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invention
Fédération de Russie Patent RU2226649

Installations pour l'incinération des déchets organiques solides et d'autres avec le charbon

Installations pour l'incinération des déchets organiques solides et d'autres avec le charbon

Nom de l'inventeur: V. Kalinin, Alexander; Olesya V. Kalinin; Tikhonov Alexander; Tikhonova Ekaterina
Le nom du titulaire du brevet: V. Kalinin, Alexander; Olesya V. Kalinin; Tikhonov Alexander; Tikhonova Ekaterina
Adresse de correspondance: 660079, Krasnoyarsk, ul. Sverdlovsk, 3, Ltd. "SibstromEko" VI Kalinin
Date de début du brevet: 10.06.2002

L'invention concerne le domaine du système d'alimentation utilisant des combustibles non conventionnels -. Déchets industriels organiques et déchets humains, tels que les déchets solides municipaux, les déchets de bois, la lignine, les plastiques, la cellulose, les pneus, etc. L'invention peut être utilisé dans les chaudières et les entreprises municipales, ainsi que la firme combustibles traditionnels - charbon. L'objectif de la solution technique proposée est d'accroître l'exhaustivité de la combustion des déchets solides municipaux et d'autres charbon organique, offrant une meilleure efficacité énergétique du processus et de sa sécurité environnementale. Le problème est résolu en ce que le dispositif de combustion de solides ménagers et autres déchets organiques à partir du charbon, comprenant une perte d'alimentation et de charbon, le système d'alimentation en air, le mécanisme de l'élimination du laitier et de l'alimentation en charbon alimentateur comprend en outre un système d'alimentation en charbon, et l'air qui sont montés dans la chambre de pyrolyse, ce qui représente un canal horizontal de manière à assurer évasement broyé jusqu'à une charbon en poudre, et un système d'alimentation en déchets est monté de telle sorte qu'il fournit un gaspillage de jeter dans le décrassage du mécanisme de la torche se situe au fond de la chambre à cyclone gaz oxydant post-combustion par pyrolyse verticale - un mélange de combustion du charbon et la décomposition thermique des déchets, pourvu d'un système d'alimentation en air secondaire et communiquant avec la chambre située dans la série de post-combustion catalytique fonctionnant selon le principe d'un brûleur sans flamme pour une oxydation complète de la chambre de dépôt résiduel de carbone et de cendre pour la séparation d'un produit minéral fin à partir du gaz de combustion.

DESCRIPTION DE L'INVENTION

L'invention concerne le domaine du système d'alimentation utilisant des combustibles non conventionnels -. Déchets industriels organiques et déchets humains, tels que les déchets solides municipaux, les déchets de bois, la lignine, les plastiques, la cellulose, les pneus, etc. L'invention peut être utilisé dans les chaudières et les entreprises municipales, ainsi que la firme combustibles traditionnels - charbon.

Le problème des déchets solides et autres déchets organiques, on obtient que l'oxydation autogène, à savoir combustion par l'énergie interne des déchets eux-mêmes sans l'implication de l'énergie supplémentaire est assez difficile en raison de la forte humidité et, en règle générale, une grande teneur en inclusions minérales.

Par conséquent, dans la plupart de l'art antérieur et d'autres déchets organiques solides municipaux est brûlé en utilisant des sources d'énergie supplémentaires.

Un dispositif dans le processus de traitement thermique des déchets (AS 1836603, F 23 G 5/00), comprenant un arbre avec un dispositif de chargement, des torches à plasma, exploité pour libérer les scories, les gaz d'échappement de fumée, en outre équipé d'une salle de bains pour la production de métal en fusion, équipé de cloisons verticales avec des fenêtres, et sur le périmètre des mines de torches à plasma brûleur montées.

