МУСОРОСЖИГАТЕЛЬНАЯ УСТАНОВКА Российский патент 2021 года по МПК F23G7/00 F23J3/02 F28G7/00 B08B5/00 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

[0001] Настоящее изобретение относится к мусоросжигательной установке, включающей печь для сжигания и бойлер.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[0002] Известна мусоросжигательная установка, которая включает: печь для сжигания отходов, таких как мусор и донные осадки; бойлер для рекуперации тепла отработанного газа печи для сжигания. Бойлер включает канал отработанного газа, по которому проходит отработанный газ печи для сжигания. На поверхности стенки канала отработанного газа установлено большое количество труб для воды. Ниже по потоку от труб для воды в канале отработанного газа расположены перегреватели.

[0003] Поскольку пыль, содержащаяся в отработанном газе, прилипает к теплопередающим поверхностям в канале отработанного газа (например, к поверхностям труб для воды и перегревателей), необходимо регулярно удалять прилипшую пыль с теплопередающих поверхностей. Обычно сейчас для удаления с теплопередающих поверхностей прилипшей пыли используют паровой сажесдуватель, который выбрасывает струю пара в сторону теплопередающих поверхностей. Недавно предложено использовать вместо парового сажесдувателя ударно-импульсный сажесдуватель (см., например, Патентный документ 1).

[0004] В ударно-импульсном сажесдувателе ударный импульс генерируют путем сжигания воздушно-топливной смеси, содержащей топливный газ и кислород, ударный импульс подают в канал отработанного газа. Подача ударного импульса вызывает удаление пыли с теплопередающих поверхностей. Топливный газ представляет собой, например, метан.

СПИСОК ЦИТИРУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

Патентная литература

[0005] PLT 1: Японская выложенная публикация заявки на патент №2017-20773

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Техническая задача

[0006] В случае использования ударно-импульсного сажесдувателя в ударно-импульсный сажесдуватель необходимо подавать топливный газ. Если топливный газ представляет собой метан, можно разместить на мусоросжигательной установке множество газовых баллонов, заполненных газообразным метаном, и подавать газообразный метан из газовых баллонов в ударно-импульсный сажесдуватель.

[0007] Однако в случае использования газовых баллонов, заполненных газообразным метаном, не только высока цена каждого газового баллона, но и замена газового баллона сопряжена с трудностями.

[0008] Ввиду вышесказанного, задачей настоящего изобретения является обеспечение мусоросжигательной установки, в которой возможна подача топливного газа в ударно-импульсный сажесдуватель без использования газовых баллонов.

Решение поставленной задачи

[0009] Для решения поставленной задачи соответствующая настоящему изобретению мусоросжигательная установка включает: печь для сжигания отходов; бойлер, включающий канал отработанного газа, по которому проходит отработанный газ печи для сжигания; ударно-импульсный сажесдуватель, в котором генерируют ударный импульс путем сжигания воздушно-топливной смеси, содержащей топливный газ и кислород, и подают полученный ударный импульс в канал отработанного газа; биореактор, в котором путем ферментации отходов получают биогаз; и линию подачи, по которой биогаз подают из биореактора в ударно-импульсный сажесдуватель в качестве топливного газа.

[0010] В описанной выше конфигурации биогаз, полученный в биореакторе, дополняющем печь для сжигания, может быть использован в качестве топливного газа для ударно-импульсного сажесдувателя. Благодаря этому возможно подавать топливный газ в ударно-импульсный сажесдуватель без использования газовых баллонов.

[0011] Описанная выше мусоросжигательная установка может дополнительно включать: резервуар, установленный на линии подачи, для хранения биогаза; и устройство очистки, установленное на линии подачи по потоку выше или ниже резервуара, при этом устройство очистки предназначено для очистки биогаза путем удаления из биогаза, по меньшей мере, одного иного компонента, нежели метан. В такой конфигурации в ударно-импульсный сажесдуватель может быть подан биогаз с высокой концентрацией метана. В частности, если устройство очистки расположено выше по потоку от резервуара, биогаз, хранящийся в резервуаре и характеризующийся высокой концентрацией метана, может быть продан, например, электроэнергетической компании.

