RU2815849C1 - Устройство для сжигания смеси твердого низкосортного топлива с гранулами гидрата метана - Google Patents
Устройство для сжигания смеси твердого низкосортного топлива с гранулами гидрата метана Download PDFInfo
- Publication number
- RU2815849C1 RU2815849C1 RU2023118956A RU2023118956A RU2815849C1 RU 2815849 C1 RU2815849 C1 RU 2815849C1 RU 2023118956 A RU2023118956 A RU 2023118956A RU 2023118956 A RU2023118956 A RU 2023118956A RU 2815849 C1 RU2815849 C1 RU 2815849C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- combustion chamber
- combustion
- mixture
- methane hydrate
- granules
- Prior art date
Links
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 title claims abstract description 62
- NMJORVOYSJLJGU-UHFFFAOYSA-N methane clathrate Chemical compound C.C.C.C.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O NMJORVOYSJLJGU-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 25
- 239000000203 mixture Substances 0.000 title claims abstract description 20
- 239000000446 fuel Substances 0.000 title claims abstract description 17
- 239000008187 granular material Substances 0.000 title claims abstract description 17
- 239000007787 solid Substances 0.000 title claims abstract description 13
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 12
- 239000000523 sample Substances 0.000 claims abstract description 5
- 229910001120 nichrome Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims description 3
- 230000006378 damage Effects 0.000 abstract description 3
- 239000002699 waste material Substances 0.000 abstract description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 16
- 239000003250 coal slurry Substances 0.000 description 8
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 5
- 239000010802 sludge Substances 0.000 description 4
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000003546 flue gas Substances 0.000 description 3
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 3
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Natural products C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000004449 solid propellant Substances 0.000 description 3
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 2
- 150000004677 hydrates Chemical class 0.000 description 2
- 239000000047 product Substances 0.000 description 2
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 239000012065 filter cake Substances 0.000 description 1
- 230000000977 initiatory effect Effects 0.000 description 1
- 239000010815 organic waste Substances 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
Abstract
Изобретение относится к области уничтожения отходов или низкосортных топлив сжиганием, а именно к устройствам, предназначенным для совместного сжигания смеси низкосортного топлива с гидратом метана. Технический результат – создание устройства для сжигания смеси твердого низкосортного топлива с гранулами гидрата метана. Устройство для сжигания смеси твердого низкосортного топлива с гранулами гидрата метана содержит камеру сжигания, соединенную с источником воздуха. Камера сжигания выполнена в виде параллелепипеда, внутри которого одна боковая стенка оснащена нагревательным элементом, который соединен с блоком регулирования температуры, подключенным к источнику питания. Сверху в камере сжигания выполнено входное отверстие для подачи смеси твердого низкосортного топлива с гранулами гидрата метана. Внутрь камеры сжигания вмонтирован датчик температуры, который подключен к блоку регулирования температуры. При этом к источнику питания подключен блок искрового розжига, к которому подсоединены два электрода, вмонтированные внутрь камеры сжигания через две соседние боковые стенки перпендикулярно друг другу. В верхнюю часть камеры сжигания вмонтирован штуцер, который соединен с источником воздуха, выполненным в виде компрессорной установки. На дне камеры сжигания выполнено выпускное отверстие с крышкой. В верхнюю часть боковой стенки камеры сжигания вмонтирован щуп, который соединен с газоанализатором, подключенным к персональному компьютеру. 1 з.п. ф-лы, 3 ил., 1 табл.
Description
Изобретение относится к области уничтожения отходов или низкосортных топлив сжиганием, а именно к устройствам, предназначенным для совместного сжигания смеси низкосортного топлива с гидратом метана.
Известна установка для исследования процессов горения газовых гидратов в муфельной печи [Misyura S.Y. Developing the environmentally friendly technologies of combustion of gas hydrates. Reducing harmful emissions during combustion // Environ. Pollut. 2020. Vol. 265. P. 114-871], которая включает муфельную печь, соединенную с автоматическим координатным устройством, предназначенным для перемещения резервуара с гидратом в центр печи. В муфельной печи выполнено стеклянное окно, напротив которого находится высокоскоростная видеокамера. Внутрь муфельной печи вмонтирована термопара. К муфельной печи подключен газоанализатор. Газоанализатор, автоматическое координатное устройство, термопара и высокоскоростная видеокамера подключены к персональному компьютеру.
Однако данная установка предназначена только для сжигания газового гидрата, сжигание в ней твердого низкосортного топлива невозможно. Для определения завершения процесса горения используется стеклянное окно и высокоскоростная видеокамера, что усложняет конструкцию установки.
