Камера дожигания установки для экологически безопасной утилизации ветеринарных и биологических отходов

Полезная модель относится к области сжигания и термической утилизации отходов, содержащих органику, в том числе ветеринарных и биологических.
Известна установка для термической утилизации биологических отходов (крематор КД-50), включающая камеру сжигания, снабженную горелочным и загрузочным устройствами и дымовой трубой [1].
Недостатком установки является отсутствие системы обезвреживания газообразных продуктов сжигания, которые с высокой температурой выбрасываются напрямую в атмосферу, что является опасным для окружающей среды.
Известно устройство для кремации [2], содержащее теплоизолированный корпус, размещенные в нем камеру кремации с горелкой и воздушными патрубками и двухсекционную камеру дожигания.
Организацию процесса дожига отходящих газов осуществляют следующим образом: при входе газов из камеры кремации в камеру дожигания на них воздействуют направленным под углом в сторону пода камеры дожигания пламенем горелки, затем струи второй части вторичного потока направляют тангенциально движущемуся в осевом направлении потоку газов в периферийную его область и создают первоначальную закрутку смешанного с воздухом потока отходящих газов - вихревое течение, после чего струи третьей части вторичного потока вводят в среднюю область вихря и направляют в плоскости поперечного сечения камеры навстречу направлению закрутки предварительного вихревого течения, струи четвертой части вторичного потока подают в область осевого течения навстречу потоку отходящих газов.
Несмотря на сложность такой организации процесса, задача обезвреживания отходящих газов практически не решается, так как подлежащие дожиганию вредные компоненты рассредоточены в большой массе образовавшихся ранее дымовых газов, что затрудняет их контакт как с пламенем горелки, так и с поступающим воздухом.
Общим недостатком обоих устройств является то, что при нагреве каждой вновь загружаемой порции «холодного» биологического материала в атмосферу попадают «грязные» выделения (сначала пары воды, затем -начальные продукты термического разложения), поскольку их обезвреживание невозможно в условиях малого времени пребывания в камере сжигания при сниженной там в момент загрузки температуре.
Наиболее близкой к заявляемой полезной модели является «Установка для термического уничтожения твердых биологических отходов» [3], содержащая камеру сжигания, снабженную загрузочным люком и горелочным устройством, камеру дожигания, снабженную горелочным устройством, теплообменник, систему газоочистки, дымосос и дымовую трубу. Верхняя часть камеры сжигания снабжена камерой окислительного пиролиза, соединенной с загрузочным устройством и отделенной от нижней части камеры сжигания подвижной решеткой с приводом. В камеру дожигания поступают и в ней сжигаются газообразные горючие продукты неполного термического разложения отходов в камере сжигания.
Недостатком установки является то, что камера дожигания представляет собой короткий цилиндр с размещенным в его торце горелочным устройством, что не обеспечивает гарантированный длительный контакт факела с поступающими газообразными продуктами сжигания отходов, а также необходимую для полного обезвреживания газообразных продуктов длительность их пребывания в зоне высоких температур.
Техническим результатом, на получение которого направлена заявляемая полезная модель, является обеспечение огневого обезвреживания газообразных продуктов, выбрасываемых в атмосферу и, соответственно, обеспечение экологической безопасности окружающей среды и обслуживающего персонала.
Технический результат, на получение которого направлена заявляемая полезная модель, достигается тем, что камера дожигания установки выполнена в виде горизонтально расположенного циклона, входной патрубок которого направлен в сторону его конусной части, причем угол между осями циклона и входного патрубка находится в пределах 100-105°.
Сущность предлагаемого технического решения поясняется чертежами где на фиг. 1 представлена принципиальная схема установки, на фиг. 2 - поперечный разрез камеры утилизации, а на фиг 3 - продольный и поперечный разрезы камеры дожигания.
Установка содержит камеру утилизации 1, загрузочное устройство 2 с поворотным приводом 3, приемный короб 4, загрузочную камеру 5 с люком 6, шлюзовое устройство 7 с приводом 8, толкателем 9 и запорной стенкой 10, секцию окислительного пиролиза 11, поворотную решетку 12, секцию сжигания 13 с горелочным устройством 14, циклонную камеру дожигания 15, содержащую центральную трубу 16, входной патрубок 17, систему ввода вторичного воздуха 18 и горелочное устройство 19, теплообменник 20, циклон 21, адсорбер 22, мокрый скруббер 23, дымосос 24 и дымовую трубу 25.
