Спосіб спалювання твердих вуглеводневих відходів і пристрій для реалізації способу
Номер патенту: 85960
Опубліковано: 10.03.2009
Автори: Литвиненко Олександр Васильович, Стеценко Олександр Петрович, Бурцев Валерій Миколайович, Бурцев Володимир Миколайович
Формула / Реферат
1. Спосіб спалювання твердих вуглеводневих відходів, який включає процеси примусового введення заздалегідь підігрітого повітря, сушення паливної маси та її піролізу для генерації паливних газів з наступним спалюванням цих відходів в зоні високотемпературного окислення і вилучення продуктів спалювання до атмосфери, який відрізняється тим, що процес примусового і направленого введення заздалегідь підігрітого повітря співпадає по напрямку з процесом послідовного пересування під дією гравітаційної сили паливної маси в напрямку від процесу сушення і піролізу до процесу спалювання генерованих паливних газів в зоні високотемпературного окислення, при цьому заздалегідь підігріте повітря спочатку вводять до зони сушення паливної маси, в якій вилучають воду у вигляді пари, після чого створена пароповітряна суміш пересувається в зону піролізу, де здійснюється генерація паливних газів та їх змішування із пароповітряною сумішшю, після чого створена таким чином суміш направлено пересувається в зону високотемпературного окислення, яка відділена від зон процесу сушення та піролізу термостійкими колосниками, а направлене пересування потоку газопароповітряної суміші створюють аеродинамічним зв'язком із потоком газоподібних продуктів згоряння газопароповітряної суміші, які вилучають із зони високотемпературного окислення шляхом створення негативного тиску на виході із вказаної зони.
2. Спосіб спалювання твердих вуглеводневих відходів за п. 1, який відрізняється тим, що вводять додаткову зону горіння шляхом процесу спалювання вуглецевого палива, який здійснюють в режимі тліючого горіння, для примусової подачі підігрітого повітря, яка формується за рахунок конвекції продуктів згоряння в додатковій зоні горіння, в якій створюється негативний тиск на виході продуктів згоряння за рахунок конвекційної тяги, при цьому конвекційна тяга має аеродинамічний зв'язок із зоною високотемпературного окислення газопароповітряної суміші для вилучення продуктів їх згоряння, причому зону додаткового процесу тліючого режиму горіння розміщують нижче зони високотемпературного окислення газопароповітряної суміші.
3. Пристрій для реалізації способу спалювання твердих вуглеводневих відходів, який містить корпус з топкою, що має аеродинамічний зв'язок з каналом примусової подачі заздалегідь підігрітого повітря з одного боку і каналом вилучення продуктів згоряння до атмосфери з іншого боку, який відрізняється тим, що корпус топки розділений термостійкими колосниками на верхню і нижню камери, з яких верхня є камерою сушення і піролізу вуглеводневої паливної маси, а нижня - камерою високотемпературного окислення газопароповітряної суміші, вхід каналу примусової подачі заздалегідь нагрітого повітря розміщений в верхній частині верхньої камери, а вихід продуктів згоряння газопароповітряної суміші розташований в нижній частині камери високотемпературного окислення, корпус пристрою обладнаний пустотілим кожухом, який охоплює корпус пристрою з утворенням повітряного проміжку між їх поверхнями, при цьому примусове введення нагрітого повітря, формування направленого переміщення газопароповітряної суміші і вилучення продуктів згоряння в атмосферу здійснено за рахунок додаткового пристрою, який створює негативний тиск в потоці продуктів згоряння, на виході каналу їх відведення в атмосферу, причому камера високотемпературного окислення газопароповітряної суміші додатково обладнана принаймні одним ежектором для додаткового введення повітря.
4. Пристрій за п. 3, який відрізняється тим, що всередині камери високотемпературного окислення паливних газів встановлені принаймні дві перфоровані перегородки, які розміщені одна відносно одної зі зміщенням по вертикалі і горизонталі.
5. Пристрій за п. 3 або 4, який відрізняється тим, що всередині на вході каналу виведення продуктів згоряння додатково встановлений принаймні один турбулізатор газового потоку продуктів згоряння.
6. Пристрій за одним із пп. 3-5, який відрізняється тим, що колосники між верхньою і нижньою камерами топки, камера високотемпературного окислення газопароповітряної суміші, а також перфоровані перегородки виготовлені із термічно стійкої кераміки.
7. Пристрій за п. 3, який відрізняється тим, що як пристрій створення негативного тиску потоку продуктів згоряння газопароповітряної суміші використаний витяжний вентилятор з регульованою швидкістю обертання лопаток.
8. Пристрій за п. 3, який відрізняється тим, що як пристрій створення негативного тиску потоку продуктів згоряння газопароповітряної суміші використана додаткова камера тліючого режиму горіння вуглецевого і/або вуглеводневого палива, яка розташована нижче рівня камери високотемпературного окислення паливних газів, при цьому між виходом продуктів згоряння із камери високотемпературного окислення, а також із додаткової камери тліючого режиму горіння і каналом вилучення продуктів згоряння до атмосфери створено аеродинамічний зв'язок.
Текст
1. Спосіб спалювання твердих вуглеводневих відходів, який включає процеси примусового введення заздалегідь підігрітого повітря, сушення паливної маси та її піролізу для генерації паливних газів з наступним спалюванням цих відходів в зоні високотемпературного окислення і вилучення продуктів спалювання до атмосфери, який відрізняється тим, що процес примусового і направленого введення заздалегідь підігрітого повітря співпадає по напрямку з процесом послідовного пересування під дією гравітаційної сили паливної маси в напрямку від процесу сушення і піролізу до процесу спалювання генерованих паливних газів в зоні високотемпературного окислення, при цьому заздалегідь підігріте повітря спочатку вводять до зони сушення паливної маси, в якій вилучають воду у ви гляді пари, після чого створена пароповітряна суміш пересувається в зону піролізу, де здійснюється генерація паливних газів та їх змішування із пароповітряною сумішшю, після чого створена таким чином суміш направлено пересувається в зону високотемпературного окислення, яка відділена від зон процесу сушення та піролізу термостійкими колосниками, а направлене пересування потоку газопароповітряної суміші створюють аеродинамічним зв'язком із потоком газоподі 2 (19) 1 3 85960 4 пристрою, який створює негативний тиск в потоці ровані перегородки виготовлені із термічно стійкої продуктів згоряння, на виході каналу їх відведення кераміки. в атмосферу, причому камера високотемператур7. Пристрій за п. 3, який відрізняється тим, що як ного окислення газопароповітряної суміші додатпристрій створення негативного тиску потоку проково обладнана принаймні одним ежектором для дуктів згоряння газопароповітряної суміші викоридодаткового введення повітря. станий витяжний вентилятор з регульованою шви4. Пристрій за п. 3, який відрізняється тим, що дкістю обертання лопаток. всередині камери високотемпературного окислен8. Пристрій за п. 3, який відрізняється тим, що як ня паливних газів встановлені принаймні дві перпристрій створення негативного тиску потоку профоровані перегородки, які розміщені одна відносдуктів згоряння газопароповітряної суміші викорино одної зі