УСТАНОВКА ОБЕЗВРЕЖИВАНИЯ И УНИЧТОЖЕНИЯ ТВЁРДЫХ КОММУНАЛЬНЫХ ОТХОДОВ Российский патент 2024 года по МПК F23G5/27 F23G5/24 

Изобретение относится к области переработки твердых отходов в коммунальном хозяйстве и промышленности путем их газификации и сжигания в условиях, обеспечивающих экологически чистый состав конечных продуктов - дымовых газов и коксозольного остатка.

Известно устройство для обезвреживания и уничтожения твердых отходов, преимущественно госпитальных, содержащих горючие материалы (патент РФ №2089786), включающее камеру газификации с отверстиями для регулируемой подачи кислородосодержащего газифицирующего агента и отверстиями для вывода газообразных продуктов в камеру дожигания, камеру дожигания с отверстиями для ввода вторичного воздуха, при этом камера газификации частично, той своей частью, где расположена зона газификации, погружена в камеру дожигания.

Известно также устройство для обезвреживания и уничтожения твердых отходов, преимущественно больничных, содержащих горючие материалы (патент РФ №2089787), включающее камеру газификации печи-утилизатора с зонами сушки и газификации с входными отверстиями для ввода кислородосодержащего газифицирующего агента и выходными отверстиями для вывода газообразных продуктов в камеру дожигания, камеру дожигания с отверстиями для ввода вторичного воздуха, устройства регулирования расхода газифицирующего агента и вторичного воздуха, при этом одно отверстие для ввода кислородосодержащего газифицирующего агента расположено в зоне газификации, другое в зоне сушки, а выходные отверстия для вывода газообразных продуктов в камеру дожигания в зоне газификации.

Недостатками известных устройств являются:

- низкая надежность и эффективность работы вследствие зависания перерабатываемых отходов в верхней части камеры газификации, связанное с выделением смол из отходов при их нагреве пиролизным газом, поднимающимся из нижней части камеры газификации и осаждением их на относительно холодные стенки камеры верхней части, а также закоксованием проточной части трубопроводов, по которым поступает пиролизный газ;

- сложная конструкция, обусловленная наличием дополнительных энергоемких устройств для получения газифицирующего агента.

Наиболее близким к заявляемому изобретению является установка обезвреживания и уничтожения твердых отходов (патент РФ №2201552), содержащая загрузочное устройство, камеру газификации с отверстиями вывода газообразных продуктов, камеру дожигания, приемный контейнер отходов, устройство отвода газообразных продуктов переработки, камеры сгорания, одни из которых расположены в нижней части камеры дожигания тангенциально внешней поверхности рабочего пространства камеры, а другие расположены в нижней части камеры газификации по радиусу к центру камеры и соединены с отверстиями вывода газообразных продуктов камеры газификации, при этом камера дожигания охватывает зону сушки и зону пиролиза камеры газификации, нижняя часть которой расположена в корпусе с образованием кольцевого пространства, соединенного с внутренним объемом камеры газификации и с отверстиями вывода газообразных продуктов.

Недостатками известного устройства являются:

- низкая надежность работы, обусловленная тангенциальным расположением камер сжигания в нижней части камеры дожигания, при котором образуется температурный градиент по высоте камеры газификации, что приводит к неравномерному нагреву обрабатываемых отходов;

- низкая эффективность работы установки за счет засорения раскаленными массами не переработанных отходов канала выхода пиролизного газа, приводящее к уменьшению проходного сечения канала, накоплению пиролизного газа в камере газификации и невозможности его поступления для выполнения технологических операций, что требует принудительного отсоса пиролизного газа из камеры газификации.

Задачей изобретения является создание установки обезвреживания и уничтожения твердых коммунальных отходов, обладающей достаточной надежностью, относительно простой конструкцией с сохранением высокого уровня эффективности.

Техническим результатом изобретения является:

- высокая эффективность и надежность установки обезвреживания и уничтожения твердых коммунальных отходов за счет обеспечения равномерной температуры по всей высоте камеры газификации и камеры дожигания установки обезвреживания и уничтожения твердых коммунальных отходов, и как следствие отсутствие в конструкции холодных поверхностей, способных охлаждать раскаленные смолы и недогоревшие массы топлива, тем самым, исключая возможность засорения и аварийной остановки.

- простая конструкция и экономичность работы установки обезвреживания и уничтожения твердых коммунальных отходов из-за отсутствия дополнительных устройств для получения газифицирующего агента, так как для процессов горения и газификации необходим лишь воздух, забор которого происходит непосредственно из атмосферы.

