ИНСИНЕРАТОР

Полезная модель относится к области утилизации отходов и может быть использована для уничтожения термической обработкой крупногабаритных твердых горючих бытовых и производственных отходов (древесные отходы мусоросортировочных заводов, отработанные шпалы и т.д.).
В известных способах высокотемпературного сжигания твердых отходов используется мусоросжигательная установка (инсинератор), представляющая собой печной агрегат, включающий две последовательно расположенных камеры сгорания: камера предварительного сжигания (камера сгорания) и камера дожигания [1]. В камере предварительного сжигания происходит горение отходов в условиях избытка кислорода, нагнетающегося (в составе воздуха) в рабочую зону. Температура в камере от 700 до 900 градусов Цельсия. В камере дожигания при температуре до 1200 градусов Цельсия (и более) идет термохимическая диссоциация остаточных, несгоревших в первой камере соединений, (включая непрогоревшие углеводороды, диоксины, фураны и т.д.). Поддержание требуемых температур и сжигание отходов идет благодаря горению в топочной зоне непрерывно подающегося топлива - газа или дизельной смеси, реже - масел, дров, угля.
Известен аппарат для уничтожения органических загрязнителей [СА 2660501], выполненный мобильным и содержащий камеру предварительного сжигания (камера 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.
Инсинератор [RU 2001101728] содержит корпус, закрываемый люк для загрузки, камеру сгорания, высокотемпературный источник тепла, дымоход, соединенный с атмосферой, при этом камера сгорания выполнена глухой в ее верхней части и сообщена в нижней части с камерой дожигания для выхода газообразных продуктов разложения так, что высокотемпературная зона находится на границе камеры сгорания и камеры дожигания и перекрывает всю площадь проходного сечения газообразных продуктов разложения, при этом высокотемпературный источник тепла размещен в камере дожигания, а в камере разложения установлен газоход для отвода газообразных продуктов разложения из ее верхней части в камеру дожигания.
Известна конструкция инсинератора [RU 2735825], выполненного портативным и содержащего раму, к которой прикреплены камера сгорания и камера дожигания, и дымовую трубу, причем камеры установлены горизонтально и соединены переходом, каждая камера состоит из каркаса с внутренней футеровкой, камера сгорания оснащена крышкой, колосниками арочного типа, круглыми портами для установки горелок, зольниками, камера дожигания оснащена по крайней мере одним портом для установки горелки, вентилятором, термопарой и соединена с дымовой трубой.
Наиболее близким к предлагаемому является инсинератор [2] (фиг. 1), содержащий дымовую трубу 1, камеру сгорания 2, камеру дожигания 3, камеры соединены переходом 4, каждая камера состоит из каркаса 5 с огнеупорной обмуровкой 6, камера сгорания оснащена крышкой 7, по крайней мере одной горелкой 8.
Недостатками известного решения являются: низкая эффективность сжигания крупнокусковых твердых отходов в целом виде (например шпалы, древесные отходы от сортировки мусора). Такие отходы для хорошего воспламенения и сжигания лучше поджигать снизу, но в известных конструкциях расположить горелку внизу невозможно, поскольку там лежат отходы. Горелки и каналы перехода газов из камеры сгорания в камеру дожигания расположены в верхней части камеры сгорания.
Задача, на решение которой направлена предлагаемая полезная модель, заключается в повышении эффективности работы инсинератора, удешевлении процесса утилизации крупнокусковых горючих отходов и в предотвращении загрязнения окружающей среды т.е. в улучшении экологии.
Техническая задача решается тем, что в инсинераторе, содержащем дымовую трубу, камеру сгорания, камеру дожигания, камеры соединены переходом, каждая камера состоит из каркаса с огнеупорной обмуровкой, камера сгорания оснащена крышкой, горелочным устройством, согласно полезной модели в камере сгорания располагается ряд водоохлаждаемых труб, на которых размещаются отходы, сжигаемые в процессе утилизации.
Размещение крупнокусковых отходов на некотором расстоянии от низа камеры сгорания позволяет установить горелочное устройство ниже уровня расположения отходов. Прогревание и воспламенение отходов снизу позволяет поддерживать горение отходов только в нижней части, что делает возможным прогревать не всю массу отходов, а только ее часть, обеспечивая стабилизацию температуры в нижней части камеры сгорания. Более быстрый прогрев нижней части отходов исключает снижение температуры в камере сгорания и камере дожигания, тем самым обеспечивается стабильное поддержание процесса разложения вредных веществ.
