Пристрій для одержання теплової енергії при спаленні відходів органічного походження

Пристрій для одержання теплової енергії при спаленні відходів органічного походження, що містить корпус, розділений перегородкою на камеру згоряння, до верхньої частини якої приєднаний паливний бункер, а до нижньої - короб подачі первинного повітря, і камеру допалювання з газовим вікном у стінці для виходу продуктів згоряння у газохід, колосникові ґрати, а також теплообмінник, 3 23621 4 Продукти згоряння з камери згоряння відвогоріння (тління), створюючи умови для тяги. Проте, дяться через друге вхідне вікно. Шиберний припри використанні відомого пристрою для створенстрій при цьому закриває перше вхідне вікно і відня тяги необхідно виконувати додаткові операції, криває прохідний перетин камери допалювання. такі як формування наскрізного каналу за допомоПерфорована перегородка забезпечує е фективгою стержня, який розміщують по висоті завантаний відвід летучи х продуктів і продуктів газифікації жених відходів, ущільнюючи їх, після чого стерз шару через друге вікно у камеру допалювання. З жень обережно виймають, щоби не пошкодити камери допалювання продукти згоряння евакуюсформований наскрізний канал, чи використовуваються в димохід. ти для завантаження дрібних відходів переносної При необхідності спалювання невеликих кільвідкритої зверху касети з отвором в центральній костей палива, коли використання великої камери частині дна. Цю касету потрібно завантажувати за згоряння неефективно, другий сегмент перфоромежами зони горіння, ущільнювати завантажені ваної перегородки розвертається й, фіксуючись відходи та, також, додатково формувати в ни х назасувкою, перегороджує камеру згоряння, утвоскрізний канал за допомогою стержня, після чого рюючи розташовану у вер хній частині камеру згостержень обережно виймати, щоби не пошкодити ряння менших розмірів і використовується надалі сформований наскрізний канал, а касету перенесв якості нових колосникових грат. Таке конструктити в зону горіння. Такі дії підвищують складність вне рішення топки підвищує економічність викориексплуатації відомого пристрою без забезпечення стання палива та зручність експлуатації. Проте надійності його роботи в разі обрушення стінок недоліком відомої топки є те, що вона не може сформованого наскрізного каналу, так як його випрацювати на дрібних відходах деревообробної та користання можливе тільки при наявності вертиінших видів промисловості, таких як тирса, лушкального каналу для створення тяги. Пристрій пиння, костриця, тобто таких відхода х, які в зоні працює за принципом газогенератора, тобто в регоріння залягають суцільною купою, майже не жимі тліючого горіння. Одного завантаження дрібпропускаючи повітря і блокуючи тягу між димохоних відходів тип у тирси або лушпиння вистачає на дом і піддувалом. Теплова енергія, яку одержують декілька годин роботи пристрою, а виділеної при за допомогою цього пристрою, досить коштовна, цьому теплової енергії вистачає для нагріву води оскільки витрачаються дрова, торф, а не відходи, або іншого теплоносія, обігріву приміщення або які йшли на сміття. теплиці тощо. Відомий пристрій для одержання теплової Окрім того, відомі топка та пристрій для одеренергії при спаленні відходів органічного похожання теплової енергії при спаленні відходів оргадження, [Деклараційний патент України №32326 А, нічного походження не забезпечують постійної МПК6 F23B 1/38, 7/00, F23G 5/00, 7/00, опубл. довготривалої роботи, так як потребують циклічної 15.12.2000, бюл. №7, «Спосіб одержання теплової загрузки палива, що використовується. енергії при спаленні відходів органічного похоНайбільш близькою за технічною сутністю та дження і пристрій для його реалізації»], що містить результатом, що досягається, щодо запропоновавертикальний корпус, витяжну трубу і піддувало з ної корисної моделі, є топка для спалення дерезаслінками, а в центральній частині дна корпусу винних відходів [Авторское свидетельство СССР виконаний отвір для сполучення з піддувалом. №1146516, кл. F 23 В 1/12, опубл. 23.03.1985, бюл. Пристрій може включати переносну касету для №11], що містить розділені перегородкою камеру завантаження відходів за межами корпусу, в згоряння й вихрову циліндричну камеру допалюцентральній частині дна якої зроблений отвір, совання, поздовжня вісь якої розташована горизонвісний з отвором у дні корпусу, в який вона вставтально, причому в перегородці виконані канали ляється. Корпус пристрою може мати подвійні стідля проходу димових газів. Камера згоряння має нки, які утворюють між собою герметичну уклінні колосникові грати з щілинами для проходу порожнину для циркуляції і нагрівання води або первинного повітря, що надходить з короба. Внизу іншого теплоносія. Можливий також варіант прикамери згоряння встановлений горизонтальний