Способ разрушения углеродо-и азотосодержащего сырья и устройство для его осуществления


 

F23B90/00 - Устройства для сжигания твердого топлива (для одновременного или попеременного сжигания кускового с другим видом топлива F23C 1/00; устройства для сжигания в псевдоожиженном слое F23C 10/00; сжигание низкосортного топлива и мусора F23G; колосниковые решетки F23H; подача твердого топлива в устройства для сжигания F23K; конструктивные элементы камер сгорания, не отнесенные к другим подклассам F23M; бытовые отопительные устройства F24; котлы центрального отопления F24D; автономные компактные котлы F24H)

Владельцы патента RU 2523593:

Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное объединение "ТОР" (RU)

Изобретение относится к области переработки твердых бытовых и промышленных отходов с получением в качестве конечного продукта синтез-газа. Способ разрушения углеродо- и азотосодержащего сырья включает подачу углеродо- и азотосодержащего сырья в цилиндрический корпус, нагревание его, создание разрежения во внутренней полости корпуса, вывод газа и выгрузку зольного остатка. Внутреннюю полость корпуса предварительно прогревают перед подачей сырья в канал загрузки, поступающее непрерывно из канала загрузки сырье перемещают с помощью шнека и последовательно направляют в камеру начального разложения, нагревая до температуры 120-340°C с давлением 600-500 КПа, образовавшуюся влагу и первичный пиролизный газ отводят через газоотводную сетку в камеру дожига, подавая в нее дозировано кислород в составе воздуха до получения оксидов CO, NO, далее сырье подвергают разрушению сначала в первой зоне при температуре 340-1000°C и давлении 600-700 КПа, а затем во второй зоне при температуре 1700°C и давлении 900-700 КПа, при этом разрежение в зонах регулируют изменением разрежения в трубках контура разрежения, принадлежащих соответствующей зоне, кислород в составе воздуха в ствол корпуса подают через окно зольного канала. Изобретение позволяет увеличить степень разрушения сырья. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Область техники

Заявляемые объекты объединены единым изобретательским замыслом и относятся к области переработки твердых бытовых и промышленных отходов с получением в качестве конечного продукта синтез-газа.

Предшествующий уровень техники

Известен способ сжигания и сухой перегонки твердого топлива (Патент RU 2319065, МПК F23B 30/00, опубл. 10.03.2002), который включает загрузку топлива в камеру, нагревание его до температуры выхода летучих, разделение паровой и твердой фаз и сжигание последней в топке, причем перед помещением топлива в камеру ее нагревают изнутри выше температуры, при которой происходит выход основной массы летучих.

Недостатком способа является порционность сжигания и неспособность контролировать полноту и глубину сгорания топлива, а также неспособность регулировать выделение тепловой энергии, невозможность получать и отводить топочный газ для дальнейшего его использования.

Известно устройство для переработки твердых горючих ископаемых (Патент RU 2342421, МПК C10B 53/06, опубл. 27.05.2012), которое содержит реактор, на входе соединенный с загрузочным бункером, на выходе - с отводящим каналом для парогазовой смеси, топку, снабженную отводящим каналом, а также питатель, расположенный перед топкой. Реактор содержит корпус с размещенным в нем механизмом для перемешивания и перемещения твердого топлива шнеком по длине корпуса. Корпус соединен с герметизирующей камерой.

Недостатком устройства является то, что оно не позволяет учитывать особенность исходного сырья и, как следствие, качество выходного газа, происходящие реакции неконтролируемы, а на протяжении всего периода в процессе участвуют внешние источники тепла.

