Піролізна піч

Реферат: UA 118959 U UA 118959 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до галузі енерготехнологічного обладнання, а саме до пристроїв знищення відходів шляхом спалювання палива, і може знайти застосування в газотурбінних, топкових і теплоенергетичних установках, в установках з переробки та утилізації побутових і промислових відходів. В основі роботи піролізного пристрою лежить принцип піролізного спалювання (або сухої перегонки) палива, при якому під дією високої температури і в умовах нестачі кисню сухе паливо розкладається на летючу складову - піролізний газ і твердий залишок. Змішання кисню повітря з виділенням піролізного газу при високій температурі викликає процес горіння останнього, який використовується в подальшому для отримання теплової енергії. При цьому слід зазначити, що піролізний газ в процесі згоряння взаємодіє з активним вуглецем, в результаті чого димові гази на виході з пристрою знищення відходів практично не містять шкідливих домішок, будучи, по більшій частині, сумішшю вуглекислого газу і водяної пари. І навіть СО2 такий пристрій буде викидати в атмосферу до 3-х разів менше, ніж звичайний дров'яний і, тим більше, вугільний котел. Тобто на відміну від традиційних твердопаливних пристроїв знищення відходів в піролізних (газогенераторних) пристроях горить піролізний газ, що виділяється з палива під впливом високої температури. Така система має більш високий ККД, а отже, з меншого обсягу палива можна отримати більше теплової енергії, ніж при аналогічній роботі "традиційного" пристрою знищення відходів. Відомий пристрій піролізної переробки гранульованих органічних речовин (патент РФ №84375, опубл. 10.07.2009), що містить топку, з'єднану з обігрівальною камерою, яка розміщена в теплоізоляційній оболонці, і вертикальну реторту, забезпечену днищем з отворами. У нижній частині реторти над днищем виконано один або декілька отворів з пов'язаними газоходами для виведення з реторти піролізних газів, а у верхній частині реторти виконано одну або кілька отворів з пов'язаними газоходами для введення в реторту піролізних газів рециклу, крім того, пристрій містить два не змішувальних середовища теплообмінника, також пристрій включає вбудований в газохід газів рециклу електромагнітний клапан і також ділянку приготування гранульованих органічних речовин і ємність для зсипання золи через отвори в днищі з газощільним шлюзовим затвором, всередині якої розташувався теплообмінник охолодження золи і нагрівання повітря, що надходить в топку. Недоліком цього пристрою є виведення піролізних газів в нижній частині реторти, що сприяє створенню в реторті надлишкового тиску і, крім того, при такій конструкції не забезпечується ефективного змішування піролізних газів із вторинним повітрям, що негативно позначається на кількості викидів шкідливих речовин в атмосферу в процесі експлуатації пристрою. Відомий також пристрій для одержання тепла при піролізі побутових і промислових відходів (патент України № 87551, опубл. 27.07.2009 p.), що містить розміщені одне під одним топкову камеру з плоскою кришкою, в якій виконані споряджені конфорками отвори, димохід у верхній частині топкової камери, водонагрівач, при цьому кришка топкової камери і конфорки виконані відповідно кільцевою і знімними, а в центральній частині дна виконаний отвір, при цьому всередині топкової камери у верхній її частині виконані три водяні сорочки, центральна водяна сорочка виконана у центрі топкової камери, середня водяна сорочка - між центральною і зовнішньою водяними сорочками, а зовнішня водяна сорочка виконана у верхній частині топкової камери на її зовнішній стінці. Недоліком такого пристрою є те, що згоряння відбувається лише за одним напрямом повітря, що потребує багато часу до повного згоряння сировини. Відомий спосіб роботи піролізної печі (патент України № 100659, опубл. 10.08.2015 p.) з рециркуляцією димових газів, який реалізують відповідним пристроєм, що містить споряджений верхньою та нижньою знімними кришками корпус, у верхній кришці якого виконано випускний патрубок, з'єднаний з димоходом піролізного газу, а нижня кришка споряджена впускним патрубком із встановленою у ньому заслінкою, при цьому всередині корпусу змонтовано повітропровід, виконаний з пакета вертикально еквідистантно по колу та з зазором одна до одної трубок, які охоплені тримачами, крім того, всередині корпусу встановлений ковпачок, що розташований над верхніми отворами пакета трубок, а у проміжку між стінками печі та повітропроводом розміщений відбиваючий диск. Недоліком такої печі є складність конструкції та мала енергоефективність через недостатню оптимізацію організації теплових потоків всередині печі. Задачею корисної моделі є створення такої піролізної печі, в якій шляхом певної сукупності конструктивних елементів, їх послідовності та розміщення, досягається зменшення викидів шкідливих речовин в оточуюче середовище, прискорення переробки сировини, простота і надійність конструкції і зменшення витрат пального. 