зміщенням по вертикалі і горизонталі. стана додаткова камера тліючого режиму горіння 5. Пристрій за п. 3 або 4, який відрізняється тим, вуглецевого і/або вуглеводневого палива, яка розщо всередині на вході каналу виведення продуктів ташована нижче рівня камери високотемпературзгоряння додатково встановлений принаймні один ного окислення паливних газів, при цьому між витурбулізатор газового потоку продуктів згоряння. ходом продуктів згоряння із камери 6. Пристрій за одним із пп. 3-5, який відрізняється високотемпературного окислення, а також із додатим, що колосники між верхньою і нижньою каметкової камери тліючого режиму горіння і каналом рами топки, камера високотемпературного окисвилучення продуктів згоряння до атмосфери стволення газопароповітряної суміші, а також перфорено аеродинамічний зв'язок. Винахід стосується до області термічної утилізації вуглеводневих побутови х і специфічних відходів за допомогою спалювання, а також до конструкцій печей для реалізації способу. Засіб і пристрій призначені для екологічно чистого спалювання твердих відходів, які утримують вуглеводень, в тому числі полімерних і композитних відходів, які розплавляються, з одночасним отриманням теплової енергіі і поліпшенням екології повітряного середовища навколишнього простору. Однією з проблем індустріального суспільства є різке збільшення обсягів твердих побутових і промислових відходів, які накопичуються на спеціальних полігонах. Технології утилізації і знищення відходів орієнтовані, в першу чергу, на сепарацію відходів, що дозволяє відділити метали. Органічні відходи, які залишалися після сепарації, можуть спалюватися в спеціальних печах або підлягають природному мікробіологічному розкладу на полігонах. Однак збільшення частки змісту в органічних відходах пластичних мас, а також композитних пакувальних матеріалів не дозволяє використати можливості мікробіологічної очистки, тому основними засобами їхнього знищення стають їхня переробка на вторинні пластичні маси або їх спалювання. При цьому слід, мати на увазі, що при неповному спалюванні полімерних відходів, які містять галогени, сірку або елемент органічні компоненти, утворюються шкідливі неорганічні і органічні викиди в атмосферу. Хімічний процес горіння (окислення) вуглеводневого палива (вугілля, кокс) при надлишку окислювача здійснюється з виділенням тепла. С+O2®СО2+97.6ккал (1) При дефіциті окислювача в зоні горіння палива, поряд з процесами окислювання (1) відбуваються також процеси генерації паливного газу (моно-оксиду вуглецю) і часткове відновлення диоксиду вуглецю. Ці реакції відбуваються при температурах ви ще 800°С. СО2+3О2®2СО-42.6ккал 2СО+О2®2СО2+Q (ккал) С+Н2О®СО+Н2-Q (ккал) (2) (3) (4) Течія реакції (3) підтримує температурний режим для генерації паливного пароповітряного газу (реакції 2 і 4). Якщо як палива використовують вуглеводневі відходи, то поряд з вище наведеними хімічними реакціями (1-4) при їхньому спалюванні присутній також процес піролізу вуглеводневого палива. Наприклад, при нагріванні дерев'яних відходів відбувається "швель - процес" або суха перегонка деревини з виділенням рідких вуглеводних фракцій різноманітних молекулярних мас (смоли, терпени, метиловий спирт і т. п.). Для течії процесів газифікації і швелювання вимагається додаткова теплова енергія. Якщо розглянути фізико-хімічний процес нагрівання вуглеводневих полімерних компонентів паливної маси, наприклад, поліетилену, без доступу повітря [Н. Л. Глінка Общая химия. Л., Химия стр. 437], то в зоні нагрівання до повного перетворення полімеру у вуглець відбувається послідовність процесів (..-СН2-СН2-..)·n-Q(ккал)®(плавлення полімеру)-Q(ккал)®(крекінг полімерного ланцюга в рідкій фазі)Q(ккал)®n·(СН3-СН3)-Q(ккал)®(розклад полімерів з виділенням газоподібного мономера)-(5) Q(ккал)®2n·С+3n·Н2 (перетворення полімеру в кокс з виділенням водню) Однак в реальному процесі спалювання полімерної паливної маси присутній кисень, тому під час піролізу відбуваються реакції окислювання як монооксиду вуглецю (реакції 2-4), так і газоподіб 5 85960 6 них мономерів і коксу, отриманих при процесі кре- примусового введення окислювача всередикінгу полімерів (5) ну зон окислювання паливних газів, сушення і піролізу паливної маси; (6) - вилучення продуктів згорання в атмосферу. 2n·С+3n·Η2+8n·Ο2®2n·CO2+3n·Η2Ο+Q(ккал) Основні недоліки, які присутні в способі аналогу, є: При температурах від 600°С до 900°С всере- фізичне протиріччя, яке виникає між задачадині зони піролізу відбувається відновна реакція діоксиду вуглецю в монооксид вуглецю, то в реми підвищення інтенсивності горіння палива і зменшенням кількості шкідливих викидів в атмосферу; зультаті піролізу одержується паливний газ, який - охолоджування високотемпературної зони складатися із суміші монооксид вуглецю, піролітиокислювання за рахунок примусової подачі повітчної води та частини газоподібних вуглеводневих ря. мономерів. Також після піролізу у процесі горіння приймає участь частина рідкодисперсної фракції Інтенсивність полум'яного горіння і ефективність згорання палива залежить від температури, полімерного розплаву, яка не встигла перетворияка для повного знищення високотоксичних речотися в паливний газ під час крекінгу. При надлишку вин повинна складати від 2200°К до 3200°К. Тому окислювача паливний газ перетворює жевріючий для збільшення температури повинна бути збільрежим горіння в режим інтенсивного полум'яного горіння. шена швидкість подачі окислювача до високотемпературної зони окислювання паливних газів, а Крекінг-процес і піроліз складних по стр уктурі для зменшення обсягу не повністю згорілих тверполімерів при тліючому режимі горіння призводить дих часток палива і вуглеводневи х радикалів, які до утворення в продуктах окислювання вуглеводвикидаються в атмосферу, потрібно зменшення невих радикалів. Таким чином, процес тліючого режиму горіння полімерних відходів призводить до швидкості подачі окислювача. Таким чином, направлення потоку окислювавиділення в повітряний простір екологічно шкідлича, яке є не співпадаючим з направленням перевих і небезпечних вуглеводневих радикалів. міщення паливної маси, з одного боку, знижує теРозглянемо процес інтенсивного горіння полімпературу всередині високотемпературної зони, з мерних відходів при надлишку окислювача, наприклад, при примусовій подачі повітря. Полум'яний другого боку, збільшує температуру всередині зони піролізу, а підвищення потоку окислювача прирежим характеризується високою температурою, зводить до вилучення до атмосфери частини вільщо забезпечує більш високу імовірність окислюних вуглеводневих радикалів з гарячими вання вуглеводневих радикалів. Однак між збільгазоподібними продуктами згорання, які утворилишенням швидкості подачі окислювача в зону горіння і процесом повного окислювання ся в зоні окислювання. У формальному вигляді спосіб - аналог спавуглеводневих радикалів існує фізичне протиріччя. лювання вуглеводневих відходів може бути уявлеЗбільшення швидкості подачі окислювача призвоний в вигляді послідовності процесів, наведених дить до зменшення часу знаходження вуглеводнена блок-схемі 1. Як видно із наведеної блок-схеми, вих радикалів в зоні високотемпературного окислювання, що є причиною примусового винесення в способі-аналогу направлення руху окислювача обрано проти направлення руху паливної маси, радикалів з цієї зони в атмосферу. спочатку