EA200970548A1 20130930 Номер и дата охранного документа [PDF] EAPO2013/PDF/200970548 Полный текст описания [**] EA200970548 20071207 Регистрационный номер и дата заявки IS8577 20061207 Регистрационные номера и даты приоритетных заявок IS2007/000022 Номер международной заявки (PCT) WO2008/068781 20080612 Номер публикации международной заявки (PCT) EAA1 Код вида документа [pdf] eaa21309 Номер бюллетеня [**] СПОСОБ ГАЗИФИКАЦИИ ОТХОДОВ Название документа [8] F23G 5/16 Индексы МПК [IS] Эйнарссон Фридфиннур Сведения об авторах [CA] ВТЕ ВЕЙСТ ТУ ЭНЕРДЖИ КАНАДА, ИНК. Сведения о заявителях
 

Патентная документация ЕАПВ

 
Запрос:  ea200970548a*\id

больше ...

Термины запроса в документе

Реферат

[**]

Настоящее изобретение относится к регулируемому двухстадийному термическому окислению отходов и к прикладным задачам, в которых этот способ может быть использован для получения энергии. Предусмотрены система и способ, включающие в себя установку, состоящую из одной или более газификационных камер, которые соединены воздуховодом с дожигательной камерой и предназначены для сжигания отходов. Отходы загружают в газификационную камеру (или камеры) и поджигают, а газ, который образуется при субстехиометрическом горении в газификационной камере, полностью сжигают в дожигательной камере при очень высокой температуре. Время, необходимое для полного сжигания, сокращается и регулируется за счет изменения нескольких параметров потоков воздуха и газов в системе согласно настоящему изобретению.


Полный текст патента

(57) Реферат / Формула:

Настоящее изобретение относится к регулируемому двухстадийному термическому окислению отходов и к прикладным задачам, в которых этот способ может быть использован для получения энергии. Предусмотрены система и способ, включающие в себя установку, состоящую из одной или более газификационных камер, которые соединены воздуховодом с дожигательной камерой и предназначены для сжигания отходов. Отходы загружают в газификационную камеру (или камеры) и поджигают, а газ, который образуется при субстехиометрическом горении в газификационной камере, полностью сжигают в дожигательной камере при очень высокой температуре. Время, необходимое для полного сжигания, сокращается и регулируется за счет изменения нескольких параметров потоков воздуха и газов в системе согласно настоящему изобретению.


Евразийское (21) 200970548 (13) A1
патентное
ведомство
(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ЕВРАЗИЙСКОЙ ЗАЯВКЕ
(43) Дата публикации заявки 2013.09.30
(51) Int. Cl. F23G 5/16 (2006.01)
(22) Дата подачи заявки 2007.12.07
(54) СПОСОБ ГАЗИФИКАЦИИ ОТХОДОВ
(31) 8577
(32) 2006.12.07
(33) IS
(86) PCT/IS2007/000022
(87) WO 2008/068781 2008.06.12
(71) Заявитель:
ВТЕ ВЕЙСТ ТУ ЭНЕРДЖИ КАНАДА, ИНК. (CA)
(72) Изобретатель:
Эйнарссон Фридфиннур (IS)
(74) Представитель:
Дощечкина В.В., Рыбаков В.М., Липатова И.И., Новоселова С.В., Хмара М.В. (RU)
(57) Настоящее изобретение относится к регулируемому двухстадийному термическому окислению отходов и к прикладным задачам, в которых этот способ может быть использован для получения энергии. Предусмотрены система и способ, включающие в себя установку, состоящую из одной или более газификационных камер, которые соединены воздуховодом с дожигательной камерой и предназначены для сжигания отходов. Отходы загружают в газификационную камеру (или камеры) и поджигают, а газ, который образуется при субстехио-метрическом горении в газификационной камере, полностью сжигают в дожигательной камере при очень высокой температуре. Время, необходимое для полного сжигания, сокращается и регулируется за счет изменения нескольких параметров потоков воздуха и газов в системе согласно настоящему изобретению.
СПОСОБ ГАЗИФИКАЦИИ ОТХОДОВ
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Настоящее изобретение относится к регулируемому двухстадийному термическому окислению отходов и к прикладным задачам, в которых этот способ 5 может быть использован для получения энергии.
ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
В данной области техники хорошо известно применение двухстадийных процессов сжигания для сжигания горючих отходов в субстехиометрических условиях. В процессе такого рода сжигание отходов происходит в первой камере и
10 приводит к образованию горючих газов и золы, после чего газы смешивают с дополнительным количеством воздуха и сжигают в суперстехиометрических условиях во второй камере.
В патенте US 5941184 описан регулируемый способ термического окисления твердых горючих отходов, включающий в себя первую стадию сжигания, во время
15 которой отходы сгорают в направлении сверху вниз, т.е. от верхней части отходов к нижней. Горение на стадии сжигания поддерживается постоянным потоком воздуха с предварительно заданным объемом, который проходит от нижней части отходов к верхней, и регулируемым потоком воздуха с предварительно заданным меньшим объемом, который проходит над отходами и через горящее пламя.
