RU2480674C1 - Method to burn solid domestic wastes and garbage and device for its realisation - Google Patents

Method to burn solid domestic wastes and garbage and device for its realisation Download PDF

Info

Publication number
RU2480674C1
RU2480674C1 RU2011134210/03A RU2011134210A RU2480674C1 RU 2480674 C1 RU2480674 C1 RU 2480674C1 RU 2011134210/03 A RU2011134210/03 A RU 2011134210/03A RU 2011134210 A RU2011134210 A RU 2011134210A RU 2480674 C1 RU2480674 C1 RU 2480674C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
electric field
electrodes
voltage
combustion products
garbage
Prior art date
Application number
RU2011134210/03A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2011134210A (en
Inventor
Анатолий Нестерович Черепанов
Рустем Касимович Масягутов
Андрей Владимирович Огарко
Денис Викторович Митрофанов
Игорь Сергеевич Салин
Владимир Алексеевич Дронов
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Самарский государственный университет путей сообщения" (СамГУПС)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Самарский государственный университет путей сообщения" (СамГУПС) filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Самарский государственный университет путей сообщения" (СамГУПС)
Priority to RU2011134210/03A priority Critical patent/RU2480674C1/en
Publication of RU2011134210A publication Critical patent/RU2011134210A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2480674C1 publication Critical patent/RU2480674C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: power engineering.
SUBSTANCE: method to burn solid domestic wastes and garbage consists in forced supply into a boiler furnace, in hot treatment in rotating frame and fuel and air mixture, with electric field acting at them. The electric field is developed by two mutually applying electric fields, at first high voltage of negative polarity is used with (25÷50) kV, oxidising toxic effluent gases with an electronic beam at current force of at least (50÷100) mcA, and then combustion products are exposed to low-frequency alternating electric field in the frequency range of (50÷1000) Hz with voltage of (200÷1000) V, and combustion products are neutralised to produce their solid phase, which is separated.
EFFECT: higher extent of combustion products treatment and reduced energy intensity, higher reliability.
2 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к технологиям сжигания твердых бытовых отходов и может быть использовано во всех отраслях, в том числе и на железнодорожном транспорте.The invention relates to technologies for the incineration of municipal solid waste and can be used in all industries, including railway transport.

Известен способ сжигания отходов и мусора путем огневой обработки в пламени топливовоздушной смеси, принудительно подаваемой в камеру сгорания с последующей термической обработкой и очисткой отходящих газов, включающий загрузку отходов, поджигание отходов и подачу топливовоздушной смеси в зону горения [патент США №4306506, опубл. 1981. 12.22, Rotter Franz].A known method of burning waste and debris by fire treatment in a flame of an air-fuel mixture forced to enter the combustion chamber, followed by heat treatment and purification of the exhaust gases, including loading the waste, igniting the waste, and supplying the air-fuel mixture to the combustion zone [US Patent No. 4,306,506, publ. 1981. 12.22, Rotter Franz].

Недостатком способа является неполное сгорание отходов и горючих компонентов из-за низкой интенсивности горения, и трудности очистки отходящих газов.The disadvantage of this method is the incomplete combustion of waste and combustible components due to the low intensity of combustion, and the difficulty of cleaning the exhaust gases.

Известны устройства для реализации огневой обработки отходов и мусора [Бернадинер М.Н., Шурыгин А.П. «Огневая переработка и обезвреживание промышленных отходов. - М.: Химия, 1990 г.].Known devices for the implementation of the fire treatment of waste and garbage [Bernadiner M.N., Shurygin A.P. “Fire processing and neutralization of industrial waste. - M .: Chemistry, 1990].

Недостатком данных устройств является низкая эффективность сжигания, очистки и обезвреживания от токсичных компонентов, находящихся в отходящих газах.The disadvantage of these devices is the low efficiency of combustion, purification and neutralization of toxic components in the exhaust gases.

Известен способ сжигания отходов и мусора путем огневой обработки в пламени топливовоздушной смеси, принудительной подачи топливовоздушной смеси в зону горения, пламя и топливовоздушную смесь обрабатывают сильным электрическим полем с напряженностью не ниже 3 кВ/см, причем напряженность электрического поля регулируют либо механическим путем подъема - опускания центрального электрода над пламенем, либо электрическим путем от полупроводникового преобразователя напряжения и частоты, регулируют ток электронной эмиссии в пламя сжигаемых отходов путем изменения площади эмиссионного игольчатого электрода и частоту колебаний электрического поля из условия наилучшего качества экологической очистки отходящих газов, вращают топливовоздушную смесь и/или пламя в поперечной плоскости фронту пламени механическим способом путем вращения подвижной форсунки, либо электрическим (электромагнитным) способом путем вращения пламени вращающимся электрическим (электромагнитным) полем, причем частоту вращения пламени выбирают из условия наилучшего качества экологической очистки отходящих газов [патент РФ RU 2117870, F23G 5/00, опубл. 20.08.1998, БИ №23, автор Дудышев В.Д. «Способ сжигания отходов и мусора и устройство для его осуществления»].A known method of burning waste and debris by fire treatment in a flame of an air-fuel mixture, forced feeding of an air-fuel mixture into a combustion zone, a flame and a fuel-air mixture is treated with a strong electric field with an intensity of at least 3 kV / cm, and the electric field is regulated either mechanically by raising or lowering the central electrode above the flame, or electrically from a semiconductor voltage and frequency converter, regulate the electron emission current into the flame x waste by changing the area of the emission needle electrode and the frequency of the electric field fluctuations from the condition of the best quality of environmental cleaning of the exhaust gases, rotate the air-fuel mixture and / or flame in the transverse plane to the flame front mechanically by rotating the movable nozzle, or by the electric (electromagnetic) method by rotating the flame rotating electric (electromagnetic) field, and the frequency of rotation of the flame is chosen from the condition of the best quality environmental cleaning thodyaschih gases [Russian patent RU 2117870, F23G 5/00, publ. 08/20/1998, BI No. 23, author Dudyshev V.D. "Method of burning waste and garbage and device for its implementation"].

