УСТРОЙСТВО ДЛЯ СЖИГАНИЯ ТВЕРДОГО ТОПЛИВА, БЫТОВЫХ И ПРОМЫШЛЕННЫХ ОТХОДОВ

Полезная модель относится к устройствам для сжигания всех видов твердого топлива, в т.ч. низкосортного, и может найти свое применение при термической переработке мусора, бытовых и промышленных отходов в коммунальном хозяйстве, в промышленности.
Известно топочное устройство для сжигания бытовых и промышленных отходов (см. П-т RU №2100701, 6 F 23 G 5/00, 1995 г.), содержащее рабочую камеру с наклонным огнеупорным подом и систему подачи в рабочую камеру газообразного окислителя. Наклонный под выполнен в виде монолитной плиты со сквозными отверстиями, в которые введены шуровочные трубы, соединенные одним концом с системой подачи окислителя, а другим - выходящим в рабочий объем топки, при этом, каждый ряд шуровочных труб снабжен механизмом их возвратно-поступательного перемещения вдоль их осей.
Недостатком известного топочного устройства является невозможность осуществления полного сжигания летучих газов, которые образуются над сжигаемой массой твердого топлива, проходят под сводом печи и сразу попадают в дымовую трубу. Выполнение пода наклонным только в одной плоскости не обеспечивает концентрацию летучих газов, так как отсутствует зона их накопления и дожигания. Кроме того, топочное устройство смонтировано в монолитном корпусе, и в случае необходимости проведения ремонта или замены отдельных элементов, например, огнеупорного пода, нужно разбирать все устройство
полностью, что является трудоемким процессом и снижает полезное время работы печи.
Наиболее близким к заявляемому является устройство для газогенераторного сжигания всех видов твердого топлива, бытовых и промышленных отходов (П-т UA 44982, 6 F 23 G 5/00, Бюл. №3, 2002 г.), выбранный за прототип. Устройство содержит загрузочную камеру с жаростойким подом в виде усеченного конуса, меньшим основанием направленным вниз, со сквозными каналами, связывающими окружной канал подачи воздуха для первичного окисления топлива с надколосниковым пространством, центральный вертикально направленный вниз канал-камеру дожигания образующегося при горении топлива пиролизного газа, связанный с автономной дозирующей камерой подачи воздуха - окислителя. Зольная камера расположена под центральным каналом - камерой дожигания пиролизного газа и частиц недогоревшего топлива.
Недостатком устройства является неполное сгорание топлива и его просыпание в зольную камеру вследствие неравномерного смешивания воздуха - окислителя с нагретым пиролизным газом и частицами топлива, что приводит к нестабильности процесса горения. Кроме того, в процессе эксплуатации возникает необходимость ремонта или замены его элементов, и когда устройство смонтировано в одном корпусе, его нужно полностью демонтировать, что приводит к трудозатратам и увеличению времени простоя.
Техническая задача, решаемая изобретением, состоит в повышении эффективности термической переработки отходов и другого твердого топлива путем обеспечения полноты их сгорания, за счет стабильного горения топлива по всему пространству пода, беспрепятственного движения потоков пиролизного газа сверху пода в камеру дожигания, их
концентрации, улучшение экологических показателей работы печи и технологичности устройства в процессе монтажа и эксплуатации.
Поставленная задача достигается тем, что в устройстве для сжигания твердого топлива, бытовых и промышленных отходов, содержащем рабочую камеру с конусообразным подом, футерованным жаростойким материалом со сквозными отверстиями и колосниковой решеткой, расположенную под ней камеру дожигания, окружной канал подачи воздуха и канал отвода продуктов сгорания, согласно полезной модели, окружной канал подачи воздуха состоит из автономных окружных каналов подачи воздуха, расположенных по высоте пода, колосниковая решетка выполнена в виде жаростойкой надставки с отверстиями, связывающими надколосниковое пространство с камерой дожигания, в верхней части которой выполнены сопла с возможностью многоструйной подачи воздуха, при этом, устройство смонтировано на опорах и выполнено из верхнего корпуса, в котором размещена рабочая камера, и нижнего - с камерой дожигания и каналом отвода продуктов сгорания, соединенных между собой окружным поясом.
Кроме того, устройство отличается тем, что поверхностный слой всей жаропрочной футеровки, включая под, надставку и камеру дожигания содержит мелкодисперсный катализатор горения, что способствует увеличению скорости протекания процесса горения и повышению его температуры.
Полезная модель поясняется чертежами, где на фиг.1 представлена схема вертикального разреза предложенного устройства, на фиг.2 - общий вид.
Устройство содержит рабочую камеру 1 с подом 2, футерованным жаростойким материалом, со сквозными отверстиями 3, расположенными по периметру пода, образуя ярусы, и связывающими надколосниковое пространство с каналами подачи воздуха 4, расположенными по высоте пода с возможностью автономной подачи воздуха к каждому его ярусу.
