УСТРОЙСТВО ДЛЯ УТИЛИЗАЦИИ ОТХОДОВ Российский патент 2008 года по МПК F23G5/00 

Изобретение относится к области утилизации бытовых и промышленных отходов, а именно к устройствам для термической переработки твердых отходов. Может найти свое применение в коммунальном хозяйстве и промышленности. В результате получают экологически приемлемые продукты сгорания.

Известен ряд устройств для переработки твердых бытовых и промышленных отходов в режиме горения. Наиболее распространенным из них являются печи для прямого сжигания твердых бытовых отходов на колосниковых решетках в потоке воздуха, что приводит к образованию воздушных загрязнений, во избежание чего необходимо применять сложные и дорогие очистные сооружения.

Наиболее близким к заявляемому по технической сути и результату является устройство газогенераторного сжигания всех видов твердого топлива, бытовых и промышленных отходов (П-т UA 44982, 6 F23G 5/00, бюл. №3, 2002 г.), выбранное за прототип.

Устройство содержит загрузочную камеру с жаростойким подом в виде усеченного конуса со сквозными каналами, связывающими окружной канал подачи воздуха для первичного окисления топлива с надколосниковым пространством, центральный вертикально направленный вниз канал-камеру дожигания образующегося при горении топлива пиролизного газа, связанный с автономной дозирующей камерой подачи воздуха-окислителя. Зольная камера расположена под центральным каналом-камерой дожигания пиролизных газов и частиц недогоревшего топлива.

Устройство для сжигания твердого топлива не обеспечивает достаточно высокую полноту сгорания отходов вследствие того, что спекшаяся масса, образующаяся в результате пиролиза на жаростойкой надставке, замедляет прохождение газообразных веществ в эпицентр горения, температура в котором недостаточна для их разделения на составляющие элементы, что приводит к неполному сгоранию топлива.

Техническая задача, решаемая изобретением, состоит в разработке устройства, повышающего полноту сгорания топлива, снижающего вредные выбросы в окружающую среду, улучшающего экологические характеристики процесса путем создания таких температурных и газовых режимов, которые обеспечили бы возможность осуществления глубокой деструкции всей органической массы отходов до простых атомно-молекулярных соединений.

Поставленная задача достигается тем, что устройство для утилизации отходов, содержащее цилиндрическую рабочую камеру с загрузочным отверстием и колосниковой решеткой, камеру дожигания и зольную камеру, каналы для подачи воздуха и отвода продуктов сгорания, согласно изобретению расположено горизонтально и снабжено нагревательным элементом, установленным между рабочей камерой и камерой дожигания, камера дожигания выполнена в виде жаропрочной вставки с конусообразным центром, внутри которого размещен полый блок нагревания вторичного окислителя для последующего смешивания в конусообразном центре с продуктами пиролиза, образующимися в рабочей камере. Полый блок заполнен жаростойким материалом, обеспечивающим увеличение площади контактной поверхности, и выполнен с каналами для подачи вторичного окислителя в его корпусе; активная зона камеры дожигания образована внешней стороной поверхности, образующей указанный конусообразный центр, и внутренней поверхностью указанной жаропрочной вставки, при этом в верхней торцевой части жаропрочной вставки выполнены отверстия для подачи дополнительного окислителя в активную зону, а нижняя торцевая часть жаропрочной вставки соединена с каналом отвода продуктов сгорания.

Выполнение устройства горизонтальным позволяет избежать засорения камеры дожигания твердыми частицами, а следовательно, улучшить циркуляцию пиролизных газов, т.к. снижается аэродинамическое сопротивление зольного остатка.

Предлагаемое изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 представлен вертикальный разрез устройства, на фиг.2 - сечение А-А на фиг.1.

Устройство для утилизации отходов содержит рабочую камеру 1 с загрузочным отверстием 2 и колосниковой решеткой 3, под которой расположена зольная камера 4 с каналами 5 для подачи первичного окислителя. Камера дожигания многокомпонентной парогазовой смеси выполнена в виде жаропрочной вставки 6 с конусообразным центром 7, внутри которого размещен полый блок 8, заполненный жаростойким материалом и в корпусе которого выполнены каналы 9 для подачи вторичного окислителя. Полый блок 8 служит для нагревания вторичного окислителя. В корпусе жаропрочной вставки 6 выполнен канал 10 для подачи дополнительного окислителя в активную зону камеры дожигания, образованную внешней стороной поверхности, образующей указанный конусообразный центр 7, и внутренней поверхностью указанной жаропрочной вставки 6. При этом в верхней торцевой части жаропрочной вставки 6 выполнены отверстия 11 для подачи дополнительного окислителя в активную зону, а нижняя торцевая часть жаропрочной вставки 6 соединена с каналом для отвода продуктов сгорания 12. Нагревательный элемент 13 установлен между рабочей камерой 1 и камерой дожигания 6.

Устройство работает следующим образом.