повітря поступає в гарячу зону окислюТаким чином, процес горіння вуглеводневих вання, після цього подається в зону піролізу та полімерних відходів в інтенсивному режимі присушення паливної маси і після цього вилучається в зводить до викиду в повітряний простір екологічно шкідливих і небезпечних вуглеводневих радикалів. атмосферу. В результаті такого зустрічного руху окислювача і паливної маси відбувається постійне Перед способом спалювання твердих вуглеохолоджування зони високотемпературного окисводневих відходів, який заявляються, ставиться лювання паливних газів, а також зон піролізу і сутехнічна задача підвищення екологічної безпеки шення паливної маси. продуктів згорання, які вилучаються до атмосфери, за рахунок їхнього повного окислювання з одЗ проведеного аналізу слідує, що основними недоліками способу-аналогу, які не дозволяють ночасною утилізацією теплової енергії. В процесі вирішити поставленої технічної задачі, є: первинного аналізу патентів по класам способу, 1 - фізичне протиріччя між інтенсифікацією який заявляється, як аналог розглянуто процес процесів горіння палива і збільшенням кількістю інтенсивного горіння вугільного і вуглеводного палива "у шарі" в пульсуючому режимі [патент Росії шкідливих викидів в атмосферу, які вилучаються із зони окислювання; №2200277 від 13.04. 02 г.] з примусовою подачею 2 - зустрічний рух охолодженого повітря, відповітря в зону спалювання паливних газів. носно руху паливної маси, що призводить до зниУ способі-аналогу і способі спалювання тверження ефективності горіння за рахунок зниження дих вуглеводневих відходів, який заявляється, співпадають такі процеси: температури в зонах окислювання паливних газів, а також в зонах жевріючого режиму, піролізу і су- сушення паливної маси; шіння палива; - піролізу паливної маси в шарі з генерацією 3 - неможливість ефективного використання паливних газів в зоні піролізу; газогенераторного режиму горіння для екологічно - жевріючого горіння генераторних паливних газів, які підтримують процеси сушення і генерації чистого спалювання твердих вуглеводневих відходів із-за низької продуктивності цього процесу за паливних газів; умови дефіциту окислювача. - інтенсивного горіння паливних газів в гарячій зоні окислення; 7 85960 Об'єднання означених ознак в способі-аналогу не дозволяють вирішити нову те хнічну задачу забезпечення екологічної безпеки продуктів згорання, які вилучаються в атмосферу, за рахунок їхнього повного окислювання, підвищення КПД процесу згорання. Як спосіб-прототип обрано спосіб спалювання деревних відходів по [патенту Росії №2179697 з пріоритетом від 05.06. 2000р.]. Спосіб-прототип включає в себе: порційне завантаження паливної маси в камеру згорання, яка має кільцевий проміжок в її підставі, подачу підігрітого повітря в надлишку (примусове дмухання) в камеру згорання, використання теплової енергії периферійний гарячих газів, для нагріву окислювача і примусове вилучення продуктів згорання. З наведеного аналізу істотних ознак, які характеризують засіб-прототип, слідує, що у способі, який заявляється, із прототипом співпадають наступні ознаки наявності процесів: - сушення паливної маси; - піролізу паливної маси з генерацією паливних газів; - жевріючого горіння генераторних паливних газів, який підтримує процеси сушення і їх генерації; - інтенсивного горіння паливних газів в гарячій зоні окислювання; - примусового введення окислювача для підтримки процесу горіння; - вилучення продуктів згорання в атмосферу. Основними недоліками способу-прототипу, які не дозволяють вирішити поставленої технічної задачі, є: 1 - фізичне протиріччя між інтенсифікацією процесів горіння палива за рахунок примусової подачі нагрітого повітря в камеру згорання і збільшенням кількості шкідливих викидів до атмосфери; 2 - зустрічний рух заздалегідь нагрітого повітря відносно напрямку руху паливної маси призводить до зниження ефективності горіння палива за рахунок охолоджування зони окислювання паливнихгазів. 8 Об'єднання істотних ознак в способі - прототипі, які не дозволяють вирішити нову технічн у задачу є забезпечення екологічної безпеки продуктів згорання, які вилучаються в атмосферу, за рахунок їхнього повного окислювання, підвищення КПД процесу згорання з одночасною утилізацією теплової енергії, який стоїть перед способом, щозаявляється. В основу винаходу поставлена задача створення способу спалювання твердих вуглеводневих відходів, в тому числі полімерних пластичних мас, покладені вдосконалення, які вироблені шляхом: - зміни направлення потоку заздалегідь нагрітого повітря, яке подається згори в зону сушення паливної маси, який проминає послідовно до зони піролізу і окислювання паливних газів таким чином, що направлення руху окислювача співпадає з направленням переміщення паливної маси (зверху до низу); - примусового нагріву суміші із паливного газу, пару та повітря в зоні піролізу паливної маси і направлений перенос цієї газової суміші до високотемпературної зони її окислювання; - регульованого процесу спалювання газо паро - повітряної суміші в зоні окислювання і догорання в цій же зоні часток паливної маси і вуглеводневих радикалів, які не згоріли в процесі окислювання. Ці вдосконалення, при їхньому використанні в способі, який заявляється, дозволяють забезпечити досягнення технічного результату, що полягають: - в повному згоранні твердих вуглеводневих і полімерних відходів; - в зниженні об'єму шкідливих і екологічно небезпечних вуглеводневих радикалів в складі продуктів згорання, які примусово вилучаються в атмосферу; - в підвищенні ефективності генерації теплової енергії, для підтримки процесів сушення і піролізу. Спосіб спалювання вуглеводневих відходів, який заявляється, включає в себе послідовність процесів сушення паливної маси заздалегідь на 9 85960 10 грітим повітрям, наступного процесу піролізу ознафери, наприклад, витяжним вентилятором, є підченої паливної маси з генерацією паливних газів, порядкованим поставленій технічній задачі, бо їхні спалювання в зоні високотемпературного окизавдяки цьому негативному тиску забезпечується слювання і вилучення продуктів згорання до атмопримусове переміщення повітря, який нагріваєтьсфери. Від способу - прототипу, спосіб, який заявся, у напрямку зверху до низу крізь зони сушенняляється, відрізняється тим, що направлення пролізу, потрібного для інтенсивного процесу спаподачі заздалегідь нагрітого повітря співпадає з лювання. Цей же негативний тиск забезпечує танаправленням переміщення паливної маси в накож направлений рух повітря для його поперепрямку згори - вниз, при цьому високотемпературднього нагріву. на зона окислювання паливних газів, відносно зоТаким чином, ознаки, наведені в пункті 1 форни процесів сушення і піролізу паливної маси, мули винаходу, є необхідними і достатніми для міститься знизу і відділяється у просторі від зон досягнення поставленої технічної задачі забезпепроцесів сушення і піролізу паливної маси колосчення екологічної безпеки продуктів згорання, які никами, причому направлений рух заздалегідь вилучаються в атмосферу, за рахунок їхнього повнагрітого повітря формується за рахунок створенного окислювання, підвищення КПД процесу згоня негативного тиску на виході продуктів згорання рання з одночасною утилізацією теплової енергії. паливних газів до атмосфери. Між істотними ознаками способу спалювання Таким чином, технічна