Парогазовый деструктор низкого давления

Полезная модель относится к устройствам для термического обезвреживания (сжигания) твердых коммунальных отходов, осадка биологических очистных сооружений канализации, отходов мясопереработки и иных твердых отходов, а также парогазообразных, жидких отходов, включая низкокалорийные по содержанию горючих компонентов отходы, влажность направляемых на сжигание отходов сопутствует интенсификации процесса и составляет до 95%.
Известен газогенератор с внешней и внутренней рекуперацией тепла (патент на № 2305129, МПК C10L 9/08; C10J 3/14; C10J 1/20, опубл. 27.08.2007 г.), обеспечивающий возможность утилизации топлива путем создания высоких температур в режиме сверхадиабатического горения, содержащий устройство для загрузки топлива, реактор с камерой для образования синтез-газа, рекуператор, зольник, канал для первичного воздуха, колосниковую решетку, жаровую трубу, камеру первичного горения, канал вторичного воздуха, топку энергетической установки.
Недостатком ближайшего аналога является то, что конструктивные особенности данной установки не позволяют переработать без дополнительных затрат топлива отходы как без их предварительной подготовки, так и за рамками жестких ограничений их по влажности и узкого диапазона соотношения органических и неорганических компонентов, а также с учетом экологических требований.
Задача заявляемой ПМ состоит в обеспечении утилизации различных органических отходов с высоким содержанием негорючих компонентов без их измельчения, без ограничения их по влажности, без использования дополнительного топлива, без экологических ограничений по применению зольного остатка, с использованием энергии статического электричества, с последующей рекуперацией получаемого тепла, а также с соблюдением экологических требований к выбросам загрязняющих веществ в атмосферу.
Задача решается благодаря тому, что в конструкции парогазового деструктора низкого давления предусмотрена топка, имеющая 3 зоны горения с расположением высокотемпературной активной зоны горения не в верхней, а в нижней части топки, также имеется индуктор-зольник, который выполняет функции как колосниковой решетки, так и генерации разрядов статического электричества за счет завихрения газовых потоков, достигаемого посредством конусообразной конструкции и профиля колосниковых пластин индуктора-зольника, кроме того, горение переводится в сверхадиабатический фильтрационный режим за счет рециркуляционного дымососа, а в вихревой камере дожига происходит как окончательное окисление органики, так и оседание твердых частиц перед выбросом дымовых газов в атмосферу, наличие и расположение рекуперационной энергетическая установки не только позволяет эффективно утилизировать тепловую энергию, но и охлаждать дымовые газы непосредственно после камеры дожига, препятствуя тем самым вторичному образованию диоксинов.
В предлагаемой полезной модели дополнительно используется энергия микроразрядов статического электричества, а также за счет деструкции частиц утилизируемой органики на углеводороды и оксид углерода, последние увеличивают адиабатические характеристики процесса горения, помимо этого, производится дожиг горючих веществ в вихревой камере дожига.
Сверхадиабатический режим горения с температурами, превышающими температуры адиабатического горения, помимо фильтрационного горения, диссоциации воды на водород и кислород, деструкции частиц утилизируемой органики на углеводороды и оксид углерода, достигается еще и за счет энергии микроразрядов статэлектричества, кроме того, происходит более полное сгорание горючих веществ с избытком кислорода в вихревой камере дожига (вихревой камере), которая параллельно является циклоном, препятствующим уносу частиц золы.
Термическое обезвреживание токсичных органических отходов обеспечивается за счет высокой температуры в топке и за счет температуры микроразрядов статического электричества, достигающей в них значений температуры плазмы, образование которой в ограниченном пространстве исключает критический разогрев стенок камеры сжигания и вихревой камеры дожига. Кроме того, для дополнительной очистки отходящих газов предусмотрена возможность, в случае необходимости, направления дымовых газов на очистку в абсорбентах в кипящем слое, или на газоочистную установку, работающую на других известных технологических принципах, которые выбираются в зависимости от динамических и аналитических характеристик выбросов.
