УСТАНОВКА МОБИЛЬНАЯ ТЕРМИЧЕСКОЙ УТИЛИЗАЦИИ И СПОСОБ ЕЁ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ
MOBILE THERMAL RECYCLING UNIT AND METHOD FOR USE THEREOF

Изобретение относится к области утилизации и обезвреживания твердых бытовых и медицинских отходов, например, к мобильным установкам для сжигания медицинских, бытовых и промышленных отходов и мусора, и может быть использовано в коммунальном хозяйстве и промышленности. Подобные устройства могут работать в составе мусоросжигательного (утилизационного) комплекса.
Известна установка для сжигания бытовых отходов и способ ее применения по патенту RU 2410601. Установка для сжигания бытовых отходов включает находящиеся внутри корпуса приемный бункер и блок предварительной сушки бытовых отходов, топочный узел с колосниковой решеткой. Установка выполнена в углублении в полу производственного помещения. Недостатком предлагаемого решения является его стационарная установка, невозможность быстрого перемещения установки на разные объекты. Подобные устройства также предполагают, что загрузка сжигаемых отходов является не постоянной, а периодической (загрузка-сжигание-загрузка-сжигание и т.д.)
Известна мобильная мусоросжигающая установка по заявке RU 2000125921. На базе дизельного тягача помещается ленточный транспортер, измельчитель мусора, шнек подачи мусора в печь, устройства для накислороживания воздуха с помощью патронов или компрессора. Недостатком данного решения является отсутствие механизма охлаждения топочного узла, вместо этого сам узел выполняется довольно громоздким и жаропрочным. Подобное решение со сходными недостатками содержится в патенте RU 2442931.
Задачей настоящего технического решения является создание компактной установки мобильной термической утилизации, которую можно разнообразными видами грузового транспорта перевозить с места на место, которая эффективно утилизирует и обезвреживает отходы с минимально допустимым остатком вредных веществ, охлаждается за счет полезной работы, максимально эффективно использует забор внешнего воздуха, работает без дополнительного источника энергии, кроме электропитания, работает на твердых коммунальных, бытовых, промышленных, медицинских отходах различных классов опасности, может работать с теплоносителем и без него (встроенный водяной контур или вынесенный за пределы реактора), может использовать разные типы теплоносителя (вода, этиленгликоль, масло и т.п.), способна к быстрой сборке на месте эксплуатации, осуществляет утилизацию отходов и выдачу (генерацию) тепловой или электрической энергии, а также способна к непрерывной работе без прекращения горения на время загрузки.
Основным техническим результатом предлагаемого решения является высокая степень обезвреживания вредных веществ. К другим техническим результатам относятся высокий выход тепловой энергии (увеличенное КПД), мобильность установки, непрерывность ее работы, получение зольного остатка объемом до 3%.
Установка мобильная термической утилизации (теплогенератор) включает в себя каркасную раму, узел загрузки, модуль сжигания, состоящий из камеры сгорания с воздуходувкой, а также из камеры дожига с воздуходувкой, циклон, скруббер, состоящий из каплеуловителя с люком обслуживания, корпуса скруббера, системы циркуляции воды с насосом, по меньшей мере один дымоход, дымосос, дымовую трубу, шкаф управления, датчики температуры и давления, отличающаяся тем, что объем камеры дожига составляет 0,8-1,2 от объема камеры сгорания, а также тем, что воздуходувки имеют частотные регуляторы мощности.
В частном случае камера сгорания и камера дожига являются двумя отдельными конструкциями, соединенными фланцевым соединением.
В частном случае камера сгорания и камера дожига могут быть основаны на полости одного объема и быть разделены перегородкой из металла или кирпича.
В частном случае модуль сжигания может иметь жидкостной (водяной) контур, служащий корпусом этого модуля.
В частном случае через водяной контур могут проходить трубы с отводящими газами (газами продуктов горения).
В частном случае камера сгорания и камера дожига могут быть футерованы огнеупорным кирпичом.
В частном случае трубы с отводящими газами проходят через теплообменник (горизонтально или вертикально).
В качестве теплообменных жидкостей установки могут использоваться вода, этиленгликоль, масло и т.п.
В частном случае каркас установки должен примерно совпадать с габаритами стандартного двадцатифутового или сорокофутового (т.н. High-Cube) морского контейнера.
Предлагается также способ рабочего использования вышеуказанной установки, при котором запуск осуществляется за счет горючих отходов низкого класса опасности, при этом за счет регулировки воздуходувок в начале цикла подача воздуха уменьшается до 25-30% от максимальной мощности, при этом дымосос работает в диапазоне 50-70%, а после выхода на рабочий режим, когда в камере дожига температура отходящих газов достигнет 1100 градусов Цельсия, подаются отходы среднего или высокого класса опасности и увеличивается подача воздуха по меньшей мере до 70% от максимальной мощности, а дымосос выходит на режим по меньшей мере 90% мощности, при этом во втором режиме масса подаваемого воздуха соотносится с массой сжигаемых отходов как 1,3-1,5. Воздух от воздуходувок подается в камеры через сопла и может быть подогретым.
