ПЕЧЬ ДЛЯ СЖИГАНИЯ ОТХОДОВ

Полезная модель относится к защите окружающей человека среды и может быть использована для термохимического обезвреживания промышленных отходов, в частности содержащих хлор, а также для уничтожения некондиционных энергетических нитросоединений, например - несимметричного диметилгидразина.
Известна печь для сжигания отходов, содержащая вертикально расположенную камеру сгорания с соединенными между собой нижним и верхним рабочими отсеками, кожух, к которому подсоединены патрубок загрузки отходов, тракт отвода дымовых газов и линии подачи воздуха в верхний и нижний рабочие отсеки, причем камера сгорания содержит средний рабочий отсек, колосниковую решетку, образующую границу между средним и нижним рабочими отсеками, и диафрагму, установленную между средним и верхним рабочими отсеками, а в нижний рабочий отсек включена по крайней мере одна вихревая циклонная камера, при этом патрубок загрузки отходов и тракт отвода дымовых газов снабжены входом в средний рабочий отсек и выходом из верхнего рабочего отсека соответственно.
(Патент РФ №2119123, F23G 5/00, 2004 г.)
Введение в камеру сгорания среднего рабочего отсека, колосниковой решетки, образующей границу между средним и нижним рабочими отсеками, и диафрагмы, установленной между средним и верхним рабочими отсеками, а также включение в нижний рабочий отсек вихревой циклонной камеры и при этом снабжение патрубка загрузки отходов и тракта отвода дымовых газов входом в средний рабочий отсек и выходом из верхнего рабочего отсека, соответственно, позволяет осуществить раздельное протекание процесса подготовки высокотемпературного рабочего тела для газификации, собственно процесса газификации и процесса дожига и термического обезвреживания продуктов газификации и таким образом повысить надежность обезвреживания твердых отходов.
Недостаток этой печи в сложности и ненадежности ее конструкции.
Этот недостаток преодолен в другом техническом решении.
Известна печь для сжигания отходов, содержащая камеру сгорания, нижняя часть которой снабжена запалом и патрубком ввода топлива, средняя часть патрубком ввода отходов, а верхняя часть выхлопным патрубком, внутри которого установлена водяная форсунка, и сообщенным с трактом отвода дымовых газов через трубу Вентури и каплеуловитель, кожух снабженный воздухоподводящим патрубком и установленный с образованием между ним и наружной стороной камеры воздушного канала, сопло для подачи отходов, сопло для подачи топлива размещенное внутри вихревой циклонной камеры, воздухоподводящие отверстия которой выполнены в противоположных тангенциальных направлениях и гидравлически соединены с газодувкой.
(Патент РФ №2256848, F23G 5/00, 2004 г.)
Данное устройство по технической сущности и достигаемому результату наиболее близко к предложенному и, поэтому, принято за его прототип.
При работе этого устройства в циклонные камеры поступает жидкое топливо, которое распыляется воздухом. Полученная в камерах воздушно-топливная смесь первоначально воспламеняется с помощью запала, а затем под действием образующейся теплоты жидкое топливо частично газифицируется и самовоспламеняется. В среднюю часть печи подают предназначенные для сжигания отходы. Прогретая смесь отходов и химреагентов поступает в верхнюю часть печи, где протекает реакция термохимического обезвреживания. Продукты обезвреживания отводятся в трубу Вентури, откуда в виде аэрозолей поступают в каплеуловитель, где из них выпадает жидкая фаза. Газообразные продукты обезвреживания удаляются через тракт отвода дымовых газов.
Благодаря противоположным направлениям тангенциальных отверстий, в камерах устанавливаются противоположные крутки вихрей. Это интенсифицирует конвективное взаимодействие между потоками циклонных камер, повышает турбулентность общего потока частично газифицированного топлива в корневой зоне горящего в печи факела в нижней части камеры. В результате процесс частичной газификации и самовоспламенения его продуктов протекает более стабильно и устойчиво.
Данное устройство не позволяет обезвреживать вредные вещества, содержащие органические соединения хлора из-за неполного окисления топлива.
Технический результат: создание устройства для обезвреживания вредных веществ антропогенного происхождения, содержащих органические соединения хлора, включая стойкие органические загрязнители.
На фиг.1 схематично представлена предложенная печь для сжигания отходов.