задача, яка поставлена твердих вуглеводневих відходів, який заявляється, перед способом, який заявляється, досягається в в п. 1 формули винаходу і поставленою технічною першу чергу тим, що направлення подачі заздалезадачею існує причинно-наслідковий зв'язок, який гідь нагрітого повітря співпадає з направленням характеризує засіб як винахід. переміщення паливної маси (згори-вниз). Це доНаступні пункти формули винаходу є підпозволяє подолати фізичне протиріччя між інтенсирядкованими першому пункту і конкретизують фікацією процесів горіння палива і збільшенням окремі модифікації способу, який заявляється. Так швидкості подачі окислювача, завдяки цьому зниза пунктом 2 формули винаходу, негативний тиск жується обсяг продуктів згорання, які вилучаються продуктів згорання на їхньому виході в атмосферу до атмосфери. створюється за рахунок використання природної Ознака зміни направлення руху заздалегідь конвекційної тяги, яка виникає, наприклад, всеренагрітого повітря, співпадаючого з направленням дині паливного простору розігрітої стаціонарної переміщення паливної маси, призначена для фопечі. Для цього в способі спалювання вуглеводнермування потоку повітря, яке поступово і додаткових відходів, який заявляється, вводиться додатво нагрівається в зоні сушення-піролізу, де перековий процес жевріючого горіння твердого вуглетворюється в газо - паро - повітряну суміш разом з водневого палива, вказаний процес має частками рідкодисперсною фракцією розплаву аеродинамічний зв'язок із зонами сушення та півуглеводневих полімерів, з наступним переміщенролізу паливної суміші, а сам процес високотемням цієї суміші в зону високотемпературної окиспературного окислювання газопароповітряної сулювання. За рахунок збігу направлення руху газо міші, яка генерується в процесі піролізу, паро - повітряної суміші відбувається поступовий відбувається в зоні додаткового процесу жевріюїх нагрів, в результаті чого зони процесів піролізу і чого горіння вуглеводневого палива. Для цього високотемпературного окислювання не охолоджузона додаткового процесу жевріючого горіння розються, що підвищує ефективність процесів піроліміщується нижче зони високотемпературного окизу і окислювання. слення газопароповітряної суміші. Як наслідок цього, збіг напрямків переміщення Означена ознака підпорядкована технічній загазової суміші і паливної маси, призводить також дачі, яка стоїть перед способом, який заявляється, до "тимчасової" затримки часток палива і дисперсі дозволяє додатково поширити його області виконих часток розплаву полімерів всередині зони піристання. Таким чином, відмітна ознака способу, ролізу. В результаті цього збільшується час, необприведена в пункті 2 формули винаходу, причинхідний для піролізу - окислення, завдяки цьому но-наслідковим образом зв'язана з поставленою зменшується кількість часток і вуглеводневих ратехнічною задачею і є необхідною та достатньою, і дикалів, які не згоріли, в продуктах згорання. За тому істотною, для досягнення бажаного технічнорахунок того, що примусова і направлена подача го результату. окислювача в способі регулюється, то підвищення Відомі пристрої для спалювання побутови х або зменшення температури у високотемпературвідходів, патенти яких наведені в класі F23G. ній зоні окислювання газів досягається підвищенКонструкції пристроїв, наведених в описі до патенням або зменшенням обсягу окислювача, який тів, однотипні один до другого, що визначається примусово подається в зону окислення. ознакою примусового введення окислювача в паВключення ознаки розміщення зони високотеливний простір (топку) пристрою протитечією, відмпературної зони за зоною сушення-піролізу паносно направлення переміщення в топці паливної ливної маси призначено для забезпечення тимчамаси. Так в пристрої по [патенту Росії №2200277 сової затримки всередині зоні піролізу часток від 13.04. 2002 р.] примусове дуття здійснюється вуглеводневого компонента паливної маси і дисшляхом вентилятора з поворотними лопатками і в персної фракції полімер - расплаву, які не встигли пристрої використаний додатковий турбулізатор згоріти. потоку газів. В [патенті Росії №2125206 від 20.01. Ознака створення негативного тиску продуктів 1999р.] для підвищення ефективності процесу згорання, який формується на виході продуктів спалювання твердих побутови х відходів з вугіллям окислювання газопароповітряної суміші до атмосв топку додатково до примусової подачі окислюва 11 85960 12 ча використовується подача вугілля під шар зганикає при подачі окислювача протитечією (знизуданих відходів над колосниками. Означені придогори). строї можуть бути вибрані ν як аналоги. В основу пристрою, який заявляється для реПристрої - аналоги містять: алізації способу спалювання твердих вуглеводне- корпус з топкою, всередині якої розміщені зових відходів, поставлена задача розробки такого ни сушення, піролізу паливної маси, і високотемпристрою, при використанні якого досягається пературного окислювання паливних газів; технічний результат - забезпечення екологічної - канал примусового і регульованого введення безпеки продуктів згорання, які вилучаються в атокислювача в зону високотемпературного окислюмосферу, за рахунок їхнього повного окислювання, вання паливних газів; підвищення КПД процесу згорання з одночасною - канал вилучення продуктів згорання з топки в утилізацією теплової енергії. атмосферу, розташований згори зони сушення Поставлена технічна задача досягається за паливної маси. рахунок: У пристрої, який заявляється і пристрою- поділу шахтної топки на дві камери, які розаналогу, співпадають ознаки: ташовані одна вище другої, верхня з них призна- корпусу з топкою і зонами сушення паливної чена для сушення і піролізу вуглеводневої паливмаси і його піролізу для генерації паливних газів; ної маси, а друга - для високотемпературного - зони високотемпературного окислювання паокислювання паливних газів; ливних газів; - установки згори верхньої камери сушення і - каналу введення окислювача в топку для випіролізу входу каналу примусової подачі нагрітого сокотемпературного окислювання паливних газів; повітря; - каналу вилучення продуктів згорання з топки - установки в нижній частині камери високотев атмосферу. мпературного окислювання паливних газів входу Недоліком пристрою - аналогу, який не дозвоканалу примусового вилучення продуктів згорання. ляє досягнути поставленої технічної задачі, є наМіж сукупністю істотних ознак, наведених в явність фізичного протиріччя між збільшенням пункті 3 формули винаходу, і те хнічним результашвидкості примусової подачі протитечією окислютом є причинно-наслідковий зв'язок, який визначає вача в топку і збільшенням кількості часток паливвинахідницький рівень пристрою, який заявляєтьної маси в продуктах згорання, які не встигли згося. ріти, як це було описано вище. Таким чином, Топка шахтного типу запропонованого припристрої - аналоги не забезпечують досягнення строю поділена на дві камери, перша з них, що поставленої технічної задачі. розташована зверху, призначена для сушіння і Найбільш близьким до пристрою, що заявляпіролізу паливної маси і має внизу колосники. Друється, за конструкцією та результатом, що досягага камера, яка розміщена знизу, призначена для ється, є піч для спалювання деревних відходів по високотемпературного окислювання паливних га[патенту Росії 2133409 по заявці №9510526/03 від зів Ця ознака продиктована відмовленням від 21.06. 