УСТРОЙСТВО ДЛЯ УТИЛИЗАЦИИ ОТХОДОВ

Полезная модель может быть использована в области очистки дымовых газов при утилизации отходов, в сельском хозяйстве, машиностроении, в пищевой и нефтеперерабатывающей промышленности, где используют процесс термической деструкции различных веществ, а также при регенерации адсорбентов.
Из патента РФ № 58663 на полезную модель известна установка для утилизации отходов, содержащая камеру сжигания, реактор дожига, горелку, дымосос, при этом камера для сжигания, в нижней части которой расположена колосниковая топка, а в верхней части расположена вращающаяся цилиндрическая топка с углом наклона к задней стенке не менее 4°, снабжена шнековыми загрузочными и разгрузочными устройствами, а реактор дожига, облицованный высокотемпературной керамикой, включает камеру сжигания, соединенную с жидко-топливной горелкой и камеру дожига, причем вход камеры сжигания соединен с выходом вращающейся цилиндрической топки, а выход камеры дожига с дымососом.
Из патента РФ № 15599 на полезную модель известна установка для переработки твердых отходов , содержащая термореактор с камерой газификации со средствами для загрузки отходов и выгрузки коксозольного остатка и с каналом для вывода газообразных продуктов термического разложения, со средством для подачи окислителя в камеру газификации и с расположенной снаружи камеры газификации обогревательной камерой, образующей совместно с ней систему газоходов, выход которых соединен с системой вывода газообразных продуктов сгорания, отличающаяся тем, что обогревательная камера термореактора снабжена теплоизолированным от стенок камеры газификации газоходом, выход которого соединен с расположенным на входе в систему вывода дымовых газов распределителем газовых потоков и размещенной в нижней части обогревательной камеры двух контурной горелкой, соединенной каналом с камерой газификации, а система вывода дымовых газов снабжена каталитическим дожигателем, теплообменником и системой мокрой пылеочистки.
Из патента РФ № 2428629 на изобретение пиролизная термогазохимическая установка для утилизации твердых бытовых отходов, включающая камеру сгорания с колосниками, соединенную с каналом подачи первичного воздуха, термогазохимический реактор, выполненный в виде корпуса с размещенной в нем цилиндрической ретортой, снабженной герметичной крышкой и выходом продуктов пиролиза, и камеру подачи вторичного воздуха, при этом она снабжена коллектором, фильтрующим блоком, вход которого подключен в верхней части корпуса термогазохимического реактора над цилиндрической ретортой, а выход соединен с камерой подачи вторичного воздуха и атмосферой посредством газохода, обеспечивающего циркуляцию отходящих газов, при этом камера сгорания и камера подачи вторичного воздуха размещены в отдельном корпусе, разделены криволинейной перегородкой, а полости камер выполнены сообщающимися с полостью корпуса термогазохимического реактора, по внутренней боковой поверхности корпуса термогазохимического реактора закреплены завихрители потока, а боковая поверхность цилиндрической реторты выполнена многослойной, выход продуктов пиролиза организован в верхней части боковой поверхности реторты и соединен с коллектором, подключенным к каналу подачи первичного воздуха.
Недостатком известных установок для утилизации отходов является их сложность и недостаточная эффективность.
Техническая проблема, решаемая предлагаемой полезной моделью – создание простого по конструкции и эффективного устройства для утилизации отходов.
Технический результат, достигаемый полезной моделью – повышение эффективности средств для утилизации отходов.
