Установка для получения тепловой энергии из твердого топлива на основе биоресурсов

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ЕВРАЗИЙСКОМУ ПАТЕНТУ Дата публикации и выдачи патента УСТАНОВКА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ТЕПЛОВОЙ ЭНЕРГИИ ИЗ ТВЕРДОГО ТОПЛИВА НА ОСНОВЕ БИОРЕСУРСОВ Изобретение относится к области комплексной переработки твердого топлива на основе биоресурсов и может быть использовано в энергетике и химической промышленности, а именно при газификации твердого топлива в газогенераторах. Установка состоит из блока А брикетирования топлива, блока С газогенераторных установок и блока управления В. Блок брикетирования топлива содержит бункер торфа 1, бункер угля 2, бункер древесных опилок 3,дозатор 4 для подачи воды и дозатор 5 для подачи части торфа в кавитационный реактор 9,дозаторы 6, 7 и 8 для подачи торфа, угля и древесных опилок соответственно в устройство для брикетирования, выполненное в виде экструдера 10, транспортер 11 для последовательной загрузки брикетированным твердым топливом газогенераторов. Блок газогенераторных установок состоит из 3 газогенераторов периодического действия 12, 13 и 14 и связывающего их газохода 15. Блок управления включает пульт 16 и регуляторы 17, электрически соединенные с управляющими механизмами (на схеме не показаны) дозаторов для подачи заданного количества компонентов смеси в экструдер, а также регулятор 18, электрически соединенный с управляющим механизмом(на схеме не показан) транспортера для подачи топливных брикетов в тот или иной газогенератор. Установка позволяет без усложнения конструкции в 1,5-2 раза снизить энергетические затраты на производство теплоносителя, исключить затраты на производство избытков твердого топлива и теплоносителя и снизить уровень пожароопасности при их хранении.(71)(73) Заявитель и патентовладелец: ЗАКРЫТОЕ АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО "КАРБОНИКА-Ф" (RU) 015507 Изобретение относится к области комплексной переработки твердого топлива на основе биоресурсов и может быть использовано в энергетике и химической промышленности, а именно при газификации твердого топлива в газогенераторах. Известна установка для получения тепловой энергии из твердого топлива на основе биоресурсов,включающая оборудование подготовки и подачи топлива, воздуха и воды, подогрева и циркуляции воды или теплоносителя, по крайней мере один электрогенератор с расширительной машиной, по крайней мере один комплект оборудования для термического разделения топлива на газообразную и твердую фракции, содержащий по крайней мере один газогенератор в виде полой камеры сгорания с полой герметичной вставкой, соединенной с затворами; см. патент РФ 2174611, F01K 21/04, 2000 г. Недостатком известного технического решения является то, что система является конструктивно сложной. Известна также установка для получения тепловой энергии из твердого топлива на основе биоресурсов, содержащая блок брикетирования топлива, включающий бункеры для хранения различных видов биоресурсов и дозаторы для подачи биоресурсов каждого вида из бункеров в устройство для брикетирования топлива, блок управления и блок газогенераторных установок для получения тепловой энергии; см. патент РФ 2241904, F23B 1/14, 2003 г. Данное устройство наиболее близко к предлагаемому техническому решению и поэтому принято за прототип. Известное устройство работает следующим образом. Торф со склада подается на сепаратор и накапливается в бункере. Аналогично осуществляется подготовка других биоресурсов. Подготовленные компоненты сырьевой смеси и воду через дозатор подают в смеситель, а затем в приемный бункер прессаэкструдера, в котором при высоком давлении происходит формование брикетов, которые далее подают на транспортер тоннельной сушки. Топливные брикеты загружают в бункер-питатель газогенератора. Генераторный газ, полученный в газогенераторе, сжигается в окислительной камере, расположенной рядом с газогенератором непрерывного действия. Полученный теплоноситель по газоходу направляется к водонагревательным котлам или теплообменнику. Данная установка позволяет осуществлять газификацию органического топлива, сформированного в брикеты на основе таких биоресурсов, как торф, угольная мелочь и бумага, текстиль, резиновая крошка, древесные опилки и т.