20 Вторая стадия сжигания в этом процессе включает в себя дожигание продуктов, полученных на первой стадии, за счет помещения их на короткий период времени в высокотемпературные условия времени при стехиометрическом содержании воздуха.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
25 Предложены система и способ окисления отходов. Для сжигания отходов
используется установка, состоящая из одной или более газификационных камер, которые соединены воздуховодами с дожигательной камерой. Отходы загружают в газификационную камеру (или камеры) и поджигают, а газ, который образуется при субстехиометрическом горении в газификационной камере, полностью сжигается в
30 дожигательной камере при очень высокой температуре.
Согласно первому аспекту настоящее изобретение относится к способу термического окисления отходов. Первая стадия сжигания происходит в первой камере, где отходы сжигают за счет подачи первого потока воздуха от днища камеры, причем поток воздуха подают внутрь через днище камеры, направляют
под отходы и через отходы. Затем обеспечивается второй поток воздуха от верхней части первой камеры. После этого во второй камере осуществляется стадия дожигания, в ходе которой продукты (газы), полученные на стадии сжигания в первой камере, подвергаются воздействию высокой температуры, и во вторую 5 камеру подается поток воздуха.
Согласно второму аспекту настоящего изобретения предложен способ термического окисления отходов, который включает в себя стадии:
- сжигания отходов в первой камере за счет подачи первого потока воздуха, поступающего через входное отверстие в днище камеры и направляемого снизу
10 вверх через слой отходов, и второго потока воздуха, который подают от верхней части камеры, и
- воздействия на газ, поступающий из первой камеры, высокой температурой во второй камере в течение предварительно определенного минимального промежутка времени и подачи дополнительного потока воздуха во
15 вторую камеру.
Новые и усовершенствованные система и способ характеризуются управлением на стадии сжигания. Во-первых, стадия дожигания во второй камере осуществляется в течение предварительно определенного промежутка времени. Этот предварительно определенный промежуток времени в одной из форм
20 осуществления настоящего изобретения является минимальным промежутком времени. Во-вторых, соотношение между потоками воздуха от верхней и от нижней частей камеры изменяется за счет увеличения потока воздуха, идущего от днища камеры, если температура в камере снижается, а если температура в камере повышается, то поток воздуха, идущий от днища камеры, снижается, а поток
25 воздуха, идущий от верхней части камеры, соответственно, увеличивается. Кроме того, система и способ характеризуются тем, что объем газа, поступающий из первой камеры во вторую камеру, регулирует дополнительный поток воздуха, поступающий во вторую камеру, для усиления горения при высокой температуре во второй камере.
30 Согласно третьему аспекту настоящего изобретения предложена установка
для термического окисления отходов. Установка включает в себя первую камеру для сжигания отходов, содержащую первое впускное отверстие для подачи воздуха, расположенное в днище первой камеры, и второе впускное отверстие для подачи воздуха, расположенное в верхней части первой камеры. Первая камера
35 также содержит одно или несколько устройств для транспортировки воздуха к впускным отверстиям для подачи воздуха, расположенным в верхней части и в днище первой камеры, термометр для мониторинга температуры в первой камере
и одну или более горелок для поджига во время стадии сжигания. Далее установка включает в себя вторую камеру для дожигания газа, поступающего из первой камеры, содержащую впускное отверстие для подачи газа из первой камеры, второе впускное отверстие для подачи воздуха, вторую горелку и выпускное 5 отверстие для отведения газа, образующегося при дожигании газа. Первая и вторая камеры соединены воздуховодом, который дополнительно содержит клапан для регулирования потока газа между первой и второй камерами. Также предусмотрен промышленный компьютер для регулирования потока воздуха, подаваемого в первую и вторую камеры, и длительности фазы дожигания во
10 второй камере. В одной из форм осуществления настоящего изобретения первая камера установки является газификационной камерой, а вторая камера является дожигательной камерой. В другой форме осуществления настоящего изобретения с дожигательной камерой воздуховодами соединены две или более газификационных камер. Другие формы осуществления настоящего изобретения
15 относятся к использованию тепла, образующегося в дожигательной камере (или камерах), для нагревания других сред, например - воды, для использования, например, для отопления домов. В этом случае с дожигательной камерой соединяют теплообменник.
В одной из форм осуществления настоящего изобретения поток
20 газа/воздуха, выходящий из второй камеры, определяет скорость потока воздуха, поступающего в первую камеру через впускное отверстие, расположенное в днище этой камеры. Это означает, что поток воздуха через впускное отверстие в днище первой камеры увеличивается, если скорость потока воздуха/газа из второй камеры снижается. Напротив, если скорость потока воздуха газа из второй камеры
25 увеличивается, то поток воздуха через впускное отверстие в днище первой камеры снижается. Общее управление системой согласно настоящему изобретению осуществляется через управляющий компьютер, например - через промышленный компьютер. Компьютер получает входные данные, например - значения объемной скорости потока газа, идущего из первой камеры во вторую камеру, и объемной
30 скорости потока газа, выходящего из второй камеры, а также значения температуры в камерах. Через управляющий компьютер регулируют, вручную или с помощью управляющих программ, подачу воздуха в обе камеры, а также горелки и клапаны. Если система и способ предусматривают работу с системой для извлечения энергии, то промышленный компьютер будет также регулировать
35 поджиг в различных газификационных камерах для поддержания постоянного потока горячих газов из дожигательной камеры.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Приведенные ниже варианту осуществления изобретения предусматривают системы, содержащие одну или несколько газификационных камер, соединенных воздуховодом с дожигательной камерой. Отходы загружают в газификационную 5 камеру (или камеры) и поджигают. Газ, образующийся при субстехиометрическом горении в газификационной камере, полностью сгорает в дожигательной камере. Поток горячих газов можно использовать в нескольких типах систем регенерации энергии.
