ИНСИНЕРАТОРНАЯ УСТАНОВКА Российский патент 2023 года по МПК F23G5/14 F23G5/16 

Изобретение относится к типу установок для обезвреживания и термического уничтожения отходов, содержащих органические соединения, таких как, твердые коммунальные отходы, биологические и медицинские (группы: А, Б, В, Г).

Уровень техники

В печах-инсинераторах, как правило, имеется футерованная камера для сжигания мусора, в которой мусор располагается на специальных решетках, в частности, известна мусоросжигательная печь US 5030453, которая имеет вертикально расположенную топочную камеру, в верхней части которой находятся форсунка, выпускное отверстие для удаления отходящих газов, а в нижней - отверстие для удаления золы, камера разделена рядами горизонтально расположенных решеток. Сжигание отходов осуществляют либо путем подвода воздуха, необходимого для горения, либо осуществляют без доступа воздуха путем пиролиза. (US 5030453 А, uspto.gov)

Известна конструкция инсинератора RU 2087803, которая содержит вертикально расположенную топочную камеру из теплоизоляционного материала с люком в верхней части для загрузки мусора и, по крайней мере, одну форсунку, внутри топочной камеры с зазором от ее стенок дополнительно вертикально установлена камера сжигания, выполненная из жаропрочного теплопроводного материала, с открытой поверхностью в ее верхней части для загрузки мусора и выхода газообразных продуктов сгорания. (RU 2087803, new.fips.ru/)

Известен аппарат для уничтожения органических загрязнителей СА 2660501, выполненный мобильным и содержащий камеру сгорания, камеру дожигания и дымовую трубу, причем камеры соединены переходом, каждая камера состоит из каркаса с внутренней футеровкой, камера сгорания и дожигания оснащены портами для установки горелок, камера дожигания дополнительно оснащена вентилятором и соединена с дымовой трубой. (СА 2660501, espacenet.com)

Наиболее близкими к предлагаемому являются мобильные инсинераторы JPH06265122 и RU 2735825 С1, содержащий камеру сгорания, камеру дожигания и дымовую трубу, причем камеры установлены горизонтально и соединены переходом, каждая камера состоит из каркаса с внутренней футеровкой, камера сгорания оснащена портом приема, колосниками, портом для установки горелки, зольниками, камера дожигания оснащена портом для установки горелки, вентилятором и соединена с дымовой трубой.

Недостатками известного решения является недостаточное уплотнение крышки камеры сгорания, низкая эффективность горения, низкое удобство обслуживания и низкая ремонтопригодность, низкая надежность крепления и равномерность расположения футеровочных слоев, низкая надежность работы в условиях экстремальных температур.

Техническая задача решается посредством того, что заявленный инсинератор выполнен стационарным и состоит из камеры сгорания (1) фиг. 1, камеры дожигания (2), дымового короба (5), рекуператора (6) и дымовой трубы (дымохода) (7). Камеры (1), (2) расположены горизонтально и установлены последовательно. Каждая камера (1), (2) представляет собой сварную конструкцию коробчатого типа, выполненную из листового и сортового проката. Обе камеры футерованы изнутри огнеупорными материалами фиг. 2.

Стены камеры сгорания футерованы огнеупорными плитами (20) фиг. 2, 5, 6 из керамического волокна, поверх которых уложен слой шамотного кирпича (21). Для надежности крепления кладки кирпичи (21) фиг. 5 зафиксированы штифтами (29). Штифты (29) приварены к кронштейнам (28), которые в свою очередь приварены к стенам камеры сгорания (1). Днище камеры сгорания (1) футеровано листами асбеста (23) фиг. 2, поверх которых уложен слой шамотного кирпича (21). Камера сгорания (1) фиг. 2 сверху оборудована сдвижной крышкой (4) люка фиг. 2, 4, внизу зольниками с дверками (24) и над ними колосниковыми решетками (22), температурными датчиками (термопарами) (19) фиг. 1, коллектором подачи вторичного воздуха (8), а также квадратными фланцами для установки горелочных устройств (11) на стенку. Фланцы для установки горелочных устройств (11) в камере сгорания установлены под углом 120-135° к горизонтали, для обеспечения угла факела пламени горелочного устройства охватывающего больший объем камеры сгорания, в итоге повышения производительности и экономии топлива горелочных устройств. Сдвижная крышка (4) фиг. 4 камеры сгорания (1) представляет собой сварную конструкцию коробчатого типа, выполненную из листового проката. Крышка(4) фиг. 4 камеры сгорания (1) футерована изнутри прямоугольными блоками (20) из огнеупорного керамического волокна. Блоки закреплены прутками (26) из нержавеющей стали, которые проходят через кронштейны (25). Кронштейны (25) приварены к корпусу крышки камеры сгорания (4). Для предотвращения тепловых потерь и проникновения дымовых газов из-под крышки (4) фиг. 6 камеры сгорания по периметру люка камеры сгорания (1) установлено уплотнение, которое представляет собой керамический шнур (30), уложенный в желоб.