Технический результат достигается за счет того, что в устройстве для утилизации отходов, содержащем корпус, крышку с загрузочным отверстием, внутренняя полость корпуса разделена колосниковой решеткой на две зоны, первая зона представляет собой первичную камеру горения, в которой расположена колосниковая решетка,  вторая зона представляет собой камеру сгорания, расположенную под колосниковой решеткой, по внутренней боковой поверхности корпуса расположены завихрители потока, согласно полезной модели корпус выполнен состоящим из наружного и внутреннего кожухов, между которыми размещен теплоизоляционный материал, колосниковая решетка выполнена в виде усеченного конуса, сужающегося кверху, поверхность колосниковой решетки выполнена с продольными щелями, вдоль щелей колосниковой решетки выполнены выходящие во внутреннюю полость колосниковой решетки направляющие для дымовых газов, расположенные под углом к поверхности колосниковой решетки, щели колосниковой решетки выполнены сужающимися кверху, завихрители потока выполнены в виде форсунок, обеспечивающих тангенциальное направление потока  окислителя, подаваемого во внутреннюю полость корпуса, завихрители потока окислителя расположены по периметру внутреннего кожуха рядами по высоте камеры сгорания, завихрители потока окислителя сообщены с кольцевым каналом, выполненным вдоль внутреннего кожуха и сообщенным с источником окислителя, нижний участок камеры сгорания выполнен в виде усеченного конуса, сужающегося книзу, при этом камера сгорания сообщена с золосборником.
Теплоизоляционный материал выполнен из футеровочного материала.
Окислителем является воздух.
Направляющие колосниковой решетки выполнены в виде пластин.
Направляющие колосниковой решетки расположены под углом до 60° к поверхности колосниковой решетки.
Форсунки для подачи окислителя выполнены в виде патрубков, расположенных под углом до 60° к поверхности внутреннего кожуха.
Полезная модель поясняется чертежами.
На фиг. 1 изображено продольное сечение заявляемого устройства.
На фиг. 2 изображено поперечное сечение А-А заявляемого устройства.
На фиг. 3 изображена колосниковая решетка – вид сверху.
Позиции на фигурах:
1 – корпус;
1.1 – наружный кожух;
1.2 – внутренний кожух;
2 – крышка;
3 – загрузочное отверстие;
4 –колосниковая решетка;
5 – камера горения;
6 – камера сгорания;
7 – завихрители – форсунки;
8 – футеровочный материал;
9 – щели колосниковой решетки;
10 – направляющие колосниковой решетки;
11 – кольцевой канал внутреннего кожуха.
Заявляемое устройство для утилизации отходов содержит корпус 1, крышку 2 с загрузочным отверстием 3; внутренняя полость корпуса 1 разделена колосниковой решеткой 4 на две зоны; первая зона представляет собой первичную камеру 5 горения, в которой расположена колосниковая решетка4;  вторая зона представляет собой камеру 6 сгорания, расположенную под колосниковой решеткой 4; по внутренней боковой поверхности корпуса 1 расположены завихрители 7 потока. Корпус 1 выполнен состоящим из наружного 1.1 и внутреннего 1.2 кожухов, между которыми размещен теплоизоляционный футеровочный материал 8;  колосниковая решетка 4 выполнена в виде усеченного конуса, сужающегося кверху; поверхность колосниковой решетки 4 выполнена с продольными щелями 9; вдоль щелей 9 колосниковой решетки 4 выполнены выходящие во внутреннюю полость колосниковой решетки 4 направляющие 10 для дымовых газов, расположенные под углом к поверхности колосниковой решетки 4; щели 9 колосниковой решетки 4 выполнены сужающимися кверху; завихрители 7 потока выполнены в виде форсунок, обеспечивающих тангенциальное направление потока  окислителя (воздуха), подаваемого во внутреннюю полость корпуса 1; завихрители 7 потока окислителя расположены по периметру внутреннего кожуха 1.2 рядами по высоте камеры 5 сгорания;завихрители7потока окислителя сообщены с кольцевым каналом 11, выполненным вдоль внутреннего кожуха 1.2 и сообщенным с источником окислителя. Нижний участок камеры 6 сгорания выполнен в виде усеченного конуса, сужающегося книзу, при этом камера 6 сгорания сообщена с золосборником (на чертежах не показан).
