UA134182U

UA134182U - SOLID FUEL GENERATOR

Info

Publication number: UA134182U
Application number: UAU201811056U
Authority: UA
Inventors: Сергій Вікторович Бєлов; Володимир Крупчак
Original assignee: Володимир Крупчак
Priority date: 2018-11-09
Filing date: 2018-11-09
Publication date: 2019-05-10

Abstract

Твердопаливний генератор тепла містить циліндричну камеру згоряння з активною зоною газифікації, придатною для розташування ущільненої сировини, зоною розпалювання, розташованою під активною зоною газифікації, та зоною золоутворення, розташованою під зоною розпалювання, засіб подачі окислювача, який містить засіб подачі окислювача до активної зони газифікації, виконаний центрально-осьового типу у вигляді труби, розташованої по центральній осі камери згоряння щонайменше на всю довжину активної зони газифікації та обладнаної рівномірно розташованими по довжині отворами, засіб подачі гарячого повітря у зону розпалювання, стінки камери згоряння утворені вогнетривкою цеглою та містять периферійні канали, закриті ззовні та розташовані вертикально вздовж активної зони газифікації, периферійні канали сполучені в нижній частині з камерою змішування та догоряння, утвореною у стінках камери згоряння по її периметру, причому щонайменше один отвір сполучення каналів з камерою змішування та догоряння розташований на рівні умовного переходу між активною зоною газифікації та зоною золовідведення, додатково засіб подачі окислювача містить засіб подачі окислювача до зони золоутворення камери згоряння.Solid propellant heat generator includes a cylindrical combustion chamber with an active gasification zone, suitable for the placement of compacted raw materials, the ignition zone located under the active gasification zone, and the zone of formation of gold under the ignition zone, containing the oxidizing agent, which contains made of the central axial type in the form of a pipe located along the central axis of the combustion chamber at least the entire length of the active zone of gasification and equipped with an equilibrium but located along the openings, the means of supplying hot air into the ignition zone, the walls of the combustion chamber formed by a refractory brick and containing peripheral channels closed from the outside and located vertically along the active gasification zone, peripheral channels connected to the lower part of the chamber by combustion combustion chamber along its perimeter, with at least one opening of the connection of channels with the mixing and combustion chamber is located at the level of conditional transition between the active gasification zone t zolovidvedennya area, additional oxidizer supply means comprising means to supply oxidant zone zoloutvorennya chamber.

Description

Корисна модель належить до теплоенергетики та може бути застосована для термічної переробки твердих високозольних палив, відходів промислових виробництв і вуглезбагачення, вторинних шламів картонно-паперової та паперово-целюлозної промисловості, або сільського господарства, з направленою (без зміни початкового мінерального складу сировини) або цільовою (з корекцією початкового мінерального складу) мінералізацією зольного залишку, з загальною для всіх випадків мінімальною теплотворною здатністю кінцевої паливної сумішіThe useful model belongs to thermal power engineering and can be applied for thermal processing of solid high-ash fuels, wastes of industrial production and coal enrichment, secondary sludges of the cardboard-paper and paper-pulp industry, or agriculture, with directed (without changing the initial mineral composition of raw materials) or targeted ( with the correction of the initial mineral composition) mineralization of the ash residue, with the minimum calorific value of the final fuel mixture common to all cases

ОнР295Оккал/кг. Представленим напрямком використання корисної моделі є утилізація макулатурного шламу шляхом його спалювання в режимі високотемпературної мінералізації зольного залишку.OnR295 Okcal/kg. The presented direction of use of the useful model is the disposal of waste paper sludge by burning it in the mode of high-temperature mineralization of the ash residue.

Існує достатньо актуальна проблема утилізації таких промислових відходів, як макулатурний шлам. Макулатурний шлам (скоп макулатурний) - це багатотоннажні відходи виробництва картонно-паперової продукції, які отримують в процесі переробки макулатури. Шлам являє собою осад стічних вод, механічно зневоднений до відносної вологості М/-65-50 95. Абсолютно суха речовина такого осаду складається на 50-60 Фо з некондиційної целюлози та на 40-50 95 з основних мінеральних наповнювачів паперу - каоліну та крейди. Макулатурний шлам є низькокалорійною сировиною, що підвищує вимоги до процесу його спалювання. Проте головною проблемою утилізації макулатурного шламу є його високозольність. Так, при утилізації макулатурного шламу отримують достатньо велику кількість високодисперсного зольного залишку. Наприклад, при спалюванні 1,2 тонни макулатурного шламу отримують 770 - 580 кг золи в залежності від температури спалення та ступеня декарбонізації крейди. Такий зольний залишок має шкідливість, на клас вищу від шкідливості скопу, який утилізують. Тобто при спалюванні макулатурного шламу з ІМ класом шкідливості згідно з ДСТУ 3910--99 (малонебезпечні речовини) отримують зольний залишок з І класом шкідливості (помірно небезпечні речовини). Це накладає великі обмеження на утилізацію макулатурного шламу шляхом спалювання з точки зору екологічності процесу та його економічної доцільності. Тому одним із варіантів вирішення такої проблеми є напрямок корисного використання зольного залишку. Напрямок передбачає отримання такого зольного залишку, який дозволяє його наступне корисне використання і там самим забезпечує ліквідність процесу утилізації. Для цього необхідно при процесі спалювання, крім теплової енергії, яку відводять на утилізацію, отриматиThere is a fairly urgent problem of disposal of such industrial waste as waste paper sludge. Waste paper sludge (waste waste) is multiton waste from the production of cardboard and paper products, which is obtained in the process of processing waste paper. Sludge is sewage sludge, mechanically dehydrated to a relative humidity of M/-65-50 95. The absolutely dry substance of such sludge consists of 50-60 Fo of substandard cellulose and 40-50 95 of the main mineral fillers of paper - kaolin and chalk. Waste paper sludge is a low-calorie raw material, which increases the requirements for its incineration process. However, the main problem of disposal of waste paper sludge is its high ash content. Thus, when waste paper sludge is disposed of, a sufficiently large amount of highly dispersed ash residue is obtained. For example, when burning 1.2 tons of waste paper sludge, 770 - 580 kg of ash are obtained, depending on the burning temperature and the degree of chalk decarbonization. Such an ash residue has a harmfulness that is a class higher than the harmfulness of the scum that is being disposed of. That is, when burning waste paper sludge with the IM hazard class according to DSTU 3910--99 (low-hazardous substances), an ash residue with the I hazard class (moderately hazardous substances) is obtained. This imposes great restrictions on the disposal of waste paper sludge by incineration from the point of view of the environmental friendliness of the process and its economic feasibility. Therefore, one of the options for solving such a problem is the direction of beneficial use of the ash residue. The direction involves obtaining such an ash residue that allows its subsequent useful use and ensures the liquidity of the disposal process. For this, it is necessary to obtain, in addition to thermal energy that is diverted for disposal, during the burning process

Зо і зольний залишок, що складається з продуктів термохімічних перетворень та твердофазових реакцій крейди і каоліну - алюмосилікатів кальцію і метакаоліну. Всі ці речовини мають гідратну активність та складають основу портландцементу і тому можуть бути використані як основа для випуску таких будівельних продуктів, як сухі будівельні суміші, газобетон, силікатна цегла або різні добавки до бетону. Причому така основа буде дійсно підвищувати ефективність продукту через наявність метакаоліну - речовини, що підвищує в декілька раз міцність цементних розчинів та бетонів і на порядок їх морозостійкість. Тобто потрібно перетворити зольний залишок у зольний продукт. Одним із напрямків отримання такого зольного продукту є мінералізація зольного залишку безпосередньо у процесі спалювання макулатурного шламу.Zo and ash residue consisting of products of thermochemical transformations and solid-phase reactions of chalk and kaolin - calcium aluminosilicates and metakaolin. All these substances have hydrate activity and make up the basis of Portland cement and therefore can be used as a basis for the production of such construction products as dry construction mixtures, aerated concrete, silicate bricks or various additives to concrete. Moreover, such a base will really increase the effectiveness of the product due to the presence of metakaolin - a substance that increases the strength of cement mortars and concrete several times and their frost resistance by an order of magnitude. That is, it is necessary to turn the ash residue into an ash product. One of the directions for obtaining such an ash product is the mineralization of the ash residue directly in the process of burning waste paper sludge.