10 Система согласно настоящему изобретению
Компоненты системы схематически изображены на Фиг. 1 под номерами, обозначающими отдельные компоненты системы.
Первая камера 1, которая является газификационной камерой, оборудована двумя впускными отверстиями/источниками переменного потока воздуха для
15 подачи воздуха в процесс. Через первое впускное отверстие 2 воздух вдувается под отходы (нижний воздушный вентилятор), а через второе впускное отверстие 3 воздух вдувается в пространство над отходами (верхний воздушный вентилятор). Первая камера дополнительно содержит термометр 4 для контроля за температурой в камере или за температурой газа, вытекающего из камеры. Первая
20 камера также оборудована одной или несколькими горелками 5. Каждая газификационная камера оборудована воздуховодом 6, соединяющим эту камеру со второй камерой, которая является дожигательной камерой. Этот воздуховод содержит клапан 7, который перекрывает подсоединенный воздуховод между газификационной камерой (или камерами) и дожигательной камерой. Вторая
25 камера 8 дополнительно оборудована впускным отверстием/источником 9 воздуха, необходимого для дожигания, переменного диаметра, обеспечивающим равномерное распределение воздуха по стороне поступления газификационного газа. Дожигательная камера также оборудована одной или несколькими вспомогательными топливными горелками 10. Система управляется
30 промышленным компьютером, который соединен с термометрами и впускными отверстиями установки.
Работа системы согласно настоящему изобретению
Способ загрузки системы согласно настоящему изобретению зависит от 35 объема системы и от размера первой камеры. Системы загрузки можно выбрать из фронтального загрузчика или телескопического загрузчика, ручной загрузки или
конвейерной загрузки. После загрузки отходов в первую камеру ее закрывают и герметизируют.
Отходы загружают в первую камеру (газификационную камеру) и на непродолжительный период времени зажигают пламя вспомогательной горелки. 5 Горелки работают до тех пор, пока температура в первой камере не достигнет верхнего заданного значения температуры горелок. По достижении этой температуры горелка в первой камере автоматически выключается. Контрольно-измерительные приборы контролируют и регулируют температуру в камере посредством регулирования потока воздуха к слою сжигаемых отходов. В
10 большинстве случаев горелка в первой камера работает в течение менее чем 15 минут после загрузки каждой партии отходов, и поэтому расход топлива очень мал.
Объемную скорость потоков воздуха через первое и второе впускные отверстия измеряют и регулируют с помощью устройств управления. Термометр, установленный в первой камере, измеряет температуру в камере, и это значение
15 температуры передается на управляющий компьютер. Каждая операция выполняется в соответствии с предварительно заданной программой, которая определяет длительность каждой стадии процесса. Если температура в первой камере падает ниже желаемого предельного значения, то поток воздуха через нижнее впускное отверстие увеличивают. Если температура в первой камере
20 превышает желаемое предельное значение, то увеличивают поток воздуха через верхнее впускное отверстие. Если поток воздуха через верхнее впускное отверстие увеличивается, то поток воздуха из нижнего впускного отверстия уменьшается, и наоборот. Это означает, что, если максимальное (100%) количество воздуха закачивается в камеру через нижнее впускное отверстие, то из верхнего впускного
25 отверстия вообще не поступает воздух. Если 80% от максимального количества воздуха закачивается в камеру через верхнее впускное отверстие, то 20% от максимального количества воздуха поступает в камеру через нижнее впускное отверстие.
Горелку (или горелки) во второй камере (дожигательной камере) используют 30 для предварительного нагрева камеры и для поддержания регулируемой минимальной температуры. Устройства управления горелкой (или горелками) включают горелку (или горелки) при достижении заданного нижнего предела температуры и выключают горелку (или горелки) при достижении заданного верхнего предела температуры. Подача воздуха через впускное отверстие 35 дожигательной камеры регулируется в соответствии с одним заданным значением температуры с целью поддержания постоянной заданной температуры. Если температура во второй камере превышает заданное значение, устройства
управления увеличивают поток воздуха, поступающего в дожигательную камеру, и наоборот. Объемная скорость дополнительного потока воздуха отображается на дисплеях устройств управления. Это значение используют для регулирования нижнего потока воздуха во время некоторых стадий работы газификационных 5 камер. Устройства управления потоком воздуха, подаваемого в дожигательную камеру, имеют заданное значение минимальной объемной скорости, которое используется в том случае, если одна или несколько камер работают в режиме поджига или газификации, которые описаны ниже.
