УСТАНОВКА ДЛЯ УТИЛИЗАЦИИ ТВЕРДЫХ ОТХОДОВ

Полезная модель относится к области утилизации твердых отходов в коммунальном хозяйстве и промышленности путем их термической переработки в условиях, обеспечивающих экологически чистый состав конечных продуктов - дымовых газов и коксозольного остатка.
Установка для утилизации твердых отходов содержит термореактор, каталитической дожигатель, теплообменник, систему газоочистки, дымосос и дымовую трубу. Термореактор содержит газораспределительное устройство, вертикальную циклонную топку, снабженную в верхней части горелкой и каналом подвода воздуха, камеру дожига, обогревательную камеру с размещенными в ней колосниковой решеткой, системой вывода зольного остатка и камерой термического разложения, снабженной средствами для загрузки отходов, выгрузки коксозольного остатка, перемешивающим устройством, каналом для вывода газообразных продуктов термического разложения, соединенным с верхней частью циклонной топки и обогревательным кожухом выход из которого соединен с входом в газораспределительное устройство, нижняя часть внутреннего объема циклонной топки соединена общим каналом с обогревательной камерой и с нижней частью камеры дожига верхняя часть которой соединена с входом в газораспределительное устройство, выход из которого соединен с каталитическим дожигателем. Вводы в циклонную топку устьев горелки и каналов подвода воздуха и газообразных продуктов термического разложения размещены тангенциально к образующей внутреннего объема топки и расположены на одном уровне по высоте. Перемешивающее устройство содержит подвижные рабочие органы.
Известно устройство для утилизации твердых отходов, содержащее вертикальную камеру газификации, средства для подачи отходов и выгрузки зольного остатка, расположенную внутри камеры газификации вертикальную трубу для вывода газообразных продуктов, средство для подачи в камеру газификации газифицирующего агента и расположенную снаружи камеры газификации обогревательную камеру со средствами для подачи топлива, воздуха и вывода продуктов сжигания /1/.
Однако в данном устройстве не обеспечивается эффективное перемешивание отходов и равномерный теплообмен по всей высоте столба пиролизуемого материала и не могут перерабатываться несортированные отходы, так как не предусмотрена возможность выгрузки крупных
включений (камни, стекло, банки и т.п.), остающихся в зольном остатке после полной газификации отходов.
Наиболее близкой к заявляемой полезной модели по конструкции основного оборудования, принципу работы и достигаемому результату является устройство для утилизации твердых отходов, содержащее камеру газификации, средства для подачи отходов и выгрузки коксозольного остатка, расположенную внутри камеры газификации вертикальную трубу для вывода газообразных продуктов, средство для подачи окислителя в камеру газификации и расположенную снаружи камеры газификации обогревательную камеру со средствами для подачи топлива, воздуха и вывода дымовых газов /2/.
Недостатком данного устройства является то, что при неоднородности поступающего на переработку исходного сырья имеют место значительные колебания в количестве и калорийности газообразных продуктов, выделяющихся при термическом разложении (пиролизе) и поступающих затем в горелку устройства. А поскольку тепловой потенциал сжигаемых продуктов, передаваемый затем дымовыми газами в зону пиролиза через стенки камеры газификации, является источником основной части тепловой энергии, необходимой для осуществления процесса, происходит либо затухание процесса при слишком низкой калорийности сырья, либо, наоборот - его чрезмерная интенсификация при высокой калорийности, из-за невозможности отвода избыточного тепла, что приводит к неуправляемому "разгону" процесса и нерасчетному росту температуры, следствием чего может стать разрушение конструкции.
Недостатком данного устройства является также то, что горелочное устройство размещено непосредственно в обогревательной камере, а отвод дымовых газов из обогревательной камеры производится через газоход, расположенный в непосредственной близости от нее, что значительно уменьшает полезный топочный объем и сокращает время пребывания газов в зоне высоких температур, необходимое для термического уничтожения вредных компонентов.
Недостатком данного устройства является также то, что перемешивание матерала производится мешалкой с жестко закрепленным рабочим органом, что при заклинивании приводит к его разрушению.
Настоящая полезная модель предназначена для экологически чистого термического уничтожения органосодержащих твердых отходов за счет обеспечения оптимальных условий процесса их термического разложения (пиролиза) путем регулирования количества тепла, передаваемого на обогрев камеры термического разложения, интенсификации процесса за счет улучшения перемешивания отходов, улучшения условий сжигания газообразных продуктов пиролиза за счет интенсификации процесса их смешения с воздухом и увеличения времени пребывания в зоне огневого
воздействия, использования каталитического дожига остатков органики в дымовых газах и использования комплексной очистки дымовых газов.
