Спосіб одержання теплової енергії при спаленні відходів органічного походження і пристрій для його реалізації

MII l£F23B 1/38,7/00 F 23 G 5/00, 7/00 Спосіб одержання теплової енергії при спаленні відходів органічного походження і пристрій для його реалізації Винахід відноситься до галузі теплоенергетики, а саме до способу одержання теплової енергії при спаленні відходів органічного походження, переважно відходів деревообробної (тирси) та сільськогосподарської (лушпиння) промисловості, і пристрою для реалізації цього способу. Винахід може бути застосований в системах опалення приміщень, теплиць, нагріву води, сушіння деревини тощо. Галузь корисного використання відходів промисловості, особливо бросових відходів деревообробної та сільськогосподарської промисловості типу тирси та лушпиння, в Україні малорозвинепа і конче потребує уваги спеціалістів. Як правило, дрібні відходи органічного походження або вивозять на звалища, або в кращому разі, застосовують як підсобні матеріали, наприклад, як підстилку для тварин. Транспортні витрати на вивіз таких відходів досить великі і підприємства деревообробної галузі несуть чималі збитки на такого роду утилізацію. На деревообробних підприємствах часто накопичуються гори невивезеної тирси, забруднюючи навколишнє середовище. Деяким виходом з цієї ситуації є спроба спалювати її на місці накопичення, але це потребує спеціального і досить складного обладнання, яке в Україні досі не розроблялося. Відомий спосіб одержання теплової енергії шляхом спалення тирси, запроваджений на Київському ВАТ «Видубичі» (ДОК-5), і пристрій для його реалізації. Спосіб полягає в тому, що тирсу подають безперервним потоком в зону спалення, де вона згорає на льоту. Одержану при цьому теплову енергію використовують для сушіння деревини та опалення адміністративних приміщень. Для реалізації цього способу використовується автоматична система спалення відходів, розроблена польським Машинобудівним заводом ХАМЕХ (Техніко-експлуатаційна документація, видання II, Хайнувка, 1994). Ця автоматична система (AZSO) досить складна, крупногабаритна і дорога . До ЇЇ складу входять: бункер для загрузки тирси, шнек з електроприводом для подачі тирси, вентилятор для розпилення тирси в зоні згорання, протипожежний датчик і командо-контролер. Основним вузлом автоматичної системи (AZSO) є котел, до якого вона підключена. Недоліками цієї автоматичної системи спалення відходів є те, що вона дуже складна і громіздка за конструкцією І надто дорога за ціною. Ця автоматична система має низький к.п.д., оскільки кожна тирсинка спалюється на льоту, відокремлено одна від одної і тому втрачається велика кількість теплової енергії, одержаної при їх згоранні. Окрім того, ця автоматична система спалення відходів в силу своєї складності, вимагає постійного нагляду високо кваліфікованого персоналу. Відомі також спосіб одержання теплової енергії шляхом спалення відходів деревообробної промисловості, який дозволяє спалювати відходи деревини у вигляді обрізків, щепок тощо, і пристрій для його реалізації під назвою Bullerjan (проспект Малого підприємства «ВІТ», м. Київ), обрані за прототип. Спосіб полягає в тому, що відходи у вигляді щепок, обрізків одноразово загружають в зону горіння і підпалюють їх. Багатогодинний процес відбувається за принципом тліючого горіння, як у газогенераторі. Пристрій для реалізації цього способу значно простіший, ніж вищеописаний, але теж досить складний за конструкцією. Він має горизонтально розташований корпус у вигляді круглого циліндра, на зовнішній поверхні якого розміщені труби, в яких нагрівається повітря, і форсунки для подачі вторинного повітря. Загрузочний отвір з кришкою розміщений збоку, тобто на одному з торців циліндричного корпусу. Корпус має в верхній частині витяжну трубу з заслінкою, а в нижній частині - піддувало з заслінкою. В середині корп ус розділений на дві камери. В першій відбувається процес тління і утворення пічних газів, а