Установка работает следующим образом:
На колосниковую решетку секции сжигания 13 помещают твердое топливо, включают горелочные устройства 14 и 16 и разогревают секцию сжигания 13 и камеру дожигания 15 до рабочей температуры. Устанавливают решетку 12 в рабочее положение, при котором камеры окислительного пиролиза и сжигания разделены. Порцию отходов помещают в приемный короб 4. Перемещают шлюзовое устройство 7 в положение загрузки, при котором толкатель 9 приближен к задней стенке загрузочной камеры 5, а запорная стенка 10 перекрывает проем между загрузочной камерой 5 и секцией окислительного пиролиза 11. Открывают люк 6, включают привод 3, поднимают приемный короб 4 в верхнее положение, перемещают отходы в загрузочную камеру 5, возвращают приемный короб 4 в исходное положение и закрывают люк 6. Перемещают шлюзовое устройство 7 в рабочее положение, при котором толкатель 9 надвигает отходы на решетку 12. За счет радиационного излучения очага горения в камере сжигания 13 и конвекции газов, находящиеся на решетке 12 отходы сначала теряют влагу, а затем начинается процесс их частичного термического разложения (окислительный пиролиз). Образующиеся газообразные продукты, за счет тяги дымососа 23, мигрируя к выходу из камеры утилизации 1 через высокотемпературный очаг горения в секции сжигания 13 подвергаются первичному огневому обезвреживанию и поступают в циклонную камеру дожигания 15, где, в режиме вращающегося газового потока, вследствие высокой турбулентности, больших относительных скоростей и времени пребывания, превышающем 2-2,5 секунды, обеспечивается качественное догорание горючих компонентов пиролизного газа и твердых частиц (пылеуноса). Требуемое время пребывания обеспечивается за счет того, что поток газообразных продуктов поступает с большой скоростью из камеры утилизации 1 в камеру дожигания 15 через входной патрубок 17, установленный тангенциально относительно внутреннего диаметра камеры и направленный под углом 100-105 градусов в сторону конической части камеры. Такое положение входного патрубка обеспечивает интенсивное закручивание потока, с переменным вектором движения- сначала в сторону хвостовой (конической) части камеры, а затем через осевой патрубок 16 на вход в теплообменник 20. Дымовые газы просасываются через теплообменник 20, где осуществляется снижение температуры газов до уровня 150-120°С и поступают в систему газоочистки.
В системе газоочистки производится сначала очистка дымовых газов от пыли в «сухом» циклоне 21, ликвидация запахов в адсорбере 22, а затем промывка жидкостью в «мокром» скруббере 23. Очищенные дымовые газы поступают в дымосос 24 и выбрасываются в атмосферу через дымовую трубу 25. После завершения активной фазы процесса горения материала в секции сжигания 13 поворотную решетку 12 устанавливают в положение сброса и сбрасывают подсушенные отходы на очаг горения в нижней части секции сжигания 13. Перемещают шлюзовое устройство 7 в положение загрузки, при котором толкатель 9 приближен к задней стенке загрузочной камеры 5, а запорная стенка 10 перекрывает проем между загрузочной камерой 5 и секцией окислительного пиролиза и повторяют операцию загрузки. В дальнейшем циклы повторяются.
Выгрузка пыли из циклона 21 производится по мере накопления. Сбор и выгрузка отработанного адсорбента из адсорбера 22 и шлама из скруббера 23 производится после окончания смены в текстильные или пластиковые мешки, вместе с которыми они впоследствии уничтожаются в камере утилизации 1. Зола, остающаяся после сгорания органической составляющей отходов, выгружается из-под колосников один раз в смену. Работа всей технологической цепочки под разрежением, создаваемым дымососом 24, расположенным на выходе из установки, исключает возможность выхода вредных компонентов в атмосферу.
Огневое обезвреживание газообразных продуктов достигается за счет того, что в камеру дожигания вместе с дымовыми газами поступает и в ней сжигается достаточно большое количество газообразных горючих продуктов неполного термического разложения отходов в камере сжигания, что позволяет поддерживать в камере дожигания температуры порядка 1000-1100°С. Требуемое время пребывания обеспечивается за счет того, что поток газообразных продуктов поступает с большой скоростью из камеры утилизации в камеру дожигания через входной патрубок, установленный тангенциально относительно внутреннего диаметра камеры и направленный под углом 100-105º в сторону конической части камеры. Такое положение входного патрубка обеспечивает интенсивное закручивание потока, с переменным вектором движения - сначала в сторону хвостовой (конической) части камеры, а затем через осевой патрубок на вход в теплообменник. Вследствие высокой турбулентности газового потока и большого времени пребывания газообразных продуктов при высокой температуре в камере дожигания обеспечивается качественное догорание горючих компонентов неполного термического разложения отходов и твердых частиц (пылеуноса) и тем самым обеспечивается огневое обезвреживание газообразных продуктов, выбрасываемых в атмосферу и, соответственно, экологическая безопасность окружающей среды и обслуживающего персонала.
Испытания образца установки в реальных условиях показали высокую степень обезвреживания токсичных компонентов отходящих газов, отсутствие в рабочем помещении дымов и запаха.
Источники информации:
1. Установка для термической утилизации биологических отходов (крематор КД-50) // http//www.Agro-kem.ru/
2. Способ кремации и устройство для его осуществления // Патент РФ №2110016.
3. Установка для термического уничтожения твердых биологических отходов // Патент РФ №118027.