УСТАНОВКА ДЛЯ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ И УНИЧТОЖЕНИЯ ОТХОДОВ
PLANT FOR THERMAL PROCESSING AND DESTRUCTION OF WASTES

Изобретение относится к установкам для термической переработки различных отходов и может быть использовано в коммунально-бытовом хозяйстве и промышленности для их утилизации.
Известна установка для сжигания твердых отходов, содержащая топочное устройство с механической колосниковой решеткой, вертикальную камеру дожигания с соплами горячего дутья, парогенератор, устройства для загрузки отходов и удаления золы и продуктов сгорания (а.с. СССР №1095019, Бюл. №20 от 03.05.1984 г.). Недостатком данного изобретения является сложная конструкция термической части устройства, а также большие массогабаритные характеристики ввиду последовательного расположения печи и камеры дожигания.
Установка для термической переработки твердых отходов включает камерную печь, состоящую из камеры сжигания с бункером для загрузки отходов и выходом для удаления золы, камеру дожигания, теплообменник, систему очистки отходящих газов (патент РФ 2232348, Бюл. №4 от 10.07.2004 г.). Недостатком данного изобретения является отсутствие первичного процесса пиролиза отходов, что приводит к высоким концентрациям вредных веществ в дымовых газах и сложной системе их очистки.
Известна установка для термической переработки твердых отходов, включающая футерованную огнеупорным кирпичом печь, состоящую из камеры сжигания с бункером для загрузки отходов и выходом для удаления золы, камеру дожигания, теплообменник, систему очистки из скруббера и блока фильтрации (а.с. РФ №2137044, Бюл. №25 от 10.09.1999 г.). Недостатком данного устройства является необходимость наличия двух горелок в камере сжигания неэффективной конструкции, а также отсутствие устройства для перемешивания (ворошения) сжигаемых отходов, что снижает эффективность горения отходов и увеличивает расход топлива.
Известен способ обезвреживания и уничтожения твердых отходов и устройство для его осуществления, включающее камеру газификации с отверстиями для регулирования кислородосодержащего газифицирующего агента и отверстиями для вывода газообразных продуктов в камеру дожигания, камеру дожигания с отверстиями для ввода вторичного воздуха, при этом камера газификации частично той своей частью, где расположена зона газификации, погружена в камеру дожигания (патент РФ №2089786, Бюл. №25 от 10.09.1997 г.). Недостатками данного устройства являются неэффективная система нагрева отходов в камере газификации за счет электронагревателей и сложная система регулирования подачи кислородосодержащего газифицирующего агента.
Известно устройство печи для термической обработки и уничтожения отходов, состоящей из футерованного огнеупорным материалом корпуса, внутри которого расположены камера дожигания дымовых газов с горелочным устройством и камера сжигания отходов, выполненная из нескольких секций с горелочными устройствами и каналами для прохода пиролизного и дымовых газов в камеру дожигания, а также канал удаления дымовых газов из камеры дожигания и устройств загрузки отходов и удаления шламов (а.с. №1698575, Бюл. №46 от 15.12.1991 г.). Однако недостатком данного устройства является наличие множества секций в камере сгорания, что значительно увеличивает массогабаритные характеристики установки, сложность устройств для перемещения отходов из секции в секцию, а также неполный дожиг дымовых газов из верхних секций камеры сжигания.
Технический результат, который может быть получен при осуществлении изобретения, заключается в значительном повышении энергетической эффективности установки, непрерывности работы установки при загрузке отходов, а также в уменьшении массогабаритных характеристик установки в целом.
Для достижения данного технического результата установка для термической обработки и уничтожения отходов, состоящая из футерованного огнеупорным материалом корпуса, внутри которого расположены камера дожигания дымовых газов с горелочным устройством и камера сжигания отходов с горелочным устройством, а также канала для прохода пиролизного и дымовых газов из камеры сжигания в камеру дожигания, канала удаления дымовых газов из камеры дожигания и устройств загрузки отходов и удаления шламов, снабжена расположенной в верхней части корпуса шлюзовой загрузочной камерой отходов с двигающимся люком и закрывающейся дверью, магистралью подачи воздуха в камеру дожигания, расположенной между горелочными устройствами, двумя шиберами, один из которых при необходимости перекрывает канал для прохода пиролизного и дымовых газов из камеры сжигания в камеру дожигания, а другой, с маленьким отверстием по центру, при необходимости перекрывает отверстие в передней стенке камеры сжигания, находящееся напротив горелочного устройства камеры сжигания, при этом камера сжигания отходов расположена над камерой дожигания дымовых газов таким образом, что между корпусом и передней стенкой камеры сжигания образован канал для прохода пиролизных и дымовых газов из камеры сжигания в камеру дожигания, а между задней стенкой камеры сжигания и корпусом образован канал удаления дымовых газов из камеры дожигания, также камера сжигания в своей нижней части снабжена ворошителем шламов с электроприводом, вал которого расположен в канале для подачи с помощью компрессора дополнительного воздуха в камеру сжигания, при этом в верхней части передней стенки камеры сжигания размещено отверстие, соединяющее камеру сжигания с каналом для прохода пиролизных газов, а в задней стенке корпуса предусмотрено отверстие для удаления дымовых газов из установки.