строю, який передбачає розміщення в корпусі труб колосник. У верхній частині камери згоряння педля циркуляції і нагріву води або іншого теплоноредбачене вікно, що з'єднане патрубком із газохосія. Найпростіший варіант пристрою, що пропонудами котла, для видалення з камери згоряння проється, можна виготовити із звичайної металевої дуктів сушіння палива. Перегородка виконана у бочки з кришкою зверху, зробивши отвір у її дні, вигляді горизонтальних труб, що включені у цирприваривши піддувало з заслінкою внизу і витяжну куляційний контур котла за допомогою вхідного та трубу з заслінкою вгорі. вихідного колекторів. Труби перегородки розташоВідома корисна модель дозволяє вирішити дві вані таким чином, щоб проміжки між ними утворюважливі проблеми: можливість спалення дрібних вали канали. Камера допалювання виконана у відходів типу тирси і лушпиння, які засмічують навигляді горизонтальної вихрової топки, поздовжня вколишнє середовище, і одержання за рахунок вісь якої розміщена паралельно площини перегоцього дешевої теплової енергії. родки. Циліндрична поверхня камери допалюванВертикальне розташування корпусу пристрою і ня утворена водяною теплообмінною сорочкою наявність завантажувального отвору в верхній (теплообмінником), а торці обмежені стінками, що частині корпусу, або переносної касети, дає змогу охолоджуються водою. У стінці передбачене газозручно заповнювати його дрібними відходами. ве вікно для виходу продуктів згоряння в газоходи Наявність отвору в центральній частині дна корпукотла. Теплообмінник (водяна сорочка) включений су, сполученого з піддувалом, надає можливість в циркуляційний контур котла за допомогою вхіддоступ у повітря в наскрізний канал, тобто в зону ного і вихідного водяних колекторів (колекторів 5 23621 6 для теплоносія). кцій, підвищує економічність шляхом поліпшення Вихідний колектор утворює вер хній край переперемішування та зниження мехнедопалення. городки. Вихідна ділянка водяної сорочки, що з'єдПроте конструкція елементів топки складна і нує ви хідний колектор із циліндричною частиною громіздка. Для допалювання найбільш великих і сорочки, виконаний прямим по дотичній до цилінважких фракцій, які випадають з потоку на колосдричної поверхні камери допалювання. Осі каналів ник, в шаровому процесі під колосник необхідно паралельні цій вихідній ділянці водяної сорочки. подавати гаряче повітря, що потребує додаткових По ширині камери допалювання встановлені сопла енергетичних затрат. Оскільки циліндрична повердля підведення вторинного повітря в камеру допахня камери допалювання утворена водяною соролювання. У камері допалювання у перегородки чкою, а торці обмежені стінками, що охолоджуютьрозташований допалювальний колосник, під який ся водою, теплота згоряння палива витрачається через вікно подається повітря. для нагрівання теплоносія до температури 100На нижній частині водяної сорочки покладена 120°С. Така температура теплоносія не дозволяє вогнетривка маса для надання камері допалюванвикористовува ти його при високотемпературних ня циліндричної форми. До верхньої частини катехнологічних процесах, таких як, наприклад, вомери згоряння приєднаний паливний рукав (бунлоготеплова обробка матеріалу, що містить олію, кер). для одержання рослинних олій. Топка працює таким чином. Деревні відходи В основу корисної моделі, що заявляється, попідвищеної вологості, що включають дрібні фракставлена задача удосконалення пристрою для ції, з паливного рукава безперервним потоком одержання теплової енергії при спаленні відходів надходять у камеру згоряння і перебувають між органічного походження, в якому шля хом введенколосниковими Гратами і перегородкою: ня додаткових конструктивних елементів та зв'язПри цьому вільна поверхня шару палива розків, нового виконання та розміщення відомих з ташовується під кутом природного укосу й перебураціональною організацією об'єму, дозволило би ває вище верхнього краю перегородки. Горизонтазначно підвищити температур у теплоносія в задальні труби перегородки виключають провал них температурних режимах, і, тим самим, підвипалива в камеру допалювання. Попередньо підіщити економічність та розширити галузь викорисгріте первинне повітря з короба через щілини у тання. колосникових гратах надходить на горіння палива. Поставлена задача досягається завдяки тому, Сушіння палива здійснюється частиною димових що в пристрої для одержання теплової енергії при газів, які проходять через шар палива у вікно і паспаленні відходів органічного походження, який трубком відводяться в газоходи котла. містить корпус, розділений перегородкою на камеГоріння палива відбувається в нижній частині ру згоряння, до верхньої частини якої приєднаний камери згоряння. В останній по висоті є чотири паливний бункер, а до нижньої короб подачі перхарактерні зони: зона свіжого