ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС ДЛЯ СЖИГАНИЯ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫХ ДЕРЕВЯННЫХ ШПАЛ
PROCESS COMPLEX FOR INCINERATION OF WOOD SLEEPERS

Изобретение относится к системам термической переработки твердых отходов и может найти применение для утилизации старогодних (изношенных) железнодорожных деревянных шпал.
Известен способ утилизации отработанных деревянных железнодорожных шпал, который основан на измельчении шпал и введении измельченных отходов в подземные пласты нефтяных месторождений (Патент РФ №2302302, Бюл. №19 от 20.03.2007). Однако данный способ утилизации является очень дорогостоящим, поскольку требует значительных финансовых затрат на измельчение шпал, их транспортировку до нефтяных месторождений и введения в подземные пласты.
Известно устройство для утилизации отработанных (старогодних) деревянных шпал, включающее камеру сушки измельченной шпальной массы, рубильную машину для измельчения шпал, камеру пиролиза, топку, соединенную воздуховодом с камерой сушки, конденсатор и камеру для сбора конденсата пиролизных газов (Патент РФ на полезную модель №97129, Бюл. №24 от 27.08.2010). Однако данное устройство предполагает предварительное механическое измельчение шпал и оборудование для отбора пиролизного газа, что значительно удорожает процесс переработки деревянных шпал.
Известно, что одним из способов утилизации отработанных железнодорожных деревянных шпал является их сжигание (Погодина Е. Будущее - за полимерными шпалами. // Пластикс, №11, 2011. - стр.58-61). Однако при сжигании в существующих печах шпалы нужно измельчать. Поскольку отработанные шпалы имеют внутри себя большое количество посторонних твердых предметов: металлических костылей, отрывки стальной проволоки, камни в трещинах и др. - это значительно усложняет их механическое измельчение и приводит к поломке дорогостоящих рубильных машин и пил. Данное обстоятельство значительно удорожает процесс утилизации и сжигания шпал.
Известно устройство для сжигания отходов, содержащее рабочую камеру сгорания с наклонным подом, выполненным в виде монолитной плиты, изготовленной из огнеупорных керамических материалов, имеющей ряды сквозных отверстий, внутри которых введены шуровочные трубы, соединенные одним концом с системой подачи окислителя, а другим - выходящие в рабочий объем камеры сгорания, при этом каждый ряд шуровочных труб снабжен механизмом их возвратно-поступательного перемещения вдоль их оси (Патент РФ №2100701, опубл. 27.12.1997). Однако в данном устройстве нельзя сжигать железнодорожные шпалы без механического измельчения.
Известно устройство для сжигания отходов, содержащее загрузочное устройство, камеру сжигания с подом, имеющую ряды сквозных отверстий, в которые введены шуровочные трубы, каждый ряд которых снабжен механизмом их возвратно-поступательного перемещения вдоль их оси, под камеры сжигания выполнен ступенчатым, сквозные отверстия выполнены над каждой ступенью пода, при этом шуровочные трубы на концах, входящих в камеру сжигания, дополнительно снабжены лопатками, закрепленными на оси труб с помощью шарниров, и введены в отверстия с зазором (Патент РФ на полезную модель №77398, Бюл. №29 от 20.10.2008). Однако в данное устройство нельзя загружать и сжигать железнодорожные шпалы без предварительного этапа механического измельчения.
Технический результат, который может быть получен при применении данного изобретения, заключается в повышении производительности сжигания отработанных железнодорожных деревянных шпал за счет многоярусной укладки целых шпал внутри камеры сжигания без предварительного механического измельчения или распиловки их на части, а также увеличении скорости и эффективности сжигания за счет более качественного горения шпал во взвешенном положении.
Для достижения данного технического результата технологический комплекс для сжигания железнодорожных деревянных шпал, содержащий загрузочное устройство, камеру сжигания со ступенчатым подом, имеющую ряды сквозных отверстий, в которые введены шуровочные трубы, каждый ряд которых снабжен механизмом их возвратно-поступательного перемещения вдоль их оси, сквозные отверстия выполнены над каждой ступенью пода, при этом шуровочные трубы на концах, входящих в камеру сжигания, дополнительно снабжены лопатками, закрепленными на оси труб с помощью шарниров, и введены в отверстия с зазором, снабжен водоохлаждаемыми трубами в камере сжигания, образующими ярусы для укладки целых шпал, при этом напротив каждого яруса водоохлаждаемых труб в торцевой стенке камеры сжигания расположены отверстия для загрузки шпал, которые закрываются раздельными секциями многосекционного шибера, а подъемное загрузочное устройство состоит из лифта с приводом, обеспечивающим вертикальное движение, и подавателя шпал с приводом для обеспечения горизонтального движения, при этом подаватель шпал представляет коробчатую конструкцию с верхней частью в виде козырька, который может совершать возвратно-поступательное движение, обеспечивая в одном крайнем положении фиксацию шпал за их торцевые части и удерживания шпал во взвешенном горизонтальном состоянии при загрузке шпал в камеру сжигания, а в другом положении, освобождение и укладку шпал за счет действия их сил тяжести на водоохлаждаемые трубы в камере сжигания.