Недостатком данного способа является низкая экологическая эффективность, сложность регулирования электрическим полем, воздействующим на пламя.The disadvantage of this method is the low environmental efficiency, the complexity of the regulation of the electric field acting on the flame.

Известно устройство для сжигания твердых бытовых отходов и мусора путем огневой обработки в пламени топливовоздушной смеси, включающее цилиндрический корпус с камерой сгорания, с устройством загрузки отходов с засыпным бункером и шнеком, трубопроводом отвода отходящих газов, разгрузочным бункером, устройством подачи и распыления топливовоздушной смеси с трубопроводом и горелкой, источником сильного электрического поля с диапазоном регулирования напряженности от 1 кВ/см до 30 кВ/см, по частоте от 0 Гц до 30 кГц, двумя высоковольтными электродами, подачей топливовоздушной смеси и нейтрализующей жидкости (водощелочной эмульсии) в зону горения и системой автоматического регулирования параметров горения в функции степени экологической очистки и датчики токсичности отходящих газов (дымности, сажи, окиси углерода, окиси азота, окиси серы и другие), регуляторы параметров электрического поля (напряженность, частота), причем выходы датчиков через блоки сравнения присоединены к системе управления источником электрического поля (высоковольтному преобразователю напряжения), регулятор напряженности электрического поля в виде устройства механического вертикального перемещения центрального электрода относительно пламени, дачник ионизации с ручной передачей и исполнительным механизмом, включающий электродвигатель и электрический коммутатор и устройство с системой пространственно-сдвинутых электродов в поперечной плоскости пламени по его внешнему периметру со сдвигом на 120°, присоединенной к трехфазному преобразователю напряжения и частоты, причем на вход управления частотой данного преобразователя присоединен выход датчика токсичности отходящих газов [патент РФ RU 2117870, F23G 5/00, опубл. 20.08.1998. БИ №23, автор Дудышев В.Д. «Способ сжигания отходов и мусора и устройство для его осуществления»].A device for burning solid household waste and garbage by fire treatment in a flame of an air-fuel mixture, comprising a cylindrical body with a combustion chamber, with a waste loading device with a filling hopper and a screw, an exhaust gas pipe, an unloading hopper, an air-fuel mixture supply and spraying device with a pipeline and a burner, a source of a strong electric field with a voltage control range from 1 kV / cm to 30 kV / cm, in frequency from 0 Hz to 30 kHz, two high-voltage electric delivery, the supply of air-fuel mixture and neutralizing liquid (water-alkaline emulsion) to the combustion zone and the automatic control system of combustion parameters as a function of the degree of environmental cleaning and toxicity sensors of exhaust gases (smoke, soot, carbon monoxide, nitric oxide, sulfur oxide and others), parameter controllers electric field (intensity, frequency), and the outputs of the sensors through the comparison units are connected to the control system of the source of the electric field (high voltage voltage converter), an electric field intensity regulator in the form of a device for mechanical vertical movement of the central electrode relative to the flame, an ionization cotter with manual transmission and an actuator, including an electric motor and an electric switch and a device with a system of spatially shifted electrodes in the transverse plane of the flame along its outer perimeter with a shift of 120 ° connected to a three-phase voltage and frequency converter, moreover, at the frequency control input of this converter Inonii sensor output exhaust gases toxicity [Russian patent RU 2117870, F23G 5/00, publ. 08/20/1998. BI №23, author Dudyshev V.D. "Method of burning waste and garbage and device for its implementation"].

Недостатком данного технического решения является сложность управления напряженностью электрического поля, низкая эксплуатационная надежность работы высоковольтного электрода (венец) в зоне пламени при высокой температуре.The disadvantage of this technical solution is the difficulty of controlling the electric field strength, low operational reliability of the high-voltage electrode (crown) in the flame zone at high temperature.

Данный способ сжигания твердых бытовых отходов и мусора и устройство для его реализации выбрано авторами в качестве прототипа.This method of burning solid waste and garbage and a device for its implementation are selected by the authors as a prototype.

Техническим результатом является повышение степени очистки продуктов сгорания и снижение энергоемкости, а также повышение надежности и упрощения устройства его реализации.The technical result is to increase the degree of purification of combustion products and reduce energy consumption, as well as increase the reliability and simplify the device for its implementation.

