RU2752939C1 - Device for reducing emissions of carbon monoxide and nitrogen oxide when utilizing solid waste by incineration - Google Patents

Device for reducing emissions of carbon monoxide and nitrogen oxide when utilizing solid waste by incineration Download PDF

Info

Publication number
RU2752939C1
RU2752939C1 RU2020140959A RU2020140959A RU2752939C1 RU 2752939 C1 RU2752939 C1 RU 2752939C1 RU 2020140959 A RU2020140959 A RU 2020140959A RU 2020140959 A RU2020140959 A RU 2020140959A RU 2752939 C1 RU2752939 C1 RU 2752939C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
solid waste
incineration
combustion
electrode
carbon monoxide
Prior art date
Application number
RU2020140959A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Артемий Геннадьевич Будин
Александр Павлович Позолотин
Илья Андреевич Зырянов
Original Assignee
Артемий Геннадьевич Будин
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 Артемий Геннадьевич Будин filed Critical Артемий Геннадьевич Будин
Priority to RU2020140959A priority Critical patent/RU2752939C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2752939C1 publication Critical patent/RU2752939C1/en

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23HGRATES; CLEANING OR RAKING GRATES
    • F23H13/00Grates not covered by any of groups F23H1/00-F23H11/00

Abstract

FIELD: solid waste processing.
SUBSTANCE: invention relates to the field of processing solid waste (SW) by incineration. The effect is achieved by the fact that the device for reducing emissions of carbon monoxide (CO) and nitrogen oxide (NO) during the disposal of solid waste by burning in an electrostatic field includes two electrodes placed in the combustion zone, while one electrode is a grate, insulated with ceramic inserts, for incineration of solid waste, and the other electrode is made in the form of a rod made of heat-resistant steel and placed in a ceramic insulator. A constant potential difference of up to 3 kV is supplied between the electrodes, which contributes to an increase in the combustion temperature and a change in the thermal decomposition of solid waste.
EFFECT: increased temperature in the combustion chamber is ensured, as a result the composition of the products of thermal decomposition changes and the completeness of combustion increases.
1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области переработки твердых бытовых отходов (ТБО) методом сжигания The invention relates to the field of processing solid waste (MSW) by incineration

Одним из компонентов ТБО являются изделия из полимерных материалов, которые при горении выделяют опасные для окружающей среды вещества [Мазурин И. М., Понуровская В. В., Колотухин С. П. Экологический тупик от сжигания мусора и возможные пути его преодоления //Электронное научное издание Альманах Пространство и Время. – 2018. – Т. 16. – №. 3-4.]. One of the components of MSW are products made of polymeric materials that, when burned, emit substances hazardous to the environment [Mazurin I. M., Ponurovskaya V. V., Kolotukhin S. P. Ecological dead end from waste incineration and possible ways to overcome it // Electronic scientific publication Almanac Space and Time. - 2018. - T. 16. - No. 3-4.].

Известен способ [патент на изобретение RU 2694268. Способ интенсификации и управления пламенем. МПК F23C 99/00. Заявка № 2018104632 от 06.02.2018, опубл. 11.07.2019 в бюл. № 20], позволяющий использовать однородное электрическое поле, создаваемое двумя кольцевыми электродами, как катализатор горения для снижения выбросов CO и NO, однако он разработан применительно для горения газовых смесей. К недостаткам данного способа можно отнести следующее: The known method [patent for invention RU 2694268. Method of intensification and control of the flame. IPC F23C 99/00. Application No. 2018104632 dated 06.02.2018, publ. 07/11/2019 in bul. No. 20], which allows the use of a uniform electric field created by two ring electrodes as a combustion catalyst to reduce CO and NO emissions, but it was developed for the combustion of gas mixtures. The disadvantages of this method include the following:

выбранная конфигурация электродов создает однородное электрическое поле, напряженность которого очень сильно зависит от расстояния между электродами при заданной разности потенциалов. Заявленное эффективное значение напряженности влияния в 100 кВ/м предполагает при расстоянии между кольцевыми электродами один метр подачу разности потенциалов в 100 кВ. Данный факт указывает на необходимость дорогостоящего оборудования и высокие требования к безопасности работы. The chosen configuration of the electrodes creates a uniform electric field, the strength of which depends very much on the distance between the electrodes at a given potential difference. The stated effective value of the influence intensity of 100 kV / m assumes, at a distance between the annular electrodes of one meter, the supply of a potential difference of 100 kV. This fact indicates the need for expensive equipment and high requirements for work safety.