Un inconvénient du dispositif connu est la nécessité d'utiliser pour la production de plasma d'hydrogène pur, mais aussi l'application des courants de haute tension - 1200 sur elektrorazryadnike, ce qui rend difficile pour le dispositif de conception et dangereux, il est évident que les indicateurs techniques et économiques du dispositif connu est faible, à savoir. k. coûts utilisés pour produire du plasma d'hydrogène pur est incomparablement plus élevé que le coût de la vente de l'énergie thermique des produits de base à la suite de fonctionnement du dispositif.

Connu installation dans le processus de traitement thermique des déchets organiques (AS 2.140.611, 6 F 23 G 5/08, 5/14, 7/00), conçu comme un réacteur dans lequel le traitement thermique des déchets par combustion d'énergie de gaz combustible, obtenant une exposition à un arc électrique pour l'huile de chauffage.

L'inconvénient de l'installation est l'utilisation du mazout rare et assez cher, pour lequel vous voulez avoir le chauffage de stockage spécial, et l'utilisation d'huile arc électrique de carburant de gazéification nécessite l'organisation d'équipements hautement fiables, notamment en termes de sécurité. Dans le monde réel des chaudières modernes pour mettre en œuvre cette solution pratiquement impossible.

La solution technique la plus proche adoptée pour le prototype est "Le four pour l'incinération des déchets solides municipaux au charbon» pour SU, №2125206, 6 F 23 G 5/00, le système comprenant le charbon d'alimentation et les déchets, les grilles, le système d'alimentation en air, le mécanisme d'enlèvement de scories, le charbon d'alimentation à la couche oestrus d'alimentation des déchets et un volet avec pré-fourneau de charbon sous alimentation de la couche de déchets, associée à un dispositif d'alimentation pour alimenter la couche de charbon de déchets ayant la possibilité de leur fonctionnement et (ou) par l'installation de façon séquentielle aux points appropriés des vannes sonde à température contrôlée placé à la sortie du four, et le mécanisme d'élimination des cendres.

L'inconvénient du prototype est incomplète la combustion du charbon et des déchets caractéristique de la chaleur pour un appareil à la combustion de carburant de la couche, dans lequel, comme le montre la pratique, le congé de laitier entre 15 et 30% de matière organique combustible imbrûlé, dans ce cas, les déchets et le charbon. Ceci réduit le rendement énergétique du four est augmentée, et l'émission de substances nocives.

L'objectif de la solution technique proposée est d'accroître l'exhaustivité de la combustion des déchets solides municipaux et d'autres charbon organique, offrant une meilleure efficacité énergétique du processus et de sa sécurité environnementale.

Le problème est résolu en ce que le dispositif de combustion de solides ménagers et autres déchets organiques à partir du charbon, comprenant une perte d'alimentation et de charbon, le système d'alimentation en air, le mécanisme de l'élimination du laitier et de l'alimentation en charbon alimentateur comprend en outre un système d'alimentation en charbon, et l'air qui sont montés dans la chambre de pyrolyse, ce qui représente un canal horizontal de manière à assurer évasement broyé jusqu'à une charbon en poudre, et un système d'alimentation en déchets est monté de telle sorte qu'il fournit un gaspillage de jeter dans le décrassage du mécanisme de la torche se situe au fond de la chambre à cyclone gaz oxydant post-combustion par pyrolyse verticale - un mélange de combustion du charbon et la décomposition thermique des déchets, pourvu d'un système d'alimentation en air secondaire et communiquant avec la chambre située dans la série de post-combustion catalytique fonctionnant selon le principe d'un brûleur sans flamme pour une oxydation complète de la chambre de dépôt résiduel de carbone et de cendre pour la séparation d'un produit minéral fin à partir du gaz de combustion.

Installations pour l'incinération des déchets organiques solides et d'autres avec le charbon

La figure 1 représente une coupe longitudinale A-A de l'installation.

La figure 2 montre une section B-B dans le plan.

Installation pour l'incinération des déchets solides municipaux et d'autres carbone organique de la chambre de pyrolyse est constitué de 1, la chambre de cyclone 2 oxydative postcombustion chambre catalytique de postcombustion 3, 4 la chambre de dépôt de cendres.