Температура термического обезвреживания доводится до 1200-2000°С за счет двухстадийного фильтрационного горения, с образованием при дефиците кислорода синтез-газа, который перед утилизацией предварительно подогревается путем рекуперации тепла за счет системы рециркуляции, являющейся конструктивной особенностью деструктора, работающего на принципах шахтной печи. Параллельно происходит диссоциация воды на водород и кислород, которые участвуют в процессе горения. Дополнительно, благодаря приданию нужных электростатических свойств конструктивным элементам аппарата, за счет динамики и завихрения газового потока, увлекающего частицы утилизируемой органики, обладающие соответствующим удельным электрическим сопротивлением, генерируется статическое электричество, которое образует разряды, способствующие как диссоциации воды на водород и кислород, так и термической деструкции частиц утилизируемой органики на углеводороды и оксид углерода. Завихрение газового потока достигается конусообразной конструкцией индуктора - зольника конусообразной формы, выполняющего параллельно функцию колосниковой решетки. Получаемое тепло также может быть использовано для теплоснабжения различных объектов или для генерации электроэнергии из пара.
На фиг. 1 показан парогазовый деструктор низкого давления в разрезе (жирной стрелкой показана загрузка отходов, тонкими стрелками показаны газовые потоки).
На фиг. 2 показан парогазовый деструктор низкого давления.
На фиг. 3 показан парогазовый деструктор низкого давления.
На фиг. 4 показан парогазовый деструктор низкого давления.
На фиг. 5 показан парогазовый деструктор низкого давления.
Парогазовый деструктор низкого давления состоит из корпуса - 1, внутри которого расположена топка - 2 деструктора в виде шахтной печи, имеющая три зоны горения, в нижней части зона активного горения - «а», в средней части зона первичного горения - «б», в верхней части зона подогрева - «в», также в верхней части корпуса деструктора имеется люк загрузки твердых отходов - 3, в боковой части корпуса расположен люк для подачи жидких и газообразных отходов - 4, в нижней части корпуса деструктора имеется индуктор-зольник - 5 конусообразной формы, который выполняет функции как колосниковой решетки, так и генерации разрядов статического электричества в формируемых газовых потоках, также в нижней части корпуса деструктора имеется канал для подачи первичного воздуха - 6, при этом к корпусу деструктора с помощью сварки прикреплены трубопроводы, к которым присоединен рециркуляционный дымосос - 7, кроме того, в корпусе имеется отверстие, соединенное на сварке с патрубком - 8 вихревой камеры дожига - 9, на выходе которой сваркой прикреплен металлический трубопровод для удаления дыма, на фланцевых соединениях (на фигуре не показано) этот трубопровод прикреплен к рекуперационной энергетической установке - 10, от которой отходит металлический трубопровод, прикрепленный к вытяжному дымососу - 11 при помощи сварки, отводящий металлический трубопровод прикреплен на фланцевых соединениях к вытяжному дымососу - 11 и далее соединяется с газоочистной установкой - 12 так же на фланцевых соединениях.
Способ работы.
В предварительно разогретую до необходимой температуры топку 2 деструктора, за счет сжигания порции древесного угля или ограниченного объема природного газа, через люк 3 осуществляется загрузка твердых отходов. При помощи рециркуляционного дымососа 7 происходит внутренняя рекуперация тепла, противоток «окислитель-горючее» и подача синтез газа в зону интенсивного горения. Синтез газ, образующийся при дефиците окислителя в зоне первичного горения «б», которая расположена в средней зоне топки 2 деструктора, а также продукты диссоциации воды на водород и кислород, кроме того продукты деструкции частиц утилизируемой органики на углеводороды и оксид углерода, возвращаются из зоны первичного горения «б» в зону активную горения «а», расположенную в топке 2 деструктора непосредственно над индуктором-зольником 5. Наряду с данными процессами в топке 2 генерируются микроразряды статического электричества за счет вихревых газовых потоков и соответствующих диэлектрических характеристик топки 2, они распределяются в газовых потоках внутри топочного пространства и вихревой камеры дожига 9. Продукты горения после вихревой камеры дожига 9 направляются на вторичную рекуперацию в энергетическую установку 10. Дымовые газы после дымососа 11 и газоочистной установки 12 выбрасываются в атмосферу. Также через люк 4 расположенный в боковой части деструктора, предусмотрена возможность подачи парогазообразных (за счет разряжения в печи) или жидких отходов посредством насоса дозатора.
Заявляемый парогазовый деструктор низкого давления позволяет утилизировать различные органические отходы с высоким содержанием негорючих компонентов без их измельчения, без ограничения их по влажности, без использования дополнительного топлива, без экологических ограничений по применению зольного остатка, с использованием энергии статического электричества, с последующей рекуперацией получаемого тепла, а также с соблюдением экологических требований к выбросам загрязняющих веществ в атмосферу.
Таким образом, поставленная перед авторами задача, выполнена.