Конфигурация электродов кольцо-кольцо не позволяет создавать электрическое поле в зоне расплава при горении полимера. При этом именно интегральное наложение электростатического поля на область горения полимеров, согласно исследованиям, приводит к значительному повышению температуры горения [Решетников С. М., Позолотин А. П., Зырянов И. А. Горение полимеров в электростатическом поле //Вестник Самарского государственного аэрокосмического университета им. академика СП Королёва (национального исследовательского университета). – 2013. – №. 3-1 (41)], полноты сгорания до 15% [Зырянов И. А. и др. Возможность снижения токсичности газообразных выбросов энергетических установок воздействием электростатического поля на зону горения органического топлива //Теоретическая и прикладная экология. – 2019. – №. 1. – С. 88-93].The ring-ring electrode configuration does not allow the creation of an electric field in the melt zone during polymer combustion. In this case, it is the integral imposition of an electrostatic field on the combustion area of polymers, according to studies, leads to a significant increase in the combustion temperature [Reshetnikov S.M., Pozolotin A.P., Zyryanov I.A. University named after Academician SP Korolev (National Research University). - 2013. - No. 3-1 (41)], combustion efficiency up to 15% [Zyryanov IA et al. Possibility of reducing the toxicity of gaseous emissions from power plants by the effect of an electrostatic field on the fossil fuel combustion zone // Theoretical and Applied Ecology. - 2019. - No. 1. - S. 88-93].

Технический результат заявляемого технического решения заключается в повышении температуры в камере сжигания, вследствие которой изменяется состав продуктов термического разложения и увеличивается полнота сгорания.The technical result of the proposed technical solution is to increase the temperature in the combustion chamber, as a result of which the composition of thermal decomposition products changes and the completeness of combustion increases.

Технический результат достигается тем, что устройство для снижения выбросов угарного газа (CО) и оксида азота (NO) при утилизации ТБО методом сжигания в электростатическом поле включает в себя два электрода, помещаемые в зону горения, при этом один электрод представляет собой изолированную керамическими вставками колосниковую решетку для сжигания ТБО, а другой электрод выполнен в виде стержня, изготовленного из жаропрочной стали, и помещен в керамический изолятор. При этом между электродами подается постоянная разность потенциалов до 3 кВ, которая способствует увеличению температуры сжигания и изменению процессов термического разложения ТБО. The technical result is achieved by the fact that the device for reducing emissions of carbon monoxide (CO) and nitrogen oxide (NO) during the disposal of solid waste by burning in an electrostatic field includes two electrodes placed in the combustion zone, while one electrode is a grate, insulated with ceramic inserts. grate for incineration of solid waste, and the other electrode is made in the form of a rod made of heat-resistant steel and placed in a ceramic insulator. In this case, a constant potential difference of up to 3 kV is supplied between the electrodes, which contributes to an increase in the combustion temperature and a change in the thermal decomposition of solid waste.

Устройство работает следующим образом.The device works as follows.

В камеру сжигания котельной установки любого типа, осуществляющей горение ТБО на колосниковой решетке для снижения выбросов СO и NO помещается система электродов (см. Фигура). Электрод 1 выполнен из жаропрочной стали (возможно применение марок 12Х18Н10Т, 08Х18Н10Т и пр.) и помещен в керамический изолятор 2. Электрод 3 представляет собой колосниковую решетку, изолированную от корпуса котла керамическими вставками 4 (примеры материалов для изолятора 2 и вставок 4: МКС-72, КС-95 и пр.), на которую помещаются элементы ТБО для сжигания 5. На электроды подается постоянное напряжение до 3 кВ от источника 6, при помощи высоковольтных проводов 7. Электрод 1 соединен с отрицательным полюсом источника, электрод 3 - с положительным полюсом. Данная система отличается от изложенной в патенте RU 2694268 тем, что позволяет создавать электростатическое поле на всех участках горения полимера, оказывает существенное влияние на рост температуры горения (до 150 К) и процессы термического разложения, которые при разных темпах нагрева полимера дают разные продукты распада [Решетников С. М., Решетников И. С. Анатомия горения //Москва, НГСС. – 2014. – №. 247c. ISBN. – С. 987] и не требует использования высокого (100 кВ) напряжения. In the combustion chamber of any type of boiler plant that burns solid waste on a grate to reduce CO and NO emissions, an electrode system is placed (see Figure). Electrode 1 is made of heat-resistant steel (it is possible to use grades 12X18H10T, 08X18H10T, etc.) and is placed in a ceramic insulator 2. Electrode 3 is a grate isolated from the boiler body by ceramic inserts 4 (examples of materials for insulator 2 and inserts 4: MKS- 72, KS-95, etc.), on which the elements of solid waste for incineration are placed 5. DC voltage up to 3 kV is supplied to the electrodes from source 6, using high-voltage wires 7. Electrode 1 is connected to the negative pole of the source, electrode 3 - to the positive pole. This system differs from the one set forth in the patent RU 2694268 in that it allows creating an electrostatic field in all areas of polymer combustion, has a significant effect on the growth of the combustion temperature (up to 150 K) and thermal decomposition processes, which at different rates of polymer heating give different decomposition products [ Reshetnikov S. M., Reshetnikov I. S. Anatomy of combustion // Moscow, NGSS. - 2014. - No. 247c. ISBN. - P. 987] and does not require the use of high (100 kV) voltage.