Технический результат достигается тем, что в способе сжигания твердых бытовых отходов и мусора, заключающемся в принудительной подаче в топку котла твердых бытовых отходов и мусора, в их огневой обработке во вращающемся пламени топливовоздушной смеси воздействующим на них электрическим полем, электрическое поле образуют двумя взаимонакладывающимися электрическими полями, сначала воздействуют высоковольтным напряжением отрицательной полярности (25÷50) кВ, окисляя токсичные отходящие газы электронным потоком при силе тока не менее (50÷100) мкА, а затем воздействуют на продукты сгорания низкочастотным переменным электрическим полем в диапазоне частот (50÷1000) Гц с напряжением (200÷1000) В, а продукты сгорания нейтрализуют до образования твердой их фазы и ее отделяют.The technical result is achieved by the fact that in the method of burning solid household waste and garbage, which consists in forcing solid household waste and garbage into the furnace of the boiler, in their fire treatment in a rotating flame of the air-fuel mixture by an electric field acting on them, the electric field is formed by two mutually overlapping electric fields , first they are exposed to a high-voltage voltage of negative polarity (25 ÷ 50) kV, oxidizing toxic exhaust gases with an electron beam at a current of at least (50 ÷ 10 0) μA, and then they act on the combustion products with a low-frequency alternating electric field in the frequency range (50 ÷ 1000) Hz with a voltage of (200 ÷ 1000) V, and the combustion products are neutralized until their solid phase is formed and it is separated.

Процесс сжигания твердых бытовых отходов до полноты дожигания продуктов сгорания, наложение двух взаимонакладывающихся электрических полей и вращение продуктов сгорания в этих полях позволяют обеспечить высокую степень очистки продуктов сгорания.The process of burning solid household waste to complete combustion of combustion products, the application of two mutually overlapping electric fields and the rotation of the combustion products in these fields provide a high degree of purification of the combustion products.

Технический результат достигается также тем, что устройство для сжигания твердых бытовых отходов и мусора путем огневой обработки в пламени топливовоздушной смеси, содержащее цилиндрический корпус с камерой сжигания, блок загрузки отходов, трубопровод отвода отходящих газов, разгрузочный блок, блок подачи и распыления топливовоздушной смеси с трубопроводом, источник электрического поля, блок автоматического регулирования параметров горения и регуляторы параметров электрического поля, согласно изобретению снабжено цилиндрической камерой дожига, корпус которой выполнен из диэлектрического материала, в верхней его части установлен фильтр, а внутри корпуса размещены по высоте не менее двух пар электродов, первая пара электродов выполнена в виде диафрагмы, которая имеет не менее 8-ми овальных отверстий и отверстие в центре, через которое проходит центральный электрод и его концы жестко закреплены, а вторая пара электродов выполнена в форме мальтийского креста, во впадинах которого размещены керамические изоляторы, внутри которых установлены игольчатые высоковольтные электроды, при этом электроды диафрагм и мальтийских крестов закреплены к корпусу и разделены между собой кольцевыми изоляторами, причем первая пара электродов - диафрагм подключена к источнику низкочастотного переменного электрического поля, а у второй пары - игольчатые высоковольтные электроды подключены соответственно к первому и второму выходам высоковольтного источника отрицательной полярности, а третий его выход подключен к центральному электроду, при этом выходы источников охвачены обратной связью, в цепи которой установлены датчики тока, их выходы соединены с входами усилителей - компараторов, их выходы соединены с соответствующими входами источников питания.The technical result is also achieved by the fact that a device for burning solid household waste and garbage by fire treatment in a flame of an air-fuel mixture, comprising a cylindrical body with a combustion chamber, a waste loading unit, an exhaust gas exhaust pipe, an unloading unit, an air-fuel mixture supply and spraying unit with a pipeline , an electric field source, a unit for automatically controlling combustion parameters and electric field parameters regulators, according to the invention is provided with a cylindrical with an afterburner, the casing of which is made of dielectric material, a filter is installed in its upper part, and at least two pairs of electrodes are placed inside the casing, the first pair of electrodes is made in the form of a diaphragm, which has at least 8 oval holes and a hole in the center through which the central electrode passes and its ends are rigidly fixed, and the second pair of electrodes is made in the form of a Maltese cross, in the hollows of which ceramic insulators are placed, inside of which are needle high-voltage electrodes, while the electrodes of the diaphragms and Maltese crosses are fixed to the casing and separated by ring insulators, the first pair of electrodes - diaphragms connected to the source of a low-frequency alternating electric field, and in the second pair - needle high-voltage electrodes are connected respectively to the first and second outputs of the high-voltage source negative polarity, and its third output is connected to the central electrode, while the outputs of the sources are covered by feedback, in the circuit of which is installed current sensors, and their outputs are connected to inputs of amplifiers - comparators and their outputs connected to respective inputs of power sources.

