МУСОРОСЖИГАТЕЛЬНАЯ УСТАНОВКА ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНАЯ, ТВЕРДОТОПЛИВНАЯ

Полезная модель относится к области утилизации отходов, содержащих органические соединения, путем их термического уничтожения и может быть использована для сжигания промышленных, бытовых отходов, отходов в сельском хозяйстве, в том числе отходов медицинских учреждений, ликвидации последствий чрезвычайных происшествий, связанных с массовой гибелью животных.
Техническая задача: использование твердого топлива (уголь, дрова, отходы деревообработки, гранулированное топливо, торф) при сжигании отходов, обеспечении полноты сжигания топлива и отходов, экономия топлива и предотвращение загрязнения окружающей среды.
Мусорожигательная установка, содержащая топку, зону сжигания мусора, узел дожигания, каналы для подачи воздуха в зону горения топлива и зону дожигания продуктов горения, дымовую трубу, узел автоматической подачи твердого топлива и удалении золы, отличающаяся тем, что в топке в два яруса установлены 2-е колосниковые решетки: нижняя для горения топлива и верхняя для термического разложения отходов, причем нижняя колосниковая решетка расположена по всей длине топки, а верхняя колосниковая решетка, на половину длины топки, расположена над нижней колосниковой решеткой в задней части топки у отверстия соединяющего зону топки и зону дожигания, в верхней части топки находится отверстие подачи топлива, автоматическая подача топлива осуществляется с помощью специального автоматического дозирующего устройства, состоящим из бункера и дозатора, дозатор состоит из трех разомкнутых полых цилиндров с продольными вырезами, вырезы всех цилиндров по периметру имеют одинаковые геометрические размеры, первый цилиндр закреплен относительно корпуса топки и выполнен с двумя продольными вырезами, верхний продольный вырез расположен напротив выхода бункера, при этом геометрические размеры по периметру указанного выреза соответствуют геометрическим размерам выхода бункера по его периметру, нижний продольный вырез первого цилиндра расположен напротив верхнего выреза первого цилиндра и сообщен с полостью топки через верхний продольный вырез в корпусе топки, при этом наружная поверхность верхнего выреза топки является ответной по отношению к наружной поверхности первого цилиндра дозатора и плотно прилегает к ней, второй цилиндр дозатора расположен внутри первого цилиндра соосно с ним и с зазором относительно него, второй цилиндр выполнен с одним продольным вырезом для сообщения выхода бункера с внутренней полостью второго цилиндра, третий цилиндр дозатора - отсекатель расположен в зазоре между первым и вторым цилиндрами соосно с ними и выполнен с двумя продольными вырезами, расположенными под углом 90°, первый продольный вырез отсекателя предназначен для обеспечения сообщения внутренней полости второго цилиндра с выходом бункера, второй продольный вырез отсекателя предназначен для сообщения полости второго цилиндра с топкой, второй цилиндр установлен с возможностью вращения по направлению ко второму вырезу отсекателя, третий цилиндр установлен с возможностью вращения по направлению вращения второго цилиндра, дозатор содержит зацепляющее устройство, обеспечивающее совместное вращение отсекателя и второго цилиндра после того, как второй цилиндр повернется на 90° по направлению ко второму вырезу отсекателя, второй цилиндр и отсекатель связаны с приводным устройством, (см. патент РФ №115050 от 20.04.2012 г.), а удаление золы с помощью узла удаления золы, выполненный в виде двух цилиндров с продольными вырезами, предназначенными для сбора золы (см. патент РФ №115050 от 20.04.2012 г.), в камере дожигания в нижней части находится отверстие подачи вторичного подогретого воздуха, в задней части топки находится отверстие, соединяющее топку с узлом дожигания, топка и дожигатель установлены на раме с золосборником, дожигатель закрыт теплоизолированным кожухом, в теплоизолированном кожухе находится перегородка, в верхней части перегородки расположена заслонка, в верхней части кожуха расположена дымовая труба для удаления дымовых газов, подача первичного подогретого воздуха в топку осуществляется по каналу под колосниковые решетки, подача вторичного воздуха в дожигатель осуществляется через отверстие по каналу через турбулизатор, выполненный в форме пропеллера и расположенный по оси подачи вторичного воздуха, обеспечивающий закручивание воздуха по оси его перемещения внутри дожигателя для увеличения времени прохождения воздуха внутри дожигателя и более полного сгорания вредных веществ в момент их касания раскаленных стенок дожигателя.