Принцип работы изобретения заключается в следующем: между электродом 1 и 3 создается электростатическое поле, напряженность которого максимальна у электрода 1 и однородна у электрода 3. В пламени полимеров существуют избыточные заряды (положительные и отрицательные) [Решетников С.М. Особенности горения полимеров в электростатическом поле [Текст] / С.М Решетников., И.А Зырянов., А.П Позолотин // Известия ЮФУ. Технические науки, Таганрог, 2013. - №8. С.30-36]. Со стороны электрического поля на заряженные частицы действует сила Кулона (F=qE), которая приводит к их движению, в результате чего изменяется форма пламени и повышается температура горения продуктов пиролиза к-фазы. Повышение температуры приводит к росту теплового потока в к-фазу, в результате чего происходит изменения в составе продуктов газификации. Описанные выше процессы приводят к снижению выбросов СO, см. Таблицу 1 (результаты получены на модельной установке, имитирующей условия сжигания, описанные выше).The principle of operation of the invention is as follows: an electrostatic field is created between the electrode 1 and 3, the intensity of which is maximum at the electrode 1 and is uniform at the electrode 3. There are excess charges (positive and negative) in the polymer flame [Reshetnikov S.M. Features of combustion of polymers in an electrostatic field [Text] / SM Reshetnikov., IA Zyryanov., AP Pozolotin // Izvestiya SFedU. Technical sciences, Taganrog, 2013. - No. 8. S.30-36]. From the side of the electric field, the Coulomb force (F = qE) acts on the charged particles, which leads to their movement, as a result of which the shape of the flame changes and the combustion temperature of the pyrolysis products of the k-phase rises. An increase in temperature leads to an increase in the heat flux into the k-phase, as a result of which there are changes in the composition of the gasification products. The processes described above lead to a decrease in CO emissions, see Table 1 (the results were obtained on a model plant simulating the combustion conditions described above).

Таблица 1. Зависимости суммарных концентраций выбросов CO/NO за время горения, отнесенных к массе сгоревшего топлива

Figure 00000001
, от разности потенциалов между электродамиTable 1. Dependences of the total concentrations of CO / NO emissions during combustion, referred to the mass of burned fuel
Figure 00000001
, from the potential difference between the electrodes

сжигаемый образец\разность потенциаловburned sample \ potential difference 0 кВ0 kV 3 кВ3 kV полистирол (выбросы CO)polystyrene (CO emissions) 39803980 36803680 полипропилен (выбросы CO)polypropylene (CO emissions) 29602960 870870 СКД-2 (выбросы CO)SKD-2 (CO emissions) 24202420 16701670 СКД-2 (выбросы NO)SKD-2 (NO emissions) 250250 9595

Claims (1)

Устройство для снижения выбросов угарного газа и оксида азота при утилизации ТБО методом сжигания в электростатическом поле, включающее в себя два электрода, помещаемые в зону горения, отличающееся тем, что один электрод представляет собой изолированную керамическими вставками колосниковую решетку для сжигания ТБО, а другой электрод выполнен в виде стержня из жаропрочной стали и помещен в керамический изолятор.A device for reducing emissions of carbon monoxide and nitrogen oxide during the disposal of solid waste by incineration in an electrostatic field, which includes two electrodes placed in the combustion zone, characterized in that one electrode is a grate for solid waste incineration insulated with ceramic inserts, and the other electrode is made in the form of a heat-resistant steel rod and placed in a ceramic insulator.
RU2020140959A 2020-12-11 2020-12-11 Device for reducing emissions of carbon monoxide and nitrogen oxide when utilizing solid waste by incineration RU2752939C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020140959A RU2752939C1 (en) 2020-12-11 2020-12-11 Device for reducing emissions of carbon monoxide and nitrogen oxide when utilizing solid waste by incineration