Способ и устройство его реализации поясняется чертежами, где:The method and device for its implementation is illustrated by drawings, where:

фиг.1 - устройство для сжигания твердых бытовых отходов и мусора;figure 1 - a device for burning solid waste and garbage;

фиг.2 - камера электроогневого дожига отходящих газов;figure 2 - chamber electric firing afterburning of exhaust gases;

фиг.3 - керамический изолятор с игольчатым электродом;figure 3 - ceramic insulator with a needle electrode;

фиг.4 - образования зон дожига продуктов сгорания.figure 4 - the formation of zones of afterburning of combustion products.

Устройство сжигания твердых бытовых отходов и мусора содержит котел 1 и взаимосвязанные контуры циркуляции теплоносителя, нагревательные трубы 2, переходящий и возвратный трубопроводы отопления 3 и 4, расширительный бак 5, водонагреватель 6, калорифер 7, циркуляционный насос 8, трубу - перемычку 9, камеру электроогневого дожига 10, корпус 11, дымовую трубу 12, пару электродов в виде диафрагмы 13, 14, источник низкочастотного переменного электрического поля 15, пару электродов в виде мальтийского креста 16, 17, высоковольтный источник отрицательной полярности 18, центральный электрод 19, керамические изоляторы 20, игольчатые электроды 21, кольцевые изоляторы 22, фильтр 23, усилитель-компаратор 24, 29, датчики тока 25, 26, 27, 28, зоны дожига: первая зона - 30; вторая зона - 31; третья зона - 32; четвертая зона - 33; пятая зона - 34.The device for burning solid household waste and garbage contains a boiler 1 and interconnected coolant circulation circuits, heating pipes 2, transfer and return heating pipelines 3 and 4, an expansion tank 5, a water heater 6, an air heater 7, a circulation pump 8, a jumper pipe 9, an electric fire chamber afterburning 10, body 11, chimney 12, a pair of electrodes in the form of a diaphragm 13, 14, a source of low-frequency alternating electric field 15, a pair of electrodes in the form of a Maltese cross 16, 17, a high-voltage source of negative field polarity 18, central electrode 19, the ceramic insulators 20, needle electrodes 21, annular bushings 22, filter 23, amplifier 24, comparator 29, current sensors 25, 26, 27, 28, afterburning zones: a first zone - 30; second zone - 31; the third zone - 32; the fourth zone is 33; the fifth zone is 34.

Способ сжигания брикетов из твердых бытовых отходов и мусора и устройство аналогичны процессу сжигания угля и других материалов в топке котла 1. В нижней части котла 1 теплоноситель (вода) нагревается от сгорания твердого топлива или электронагревательных элементов, в результате происходит естественное перемещение вверх теплых слоев теплоносителя в расширительный бак 5, служащий для сбора и сохранения излишков воды, образующейся при увеличении объема в результате нагревания. Нагретая вода котла 1, перемещаясь по трубам водонагревателя 6, отдает свое тепло воде, поступающей в корпус водонагревателя из системы водоснабжения и используемой для нужд. Расширительный бак 5 питает также нагретой водой калорифер 7, служащий для подогрева в зимнее время свежего воздуха. Расширительный бак 5 соединен с подающими нагревательными трубами отопления 2, переходящими в возвратные трубопроводы отопления 3 и 4. Для усиления циркуляции воды в системе отопления имеется циркуляционный насос 8.The method of burning briquettes from solid household waste and garbage and the device are similar to the process of burning coal and other materials in the furnace of boiler 1. At the bottom of the boiler 1, the heat carrier (water) is heated from the combustion of solid fuel or electric heating elements, as a result of which the warm layers of the heat carrier naturally move upwards into the expansion tank 5, which serves to collect and preserve the excess water generated by the increase in volume as a result of heating. The heated water of the boiler 1, moving through the pipes of the water heater 6, gives its heat to the water entering the heater body from the water supply system and used for needs. The expansion tank 5 also feeds the heated air heater 7, which is used to heat fresh air in winter. The expansion tank 5 is connected to the heating feed pipes 2, passing into the return heating pipes 3 and 4. To enhance the circulation of water in the heating system there is a circulation pump 8.

