СПОСОБ ОТОПЛЕНИЯ КОТЕЛЬНЫХ И ТЕПЛОЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 2004 года по МПК F23B7/00 

Изобретение относится к способам и устройствам отопления котельных и теплоэлектростанций при использовании утилизируемого бытового и промышленного мусора в качестве топлива.

Известен способ термической переработки бытовых и промышленных отходов, заключающийся в предварительном нагреве газогенератора горячим воздухом нагревателей, дозированной загрузке горящих отходов в газогенератор, пиролизе отходов с выжиганием углеродистых остатков, выносе зольных остатков и шлаков в камеру выгрузки, отводе горючих и дымовых газов из газогенератора, катализе и дожигании угарных газов при температуре свыше 3000°С, конденсации горючих газов с получением жидких горючих продуктов, которые направляют в дозатор топливной системы двигателя внутреннего сгорания, выхлопные газы и электроэнергию от генератора которого используют в качестве тепла при пиролизе отходов (1).

Недостатком известного способа переработки отходов является при достижении замкнутости цикла переработки и минимальных потерях тепла, устранении загрязненности атмосферы вредными выбросами, приспособленность его только к условиям непосредственной близости к свалкам и складам промышленных отходов. Использование двигателя для условий с вырабатываемой тепловой энергией (котельные, теплоэлектростанции) по данному способу становится нецелесообразным.

Наиболее близким к предлагаемому является способ отопления котельных и теплоэлектростанций, заключающийся в загрузке исходного твердого, жидкого или газообразного топлива соответственно в топку или камеру сгорания, сжигании исходного топлива и получении тепла, нагреве водяных регистров или котлов с получением теплой воды отопления или водяных паров высокого давления, поступающих на лопасти турбоэлектрогенератора (2).

Недостатком известного способа отопления является его низкий КПД, связанный со стремлением использования более дешевого и, как правило, низкокалорийного исходного топлива (торф, мазут, уголь, газ) с отводом полученного тепла после нагрева водяных регистров и котлов до заданной температуры и давления, как правило, в атмосферу через дымовые трубы или градирни. Для повышения КПД теплоэлектростанций дополнительно с получением электроэнергии производят отопление коммунальных хозяйств, зимних теплиц и т.п. При заданном способе идет загрязнение атмосферного воздуха дымовыми газами и необходимы затраты на удаление зольных остатков и шлаков, поэтому приходится переходить на отопление котельных и теплоэлектростанций более дорогим и по сути полностью сгораемым газом.

Известно пиролизное устройство, содержащее газогенератор с теплоизолирующим кожухом и камерами дозированной загрузки бытового мусора и промышленных отходов и выгрузки зольных остатков и шлаков, швелькамеру с соосно установленными наружным и внутренним шнеками с приводами прямой и обратной подачи, кольцевые полости швелькамеры, сообщающиеся с камерами загрузки и выгрузки, а также с газоотводом и патрубком подвода выхлопных газов двигателя, при этом двигатель оснащен электрогенератором и дозатором подвода горючих газов от газогенератора, газоотвод сообщен с катализатором для отделения угарного газа и с камерой прокаливания остатков дымовых и выхлопных газов (1).

Недостатком известного устройства является его экономически выгодное использование только на территориях свалок и складов промышленных отходов, запуск и замкнутый цикл работы газогенератора напрямую зависит от двигателя внутреннего сгорания. Использование получаемых горючих газов и жидкого топлива после их конденсации выгодно только при наличии двигателя внутреннего сгорания, выхлопные газы которого используют в качестве источника тепла при пиролизе отходов и запуске газогенератора.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для отопления котельных и теплоэлектростанций, содержащее топку или камеру сгорания для исходного твердого, жидкого или газообразного топлива, сообщающиеся с нагреваемым водяным котлом высокого давления, связанным через систему трубопроводов с регистрами коммунального отопления или с турбоэлектрогенераторами теплоэлектростанций (2).

Недостатком известного устройства является использование дорогостоящего исходного топлива при значительных затратах на защиту окружающей атмосферы от загрязнения, при этом постоянно ведется совершенствование устройства с целью повышения его КПД.

Технический результат предлагаемого изобретения заключается в повышении КПД котельных и электростанций при снижении расхода исходного дорогого энергоносителя, утилизации горючего бытового мусора и промышленных отходов без загрязнения окружающей атмосферы вредными выбросами.

