СИСТЕМА УТИЛИЗАЦИИ ОТХОДОВ ДЛЯ ЭФФЕКТИВНОЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ
WASTE DISPOSAL SYSTEM FOR EFFICIENT OPERATION

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Настоящее изобретение в целом относится к системам утилизации отходов, в которых утилизируются отходы.
Настоящее изобретение, в частности, относится к системе утилизации отходов, которая обеспечивает утилизацию отходов в окружающую среду более чистым способом путем более эффективного сжигания отходов и более эффективного использования выхлопного газа, который выделяется после процесса сжигания.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
В настоящее время используются системы утилизации отходов, в которых отходы сжигают для их утилизации. С одной стороны, некоторые из упомянутых систем утилизации отходов служат только для утилизации отходов и выпуска выхлопного газа в окружающую среду, с другой стороны, некоторые из них обеспечивают использование тепла, которое получают во время утилизации отходов, для различных целей.
Системы утилизации отходов работают в соответствии с принципом подачи отходов в котел для утилизации отходов любым способом и сжигания и утилизации отходов в камере сгорания внутри котла для утилизации отходов. Выхлопной газ, образующийся при сжигании отходов, выходит из котла через дымовую трубу. Недостатки систем утилизации отходов в предшествующем уровне техники представлены ниже:
- В существующих системах имеется только одна камера сгорания в котле для утилизации отходов. А именно, в котле реализован только один процесс сгорания. В этом случае в полученном выхлопном газе присутствуют несгоревшие газы и частицы. Выпуск выхлопного газа таким образом приводит к неэффективной утилизации из-за выброса несгоревших газов, из которых можно получить энергию. Кроме того, несгоревшие вредные газы и частицы попадают в окружающую среду.
- Чтобы реализовать сгорание в современных системах, воздух из внешней среды передается непосредственно в камеру сгорания внутри котла. Подача низкотемпературного воздуха из внешней среды в камеру сгорания отрицательно влияет на эффективность сгорания.
- Выхлопной газ, который выходит из котла в результате сгорания, подается непосредственно в регенеративный теплообменник в существующей системе. Подача низкотемпературного и неочищенного выхлопного газа, который выходит во время первой работы котла, непосредственно в регенеративный теплообменник, приводит к засорению теплообменника в течение более короткого периода времени.
- Отходы затвердевают в емкостях для сбора отходов, которые подают отходы в котел, вследствие чего подача отходов в котел становится затруднительной, даже невозможной. Эта ситуация приводит к отказу и остановке системы.
- В существующей системе отходы поступают в котел из верхней части камеры сгорания. Подача отходов таким образом приводит к риску пожара в системе, которая перемещает отходы.
В результате в системы утилизации отходов вносятся разработки, поэтому требуются новые конфигурации для устранения вышеупомянутых недостатков и решения для существующих систем.
ЦЕЛЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Настоящее изобретение относится к системе утилизации отходов, которая соответствует вышеупомянутым требованиям, устраняет все недостатки и обеспечивает некоторые дополнительные преимущества.
Основная цель настоящего изобретения состоит в том, чтобы обеспечить эффективную утилизацию отходов за счет реализации лучшего процесса сгорания и более эффективного использования тепла в выхлопном газе, образующемся в результате сгорания.
Цель настоящего изобретения состоит в том, чтобы исключить остановку системы посредством предотвращения агломерации и затвердевания отходов в емкости для сбора отходов во время передачи отходов в котел для утилизации отходов.
Другая цель настоящего изобретения состоит в том, чтобы устранить риск возникновения пожара в системе для перемещения, где отходы перемещаются путем подачи из нижней части в котел для утилизации отходов.
Другая цель настоящего изобретения состоит в том, чтобы предварительно нагреть воздух, используемый для сжигания в котле для утилизации отходов, с помощью котла для утилизации отходов и обеспечить более эффективный процесс сгорания.
Другая цель настоящего изобретения состоит в том, чтобы минимизировать количество несгоревшего газа и частиц в выхлопном газе, который выпускается из котла для утилизации отходов, посредством осуществления нескольких процессов сгорания в котле для утилизации отходов.
Другая цель настоящего изобретения состоит в том, чтобы постоянно контролировать температуру и состав выхлопного газа, выпускаемого из котла для утилизации отходов, и определять использование выхлопного газа для повторной переработки или принимать решение о его выпуске в окружающую среду посредством системы.