Заявнику відомо аналогічні термічні генератори тепла для термічної переробки твердих відходів з мінералізацією зольного залишку, серед яких найближчим є наступне.The applicant knows similar thermal heat generators for thermal processing of solid waste with mineralization of the ash residue, among which the closest is the following.

Відомо описаний у публікації міжнародної заявки МУУО 96/06057 від 29.02.1996 пристрій термічної конверсії каоліновмісного матеріалу у матеріал з пуцолановими якостями, тобто матеріал зі здатністю проявляти гідратаційні якості у присутності вапна. Такий матеріал придатний для виготовлення бетону з підвищеною міцністю при стисканні. Пристрій містить камеру спалювання з псевдорозрідженим шаром для спалювання каоліновмісного матеріалу, переважно з відходів рециклінгової переробки паперової макулатури, при температурі 7207- 850 С. Пристрій також містить вторинній камері спалювання сировини при подібних температурних умовах та при поданні газоподібного кисню. Недоліком цього рішення є те, що умови псевдорозрідженого шару камери спалювання, зокрема, недостатня температура та газорозріджене середовище, не дозволяють провести високотемпературну термообробку крейди і здійснити шлакоутворюючі термохімічні реакції спікання у зольному залишку. Також для шлакування зольного залишку необхідно витримати температурно-часові умови реакції синтезу між твердими фазами (1 350 "С і 60 хв.).It is known that the device for thermal conversion of kaolin-containing material into a material with pozzolanic qualities, that is, a material with the ability to exhibit hydration qualities in the presence of lime, is described in the publication of the international application MUUO 96/06057 dated 29.02.1996. This material is suitable for the production of concrete with increased compressive strength. The device contains a combustion chamber with a fluidized bed for burning kaolin-containing material, mainly from waste paper recycling processing, at a temperature of 7207-850 C. The device also contains a secondary chamber for burning raw materials at similar temperature conditions and with the supply of gaseous oxygen. The disadvantage of this solution is that the conditions of the fluidized bed of the combustion chamber, in particular, the insufficient temperature and the gaseous medium, do not allow high-temperature heat treatment of chalk and slag-forming thermochemical sintering reactions in the ash residue. Also, for slagging of the ash residue, it is necessary to withstand the temperature and time conditions of the synthesis reaction between the solid phases (1,350 "С and 60 min.).

Описане вище рішення знайшло розвиток у пристрої термічної переробки паперових відходів (макулатурного шламу) з отриманням продуктів мінерального походження, описаному у публікації міжнародної заявки УМО 2011/119027 А від 29.09.2011. Пристрій передбачає регульовану термічну конверсію макулатурного шламу, в результаті якої отримують теплову енергію та реакційно активну золу. Для цього пристрій містить котел з киплячим шаром горіння, засіб подання кисню у киплячий шар з рівномірним розподілом подачі через зону нижче 60 киплячого шару та систему регулювання процесу, яка передбачає регулювання температури процесу у зоні нижче киплячого шару та регулювання подачі кисню у зазначену зону. У описаному аналогу крейда, як карбонатний компонент сировинної суміші шламу, лише частково дисоціює у вапно через температуру випалу, недостатню для повної термічної дисоціації кальциту СаСоОз. При цьому мінеральний склад зольного залишку, отриманий після спалювання макулатурного шламу згідно з аналогом, не є оптимальним і обумовлений особливістю котлаThe solution described above found development in the device for thermal processing of paper waste (waste paper sludge) with the production of products of mineral origin, described in the publication of the international application UMO 2011/119027 A dated 29.09.2011. The device involves regulated thermal conversion of waste paper sludge, as a result of which thermal energy and reactive ash are obtained. For this, the device contains a boiler with a fluidized bed of combustion, a means of supplying oxygen to the fluidized bed with a uniform supply distribution through the zone below 60 of the fluidized bed, and a process control system that provides for regulating the temperature of the process in the zone below the fluidized bed and regulating the supply of oxygen to the specified zone. In the described analogue, chalk, as a carbonate component of the raw mixture of sludge, only partially dissociates into lime due to the firing temperature insufficient for complete thermal dissociation of calcite CaSoOz. At the same time, the mineral composition of the ash residue obtained after incineration of waste paper sludge according to the analogue is not optimal and is due to the peculiarity of the boiler

КШ, умови роботи якого не дозволяють забезпечити твердофазне спікання зольних компонентів. Враховуючи високу реакційну активність метакаоліну саме до вапна, наявного в такому зольному продукті, та присутність в ньому великої кількості баластової крейди, застосування золи, отриманої від спалювання макулатурного шламу згідно аналогу має певні обмеження. Обмеження викликані швидкою втратою метакаоліном своєї активності при зберіганні і, відповідно, недостатньо високим модулем гідратаційної активності зольного залишку.KSH, the operating conditions of which do not allow solid-phase sintering of ash components. Taking into account the high reactivity of metakaolin to the lime present in such an ash product and the presence of a large amount of ballast chalk in it, the use of ash obtained from burning waste paper sludge according to the analogue has certain limitations. Limitations are caused by metakaolin's rapid loss of its activity during storage and, accordingly, insufficiently high module of hydration activity of the ash residue.

Аналогічних пристроїв, які дозволяють здійснювати безперервну термічну конверсію низькокалорійної та високозольної сировини в режимі цільової твердофазової мінералізації зольного залишку, не знайдено.Similar devices that allow for continuous thermal conversion of low-calorie and high-ash raw materials in the mode of targeted solid-phase mineralization of the ash residue have not been found.

В основу корисної моделі поставлена задача створення ефективної та екологічно безпечної конструкції твердопаливного генератора тепла для автогенного спалювання низькокалорійної та високозольної сировини з отриманням гідратаційно активної золи та термічної переробки інших низькокалорійних композицій паливного складу, які мають високу зольність, в режимі направленої високотемпературної мінералізації золи.The useful model is based on the task of creating an efficient and environmentally safe design of a solid fuel heat generator for autogenous combustion of low-calorie and high-ash raw materials with the production of hydration-active ash and thermal processing of other low-calorie compositions of the fuel composition, which have a high ash content, in the mode of directed high-temperature ash mineralization.