Известен способ многоступенчатого разложения твердого топлива окислением и устройство для осуществления способа (Патент RU 2459144, МПК F23B 30/06, опубл. 20.08.2012), который включает непрерывную подачу топлива в цилиндрический корпус с предварительным сжатием и нагревом исходного топлива до температуры начала активной реакции окисления. Топливо подают, перемещая его шнеком вдоль оси зоны окисления и предварительного нагрева с температурой 350-750°C и давлением 0-1 МПа, зоны основного окисления с температурой 500-1000°C, давлением 0,5-5 МПа. Далее топливо подается в зону разрежения с температурой 700-1500°C и давлением 0-(-0,9) МПа. После зоны разрежения через один патрубок выходит зольный остаток, а через другой патрубок - выходной газ с заданными физико-химическими свойствами.

Устройство для осуществления способа состоит из приемного бункера, цилиндрического корпуса с расположенным внутри шнеком с переменным шагом и разрывами по зонам окисления. Над зонами окисления выполнены патрубки ввода окислителя. На противоположном конце корпуса расположены патрубок вывода газа с заданными характеристиками с находящимся внутри патрубка вакуумным насосом и патрубок вывода зольного остатка.

Недостатком известного технического решения является недостаточная степень разложения сырья, а также сложность управления процессом создания одновременно локального давления и локального разрежения с одновременной регулировкой перепада давлений по зонам.

Сущность изобретения

Задача изобретения - создание эффективного способа и устройства разложения твердого топлива и получение тепловой энергии, топочного газа и синтез-газа с заданными физико-химическими свойствами, температурой, давлением.

Способ разрушения углеродо- и азотосодержащего сырья, включающий подачу углеродо- и азотосодержащего сырья в цилиндрический корпус, нагревание его, создания разрежения во внутренней полости корпуса, вывод газа и выгрузку зольного остатка.

Технический результат в части способа, включающего подачу углеродо- и азотосодержащего сырья в цилиндрический корпус, нагревание его, создания разрежения во внутренней полости корпуса, вывод газа и выгрузку зольного остатка, согласно предложенному решению, достигается тем, что внутреннюю полость корпуса предварительно прогревают перед подачей сырья в канал загрузки, поступающее непрерывно из канала загрузки сырье перемещают с помощью шнека и последовательно направляют в камеру начального разложения, нагревая до температуры 120-340°C с давлением 600-500 КПа, образовавшуюся влагу и первичный пиролизный газ отводят через газоотводную сетку в камеру дожига, подавая в нее дозировано кислород в составе воздуха до получения оксидов CO, NO, далее сырье подвергают разрушению сначала в первой зоне при температуре 340-1000°C и давлении 600-700 КПа, а затем во второй зоне при температуре 1700°C и давлении 900-700 КПа, при этом разрежение в зонах регулируют изменением разрежения в трубках контура разрежения, принадлежащих соответствующей зоне, кислород в составе воздуха в ствол корпуса подают через окно зольного канала.

Технический результат в части устройства, включающего цилиндрический корпус, внутри которого размещен шнек, согласно предложенному решению, достигается тем, что внутренняя плоскость корпуса разделена газоотводной сеткой на приемную часть с камерой начального разложения и ствол с первой и второй зонами разрушения, причем приемная часть соединена с каналом загрузки и внутри нее расположен шнек с постоянным шагом, а каждая из зон соединена с соответствующими трубками контура разрежения, выход которого соединен с камерой дожита, на выходе цилиндрического корпуса установлена газовая горелка.

Кроме того, цилиндрический корпус и камеру дожига целесообразно снабжать контурами охлаждения.

Краткое описание чертежей

На рисунке представлен общий вид устройства.

