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Fédération de Russie Patent RU2266468

MÉTHODE L'incinération des déchets dans un lit fluidisé ET DISPOSITIF POUR SA MISE EN ŒUVRE

MÉTHODE L'incinération des déchets dans un lit fluidisé
ET DISPOSITIF POUR SA MISE EN ŒUVRE

Nom de l'inventeur: AV Golubkovich (RU); Chizhikov AG (RU); Kurbanov KK
Le nom du titulaire du brevet: Etat Institution scientifique Institut russe de recherche de Mécanisation agricole (VIM GNU)
Adresse pour la correspondance: 109428, Moscou, 1er Institutskiy pr-d, 5, VIM GNU, département des brevets
Date de début du brevet: 15.06.2004

L'invention concerne une installation d'incinération des déchets dans le lit fluidisé. Un procédé de combustion des déchets dans un lit fluidisé consiste à l'organisation du support de chaleur solide recirculation, mélange retsirkulyatom déchets, le séchage et la combustion de la dernière dans un lit fluidisé. À recycler le rapport est déterminé à partir de l'amplitude de la formule de séchage nécessaire Et la température du lit fluidisé est en outre des vapeurs de séchage d'alimentation ajusté nadsloevuyu cavité séchage supplémentaire des déchets est réalisée au moins jusqu'à ce que l'élimination de l'humidité libre. Dispositif pour la combustion de déchets, comprenant une chambre de combustion à lit fluidisé à la chambre un lit fluidisé de séchage de la cavité, un condenseur, une conduite de vapeur, un système de refroidissement de recirculation solide, la chambre de séchage est reliée à la conduite de vapeur avec possibilité de cavité nadsloevoy alimentation régulée à partir de la vapeur résiduelle de séchage. L'invention améliore l'efficacité de l'incinération des déchets humides.

DESCRIPTION DE L'INVENTION

L'invention concerne une installation d'incinération des déchets dans le lit fluidisé de préférence pour le gaz et liquide de refroidissement peut être utilisé dans l' agriculture pour le séchage du grain, et dans l'industrie de l' énergie.

méthode connue pour la combustion du combustible dans les chaudières avec des particules circulant refroidi dans un échangeur de chaleur installé à l'extérieur du four (système Lurgi). Selon ce procédé, un dispositif de distribution de gaz pour le soutien de réseau fixe à lit fluidisé de combustible et est non réactive à une température de 820 ... 870 ° C, ce qui crée des conditions favorables pour le fonctionnement d'un point de vue (suppression de la formation d'oxydes d'azote et de soufre) et de la fiabilité (aucune matrice d'échange de chaleur et scorification environnementale dispositif de surface) [1].

Cependant, il est efficace pour la chaudière et est inefficace pour les brûleurs produisant du gaz de refroidissement, car il ne permet pas le déploiement d'un stationnaire des surfaces fluidisé d'échange de chaleur du lit avec un refroidissement au gaz, et la régulation de la température des gaz d'échappement à l'entrée de l'échangeur est effectué de soufflage secondaire et tertiaire, la dilution à une température appropriée, ce qui réduit l'efficacité du procédé.

Et on connaît un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé connu [1], comprenant un four, un cyclone, le conduit de convection surchauffeurs préchauffeur d'air et d'autres parties de travail. Ce dispositif peut être utilisé pour la combustion des déchets, mais dans l'ensemble avec des chaudières, en plus, il est inefficace pour les installations de l'agriculture, en particulier des séchoirs à grains.

On connaît un procédé d'incinération (combustibles à faible teneur) dans un séchoir à lit fluidisé en utilisant des thermomètres comprenant solide organisation de recirculation de caloporteur, retsirkulyatom mélange de déchets, le séchage et la combustion de la dernière dans un lit fluidisé. la vapeur d'eau est condensée en utilisant la chaleur latente. Cette méthode est pour l'ensemble des caractéristiques techniques est le plus proche de l'invention revendiquée et pris comme un prototype [2].

Cependant, il ne permet pas de régler le degré de séchage des déchets et ne fournit pas une température des gaz de combustion souhaité entrer dans le réchauffeur d'air sans changement sur une large gamme d'excès d'air pour la dilution, il est rentable.

Et on connaît un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé connu comprenant une chambre de combustion avec la chambre d'un lit fluidisé de séchage de la cavité, d'un condenseur, une conduite de vapeur, un fluide caloporteur solide recirculation. Ce dispositif est un ensemble d'attributs les plus proches du revendiqué et pris comme un prototype [2].

Cependant, l'utilisation de la vapeur d'eau de la chaleur dans le condenseur est assez difficile et ne peut pas être utilisé directement pour contrôler la température de combustion des déchets.

L'objet de l'invention est d'améliorer l'état humide processus d'incinération des déchets.