Технический результат изобретения достигается с помощью установки обезвреживания и уничтожения твердых коммунальных отходов, содержащей камеру газификации цилиндрической формы с окном загрузки твердых отходов, под которой установлен зольник, кольцевую камеру дожигания с впускным патрубком вторичного воздуха и выпускным патрубком продуктов сгорания, причем дополнительно содержит колосниковую решетку и ворошитель в нижней части камеры газификации, шнековый удалитель золы, регулировочную заслонку на впускном патрубке забора вторичного воздуха, при этом зольник со шнековым удалителем золы расположены под колосниковой решеткой, камера газификации расположена внутри камеры дожигания, верхняя часть камеры газификации равномерно перфорирована по периметру отверстиями в шахматном порядке, а в ее центральной части установлена вертикальная труба, равномерно перфорированная в шахматном порядке по всему периметру и в нижней части соединенная изгибом с горизонтальной трубой, выходящей за пределы камеры газификации и к которой крепятся дизельная горелка и патрубок забора первичного воздуха с регулировочной заслонкой первичного воздуха.

Предлагаемое техническое решение поясняется фиг, на которой изображен общий вид установки обезвреживания и уничтожения твердых коммунальных отходов в разрезе.

Установка обезвреживания и уничтожения твердых коммунальных отходов состоит из камеры газификации 1 цилиндрической формы с диаметром d и высотой h, в верхней части на 1/6h равномерно перфорирована по периметру отверстиями в шахматном порядке с шагом между отверстиями 0,06d и диаметром отверстий 0,027d, с окном загрузки твердых отходов 2 диаметром 0,5d, и имеющая в нижней части камеры газификации 1 ворошитель 3 и колосниковую решетку 4, под которой расположены зольник 5 со шнековым удалителем золы 6, камера газификации 1 расположена внутри кольцевой камеры дожигания 7 диаметром 1,26d, верхняя часть которой оснащена впускным патрубком забора вторичного воздуха 8 диаметром 0,14d с регулировочной заслонкой 9, а нижняя часть оснащена выпускным патрубком продуктов сгорания 10 диаметром 0,27d, при этом в центральной части камеры газификации 1 установлена вертикальная труба 11 диаметром 0,22d и равномерно перфорирована в шахматном порядке по всему ее периметру и длине отверстиями диаметром 0,027d и шагом между отверстиями 0,06d, в нижней части, которой имеется изгиб (на фигуре не обозначен) с радиусом изгиба 0,3d которым она соединена с горизонтальной трубой 12 диаметром 0,22d выходящей за пределы камеры газификации 1 и к которой крепятся дизельная горелка 13 и патрубок забора первичного воздуха 14 с регулировочной заслонкой первичного воздуха 15.

Установка обезвреживания и уничтожения твердых коммунальных отходов работает следующим образом.

Запуск установки обезвреживания и уничтожения твердых коммунальных отходов производится розжигом дизельной горелки 13 путем подачи воздуха и жидкого топлива. На выходе из дизельной горелки 13 образуются высокотемпературные продукты сгорания, которые через горизонтальную трубу 12 поступают в вертикальную трубу 11. Высокотемпературные продукты сгорания, через равномерные отверстия перфорации вертикальной трубы 11, попадают в камеру газификации 1 для разогрева стенок камеры газификации 1 до устойчивой температуры в диапазоне 370÷420°С.

Технологический процесс обезвреживания и уничтожения твердых коммунальных отходов разделен на две стадии.

Первая стадия начинается с того, что предварительно подготовленные твердые коммунальные отходы непрерывно подаются в установку обезвреживания и уничтожения твердых коммунальных отходов через окно загрузки твердых отходов 2 и ссыпаются в камеру газификации 1.

Одновременно в камеру газификации 1 через патрубок забора первичного воздуха 14 засасывается первичный воздух с расходом достаточным для осуществления процессов пиролиза и газификации, но не достаточным для процессов горения, расход первичного воздуха регулируется регулировочной заслонкой первичного воздуха 15.

Твердые коммунальные отходы, смешавшись с подогретым первичным воздухом, запускают процесс газификации и пиролиза, в результате которого образуется горючий пиролизный газ. Присутствие в пиролизной массе различных соединений хлора приводит к хлорированию пиролизного газа при повышении температуры свыше 420°С и при наличии кислорода к образованию диоксина.

Для разложения смол, хлоруглеводородных соединений и ароматических углеводородов на второй стадии горючий пиролизный газ из камеры газификации 1 поступает в кольцевую камеру дожигания 7, где смешивается с вторичным воздухом, всасываемым через впускной патрубок забора вторичного воздуха 8, расход которого регулируется регулировочной заслонкой 9. В процессе смешивания горючего пиролизного газа и вторичного воздуха происходит полное окисление и его горение. В процессе горения пиролизного газа образуются высокотемпературные (1000÷1100°С) продукты сгорания, которые через выпускной патрубок продуктов сгорания 10 отправляются на тепловую утилизацию (например, в котел-утилизатор).