95р.], який розглядається в якості пристрою примусової подачі окислювача проти напрямку - прототипу. Пристрій - прототип містить: переміщення паливної маси. Таким чином, в при- завантажувальний бункер, вертикальну кастрої, який заявляється, напрямок перенесення меру шахтного типу з камерою спалювання, яка паливної маси збігається із напрямком подачі підімає перфоровану нижню частину; грітого окислювача зверху донизу. При цьому пус- камеру допалення паливних газів, тотілий кожух, який охоплює корпус пристрою, - пристрій теплообмінного типу для нагрівання призначений для виконання двох функцій, перша окислювача, який має аеродинамічний зв'язок з це попереднє нагрівання окислювача, який прохокамерою допалення; дить усередині порожнини між корпусом і кожухом, - канал введення нагрітого окислювача протиа друга - зміна напрямку подачі нагрітого окислютечією в вертикальну камеру (ша хту); вача зверху донизу в напрямку від зони сушіння - канал примусового вилучення продуктів згопаливної маси через зону піролізу до зони високорання з зони спалювання паливних газів в атмостемпературного окислювання паливних газів. феру. Ознаки, пов'язані із просторовим розташуванням У пристрої, який заявляється, і пристроюдвох камер (одна під іншою) і зміною напрямку прототипу співпадають ознаки наявності: примусової подачі підігрітого окислювача, забез- корпусу з топкою шахтного типу; печують пристрою максимально можливу затримку - каналу примусового введення заздалегідь часток вуглеводневого палива і краплинних фракнагрітого окислювача в топку; цій розплаву полімерної маси у зоні піролізу. За- каналу примусового вилучення продуктів зговдяки зміні напрямку руху окислювача зверху дорання в атмосферу. низу відбувається його додатковий підігрів у зоні Основним недоліком пристрою-прототипу, гііроліза, внаслідок чого в пристрої не відбувається який не дозволяє досягнути поставленої технічної охолодження зони високотемпературного окислюзадачі, також є наявність фізичного протиріччя між вання паливних газів. збільшенням швидкості примусової подачі протиОзнака установки входу каналу примусового течією окислювача в топку і збільшенням кількості вилучення продуктів згорання у нижній частині часток паливної маси в продуктах згорання, які не камери високотемпературного окислювання пализгоріли. Другим недоліком пристрою-прототипу є вних газів логічно підпорядкована загальній ознаці охолоджування зон піролізу і спалювання, що визміни напрямку подачі окислювача зверху донизу. Сам же спрямований рух окислювача забезпечу 13 85960 14 ється за рахунок створення негативного тиску гано-наслідковий зв'язок із поставленою перед зазоподібних продуктів згорання на виході каналу пропонованим пристроєм технічною задачею. їхнього виведення до атмосфери. Ознака установПунктом 6 формули винаходу вводиться додаки ежектора регульованої подачі підігрітого повітря ткова ознака вироблення деталей високотемпераусередину каналу вилучення продуктів згорання турної зони окислювання з термостійкої кераміки. і/або усередину камери високотемпературного Цей пункт конкретизує конструкцію запропоноваокислювання дає можливість пристрою вирішити ного пристрою, що має теплову потужність не нидві задачи. Перша з них - збільшення температури жче 15кВт. При такій потужності температура стійпродуктів згоряння завдяки спалюванню вуглеводкого режиму окислювання паливних газів у невих радикалів, які залишилися, друга задача високотемпературній зоні перевищує 1200°С, що це перетворення ламінарного потоку газів, які випризводить до швидкої температурної деструкції лучаються, на турбулентний потік, що забезпечує металу, з якого вироблена високотемпературна збільшення часу перебування не окислених продукамера окислювання. Кераміка підвищує термін ктів згорання у камері їхнього високотемпературслужби пристрою. Таким чином, зазначена ознака ного окислювання. Турбулентність газового потоку по п. 6 має причинно-наслідковий зв'язок із постаодночасно підвищує е фективність віддачі тепла вленою технічною задачею. нагрітих газів до стінок камери і каналу виведення Додаткові ознаки за п. 7, для створення негапродуктів згорання. тивного тиску на ви ході каналу виведення продукУ сукупності ознаки розміщення входу підігрітів згорання із зони високотемпературного окистого повітря до топки пристрою і виходу каналу лювання використаний витяжний вентилятор з примусового виведення продуктів згорання, а тарегульованою швидкістю обертання лопаток. Цей кож установки ежекторів для подачі окислювача, пункт забезпечує напрямок подачі підігрітого повіслужать для забезпечення повного згорання твертря до топки пристрою в напрямку зверху донизу і дих вуглеводневих відходів, у тому числі полімерпризначений для розробки конструкцій стаціонарних, за рахунок інтенсифікації процесу спалювання них пристроїв, що мають різні теплові потужності. вуглеводневих диоксидів при температурах, що Ознака регулювання негативного тиску продуктів перевищують 1200°С. згоряння на виході з високотемпературної зони Між приведеними істотними ознаками призавдяки витяжному вентиляторові з регульованою строю для реалізації способу спалювання твердих швидкістю виведення продуктів згорання до атмовуглеводневих відходів за п. 3 формули винаходу і сфери дає можливість реалізувати в пристрої різні поставленою технічною задачею існує причиннорежими його роботи, такі, як: наслідковий зв'язок, що характеризує пристрій як - первісне розпалювання паливної маси; винахід. - перехід до режиму тліючого газогенераторноНаступні пункти формули винаходу є підпого режиму; рядкованими пункту формули 3 і конкретизують - інтенсивне горіння паливних газів у камері окремі конструктивні модифікації пристрою, який високотемпературного окислювання. заявляється. Регулювання швидкості обертання лопаток Ознака установки усередині камери високотевентилятора також дає змогу регулювати темпемпературного окислювання паливних газів приратурний режим спалювання вуглеводневих віднаймні двох перфорованих перегородок перпенходів у залежності від хімічного складу паливної дикулярно її геометричної осі зі зсувом між ними маси, регулюючи тим самим час перебування папо вертикалі і горизонталі відповідно до п. 4 форливних газів у зоні високотемпературного окислюмули призначена для уловлювання часток паливвання. Таким чином, зазначена ознака по п. 7 має ної маси, яки не встигла згоріти, а також краплинпричинно-наслідковий зв'язок із поставленою техних фракцій полімер-розплаву. Ця ознака дає нічною задачею. можливість збільшити час для додаткового окисДодаткові ознаки за п. 8 конкретизують конслювання не згорілих фракцій у високотемпературтрукцію запропонованого пристрою, що має тепній зоні окислювання. Завдяки цій ознаці в прилову потужність до 5кВт. У пристрої, який заявлястрої створюються умови для повного та ється, передбачено додаткову камеру тліючого екологічно чистого спалювання полімерних відхорежиму горіння вуглецевого палива, що розташодів. Ця ознака має причинно-наслідковий зв'язок із вана знизу зони високотемпературного окислюпоставленою технічною задачею. вання топкових газів, що утворюються при піролізі У п. 5 формули винаходу приведена ознака твердого вуглеводневого палива. Додаткова камеустановки усередині каналу виведення продуктів ра тліючого горіння має з одного боку додатковий