Стены и крышка камеры дожигания (2) фиг. 1 также футерованы прямоугольными блоками из огнеупорного керамического волокна. Днище камеры дожигания (2) фиг. 1 футеровано листами асбеста, поверх которых уложен слой шамотного кирпича. Внутри камеры дожигания (2) фиг. 1 установлены перегородки, выполненные из шамотного кирпича или огнеупорного теплоизоляционного блока ПКВТ. Камера дожигания (2) фиг. 1 оборудована ревизионными дверками зольников, температурным датчиком (термопарой) (19) и вентилятором (10) в соединении с дымовой трубой, коллектором (9) подачи вторичного воздуха, квадратным фланцем для установки горелочного устройства, горелочным устройством, шкафом управления (17) расположенным на внешней стороне, и связанным с температурными датчиками и горелочными устройствами кабельными трассами (16), внешним дымовым коробом (5), переходящим в рекуператорор (6) для подогрева вторичного воздуха, дымоходом (7).

Переход (3) фиг. 1, 3 между камерами (1), (2) представляет собой сварную конструкцию прямоугольного сечения состоящую из двух половин, футерованную прямоугольными блоками (20) из огнеупорного керамического волокна. Сквозь блоки (20) проходят прутки (26) из нержавеющей стали, которые приварены кронштейнам (26). Переход (3) оборудован местом крепления (27) температурного датчика (термопары) фиг. 3.

Для обеспечения высокой ремонтопригодности, удобства транспортировки и обслуживания конструкция инсинератора выполнена разъемной. Камеры (1), (2) фиг. 1 установлены каждая на своей раме, а переход (3), коллектор подачи вторичного воздуха и направляющие для перемещения крышки (4) камеры сгорания имеют болтовые соединения.

Вдоль верхнего края инсинератора установлены профильные направляющие для перемещения крышки (4) камеры сгорания (1). Перемещение осуществляется на роликах, установленных на боковых стенках крышки. В направляющих выполнены занижения. В момент закрывания крышки ролики автоматически опускаются в занижения. Данный способ обеспечивает уплотнение крышки посредством воздействия ее собственного веса на уплотняющий материал без применения дополнительных запирающих устройств и предотвращает проникновение дымовых газов при работе установки. Привод крышки цепной. По бокам инсинератора установлены четыре звездочки и две однорядные роликовые цепи (13) фиг. 1. Цепи (13) фиг. 1 приводятся в движение мотор-редуктором (15), установленным на торцевой стенке камеры сгорания (1) и передающим вращающий момент на звездочки через приводные валы (14).

Для быстрого и удобного открывания/закрывания, ревизионные дверки зольников камеры сгорания и камеры дожита оборудованы эксцентриковой рычажной системой запирания и фиксации.

Футеровочный слой стен камеры сгорания, выполненный из огнеупорных плит Cerachem blanket и шамотного кирпича, закреплен кронштейнами к стенам корпуса камеры сгорания. Кронштейны представляют собой стальные пластины с штифтами. Штифт устанавливается в отверстия, выполненные в шамотном кирпиче. Огнеупорные плиты не имеют собственных креплений и зафиксированы слоем шамотного кирпича. Футеровочный слой днища выполнен из листов асбеста (23) фиг. 2 и шамотного кирпича (21). Листы асбеста уложены на днище корпуса камеры сгорания. Сверху закреплен шамотный кирпич. Крепление кирпича на днище выполнено аналогично креплению кирпича к стенам. Пространство между кирпичами заполняется огнеупорной смесью с жидким стеклом.

