УСТРОЙСТВО ДЛЯ СЖИГАНИЯ ОТХОДОВ
DEVICE FOR WASTE BURNING

Изобретение относится к области теплоэнергетики, в частности к устройствам для сжигания твердых бытовых и промышленных отходов. Может найти применение в промышленности и коммунальном хозяйстве при переработке отходов, содержащих бумагу, дерево, резину, текстиль и другие компоненты, путем их газификации и последующего дожигания.
Известно устройство для сжигания топливной смеси твердых материалов и конденсированных веществ (патент RU 2182685, 7 F23B 1/12, опубл. 20.05.2002 г.), включающее корпус с рекуперативным теплообменником, бункер загрузки, камеру горения, сформированную в свободном объеме корпуса и образованную наружной стенкой из набора колец с частичным перекрытием и зазорами для подвода воздуха и отвода продуктов горения с убывающими диаметрами кверху. Внутренняя стенка образована набором дисковых пластин разного диаметра, смонтированных с зазорами между собой и периферийным кольцевым зазором в основании.
Недостатком данного устройства является сложность конструкции, обилие внутрикамерных конструктивных элементов, что увеличивает вероятность сводообразования, и нарушение режима и качества сгорания топлива.
Известно также устройство газогенераторного сжигания всех видов твердого топлива, бытовых и промышленных отходов (Патент UA 44982, 6 F23G 5/00, Бюл. №3, 2002 г.), которое содержит рабочую камеру с жаростойким подом в виде усеченного конуса со сквозными каналами, связывающими окружной канал подачи воздуха для первичного окисления топлива с надколосниковым пространством, центральный вертикально направленный вниз канал-камеру дожигания пиролизного газа, образующегося при горении топлива, связанный с автономной дозирующей камерой подачи окислителя. Зольная камера расположена под камерой дожигания пиролизного газа.
Устройство для сжигания твердого топлива не обеспечивает полноту сгорания отходов, из-за недостаточной степени смешения пиролизного газа с окислителем. Активно перемешиваются с окислителем только внешние слои газового потока, поступающие в камеру дожигания, расположенные ближе к корпусу устройства и воздуходувным каналам.
Наиболее близким к заявляемому по технической сути и результату является устройство для сжигания твердого топлива (Патент UA 75772, F23G 5/027, Бюл. №5, 2006 г.; патент России 2275552, F23G 5/14, Бюл. №12, 27.04. 2006 г), выбранное за прототип.
Устройство содержит рабочую камеру с жаростойким подом в виде усеченного конуса, меньшим основанием направленным вниз, со сквозными каналами в конической стенке для подачи в реактор газифицирующего агента, колосник, выполненный в виде надставки, перекрывающий меньшее основание конуса, камеру дожигания, зольную камеру.
Известное устройство обеспечивает равномерный подвод газифицирующего агента к активной поверхности топливной массы, удаление золы в зольную камеру, а газообразных продуктов сушки, пиролиза и горения - в камеру дожигания, где происходит их активное перемешивание с воздухом.
В этом устройстве не предусмотрены механизмы регулирования процесса горения в зависимости от качества сжигаемого топлива, что не позволяет с одинаковой эффективностью сжигать топлива различного морфологического состава. Близкое расположение пода к высокотемпературной поверхности горения повышает вероятность растрескивания футеровки, возникают проблемы с золоудалением при сжигании специфических отходов (стекло, легкоплавкая зола и пр.).
В основу изобретения поставлена задача усовершенствования устройства для сжигания отходов путем изменения конструкции пода и колосника, что позволит избежать сводообразования, а также увеличить долговечность и универсальность устройства по морфологическому составу сжигаемого топлива.
