УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЭКОЛОГИЧЕСКИ ЧИСТОГО СЖИГАНИЯ МУСОРА Российский патент 2002 года по МПК F23G5/00 

Изобретение относится к области теплотехники и, в частности, к технологии экологически чистого сжигания мусора как сортированного, так и не сортированного.

Наиболее близким к изобретению по совокупности существенных признаков аналогом является патент России 2061345 (Адамович Б.А. и др.) "Установка для сжигания мусора с утилизацией тепла отходящих газов в системах питьевого водоснабжения и энергоснабжения" [1].

В аналоге предусматривается сжигание мусора в накислороженном с помощью короткоцикловых цеолитов воздухе, тепло от которого используется для дистилляции загрязненной или морской воды с последующим ее кондиционированием до питьевых целей, а электрическая энергия, необходимая для двигателей насосных и других агрегатов системы накислораживания воздуха, образуется за счет преобразования тепла отходящих газов в электричество с помощью фотокаталитического преобразователя.

Недостатком такой технологии является низкий к.п.д. преобразования тепла в электроэнергию, сложность и дороговизна фотокаталитического преобразователя.

Устройство для экологически чистого сжигания мусора представляет собой комплекс взаимосвязанных систем, работающих в условиях полной автономности и обеспечивающих достижение технического результата путем повышения температуры сгорания мусора до 2300-2500^oС.

Устройство состоит из следующих взаимосвязанных систем (см. чертеж):
- Система накислораживания воздуха (до 70÷80% кислорода, остальное азот), содержащая воздушный компрессор 1, осушители воздуха 2, патроны с короткоцикловыми цеолитами 3 и воздушный баллон 4 для регенерации осушителей.

Указанные блоки связаны между собой управляемыми клапанами 5, 6, 7 и блоком подогрева воздуха 8.

- Система подготовки и сжигания мусора, содержащая приемник и измельчитель 9 несортированного мусора, шнек 10 подачи мусора в печь "П", нагеватель-рекуператор тепла 11, электродвигатель 12 - привод измельчителей 9 и шнека 10 и высокотемпературную печь, изготовленную из тугоплавких блоков на основе SiC (2540^oC), СаО (2630^oС) или MgO (2850^oС) с теплопроизводительностью 18 Гкал/час.

- Система собственного обеспечения электроэнергией в составе парового котла 13, паровой турбины 14, электрогенератора 15 мощностью до 500 кВт и градирни 16, связанной с системой оборотного водоснабжения, которая в свою очередь связана через подогреватель 17 с клапаном 18 подпитки водой паротрубного котла 13, совмещенного с печью "П".

- Система доочистки отходящих газов в составе блока удаления запахов 19 на основе ткани "Вион" и блока эмульгатора 20 золо-сероочистки.

Основные технические характеристики:
Производительность по сжиганию мусора 6 т/час.

Температура в печи 2300÷2500^oС.

Производительность воздушного компрессора 24 т/час.

Концентрирование кислорода до 70÷80%.

Мощность компрессора 420 кВт.

Производительность по накислороженному воздуху 6 т/час.

Мощность электрогенератора 460 кВт.

Выход золы 200 кг/час.

Выход стекла и металла 200 кг/час.

Выход отходящих газов 3,6 т/час.

Устройство работает следующим образом.

Воздух из атмосферы с помощью компрессора 1 направляют попеременно с помощью клапанов 6 через осушители воздуха 2 в патроны 3 с короткоцикловыми цеолитами, где отделяют из воздуха часть азота и сбрасывают его в атмосферу, при этом воздух накислораживают до 70÷80% О₂.

Часть исходного воздуха через клапан 5 направляют в воздушный баллон и подогреватель-рекуператор 8 и после его подогрева до 250-300^oС попеременно с помощью клапанов 7 направляют его на регенерацию осушителей 2.

Накислороженный воздух нагревают в рекуператоре 21 до 300-350^oС и подают его в печь "П", в которой сжигают мусор при температуре 2300÷2500^oС.

Несортированный мусор с производительностью 6 т/час подают в измельчитель 9, а затем с помощью шнека 10, приводимого в движение электродвигателем 12, подают мусор в печь, предварительно осушая его в нагревателе-рекуператоре 11, а испарившуюся влагу отправляют в трубу отходящих газов 22.

На чертеже представлена принципиальная схема устройства для экологически чистого сжигания мусора.

Принципиальная возможность осуществления изобретения зависит от решения следующих задач:
а) обеспечения отделения азота из воздуха;
б) создания высокотемпературной печи;
в) экологически чистого сжигания в ней мусора.

Подтверждение возможности решения этих задач:
а) Брали синтетический цеолит марки NaX в двух патронах и попеременно по 10 с в цикле прокачивали через патроны осушенный воздух, в результате чего отделяли азот и повысили концентрацию кислорода в обработанном воздухе до 80 об.%.

б) Брали блоки на основе СаО и с помощью водородно-кислородной горелки нагревали их до 2500^oС, при этом не обнаружили потери устойчивости и растрескивания блоков.

в) Брали отрезок автомобильной покрышки и сжигали его в накислороженном до 80 об.% воздухе, при этом в отходящих газах не обнаружили вредных высших окислов и работали в условиях голубого бездымного пламени.

Устройство для экологически чистого сжигания мусора состоит из систем накислораживания воздуха, подготовки и сжигания мусора, доочистки отходящих газов. В системе накислораживания воздуха имеются осушители воздуха, имеющие возможность регенерироваться с помощью воздушного баллона и подогревателя-рекуператора, а на выходе системы используется нагреватель-рекуператор, имеющий возможность нагревать накислороженный воздух до 300-350^oС перед его подачей в высокотемпературную печь. В системе подготовки и сжигания мусора имеется измельчитель со шнековой подачей и нагревателем-рекуператором тепла, имеющим возможность испарять влагу мусора и направлять ее в трубу отходящих газов и высокотемпературную до 2500^oС печь, внутренняя поверхность которой выложена тугоплавкими блоками, изготовленными из СаО, SiO, MgO, и паротрубный котел, соединенный с турбоэлектрогенератором, имеющим возможность полностью обеспечивать потребность в энергопитании агрегатов всего устройства. Технический результат: повышение к.п.д. устройства. 1 ил.

Устройство для экологически чистого сжигания мусора, состоящее из систем накислораживания воздуха, подготовки и сжигания мусора, доочистки отходящих газов, отличающееся тем, что в системе накислораживания воздуха имеются осушители воздуха, имеющие возможность регенерироваться с помощью воздушного баллона и подогревателя-рекуператора, а на выходе системы используется нагреватель-рекуператор, имеющий возможность нагревать накислороженный воздух до 300-350^oС перед его подачей в высокотемпературную печь; в системе подготовки и сжигания мусора имеется измельчитель со шнековой подачей и нагревателем-рекуператором тепла, имеющим возможность испарять влагу мусора и направлять ее в трубу отходящих газов и высокотемпературную до 2500^oС печь, внутренняя поверхность которой выложена тугоплавкими блоками, изготовленными из СаО, SiC или MgO, и паротрубный котел, соединенный с трубоэлектрогенератором, имеющим возможность полностью обеспечивать потребности в энергопитании агрегатов всего устройства.