Указанная конструкция полезной модели позволяет использовать любое твердое топливо для уничтожения термическим способом твердых бытовых отходов, и различных органических соединений.
Известна конструкция мусоросжигательной установки (Инсинератор) (патент РФ 2196935 от 20.01.2003 г.), содержащая корпус, закрываемый люк для загрузки отходов, камеру разложения, высокотемпературный источник тепла, дымоход, соединенный с атмосферой. В данную установку топливо подается с помощью одной или нескольких форсунок. Таким образом, в данной установке используется жидкое либо газообразное топливо.
Использование при утилизации отходов в качестве топлива, жидкого топлива или природного газа имеет ряд недостатков. Так, в отдаленных населенных пунктах, при отсутствии газификации, использование установок на газе исключено, необходимо собирать и транспортировать отходы на специально оборудованные полигоны, также использование жидкого топлива требует наличия специально оборудованных емкостей для его транспортировки или хранения. Кроме того, использование в инсинераторе газа или жидкого топлива пожаро и взрывоопасно и требует наличия специального оборудования и обученного персонала, приводит к значительному удорожанию стоимости сжигания отходов, обязательно наличие достаточного объема этих видов топлива в месте утилизации.
В качестве прототипа предлагаемой полезной модели выбрана конструкция мусоросжигательной установки по патенту РФ №45177 от 27.04.2005 г., содержащая топку, узел подачи мусора, узел утилизации тепла газообразных продуктов сжигания, средство выгрузки шлака, узел удаления золы, средство подачи воздуха, дымоход и дымовую трубу.
Недостатками устройства, выбранного за прототип является технологическая сложность изготовления топки в виде барабана, ввиду футеровки ее шамотным кирпичом, большой вес барабана, требующий больших мощностей для его вращения, кроме того, она не обеспечивает герметичности топки, возможен прорыв топочных газов в загрузочный бункер и возгорание топлива.
Технические решения, примененные в заявленном полезном устройстве, устраняют указанные выше недостатки.
Применение в конструкции огнеупорных материалов, например, керамобетона и специальных огнеупорных теплоизолирующих материалов позволяет обеспечить максимальную технологичность изготовления и минимизацию размеров установки.
Автоматическая подача топлива в топку и оптимизация количества подаваемого топлива в зону горения позволяют обеспечить полноту сгорания топлива (до 98%). Исключается прорыв топочных газов в загрузочный бункер через дозирующее устройство (см. патент РФ №115050 от 20.04.2012 г.). При этом отсутствуют спекание твердого топлива, механический недожог, перегрев инсинератора, а также существенно упрощается эксплуатация.
Экономичность данного устройства обусловлена тем, что топливо в зоне горения и дожигания сгорает практически полностью.
Экологичность заявляемой модели обусловлена отсутствием вредных выбросов за счет их полного сгорания в дожигателе. Благодаря автоматизации подачи топлива и точному дозированию соотношения топлива и воздуха удается достичь высокой температуры внутри инсинератора в рабочем режиме (1500°C), где загрязняющие атмосферу субстанции полностью сгорают. Кроме того, при высокой температуре отсутствует вероятность появления опасных соединений азота из воздуха, а ядовитые вещества, в том числе и сильнодействующие - диоксин и фенолы, преобразуются в безопасные вещества. Очистительную функцию выполняет и кожух установки. Тяжелые негорючие фракции в нем не поднимаются выше нижней части дымовой трубы и, не выходя из нее, постепенно оседают на дне кожуха в золосборнике. В результате на выходе из дымовой трубы газы получаются нейтральными и бесцветными, не имеющими запаха и не содержащими частиц дыма, копоти и сажи.