Поставленная задача решается тем, что в устройстве для сжигания отходов, состоящем из реактора, содержащего загрузочную камеру с жаростойким подом в виде усеченного конуса, меньшим основанием направленным вниз, со сквозными отверстиями в конической стенке для подачи в реактор газифицирующего агента, и колосник, перекрывающий меньшее основание конуса, камеры дожигания, зольной камеры и каналов для подвода газифицирующего агента и отвода продуктов сгорания, согласно изобретения, один из каналов для подвода газифицирующего агента расположен в верхней части загрузочной камеры и служит для подачи дополнительного газифицирующего агента непосредственно на слой топлива, при этом, колосник выполнен с возможностью вертикального перемещения, для обеспечения эффективного золоудаления и беспрепятственного вывода продуктов сушки, пиролиза и горения из реактора, а камера дожигания выполнена в виде автономного блока и расположена между зольной камерой и каналом отвода продуктов сгорания, с которыми сообщена последовательно.
Кроме того, под устройства и колосник выполнены из пустотелых керамических блоков в форме сегментов, внутренние полости которых сообщаются с каналами подвода газифицирующего агента и реактором.
Наличие приспособления для подачи дополнительного газифицирующего агента позволяет более качественно регулировать состав реагирующей смеси в реакторе, что расширяет диапазон применимости устройства. Колосник выполнен с возможностью вертикального перемещения, для обеспечения эффективного золоудаления при сжигании отходов с высокой зольностью и беспрепятственного вывода продуктов сушки, пиролиза и горения из реактора.
Выполнение пода устройства и колосника из пустотелых керамических блоков в форме сегментов, внутренние полости которых сообщаются с каналами подвода газифицирующего агента и с реактором, позволяет увеличить концентрацию тепловой энергии в зоне горения за счет снижения потерь тепла во внешнюю среду. Кроме того, тонкие стенки пустотелых блоков в меньшей степени подвержены растрескиванию, что повышает долговечность устройства.
Выполнение камеры дожигания в виде автономного блока позволяет улучшить технологичность сборки и замены деталей устройства при необходимости, а ее расположение между зольной камерой и каналом отвода продуктов сгорания и последовательное сообщение с ними - обеспечить оптимальный температурный режим для поступающих на дожигание продуктов сгорания.
Сущность изобретения поясняется чертежом.
Устройство состоит из реактора 1, содержащего загрузочную камеру 2 с крышкой 3 и жаростойким подом 4 в виде усеченного конуса со сквозными отверстиями 5, через которые в реактор 1 подают газифицирующий агент. Реактор 1 снабжен каналами подачи газифицирующего агента 6 и 7, причем, через канал 7 подают дополнительный газифицирующий агент непосредственно на слой отходов. Меньшее основание пода 4 перекрывает колосник 8, установленный на опоре 9 с возможностью вертикального перемещения с помощью подъемного механизма 10 Зольная камера 11 сообщается с камерой дожигания 12, снабженной горелкой 13, и далее с каналом отвода продуктов сгорания 14. Стыки между зольной камерой 11, камерой дожигания 12 и каналом 14 уплотнены герметизирующими элементами 15. Устройство смонтировано на опорах 16.
Устройство работает следующим образом. Отходы загружают в загрузочную камеру 2 через крышку 3. Первая часть газифицирующего агента поступает в реактор 1 через отверстия 5, выполненные в поде 4. Дополнительная часть газифицирующего агента, преимущественно жидкого подается с помощью каналов 7 непосредственно на слой топлива. Под действием градиента давления, создаваемого каналом отвода продуктов сгорания 14, обе части газифицирующего агента поступают к топливной массе. Продукты сушки, пиролиза и горения удаляют из реактора 1 в зольную камеру 11 сквозь кольцевой зазор между подом 4 и колосником 8. Величина этого зазора, при необходимости, регулируется вертикальным перемещением опоры колосника 9 с помощью подъемного механизма 10. Освобожденные от золы продукты сушки, пиролиза и горения поступают в дожигательную камеру 12 с горелкой 13 и далее в канал отвода продуктов сгорания 14.
Таким образом, введенные в устройство для сжигания отходов новые отличительные признаки, в совокупности с известными, позволяют решить поставленную техническую задачу.