Пристрій для ступеневого спалювання сипучого твердого палива

1. Пристрій для ступеневого спалювання сипучого твердого палива, який характеризується тим, що містить: симетричний в плані герметично закритий зверху зовнішній корпус, що має в нижній частині бічної стінки щонайменше один отвір для подачі повітря і плоске днище з центральним отвором; симетричний в плані внутрішній корпус меншого поперечного перерізу, який коаксіально закріплений в зовнішньому корпусі з кільцеподібним зазором відносно його бічної стінки і з осьовим зазором відносно його плоского днища, має вгорі центральний завантажувальний патрубок для подачі сипучого палива, що перфорований не менше ніж на половину своєї висоти і в перфорованій частині служить розподільником повітря; симетричну в плані камеру піролізу, яка обмежена (в напрямі зверху вниз) конусоподібним або пірамідальним розсікачем сипучого палива і щонайменше трьома кільцеподібними елементами, що встановлені один під іншим з осьовими зазорами, і коаксіально з кільцеподібним зазором розташована у внутрішньому корпусі під вказаним завантажувальним патрубком; складену жарову тр убу, яка призначена для відведення продуктів піролізу у вигляді горючого аерозолю на остаточне спалювання і має: практично вертикальний конфузор, що сполучається з порожниною камери піролізу і перекриває центральний отвір в плоскому днищі зовнішнього корпусу, і прямий патрубок для подачі згаданого аерозолю в довільну топку; змішувач горючого аерозолю, що виходить з камери піролізу, з повітрям, який розташований під плоским днищем зовнішнього корпусу, охоплює щонайменше прямий патрубок жарової труби, підключений U 2 (19) 1 3 36947 4 побутове сміття, тирса і стружка, торф, лушпиння і горизонталі під кутом, що перевищує кут природінші рослинні відходи або їх довільні суміші. ного укосу грубо-дисперсних твердих продуктів Сучасна теплоенергетика існує в умовах нарозгоряння і мінеральних домішок, що поступають з стаючого дефіциту викопного твердого, рідкого і кільцеподібного зазору між внутрішнім корпусом і газового палива з високою теплотворною здатніскамерою піроліза. тю і тому орієнтується на використання відновлюДля запуску використовують порцію сухого паваних паливних ресурсів. Зокрема, як паливо все лива типу дров або просочених рідким паливом частіше використовують горюче побутове сміття і текстильних відходів. В стаціонарному режимі павідходи переробки рослинної сировини. ливом служать тільки побутові і/або рослинні відНа жаль, таке паливо звичайно забруднено ходи, які безперервно подають через завантажунегорючими мінеральними домішками і має воловальний патрубок. При цьому продукти сушки і гість, яка може коливатися в широких межах. Таке неповного згоряння таких відходів заповнюють паливо важко запалюється і погано горить. Тому практично весь кільцеподібний зазор між стінками його нерідко спалюють в суміші з висококалорійвнутрішнього корпусу і камери піроліза. Дійсно: ним паливом [див., наприклад: SU 1079954, SU перед входом в цей зазор вологі відходи на1163088, SU 1198322 тощо]. гріваються частиною газоподібних продуктів згоОчевидно, що питома витрата додаткового виряння і втрачають надмірну вологу, сококалорійного палива тим більше, чим вище у вер хній частині цього зазору сухі відходи повологість і нижче теплотворна здатність основного ступово ущільнюються, частково згоряють в струсипучого палива. менях повітря, що поступає через перфораційні Тому бажано, щоб пристрої для спалювання отвори, і самовільно розпадаються на полідиспертакого палива забезпечували його ефективну сушсну суміш твердих горючих частинок і мінеральних ку за рахунок власної теплотворної здатності і домішок, якомога повнішу утилізацію горючих компонентів. в нижній частині цього зазору грубо-дисперсні Для цього необхідно розділити процес на три стагорючі частинки догорають з самовільним пересидії: панням золи в зольник, а аерозоль з тонкопоступову сушку всього що вводиться в продисперсних горючих твердих частинок і горючого цес палива газу примусово всмоктується через