Осуществление способа в дожигательной камере основано на нескольких
10 компонентах и критериях. Температура, обеспечивающая полное сжигание всех газов и химических веществ, образующихся в газификационной камере, устанавливается заранее, например - 890 °С. Соотношение между потоком горючего газа, поступающим из газификационной камеры, и потоком воздуха из впускного отверстия в дожигательной камере, а также объем газов, выходящих из
15 дожигательной камеры, используются для регулирования работы дожигательной камеры. Если определенный объем газов поступает в дожигательную камеру из газификационной камеры, то необходима и определенная объемная скорость потока воздуха через впускное отверстие дожигательной камеры для поддержания горения газов в дожигательной камере. Это соотношение между потоком
20 поступающих газов и потоком воздуха должно точно регулироваться, чтобы температура в дожигательной камере соответствовала желаемой/предварительно заданной температуре. Объем газов, выходящих из дожигательной камеры после сжигания в ней, определяет, сколько воздуха должно быть подано в дожигательную камеру через впускное отверстие дожигательной камеры.
Управление системой согласно настоящему изобретению Согласно предпочтительным вариантам осуществления настоящего изобретения процесс в газификационных камерах управляется управляющим компьютером. Потоки воздуха через нижнее и верхнее впускные отверстия
30 газификационных камер и горелки управляются различными способами в зависимости от режима процесса в каждый конкретный момент времени. Нижнее впускное отверстие управляется ПИД-регулятором (пропорционально-интегрально-дифференциальное управление), который имеет различные контрольные значения для каждого режима работы. Процесс разделен на режим поджига, режим
35 газификации, режим избытка воздуха, режим охлаждения и режим выключенного состояния.
Средства управления в режиме поджига
- В режиме поджига горелка (или горелки) работает в соответствии с нижним заданным значением температуры для включения горелки и верхним заданным значением температуры для выключения горелки.
5 - Верхнее впускное отверстие для подачи воздуха в этом режиме не
используется.
- Для управления нижним источником воздуха задается желаемое значение объемной скорости потока от источника воздуха в дожигательной камере. Объемная скорость потока от нижнего источника воздуха является переменной и
10 регулируется в зависимости от значения объемной скорости потока от источника воздуха в дожигательной камере. Если объемная скорость потока воздуха в дожигательной камере ниже желаемого значения, то объемную скорость нижнего потока воздуха увеличивают для повышения скорости газификации и, соответственно, объемной скорости потока воздуха в дожигательной камере, и
15 наоборот.
- В режиме поджига активна функция регулируемой максимальной объемной скорости для объемной скорости нижнего потока воздуха.
- Режим поджига активен в течение регулируемого промежутка времени, отсчитываемого от начала поджига. По истечении этого времени камера переходит
20 в режим газификации.
Средства управления в режиме газификации
- В режиме газификации горелка (или горелки) работает в соответствии с нижним заданным значением температуры для включения горелки и верхним
25 заданным значением температуры для выключения горелки.
- Верхнее впускное отверстие для подачи воздуха в этом режиме не используется.
- Для управления нижним источником воздуха задается желаемое значение объемной скорости потока от источника воздуха в дожигательной камере.
30 Объемная скорость потока от нижнего источника воздуха является переменной и регулируется в зависимости от значения объемной скорости потока от источника воздуха в дожигательной камере. Если объемная скорость потока воздуха в дожигательной камере ниже желаемого значения, то объемную скорость нижнего потока воздуха увеличивают для повышения скорости газификации и,
35 соответственно, объемной скорости потока воздуха в дожигательной камере, и наоборот.
- Когда газ, выходящий из газификационной камеры, достигает заданной температуры, камера переходит в следующий режим.
Средства управления в режиме избытка воздуха
5 - В режиме избытка воздуха горелка (или горелки) не работает.
- В этом режиме объемная скорость нижнего потока воздуха регулируется в соответствии с температурой газов, выходящих из газификационных камер. Можно задавать желаемое значение температуры на выходе из газификационной камеры. Если температура выходящих газов превышает заданное значение, то объемная
10 скорость нижнего потока воздуха снижается, и наоборот.
- Объемная скорость верхнего потока воздуха регулируется обратно пропорционально объемной скорости нижнего потока воздуха. Другими словами, если нижний поток воздуха максимален, то верхний поток воздуха минимален, и наоборот. Эти максимальный и минимальный потоки воздуха (скорости
15 вентиляторов) можно задать заранее как для нижнего потока воздуха, так и для верхнего потока воздуха. Интервал между минимумом и максимумом задан в системе управления так, что если верхний поток воздуха находится на максимальном заданном уровне, то нижний поток воздуха возвращается к минимальному заданному уровню, и поэтому если нижний поток воздуха находится
20 посередине между минимальным и максимальным заданными значениями, то верхний поток воздуха возвращается к значению объемной скорости, которое находится посередине между минимальным и максимальным заданными значениями объемной скорости верхнего потока воздуха. Например, минимальная скорость нижнего воздушного вентилятора может быть установлена на уровне 20
25 Гц, а максимальная - на уровне 60 Гц, одновременно для верхнего воздушного вентилятора может быть установлена минимальная скорость, равная 0 Гц, а максимальная - 60 Гц. Если средства управления обеспечивают движение нижнего потока воздуха с минимальной скоростью (20 Гц) для снижения температуры газа, выходящего из газификационной камеры, то верхний воздушный вентилятор будет
30 работать при 60 Гц (на максимуме). Если при использовании тех же заданных значений минимума/максимума нижний поток воздуха поддерживает температуру потока газа из газификационной камеры на уровне заданного значения при работе посередине между минимальным и максимальным значениями, то есть при 40 Гц, то система управления вернет значение скорости верхнего воздушного
35 вентилятора на середину интервала между минимальным и максимальным заданными значениями для верхнего воздушного вентилятора, то есть на уровень 30 Гц.