В процессе работы возможно периодическое засорение колосниковой решетки 4 коксозольными массами. Для их ликвидации в конструкции предусмотрен ворошитель 3, позволяющий разбивать крупные скопления коксозольных масс, запекшихся на колосниковой решетке 4. Раздробленные коксозольные массы собираются в зольник 5 откуда забираются шнековым удалителем золы 6, что позволяет обеспечить надежную непрерывную работу установки обезвреживания и уничтожения твердых коммунальных отходов и, следовательно, достигнуть высокой ее эффективности.

Разделение процесса обезвреживания и уничтожения твердых коммунальных отходов на две стадий термического разложения обеспечивает сохранение высокой энергетической и экологической эффективности работы установки обезвреживания и уничтожения твердых коммунальных отходов.

При наборе высокой устойчивой температуры во всем объеме камеры газификации 1 (370÷450°С) и кольцевой камеры дожигания 7 (1000÷1100°С), подача топлива на дизельную горелку 13 прекращается и далее процесс обезвреживания и уничтожения твердых коммунальных отходов протекает самостоятельно, за счет выделяемой теплоты необходимой температуры, а для поддержания процесса горения и газификации необходим лишь воздух, забор которого происходит непосредственно из атмосферы через впускной патрубок вторичного воздуха 8 и патрубок забора первичного воздуха 14. За счет обеспечения такого процесса горения достигнута экономичность работы установки и простота ее конструкции.

Высокая эффективность установки обезвреживания и уничтожения твердых коммунальных отходов достигается за счет размещения камеры газификации 1 внутри кольцевой камеры дожигания 7, совместная компоновка которых обеспечивает равномерные температуры по всей высоте камеры газификации 1 и кольцевой камеры дожигания 7. При этом, за счет более высокой температуры в кольцевой камере дожигания 7, чем в камере газификации 1, исключается контакт с поверхностями, способными охлаждать продукты газификации (раскаленные смолы и недогоревшие массы топлива).

Изобретение относится к области переработки твердых отходов в коммунальном хозяйстве и промышленности путем их газификации и сжигания в условиях, обеспечивающих экологически чистый состав конечных продуктов - дымовых газов и коксозольного остатка. Технический результат - повышение эффективности и надежности обезвреживания и уничтожения твердых коммунальных отходов за счет разделения процесса термической переработки твердых отходов на две стадии. Установка обезвреживания и уничтожения твердых коммунальных отходов содержит камеру газификации с окном загрузки твердых отходов, под которой установлен зольник, кольцевую камеру дожигания с впускным патрубком вторичного воздуха и выпускным патрубком продуктов сгорания. Установка обезвреживания и уничтожения твердых коммунальных отходов дополнительно содержит колосниковую решетку и ворошитель в нижней части камеры газификации, шнековый удалитель золы, регулировочную заслонку на впускном патрубке забора вторичного воздуха. Зольник со шнековым удалителем золы расположены под колосниковой решеткой. Камера газификации расположена внутри камеры дожигания. Верхняя часть камеры газификации равномерно перфорирована по периметру в шахматном порядке, а в ее центральной части установлена вертикальная труба, равномерно перфорированная в шахматном порядке по всему периметру и в нижней части соединенная изгибом с горизонтальной трубой, выходящей за пределы камеры газификации и к которой крепятся дизельная горелка и патрубок забора первичного воздуха с регулировочной заслонкой первичного воздуха. 1 ил.

Установка обезвреживания и уничтожения твердых коммунальных отходов, содержащая камеру газификации с окном загрузки твердых отходов, под которой установлен зольник, кольцевую камеру дожигания с впускным патрубком вторичного воздуха и выпускным патрубком продуктов сгорания, отличающаяся тем, что дополнительно содержит колосниковую решетку и ворошитель в нижней части камеры газификации, шнековый удалитель золы, регулировочную заслонку на впускном патрубке забора вторичного воздуха, причем зольник со шнековым удалителем золы расположены под колосниковой решеткой, камера газификации расположена внутри камеры дожигания, верхняя часть камеры газификации равномерно перфорирована по периметру в шахматном порядке, а в ее центральной части установлена вертикальная труба, равномерно перфорированная в шахматном порядке по всему периметру и в нижней части соединенная изгибом с горизонтальной трубой, выходящей за пределы камеры газификации и к которой крепятся дизельная горелка и патрубок забора первичного воздуха с регулировочной заслонкой первичного воздуха.