RU2654664C1 - Способ термической переработки и утилизации углеродосодержащих веществ - Google Patents
Способ термической переработки и утилизации углеродосодержащих веществ Download PDFInfo
- Publication number
- RU2654664C1 RU2654664C1 RU2017116137A RU2017116137A RU2654664C1 RU 2654664 C1 RU2654664 C1 RU 2654664C1 RU 2017116137 A RU2017116137 A RU 2017116137A RU 2017116137 A RU2017116137 A RU 2017116137A RU 2654664 C1 RU2654664 C1 RU 2654664C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- energy
- gas
- utilization
- combustion
- heat exchanger
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 36
- 239000000126 substance Substances 0.000 title claims abstract description 12
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 title claims description 10
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 9
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims abstract description 55
- 238000002309 gasification Methods 0.000 claims abstract description 18
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims abstract description 14
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 11
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims abstract description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 abstract description 6
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 abstract description 5
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 abstract description 4
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 abstract description 2
- 230000006378 damage Effects 0.000 abstract description 2
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 abstract description 2
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 abstract description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 2
- 239000002910 solid waste Substances 0.000 abstract description 2
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 abstract 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 abstract 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 14
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 3
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 3
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 2
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000010790 dilution Methods 0.000 description 1
- 239000012895 dilution Substances 0.000 description 1
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
- F23G5/00—Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor
- F23G5/08—Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor having supplementary heating
- F23G5/14—Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor having supplementary heating including secondary combustion
- F23G5/16—Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor having supplementary heating including secondary combustion in a separate combustion chamber
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
- F23G7/00—Incinerators or other apparatus for consuming industrial waste, e.g. chemicals
- F23G7/06—Incinerators or other apparatus for consuming industrial waste, e.g. chemicals of waste gases or noxious gases, e.g. exhaust gases
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
- Gasification And Melting Of Waste (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области термической переработки и утилизации веществ, содержащих углеводородные компоненты, и может найти применение в установках термического уничтожения твердых отходов, в печах и газогенераторах, в устройствах, использующих сжигание и утилизацию энергии низкокалорийного газа, доменного газа, синтез газа, парогазовой смеси и пылевидного топлива. Способ термической переработки и утилизации углеродосодержащих веществ осуществляется путем сжигания низко потенциального газообразного топлива, с последующей утилизацией энергии продуктов сгорания в турбине и теплообменном аппарате, при давлении газа и воздуха ниже атмосферного во всех элементах проточной части. Так, способ включает газификацию топлива посредством устройства для газификации, с последующим сжиганием полученной парогазовой смеси в камере сгорания, с получением продуктов сгорания, поступающих в турбину для преобразования энергии продуктов сгорания в механическую энергию, и дальнейшим преобразованием в электрическую энергию, при этом, оставшаяся часть тепловой энергии из турбины поступает в теплообменный аппарат для нагрева воздуха, поступающего в камеру сгорания. Причём, способ осуществляют при давлении в газовом тракте ниже атмосферного, при этом продукты сгорания удаляются в атмосферу посредством компрессора, устанавливаемого после теплообменного аппарата. Также часть воздуха из теплообменного аппарата поступает в устройство для газификации в качестве газифицирующего агента. Техническим результатом, достигаемым в заявленном изобретении, является разработка способа термической переработки и утилизации углеродосодержащих веществ, позволяющего повысить экологическую безопасность и эффективность реализации способа, за счет осуществления способа при низком атмосферном давлении в проточной части устройства. 1 ил., 1 табл.
Description
Изобретение относится к области термической переработки и утилизации веществ, содержащих углеводородные компоненты, и может найти применение в установках термического уничтожения твердых отходов, в печах и газогенераторах, в устройствах, использующих сжигание и утилизацию энергии низкокалорийного газа, доменного газа, синтез-газа, парогазовой смеси и пылевидного топлива.
Способ термической переработки и утилизации углеродосодержащих веществ осуществляется путем сжигания низко потенциального газообразного топлива, с последующей утилизацией энергии продуктов сгорания в турбине и теплообменном аппарате, при давлении газа и воздуха ниже атмосферного во всех элементах проточной части.
Известен способ обработки отходов (патент РФ №2561793 С2, кл. F02C 3/28, опубликовано 27.06.2015), содержащий газификацию отходов, получение сжатого воздуха в компрессоре, сжигание получаемого газа в камере сгорания, утилизацию энергии продуктов сгорания в турбине и утилизацию теплоты продуктов сгорания за турбиной в теплообменном аппарате.
Известен способ сжигания и утилизации энергии низко потенциальных газов, выбранный в качестве прототипа (каталог энергетического оборудования, «Газопоршневые энергетические установки», 2009 г., рис 22-25, стр. 386), включающий газификацию топлива посредством устройства для газификации, с последующим сжиганием полученной парогазовой смеси в камере сгорания с получением продуктов сгорания, поступающих в турбину для преобразования энергии продуктов сгорания в механическую энергию и дальнейшим преобразованием в электрическую энергию, при этом оставшаяся часть тепловой энергии из турбины поступает в теплообменный аппарат для нагрева воздуха, поступающего в камеру сгорания.