зазори між піроліз більшої частини підсушеного палива кільцеподібними елементами камери піроліза в при дефіциті окислювача з отриманням аерозолю, жарову тр убу для подальшого спалювання у прищо складається з горючих газів і мілко-дисперсних датній топці. твердих горючих частинок, і Водяна пара, що утворюється при сушінні, і остаточне спалювання такого аерозолю в топвідпрацьовані на її утворення продукти згоряння ці, яка може служити частиною водонагрівального видаляються в атмосферу через рихлий шар воабо парового котла або іншого споживача тепла. логих відходів і центральний завантажувальний З UA 17013 U відомий пристрій для ступеневопатрубок, а для збору і видалення золи у відвал го спалювання горючих побутових відходів, що можуть бути використані інвентарні періодично містить: змінювані піддони. (1) симетричний в плані герметично закритий На жаль, відомий пристрій недостатньо надійзверху зовнішній корпус, який має в нижній частині ний і ефективний із-за недосконалості засобів вибічної стінки щонайменше один отвір для подачі далення водяної пари, яка утворюється при сушінповітря; ні завантажуваних відходів, і золи, яка (2) симетричний в плані внутрішній корпус меутворюється із негорючих мінеральних домішок і ншого поперечного перетину, який з кільцеподібне догорілих частинок палива. ним зазором коаксіально закріплений усередині Так, фільтрація утвореної водяної пари через зовнішнього корпусу, має вгорі центральний зававесь рихлий шар завантажуваних відходів призвонтажувальний патрубок для подачі сипучого палидить до появи тим більшої кількості конденсату, ва, перфорований не менше ніж на половину своєї чим нижче температура і вище початкова воловисоти і в перфорованій частині служить розподігість цих відходів. У результаті можливо їх злипанльником повітря; ня і зависання на вході в кільцеподібний зазор між (3) симетричну в плані камеру піроліза, яка з внутрішнім корпусом і камерою піроліза з неминукільцеподібним зазором коаксіально розташована чою аварійною зупинкою пристрою на очищення і у вн утрішньому корпусі під завантажувальним патперезапуск. Далі, зависання паливних мас і зупинрубком, обмежена (в напрямі зверху вниз) конусоки пристрою можуть бути обумовлені блокуванням подібним або пірамідальним розсікачем сипучого зольника внаслідок випадкових затримок з видапалива і щонайменше трьома встановленими з ленням золи, що скопилася. Зрозуміло, що витраосьовими зазорами кільцеподібними елементами; ту енергії на повторне випаровування конденсату і (4) таку складену жарову тр убу для відведення її втрати на перезапуск знижують тепловий К.К.Д. продуктів піроліза у вигляді горючого аерозолю до пристрою в цілому. довільного споживача, вхід в яку підключений до В основу корисної моделі поставлена задача виходу з камери піроліза і в пряму вихідну частину удосконаленням засобів видалення водяної пари і якої (як правило, коаксіально) введений патрубок золи і їх взаєморозташування відносно корпусних для нагнітання повітря, що використовується для деталей і камери піроліза створити надійніший і спалювання аерозолю; економічніший пристрій для ступеневого спалю(5) відкритий знизу зольник, стінки якого слування сипучого твердого палива. жать днищем зовнішнього корпусу і нахилені до 5 36947 6 Поставлена задача вирішена тим, що пристрій зазору між внутрішнім корпусом і камерою піролідля ступеневого спалювання сипучого твердого за. Це полегшує запуск пристрою. палива містить: Друга додаткова відмінність полягає в тому, (1) симетричний в плані герметично закритий що засіб примусового видалення золи виконаний зверху зовнішній корпус, що має - в нижній частині на основі механізму, вибраного із групи, що склабічної стінки щонайменше один отвір для подачі дається з шнекового транспортера, плунжерного повітря і плоске днище з центральним отвором; виштовхувача, замкнутої рухомої ланцюгової ре(2) симетричний в плані внутрішній корпус мешітки, скребкового виштовхувача і зубчатої дробаншого поперечного перетину, який - коаксіально рки. Це дозволяє вибрати засоби видалення