ЭНЕРГОТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ ТЕРМИЧЕСКОЙ ПЕРЕРАБОТКИ ТВЕРДЫХ ОТХОДОВ Российский патент 1999 года по МПК F23G5/00 

Изобретение относится к переработке твердых отходов, содержащих органическую компоненту, например твердых бытовых отходов (ТБО).

Наиболее перспективной представляется энерготехнологическая переработка ТБО с выработкой тепла и электричества.

Известна энерготехнологическая установка для термической переработки твердых отходов, содержащая пиролитическую печь, газогенератор, газоочистное устройство, газотурбинную установку и паровой котел-утилизатор [1]. Недостатком известной установки является относительно низкий КПД термодинамического цикла выработки электроэнергии из-за отсутствия паротурбинной установки.

Достигаемым результатом изобретения является повышение эффективности преобразования энергии при энерготехнологической переработке ТБО.

Это обеспечивается тем, что энерготехнологическая установка для термической переработки твердых отходов, содержащая пиролитическую печь, газогенератор, газоочистное устройство, газотурбинную установку и паровой котел-утилизатор, согласно изобретению дополнительно содержит паротурбинную установку, работающую совместно с газотурбинной установкой в едином термодинамическом парогазовом цикле преобразования теплоты в механическую энергию на валах соответствующих паровой и газовой турбин, и линии подвода природного газа к пиролитической печи, газогенератору и камере сгорания, в газовом тракте котла-утилизатора установлен воздухоподогреватель, а камера сгорания газотурбинной установки и газогенератор снабжены устройствами подачи в них горячего воздуха.

Дополнительно согласно изобретению установка может содержать линии подвода пиролизного газа к сушильному устройству, пиролитической печи, газогенератору и камере сгорания.

Устройство подачи в газогенератор горячего воздуха согласно изобретению может быть выполнено в виде воздухопровода, подключенного к воздухоподогревателю котла-утилизатора, в виде отдельного парового воздухоподогревателя, подключенного по греющей стороне к отбору паровой турбины паротурбинной установлен, или в виде отдельного огневого воздухоподогревателя.

На фиг. 1 изображена принципиальная схема описываемой энерготехнологической установки с подводом горячего воздуха к газогенератору от воздухоподогревателя котла-утилизатора; на фиг. 2 - та же схема с подводом горячего воздуха к газогенератору от парового воздухоподогревателя; на фиг. 3 - та же схема с подводом горячего воздуха к газогенератору от отдельного огневого воздухоподогревателя.

Установка содержит пиролитическую печь 1, газогенератор 2, газоочистное устройство 3, газотурбинную установку (ГТУ) с камерой 4 сгорания и газовой турбиной 5, паровой котел-утилизатор (КУ) 6, паротурбинную установку (ПТУ) с паровой турбиной 7 и линии 8,9,10 подвода природного газа соответственно к пиролитической печи 1, газогенератору 2 и камере 4 сгорания. ГТУ КУ и ПТУ совместно образуют парогазовую установку (ПГУ) 11, работающую в едином термодинамическом парогазовом цикле преобразования теплоты в механическую энергию на валах газовой 5 и паровой 7 турбин. При этом выхлоп газовой турбины 5 подключен газопроводом 12 к КУ 6, подключенному к паровой турбине 7 по паровой стороне паропроводом 13 и по воде - магистралью 14. В газовом тракте 15, 16 КУ 6 установлен воздухоподогреватель 17, подключенный по горячему воздуху к камере 4 сгорания газотурбинной установки и газогенератору 2 (фиг. 1) воздухопроводами соответственно 18 и 19.

