УСТРОЙСТВО ДЛЯ СЖИГАНИЯ ОТХОДОВ Российский патент 2008 года по МПК F23G5/27 F23G5/16 

Изобретение относится к области теплоэнергетики, в частности к устройствам для сжигания твердых бытовых и промышленных отходов. Может применяться в промышленности и коммунальном хозяйстве при переработке отходов, содержащих бумагу, дерево, резину, текстиль и другие компоненты.

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

Устройство содержит рабочую 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 камерой дожигания пиролизного газа и частиц недогоревших отходов.

Устройство не обеспечивает высокую полноту сгорания отходов из-за недостаточной циркуляции пиролизных газов из рабочей камеры в камеру дожигания и их смешивания с окислителем. Активно перемешиваются только внешние слои газового потока, поступающие в камеру дожигания, расположенные ближе к корпусу устройства и воздуходувным каналам. Кроме того, устройство имеет большие габаритные размеры и высокую металлоемкость.

Техническая задача, решаемая изобретением, состоит в разработке малогабаритного топочного устройства, обеспечивающего полноту сжигания отходов без использования дополнительных источников энергии с получением экологически приемлемых продуктов сгорания.

Поставленная задача решается тем, что устройство для сжигания отходов, содержащее цилиндрическую рабочую камеру с загрузочным отверстием и колосниковой решеткой, камеру дожигания, зольную камеру, каналы для подачи воздуха и отвода продуктов сгорания, согласно изобретению расположено горизонтально, камера дожигания состоит из жаростойкого полого цилиндра с дугообразным вырезом, с фланцем и перегородкой, установленной в осевом направлении, с зазорами относительно боковых стенок цилиндра, разделяющей его на зону дожигания с максимально возможной концентрацией горючих компонентов и температурой и канал для отвода дымовых газов, и прикрепленного к корпусу устройства полого вогнутого отражателя, кромка которого образует с корпусом рабочей камеры зазор, а нижняя часть сообщена с каналом для подачи вторичного окислителя в камеру дожигания через отверстия в стенке отражателя, причем во фланце выполнены отверстия для подачи в камеру дожигания дополнительного окислителя.

Известно, что наряду с температурным и временным режимом процесса одним из условий интенсивного горения газообразных веществ, обеспечивающих полноту сжигания отходов, является хорошее перемешивание горючих компонентов с окислителем - кислородом воздуха. Предлагаемое техническое решение обеспечивает создание оптимальных условий смешивания образовавшейся в результате пиролиза отходов многокомпонентной парогазовой смеси с вторичным окислителем в камере дожигания. Выполнение цилиндра с дугообразным вырезом и отражателя вогнутым позволяет увеличить площадь контактной поверхности горючих газов с окислителем, что также улучшает их смешивание, а следовательно, и производительность устройства. Так как камера дожигания в печи подвержена воздействию высоких температур, то для повышения долговечности она выполнена из жаропрочного материала.

Таким образом, введенные в устройство для сжигания отходов новые отличительные признаки в совокупности с известными позволяют решить поставленную техническую задачу.

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

Устройство для сжигания отходов содержит рабочую камеру 1 с загрузочным отверстием 2 и колосниковой решеткой 3, под которой расположена зольная камера 4. Камера дожигания пиролизных газов 5 состоит из жаростойкого полого цилиндра 6 с дугообразным вырезом и с фланцем 7, в котором выполнены отверстия 8 для подачи дополнительного окислителя. Перегородка 9 установлена с зазорами относительно боковых стенок цилиндра и разделяет цилиндр 6 на зону дожигания с максимально возможной концентрацией горючих компонентов и температуры и канал для отвода дымовых газов. Нижняя часть отражателя 10 соединена с каналом 11 для подачи вторичного окислителя в камеру дожигания через отверстия 12, выполненные во внутренней его стенке. Для регулировки дожигания летучих горючих газов используют отдельный дополнительный клапан 15 для подачи дополнительного окислителя в камеру дожигания через отверстия 8 фланца 7. Нижняя торцевая часть устройства соединена с каналом 13 для отвода дымовых газов и теплообменником 14.