Полезные эффекты изобретения

[0012] Благодаря настоящему изобретению становится возможным подавать топливный газ в ударно-импульсный сажесдуватель без использования газовых баллонов.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0013] Фиг. 1 представляет собой схему мусоросжигательной установки, соответствующей одному из вариантов осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 2 представляет собой схему системы подачи топливного газа и кислорода в ударно-импульсный сажесдуватель.

ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0014] На фиг. 1 показана мусоросжигательная установка 1, соответствующая одному из вариантов осуществления настоящего изобретения. Мусоросжигательная установка 1 включает: печь 2 для сжигания отходов, таких как мусор и донные осадки; и бойлер 3, предназначенный для рекуперации тепла отходящего газа печи 2 для сжигания.

[0015] В данном варианте осуществления изобретения печь 2 для сжигания представляет собой колосниковую печь и включает сушильный колосник 24, колосник 25 для сжигания и колосник 26 для дожигания. В качестве альтернативы, печь 2 для сжигания может представлять собой печь с псевдоожиженным слоем.

[0016] Более конкретно, печь 2 для сжигания включает загрузочный бункер 21, устройство 22 подачи отходов, основную камеру 23 сгорания, камеру 27 повторного сжигания. Упомянутые выше колосники 24-26 образуют нижнюю поверхность основной камеры 23 сгорания. Загрузочный бункер 21 заполняют отходами при помощи непоказанного на чертеже крана. Устройство 22 подачи отходов функционирует периодически с заданными интервалами и обеспечивают подачу отходов из бункера 21 в основную камеру 23 сгорания.

[0017] В данном варианте осуществления изобретения основная камера 23 сгорания является прямоточной камерой, в которой топочный газ движется в том же направлении, что и отходы. В камере 27 повторного сжигания направление потока топочного газа, выходящего из основной камеры 23 сгорания, меняется на обратное. Более конкретно, камера 27 повторного сжигания отходит по диагонали вверх от нижнего по потоку конца основной камеры 23 сгорания так, что камера 27 повторного сжигания частично совпадает с основной камерой 23 сгорания в направлении потока топочного газа. Однако основная камера 23 сгорания не обязательно должна быть прямоточной камерой. В качестве альтернативы, камера 27 повторного сжигания может отходить вверх от центра основной камеры 23 сгорания, тогда внутри основной камеры 23 сгорания топочный газ движется вверх.

[0018] Бойлер 3 включает канал 31 отработанного газа, по которому проходит отработанный газ печи 2 для сжигания. Канал 31 отработанного газа включает: камеру теплопередачи излучением (первый проход) 32, расположенную над камерой 27 повторного сжигания; второй проход 33, верхняя часть которого сообщается с верхней частью камеры 32 теплопередачи излучением; и третий проход 34, нижняя часть которого сообщается с нижней частью второго прохода 33. На поверхностях стенок камеры 32 теплопередачи излучением и второго прохода 33 имеется множество труб для воды; водяной пар, образующийся в трубах для воды, собирают в барабане 35. Собранный в барабане 35 водяной пар подают для перегревания в перегреватели 36 и 37, расположенные в третьем проходе 34, затем подают на турбину 51, соединенную с электрогенератором 52, где используют для выработки электроэнергии.

[0019] Бойлер 3 снабжен, по меньшей мере, одним ударно-импульсным сажесдувателем (далее именуемым «SPS», shock pulse soot blower) 4. В SPS 4 ударный импульс генерируется путем сжигания воздушно-топливной смеси, содержащей топливный газ и кислород, полученный импульс подают в канал 31 отработанного газа. SPS 4 функционирует периодически с заданными интервалами.

[0020] В данном варианте осуществления изобретения два SPS 4 установлены во втором проходе 33 и третьем проходе 34, соответственно. В третьем проходе 34 SPS 4 размещен между двумя перегревателями 36 и 37. Однако количество и расположение SPS 4, если нужно, может быть изменено.