- Когда газ, выходящий из газификационной камеры, достигает заданного значения температуры, камера переходит в следующий режим.
Средства управления в режиме охлаждения
5 - В режиме охлаждения горелка (или горелки) не работает.
- В этом режиме объемная скорость нижнего потока воздуха поддерживается на фиксированном заданном уровне.
- В этом режиме объемная скорость верхнего потока воздуха поддерживается на фиксированном заданном уровне.
10 - Когда газ, выходящий из газификационной камеры, достигает заданного
значения температуры, камера переходит в следующий режим.
Средства управления в режиме выключенного состояния
- В этом режиме все источники воздуха и горелки в первой камере 15 выключены.
- Если газификационные камеры находятся в любом другом режиме, кроме режима выключенного состояния, то загрузочные и разгрузочные дверцы закрыты и заблокированы.
Система может перерабатывать отходы различного качества, то есть с
20 различными значениями теплотворной способности, содержанием влаги,
плотностью и химическим составом. Если общая теплотворная способность
отходов низка, то скорость процесса газификации каждой партии будет выше, то
есть потребуется более короткое время для переработки конкретной партии.
Партии с высокой теплотворной способностью перерабатываются дольше.
25 Если одна или несколько газификационных камер находятся в режиме
газификации, то для поддержания температуры в дожигательной камере не требуется дополнительного топлива, поскольку заданное значение температуры не превышает 1200 °С.
30 Управление нижним потоком воздуха с помощью впускных отверстий в
днище газификационной камеры (или камер)
Объемную скорость потока воздуха от нижнего источника в режимах поджига и газификации изменяет управляющий компьютер. Это осуществляется в соответствии с объемной скоростью потока газов из дожигательной камеры. Это
35 значит, что целевое значение объемной скорости потока горячих газов используется в качестве управляющего сигнала для управления нижним источником воздуха. Если объемная скорость потока газов из дожигательной
камеры падает ниже целевого значения, то объемная скорость потока воздуха от нижнего источника в газификационной камере увеличивается, и наоборот.
В качестве примера ниже описаны три различных способа управления на
этой стадии, которые не ограничивают настоящее изобретение.
5 Один из способов управления состоит в том, что поток горячих газов из
котла-утилизатора может быть измерен расходомером, который генерирует аналоговый сигнал для управляющего компьютера. Этот сигнал затем используется для управления потоком газа от нижнего источника воздуха.
Другой способ состоит в использовании потока горячих газов из
10 дожигательной камеры, поскольку он пропорционален потоку воздуха от воздушных вентиляторов дожигательной камеры. Поэтому скорость вентилятора можно использовать в качестве аналогового сигнала для управляющего компьютера, который используется для управления нижним источником воздуха.
Третий способ управления потоком воздуха от нижнего источника требует,
15 чтобы система периодической газификации была оборудована системой регенерации энергии и контроля за выбросами в окружающую среду, а также вентилятором с форсированной тягой. Скорость этого вентилятора регулируется управляющим компьютером для поддержания постоянного отрицательного давления во всей системе. Скорость этого вентилятора будет пропорциональна
20 объемной скорости потока газа из дожигательной камеры. Поэтому скорость вентилятора можно использовать в качестве аналогового сигнала для управляющего компьютера.
Путем регулирования объемной скорости потока горячих газов из дожигательной камеры можно изменять выработку энергии в системе регенерации
25 энергии в соответствии с потребностью, если по меньшей мере одна из газификационных камер работает в режиме газификации.
Системы регенерации энергии
В одной из форм осуществления настоящего изобретения поток горячих 30 газов используется для получения энергии. Поскольку скорость газификации можно регулировать с использованием описанных выше способов, то поток горячих газов из дожигательной камеры регулируется очень равномерно. Равномерная объемная скорость горячих газов дает возможность более равномерного получения энергии, например - генерации пара для турбин или 35 другого использования.
Независимо от способов работы, дожигательная камера всегда работает так, как описано выше. В зависимости от числа газификационных камер, соединенных с
дожигательной камерой, можно выбрать один из четырех различных способов работы.
Однокамерный способ работы
5 Однокамерный способ работы состоит в работе одной первой камеры,
независимой от других первых камер, которые могут быть подсоединены к одной дожигательной камере. Газификационная камера работает в соответствии с приведенным выше описанием.
