Назначение стенда: Макетный образец (далее – стенд) предназначен для выполнения научно-исследовательских, опытно-технологических и опытно-конструкторских работ (далее – НИОК(Т)Р) по разработке технологии и оборудования для получения тепловой энергии при использовании в качестве источника энергии различных видов отходов, содержащих органические вещества. Стенд обеспечивает самостоятельную подачу подогретой воды для отопления производственных помещений. Оптимальная температура воды поддерживается автоматически.

          Область применения стенда: стенд предназначен для разработки оборудования и технологии по использованию для получения тепловой энергии любых видов органических отходов в любой форме (твердые, жидкие, газообразные, гелеобразные, аэрозоли) и в любых количественных соотношениях разных видов отходов. При использовании отходов легко воспламеняющихся жидкостей (ЛВЖ) необходимо использовать специальные насадки-распылители. При использовании отходов, содержащих стойкие органические загрязнители (СОЗ) и цитостатические фармацевтические препараты (ЦФП) использование СВЧ-дожига обязательно. Выходная мощность стенда – (считается для Госпромнадзора)  до 100 кВт (реально: блок получения генераторного газа на сухой щепе - около 90 кВт и блок получения пиролизного газа -до 50 кВт ).

Краткая техническая характеристика стенда: стенд обеспечивает поддержание в блоке высокотемпературного сжигания генераторного газа и пирогаза температурного режима не менее 800^оС, что достаточно для сжигания большинства отходов, содержащих органические вещества. При включенном блоке СВЧ-дожига температура достигает 1500^оС, что достаточно для сжигания СОЗ и ЦФП. Стенд позволяет измерять в режиме реального времени температурные параметры генераторного газа, пирогаза, температуру в блоке высокотемпературного сжигания генераторного газа и пирогаза, в блоке регулировки температуры продуктов сжигания генераторного газа и пирогаза. Стенд обеспечен автоматическим блоком дымоудаления. Управление стендом может осуществляться в автоматическом и ручном режиме. Отображение полученных данных осуществляется в цифровом и графическом виде.

Составные части стенда:

          - блок получения генераторного газа;

          - блок получения пиролизного газа (пирогаз);

          - блок высокотемпературного сжигания генераторного газа и пирогаза;

          - блок СВЧ-дожига;

          - блок регулировки температуры продуктов сжигания генераторного газа и пирогаза;

          - блок дымоудаления;

          - блок подогрева воды;

          - блок управления стендом.

          Краткое описание составных частей стенда:

Блок получения генераторного газа предназначен для термического разложения отходов растениеводства и деревообработки (далее – растительные отходы) с целью получения генераторного газа.

Получение генераторного газа из растительных отходов проводится в процессе их горения при недостатке кислорода. При такой технологии горения образуется генераторный газ, состоящий из окиси углерода и низкомолекулярных горючих газов органической природы.

Блок получения генераторного газа включает:

- камеру сгорания растительных отходов (топка),

- бункер для загрузки растительных отходов,

- сепаратор, обеспечивающий равномерное поступление растительных отходов в топку,

- разделительной стенки, обеспечивающей динамическое отделение топки от блока высокотемпературного сжигания генераторного газа и пирогаза и препятствующей не контролируемому горению растительных отходов,

- трубопровода, обеспечивающего подачу генераторного газа из камеры сгорания растительных отходов в блок высокотемпературного сжигания генераторного газа и пирогаза.

Растительные отходы загружаются в бункер, расположенный выше камеры сгорания (топки). Под действием собственного веса растительные отходы опускаются в топку, при этом сепаратор обеспечивает их равномерное распределение в камере горения. Топка имеет систему дозируемой подачи воздуха в камеру сгорания.

Блок получения пиролизного газа предназначен для термического разложения практически любых отходов (в том числе опасных), содержащих органические вещества, с целью получения горючего пирогаза.

Получение пирогаза проводится с помощью термического разложения органических веществ отходов в бескислородной среде в присутствии СВЧ-излучения. Отсутствие кислорода делает невозможным горение пирогазов в блоке получения пиролизного газа, что предотвращает протекание неконтролируемых химических реакций.

          Блок получения пиролизного газа включает:

- камеру пиролиза, позволяющую проводить пиролиз при температурах до 860 ⁰С. Нагрев камеры пиролиза осуществляется тремя ТЭНами. Поддержание заданной температуры пиролиза обеспечивается блоком управления с точностью 2 ⁰С.

- устройство загрузки отходов в камеру, обеспечивает подачу отходов в специальных барабанах (бочках) в камеру пиролиза и выгрузку образовавшейся в процессе пиролиза золы.

- устройство вращения барабанов с отходами в камере пиролиза для равномерного нагрева отходов.

- сепаратор пирогазов, направляющий поток пирогазов на раскаленные ТЭНы с целью увеличения образования низкомолекулярной фракции пирогазов.

- СВЧ-излучатели (три единицы), обеспечивающие облучение отходов с целью ускорения процесса пиролиза и получения низкомолекулярной фракции пирогазов. Поддержание заданной мощности СВЧ-излучения обеспечивается блоком управления.

- трубопровод для измерения давления пирогазов в камере пиролиза.

- трубопровод, обеспечивающий подачу пирогаза из камеры пиролиза в блок высокотемпературного сжигания генераторного газа и пирогаза.

- систему продувки камеры пиролиза углекислым газом для удаления остатков пирогазов после завершения пиролиза.

