УСТРОЙСТВО ДЛЯ УТИЛИЗАЦИИ ТВЕРДЫХ ОТХОДОВ Российский патент 1997 года по МПК F23G5/27 

Изобретение относится к переработке твердых отходов в коммунальном хозяйстве и промышленности путем их газификации с получением в качестве конечных продуктов экологически чистых дымовых газов и коксозольного остатка.

Известно устройство для пиролиза бытовых и промышленных отходов, состоящее из вертикальной шахты (реторты), помещенной в корпус, снабженный в нижней части средствами для подачи топлива и окислителя, а в верхней части - каналом для отвода дымовых газов. Верхняя часть реторты снабжена узлом ввода исходного сырья, а нижняя часть узлом мокрого шлакоудаления (1).

Однако в данном устройстве образующиеся в процессе пиролиза газообразные продукты содержат (в зависимости от состава исходного сырья) определенное количество вредных веществ (в частности, фенолы, аммиак, хлор характерные составляющие городских и промышленных отходов), очистка от которых предусмотрена путем промывки газов в водном скруббере, что недостаточно с точки зрения обеспечения их экологической чистоты. При этом возникает новая проблема очистка или уничтожение загрязненной, в частности фенольной, воды из скруббера.

Кроме того, тепломассообменные процессы в реторте определяются только сравнительно малоинтенсивными условиями теплопередачи, характерными для плотного движущегося столба твердого сыпучего материала, а средства для их интенсификации в данном устройстве не предусмотрены.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому техническому результату является устройство для утилизации твердых отходов, содержащее вертикальную камеру газификации, средства для подачи сырья и выгрузки, расположенную внутри камеры газификации вертикальную трубу для вывода газообразных продуктов, средство для подачи в камеру газификации газифицирующего агента и расположенную снаружи камеры газификации обогревательную камеру со средствами для подачи топлива, воздуха и вывода продуктов сжигания (2).

Однако в известном устройстве также не обеспечивается эффективное перемешивание и равномерный теплообмен по всей высоте столба пиролизуемого материала, имеют место проблемы организации равномерного движения материала сверху вниз, не могут перерабатываться несортированные отходы, так как не предусмотрена возможность вывода крупных включений, остающихся в коксозольном остатке после полной газификации городских и промышленных отходов (камни, стекло, банки и т.д.).

Технический результат изобретения состоит в обеспечении возможности механического и гидродинамического перемешивания твердого материала внутри устройства на всех стадиях его термического разложения и обеспечение возможности выгрузки крупногабаритных составляющих коксозольного остатка, а следовательно, в повышении интенсивности тепло- и массообменных процессов, ведущей к повышению эффективности работы устройства и в целом в решении проблемы утилизации несортированных твердых городских и промышленных отходов.

Указанный технический результат достигается тем, что в устройстве для утилизации твердых отходов, содержащем вертикальную камеру газификации, средства для подачи сырья и выгрузки, расположенную внутри камеры газификации вертикальную трубу для вывода газообразных продуктов, средство для подачи в камеру газификации газифицирующего агента и расположенную снаружи камеры газификации обогревательную камеру со средствами для подачи топлива, воздуха, и вывода продуктов сжигания, средство для подачи в камеру газификации газифицирующего агента, выполнено в виде Г-образного канала с возможностью вращательного и возвратно-поступательного перемещения относительно его горизонтальной оси, входной участок канала снабжен запорным элементом, сообщен с атмосферой и размещен в центре одной из двух боковых стенок камеры газификации, длина которой равна или больше ее высоты, а выходной участок канала размещен внутри камеры газификации и выполнен длиной, равной или меньшей половины высоты камеры газификации.

Выполнение камеры газификации с подвижным средством для подачи газифицирующего агента позволяет, с одной стороны, обеспечить подачу струи активирующего агента практически в любую точку внутреннего объема камеры газификации, а, с другой стороны, позволяет производить механическое и газодинамическое перемешивание находящегося в камере материала и его перемещение в нужном направлении, например, при выгрузке коксозольного остатка, что дает возможность резко активировать теплообменные процессы при пиролизе и газификации, а также обеспечивает возможность переработки материалов, содержащих крупные включения.

Снабжение подвижного средства для подачи газифицирующего агента запорным элементом позволяет регулировать поступление газифицирующего агента в камеру газификации на разных стадиях процесса. В начале нагрева при закрытом запорном элементе доступ газифицирующего агента в камеру не производится, так как само понятие процесса пиролиза предполагает термическое разложение органики в отсутствии окислителя. На второй стадии после выделения из исходного материала летучих компонентов при открытом запорном элементе поступающий в камеру газифицирующий агент производит газификацию (окисление) углеродной части коксозольного остатка на требуемую глубину.

Г-образная форма канала подвижного средства позволяет обеспечить возможность параллельного движения выходного участка канала относительно боковых стенок вертикальной камеры газификации в любой точке ее поперечного сечения и соответственно такого же движения струи поступающего в камеру газового потока, что обеспечивает адекватное механическое и гидродинамическое воздействие на материал в любой точке камеры газификации.