Введение в состав установки для термической обработки и уничтожения отходов шлюзовой загрузочной камеры отходов с двигающимся люком и закрывающейся дверью, двух шиберов, один из которых при необходимости перекрывает канал для прохода пиролизного и дымовых газов из камеры сжигания в камеру дожигания, а другой, с маленьким отверстием по центру, при необходимости перекрывает отверстие в передней стенке камеры сжигания, находящееся напротив горелочного устройства камеры сжигания, а также расположение камеры дожигания дымовых газов под камерой сжигания отходов и наличие каналов для прохода пиролизных и дымовых газов между передней и задней стенками камеры сжигания и корпусом установки, а также ворошителя и канала подачи дополнительного воздуха в камеру сжигания позволяет получить новое свойство, заключающееся в значительном повышении энергетической эффективности за счет большей площади теплопередачи теплоты от дымовых газов уничтожаемым отходам, возможности использования пиролизного газа взамен основного топлива и интенсификации процесса горения, а также непрерывности работы установки при загрузке отходов и уменьшении массогабаритных характеристик установки в целом.
На чертеже изображено устройство установки для термической обработки и уничтожения отходов.
Установка для термической обработки и уничтожения отходов состоит из футерованного огнеупорным материалом корпуса 1, внутри которого расположены камера дожигания дымовых газов 2 с горелочным устройством 3 и камера сжигания отходов 4 с горелочным устройством 5. Камера сжигания 4 расположена над камерой дожигания 2. Между корпусом 1 и передней стенкой камеры сжигания 4 расположен канал для пиролизных и дымовых газов 6, соединяющий камеру сжигания 4 с камерой дожигания 2. Между задней стенкой камеры сжигания 4 и корпусом 1 образован канал удаления дымовых газов из камеры дожигания 7. Передняя стенка камеры сжигания 4 в нижней части имеет отверстия 8 с шибером 9 для подачи факела от горелки 5 в камеру сжигания 4 и сжигания отходов. Шибер 9 имеет в центральной части небольшое отверстие 10.
Для обеспечения процессов сгорания пиролизных газов в камере дожигания 2, в передней стенке корпуса 1 между горелочными устройствами 5 и 3 расположена магистраль подачи воздуха 11. Для удаления остатков сгорания отходов (золы) в камере сжигания 4 предусмотрено устройство удаления шламов 12.
Корпус 1 в верхней части имеет отверстие 13 для установки и перемещения шиберного устройства 14. Передняя стенка камеры сжигания 4 имеет в своей верхней части отверстие 15, соединяющее канал для прохода пиролизных газов 6 с камерой сжигания 4, а в задней стенке корпуса 1 предусмотрено отверстие 16 для удаления дымовых газов в систему газоочистки (на чертеже не показана).
В нижней части камеры сгорания 4 находится ворошитель 17, вал которого расположен в канале 18 для подачи дополнительного воздуха в камеру сжигания 4 с помощью компрессора 19. Ворошитель 17 вращается за счет электропривода 20.
Над камерой сжигания 4 расположена шлюзовая загрузочная камера 21 с двигающимся люком 22 и закрывающейся дверью 23. Загрузочная камера 21 предназначена для накопления отходов и их периодической загрузки в камеру сжигания 4.
Установка для термической обработки и уничтожения отходов работает следующим образом.
Работа установки, в зависимости от токсичности, влажности и теплотворной способности отходов, может осуществляться в трех режимах:
- режим прямого горения;
- режим полупиролизного горения;
- режим пиролизного горения.
