Пристрій для спалювання відходів у псевдозрідженому шарі

Реферат: Пристрій для спалювання відходів у псевдозрідженому шарі містить камеру згоряння з псевдозрідженим шаром, завантажувальний канал, надшарову порожнину, камеру сушіння, конденсатор, паропровід, систему рециркуляції твердого теплоносія. Завантажувальний канал сполучений із камерою сушіння. Камера сушіння і камера згоряння оснащені лопатнощілинними газорозподільними решітками із можливістю регульованої подачі напору газу і повороту лопаток у площині подовжньої симетрії решітки. Між камерою сушіння і камерою згоряння розміщена поворотна заслінка для подачі просушеного палива в камеру згоряння. UA 99770 C2 (12) UA 99770 C2 UA 99770 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід належить до спалювання рослинних відходів різноманітної вологості в псевдозрідженому шарі переважно для одержання газу-теплоносія і може бути використаний в народному господарстві, а також в енергетиці. Відомо пристрій [1], що застосовує сушіння палива для котла порівняно невеликої потужності, біля 2 МВт. Пристрій для сушіння складається з паливного контейнера, із якого паливо подається в камеру згоряння котла. Гази згоряння з котла подаються в закритий простір під паливним контейнером, де гази згоряння нагрівають паливо. Цей пристрій може висушити сире паливо перед його подачею в котел, але при подачі в котел уже сухого палива гази згоряння без необхідності висушують його ще більше, що викликає, наприклад, ризик загоряння в паливному контейнері. Відомо також пристрій котла [2] для топки сирим паливом, що містить похилу решітку, на верхній кінець якої подається паливо. Паливо висушується на верхній частині решітки, до якої для висушування підводяться гази згоряння. Паливо висушується на сушильній частині решітки і спалюється на частині решітки, що залишилася. Цей пристрій має громіздку і дорогу конструкцію та не пристосований для топки сухим паливом. Відомий засіб [3], що описує пристрій спалювання палива рослинного походження. Сушильний пристрій складається з повітропроникної стрічки, яка утворює безкінечну петлю, що рухається, і при цьому паливо, що знаходиться на стрічці, висушується гарячим повітрям. Після цього висушене паливо подається в накопичувальний пристрій і звідти шнеком подається в камеру згоряння. Цей пристрій є складним і малоефективним через тривалий час просушування палива. Найбільш близьким аналогом є пристрій, описаний в засобі спалювання відходів у псевдозрідженому шарі [4]. Пристрій містить камеру згоряння з псевдозрідженим шаром, надшарову порожнину, камеру сушіння, конденсатор, паропровід, систему рециркуляції твердого теплоносія, при цьому камера сушіння містить паропровід до надшарової порожнини з можливістю регульованої подачі в неї парів від сушіння відходів. Недоліком пристрою - найближчого аналога - є низька ефективність просушування і спалювання палива, що виражається в: - тривалості просушування; - обмеженості шнекового подавача до змішування частин відходів і рециркуляту; - переривчастості циклу подачі і спалювання палива, зв'язаної з вивантаженням попелу; - ускладненні конструкції (подача повторного дуття). В основу винаходу поставлена задача удосконалення пристрою спалювання відходів різноманітної вологості і тим самим підвищення його ефективності. Поставлена задача вирішується за рахунок того, що в пристрій для спалювання відходів, який містить камеру згоряння з псевдозрідженим шаром, надшарову порожнину, камеру сушіння, конденсатор, паропровід, систему рециркуляції твердого теплоносія, згідно з винаходом містить завантажувальний канал, сполучений із камерою сушіння, камера сушіння і камера згоряння оснащені лопатно-щілинними газорозподільними решітками із можливістю регульованої подачі напору газу і повороту лопаток у площині подовжньої симетрії решітки, між камерами знаходиться