Устройство состоит из цилиндрического корпуса 1, внутренняя полость которого разделена газоотводной сеткой 2 на приемную часть 3 с камерой начального разложения 4 и ствол 5 с первой и второй зонами разрушения 6 и 7. На входе корпуса 1 установлен гидравлический цилиндр 8, обеспечивающий возвратно-поступательное движение шнека 9, имеющего постоянный шаг, расположенного во внутренней полости приемной части 3. Приемная часть 3 соединена с каналом загрузки 10. Корпус 1 снабжен контуром разрежения 11, который соединен трубками 12 и 13 с первой и второй зонами разрушения 6 и 7, соответственно, и с камерой дожига 14, расположенной поверх корпуса 1. Ствол 5 корпуса 1 и камера дожига 14 снабжены контурами охлаждения 15 и 16. Ствол 5 корпуса 1 соединен с зольным каналом 17, а на выходе корпуса установлена газовая горелка 18 с пусковым эжектором 19. На входе корпуса 1 также установлен электрический мотор редуктор 20, обеспечивающий вращательное движение шнека (Дунаев П.Ф., Леликов О.П. Конструирование узлов и деталей машин. - М.: Высшая школа, 1985., 451 с).

Осуществление изобретения

Способ разрушения углеродо- и азотосодержащего сырья осуществляется следующим образом. Предварительно прогревают внутреннее пространство цилиндрического корпуса 1 с помощью газовой горелки 18. Поступающее в приемную часть 3 из канала загрузки 10 сырье перемещают с помощью шнека 9 вращательным и возвратно-поступательным движениями, нагревая до температуры 120-340°, с давлением 600-500 КПа. Возвратно-поступательное движение шнека 9 осуществляют при достижении максимальной нагрузки при вращательном движении шнека 9.

Образовавшуюся влагу и первичный пиролизный газ за счет разницы давления отводят через газоотводную сетку 2 в камеру дожига 14, в которую подается кислород в составе воздуха через трубку окисления. Далее в стволе 5 корпуса 1 сырье подвергают сначала разрушению при температуре 340-1000°C и давлении 700-600 КПа, а затем разрушают при температуре не более 1700°C и давлении 900-700 КПа. Для окисления сырья осуществляют подачу кислорода в составе воздуха в ствол 5 корпуса 1 через окно зольного канала 17. Разрежение в зонах разрушения 6 и 7 регулируют изменением разрежения в трубках 12 и 13 контура разрежения 11, принадлежащих соответствующей зоне. При уменьшении или увеличении разрежения в каждой из трубок 12 и 13 увеличивается или уменьшается разрежение в зонах 6 и 7, а также регулируется температура в этих зонах, ускоряется или замедляется процесс разрушения. Полученный зольный остаток выводят через зольный канал 17.

Таким образом, реализация предложенного решения позволяет разрушать исходное сырье на углеводородные соединения плюс углерод до 97% от исходного сырья.

1. Способ разрушения углеродо- и азотосодержащего сырья, включающий подачу углеродо- и азотосодержащего сырья в цилиндрический корпус, нагревание его, создание разрежения во внутренней полости корпуса, вывод газа и выгрузку зольного остатка, отличающийся тем, что внутреннюю полость корпуса предварительно прогревают перед подачей сырья в канал загрузки, поступающее непрерывно из канала загрузки сырье перемещают с помощью шнека и последовательно направляют в камеру начального разложения, нагревая до температуры 120-340°C с давлением 600-500 КПа, образовавшуюся влагу и первичный пиролизный газ отводят через газоотводную сетку в камеру дожига, подавая в нее дозированно кислород в составе воздуха до получения оксидов CO, NO, далее сырье подвергают разрушению сначала в первой зоне при температуре 340-1000°C и давлении 600-700 КПа, а затем во второй зоне при температуре 1700°C и давлении 900-700 КПа, при этом разрежение в зонах регулируют изменением разрежения в трубках контура разрежения, принадлежащих соответствующей зоне, кислород в составе воздуха в ствол корпуса подают через окно зольного канала.

2. Устройство для осуществления способа, включающее цилиндрический корпус, внутри которого размещен шнек, отличающееся тем, что внутренняя плоскость корпуса разделена газоотводной сеткой на приемную часть с камерой начального разложения и ствол с первой и второй зонами разрушения, причем приемная часть соединена с каналом загрузки и внутри нее расположен шнек с постоянным шагом, а каждая из зон соединена с соответствующими трубками контура разрежения, выход которого соединен с камерой дожига, на выходе цилиндрического корпуса установлена газовая горелка.