Известно устройство для сжигания твердых органических отходов при повышенном давлении [RU 2479792 C1, МПК F23G 5/00 (2006.01), опубл. 20.04.2013], которое содержит камеру сгорания, соединенную на входе с источником воздуха высокого давления и устройством подачи горючего. На выходе камера сгорания соединена с камерой дожигания, которая снабжена устройством для подачи воздуха высокого давления. Камера дожигания, заканчивается звуковым соплом, размещенным в эжекторе. Центральное тело сопла имеет устройство для подачи воды под давлением в дозвуковую часть сопла, а эжектор по потоку газа соединен с газовой турбиной, выходом сообщающейся с атмосферой, и газовая турбина механически соединена с турбокомпрессором, вход которого соединен с атмосферой, а выход соединен со входом камеры сгорания и устройством для подачи воздуха высокого давления в камеру дожигания.
Однако данное устройство не позволяет сжигать в нем гидрат метана. Использование камеры сгорания и камеры дожигания, звукового сопла с устройством для подачи воды усложняет конструкцию устройства.
Техническим результатом предложенного нами изобретения является создание устройства для сжигания смеси твердого низкосортного топлива с гранулами гидрата метана.
Устройство для сжигания смеси твердого низкосортного топлива с гранулами гидрата метана, также как в прототипе, содержит камеру сжигания, соединенную с источником воздуха.
Согласно изобретению, камера сжигания выполнена в виде параллелепипеда, внутри которого одна боковая стенка оснащена нагревательным элементом, который соединен с блоком регулирования температуры, подключенным к источнику питания. Сверху в камере сжигания выполнено входное отверстие для подачи смеси твердого низкосортного топлива с гранулами гидрата метана. Внутрь камеры сжигания вмонтирован датчик температуры, который подключен к блоку регулирования температуры. К источнику питания подключен блок искрового розжига, к которому подсоединены два электрода, вмонтированные внутрь камеры сжигания через две соседние боковые стенки перпендикулярно друг другу. В верхнюю часть камеры сжигания вмонтирован штуцер, который соединен источником воздуха, выполненным в виде компрессорной установки. На дне камеры сжигания выполнено выпускное отверстие с крышкой. В верхнюю часть боковой стенки камеры сжигания вмонтирован щуп, который соединен с газоанализатором, подключенным к персональному компьютеру.
В качестве нагревательного элемента использован нагревательный элемент инфракрасного излучения в виде керамической пластины со встроенной нихромовой спиралью.
По сравнению с прототипом сжигание твердого низкосортного топлива производится не с отдельным подводом в зону горения высококалорийных горючих газов и последующим охлаждением продуктов горения охлаждающей жидкостью, а совместно с гидратом метана, в котором содержится и высококалорийный газ - метан, и вода.
На фиг. 1 представлена схема устройства для сжигания смеси твердого низкосортного топлива с гранулами гидрата метана.
На фиг. 2 представлена схема устройства вид сверху в разрезе.
На фиг. 3 представлены гистограммы зависимости концентрации Сg выделяющихся газов при сжигании гидрата метана, угольного шлама и угольного шлама с гидратом метана при температуре воздушной среды в камере сжигания Tg = 500ºС: а) для СО2; б) для СО.
В таблице 1 приведены основные свойства угольного шлама марки К.
Устройство для сжигания твердого низкосортного топлива содержит стальную камеру сжигания 1 в виде параллелепипеда на четырех опорах. Внутри камеры сжигания 1 одна боковая стенка оснащена нагревательным элементом 2 инфракрасного излучения в виде керамической пластины со встроенной нихромовой спиралью. Нагревательный элемент 2 соединен с блоком регулирования температуры 3 (БРТ), подключенным к источнику питания 4 (ИП). Внутрь камеры сжигания 1 вмонтирован датчик температуры 5, который подключен к блоку регулирования температуры 3 (БРТ). Сверху в камере сжигания 1 выполнено входное отверстие 6 для подачи смеси твердого низкосортного топлива с гранулами гидрата метана. К источнику питания 4 (ИП) подключен блок искрового розжига 7 (БИР), к которому подсоединены два электрода 8, вмонтированные внутрь камеры сжигания 1 через две соседние боковые стенки перпендикулярно друг другу. В верхнюю часть камеры сжигания 1 вмонтирован штуцер 9, который шлангом соединен с компрессорной установкой 10 (К). На дне камеры сжигания 1 выполнено выпускное отверстие 11, закрытое крышкой. В верхнюю часть боковой стенки камеры сжигания 1 вмонтирован щуп 12, который соединен с газоанализатором 13 (ГЗ), подключенным к персональному компьютеру 14 (ПК).
