UA134506U

UA134506U - METHOD OF AUTOGENIC BURNING OF LOW-CALORIES AND HIGH-ASSALED RAW MATERIALS IN THE MODE OF TARGET SOLID PHASE

Info

Publication number: UA134506U
Application number: UAU201811064U
Authority: UA
Inventors: Сергій Вікторович Бєлов; Володимир Крупчак
Original assignee: Володимир Крупчак
Priority date: 2018-11-09
Filing date: 2018-11-09
Publication date: 2019-05-27

Abstract

Спосіб автогенного спалювання низькокалорійної та високозольної сировини в режимі цільової твердофазової мінералізації зольного залишку включає подачу попередньо підсушеної та ущільненої сировини відомого початкового мінерального складу високої гомонізації у камеру згоряння твердопаливного генератора тепла, подачу окислювача в активну зону газифікації камери згоряння твердопаливного генератора тепла, подачу гарячого повітря нижче активної зони газифікації для розпалення твердопаливного генератора тепла та газифікації сировини з наступним відведенням газоподібних продуктів згоряння з активної зони газифікації та видаленням зольного залишку із зони золоутворення камери згоряння через нижню частину твердопаливного генератора тепла. Подання окислювача в камеру згоряння твердопаливного генератора тепла здійснюють по центру циліндричної камери згоряння твердопаливного генератора тепла в обдувну трубу для створення саморегулятивно розподілених по висоті радіальних потоків окислювача від центру до стінок циліндричної камери згоряння твердопаливного генератора тепла, та продування ущільненої сировини створеними потоками окислювача у поперечному напрямку. Відведення газоподібних продуктів згоряння з активної зони газифікації здійснюють зверху вниз, через периферійні канали, закриті ззовні та розташовані вертикально вздовж активної зони газифікації, з їх наступним змішуванням з нижніми потоками газоподібних продуктів згоряння та подачею утвореної горючої суміші у камеру змішування та догоряння твердопаливного генератора тепла, утворену навкруги активної зони газифікації. При цьому подачу горючої суміші у камеру змішування та догоряння твердопаливного генератора тепла здійснюють на межі умовного переходу між активною зоною газифікації та зоною згорання вуглецевого залишку. При цьому додатково здійснюють подачу окислювача у зону золоутворення камери згоряння.Method for autogenous combustion of low-calorie and high-ash raw materials in the target solid phase phase mineralization of the ash residue involves the feed of pre-dried and compacted raw material of known high mineral composition initial composition into the combustion chamber of a solid fuel generator in the heat exchanger of the active zone of gasification for ignition of the solid fuel generator of heat and gasification of raw materials and the subsequent removal of gaseous combustion products from the gasification core and removal of the ash residue from the combustion zone of the combustion chamber through the bottom of the solid fuel generator. Submission of the oxidant into the combustion chamber of the solid fuel generator is carried out in the center of the cylindrical combustion chamber of the solid fuel generator in the blowing pipe to create self-regulating radial fluxes of the oxidizer from the center to the walls of the cylindrical combustion chamber of the solid propellant. . The removal of gaseous combustion products from the active zone of gasification is carried out from top to bottom, through peripheral channels, closed from the outside and located vertically along the active zone of gasification, with their subsequent mixing with the lower flows of gaseous products of combustion and the formation of combustible melting mixture, formed around the gasification core. The flow of the combustible mixture into the mixing chamber and the combustion of the solid fuel generator is carried out at the boundary of the conditional transition between the active gasification zone and the combustion zone of the carbon residue. In addition, the supply of the oxidant in the zone of formation of the combustion 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 used for thermal processing of solid high-ash fuels, waste from 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 the 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

ОнР»950 ккал/кг. Представленим напрямком використання корисної моделі є утилізація макулатурного шламу шляхом його спалювання в режимі високотемпературної мінералізації зольного залишку.OnR»950 kcal/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 тонн 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 тим 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 kaolin paper 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 beneficial use and thereby ensures the liquidity of the disposal process. For this, it is necessary to obtain, in addition to thermal energy that is taken away 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. При цьому 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. At the same time, 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 відомі аналогічні способи термічної переробки твердих відходів з мінералізацією зольного залишку та обладнання для здійснення таких способів, серед яких найближчим є наступне.The applicant knows similar methods of thermal processing of solid waste with mineralization of the ash residue and equipment for implementing such methods, among which the closest is the following.