золи закріплений в зовнішньому корпусі з кільцеподібз урахуванням її властивостей. Наприклад, для ним зазором відносно його бічної стінки і з осьоефективного видалення легко-сипучої золи від вим зазором відносно його плоского днища, спалювання лушпиння соняшнику і/або відходів має вгорі центральний завантажувальний патдеревообробки найзручніші шнекові транспортери, рубок для подачі сипучого палива, перфорований плунжерні і скребкові виштовхувачі. Далі, для вине менше ніж на половину своєї висоти і в перфодалення грудкуватої золи від спалювання роздророваній частині служить розподільником повітря; блених залишків кукурудзи або стебел соняшнику (3) симетричну в плані камеру піроліза, яка бажані ланцюгові решітки. І, нарешті, для видаобмежена (в напрямі зверху вниз) конусоподібним лення схильної до злипання золи від спалювання або пірамідальним розсікачем сипучого палива і роздроблених полімерних пакувальних матеріалів щонайменше трьома кільцеподібними елементабільш придатна зубчата дробарка. ми, що встановлені один під іншим з осьовими Третя додаткова відмінність полягає в тому, зазорами, і що змішувач горючого аерозолю, що виходить з коаксіально з кільцеподібним зазором розтакамери піроліза, з повітрям, оснащений засобом шована у вн утрішньому корпусі під вказаним заваподачі повітря, вибраним з групи, що складається нтажувальним патрубком; з осьового вентилятора, стандартного газо(4) складену жарову тр убу, яка призначена для мазутного пальника з вбудованим вентилятором, відведення продуктів піроліза у вигляді горючого равликового пальника з вбудованим вентилятором аерозолю на остаточне спалювання і має: і вентилятора з набором тангенціальних сопел. практично вертикальний конфузор, що сполуЦей набір засобів подачі повітря також дозволяє чається з порожниною камери піроліза і перекрипідстроювати конкретну конструкцію запропоноваває центральний отвір в плоскому днищі зовнішного пристрою під властивості аерозолю, що утвонього корпусу, і прямий патрубок для подачі рюється при неповному згорянні різних сипучих згаданого аерозолю в довільну топку; твердих палив. Так, для спалювання аерозолю з (5) змішувач горючого аерозолю, що ви ходить мілко-дисперсних рослинних залишків типу лушз камери піроліза, з повітрям, який -розташований пиння соняшнику і/або деревної тирси достатньо під плоским днищем зовнішнього корпусу, осьового наддуву, тоді як для спалювання аерозоохоплює щонайменше прямий патрубок жаролю із залишків листових метало-полімерних упавої труби, ковок бажаний газо-мазутний пальник, а для спапідключений до засобу нагнітання повітря у люванні аерозолів із змішаних побутови х відходів напрямі виходу з прямого патрубка жарової труби, доцільно застосовувати зазначені завихрювачі і потоку повітря. оснащений придатним засобом для приєднанЧетверта додаткова відмінність полягає в тоня до придатної топки; му, що запропонований пристрій додатково осна(6) щонайменше одну вістову трубу для видащений запобіжним клапаном для аварійного скилення в атмосферу водяної пари з домішкою віднення тиску, що підключений до порожнини працьованих на її утворення продуктів згоряння, внутрішнього корпусу в проміжку між нижнім торяка підключена до порожнини внутрішнього корпуцем центрального завантажувального патрубка і су під нижнім торцем центрального завантажуваверхньою межею перфорованої частини цього льного патрубка; і корпусу. (7) засіб примусового видалення золи, що виДалі суть корисної моделі пояснюється доклаходить з кільцеподібного зазору між внутрішнім дним описом конструкції і роботи запропонованого корпусом і камерою піроліза, який розміщений в пристрою з посиланнями на креслення, де зобраосьовому зазорі між нижнім торцем внутрішнього жені на: корпусу і плоским днищем зовнішнього корпусу. Фіг.1 - пристрій для ступеневого спалювання Такий пристрій забезпечує ефективне видасипучого твердого палива (вид спереду з розрізом лення побічних продуктів, тобто водяної пари, відоднією з площин симетрії); працьованих при сушінні продуктів згоряння і золи, Фіг.2 - те ж, що