Камера сжигания 1 представляет собой камеру из стали 09Г2С ГОСТ 8639-82, размером 100×100×3 мм. Использован нагревательный элемент 2 типа QFE 125 Вт и 250 Вт, размером 60×60×26 мм. Использован блок регулирования температуры 3 (БРТ) типа ТРМ500 с ПИД законом регулирования. Датчик температуры 5 - термопара НСХ S с максимальной рабочей температурой 1350 °С и пределом допускаемых отклонений ±1 °С. Использован блок искрового розжига 7 (БИР) типа IGN-7466. В качестве компрессорной установки 10 (К) использован компрессор поршневой безмасляный Patriot WO 180, газоанализатор 13 (ГЗ) - газоанализатор типа Тест 1.
Сначала камеру сжигания 1 нагревают до 500° ±10° с помощью нагревательного элемента 2. Для регулирования нагрева нихромовой нити используют блок регулирования температуры 3 (БРТ), на который поступает информация от датчика температуры 5. Во входное отверстие 6 подают предварительно подготовленную смесь угольного шлама с гранулами гидрата метана в пропорции 1 к 1.
В камере сжигания 1, поддерживая температуру 500°±10°, прогревают смесь, инициируя испарение гидрата метана. Затем нажатием кнопки, находящейся на блоке искрового розжига 7 (БИР), в камере сжигания 1 создают искру между электродами 8, поджигая этим смесь. Воздух в камеру сжигания 1 подают через штуцер 9 с помощью компрессорной установки 10 (К). В течение всего процесса горения дымовые газы удаляют через входное отверстие 6, а продукты сгорания удаляют после завершения горения через выпускное отверстие 11, сняв с него крышку. Процесс горения считают оконченным, когда показания концентрации кислорода, фиксируемые газоанализатором 13 (ГЗ), резко возрастают. В течение всего процесса горения с помощью щупа 12 и газоанализатора 13 (ГЗ) получают информацию о составе антропогенных выбросов в дымовых газах, которые отображаются на персональном компьютере 14 (ПК).
Результаты сжигания угольного шлама марки К, свойства которого представлены в таблице 1, гранул гидрата метана, содержащего 76-77 % воды и 13-14 % метана, и их смеси в объемном соотношении 1:1 при размере частиц 0,3-0,5 мм, показывают, что концентрация CO2 в дымовых газах при сжигании смеси угольного шлама с гранулами гидрата метана составляет 0,3 %, а при сжигании угольного шлама - 0,4 % (а на фиг. 3). Концентрация CO при сжигании смеси угольного шлама с гранулами гидрата метана составляет 0,25 %, а при сжигании угольного шлама - 0,35 % (б на фиг. 3). Из результатов, представленных на фиг. 3, видно, что при совместном сжигания угольного шлама с гранулами гидрата метана вредных антропогенных выбросов CO2, CO меньше на 35 - 40 %, чем при сжигании угольного шлама.
Предложенное устройство может быть использовано при сжигании других твердых низкосортных топлив: углей марок Б, Д, К, СС; фильтр-кека марок Б, Д, К, СС; угольных шламов марок Б, Д, К, СС в смеси с гранулами гидрата метана.
Claims (2)
1. Устройство для сжигания смеси твердого низкосортного топлива с гранулами гидрата метана, содержащее камеру сжигания, соединенную с источником воздуха, отличающееся тем, что камера сжигания выполнена в виде параллелепипеда, внутри которого одна боковая стенка оснащена нагревательным элементом, который соединен с блоком регулирования температуры, подключенным к источнику питания, сверху в камере сжигания выполнено входное отверстие для подачи смеси твердого низкосортного топлива с гранулами гидрата метана, внутрь камеры сжигания вмонтирован датчик температуры, который подключен к блоку регулирования температуры, при этом к источнику питания подключен блок искрового розжига, к которому подсоединены два электрода, вмонтированные внутрь камеры сжигания через две соседние боковые стенки перпендикулярно друг другу, в верхнюю часть камеры сжигания вмонтирован штуцер, который соединен с источником воздуха, выполненным в виде компрессорной установки, на дне камеры сжигания выполнено выпускное отверстие с крышкой, в верхнюю часть боковой стенки камеры сжигания вмонтирован щуп, который соединен с газоанализатором, подключенным к персональному компьютеру.
2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что в качестве нагревательного элемента использован нагревательный элемент инфракрасного излучения в виде керамической пластины со встроенной нихромовой спиралью.