10 Двухкамерный способ работы
Двухкамерный способ работы состоит в том, что одновременно работают две газификационные камеры, причем обе камеры должны завершить свои процессы одновременно. При таком способе работы камеры работают в соответствии с приведенным выше описанием, за исключением того, что средства
15 управления должны снижать скорость газификации в той камере, которая обеспечивает более высокую температуру выходящих газов, за счет снижения объемной скорости нижнего потока воздуха. Если устройства управления должны увеличить скорость газификации, то объемная скорость нижнего потока воздуха в той камере, которая обеспечивает более низкую температуру выходящих газов,
20 увеличивается.
Многокамерный способ работы
Многокамерный способ работы состоит в работе нескольких газификационных камер, которые все работают при одинаковых заданных 25 значениях. Если средства управления должны уменьшить скорость газификации, то объемная скорость нижнего потока воздуха снижается во всех первых камерах, которые работают в режиме поджига или газификации, и наоборот.
Последовательный способ работы камер
30 Последовательный способ работы камер состоит в работе газификационных
камер друг за другом с целью обеспечения как можно более равномерной работы в течение определенного периода времени, например - для непрерывной работы мусоросжигательной установки. При этом способе работы следующая газификационная камера переходит в режим поджига, когда предыдущая
35 переходит в режим избытка воздуха. Горелки и вентиляторы в каждой камере регулируются независимо в зависимости от режима работы каждой камеры.
Горелки и источники воздуха в дожигательной камере автоматически выключаются, когда все газификационные камеры переходят в режим охлаждения или выключения. Если одна или несколько газификационных камер находятся в режиме поджига, газификации или сжигания, то горелка (или горелки) и источники 5 воздуха в дожигательной камере регулируются в соответствии с приведенным выше описанием.
Пример типичного цикла газификации
Для того чтобы можно было начать поджиг в любой из газификационных
10 камер, дожигательная камера должна быть нагрета до минимальной рабочей температуры, равной 850 °С (в случае негалогенированных отходов, или, альтернативно, до 1100 °С в случае галогенированных отходов). Если считать, что система запускается из холодного состояния, то дожигательная камера должна быть разогрета в тот период, пока загружается первая газификационная камера.
15 После того как газификационная камера загружена, оператор нажимает
кнопку "пуск" для начала цикла газификации/сжигания в этой камере. По достижении температуры предварительного нагрева в дожигательной камере устройства управления открывают клапан в воздуховоде, соединяющем газификационную камеру и дожигательную камеру. После того как клапан
20 полностью откроется, зажигают поджигающую горелку. Горелка работает до тех пор, пока температура газов, текущих в воздуховоде между камерами, не достигнет 200 °С. По достижении этой величины газификация в газификационной камере становится самоподдерживающимся процессом. В зависимости от характеристик смеси отходов режим поджига может быть установлен на период, равный, но не
25 ограниченный этими значениями, 15-60 минутам. Температура газов, текущих в воздуховоде может снизиться до примерно 150 °С вскоре после того, как будет выключена горелка, что не влияет на тот факт, что газификация по-прежнему остается самоподдерживающимся процессом. Скорость нижнего воздушного вентилятора медленно увеличивается по мере развития газификации партии
30 отходов, находящейся в газификационной камере. Температура газа, поступающего из газификационной камеры в дожигательную камеру, также будет медленно увеличиваться до тех пор, пока не достигнет 850 °С. К этому времени нижние воздушные вентиляторы будут работать на высокой скорости, обычно -порядка 50-60 Гц. По достижении температуры, равной 850 °С, управляющий
35 компьютер переключает программу с режима газификации на режим избытка воздуха. В результате этого включается верхний воздушный вентилятор, вначале на небольшой скорости. Если, например, нижний воздушный вентилятор работает
при 50 Гц в тот момент, когда средства управления изменяют режим, то верхний воздушный вентилятор начнет работу со скорости 10 Гц. Когда процесс достигнет этой стадии, процесс в газификационной камере перейдет из режима газификации в режим сжигания в избытке воздуха. Скорость нижнего воздушного вентилятора 5 снижается, тогда как скорость верхнего воздушного вентилятора увеличивается для поддержания температуры, равной 850 °С. Верхний воздушный вентилятор обычно достигает максимальной скорости за короткое время, в то время как нижний воздушный вентилятор за тот же промежуток времени останавливается. По истечении 30-60 минут скорость нижнего воздушного вентилятора увеличивается
10 для обеспечения более быстрого извлечения энергии из оставшихся отходов, и одновременно скорость верхнего воздушного вентилятора снижается. В этот момент сжигание в газификационной камере происходит в условиях избытка воздуха. Температура газа в воздуховоде, соединяющем камеры, в течение всей работы в режиме избытка воздуха поддерживается постоянной и равной 850 °С
15 устройствами управления. Эта температура регулируется посредством изменения скоростей двух вентиляторов, как описано выше. Если энергия отходов потребляется во время горения, то нижний воздушный вентилятор достигает максимума, а верхний воздушный вентилятор - минимума. В это время температура газов в воздуховоде между камерами немного снижается. Когда
20 температура газа упадет до 700 °С, управляющие устройства переключат режим, и камера перейдет в режим охлаждения. В этом режиме нижний воздушный вентилятор работает на полной скорости (60 Гц), а верхний воздушный вентилятор - на половинной скорости (30 Гц). Вентиляторы будут работать в таком режиме до тех пор, пока температура воздуха в воздуховоде, соединяющем газификационную
25 и дожигательную камеру, не снизится до 100 °С. По достижении этой температуры управляющий компьютер переключит режим на режим выключения. После этого оператор может открыть камеру, удалить золу и произвести повторную загрузку.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Способ термического окисления отходов, включающий в себя стадии:
- сжигания отходов в первой камере, где отходы сжигают с использованием 5 первого потока воздуха от нижнего впускного отверстия первой камеры,
проходящего через отходы, и второго потока воздуха от верхнего впускного отверстия первой камеры, и
- дожигания во второй камере, причем газ, поступивший во вторую камеру из первой камеры, подвергают воздействию высокой температуры, и подают поток
10 воздуха во вторую камеру,
при этом стадию дожигания во второй камере осуществляют в течение предварительно заданного периода времени.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что воздушные потоки от верхнего и нижнего впускных отверстий первой камеры регулируют независимо друг от друга.