1 UA 118959 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Поставлена задача вирішується тим, що згідно корисної моделі піч містить щонайменше три реактори, які мають люки для завантаження і вивантаження сировини, причому внутрішня поверхня люку для вивантаження сировини має об'ємну геометричну форму, які з'єднані між собою колекторами перепуску піролу між реакторами, високотемпературну пірольну камеру прогріву, зв'язану з реакторами колекторами перепуску піролу в камеру прогріву, щонайменше два пускових пальники, пристрій містить вихлопний колектор реакторів з встановленим на них теплообмінником, також піч містить систему засувок для перепуску пірольних газів в заданих напрямках і затвори вихлопного колектора реактора, крім того, пристрій має зовнішню футерівку і одну чи більше вагонеток для відбору продукції. Автором корисної моделі доведено, що застосовують вихровий теплообмінник. Крім того, автор зазначає, що пристрій додатково містить електронний блок автоматизації. Також автор корисної моделі зазначає, що виконання внутрішньої поверхні люка для вивантаження сировини у формі піраміди є оптимальним для досягнення оптимальних розрахункових параметрів. Виконання внутрішньої поверхні люку для вивантаження сировини в об'ємній формі надає менше навантаження на днище реактору, дозволяє стабілізувати робочі параметри реакторів, забезпечую зменшення внутрішнього тиску, що запобігає виникненню аварійним ситуаціям, дозволяє уникнути втрачання температури, що призводить до зменшення витрат теплової енергії, максимально наближуючись до розрахункового значення ККД, що в комплексі значно підвищує основні важливі показники пристрою, що заявляється. За рахунок того, що піч має замкнуту систему циркуляції пірольних газів, шкідливі речовини залишаються на стінках реакторів, не виходячи в оточуюче середовище. Крім того, такий цикл дозволяє ефективно знизити кількість палива при розпалі, підвищує надійність і продуктивність установки. Автор даної корисної моделі, шляхом численних експериментів довів, що мінімальна кількість реакторів становить три, при чому один з реакторів при такій кількості має резервну функцію, тобто при зупинці одного уся система продовжує працювати в штатному режимі без ризику аварійної ситуації і зупинки всього модуля системи. Крім того, автор зазначає, що пристрій має можливість модульного сполучення з таким же самим пристроєм, що значно підвищує його потужність. Корисна модель пояснюється кресленнями, де зображено піролізну піч. Фіг. 1 - піролізна піч, вигляд зверху; Фіг. 2 - піролізна піч, перспектива. Фіг. 3- люк вивантаження продукції, розріз. Піролізна піч містить пусковий пальник (1), люки для завантаження сировини (2), зовнішню футерівку (3), вибіркові люки (4), вагонетки (5), вихровий теплообмінник (6), вихлопний колектор (7), реактори (8), колектор для подачі пірольних газів в камеру прогріву (9), затвори (10), колектор пересуву піролу між реакторами (10), затвори вихлопного колектору реакторів (11). Пристрій працює наступним чином: Завантажуємо сировину через люк (2) в реактор (8), розпалюємо пусковий пальник, відкриваємо затвори (9)(10) реактора (8)(№ 1). Після досягнення температури в 450 °C пірольний газ, що виділився подається в високотемпературну камеру прогріву реактора (8)(№ 1), при температурі 600 °C пірол буде в надлишку, відкриваємо затвор (11) між реакторами (8) (№ 1, 2) і закриваємо затвор (12) реактора (8)(№ 1) відкриваємо затвор (12) реактора (№ 2) тепловий потік спрямовується до реактора (8) (№ 2), при подачі пірольних газів до реактора (8) (№2) вони запалюються за рахунок теплового потоку від реактора (8) (№1). Підігрівшись до температури 450 °C реактор (8) (№2) починає виділяти парольний газ і працює сам на себе. Закриваємо затвор (12) між реакторами (8) (№№1,2) і далі по колу - реактори(8) (№№1,2,3,4,1,2…). Реактор (8) (№1) остигає до температури 150 °C, відкриваємо нижній люк (4) реактора і звільняємо продукт процесу в вагонетки (5) для остигання. Після звільнення реактора (8) (№1) завантажуємо сировину знову і процес повторюється. На вихлопному колекторі (7) встановлено теплообмінник (6), де за рахунок вихрового потоку створюється пара і подається на пароканцисаційну електротурбіну чи, наприклад, в систему опалення. Таким чином, пірольна піч, що заявляється, є екологічно безпечною для такого класу пристроїв, швидше переробляє сировину, витрачає в рази менше пального, а також має просту і надійну конструкцію, що свідчить про досягнення технічного результату. 2 UA 118959 U ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 5 10 15 1. Піролізна піч, що містить щонайменше три реактори, які мають люки для завантаження і вивантаження сировини, причому внутрішня поверхня люка для вивантаження сировини має об'ємну геометричну форму, які з'єднані між собою колекторами перепуску піролу між реакторами, високотемпературну пірольну камеру прогріву, зв'язану з реакторами-колекторами перепуску піролу в камеру прогріву, щонайменше два пускових пальники, пристрій містить вихлопний колектор реакторів зі встановленим на них теплообмінником, також піч містить систему засувок для перепуску пірольних газів в заданих напрямках і затвори вихлопного колектора реактора, крім того, пристрій має зовнішню футерівку і одну чи більше вагонетку для відбору продукції. 2. Піролізна піч за п. 1, яка відрізняється тим, що теплообмінником є вихровий теплообмінник. 3. Піролізна піч за п. 1, яка відрізняється тим, що піч додатково містить електронний блок автоматизації. 4. Піролізна піч за п. 1, яка відрізняється тим, що внутрішня поверхня люка для вивантаження сировини має форму піраміди. 5. Піролізна піч за п. 1, яка відрізняється тим, що піч має можливість модульного сполучення таким же самим пристроєм. 3 UA 118959 U Комп’ютерна верстка Л. Ціхановська Міністерство економічного розвитку і торгівлі України, вул. М. Грушевського, 12/2, м. Київ, 01008, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4