Камера электроогневого дожига 10 установлена на дымовой трубе 12. Корпус 11 выполнен из диэлектрического материала, в верхней его части установлен фильтр 23, а внутри корпуса размещены по высоте не менее двух пар электродов, первая пара электродов выполнена в виде диафрагмы 13, 14, имеющей не менее 8-ми овальных отверстий и отверстием в центре, через который проходит центральный электрод 19, концы которого закреплены, а вторая пара электродов 16, 17 выполнена в форме мальтийского креста и в его впадинах размещены керамические изоляторы 20, внутри которых установлены высоковольтные игольчатые электроды 21, при этом электроды закреплены к корпусу и разделены между собой кольцевыми изоляторами 22, причем первая пара диафрагм - электродов подключена к источнику 15 низкочастотного переменного электрического поля, а высоковольтные игольчатые электроды 21 второй пары электродов «мальтийский крест» подключены соответственно к первому и второму выходам высоковольтного источника 18 отрицательной полярности, а третий выход высоковольтного источника подключен к центральному электроду 19. Датчики тока 25 и 26 включены в виде обратной связи, выходы которых соединены с входами усилителя-компаратора 24, а его выход соединен с входом источника 18. Датчики тока 27 и 28 включены в виде обратной связи, выходы которых соединены с входами усилителя-компаратора 29, а его выход соединен с входом источника 15. На фиг.2 не показана установка и способ крепления керамических изоляторов 20 в впадинах мальтийского креста 16 и 17 и подключение игольчатых электродов 21 к первому и второму выходам высоковольтного источника 18. Подключение одного игольчатого электрода условно показано в виде точки для упрощения и наглядности (фиг.2).An electric fire afterburning chamber 10 is mounted on the chimney 12. The housing 11 is made of dielectric material, a filter 23 is installed in its upper part, and at least two pairs of electrodes are placed inside the housing, the first pair of electrodes is made in the form of a diaphragm 13, 14 having no less than 8 oval holes and a hole in the center through which the central electrode 19 passes, the ends of which are fixed, and the second pair of electrodes 16, 17 is made in the shape of a Maltese cross and ceramic insulators 20 are placed in its hollows, inside of which High-voltage needle electrodes 21 are installed, while the electrodes are fixed to the casing and separated by ring insulators 22, the first pair of diaphragms - electrodes being connected to the source 15 of a low-frequency alternating electric field, and the high-voltage needle electrodes 21 of the second pair of Maltese cross electrodes are connected respectively to the first and second outputs of the high-voltage source 18 of negative polarity, and the third output of the high-voltage source is connected to the central electrode 19. Sensors and currents 25 and 26 are included in the form of feedback, the outputs of which are connected to the inputs of the amplifier-comparator 24, and its output is connected to the input of the source 18. Current sensors 27 and 28 are included in the form of feedback, the outputs of which are connected to the inputs of the amplifier-comparator 29 and its output is connected to the input of the source 15. Figure 2 does not show the installation and method of mounting ceramic insulators 20 in the hollows of the Maltese cross 16 and 17 and the connection of the needle electrodes 21 to the first and second outputs of the high voltage source 18. Connecting one needle electric The ode is conventionally shown as a dot for simplicity and clarity (FIG. 2).

Процесс дожигания путем окисления показан на фиг.4 и осуществляется в первой зоне 30 и второй зоне 31 следующим образом. Сильное электрическое поле отрицательной полярности образуется между острием игольчатых электродов 21 и центральным электродом 19, при этом с острия электрода 21 стекают электроны. При соударении электронов с молекулами продуктов сгорания и кислорода, содержащегося в продуктах сгорания из-за неполноты сгорания. При этом молекулы кислорода превращаются в отрицательно заряженные аэроионы кислорода O-,

Figure 00000001
. Экспериментально измеренный ток пропорционален суммарному электрическому заряду, протекающему во времени:The afterburning process by oxidation is shown in figure 4 and is carried out in the first zone 30 and the second zone 31 as follows. A strong electric field of negative polarity is formed between the tip of the needle electrodes 21 and the central electrode 19, while electrons flow from the tip of the electrode 21. In the collision of electrons with molecules of the products of combustion and oxygen contained in the products of combustion due to incompleteness of combustion. In this case, oxygen molecules turn into negatively charged oxygen ions O - ,
Figure 00000001
. The experimentally measured current is proportional to the total electric charge flowing in time:

Figure 00000002
Figure 00000002

где Ne - концентрация электронов;where N e is the electron concentration;

Nj - отрицательно заряженные аэроионы кислородаN j - negatively charged oxygen ions

определяют из этого соотношения (1), степень их влияния на процесс дожигания путем окисления оценивается стандартными методами. Атомы и молекулы кислорода обладают сродством к электрону и способны образовывать устойчивые отрицательно заряженные аэроионы. Прилипание электронов к атомам и молекулам происходит под действием электрического поля. Механизмы прилипания аналогичны механизмам рекомбинации: в тройных столкновениях типа

Figure 00000003
и диссоциативным путем протекающим в продуктах сгорания по схеме
Figure 00000004
.determine from this relation (1), the degree of their influence on the afterburning process by oxidation is estimated by standard methods. Atoms and oxygen molecules have an affinity for the electron and are able to form stable negatively charged air ions. The attachment of electrons to atoms and molecules occurs under the influence of an electric field. Adhesion mechanisms are similar to recombination mechanisms: in triple collisions of the type
Figure 00000003
and dissociative flow in combustion products according to the scheme
Figure 00000004
.

Рождение электронов и их плотность определяется по величине измеренного тока, протекающего в цепи при истечении электронов с острия игольчатого электрода 21. Численное значение электронов определяется из формулы:The production of electrons and their density is determined by the value of the measured current flowing in the circuit when electrons flow from the tip of the needle electrode 21. The numerical value of the electrons is determined from the formula:

Figure 00000005
Figure 00000005

Figure 00000006
Figure 00000006

I, t, e - ток, время, заряд электрона, определяющие процессы дожига путем окисления. Оптимальными режимами электрического поля являются U(-)=не более (25÷50) кВ при токе I(-)=50÷100 мкА.I, t, e - current, time, electron charge, determining the processes of afterburning by oxidation. The optimal electric field conditions are U (-) = not more than (25 ÷ 50) kV at a current I (-) = 50 ÷ 100 μA.