15 3. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что объем газа, поступающий из
первой камеры во вторую камеру, регулирует поток воздуха во вторую камеру.
4. Способ по п. 3, отличающийся тем, что соотношение между потоками воздуха из верхнего и нижнего впускных отверстий первой камеры изменяют так, что поток воздуха из нижнего впускного отверстия увеличивается при снижении
20 температуры в камере, а поток из верхнего впускного отверстия уменьшается.
5. Способ по п. 3, отличающийся тем, что зависимость между потоками воздуха из верхнего и нижнего впускных отверстий первой камеры является прямо пропорциональной.
6. Способ по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что
25 поток газа/воздуха, выходящий из второй камеры, определяет объем
дополнительного потока воздуха, поступающего во вторую камеру.
7. Способ по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что
поток газа/воздуха, выходящий из второй камеры, определяет скорость потока
воздуха, поступающего из нижнего впускного отверстия в первую камеру.
30 8. Способ термического окисления отходов, включающий в себя стадии:
- сжигания отходов в первой камере с использованием первого потока воздуха от нижнего впускного отверстия первой камеры, проходящего через отходы, и второго потока воздуха от верхнего впускного отверстия первой камеры, и
35 - воздействия на газ, поступивший из первой камеры, высокой температурой
во второй камере и подачи дополнительного потока воздуха во вторую камеру,
при этом стадию дожигания во второй камере осуществляют в течение предварительно заданного периода времени.
9. Способ по п. 8, отличающийся тем, что воздушные потоки от верхнего и
нижнего впускных отверстий первой камеры регулируют независимо друг от друга.
5 10. Способ по п. 8 или 9, отличающийся тем, что объем газа, поступающий
из первой камеры во вторую камеру, регулирует поток воздуха во вторую камеру.
11. Способ по п. 10, отличающийся тем, что соотношение между потоками воздуха из верхнего и нижнего впускных отверстий первой камеры изменяют так, что поток воздуха из нижнего впускного отверстия увеличивается при снижении
10 температуры в камере, а поток из верхнего впускного отверстия уменьшается.
12. Способ по п. 10, отличающийся тем, что зависимость между потоками воздуха из верхнего и нижнего впускных отверстий первой камеры является прямо пропорциональной.
13. Способ по любому из пп. 8-12, отличающийся тем, что поток
15 газа/воздуха, выходящий из второй камеры, определяет объем дополнительного
потока воздуха, поступающего во вторую камеру.
14. Способ по любому из пп. 8-13, отличающийся тем, что поток
газа/воздуха, выходящий из второй камеры, определяет скорость потока воздуха,
поступающего из нижнего впускного отверстия в первую камеру.
20 15. Установка для термического окисления отходов, содержащая:
- первую камеру для сжигания отходов, которая дополнительно содержит: первое впускное отверстие для воздуха, расположенное в днище первой
камеры,
второе впускное отверстие для воздуха, расположенное в верхней части 25 первой камеры,
одно или более устройств для транспортирования воздуха к впускным отверстиям для воздуха, расположенным в верхней части и в днище первой камеры,
термометр для мониторинга температуры в первой камере,
30 одну или более горелок,
- вторую камеру для дожигания газа, поступающего из первой камеры, причем вторая камера дополнительно содержит:
впускное отверстие для газа, поступающего из первой камеры;
второе впускное отверстие для воздуха,
35 вторую горелку, и
выпускное отверстие для отведения газов, образовавшихся при дожигании
газа,
- воздуховод, соединяющий первую и вторую камеры, причем этот воздуховод дополнительно содержит клапан для регулирования потока горючего газа между первой и второй камерами, и
промышленный компьютер, который регулирует поток воздуха, 5 транспортируемого в первую и вторую камеры, а также длительность стадии дожигания во второй камере.
16. Установка по п. 15, отличающаяся тем, что первая камера является
газификационной камерой, а вторая камера является дожигательной камерой.
17. Установка по п. 15 или 16, отличающаяся тем, что две или более
10 газификационные камеры соединены с дожигательной камерой посредством
воздуховодов.