Источником окислителя является атмосферный воздух. Направляющие 10 колосниковой решетки целесообразно выполнять в виде пластин, расположенных под углом до 60° к поверхности колосниковой решетки 4 для эффективной организации тангенциального движения продуктов горения. Форсунки 7 для подачи окислителя могут быть выполнены в виде патрубков, расположенных под углом до 60° к внутренней поверхности кожуха 1.2. Для возможности тангенциальной подачи окислителя патрубки можно выполнить, например,  следующим образом. Частично перекрыть торец патрубка заглушкой, установленной под углом, при этом выход окислителя обеспечивается через отверстие, выполненное на поверхности патрубка или иным образом, это простая инженерная задача.
Выполнение колосника 4 в виде усеченного конуса с сужающимися кверху щелями 9 и с направляющими 10, а также выполнение нижнего участка камеры 6 сгорания также предназначено для завихрения потока дымовых газов.
Необходимость максимально возможного завихрения потока образующихся при горении отходов газов обусловлена тем, что в результате завихрения увеличивается скорость потока дымовых газов, быстро выравнивается температура внутри камер 5 и 6  и резко ускоряется процесс деструкции дымовых газов равномерно во всем объеме кожуха 1.2.
Следует отметить, что завихрителями в наиболее близком аналоге являются металлические уголки, которые являются препятствием для потока дымовых газов, образующихся внутри установки. При этом происходит замедление потока газов, что снижает эффективность их деструкции.
В заявляемой установке завихрение потока дымовых газов обеспечивается с одной стороны тангенциальной подачей окислителя, способствующей завихрению потока дымовых газов, а с другой стороны – направляющими 10 и конусообразной формой нижней части камеры 6 сгорания. При этом отсутствуют конструктивные элементы, приводящие к замедлению потока дымовых газов внутри корпуса 1, следовательно, геометрия заявляемого устройства обеспечивает более высокую скорость потока дымовых газов внутри корпуса 1 по сравнению с наиболее близким аналогом.
Наличие кольцевого канала 11, сообщенного с одной стороны с источником окислителя, а с другой стороны – с форсунками 7, позволяет обеспечить эффективную подачу окислителя одновременно во все форсунки 7.
Расположение форсунок 7 по периметру кожуха 1.2 рядами по высоте камеры 5 сгорания позволяет обеспечить подачу окислителя одновременно по всему объему камеры 5 и, таким образом, позволяет обеспечить эффективное горение по всему объему камеры 5.
В результате десорбции дымовых газов образующиеся  в заявляемом устройстве шлаки и легкий пепел в количестве, как показывают эксперименты, не превышает 0,5% от общей массы отходов,  поступают в золосборник  под действием  силы собственного веса.
Заявляемое устройство работает следующим образом.
Через крышку 2 с отверстием 3 загружают отходы, которые также выполняют функцию топлива, через форсунки 7 подается окислитель (воздух). Отходы подвергаются термической деструкции в первичной камере 5 горения. При этом зона над колосниковой решеткой 4 представляет собой зону пиролизных газов (зона с давлением 600…800Па); зона около колосниковой решетки 4  представляет собой зону кипящего слоя. Полное сгорание отходов осуществляется в камере 6 сгорания, шлак и пепел удаляются через золосборник.
В Таблице представлены сведения о результатах измерений концентрации загрязняющих веществ при сгорании отходов в заявляемом устройстве:
Отходы
Наименование определяемого показателя
Массовая концентрация загрязняющего вещества при н.у., мг/м<sup>3</sup>
Объемный расход, м<sup>3</sup>/с
Массовая концентрация водяных паров, г/м<sup>3</sup>
Массовый выброс загрязняющего вещества,г/с при н.у.
Влажного газа при р.у.
Сухого газа при н.у.
