СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ СЖИГАНИЯ ТВЕРДЫХ БЫТОВЫХ ОТХОДОВ Российский патент 2005 года по МПК F23G5/00 F23B1/16 C04B2/10 

Изобретение относится к способам и устройствам для сжигания твердых бытовых отходов (ТБО) с предварительным отделением из них полезных компонентов для последующей переработки. Оно может быть наиболее полезно использовано для термического уничтожения твердых бытовых отходов, образующихся в крупных населенных пунктах.

Сжигание ТБО сопряжено с трудностями нейтрализации токсичных компонентов дымовых газов и утилизации выделяющегося тепла. Фильтры мусоросжигающих печей, обычно сопоставимы по стоимости с самой печью. Полученная в таких печах энергия не компенсирует расходы на сжигание ТБО. Дотационные расходы составляют от 50 USD на 1 тонну ТБО (г.Москва) до 80 USD на 1 тонну ТБО (Германия). Это обусловлено тем, что капитальные затраты на систему утилизации тепла в 3-5 раз превышает затраты на печные агрегаты.

Тенденция повышения температуры сжигания до 1150°С и более позволяет разрушать диоксины и фураны, но токсичные оксиды хотя и в меньших объемах все же сохраняются. В этой связи актуальность создания процесса сжигания, сопровождаемого сорбцией токсичных газов, по-прежнему сохраняется.

Известно устройство (патент США № 5143000, F 23 G 05/00 от 09.01.1992 г.), которое позволяет реализовать способ сжигания ТБО в емкости. Емкость заполняют ТБО и под их слой подают теплоноситель из газовых горелок. Продукты сгорания выходят через отверстие в крышке емкости и направляются в фильтры.

Недостаток способа - потребность в сложных и дорогих фильтрах, а также затрудненность золоудаления из емкости.

Известен способ получения офлюсованного агломерата (SU 692875 A1, C 22 B 1/16, 25.10.79), включающий послойное размещение на колосниковой решетке известняка и окомкованной смеси коксика и железорудной крошки, воспламенение окомкованной смеси, поглощение известняком токсичных компонентов горения и частичное термохимическое преобразование известняка в известь.

Недостаток известного способа - лишь частичное преобразование известняка в известь и необходимость возврата недожженого известняка на решетку при сопутствующей этому процессу неполной нейтрализации дымовых газов.

Известен также принимаемый за прототип способ сжигания ТБО в устройстве (патент США № 5265587, F 23 Н 07/04 от 30.11.1993 г.). Способ включает укладку ТБО слоем на колосниковую решетку, сжигание ТБО, использование тепла от сжигания на ТЭЦ и очистку отходящих газов. Колосникам придают колебания, которые способствуют перемешиванию ТБО и тем самым обеспечивают более быстрое их сгорание.

Недостатком способа является его низкая производительность, малый КПД, сложность рекуперации тепла отходящих газов и необходимость применения дорогой и многоступенчатой системы очистки от вредных примесей.

Основной задачей настоящего изобретения является обеспечение утилизации основного количества тепла, выделяющегося при сжигании ТБО, непосредственно в печном агрегате с превращением известняка в строительную известь и исключение выбросов вредных компонентов газовой фазы из печного агрегата.

Другой задачей является упрощение механизма подачи ТБО в печь и полное удаление продуктов сгорания.

Третьей задачей является повышение качества и рыночной стоимости продуктов сгорания (полный переход известняка в известь).

Решение всех этих задач обеспечивает самоокупаемость и даже прибыльность процесса термического уничтожения ТБО.

Все поставленные задачи решаются тем, что в способе сжигания твердых бытовых отходов, включающем укладку их слоем на колосниковую решетку, подачу теплоносителя, сжигания отходов, использования тепла от сжигания и очистку отходящих газов, в соответствии с настоящим изобретением, под сжигаемые отходы на колониковую решетку укладывают слой известняка в виде крошки фракции 5-15 мм, являющегося одновременно теплопоглотителем и сорбентом токсичных компонентов отходящих газов и преобразующегося в процессе сжигания в строительную известь, соотношение толщин слоев отходов и известняка составляет 9:2,5, при этом теплоноситель пропускают сквозь оба слоя со стороны слоя отходов.