Структурные и характерные признаки настоящего изобретения будут четко поняты из следующих графических материалов и подробного описания, выполненного со ссылкой на эти графические материалы. Поэтому оценку следует производить с учетом этих графических материалов и подробного описания.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ
Для понимания преимуществ настоящего изобретения с его конструкцией и дополнительными элементами оно будет рассмотрено со следующими фигурами с пояснениями.
На фиг. 1 представлен общий вид заявляемой системы утилизации отходов.
ССЫЛОЧНЫЕ ПОЗИЦИИ
1. Емкость для сбора отходов
2. Измельчитель
3. Смеситель
4. Приводной элемент смесителя
5. Движущийся вал смесителя
6. Винтовой транспортер для отходов
7. Приводной элемент винтового транспортера
8. Котел для сгорания
9. Чаша первой камеры сгорания
10. Чаша второй камеры сгорания
11. Чаша третьей камеры сгорания
12. Стенка котла
13. Рубашка предварительного нагрева воздуха
14. Насос для свежего воздуха
15. Воздушная форсунка
16. Элемент распределения воздуха
17. Первый элемент управления воздухом в камере сгорания
18. Вспомогательный элемент управления воздухом в камере сгорания
19. Выходной вентиляционный канал
20. Выпускной раструб для золы
21. Температурный датчик рубашки предварительного нагрева
22. Датчик камеры сгорания
23. Датчик температуры выхлопного газа на выходе
24. Датчик выхлопного газа
25. Дымовая труба аварийного выброса
26. Элемент управления аварийным выпуском выхлопного газа
27. Элемент управления выпуском выхлопного газа
28. Система отделения частиц
29. Температурный датчик системы отделения частиц
30. Первый элемент управления выбросом выхлопного газа
31. Элемент управления теплообменником для выхлопного газа
32. Теплообменник
33. Температурный датчик теплообменника
34. Элемент управления выпуском из теплообменника
35. Второй элемент управления выбросом выхлопного газа
36. Система очистки от частиц
37. Выпускная дымовая труба
38. Датчик газа выпускной дымовой трубы
39. Температурный датчик выпускной дымовой трубы
40. Наружная стенка котла
41. Стол для сгорания
42. Линия подачи воздуха для сгорания
43. Впускная линия для воздуха
44. Выпускная линия предварительного нагрева
45. Температурный датчик свежего воздуха
46. Устройство для удаления золы
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ НАСТОЯЩЕГО ИЗОБРЕТЕНИЯ
В этом подробном описании предпочтительные варианты осуществления системы утилизации отходов согласно настоящему изобретению описаны только для пояснения предмета изобретения без наложения ограничивающего эффекта.
Система утилизации отходов согласно настоящему изобретению, общий вид которой представлен на фиг. 1, в основном содержит следующее: емкость (1) для сбора отходов, в которой отходы содержатся в системе, котел (8) для сгорания, в котором происходит процесс сгорания, систему (28) отделения частиц, которая обеспечивает отделение вредных частиц в выхлопном газе, выходящем из котла (8) для сгорания, теплообменник (32), который обеспечивает получение тепловой энергии от выхлопного газа, и систему (36) очистки от частиц, обеспечивающую очистку и выпуск выхлопного газа во внешнюю среду.
Отходы, подлежащие утилизации в системе утилизации отходов, собираются в емкости (1) для сбора отходов и поступают в котел (8) для сгорания посредством винтового транспортера (6) для отходов посредством прохождения необходимых процессов. Предусмотрен измельчитель (2), который позволяет измельчать отходы, поступающие в систему, внутри емкости (1) для сбора отходов. Указанный измельчитель (2) обеспечивает доведение отходов до соответствующего размера для процесса сгорания путем их измельчения. Предусмотрен смеситель (3), который обеспечивает смешивание отходов, выходящих из измельчителя (2), перед тем как покинуть емкость (1) для сбора отходов, в нижней части емкости (1) для сбора отходов. Агломерация и затвердевание в части раструба винтового транспортера (6) для отходов предотвращается путем постоянного перемешивания измельченных отходов посредством указанного смесителя (3). Указанный смеситель (3) находится в зацеплении с емкостью (1) для сбора отходов посредством движущегося вала (5) смесителя и его перемещение обеспечено посредством движущегося вала (5) смесителя. Движение движущегося вала (5) смесителя и, следовательно, смесителя (3) осуществляется посредством приводного элемента (4) смесителя.
