УСТАНОВКА ДЛЯ ТЕРМИЧЕСКОГО ОБЕЗВРЕЖИВАНИЯ ТВЕРДЫХ ОТХОДОВ

В настоящее время в мировой практике реализовано более десятка технологий обезвреживания твердых бытовых и промышленных отходов. Наиболее распространенными среди них являются термические способы. Известен ряд методов переработки твердых и промышленных отходов в режиме горения. Наиболее распространенными являются способы прямого сжигания в печах на колосниковых решетках специальной конструкции в потоке воздуха(RU 2273796, F23G 5/14, 10.04.2006;. RU 2232348, кл. F23G 7/00, 2002 г.; RU 26109UI, F23G 5/00,10.11.2002).
Эти методы приводят к образованию воздушных загрязнений, которые можно предотвратить лишь путем сложной и дорогой вторичной очистки дымовых газов
Известна мусоросжигательная печь, содержащая шахту, топочные камеры, решетку, газоход (GE 1404178,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.
К недостатку данной печи является плохое перемешивание летучих компонентов с вторичным воздухом, подводимым в зону горения. Летучие компоненты выделяются в результате прогрева твердых отходов, и в уходящих газах повышается концентрация вредных веществ.
Устройство, содержащее топочную камеру, шахту для подачи отходов, под, устройство для ввода воздуха, дымоход и горелочное устройство описано в заявке US 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 вредных ингредиентов. Кроме того по мере выгорания горючих отходов негорючие компоненты постепенно заполняют под, что снижают производительность печи.
Известна установка для термической переработки твердых отходов, включающая камерную печь, состоящую из камеры сжигания с бункером для загрузки отходов и выходом для удаления зольного остатка в шлакоприемник и камеры дожигания, сообщенной газоходом со скруббером, и систему фильтрации газов с бункером-накопителем пыли (RU 2137044, F23G 5/14,опубл.10.09.1999).
Недостатками данного устройства являются: огромные площади, занимаемые составными компонентами установки.
Известно, что барабанные вращающиеся печи - основной вид теплоэнергетического оборудования, которое применяется для централизованного сжигания твердых и пастообразных промышленных отходов (ПО). Такими печами оснащены практически все станции обезвреживания ПО, построенные в странах Западной Европы за последние годы.
Вращающаяся печь поддерживает отходы в постоянном движении, благодаря чему возможна полная дегазация отходов и их газификация. Барабанные печи имеют небольшую запыленность отходящих газов и могут располагаться на открытом воздухе, кроме топочной части и камеры загрузки.
Недостатками вращающихся барабанных печей являются громоздкость, большие капитальные затраты и относительная сложность эксплуатации.
Известен также способ и устройство сжигания твердых отходов в барабанных вращающихся печах (Под ред. Г.П.Беспамятнова, Богушевской К.К и др. “Термические  методы обезвреживания отходов”, изд. “Химия”, 1975 г., с. 31, рис. 19, 20, 21), включающего собственно барабанную вращающую печь и камеру дожигания газообразных и твердых продуктов недожога. Технологический процесс состоит из основных стадий-сушка отходов в начальном участке барабанной печи, подогрева отходов до температуры самовоспламенения, горение сухого материала, дожигание продуктов химического и механического недожога.
Данное устройство, выбранное за прототип предлагаемой полезной модели, обладает следующими недостатками:
- при проведении всех выше перечисленных стадий (кроме дожигания) последовательно в одном аппарате - барабанной вращающейся печи на стадиях подогрева и горения сухой материал контактирует с окислителем, разбавленным балластными газами сушки, что снижает концентрацию кислорода в зоне контакта, замедляет процесс и приводит к увеличению рабочего объема печи;
- требуются затраты дополнительного топлива на прогрев сушильных газов до температуры горения сухого материала на стадии горения;
- требуется футеровка низкотемпературной камеры сушки, поскольку прерывать футеровку по длине печи не представляется возможным по условиям прочности кладки;
Технический результат использования предлагаемой полезной модели состоит в повышении энергетической и экономической эффективности процесса термического обезвреживания твердых отходов с использованием барабанной вращающейся печи.
