ПЕРЕНОСНАЯ УСТАНОВКА-МОДУЛЬ ДЛЯ ТЕРМИЧЕСКОЙ ПЕРЕРАБОТКИ ТВЕРДЫХ БЫТОВЫХ ОТХОДОВ НА ПОЛИГОНЕ
PORTABLE PLANT-MODULE FOR HEAT TREATMENT OF SOLID MUNICIPAL WASTES AT THE LANDFILL

Изобретение относится к устройствам для термической переработки твердых бытовых отходов (ТБО) и может быть использовано в народнохозяйственном комплексе для обезвреживания и уничтожения отходов с одновременным получением газообразного топлива.
Известны устройства для обезвреживания и уничтожения несортированных и предварительно сортированных ТБО, которые представляют печь шахтного типа (реактор), содержащую загрузочное устройство, футерованный корпус с зонами сушки, пиролиза и газификации слоя ТБО, снабженную отверстиями для вывода газообразных продуктов переработки, устройствами для подготовки и подачи горючего газа внешнему потребителю и устройствами для удаления не переработанной неорганики (патент на изобретение RU №2089786, МПК F23G 5/00, 1997 г., патент на изобретение RU №2089787, МПК F23G 5/00,1997 г., патент на изобретение RU №2201552, МПК F23G 5/027, F23G 5/14, 2003 г., патент на изобретение RU №2282788, МПК F23G 5/027, 5/24, 2006 г., патент на изобретение RU №2433344, МПК F23G 5/027, 5/14, 5/24, 2010 г.).
Недостатками этих устройств являются: низкая надежность работы вследствие зависания перерабатываемых отходов в верхней части камеры газификации, связанного с выделением смол из отходов пиролизным газом, поднимающимся из нижней части камеры газификации; зависимость процесса термической переработки от газопроницаемости слоя ТБО; необходимость наличия устройств для разрыхления слоя ТБО при его спекании; сложность конструкции из-за наличия дополнительных энергоемких устройств для получения газифицирующего агента.
Известны устройства для термической переработки ТБО, работающие в режиме горения. Наиболее распространенными являются печи прямого сжигания слоя ТБО в потоке воздуха на неподвижных или движущихся колосниковых решетках специальной конструкции, размещенные в футерованном корпусе, снабженном газогорелочными устройствами (патент US №5265587, МПК F23H 07/04, 1993 г., патент на изобретение RU №2114357, МПК F23G 5/00, 1998 г., патент на изобретение RU №2265773, МПК F23G 5/00, F23B 1/16, С04В 2/10, 2003 г.).
Недостатками этих устройств являются обязательное наличие системы предварительной сортировки и сушки ТБО, сложной и дорогой системы вторичной очистки дымовых газов, обусловленной наличием в них диоксинов и фуранов, а также быстрая изнашиваемость колосниковых решеток и их загрязнение частицами пыли и смол.
Известны устройства для термического уничтожения твердых отходов, представляющие собой циклонные печи разуплотненного и псевдоожиженного слоя с подачей в потоке нагретого воздуха предварительно сортированных и измельченных ТБО, содержащие футерованный корпус с горелочными устройствами (патент на изобретение RU №224976, МПК F23G 5/00, 2002 г., патент на изобретение RU №2226468, МПК F23G 5/30, 2004 г.).
Недостатками таких устройств являются: использование дополнительных узлов и механизмов для осуществления процессов сепарации и измельчения ТБО; создание высоких скоростей (не ниже 28 м/с) движения потока смеси воздуха и отходов для организации более полного процесса горения.
Все вышеперечисленные устройства термического уничтожения ТБО устанавливают стационарно по месту их переработки с возможностью транспортировки отходов с их последующей загрузкой в печь, что приводит к значительным дополнительным затратам.
Известны мобильные установки для термической переработки твердых бытовых отходов непосредственно на свалках и полигонах. Наиболее распространенными являются вращающиеся печи, работающие в режиме горения, снабженные газовыми горелками и установленные на тягаче (патент на изобретение RU №2292515, МПК F23G 5/00, F23G 5/20, 2005 г., патент на изобретение RU №2456507, МПК F23G 5/20, 2011 г., патент на изобретение RU №2442931, МПК F23G 5/40, 2012 г.).
Недостатками установок являются: низкая производительность по сжигаемому мусору, сложность и громоздкость используемого оборудования.
Известна «Переносная установка для термической переработки твердых бытовых отходов на полигоне» (патент на изобретение РФ №2536896, МПК F23G 5/40, 2014 г.), принятая за прототип, содержащая металлический футерованный внутри прямоугольный корпус-колпак с плоским сводом, на котором установлены газогорелочные устройства, обрамленный металлическим каркасом с вертикальной ленточной опорой, установленным в нижней части по внешнему периметру корпуса-колпака и образующим канал для сбора газообразных продуктов переработки твердых бытовых отходов, соединенный трубопроводами с газогорелочными устройствами и с трубопроводом для подачи газа потребителю. Металлический каркас имеет ребра жесткости. Нижняя кромка металлической ленточной опоры выполнена заостренной. Корпус-колпак снабжен монтажными петлями для транспортировки.
Недостатками известной установки являются: невысокое качество получаемого горючего газа из-за присутствия в нем компонентов продуктов сгорания газа от газовых горелок; сложная конструкция свода; недостаточно хороший теплообмен, обусловленный наличием в рабочем пространстве печи трехатомных газов, требующих затрат энергии на их нагрев.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение качества получаемого горючего газа при термической переработке несортированных ТБО модульной установкой непосредственно на полигоне.