В состав установки могут быть включены сушильное устройство 20 и устройство 21 очистки отработанного сушильного агента. Бункер 22 с течкой 23 служат для загрузки ТБО в энерготехнологическую установку, трубопровод 24 - для отвода шлака из газогенератора 2. К сушильному устройству 20, пиролитической печи 1, газогенератору 2 и камере 4 сгорания ГТУ присоединены линии соответственно 25, 26, 27, 28 подвода пиролизного газа. Газопровод 29 служит для отвода генераторного газа из газогенератора 2, трубопровод 30 - для возврата в газогенератор 2 золы, уловленной в газоочистном устройстве 3, газопровод 31 - для отвода пиролизного газа из пиролитической печи 1, трубопровод 32 - для подачи из пиролитической печи 1 в газогенератора 2 твердых обугленных продуктов пиролиза, газоход 33 - для отвода в дымовую трубу 34 уходящих газов из КУ 6 и газоход 35 - для отвода в ту же трубу 34 отработанного сушильного агента через устройство 21 очистки последнего. Воздуховод 36 служит для подачи в воздухоподогреватель 17 холодного воздуха.

В других вариантах (фиг. 2 и 3) воздухоподогреватель 17 по горячему воздуху соединен воздухопроводом 18 только с камерой 4 сгорания ГТУ. Для снабжения горячим воздухом газогенератора 2 в одном из этих вариантов (фиг. 2) предусмотрен паровой воздухоподогреватель 37, подключенный по греющей стороне к отбору паровой турбины 7 паропроводом 38, по конденсату - трубопроводом 39 к водяной магистрали 14 ПТУ. Согласно другому варианту (фиг. 3) для снабжения горячим воздухом газогенератора 2 предусмотрен отдельный огневой воздухоподогреватель 40 с горелочным устройством (не показано), присоединенным к магистрали природного газа газопроводом 41. Применение отдельных воздухоподогревателей для снабжения газогенератора горячим воздух целесообразно при размещении оборудования технологической части установки на некотором удалении от энергетического блока (пристройка мусоросжигательного комплекса к действующей электростанции с парогазовым циклом преобразования энергии).

Установка согласно изобретению работает следующим образом. Отсортированные от крупных твердых включений и измельченные ТБО загружаются в бункер 22, откуда по течке 23 поступают в сушильное устройство 20, например, барабанную сушилку, обогреваемую продуктами сгорания пиролизного газа, подаваемого в камеру сгорания (не показана) сушилки 20 по газопроводу 25 из газопровода 31. Образующаяся в сушилке 20 парогазовая смесь (отработанный сушильный агент) отводится по газоходу 35 через устройство 21 очистки в дымовую трубу 34. Подсушенные до необходимой степени ТБО подаются в пиролитическую печь 1, где подвергаются термической обработке продуктами сгорания пиролизного газа, отбираемого по газопроводу 26 из газопровода 31 в камеру сгорания (не показана) пиролитической печи 1. Дополнительно в пиролитическую печь 1 по газопроводу 8 предусмотрена подача природного газа, что позволяет обеспечить запуск установки и требуемые температурные условия процесса пиролиза при колебаниях состава ТБО и пиролизного газа. Твердые обугленные продукты пиролиза (пирокарбон) подаются по трубопроводу 32 в газогенератор 2, где подвергаются газификации подаваемым по воздухопроводу 19 горячим воздухом. Часть пиролизного газа, отводимого по газопроводу 31 из пиролитической печи 1, по газопроводу 27 направляется в газогенератор 2 через газоочистное устройство 3. Образующийся шлак отводится из газогенератора 2 по трубопроводу 24. Для розжига установки в газогенератор 2 по трубопроводу 9 предусмотрен подвод природного газа. Из газогенератора 2 генераторный газ по газопроводу 29 подается в устройство 3 газоочистки, уловленная зола из которого может возвращаться в газогенератор 2 по трубопроводу 19. Очищенный генераторный газ подается в камеру 4 сгорания ГТУ, куда дополнительно может подаваться по газопроводу 10 природный газ и по газопроводу 28 пиролизный газ. Продукты сгорания из камеры 4 сгорания подаются на вход газовой турбины 5, вырабатывающей электроэнергию, а отработанные в турбине 5 газы по газопроводу 12 сбрасываются в КУ 6. Теплота продуктов сгорания в КУ 6 расходуется главным образом на выработку водяного пара, поступающего по паропроводу 13 в паровую турбину 7 ПТУ, также вырабатывающую электроэнергию, и частично - на нагрев воздуха, поступающего по воздухопроводу 36 в воздухоподогреватель 17, помещенный в газовом тракте 15, 16 КУ 6. Конденсат отработавшего в паровой турбине 7 пара поступает на рециркуляцию в водяную магистраль 14 КУ 7. Подогретый в газовом воздухоподогревателе 17 воздух по воздухопроводу 18 поступает в камеру 4 сгорания ГТУ и в одном из вариантов (фиг. 1) в газогенератор 2. В других вариантах горячий воздух в газогенератор 2 поступает от автономных воздухоподогревателей парового 37 (фиг. 2) или огневого 40 (фиг. 3).