При объеме камеры сгорания от 5 до 7 метров кубических производительность такой установки может достигать одной тонны сжигаемых отходов в час.
Изобретение иллюстрируется следующими фигурами:
Фиг. 1 – технологическая схема.
На фигуре изображен частный случай воплощения устройства (с водяным контуром). Установка мобильная термической утилизации включает в себя каркасную раму (не показана на схеме), узел загрузки 1, модуль сжигания 2, состоящий из камеры сгорания 2.1 с воздуходувкой 2.2, а также из камеры дожига 2.3 с воздуходувкой 2.4, циклон 3, скруббера из корпуса 4.1 и каплеуловителя 4.2, системы циркуляции воды 4.3 с насосом 4.4, по меньшей мере один дымоход 5, дымосос 6, дымовую трубу 7, шкаф управления (не показан на схеме), датчики температуры 8 и давления 9. Модуль сжигания имеет водяной контур 10.
Предлагаемое устройство работает следующим образом.
Установка представляет собой оборудование, размещенное в открытом металлическом несущем каркасе. Установка позволяет обезвреживать и утилизировать твердые бытовые, медицинские и промышленные отходы. Установка имеет возможность мобильной транспортировки к месту проведения необходимого комплекса работ.
Установка включает в себя каркасную раму, узел загрузки, модуль сжигания, состоящий из камеры сгорания с воздуходувкой, а также из камеры дожига с воздуходувкой, циклон, скруббер, состоящий из каплеуловителя с люком обслуживания, корпуса скруббера, системы циркуляции воды с насосом, по меньшей мере один дымоход, дымосос, дымовую трубу, шкаф управления, датчики температуры и давления, отличающаяся тем, что объем камеры дожига составляет 0,8-1,2 от объема камеры сгорания. Обе воздуходувки имеют частотные регуляторы мощности.
Камера сгорания и камера дожига могут являться двумя отдельными конструкциями, соединенными фланцевым соединением, а могут могут быть основаны на полости одного объема и быть разделены перегородкой из металла или кирпича. Модуль сжигания может иметь жидкостной (водяной) контур, служащий корпусом этого модуля (позиция 10 на чертеже), через водяной контур могут проходить трубы с отводящими продуктов горения. Камера сгорания и камера дожига могут быть футерованы огнеупорным кирпичом. Трубы с отводящими газами могут проходить через теплообменник (горизонтально или вертикально). В качестве теплообменных жидкостей установки могут использоваться вода, этиленгликоль, масло. Габариты установки должны примерно совпадать с габаритами стандартного двадцатифутового или сорокофутового (т.н. High-Cube) морского контейнера.
Включение, выключение и управление параметрами работы установки происходит со шкафа управления, на котором находятся индикаторы, отображающие состояние установки, и сенсорная панель, с которой осуществляется управление работой оборудования.
Подготовленные к сжиганию отходы загружаются в устройство загрузки (например, в приемную воронку под действием силы тяжести, или иным образом, в том числе шнековым или посредством толкателя), после чего попадают в камеру сгорания котла.
В камере сгорания происходит термическое обезвреживание отходов. Газовоздушная смесь, образовавшаяся в процессе работы установки в камере сгорания, попадает в камеру дожига газов котла, в которой за счет высокой температуры сгорают газообразные вредные вещества, содержащиеся в отходящих газах. Далее газы проходят через теплообменник котла и попадают в циклон (допустимо и использование блока циклонов), где происходит удаление мелких фракций механических примесей сгоревших частиц. Осевшие частицы ссыпаются из циклона в накопительный бункер, откуда удаляются.
После блока циклонов газы попадают в скруббер (устройство мокрой очистки), где происходит окончательная их очистка от несгоревших окислов, сажи и мелких механических примесей, а также частичное охлаждение потока газов. Очищенная газовая смесь отводится через воздуховод в атмосферу при помощи дымососа. Шлам, скапливающийся в скруббере в процессе очистки газов, подлежит повторной утилизации.
Для контроля параметров применяются контрольно-измерительные приборы (температуры, давления, уровня жидкости).
Возможно использование образовавшейся тепловой энергии потребителем (отопление, горячее водоснабжение и т.п.).
При описанном способе рабочего использования вышеуказанной установки запуск осуществляется за счет горючих отходов низкого класса опасности, при этом за счет регулировки воздуходувок в начале цикла подача воздуха уменьшается до 25%-30% от максимальной мощности, при этом дымосос работает в диапазоне 50-70%, а после выхода на рабочий режим, когда в камере дожига температура отходящих газов достигнет 1100 градусов Цельсия, подаются отходы среднего или высокого класса опасности и увеличивается подача воздуха по меньшей мере до 70% от максимальной мощности, а дымосос выходит на режим по меньшей мере 90% мощности, при этом во втором режиме масса подаваемого воздуха соотносится с массой сжигаемых отходов как 1,3-1,5. Воздух от воздуходувок подается в камеры через сопла и может быть подогретым.
Предлагаемое устройство и способ его использования позволяют достичь высокой степени обезвреживания вредных веществ, низкого зольного остатка, при этом устройство является мобильным и легко транспортируемым, способно к непрерывной работе.