Указанный технический результат достигается за счет того, что установка для утилизации твердых отходов содержит термореактор, каталитической дожигатель, теплообменник, систему газоочистки, дымосос и дымовую трубу. Термореактор содержит газораспределительное устройство, вертикальную циклонную топку, снабженную в верхней части горелкой и каналом подвода воздуха, камеру дожига и обогревательную камеру с размещенными в ней колосниковой решеткой, системой вывода зольного остатка и камерой термического разложения, снабженной средствами для загрузки отходов, выгрузки коксозольного остатка, перемешивающим устройством, каналом для вывода газообразных продуктов термического разложения, соединенным с верхней частью циклонной топки и обогревательным кожухом выход из которого соединен с входом в газораспределительное устройство, нижняя часть внутреннего объема циклонной топки соединена общим каналом с обогревательной камерой и с нижней частью камеры дожига верхняя часть которой соединена с входом в газораспределительное устройство, выход из которого соединен с каталитическим дожигателем. Вводы в циклонную топку устьев горелки и каналов подвода воздуха и газообразных продуктов термического разложения размещены тангенциально к образующей внутреннего объема топки и расположены на одном уровне по высоте. Перемешивающее устройство содержит подвижные рабочие органы.
Снабжение термореактора вертикальной циклонной топкой позволяет сжигать газообразные продукты пиролиза в оптимальных условиях за счет улучшения качества их смешения с подогретым воздухом и увеличения времени пребывания продуктов сгорания в топочном объеме при высоких температурах, что способствует процессу догорания вредных компонентов и обеспечивает экологически чистый состав газовых выбросов.
Снабжение установки камерой дожига позволяет увеличить время пребывания газообразных продуктов в области высоких температур и регулировать температуру дымовых газов поступающих в газораспределитель за счет присоса холодного воздуха.
Снабжение установки газораспределителем соединеным с газоходом вывода дымовых газов из обогревательного кожуха камеры термического разложения, выходом из камеры дожига и каталитическим дожигателем позволяет регулировать соотношение дымовых газов, поступающих к этим узлам и поддерживать, тем самым, оптимальный температурный режим работы камеры термического разложения и каталитического дожигателя.
Ввод устьев горелки и каналов подвода воздуха и газообразных продуктов термического разложения в циклонную топку тангенциально к образующей ее внутреннего объема и расположение их на одном уровне по высоте обеспечивает интенсивность «крутки» потока в поперечном
сечении топки, что способствует увеличению времени пребывания продуктов в области высоких температур и улучшает качество сжигания.
Снабжение камеры термического разложения перемешивающим устройством, содержащим подвижные рабочие органы позволяет снизить вероятность заклинивания, за счет возможности смещения рабочего органа, приводящего к уменьшению момента сопротивления.
Снабжение установки каталитическим дожигателем обеспечивает ликвидацию остаточных концентраций органических компонентов в продуктах сгорания в режиме полного окисления при невысоких температурах, что исключает возможность прохождения вторичных реакций с образованием вредных веществ в процессе последующего их охлаждения.
Снабжение установки теплообменником позволяет использовать тепловой потенциал органической части отходов, что улучшает экономические показатели работы.
Снабжение установки системой комплексной газоочистки с использованием в качестве промывочной жидкости различных водных растворов позволяет уменьшить количество выбрасываемых в атмосферу твердых сажевых частиц, являющихся, в частности, центрами концентрации диоксинов и фуранов, а также нейтрализовать другие примеси, что обеспечивает экологическую чистоту выбросов.
Полезная модель поясняется чертежами на рис.1, где на фиг.1 изображен продольный разрез установки для переработки твердых отходов, на фиг.2 - чертеж перемешивающего устройства.
Установка для переработки твердых отходов содержит термореактор - 1, состоящий из обогревательной камеры - 2 с размещенной в ней камерой термического разложения - 3 снабженной средствами для загрузки отходов - 4 и выгрузки коксозольного остатка - 5, каналом для вывода газообразных продуктов термического разложения - 6 и обогревательным кожухом - 7, каталитической дожигатель - 8, теплообменник - 9, систему газоочистки - 10, дымосос - 11 и дымовую трубу - 12. Термореактор снабжен газораспределительным устройством - 13, вертикальной циклонной топкой - 14 внутренний объем которой в верхней части снабжен горелкой - 15 и воздухоподводом - 16 и камерой дожига - 17. Вход в газораспределительное устройство соединен с выходом из верхней части камеры дожига и выходным каналом - 18 из обогревательного кожуха - 7. Нижняя часть внутреннего объема циклонной топки соединена с нижней частью камеры дожига, снабженной воздухоподводом - 19. Обогревательная камера снабжена колосниковой решеткой - 20, системой вывода зольного остатка - 21 и воздухоподводом - 19. Установка снабжена перемешивающим устройством - 22. Перемешивающее устройство содержит вал - 23 на котором размещены стержни - 24, заканчивающиеся втулками - 25 в которых свободно перемещаются рабочие органы - 26.
