УСТАНОВКА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ

Полезная модель относится к области энергетики и экологии, к области термической переработки твердых бытовых отходов с утилизацией их энергетического потенциала для получения тепловой и электрической энергии.
Известны схемы плазменных установок и технологических комплексов, в которых, генерируемый в результате термической деструкции бытовых отходов газ либо сжигают с последующим использованием высокотемпературных продуктов сгорания для получения пара, либо пирогаз после предварительной газоочистки используют как топливо для работы дизельных или газотурбинных электрогенераторов.
Известна пиролизная энергетическая установка, содержащая блок плазменной переработки твердых бытовых отходов, энергоблок электроснабжения и теплоснабжения, газоочистки и газового выброса с газотурбинной и паротурбинной установками с электрическим генератором, двухконтурный котел-утилизатор. Выполнена на основе, по крайней мере, на одной спаренной линии, содержащей общий узел первичной сортировки твердых бытовых отходов, по крайней мере, один плазменный реактор, соединенный с реактором-дожигателем, и узел водопод готовки. Выходы реакторов-дожигателей соединены со вторым контуром котла-утилизатора. Энергоблок электроснабжения и теплоснабжения выполнен, по крайней мере, на спаренной линии, содержащей газопроводы, газотурбинные установки с газотурбинным электрогенераторами и котлы-утилизаторы, Выходы газотурбинных установок соединены с входами первых котлов-утилизаторов, выходы которых соединены с входами эжекторов-дымососов, выходы вторых котлов утилизаторов последовательно соединены с газоочисткой и входами эжекторов-дымососов, а выходы эжекторов-дымососов соединены с входом узла выброса газов. Патент Российской Федерации на полезную модель №70890, МПК: C10J 3/14, 2008. Для работы
газовой турбины используют низкокалорийный пирогаз, поэтому ее к.п.д. недостаточно высок.
Известна энергоустановка, содержащая блок плазменной переработки твердых бытовых отходов, энергоблок электроснабжения и теплоснабжения, газоочистки и газового выброса с газотурбинной и паротурбинной установками с электрическим генератором. Установка содержит двухконтурный котел-утилизатор и выполнена на основе, по крайней мере, на одной спаренной линии, содержащей общий узел первичной сортировки твердых бытовых отходов, по крайней мере, один плазменный реактор, соединенный с реактором-дожигателем, и узел водоподготовки, выходы реакторов-дожигателей соединены со вторым контуром котла-утилизатора. Энергоблок электроснабжения и теплоснабжения выполнен, по крайней мере, на спаренной линии, содержащей воздухопроводы, в которых последовательно установлены компрессор, теплообменник и газотурбинная установка с газотурбинным электрогенераторами. Первый котел-утилизатор, второй котел-утилизатор, паротурбинную установку с паротурбинным электрогенератором, выходы газотурбинных установок соединены с входами первых котлов-утилизаторов, выходы которых соединены с входами дымососов, выходы вторых котлов утилизаторов последовательно соединены с газоочисткой и входами дымососов, а выходы дымососов соединены с входом узла выброса газов. Патент Российской Федерации на полезную модель №70963, МПК: F23G 5/027, 2008. Недостатком установки является необходимость в теплообменнике для нагрева рабочего воздуха от высокотемпературных продуктов сгорания пирогаза. Теплообменник работает в условиях высокой тепловой напряженности, что делает его конструкцию дорогой и ненадежной.
Известна энергоустановка, содержащая блок плазменной переработки твердых бытовых отходов, энергоблок электроснабжения и теплоснабжения, газоочистки и газового выброса с газотурбинной и паротурбинной установками с электрическим генератором. Установка содержит
двухконтурный котел-утилизатор и выполнена на основе, по крайней мере, на одной спаренной линии, содержащей общий узел первичной сортировки твердых бытовых отходов, по крайней мере, один плазменный реактор, соединенный с реактором-дожигателем, и узел водоподготовки. Выходы реакторов-дожигателей соединены со вторым контуром котла-утилизатора. Энергоблок электроснабжения и теплоснабжения выполнен на спаренной линии, содержащей воздухопроводы, в которых последовательно установлены компрессор, теплообменник и газотурбинная установка с газотурбинным электрогенераторами. Первый котел-утилизатор, второй котел-утилизатор, паротурбинную установку с паротурбинным электрогенератором. Выходы газотурбинных установок соединены с входами первых котлов-утилизаторов, выходы которых соединены с входами дымососов, выходы вторых котлов утилизаторов последовательно соединены с газоочисткой и входами дымососов, а выходы дымососов соединены с входом узла выброса газов. Патент Российской Федерации на полезную модель №70962, МПК: F23G 5/027, 2008. Недостатком такой модели является необходимость использования природного газа, что удорожает процесс переработки отходов (прототип).