Сырье загружают в рабочую камеру 1 через загрузочное устройство 2. Затем при помощи нагревательного элемента 13 производят розжиг и прогрев устройства. Первичное горение сырья начинается на колосниковой решетке 3 в зоне, расположенной между рабочей камерой 1 и камерой дожигания 6, что позволяет избежать теплопотерь при догрузке новой порции отходов. Через каналы 5 в надколосниковое пространство подают окислитель, регулируя его количество и интенсивность подачи, что обеспечивает его более качественное смешивание с образовавшимися пиролизными газами. В рабочей камере 1 с повышением температуры повышается и давление, под действием чего продукты пиролиза поступают в камеру дожигания 6, где давление ниже. В полый блок 8 через каналы 9 подают вторичный окислитель, где его разогревают, пропуская сквозь слой жаростойкого материала, который увеличивает площадь контактной поверхности с воздухом, позволяя повысить его температуру до 1100-1200°С; затем смешивают его в конусообразном центре 7 с газообразными продуктами пиролиза. Одним из основных показателей, влияющим на скорость и полноту реакции дожигания горючих газов, является температурный режим процесса, который поддерживают в активной зоне камеры дожигания, что позволяет обеспечить осуществление глубокой деструкции всей газовой смеси до простых атомно-молекулярных соединений, что способствует полноте дожигания.

При недостатке кислорода в активной зоне жаропрочной вставки 6 воздух подают туда из дополнительного канала подачи воздуха 10, что обеспечивает более качественное его смешивание с горючими газами.

При этом не требуется дополнительных энергозатрат на поддержание температуры в камере дожигания, т.к. полый блок постоянно нагревают тепловой и лучевой энергией дожигания газовой смеси, а дымовые газы попадают в канал для отвода продуктов сгорания только пройдя вокруг конусообразного центра и отдав часть своего тепла.

Заявляемая конструкция устройства обеспечивает наилучшие условия сгорания продуктов пиролиза и оптимальное использование выделившейся при этом энергии. Как показывают экспериментальные исследования, температура в зоне горения должна быть не ниже 1200°С. Этому способствует выделение тепловой и лучевой энергии дожигания, а также циркуляция горючих газов, выходящих из конусообразного центра, которые не могут поступать сразу в дымоход, а огибают конусообразный центр, частично отдавая ему свое тепло, и только потом выходят в дымовую трубу.

Тепло дымовых газов целесообразно утилизировать с помощью известных устройств.

Интенсивность процесса можно регулировать, дозируя подачу воздуха и количество сырья, чего нельзя было достичь в устройстве, принятом за прототип.

Таким образом, введенные в устройство для утилизации отходов новые отличительные признаки, в совокупности с известными, позволяют решить поставленную техническую задачу: увеличить полноту сгорания топлива за счет поддержания необходимой температуры в камере дожигания вследствие чего уменьшается количество вредных примесей в дымовых газах и отпадает потребность в их очистке.

Устройство может быть использовано при термической переработке мусора, бытовых и промышленных отходов. Устройство для утилизации отходов содержит цилиндрическую рабочую камеру с загрузочным отверстием и колосниковой решеткой, камеру дожигания и зольную камеру, каналы для подачи воздуха и отвода продуктов сгорания. Устройство расположено горизонтально и снабжено нагревательным элементом, установленным между рабочей камерой и камерой дожигания. Камера дожигания выполнена в виде жаропрочной вставки с конусообразным центром, внутри которого размещен полый блок нагревания вторичного окислителя для последующего смешивания в конусообразном центре с продуктами пиролиза, образующимися в рабочей камере, заполненный жаростойким материалом, обеспечивающим увеличение площади контактной поверхности, и выполненный с каналами для подачи вторичного окислителя в его корпусе. Активная зона камеры дожигания образована внешней стороной поверхности, образующей указанный конусообразный центр, и внутренней поверхностью указанной жаропрочной вставки. В верхней торцевой части жаропрочной вставки выполнены отверстия для подачи дополнительного окислителя в активную зону, а нижняя торцевая часть жаропрочной вставки соединена с каналом отвода продуктов сгорания. Технический результат - повышение полноты сгорания топлива, снижение вредных выбросов в окружающую среду. 2 ил.

Устройство для утилизации отходов, содержащее цилиндрическую рабочую камеру с загрузочным отверстием и колосниковой решеткой, камеру дожигания и зольную камеру, каналы для подачи воздуха и отвода продуктов сгорания, отличающееся тем, что устройство расположено горизонтально и снабжено нагревательным элементом, установленным между рабочей камерой и камерой дожигания, камера дожигания выполнена в виде жаропрочной вставки с конусообразным центром, внутри которого размещен полый блок нагревания вторичного окислителя для последующего смешивания в конусообразном центре с продуктами пиролиза, образующимися в рабочей камере, заполненный жаростойким материалом, обеспечивающим увеличение площади контактной поверхности, и выполненный с каналами для подачи вторичного окислителя в его корпусе, активная зона камеры дожигания образована внешней стороной поверхности, образующей указанный конусообразный центр, и внутренней поверхностью указанной жаропрочной вставки, при этом в верхней торцевой части жаропрочной вставки выполнены отверстия для подачи дополнительного окислителя в активную зону, а нижняя торцевая часть жаропрочной вставки соединена с каналом отвода продуктов сгорания.