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

Классы МПК:F23G5/027 со стадией пиролиза или газификации
C10J3/02 газификация кускового топлива в неподвижном слое 
F23B90/00 Способы сжигания, не отнесенные к особому типу устройств
F23B30/06 с топливоподдерживающими поверхностями, которые специально предназначены для продвижения топлива через зону горения
Автор(ы):, ,
Патентообладатель(и):Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное объединение "ТОР" (RU)
Приоритеты:
подача заявки:
2013-04-01
публикация патента:

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. способ разрушения углеродо-и азотосодержащего сырья и устройство   для его осуществления, патент № 2523593

способ разрушения углеродо-и азотосодержащего сырья и устройство   для его осуществления, патент № 2523593

Формула изобретения

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.

Описание изобретения к патенту

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.

Скачать патент РФ Официальная публикация
патента РФ № 2523593

patent-2523593.pdf

Класс F23G5/027 со стадией пиролиза или газификации

способ порционной термической переработки несортированных твердых бытовых отходов на полигоне -  патент 2525558 (20.08.2014)
способ быстрого пиролиза биомассы и углеводородсодержащих продуктов и устройство для его осуществления -  патент 2524110 (27.07.2014)
способ газификации углеродосодержащих твердых видов топлива -  патент 2521638 (10.07.2014)
способ сжигания подстилочного помета от напольного содержания птицы и установка для осуществления способа (варианты) -  патент 2516671 (20.05.2014)
газогенератор твердого топлива -  патент 2497045 (27.10.2013)
способ переработки горючих углерод- и/или углеводородсодержащих продуктов, реактор для его осуществления (варианты) и установка для переработки горючих углерод- и/или углеводородсодержащих продуктов -  патент 2495076 (10.10.2013)
устройство для газификации сыпучего мелкодисперсного углеродсодержащего сырья и гранулированных биошламов -  патент 2493487 (20.09.2013)
способ переработки органических отходов -  патент 2489475 (10.08.2013)
способ термической переработки органического сырья и устройство для его осуществления -  патент 2482160 (20.05.2013)
высокотемпературная установка для термической переработки твердых медицинских отходов -  патент 2481528 (10.05.2013)

Класс C10J3/02 газификация кускового топлива в неподвижном слое 

способ подземной газификации тонких и средней мощности пластов бурого угля -  патент 2522785 (20.07.2014)
способ и устройство для дозированного извлечения от мелко- до крупнозернистого твердого вещества или смеси твердых веществ из накопительного бункера -  патент 2487750 (20.07.2013)
способ газификации угля и прямого производства железа и системы для этого -  патент 2476600 (27.02.2013)
способ получения горючего газа, обогащенного водородом -  патент 2462503 (27.09.2012)
газогенераторная установка с обращенным процессом горения для выработки синтез-газа из углеродсодержащего сырья и углекислого газа -  патент 2405025 (27.11.2010)
способ получения кокса и синтез-газа при переработке угля -  патент 2345116 (27.01.2009)
способ получения горючего газа из торфа -  патент 2334783 (27.09.2008)
способ получения газообразного топлива -  патент 2238962 (27.10.2004)
электронагревательная установка для получения карбидной нефти и высококалорийного газа из древесного опила или торфа -  патент 2225430 (10.03.2004)
опытная газогенераторная установка на древесном или торфяном топливе с паровоздушным дутьем -  патент 2225429 (10.03.2004)

Класс F23B90/00 Способы сжигания, не отнесенные к особому типу устройств

способ сжигания водоугольной и породной смеси -  патент 2522133 (10.07.2014)
способ растопки и поддержания стабильного горения в котлоагрегатах с применением водоугольного топлива -  патент 2505748 (27.01.2014)
способ вихревого сжигания и/или газогенерации твердых топлив и реактор для его осуществления -  патент 2499955 (27.11.2013)
способ сжигания твердого топлива -  патент 2498155 (10.11.2013)
способ сжигания угля на электростанциях -  патент 2495325 (10.10.2013)
способ сжигания угля (варианты), установка для сжигания угля и способ уменьшения количества серы и ртути, выделяющихся при сжигании угля (варианты) -  патент 2482389 (20.05.2013)
способ сжигания твердого топлива и отопительный прибор для его осуществления -  патент 2459145 (20.08.2012)
способ интенсификации процесса сжигания твердого низкореакционного топлива тэс -  патент 2437028 (20.12.2011)
электростанция, например, для бурых углей (способ и устройство) -  патент 2427755 (27.08.2011)
способ получения энергии из угля -  патент 2373259 (20.11.2009)

Класс F23B30/06 с топливоподдерживающими поверхностями, которые специально предназначены для продвижения топлива через зону горения

Наверх