При прямом горении шиберы 14 и 9 полностью открыты. Горелочные устройства 3 и 5 работают. Через магистраль подачи воздуха 11 воздух подается в камеру дожигания 2. Пламя от горелочного устройства 5 через отверстие 8 поступает в камеру сжигания 4, за счет чего происходит горение отходов. Дымовые газы с элементами токсичных веществ из камеры 4 через отверстие 15 по каналу 6 поступают в камеру дожигания 2, где, проходя через камеру 2 и канал удаления дымовых газов 7, подвергаются сжиганию при температуре более 1300 градусов Цельсия в пределах 3-5 секунд. Дожигание производится за счет работы горелочного устройства 3. Это позволяет уничтожить все токсичные компоненты в дымовых газах. После этого дымовые газы по каналу 7 через отверстие 16 удаляются из корпуса 1 в систему газоочистки (на чертеже не показана). Нижняя часть и задняя стенка камеры сжигания 4 разогреваются за счет сжигания топлива и теплоты дымовых газов, что приводит к нагреву отходов в камере сжигания 4. Большая площадь поверхности нижней части и задней стенки камеры сжигания 4 позволяет обеспечить быстрый нагрев отходов в камере сжигания 4, а за счет теплоты сгорания дымовых газов снизить расход основного топлива.
Процесс загрузки отходов в камеру сжигания 4 идет поэтапно, без остановки устройства, до полного сжигания всех отходов. Для этого отходы, при работающей установке, постоянно загружают в шлюзовую загрузочную камеру 21 через дверь 23. По мере сжигания отходов в камере 4, двигающийся люк 22 смещают в сторону (при закрытой двери 23) и очередная порция отходов попадает в камеру 4.
Для интенсификации процесса горения в камере сжигания 4 установлен ворошитель 17, вращающийся с помощью электропривода 20, а по каналу 18 с помощью компрессора 19 подается дополнительный воздух. Ворошитель 17 также предназначен для выгрузки шламов (зольного остатка) из камеры 4 в устройство удаления шламов 12.
При полупиролизном режиме горения (недостаток кислорода) шибер 14 через отверстие 13 закрывают, а шибер 9 полностью открыт. Горелочные устройства 3 и 5 работают. Через магистраль подачи воздуха 11 воздух подается в камеру дожигания 2. Компрессор 19 не работает, и по каналу 18 воздух в камеру 4 не подается. Пламя от горелочного устройства 5 через отверстие 8 поступает в камеру сгорания 4, за счет чего происходит горение отходов. Ввиду закрытия шибера 14, дымовые газы с элементами токсичных веществ из камеры 4 через отверстие 8 поступают в камеру дожигания 2, где они дожигаются для уничтожения токсичных элементов за счет работы горелочного устройства 3. После этого дымовые газы по каналу 7 через отверстие 16 удаляются из корпуса 1 в систему газоочистки (на чертеже не показана). Так как компрессор 19 не работает и по каналу 18 воздух в камеру 4 не подается, в камере сгорания 4 образуется недостаток кислорода, который может поступать в камеру 4 только через отверстие 8. Это соответствует режиму полупиролиза. Процессы загрузки отходов и удаления шламов (зольного остатка) проходят аналогично процессам в режиме прямого горения.
При пиролизном режиме (разложение отходов без доступа кислорода) шиберы 14 и 9 закрыты. Горелочное устройство 5 не работает. Горелочное устройство 3 работает. Через магистраль подачи воздуха 11 воздух подается в камеру дожигания 2. Компрессор 19 не работает, и по каналу 18 воздух в камеру 4 не подается. При температуре прогрева отходов свыше 400 градусов Цельсия в камере сжигания 4 при отсутствии кислорода в отходах начинается процесс пиролиза с разложением отходов и образованием горючих пиролизных газов.
Ввиду закрытия шиберов 14 и 9, дымовые газы с элементами токсичных веществ из камеры 4 через небольшое отверстие 10 в шибере 9 поступают в камеру дожигания 2, где они дожигаются для уничтожения токсичных элементов за счет работы горелочного устройства 3. После этого дымовые газы по каналу 7 через отверстие 16 удаляются из корпуса 1 в систему газоочистки (на чертеже не показана). Так как компрессор 19 не работает и по каналу 18 воздух в камеру 4 не подается, а отверстие 10 имеет маленький диаметр, в камере сгорания 4 отсутствует кислород, что обеспечивает реализацию процесса пиролиза. Все остальные процессы проходят аналогично процессам в режиме прямого горения.