Технический результат в части способа достигается тем, что способ отопления котельных и теплоэлектростанций включает загрузку исходного топлива в топку с камерой сгорания, сжигание исходного топлива и получение тепла, нагрев водяного котельного агрегата с получением горячей воды отопления или водяных паров высокого давления, поступающих в регистры коммунального отопления или на лопасти турбоэлектрогенератора, причем топка с камерой сгорания обогревает газогенератор, в газогенератор подают горючий бытовой мусор или промышленные отходы и производят их пиролиз, продукты пиролиза в виде горючих газов и их жидкие конденсата обратно направляют в топку с камерой сгорания при снижении расхода исходного топлива.

Предлагаемый способ отопления может быть эффективно и легко реализован на действующих котельных и теплоэлектростанциях путем незначительной их реконструкции и оснащения готовыми пиролизными газогенераторами, которые, используя тепло топок и камер сгорания, утилизируют бытовой мусор и промышленные отходы с получением из них дополнительного топлива, направляемого обратно в топки и камеры сгорания при снижении расхода исходного дорогостоящего топлива. Горючие газы и их жидкие продукты после конденсации не выбрасываются в атмосферу, дымовые газы могут быть нейтрализованы катализаторами, а их остатки прокалены при температурах свыше 3000°С. Таким образом, повышается КПД отопления котельных и теплоэлектростанций, производится утилизация мусора и отходов при устранении загрязненности атмосферы и окружающей среды.

Технический результат в части устройства достигается тем, что устройство для отопления котельных и теплоэлектростанций содержит топку с камерой сгорания исходного топлива, сообщающуюся с нагреваемым водяным котельным агрегатом, связанным через систему трубопроводов с регистрами коммунального отопления или турбоэлектрогенераторами теплоэлектростанции, причем топка с камерой сгорания через обогреваемые стенки связана со швелькамерой газогенератора для пиролиза горючего бытового мусора или промышленных отходов, а газогенератор через отводные патрубки для продуктов их конденсации связан с топливными форсунками топки с камерой сгорания.

Предлагаемое устройство может быть легко изготовлено путем незначительной реконструкции действующих котельных или камер сгорания при поочередной остановке блоков теплоэлектростанции. Топки или камеры сгорания работают при сниженном расходе исходного дорогостоящего топлива за счет использования получаемого при пиролизе бытового мусора и промышленных отходов горючих газов и их горючего конденсата. Таким образом, выброс горючих газов в атмосферу в предлагаемом устройстве устраняется, а загрязнение атмосферы от дымовых и угарных газов устраняется известными промышленными способами.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где представлено устройство для отопления котельного агрегата теплоэлектростанции с естественной циркуляцией.

Устройство для отопления котельных и теплоэлектростанций содержит топку 1 с камерой 2 сгорания исходного жидкого или газообразного топлива (мазут, газ), подаваемого через топливные горелки 3 с форсунками 4, сообщающуюся с нагреваемым водяным котельным агрегатом, связанным через паронагреватели 5 и систему трубопроводов 6 с регистрами коммунального отопления или турбоэлектрогенераторами теплоэлектростанции (на чертеже не показаны). Топка 1 через обогреваемые стенки 7 связана со швелькамерой 8 газогенератора 9, снабженного перемешивающим устройством в виде соосно вращающихся шнеков 10 и 11 от электроприводов 12, для пиролиза горючего бытового мусора и промышленных отходов (автопокрышки), порционно загружаемого через окно 13 загрузки. Газогенератор 9 через газоотводные патрубки 14 связан с конденсатором 15 и катализатором 16 угарных газов, а через камеру 17 выгрузки с заслонкой 18 - со шлаковой шахтой 19 котла. Конденсатор 15 горючих газов связан трубопроводом 20 с форсунками 4 горелок 3 котельного агрегата. Плавное регулирование температуры и необходимого давления пара в паронагревателях 5 осуществляет воздух, подаваемый дутьевым вентилятором 21 в воздухонагреватель 22, и вода, подогреваемая в водяном экономайзере 23 и проходящая через водяной барабан 24 в трубопроводы 6. Летучие отходы горения из топки 1 после золоотстойника 25 дымососом 26 подают в катализатор 16 и далее, после окончательной очистки, в атмосферу.

Устройство для отопления котельных и теплоэлектростанций работает следующим образом.