Техническим результатом полезной модели является повышение рентабельности переработки твердых бытовых отходов для получения электроэнергии.
Технический результат достигается тем, что в установке для переработки отходов, выполненной на основе спаренной линии, содержащей блок плазменной переработки отходов, отделение приема и накопления бытовых отходов, по крайней мере, один плазменный реактор, узел водоподготовки, энергоблок электроснабжения и теплоснабжения с газотурбинной и паротурбинной установками с электрическими генераторами, блок газоочистки и газового выброса, спаренная линия содержит отделения приема пластик содержащих отходов, соединенные с конверторами для переработки пластик содержащей массы в жидкое
дизельное топливо, конверторы соединены системой подачи жидкого топлива с двухзонной камерой сгорания газовой турбины, соединенной с аппаратом очистки пирогаза и газовой турбиной, один из выходов которой соединен с бойлером, диффузор двухзонной камеры сгорания соединен трубопроводами с узлом подачи и компремирования воздуха, второй выход газовой турбины соединен с электрогенератором и внешним потребителем электроэнергии, причем выходы плазмотермических реакторов соединены с входами аппаратов очистки пирогаза. двухзонная камера сгорания содержит кольцевой корпус внутри которого по окружности размещены жаровые трубы, на корпусе установлена электроразрядная свеча зажигания, штуцер для подвода пиролизного газа в основную зону горения и штуцер для подвода жидкого топлива в зону дежурного горения, каждая жаровая труба снабжена фронтовым устройством с форсункой и завихрителем, двухзонная камера содержит диффузор ввода компремированного воздуха, на каждой жаровой трубе в зоне горения основного топлива выполнены радиальные отверстия для подвода воздуха в зону основного горения и отверстия для обеспечения воздушного охлаждения стенок жаровой трубы. Сущность полезной модели поясняется на фиг.1,2.
На фиг.1 схематично представлена газо-паротурбинная энергогенерирующая установка плазмохимической переработки твердых бытовых отходов с конверсией полихлорвиниловых материалов в жидкое топливо с последующим использованием жидких и горючих газообразных продуктов переработки для обеспечения эффективной работы газовых турбин, где: I - блок плазмотермической переработки отходов и получения горючих продуктов переработки; II - газо-паротурбинный энергоблок; III - блок газоочистки и управления технологическим процессом.
1 - отделение приема и накопления бытовых отходов (накопитель) 2 - отделение приема пластик содержащих отходов (накопитель); 3 - пластик содержащие отходы; 4 - бытовые отходы; 5, 6 - плазмотермические реакторы; 7 - трубопровод подачи воздуха; 8 - узел компремирования
(сжатия) воздуха; 9 - конверторы для переработки пластик содержащей массы в жидкое дизельное топливо; 10 - система подачи жидкого топлива в камеры сгорания газовых турбин; 11 - двухзонные камеры сгорания; 12 - аппараты очистки пирогаза; 13 - газовые турбины с электрогенератором; 14 - бойлеры (котлы-утилизаторы тепла отработавших газов от газовых турбин); 15 - система водоподготовки для питания парогенераторов для паровой турбины; 16 - подача воды в бойлеры 14; 17 - подача пара в паровую турбину; 18 - паровая турбина с; 19 - электрогенератор газовой турбины 13; 20 - электрогенератор паровой турбины; 21 - система газоочистки; 22 - дымосос; 23 - труба газового выброса в атмосферу с системой экологического контроля; 24 - система автоматизированного управления технологическим процессом. 25 - выход к потребителю электроэнергии, выход к потребителю тепла.