Воздействие на процессы дожигания путем окисления и величину электрического напряжения можно определить из другого физического представленияThe effect on the afterburning processes by oxidation and the magnitude of the electric voltage can be determined from another physical representation

Figure 00000007
Figure 00000007

где Т - температура 700 К;where T is the temperature of 700 K;

U - напряжение;U is the voltage;

κ - постоянная Больцмана 1,38·10-23 Дж/K;κ is the Boltzmann constant 1.38 · 10 -23 J / K;

е - заряд электрона.e is the electron charge.

Величина напряжения для создания электрического разряда на острие электрода 21 определяется из соотношения (3): U=30÷50 кВ при токе не более I=100 мкА.The voltage value for creating an electric discharge at the tip of the electrode 21 is determined from the relation (3): U = 30 ÷ 50 kV at a current of not more than I = 100 μA.

Экспериментальные данные влияние электрического поля на процесс дожигания продуктов сгорания представлены в таблице.The experimental data on the effect of the electric field on the afterburning of combustion products are presented in the table.

Влияние электрического поля на процесс дожиганияThe effect of the electric field on the afterburning process Режим дожиганияAfterburning mode Количество продуктов сгорания, усл. ед.The amount of combustion products, srvc. units С (сажа)C (soot) СОWith U1=1 кBU 1 = 1 kB 0,30.3 0,50.5 U2=5 кВU 2 = 5 kV 0,050.05 0,30.3 U3=25 кВU 3 = 25 kV 0,0160.016 0,080.08

Результаты содержания продуктов сгорания показывают, что с увеличением напряжения отрицательной полярности и тока от 13 мкА до 25 мкА уменьшается содержание сажи, СО.The results of the content of combustion products show that with an increase in voltage of negative polarity and current from 13 μA to 25 μA, the content of soot and CO decreases.

В процессе сжигания (влияние электрического поля на процесс дожигания бытовых отходов в виде брикетов) могут образоваться токсичные компоненты как газообразные диоксины, так и пылевидные в результате неполного сгорания в топке котла 1. В камере электроогневого дожига 10 (фиг.2) диоксины уничтожаются в третьей зоне, где физические процессы протекают следующим образом. Обезвреживание диоксинов достигается при прохождении продуктов сгорания через низкочастотное (50÷1000) Гц электрическое поле, образованное между электродами 13 и 14 при работе источника питания 15.In the process of burning (the influence of the electric field on the process of burning off household waste in the form of briquettes), toxic components, both gaseous dioxins and dusty components, can be formed as a result of incomplete combustion in the furnace of boiler 1. In the electric fire afterburner 10 (Fig. 2), dioxins are destroyed in the third zone where physical processes proceed as follows. The neutralization of dioxins is achieved by passing combustion products through a low-frequency (50 ÷ 1000) Hz electric field formed between the electrodes 13 and 14 during operation of the power source 15.

При малой мощности сжигания в топке котла 1, например не более 10 кг/час, повышение экологической безопасности достигается за счет организации дожигания в зонах двух взаимонакладывающихся электрических полей, при этом повышается глубина дальнейшего обезвреживания в зонах 33 и 34 (поз.33 и 34) (сильного электростатического поля отрицательной полярности, приложенного между игольчатыми высоковольтными электродами 21 и центральным электродом 19, которые подключены к высоковольтному источнику питания 18). Отрицательно заряженные электроны, стекающие с острия электродов 21, являются сильным катализатором (окислителем) низкочастотного электрического поля (50÷1000) Гц.With a small burning power in the furnace of boiler 1, for example, no more than 10 kg / h, environmental safety is improved by arranging afterburning in the zones of two mutually overlapping electric fields, while increasing the depth of further neutralization in zones 33 and 34 (pos. 33 and 34) (a strong electrostatic field of negative polarity applied between the needle high-voltage electrodes 21 and the central electrode 19, which are connected to the high-voltage power source 18). Negatively charged electrons flowing down from the tip of the electrodes 21 are a strong catalyst (oxidizer) of the low-frequency electric field (50 ÷ 1000) Hz.

Продукты сгорания удаляются в устройстве через тканевый фильтр 23, дымовую трубу 12. В процессе работы камеры электроогневого дожига 10 возможно осаждение сажы на керамических изоляторах 20 и кольцевых изоляторах 22 электродами 21 и 13, 14, влияющее на потерю изоляционной способности и сопротивления изоляции, что приводит к падению напряжения на электродах, к понижению эффективности обезвреживания продуктов сгорания и надежности работы источников питания 15 и 18. В случае потери изоляции растет ток, что приводит к увеличению мощности потребления энергии блоками 15 и 18. Датчики 25 и 26 измеряют ток потребления. Усилитель-компаратор 24, настроенный на предельно допустимый уровень по току, выдает команду на выключение выходного напряжения с выхода источника 18. Датчики 27 и 28 измеряют ток потребления. Усилитель-компаратор 29, настроенный на предельно допустимый уровень по току, выдает команду на выключение выходного напряжения источника 15. Внутри источников 15 и 18 встроены быстродействующие выключатели, которые отключают источники питания.The combustion products are removed in the device through a fabric filter 23, a chimney 12. During the operation of the electric fire afterburner 10, soot can be deposited on ceramic insulators 20 and ring insulators 22 by electrodes 21 and 13, 14, which affects the loss of insulation ability and insulation resistance, which leads to to a voltage drop on the electrodes, to a decrease in the efficiency of neutralization of the combustion products and the reliability of the power supplies 15 and 18. In the event of loss of insulation, the current increases, which leads to an increase in power consumption energy blocks 15 and 18. Sensors 25 and 26 measure the current consumption. The amplifier-comparator 24, tuned to the maximum permissible current level, issues a command to turn off the output voltage from the output of the source 18. Sensors 27 and 28 measure the current consumption. Amplifier-comparator 29, tuned to the maximum permissible current level, issues a command to turn off the output voltage of source 15. Inside sources 15 and 18, high-speed switches are installed that turn off the power sources.