Футеровочный слой стен камеры дожигания (2) фиг. 1 выполнен из прямоугольных блоков огнеупорного керамического волокна. Блоки закреплены к стенам корпуса камеры дожигания кронштейнами. Кронштейны представляют собой стальные пластины с отверстиями. Через блоки и отверстия в кронштейнах проходят прутки из нержавеющей стали, одновременно соединяющие блоки между собой и фиксирующие их к стене корпуса камеры дожигания. Футеровочный слой днища камеры дожигания выполнен аналогично футеровочному слою днища камеры сгорания (1) фиг. 2. Также в камере дожигания установлены одна или несколько перегородок с окнами. Перегородка выполнена из шамотного кирпича или огнеупорного теплоизоляционного блока ПКВТ. Перегородки служат для увеличения времени нахождения дымового газа под воздействием необходимой температуры в камере дожигания.

Для выполнения футеровки используются прямоугольные блоки шириной 120-150 мм, толщиной 50 мм, длина блока выбирается в зависимости от футеруемого участка. Для повышения надежности футеровочного слоя блоки при укладке сжимаются до толщины 30 мм.

Для повышения эффективности сжигания отхода часть горелочных устройств расположено под колосниковой зоной.

Для повышения производительности и экономии топлива горелочных устройств инсинераторная установка оборудована системой подачи вторичного воздуха под колосниковую зону камеры сгорания (1) фиг. 1 и в камеру дожигания (2). Коллектор (8) фиг. 1 оборудован задвижками (18) фиг. 1 для регулировки количества воздуха, подаваемого в каждую зону. Воздух подается посредством вентилятора. Для повышения эффективности вторичный воздух подогревается рекуператором (6) фиг. 1, установленным на дымовом коробе (5) перед дымоходом (7).

Более подробно предлагаемая конструкция инсинераторной установки представлена на следующих фигурах:

Фигура 1 - Главный вид инсинераторной установки.

Фигура 2 - Футеровка камеры сгорания.

Фигура 3 - Конструкция перехода.

Фигура 4 - Футеровка крышки камеры сгорания.

Фигура 5 - Крепление шамотного кирпича к стенам камеры сгорания.

Фигура 6 - Уплотнение крышки камеры сгорания.

1 - камера сгорания

2 - камера дожигания

3 - переход

4 - крышка

5 - дымовой короб

6 - рекуператор

7 - дымоход

8 - коллектор

9 - коллектор подачи вторичного воздуха

10 - вентилятор

11 - горелочные устройства

12 - топливопровод

13 - цепь

14 - вал

15 - мотор-редуктора

16 - кабельная трасса

17 - шкаф управления

18 - задвижка

19 - датчик температуры

20 - огнеупорных плит

21 - шамотный кирпич

22 - колосниковая решетка

23 - лист асбеста

24 - дверка зольника

25 - кронштейн корпуса крышки каллеры сгорания

26 - пруток

27 - место крепления температурного датчика (термопары)

28 - кронштейн

29 - штифт

30 - керамический шнур

Инсинераторная установка состоит камеры сгорания (1) и камеры дожигания (2). Камеры соединены переходом (3). Камера сгорания (1) оборудована сдвижной крышкой (4), цепным приводом от мотор-редуктора (15), коллектором (8) для подачи вторичного воздуха, горелочными устройствами (11), топливопроводом (12), датчиками температуры (термопарами) (19) и ревизионными дверками зольников (24). При большей производительности на камеру сгорания (1) может быть установлено большее количество горелочных устройств (11). Камера дожигания (2) оборудована горелочным устройством (11), коллектором (8) для подачи вторичного воздуха, датчиком температуры (термопарой) (19), шкафом управления (17), вентилятором для подачи вторичного воздуха (10), дымовым коробом (5), рекуператором (6) для подогрева вторичного воздуха, дымоходом (7).