Поставлена задача вирішується таким чином, що твердопаливний генератор тепла, згідно з корисною моделлю, містить циліндричну камеру згоряння з активною зоною газифікації, придатною для розташування ущільненої сировини, зоною розпалювання, розташованою під активною зоною газифікації, та зоною золоутворення, розташованою під зоною розпалювання, а також засіб подачі окислювача та засіб подачі гарячого повітря у зону розпалювання. При цьому засіб подачі окислювача містить засіб подачі окислювача до активної зони газифікації, виконаний центрально-осьового типу у вигляді труби, розташованої по центральній осі камери згоряння щонайменше на всю довжину активної зони газифікації та обладнаної рівномірно розташованими по довжині отворами. Стінки камери згоряння утворені вогнетривкою цеглою таThe problem is solved in such a way that a solid fuel heat generator, according to a useful model, contains a cylindrical combustion chamber with an active gasification zone suitable for the location of compacted raw materials, an ignition zone located below the active gasification zone, and an ash formation zone located below the ignition zone, and as well as a means of supplying the oxidizer and a means of supplying hot air to the ignition zone. At the same time, the means of supplying the oxidant contains the means of supplying the oxidant to the active zone of gasification, made of the central-axial type in the form of a pipe located along the central axis of the combustion chamber at least along the entire length of the active zone of gasification and equipped with holes evenly spaced along the length. The walls of the combustion chamber are made of refractory bricks and

Зо містять периферійні канали, закриті ззовні та розташовані вертикально вздовж активної зони газифікації. Периферійні канали сполучені в нижній частині з камерою змішування та догоряння, утвореною у стінках камери згоряння по її периметру. Причому щонайменше один отвір сполучення каналів з камерою змішування та догоряння розташований на рівні умовного переходу між активною зоною газифікації та зоною золовідведення. Додатково засіб подачі окислювача містить засіб подачі окислювача до зони золоутворення камери згоряння.Zo contain peripheral channels, closed from the outside and located vertically along the active zone of gasification. The peripheral channels are connected in the lower part with the mixing and afterburning chamber formed in the walls of the combustion chamber along its perimeter. Moreover, at least one opening connecting the channels to the mixing and afterburning chamber is located at the level of the conditional transition between the active gasification zone and the ash removal zone. Additionally, the oxidizer supply means contains the oxidizer supply means to the ash formation zone of the combustion chamber.

Технічним результатом при застосуванні твердопаливного генератора тепла згідно з корисною моделлю є підвищення загальної теплопродуктивності термічної деструкції сировини при зменшенні кількості летких речовин на виході та підвищення надійності роботи твердопаливного генератора тепла з врахуванням високотемпературного навантаження на внутрішні елементи конструкції генератора та їх значну акумулятивну теплоємність.The technical result of using a solid-fuel heat generator according to the useful model is an increase in the overall thermal productivity of the thermal destruction of raw materials while reducing the amount of volatile substances at the output and an increase in the reliability of the solid-fuel heat generator, taking into account the high-temperature load on the internal elements of the generator design and their significant accumulative heat capacity.

Згідно з одним із переважних варіантів виконання твердопаливного генератора тепла, труба засобу подачі окислювача до активної зони газифікації може бути закріплена у верхній частині камери згоряння.According to one of the preferred versions of the solid fuel heat generator, the pipe of the oxidant supply to the active gasification zone can be fixed in the upper part of the combustion chamber.

Згідно з ще одним із переважних варіантів виконання твердопаливного генератора тепла, засіб подачі окислювача до зони золоутворення камери згоряння може бути виконаний у вигляді труби, розташованої усередині труби засобу подачі окислювача до активної зони газифікації, вихідний отвір якої розташований нижче нижньої кромки труби засобу подачі окислювача до активної зони газифікації.According to one more preferred version of the solid fuel heat generator, the means of supplying the oxidant to the ash formation zone of the combustion chamber can be made in the form of a pipe located inside the pipe of the means of supplying the oxidant to the active gasification zone, the outlet of which is located below the lower edge of the pipe of the means of supplying the oxidant to active zone of gasification.

Згідно з ще одним із переважних варіантів виконання твердопаливного генератора тепла, труба засобу подачі окислювача до зони золоутворення може бути використана як засіб подачі гарячого повітря у зону розпалювання, для чого додатково обладнана вхідним отвором у верхній частині.According to another preferred embodiment of the solid fuel heat generator, the pipe of the means of supplying the oxidizer to the ash formation zone can be used as a means of supplying hot air to the ignition zone, for which it is additionally equipped with an inlet opening in the upper part.

Згідно з ще одним із переважних варіантів виконання, твердопаливний генератор тепла може мати нижню частину, виконану в вигляді конусного звуження та обладнану скребковим транспортером повітряного охолодження з ланцюговим тяговим елементом якірного типу.According to another preferred embodiment, the solid fuel heat generator can have a lower part made in the form of a conical narrowing and equipped with a scraper conveyor of air cooling with a chain traction element of the anchor type.

Згідно з ще одним із переважних варіантів виконання, периферійні канали можуть бути сполучені в нижній частині з камерою змішування та догоряння щонайменше у двох точках, розташованих протилежно одна одній.According to another preferred embodiment, the peripheral channels can be connected in the lower part with the mixing and afterburning chamber at least in two points located opposite to each other.

Згідно з ще одним із переважних варіантів виконання, активна зона газифікації може бути виконана придатною для розташування брикетованої сировини та/або гранульованої сировини як ущільненої сировини.According to another preferred embodiment, the active gasification zone can be made suitable for the placement of briquetted raw materials and/or granulated raw materials as compacted raw materials.

Між сукупністю суттєвих ознак корисної моделі і технічним результатом, який досягається при її використанні, є наступний причинно-наслідковий зв'язок.There is the following cause-and-effect relationship between the set of essential features of a useful model and the technical result achieved when using it.

Підвищення мінералізації зольного залишку при термічній деструкції сировини та підвищення екологічної безпеки процесу спалювання досягається завдяки умовам стабільного самопідтримного горіння сировини з низькою теплоутворюючою здатністю та створенню необхідного рівня температурного поля у активній зоні газифікації через додатковий підвід тепла та його акумулятивне накопичення для компенсації втрат на прогрівання повітря та сировини, що подається. Такі умови забезпечуються наступними особливостями конструкції твердопаливного генератора тепла, а саме камери згорання у вигляді циліндричного реактора зі стінками, утвореними за особливою схемою викладки вогнетривкої цегли, та зі сформованими по внутрішній стороні стінки повздовжніми газовідвідними периферійними каналами і застосованою центрально-осьовою схемою обдування окислювачем стовпа палива, розміщеного в камері згоряння.An increase in the mineralization of the ash residue during the thermal destruction of raw materials and an increase in the environmental safety of the burning process is achieved thanks to the conditions of stable self-sustaining combustion of raw materials with a low heat-generating capacity and the creation of the necessary level of the temperature field in the active zone of gasification through additional heat supply and its accumulative accumulation to compensate for air heating losses and raw materials that are served. Such conditions are provided by the following features of the design of the solid fuel heat generator, namely the combustion chamber in the form of a cylindrical reactor with walls formed according to a special scheme of laying out refractory bricks, and with longitudinal gas discharge peripheral channels formed on the inner side of the wall and a central-axial scheme for blowing the fuel column oxidizer , placed in the combustion chamber.