д. Недостатком данной установки является ее низкая энергоэффективность. Техническим результатом заявленного изобретения является повышение энергоэффективности установки при упрощении ее конструкции. Указанный результат достигается тем, что в установке для получения тепловой энергии из твердого топлива на основе биоресурсов, содержащей блок брикетирования топлива, включающий бункеры для хранения различных видов биоресурсов и дозаторы для подачи биоресурсов каждого вида из бункеров в устройство для брикетирования топлива, блок управления и блок газогенераторных установок для получения тепловой энергии, блок брикетирования топлива содержит кавитационный реактор, соединенный с устройством для брикетирования топлива, и дозатор для подачи части содержания одного из бункеров для хранения биоресурсов в кавитационный реактор, блок газогенераторных установок состоит из газогенераторов периодического действия, а блок управления оснащен регуляторами подачи компонентов смеси в устройство для брикетирования топлива и топливных брикетов в каждый газогенератор. Технический результат обусловлен созданием энергоустановки периодического действия, не требующей использования энергоемкого оборудования для подготовки твердого топлива к сжиганию и при этом исключающей энергозатраты на хранение запасов сырья и в то же время сохраняющей высокую мобильность подачи горючего газа в топку котла, работающего в широком диапазоне переменных нагрузок. При сонохимических реакциях в кавитационном реакторе из биологического сырья, такого как торф,древесные опилки, любые наземные сосудистые растения, выделяют лигнин, который придает образующейся в реакторе суспензии адгезионные свойства, достаточные для изготовления с ее использованием твердого топлива из различного рода биоматериалов без затрат энергии на отжим под высоким давлением избытка воды и сушку материала в процессе формования брикетов. В связи с этим брикеты можно изготавливать непосредственно перед загрузкой в газогенератор. В свою очередь, использование газогенераторов периодического действия позволяет осуществлять газификацию твердого топлива при высокой мобильности энергоустановки, позволяющей производить и отпускать тепловую энергию только по мере необходимости в ней и в заданном количестве. Это исключает перетопы и соответственно перерасходы топлива. Согласно предложенному техническому решению в качестве кавитационного реактора используют сонохимический реактор типа описанного в статье: Большаков О.В. и др. Кавитационный реактор как средство сонохимических исследований и технологий в пищевой промышленности//Хранение и переработка сельхозсырья,2, 2010, в качестве устройства для брикетирования используют шнековый экструдер или валковый пресс, в качестве генератора периодического действия используют автотермический газогенератор типа Велмана-Галуша, описанный в книге: Kohlenvergasund. Bestehende Verfahren und neueEntwicklungen. H.-D. Schilling, B. Bonn, U. Kraus. Verlag Clckaut, GmbH, Essen, 1981, в переводе с не-1 015507 мецкого С.Р. Исламова: Газификация угля. Г.-Д. Шиллинг, Б. Борн, У. Краус. - М.: Недра, 1986, с. 49, а также в Евразийском патенте 011685 от 17.11.2008. Способ переработки угля и устройство для его осуществления. Кавитационный реактор представляет собой устройство проточного типа, содержащее источник акустических колебаний ультразвуковой частоты и патрубки для подачи ингредиентов смеси. Под действием акустических колебаний в жидкой среде возникает тесно связанный со звуковым давлением эффект ультразвуковой кавитации и протекают так называемые сонохимические реакции, результатом которых является диспергирование и дезинтеграция перерабатываемой массы. Газификатор периодического действия представляет собой цилиндрический аппарат, на одном торце которого размещены загрузочный люк, выпускной патрубок газа, электротермическое устройство для начального розжига, а на другом расположено выгрузочное устройство и устройство подвода воздуха. В рабочем режиме в аппарате фронт горения смещается