Футеровка камеры сгорания (1) выполнена в два слоя. Первый слой изготовлен из огнеупорных плит из керамического волокна (20), второй слой изготовлен из шамотного кирпича (21). Для надежности крепления кладки кирпичи (21) зафиксированы штифтами (29). Штифты (29) приварены к кронштейнам (28), которые в свою очередь приварены к стенам камеры сгорания (1). Камера сгорания изнутри оборудована колосниковыми решетками (22) из жаропрочного чугуна. Для предотвращения тепловых потерь и проникновения дымовых газов из-под крышки (4) камеры сгорания по периметру камеры сгорания (1) установлено уплотнение, которое представляет собой керамический шнур (30), уложенный в желоб.

Футеровка крышки (4) камеры сгорания (1) выполнена из прямоугольных блоков (плит) огнеупорного керамического волокна (20). Блоки закреплены прутками (26) из нержавеющей стали, которые проходят через кронштейны (25). Кронштейны (25) приварены к корпусу крышки камеры сгорания (4).

Переход (3) между камерами состоит из двух половин, смонтированных посредством болтового соединения. Переход (3) оборудован местом крепления (27) температурного датчика (термопары) (19). Переход (3) также футерован огнеупорными прямоугольными блоками из керамического волокна (20). Крепление блоков (20) выполнено аналогично крышке камеры сгорания (4). Сквозь блоки (20) проходят прутки (26) из нержавеющей стали, которые приварены кронштейнам (26).

Принцип работы инсинераторной установки.

Перед началом утилизации отхода необходимо вывести инсинераторную установку на рабочий режим. Для этого необходимо произвести запуск горелочных устройств (11) и достичь температурного значения в камере дожигания (2) равного не менее 900 С5. Далее после выхода установки на рабочий режим отход, подлежащий обезвреживанию, загружается в камеру сгорания (1) на колосниковые решетки (22). После завершения загрузки крышка (4) камеры сгорания закрывается. Горелочные устройства (11) в камере сгорания (1) осуществляют и поддерживают процесс горения отхода. Образующийся в процессе горения зольный остаток падает сквозь колосниковые решетки (22) в подколосниковую зону. Из подколосниковой зоны зольный остаток удаляется через ревизионные дверки (24). Газ, образующийся в процессе горения, через переход (3) поступает в камеру дожигания (2). Под действием высокой температуры и подаче воздуха происходит окисление газов. Наличие перегородок в камере дожигания (2) и наличия эффекта эжекции в дымовом коробе, создаваемого вентилятором (10), обеспечивает нахождение газов в камере дожигания (2) не менее 2 секунд.

Управление горелочными устройствами (11) происходит автоматически посредством шкафа управления (17). Температурные датчики (термопашкафры) (19) измеряют температуру в камерах и передают информацию в шкаф управления (17). Автоматика анализирует сигнал, сравнивая его с температурными параметрами включения/отключения горелочных устройств и на основе этих данных осуществляет управление.

Далее газ поступает в рекуператор (6) через дымовой короб (5). В рекуператоре (6) происходит подогрев вторичного воздуха для более эффективной и экономичной работы установки. После рекуператора газ через дымоход (7) поступает в атмосферу.

