UA151940U - Спосіб електротермолізу органічних палив - Google Patents

Abstract

Спосіб електротермолізу органічних палив включає переміщення органічної маси в камерах газифікації без доступу атмосферного повітря, де термічну обробку проводять теплом відпрацьованих газів двигуна внутрішнього згорання, конвертують дією електричного розряду у паливні гази та видаляють неорганічні шлаки. Нагрівання на першій стадії термолізу виконують теплом системи охолодження двигуна внутрішнього згорання, а після нагрівання маси теплом відпрацьованих газів двигуна внутрішнього згорання подальший термоліз маси здійснюють електронагріванням до температури близько 1200 °C перед подачею на плазмовий факел електричного. Безперервний ступінчастий відбір різних за летучістю газових фракцій термолізу виконують після окремих різнотемпературних стадій термолізу.

Description

Корисна модель належить до паливної енергетики, зокрема стосується способів переробки твердих органічних палив, і може бути використана в технологічних процесах виробництва газових палив з місцевих ресурсів паливної органіки для децентралізованого енергозабезпечення.

Відомі способи газифікації твердих рослинних палив (піроліз) за допомогою жарових газогенераторів (Мезин И.С. Транспортньсе газогенераторь!. - М.: Сельхозиздат, 1948). За таких способів масу рослинного палива частково використовують для створення жарової зони горіння з оксигеном повітря, а іншу частину для газифікації при контакті з жаровою зоною за дефіциту оксигену. Тобто значна частина теплотворної енергії палива витрачається для створення жарової зони, а не для утворення паливного газу. Крім меншого виходу генераторного газу жаровий спосіб газифікації органічних палив важко керований та досить вимогливий до виду і стану палива.

Відомий спосіб безжарової (непрямої) газифікації органічних відходів за допомогою стороннього джерела тепла, наприклад відпрацьованих газів двигуна внутрішнього згорання (А.С. СРСР Мо 1474381, М.кл. 2 Б2305 5/00, БИ. Мо 15, 1989), де очищену від неорганіки та металевого лому органічну частину відходів попередньо нагрівають відпрацьованими газами двигуна внутрішнього згорання, далі газифіковану частину і тверді залишки спалюють у паливних форсунках, зольні залишки видаляють при реверсивному переміщенні наповнення газогенератора, а димові та відпрацьовані гази випускають в атмосферу.

Недоліками такого способу є неможливість ступінчастого відведення паливних газів для живлення двигуна внутрішнього згорання, неповнота термічної переробки та значне забруднення навколишнього середовища димовими та відпрацьованими газами, які випускають в атмосферу. Відомий спосіб (Спосіб електротермічної переробки органічних відходів: пат. 30666 Україна. Мо и200711216; заявл. 10.10.2007; опубл. 11.03.2008, Бюл. Мо 5), де вуглеводневі тверді відходи піддають дії електричного розряду та конвертують без доступу атмосферного повітря в синтетичну суміш газів, яку далі використовують на технологічні та паливні потреби.

Після закінчення циклу газифікації електричний розряд знімають, а неорганічні шлаки сплавляють і видаляють.

Спільними ознаками даного способу з пропонованим способом є електротермічне

Зо конвертування твердих вуглеводневих речовин без доступу атмосферного повітря у синтетичну суміш газів з подальшим їх використанням на технологічні та паливні потреби.

Однак наведений спосіб має такі суттєві недоліки, як циклічність процесу, відсутність стадій поступового підвищення температури твердих вуглеводневих речовин відпрацьованими газами та неможливість ступінчастого відведення різних за летучістю фракцій отриманих газів.

Найбільш близьким за технічною суттю є спосіб електротермічної переробки відходів у газове паливо (Спосіб електротермічної переробки відходів у газове паливо: пат. 39975 Україна.

Мо и200810396; заявл. 14.08.2008; опубл. 25.03.2009, Бюл. Мо 6), в якому вуглеводневу сировину, відходи від домашніх господарств, сільських, лісових і промислових підприємств переміщають по замкненому контуру з нагріванням теплом відпрацьованих газів двигуна внутрішнього згорання, після чого піддають дії електричного розряду, через який конвертують без доступу атмосферного повітря у синтез-газ, який на нікелевому каталізаторі перетворюють на газове паливо, а після закінчення газифікації електричний розряд знімають та видаляють неорганічні шлаки. Такий спосіб забезпечує високий рівень захисту навколишнього середовища за рахунок ізольованості процесу перетворення органічних відходів у газове паливо та можливості рівномірного подавання матеріалу на плазмовий факел. Досягнутим технічним результатом є розширення сфер застосування, підвищення ККД і зменшення забруднення навколишнього середовища.

