УСТРОЙСТВО ДЛЯ СЖИГАНИЯ ТВЕРДЫХ ОТХОДОВ

Полезная модель относится к сжиганию твердых отходов и может быть использована в различных отраслях промышленности, где требуется уничтожение твердых горючих отходов.
Известна мусоросжигательная печь, содержащая шахту, топочные камеры, решетку, газоход (Великобритания, заявка №1404178 МПК F23G 5/00, F23G 5/14). В шахту отходы загружаются сверху, дымовые газы в топочных камерах двигаются снизу вверх, прогревая тем самым, отходы в шахте. Горение коксового остатка происходит на решетке, расположенной в нижней части шахты. Однако, со временем на решетке устройства скапливаются горящие угли или несгораемые компоненты, которые часто присутствуют в обезвреживаемых отходах. В результате снижается производительность печи и сужается спектр обезвреживаемых отходов. К недостатку данной печи следует также отнести плохое перемешивание летучих компонентов с вторичным воздухом, подводимым в зону горения через перфорационные отверстия, расположенные по наружной стенке кольцевого канала. Летучие компоненты выделяются в результате прогрева твердых отходов. Из-за вышеуказанного недостатка в уходящих газах повышается концентрация вредных веществ и, как следствие, ухудшаются экологические показатели печи.
Наиболее близким техническим решением является устройство, содержащее топочную камеру, шахту для подачи отходов, под, устройство для ввода воздуха, дымоход и горелочное устройство (заявка США №4976208, F23G 5/26, F23G 5/46). Однако известное устройство не позволяет сжигать увлажненные твердые горючие отходы. При их сжигании в топочном пространстве камеры не представляется возможным поддержание высоких температур, вследствие чего в продуктах сгорания повышается концентрация ингредиентов. Кроме того, устройство имеет низкие эксплуатационные характеристики при огневом обезвреживании отходов с негорючими составляющими. По мере выгорания горючих отходов негорючие компоненты постепенно заполняют под. Из-за этого снижается производительность печи. Негорючие элементы на поде способствуют попаданию недогоревших углей в зольный остаток, ухудшая тем самым эффективность работы печи.
Технической задачей полезной модели является повышение эффективности и расширение спектра сжигания твердых горючих отходов, уменьшение вредных выбросов в атмосферу, увеличение срока эксплуатации печи.
Поставленная задача решается тем, что в устройстве для сжигания твердых отходов верхняя часть корпуса снабжена внутренней перегородкой с перфорированным стаканом, образующим дожиговую камеру в виде кольцевого зазора между корпусом устройства и шахтой; устройство для ввода воздуха выполнено в виде вентиляторной установки, закрепленной на корпусе устройства тангенциально; вывод газов осуществлен через циклон, жестко закрепленный на корпусе устройства на уровне выходного патрубка; под выполнен в виде сетки, снабженной ручным приводом, размер периферийных ячеек у которой больше центральных; устройство дополнительно снабжено люком для удаления зольного остатка; горелочное устройство установлено пульсационно-вихревого типа.
Заявляемое устройство представлено на фиг.1.
Устройство для сжигания твердых отходов содержит: корпус 4 с топочной 3 и дожиговой 5 камерами, внутреннюю перегородку 11 с перфорированным стаканом 13, шахту 12, горелочное устройство 17, вентиляторную установку 15, загрузочную камеру 9, шлюз с противовесом 10, сетку 2 с ручным приводом 18, зольник 1 с люком 19, циклон 6 с дымоходом 8.
Устройство работает следующим образом.
Печь работает в непрерывном режиме. Твердые отходы в сетчатых мешках загружаются в загрузочную камеру 9 и поступают в шахту 12 через шлюз 10, опускающийся вниз под весом отходов. Герметичность топочного объема при загрузке обеспечивается шлюзом с противовесом. В исходное положение шлюз 10 возвращается благодаря противовесу. После заполнения шахты 12 твердыми отходами запускается горелочное устройство 17, от факела пламени которого воспламеняются сжигаемые отходы. Включается вентиляторная установка 15. Воздушные вихревые потоки от вентиляторной установки 15, рассоложенной тангенциально к корпусу 4, через входной патрубок 14 направляются по кольцевому зазору между стенками корпуса 4 и шахты 12 в зону горения топочной камеры 3. При этом стенки корпуса 4 охлаждаются, а воздух прогревается. Отходы по мере возгорания занимают всю площадь сетки 2. Нижняя часть шахты выполнена в виде решетки 16. Благодаря такому конструктивному решению мешки с отходами в нижней части шахты находятся в прямом контакте с раскаленными газами. В результате этого часть отходов активно сушится, интенсивно греется и быстро воспламеняется. Газообразные продукты сгорания с недогоревшими компонентами из топочной камеры 3 перемещаются вверх устройства и поступают в дожиговую камеру 5. Дожиговая камера 5 выполнена в виде кольцевого зазора между стенками шахты 12 и внутренней перегородкой 11 с перфорированным стаканом 13. Дополнительный воздух в дожиговую камеру 5 поступает через отверстия перфорированного стакана 13. В дожиговой камере 5 происходит огневое обезвреживание горючих газовых выбросов. Далее газовые продукты сгорания поступают через выходной патрубок 7 в циклон 6, где происходит отделение механических частиц от газового выброса, и, очищенные, удаляются в атмосферу через дымоход 8. Зольный остаток и негорючие компоненты с металлической сетки 2 периодически сбрасываются в зольник 1 при помощи ручного привода 18 и удаляются через люк 19. Мелкие не догоревшие угольки, попадающие в зольник 1, догорают за счет подвода подогретого воздуха. Воздух в зольник 1 поступает по стенкам корпуса 4.
