SK288075B6 - Three chamber vapour burner - Google Patents

Abstract

Gasification of hydrocarbon materials in a three chamber vapour burner runs in an enclosed area continuously, whereby steam from the drying area are carried off separately outside the vapour burner, separately energy gases from the space of pyrolysis and separately flue gas from the combustion chamber. Three chamber vapour burner (1) consists of a reservoir (6) created of a conical shell (61) sensor (62) of material filling level, drying space (63), space (64) of pyrolysis, combustion chamber (65), the bearing part (2) of vapour burner consisting of a cylindrical shell (21), upper plate (22), bottom plate (23), ash chute (24), rotary grate (3) with an opening (32) and blades (31), heat exchanger (4) comprising a chamber (41) for supplying air, chamber (42) for flue gas exhaust and a chamber (43) for energy gas exhaust, which are separated by cylindrical and conical surfaces (46) and (45) and air feeder (8).

Description

Oblasť techniky

Oblasť techniky, ktorej sa vynález týka, sú stroje, zariadenia a aparáty pre chemický a energetický priemysel, ako aj spracovanie tuhých odpadov a splynovanie uhľovodíkových látok kontinuálnym spôsobom.

Doterajší stav techniky

Doterajší stav techniky, ktorej sa vynález týka, sú známe splynovače tuhých látok, pracujúce jednostupňovo alebo dvojstupňovo, pozostávajúce z valcovitej aktívnej časti reaktora, v ktorej sa obyčajne nachádza rošt a miešadlo, alebo iné zložité zariadenie na zabránenie klenbenia a lepenia materiálu, prípadne na rozbíjanie zlepencov. Najbližším stavom techniky je patent číslo 287151 (dokument SK.952006 A3 20080107), v ktorom však zmes spalín, vodnej pary a vyprodukovaných plynov sa z reaktora odvádza jedným otvorom. Výsledkom takéhoto splynovania je nízko-energetický plyn (riešenie podľa PV umožňuje samostatný odvod spalín, samostatný odvod vodnej pary a samostatný odvod vyprodukovaných plynov s vyššou energetickou výhrevnosťou).

Podstata vynálezu

Trojkomorový splynovač, definovaný v patentových nárokoch podľa vynálezu spočíva v tom, že v spodnej časti troj komorového splynovača sa realizuje spaľovanie a tesne nad spaľovaním sa deje splynovanie uhľovodíkových materiálov, pričom tvorba plynu sa deje pri obmedzenom prístupe vzduchu, pri danej teplote a tlaku. Požadovaný tlak a množstvo vzduchu je zabezpečované dávkovačom vzduchu, privádzajúci vzduch v hornej časti splynovača, ktorý je pomocou vzduchovej komory usmernený do spaľovacieho priestoru. Požadovanú teplotu celého procesu zabezpečuje teplo uvoľnené spálením vznikajúceho uhlia pri splynovaní prostredníctvom výmenníka tepla nachádzajúceho sa medzi reakčnou kužeľovou časťou a obvodovou valcovitou časťou, ako aj medzi zásobnou kužeľovou časťou a obvodovou valcovitou časťou nosnej časti reaktora. Vertikálne uloženie reaktora vo valcovitom plášti nosnej časti reaktora je pevne spojené vo vrchnej časti pomocou vrchnej kruhovej dosky. Vzájomné prepojenie jednotlivých častí umožňuje pomocou zásobníka materiálu, vytvorených komôr a otočného roštu, dávkovanie uhľovodíkových materiálov z hornej časti zásobníka do priestoru splynovania, odvod energetických plynov z reaktora prostredníctvom komory energetických plynov, odvod spalín z reaktora prostredníctvom komory spalín, prívod dechtov a pár stredom roštu do priestoru splynovania a prívod vzduchu do spaľovacieho priestoru reaktora prostredníctvom komory vzduchu. Vzduch vstupujúci do splynovača sa vo výmenníku tepla ohreje a ohriaty prúdi z komory vzduchu štrbinou medzi spodnou hranou kužeľového plášťa komory spalín a otočným roštom do ohniska reaktora, kde zreaguje kyslík nachádzajúci sa vo vzduchu, čím sa zvýši teplota okolia a vzniknuté plyny a plyny nachádzajúce sa vo vzduchu, ako napr. dusík sa odvádzajú do komory spalín a po odovzdaní tepla vo výmenníku tepla sa odvádzajú mimo priestoru splynovača. Pod vplyvom tepla a pary dochádza v ohnisku a nad ohniskom v pyrolýznom priestore k tvorbe ďalších plynov ako CO, CH₄, H₂, a pod., ktoré sú odvádzané štrbinou nachádzajúcou sa pod spodnou hranou zásobníka do komory energetických plynov, pod vplyvom tepla v splynovači dochádza k sušeniu uhľovodíkových materiálov nachádzajúcich sa v zásobníku. Vodná para vznikajúca pri sušení sa odvádza plniacim otvorom uhľovodíkových materiálov mimo splynovača. Pohyb uhľovodíkových materiálov v reaktore je zabezpečený gravitáciou materiálu a odoberaním spáleného materiálu v spodnej časti otočným kužeľovým roštom.

Prehľad obrázkov na výkresoch

Spôsob uloženia a vzájomného prepojenia jednotlivých častí trojkomorového splynovača, je schematicky znázornený na obr. č. 1.