Недостатками известных способов являются низкая экологическая безопасность и низкая эффективность реализации способа.
Низкая экологическая безопасность связана с возможными утечками вредных выбросов в атмосферу через стыковые соединения проточной части.
Низкая эффективность реализации способа связана с необходимостью иметь давление топлива и воздуха на входе в камеру сгорания и соответственно давление продуктов сгорания на входе в турбину значительно выше атмосферного, что достигается наличием компрессора для сжатия воздуха и нагнетателя топлива на входе в камеру сгорания. Кроме того, сжатие горячего топлива, получаемого в процессе газификации, требует дополнительного его охлаждения и очистки. Необходимость проведения этих стадий подготовки топливовоздушной смеси на входе в камеру сгорания значительно снижает эффективность реализации способов. Использование предлагаемого способа термической переработки и утилизации углеродосодержащих веществ, при котором все стадии процесса проходят при давлении ниже атмосферного, позволяет исключить необходимость проведения вышеописанных стадий подготовки и повысить эффективность реализации способа.
Техническим результатом, достигаемым в заявленном изобретении, является разработка способа термической переработки и утилизации углеродосодержащих веществ, позволяющего повысить экологическую безопасность и эффективность реализации способа, за счет осуществления способа при низком атмосферном давлении в проточной части устройства.
Технический результат в заявленном способе достигается тем, что способ термической переработки и утилизации углеродосодержащих веществ, включающий газификацию топлива посредством устройства для газификации, с последующим сжиганием полученной парогазовой смеси в камере сгорания с получением продуктов сгорания, поступающих в турбину для преобразования энергии продуктов сгорания в механическую энергию и дальнейшим преобразованием в электрическую энергию, при этом оставшаяся часть тепловой энергии из турбины поступает в теплообменный аппарат для нагрева воздуха, поступающего в камеру сгорания.
Новым в способе является то, что способ осуществляют при давлении в газовом тракте ниже атмосферного и удалении продуктов сгорания в атмосферу посредством компрессора, устанавливаемого после теплообменного аппарата, при этом часть воздуха из теплообменного аппарата поступает в устройство для газификации в качестве газифицирующего агента.
На прилагаемом чертеже изображена технологическая схема способа термической переработки и утилизации углеродосодержащих веществ.
Устройство для термической переработки и утилизации углеродосодержащих веществ содержит устройство для газификации 1, камеру сгорания 2, турбину 3, теплообменный аппарат 4, компрессор 5.
Способ осуществления термической переработки и утилизации углеродосодержащих веществ.
Электродвигатель осуществляет рабочий процесс компрессора 5, при котором давление рабочего тела во всех элементах проточной части устройства поддерживают ниже атмосферного, повышая по мере удаления от входа в компрессор 5.
Рабочее тело, например парогазовую смесь, синтез-газ или другой вид газа, или пылевидное топливо подают из устройства для газификации 1 в камеру сгорания 2.
В качестве окислителя в камеру сгорания 2 подают атмосферный воздух, предварительно нагретый в секции теплообменного аппарата 4.
Давление на выходе из камеры сгорания 2 поддерживают ниже давления газа и воздуха, которые подают на сжигание.
В камере сгорания 2 осуществляют процесс сжигания сформированной топливовоздушной смеси с получением на выходе высокотемпературного скоростного потока газообразных продуктов сгорания.
Использование в качестве камеры сгорания 2 камеры сгорания вихревого противоточного типа позволяет интенсифицировать рабочие процессы смесеобразования, горения и разбавления, снизить синтез NOx, концентрацию СО и CxHy. При необходимости, в камеру сгорания подают химические реагенты, связывающие вредные компоненты в продуктах сгорания.
Сформированные продукты сгорания в камере сгорания 2 разделяют на газообразные и твердые компоненты, движущиеся в противоположном направлении, с осаждением твердых компонентов в нижней части камеры сгорания 2 и выходом газообразных компонентов из верхней части камеры сгорания 2 и входом в турбину 3.
Давление продуктов сгорания за турбиной 3 с помощью компрессора 5 формируют значительно ниже, чем на входе, то есть обеспечивают перепад давления на турбине равным πT*=3-5.
Турбина 3 преобразует энергию продуктов сгорания в механическую энергию, а затем в электрическую в электрогенераторе.
Из турбины 3 продукты сгорания подают в теплообменный аппарат 4, где осуществляют утилизацию теплоты путем ее передачи от продуктов сгорания к воздуху, подаваемому из атмосферы.
Из секции теплообменного аппарата 4 одну часть нагретого воздуха подают в камеру сгорания 2 на интенсификацию процессов смесеобразования и горения, а другую часть нагретого воздуха подают в устройство для газификации 1 для интенсификации процессов газификации твердых веществ. Пример реализации способа.
Результаты расчета основных параметров в точках проточной части устройства, реализующего предлагаемый способ, представлены в таблице.
Влажность отходов 25%
Таким образом, представленные результаты в таблице подтверждают работоспособность предлагаемого способа, позволяющего повысить экологическую безопасность и эффективность процесса сжигания.
