УСТАНОВКА ОБЕЗВРЕЖИВАНИЯ И УНИЧТОЖЕНИЯ ТВЕРДЫХ ОТХОДОВ
SOLID WASTE TREATMENT AND DISPOSAL UNIT

Изобретение относится к области переработки твердых бытовых, промышленных, медицинских и других отходов и может быть использовано в народно-хозяйственном комплексе при обезвреживании и уничтожении отходов.
Известна установка обезвреживания и уничтожения твердых отходов, содержащая загрузочное устройство, камеру газификации с отверстиями вывода газообразных продуктов, камеру дожигания, приемный контейнер отходов, устройство отвода газообразных продуктов переработки, камеры сжигания, часть которых расположена в нижней части камеры дожигания тангенциально внешней поверхности рабочего пространства камеры, а другая часть камер сжигания расположена в нижней части камеры газификации по радиусу к центру камеры и соединена с отверстиями вывода газообразных продуктов камеры газификации, нижняя часть которой расположена в корпусе с образованием кольцевого пространства, соединенного с внутренним объемом камеры газификации и с отверстиями вывода газообразных продуктов (см. МПК F23G 5/027, 5/14 описание изобретения к патенту Российской Федерации №2201552 опубл. 27.03.2003 г.).
Существенными недостатками известного устройства являются:
- низкая надежность работы, обусловленная:
- тангенциальным расположением камер сжигания в нижней части камеры дожигания, при котором образуется температурный инградиент по высоте камеры газификации, что приводит к неравномерному нагреву обрабатываемых отходов;
- расположением камер сжигания в нижней части камеры газификации по радиусу к центру камер сжигания, при котором происходит точечный прогрев, концентрация тепловой энергии и, как следствие, снижение интенсивности процесса газификации, требующего для этого дополнительного расхода пиролизного газа;
- низкая эффективность работы установки из-за засорения раскаленными массами не переработанных отходов канала выхода пиролизного газа в кольцевое пространство, приводящего к уменьшению проходного сечения канала, накоплению пиролизного газа в камере газификации и невозможности его поступления для выполнения технологических операций, что в свою очередь требует принудительного отсоса пиролизного газа из камеры газификации.
Наиболее близким к заявляемому изобретению является установка обезвреживания и уничтожения твердых отходов, содержащая загрузочное устройство, камеру газификации с отверстиями вывода газообразных продуктов, камеру дожигания, камеры сжигания, устройство отвода газообразных продуктов переработки, дефлекторы, расположенные в камере дожигания и выполненные в виде плоских лент, охватывающих по винтовой линии камеру газификации, установленную в корпусе с возможностью образования зоны отбора пиролизного газа, при этом часть камер сжигания взаимодействует с дефлекторами и установлена под углом наклона их винтовой линии, а другая часть камер сжигания расположена в корпусе под углом в плане α, равным 5-45° (см. МПК F23G 5/027, (2006.01), МПК F23G 5/24 (2006.01) описание изобретения к патенту Российской Федерации №2282788 опубл. 27.08.2006 г.).
Существенными недостатками известного устройства являются:
- низкая эффективность работы, обусловленная:
- тепловыми потерями за счет отвода газообразных продуктов сгорания в атмосферу, расположенных тангенциально камер сжигания в нижней части камеры дожигания;
- сжиганием части пиролизного газа, выработанного установкой, и использованием основного и эжекторного сжатого воздуха для организации процесса его горения в камерах сжигания в нижней части камеры дожигания;
- сложностью организации управления и контроля за получением качества пиролизного газа в высокотемпературных тепловых потоках, направленных во внутренний объем корпуса, где камеры сжигания расположены под углом α, равным 5-45°;
- наличием в высокотемпературных тепловых потоках, направленных во внутренний объем корпуса, значительного количества азота, что снижает «горючую» составляющую часть пиролизного газа, выработанного установкой.
Техническим результатом изобретения является повышение надежности и эффективности работы установки.
Сущность технического решения заключается в том, что в установке обезвреживания и уничтожения твердых отходов, содержащей загрузочное устройство, камеру газификации с отверстиями вывода пиролизного газа, камеру дожигания, камеры сгорания, устройство отвода газообразных продуктов переработки, дефлекторы, расположенные в камере дожигания и выполненные в виде плоских лент, охватывающих по винтовой линии камеру газификации, установленную в корпусе с образованием зоны отбора пиролизного газа, камеры сгорания выполнены эжекторного типа, две из которых установлены с наклоном к винтовой линии дефлекторов, а четыре другие расположены в нижней части корпуса тангенциально по отношению к карману корпуса, при этом установка дополнительно содержит паровой котел, снабженный камерами сгорания эжекторного типа.
Выполнение камер сгорания эжекторного типа позволяет исключить тепловые потери, в том числе:
- на режиме запуска отвод газообразных продуктов сгорания осуществлять не в атмосферу, а через эжектор камеры сгорания непосредственно в паровой котел;
- в установившемся рабочем режиме эжектировать горячий пиролизный газ из коллектора через эжектор камеры сгорания и сжигать его в паровом котле.
Расположение камер сгорания в нижней части корпуса тангенциально по отношению к внутреннему карману и отделение от горячей массы отходов карманом, образуемым внутренней перегородкой и наружным корпусом, также позволяет отводить газообразные продукты сгорания через эжектор камеры сжигания в паровой котел.
Выполнение в корпусе кармана с сохранением изоляции горячей массы отходов от высокотемпературных тепловых потоков позволяет упростить организацию управления и контроля за получением качества пиролизного газа. Отсутствие подаваемого теоретически необходимого количества воздуха значительного снижает количества азота, что повышает «горючую» составляющую часть пиролизного газа, выработанного установкой.