[0021] Более конкретно, как показано на фиг. 2, каждый из SPS 4 включает: корпус 41 и цилиндр 42, где находится непоказанный на чертеже поршень; сопло 43, которое отходит от корпуса 41 в направлении, противоположном цилиндру 42, и дальний конец которого проходит сквозь поверхность стенки канала отработанного газа; и пару камер 44 сгорания, отходящих от корпуса 41 перпендикулярно соплу 43. Поршень нужен, например, для отделения внутреннего пространства камер 44 сгорания от внутреннего пространства сопла 43 или для разблокирования сообщения между внутренним пространством камер 44 сгорания и внутренним пространством сопла 43.

[0022] Клапанный узел 47 установлен на корпусе 41, камера 45 хранения топливного газа и камера 46 хранения кислорода соединены с клапанным узлом 47. Клапанный узел 47 нужен, например, для отделения внутреннего пространства камеры 45 хранения топливного газа и внутреннего пространства камеры 46 хранения кислорода от внутреннего пространства пары камер 44 сгорания или для разблокирования сообщения между внутренним пространством камеры 45 хранения топливного газа и внутренним пространством камеры 46 хранения кислорода и внутренним пространством пары камер 44 сгорания. Когда внутреннее пространство камеры 45 хранения топливного газа и внутреннее пространство камеры 46 хранения кислорода соединяют со внутренним пространством пары камер 44 сгорания, в камеры 44 сгорания из камеры 45 хранения топливного газа поступает топливный газ, а из камеры 46 хранения кислорода поступает кислород. Поступившие топливный газ и кислород в камерах 44 сгорания смешиваются друг с другом. После этого полученную воздушно-топливную смесь воспламеняют и сжигают, кроме того, непоказанный на чертеже поршень разблокирует сообщение между внутренним пространством камер 44 сгорания и внутренним пространством сопла 43. Следовательно, генерируется ударный импульс.

[0023] Камера 46 хранения кислорода соединена со множеством кислородных баллонов 71 линией 7 подачи кислорода. Нужно отметить, что на фиг. 2 в качестве репрезентативного примера показан только один SPS 4. На линии 7 подачи кислорода у соответствующих кислородных баллонов 71 установлены клапаны 72 открытия/закрытия. Клапаны 72 открытия/закрытия используют во время замены кислородных баллонов 71. Нужно отметить, что вместо камеры 46 хранения кислорода может быть применена камера хранения воздуха, воздух в камеру хранения воздуха может быть подан при помощи компрессора. Хотя это и не показано на чертеже, линия 7 подачи кислорода снабжена редукционным клапаном для снижения давления кислорода, выходящего из кислородных баллонов 71, до заданной величины.

[0024] Как показано на фиг. 1 и фиг. 2, камера 45 хранения топливного газа соединена линией 6 подачи топливного газа со множеством биореакторов 61. Нужно отметить, что на фиг. 1 показана только верхняя по потоку часть линии 6 подачи топливного газа, а нижняя по потоку часть линии 6 подачи топливного газа показана на фиг. 2.

[0025] В каждом биореакторе 61 в результате ферментации отходов образуется биогаз. То есть, по линии 6 подачи топливного газа биогаз из биореактора 61 подают в SPS 4 в качестве топливного газа.

[0026] Как показано на фиг. 1 и фиг. 2, линия 6 подачи топливного газа снабжена резервуаром 62, устройством 63 очистки, компрессором 64, расположенными в указанном порядке от верхней по потоку стороны. В резервуаре 62 хранится биогаз. Устройство 63 очистки предназначено для очистки биогаза путем удаления из биогаза, по меньшей мере, одного иного компонента, нежели метан. Нужно отметить, что устройство 63 очистки может быть расположено по потоку выше резервуара 62. При помощи компрессора 64 давление биогаза, который является топливным газом, увеличивают, по существу, до той же величины, что и давление кислорода.

[0027] Биогаз в качестве основных компонентов содержит метан, диоксид углерода и водяной пар, а также в качестве второстепенных компонентов содержит, например, сероводород, аммиак и силоксан. Желательно, компонентом, подлежащим удалению в устройстве 63 очистки, является один или несколько из указанных второстепенных компонентов. В устройстве 63 очистки из биогаза может быть удален не только второстепенный компонент (или компоненты), но также диоксид углерода и водяной пар.

