Устройство пиролитической утилизации твердых отходов

Полезная модель относится к области пиролитической утилизации твердых отходов произвольного морфологического состава и происхождения. Утилизация твердых отходов выполняется с помощью пиролиза в атмосфере с недостатком кислорода и последующим дожиганием пиролитических газов в атмосфере с избытком кислорода. Для повышения устойчивости и управляемости процессов пиролиза и дожигания независимо от морфологического состава и происхождения отходов в камерах пиролиза и дожигания реализовано непрерывное горение горелок на одном из видов топлива. Для повышения качества обеззараживания продуктов пиролиза увеличена длина камеры дожигания и повышена температура в ней, что приводит к более полной диссоциации диоксинов и фуранов, с одной стороны, но и к увеличению тепловых потерь с охлаждающим камеры пиролиза и дожигания воздухом, а также реализовано объемное смешение отходящих тазов с воздухом охлаждения камер пиролиза и дожигания, так что в результате прямого теплообмена между этими газами температура отходящих газов быстро понижается до температур, при которых повторный синтез дикосинов и фуранов невозможен. Для повышения тепловой эффективности устройства (уменьшения расхода постоянно подаваемого топлива, с одной стороны, и компенсацию тепловых потерь с охлаждающим камеры пиролиза и дожигания воздухом, с другой стороны) в качестве вторичного воздуха на горение в камеру смешения подается воздух, подогретый в теплообменнике «газ-газ» теплом отходящих из камеры объемного смешивания газов перед их сбросом в атмосферу.

Полезная модель относится к области пиролитической утилизации твердых отходов произвольного морфологического состава и происхождения.

Известно устройство разложения отходов, содержащее пиролизную камеру и термический реактор дожига, осуществляющее пиролиз отходов в атмосфере с недостатком кислорода и с последующим дожиганием продуктов пиролиза в атмосфере с избытком кислорода (Е.П.Вишневский. Технология и оборудование экологически безопасного разложения отходов (многозонная инсинерация). С.О.К., 12, 2004 г. - http://www.c-o-k.ru/showtext/?id=871&from=headings&params=id=5%26name=). Недостатком данного устройства является использование в качестве топлива только продуктов пиролиза, что делает нестабильным как процесс пиролиза, так и процесс дожигания из-за разброса характеристик этого топлива, получаемого из отходов разного морфологического состава и происхождения. Кроме того, недостаточный уровень рекуперации тепла, образующегося в пиролизной камере и в термическом реакторе дожига приводит к необходимости использования котла-утилизатора утилизации этого тепла и для охлаждения отходящих газов. Кроме того, котел-утилизатор, являясь теплообменником непрямого теплообмена, не позволяет создать такую кинетику охлаждения отходящих газов, чтобы полностью подавить возможность повторного синтеза диксинов и фуранов, разложение которых происходит в термическом реакторе дожига.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату является мусоросжигательная установка для уничтожения медицинских отходов (http://www.atiincinerateurs.com/templates/ru/Document.html), содержащая топочную камеру (пиролиза), камеру вторичного сгорания газа, вентилятор подачи первичного и вторичного воздуха на горение. Для пиролиза отходов и дожигания пиролизных газов используется как собственно пиролизный газ, так и природных газ в случаях, когда теплотворная способность пиролизного газа является недостаточной. Недостатком устройства является: охлаждение отходящих газов поверхностным теплообменом, что замедляет процесс их охлаждения, создавая условия для повторного синтеза диоксинов и фуранов; отсутствие рекуперации тепла, вырабатываемого в топочной камере и камере вторичного сгорания газа, что приводит к необходимости использования специального утилизатора тепла (водонагреватель) и увеличивает расход природного газа в режиме его непрерывной подачи.

Основной задачей, решаемой предлагаемой полезной моделью, является создание устройства, позволяющего в рамках единого технического решения повысить тепловую эффективность, повысить устойчивость и управляемость процессов пиролиза и дожигания пиролизных газов, и повысить качество утилизации твердых отходов и обеззараживания продуктов утилизации.

Поставленная цель достигается тем, что топливо вдувается в пиролизную камеру и камеру дожигания непрерывно, но в небольших количествах, так как для горения используется подогретый воздух, получивший тепло в теплообменнике за камерой объемного смешения, а также за счет дожигания продуктов пиролиза в удлиненной камере дожигания, оснащенной на выходе камерой объемного смешения отходящих газов с частью охлаждающего воздуха, использующегося для охлаждения камеры пиролиза и камеры дожигания. Непрерывное вдувание топлива в пиролизную камеру и камеру дожигания делает весь процесс устойчивым и управляемым независимо от теплотворной способности утилизируемых отходов, рекуперация тепла через воздух на горение уменьшает количество вдуваемого топлива до минимальных значений при поддержании высокой температуры дожигания не менее 1200°С. Удлиненная камера дожигания увеличивает время дожигания минимум до 6 с, что приводит к полному разложению диоксинов и фуранов. Объемное смешение отходящих газов с частью охлаждающего воздуха увеличивает скорость охлаждения и подавляет возможный повторный синтез диоксинов и фуранов.

На фиг.1 представлено устройство пиролитической утилизации твердых отходов.