Відомо описаний у публікації міжнародної заявки МО 96/06057 від 29.02.1996 спосіб 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. Спосіб здійснюють шляхом спалювання каоліновмісного матеріалу, переважно з відходів рециклінгової переробки паперової макулатури, у псевдорозрідженому шарі камери спалювання при температурі 720- 850 "С та додаткового спалювання у вторинній камері спалювання при подібних температурних умовах та при поданні газоподібного кисню.The method of thermal conversion of a kaolin-containing material into a material with pozzolanic qualities, i.e. a material capable of exhibiting hydration qualities in the presence of lime, is known to be described in the publication of international application MO 96/06057 dated 29.02.1996. This material is suitable for the production of concrete with increased compressive strength. The method is carried out by burning kaolin-containing material, mainly from waste paper recycling processing, in a fluidized bed combustion chamber at a temperature of 720-850 "C and additional combustion in a secondary combustion chamber at similar temperature conditions and with the supply of gaseous oxygen.

Недоліком даного способу 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.).The disadvantage of this method is that the conditions of the fluidized bed of the combustion chamber, in particular the insufficient temperature and the gaseous environment, 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.).

Описаний вище спосіб знайшов розвиток у способі термічної переробки паперових відходів (макулатурного шламу) з отриманням продуктів мінерального походження, описаний у публікації міжнародної заявки УУО 2011/119027 А1 від 29.09.2011. Спосіб полягає у регульованій термічній конверсії макулатурного шламу, в результаті якої отримують теплову енергію та реакційно активну золу. Спалювання макулатурного шламу, згідно з аналогом, здійснюють в 60 котлах киплячого шару горіння (КШ) при температурі 850 "С, де каолін (каолініт) АІгОз:25102:НгО в інтервалі температур 550-700 "С втрачає структурну воду і перетворюється в метастабільну аморфізовану фазу-метакаолініт АігОз:251іО2, який має високу реакційну здатність. Пристрій містить котел з киплячим шаром горіння, засіб подання кисню у киплячий шар з рівномірним розподілом подачі через зону нижче киплячого шару та систему регулювання процесу, яка передбачає регулювання температури процесу у зоні нижче киплячого шару та регулювання подачі кисню у зазначену зону. В описаному аналогу крейда як карбонатний компонент сировинної суміші шламу, лише частково дисоціює у вапно через температуру випалу, недостатню для повної термічної дисоціації кальциту СаСОз. При цьому мінеральний склад зольного залишку, отриманий після спалювання макулатурного шламу, згідно з аналогом, не є оптимальним і обумовлений особливістю котла 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 у ньому великої кількості баластової крейди, застосування золи, отриманої від спалювання макулатурного шламу, згідно з аналогом, має певні обмеження. Обмеження викликані швидкою втратою метакаоліном своєї активності при зберіганні і, відповідно, недостатньо високим модулем гідратаційної активності зольного залишку.The method described above was developed in the method of thermal processing of paper waste (waste paper sludge) to obtain products of mineral origin, described in the publication of the international application UUO 2011/119027 A1 dated 09/29/2011. The method consists in regulated thermal conversion of waste paper sludge, as a result of which thermal energy and reactive ash are obtained. Combustion of waste paper sludge, according to the analogue, is carried out in 60 fluidized bed combustion boilers (FB) at a temperature of 850 "C, where kaolin (kaolinite) AIgOz:25102:NgO in the temperature range of 550-700 "C loses its structural water and turns into a metastable amorphized phase-metakaolinite AigOz:251iO2, which has a high reactivity. The device includes a boiler with a fluidized bed of combustion, a means of supplying oxygen to the fluidized bed with uniform distribution of supply through the zone below 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 material mixture of sludge, only partially dissociates into lime due to the firing temperature insufficient for complete thermal dissociation of calcite CaCO3. 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 KSh boiler, the operating conditions of which do not allow solid-phase sintering of ash components. Considering 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 the burning of 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 способів, які дозволяють здійснювати безперервну термічну конверсію низькокалорійної та високозольної сировини в режимі цільової твердофазової мінералізації зольного залишку, не знайдено.Analogous methods that allow continuous thermal conversion of low-calorie and high-ash raw materials in the mode of target solid-phase mineralization of the ash residue have not been found.