Виконання камери згорання у вигляді циліндричного реактора зі стінками, утвореними вогнетривкою цеглою, який передбачає відвід газоподібних продуктів згоряння по спеціально утворених периферійних каналах, закритих ззовні та розташовані вертикально вздовж активної зони газифікації створює умови для проходження початкових піролізних газів, насичених вологою, вздовж активної зони газифікації (згорання сировини). При проходженні периферійними каналами початкові піролізні гази змішуються з більш гарячими газоподібними потоками, циркулюючими у нижній частині камери згоряння. При змішуванні створюють кінцеву горючу суміш за рахунок взаємного збагачення киснем та леткими, яку на рівні умовного переходу між активною зоною газифікації та зоною золоутворення (зоною догорання вуглецевого залишку) направляють у камеру змішування та догорання, де відбувається змішування та догорання "реакторних" газів.The execution of the combustion chamber in the form of a cylindrical reactor with walls formed by refractory bricks, which provides for the removal of gaseous combustion products through specially formed peripheral channels, closed from the outside and located vertically along the active zone of gasification, creates conditions for the passage of initial pyrolysis gases, saturated with moisture, along the active zone of gasification (combustion of raw materials). When passing through the peripheral channels, the initial pyrolysis gases are mixed with hotter gaseous streams circulating in the lower part of the combustion chamber. During mixing, a final combustible mixture is created due to the mutual enrichment of oxygen and volatiles, which, at the level of the conditional transition between the active gasification zone and the ash formation zone (the carbon residue afterburning zone), is sent to the mixing and afterburning chamber, where mixing and afterburning of the "reactor" gases takes place.

Подача окислювача в активну зону газифікації через засіб подачі окислювача, виконаний центрально-осьового типу у вигляді труби, розташованої по центральній осі камери згорянняSupply of oxidizer to the active zone of gasification through means of supply of oxidizer, made of the central-axial type in the form of a pipe located along the central axis of the combustion chamber

Зо щонайменше на всю довжину активної зони газифікації, обладнаної рівномірно розташованими по довжині отворами та закріпленої у верхній частині камери згоряння, дозволяє продувати окислювачем в поперечному напрямку фіксований стінкою камери згоряння шар попередньо підсушеної та ущільненої сировини. При цьому окислювач проходить через внутрішній об'єм труби і виходить через отвори труби із статистично урівноваженим вхідним тиском, розподіляючись по потокам в залежності від газової проникливості перерізів фаз вигорання сировини, унеможливлюючи аеродинамічне збудження сировини у робочому інтервалі регулювання і пов'язаний з цим викид пилу та виключаючи їх вплив на подальшу мінералізацію зольного залишку.At least along the entire length of the active gasification zone, equipped with evenly spaced holes along the length and fixed in the upper part of the combustion chamber, it allows to blow the oxidizer in the transverse direction, a layer of pre-dried and compacted raw materials fixed by the wall of the combustion chamber. At the same time, the oxidizer passes through the internal volume of the pipe and exits through the openings of the pipe with a statistically balanced inlet pressure, being distributed along the streams depending on the gas permeability of the sections of the phases of combustion of the raw material, making it impossible for the aerodynamic excitation of the raw material in the working interval of regulation and the associated dust emission and excluding their influence on further mineralization of the ash residue.

Наявність камери змішування та догорання дозволяє застосувати її газовий об'єм як термооболонку по всій висоті камери згоряння за рахунок проходження частково окислених продуктів газифікації палива, відведених з реактора, через об'єм камери змішування та догорання. Це стабілізує підвід тепла до ендотермічних зон початкових фаз горіння та інтенсифікацію прогріву газів, циркулюючих по периферійних каналах у стінках камери згоряння, враховуючи також і утворення стінок камери згоряння із вогнетривкої цегли та її значну теплоємкість. Завдяки цьому підвищують стабільність умов для здійснення безперервного спалювання палива з низьким рівнем горючих речовин.The presence of the mixing and afterburning chamber allows its gas volume to be used as a thermal envelope over the entire height of the combustion chamber due to the passage of partially oxidized fuel gasification products removed from the reactor through the volume of the mixing and afterburning chamber. This stabilizes the supply of heat to the endothermic zones of the initial phases of combustion and the intensification of the heating of gases circulating through the peripheral channels in the walls of the combustion chamber, also taking into account the formation of the walls of the combustion chamber from refractory brick and its significant heat capacity. Thanks to this, the stability of the conditions for continuous burning of fuel with a low level of combustible substances is increased.

Використання попередньо підсушеної та ущільненої сировини відомого початкового мінерального складу високої гомонізації є важливим для проведення термічної конверсії з цільовою або направленою мінералізацією зольного залишку. Переважним є використання брикетованої сировини та/(або гранульованої сировини, в якій частинки початкового мінерального складу паливної суміші набувають максимального зближення, що сприяє досягненню потрібної температури для проходження твердофазових реакцій мінерального синтезу в динаміці акумулятивного накопичення теплової енергії вигорання горючого компонента в тілі брикету або гранули.The use of pre-dried and compacted raw materials of known initial mineral composition of high homogenization is essential for conducting thermal conversion with targeted or directed mineralization of the ash residue. It is preferable to use briquetted raw materials and/or granulated raw materials, in which the particles of the initial mineral composition of the fuel mixture acquire maximum convergence, which contributes to the achievement of the required temperature for the passage of solid-phase reactions of mineral synthesis in the dynamics of the accumulative accumulation of thermal energy from the combustion of the combustible component in the body of the briquette or pellet.

Конструкція камери змішування та догорання забезпечує вхід "реакторних" газів через отвір на рівні умовного переходу між активною зоною газифікації та зоною золоутворення (зоною догорання вуглецевого залишку), тобто на рівні умовного кордону між зонами згорання летких і допалу вуглецевого залишку, що виключає вплив газів, утворених у верхній частині активної зони газифікації, на температурний режим і мінералізацію в зоні золоутворення камери (516) згоряння.The design of the mixing and afterburning chamber ensures the entry of "reactor" gases through an opening at the level of the conditional transition between the active zone of gasification and the zone of ash formation (the zone of afterburning of carbon residue), i.e. at the level of the conditional border between the zones of combustion of volatile and afterburning of carbon residue, which excludes the influence of gases, formed in the upper part of the active gasification zone, on the temperature regime and mineralization in the ash formation zone of the combustion chamber (516).

Наявність засобу подачі окислювача до зони золоутворення камери згоряння та виконання його у вигляді труби, розташованої усередині труби засобу подачі окислювача до активної зони газифікації, вихідний отвір якої розташований нижче нижньої кромки труби засобу подачі окислювача до активної зони газифікації, дозволяє забезпечити додаткову подачу окислювача у зону золоутворення камери згоряння. Режим постачання окислювача в зону золоутворення камери згоряння (зону згорання вуглецевого залишку) є окремою важливою фазою технічного процесу кінцевого випалу сировини згідно з наступним. Проведені винахідником дослідження фазових перетворень при спалюванні макулатурного шламу як низькокалорійної та високозольної сировини продемонстрували, що у зоні вигорання вуглецевого залишку протікає ендотермічний процес видалення хімічно зв'язаної структурної води і початок деструкції каоліну.The presence of a means of supplying the oxidizer to the ash formation zone of the combustion chamber and its execution in the form of a pipe located inside the pipe of the means of supplying the oxidizer to the active gasification zone, the outlet of which is located below the lower edge of the pipe of the means of supplying the oxidizer to the active zone of gasification, allows to provide additional supply of the oxidizer to the zone ash formation of the combustion chamber. The mode of supplying the oxidant to the ash formation zone of the combustion chamber (carbon residue combustion zone) is a separate important phase of the technical process of the final firing of raw materials according to the following. Research conducted by the inventor on phase transformations during the burning of waste paper sludge as a low-calorie and high-ash raw material demonstrated that in the carbon residue burnout zone, an endothermic process of removal of chemically bound structural water and the beginning of kaolin destruction takes place.