Спільними ознаками аналога з пропонованим способом є нагрівання вуглеводневих відходів відпрацьованими газами двигуна внутрішнього згорання, конвертування органічної сировини електричним розрядом без доступу атмосферного повітря у синтез-газ, який за допомогою нікелевого каталізатора перетворюють у газове паливо. Двигун внутрішнього згорання працює на отриманому з органічної маси пальному і приводить у дію електрогенератор, від якого надходить електроживлення пристроїв електричного розряду.

Описаний спосіб дозволяє виконувати електротермічну переробку органічних відходів у газове паливо в різних автономних системах енергозабезпечення з меншим забрудненням навколишнього середовища.

Недоліками є циклічність процесу видалення неорганічних шлаків лише після закінчення газифікації та зняття електричного розряду, а також відсутність ступінчастого відбору різних за летучістю фракцій отриманих газів. Крім того у прототипі не передбачена послідовна стадія бо електричного контактного нагрівання органічної маси після нагрівання її відпрацьованими газами двигуна внутрішнього згорання перед подачею на плазмовий факел високовольтного розряду.

В основу корисної моделі поставлена задача розробити спосіб електротермолізу органічних палив шляхом безперервного робочого процесу: завантаження, механічна подача, видалення, нагрівання, ступінчатий відбір, що забезпечить підвищення повноти перетворення твердої органіки у паливні гази.

Поставлена задача вирішується тим, що спосіб електротермолізу органічних палив включає переміщення органічної маси в камерах газифікації без доступу атмосферного повітря, де термічну обробку проводять теплом відпрацьованих газів двигуна внутрішнього згорання, конвертують дією електричного розряду у паливні гази та видаляють неорганічні шлаки.

Нагрівання на першій стадії термолізу виконують теплом системи охолодження двигуна внутрішнього згорання, а після нагрівання маси теплом відпрацьованих газів двигуна внутрішнього згорання подальший термоліз маси здійснюють електронагріванням до температури близько 1200 "С перед подачею на плазмовий факел електричного розряду.

Безперервний ступінчастий відбір різних за летучістю газових фракцій термолізу виконують після окремих різнотемпературних стадій термолізу.

Безперервність робочого процесу електротермолізу органічних палив забезпечується безперервним завантаженням подрібненої органічної маси через шлюзову завантажувальну камеру, безперервною механічною подачею через ступені нагрівання без доступу повітря і безперервним механічним видаленням неорганічних шлаків через вивідну шлюзову камеру з циклічною дією двох шиберних заслінок. Ступінчастий відбір різних за летучістю газових фракцій термолізу забезпечується виконанням окремих газовідвідних каналів з окремих різнотемпературних ділянок камери газифікації. Зменшення перепадів температури термолізу і мінімізація надходження залишкової органічної маси на плазмовий факел забезпечуються наявністю додаткових джерел нагрівання: теплом системи охолодження двигуна внутрішнього згорання до температури близько 80 "С перед нагріванням теплом відпрацьованих газів і електричним контактним нагріванням до температури близько 1200 С перед подачею до плазмової камери. Ступінчасте відведення різних за летучістю газових фракцій термолізу забезпечує суттєве спрощення процесу фракціонування оксигену, гідрогену і карбону та

Зо конденсаційних сполук.

Запропонований спосіб електротермолізу органічних палив реалізується відповідно до технологічної схеми (кресл.).

Подрібнене органічне паливо, наприклад, деревина, солома, сухі рослинні стебла, відходи деревообробки, паперова макулатура, тощо, завантажують через шлюзову завантажувальну камеру 1 при відкритій верхній шиберній заслінці 2 і закритій нижній шиберній заслінці 3, при цьому насипну масу ущільнюють для зменшення вмісту повітря. Далі верхню заслінку 2 закривають, а нижню заслінку З відкривають і ущільнену насипну масу без доступу повітря подають повільно обертовим шнековим транспортером 4 до послідовних камер термолізу: камери 5 нагрівання теплом системи охолодження двигуна внутрішнього згорання, камери 6 нагрівання теплом відпрацьованих газів двигуна внутрішнього згорання, камери 7 електричного контактного нагрівання, камери 8 плазмового факела високовольтного розряду.