В основу корисної моделі поставлена задача створення способу безперервної і самопідтримної термічної утилізації макулатурного скопу або подібної низькокалорійної та високозольної сировини, що має низьку теплотворну здатність, з отриманням не тільки теплової енергії, але й зольного залишку, склад якого містить переважно мінерали випалу цементного клінкеру - алюмосилікати кальцію, що дозволяє збільшити модуль гідратаційної активності зольного залишку та застосувати його як у вигляді малооб'ємних добавок до будівельних матеріалів, так і як основи багатьох видів сухих будівельних сумішей або як повну та більш ефективну заміну вапна у силікатних будівельних технологіях.The basis of a useful model is the task of creating a method of continuous and self-sustaining thermal utilization of waste paper or similar low-calorie and high-ash raw materials that have a low calorific value, with the receipt of not only thermal energy, but also an ash residue, the composition of which mainly contains minerals from the firing of cement clinker - aluminosilicates calcium, which allows to increase the module of hydration activity of the ash residue and to apply it both as a small-volume additive to building materials and as the basis of many types of dry building mixtures or as a complete and more effective replacement of lime in silicate construction technologies.

Поставлена задача вирішується тим, що спосіб автогенного спалювання низькокалорійної та високозольної сировини в режимі цільової твердофазової мінералізації зольного залишку, згідноThe problem is solved by the fact that the method of autogenous combustion of low-calorie and high-ash raw materials in the mode of target solid-phase mineralization of the ash residue, according to

Зо з корисною моделлю, включає подачу попередньо підсушеної та ущільненої сировини відомого початкового мінерального складу високої гомонізації у камеру згоряння твердопаливного генератора тепла, подачу окислювача у активну зону газифікації камери згоряння твердопаливного генератора тепла, подачу гарячого повітря нижче активної зони газифікації для розпалення твердопаливного генератора тепла та газифікації сировини з наступним відведенням газоподібних продуктів згоряння з активної зони газифікації та видаленням зольного залишку із зони золоутворення камери згоряння через нижню частину твердопаливного генератора тепла. При цьому подання окислювача у камеру згоряння твердопаливного генератора тепла здійснюють по центру циліндричної камери згоряння твердопаливного генератора тепла в обдувну трубу для створення саморегулятивно розподілених по висоті радіальних потоків окислювача від центру до стінок циліндричної камери згоряння твердопаливного генератора тепла, та продування ущільненої сировини створеними потоками окислювача у поперечному напрямку. Відведення газоподібних продуктів згоряння з активної зони газифікації здійснюють зверху вниз через периферійні канали, закриті ззовні та розташовані вертикально вздовж активної зони газифікації, 3 їх наступним змішуванням з нижніми потоками газоподібних продуктів згоряння та подачею утвореної горючої суміші у камеру змішування та догоряння твердопаливного генератора тепла, утворену навкруги активної зони газифікації. Причому подачу горючої суміші у камеру змішування та догоряння твердопаливного генератора тепла здійснюють на межі умовного переходу між активною зоною газифікації та зоною згорання вуглецевого залишку. При цьому додатково здійснюють подачу окислювача у зону золоутворення камери згоряння.Zo with a useful model, includes the supply of pre-dried and compacted raw materials of known initial mineral composition of high homogenization to the combustion chamber of the solid fuel heat generator, the supply of oxidizer to the active gasification zone of the combustion chamber of the solid fuel heat generator, the supply of hot air below the active gasification zone to ignite the solid fuel heat generator and gasification of raw materials followed by removal of gaseous combustion products from the active zone of gasification and removal of ash residue from the ash formation zone of the combustion chamber through the lower part of the solid fuel heat generator. At the same time, 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 blow pipe to create self-regulating radial flows of the oxidizer distributed along the height from the center to the walls of the cylindrical combustion chamber of the solid fuel heat generator, and blowing the compacted raw materials with the created flows of the oxidizer in transverse direction. The removal of gaseous combustion products from the active gasification zone is carried out from top to bottom through peripheral channels, closed from the outside and located vertically along the active gasification zone, 3 by their subsequent mixing with the lower flows of gaseous combustion products and feeding the formed combustible mixture into the mixing and afterburning chamber of the solid fuel heat generator, formed around the active gasification zone. Moreover, the supply of the combustible mixture to the mixing chamber and afterburning of the solid fuel heat generator is carried out at the border of the conditional transition between the active zone of gasification and the zone of combustion of carbon residue. At the same time, the oxidizer is additionally supplied to the ash formation zone of the combustion chamber.