Устройство работает следующим образом. Отходы загружают в рабочую камеру 1 через загрузочное устройство 2 и подвергают процессу пиролиза. При этом прогрев печи осуществляют путем загрузки небольшого количества отходов на колосниковую решетку и их розжигом. Процесс первичного горения начинается в зоне, расположенной между рабочей камерой и камерой дожигания, что позволяет избежать теплопотерь при догрузке новой порции отходов. Образовавшиеся пиролизные газы под действием разрежения в дымовой трубе направляют в камеру дожигания 5 тонким слоем через зазор, образованный корпусом рабочей камеры 1 и кромкой отражателя 10. Через канал 11 в отражатель 10 подают вторичный окислитель, где он нагревается и через отверстия 12 поступает в камеру дожигания тонкими струйками, где активно перемешивается со слоем пиролизных газов. При высокой интенсивности процесса дожигания и недостатке окислителя его подают через клапан 15 и отверстия 8 фланца 7. В камере дожигания, где поддерживается температура не ниже 1000°С (для успешного и полного протекания реакции), происходит дожигание продуктов неполного сгорания отходов. Поэтому из камеры дожигания дымовые газы уходят, не имея практически в своем составе химического недожога и других вредных веществ. Отдав часть своего тепла на поддержание температуры в камере дожигания и подогрев дополнительного окислителя, поступающего через клапан 15, они поступают в дымовую трубу через зазоры между боковой поверхностью полого цилиндра 6 и перегородкой 9 и после отбора тепла теплообменником выводятся в атмосферу при температуре 150-200°С. Теплоносителем может быть воздух или вода и использоваться соответственно. Зола, остающаяся после сгорания отходов, проваливается сквозь колосниковую решетку 3 в зольник 4 и удаляется.

ООО «Нексус-2Ф» разработаны рабочие проекты печей с объемом рабочей камеры от 0,04 м³.

Реализация предложенной схемы топочного устройства позволит обеспечить минимальные габариты и металлоемкость устройства в целом и повысить эффективность сжигания отходов и, как следствие, снижение вредных выбросов.

Устройство может быть использовано при термической переработке мусора, бытовых и промышленных отходов. Устройство для сжигания отходов расположено горизонтально и содержит цилиндрическую рабочую камеру с загрузочным отверстием и колосниковой решеткой, камеру дожигания, зольную камеру, каналы для подачи воздуха и отвода продуктов сгорания. Камера дожигания состоит из жаростойкого полого цилиндра с дугообразным вырезом, с фланцем и перегородкой, установленной в осевом направлении с зазорами относительно боковых стенок цилиндра, разделяющей его на зону дожигания с максимально возможной концентрацией горючих компонентов и температурой и канал для отвода дымовых газов, и прикрепленного к корпусу устройства полого вогнутого отражателя, кромка которого образует с корпусом рабочей камеры зазор, а нижняя часть сообщена с каналом для подачи вторичного окислителя в камеру дожигания через отверстия в стенке отражателя. Во фланце выполнены отверстия для подачи в камеру дожигания дополнительного окислителя. Технический результат: повышение полноты сжигания отходов без использования дополнительных источников энергии с получением экологически приемлемых продуктов сгорания. 2 ил.

Устройство для сжигания отходов, содержащее цилиндрическую рабочую камеру с загрузочным отверстием и колосниковой решеткой, камеру дожигания, зольную камеру, каналы для подачи воздуха и отвода продуктов сгорания, отличающееся тем, что устройство расположено горизонтально, камера дожигания состоит из жаростойкого полого цилиндра с дугообразным вырезом, с фланцем и перегородкой, установленной в осевом направлении с зазорами относительно боковых стенок цилиндра, разделяющей его на зону дожигания с максимально возможной концентрацией горючих компонентов и температурой и канал для отвода дымовых газов, и прикрепленного к корпусу устройства полого вогнутого отражателя, кромка которого образует с корпусом рабочей камеры зазор, а нижняя часть сообщена с каналом для подачи вторичного окислителя в камеру дожигания через отверстия в стенке отражателя, причем во фланце выполнены отверстия для подачи в камеру дожигания дополнительного окислителя.