На фиг. 1 показан вертикальный разрез устройства для утилизации твердых отходов; на фиг. 2 сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 сечение Б-Б на фиг. 1.

Устройство для утилизации твердых отходов содержит вертикальную прямоугольную камеру 1 газификации с длиной 1, высотой H и шириной B, средство 2 для подачи сырья, расположенную внутри камеры газификации у торцевой стенки вертикальную трубу 3 для вывода газообразных продуктов, средство 4 для подачи в камеру газификации газифицирующего агента с запорным элементом 5, расположенную снаружи камеры газификации обогревательную камеру 6 со средствами 7,8 для подачи соответственно топлива и воздуха и средством для сжигания, средство 10 для вывода продуктов сжигания и средство 11 для вывода коксозольного остатка.

Устройство для утилизации твердых отходов работает следующим образом.

В камеру 1 через средство 2 загружают исходные материалы твердые отходы. Посредством запорного элемента 5 изолируют от внешней атмосферы входной канал средства для подачи газифицирующего агента 4. Через средства 7 и 8 в средство 9 для сжигания подают топливо и воздух и за счет выделяющегося при горении тепла разогревают устройство. Образующиеся в процессе горения продукты сгорания просасываются через систему дымоходов обогревательной камеры 6 (или движутся за счет естественной тяги), отдают тепло на нагрев камеры и через средство 10 для вывода продуктов сгорания (например, вентилятор или дымовую трубу) выбрасываются в атмосферу.

По мере роста температуры в камере 1 начинается процесс термического разложения (пиролиз) органической составляющей отходов и выделяющиеся газообразные продукты пиролиза через вертикальную трубу 3 выходят из камеры 1 и поступают в средство 9 топочного пространства, где сгорают, замещая за счет своей теплотворной способности соответствующую часть необходимого для процесса топлива. При этом происходит термическое обезвреживание вредных компонентов, содержащихся в продуктах пиролиза и обеспечивается экологическая чистота дымовых газов (продуктов сгорания). При температуре 450-500^oC основной процесс выделения парогазовых летучих продуктов пиролиза завершается.

В ходе этого процесса путем вращательного и возвратно-поступательного перемещения средства 4 осуществляется механическое перемешивание массы отходов в камере, что активируют теплообменные процессы пиролиза.

После завершения газовыделения летучих открывают запорный элемент 5 и через внутренний канал средства 4 в камеру подается газифицирующий агент (воздух, паровоздушная или водовоздушная смесь) и осуществляется газификация полукокса до коксозольного остатка, причем путем вращательного и возвратно-поступательного перемещения средства 4 осуществляется механическое и гидродинамическое перемешивание материала механически и потоком газифицирующего агента и активизация процесса газификации во всем объеме камеры.

Образующиеся газообразные продукты газификации через трубу 3 также поступает в средство 9 и далее в топочное пространство обогревательной камеры, где подвергаются огневому обезвреживанию.

После завершения процесса газификации осуществляется удаление из камеры через средство 11 коксозольного остатка, причем этот процесс производится с использованием вращательного и возвратно-поступательного перемещения средства 4.

Использование: переработка твердых отходов в коммунальном хозяйстве и промышленности путем их газификации с получением в качестве конечных продуктов экологически чистых дымовых газов и коксозольного остатка. Сущность: устройство включает вертикальную камеру газификации, средства для подачи сырья и выгрузки коксозольного остатка, расположенную внутри камеры газификации вертикальную трубку для вывода газообразных продуктов, расположенную снаружи камеры газификации обогревательную камеру со средствами для подачи топлива, воздуха, сжигания и вывода продуктов сжигания. Средство для подачи в камеру газификации газофицирующего агента выполнено в виде Г-образного канала с возможностью вращательного и возвратно-поступательного перемещения относительно его горизонтальной оси. Входной участок канала снабжен запорным элементом, сообщен с атмосферой и размещен в центре одной из двух боковых стенок камеры газификации, длина которой равна или больше ее высоты, а выходной участок канала размещен внутри камеры газификации и выполнен длиной, равной или меньшей половины высоты камеры газификации. 3 ил.

Устройство для утилизации твердых отходов, содержащее вертикальную камеру газификации, средства для подачи сырья и выгрузки, расположенную внутри камеры газификации вертикальную трубу для вывода газообразных продуктов, средство для подачи в камеру газификации газифицирующего агента и расположенную снаружи камеры газификации обогревательную камеру со средствами для подачи топлива, воздуха и вывода продуктов сжигания, отличающееся тем, что средство для подачи в камеру газификации газифицирующего агента выполнено в виде Г-образного канала с возможностью вращательного и возратно-поступательного перемещения относительно горизонтальной оси, входной участок канала снабжен запорным элементом, сообщен с атмосферой и размещен в центре одной из двух боковых стенок камеры газификации, длина которой равна или больше ее высоты, а выходной участок канала размещен внутри камеры газификации и выполнен длиной, равной или меньшей половины высоты камеры газификации.