          Отходы для пиролиза помещаются в барабан и автоматически загружаются в камеру пиролиза. После загрузки автоматически включается вращение барабана, включаются ТЭНы и СВЧ-излучатели. Контроль проведения процесса пиролиза контролируется блоком управления с помощью термопар, размещенных на ТЭНах, сепараторе  и трубопроводе пирогазов, а также с помощью датчика давления пирогазов в камере пиролиза.

После завершения процесса пиролиза камера пиролиза продувается углекислым газом для удаления остатков пирогаза. Барабан автоматически извлекается из камеры пиролиза и заменяется другим барабаном с новой партией отходов. Цикл пиролиза повторяется.

Блок высокотемпературного сжигания генераторного газа и пирогаза предназначен для обеспечения совместного сжигания генераторного газа и пирогаза. Блок получения генераторного газа работает в непрерывном режиме, обеспечивая постоянный факел горящего генераторного газа. Блок получения пиролизного газа работает в периодическом режиме, причем объемы выделяющегося пирогаза сильно зависят от стадии пиролиза. В начальной и конечной стадии объемы пирогаза могут быть столь малы, что будут неспособны к самостоятельному устойчивому горению. Кроме того, объем пирогаза сильно зависит от содержания в отходах органических веществ. Поскольку предсказать химический состав отходов, поступающих на обезвреживание, не всегда возможно, то наличие постоянного факела горящего генераторного газа обеспечивает сжигание любых количеств пирогаза.

Блок СВЧ-дожига предназначен для сжигания любых органических веществ, которые могут образоваться на всех стадиях термического разложения отходов. Температура в блоке СВЧ-дожига может достигать 1500 ⁰С, что обеспечивает сгорание любых органических отходов, включая стойкие органические загрязнители (СОЗ). Кроме того, блок СВЧ-дожига обеспечивает более полное сгорание топлива, что повышает КПД стенда в целом.

          Блок регулировки температуры продуктов сжигания генераторного газа и пирогаза предназначен для обеспечения оптимальных температур образующихся продуктов сжигания при их прохождении через теплообменник.

Блок регулировки температуры продуктов сжигания генераторного газа и пирогаза включает:

- блок трубопроводов, обеспечивающих доставку горячих газов к теплообменнику.

- блок трубопроводов, обеспечивающих разбавление горячих газов воздухом до температур, обеспечивающих нормальную работу теплообменника.

Температура горячих газов, выходящих из блока СВЧ-дожига. может превышать 1500 ⁰С. Такая температура может вывести теплообменник из строя. Для снижения температуры горячих газов автоматически проводится добавка необходимого количества воздуха для поддержания нужной для теплообменника температуры.

Блок дымоудаления предназначен для удаления продуктов горения в атмосферу.

Блок дымоудаления включает:

- вентилятор-дымосос с регулируемой частотой вращения электродвигателя.

- систему трубопроводов.

- дымовую трубу.

Блок дымоудаления обеспечивает полное удаление продуктов горения из всех блоков стенда в атмосферу. Поддерживает во всех блоках стенда пониженное (по сравнению с атмосферным) давление, что препятствует попаданию продуктов горения в воздух рабочей зоны. Необходимая мощность (частота оборотов) вентилятора-дымососа поддерживается автоматически блоком управления.

Блок подогрева воды включает:

 - теплообменник (рекуператор),

- термопары, для определения температуры входящей и выходящей воды,

- систему насосов, обеспечивающих подачу воды для обогрева воды производственных помещений,

- систему автоматического отключения насосов при падении давления воды в системе отопления (защита насосов),

- подпиточные насосы, для поддержания необходимого количества теплоносителя в системе отопления,

- подпиточную емкость, с системой сигнализации о недостатке воды,

- расширительный бак,

- регулятор, для поддержания оптимальной (установленной оператором) температуры теплоносителя,

- теплосчетчика, для определения количества тепла, поступающего на отопление производственных помещений,

- манометры, для измерения давления в разных участках системы отопления,

- систему трубопроводов и вентилей, обеспечивающих работу оборудования в различных режимах.

Блок подогрева воды имеет свой щит электропитания.

Работа блока подогрева воды в оптимальном (установленном оператором) режиме обеспечивается единым Блоком управления стендом.

Блок управления стендом предназначен для управления процессом использования отходов для получения тепловой энергии и получения в режиме реального времени научных данных для определения технических и технологических характеристик и параметров технологических процессов для использования различных видов отходов для получения тепловой энергии. Блок управления стендом обеспечивает подачу теплоносителя в систему отопления в автоматическом режиме с заданной температурой.

Блок управления стендом включает:

- пульт ручного управления,

- пульт автоматического (компьютерного) управления,

- программное обеспечение,

- систему датчиков (термопары, датчики давления),

- систему обработки полученных данных.

При проведении научных исследований необходимо исследовать все этапы технологического процесса. Поэтому блок управления стендом включает пульт ручного управления и пульт автоматического управления. Это позволяет произвольно выбирать для исследования один этап технологического процесса и изменять его параметры в ручном режиме. Остальные этапы технологического процесса контролируются пультом автоматического управления, что существенно повышает достоверность получаемых результатов.

Программное обеспечение позволяет обрабатывать данные, получаемые от датчика давления и термопар, и в режиме реального времени отображать ход процесса использования отходов. Кроме того, программное обеспечение позволяет проводить процесс использования отходов в автоматическом режиме.

Программное обеспечение обеспечивает автоматическое поддержание оптимальной температуры теплоносителя.