на Фіг.1 (вид збоку з розрізом і виключає зависання палива на вході в кільцепоіншою площиною симетрії); дібний зазор між внутрішнім корпусом і камерою Фіг.3 - засіб примусового видалення золи на піроліза. основі шнекового транспортера; Перша додаткова відмінність полягає в тому, Фіг.4 - засіб примусового видалення золи на що запропонований пристрій оснащений пусковим основі плунжерного виштовхувача; запальним пристосуванням (наприклад, на основі Фіг.5 - засіб примусового видалення золи на газової або газо-мазутного пальника), вихід з якого основі замкнутої рухомої ланцюгової решітки; розташований в нижній частині кільцеподібного Фіг.6 - засіб примусового видалення золи на основі скребкового виштовхувача; 7 36947 8 Фіг.7 - засіб примусового видалення золи на засіб 16 примусового видалення золи з кільоснові зубчатої дробарки; цеподібного зазору між внутрішнім корпусом 5 і Фіг.8 - схема подачі повітря в змішувач на оскамерою 7 піроліза, який розміщений в осьовому нові осьового вентилятора; зазорі між нижнім торцем внутрішнього корпусу 5 і Фіг.9 - схема подачі повітря в змішувач з викоплоским днищем зовнішнього корпусу 1. ристанням стандартного газо-мазутного пальника Корпуси 1 і 5 і камера 7 піроліза можуть мати в з вбудованим вентилятором; плані форму прямокутника (зокрема, квадрата) з Фіг.10 - схема подачі повітря в змішувач з виокругленими стиками стінок, а переважно овалу користанням равликового пальника з вбудованим або, що найкраще, кола. Для полегшення просувентилятором; вання палива і продуктів його часткового згоряння Фіг.11 - те ж, що на Фіг.10 (вид спереду); бажано, щоб площі поперечних перетинів цих часФіг.12 - схема подачі повітря в змішувач з витин пристрою зростали в напрямі зверху вниз, як користанням вентилятора і набору тангенціальних це показано на фігура х 1 і 2. сопел. Як правило, запропонований пристрій оснаЗапропонований пристрій для ступеневого щений: спалювання сипучого твердого палива типу побупусковим запальним пристосуванням 17, вихід тового сміття і/або рослинних відходів містить з якого розташований в нижній частині кільцеподі(див. фігури 1 та 2); бного зазору між внутрішнім корпусом 5 і камерою симетричний в плані суцільний герметично за7 піроліза і яке може бути виготовлено на основі критий зверху зовнішній корпус 1, який має в нижне показаного особливо газового або газоній частині бічної стінки 2 щонайменше один отвір мазутного пальника, і 3 для подачі повітря і плоске днище 4 з не позназапобіжним клапаном 18 (наприклад, на основі ченим особливо центральним отвором; не показаної особливо змінної розривної мембрасиметричний в плані внутрішній корпус 5 менни), який звичайно підключений до порожнини внушого поперечного перетину, який коаксіально затрішнього корпусу 5 в проміжку між нижнім торцем кріплений в зовнішньому корпусі 1 з кільцеподібцентрального завантажувального патрубка 6 і верним зазором відносно його бічної стінки 2 і з хньою межею перфорованої частини цього корпуосьовим зазором відносно його плоского днища 4, су 5. має вгорі центральний завантажувальний патруЗасіб 16 примусового видалення золи може бок 6 для подачі сипучого палива і перфорований бути виконаний на основі механізму, вибраного із не менше ніж на половину (а переважно не менше групи, що складається зі шнекового транспортера ніж на дві третини) своєї висоти; 19 (Фіг.3), плунжерного виштовхувача 20 (Фіг.4), симетричну в плані камеру 7 піроліза, яка коазамкнутої р ухомої ланцюгової решітки 21 (Фіг.5), ксіально з кільцеподібним зазором розташована у скребкового виштовхувача 22 (Фіг.6) і зубчатої внутрішньому корпусі 5 під завантажувальним падробарки 23 (Фіг.7). трубком 6 і обмежена (в напрямі зверху вниз) коЗгаданий змішувач 13 може бути оснащений нусоподібним або пірамідальним розсікачем 8 сирізними засобами подачі повітря. Як правило, тапучого палива і щонайменше трьома кий засіб вибраний із групи, що складається із звикільцеподібними елементами 9, що встановлені чайного осьового вентилятора 24, встановленого в один під іншим з осьовими