3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что цилиндрический корпус и камера дожига снабжены контурами охлаждения.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к способам газификации твердых видов углеродсодержащего топлива: бурых и каменных углей, сланцев и торфа. При газификации углеродсодержащих твердых видов топлива, включающей нагрев, пиролиз подаваемого в ванну с расплавленным шлаком герметичной электродной электропечи твердого углеродного топлива при пропускании через расплавленный шлак с твердым углеродным топливом газифицирующих агентов, а также пропускании электрического тока с помощью сформированной электрической цепи, включающей электроды, введенный в ванну электропечи и подину электропечи, удаление из рабочего пространства печи синтез-газа, шлака и металлического сплава, через расплавленный шлак с твердым углеродным топливом пропускают трехфазный электрический ток, величина которого определяется в соответствии с расходом твердого топлива и с учетом необходимой мощности, определяемой из выражения: P a = G ⋅ w э л 3600 ,     М В т , где G - расход твердого топлива в электропечи, кг/ч, wэл - удельный расход электроэнергии.

Изобретение относится области энергетики, предназначено для утилизации отходов на предприятиях аграрно-промышленного комплекса. Техническим результатом является повышение качества сжигания подстилочного помета и продление срока использования установки для сжигания топлива.

Изобретение относится к устройствам для газификации твердых органических топлив и может быть использовано для производства горючего генераторного газа из отходов предприятий лесного и агропромышленного комплексов.

Изобретения относятся к промышленной переработке горючих углерод- и углеводородсодержащих продуктов. Способ переработки горючих углерод- и/или углеводородсодержащих продуктов реализуют в реакторах, оснащенных температурными датчиками (18, 20).

Изобретение относится к области термической переработки углеродсодержащих материалов с образованием топочного газа. Устройство для газификации сыпучего мелкодисперсного углеродсодержащего сырья и гранулированных биошламов содержит вихревую топку с камерой сгорания, устройство для нагрева камеры сгорания, загрузочное устройство, первую и вторую магистрали подачи газового потока в тангенциальном направлении в камеру сгорания, первый и второй нагнетатели.

Изобретение относится к области химии. .

Изобретение относится к технике мусоросжигания, в частности к высокотемпературному сжиганию влажных медицинских отходов. .

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано в системах утилизации отходов деревообрабатывающих производств при одновременной выработке тепловой энергии и сокращении потребления газа и жидкого топлива.

Изобретение относится к строительству и может быть использовано для переработки и утилизации городских и промышленных отходов органического происхождения. .
Изобретение относится к термохимической переработке твердого органического сырья и может быть использовано для утилизации и переработки органической части твердых производственных и бытовых отходов.
Изобретение относится к топливно-энергетической промышленности и может быть использовано при утилизации отходов обогащения каменного угля. Способ сжигания водоугольной и породной смеси включает нагрев ее до температуры воспламенения от внешнего источника.

Изобретение относится к средствам переработки и уничтожения твердых бытовых и промышленных отходов, в которых содержатся фрагменты с углеродсодержащими веществами.

Изобретение может быть использовано в химической промышленности, в частности для получения генераторного газа. Прямоточный газификатор содержит топливный бункер (14) для хранения топлива, подлежащего газификации, верхнее перекрытие (16а), образующее днище топливного бункера, один газификационный отсек (20) для газификации топлива, расположенный под верхним перекрытием, и средства для проведения газифицирующего воздуха в газификационный отсек.

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано в пылеугольных котлах. Способ сжигания топлива заключается в подаче топлива в топку, розжиге топлива, подаче воздуха в топку, дожигании топлива с дополнительной подачей воздуха с использованием накопителя тепловой энергии, отборе тепловой энергии; при этом направление газов от сгоревшего топлива осуществляют по восходящему лабиринтному газоходу, в наклонной части которого газы с не полностью сгоревшими частицами топлива пропускают вдоль керамических блоков накопителя тепловой энергии и дожигают, при этом подачу воздуха на дожигание топлива осуществляют при подходе потока газов с несгоревшим полностью топливом к накопителю тепловой энергии.