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2815849C1 true RU2815849C1 (ru) | 2024-03-22 |
Family
ID=
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1163089A1 (ru) * | 1983-06-01 | 1985-06-23 | Bruss Gni Energet I | Устройство для сжигания низкосортного топлива |
| RU49954U1 (ru) * | 2005-07-05 | 2005-12-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственная Компания "РАНКО" | Мобильная установка для утилизации горючих отходов методом сжигания |
| CN101088581A (zh) * | 2007-08-20 | 2007-12-19 | 丁家亮 | 有毒有害废弃物的处理方法及专用装置 |
| JP2008032018A (ja) * | 2004-01-13 | 2008-02-14 | Arvin Technologies Inc | 排出物削減アセンブリの燃料燃焼バーナの制御方法及び装置 |
| RU2331020C1 (ru) * | 2006-11-24 | 2008-08-10 | Александр Григорьевич Ривкин | Способ термического обезвреживания и утилизации органических отходов и мобильная установка для его осуществления |
| RU2479792C1 (ru) * | 2011-11-14 | 2013-04-20 | Общество с ограниченной ответственностью "НТИ" (ООО "НТИ") | Способ сжигания твердых органических отходов при повышенном давлении и устройство для его осуществления |
| RU2737256C1 (ru) * | 2020-03-19 | 2020-11-26 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский государственный энергетический университет" | Устройство для сжигания твердого топлива в пульсирующем потоке |
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1163089A1 (ru) * | 1983-06-01 | 1985-06-23 | Bruss Gni Energet I | Устройство для сжигания низкосортного топлива |
| JP2008032018A (ja) * | 2004-01-13 | 2008-02-14 | Arvin Technologies Inc | 排出物削減アセンブリの燃料燃焼バーナの制御方法及び装置 |
| RU49954U1 (ru) * | 2005-07-05 | 2005-12-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственная Компания "РАНКО" | Мобильная установка для утилизации горючих отходов методом сжигания |
| RU2331020C1 (ru) * | 2006-11-24 | 2008-08-10 | Александр Григорьевич Ривкин | Способ термического обезвреживания и утилизации органических отходов и мобильная установка для его осуществления |
| CN101088581A (zh) * | 2007-08-20 | 2007-12-19 | 丁家亮 | 有毒有害废弃物的处理方法及专用装置 |
| RU2479792C1 (ru) * | 2011-11-14 | 2013-04-20 | Общество с ограниченной ответственностью "НТИ" (ООО "НТИ") | Способ сжигания твердых органических отходов при повышенном давлении и устройство для его осуществления |
| RU2737256C1 (ru) * | 2020-03-19 | 2020-11-26 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский государственный энергетический университет" | Устройство для сжигания твердого топлива в пульсирующем потоке |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| ES2093925T3 (es) | Aparato para incinerar material residual. | |
| EP0128792A1 (fr) | Procédé et dispositif de combustion propre s'appliquant notamment au brûlage des combustibles lourds | |
| ATE42800T1 (de) | Einrichtung zur entfernung von brennbaren festkoerperteilchen aus abgasen von brennkraftmaschinen. | |
| RU2475678C1 (ru) | Печь обогревательная многотопливная | |
| RU2815849C1 (ru) | Устройство для сжигания смеси твердого низкосортного топлива с гранулами гидрата метана | |
| CN200961853Y (zh) | 燃煤气化炉 | |
| RU2006135155A (ru) | Способ плазменно-угольной растопки котла | |
| Akash | Combustion and emission investigation of diesel fuel and kerosene blends | |
| JP2007240121A (ja) | 乾留ガス化再燃焼処理装置付きストーブ及び再燃焼処理装置 | |
| Luka et al. | Effect of diesel fuel blend on flame and emission characteristics of used engine oil as heating fuel using swirl waste oil burner | |
| RU2706168C1 (ru) | Горелочное устройство и способ организации факела горения топлива | |
| CN202470057U (zh) | 低热值气体燃料燃烧装置 | |
| Crawmer et al. | An Innovative Volatile Organic Compound Incinerator | |
| GB929881A (en) | Apparatus for burning residual gases with a low calorific value | |
| RU2349772C2 (ru) | Способ работы двигателя внутреннего сгорания | |
| CN203836962U (zh) | 全烧高炉煤气燃烧机 | |
| CN219102982U (zh) | 一种试气环保燃烧罐维修平台 | |
| CN102818265A (zh) | 储热高温空气燃烧方法在燃烧器和燃烧炉中的应用 | |
| RU2407947C1 (ru) | Способ сжигания углеводородного топлива | |
| CN210035470U (zh) | 一种带有二次进风装置的生物质燃烧机 | |
| Kopyev et al. | Combustion of the diesel fuel atomized with superheated steam under conditions of a closed combustion chamber | |
| RU2451879C2 (ru) | Горелка для пыли высокой концентрации | |
| RU180679U1 (ru) | Углевыжигательная печь | |
| Mukhina et al. | Combustion of diesel fuel sprayed with cold or heated air in an atmospheric burner | |
| CN103836627B (zh) | 无辅助燃料点火的高炉煤气燃烧机 |