Отходы, которые выходят из емкости (1) для сбора отходов в измельченном виде, перемещаются в котел (8) для сгорания с помощью винтового транспортера (6) для отходов. Движение винтового транспортера (6) для отходов обеспечивается приводными элементами (7) винтового транспортера. Отходы подаются в котел (8) для сгорания с помощью винтового транспортера (6) для отходов из нижней части. Следовательно, исключается риск возникновения пожара в винтовом транспортере (6) для отходов во время подачи отходов в котел (8) для сжигания.
Предусмотрена камера сгорания, где происходит сгорание отходов во внутренней части камеры (8) сгорания. Указанная камера сгорания окружена стенкой (12) котла. Стенка (12) котла сохраняет тепло, выделяемое в процессе сгорания в камере сгорания. Предусмотрена наружная стенка (40) котла (8) для сгорания для предотвращения потери тепла во внешнюю среду. Между стенкой (12) котла и наружной стенкой (40) котла в котле (8) для сгорания находится рубашка (13) предварительного нагрева воздуха, которая позволяет нагревать воздух, используемый для сгорания, и которая выполнена в виде пространства. Отходы, которые поступают в котел (8) для сгорания посредством винтового транспортера (6) для отходов, направляются на стол (41) для сгорания в стенке (12) котла. Также первое сгорание, которое выполняется в котле (8) для сгорания с помощью воздуха для сгорания, подаваемого на стол (41) для сгорания, происходит на столе (41) для сгорания. Над столом (41) для сгорания установлена первая чаша (9) камеры сгорания. Область между столом (41) для сгорания и чашей (9) первой камеры сгорания составляет первую, а именно, главную камеру сгорания. Три камеры сгорания образованы во внутренней части стенки (12) котла. Над чашей (9) первой камеры сгорания расположены чаша (10) второй камеры сгорания и чаша (11) третьей камеры сгорания через определенные промежутки. Область между чашей (9) первой камеры сгорания и чашей (10) второй камеры сгорания образует вторую камеру сгорания, а область между чашей (10) второй камеры сгорания и чашей (11) третьей камеры сгорания образует третью камеру сгорания. Газы и частицы, которые выделяются после процесса сгорания, который выполняется в первой камере сгорания, проходят через чашу (9) первой камеры сгорания во вторую камеру сгорания. Процесс дожигания газа и частиц, которые не полностью сгорели в первой камере сгорания, осуществляется во второй камере сгорания. Газы и частицы, которые не полностью сгорели, переходят в третью камеру сгорания из окружающей области чаши (10) второй камеры сгорания после того, как процесс сгорания выполнен во второй камере сгорания. Процессы дожигания и утилизации газа и частиц, которые не полностью сгорели во второй камере сгорания, осуществляются в третьей камере сгорания. Таким образом, процесс дожигания газа и частиц, которые не полностью сгорели в первой камере сгорания, осуществляется во второй камере сгорания и третьей камере сгорания, таким образом обеспечивает практически полное сжигание. Для выполнения этого процесса сгорания в стенке (12) котла имеются воздушные форсунки (15), которые обеспечивают впуск воздуха во вторую камеру сгорания и третью камеру сгорания. Кроме того, имеются датчики (22) камеры сгорания, которые расположены в стенке (12) котла и в зацеплении с этими камерами сгорания для управления сгоранием во второй камере сгорания и третьей камере сгорания. Количество воздуха и величина сжигания, которые должны обеспечиваться в камерах сгорания путем получения информации от этих датчиков (22) камеры сгорания, непрерывно регулируются.