Увязка теплового баланса энерготехнологической установки с выработкой электроэнергии в комбинированном парогазовом цикле позволяет существенно повысить ее КПД.

Источник информации
1. Патент РФ N 2075694, 6 F 23 G 5/00, 1991.

Установка относится к энерготехнологической переработке твердых отходов, содержащих органические отходы с получением тепла и электричества. Энерготехнологическая установка (ЭТУ) для термической переработки твердых отходов с сушильным устройством, пиролизной камерой и газогенератором объединена с парогазовой установкой (ПГУ), содержащей газотурбинную установку (ГТУ) с камерой сгорания и газовой турбиной, паротурбинную установку (ПТУ) с паровым котлом-утилизатором и паровой турбиной и линии подвода природного газа к пиролитической печи, газогенератору и камере сгорания, причем в газовом тракте котла-утилизатора установлен воздухоподогреватель, а камера сгорания газотурбинной установки и газогенератор снабжены устройствами подачи в них горячего воздуха. Дополнительно ЭТУ может содержать линии подвода пиролизного газа к сушильному устройству, пиролитической печи, газогенератору и камере сгорания. Подача горячего воздуха в газогенератор может производиться от воздухоподогревателя котла-утилизатора или от автономного парового или огневого воздухоподогревателя. Решаемая техническая задача: повышение эффективности преобразования энергии при переработке твердых бытовых отходов 4 з.п.ф-лы, 3 ил.

1. Энерготехнологическая установка для термической переработки твердых отходов, содержащая пиролитическую печь, газогенератор, газоочистное устройство, газотурбинную установку и паровой котел-утилизатор, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит паротурбинную установку, работающую совместно с котлом-утилизатором и газотурбинной установкой в едином термодинамическом парогазовом цикле преобразования теплоты в механическую энергию на валах соответствующих паровой и газовой турбин, и линии подвода природного газа к пиролитической печи, газогенератору и камере сгорания, в газовом тракте котла-утилизатора установлен воздухоподогреватель, а камера сгорания газотурбинной установки и газогенератор снабжены устройствами подачи в них горячего воздуха. 2. Энерготехнологическая установка по п.1, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит линии подвода пиролизного газа к сушильному устройству, пиролитической печи, газогенератору и камере сгорания. 3. Энерготехнологическая установка по п.1 или 2, отличающаяся тем, что устройство подачи в газогенератор горячего воздуха выполнено в виде воздухопровода, подключенного к воздухоподогревателю котла-утилизатора. 4. Энерготехнологическая установка по п.1 или 2, отличающаяся тем, что устройство подачи в газогенератор горячего воздуха выполнено в виде отдельного парового воздухоподогревателя, подключенного по греющей стороне к отбору паровой турбины паротурбинной установки. 5. Энерготехнологическая установка по п.1 или 2, отличающаяся тем, что устройство подачи в газогенератор горячего воздуха выполнено в виде отдельного огневого воздухоподогревателя.