Затем дымовые газы удаляются через фильтр 23 и вытяжную трубу 12.Then the flue gases are removed through the filter 23 and the exhaust pipe 12.

Предложенный способ и устройство обеспечивают повышение экологической безопасности процесса сжигания твердых бытовых отходов за счет полноты дожигания продуктов сгорания, повышение надежности работы камеры дожига. Рациональное расположение электродов, вращение продуктов сгорания в двух взаимонакладывающихся электрических полях, существенно повышает степень очистки отходящих газов, упрощает конструкцию и обеспечивает полноту очистки до 80-95%.The proposed method and device provide increased environmental safety of the process of burning solid waste due to the completeness of afterburning of combustion products, increasing the reliability of the afterburner. The rational arrangement of the electrodes, the rotation of the combustion products in two mutually overlapping electric fields, significantly increases the degree of purification of exhaust gases, simplifies the design and ensures the completeness of cleaning up to 80-95%.

Claims (2)

1. Способ сжигания твердых бытовых отходов и мусора, заключающийся в принудительной подаче в топку котла, в огневой обработке во вращающемся пламени и топливовоздушной смеси воздействующим на них электрическим полем, отличающийся тем, что электрическое поле образуют двумя взаимонакладывающимися электрическими полями, сначала воздействуют высоковольтным напряжением отрицательной полярности (25÷50) кВ, окисляя токсичные отходящие газы электронным потоком при силе тока не менее (50÷100) мкА, а затем воздействуют на продукты сгорания низкочастотным переменным электрическим полем в диапазоне частот (50÷1000) Гц с напряжением (200÷1000) В, а продукты сгорания нейтрализуют до образования твердой их фазы и ее отделяют.1. The method of burning solid household waste and garbage, which consists in forcing the boiler into the furnace, in a fire treatment in a rotating flame and air-fuel mixture by an electric field acting on them, characterized in that the electric field is formed by two mutually overlapping electric fields, first they are exposed to a high-voltage negative voltage polarity (25 ÷ 50) kV, oxidizing toxic exhaust gases by an electron beam at a current strength of at least (50 ÷ 100) μA, and then affect the combustion products for a low hour alternating electric field in the frequency range (50 ÷ 1000) Hz with a voltage of (200 ÷ 1000) V, and the combustion products are neutralized to form their solid phase and it is separated. 2. Устройство для сжигания твердых бытовых отходов и мусора путем огневой обработки в пламени топливовоздушной смеси, включающее цилиндрический корпус с камерой сжигания, блок загрузки отходов, с трубопроводом отвода отходящих газов, разгрузочный блок, блок подачи и распыления топливовоздушной смеси с трубопроводом, источником электрического поля, блок автоматического регулирования параметров горения и регуляторами параметров электрического поля, отличающееся тем, что устройство снабжено цилиндрической камерой дожига, корпус которой выполнен из диэлектрического материала, в верхней его части установлен фильтр, а внутри корпуса размещены по высоте не менее двух пар электродов, первая пара электродов выполнена в виде диафрагмы, которая имеет не менее 8 овальных отверстий и отверстие в центре, через которое проходит центральный электрод и его концы жестко закреплены, а вторая пара электродов выполнена в форме мальтийского креста, во впадинах которого размещены керамические изоляторы, внутри которых установлены игольчатые высоковольтные электроды, при этом электроды диафрагм и мальтийских крестов закреплены к корпусу и разделены между собой кольцевыми изоляторами, причем первая пара электродов - диафрагмы подключена к источнику низкочастотного переменного электрического поля, а у второй пары - игольчатые высоковольтные электроды подключены соответственно к первому и второму выходам высоковольтного источника отрицательной полярности, а третий его выход подключен к центральному электроду, при этом выходы источников охвачены обратной связью, в цепи которой установлены датчики тока, их выходы соединены с входами усилителей-компараторов, а их выходы соединены с соответствующими входами источников питания. 2. A device for burning solid household waste and garbage by fire treatment in a flame of an air-fuel mixture, including a cylindrical body with a combustion chamber, a waste loading unit, with an exhaust gas pipe, an unloading unit, an air-fuel mixture supply and spraying unit with a pipe, an electric field source , a unit for automatically controlling combustion parameters and electric field parameters regulators, characterized in that the device is equipped with a cylindrical afterburner, the housing of which th is made of dielectric material, a filter is installed in its upper part, and at least two pairs of electrodes are placed inside the housing in height, the first pair of electrodes is made in the form of a diaphragm, which has at least 8 oval holes and a hole in the center through which the central electrode passes and its ends are rigidly fixed, and the second pair of electrodes is made in the form of a Maltese cross, in the hollows of which ceramic insulators are placed, inside which high-voltage needle electrodes are installed, while the electrodes the diaphragms and Maltese crosses are fixed to the body and separated by ring insulators, with the first pair of electrodes - the diaphragms connected to a source of low-frequency alternating electric field, and the second pair of needle-shaped high-voltage electrodes connected respectively to the first and second outputs of the high-voltage source of negative polarity, and the third its output is connected to the central electrode, while the outputs of the sources are covered by feedback, in the circuit of which current sensors are installed, their outputs are connected They are connected to the inputs of amplifiers-comparators, and their outputs are connected to the corresponding inputs of the power sources.
RU2011134210/03A 2011-08-15 2011-08-15 Method to burn solid domestic wastes and garbage and device for its realisation RU2480674C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011134210/03A RU2480674C1 (en) 2011-08-15 2011-08-15 Method to burn solid domestic wastes and garbage and device for its realisation