Воздух, необходимый для процесса сгорания в котле (8) для сгорания, обеспечивается с помощью насоса (14) для свежего воздуха из внешней среды. Воздух, забираемый из насоса (14) для свежего воздуха, подается в рубашку (13) предварительного нагрева воздуха через впускную линию (43) для воздуха. Температура воздуха, выходящего из насоса (14) для свежего воздуха, постоянно контролируется температурным датчиком (45) свежего воздуха. Воздух для сгорания выходит через выпускную линию (44) предварительного нагрева, проходя через рубашку (13) предварительного нагрева воздуха, и достигает элемента (16) распределения воздуха, который обеспечивает контролируемое распределение воздуха для сгорания в котле (8) для сгорания. Температура воздуха, выходящего из рубашки (13) предварительного нагрева воздуха, также контролируется с помощью датчика (21) рубашки предварительного нагрева. Элемент (16) распределения воздуха подает необходимое количество воздуха в первую камеру сгорания, вторую камеру сгорания и третью камеру сгорания с помощью линии (42) подачи воздуха для сгорания и воздушной форсунки (15) в соответствии с информацией, полученной от датчиков (22) камеры сгорания, расположенных в камере сгорания. Чтобы обеспечить контролируемое распределение, предусмотрен первый элемент (17) управления воздухом камеры сгорания на линии (42) подачи воздуха для сгорания, и предусмотрены вспомогательные элементы (18) управления воздухом в камере сгорания на воздушных форсунках (15).
Выхлопной газ, который выпускается после процесса сгорания, выполняемого в котле (8) для сгорания, выходит через котел (8) для сгорания посредством выходного вентиляционного канала (19). Температура выхлопного газа, выходящего из выходного вентиляционного канала (19), и уровень его содержания контролируются с помощью датчика (23) температуры выхлопного газа на выходе и датчика (24) выхлопного газа, которые находятся в зацеплении с выходным вентиляционным каналом (19). В случае если содержание или температура выхлопного газа не соответствуют требуемым, выхлопной газ отводится через дымовую трубу (25) аварийного выброса выхлопного газа, когда элемент (27) управления выпуском выхлопного газа приведен в закрытое состояние, а элемент (26) управления аварийным выпуском выхлопного газа приведен в открытое положение. Если в содержании и температуре выхлопного газа нет нарушений, он направляется в систему (28) отделения частиц для отделения частиц, находящихся в нем. Поверхность стола (41) для сгорания непрерывно очищается устройством (46) для удаления золы с вращающейся конструкцией во время сгорания, происходящего в котле (8) для сгорания. Следовательно, устраняется отрицательное влияние золы, накопленной на столе (41) для сгорания, и снижение эффективности сгорания. Зола, удаленная с помощью устройства (46) для удаления золы, выбрасывается из котла (8) для сгорания через выпускной раструб (20) для золы, путем высыпания ее с боковых частей стола (41) для сгорания.
Система (28) отделения частиц - это система, известная из существующего уровня техники как циклон. Температура выхлопного газа, выходящего из системы (28) отделения частиц, контролируется с помощью температурного датчика (29) системы отделения частиц. Если температура выхлопного газа, выходящего из системы (28) отделения частиц, находится на соответствующем уровне, он направляется в теплообменник (32) для анализа. В этом случае первый элемент (30) управления выбросом выхлопного газа на выпуске системы (28) отделения частиц приводится в закрытое положение, а элемент (31) управления теплообменником для выхлопного газа приводится в открытое положение. Чтобы полностью очистить выхлопной газ от частиц после того, как его температура используется в теплообменнике (32), его направляют в систему (36) очистки частиц выхлопного газа. В этом случае элемент (34) управления выпуском из теплообменника находится в открытом положении; элемент (35) управления выбросом выхлопного газа находится в закрытом положении. Кроме того, температура выхлопного газа, направляемого в систему (36) очистки от частиц из теплообменника (32), контролируется с помощью температурного датчика (33) теплообменника. Если температура выхлопного газа, выходящего из системы (28) отделения частиц, находится на несоответствующем уровне, он непосредственно направляется в систему (36) очистки от частиц. В этом случае первый элемент (30) управления выбросом выхлопного газа и второй элемент (35) управления выбросом выхлопного газа находятся в открытом положении, элемент (31) управления теплообменником для выхлопного газа и элемент (34) управления выпуском из теплообменника находится в закрытом положении.
Выхлопной газ, поступающий из системы (28) отделения частиц или теплообменника (32) в систему (36) очистки от частиц, подвергается промывке водой для полной очистки от частиц. После процесса промывки водой выхлопной газ, очищенный от частиц, удаляется через выпускную дымовую трубу (37). На выпускной дымовой трубе (37) предусмотрен датчик (38) газа выпускной дымовой трубы и температурный датчик (39) выпускной дымовой трубы, которые обеспечивают измерение количества и температуры выхлопного газа. Таким образом, выхлопной газ, выходящий из выпускной дымовой трубы (37), находится под постоянным контролем и удаляется путем соответствующей очистки в системе (36) очистки от частиц.