Устройство содержит пиролизную камеру 1, камеру дожигания 2, реакционное пространство которой сообщается с реакционным пространством пиролизной камеры 1, а каналы охлаждения камеры дожигания 2 сообщаются с каналами охлаждения пиролизной камеры 1, первый напорный вентилятор 3, второй напорный вентилятор 4, причем каналы охлаждения пиролизной камеры 1 соединены со вторым напорным вентилятором 4, первую горелку 5, установленную в пиролизной камере 1 и соединенную своими воздушными входами с трактом подачи первичного воздуха от первого напорного вентилятора 3, а своими топливными входами с трактом подачи топлива 7, вторую горелку 6, установленную в камере дожигания 2 и соединенную своими воздушными входами с трактом подачи первичного воздуха от первого напорного вентилятора 3, а своими топливными входами с трактом подачи топлива 7, камеру объемного смешения 8, форсунки которой соединены с каналами охлаждения камеры дожигания 2, теплообменник «газ-газ» 9, вход одного из газовых каналов которого соединен с третьим напорным вентилятором 10, причем выход того же газового канала соединен с впускным отверстием камеры дожигания 2, а вход второго газового канала теплообменника 9 соединен с выходом камеры объемного смешения 8, причем выход того же канала соединен со входом дымосососа 11.

Пиролиз утилизируемых отходов осуществляется в пиролизной камере 1. Для поддержания необходимой температуры пиролиза независимо от морфологического состава отходов и их происхождения используется не только теплота сгорания пиролизного газа, но и теплота сгорания топлива. Непрерывное сжигание топлива в пиролизной камере делает процесс пиролиза устойчивым и управляемым. Топливо сгорает в первой горелке 5, куда поступает по тракту подачи топлива 7. В горелку 5 подается, также, первичный воздух на горение от первого напорного вентилятора 3. Горение в пиролизной камере 1 происходит в условиях недостатка кислорода.

Из пиролизной камеры 1 продукты пиролиза поступают в удлиненную камеру дожигания 2, где дожигаются в условиях избытка кислорода при высокой температуре около 1200°С в течение времени, большем 6 с. Для поддержания горения в камере дожигания в нее вводят тепло от сгорания топлива, поступающего во вторую горелку 6 по тракту подачи топлива 7. Первичный воздух на горение подается в горелку 6 первым напорным вентилятором 3. Для экономии топлива в камере дожигания вводят вторичный воздух, подогретый в теплообменнике 9, в который его подает третий напорный вентилятор 10. Дожигание пиролизных газов в течение длительного времени при высоких температурах с избытком кислорода приводит к полному разложению диоксинов и фуранов.

Для уменьшения тепловых потерь со стен камер пиролиза 1 и дожигания 2 в окружающее пространство, через их соединенные охлаждающие каналы продувается охлаждающий воздух, который подает второй напорный вентилятор 4, а для уменьшения тепловых потерь с охлаждающим камеры пиролиза и дожигания воздухом часть тепла возвращается со вторичным в камеру дожигания.

На выходе камеры дожигания 2 установлена камера объемного смешения 8. В камеру объемного смешения 8 поступают продукты сгорания из камеры дожигания 2 и воздух из соединенных каналов охлаждения камер пиролиза 1 и дожигания 2, куда его подает второй напорный вентилятор 4. Объемное смешение холодного воздуха с продуктами сгорания приводит к быстрому снижению температуры отходящих газов до температур, при которых повторный синтез диоксинов и фуранов становится невозможным.

После камеры объемного смешения 8 отходящие газы еще обладают значительными запасами тепла, которые в теплообменнике 9 передаются вторичному воздуху, подаваемому третьим напорным вентилятором 10.

Охлажденные и полностью обеззараженные отходящие газы выводятся в атмосферу с помощью дымососа 11.

1. Устройство пиролитической утилизации твердых отходов, содержащее камеру пиролиза и камеру дожигания, причем операционные объемы камер пиролиза и дожигания и их каналы охлаждения сообщаются друг с другом соответственно, первую горелку в камере пиролиза и вторую горелку в камере дожигания, входы подачи топлива которых подсоединены к тракту подачи топлива, первый напорный вентилятор, подсоединенный к входам подачи первичного воздуха первой и второй горелок, второй напорный вентилятор, присоединенный к входу соединенных каналов охлаждения камер пиролиза и дожигания, и дымосос, отличающееся тем, что для повышения тепловой эффективности устройства, повышения устойчивости и управляемости процессов пиролиза и дожигания пиролизных газов, и повышения качества утилизации твердых отходов и обезвреживания продуктов утилизации в нем увеличена длина камеры дожигания, на выходе камеры дожигания установлена камера объемного смешения с форсунками вдувания охлаждающего воздуха, операционный объем которой соединен с операционным объемом камеры дожигания, а форсунки вдувания охлаждающего воздуха соединены с каналами охлаждения камеры дожигания, между дымососом и выходом камеры объемного смешения установлен теплообменник «газ-газ», а также установлен третий напорный вентилятор, причем вход первого газового канала теплообменника соединен с выходом третьего напорного вентилятора, выход первого газового канала теплообменника соединен с входом вторичного воздуха камеры дожигания, вход второго газового канала теплообменника соединен с выходом камеры объемного смешения, а выход второго газового канала соединен со входом дымососа.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что для уменьшения загрязнения окружающей среды в качестве топлива используется природный газ.