Введение в состав технологического комплекса для сжигания железнодорожных деревянных шпал водоохлаждаемых труб в камере сжигания, образующих ярусы для укладки целых шпал, а также подъемного загрузочного устройства, состоящего из лифта с приводом, обеспечивающим вертикальное движение, и подавателя шпал коробчатой конструкции с приводом для обеспечения горизонтального движения и верхней частью в виде козырька, который может совершать возвратно-поступательное движение, обеспечивая в одном крайнем положении фиксацию шпал за их торцевые части и удерживания шпал во взвешенном горизонтальном положении при загрузке шпал в камеру сжигания, а в другом положении, освобождение и укладку шпал за счет действия их сил тяжести на водоохлаждаемые трубы в камере сжигания, а также многосекционного шибера, периодически открывающего отдельные секции для нагрузки шпал в камеру сжигания, позволяет получить новое свойство, заключающееся в возможности повышения производительности технологического комплекса по сжиганию отработанных деревянных шпал за счет укладки сразу по нескольку шпал на каждом ярусе внутри камеры сжигания без предварительного механического измельчения (или распиловки на части) и безостановочной работы на загрузку шпал, а также увеличения скорости и эффективности горения шпал на водоохлаждаемых трубах (во взвешенном положении) за счет большей площади горения.
На фиг.1. изображен технологический комплекс для сжигания железнодорожных деревянных шпал.
Технологический комплекс для сжигания железнодорожных деревянных шпал содержит подъемное загрузочное устройство 1, камеру сжигания 2, в которой под 3 выполнен ступенчатым, над каждой ступенью пода 3 в корпусе камеры сжигания 2 расположен ряд отверстий 4, в которые подается воздух для горения и введены с зазором шуровочные трубы 5, снабженные механизмом их возвратно-поступательного перемещения 6. На торце каждой шуровочной трубы 5 закреплена с помощью шарнира 7 лопатка 8. Камера сжигания 2 имеет многосекционный шибер 9, каждая секция которого может открываться отдельно от других. Поджог старогодних деревянных железнодорожных шпал и дожигание дымовых газов производится с помощью горелок 10, расположенных в камере сжигания 2 и камере дожигания газов 13, которых может быть несколько штук. Между внутренними стенками сквозных отверстий 4 и шуровочными трубами 5 имеются отверстия 11, через которые в камеру сжигания 2 поступает воздух для поддержания процесса горения шпал. За последней ступенью пода 3 расположен зольник 12, откуда шлак и зола сгоревших шпал удаляются на захоронение. Дымовые газы отводятся из камеры сжигания 2 в камеру дожигания 13 и далее в систему газоочистки (на рис.не показана).
Подъемное загрузочное устройство 1 имеет лифт 14 с приводом, обеспечивающим вертикальное движение, и подаватель шпал 15 коробчатой конструкции с верхней частью в виде фиксирующего козырька 16 и приводом для обеспечения горизонтального движения. При этом козырек 16 может совершать возвратно-поступательное движение, обеспечивая фиксацию и удерживания шпал при горизонтальном движении при загрузке шпал в камеру сжигания 2. Козырек 16 зацепляет торцевые части шпал и фиксирует их во взвешенном состоянии в подавателе 15.
В камере сжигания 2 расположены водоохлаждаемые трубы 17, (включенные в единой контур с котельной установкой, на рис.не показана), таким образом, что образуют несколько горизонтальных ярусов для укладки шпал. Напротив каждого яруса водоохлаждаемых труб 17 в камере сжигания 2, в торцевой стенке камеры сжигания 2 расположены отверстия 18 для загрузки шпал, которые закрываются раздельными секциями 19 многосекционного шибера 9.
Для обеспечения необходимого количества воздуха при горении шпал комплекс снабжен вентилятором 20, который подает воздух в полость 21 и далее в отверстия 11 для сжигания шпал в камере сжигания 2 и охлаждения шуровочных труб 5.
Технологический комплекс для сжигания железнодорожных деревянных шпал работает следующим образом.