La tâche est atteint par un procédé de déchets qui brûlent dans un lit fluidisé consiste à organiser le fluide caloporteur boucle de recirculation solides, des déchets retsirkulyatom mélange, le séchage et la combustion de la dernière dans un lit fluidisé selon l'invention, le facteur de recirculation K est déterminée à partir de l'amplitude du séchage requis à l'aide de la formule

où K - facteur de recirculation du G p / G r;

G t - approvisionnement des déchets pour la combustion, kg / h;

G p - alimentation retsirkulyata pour le mélange avec les déchets, kg / h;

r - chaleur d'évaporation de l'humidité de la surface libre, kJ / kg;

W 1 et W 2 - déchets initiale et finale de l' humidité,%;

T 1 et T 2 - retsirkulyata température initiale et la température finale du mélange de déchets et retsirkulyata, ° C;

C - chaleur spécifique retsirkulyata kJ / kg ° C

et la température du lit fluidisé est en outre des vapeurs de séchage d'alimentation ajusté nadsloevuyu cavité, en outre, le séchage des déchets est réalisée au moins jusqu'à ce que l'élimination de l'humidité libre.

La tâche est atteint par le fait que, dans un appareil de déchets qui brûlent, comprenant une chambre de combustion avec la chambre d'un lit fluidisé de séchage de la cavité, un condenseur, une conduite de vapeur, un système de refroidissement de recirculation solide selon l'invention, la chambre de séchage est reliée tuyau à vapeur à nadsloevoy cavité avec possibilité de réglage électrique, il vapeurs à partir des déchets de séchage.

Comparaison du procédé revendiqué avec le prototype montre qu'une nouvelle méthode est que le degré de séchage est retsirkulyata quantité d'alimentation déterminée selon la formule

et la température du lit fluidisé est en outre des vapeurs de séchage d'alimentation ajusté nadsloevuyu cavité, en outre, le séchage des déchets est réalisée au moins jusqu'à ce que l'élimination de l'humidité libre.

Comparaison du dispositif selon le prototype montre que le nouveau dispositif est que la chambre de séchage est reliée à la conduite de vapeur avec la possibilité d'une cavité nadsloevoy alimentation régulée à partir de la vapeur résiduelle de séchage.

Ainsi, l'invention répond au critère de la «nouveauté».

Le procédé et le dispositif proposé sont reliés par un seul concept inventif, tel Cette méthode peut être effectuée conformément à la solution technique.

L'invention répond au critère de "l'activité inventive, pour un résultat peut être atteint en satisfaisant le besoin essentiel, à savoir, améliorer l'efficacité de la réduction des déchets.

L'invention est également un «commercialement applicable», étant donné qu'il peut être utilisé dans l'agriculture.

L'invention est illustrée par un dessin.

MÉTHODE L'incinération des déchets dans un lit fluidisé ET DISPOSITIF POUR SA MISE EN ŒUVRE

Le dessin montre un appareil pour brûler des déchets dans un lit fluidisé.

un circuit de base comprend une chambre de combustion à lit fluidisé 1, la cavité nadsloevuyu 2, l'échangeur de chaleur 3, un cyclone 4, la grille chambre de séchage 5 6, un canal d'air 7, le soufflage primaire 8, le soufflage secondaire 9, du liquide de refroidissement du gaz 10, une vis 11, un condenseur 12, vannes 13, thermocouple 14, le carburant 15, les cendres de vidange 16, une conduite de vapeur 17, recycler 18, l'air extérieur 19, 20 les gaz de combustion purifiés.

Méthode est la suivante

combustible humide original est mélangé avec retsirkulyatom, séché, brûlé dans un lit fluidisé, et le degré de séchage est déterminé la quantité d'alimentation retsirkulyata selon la formule

température du lit est en outre des vapeurs de séchage d'alimentation ajusté nadsloevuyu cavité, en outre, le séchage des déchets est réalisée au moins jusqu'à ce que l'élimination de l'humidité libre.

dispositifs fonctionnent comme suit.

Vegetable déchets 15 est introduit dans le séchoir 5, la vis 11 et les déplacer dans la chambre de combustion 1. Dans le séchoir 18 et introduit dans le recyclage du cyclone 4. En cas de contact avec les particules de retsirkulyatom de carburant chauffées, sont séchés, entrer dans le lit fluidisé 1, sont allumés, brûlés, les produits nadsloevuyu transporté dans la chambre de combustion 2, puis entrez l'échangeur de chaleur tubulaire 3, qui est préparé dans une phase solide-gaz 10. le liquide de refroidissement est séparé dans un cyclone 4 et un retsirkulyata 18 pénètre dans la sécheuse 5. vapeur saturée à travers la ligne de vapeur 17 pénètre dans le dispositif de nadsloevuyu cavité 2 ou affecté au condenseur 12 avec la libération de la chaleur latente. Si nécessaire, la cavité 2 est introduit de soufflage secondaire 9 et les gaz d'échappement purifiés provenant du cyclone 20 et rejetés dans l'atmosphère ou utilisé.