Par chambre de pyrolyse 1 est un canal horizontal, conduit monté la machine de soufflage 6 avec une trémie 7 charbon pulvérisé et le charbon d'alimentation 8. Dans la chambre de pyrolyse 1 déchets trémie 9 est monté et les déchets Feeder 10.

La chambre de cyclone et l'oxydant post-combustion qui représente un cylindre vertical en pyrolyse lance à gaz et la lance 11 pour l'air secondaire 12, à travers lequel l'air est alimenté pour souffler la machine 13. La partie inférieure de l'oxydant post-combustion 2 est une chambre à cyclone 14. shlakosbornik chambre de post-combustion catalytique hydraulique 3 est formée comme une fente verticale carneaux, dont les parois sont faites de réfractaire aluminosilicate. chambre de dépôt de cendres 4 présente au bas de la collecte des particules solides et des cendres mécanisme d'élimination 5.

UNITÉ DE TRAVAIL EST CE QUI SUIT

les déchets pré-broyés sont introduits dans la trémie 9. Le charbon broyé est introduit dans la machine de soufflage trémie 7. 6 injecte de l'air dans la chambre de pyrolyse 1. A partir de la trémie 7, 8 charbon dosées pénètre dans le jet d'air est mélangé avec le mélange d'air et de carburant est brûlé dans la chambre de flamme de pyrolyse 15 1 . de la trémie 9 du chargeur 10 sont jetés dans les déchets 16 et la torche 15 pendant le mouvement du flux de gaz à travers la chambre de pyrolyse 1 est soumis à un stress thermique intense, qui se traduit par la pyrolyse, à savoir décomposition des matières organiques dans les produits volatils (y compris les eaux usées), et on évapore le résidu solide - un mélange de carbone et de scories minérales. Le mélange de la combustion du charbon et de produits de décomposition thermique des déchets - gaz de pyrolyse classique - 17 tangentiellement injecté à travers la lance 11 dans l'oxydation du cyclone chambre 2, où elle est mélangée avec de l'air secondaire fourni par la machine de soufflage 13 à travers la lance 12. A la suite de oxydatives des produits de combustion post-combustion formée postcombustion 18 consistant en l'azote, le CO 2, H 2 O, SO 2, avec un petit mélange d'hydrocarbures non oxydés. Fermer le laitier se rassemble dans le fond de la chambre du cyclone oxydant post-combustion 2 et évacué par la shlakosbornik hydraulique 14. Les produits de combustion 18 sont soumis à la chambre de post-combustion catalytique 3, dans lequel l'oxydation irréversible des hydrocarbures résiduels, y compris polychlorodibenzodioxines. En outre, les cendres passe à travers la chambre de dépôt 4, entraînant une chute brutale de la vitesse de la 19 cendre de combustion d'écoulement tombe, ce qui semble mécanisme d'enlèvement périodique des cendres 5. A partir de la chambre de dépôt de cendres 4, les produits de combustion sont dirigés dans l'échangeur de chaleur tel que la chaudière à chaleur perdue.

Des exemples d'application pratique des solutions techniques proposées, construit sur la base des travaux expérimentaux

exemple 1

Il y a une capacité de chaudière fonctionnant de 50 Gcal par heure. Chaudière alimentée par le charbon brun avec une valeur calorifique de 3740 kcal / kg par heure et dépense 16 tonnes de charbon.

50% est prévu pour remplacer le charbon des déchets solides ayant une teneur en humidité moyenne de 40% et une valeur moyenne calorifique calcul 2.500 kcal / kg.

Selon les termes de l'exemple de 50 Gcal / h chaudière puissance de sortie est réglée pour continuer. Cette condition est satisfaite lorsque le rapport des composants: déchets - 12 t / h de charbon - 8 t / h.

Pyrolyse des déchets se décomposent: le volatile - 80,9%; -15% De carbone; résidu minéral - 4,1%.