На рис.1 показан общий вид мусоросжигательной установки.
На рис.2 показан общий вид топки и узла дожигания мусоросжигательной установки.
Мусоросжигательная установка содержит топку (1) - зона горения, узел дожигания (2) - зона дожигания, в топке (1) расположена нижняя колосниковая решетка (3) для твердого топлива, верхняя колосниковая решетка (4) для уничтожаемых отходов, в верхней части топки (1) находится отверстие подачи топлива (5), автоматическая подача топлива осуществляется с помощью специального автоматического дозирующего устройства на схеме не показанного, в камере дожигания (2а) в нижней части находится канал подачи вторичного подогретого воздуха (6), в боковой части камеры дожигания (2а) находится отверстие (7) соединяющее зоны горения топлива на колосниковой решетке (3) и отходов на колосниковой решетке (4) с зоной дожигания (2), топка и дожигатель установлены на раме с золосборником (8), дожигатель (2) закрыт кожухом (9), в теплоизолированном кожухе (9) находится перегородка (10), в верхней части перегородки (10) расположена заслонка (11), в верхней части кожуха (9) расположена дымовая труба (12) для удаления дымовых газов, подача первичного подогретого воздуха в топку (1) осуществляется по каналу (14) под колосниковые решетки (3) и (4), подача вторичного воздуха в дожигатель осуществляется через отверстие (6) по каналу (13) через турбулизатор (15).
Заявляемое устройство работает следующим образом:
Твердое сыпучее топливо подается через отверстие (5) на колосниковую решетку (3). На колосниковой решетке (3) топливо поджигается и начинает гореть. Также топливо может подаваться на колосниковую решетку (3) с торца топки в виде поленьев через загрузочный люк (на схеме загрузочный люк не показан). Уничтожаемые твердые бытовые отходы подаются на колосниковую решетку (4) с торца топки через загрузочный люк (на схеме не показан) или через верхний загрузочный люк топки (на схеме не показан). Подогретый первичный воздух подается снизу колосниковых решеток (3) и (4) по каналу (14). При сжигании топлива идет разогрев стенок топки (1) и других элементов установки. Температура в топке (1) автоматически поддерживается в пределах 1400°C за счет дозированной подачи подогретого воздуха по каналу (14). Не сгоревшие в топке (1) продукты горения топлива и уничтожаемых материалов из-за отсутствия отвода тепла, «всплывают» в ее верхнюю часть и попадают в корпус узла дожигания (2), через отверстие (7). Дожигатель (2) в процессе разгона инсинератора раскаляется, и температура в нижней камере узла дожигания (2а) достигает 1500°C. В нижней части камеры дожигателя (2а) находится отверстие (6), к которому по каналу (13), через турбулизатор (15) подается подогретый воздух. Турбулизатор необходим для закручивания потока вторичного воздуха в камере дожигания (2а) и узле дожигания (2) с целью увеличения времени прохождения смеси воздуха и несгоревших соединений через дожигатель, для их полного сгорания на раскаленных стенках дожигателя. Продукты горения выходят наружу из верхней части дожигателя (2) с отдачей большого количества тепла стенкам дожигателя и дополнительно его разогревают. За счет высокой температуры (1500°C) в узле дожигания сгорают все возможные горючие частицы. Таким образом, в узле дожигания по спирали вверх движется напор всплывающих раскаленных газов, и под действием центробежной силы частички золы и сажи отбрасываются на стенки узла дожигания и сгорают с выделением дополнительной энергии. Далее дымовые газы на выходе из дожигателя разворачиваются на 180 градусов, уменьшается скорость протекания газового потока, и направляются к нижней части перегородки (10) за счет естественной тяги. Отдают тепло каналам (13), (14) для подачи первичного и вторичного подогретого воздуха. Более тяжелые несгоревшие частицы выпадают в золосборник. Кожух выполняет роль циклона. Далее газы, разворачиваясь еще раз на 180°, поступают в дымовую трубу. Заслонка открывается (11) в момент розжига мусоросжигательной установки для улучшения тяги. После выхода установки на рабочий режим заслонка (11) закрывается.