Наличие в установке парового котла и его снабжение эжекторными камерами сгорания позволяет использовать пиролизный газ в качестве основного топлива и повысить КПД установки.
Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен общий вид устройства в разрезе; на фиг.2 - сечение А-А фиг.1; на фиг.3 - сечение Б-Б фиг.1.
Установка обезвреживания и уничтожения твердых отходов содержит загрузочное устройство 1, камеру газификации 2 с отверстиями 3 вывода пиролизного газа, камеру дожигания 4, камеры сгорания 5, 6 эжекторного типа (см. фиг.1 и фиг.2), установленные под углом наклона к винтовой линии дефлекторов 7 и 8, выполненных в виде плоских лент, охватывающих по винтовой линии камеру газификации 2, установленную в корпусе 9 с образованием зоны 10 отбора пиролизного газа, камеры сгорания 11, 12, 13, 14 (см. фиг.3), расположенные в корпусе 9, в нижней его части тангенциально по отношению к внутреннему карману 15. В паровом котле 16 установлены камеры сгорания 17 пиролизного газа (в установившемся режиме), основная камера сгорания 18, работающая в постоянном режиме и поддерживающая температуру и расход пара в необходимых параметрах, требуемых потребителю, управляемая камера сгорания 19 пиролизного газа, необходимая для поддержания тепловых режимов и разрежения в реакторе, и эжекторная камера сгорания 20 для удаления продуктов сгорания пускового топлива и пиролизного газа.
Установка работает следующим образом.
Твердые отходы поступают через герметизированное загрузочное устройство 1, имеющее крышку 21 и шибер 22, в камеру газификации 2, постепенно загружая ее в полном объеме. Герметизированное загрузочное устройство необходимо для изоляции камеры газификации 2 и обеспечения невозможности вредных выбросов в атмосферу. Производят розжиг камер сгорания 5, 6, 11, 12, 13, 14, 18, 19 путем подачи в них воздуха (магистрали воздуха условно не показаны) и газообразного или жидкого пускового топлива. При этом на выходе из камер сгорания 5, 6 образуются высокотемпературные скоростные потоки продуктов сгорания, которые поступают в каналы 23, 24, образованные винтовыми поверхностями дефлекторов 7, 8. Двигаясь вдоль каналов 23, 24, высокотемпературные потоки продуктов сгорания омывают наружную поверхность камеры газификации 2, распределяя тепловую энергию потоков по всей поверхности, увеличивая при этом площадь контакта и равномерность прогрева всех зон камеры газификации 2, а именно зоны сушки, зоны получения пиролизного газа и зоны газификации, и, отдав большую часть тепловой энергии продуктам переработки через стенку камеры газификации 2, продукты сгорания посредством трубопровода 25 и через эжектор камеры сгорания парового котла 16, подают горячие продукты сгорания в паровой котел 16 и удаляются, отдав избыточное тепло через устройство 26 отвода газообразных продуктов переработки в атмосферу.
При работе камер 11, 12, 13, 14 высокотемпературные тепловые потоки продуктов сгорания, двигаясь по винтовой линии, омывают наружную поверхность кармана 15, обеспечивают равномерность прогрева всех зон внутреннего объема корпуса 9, и, отдав большую часть тепловой энергии продуктам переработки через внутреннюю стенку кармана 15, продукты сгорания посредством устройства 27 и через эжектор камеры сгорания 20 парового котла 16, подают горячие продукты сгорания в паровой котел и удаляются, отдав избыточное тепло, через устройство 26 отвода газообразных продуктов переработки в атмосферу.
Полученный в результате запуска установки на рабочий режим горячий пиролизный газ поступает через камеры сгорания 5, 6 (пусковое топливо отключено, эжекторный и основной воздух отключены), двигаясь вдоль каналов, горячий пиролизный газ омывает наружную поверхность камеры газификации 2, распределяя тепловую энергию потоков по всей поверхности, по трубопроводу 28 эжектируется в камеру сгорания 17 парового котла 16, используется как основное топливо и сжигается в паровом котле, отдав избыточное тепло через устройство 26 отвода газообразных продуктов переработки в атмосферу.
После выхода на рабочий режим производится отключение подачи пускового газообразного или жидкого топлива в камеры сгорания 11, 12, 13, 14, 18, 19, и рабочий процесс сгорания пиролизного газа в этих камерах осуществляется за счет подачи в эжекторы вторичного воздуха. При этом производится эжекция «засасывание» горячего пиролизного газа из коллекторов 28 и используется как основное топливо.
Перерабатываемые отходы перемещаются из зоны сушки через зону получения пиролизного газа в зону газификации, где подвергаются непрерывной тепловой обработке, передаваемым через внутреннюю стенку кармана 15, и полностью газифицируются, а полученный пиролизный газ выходит через отверстия 3 вывода пиролизного газа в коллектор 28, при этом одна часть его подается для выполнения технологических операций в самой установке, а другая часть направляется в камеры сгорания 18, 19 парового котла 16 для выработки, например, тепловой и электрической энергии.
Оставшиеся не переработанные частицы под действием высоких температур преобразуются в жидкий шлак, через шлаковый лоток 29 поступают в приемный контейнер 30 и удаляются для дальнейшей обработки и использования.
Использование изобретения позволит повысить надежность и эффективность работы установки, получить дополнительную тепловую энергию, необходимую как для обеспечения работы в автономном режиме, так и для обеспечения теплом зданий и сооружений, сэкономить при этом значительные денежные средства.