Изобретение относится к устройствам для сжигания древесных отходов переработки древесной биомассы и может найти применение в теплоэнергетике. Топка с наклонно-переталкивающей колосниковой решеткой содержит разделенную арочным сводом камеру сгорания, снабженную устройствами подачи топлива, устройства позонного ввода первичного воздуха под колосниковую решетку и вторичного воздуха в надслоевой объем через сопла, расположенные на боковых стенах в одной вертикальной плоскости, и камеру дожигания и охлаждения, соединенную с камерной сгорания выходным окном, расположенным над конечным участком первой зоны колосниковой решетки.

Изобретение относится к энергетике. Горелочное устройство содержит корпус с камерой газогенерации, соплом, воздуховодами и парогенератором водяного пара, состоящим из бачка-испарителя, паропровода, соединенного с паровой форсункой и непосредственно соединенного с бачком-испарителем, нижняя поверхность которого служит верхней поверхностью камеры газогенерации.

Котел // 2515568
Изобретение относится к промышленной теплоэнергетике и может быть использовано в бытовых и промышленных котлах. Предложен котел, содержащий вертикальную камеру газогенерирования, в стенах которой выполнены отверстия для ввода газов рециркуляции, опоясывающую с зазором стены камеры рубашку, потолочное окно загрузки топлива, подовое перекрытие, имеющее решетку для выпуска зольных частиц и генераторного газа, с размещенными над ней соплами для ввода первичного воздуха, вертикальным цилиндрическим патрубком с отверстиями для вывода влаги и летучих веществ, ось симметрии которого совмещена с вертикальной осью симметрии камеры газогенерирования, горизонтальную камеру сгорания с горизонтальной осью симметрии, опоясывающую с зазором для прохода воды рубашку, потолочное перекрытие, имеющее окна для ввода генераторного газа и выпуска продуктов сгорания, подовое перекрытие, вертикальный газоход с нагревателями воды и воздуха, подовым перекрытием, имеющим окно ввода продуктов сгорания, и потолочным перекрытием, имеющим окно вывода продуктов сгорания в дымовую трубу, причем решетка для выпуска зольных частиц и генераторного газа камеры газогенерирования размещена в окне для ввода генераторного газа камеры сжигания, а окно для вывода продуктов сгорания камеры сжигания совмещено с окном ввода продуктов сгорания газохода.

Изобретение может быть использовано в химической, металлургической и энергетической областях. Слоевой газификатор непрерывного действия представляет собой аппарат шахтного типа на обратном дутье и состоит из топки с охлаждаемой колосниковой решеткой (1), питателя (2) непрерывной подачи топлива в топку и узла (3) отгрузки кокса и золы, который расположен в нижней части.

Изобретение относится к устройствам для сжигания растительных отходов, в частности льняной мякины. Топка для сжигания льняной мякины содержит накопительный бункер с дозирующим шнеком, топочную камеру с колосниковой решеткой и механизм золоудаления.

Изобретение относится к теплоэнергетике. При использовании в топках котлоагрегатов водоугольного топлива (ВУТ) проблемой является падение температуры в модуле подготовки топливной смеси при подаче ВУТ, что отрицательно влияет на процесс газификации топлива, в результате чего образуется недостаточное количество газовой составляющей для надежного пуска котла из холодного состояния и поддержания стабильного горения на низких нагрузках.

Изобретение относится к горному делу и может быть применено в подземной газификации бурого угля в тонких и средней мощности пластах. Способ включает осушение угольного пласта, нагнетание в реакционный канал окислителя по вертикальным дутьевым скважинам, отсос из него продуктов газификации через газоотводящие скважины и минимизацию давления в реакционном канале.
Наверх