Способ осуществляется следующим образом. На подвижную колосниковую решетку укладывается слой известняка, выполняющего функции теплопоглотителя и сорбента, затем на него загружается ТБО. При отверстиях в колосниковой решетке, близкой к 4 мм, гранулометрический состав слоя известняка для обеспечения необходимой сорбционной эффективности должен находиться внутри фракции 5+15 мм. При крупности известняка менее 5 мм его частицы проваливаются через колосниковую решетку, а при крупности известняка более 15 мм его диссоциация - поглощение тепла протекает неэффективно. Для достаточно полной очистки отходящих газов соотношение толщин слоев ТБО и известняка должно быть 9:2,5. Тогда известняк хорошо очищает газы и поглощает максимум тепла. Если слой известняка сделать тоньше заявляемого, то повысится температура отходящих газов, что приведет к прогоранию колосниковой решетки. Если его слой увеличить более заявляемого, то произойдет снижение производительности агрегата по сжиганию ТБО. Таким образом, на основании промышленного эксперимента, заявляемые гранулометрический состав и соотношение толщины слоев являются необходимыми и достаточными для оптимального решения поставленной задачи.

Для сжигания ТБО используются различные устройства, уровнем эффективности которых являются КПД и чистота газовых выбросов в атмосферу. Этому в устройстве способствуют механизмы, обеспечивающие разрыхление и продвижение ТБО в зонах сушки и сжигания.

В качестве аналога может быть принят упомянутый выше патент США № 5265587, F 23 Н 07/04 от 30.11.1993 г., в котором используются виброколосники, перемешивающие и транспортирующие сжигаемые ТБО. Недостатком устройства является трудноустранимое зашлаковывание решетки и потребность в дорогих многоступенчатых фильтрах.

Известно принимаемое за аналог устройство (SU 692875 A1, C 22 B 1/16, 25.10.79), содержащее колосниковую решетку, камеры сжигания, регенерации тепла и очистки газов.

Недостатком известного устройства является неполное преобразование известняка в известь и неполная нейтрализация газов.

В качестве прототипа применяется устройство для сжигания ТБО-US 5265587 A, F 23 Н 7/04, 30/11/1993, содержащее колосниковую решетку в виде бесконечного конвейера для укладки на нее слоями известняка и ТБО, камеру сжигания, в которой размещена часть конвейера, средства загрузки решетки и камеры для очистки и отвода газов. Известное устройство не обеспечивает полноценного выполнения операций заявляемого способа, в частности полного превращения известняка в известь, а также полноценной очистки отходящих газов. Кроме того, известное устройство отличается сложностью и высокой стоимостью.

Задачей заявляемого устройства является создание такой мусоросжигательной печи, которая могла быть максимально простой и дешевой и при этом легкой в обслуживании, и экологически чистой.

Поставленная задача решается тем, что в устройстве для осуществления способа сжигания твердых бытовых отходов, характеризующееся тем, что оно содержит подвижную колосниковую решетку, выполненную в виде бесконечного конвейера, одной частью своей петли размещенного внутри теплового агрегата, средства раздельной загрузки на колосниковую решетку известняка и отходов, указанный тепловой агрегат включает узлы раздельной сушки известняка и отходов, подачи теплоносителя, камеры сгорания и отвода газов, узлы дожигания отходящих газов и рекуперации тепла, в соответствии с изобретением камера отвода газов разделена на несколько зон, две последние из которых снабжены коллекторами подачи газов на дожигание, конечную нейтрализацию токсичных компонентов и рекуперацию тепла.

Заявляемое устройство обеспечивает выполнение способа с повышенным КПД при эффективном поглощении сорбентом токсичных компонентов дымовых газов и при максимальном упрощении и удешевлении технологии.

Принципиальная схема устройства показана на фиг.1, а его конструктивная схема - на фиг.2.

Устройство (фиг.1) содержит бесконечный конвейер 1 с колосниковым дном 2, узлом 3 загрузки известняка и узлом 4 загрузки ТБО на конвейер 1. Часть петли конвейера размещена внутри теплового агрегата 5, а на выходе из него размещен разгрузочный узел 6 конвейера 1. В тепловой агрегат 5 подается воздух и природный газ.

На конструктивной схеме (фиг.2) устройства показан бесконечный конвейер 1, бункер 2 известняка с питателем 3 и бункер 4 ТБО с питателем 5. Часть петли конвейера 1 размещена внутри теплоагрегата 6, который включает узел 7 сушки известняка, узел 8 сушки ТБО, камеру 9 нагрева ТБО до воспламенения, камеру 10 сгорания ТБО и камеру 11 охлаждения известняка.