Технический результат достигается тем, что переносная установка-модуль для термической переработки твердых бытовых отходов на полигоне, содержащая металлический футерованный внутри прямоугольный корпус-колпак с плоским сводом, снабженный монтажными петлями для транспортировки, обрамленный металлическим каркасом с вертикальной ленточной опорой, установленным в нижней части по внешнему периметру корпуса-колпака и образующим канал для сбора газообразных продуктов переработки твердых бытовых отходов, соединенный с трубопроводом для подачи газа потребителю, оборудована радиационными трубами, установленными горизонтально под сводом корпуса-колпака, таким образом, чтобы расстояние от радиационных труб до слоя твердых бытовых отходов не превышало 0,5 м, соединенными трубопроводами с каналом для сбора газообразных продуктов переработки твердых бытовых отходов и с трубопроводом подачи пускового газообразного топлива, при этом количество радиационных труб и их взаимное расположение определяют из условия обеспечения равномерного и устойчивого прогрева и термического разложения слоя твердых бытовых отходов за счет лучистого тепла.
Предлагаемое техническое решение поясняется чертежами, где на фиг. 1 приведена переносная установка-модуль для термической переработки твердых бытовых отходов на полигоне; на фиг. 2 приведен элемент каркаса с опорной лентой и каналом для сбора термогаза и трубой для подачи термогаза к радиационным трубам.
На чертежах использованы следующие обозначения: корпус-колпак 1, огнеупорный материал 2, свод 3, радиационные трубы 4, каркас 5, вертикальная ленточная опора 6, ребра жесткости 7, монтажные петли 8, канал 9 для сбора газообразных продуктов переработки твердых бытовых отходов (термогаза), трубопровод 10 для подачи термогаза к радиационным трубам, штуцер для подачи термогаза внешнему потребителю 11, штуцер для подачи пускового топлива 12 на разогрев радиационных труб, штуцер для подачи термогаза 13 в радиационную трубу, штуцер для отвода продуктов горения 14, штуцер подвода воздуха на горение 15.
Переносная установка-модуль для термической переработки твердых бытовых отходов на полигоне содержит металлический корпус-колпак 1 прямоугольной формы, изнутри футерованный огнеупорным материалом 2. Корпус-колпак 1 имеет плоский свод 3, под которым горизонтально размещены радиационные трубы 4, установленные в стенах корпуса. Количество радиационных труб 4 и их взаимное расположение определяются из условия обеспечения равномерности прогрева и термической переработки слоя ТБО, причем высота подвеса радиационных труб 4 над слоем ТБО не должна превышать 0,5 метра. Корпус-колпак 1 обрамлен металлическим каркасом 5, с вертикальной ленточной опорой 6. Металлический каркас 5 установлен горизонтально в нижней части по внешнему периметру корпуса 1, внешняя поверхность корпуса-колпака 1 и внутренние поверхности каркаса 5 и ленточной опоры 6 образуют канал 9 для сбора газообразных продуктов переработки твердых бытовых отходов (термогаза). Соединение корпуса-колпака 1 с каркасом 5 усилено ребрами жесткости 7 для обеспечения сохранения геометрии канала 9. Для внедрения в слой ТБО нижняя кромка металлической ленточной опоры 6 выполнена заостренной с целью уменьшения сопротивления при перемещении установки в вертикальной плоскости под действием силы тяжести по мере ликвидации слоя ТБО. Канал 9 соединен с трубопроводом 10 для подачи термогаза к радиационным трубам 4, который снабжен штуцером для подачи термогаза внешнему потребителю 11, штуцером для подачи пускового топлива 12 на разогрев радиационных труб 4, штуцером подвода воздуха на горение 15. Радиационные трубы 4 снабжены штуцерам для подачи термогаза 13 и штуцерами для отвода продуктов горения 14. Корпус-колпак 1 снабжен монтажными петлями 8 для захвата установки при помощи крана и перемещения ее на другое место с целью уничтожения следующей порции ТБО.
Переносная установка-модуль для термической переработки твердых бытовых отходов на полигоне работает следующим образом. Установку устанавливают на полигоне непосредственно на слой ТБО. Производят розжиг радиационных труб 4 путем подачи в них пускового газообразного топлива через штуцер для подачи пускового топлива 12 и воздуха через штуцер для подвода воздуха 15. Радиационные трубы передают тепло излучением от наружной поверхности раскаленной трубы к слою ТБО, исключая соприкосновение слоя ТБО с продуктами сгорания топлива, которые отводят через штуцер для отвода продуктов горения 14. Организованные равномерные лучистые потоки воздействуют на слой ТБО, приводят к его термическому разложению при температуре не ниже 950 С. Тепловая энергия процесса распространяется вглубь слоя, обеспечивая его постепенный прогрев и высушивание. Образующиеся в результате термического разложения ТБО газообразные продукты (термогаз) поступают из камеры печи в канал 9 для сбора газообразных продуктов снизу для последующей подачи внешнему потребителю через штуцер 11 с частичным возвратом на сжигание в радиационные трубы 4 через штуцер 13. После выхода на рабочий режим производят отключение подачи пускового газообразного топлива в радиационные трубы 4, которые в дальнейшем будут работать на термогазе. Процесс осуществляют до полного уничтожения порции ТБО. Затем переносную установку-модуль для термической переработки твердых бытовых отходов при помощи крана с использованием монтажных петель 8 переустанавливают на другое место на полигоне для ликвидации следующей порции ТБО.
На полигоне можно устанавливать группу модулей одновременно.
Таким образом, использование заявляемого изобретения позволяет получать качественное газообразное топливо при термической переработке несортированных твердых бытовых отходов на полигоне.