18. Установка по любому из пп. 15-17, отличающаяся тем, что с
дожигательной камерой соединен теплообменник.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ (измененная в соответствии со ст. 34 РСТ)
1. Способ термического окисления отходов, включающий в себя стадии:
- сжигания отходов в первой камере, где отходы сжигают с использованием 5 первого потока воздуха от нижнего впускного отверстия первой камеры,
проходящего через отходы, и второго потока воздуха от верхнего впускного отверстия первой камеры, и
- дожигания во второй камере, причем газ, поступивший во вторую камеру из первой камеры, подвергают воздействию высокой температуры, и подают поток
10 воздуха во вторую камеру,
при этом стадию дожигания во второй камере осуществляют в течение
предварительно заданного периода времени, а поток от нижнего впускного
отверстия первой камеры регулируют в соответствии с потоком газа/воздуха,
выходящим из второй камеры.
15 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что воздушные потоки от верхнего и
нижнего впускных отверстий первой камеры регулируют независимо друг от друга.
3. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что объем газа, поступающий из
первой камеры во вторую камеру, регулирует поток воздуха во вторую камеру.
4. Способ по п. 3, отличающийся тем, что соотношение между потоками
20 воздуха из верхнего и нижнего впускных отверстий первой камеры изменяют так,
что поток воздуха из нижнего впускного отверстия увеличивается при снижении температуры в камере, а поток из верхнего впускного отверстия уменьшается.
5. Способ по п. 3, отличающийся тем, что зависимость между потоками воздуха из верхнего и нижнего впускных отверстий первой камеры является прямо
25 пропорциональной.
6. Способ по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что поток газа/воздуха, выходящий из второй камеры, определяет объем дополнительного потока воздуха, поступающего во вторую камеру.
7. Способ термического окисления отходов, включающий в себя стадии:
30 - сжигания отходов в первой камере с использованием первого потока
воздуха от нижнего впускного отверстия первой камеры, проходящего через отходы, и второго потока воздуха от верхнего впускного отверстия первой камеры, и
- воздействия на газ, поступивший из первой камеры, высокой температурой 35 во второй камере и подачи дополнительного потока воздуха во вторую камеру,
при этом стадию дожигания во второй камере осуществляют в течение предварительно заданного периода времени, а поток от нижнего впускного
отверстия первой камеры регулируют в соответствии с потоком газа/воздуха, выходящим из второй камеры.
8. Способ по п. 7, отличающийся тем, что воздушные потоки от верхнего и
нижнего впускных отверстий первой камеры регулируют независимо друг от друга.
5 9. Способ по п. 7 или 8, отличающийся тем, что объем газа, поступающий из
первой камеры во вторую камеру, регулирует поток воздуха во вторую камеру.
10. Способ по п. 9, отличающийся тем, что соотношение между потоками воздуха из верхнего и нижнего впускных отверстий первой камеры изменяют так, что поток воздуха из нижнего впускного отверстия увеличивается при снижении
10 температуры в камере, а поток из верхнего впускного отверстия уменьшается.
11. Способ по п. 10, отличающийся тем, что зависимость между потоками воздуха из верхнего и нижнего впускных отверстий первой камеры является прямо пропорциональной.
12. Способ по любому из пп. 7-11, отличающийся тем, что поток воздуха,
15 поступающий из нижнего впускного отверстия в первой камере, регулируется
промышленным компьютером в соответствии с потоком газа/воздуха, выходящим из второй камеры.
13. Установка для термического окисления отходов, содержащая:
- первую камеру для сжигания отходов, которая дополнительно содержит: 20 первое впускное отверстие для воздуха, расположенное в днище первой
камеры,
второе впускное отверстие для воздуха, расположенное в верхней части первой камеры,
одно или более устройств для транспортирования воздуха к впускным 25 отверстиям для воздуха, расположенным в верхней части и в днище первой камеры,
термометр для мониторинга температуры в первой камере, одну или более горелок,
- вторую камеру для дожигания газа, поступающего из первой камеры, 30 причем вторая камера дополнительно содержит:
впускное отверстие для газа, поступающего из первой камеры; второе впускное отверстие для воздуха, вторую горелку, и
выпускное отверстие для отведения газов, образовавшихся при дожигании
35 газа,
- воздуховод, соединяющий первую и вторую камеры, причем этот воздуховод дополнительно содержит клапан для регулирования потока горючего газа между первой и второй камерами, и
- промышленный компьютер, который регулирует поток воздуха от впускного 5 отверстия в днище первой камеры в соответствии с потоком газа/воздуха,
выходящим из второй камеры.
14. Установка по п. 13, отличающаяся тем, что первая камера является
газификационной камерой, а вторая камера является дожигательной камерой.
15. Установка по п. 13 или 14, отличающаяся тем, что две или более
10 газификационные камеры соединены с дожигательной камерой посредством
воздуховодов.
16. Установка по любому из пп. 13-15, отличающаяся тем, что с
дожигательной камерой соединен теплообменник.
8. Дожигательная камера
9. Воздушный -/О) вентилятор дожигательной камеры
ФИГ. 1
(19)
(19)
(19)