Ступінчастий відбір фракцій газифікації виконують окремими відвідними каналами: з камери 5 каналом 9, з камери 6 каналом 10, з камери 7 каналом 11, з камери 8 каналом 12 і надходять до відповідних окремих секцій системи 13 каталізаторної обробки та конденсації, звідки рідку паливну фракцію збирають у накопичувальну ємність 14, а паливні гази через фільтр- охолоджувач 15 подають до споживачів та в систему живлення двигуна внутрішнього згорання 16, який механічно приводить у дію електрогенератор 17, що виробляє електричну енергію, яку подають через перетворювач 18 до електронагрівачів камери 7 і плазмової камери 8.

Неорганічні шлакові залишки безперервно механічно видаляють шнековим транспортером 19 через вивідну шлюзову камеру 20 з верхньою 21 і нижньою 22 шиберними заслінками, які почергово відкриваються і закриваються, видаляючи шлак до шлакозбірника 23. Регулювання подачі органічного палива і видалення неорганічних шлаків виконують програмованим керуванням електроприводами відповідно 24 і 25 шнекових транспортерів подачі та видалення.

Замкнена система живлення повітрям двигуна внутрішнього згорання забезпечується за допомогою регенеративного фільтра 26, де охолоджені відпрацьовані гази нормалізуються вмістом оксигену.

Технічним результатом способу електротермолізу органічних палив є підвищення повноти перетворення твердої органіки у паливні гази за рахунок забезпечення безперервності процесів подачі оброблюваної маси через камери термолізу і видалення неорганічних шлаків, бо ступінчастого відбору різних за летучістю газових фракцій, зменшення перепадів температури термолізу і мінімізація надходження залишкової маси на плазмовий факел за повної відсутності технологічного забруднення атмосферного повітря.

Крім того запропонований спосіб має високий рівень рекуперації теплової енергії, оскільки в ньому використовується крім тепла відпрацьованих газів ще й тепло системи охолодження двигуна внутрішнього згорання.

Claims (1)

1. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ Спосіб електротермолізу органічних палив, що включає переміщення органічної маси в камерах газифікації без доступу атмосферного повітря, де термічну обробку проводять теплом відпрацьованих газів двигуна внутрішнього згорання, конвертують дією електричного розряду у паливні гази та видаляють неорганічні шлаки, який відрізняється тим, що нагрівання на першій стадії термолізу виконують теплом системи охолодження двигуна внутрішнього згорання, а після нагрівання маси теплом відпрацьованих газів двигуна внутрішнього згорання подальший термоліз маси здійснюють електронагріванням до температури близько 1200 "С перед подачею на плазмовий факел електричного розряду, причому безперервний ступінчастий відбір різних за летучістю газових фракцій термолізу виконують після окремих різнотемпературних стадій термолізу. ів дкнккккчнкткнн нд , пн Кк с й Ат В І 3 х ши НН ШИ Я с; ! ра Її зео у ; х і ! й і | і ї ! ! і ! й : : і ! . її Н «7 ! Ка Кр кі ї г ї : Н Н о Б: : 4 ; | ; ; ! 3 | Е офккюднжних Фо : й Б 7 я І ща Б Ж.

   К фннннннннюь і Ко ай Ме нич тя У шин ш н мн Е І: Зх во Ва щ в . ши В ча че пе її Й Ка 5 У Ще су щ щ ще їй а ї і г гй Х За 4 ОВ п КИ КК ї МК вннннннн змов анна зро ооддровоео м дюсове хо ЩЕ я зе Е Й в пе ою и: Ви ЗИ р; й з ни Що ; Ж Х СУНЩся я ї 3 кн М Ж 2 З ей ї г ЯК Би ес іх зн Аа ї М КІ х.5 Мк в; шик ще х шк 5 ік ші ши х Ка (У В й пити ЕІ хЇ ни З г: ж утектн й їй ; вл ого Ко тю тю. у й г: днлоду, з ій; Й -- ах шк, Кон оооюююнсн Ше | ув й ми 53. ; В росте Б т рай ШЕ ШЕ ЩО МА бен З ЕТ зенноннннннннь ИН ШЕ