Отработанные деревянные шпалы укладывают по нескольку штук в ряд на подаватель шпал 15 и фиксируются с помощью фиксирующего козырька 16. Лифт 14 подъемного загрузочного устройства 1 с помощью привода вертикально двигается и останавливается напротив одного из отверстий 18 в камере сжигания 2, затем подаватель 15 двигается горизонтально и вводит шпалы в камеру сжигания 2 над соответствующим ярусом водоохлаждаемых труб 17. Шпалы не касаются труб 17, за счет движения фиксирующего козырька 16, шпалы освобождаются от фиксации и за счет сил тяжести ложатся на трубы 17. Такой процесс позволяет избежать повреждения труб 17 при укладке шпал, в которых могут быть металлические штыри, болты и другие включения. После этого подаватель 15 выводится из камеры сжигания 2 и отверстие 18 закрывается соответствующей секцией 19 многосекционного шибера 9. Затем процесс укладки шпал повторяется, пока не будут заполнены все ярусы, образованные из водоохлаждаемых труб 17 в камере сжигания 2.
Для охлаждения труб 17 и исключения их прогорания, в трубы 17 подается вода. Нагретая вода может быть использована в котельной установке для теплоснабжения и на другие технологические нужды.
Поджог отработанных шпал производится за счет горелок 10, расположенных в камере сжигания 2, которых может быть несколько. В ряд сквозных отверстий 4, расположенных над каждой ступенью пода 3, вставляются шуровочные трубы 5, при этом для образования зазоров 11 диаметры труб 5 должны быть меньше диаметров отверстий 4. Через образовавшиеся зазоры 11, в камеру сжигания 2 поступает воздушная среда, необходимая для осуществления процесса горения.
С помощью механизма возвратно-поступательного перемещения 6 шуровочные трубы 5, двигаясь вперед, производят шуровку, перемещение горящих слоев на поде 3 и сбрасывание несгоревших частей шпал на следующую ступень пода 3. При движении вперед лопатки 8, закрепленные на концах шуровочных труб 5 с помощью шарниров 7, под напором масс сжигаемых частей шпал принимают горизонтальное положение, увеличивая тем самым площадь захвата отходов, и, следовательно, обеспечивая более равномерное их распределение по поверхности пода 3, улучшая тем самым процесс сжигания остатков шпал. Количество шуровочных труб 5 выбирается, исходя из размеров пода 3 и мощности всего комплекса.
При движении назад лопатки 8 встают вдоль оси шуровочных труб 5 и беспрепятственно входят в сквозные отверстия 4 камеры сжигания 2. В результате шуровочные трубы 5 находятся в камере сжигания 2 не продолжительное время и не успевают пострадать от температурного воздействия.
Каждый ряд труб 5 имеет свой механизм перемещения 6, что позволяет производить поочередное движение труб 5 каждого ряда, обеспечивая сход несгоревших остатков шпал с одной ступени пода 3 на другую сверху вниз. По мере продвижения золы от сгоревших шпал с одной ступени пода 3 на другую и их сжигания в камеру 2 подают новые порции шпал. Шуровочные трубы 5, перемещаясь вперед-назад вдоль их оси над каждой ступенью пода 3, осуществляют шуровку слоев золы от сгоревших шпал в заданном режиме.
Количество ступеней пода 3 может быть различным и зависит от требуемой производительности устройства.
С последней ступени пода 3 шлак и зола сгоревших шпал попадают в зольник 12, откуда удаляются на захоронение. Дымовые газы отводятся из камеры сжигания 2 в камеру дожигания дымовых газов 13, а затем в систему газоочистки (на рис.не показана).
По мере прогорания шпал на одном из ярусов, может производиться загрузка новой порции шпал на данный ярус без остановки работы всего технологического комплекса. Для этого открывается только одна, соответствующая секция 19 многосекционного шибера 9 и загрузка шпал производится только на данный ярус.
Для обеспечения необходимого количества воздуха при горении шпал, комплекс снабжен вентилятором 20, который подает воздух в полость 21 и далее в отверстия 11 для сжигания шпал в камере сжигания 2 и охлаждения шуровочных труб 5.
Источники информации
1. Патент РФ №2302302, Бюл. №19, опубл. 20.03.2007.
2. Патент РФ на полезную модель №97129, Бюл. №24 от 27.08.2010.
3. Погодина Е. Будущее - за полимерными шпалами. // Пластикс., №11, 2011. - стр.58-61.
4. Патент РФ №2100701, опубл. 27.12.1997.
5. Патент РФ на полезную модель №77398, Бюл. №29 от 20.10.2008 - прототип.