зазорами; передній (по ходу газів) стінці торця змішувача 13 складену жарову трубу 10, яка призначена для (Фіг.8), стандартного газо-мазутного пальника 25 з відведення продуктів піроліза у вигляді горючого не показаним особливо вбудованим вентилятором аерозолю на остаточне спалювання і має практич(Фіг.9), равликового пальника 26 з вбудованим но вертикальний конфузор 11, що сполучається з вентилятором 27 (фігури 10 і 11) та не показаного порожниною камери 7 піроліза, герметично переособливо вентилятора з набором тангенціальних криває центральний отвір в плоскому днищі 4 зовсопел 28 (Фіг.12). нішнього корпуса 1 і плавно переходить в прямий Фахівцю зрозуміло, що описані приклади конста, як правило, горизонтальний патрубок 12 для трукції пристрою жодним чином не обмежують подачі згаданого аерозолю в довільну топку; обсяг прав, визначуваний на основі першого пунктакій переважно круглий в поперечному перету формули корисної моделі, і що в процесі реалітині змішувач 13 горючого аерозолю, що виходить зації винахідницького задуму можливі його доповз камери 7 піроліза, з повітрям, який, як правило, нення і/або уточнення з використанням звичайних горизонтально, розташований під днищем 4 зовінженерних знань. нішнього корпуса 1, охоплює щонайменше прямий Наприклад, для полегшення технічного обслупатрубок 12 жарової труби 10, підключений до говування і ремонту можна використовувати не вказаного і позначеного далі щонайменше одного показаний особливо механізм відкочування змішузасобу нагнітання повітря у напрямі виходу з цього вача 13 разом з жаровою трубою 10 з-під корпусів патрубка 12; 1 і 5 і камери 7 піроліза. Відповідно, змішувач 13 щонайменше одну вістову тр убу 14 для видаможе бути оснащений не показаними особливо лення в атмосферу водяної пари з домішкою відзасобами роз'ємного з'єднання з топкою водонагпрацьованих на її створення продуктів згоряння, рівального або парового котла або входом в сисяка підключена до порожнини внутрішнього корпутему газового опалювання і термостійкими ущільсу 5 під нижнім торцем центрального завантажуненнями відповідних отворів. вального патрубка б і оснащена придатним запірДалі, для введення повітря в кільцеподібний но-регулюючим елементом (краном або вентилем) зазор між зовнішнім 1 і внутрішнім 5 корпусами 15; і може бути передбачений колектор з декількома 9 36947 10 роздавальними патрубками, кожний з яких закінрегулятор положення її входу у проміжку між нижчується отвором 3 в бічній стінці 2 зовнішнього нім торцем завантажувального патрубка 6 і верхкорпуса 1. Крім того, вістова тр уба 14 може мати ньою межею перфорованої частини цього корпусу 5. міш водяної пари і відпрацьованих продуктів згоТакож зрозуміло, що для ефективного управряння видаляється в атмосферу через вістову ління процесом запропонований пристрій звичайтрубу 14; но оснащений щонайменше одним манометром середній шар (між верхньою межею перфородля вимірювання тиску поблизу виходу із завантаваної частини внутрішнього корпусу 1 і розсікачем жувального патрубка 6, не менше ніж трьома дат8), де підсушені відходи поступово ущільнюються, чиками температури, які розміщені у верхній часостаточно висихають, починають горіти в струметині внутрішнього корпусу 5 під завантажувальним нях повітря, що поступає через перфораційні патрубком 6, на вході в кільцеподібний зазор між отвори у внутрішньому корпусі 1, і розпадаються внутрішнім корпусом 5 і камерою 7 піроліза і усена рихлу полідисперсну суміш твердих горючих редині камери 7 піроліза, регуляторами витрати частинок і мінеральних домішок; і повітря на вході в зовнішній корпус 1 і в змішувач нижній шар (між розсікачем 8 і днищем 4 зов13 і регульованим живильником для подачі сипунішнього корпуса 1), куди через перфораційні чого твердого палива в завантажувальний патруотвори у внутрішньому корпусі 5 поступає основбок 6. ний потік повітря, що вдувається крізь отвір 3 в Описаний пристрій працює таким чином. зовнішньому корпусі 1, де гр убо-дисперсні горючі На початку запуску (див. фігури 1 і 2) днище 4 частинки догорають з