Технічним результатом при застосуванні способу, згідно з корисною моделлю, є підвищення мінералізації зольного залишку при термічній деструкції сировини та підвищення екологічної безпеки процесу спалювання.The technical result of the application of the method, according to the useful model, is 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 incineration process.

Згідно з одним із переважних варіантів виконання, спосіб може передбачати регулювання подачі окислювача та швидкості видалення зольного залишку в залежності від процесу вигорання сировини та повноти мінералізації зольного залишку.According to one of the preferred implementation options, the method can provide for the regulation of the supply of the oxidizer and the rate of removal of the ash residue depending on the process of combustion of raw materials and the completeness of the mineralization of the ash residue.

Згідно зі ще одним із переважних варіантів виконання способу, розпалювання сировини можуть здійснювати шляхом подачі повітря, нагрітого до температури 400-600 "С, за допомогою окремої лінії подачі.According to one more of the preferred variants of the method, the ignition of raw materials can be carried out by supplying air heated to a temperature of 400-600 "С, using a separate supply line.

Згідно зі ще одним із переважних варіантів виконання способу, подачу горючої суміші у камеру змішування та догоряння твердопаливного генератора тепла можуть здійснювати щонайменше двома зустрічно направленими потоками суміші.According to one more of the preferred variants of the method, the supply of the combustible mixture to the mixing chamber and the afterburning of the solid fuel heat generator can be carried out by at least two oppositely directed flows of the mixture.

Згідно зі ще одним із переважних варіантів виконання способу, видалення зольного залишку через нижню частину твердопаливного генератора тепла можуть здійснювати скребковим транспортером повітряного охолодження з ланцюговим тяговим елементом якірного типу.According to another preferred method, removal of the ash residue through the lower part of the solid fuel heat generator can be carried out by a scraper conveyor of air cooling with a chain traction element of the anchor type.

Згідно зі ще одним із переважних варіантів виконання способу, подачу окислювача у зону золоутворення камери згоряння можуть здійснювати шляхом подання повітря або повітря, частково збагаченого киснем, або чистого кисню, або відновлювальних газів, або інертних газів.According to another preferred method, the oxidizing agent can be supplied to the ash formation zone of the combustion chamber by supplying air or air partially enriched with oxygen, or pure oxygen, or reducing gases, or inert gases.

Згідно зі ще одним із переважних варіантів виконання способу, як підсушену та ущільнену сировину можуть використовувати брикетовану сировину та/або гранульовану сировину.According to another preferred embodiment of the method, as dried and compacted raw materials, briquetted raw materials and/or granulated raw materials can be used.

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 створення 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 required 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 проходженніThe 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 gasification (combustion of raw materials). When passing

Зо 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.With 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 "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 згоряння 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 зі 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.Supply 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 at least along the entire length of the active zone of gasification, equipped with holes evenly spaced along the length and fixed in the upper part of the combustion chamber, allows blowing a layer of pre-dried and compacted raw materials fixed by the wall of the combustion chamber by the oxidizer in the transverse direction. At the same time, the oxidizer passes through the internal volume of the pipe and exits through the holes of the pipe with a statistically balanced inlet pressure, being distributed among 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 emission dust 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 бо 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 are brought together as much as possible, 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 granule .

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 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.

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 oxidizer 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:

АІ2О3:25102:2Н20-- А2Оз:25102--Н2О.AI2O3:25102:2H20--A2Oz:25102--H2O.

Декарбонізація крейди у щільній суміші з метакаоліном, на відміну від її декарбонізації в однокомпонентному чи розрізненому вигляді (910 "С), починається вже при температурі 600 "С.The 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.

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.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.