навстречу потоку воздуха. При движении фронта горения слой сырья последовательно проходит стадии пиролиза, горения углерода и газификации - реагирования несгоревшего углерода с водяным паром, диоксидом углерода и водородом. Продуктом этих реакций является не содержащий смолистых веществ горючий газ. На чертеже представлена технологическая схема установки для получения тепловой энергии из смеси торфа, угольной мелочи и древесных опилок. Установка состоит из блока А брикетирования топлива, блока С газогенераторных установок и блока управления В. Блок брикетирования топлива содержит бункер торфа 1, бункер угля 2, бункер древесных опилок 3, дозатор 4 для подачи воды и дозатор 5 для подачи части торфа в кавитационный реактор 9,дозаторы 6, 7 и 8 для подачи торфа, угля и древесных опилок соответственно в устройство для брикетирования, выполненное в виде экструдера 10, транспортер 11 для последовательной загрузки брикетированным твердым топливом газогенераторов. Блок газогенераторных установок состоит из 3 газогенераторов периодического действия 12, 13 и 14 и связывающего их газохода 15. Блок управления включает пульт 16 и регуляторы 17, электрически соединенные с управляющими механизмами (на схеме не показаны) дозаторов для подачи заданного количества компонентов смеси в экструдер, а также регулятор 18, электрически соединенный с управляющим механизмом (на схеме не показан) транспортера для подачи топливных брикетов в тот или иной газогенератор. Установка работает следующим образом. Согласно технологической схеме торф, уголь и древесные опилки из бункеров 1, 2, 3 с помощью дозаторов 6, 7 и 8 соответственно подают в экструдер 10 для брикетирования. При этом 20% от общей массы торфа, подаваемого на брикетирование из бункера для хранения торфа, с помощью дозатора 5 направляют в кавитационный реактор 9, в который одновременно с помощью дозатора 4 подают воду. Полученная суспензия насыщается выделяемым в результате ее обработки в кавитационном реакторе лигнином и в дальнейшем играет роль связующего в процессе брикетирования компонентов смеси в экструдере. Готовые брикеты твердого топлива последовательно подают по транспортеру 11 в газогенераторы 12, 13 и 14. С пульта 16 регуляторами 17 управляющих механизмов дозаторов осуществляют подачу заданного количества компонентов смеси в экструдер, а регулятором 18 управляющего механизма транспортера осуществляют подачу топливных брикетов в тот или иной газогенератор. Далее происходит газификация брикетов твердого топлива в автотермических газогенераторах периодического действия. Полученный теплоноситель по газоходу 15 направляется к топливосжигающему устройству (на чертеже не показано). Использование предлагаемой установки позволяет подготовить газообразное топливо с последующим его сжиганием в топке котла и получить тепловую энергию в заданное время и в нужном количестве из твердого топлива на основе торфа, угля, древесных опилок, отходов сельскохозяйственного производства и других органосодержащих материалов. Установка позволяет без усложнения конструкции в 1,5-2 раза снизить энергетические затраты на производство тепловой энергии, исключить затраты на производство избытков твердого топлива и теплоносителя и снизить уровень пожароопасности при их хранении. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Установка для получения тепловой энергии из твердого топлива на основе биоресурсов, содержащая блок брикетирования топлива, включающий бункеры для хранения различных видов биоресурсов и дозаторы для подачи биоресурсов каждого вида из бункеров в устройство для брикетирования топлива,блок управления и блок газогенераторных установок для получения тепловой энергии, отличающаяся тем, что блок брикетирования топлива содержит кавитационный реактор, соединенный с устройством для брикетирования топлива, и дозатор для подачи части содержания одного из бункеров для хранения биоресурсов в кавитационный реактор, блок газогенераторных установок состоит из газогенераторов периодического действия, а блок управления оснащен регуляторами подачи компонентов смеси в устройство для брикетирования топлива и топливных брикетов в каждый газогенератор.