Для достижения указанного технического результата предлагается установка термического обезвреживания твердых отходов, содержащая камеру сушки отходов, снабженную загрузочным устройством, барабанную вращающуюся печь сжигания отходов и камеру дожигания с расположенным в нижней ее части выводом коксозольного остатка, отличающаяся тем, что между камерой сушки и барабанной вращающейся печью сжигания помещена неподвижная промежуточная камера, в верхней части которой находится газопровод, направляющий газообразные продукты сушки в камеру дожигания, а в нижней ее части расположен плазмотрон и канал для подачи дутьевого воздуха в барабанную вращающуюся печь сжигания, в которую из камеры сушки, снабженной плазмотроном, через футерованный желоб, расположенный в неподвижной промежуточной камере подаются высушенные отходы, а после их сжигания в барабанной вращающейся печи горячие продукты горения снизу поступают в камеру дожигания.
Таким образом, в предусмотренной конструкцией установки неподвижной промежуточной камере поступающие из камеры сушки газообразные продукты и сухие твердые отходы разделяются - первые поступают на дожигание вверх, вторые через желоб - на горение в барабанную вращающуюся печь сжигания и из нее горячие газы сжигания твердых отходов поступают в камеру дожигания.
Данная конструкция установки обезвреживания твердых отходов предотвращает на стадии горения контакт твердого сухого материала с продуктами сушки, а органические примеси в газообразных продуктах сушки обезвреживаются на стадии дожигания за счет тепла продуктов горения твердого материала.
Низкотемпературная камера сушки, выполненная в виде барабана с возможностью вращения, не футеруется, т.к. не контактирует с материалом повышенной температуры Полезная модель иллюстрируется на фиг.1,где представлена схема предлагаемой в качестве полезной модели установки для термического обезвреживания твердых отходов в разрезе по оси А-А.
Установка включает в себя сушильную камеру 1 с загрузочным устройством 13, неподвижную промежуточную камеру 2, барабанную вращающуюся печь сжигания отходов 3, газоход 4 с дроссельным клапаном 12, камеру дожигания 5, плазмотроны 6, футерованный желоб подачи высушенных отходов 7 Предложенная установка работает следующим образом.
На обезвреживание в камеру сушки 1 через загрузочное устройство 13 поступает обезвоженный осадок очистных сооружений с влажностью 60%. Зольность сухого остатка-30%. Влага из отходов испаряется в сушильной камере 1, где пары и сухой материал нагреваются до 300°С. Сушка производится за счет тепла, продуцированного плазмотроном 6, которым снабжена сушильная камера.
Пары воды и летучие вещества 10 сушильной камеры 1 из неподвижной промежуточной камеры 2 направляются по газопроводу 4 с дроссельным клапаном 12 в камеру дожигания 4. На сжигание в барабанную вращающуюся печь 3 из промежуточной неподвижной камеры 2 по желобу 7 после сушки поступает сухая горючая масса. Объем дутьевого воздуха в барабанную вращающуюся печь сжигания отходов 3 подается через канал дутьевого воздуха 8 неподвижной камеры 2. Тепло в барабанной вращающейся печи сжигания 3 инициируется плазмотроном 6, расположенным в нижнем торце неподвижной камеры 2.
Оба потока газов-сушильный и поток продуктов горения сухого осадка -, выходящий из барабанной вращающейся печи сжигания 3 после сжигания отходов - смешиваются в камере дожигания 5, при этом достигается результирующая температура (около 1100°С), достаточная для дожигания газообразных и твердых продуктов неполного горения.
Наличие в предлагаемой установке, в отличие от прототипа, неподвижной промежуточной камеры ввиду отсутствия в барабанной вращающейся печи сжигания сушильных газов и снижения избытка воздуха позволяет снизить объем горения, требуемые огнеупорные материалы, равно как и мощность тягодутьевого оборудования. Объем дутьевого воздуха, ввиду отсутствия инертов, может быть снижен до минимальных значений, допустимых для барабанных печей.
Поскольку сушильная камера в виде барабана с возможностью вращения не входит в состав барабанной печи, как это предусмотрено в большинстве конструкций печей, и не футеруется ввиду относительно низкой температуры процесса сушки, то при длине сушильной части барабана - 8 м, диаметре - 1,2 м, в отсутствии футеровочной кладки толщиной 0,345 м., экономия средств при использовании предложенной установки составит около 300 тыс. руб.
Если бы сушильные газы направлялись бы на стадию сжигания и прогревались до температуры горения-около 1600°С, - на это было бы затрачено топливо на сумму около 3000руб/ч.
Таким образом, предлагаемая в качестве полезной модели установка для термического обезвреживания твердых отходов позволяет при ее использовании повысить энергетическую и экономическую эффективность процесса термического обезвреживания твердых отходов.