Зо 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 для 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.The means of supplying the oxidizer to the ash formation zone of the combustion chamber is also used for igniting raw materials by supplying air heated to a temperature of 400-600 "C into the zone located below the active gasification zone, for which the pipe of the means of supplying the oxidizer to the ash formation zone is additionally equipped with an inlet in Thanks to this, they achieve more effective "point" 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 процес автогенного спалювання низькокалорійної та високозольної сировини в режимі цільової твердофазової мінералізації зольного залишку дозволяє отримати, крім традиційної теплогенерації зольний залишок з підвищеними гідратаційними якостями. Оснований на запропонованому процесі твердопаливний генератор тепла, може бути основною ланкою при створенні 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 process of autogenous combustion of low-calorie and high-ash raw materials in the mode of targeted solid-phase mineralization of the ash residue allows obtaining, in addition to traditional heat generation, an ash residue with increased hydration qualities. A solid-fuel heat generator based on the proposed process can be the main link in creating 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 self-sustaining combustion of low-calorie raw materials and undergoing thermal mineralization. according to predetermined reactions.

Заявлену корисну модель проілюстровано наступним прикладом виконання способу автогенного спалювання низькокалорійної та високозольної сировини в режимі цільової твердофазової мінералізації зольного залишку та твердопаливного генератора тепла, за допомогою якого можливо реалізувати цей заявлений спосіб, а також кресленнями на яких зображено: - на фіг. 1 - загальний вигляд твердопаливного генератора тепла, - на Фіг. 2 - вигляд збоку твердопаливного генератора тепла, бо - на Фіг. З - вигляд зверху твердопаливного генератора тепла,The claimed useful model is illustrated by the following example 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 and a solid-fuel heat generator, with the help of which it is possible to implement this claimed method, as well as by drawings showing: - in fig. 1 - a general view of a solid fuel heat generator, - in Fig. 2 - a side view of a solid fuel heat generator, because - in Fig. C - a top view of a solid fuel heat generator,

- на фіг. 4 - переріз А-А на Фіг. 3, - 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.- in fig. 4 - section AA in Fig. 3, - 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 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 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 нижчеThe 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

Зо 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.From the lower edge (14) of the oxidizer supply means to the active gasification zone (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 у 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 патрубка, внутрішній 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 кресленнях не показано).On 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 volume of which is connected on one side with the volume of the mixing and afterburning chamber (9) and on the other side with the medium energy utilization of hot gases, for example, with a boiler-utilizer (not shown in the drawings).

Спосіб автогенного спалювання низькокалорійної та високозольної сировини в режимі цільової твердофазової мінералізації зольного залишку за допомогою описаного вище твердопаливного генератора тепла здійснюють наступним чином.The 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 above-described 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 сировину 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. Сировина, в залежності від необхідних властивостей кінцевого продукту спалювання, може бути збалансована мінеральними добавками та скоригована добавкою відходів рослинного походження до межі автогенного горіння.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. 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 60 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 ступеня вигорання завантаженої зверху сировини і пов'язаної з цим зміни газової проникності, 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 along the 60 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, radial flows of the oxidant from the center to the walls of the cylindrical combustion chamber are created ( 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 активній зоні 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 a fixed 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 доThe 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 opening (12) and the outlet opening (13) of the means of supplying the oxidizing agent to

Зо зони золоутворення (11).From 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 деріватограму макулатурного скопа, отриману при диференційно- 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 деріватограмі використано наступні позначення: - ТО, 95 - крива зміна маси зразка. - ОТА, "С - диференціальна температурна крива, що пояснює виділення або поглинання зразком тепла, - ОТО, 95 тіп - диференціальна крива зміни маси зразка (швидкість зміни маси).In Fig. 8 presents a waste paper hopper derivation diagram obtained during the differential thermal analysis of briquettes hanging 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 waste paper hopper briquettes. The following derivatograms are used notation: - ТО, 95 - sample mass change curve. - ОТА, "С - differential temperature curve, which explains the release or absorption of heat by the sample, - ОТО, 95 tip - differential sample mass change curve (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 розм. та напіврідкого станів золи скопа їшр складають Ірозм--1 340 "С та Інр-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 для відокремлення шлаку від пухкої 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 performed study, the softening temperature of the and semi-liquid states of the ash of the osprey are Irozm--1 340 "C and Inr-1370 "C, from which it follows that in such "sintering" there is no metakaolin, which at these temperatures reacts with lime (calcium oxide, a product of decarbonization of chalk) , forming calcium aluminosilicates. Hence, there is a need to separate the resulting ash residue to separate the slag from the loose component, because these are two separate valuable products.