мимовільним пересипанням зовнішнього корпусу 1, внутрішній корпус 5, розсізоли, що включає мінеральні домішки і не догорілі кай 8 і кільцеподібні елементи 9 камери 7 піроліза частинки відходів, в зону дії засобу 16 примусовопрогрівають до температури, достатньої для сушки го видалення золи і звідки аерозоль, що складаперших порцій відходів, що подаються на спалюється з тонко-дисперсних горючих твердих частивання. Для цього - або завантажують через патрунок і горючого газу, примусово всмоктується через бок 6 і підпалюють запальну порцію сухого палива зазори між кільцеподібними елементами 9 всеретипу дров, вугільних брикетів або просочених дидину камери 7 піроліза і далі через жарову трубу зельним паливом або мазутом текстильних відхо10 надходить в змішувач 13 для інтенсивного педів в зазор між внутрішнім корпусом 5 і камерою 7 ремішування з повітрям і для подальшого спалюпіроліза, вання у придатній топці. або включають пускове запальне пристосуПриродно, що витрату повітря, що подається вання 17. через отвір 3, встановлюють на рівні, достатньому Одночасно включають подачу повітря через лише для часткового спалювання утилізованих щонайменше один отвір 3 в нижній частині бічної відходів у вказаному нижньому шарі між розсікастінки 2 зовнішнього корпуса 1. чем 8 і днищем 4 зовнішнього корпуса 1 і для окиМасу порції запального палива (або його вислювального піроліза (газифікації) мілкотрату і час роботи пускового запального пристосудисперсних твердих частинок усередині камери 7 вання 17) і початкову витрату повітря через отвір 3 піроліза, тоді як витрата повітря, що подається в звичайно підбирають експериментально з урахузмішувач 13, повинен бути не менше ніж стехіомеванням теплотворної здатності запального палива, тричне достатнім для згоряння продуктів піроліза. загальної теплоємності підлягаючих прогріванню Повітря в змішувач 13 подають одним із вкавищезгаданих деталей пристрою, а також маси, заних вище і показаних на фігурах 8-12 засобів. складу, вологості і адсорбційної активності початПри цьому газо-мазутний пальник 25 з вбудованим кової порції утилізованих як паливо сипучих відховентилятором (див. Фіг.9) звичайно використовудів. ють у випадках, коли теплотворна здатність проПісля прогрівання вищезгаданих деталей чедуктів піроліза утилізованих відходів недостатня рез центральний завантажувальний патрубок 6 для роботи використовуваних водонагрівальних починають подавати вологі сипучі відходи, які поабо парових котлів. ступають в кільцеподібний зазор між внутрішнім Золу щонайменше періодично примусово викорпусом 5 і камерою 7 піроліза і відносно рівномідаляють за допомогою одного із вказаних ви ще і рно розподіляються в ньому розсікачем 8. В нижпоказаних на фігурах 3-7 засобів 16. ній частині цього зазору відходи під дією продуктів Запропонований пристрій можна легко виготозгоряння запального палива швидко підсихають і вити на існуючи х машинобудівних заводах з донагріваються до температури запалювання. Далі ступних на ринку жароміцних і інших конструкційвключають подачу повітря в змішувач 13 і ви хоних матеріалів і комплектуючи х вузлів. Він легке дять на стаціонарний режим, в якому в об'ємі між поєднується з водонагрівальними або малопотужвиходом із завантажувального патрубка 6 і плосними паровими котлами і може бути використаний ким днищем 4 зовнішнього корпуса 1 формуються переважно в системах опалювання і/або гарячого і підтримуються три шари, що плавно переходять водопостачання окремо розташованих житлових, один в інший, а саме: громадських і виробничих будівель. верхній шар (між виходом із завантажувальноЗапропонований пристрій особливо ефективго патрубка б і верхньою межею перфорованої ний при спалюванні побутового сміття, яке останчастини внутрішнього корпусу 5), де вологі відходи нім часом стало одним з основних забруднювачів нагріваються частиною газоподібних продуктів довкілля. згоряння і втрачають надмірну вологу і звідки су 11 36947 12 13 Комп’ютерна в ерстка Л. Купенко 36947 Підписне 14 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