Volatile consistent: résine - 8,4%; eau - 64,3%; CO 2 à 7,5%;

CO - 5,9%; hydrocarbures légers - 9%; Autres - 4,9%.

Pour l'incinération de 1 kg de charbon brun est nécessaire 6,28 kg (5,2 m 3) d'air, et la composition des produits de combustion est la suivante: CO 2 à 20,5%; H 2 O - 8,1%; SO 2 - 0,04%; O 2 à 4,1%; N 2 à 67,26%; cendres - 0,1 kg.

Ainsi , pour 1 h fonctionnement de la chaudière doit être soumis à la chambre de pyrolyse 1: air 8000 kg · 6,28 kg = 50240 kg (42.000 m 3) de la machine de soufflage 6, 8 tonnes de charbon pulvérisé de la trémie 7 via le chargeur 8. Le résultat de la combustion torche formée 15 et 57 440 kg de gaz et de 800 kg de produits de cendres avec une température d'environ 1100 C. Pendant le même temps dans la chambre de pyrolyse 1 directement à la torche 15 est alimenté à partir de la trémie 9, 10 déchets alimentateur 12 m, qui se décomposent par pyrolyse des composants décrits ci-dessus. Le mélange de la combustion du charbon et des déchets désintégration poids total est constitué de 70240 kg conditionnellement 67.148 kg de gaz de pyrolyse et de charbon et de minéraux résidu 3092 kg, dans laquelle la teneur en carbone de 58,2% pures.

La composition du gaz de pyrolyse des matériaux classiquement combustibles sont les suivants: résines, du monoxyde de carbone et des hydrocarbures légers, un total de 3,35% de la masse de gaz. Dans le cadre du combustible de charbon et de minéraux résidu est du carbone.

À partir de la pyrolyse de la chambre 1 du mélange de gaz et de résidu solide tombe à travers la lance 11 dans la chambre à cyclone oxydant post - combustion 2 où il est mélangé avec 43,000 kg (35 800 m3) d'air nécessaire pour brûler les composants du gaz de pyrolyse et le carbone fourni la machine 13 de soufflage à travers la lance 12.

À la suite de l'oxydation post-combustion produit 111,948 kg de gaz de carneau à une température d'environ 1292 kg et de cendres 1050ºS.

Environ la moitié de la masse de cendres (les plus grosses particules) déposé au postcombustion cyclone chambre d'oxydation et 2 seront injectés shlakosbornikom hydraulique 14. L'autre moitié ira laitier bien ensemble avec le flux de gaz à travers une chambre de postcombustion catalytique 3 et roulé dans la chambre de dépôt de cendres 4, où le mécanisme de retrait sera sélectionné 5 cendres.

Les produits de combustion gazeux après l'oxydation substance post-combustion des restes imbrûlés à 5% d'hydrocarbures légers, et jusqu'à 10% de carbone (suie). En passant par une chambre de postcombustion catalytique, les produits de combustion sont totalement exempts de produits imbrûlés et en évitant la chambre de dépôt de cendres 4, entrent dans l'échangeur de chaleur, où la production d'énergie thermique commercialisable de 50 Gcal / h.

Les avantages techniques et économiques des solutions techniques proposées sont évidentes à partir d'un calcul simple. Chaufferie avec débit de charbon heure de 16 tonnes par an consomme au moins 140.000 tonnes d'un prix moyen du charbon de 200 roubles / prix de la tonne de charbon acheté -. 28 millions de roubles .. par an. Si la moitié du charbon remplacé par les déchets, le coût d'acquisition du charbon sera réduite de moitié, qui est, fera 14 millions. frotter. par an. Toutefois, en prenant sur la gestion des déchets, la société reçoit des producteurs de déchets d'environ 100 roubles. pour 1 tonne (dans différentes régions du coût différent Fédération de Russie), afin de prendre le traitement de 105.000 tonnes de déchets, la chaudière va se 10,5 millions de roubles. Si l'argent dépensé pour l'achat de charbon, les coûts réels de la chaufferie pour l'acquisition de 70.000 tonnes de charbon atteindront 14 millions de roubles., Et 14-10,5 = 3,5 millions. par an.