в другій ці гази спалюються до кінця завдяки вторинному повітрю, яке подається в потік пічних газів через форсунки. Пристрій можна встановити в приміщенні з пічним опаленням. Пристрій пропонується, як обігрівач для швидкого опалення будь-яких приміщень. Крім деревини, він працює на всіх видах твердого палива, картонажних виробах і їх відходах. Може використовуватися в житлових приміщеннях, майстернях, на підприємствах, в теплицях тошо. Недоліком цього пристрою є те, що він не може працювати на зовсім дрібних відходах деревообробної та інших видів промисловості, таких, як тирса, лушпиння, костриця, тобто таких відходах, які в зоні горіння залягають суцільною купою, майже не пропускаючи повітря і блокуючи тягу між витяжною трубою і піддувалом. Конструкція цього пристрою досить складна і потребує для свого виготовлення спеціального обладнання і заводських умов. Теплова енергія, яку одержують за допомогою цього пристрою досить дорога, оскільки витрачаються дрова, торф, а не відходи, які йшли на сміття. Завданням даного винаходу є розробка такого способу спалення відходів органічного походження і пристрою для його реалізації, які б дозволили вирішити дві важливі проблеми: можливість спалення дрібних відходів типу тирси і лушпиння, які засмічували навколишнє середовище, і одержання за рахунок цього дешевої теплової енергії. Згідно винаходу поставлене завдання вирішується тим, що автори пропонують спосіб одержання теплової енергії при спалення відходів органічного походження і пристрій для його реалізації, які об'єднані єдиним винахідницьким задумом. В способі одержання теплової енергії при спаленні відходів органічного походження, що включає загрузку відходів в зону горіння і підпалення загружених відходів, автори пропонують в зону горіння загружати, як паливо, дрібні відходи типу тирси або лушпиння, ущільнювати їх і формувати в них вертикальний наскрізний канал, створюючи умови для тяги. Відходи можна загружати безпосередньо в зону горіння, а наскрізний канал можна формувати за допомогою стержня, який розміщують по висоті загружених відходів, ущільнюючи їх, після чого стержень обережно виймають, не пошкоджуючи сформований наскрізний канал. Для загрузки дрібних відходів може бути використана переносна відкрита зверху касета з отвором в центральній частині дна, яку загружають за межами зони горіння, ущільнюють загружені відходи і формують в них наскрізний канал за допомогою стержня, після чого стержень обережно виймають, не пошкоджуючи сформований наскрізний канал, а касету переносять в зону горіння. В пристрої для реалізації спосбу, який включає корпус с загрузочним отвором і кришкою, витяжну трубу і піддувало з заслінками , автори пропонують корпус розмістити вертикально, в центральній частині дна корп усу зробити отвір для сполучення з піддувалом, при цьому загрузочний отвір з кришкою розмістити в верхній частині корпусу співосно з отвором у дні корпусу. .Пристрій може включати переносну касету для загрузки відходів за межами корпусу, в центральній частині дна якої зроблений отвір, співосний з отвором у дні корпусу, в який вона вставляється. Корпус пристрою може мати подвійні стінки, які утворюють між собою герметичну порожнину для циркуляції і нагрівання води або іншого теплоносія. Можливий також варіант пристрою, який передбачає розміщення в корпусі труб для циркуляції і нагріву води або іншого теплоносія. Найпростіший варіант пристрою, що заявляется можна виготовити із звичайної металевої бочки з кришкою, зробивши отвір у її дні, приваривши піддувало з заслінкою внизу і витяжну трубу з заслінкою вгорі. Вертикальне розташування корпусу пристрою і наявність загрузочного отвору в верхній частині корпусу, дає змогу зручно завповнювати його дрібними віходами і одночасно формувати вертикальний наскрізний канал. Наявність отвору в центральній частині дна корпусу, сполученого з піддувалом, надає можливість доступу повітря в наскрізний канал, тобто в