поворотна заслінка для подачі просушеного палива в камеру згоряння. У камері сушіння і камері згоряння, що примикають одна до одної і розділені між собою поворотною заслінкою, установлення газодинамічних поворотних лопатно-щілинних решіток дозволяє проводити просушку вологого палива в камері сушіння за допомогою напору гарячого газу (повітря) у вигляді киплячого циркулюючого фонтануючого шару (далі ФШ) із наступним газодинамічним транспортуванням через заслінку, що відчиняється у камеру згоряння, відкіля вже прогоріле паливо також газодинамічно транспортується до місця видалення попелу. Газодинамічне транспортування здійснюється за допомогою напору газу і повороту лопаток щілинної решітки. Лопатно-щілинна решітка може бути розділена на декілька (від 2-х і більше) секцій, що повертаються в різні сторони незалежно одна від одної, для кращої маневреності ФШ. Суть винаходу пояснюється кресленням. Пристрій включає камеру згоряння з псевдозрідженим шаром 1, надшарову порожнину 2, теплообмінник 3, циклон 4, камеру сушіння 5, лопатно-щілинну решітку 6, повітряні трубопроводи 7, подачу повітря 8, теплоносій 9, конденсатор 10, термопару 11, відходи у вигляді палива 12, заслінку для зливу попелу 13, паропровід 14, рециркулят 15, очищені топкові гази 16, клапан 17, завантажувальний канал 18, поворотну заслінку 19. Запропонований пристрій працює таким чином. Відходи у вигляді палива 12 подаються в камеру сушіння 5 по завантажувальному каналу 18; під впливом висхідного потоку повітря 8, що надходить по трубопроводу 7, спрямованого вертикально нагору, і за допомогою лопаток 1 UA 99770 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 решітки 6 утворюється ФШ, у якому йде активне змішання вологого палива з гарячим повітрям. Повітря насичується вологою і надходить в конденсатор 10 (стрілка А), а паливо залишається сухим. Після просушування або досягнення визначеної вологості (ступеня просушування) воно газодинамічним засобом переправляється в камеру згоряння 1 у такий спосіб: поворотна заслінка 19, що розділяє дві камери, повертається на 90°, у цей же час лопатки решітки спрямовують потік висхідного повітря у бік відчиненої заслінки і частина палива переправляється в камеру згоряння повітряним шляхом, після чого заслінка, повертаючись на 90°, закриває отвір. Поворотна заслінка 19 може бути викопана із секцій від 2-х і більше, які можуть повертатися на 90° або 180° як одночасно, так і посекційно. У камері згоряння, що має аналогічну лопатно-щілинну решітку, паливо спалахує і згоряє в циркулюючому ФШ. Після чого, за допомогою повороту лопаток, так само, як у камері сушіння, воно видаляється через заслінку 13 у вигляді попелу. Продукти згоряння, які не погранили в попіл, разом із газом виносяться в надшарову область 2, далі надходять у теплообмінник 3, у якому підготовляється теплоносій 9. Тверда фаза (стрілка Б), потрапляючи в циклон 4, сепарується у вигляді рециркулята 15, що надходить у завантажувальний канал 18. Очищений паливний газ 16 із циклона 4 по трубопроводам надходить на повторне використання або викидається в атмосферу. При контакті рециркуляту 15 із паливом 12 у завантажувальному каналі 18 відбувається часткове їх змішування, що сприяє підігріву і деякому просушуванню часток палива. Прямування палива по завантажувальному каналу здійснюється будь-яким відомим засобом (шнеком, транспортером, наддувом, під власною вагою і т.