Ainsi, la capacité de la chaudière de 50 Gcal / h, a mis en œuvre la solution technique proposée, permettra d'économiser:

28 millions de roubles. - 3,5 millions de roubles. = 24,5 millions de roubles. chaque année.

exemple 2

Il y a une capacité de chaudière fonctionnant de 50 Gcal par heure. Chaudière au charbon brun (Q = 3740 kcal / kg) et passe une heure 16 tonnes de charbon.

Il est censé remplacer 50% du charbon dans la lignine, - les entreprises de traitement de déchets biochimiques du bois - avec une teneur en humidité de 65% et la valeur calorifique moyenne d'environ 1650 kcal / kg.

Selon les termes d'un exemple de la puissance de la chaudière de 50 Gcal / h devrait être maintenue. Cette condition est satisfaite lorsque le rapport des composants: lignine - 19 t / h de charbon - 8 t / h.

Pyrolyse des pauses de lignine: le vol - 80%; carbone - 20%; résidu minéral est presque proche de zéro. Volatile se composent: résine - 3,1%; eau - 68,5%; CO 2 à 5,5%; CO - 2,8%; hydrocarbures légers - 7,7%; Autres - 12,4%.

Débit d'air pour la combustion du charbon est similaire à l'exemple 1.

Ainsi, le travail pendant 1 h dans la chambre de pyrolyse de la chaudière 1 est alimenté 50240 kg (42.000 m 3) l' air, 8 tonnes de charbon et 19 tonnes de lignine. À partir de la chambre de pyrolyse 1 à travers la lance 11 dans la chambre de cyclone 2 pénètre dans l'oxydant post-combustion classiquement 72640 kg de gaz de pyrolyse et 4600 kg de charbon et des résidus de scories.

Pour postcombustion du carbone combustible et oxydant volatile chambre 2 postcombustion est alimenté 62000 kg (51700 m 3) d'air. À la suite de l'oxydation post-combustion produit 138,440 kg de gaz de carneau à une température d'environ 800 kg de cendres et 950ºS.

En outre, les produits de combustion passent de manière analogue à l'exemple 1 de la chambre de post-combustion catalytique 3, la chambre de dépôt de cendres 4 et pénètrent dans l'échangeur de chaleur pour la chaleur vendable -50 Gcal / h.

Les avantages techniques et économiques de la solution technique proposée, calculée comme dans l'exemple 1, feront des économies dans le poste «achat de carburant" - 30,6 millions de roubles, soit. 2.6 mln. plus que le coût initial du charbon. Cela est dû au fait que la quantité de lignine et de ses frais de traitement par an est de 16,6 millions de roubles.

REVENDICATIONS

Installation pour l'incinération des déchets organiques solides et d'autres à partir du charbon, qui comprend un système d'alimentation des déchets et de charbon, le système d'alimentation en air, le mécanisme d'enlèvement de scories, chargeur d'alimentation en charbon, caractérisé en ce que l'alimentation en charbon et de l'air sont montés dans la chambre de pyrolyse, ce qui est un canal horizontal, de sorte qu'ils fournissent évasement broyés pour un charbon en poudre, et un système d'alimentation en déchets est monté de telle sorte qu'il fournit un gaspillage de jeter dans le décrassage du mécanisme de la torche se trouve au bas de la verticale par oxydation de la chambre de cyclone postcombustion du gaz de pyrolyse, - un mélange de combustion du charbon et de la décomposition thermique des déchets équipé d'un système d'air secondaire et communiquant avec la chambre de post-combustion catalytique successif, travaillant sur le principe du brûleur sans flamme pour l'oxydation complète des hydrocarbures résiduels, et une chambre de dépôt de cendres pour la séparation des matières minérales fines de la combustion du gaz.

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Date de publication 21.02.2007gg