Перемещение отходов из емкости (1) для сбора отходов в котел (8) для сгорания и их утилизация в котле (8) для сгорания обеспечиваются системой утилизации отходов согласно настоящему изобретению. Выхлопной газ, который присутствует во время процесса утилизации отходов, постоянно контролируется, и таким образом определяется, как использовать выхлопной газ и куда его перемещать. Управление всеми датчиками и элементами управления в системе утилизации отходов обеспечивается системой автоматизации, обеспечивающей все эти функции.
Принцип работы системы утилизации отходов согласно настоящему изобретению в общих чертах представлен ниже.
Отходы, перемещенные в емкость (1) для сбора отходов, разрушаются с помощью измельчителя (2) и уменьшаются до определенного размера в камере (8) сгорания, чтобы сделать их горючими. Разрушенные отходы непрерывно перемешиваются смесителем (3) и, таким образом, гомогенизируются, и их затвердевание предотвращается. Отходы, проходящие через смеситель (3), направляются к столу (41) для сгорания в котле (8) для сгорания посредством винтового транспортера (6) для отходов. Насос (14) для свежего воздуха начинает подавать в систему свежий воздух, необходимый для сгорания. Воздух, забираемый из внешней среды, подается в рубашку (13) предварительного нагрева воздуха через впускную линию (43) для воздуха для сгорания. Воздух для сгорания, проходящий через рубашку (13) предварительного нагрева воздуха, поступает в элемент (16) распределения воздуха, который обеспечивает распределение воздуха для сгорания внутри котла (8) для сгорания посредством выпуска через выпускную линию (44) предварительного нагрева. Элемент (16) распределения воздуха обеспечивает необходимое количество воздуха, прежде всего, для первой камеры сгорания, а также для второй камеры сгорания и третьей камеры сгорания в соответствии с информацией, поступающей от датчиков (22) камеры сгорания. Отходы, используемые в качестве топлива, воспламеняются внешней топливной горелкой (дизель, природный газ и т.д.) для достижения температуры сгорания во время первой работы системы. Внешняя топливная горелка прекращает работу, когда происходит воспламенение отходов, используемых в качестве топлива. Устройство (46) для удаления золы непрерывно очищает стол (41) для сгорания во время процесса сгорания. Первое сгорание осуществляется под чашей (9) первой камеры сгорания в первой (главной) камере сгорания. Выхлопной газ, который поднимается вокруг чаши (9) первой камеры сгорания и имеет несгоревший газ и частицы, повторно сжигается во второй раз посредством смешивания его с воздухом для сгорания, подаваемым воздушными форсунками (15) во второй камере сгорания под чашей (10) второй камеры сгорания. Выхлопной газ, который поднимается вокруг чаши (10) второй камеры сгорания и имеет несгоревший газ и частицы, повторно сжигается в третий раз посредством смешивания его с воздухом для сгорания, подаваемым воздушными форсунками (15) в третьей камере сгорания под чашей (11) третьей камеры сгорания. Температура выхлопного газа, выходящего из выходного вентиляционного канала (19) котла (8) для сгорания, и уровень его содержания контролируются с помощью датчика (23) температуры выхлопного газа на выходе и датчика (24) выхлопного газа. Если в системе нет нарушений, выхлопной газ направляется в систему (28) отделения частиц для отделения частиц, находящихся в нем. Температура выхлопного газа, частицы которого отделяются, контролируется с помощью температурного датчика (29) системы отделения частиц на выходе из системы (28) отделения частиц. Если температура выхлопного газа ниже 300°C, выхлопной газ направляется в систему (36) очистки от частиц непосредственно с помощью первого элемента (30) управления выбросом выхлопного газа и второго элемента (35) управления выбросом выхлопного газа. Если температура выхлопного газа выше 300°C, выхлопной газ направляется в теплообменник (32) с помощью элемента (31) управления теплообменником для выхлопного газа. При этом после того, как его тепло было передано теплоносителю, выхлопной газ направляется в систему (36) очистки от частиц посредством элемента (34) управления выпуском из теплообменника. В обоих случаях выхлопной газ, который поступает в систему (36) очистки от частиц, выпускается во внешнюю среду через выпускную дымовую трубу (37) после полной очистки от последних частиц, находящихся в нем.