Un dispositif pour l'usine d'incinération de déchets selon le procédé de l'invention se caractérise par une recirculation relativement faible coefficient (pas plus de 3), une teneur élevée en combustibles dans le lit (5 ... 7%), une faible hauteur du lit fluidisé stationnaire (0,6 m), qui provoque relativement faible pertes de charge couche (2 ... 3 kPa), la capacité de stockage de chaleur à basse et une bonne couche de maniabilité. Ces facteurs réduisent les coûts et accroître la compétitivité par rapport aux installations dont la combustion est effectuée dans la flamme ou dans une couche dense, d'autre part - pour augmenter la sensibilité pour alimenter l'humidité (paille paille, tournesol cosse, le riz, le lin, les céréales, maïs, blanchi tiges de tournesol, de maïs, etc.).

Quand une usine d'incinération de déchets ayant une teneur en humidité de plus de 22 ... 25% de détériorer les conditions de combustion, la température de combustion adiabatique tombe en dessous de 700 ° C et à l'entrée de l'échangeur de chaleur au-dessous de 600 ° C, l'augmentation de la teneur en matières combustibles dans les cendres, avec la perte de underburning mécanique et chimique .

Afin d'améliorer l'efficacité du séchage organiser des déchets en raison de retsirkulyata de chaleur, la séparation dans le cyclone. Lors de la préparation d'un gaz caloporteur soutiré du cyclone les gaz de combustion et les matières solides sont à température élevée, en particulier 220 et 300 ° C, respectivement.

Réduire la température des gaz d'échappement de combustion à une température de 120 ... 130 ° C et correspond retsirkulyata que les chaudières disposées dans un lit fluidisé à recirculation est pas économique en raison de la nécessité d'augmenter sensiblement la taille de l'échangeur de chaleur pour le coefficient de transfert thermique faible, ce qui constitue de façon optimale 35 ... 40 W / m 2 ° C, ce qui est un à deux ordres de grandeur plus faible que le coefficient de transfert de chaleur dans les chaudières, mais il est conseillé d'utiliser retsirkulyata de chaleur , en particulier pour le séchage des déchets humides.

Facteur de recyclage et de K est choisie de manière à fournir de la chaleur attiré séchage des déchets jusqu'à une teneur en humidité de 25 ... 22%, ce qui correspond à l'élimination de l'eau libre, peut être facilement réalisée lors de la dessiccation des thermomètres. humidité libre a peu de rapport avec le matériau combustible et est vaporisée et est éliminée sous forme de vapeur sans difficulté. Retour vapeur dans la cavité d'un lit fluidisé permet de contrôler davantage la température de combustion et, en fin de compte, la température à lit fluidisé dans la plage de 800 ... 850 ° C, ce qui est optimal en termes d'efficacité de combustion et un fonctionnement sans problème de l'échangeur de chaleur.

En effet, la réalisation de la distribution de la quantité de vapeur entrant dans le condenseur et dans la cavité nadsloevuyu par un thermocouple immergé dans le lit fluidisé, en utilisant un système de contrôle automatique (non représenté) peut maintenir une plage de température donnée sous le coefficient de recirculation constante K. La fourniture du combustible pour la combustion peut être mesurée et maintenir distributeur et retsirkulyata dans la chambre de séchage pour établir, par exemple, la courbe d'étalonnage, en fonction du débit de soufflage construit lors de la mise en place du dispositif.

Considérons le bilans thermiques et matériels de séchage des déchets à teneur en humidité 22 ... 25%. La quantité d'humidité évaporée peut être déterminée à partir des déchets

où W 1, W 2 - déchets initiale et finale de l' humidité,%;

G t - fourniture de déchets, kg / h.

Par évaporation la quantité d'humidité nécessaire pour passer le montant suivant de la chaleur

où r - chaleur de l'évaporation d'humidité de la surface libre, r ~ 2625 kJ / kg.

La quantité de chaleur provenant du retsirkulyatom de séchage

où G P - retsirkulyata débit, kg / h

T 1, T 2 - température initiale et la température finale retsirkulyata du mélange ° C

C - chaleur spécifique retsirkulyata kJ / kg ° C

Assimilant la valeur de Q Q t et t', nous obtenons

Prêter attention que K = G P / G T, nous avons finalement obtenir

La méthode revendiquée à être utilisé principalement dans des applications pour l'air chauffé à sécher le grain dans le silo, et d'autres types de séchoirs à grains avec une capacité de 10 ... 50 m / h, la nécessité pour les thermiques périphériques sécheuses puissance de combustion 1 à 5 MW à un débit de liquide de refroidissement du flux chauffé à 130 ° C de 50 à 250 m 3 / h.