зону горіння (тління), створюючи умови для тяги. Завдяки тому, що тирса або інші дрібні відходи знаходяться в ущільненому стані, процес іде повільно в режимі тління, тобто пристрій працює в режимі газогенератора. Кожна тирсинка згорає не окремо, а а в загальній масі, віддаючи тепло сусідній тирсинці і підпалюючи її. За рахунок цього використовується вся теплотворна спроможність кожної тирсинки. На відміну від прототипу пристрій, що заявляється як винахід, має надзвичайно просту конструкцію, його можна виготовити в будь- якій майстерні, що має обладнання для електрозварки та розкрою металу. Запропонована авторами конструкція пристрою дозволяє використовувати як паливо фактично сміття, яке раніше викидалося на смітник, а не дорогі паливні матеріали (дрова, торф, вугілля), як у прототипі. Таким чином, позитивний ефект способу одержання теплової енергії при спаленні дрібних відходів органічного походження і пристрою для його реалізації порівняно з прототипом досягається за рахунок використання всієї сукупності суттєвих ознак, вказаних у формулі винаходу. Пристрій для реалізації способу пояснюється кресленнями , де на фіг. 1 показаний загальний вигляд пристрою; на фіг.2 - варіант пристрою з переносною касетою; на фіг.З варіант пристрою з подвійними стінками корпусу; на фіг.4- варіант пристрою з трубами для циркуляції води в середині корпусу; на фіг.5 - пристрій, показаний на фіг. 1» у загруженому стані. Пристрій складається (фіг. 1) з корпусу 1, в центральній частині дна якого зроблений отвір 2, що сполучається з піддувалом 3, яке має заслінку 4. В верхній частині корпусу 1 розміщена витяжна труба 5 з заслінкою 6. Корпус 1 має загрузочний отвір 7, який закривається кришкою 8. Для загрузки відходів за межами корп усу 1 може бути використана переносна касета 9 (фіг.2), в центральній частині дна якої зроблений отвір 10 співосний з отвором 2 корпусу 1, в який вона вставляється. Корпус може мати бокові двері 11, через які вставляється переносна касета 9. Стінки корпусу 1 можуть бути виконані подвійними (фіг. 3) і утворювати між собою герметичну порожнину для циркуляції і нагрівання води або іншого теплоносія. В корпусі 1 можуть бути розміщені труби 12 (фіг.4) для циркуляції і нагрівання води або іншого теплоносія. На фіг.5 показаний пристрій у загруженому стані, готовий до роботи . Контурною лінією показаний стержень, який використовувався для формування наскрізного каналу. Стрілками показаний напрям тяги при роботі пристрою. Дрібні відходи типу тирси або лушпиння загружають через загрузочний отвір7 в корпус 1 або в переносну касету 9, ущільнюють їх і формують за допомогою стержня наскрізний канал, створюючи умови для тяги. Стержень обережно виймають, не пошкоджуючи сформований наскрізний канал, касету 9 вставляють в корпус 1 через загрузочний отвір 7 або через бокові двері 11, закривають кришку 8 загрузочного отвору 7 або бокові двері 11 і через піддувало 3 запальником підпалюють загружен! відходи. Щоб підтримати процес горіння, заслінками 4 (піддувала 3) та 6 (витяжної труби 5) регулюють тягу, яка утворюється між піддувалом 3, отвором 2 в центральній частині дна корпусу 1 і отвором 10 в центральній частині дна переносної касети 9 (якщо вона використана), сформованим наскрізним каналом і витяжною трубою 5. Коли дрібні відходи розгоряться, заслінки 4, 5 частково прикривають і процес горіння переводять у процес тління. Пристрій працює за принципом газогенератора, тобто в режимі тліючого горіння. Однієї загрузки дрібних відходів типу тирси або лушпиння вистачає на декілька годин роботи пристрою, а виділеної при цьому теплової енергії вистачає для нагріву води або іншого теплоносія, обігріву приміщення або теплиці тощо. Для нагріву води можуть бути використані варіанти пристрою, показані на фіг.