палива - на виході з винного повітря, і камеру допалювання з газовим паливного рукава, зона сушіння й підготовки паливікном у стінці для виходу продуктів згоряння у ва - у верхній частині перегородки у вихідного вогазохід, колосникові грати, а також теплообмінник, дяного колектора, зона активного горіння - у сереякий включений у циркуляційний контур за доподній частині перегородки й зона випалу шлаків - у могою вхідного і вихідного колекторів для теплонижній частині перегородки, у колосника. Склад носія, згідно корисної моделі, камера згоряння продуктів згоряння за перегородкою на вході в додатково оснащена уклінним щілинним дозатокамеру допалювання, крім продуктів повного гором, розташованим під паливним бункером, і сисріння, включає також кисень, продукти неповного темою примусованої подачі повітря з заслінкою, горіння, незгорілі частки палива. Основна частина що регулюється, при цьому вікно подачі повітря димових газів і дрібні фракції незгорілого палива розташоване під колосниковими гратами, а газохід через канали перегородки надходять у камеру додатково оснащений системою примусованої допалювання. Вторинне повітря подається по усій витяжки повітря також з заслінкою, що регулюєтьширині камери допалювання, сопла направляють ся, окрім того теплообмінник виконаний багатоховторинне повітря в потік димових газів, що виходовим і розташований в камері допалення, яка має дять із каналів, а сопла - під потік димових газів. зігнуту форму та теплоізоляційне облицювання. Димові гази, які включають горючі гази, обертаКорисна модель, що заявляється, дозволяє ються в камері допалювання, ретельно перемішупідвищити температуру теплоносія в заданих темються з надлишковим киснем і повністю вигорапературних режимах, і, тим самим, підвищити екоють. Під дією відцентрових сил, що виникають, номічність та розширити галузь використання. частки палива відкидаються до стінок вихрової Причинно-наслідковий зв'язок між сукупністю камери допалювання й обертаються в потоці до суттєвих ознак та те хнічним результатом, що доповного вигоряння. Найбільш великі й важкі фраксягається, полягає в наступному. ції випадають з потоку на допалювальний колосОснащення камери згоряння пристрою для ник, для їх допалювання в шаровому процесі під одержання теплової енергії при спаленні відходів колосник подається гарячий воздух через вікно. органічного походження уклінним щілинним дозаДимові гази, що повністю догоріли, з камери допатором, розташованим під паливним бункером, долювання через вікно надходять у газоходи котла. зволяє подавати оптимальну кількість палива для Пристрій, що вибраний за прототип, дозволяє забезпечення його повного згоряння і отримання забезпечити постійну довготривалу роботу топки газогенераторного газу. котлів, що працюють на деревинних відходах підОснащення камери згоряння пристрою для вищеної вологості з високим вмістом дрібних фраодержання теплової енергії при спаленні відходів 7 23621 8 органічного походження системою примусованої з заслінкою 16, що регулюється. В камері допалюподачі повітря з заслінкою, що регулюється, і розвання 4 розташований багатоходовий теплообмінташування вікна подачі повітря під колосниковими ник 17, який включений в циркуляційний контур (не гратами забезпечує оптимальне співвідношення наведений) за допомогою вхідного 18 і вихідного між кількістю надаваємого палива будь-якої воло19 колекторів для теплоносія. Камера допалювангості й обсягом повітря. ня 4 також має теплоизоляційне облицювання 20. Оснащення газоходу системою примусованої Корисна модель, що заявляється, дозволяє витяжки повітря також з заслінкою, що регулюєтьодержати теплову енергію при спаленні відходів ся, дозволяє контролювати та змінювати темпераорганічного походження, переважно відходів детуру теплогенераторного газу у заданих межах. ревообробної та сільськогосподарської промислоВиконання теплообмінника багатоходовим і вості, підвищити температур у теплоносія, і, тим розташування його в камері допалення, яка має самим, підвищити економічність та розширити газігнуту форму та теплоізоляційне облицювання, лузь використання. забезпечує безпосередній контакт теплообмінника Пристрій для одержання теплової енергії при з теплогенераторним газом в результаті чого тепспаленні відходів органічного походження працює лоносій, який циркулює по многоходовому теплонаступним чином. обміннику, нагрівається до 140-280°, що дозволяє Паливо (лузга, лушпайка, олійне сміття, деревикористовува ти пристрій при високотемпературвинні відходи) засипаються в паливний бункер 5, них те хнологічних процесах, наприклад, для волоприєднаний до верхньої частини камери згоряння готеплової обробки матеріалу, що містить олію, 3. Через уклінний щілинний дозатор 6 оптимальна при одержанні рослинних олій. дозована кількість палива постійно