Lors de la récolte et post-récolte de manutention chaque tonne de grain fourni au séchage, formé à 1,2 tonnes de paille et le grain des déchets qui sont déversés dans les piles. Juste ces déchets sont principalement utilisés comme matière première pour le fluide de refroidissement.

Exemple 1. Les installations de tir de capacité SRW-1 ~ 1,0 MW à lit fluidisé brûlant la paille paille humidité 20 ... 22% lorsque cela a été atteint la température de combustion adiabatique est 870 ... 900 ° C et sous processus de combustion durable avec la température les gaz de combustion d'entrée réchauffeur d'air ~ 800 ° C A la sortie de la température des gaz de combustion de préchauffage de l'air de 220 ... 240 ° C et la température dans la chambre d'entraînement sédimentaire est d'environ 270 ° C grain de nettoyage des déchets avec une humidité de 27% brûlé instable, la température de combustion adiabatique ne dépasse pas 600 ° C, les paramètres requis pour le séchage du grain moyen de chauffage ne sont pas atteints.

Exemple 2. Pour déterminer la valeur dans le procédé revendiqué pour le séchage des déchets usine d'incinération avec W = 1 W et 30% 2 = 22% à T 1 = 240 ° C et T 2 = 100 ° C (la température a été supposé être de la vapeur à la pression atmosphérique à une température ). La capacité thermique du solide cendre de fluide caloporteur est égal à C = 1,257 kJ / kg. La valeur de r est donnée ci-dessus. En substituant ces valeurs de paramètres dans la formule 5, on obtient K = 1,52.

la régulation de la température adiabatique supplémentaire de combustion peut être réalisée en fournissant de la vapeur dans une cavité lit fluidisé nadsloevuyu. Lors de l'application plus température de la vapeur est réduite diminution de l'oxygène dans le milieu gazeux, avec la diminution de flux - de plus en plus, et cela peut être réglée automatiquement à l'aide d'un thermocouple, un système de commande d'entraînement à la ligne vanne de vapeur (dans le diagramme est non spécifié), l'excès de vapeur est donné le condenseur.

L'utilisation de l'invention est d'améliorer l'efficacité des dispositifs de combustion de combustible humide, et l'utilisation de la chaleur des gaz de combustion évacués de la chambre de cyclone ou de sédiments, par exemple dans un séchoir à tambour pour augmenter dispositif d'économie de carburant de 80% ou plus.

Livres d'occasion

1. Baskakov AP, Matzke VV, Raspopov IV Chaudières et fours à lit fluidisé. M. Energoatomisdat, 1995, p.224, 225.

2. EM Puzyrev Etude des processus de four et le développement des chaudières pour l'incinération à basse température des déchets combustibles et carburants locaux. Auteur. sur soiskan. diplôme scientifique de docteur ès sciences, Barnaul, 2003, p.8, 9 (prototype).

REVENDICATIONS

1. Procédé pour brûler des déchets dans un lit fluidisé, comprenant solide organisation de recirculation de fluide caloporteur, retsirkulyatom mélanger les déchets, le séchage et la combustion de la dernière dans un lit fluidisé, caractérisé en ce que le facteur de recirculation K est déterminée à partir de la valeur de la formule de séchage nécessaire

où K - taux de recyclage, K = G p / G r;

G t - approvisionnement des déchets pour la combustion, kg / h;

G p - alimentation retsirkulyata pour le mélange avec les déchets, kg / h;

r - chaleur d'évaporation de l'humidité de la surface libre, kJ / kg;

W 1 et W 2 - déchets initiale et finale de l' humidité,%;

T 1 et T 2 - retsirkulyata température initiale et la température finale du mélange de déchets et retsirkulyata, ° C;

C - capacité thermique retsirkulyata kJ / (kg ° C)

et la température du lit fluidisé est de séchage supplémentaire d'alimentation en vapeur d'nadsloevuyu cavité ajustée.

2. Le procédé de l'incinération selon la revendication 1, caractérisé en ce que les déchets de séchage est effectuée au moins jusqu'à ce que l'élimination de l'humidité libre.

3. Appareil pour la combustion de déchets dans une chambre de combustion à lit fluidisé comprenant le séchage de la chambre d'une chambre à lit fluidisé, d'un condenseur, une conduite de vapeur, un système de refroidissement de recirculation solide, caractérisé en ce que l'unité de séchage est reliée à la conduite de vapeur avec la possibilité d'une cavité nadsloevoy vapeur d'alimentation réglable pour elle le séchage des déchets.

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Date de publication 20.02.2007gg