Под 2 выполнен сборным из отдельных секций, что технологично в изготовлении и уменьшает вероятность его растрескивания из-за резких перепадов температур в процессе эксплуатации. В верхней части рабочей камеры 1 выполнен люк 5 для загрузки топлива. В нижней части пода 2 установлена жаростойкая надставка 6 с отверстиями 7 для прохождения пиролизных газов и недогоревших частиц топлива из надколосникового пространства в камеру дожигания 8, в верхней части которой выполнены сопла 9 с возможностью многоструйной подачи воздуха. Камера дожигания 8 снабжена автономным дозирующим каналом подачи воздуха и расположена соосно под рабочей камерой 1. Под камерой дожигания 8 находится зольник 10, соединенный с каналом для отвода отработанных газов 11, который снабжен дымососом 12.
В рабочей камере 1 установлены горелки 13 для первичного розжига и прогрева устройства. К устройству, также подсоединен теплообменник 14 для утилизации тепла отработанных газов, который размещен в нижнем корпусе 16.
Все устройство выполнено в виде верхнего 15 и нижнего 16 корпусов, которые соединены между собой окружным поясом 17. Для обеспечения удобства эксплуатации устройство смонтировано на опорах 18, к которым крепятся верхний 15 и нижний 16 корпуса при помощи подвижных упоров 19 и 20, которые обеспечивают регулирование положения корпусов как в горизонтальной, так и в вертикальной плоскости. Это позволяет повысить технологичность при монтаже устройства и легко производить замену или ремонт любой его части, не демонтируя полностью.
В качестве жаростойкого материала для футеровки пода 2, надставки 6 и камеры дожигания 8 использована керамика, поверхностный слой которой пропитан мелкодисперсным катализатором горения, что способствует повышению температуры и ускорению протекания реакций горения на всех этапах.
Устройство работает следующим образом.
Сырье загружают в рабочую камеру 1 через люк 5 в верхней части рабочей камеры. Затем при помощи горелок 13 производят розжиг и разогрев жаростойкой надставки 6 и камеры дожигания 8 до температуры 960-1000°С. Горение происходит за счет тяги дымососа 12, установленного в канале отвода отработанных газов 11.
В результате первичного нагрева в надколосниковом пространстве начинается процесс пиролиза - от горючих составляющих сырья отделяются летучие вещества, образуются пары воды и угли. Через каналы 4 в надколосниковое пространство подают воздух, регулируя его количество и интенсивность подачи по ярусам пода, что обеспечивает его более качественное смешивание с образовавшимися пиролизными газами.
2
На жаростойкой надставке 6 образовался слой углей, частицы которого вступают в реакцию с кислородом, содержащемся в подаваемом воздухе, в результате чего образуется двуокись углерода СО и водяной пар, которые являются компонентами горючего газа. Горючий газ под воздействием разрежения опускается вниз в камеру дожигания 8, проходя сквозь слой раскаленных углей и разогреваясь за счет увеличения площади контактной поверхности с этой раскаленной массой до температуры образования окиси углерода и водорода, т.е. становится активным - готовым к окислению.
Далее, попадая в камеру дожигания 8, которая вместе с надставочным пространством (под надставкой 6) образует эпицентр горения, эти элементы концентрируются там при высокой температуре, одновременно полностью окисляясь. Для обеспечения полного сгорания в камеру дожигания 8 многоструйно подают воздухи через сопла 9 из нижнего окружного канала 4.
Данный процесс можно регулировать, поддерживая необходимую температуру зоны эпицентра горения, дозируя подачу воздуха и
количество сырья, чего нельзя было достичь в устройстве, принятом за прототип. Как показывают экспериментальные исследования, температура в зоне горения должна поддерживаться в пределах 1100-1400°С. При таких условиях количество вредных веществ в отработанных газах находится в пределах нормы.
Преимущество устройства заключается в том, что его конструкция обеспечивает оптимальные условия сгорания продуктов пиролиза, а именно: первичное горение топлива и дожигание пиролизных газов происходит сверху вниз, что позволяет разогревать их, пропуская сквозь слой раскаленных до температуры 1200°С углей, что способствует их распаду на составляющие компоненты и делает активными, т.е. готовыми к окислению. Направленное движение потоков пиролизного газа и концентрация его компонентов при высокой температуре в эпицентре горения обеспечивает их полное сгорание.
Выполнение конструкции устройства из двух корпусов, каждый из которых установлен на опорах независимо от другого, обеспечивает его технологичность в процессе сборки и эксплуатации, снижает трудозатраты.
Например, нижнюю часть устройства, где установлен теплообменник, можно приспособить к различным условиям эксплуатации, в зависимости от способа утилизации тепла и его назначения. Замену одного вида теплообменника другим можно произвести, не демонтируя верхний корпус.
Т.о., заявляемая полезная модель позволит повысить полноту сгорания топлива, одновременно обеспечивая технологичность устройства в процессе монтажа и эксплуатации.