В результаті цього утворюється метакаолін:As a result, metakaolin is formed:

АІ2Оз:25102:2Н20-- АІ2Оз:25102--Н2О.AI2Oz:25102:2H20-- AI2Oz:25102--H2O.

Декарбонізація крейди у щільній суміші з метакаоліном, на відміну від її декарбонізації в однокомпонентному чи розрізненому виді (910 "С), починається вже при температурі 600 "С. Ці реакції проходять із значним поглинанням тепла, як було зазначено вище. У подальших дослідженнях отриманого зольного залишку від спаленого брикетованого макулатурного шламу у експериментальному твердопаливному генераторі тепла було виявлено присутність вуглецю, що вказувало на необхідність вдосконалення схеми подачі окислювача у камеру згоряння для оптимізації процесів золоутворення. Таким вдосконаленням є як саме додаткове подання окислювача у нижню частину реактора, так і розташування місця виходу реакторних газів у камеру змішування та догоряння.Decarbonization of chalk in a dense mixture with metakaolin, in contrast to its decarbonization in a single-component or separate form (910 "C), begins already at a temperature of 600 "C. These reactions proceed with considerable absorption of heat, as stated above. In further studies of the obtained ash residue from the burned briquetted waste paper sludge in an experimental solid fuel heat generator, the presence of carbon was found, which indicated the need to improve the oxidant supply scheme to the combustion chamber to optimize ash formation processes. Such an improvement is both the additional delivery of the oxidizer to the lower part of the reactor, and the location of the outlet of the reactor gases into the mixing and afterburning chamber.

При цьому застосування засобу подачі окислювача до зони золоутворення камери згоряння в конструкції твердопаливного генератора тепла та його конструкція також значно розширює можливості генератора в залежності від технології деструкції сировини. Наприклад, завдяки такому засобу можливе проведення повного кисневого обдування зони золоутворення або подача газової суміші, тільки частково збагаченої окислювачем. Також для окремих технологій деструкції сировини можлива подача відновлювальних газів або створення інертного середовища у зоні золоутворення.At the same time, the use of a means of supplying an oxidizer to the ash formation zone of the combustion chamber in the design of a solid fuel heat generator and its design also significantly expands the capabilities of the generator depending on the raw material destruction technology. For example, thanks to this tool, it is possible to carry out full oxygen blowing of the ash formation zone or to supply a gas mixture that is only partially enriched with an oxidizer. Also, for certain raw material destruction technologies, it is possible to supply reducing gases or create an inert environment in the ash formation zone.

Засіб подачі окислювача до зони золоутворення камери згоряння також застосовується і дляThe means of supplying the oxidizer to the ash formation zone of the combustion chamber is also used for

Зо розпалювання сировини шляхом подачі повітря, нагрітого до температури 400-600 "С, у зону, розташовану нижче активної зони газифікації, для чого труба засобу подачі окислювача до зони золоутворення додатково обладнана вхідним отвором у верхній частині. Завдяки цьому досягають більш ефективного "точкового" розпалу, і при цьому уникають необхідності застосування вбудованого ТЕНу, як в інших відомих рішеннях, що спрощує конструкцію генератора тепла і підвищує надійність його роботи.From igniting raw materials by supplying air heated to a temperature of 400-600 "С to the zone located below the active gasification zone, for which the pipe of the oxidant supply to the ash formation zone is additionally equipped with an inlet in the upper part. Thanks to this, a more effective "point" is achieved ignition, and at the same time avoid the need to use a built-in heating element, as in other known solutions, which simplifies the design of the heat generator and increases the reliability of its operation.

Таким чином, запропонований твердопаливний генератор тепла для автогенного спалювання низькокалорійної та високозольної сировини в режимі цільової твердофазової мінералізації зольного залишку дозволяє отримати, крім традиційної теплогенерації, зольний залишок з підвищеними гідратаційними якостями. Запропонований твердопаливний генератор тепла може бути основною ланкою при створені ланцюга повної утилізації промислових відходів шляхом використання енергії горіння сировини у цільовому термохімічному синтезі мінералів зольного залишку, для чого твердопаливний генератор тепла забезпечує максимально сприятливі умови самопідтримного горіння низькокалорійної сировини та проходження термічної мінералізації згідно з попередньо визначеними реакціями.Thus, the proposed solid fuel heat generator for autogenous combustion of low-calorie and high-ash raw materials in the mode of targeted solid-phase mineralization of ash residue allows obtaining, in addition to traditional heat generation, ash residue with increased hydration qualities. The proposed solid fuel heat generator can be the main link in the creation of a chain of complete utilization of industrial waste by using the energy of burning raw materials in the targeted thermochemical synthesis of ash residue minerals, for which the solid fuel heat generator provides the most favorable conditions for the self-sustaining combustion of low-calorie raw materials and the passage of thermal mineralization according to predetermined reactions .

Заявлену корисну модель проілюстровано наступним прикладом виконання твердопаливного генератора тепла та автогенного спалювання низькокалорійної та високозольної сировини в режимі цільової твердофазової мінералізації зольного залишку з використанням такого генератора. Суть корисної моделі пояснюється кресленням, де: - на фіг. 1 - загальний вид твердопаливного генератора тепла, - на фіг. 2 - вид збоку твердопаливного генератора тепла, - на фіг. З - вид зверху твердопаливного генератора тепла, - на фіг. 4 - переріз А-А на фіг. З, - на фіг. 5 - переріз Б-Б на фіг. 1, - на фіг. 6 - переріз В-В на фіг. 1, - на фіг. 7 - переріз Г-Г на фіг. 1, - на фіг. 8 - дериватограма термічної конверсії макулатурного скопа, отримана при диференційно-термічному аналізі партії брикетів у дериватографі ОД-15000.The proposed useful model is illustrated by the following example of a solid-fuel heat generator and autogenous combustion of low-calorie and high-ash raw materials in the mode of target solid-phase mineralization of ash residue using such a generator. The essence of the useful model is explained by the drawing, where: - in fig. 1 - a general view of a solid fuel heat generator, - in fig. 2 - a side view of a solid fuel heat generator, - in fig. C - a top view of a solid fuel heat generator, - in fig. 4 - section AA in fig. C, - in fig. 5 - section B-B in fig. 1, - in fig. 6 - section B-B in fig. 1, - in fig. 7 - section GG in fig. 1, - in fig. 8 - a derivative diagram of the thermal conversion of waste paper, obtained during the differential thermal analysis of a batch of briquettes in the OD-15000 derivatograph.

Наведені приклади генератора та способу його використання не обмежують інших можливих варіантів виконання корисної моделі в межах формули, а тільки пояснюють його суть.The given examples of the generator and the method of its use do not limit other possible options for implementing a useful model within the formula, but only explain its essence.

Твердопаливний генератор тепла містить циліндричну камеру згоряння (1) з активною зоною газифікації (2), придатною для розташування ущільненої сировини, переважно брикетованої сировини та/або гранульованої сировини, зоною розпалювання (3), розташованою під активною зоною газифікації (2), зоною золоутворення (4), розташованою під зоною розпалювання (3), та засіб подачі окислювача (5).The solid fuel heat generator contains a cylindrical combustion chamber (1) with an active gasification zone (2), suitable for placing compacted raw materials, preferably briquetted raw materials and/or granular raw materials, an ignition zone (3) located under the active gasification zone (2), an ash formation zone (4), located under the ignition zone (3), and the oxidizer supply means (5).