згорання принаймні одного турбулізатора признаканал подачі повітря, а з другого боку - канал вичена для додаткового пересування гарячих газоведення продуктів горіння. При переході додаткоподібних продуктів згоряння в цьому каналі. Тим вої камери до оптимального режиму тліючого госамим досягається збільшення часу перебування ріння у ній формується природна тяга за рахунок вуглеводневих радикалів у продуктах згорання як конвекції, завдяки чому на виході високотемперау самій камері високотемпературного окислювантурної зони пристрою утворюється негативний ня, так і на вході каналу виведення продуктів зготиск, достатній для подачі нагрітого окислювача до ряння до атмосфери. У сукупності з додатковим камери сушіння-пролізу вуглеводневого палива. введенням повітря через ежектор підвищується Для забезпечення цього передбачена додаткова ефективність спалювання вказаних радикалів. камера, що має аеродинамічний зв'язок із камеТаким чином, ознака за п. 5 формули має причинрою сушіння - піролізу паливної маси і камерою високотемпературного окислювання паливних га 15 85960 16 зів. Через конвекційну тягу, що утворюється в запоз.19 - регістри для утилізації теплової енергії значеній додатковій камері, здійснюється спрямонагрітих газів; ваний рух продуктів згоряння, як із зони високотепоз.20 - витяжний вентилятор; мпературного окислювання, так і із самої поз.21 - бойлер для нагрівання рідкого теплододаткової камери. Наведені ознаки мають приносія; чинно-наслідковий зв'язок із поставленою технічпоз.22- додаткова камера тліючого режиму гоною задачею. ріння; Таким чином, ознаки, наведені в пунктах 3-8 поз.23 - піч; формули винаходу, є необхідними і достатніми поз.24 - канал введення окислювача; для досягнення поставленої технічної задачі запоз.25 - заслінка завантаження додаткової кабезпечення екологічної безпеки продуктів згоранмери; ня, які вилучаються в атмосферу, за рахунок їхпоз.26 - заслінка для регульованої подачі окинього повного окислювання, підвищення КПД слювача до додаткової камери. процесу згорання з одночасною утилізацією тепНа Фіг.1 представлена блок-схема, яка ілюстлової енергії. рує послідовність процесів сушіння, піролізу і виСутність винаходу пояснюється ілюстративсокотемпературного окислювання за запропононими матеріалами, на яких зображені: ваним способом спалювання твердих полімерних на Фіг.1 - блок-схема, що ілюстр ує спосіб спавуглеводневих відходів. Процес сушіння паливної лювання твердих вуглеводневих відходів, у тому маси здійснюється окислювачем (повітрям), нагрічислі і полімерних; тим від 200°С, що спрямовано постачається зверна Фіг.2 - схема взаємного розміщення камер ху паливної маси. Для нагрівання повітря використопки пристрою, що реалізує запропонований спотовується частина теплової енергії, яка сіб; відводиться з високотемпературної зони окислюна Фіг.3 - загальний вид пристрою для реалівання. Спрямований рух підігрітого повітря зверху зації способу; донизу збігається за напрямком (суцільна стрілка) на Фіг.4 - вид нижньої частини камери високоіз пересуванням паливної маси (фігурна стрілка) у температурного окислювання пристрою; процесі спалювання вуглеводневих відходів. У на Фіг.5 - варіант конструкції нижньої частини процесі пересування нагрітого повітря в напрямку камери високотемпературного окислювання призверху донизу воно додатково нагрівається і змістрою з регульованою подачею окислювача; шується з парами води, а потім ця пароповітряна на Фіг.6 і 7 - два варіанти утилізації теплової суміш надходить усередину зони піролізу, де вона енергії нагрітих продуктів згоряння; нагрівається від 600°С до 800°С. При цьому у верна Фіг.8 - конструктивний варіант пристрою з хньому шарі зони процесу піролізу відбувається додатковою камерою тліючого горіння вуглецевого плавлення вуглеводневих полімерних мас, а палива з конвекційною тягою. отриманий таким чином розплав самопливом поУ графічних матеріалах приведені наступні поступово пересувається із зони з температурою від значення: 200°С донизу у зону піролізу з температурою поз.1 - корпус пристрою; 800°С. При температурі понад 200° С розплав попоз.2 - камера сушіння і піролізу паливної малімеру закипає і завдяки кавітації переходить у си; дисперсний краплинний стан. У зоні піролізу, крім поз.3. - камера високотемпературного окислюгенерації топкових газів, можливим є протікання вання топкових газів; крекінг-процесу розплаву полімеру, що відбувапоз.4 - напрямок подачі окислювача в камери; ється у порах деревного вугілля при адсорбції поз.5 - напрямок виведення продуктів згоряння крапель розплаву. При піролізі деревних або цеіз камери високотемпературного окислювання; люлозних відходів утворюється піролітичне вугілпоз.6 - тонкостінний порожній кожух; ля. Крекінг-процес супроводжується утворенням поз.7 - зазор між кожухом і топкою; газоподібних фаз вуглеводневих мономерів. У зоні поз.8 - знімна кришка; піролізу при температурі 800°С и вище, одночасно поз.9 - паливна маса; з генерацією газоподібних фаз вуглеводневих мопоз.10 - колосники; номерів відбувається реакція відновлення діоксипоз.11 - корпус високотемпературної камери ду вуглецю у монооксид вуглецю. При русі пароокислювання; повітряної суміші крізь зону піролізу відбувається її поз.12 - отвори для введення нагрітого окисзмішування з паливним газом (оксидом вуглецю) і лювача; газоподібними вуглеводнями, які утворюються при поз.13 - перегородки усередині камери висококрекінг - процесі. Зазначена газоподібна суміш із температурного окислювання; повітря, пари та топкового газу через колосники, поз.14 - патрубок (ежектор) регульованої пощо відокремлюють зону піролізу від високотемпедачі додаткового обсягу окислювача до зони висоратурної зони окислювання, спрямовано пересукотемпературного окислювання; вається до зони окислювання. У високотемператупоз.15 - патрубок каналу виведення продуктів рній окисній зоні температурний режим згоряння із зони високотемпературного окислюрегулюється в межах від 900°С (тліючий режим вання; горіння паливних газів) до 1200°С і вище (полум'япоз.16-опори; ний режим горіння). Повна деструкція вуглеводнепоз.17-лопаті; вих радикалів відбувається при температурах від поз.18 - кран регулювання подачі додаткового 1200°С і вище. Інтенсифікація процесу окислюванокислювача; ня здійснюється збільшенням швидкості (обсягу) 17 85960 18 примусово подаваного окислювача, що проходить ня паливної маси 9 і герметизації пристрою під час послідовно через зони сушіння та піролізу і, завдяйого роботи. Колосники 10 відокремлюють камеру ки подачі додаткового окислювача, безпосередньо 2 із зонами сушіння-піролізу від камери 3 високодо високотемпературної зони крізь ежектор. Збітемпературного окислювання паливних газів. Корльшення чи зменшення швидкості подачі окислюпус 11 високотемпературної камери 3 виконаний з вача визначається величиною регульованого розтермічно міцної сталі або кераміки. Повітря, завдярідження (негативного тиску) на виході продуктів ки негативному тиску, спрямовано проходить чегоріння до атмосфери. рез зазор 7 між корпусом 1 і кожухом 6, нагріваДля спалювання вуглеводневих радикалів, які ється усередині, і через отвори 12 надходить до утворяться, наприклад, при спалюванні пластичверхньої камери 2. Паливні гази, отримані у проних мас з великою молекулярною вагою, надлицесі піролізу, надходять потім до зони 3. Усередині шок повітря