Установка для термического разложения несортированных твердых органических отходов
PLANT FOR THERMAL DECOMPOSITION OF UNSORTED SOLID ORGANIC WASTES

Изобретение относится к устройствам для термической переработки твердых органических отходов, в том числе бытовых, без предварительной сортировки и может быть использовано в народнохозяйственном комплексе для обезвреживания и уничтожения отходов.
Известны установки для обезвреживания и уничтожения твердых отходов, включающие камеру газификации печи-утилизатора с зонами сушки, пиролиза и газификации с отверстиями для ввода кислородосодержащего газифицирующего агента и выходными отверстиями для вывода газообразных продуктов в камеру дожигания, устройство для регулирования расхода газифицирующего агента, при этом одно отверстие для ввода кислородосодержащего агента расположено в зоне газификации, другое в зоне сушки (Патент на изобретение РФ №2089786, МПК F23G 5/00, 1997 г., патент на изобретение РФ №2089787 МПК F23G 5/00, 1997 г.).
Недостатками указанных устройств являются низкая надежность работы вследствие зависания перерабатываемых отходов в верхней части камеры газификации, связанного с выделением смол из отходов пиролизным газом, поднимающимся из нижней части камеры газификации, сложная конструкция, обусловленная наличием дополнительных энергоемких устройств для получения газифицирующего агента.
Известна установка обезвреживания и уничтожения твердых бытовых отходов (ТБО), (патент на изобретение РФ №2201552, МПК F23G 5/027, F23G 5/14, 2003 г.), содержащая загрузочное устройство, камеру газификации с отверстиями вывода газообразных продуктов, камеру дожигания, приемный контейнер отходов, устройство отвода газообразных продуктов переработки и 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. 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. Камеры сгорания, расположенные по радиусу к центру камеры газификации, установлены между корпусом и камерой дожигания.
Недостатком указанной установки является низкая эффективность работы из-за засорения разогретыми массами непереработанных ТБО канала выхода пиролизного газа, приводящее к уменьшению проходного сечения канала, накоплению пиролизного газа в камере газификации и невозможности его поступления к потребителю.
Известна установка обезвреживания и уничтожения твердых отходов (патент на изобретение РФ №2282788, МПК F23G 5/027, F23G 5/24, 2006 г.), принятая за прототип, содержащая загрузочное устройство, камеру газификации с отверстиями вывода пиролизого газа, установленную в корпусе с возможностью образования зоны отбора пиролизного газа для подачи его в камеры сжигания и к внешнему потребителю, камеру дожигания, устройство отвода газообразных продуктов сжигания. Часть камер выполнена с возможностью полного сжигания пиролизного газа, другая часть камер сжигания - с возможностью получения при сжигании пиролизного газа газифицирующего агента и размещена в корпусе с возможностью подачи газифицирующего агента в камеру газификации. Установка снабжена дефлекторами, расположенными в камере дожигания и выполненными в виде плоских лент, охватывающих по винтовой линии камеру газификации. Камеры сжигания пиролизного газа установлены под углом наклона винтовых линий дефлекторов таким образом, что образующиеся на выходе камер сжигания высокотемпературные скоростные потоки продуктов сгорания поступают в каналы, образованные винтовыми поверхностями дефлекторов и, двигаясь вдоль канала, омывают наружную поверхность камеры газификации, передавая ей большую часть тепловой энергии.
Недостатками указанной установки являются получение топливного газа низкого качества вследствие насыщения его водяными парами в зоне сушки и низкая надежность из-за сложности конструкции загрузочного устройства.
Техническим результатом изобретения является повышение эффективности и надежности термической переработки несортированных твердых органических отходов с получением горючего газа высокого качества.
Техническим результат достигается тем, что установка для термического разложения несортированных твердых органических отходов, содержащая загрузочное устройство, камеру пиролиза, установленную внутри камеры сжигания в корпусе, с образованием зоны отбора пиролизного газа для подачи его внешнему потребителю и в камеру сжигания, снабжена накопительной камерой, в камере пиролиза установлен воронкообразный козырек, образующий кольцевую зону для удаления через отверстия в корпусе камеры пиролиза водяных паров и легких летучих соединений, камера пиролиза установлена с манжетным уплотнением внутри камеры сжигания с образованием зоны отбора смеси технологических газов, при этом камера сжигания снабжена патрубком для отвода смеси технологических газов через теплообменник-подогреватель воздуха, соединенный воздуховодом горячего воздуха через коллектор с газовыми горелками. Камера пиролиза снабжена щелевым коллектором для отбора пиролизного газа для подачи его внешнему потребителю и в камеру сжигания. Камера сжигания выполнена с возможностью подачи в нее твердого топлива.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображен общий вид установки для термического разложения несортированных твердых органических отходов в разрезе; на фиг. 2 изображена зона отбора технологических газов.