В предложенной установке требуемый температурный уровень достигается горелочным устройством, которое воспламеняет отходы и обеспечивает зону горения дополнительной энергией в процессе горения отходов. Горелочное устройство пульсационно-вихревого типа, кроме функции запального устройства и дополнительного источника энергии, выполняет функцию генератора пульсаций. Благодаря этой функции в топочном пространстве существенно активизируются тепло- и массообменные процессы. Пульсирующее горение перед стационарным имеет ряд преимуществ, так как позволяет сжигать как жидкие товарные топлива (дизельное, печное, мазут), так и жидкие горючие отходы производств (отработанные масла, горючие промывочные жидкости и т.д.). Горелочное устройство генерирует пульсирующий факел пламени. Высоко нагретая газовая струя, истекающая из горелочного устройства, заставляет колебаться весь газовый поток в топочном пространстве. Факел пламени направляется на сжигаемые отходы, тем самым оказывая на горящие угли сильные механические и тепловые воздействия. Благодаря пульсациям давления газов во всем топочном пространстве интенсифицируются тепло- и массообменные процессы. Результатом последних являются: ускорение процесса сушки увлажненных отходов, высокая теплонапряженность топочного объема, температурная равномерность в топке, низкий химический и механический недожег, сокращение времени сгорания отходов.
Внутренняя перегородка 11 с перфорированным стаканом 13, расположенная в верхней части корпуса 4, образует дожиговую камеру 5 в виде кольцевого зазора между шахтой 12 и перфорированным стаканом 13, и способствует оптимальному распределению воздуха в дожиговой камере 5, а также создает высокую теплонапряженность всего топочного пространства. Продукты сгорания, поступая в дожиговую камеру 5, обогащаются горючими газовыми компонентами и выбрасываются из нее тангенциально через выходной патрубок 7 в циклон 6. Наличие внутренней перегородки 11 препятствует преждевременному перемешиванию нагнетаемого воздуха с газообразными продуктами сгорания и обеспечивает подвод подогретого воздуха к горящим углям и зольному остатку, находящимися в нижней части установки. Кроме того, перфорированный стакан 13 с шахтой 12 образует кольцевой зазор, по которому в виде закрученной струи движутся продукты сгорания и выбрасываются в выходной патрубок 7. Такое движение газов сильно турбулизирует поток и обеспечивает оптимальные условия для догорания несгоревших компонентов.
Воздух в топку нагнетается вентиляторной установкой 15. Причем, вентиляторная установка прикреплена тангенциально к боковой части корпуса 4 установки, что обеспечивает в топочном пространстве вихревые эффекты. Закрученный воздушный поток направляется сверху вниз вдоль стенок копруса 4. Благодаря такой схеме движения потока обеспечивается нагрев воздуха и надежное охлаждение стенок корпуса установки.
Сетка 2 позволяет устранить негативные факторы, связанные с концентрацией негорючих компонентов в нижней части топочной камеры. Эти компоненты препятствуют постплению отходов по шахте 12, в результате чего снижается производительность установки, уменьшается тепловыделение, происходит экранирование горящих углей от окислительной среды. Колебательные движения сетки 2, создаваемые ручным приводом 18, создают интенсивное перемешивание горящих углей и позволяют своевременно удалять золу и негорючие компоненты из зоны горения с дальнейшим сбрасыванием их в зольник 1.
Предлагаемое устройство позволяет эффективно сжигать твердые горючие отходы. Поддержание в топочном пространстве высоких температур положительно влияет на окислительно-восстановительные процессы и обеспечивает полноту сгорания горящих углей. Высокие температуры особенно важны при сжигании твердого остатка. Предложенное устройство позволяет сжигать твердые отходы различной влажности и широкого спектра по составу, своевременно удалять из зоны горения зольный остаток и негорючие компоненты. Кроме того, режим пульсационного горения ускоряет время сжигания отходов, улучшает полноту их сгорания, уменьшает концентрацию вредных веществ в продуктах сгорания.
На данной установке сжигались отходы со следующим морфологическим составом: биологические отходы рынков, пластиковая посуда, полиэтиленовые пакеты, салфетки синтетические, бумага оберточная, пищевые отходы, резиновые изделия, картон и т.д. Результаты исследований показали высокую эффективность данной печи и перспективность ее применения при огневом обезвреживании отходов многих отраслевых предприятий. При сжигании хлорсодержащих и сернистых соединений в отходы перед их загрузкой добавлялась «доламитовая мука», что позволяло обеспечить требуемые экологические показатели продуктов сгорания. Ориентировочные расчеты показали, что себестоимость обезвреживания отходов в данном агрегате в 2-2,5 раза ниже по сравнению с существующими печами. Это объясняется использованием в качестве топлива жидких горючих отходов или низкосортного жидкого топлива, а также высокой теплонапряженностью топочного пространства, характерное для пульсирующего горения.