вводиться через ежектор безпосередкорпусу 11 установлені принаймні дві перфоровані ньо до високотемпературної зони окислювання. перегородки 13, що вироблені з термічно міцного При цьому процес горіння в зоні окислювання інматеріалу. їхнє призначення подвійне: по-перше, тенсифікується, і в кислому середовищі згоряють вони уловлюють не згорілі частки вугілля і диспервсі вуглеводневі радикали. На виході із зони окиссні краплі полімер-розплаву і, по-друге, змінюють лювання продукти горіння складаються в основламінарний плин потоку продуктів згоряння на ному з діоксиду вуглецю і парів піролітичної води. турбулентний. За рахунок цих перегородок 13 доПристрій для реалізації способу спалювання сягається більш повне згорання паливних газів і твердих вуглеводневи х відходів відноситься до вуглеводневих діоксинів. Висота Н 2 корпусу 11 класу печей шахтного типу, які призначені для обрана такою, що перевищує висоту Н1 камери спалювання твердих відходів і конденсованих зони 2. Корпус 11 обладнаний принаймні одним продуктів піролізного розкладання полімерної паежектором 14 для введення додаткового окислюливної маси в шарі. На Фіг.2 схематично представача (повітря) до камери 3 високотемпературного влене взаємне розташування у топці 1 пристрою окислювання. Це дає змогу здійснювати повне двох камер 2, 3. Верхня камера 2 призначена для окислювання вуглеводневих радикалів, особливо розміщення паливної маси, де при температурах при спалюванні вуглеводневих полімерів з веливід 200°С до 350°С відбуваються процеси сушіння кою молекулярною вагою. Вхід каналу 15 вивепаливної маси, первісне розплавлювання полімедення продуктів згоряння до атмосфери розташорів і піроліз паливної маси, у тому числі деревних і ваний у нижній частині корпусу 11. Розпечені целюлозних компонентів палива. Підігріте повітря продукти згорання спрямовано виводяться по ката пари води, просуваючись зверху донизу, нагріналу 15 до атмосфери. Весь пристрій обладнаний ваються, і у нижній частині камери 2 їх температуопорами 16, що надають змогу повітрю вільно ра підвищується до 800°С. У цій температурній проникати усередину зазору 7 між корпусом 1 і зоні відбуваються крекінг-процес полімерного розкожухом 6. плаву і піроліз паливної маси з утворенням паливУ зв'язку з тим, що температура в зоні високоного газу із суміші оксиду вуглецю, газоподібних температурного окислювання складає понад вуглеводневих мономерів та парив води. У камері 1200°С, то до матеріалів колосників 10 та корпусу 3 відбувається процес високотемпературного оки11 також пред'являються вимоги щодо їхньої темслювання (спалювання) паливної газопароповітпературної стійкості. Так, для пристроїв з теплоряної суміші за хімічними формулами (2-4). вими потужностями до 50кВт, колосники 10 можуть У залежності від швидкості подачі окислювача бути вироблені з чавуну або високовуглецевої (повітря) температурний режим процесу окислюсталі, а корпус 11 - з нержавіючої стійкої до окисвання регулюється від температури 900°С (тліюного середовища термостійкої сталі. Для пристрочий режим горіння) до 1200°С (режим інтенсивного їв з тепловими потужностями понад 50кВт перспегоріння паливних газів). Напрямок подачі окислюктивним термостійким матеріалом для колосників вача показано стрілкою 4, а його температура піс10 та корпусу 11 є високотемпературна алундова ля попереднього нагрівання складає від 200°С до кераміка. Для забезпечення температурної стійко250°С. Виведення гарячих продуктів згоряння пості окисної зони внутрішня обкладка корпусу 11 казано фігурною стрілкою 5. Негативний тиск газів може бути вироблена з окису кальцію. на виході продуктів згоряння 5 формується будь У пристрої спалювання твердих полімерних яким способом, наприклад, механічним засобом, з вуглеводневих відходів з тепловою потужністю використанням витяжного вентилятора, або припонад 15кВт доцільно використовувати принаймні родним, через створення конвекційної тяги щодо одну криволінійної форми лопатку 17 турбулізатогарячих газів у каналі їхнього виведення до атмора ламінарного газового потоку усередині каналу сфери. Використання конвекції можливо за умови 15 відводу продуктів згоряння, як це показано на відсутності аеродинамічного опору газоподібних Фіг.4. Наслідком турбулентності потоку газів, що продуктів згоряння у системі виведення їх до атвиникає у каналі 15, є підвищення ефективності мосфери. згорання паливних газів, особливо при подачі доНа Фіг.3 представлений загальний вигляд кадаткового повітря через ежектор 14. Турбулентмери пристрою для реалізації способу спалювання ність потоку поліпшує також тепловіддачу від навуглеводневих відходів. Пристрій містить металегрітих газів до стінок каналу 15 і корпусу 11 для вий корпус 1 топки та пустотілий кожух 6, який наступної утилізації теплової енергії. охоплює корпус 1 з усі х боків із зазором 7 між їх На Фіг.5 представлена нижня частина корпусу поверхнями. Зверху корпусу і кожуха розміщена 11 камери 3 високотемпературного окислювання знімна кришка 8, яка призначена для завантаженпаливних газів і ежектором 14 для регульованого 19 85960 20 введення додаткового окислювача до зазначеної ходи деревини), і витяжний вентилятор вмикаєтьзони. Введення додаткового окислювача необхідся на повну потужність; не для інтенсифікації процесу високотемператур- завантаження усередину камери сушенняного окислювання при спалюванні високомолекупіролізу зверху палаючої деревини та подрібненої лярних полімерів. Для регуляції подачі полімерної вуглеводневої паливної маси, яка пододаткового окислювача на патрубку 14 розташопередньо змішана із деревними і/або целюлозниваний регулювальний кран 18. ми відходами; На Фіг.6 та 7 представлені два варіанти конс- герметизація завантаженої камери пристрою трукції пристрою, що забезпечує утилізацію теплокришкою зверху; вої енергії нагрітих продуктів згоряння в каналі 15. - зниження оборотів витяжного вентилятора в На Фіг.6 у пристрої теплоносій використовупівтора-два рази для переходу пристрою до режиються нагріті гази і пари піролітичної води, які по му тліючого горіння паливних газів (такий перехід черзі надходять до регістрів 19 завдяки негативдля пристроїв з тепловою потужністю до 15кВт ному тиску на ви ході каналу 15. Охолоджений газ з займає 10-15 хвилин); останнього регістра 19 виводиться до атмосфери - збільшення швидкості обертання витяжного за допомогою витяжного вентилятора 20. вентилятора, коли усередині камери високотемпеНа Фіг.7 представлена конструкція пристрою, ратурного окислювання встановлюється темпераде як теплоносій використовується вода. З цією тура не менш 800°С; метою канал 15 відводу нагрітих газів розміщуєть- переведення режиму спалювання паливної ся усередині бойлера 21. За допомогою витяжного маси з тліючого до полум'яного, перехід до цього вентилятора 20 охолоджені гази виводиться до режиму здійснюється протягом 15-20 хвилин для атмосфери. Нагріта вода з бойлера надходить до пристроїв з тепловою потужністю 15кВт, першою регістрів 19. ознакою переходу до робочого режиму є відсутНа Фіг.8 представлений варіант конструкції ність димного сліду на виході продуктів згорання в пристрою з тепловою потужністю до 5кВт для спаатмосферу; лювання твердих вуглеводневих відходів. При- за час переходу пристрою до режиму полустрій обладнаний додатковою камерою 22 для м'яного горіння відбувається конденсація парів спалювання