<b>1</b>
<b>2</b>
<b>3</b>
<b>4</b>
<b>5</b>
<b>6</b>
<b>7</b>
Утилизация шлама угольной обогатительной фабрики, влажность 70%
Сумма оксидов азота
97,2 <u>+</u> 15
0,38
0,24
44,9
_____
Азота оксид
63<u>+</u> 10
0,00333
Азота диоксид
Менее 10
0,0205
Углерод оксид
63 <u>+</u> 12
0,01496
Сера диоксид
56,7<u>+ </u>25
0,01772
Утилизация почва-грунта, загрязнен-ного углеводородами до 7%
Сумма оксидов азота
73 <u>+</u> 15
0,38
0,24
44,9
_____
Азота оксид
48 <u>+</u> 10
0,00253
Азота диоксид
Менее 10
0,01554
Углерод оксид
55 <u>+</u> 12
0,01577
Сера диоксид
44 <u>+ </u>25
0,011583
Утилизация автошин
Сумма оксидов азота
110 <u>+</u> 15
0,38
0,24
44,9
_____
Азота оксид
72 <u>+</u> 10
0,00333
Азота диоксид
Менее 10
0,026026
Углерод оксид
85 <u>+</u> 12
0,02262
Сера диоксид
65 <u>+ 25</u>
0,016973
Утилизация твердых бытовых отходов
Сумма оксидов азота
60<u>+</u> 15
0,38
0,24
44,9
Азота оксид
39 <u>+</u> 10
0,00186
Азота диоксид
Менее 10
0,00231
Углерод оксид
82 <u>+</u> 12
0,02042
Сера диоксид
39 <u>+</u> 25
0,00966
Пыль (взвешенные твердые частицы)
89 <u>+</u> 12
0,022077
Сажа (углерод)
6,4 <u>+</u> 1,3
0,001859
Бенз(а)пирен
0,000189 <u>+</u> 0,0000530
0,0000005
<b>1</b>
<b>2</b>
<b>3</b>
<b>4</b>
<b>5</b>
<b>6</b>
<b>7</b>
Фтористый водород
0,67<u>+</u> 0,19
0,000176
Хлористый водород
0,28 <u>+</u> 0,08
0,00006
Формальдегид
0,06 <u>+</u> 0,02
0,00002
Углеводороды С12-С19
0,97 <u>+</u> 0,28
0,0002
Утилизация медицинских отходов
Сумма оксидов азота
60 <u>+</u> 15
0,38
0,24
44,9
_____
Азота оксид
439<u>+</u> 10
0,00349
Азота диоксид
Менее 10
0,02061
Углерод оксид
72 <u>+</u> 12
0,01551
Сера диоксид
26 <u>+ 25</u>
0,01305
Утилизация почва-грунт с влажность 80%
Сумма оксидов азота
64 <u>+</u> 15
0,38
0,24
44,9
_____
Азота оксид
31<u>+</u> 10
0,00205
Азота диоксид
Менее 10
0,01253
Углерод оксид
65 <u>+</u> 12
0,01701
Сера диоксид
19 <u>+ </u>25
0,00597
Утилизация мокрой щепы
Сумма оксидов азота
61 <u>+</u> 15
0,38
0,24
44,9
_____
Азота оксид
32 <u>+</u> 10
0,00322
Азота диоксид
Менее 10
0,01159
Углерод оксид
71 <u>+</u> 12
0,01487
Сера диоксид
28 <u>+ </u>25
0,01184
Утилизация свежего куриного помета
Сумма оксидов азота
101 <u>+</u> 15
0,38
0,24
44,9
_____
Азота оксид
61 <u>+</u> 10
0,0035
Азота диоксид
Менее 10
0,02273
Углерод оксид
82 <u>+</u> 12
0,02079
Сера диоксид
21 <u>+ </u>25
0,00758
Авторами оценена степень очистки газов на выходе заявляемого устройства по сравнению с наиболее близким аналогом. При этом степень очистки повышена на 5-7% за счет эффективно организованного потока дымовых газов внутри кожуха 1.2.
Конструкция заявляемого устройства является более простой по сравнению с наиболее близким аналогом.
Следовательно, заявляемая полезная модель позволяет обеспечить технический результат, заключающийся в упрощении конструкции, повышении эффективности, расширении арсенала средств для утилизации отходов.