Claims (1)
- Способ термической переработки и утилизации углеродосодержащих веществ, включающий газификацию топлива посредством устройства для газификации, с последующим сжиганием полученной парогазовой смеси в камере сгорания с получением продуктов сгорания, поступающих в турбину для преобразования энергии продуктов сгорания в механическую энергию и дальнейшим преобразованием в электрическую энергию, при этом оставшаяся часть тепловой энергии из турбины поступает в теплообменный аппарат для нагрева воздуха, поступающего в камеру сгорания, отличающийся тем, что способ осуществляют при давлении в газовом тракте ниже атмосферного и удалении продуктов сгорания в атмосферу посредством компрессора, устанавливаемого после теплообменного аппарата, при этом часть воздуха из теплообменного аппарата поступает в устройство для газификации в качестве газифицирующего агента.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017116137A RU2654664C1 (ru) | 2017-05-05 | 2017-05-05 | Способ термической переработки и утилизации углеродосодержащих веществ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017116137A RU2654664C1 (ru) | 2017-05-05 | 2017-05-05 | Способ термической переработки и утилизации углеродосодержащих веществ |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2654664C1 true RU2654664C1 (ru) | 2018-05-21 |
Family
ID=62202338
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2017116137A RU2654664C1 (ru) | 2017-05-05 | 2017-05-05 | Способ термической переработки и утилизации углеродосодержащих веществ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2654664C1 (ru) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1615453A1 (ru) * | 1988-04-05 | 1990-12-23 | Ленинградское высшее военное инженерное строительное училище им.генерала армии А.Н.Комаровского | Утилизационна установка |
RU2211342C2 (ru) * | 2001-10-19 | 2003-08-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Московское машиностроительное производственное предприятие "Салют" | Энергетическая установка |
RU2359135C2 (ru) * | 2007-08-31 | 2009-06-20 | Александр Алексеевич Бородин | Парогазовая турбоустановка |
RU2561793C2 (ru) * | 2011-05-25 | 2015-09-10 | Энер-Кор Пауэр, Инк. | Энергетическая установка с газификатором и обработка отходов |
-
2017
- 2017-05-05 RU RU2017116137A patent/RU2654664C1/ru active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1615453A1 (ru) * | 1988-04-05 | 1990-12-23 | Ленинградское высшее военное инженерное строительное училище им.генерала армии А.Н.Комаровского | Утилизационна установка |
RU2211342C2 (ru) * | 2001-10-19 | 2003-08-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Московское машиностроительное производственное предприятие "Салют" | Энергетическая установка |
RU2359135C2 (ru) * | 2007-08-31 | 2009-06-20 | Александр Алексеевич Бородин | Парогазовая турбоустановка |
RU2561793C2 (ru) * | 2011-05-25 | 2015-09-10 | Энер-Кор Пауэр, Инк. | Энергетическая установка с газификатором и обработка отходов |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN106014512B (zh) | 一种基于超临界二氧化碳的煤基燃料纯氧燃烧发电***及方法 | |
US8647113B2 (en) | Method for manufacturing a cement clinker, and cement clinker manufacturing facility | |
CN102330601B (zh) | 用于燃气涡轮发动机中的排气使用的***和方法 | |
JP2019532798A (ja) | 有機高分子廃棄物処理装置 | |
US20140175803A1 (en) | Biomass conversion reactor power generation system and method | |
RU2649446C1 (ru) | Способ и устройство переработки углеродсодержащих отходов | |
AU2017285710B2 (en) | A method and system for carbon capture and recycling | |
CN104162358A (zh) | 燃煤烟气同步脱硫脱硝除尘和减排二氧化碳方法 | |
RU2303192C1 (ru) | Комплекс газотеплоэлектрогенераторный | |
RU2654664C1 (ru) | Способ термической переработки и утилизации углеродосодержащих веществ | |
CN103791503B (zh) | 一种有机固体废物气化焚烧一体化装置及方法 | |
CN104588399B (zh) | 一种垃圾处理联合发电的装置 | |
RU2250872C1 (ru) | Комбинированный способ производства электроэнергии и жидкого синтетического топлива с использованием газотурбинных и парогазовых установок | |
RU2527214C1 (ru) | Способ и установка для термической переработки горючих сланцев | |
RU2327889C1 (ru) | Способ сжигания угля и устройство для его реализации | |
RU2387847C1 (ru) | Парогазовая установка с пиролизом угля | |
RU70963U1 (ru) | Энергоустановка | |
CN210862175U (zh) | 一种水泥预分解窑装置 | |
JP2009228475A (ja) | ガスタービン発電システム | |
CN106247369B (zh) | 合成氨***脱硫再生释放气回收利用装置及回收利用方法 | |
RU2382887C1 (ru) | Парогазовая установка | |
CN101495731A (zh) | 组合有气化装置的发电站的运行方法和发电站 | |
RU2487158C2 (ru) | Способ использования угля в парогазовой установке на основе процесса пиролиза | |
JP6153162B2 (ja) | Co2回収型クローズドサイクルガス化発電システム | |
RU2553748C1 (ru) | Способ сжигания топлива |