З, де вода циркулює між подвійними стінками корпусу 1, або на фіг.4, де вода циркулює по трубам 12. Спосіб та пристрій для його реалізації, що заявляються, мають значні переваги перед прототипом, бо вони дають змогу перетворити сміття (тирсу, лушпиння, кострицю) в цінний енергоносій і отримувати з нього теплову енергію для корисних господарських потреб. Крім того вирішується важлива екологічна проблема утилізації цього сміття, яке раніше вивозили на смітники, закопували, спалювали просто неба. Конструкція пристрою, що заявляється надзвичайна проста і може бути виготовлена в умовах майстерні з використанням старих бочок, корпусів холодильників тощо. Для приівабливості інтер єру, пристрій може бути оздоблений декоративними матеріалами (цеглою, плиткою, решітками). За дорученням Патентний повірений України ІЖ М ^-^і Власова Л.І. ФОР МУ ЛА ВИН АХ ОДУ 1 . С п ос іб о д е р ж ан ня теп л о в о ї е не р г і ї п р и с па л ен н і в ід х о дів о р г а н іч н о г о п о х о д ж е н н,я щ о вк л юча є за г р уз к у в ідх о дів в з он у г о р ін ня і п ідп а лен ня в ідх о дів , я ки й в і д р і з н я є т ь с я ти,м щ о в з о н у г о р ін н я з а г р у ж а ють др ібн і в ідх о ди ти п у ти р си а б о л у ш п и н н я, у щ іл ь н ю ють їх і ф о р м у ю ть в ни х ве р ти ка ль ний нас к різни й кана л, с тв о р ю ю ч и ум о ви д л я тя ги. 2. С п ос іб п о п . 1 , я к ий в і д р і з н я є т ь с я ти м о в ідх оди заг р уж а ю ть без п осе ре днь о в з о н у ,щ г о р ін н я , а н а с к р із н и й к а н а л ф о р м у ю ть з а д о п о м о г о ю с те р ж н я , я к и й р о з м іщ у ю ть п о в и с о ті заг р у же ни х від х о дів , у щ іль н ю ю чи їх , п іс ля ч ог о с те р жен ь о бе ре жн о в ий ма ю ть , не п о ш к о д ж у ю ч и сф о р м ова ни й нас к р ізн ий ка на л. 3. Сп ос іб п о п . 1 , я ки й в і д р і з н я є т ь с я ти ,мдля за г р уз ки в ідх о дів ви к о ри с тов у ють в ідк р и ту з ве р х у к а с е ту з о т в о р о м в це н тр а л ь н ій ч а с ти н і д н а, я к у за г р у ж а ю ть з а м е ж а м и з о н и г о р ін н я, у щ іл ьн ю ю ть з аг р у ж ен і в ід х о ди , ф о р м у ю ть в н и х на ск р і з ни й ка на л за д о п о м о г о ю с те р ж ня, п іс л я ч ог о с те р жень о бе ре жн о в ий ма ю ть, не п о ш к о дж у ю ч и с ф о р мо ван ий нас к різни й кана л, і пе рен ося ть загр ужен у касет}' в зо ну го ріння . 4. П р ис трій для реа л ізац ії сп ос о бу по п. п . 1, 2, 3, я кий в к л юча є к о рп ус , щ о ма є заг р узо чнй о твір з к р и ш к о ю, в и тя ж н у тр убу і п ідду в а л о з з ас л інк а ми , я ки й в і д р і з н я є т ь с я ти м о к о рп у с ,щ р о з м іщ ен и й ве р ти к а ль н о і в це н тра л ь н ій ча с тин і дн а м а є о тв ір дл я сп о л у че н ня з п ідду в а л о м , а заг р у з о ч ни й о т в ір з к р и ш к о ю р о з та ш о ван и й в ве р хн ій час ти ні к о рп ус у с пів ос н о з о тв о р о м у д н і ко рпус у. 5. П р и с тр ій п о п . 4 , я к ий в і д р і з н я є т ь с я ти м , щ о в ін ма є пе ре н о сн у ка се ту дл я за г р уз к и від х о дів за м еж а ми к о рп у с у , в це н тра ль ній час тин і д на як о ї з р о б лен ий о тв ір с пів осн ий з о т в о р о м у дн і к о р пус у, в я ки й в она вс та в ля є тьс я. 6. П р ис т р ій п о п .п. 4 , 5, я к ий в і д р і з н я є т ь с тя и м , щ о к о рп ус м а є п о д ві йн і с т і нк и як і , у тв о р ю ю ть м і ж с о б о ю г е р м е ти чн у п о р о ж н и н у дл я ц и р к у л я ц ії і н а г р ів а н н я в о ди а б о ін ш о г о теп лон осія . 7. П р ис тр ій п о п . 4, я к ий в і д р і з н я є т ь с я ти м, щ о в к о рп ус і р оз міще ні тр уби дл я ци р к у ля ції і на г рі ва нн я в о ди а б о ін ш ог о те пл о нос ія . За д о ру че ння м Па тен тн ий п ов іре ний У к раїн и //і j\i, £ jf Власова Л.І. Спосіб одержання теплової енергії при спаленні відходів органічного походження і пристрій для його реалізації 11 x\ I/ 9 10 J Я Фіг. 1 Фіг. 2 Автори: Вовк І.О. Ревуцький В.П. Фіг. З Спосіб одержання теплової енергії при спаленні відходів органічного походження і пристрій для його реалізації Фіг. 4 8 Автори: Вовк І.О. Ревуцький В.П. Фіг. 5