Засіб подачі окислювача (5) містить засіб подачі окислювача до активної зони газифікації (6), виконаний центрально-осьового типу у вигляді труби, розташованої по центральній осі камери згоряння (1) щонайменше на всю довжину активної зони газифікації (2) та обладнаної рівномірно розташованими по довжині отворами (7). Труба засобу подачі окислювача до активної зони газифікації (6) закріплена у верхній частині камери згоряння.The oxidizer supply means (5) contains the means for supplying the oxidizer to the active gasification zone (6), made of the central-axial type in the form of a pipe located along the central axis of the combustion chamber (1) for at least the entire length of the active gasification zone (2) and equipped with evenly spaced along the length of the holes (7). The pipe of the oxidant supply to the active gasification zone (6) is fixed in the upper part of the combustion chamber.

Стінки камери згоряння (1) утворені вогнетривкою цеглою та містять периферійні канали (8).The walls of the combustion chamber (1) are made of refractory bricks and contain peripheral channels (8).

Периферійні канали (8) закриті ззовні та розташовані вертикально вздовж активної зони газифікації (2) камери згоряння (1). Периферійні канали (8) сполучені в нижній частині з камерою змішування та догоряння (9), утвореною у стінках камери згоряння (1) по її периметру, у двох точках А і Б, розташованих протилежно одна одній. Отвір сполучення каналів з камерою змішування та догоряння (10) розташований на рівні умовного переходу між активною зоною газифікації (2) та зоною золоутворення (4).Peripheral channels (8) are closed from the outside and are located vertically along the active gasification zone (2) of the combustion chamber (1). The peripheral channels (8) are connected in the lower part with the mixing and afterburning chamber (9), formed in the walls of the combustion chamber (1) along its perimeter, at two points A and B, located opposite to each other. The channel connection hole with the mixing and afterburning chamber (10) is located at the level of the conditional transition between the active gasification zone (2) and the ash formation zone (4).

Засіб подачі окислювача (5) додатково містить засіб подачі окислювача до зони золоутворення (11). Засіб подачі окислювача до зони золоутворення камери згоряння (11) виконаний у вигляді труби з вхідним отвором (12), розташованої усередині труби засобу подачі окислювача до активної зони газифікації (б), вихідний отвір (13) якої розташований нижче нижньої кромки (14) засобу подачі окислювача до активної зони газифікації (6). Труба засобу подачі окислювача до зони золоутворення (11) використана як засіб подачі гарячого повітря у зону розпалювання, для чого додатково обладнана вхідним отвором (15) у верхній частині.The means of supplying the oxidizer (5) additionally contains the means of supplying the oxidizer to the ash formation zone (11). The means of supplying the oxidizer to the ash formation zone of the combustion chamber (11) is made in the form of a pipe with an inlet hole (12), located inside the pipe of the means of supplying the oxidizer to the active gasification zone (b), the outlet hole (13) of which is located below the lower edge (14) of the means supply of oxidizer to the active zone of gasification (6). The pipe of the means of supplying the oxidizer to the ash formation zone (11) is used as a means of supplying hot air to the ignition zone, for which it is additionally equipped with an inlet (15) in the upper part.

Нижня частина твердопаливного генератора тепла виконана в вигляді конусного звуження (16) та обладнана скребковим транспортером повітряного охолодження (17) з ланцюговим тяговим елементом якірного типу (18).The lower part of the solid fuel heat generator is made in the form of a conical narrowing (16) and is equipped with a scraper air cooling conveyor (17) with a chain traction element of the anchor type (18).

На бічній поверхні твердопаливного генератора тепла в його зовнішньому обмуруванні розташовано портал видалення гарячих газів (19) у вигляді порожнистого патрубку, внутрішнійOn the side surface of the solid fuel heat generator in its external walling there is a portal for removing hot gases (19) in the form of a hollow pipe, the internal

Зо об'єм якого сполучений з одного боку з об'ємом камери змішування та догоряння (9) та з іншого боку із засобом утилізації енергії гарячих газів, наприклад, з котлом-утилізатором (на фігурах не показано).The volume of which is connected on the one hand with the volume of the mixing and afterburning chamber (9) and on the other hand with a means of energy utilization of hot gases, for example, with a boiler-utilizer (not shown in the figures).

Спосіб автогенного спалювання низькокалорійної та високозольної сировини в режимі цільової твердофазової мінералізації зольного залишку за допомогою описаного вищеThe method of autogenous combustion of low-calorie and high-ash raw materials in the mode of target solid-phase mineralization of the ash residue using the method described above

З5 твердопаливного генератора тепла здійснюють наступним чином.C5 solid fuel heat generator is carried out as follows.

Спочатку здійснюють подачу попередньо підсушеної та ущільненої сировини відомого початкового мінерального складу високої гомонізації (20) у камеру згоряння (1) твердопаливного генератора тепла до заповнення активної зони газифікації (2). Як підсушену та ущільнену сировини можуть використовувати брикетовану сировину або гранульовану сировину або їх суміш. Як сировину переважно використовують тонкодисперсні відходи вуглезбагачення, переробки макулатури та летючі золи теплових електростанцій. Брикетована або гранульована сировина може містити некондиційний торф, буре вугілля, горючу сланцеву породу тощо.First, pre-dried and compacted raw materials of known initial mineral composition of high homogenization (20) are fed into the combustion chamber (1) of the solid fuel heat generator until the gasification active zone (2) is filled. Briquetted raw materials or granulated raw materials or their mixture can be used as dried and compacted raw materials. Finely dispersed coal beneficiation waste, waste paper recycling and thermal power plant fly ash are mainly used as raw materials. Briquetted or granulated raw materials may contain substandard peat, lignite, combustible shale, etc.

Сировина, в залежності від необхідних властивостей кінцевого продукту спалювання, може бути збалансована мінеральними добавками та скоригована добавкою відходів рослинного походження до межі автогенного горіння.The raw material, depending on the required properties of the final combustion product, can be balanced with mineral additives and adjusted with the addition of vegetable waste to the limit of autogenous combustion.

Після здійснюють подачу окислювача (21) у активну зону газифікації (2) камери згоряння (1) твердопаливного генератора тепла. Як окислювач використовують переважно атмосферне повітря. Як варіант, може бути використане повітря, частково збагаченого киснем, або чистий кисень, або відновлювальні гази або інертні гази. Повітря для газифікації можуть нагнітати окремо розміщеним вентилятором середнього тиску.After that, the oxidizer (21) is fed into the gasification active zone (2) of the combustion chamber (1) of the solid fuel heat generator. Atmospheric air is mainly used as an oxidizer. Alternatively, partially oxygenated air, or pure oxygen, or reducing gases or inert gases may be used. Air for gasification can be pumped by a separately placed fan of medium pressure.