Изобретение относится к установкам для обезвреживания и термического уничтожения отходов. Технический результат - повышение эффективности сжигания отходов, повышение производительности и экономия топлива. Инсинераторная установка включает камеру сгорания и камеру дожигания, дымовую трубу, причем камеры установлены горизонтально и соединены переходом, каждая камера состоит из каркаса с внутренней футеровкой, камера сгорания оснащена сверху крышкой люка, горелочными устройствами на стенке, внизу с зольниками, камера дожигания оснащена по крайней мере одним портом для установки горелочного устройства на стенке, вентилятором и термопарой в соединении с дымовой трубой и имеет внизу зольники. Камеры имеют независимые рамы, переход, коллектор подачи вторичного воздуха и направляющие для перемещения крышки камеры сгорания имеют болтовые соединения. Стены камеры сгорания футерованы огнеупорными плитами из керамического волокна, поверх которых имеется слой шамотного кирпича, зафиксированный штифтами через кронштейны к стенам камеры сгорания. Днище камеры сгорания футеровано листами асбеста, поверх которых имеется слой шамотного кирпича. Горелочные устройства в камеру сгорания установлены в фланцы, выполненные квадратными и установленные под углом 120-135° к горизонтали, крышка выполнена сдвижной и имеет конструкцию коробчатого типа из листового проката, и футерована изнутри прямоугольными блоками огнеупорного керамического волокна, закрепленными прутками через кронштейны к корпусу крышки. Камера сгорания по периметру люка имеет уплотнительный керамический шнур в желобе. Боковые стенки крышки имеют ролики. Инсинераторная установка вдоль верхнего края имеет профильные направляющие перемещения крышки с занижениями. Стены и крышка камеры дожигания футерованы прямоугольными блоками из огнеупорного керамического волокна, днище футеровано листами асбеста, поверх которых имеется слой шамотного кирпича, внутри камера дожигания имеет перегородки из шамотного кирпича или огнеупорного теплоизоляционного блока ПКВТ. Камера дожигания оборудована ревизионными дверками зольников, коллектором подачи вторичного воздуха, идущего от вентилятора в камеру дожигния, шкафом управления, расположенным на внешней стороне и связанным с температурными датчиками и горелочными устройствами кабельными трассами, внешним дымовым коробом, переходящим в рекуператор подогрева вторичного воздуха, переход в виде сварной конструкции прямоугольного сечения состоит из двух половин, футерован прямоугольными блоками из огнеупорного керамического волокна закрепленными проходящими через них прутками из нержавеющей стали через кронштейны, переход оборудован местом крепления температурного датчика термопары. 6 ил.

Инсинераторная установка, включающая камеру сгорания и камеру дожигания, дымовую трубу, причем камеры установлены горизонтально и соединены переходом, каждая камера состоит из каркаса с внутренней футеровкой, камера сгорания оснащена сверху крышкой люка, горелочными устройствами на стене, внизу зольниками, камера дожигания оснащена, по крайней мере, одним портом для установки горелочного устройства на стенке, вентилятором и термопарой в соединении с дымовой трубой, а также имеет внизу зольники, отличающаяся тем, что стены камеры сгорания футерованы огнеупорными плитами из керамического волокна, поверх которых имеется слой шамотного кирпича, зафиксированный штифтами через кронштейны к стенам камеры сгорания, днище камеры сгорания футеровано листами асбеста, поверх которых имеется слой шамотного кирпича, горелочные устройства в камере сгорания расположены во фланцах квадратной формы, которые установлены под углом 120-135° к горизонтали, крышка камеры сгорания выполнена сдвижной и имеет конструкцию коробчатого типа из листового проката, а также футерована изнутри прямоугольными блоками огнеупорного керамического волокна, закрепленными прутками через кронштейны к корпусу крышки, боковые стенки крышки камеры сгорания содержат ролики, расположенные на профильных направляющих, размещенных вдоль верхнего края инсинераторной установки, которые имеют занижения для роликов, камера сгорания по периметру люка имеет уплотнительный керамический шнур в желобе, стены и крышка камеры дожигания футерованы прямоугольными блоками из огнеупорного керамического волокна, днище камеры дожигания футеровано листами асбеста, поверх которых имеется слой шамотного кирпича, внутри камера дожигания имеет перегородки из шамотного кирпича или огнеупорного теплоизоляционного блока ПКВТ, камера дожигания оборудована ревизионными дверками зольников, коллектором подачи вторичного воздуха, фланцем квадратной формы для установки горелочного устройства, шкафом управления, расположенным на внешней стороне и связанным с температурными датчиками и горелочными устройствами кабельными трассами, внешним дымовым коробом, переходящим в рекуператор подогрева вторичного воздуха, камера сгорания и камера дожигания имеют независимые рамы, при этом переход, коллектор подачи вторичного воздуха и профильные направляющие перемещения крышки камеры сгорания имеют болтовое соединение, переход между камерами в виде сварной конструкции прямоугольного сечения состоит из двух половин, футерован прямоугольными блоками из огнеупорного керамического волокна, закрепленными проходящими через них прутками из нержавеющей стали через кронштейны, а также переход оборудован местом крепления температурного датчика термопары, ревизионные дверки зольников камеры сгорания и камеры дожигания имеют эксцентриковую рычажную систему запирания и фиксации, часть горелочных устройств инсинераторной установки расположена под колосниковой зоной.