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020140959A RU2752939C1 (en) 2020-12-11 2020-12-11 Device for reducing emissions of carbon monoxide and nitrogen oxide when utilizing solid waste by incineration

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2752939C1 true RU2752939C1 (en) 2021-08-11

Family

ID=77349215

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020140959A RU2752939C1 (en) 2020-12-11 2020-12-11 Device for reducing emissions of carbon monoxide and nitrogen oxide when utilizing solid waste by incineration

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2752939C1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2135895C1 (en) * 1998-09-30 1999-08-27 Акционерное общество "ВНИИЭТО" Domestic waste combustion plant
RU2010152712A (en) * 2010-12-22 2012-06-27 Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уфимский авиационный техникум" (RU) METHOD FOR DISPOSAL OF SOLID DOMESTIC WASTE AND DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION
WO2014138551A1 (en) * 2013-03-08 2014-09-12 Xyleco, Inc. Processing biomass and energy
RU2694268C1 (en) * 2018-02-06 2019-07-11 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет" (ННГАСУ) Method for intensification and control of flame

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2135895C1 (en) * 1998-09-30 1999-08-27 Акционерное общество "ВНИИЭТО" Domestic waste combustion plant
RU2010152712A (en) * 2010-12-22 2012-06-27 Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уфимский авиационный техникум" (RU) METHOD FOR DISPOSAL OF SOLID DOMESTIC WASTE AND DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION
WO2014138551A1 (en) * 2013-03-08 2014-09-12 Xyleco, Inc. Processing biomass and energy
RU2694268C1 (en) * 2018-02-06 2019-07-11 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет" (ННГАСУ) Method for intensification and control of flame

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4111636A (en) Method and apparatus for reducing pollutant emissions while increasing efficiency of combustion
RU2752939C1 (en) Device for reducing emissions of carbon monoxide and nitrogen oxide when utilizing solid waste by incineration
Wang et al. Apparent energy yield of a high efficiency pulse generator with respect to SO2 and NOx removal
RU93056638A (en) INSTALLATION FOR GASIFICATION, METHOD FOR OBTAINING SOLID FUEL FROM ORGANIC INDUSTRIAL WASTE, MEANS FOR ACCELERATION BURNING, APPLICATION OF MEANS FOR ACCELERATING BURNING, SOLID FUEL FROM ORGANIC INDUSTRIAL WASTE
ATE144924T1 (en) METHOD FOR VITRATING WASTE MATERIALS AND DEVICE FOR IMPLEMENTING SUCH METHOD
EP0379760A1 (en) Device for continuously reducing concentration of carbon monoxide and other harmful types of emission
RU2694268C1 (en) Method for intensification and control of flame
RU2010152712A (en) METHOD FOR DISPOSAL OF SOLID DOMESTIC WASTE AND DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION
GB2452008A (en) Vehicle emissions plasma/corona generation unit
RU2693342C1 (en) Operating method of gas generator electric plant and gas generator electric plant
CN111649337A (en) Mobile plasma incineration vehicle
RU2683064C1 (en) Gas generator-power plant
RU2683065C1 (en) Method of managing the operation mode of a gas-generator electrical installation and a gas-generator electric installation
RU2598984C2 (en) Method of increasing hybrid rocket engine thrust
RU2267025C2 (en) Solid-propellant rocket engine test set
WO2021098881A1 (en) Electric-field-constraint combustion device and electric-field-constraint waste incineration power generation device
RU2117870C1 (en) Method and device for incineration of waste and refuse
Chun et al. Development of a Plasma-Dump Combustor for VOC Destruction
RU2687544C1 (en) Hydrocarbons in the ionized air stream combustion method
CN109373324A (en) A kind of garbage disposal association system and method
RU2712321C1 (en) Operating method of gas generator plant and gas generator plant
EA005632B1 (en) Method for preparing oxidiser for fuel combustion
RU2669316C1 (en) High-temperature processing plant for solid household wastes
JPS59167629A (en) Incinerator
RU95103215A (en) Method and device for burning crushed coal