Подання окислювача у камеру згоряння твердопаливного генератора тепла здійснюють по центру циліндричної камери згоряння твердопаливного генератора тепла в обдувну трубу засобу подачі окислювача до активної зони газифікації (6) через отвори (7). Подачу гарячого повітря (22), нагрітого до температури 400-600 "С, здійснюють до зони розпалювання (3) через вхідний отвір (15) та вихідний отвір (13) засобу подачі окислювача до зони золоутворення (11) для початку газифікації сировини у активній зоні газифікації (2). Тим самим створюють у активній зоні газифікації (2) саморегулятивно розподілені по висоті, в залежності від ступеню вигорання завантаженої зверху сировини і пов'язаної з цим зміни газової проникливості, радіальні потоки окислювача від центру до стінок циліндричної камери згоряння (1). Утворені таким чином радіальні потоки окислювача продувають брикети та/або гранули ущільненої сировини у поперечному напрямку.The supply of the oxidizer to the combustion chamber of the solid fuel heat generator is carried out through the center of the cylindrical combustion chamber of the solid fuel heat generator into the blowing pipe of the means of supplying the oxidizer to the active gasification zone (6) through the holes (7). Supply of hot air (22), heated to a temperature of 400-600 "C, is carried out to the ignition zone (3) through the inlet hole (15) and outlet hole (13) of the means of supplying the oxidizer to the ash formation zone (11) to start the gasification of raw materials in the active gasification zone (2). Thus, in the active gasification zone (2), self-regulatingly distributed in height, depending on the degree of combustion of the raw materials loaded from above and the associated change in gas permeability, create radial flows of the oxidizer from the center to the walls of the cylindrical combustion chamber ( 1).Radial streams of oxidizer formed in this way blow briquettes and/or granules of compacted raw material in the transverse direction.

Відведення газоподібних продуктів згоряння з активної зони газифікації (2) здійснюють зверху вниз через периферійні канали (8), закриті ззовні та розташовані вертикально вздовж активної зони газифікації (2), з їх наступним змішуванням з нижніми потоками газоподібних продуктів згоряння та подачею утвореної горючої суміші у камеру змішування та догоряння (9), утворену навкруги активної зони газифікації (2). З камери змішування та догоряння (9) здійснюють відведення гарячих газів (24) через портал видалення гарячих газів (19) на утилізацію, наприклад, до котла-утилізатора.Removal of gaseous combustion products from the active gasification zone (2) is carried out from top to bottom through peripheral channels (8), closed from the outside and located vertically along the active gasification zone (2), with their subsequent mixing with the lower flows of gaseous combustion products and feeding the formed combustible mixture into mixing and afterburning chamber (9), formed around the active gasification zone (2). Hot gases (24) are removed from the mixing and afterburning chamber (9) through the hot gas removal portal (19) for disposal, for example, to a waste boiler.

Наявність периферійних каналів (8) та фіксована по всій висоті поперечна товщина шару сировини у активної зони газифікації (2), яку продувають окислювачем, дозволяє вести контрольований обдув без аеродинамічного збудження та виносу пилу. Дозована подача окислювача в активну зону газифікації (2) сумісно із її зовнішнім омиванням газами у камері змішування та догоряння (9) сприяє максимально ефективному використанню енергетичного потенціалу малокалорійного палива в твердопаливному генераторі тепла.The presence of peripheral channels (8) and the transverse thickness of the raw material layer in the active zone of gasification (2), which is blown by an oxidizer, allows controlled blowing without aerodynamic excitation and dust removal. The dosed supply of the oxidizer to the active zone of gasification (2) in conjunction with its external washing with gases in the mixing and afterburning chamber (9) contributes to the most efficient use of the energy potential of low-calorie fuel in a solid fuel heat generator.

Подачу горючої суміші газів у камеру змішування та догоряння (9) здійснюють двома потоками зустрічного напряму (точки А і Б) через отвори (10) на межі умовного переходу між активною зоною газифікації (2) та зоною золоутворення (4), яка виконує роль зони догорання вуглецевого залишку. Така організація руху газів виключає вплив відносно "холодних" газів верхнього рівня на зону догорання вуглецевого залишку, де власне і проходять всі термохімічні процеси золоутворення. При цьому додатково здійснюють подачу окислювача (23) у зону золоутворення (4) через вхідний отвір (12) та вихідний отвір (13) засобу подачі окислювача до зони золоутворення (11).The supply of a combustible mixture of gases to the mixing and afterburning chamber (9) is carried out by two flows in the opposite direction (points A and B) through holes (10) at the border of the conditional transition between the active gasification zone (2) and the ash formation zone (4), which acts as a zone burning of the carbon residue. This organization of gas movement excludes the influence of relatively "cold" gases of the upper level on the afterburning zone of the carbon residue, where all the thermochemical processes of ash formation actually take place. At the same time, the oxidizing agent (23) is additionally supplied to the ash formation zone (4) through the inlet hole (12) and the outlet hole (13) of the means for supplying the oxidizing agent to the ash formation zone (11).

Процес газифікації сировини в твердопаливному генераторі тепла регулюють подачею окислювача та швидкістю видалення зольного залишку (25) із зони золоутворення (4) через конусне звуження (16) нижньої частини твердопаливного генератора тепла за допомогою скребкового транспортера повітряного охолодження (17) з ланцюговим тяговим елементом якірного типу (18).The process of gasification of raw materials in the solid fuel heat generator is regulated by the supply of the oxidizer and the speed of removal of the ash residue (25) from the ash formation zone (4) through the conical narrowing (16) of the lower part of the solid fuel heat generator with the help of a scraper air cooling conveyor (17) with a chain traction element of the anchor type (18).

На фіг. 8 представлено дериватограму макулатурного скопа, отриману при диференційно-In fig. 8 presents the derivative diagram of the waste paper oscilloscope, obtained by differential

Зо термічному аналізі навішування брикетів в дериватографі ОД-15000, яка достовірно точно (до температури 900 "С) характеризує процеси, що протікають в твердопаливному генераторі тепла під час спалювання брикетів макулатурного скопа. На дериватограмі використано наступні позначення: - ТО, 95 - крива зміна маси зразка. - ОТА, "С - диференціальна температурна крива, що ілюструє виділення або поглинання зразком тепла, - ОТО, 95 тіп - диференціальна крива зміни маси зразка (швидкість зміни маси).From the thermal analysis of the hanging of briquettes in the OD-15000 derivatograph, which reliably and accurately (up to a temperature of 900 "C) characterizes the processes taking place in a solid fuel heat generator during the burning of briquettes of waste paper. The following notations are used on the derivatogram: - TO, 95 - curve change mass of the sample. - ОТА, "С - differential temperature curve illustrating heat release or absorption by the sample, - ОТО, 95 tip - differential curve of sample mass change (rate of mass change).

Брикети макулатурного скопу, які згоряють у камері згоряння твердопаливного генератора тепла, мають в своєму ядрі ще більшу температуру, що сприяє спіканню зольного залишку і подальшого його шлакування під впливом виходу продуктів горіння і вуглекислого газу від декарбонізації крейди. За раніше виконаним дослідженням, температури розм'якшення їрозм та напіврідкого станів золи скопа Ішр складають їрозм - 1340 "С та їшр - 1370 "С, з чого виходить, що в такому "спіканні" відсутній метакаолін, який при даних температурах реагує з вапном (оксидом кальцію, - продуктом декарбонізації крейди) утворюючи алюмосилікати кальцію. Звідси виникає необхідність сепарації отриманого зольного залишку з метою відокремлення шлаку від рихлої складової, тому що це є два окремих цінних продукти.Briquettes of waste paper scrap, which burn in the combustion chamber of a solid fuel heat generator, have an even higher temperature in their core, which contributes to the sintering of the ash residue and its subsequent slag under the influence of the release of combustion products and carbon dioxide from the decarbonization of chalk. According to a previously conducted study, the softening temperatures of sinter and semi-liquid states of osprey ash are sinter - 1340 "C and sinter - 1370 "C, from which it follows that in such "sintering" there is no metakaolin, which reacts with lime at these temperatures ( calcium oxide, a product of chalk decarbonization) forming calcium aluminosilicates. Hence, there is a need to separate the obtained ash residue in order to separate the slag from the loose component, because these are two separate valuable products.