[0028] Как описано выше, в мусоросжигательной установке 1 данного варианта осуществления изобретения биогаз, получаемый в биореакторе 61, дополняющем печь 2 для сжигания, может быть использован в качестве топливного газа SPS 4. Благодаря этому возможно подавать топливный газ в SPS 4 без использования газовых баллонов.

[0029] Нужно отметить, что в том случае, когда отходы представляют собой муниципальный мусор, хотя содержащаяся в мусоре органическая материя эффективным образом используется в биореакторах 61, в биореакторах 61 образуется большое количество пищевых остатков. Однако если биореакторы 61 являются дополнением к печи 2 для сжигания, пищевые остатки могут быть сожжены в печи 2 для сжигания в качестве отходов. Другими словами, в конфигурации данного варианта осуществления изобретения может быть преодолен недостаток, имеющийся в случае получения топливного газа для SPS 4 из мусора, т.е. то, что образующиеся в большом количестве пищевые остатки нуждаются к какой-либо переработке.

[0030] Кроме того, в данном варианте осуществления изобретения, поскольку на линии 6 подачи топливного газа установлено устройство 63 очистки, в SPS 4 может быть подан биогаз с высокой концентрацией метана. В частности, хотя в данном варианте осуществления изобретения устройство 63 очистки установлено по потоку ниже резервуара 62, если устройство 63 очистки устанавливают по потоку выше резервуара 62, биогаз, хранящийся в резервуаре 62, характеризующийся высокой концентрацией метана, может быть продан, например, энергетической компании.

[0031] Настоящее изобретение не ограничивается описанными выше вариантами его осуществления. Возможны различные модификации, не выходящие за рамки объема настоящего изобретения.

[0032] Например, устройство 63 очистки на линии 6 подачи топливного газа может отсутствовать. Однако в этом случае такие компоненты биогаза, как сероводород и силоксан, могут вызывать коррозию, например, труб и/или клапанов. С другой стороны, если на линии 6 подачи топливного газа установлено устройство 63 очистки, коррозия, например, труб и/или клапанов может быть замедлена.

Перечень позиций на чертежах

[0033]

1 - мусоросжигательная установка

2 - печь для сжигания

3 - бойлер

31 - канал отработанного газа

4 - ударно-импульсный сажесдуватель

6 - линия подачи топливного газа

61 - биореактор

62 - резервуар

63 - устройство очистки

Изобретение относится к мусоросжигательной установке, включающей: печь для сжигания отходов; бойлер, включающий канал отходящего газа, по которому проходит отходящий газ печи для сжигания; ударно-импульсный сажесдуватель, в котором генерируют ударный импульс путем сжигания воздушно-топливной смеси, содержащей топливный газ и кислород, и подают полученный ударный импульс в канал отходящего газа; биореактор, в котором путем ферментации отходов получают биогаз; и линию подачи, по которой биогаз подают из биореактора в ударно-импульсный сажесдуватель в качестве топливного газа. Изобретение обеспечивает мусоросжигательную установку с возможностью подачи топливного газа в ударно-импульсный сажесдуватель без использования газовых баллонов. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Мусоросжигательная установка, включающая:

печь для сжигания отходов;

бойлер, включающий канал отработанного газа для прохода по нему отработанного газа печи для сжигания;

ударно-импульсный сажесдуватель для генерирования ударного импульса путем сжигания воздушно-топливной смеси, содержащей топливный газ и кислород, и для подачи полученного ударного импульса в канал отработанного газа;

биореактор для получения биогаза путем ферментации отходов; и

линию подачи для подачи биогаза из биореактора в ударно-импульсный сажесдуватель в качестве топливного газа.

2. Установка по п. 1, дополнительно включающая:

резервуар на линии подачи, для хранения биогаза; и

устройство очистки на линии подачи, расположенное выше резервуара по потоку или ниже резервуара по потоку, при этом устройство очистки выполнено с возможностью очистки биогаза путем удаления из биогаза, по меньшей мере, одного отличного от метана компонента.