надходить у Конструкція пристрою пояснюється кресленкамеру згоряння 3, де відбувається газифікація ням. (піроліз), - практично повне перетворення палива в На кресленні (Фіг.1) наведена загальна схема горючий газ при оптимальному співвідношенні між пристрою для одержання теплової енергії при кількістю палива, що подається будь-якої вологосспаленні відходів органічного походження. ті, й обсягом повітря, що подається, за допомогою Пристрій для одержання теплової енергії при регулювання заслінки 8 через короб 7 подачі перспаленні відходів органічного походження містить винного повітря. корпус 1, розділений перегородкою 2 на камеру Горіння палива відбувається в нижній частині згоряння 3 і камеру допалювання 4. До верхньої камери згоряння 3. В останній по висоті є чотири частини камери згоряння 3 приєднаний паливний характерні зони: зона свіжого палива - на вході бункер 5, під яким розташований уклінним щілинпаливного бункера 5, зона сушіння й підготовки ний дозатор 6, а до нижньої частини - короб 7 попалива - у верхній частині, зона активного горіння дачі первинного повітря з заслінкою 8, що регулюу середній частині й зона випалу шлаків - у нижній ється. При цьому вікно 9 подачі повітря частині, у колосникових грат 10. На стадії газифірозташоване під колосниковими гратами 10 з щікації паливо, що подається в дозованій кількості в линами для проходу первинного повітря, що встакамеру згоряння 3, нагрівається та розкладається новлені внизу камери згоряння 3. Перегородка 2, на вуглець, водяну пару, смоли й масла. Подальщо поділяє пристрій на камеру згоряння 3 і камеру ша реакція між вуглецем і киснем повітря забезпедопалювання 4, має канал 11 для подачі основної чує температуру згоряння достатню для утворення частини димових газів і дрібних фракцій незгорілоокису вуглецю, головного горючого компонента го палива. газу, що виробляється. Смоли й масла розкладаКамера допалювання 4 містить допалювальються на гази, що містять водень. Мінімальна тепний колосник 12 газове вікно 13 у стінці для ви ходу лотворна здатність газу -1100ккал/м3. Хімічний продуктів згоряння у газохід 14, додатково оснасклад генераторного газу складає: щений системою 15 примусованої витяжки повітря СО Хімічний склад генераторного газу, % 14-12 Склад продуктів згоряння за перегородкою 2 на вході в камеру допалювання 4, крім продуктів повного горіння, включає також кисень, продукти неповного горіння, незгорілі частки палива. Основна частина димових газів і дрібні фракції незгорілого палива через канал 11 у перегородці 2 надходять у камеру допалювання 4. Димові гази, які включають горючий газ, ретельно перемішуються з надлишковим киснем і повністю вигоряють. Найбільш великі й важкі фракції випадають з потоку на допалювальний колосник 12. Димові гази, що повністю догоріли, з камери допалювання 4 через вікно 13 надходять у газохід 14 пристрою. В камері допалювання 4 за рахунок теплоти згоряння горючого (генераторного) газу відбува СO2 CnO m 8-15 1-4 H2 10-17 O2 Менее 5 N2 50-60 ється нагрівання теплоносія. Теплоносій циркулює по багатоходовому теплообміннику 17, що розташований безпосередньо в камері допалювання 4 і включений в циркуляційний контур (не наведений) за допомогою вхідного 18 і ви хідного 19 водяних колекторів. Оптимальне співвідношення між кількістю палива, що подається будь-якої вологості, й обсягом повітря забезпечується в пристрої для одержання теплової енергії при спаленні відходів органічного походження шляхом автоматичного керування подачею палива й роботою системи 15 примусової витяжки повітря з заслінкою 16, що регулюється. Виконання теплообмінника багатоходовим і розташування його в камері допалювання 4, яка має 9 23621 10 зігнуту форму та теплоізоляційне облицювання, олійне сміття, деревина та т.і., при мінімальних забезпечує безпосередній контакт теплообмінника капіталовкладеннях. з теплогенераторним газом в результаті чого тепКонструктивне рішення пристрою для одерлоносій, який циркулює по многоходовому тепложання теплової енергії при спаленні відходів оргаобміннику, нагрівається до 140-280°, що дозволяє нічного походження дозволяє контролювати темвикористовува ти пристрій при високотемпературпературу згоряння газу, і, внаслідок цього, них технологічних процесах, наприклад, для влатемпературу теплоносія. Результати вимірів шкідготеплової обробки матеріалу, що містить олію, ливих викидів при роботі теплогенератора показупри одержанні рослинних олій. ють, що вони по кількісному і якісному складі блиЗапропонований пристрій дозволить забезпезькі до викидів при роботі котлів на природному чити екологічно безпечну утилізацію великих обсягазі. гів відходів виробництва таких, як лузга, лушпайки, Комп’ютерна в ерстка І.Скворцов а Підписне Тираж 26 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