Дериватограма ілюструє динаміку та фазові перетворення спалювання макулатурного скопа. По точках перетину кривою ОТА своєї "нульової" лінії виділяються чотири характерні зони (поз. 1-4 на фіг. 8). Ці зони визначили наступне: - вологість досліджуваних зразків скопу становила УУ-4 9о (згідно з проекціями точок кривоїThe derivative diagram illustrates the dynamics and phase transformations of waste paper incineration. At the points of intersection of the OTA curve with its "zero" line, four characteristic zones are distinguished (items 1-4 in Fig. 8). These zones determined the following: - the moisture content of the studied samples of osprey was УU-4 9о (according to the projections of the points of the curve

ТО в першій зоні (поз.1)), - відсоток виходу летючих Улетюч - 96-64-32 Фо (згідно з проекцією ТО у другій зоні (поз3.2)), - істинний відсоток виходу зольного залишку бшлак - 0,111 тонни/тонну сирого скопу, за яким можна уточнити раніше прийнятий питомий показник на 1т сирого макулатурного скопу р"шлак - 0,140 тонни/гтонну сирого скопу (згідно з кінцевою проекцією ТО на початку четвертої зони (по3.3)),Maintenance in the first zone (item 1)), - the percentage of the release of volatile Uletyuch - 96-64-32 Fo (according to the projection of the maintenance in the second zone (item 3.2)), - the true percentage of the release of ash residue bshlak - 0.111 tons/ton of raw scum, according to which the previously accepted specific indicator per 1 ton of raw waste paper slag can be specified - 0.140 tons/gton of raw scum (according to the final projection of maintenance at the beginning of the fourth zone (according to 3.3)),

Аналіз третьої зони, де суміщаються процеси вигоряння коксового залишку та видалення хімічно зв'язаної води з каоліну, свідчить про майже повне поглинання тепла догоряння, утвореного метакаоліном. Це є доказом того, що подача достатньої кількості окислювача саме в цю зону має визначальне значення на подальші процеси мінералізації золи, а також на загальні показники екологічності термічної утилізації макулатурного скопа.The analysis of the third zone, where the processes of coke residue combustion and removal of chemically bound water from kaolin are combined, indicates almost complete absorption of the afterburning heat generated by metakaolin. This is proof that the supply of a sufficient amount of oxidizing agent to this zone is of decisive importance for the further processes of ash mineralization, as well as for the general indicators of the environmental friendliness of the thermal disposal of waste paper.

Випробування способу автогенного спалювання низькокалорійної та високозольної сировини в режимі цільової твердофазової мінералізації зольного залишку були проведені на базі ПрАТ "Київський картонно-паперовий комбінат", для чого на території ТЕС був збудований експериментально-дослідний зразок твердопаливного генератора тепла з об'ємом камери згоряння 0,4 м3. На побудованому експериментально-дослідному зразку було проведено ряд тестових, робочих та екологічних випробувань загальною протяжністю 25 год., під час яких було спалено 10,5 м (5 тонн) підсушених брикетів макулатурного скопу. По результатам випробувань були визначені питомі величини теплової потужності, підтверджено очікувану екологічну безпечність способу утилізації і отримано достатню кількість зольного залишку для досліджень.Tests of the method of autogenous combustion of low-calorie and high-ash raw materials in the mode of targeted solid-phase mineralization of the ash residue were carried out on the basis of PrJSC "Kyiv Cardboard and Paper Combine", for which an experimental sample of a solid fuel heat generator with a combustion chamber volume of 0 was built on the territory of the TPP. 4 m3. A series of test, operational and environmental tests with a total length of 25 hours were conducted on the built experimental sample, during which 10.5 m (5 tons) of dried briquettes of waste paper were burned. Based on the results of the tests, the specific values of the thermal power were determined, the expected environmental safety of the disposal method was confirmed, and a sufficient amount of ash residue was obtained for research.

Зазначені серії дослідних спалювань підсушених брикетів макулатурного скопу в експериментальному зразку твердопаливного генератора тепла підтвердили можливість здійснити безперервне спалювання в самопідтримному (автогенному) режимі горіння сировини з питомою теплотворністю 4000-5500 кДж/кг (950-1300 ккал/кг), досягаючи при цьому високих температур золоутворення (до 1 400 С) та достатньої для промислового впровадження одиничної потужності, що не має аналогів серед існуючих конструкцій твердопаливних котлів і печей.The indicated series of experimental combustions of dried briquettes of waste paper waste in an experimental sample of a solid fuel heat generator confirmed the possibility of continuous combustion in a self-sustaining (autogenous) mode of combustion of raw materials with a specific calorific value of 4000-5500 kJ/kg (950-1300 kcal/kg), while reaching high temperatures ash formation (up to 1,400 C) and a unit capacity sufficient for industrial implementation, which has no analogues among the existing designs of solid fuel boilers and furnaces.

Claims

USEFUL MODEL FORMULA

1. A solid fuel heat generator that contains a cylindrical combustion chamber with an active gasification zone suitable for the location of compacted raw materials, an ignition zone located below the active gasification zone, and an ash formation zone located below the ignition zone, an oxidizer supply means that contains an oxidizer supply means to of the active gasification zone, made of the central-axial type in the form of a pipe located along the central axis of the combustion chamber for at least the entire length of the active gasification zone and equipped with holes evenly spaced along the length, a means of supplying hot air to the ignition zone Zo, the walls of the combustion chamber are made of refractory bricks and contain peripheral channels, closed from the outside and located vertically along the active zone of gasification, the peripheral channels are connected in the lower part with the mixing and afterburning chamber formed in the walls of the combustion chamber along its perimeter, and at least one opening connecting the channels with the mixing chamber and afterburning is located at the level of the conditional transition between the active gasification zone and the ash removal zone, in addition, the oxidizer supply means contains the oxidizer supply means to the ash formation zone of the combustion chamber.

2. Solid fuel heat generator according to claim 1, which is characterized by the fact that the pipe of the oxidant supply to the active gasification zone is fixed in the upper part of the combustion chamber.

C. A solid fuel heat generator according to claim 1, which is characterized by the fact that the means of supplying the oxidizer to the ash formation zone of the combustion chamber is made in the form of a pipe located inside the pipe of the means of supplying the oxidizer to the active gasification zone, the outlet of which is located below the lower edge of the pipe of the means of supplying the oxidizer to active zone of gasification.

4. A solid fuel heat generator according to claim 1, which is characterized by the fact that the pipe of the means of supplying the oxidizer to the ash formation zone is used as a means of supplying hot air to the ignition zone, for which it is additionally equipped with an inlet opening in the upper part.

5. A solid fuel heat generator according to claim 1, which is characterized by the fact that it has a lower part made in the form of a conical narrowing and equipped with a scraper conveyor of air cooling with a chain traction element of the anchor type.

6. Solid fuel heat generator according to claim 1, which is characterized by the fact that the peripheral channels are connected in the lower part with the mixing and afterburning chamber at least in two points located opposite to each other.

7. Solid fuel heat generator according to claim 1, which is characterized by the fact that the active gasification zone is made suitable for the placement of briquetted raw materials and/or granulated raw materials as compacted raw materials.