у режимі тліючого горіння вуглецевого води і первинних фракцій сухої перегонки з деревпалива (вугілля). При сталому тліючого режимі них відходів на холодних стінках теплообмінних горіння палива у додатковій камері 22 в каналі 15 регістрів, для вилучення конденсату води і фраквідводу продуктів згорання формується конвекційцій сухої перегонки деревини у трубчастому колекна тяга, що створює негативний тиск на виході торі першого регістра передбачається спеціальна камери 3 високотемпературного окислювання. Як посудина; додаткову камеру 22 тліючого режиму горіння, - збільшення чи зменшення температури поможливо використовувати звичайну піч 23. Прилум'яного горіння паливних газів у залежності від стрій для спалювання вуглеводневих відходів складу паливної маси здійснюється введенням конструктивно виконано знімним з можливістю додаткового повітря через ежектор до камери виустановки усередину отвору конфорки печі таким сокотемпературного окислювання і/або до каналу чином, що нижня частина камери 11 зони 3 висовиведення продуктів згорання; котемпературного окислювання разом із колосни- тимчасова розгерметизація, у міру вигоряння ками опиняється усередині топкового простору паливної маси, камери сушення-піролізу і наступне додаткової камери 22. При такому розташуванні завантаження паливної маси, при цьому вентиляпристрою його знімний кожух 6 встановлюється на тор має працювати на повну потужність, а паливна металеву поверхню плити печі 23, і тоді нагріте маса на цьому етапі не змішується з деревними чи повітря через отвори 24 у кожусі 6 надходить усецелюлозними відходами; редину камери 2 сушення-піролізу, а потім до ка- по закінченні роботи пристрою видаляються мери З високотемпературного окислювання пализольні залишки, у тому числі і розплавленого алювних газів. мінію, які залишились після спалювання відходів Для завантаження вуглецевого палива усерекомпозитних пакувальних матеріалів, при цьому дину додаткової камери 22 печі 23 використовувентилятор має працювати в половину своєї потується заслінка 25, а для регулювання режиму гожності аж до остигання пристрою, після чого роріння усередині камери 22 - заслінка 26, що биться повторний цикл завантаження паливної регулює подачу повітря через піддувало до додатмаси. кової камери 22. Напрямок холодного повітря поУ залежності від планованої тривалості робоказано фігурними стрільцями сірого кольору, а чого режиму запропоновані пристрої підрозділянагрітого - контурними фігурними стрільцями. По ються на пристрої з дискретним і тривалим робоканалу 15 продукти згоряння з камери 22 вивочим циклом. Дискретний цикл робочого режиму з дяться до атмосфери через конвекційну тягу. періодичним вимиканням пристрою характерний Робота пристрою для спалювання твердих вудля пристроїв з тепловою потужністю до 50кВт. глеводневих відходів, у тому числі полімерних, є Тривалий робочий режим роботи характерний для дискретно безупинною і складається із такої попристроїв з тепловими потужностями понад 50кВт слідовності етапів: і вимагає наявності певного запасу підготовленої - попереднє розпалювання пристрою, коли паливної маси, що через спеціальний бункер періусередину камери сушення-піролізу завантажуєтьодично завантажується у камеру сушіння-піролізу. ся первинне паливо, яке швидко запалюється (відПідготовка паливної маси для пристрою здійснюється за допомогою попереднього змішування 21 85960 22 подрібнених твердих полімерних відходів (гума, переході пристрою до режиму тліючого горіння у поліпропілен, композитні пакувальні матеріали, процесі піролізу полімерних відходів утворюється поліетилен високого і низького тиску) із деревними піролітичне вугілля. відходами в пропорції 3:1. Така підготовка палива Основною перевагою запропонованих способу призначена, по-перше, для того, щоб розпочати і пристрою спалювання твердих вуглеводневих реалізацію способу в режимі розпалу, а по-друге, відходів, у тому числі полімерних є створення недля підвищення ефективності процесу генерації гативного тиску продуктів згорання на виході до паливних газів в процесі піролізу паливної маси. атмосфери. Тому у способі і пристрої, які заявляЦя ознака потрібна на самому початку процесу ються досягається: згорання полімерів. Ефективність процесу генера- повна хімічна безпека процесу для робітниції паливних газів досягається тим, що дисперсні ків, бо в пристрої вихід моно-оксиду вуглецю до фракції розплаву полімерів адсорбуються поверхповітряного середовища робочого приміщення нею деревного вугілля, отриманого в процесі піроцілком виключений; лізу деревних або целюлозних відходів, забезпе- повна екологічна безпека навколишнього сечуючи тим самим їхню тимчасову затримку в зоні редовища, бо завдяки пристрою забезпечується піролізу. В цій зоні відбувається крекінг-процес повна утилізація вуглеводневих радикалів у висополімер - расплаву з вилученням вуглеводневих котемпературній окисній зоні пристрою. газоподібних мономерів, для збагачування паливПерші випробування експериментальних приних газів. В результаті використання цієї додаткостроїв для спалювання твердих вуглеводневих вої ознаки вирішуються дві задачі. Перша з них, це відходів показали перспективність способу та скорочення часу, потрібного на запуск процесу ефективність спалювання відходів із досягненням спалювання, а друга - в зону високотемпературноповної екологічної безпеки. Ці якості способу і приго окислювання паливних газів надходить мінімастрою для його реалізації дають змогу удоскональна кількість рідкодисперсних фракцій полімер лити технології знищення відходів, що містять вугрозплаву і його згорання відбувається повністю. леводень, з одночасною генерацією теплової Деревні (целюлозні) відходи необхідні для енергії. Експериментальні пристрої з тепловими одержання шару піролітичного вугілля, що признапотужностями 10 та 20кВт були вироблені й апрочений для адсорбції дисперсних краплинних фрабовані приватним підприємством "ЦВЕТОДИНАкцій полімер-розплавів. Цей етап передбачається МИКА". тільки на початку роботи пристрою, тому що при 23 85960 24 25 85960 26 27 Комп’ютерна в ерстка О. Гапоненко 85960 Підписне 28 Тираж 28 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601
ДивитисяДодаткова інформація
Назва патенту англійськоюMethod for burning solid hydrocarbon wastes and device for realization of the method
Автори англійськоюBurtsev Valerii Mykolaiovych, Burtsev Volodymyr Mykolaiovych, Lytvynenko Oleksandr Vasyliovych, Stetsenko Oleksandr Petrovych
Назва патенту російськоюСпособ сжигания твердых углеводородных отходов и устройство для реализации способа
Автори російськоюБурцев Валерий Николаевич, Бурцев Владимир Николаевич, Литвиненко Александр Васильевич, Стеценко Александр Петрович
МПК / Мітки
МПК: F23G 5/16, F23B 10/00, F23G 7/00, F23G 5/027
Мітки: спалювання, спосіб, відходів, пристрій, твердих, вуглеводневих, реалізації, способу
Код посилання
<a href="https://ua.patents.su/14-85960-sposib-spalyuvannya-tverdikh-vuglevodnevikh-vidkhodiv-i-pristrijj-dlya-realizaci-sposobu.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Спосіб спалювання твердих вуглеводневих відходів і пристрій для реалізації способу</a>
Попередній патент: Спосіб лікування протезних стоматитів на тлі метаболічного синдрому
Наступний патент: Захоплювальний пристрій для контейнерів
Випадковий патент: Зв'язка алмазно-абразивного інструмента