В швелькамеру 8 газогенератора 9, установленного в топке 1, через окно 13 загрузки подают бытовой мусор или промышленные отходы (измельченные автопокрышки), производят пиролиз мусора и отходов при их перемешивании, например, вращающимися в разные стороны шнеками 10 и 11. В результате пиролиза в верхней части газогенератора 9 собирают горючие газы и через газоотводные патрубки 14 направляют в конденсатор 15 с получением жидкого горючего конденсата, который собирают и по трубопроводу 20 подводят к форсункам 4 горелок 3 топки 1 при снижении расхода исходного топлива.

Дымовые газы из газогенератора 9 и из топки 1 после прохождения золоотстойника 25 собирают и дымососом 26 направляют в катализатор 16 и через дальнейшую систему очистки. Шлаки через камеру 17 выгрузки из котельного агрегата периодически выпускают в общую шлаковую шахту 19.

Предлагаемый способ успешно прошел испытания в стационарной котельной сельского детского санатория и дал экономию угля при утилизации 300 автомобильных покрышек на сумму 50000 рублей в месяц. При пиролизе автопокрышек получен жидкий горючий продукт с температурой воспламенения 122°С и общей влажностью менее 4%, который был использован в топке котельной для обогрева водяного теплогенератора на твердом топливе типа КЧМ-3М мощностью 72,5 кВт. Топки теплогенератора были оснащены газогенераторами в виде вертикальной герметично закрывающейся трубы с загрузочным окном и нижним окном выгрузки. Имеется значительный интерес промышленников, муниципальных служб и частных хозяйств во внедрении предлагаемого изобретения.

Изобретение может быть использовано в отопительных системах котельных и теплоэлектростанций. Способ отопления котельных и теплоэлектростанций включает загрузку исходного топлива в топку с камерой сгорания, сжигание исходного топлива и получение тепла, нагрев водяного котельного агрегата с получением горячей воды отопления или водяных паров высокого давления, поступающих в регистры коммунального отопления или на лопасти турбоэлектрогенератора, топка с камерой сгорания обогревает газогенератор, в газогенератор подают горючий бытовой мусор или промышленные отходы и производят их пиролиз, продукты пиролиза в виде горючих газов и их жидкие конденсаты обратно направляют в топку с камерой сгорания при снижении расхода исходного топлива. Устройство для отопления котельных и теплоэлектростанций содержит топку с камерой сгорания исходного топлива, сообщающуюся с нагреваемым водяным котельным агрегатом, связанным через систему трубопроводов с регистрами коммунального отопления или турбоэлектрогенераторами теплоэлектростанции, топка с камерой сгорания через обогреваемые стенки связана со швелькамерой газогенератора для пиролиза горючего бытового мусора или промышленных отходов, а газогенератор через отводные патрубки для продуктов их конденсации связан с топливными форсунками топки с камерой сгорания. Изобретение позволяет повысить коэффициент полезного действия (КПД) котельных и теплоэлектростанций при снижении расхода исходного дорогого энергоносителя, путем утилизации бытового мусора и промышленных отходов без загрязнения окружающей атмосферы вредными выбросами. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ отопления котельных и теплоэлектростанций, включающий загрузку исходного топлива в топку с камерой сгорания, сжигание исходного топлива и получение тепла, нагрев водяного котельного агрегата с получением горячей воды отопления или водяных паров высокого давления, поступающих в регистры коммунального отопления или на лопасти турбоэлектрогенератора, отличающийся тем, что топка с камерой сгорания обогревает газогенератор, в газогенератор подают горючий бытовой мусор или промышленные отходы и производят их пиролиз, продукты пиролиза в виде горючих газов и их жидкие конденсаты обратно направляют в топку с камерой сгорания при снижении расхода исходного топлива.2. Устройство для отопления котельных и теплоэлектростанций по п.1, содержащее топку с камерой сгорания исходного топлива, сообщающуюся с нагреваемым водяным котельным агрегатом, связанным через систему трубопроводов с регистрами коммунального отопления или турбоэлектрогенераторами теплоэлектростанции, отличающееся тем, что топка с камерой сгорания через обогреваемые стенки связана со швелькамерой газогенератора для пиролиза горючего бытового мусора или промышленных отходов, а газогенератор через отводные патрубки для продуктов их конденсации связан с топливными форсунками топки с камерой сгорания.