Дериватограма пояснює 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 Му-4 95 (згідно з проекціями точок кривоїThe derivative diagram explains the dynamics and phase transformations of the combustion of waste paper. At the intersection points 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 investigated samples of the osprey was Mu-4 95 (according to the projections of the points of the curve

ТО в першій зоні (поз.1)), - відсоток виходу летючих Млетюч.-96-64-32 Фо (згідно з проекцією ТО у другій зоні (поз3.2)),Maintenance in the first zone (item 1)), - the percentage of the release of volatile Mletyuch.-96-64-32 Fo (according to the projection of maintenance in the second zone (item 3.2)),

- істинний відсоток виходу зольного залишку бшлак - 0,111 тонн/гонну сирого скопу, за яким можна уточнити раніше прийнятий питомий показник на 1т сирого макулатурного скопу Б"шлак - 0,140 тонн/тонну сирого скопу (згідно з кінцевою проекцією ТО на початку четвертої зони (поз.3)),- the true yield percentage of the ash residue of slag - 0.111 tons/ton of raw slag, which can be used to clarify the previously accepted specific indicator per 1 ton of raw waste slag B"slag - 0.140 tons/ton of raw slag (according to the final projection of maintenance at the beginning of the fourth zone (pos. .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 результатах 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 were conducted on the constructed experimental sample, with a total duration of 25 hours, 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 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

FORMULA OF USEFUL MODEL Zo 1. Method of autogenous combustion of low-calorie and high-ash raw materials in the mode of targeted solid-phase mineralization of the ash residue, which includes: - supply of pre-dried and compacted raw materials of known initial mineral composition of high homogenization to the combustion chamber of a solid fuel heat generator, - supply of oxidant to the active zone gasification of the combustion chamber of a solid fuel heat generator, - supply of hot air below the active zone of gasification for ignition of the solid fuel heat generator and gasification of raw materials with subsequent removal of gaseous combustion products from the active zone of gasification and removal of ash residue from the ash formation zone of the combustion chamber through the lower part of the solid fuel heat generator, - 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 blow pipe to create self-regulatingly distributed of the radial flows of the oxidizer from the center to the walls of the cylindrical combustion chamber of the solid fuel heat generator, and the blowing of compacted raw materials by the created flows of the oxidizer in the transverse direction, - the removal of gaseous combustion products from the active zone of gasification is carried out from top to bottom, through peripheral channels, closed from the outside and located vertically along the active zone gasification zone, with their subsequent mixing with the lower flows of gaseous combustion products and feeding the formed combustible mixture into the mixing and afterburning chamber of the solid fuel heat generator, formed around the active gasification zone, and the supply of the combustible mixture into the mixing and afterburning chamber of the solid fuel heat generator is carried out at the limit of the conventional of the transition between the active zone of gasification and the zone of combustion of carbon residue, - at the same time, the oxidizer is additionally supplied to the ash formation zone of the combustion chamber.

2. The method according to claim 1, which is characterized by the fact that it includes the regulation of the supply of the oxidizing agent and the rate of removal of the ash residue depending on the process of combustion of raw materials and the completeness of mineralization of the ash residue.

C. The method according to claim 1, which is distinguished by the fact that the ignition of raw materials is carried out by supplying air heated to a temperature of 400-600 "С, using a separate supply line.

4. The method according to claim 1, which is characterized by the fact that the supply of the combustible mixture to the mixing chamber and afterburning of the solid fuel heat generator are carried out by at least two oppositely directed flows of the mixture.

5. The method according to claim 1, which differs in that the removal of ash residue through the lower part of the solid fuel heat generator is carried out by a scraper conveyor of air cooling with a chain traction element of the anchor type.

6. The method according to claim 1, which differs in that the supply of the oxidizer to the ash formation zone of the combustion chamber is carried out by supplying air or air partially enriched with oxygen, or pure oxygen, or reducing gases, or inert gases.

7. The method according to claim 1, which differs in that briquetted raw materials and/or granulated raw materials are used as dried and compacted raw materials. ov 28 še ' dnya che Penya Kk is: i, nn Shi: ! SHCI di IV - tk Kolo shesho she)

Fig. 1