Príklady uskutočnenia vynálezu

Trojkomorový splynovač 1 podľa obrázku č. 1 pozostáva zo zásobníka 6 s kužeľovým plášťom 61 a jeho hranou 611. otvorom 612 na plnenie materiálu, snímačom 62 na kontrolu hladiny plnenia, sušiacim priestorom 63, pyrolýznym priestorom 64, spaľovacím priestorom 65, nosnej časti 2 pozostávajúcej z valcovitého plášťa 2i s otvorom 211 na sklz popola a otvorom 212 na prívod vzduchu, otvorom 213 na odvod spalín, otvorom 214 na odvod energetických plynov, vrchnej dosky 22, spodnej dosky 23 s otvorom 231 na odsun po2

SK 288075 Β6 póla a otvorom 232 na umiestnenie otočného roštu 3 kužeľového tvaru, sklzu 24 popola, otočného roštu 3 s lopatkami 3i a otvorom 32 na prívod dechtov a pár, výmenníkom 4 tepla s komorou 41, končiacou kužeľom 47 vzduchu na prívod vzduchu do spaľovacieho priestoru, komorou 42 končiacou kužeľom 46 spalín na odvod spalín, komorou 43 končiacou kužeľom 45 splynovania na odvod energetických plynov, dávkovačom 5 vzduchu.

Uskutočnenie vynálezu vyžaduje dodržanie konštrukčných a technologických podmienok pre konkrétny uhľovodíkový materiál a jeho charakteristické geometrické rozmery. Napríklad odpad z tuhého komunálneho odpadu by mal byť rozdrvený na požadovaný rozmer, aby mal po celom priereze splynovača, tak vertikálne, ako aj horizontálne, približne rovnakú štruktúru, vrchná hladina uhľovodíkových materiálov v zásobníku 6 sa udržiava v takej výške, aby priestor 63 nebol nikdy prázdny, na kontrolu plnenia slúži snímač 62 hladiny plnenia materiálu. Plnenie materiálu cez otvor 612 sa deje dovtedy, kým snímač 62 hladiny plnenia materiálu nedá signál na zastavenie plnenia. Po naplnení zásobníka 6, dôjde k zapáleniu materiálu nachádzajúceho sa v splynovači, cez sklz 24 popola a otvor 231 na odsun popola. Po zapálení odpadu, dôjde k zapnutiu dávkovača 5 vzduchu a vzduch otvorom 212 začne prúdiť do výmenníka 4 tepla ohraničeného kužeľom 47 vzduchu, kužeľovým plášťom 61, valcovitým plášťom 21 a vrchnou doskou 22, odkiaľ cez spodnú hranu kužeľa 46 spalín sa dostane do priestoru 65 spaľovacieho. Materiál pod vplyvom gravitačných síl sa snaží dostať na rošt 3, ale pokiaľ nad roštom nevyhorí už nachádzajúci sa materiál, prípadne nevysunie vyprázdňovacími lopatkami 3i roštu 3 otočného kužeľového tvaru, mimo priestoru 65 spaľovania, sa tam ďalší nedostane. Pri optimálnom režime splynovania dochádza k doprave dechtov a vodnej pary cez otvor 32 do spaľovacieho priestoru 65. K splynovaniu materiálu dochádza predovšetkým v spaľovacom priestore 65 a pyrolýznom priestore 64. Charakteristické pre jednotlivé zóny vzhľadom na prevládajúci efekt je, že v spaľovacom priestore 65 prichádza predovšetkým k spaľovaniu materiálu, v priestore 64 pyrolýznom dochádza predovšetkým k pyrolýze materiálu a v sušiacom priestore 63 dochádza predovšetkým k sušeniu materiálu. Spodná doska 23 zabraňuje padaniu popola do priestoru strojovne pohonu otočného roštu 3 a vrchná doska 22 zabraňuje úniku plynu a pár do okolitého ovzdušia.

Priemyselná využiteľnosť vynálezu

Hlavnou výhodou riešenia podľa vynálezu je, že splynovanie materiálu prebieha v uzatvorenom priestore bez ďalšieho nároku na dodávku energie potrebnej na miešanie a splynovanie materiálu, pričom je zabezpečená vysoká hygiena a kvalita splynovania a trojkomorový splynovač môžeme úspešne použiť napríklad v odpadovom hospodárstve na splynovanie tuhých komunálnych odpadov, ale i v plynárenskom a energetickom priemysle ako náhradné riešenie výroby energetického plynu z rôznych uhľovodíkových materiálov.

Claims (3)

1. Trojkomorový splynovač (1) pozostávajúci zo zásobníka (6), kužeľového plášťa (61), hrany (611), otvoru (612), snímača (62), sušiaceho priestoru (63), pyrolýzneho priestoru (64), spaľovacieho priestoru (65), nosnej časti (2), valcového plášťa (21), otvoru (211), otvoru (212), otvoru (213), otvoru (214), vrchnej dosky (22), dosky spodnej (23), otvoru (231), otvoru (232), sklzu (24) popola, otočného roštu (3), lopatiek (31), otvoru (32), výmenníka (4) tepla, komory (41) vzduchu, komory (42) spalín, komory (43) energetických plynov, kužeľa (45) splynovania, kužeľa (46) spalín, kužeľa (47) vzduchu, dávkovača (5) vzduchu, vyznačujúce sa tým, že výmenník (4) tepla pozostáva z komory (41) vzduchu, komory (42) spalín a komory (43) energetických plynov, ktoré sú navzájom oddelené valcovými plochami ukončenými kužeľom (45) splynovania a kužeľom (46) spalín.

2. Zariadenie podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že výmenník (4) tepla ohraničuje vrchná doska (22), kužeľový plášť (61), kužeľ (47) vzduchu, valcovitý plášť (21), spaľovací priestor (65) a pyrolýzny priestor (64).

3. Zariadenie podľa nároku 1, vyznačujúce sa tým, že otočný rošt (3) je kužeľový s lopatkami (31), v ktorom sa nachádza otvor (32).