В подконвейерной зоне размещены направляющие емкости 17 для потемпературного распределения отходящих газов через эксгаустер 18 к потребителю для утилизации их тепловой энергии и дополнительной очистки через циклон 15 и фильтр 16.

Обожженный известняк выносится конвейером 1 в разгрузочное устройство 12 и далее на грохот 13 и конвейер 14.

Способ с помощью устройства работает следующим образом. На бесконечный конвейер 1 (фиг.2) из бункера 2 подается известняк, который укладывается ровным слоем с помощью питателя 3 на колосниковую решетку конвейера. Проходя над узлом 7, известняк подвергается сушке. Из бункера 4 на поверхность известняка питателем 5 загружается ТБО так, чтобы соотношение толщины слоев ТБО и известняка было 9:2,5. Загруженный конвейер подает материал в тепловой агрегат 5, где ТБО в зоне узла 8 подвергается сушке, а под узлом 9 воспламеняется и сгорает под узлом 10. В камере 11 известняк с золой охлаждаются и поступают в разгрузочное устройство 12 и далее на грохот 13 для классификации обожженного известняка (извести). Далее он конвейером 14 подается в накопительные бункеры. Дымовые газы через распределительные емкости 17 и эксгаустер 18 направляются на нагревание котлов, затем частично возвращаются для утилизации тепла в голову теплоагрегата 5, а другая их часть направляется через циклон 15 и фильтры 16 в дымовую трубу.

Таким образом, предлагаемый способ и устройство, в соответствии с отличительными признаками, существенно проще традиционных агрегатов и не требуют дорогих и сложных фильтров для очистки дымовых газов, а на выходе процесса получается товарная известь, обеспечивающая прибыль от традиционно затратного процесса.

Изобретение относится к способам и устройствам для сжигания твердых бытовых отходов (ТБО) с предварительным отделением из них полезных компонентов для последующей переработки. Оно может быть наиболее полезно использовано для термического уничтожения твердых бытовых отходов, образующихся в крупных населенных пунктах. Способ сжигания твердых бытовых отходов включает укладку их слоем на колосниковую решетку, подачу теплоносителя, сжигание отходов, использование тепла от сжигания и очистку отходящих газов. Под сжигаемые отходы на колосниковую решетку укладывают слой известняка в виде крошки фракции 5-15 мм, являющегося одновременно теплопоглотителем и сорбентом токсичных компонентов отходящих газов и преобразующегося в процессе сжигания в строительную известь, соотношение толщин слоев отходов и известняка составляет 9:2,5, при этом теплоноситель пропускают сквозь оба слоя со стороны слоя отходов. Охарактеризовано устройство для реализации способа. Технический результат: обеспечение утилизации основного количества тепла, выделяющегося при сжигании ТБО, непосредственно в печном агрегате с превращением известняка в строительную известь и исключение выбросов вредных компонентов газовой фазы из печного агрегата, упрощение механизма подачи ТБО в печь и полное удаление продуктов сгорания. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ сжигания твердых бытовых отходов, включающий укладку их слоем на колосниковую решетку, подачу теплоносителя, сжигание отходов, использование тепла от сжигания и очистку отходящих газов, отличающийся тем, что под сжигаемые отходы на колосниковую решетку укладывают слой известняка в виде крошки фракции 5-15 мм, являющегося одновременно теплопоглотителем и сорбентом токсичных компонентов отходящих газов и преобразующегося в процессе сжигания в строительную известь, соотношение толщин слоев отходов и известняка составляет 9:2,5, при этом теплоноситель пропускают сквозь оба слоя со стороны слоя отходов.2. Устройство для осуществления способа сжигания твердых бытовых отходов по п.1, характеризующееся тем, что оно содержит подвижную колосниковую решетку, выполненную в виде бесконечного конвейера, одной частью своей петли размещенного внутри теплового агрегата, средства раздельной загрузки на колосниковую решетку известняка и отходов, указанный тепловой агрегат включает узлы раздельной сушки известняка и отходов, подачи теплоносителя, камеры сгорания и отвода газов, узлы дожигания отходящих газов и рекуперации тепла, при этом камера отвода газов разделена на несколько зон, две последние из которых снабжены коллекторами подачи газов на дожигание, конечную нейтрализацию токсичных компонентов и рекуперацию тепла.