На фиг.2 схематично представлена двухзонная камера сгорания, где: 27 - корпус камеры сгорания; 28 - жаровые трубы камеры сгорания; 29 - штуцер для подвода пиролизного газа; 30 - штуцер для подвода жидкого топлива; 31 - свеча зажигания; 32 - фронтовое устройство с форсункой и завихрителем; 33 - диффузор ввода компремированного воздуха; 34 - зона дежурного горения; 35 - основная зона горения; 36 - зона горения пиролизного газа; 37 - отверстия для подвода воздуха в зону горения; 38 - отверстия для подвода воздуха охлаждения стенок жаровой трубы; 39 - газосборник; 40 - лопатки соплового аппарата газовой турбины.
Установка для получения электроэнергии работает следующим образом: Отходы поступают на переработку двумя потоками: содержащие пластик и 4 - бытовые отходы. Отходы 3, содержащие пластик, из накопителя 2 после предварительной сортировки подают в конвертор 9, где перерабатывают в жидкое топливо. Бытовые отходы 4 из накопителя 1 после предварительной сортировки подают на переработку в плазмотермические реакторы 5 и 6 (их количество может быть и большим),
из которых получаемый пиролизный газ направляют на предварительную газоочистку в аппаратах 12.
Оба вида топлива - и жидкое и газообразное, а также компремированный воздух подают в двухзонные камеры сгорания 11, продукты сгорания в которых используют для работы газовых турбин 13 и соответствующих электрогенераторов 19. Отработавшие горячие продукты сгорания из газовых турбин 13 подают в бойлеры 14, в которых из приготовленной в системе 15 водоподготовки воды производят пар 17 для питания паровой турбины 16 с электрогенератором 20. В газопаротурбинном цикле производят электроэнергию и тепло для поставки внешним потребителям электроэнергии и тепла 25, 26. Отработавшие газы из бойлеров 14 проходят через систему газоочистки 21 и выбрасываются в атмосферу в виде экологически безопасного газового выброса 23. Установка для получения электроэнергии получает команды от системы 24 автоматизированного управления технологическим процессом.
Камера сгорания 11 выполнена из кольцевого корпуса 27, внутри которого по окружности размещены двенадцать жаровых труб 28. На корпусе 27 камеры сгорания 11 установлена электроразрядная свеча зажигания 31, а также штуцер 29 - для подвода пиролизного газа в основную зону горения 35 и штуцер 30 - для подвода жидкого топлива в зону дежурного горения 34. Каждая жаровая труба 28 снабжена фронтовым устройством 32 с форсункой и завихрителем, обеспечивающим распыление и смешение жидкого топлива с воздухом. На корпусе каждой жаровой трубы 28 в зоне горения пиролизного газа 36 выполнены радиальные отверстия 37 для подвода воздуха в зону горения и отверстия 38 для обеспечения воздушного охлаждения стенок жаровой трубы 28.
Атмосферный воздух, поступает из диффузора ввода компремированного воздуха 33 в зону дежурного горения 34, частично омывая снаружи жаровую трубу 28, а, частично поступая во фронтовое устройство 32, снабженное форсункой и завихрителем, где смешивается с
жидким топливом, образуя топливовоздушную смесь, воспламеняемую с помощью электроразрядной свечи зажигания 31. Жидкое топливо, сгорая в зоне дежурного горения 34, обеспечивает запуск и режим холостого хода. В зоне дежурного горения 34 обеспечивают режим диффузионного горения на богатой смеси (при коэффициенте избытка воздуха α<1). Основное топливо (пирогаз - до 80% всего топлива) подают в камеру сгорания в основную зону горения 35, где в зоне горения пиролизного газа 36, смешивают с воздухом, поступающим в жаровую трубу 28 через отверстия 37. Пирогаз воспламеняется от дежурной зоны горения 34. В основной зоне горения 35 обеспечивают режим гомогенного горения бедной смеси (при коэффициенте избытка воздуха α>1) и при более низкой температуре, что обеспечивает снижение образования окислов азота. Таким образом, обеспечивают устойчивое горение бедной смеси. Продукты горения направляют в газосборник 39 и на лопатки соплового аппарата 40 турбины.