На чертежах использованы следующие обозначения: накопительная камера 1, камера пиролиза 2, щелевой коллектор 3, патрубки для отвода пиролизного газа 4, отверстия для удаления водяных паров и легких летучих соединений 5, воронкообразный козырек 6, камера сжигания 7, горелки 8, топочная дверка 9, патрубок для отвода смеси технологических газов 10, манжетное уплотнение 11, теплообменник-подогреватель воздуха 12, коллектор 13 горячего воздуха, вентилятор 14, регулировочная арматура 15, колосниковая решетка 16, приемный контейнер 17.
Установка для термического разложения несортированных твердых органических отходов содержит накопительную камеру 1, камеру пиролиза 2, установленную внутри камеры сжигания 7 в корпусе, с образованием зоны отбора пиролизного газа через щелевой коллектор 3 для отбора пиролизного газа для подачи его внешнему потребителю и в камеру сжигания 7. Камера сжигания 7 выполнена с возможностью подачи в нее твердого топлива через топочные дверки 9. В камере пиролиза 2 установлен воронкообразный козырек 6, образующий кольцевую зону с отверстиями для удаления водяных паров и легких летучих соединений 5. Камера пиролиза 2 установлена с манжетным уплотнением 11 внутри камеры сжигания 7 с образованием зоны отбора смеси технологических газов, при этом камера сжигания 7 снабжена патрубком для отвода смеси технологических газов 10 через теплообменник-подогреватель воздуха 12. Теплообменник-подогреватель воздуха 12 соединен воздуховодом горячего воздуха через коллектор 13 с газовыми горелками 8.
Установка работает следующим образом. Твердые органические отходы загружают в накопительную камеру 1 без предварительной сортировки. Накопительная камера 1 является своего рода затвором, поскольку высота слоя перерабатываемого сырья, обладая высоким гидравлическим сопротивлением, препятствует выходу газов в атмосферу. Производят загрузку твердого топлива (например, дров) в камеру сжигания 7 через топочные дверки 9 и осуществляют его розжиг. При этом образуются высокотемпературные потоки продуктов сгорания, которые передают тепловую энергию перерабатываемому сырью, омывая наружную поверхность камеры пиролиза 2, и обеспечивают равномерность прогрева всех зон камеры пиролиза 2, а именно зоны подсушки и зоны получения пиролизного газа и, отдав большую часть тепловой энергии перерабатываемому сырью через стенку камеры пиролиза 2, обеспечивают проведение процесса сушки и пиролиза. Полученный в результате запуска установки пиролизный газ, отбирают в щелевой коллектор 3. Часть отобранного газа направляют стороннему потребителю, а другую часть направляют в горелки 8 и используют как основное топливо, обеспечивая его полное сжигание посредством подачи горячего воздуха из коллектора 13, который получают в теплообменнике-нагревателе воздуха 12 за счет отдачи тепла технологическими газами, поступающими по патрубку для отвода смеси технологических газов 10 из зоны отбора смеси технологических газов камеры сжигания 7. Подачу холодного воздуха в теплообменник-нагреватель 12 производят посредством вентилятора 14. Образовавшиеся в результате сушки сырья в зоне подсушки камеры пиролиза 2 водяные пары и легкие летучие соединения через отверстия для удаления водяных паров и легких летучих соединений 5 в кольцевой зоне образованной воронкообразным козырьком 6 поступают в верхнюю часть камеры сжигания 7 (в зону отбора смеси технологических газов), где они, смешиваясь с продуктами сгорания, образуют смесь технологических газов, которые через патрубок для отвода смеси технологических газов 10 и теплообменник-нагреватель воздуха 12 направляются на дожигание.
Для обеспечения свободного перемещения корпуса камеры пиролиза 2 в вертикальном направлении в результате температурного расширения при его нагреве и для изолирования узла отбора смеси технологических газов от окружающей среды устанавливают манжетное уплотнение 11 из огнеупорного волокна.
После выхода печи на рабочий режим пусковое твердое топливо не используют. Регулирование процесса горения пиролизного газа осуществляют при помощи регулировочной арматуры 15.
Рабочий процесс термического разложения осуществляется за счет энергии, полученной от сжигания пиролизного газа.
Перерабатываемые отходы перемещаются из зоны подсушки в зону пиролиза под действием силы тяжести, подвергаясь непрерывной тепловой обработке.
Оставшиеся непереработанные частицы поступают на колосниковую решетку 16, а затем в приемный контейнер 17, откуда их удаляют для дальнейшего использования.
Использование изобретения позволяет повысить эффективность и надежность работы установки термической переработки несортированных твердых органических отходов с получением горючего газа высокого качества.