Печь содержит камеру сгорания 1, нижняя часть которой снабжена запалом 2 и патрубком 3 ввода топлива, средняя часть патрубком 4 ввода отходов, а верхняя часть выхлопным патрубком 5, внутри которого установлена водяная форсунка 6 и сообщенным с трактом 7 отвода дымовых газов через трубу Вентури 8 и каплеуловитель 9, кожух 10 снабженный воздухоподводящим патрубком 11 и установленный с образованием между ним и наружной стороной камеры воздушного канала 12, сопло для подачи отходов 13, сопло для подачи топлива 14 размещенное внутри вихревой циклонной камеры 15, воздухоподводящие отверстия 16 которой выполнены в противоположных тангенциальных направлениях, гидравлически соединены с газодувкой 17, печь содержит, также, водяную форсунку 18 установленную в трубе Вентури, сопло для подачи химических реагентов 19, установленное параллельно соплу подачи отходов, канал 20 подачи воздуха в эжектор из газодувки, вихревую циклонную камеру 21, воздухоподводящие отверстия 32 которой выполнены в противоположных тангенциальных направлениях, установленную в средней части внутри которой установлены сопла подачи отходов и подачи химических реагентов в камеру сгорания, печь выполнена сборной из нижней - А, средней - Б и верхней - С частей жестко соединенных между собой с разделением воздушного канала на нижнюю 22, среднюю 23 и верхнюю 24 камеры, причем верхняя камера гидравлически соединены с вихревыми циклонными камерами нижней и средней частями камеры сгорания.
Печь работает следующим образом.
В циклонную камеру 15, размещенную в патрубке 3 поступает жидкое топливо через сопло 14, которое распыляется воздухом, поступающим в патрубок 3 через трубопровод 25 в воздухоподводящие отверстия 16. Из патрубка 3 воздух также поступает в отверстия 26 нижней части печи в кольцевой канал 27. Полученная в циклонной камере 15 воздушно-топливная смесь первоначально воспламеняется с помощью запального устройства 2 после поступления в нижнюю часть печи. В дальнейшем под действием теплоты жидкое топливо газифицируется и самовоспламеняется. Благодаря регулируемой длине канала 14 повышается надежность процесса горения, исключающая возможность обрыва горящего факела. Кроме того, исключается химическая неполнота горения топлива.
Воздух из газодувки 17 движется по трубе 28, в верхнюю часть печи и по трубе 25 перепускается через патрубок 3 в кольцевой канал 27 и циклонную камеру 15, а по трубе 29 перепускается в кольцевой канал средней части печи, одновременно нагреваясь.
В среднюю часть печи 23 через сопло 13 подают предназначенные для сжигания отходы в циклонную камеру 21, а химические реагенты через сопло 19, а также воздух по трубе 29, необходимый для распыливания веществ, смесеобразования.
Теплота, выделенная в нижней части печи, прогревает ее стенки по всей высоте. Смесь отходов и химических реагентов, поступившая в среднюю часть печи взаимодействует с раскаленными до высокой температуры 1500°C-1600°C продуктами сгорания за счет излучения факела, горящего в нижней части печи, и конвективного смешения с продуктами сгорания.
Прогретая до температуры 1200°-1300°С смесь отходов и химических реагентов поступает в верхнюю часть печи, где протекают реакции термохимического ее обезвреживания. Через патрубок 5 по трубе 7 продукты обезвреживания поступают в трубу Вентури 8. Одновременно в трубу Вентури через форсунку 18 впрыскивается минерализованная вода, затем полученная смесь поступают в каплеуловитель 9, где из них выпадает жидкая фаза. Газообразные продукты обезвреживания, пройдя дополнительную очистку на фильтре 30, удаляются эжектором 31.
Выхлопной патрубок 5, кроме того, используется для ввода водяных паров в верхнюю часть печи для закалки (фиксации) продуктов процесса термохимического обезвреживания. Это позволяет надежно избежать проявление нежелательного хода реакции обезвреживания в сторону образования токсичных веществ (например, соляной кислоты в случае сжигания хлорсодержащих отходов).
Стабильность и устойчивость процесса термохимического обезвреживания токсичных отходов обеспечивается надежными аэродинамическими свойствами конструктивных элементов, а именно: использование эжектора 31, работающего при включении газодувки 17, одновременно подающей воздух в систему охлаждения установки, обеспечения процесса горения топлива и обезвреживания поступающих отходов.
Использование печи позволит повысить санитарно-гигиенические показатели процесса обезвреживания отходов, снизить содержание окислов азота в дымовых газах и уменьшить расход топлива на 20-25%. Первый опытный образец предлагаемой печи, прошел экспериментальные проверки в РАО ЕЭС России.