д.). При цьому завантажувальний канал може бути сполучений з камерою сушіння під кутом 0°-90° до горизонту. Основна частина повітря, яка виходить із камери сушіння, направляється в конденсатор 10 (стрілка А), а інша частина - через паропровід 14 у камеру згоряння (при необхідності, щоб зменшити температуру горіння в ній). При підвищенні температури інформація від термопари 11 надходить па виконавчий пристрій (на кресленні не показано), що відчиняє клапан 17, і повітря, насичене паром, по паропроводу 14 надходить у надшарову область 2, температура в камері згоряння знижується, тому що зменшується утримання кисню в газовому середовищі. При зниженні температури в камері згоряння виконавчий пристрій закриває клапан 17 і припиняє надходження вологого повітря. Це регулювання може здійснюватися автоматично з використанням термопари, системи керування і виконавчого пристрою. Регулювання температури в камері 1 може здійснюватися також за допомогою відкриття поворотної заслінки 19 на 90° при напрямку лопаток вертикально нагору в секціях лопатно-щілинних решіток 6, що примикають до поворотної заслінки 19 із камер 5 і 1. Через відкриту заслінку відбувається відведення тепла в камеру 5, за рахунок чого відбувається додаткова просушування відходів. Аналогічний ефект досягається при повороті заслінки (із закритого положення) на 180°, у цьому випадку відведення тепла в камеру 5 відбувається від нагрітої стінки поворотної заслінки, до цього прогрітої в камері 1. Ступінь просушування палива у ФШ можна визначати за часом у залежності від вологості палива, що надходить, при фіксованих значеннях напору і температури повітря (газу) 8, а також за значеннями вологості, температури повітря на виході з камери просушування. Зважаючи на те, що просушене паливо легше, ніж вологе, висота підйому ФШ над решіткою буде вища, ніж у вологого, тому ступінь просушування можна визначати фотоелементами, датчиками руху і т.д. Ця інформація про готовність палива надходить на виконавчі механізми (на кресленні не показані) повороту заслінки і повороту лопаток. Тривалість відкриття заслінки і положення лопаток визначається фіксованим значенням часу. Перебування палива в камері згоряння визначається часом або температурою в камері. За цією інформацією, через виконавчий механізм, за аналогією з камерою сушіння, відчиняється заслінка 13 на вивантаження попелу, яка може обертатись аналогічно поворотній заслінці, і всі лопатки решітки 6 повертаються у бік вивантаження. Вивантаження визначається за часом або за вагою вивантаженого попелу. У цей же час, не припиняючи циклу горіння, через поворотну заслінку 19 відбувається додаткове завантаження в камеру 1 просушеного палива із відходів, що спалахує частково незгорілим паливом із попередньої порції. У цей же час можлива подача нової порції відходів у камеру сушіння. У такий спосіб пристрій для спалювання відходів у псевдозрідженому шарі удосконалено за рахунок застосування: - лопатно-щілинної решітки для сушіння палива у ФШ, що дозволяє значно скоротити цю операцію за часом. Частки палива швидше втрачають вологу у ФШ, де зіткнення з гарячим повітрям значно ефективніше, ніж у конструкції пристрою - найближчого аналога; 2 UA 99770 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 - похилого завантажувального каналу зі шнековою подачею подрібнених відходів, що дозволяє ефективніше перемішувати рециркулят із вологими частками відходів при менших витратах енергії на перемішування і подачу; - поворотної заслінки, що дозволяє швидше подавати паливо з однієї камери в іншу, а також сушити паливо, що знаходиться у ФШ, періодично відкриваючи заслінку за рахунок випромінювального тепла із камери згоряння і одночасного маневрування ФШ лопатками решітки, а також оберненою стороною поворотної заслінки, нагрітої до високої температури в камері згоряння; - заслінки на вивантаження попелу, яка виконана аналогічно поворотній заслінці; - секційної рухливості решітки, що дозволяє маневрувати ФШ у межах аналізованої камери. За рахунок цього досягається можливість регулювання просушування відходів у широкому діапазоні, а також регулювання ефективності горіння за рахунок широкої маневреності шару в камері згоряння; - обох решіток в операції подачі палива в камеру згоряння та попелу до зони вивантаження, що дозволяє не