Установка работает следующим образом:
В камеру термического разложения - 3 термореактора - 1 через средство загрузки - 4 загружают исходное сырье - твердые органосодержащие отходы. Включают горелку - 15. Образующиеся при сгорании топлива в горелке дымовые газы выводятся в обогревательную камеру - 2, проходя через обогревательный кожух - 7 на внешних стенках камеры термического разложения отдают часть тепла на нагрев отходов и через газоход - 18 выводятся в газораспределительное устройство - 13.
Прогреваясь, отходы первоначально подвергаются сушке а затем, по мере прогрева, из них начинают выделяться газообразные продукты термического разложения (пирогаз), которые через газоход - 6 тангенциально подаются в верхнюю часть циклонной топки - 14. Одновременно туда же, через воздухоподвод - 16 тангенциально поступает подогретый воздух. Газовоздушная смесь загорается от факела горелки с сгорает в режиме вращающегося газового потока, что, вследствие высокой турбулентности, больших относительных скоростей и времени пребывания, обеспечивает качественное сжигание горючих компонентов низкокалорийных газов и твердых продуктов разложения совместно с топливом, необходимым для поддержания процесса.
Вращательное движение газового потока (крутка) внутри топки обеспечивается вводом в нее по касательной всех поступающих потоков (пирогаз, воздух, дымовые газы из горелки).
Газообразные продукты горения из топки поступают в канал в ее нижней части. В зависимости от заданного режима и положения заслонок газораспределительного устройства - 13 дымовые газы, либо поступают на обогрев камеры термического разложения через обогревательный кожух - 7 и выводятся в газораспределитель через газоход - 18, либо поступают сразу в нижнюю часть камеры дожига - 17, смешиваются с воздухом, поступающим через канал - 19, охлаждаются, поступают в газораспределительное устройство и далее в каталитический дожигатель - 8.
При высокой калорийности отходов, когда за счет избытка выделяющегося тепла возникает опасность неуправляемого "разгона" процесса, ведущего к нерасчетному росту температур, следствием чего может стать перегрев и разрушение камеры термического разложения, вывод основного количества газов из циклонной топки производится сразу через камеру дожига. Это позволяет поддерживать постоянным количество тепла, передаваемого сырью от дымовых газов через стенки камеры термического разложения.
В каталитическом дожигателе - 8 в режиме полного окисления осуществляется дожигание окиси углерода и остаточных концентраций органических компонентов, что предотвращает прохождение вторичных реакций.
После каталитического дожигателя дымовые газы поступают в теплообменник - 9 и затем, после системы комплексной газоочистки - 10, дымососом - 11 через трубу - 12 выбрасываются в атмосферу.
После окончания процесса пиролиза остающийся в камере термического разложения косозольный остаток через средство - 4 периодически выгружается для дожига на колосниковую решетку - 20 обогревательной камеры, а зола выводится из термореактора системой - 21.
Наличие в перемешивающем устройстве - 22 свободно перемещающихся рабочих органов - 26 позволяет им при возникновении повышенного сопротивления «вдвигаться» - перемещаться в обратном направлении, что соответственно уменьшает момент сопротивления и предохраняет устройство от заклинивания.
Таким образом, совокупность указанных существенных признаков обеспечивает возможность экологически чистого термического уничтожения органосодержащих твердых отходов за счет сжигания газов пиролиза в оптимальных условиях, улучшения качества их смешения с подогретым воздухом и увеличения времени пребывания продуктов сгорания в топочном объеме при высоких температурах, что способствует процессу догорания вредных компонентов и обеспечивает экологически чистый состав газовых выбросов, позволяет поддерживать оптимальный температурный режим работы камеры термического разложения и каталитического дожигателя, что исключает опасность перегрева элементов конструкции и позволяет снизить вероятность заклинивания перемешивающего устройства.
Источники информации:
1. Патент США №4224286, кл. С 01 В 31/08, 1980.
2. Патент РФ N 2081372 "Устройство для утилизации твердых отходов"