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011134210/03A RU2480674C1 (en) 2011-08-15 2011-08-15 Method to burn solid domestic wastes and garbage and device for its realisation

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2011134210A RU2011134210A (en) 2013-02-20
RU2480674C1 true RU2480674C1 (en) 2013-04-27

Family

ID=49119849

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2011134210/03A RU2480674C1 (en) 2011-08-15 2011-08-15 Method to burn solid domestic wastes and garbage and device for its realisation

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2480674C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2576651C1 (en) * 2014-11-21 2016-03-10 Михаил Юрьевич Зайков Combustion method of solid domestic wastes
RU2808265C1 (en) * 2022-12-28 2023-11-28 Сергей Вильевич Магазов Waste disposal method

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4306506A (en) * 1980-06-02 1981-12-22 Energy Recovery Research Group, Inc. Gasification apparatus
RU2117870C1 (en) * 1995-06-06 1998-08-20 Валерий Дмитриевич Дудышев Method and device for incineration of waste and refuse
RU2347141C2 (en) * 2004-09-02 2009-02-20 Общество С Ограниченной Ответственностью "Лкц-Наука" Solid waste burner

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4306506A (en) * 1980-06-02 1981-12-22 Energy Recovery Research Group, Inc. Gasification apparatus
RU2117870C1 (en) * 1995-06-06 1998-08-20 Валерий Дмитриевич Дудышев Method and device for incineration of waste and refuse
RU2347141C2 (en) * 2004-09-02 2009-02-20 Общество С Ограниченной Ответственностью "Лкц-Наука" Solid waste burner

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2576651C1 (en) * 2014-11-21 2016-03-10 Михаил Юрьевич Зайков Combustion method of solid domestic wastes
RU2808265C1 (en) * 2022-12-28 2023-11-28 Сергей Вильевич Магазов Waste disposal method

Also Published As

Publication number Publication date
RU2011134210A (en) 2013-02-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10101024B2 (en) Method for combustion of multiple fuels
US20050208442A1 (en) Fuel combustion device
WO1996001394A1 (en) An electrode arrangement for use in a combustion chamber
RU2457395C2 (en) Solid fuel combustion intensification method
RU2480674C1 (en) Method to burn solid domestic wastes and garbage and device for its realisation
RU2303746C2 (en) Device for heat treatment of domestic waste
JP4828693B2 (en) Ultra-short pulse high voltage applied gas purification method
RU2010152712A (en) METHOD FOR DISPOSAL OF SOLID DOMESTIC WASTE AND DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION
US20150321143A1 (en) Treatment of incinerator off gas
RU91409U1 (en) INSTALLATION FOR THERMAL PROCESSING OF SOLID DOMESTIC WASTE
WO2021098881A1 (en) Electric-field-constraint combustion device and electric-field-constraint waste incineration power generation device
RU2683065C1 (en) Method of managing the operation mode of a gas-generator electrical installation and a gas-generator electric installation
JP2022061960A (en) Hydrogen battery
RU144540U1 (en) WATER-PYROLYSIS BOILER
RU2694268C1 (en) Method for intensification and control of flame
RU2693342C1 (en) Operating method of gas generator electric plant and gas generator electric plant
RU2712321C1 (en) Operating method of gas generator plant and gas generator plant
RU2117870C1 (en) Method and device for incineration of waste and refuse
RU2752939C1 (en) Device for reducing emissions of carbon monoxide and nitrogen oxide when utilizing solid waste by incineration
WO2013148738A1 (en) Solid fuel burner with electrodynamic homogenization
CN212108427U (en) Grate furnace plasma flame stabilizing device of household garbage incineration power plant
KR0150065B1 (en) A de current high temperature plasma type trash burner
RU2683066C1 (en) Method of launching gas generator electric plant and gas generator plant
EP3627047B1 (en) Device and method for flame combustion of fuel
WO2003102469A1 (en) Method for preparing oxidiser for fuel combustion

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20130816