переривати єдиний технологічний цикл на окремі операції. Це дає можливість вести підготування теплоносія по єдиному технологічному циклу: завантаження відходів у камеру сушіння, завантаження палива в камеру згоряння і розвантаження попелу через заслінку. Додатковою перевагою даного пристрою є можливість уніфікування обох камер за рахунок лопатно-щілинної решітки (однакової в камері сушіння і камері згоряння), рівних обсягів камер, ресиверів і трубопроводів наддуву повітря. У загальному випадку напір і витрата повітря в камерах можуть бути різними в залежності від вологості палива, що подається в камеру сушіння, та заданого режиму температури в камері згоряння. Джерела інформації: 1. Патент на винахід 780822, Фінляндія, МПК F23K. Torkanorgning foer en pannas braenslc / Le ppaelae olavi; патентоволодар Julius Tallberg ABOY.-19780000822; заявл. 15.03.1978, опубл. 16.09.1979. 2. Патент на винахід 3913885, Німеччина, МПК F23B1/18, F23K1/04. Boiler with provision for burning wet fuel - has extended hearth which forms part of drying chamber with fuel dried by forced draught of recirculated Hue gas / Noack Rolf DRING DR, Schaefer Christof Dipling; патентовласник Omnical GMBH.-19893913885; заявл. 27.04.1989, опубл. 31.10.1991. 3. Патент на винахід 2251051 С2, Росія, МПК F23K1/04, F23G5/04, F23N5/02. Способ сжигания размельченного топлива растительного происхождения, имеющего различную степень влажности / Хопкасало Мартти; патентообладатель Хонкасало Мартти. 98123005/03; заявл. 21.05.1997 (WO97/44619, 27.11.1997); опубл. 27.04.2005, Бюл. № 12. - 6 с. 4. Патент на винахід 2 266 468 С1, Росія, МПК F23C10/08, F23G5/30. Способ сжигания отходов в псевдосжиженном слое и устройство для его осуществления / Голубкович А.В., Чижиков А.Г., Курбанов К.К.; патентообладатель Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт механизации сельского хозяйства. 2004118236/06; заявл. 15.06.2004; опубл. 20.12.2005, Бюл. № 35. - 7 с. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 45 50 55 1. Пристрій для спалювання відходів у псевдозрідженому шарі, що містить камеру згоряння з псевдозрідженим шаром, надшарову порожнину, камеру сушіння, конденсатор, паропровід, систему рециркуляції твердого теплоносія, який відрізняється тим, що містить завантажувальний канал, сполучений із камерою сушіння, камера сушіння і камера згоряння оснащені лопатно-щілинними газорозподільними решітками із можливістю регульовної подачі напору газу і повороту лопаток у площині подовжньої симетрії решітки, між камерами знаходиться поворотна заслінка для подачі просушеного палива в камеру згоряння. 2. Пристрій для спалювання відходів у псевдозрідженому шарі за п. 1, який відрізняється тим, що завантажувальний канал сполучений із камерою сушіння під кутом до горизонтальної площини лопатно-щілинної решітки від 0° до 90° включно. 3. Пристрій для спалювання відходів у псевдозрідженому шарі за п. 1, який відрізняється тим, що поворотна заслінка може повертатися навколо своєї осі на 90° або 180° як за годинниковою стрілкою, так і проти неї. 4. Пристрій для спалювання відходів у псевдозрідженому шарі за п. 1 або 3, який відрізняється тим, що містить заслінку для вивантаження попелу, виконану аналогічно поворотній заслінці. 3 UA 99770 C2 5 5. Пристрій для спалювання відходів у псевдозрідженому шарі за п. 1, який відрізняється тим, що лопатно-щілинні решітки мають від 2-х і більше секцій для маневреності фонтануючого шару при сушінні і спалюванні у відповідних камерах. 6. Пристрій для спалювання відходів у псевдозрідженому шарі за п. 1, який відрізняється тим, що поворотна заслінка для подачі просушеного палива в камеру згоряння виконана з секцій (від 2-х і більше), які можуть повертатись на 90° або 180° як одночасно всі, так посекційно. Комп’ютерна верстка В. Мацело Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4