Трубы, на которых располагаются сжигаемые отходы выполняются водоохлаждаемыми. Водяное охлаждение обеспечивает сохранность труб и длительную эксплуатацию в условиях высоких температур в камере сгорания.
При установке горелочного устройства ниже отметки расположения массы сжигаемых отходов нет необходимости направлять пламя от горелки сверху вниз на лежащие внизу отходы, что позволяет использовать в качестве горелочного устройства пеллетную горелку, от которой пламя распространяется по пространству под рядом труб. Использование пеллет в качестве дополнительного топлива позволяет сократить эксплуатационные расходы в сравнении с горелками, работающими на жидких и газообразных видах топлива.
Оптимальными параметрами компоновки ряда водоохлаждаемых труб являются: расположение ряда труб на высоте 0,05-0,5 от общей высоты камеры сгорания от низа камеры сгорания; шаг труб от 1 до 50 диаметров единичной трубы.
Для повышения эффективности дожигания продуктов разложения сжигаемых отходов в переходе между камерой сгорания и камерой дожигания устанавливаются турбулизаторы потока горячих газов. Турбулизаторы выполняются из огнеупорных материалов, например, кирпичей, уставленных с зазорами в шахматном порядке. Дополнительная турбулизация потока газов улучшает перемешивание продуктов неполного сгорания от сжигаемых отходов с остатками кислорода воздуха, подаваемого на горение. Без хорошего перемешивания газов в продуктах сгорания всегда будут присутствовать опасные продукты неполного горения, даже при высоких температурах и присутствия избыточного кислорода.
Использование шлюзового питателя вместо обычной крышки, обеспечивает сохранение накопленного тепла в камере сгорания и предотвращает выход продуктов горения в атмосферу непосредственно из камеры сгорания.
Работа инсинератора на твердом топливе позволяет установить твердотопливный котел-утилизатор за камерой дожигания инсинератора по ходу газов. Установка котла-утилизатора позволяет получать полезную тепловую энергию при сжигании отходов, а работа котла-утилизатора на твердом топливе дает возможность поддерживать необходимую тепловую нагрузку.
Полезная модель поясняется чертежом, на котором представлена конструкция инсинератора (фиг. 2).
Инсинератор состоит из камеры сгорания 1 и камеры дожигания 2, которые состоят из каркаса с огнеупорной обмуровкой 3 и соединены переходом 4. Камера сгорания 1 оснащена шлюзовым питателем 5, горелочным устройством 6, камера дожигания соединена с котлом-утилизатором 7 и дымовой трубой 8. Переход 4 содержит турбулизаторы 9, состоящие, например, из огнеупорных кирпичей, выставленных в шахматном порядке с зазором между кирпичами для прохода газов. В камере сгорания 1 на высоте 0,05 - 0,5 от общей высоты камеры сгорания от низа камеры сгорания располагается ряд водоохлаждаемых труб 10 с шагом 1 - 50 диаметров трубы.
Работает инсинератор в режиме сжигания следующим образом.
Через шлюзовой питатель 5 загружают отходы в камеру сгорания 1 на ряд водоохлаждаемых труб 10. Включают горелку 6. Под действием пламени факела горелки 6 обмуровка 3 камеры сгорания 1 раскаляется, поджигаются отходы. Образовавшиеся во время горения и пиролиза газообразные продукты из камеры сгорания 1, пройдя через переход 4 и турбулизаторы 9, попадают в камеру дожигания 2, где происходит их полное дожигание. В случае недостаточности температуры в камере дожигания 2 на периоде розжига в камеру дожигания устанавливается дополнительное горелочное устройство, которое включают в работу на период первичного розжига. По мере выгорания отходов добавляются отходы в камеру сгорания 1 через шлюзовой питатель 5. Продукты полного сгорания выводятся в атмосферу через котел-утилизатор 7 и дымоход 8. Котел утилизатор подключен к потребителям тепла. Если тепла потребителям не хватает, то в топку котла-утилизатора добавляют твердое топливо.
Предлагаемая конструкция позволяет повысить эффективность сжигания крупнокусковых твердых горючих отходов за счет улучшения процесса прогрева и воспламенения, обеспечив полное сгорание отходов, а также исключить загрязнение окружающей среды.
Источники информации
1. https://xn--80aahke6bhm.xn--plai/articles/49514-insinerator-ego-ustroystvo-i-shema/
2. http://izhtel.com/incinerators/izhtel-1000.html#footer