Мусоросжигательная установка
Полезная модель может быть использована для утилизации твердых и жидких бытовых и промышленных отходов. Задача: обеспечение полноты сжигания мусора, независимо от его качественного состава при снижении выбросов вредных компонентов в атмосферу. Сущность: мусоросжигательная установка, содержащая топку, узел подачи мусора, узел утилизации тепла газообразных продуктов сжигания, средство выгрузки шлака, узел удаления золы, средство подачи воздуха, дымоход и дымовую трубу, отличается тем, что топка выполнена в виде барабана футерованного термостойким материалом, например, шамотом, установленного горизонтально с возможностью вращения вокруг продольной оси, при этом, узел подачи мусора содержит бункер, снабженный заслонкой, связанный с приемным отверстием топки посредством герметичного корпуса, полость которого связана с воздухоподающим каналом, при этом торец топки открыт в камеру дожигания, нижняя часть которой, выполнена в виде шлакоприемного бункера и снабжена дополнительным воздухоподающим каналом, причем узел утилизации тепла газообразных продуктов сжигания выполнен в виде теплообменной камеры, в полости которой размещена теплообменная секция газоходные каналы ткоторой размещены вертикально, при этом верхний конец теплообменной камеры газовым каналом связан с верхним концом камеры дожигания, а ее нижний конец связан дымоходом с дымовой трубой и оборудован средствами золоудаления. Кроме того, камера дожигания выполнена из термостойкого материала, например, шамота.
Полезная модель относится к устройствам для утилизации мусора путем сжигания может быть использована для утилизации твердых бытовых и промышленных отходов.
Известна мусоросжигательная установка, содержащая сортировочное устройство, печь для пиролиза углеродсодержащих материалов, выход которой через дезинтегратор сообщается с подземным газогенератором (см., пат. РФ №2156406, 2000 г.).
Недостаток этого решения громоздкость технологической линии, загрязнение атмосферы, недостаточная управляемость газогенератора, как средства сжигания пиролизованного углеродсодержащего материала, кроме того, территориально такая установка может быть реализована только при наличии запасов угля или битумного сланца.
Известна также мусоросжигательная установка, содержащая топку, узел подачи мусора, узел утилизации тепла газообразных продуктов сжигания, средство выгрузки шлака, узел удаления золы, средство подачи воздуха, дымоход и дымовую трубу, (см. ж-л «Вокруг света» №12, 2001 г. с. 120-125 или caUThttp://www/ecolog/info/stati/img/44_shemal/png).
Недостаток этой установки - необходимость предварительной подготовки мусора (например, удаление легкоплавких компонентов (пластмассы, гудрона и др.), поскольку на колосниковых решетках данные вещества, превращаясь в жидкость, стекают в подколосниковое пространство, не успевая сгореть. Кроме того, мусор в данных топках прессуется, при этом, его верхние слои, сгорая, покрываются коркой вспененного шлака, который изолирует их от термического воздействия, поэтому нижние слои мусора, в недогоревшем виде выбрасываются в зольник и требуют повторной утилизации. Кроме того, для поддержания рабочей температуры в камере
сгорания приходится использовать дополнительное топливо (до 15% по массе на единицу сжигаемых отходов). Кроме того, установка имеет большие габариты. Все это снижает эффективность процесса сжигания мусора, снижает его экологичность, повышает его ресурсоемкость.
Задача на решение которой направлено заявленное решение выражается в обеспечении полноты сжигания мусора, независимо от его качественного состава при снижении выбросов вредных компонентов в атмосферу.
Технический результат, достигаемый при решении поставленной задачи выражается в исключении необходимости предварительной подготовки мусора (например, удаление легкоплавких компонентов (пластмассы, гудрона и др.), исключении расхода дополнительного топлива, полном сжигании мусора, снижении выбросов вредных компонентов в атмосферу до ПДК. Кроме того, установка имеет простую конструкцию и сравнительно небольшие габариты, что позволяет использовать ее в качестве теплогенератора.
Для решения поставленной задачи мусоросжигательная установка, содержащая топку, узел подачи мусора, узел утилизации тепла газообразных продуктов сжигания, средство выгрузки шлака, узел удаления золы, средство подачи воздуха, дымоход и дымовую трубу, отличается тем, что топка выполнена в виде барабана футерованного термостойким материалом, например, шамотом, установленного горизонтально с возможностью вращения вокруг продольной оси, при этом, узел подачи мусора содержит бункер, снабженный заслонкой, связанный с приемным отверстием топки посредством герметичного корпуса, полость которого связана с воздухоподающим каналом, при этом торец топки открыт в камеру дожигания, нижняя часть которой, выполнена в виде шлакоприемного бункера и снабжена дополнительным воздухоподающим каналом, причем узел утилизации тепла газообразных продуктов сжигания выполнен в виде теплообменной камеры, в полости которой размещена теплообменная
секция, газоходные каналы которой размещены вертикально, при этом верхний конец теплообменной камеры газовым каналом связан с верхним концом камеры дожигания, а ее нижний конец связан дымоходом с дымовой трубой и оборудован средствами золоудаления. Кроме того, камера дожигания выполнена из термостойкого материала, например, шамота.
Сопоставление признаков заявленного решения с признаками прототипа и аналогов свидетельствует о его соответствии критерию "новизна".
Совокупность признаков, характеризующих полезную модель обеспечивает полноту сжигания мусора, независимо от его качественного состава при снижении выбросов вредных компонентов в атмосферу.
На фиг.1 показан продольный разрез учстановки; на фиг.2 -горизонтальный разрез по теплообменной камере.
На чертежах показаны топка, выполненная в виде барабана 1, установленного горизонтально с возможностью вращения вокруг продольной оси 2 и футерованного термостойким материалом 3, например, шамотом. Также показаны опоры барабана, обеспечивающие его вращение, одна из которых выполнена в виде цапфы 4, а вторая выполнена как неподвижное гнездо 5 через отверстие которого пропущен корпус барабана 1. Названные опорные элементы жестко зафиксированы в пространстве на общем фундаменте. Механизм вращения барабана выполнен по известной схеме и включает закрепленный на внешней поверхности барабана 1 зубчатый пояс 6, с которым взаимодействует приводное колесо 7, закрепленное на валу 8 низкооборотного электродвигателя 9 (или редуктор электродвигателя).
В цапфе 4 размещено приемное отверстие топки, для чего, через цапфу пропущен выпускной конец герметичного корпуса 10, приемное отверстие которого является выпускным отверстием бункера 11, снабженного заслонкой 12, при этом участки стенок герметичного корпуса 10, контактирующие с мусором снабжены водяной рубашкой 13, Кроме того, герметичный корпус 10 посредством воздухоподающего канала 14,
снабженного воздушной заслонкой 15, связан с источником воздуха, например, вентилятором (на чертежах не показан).
Один конец барабана 1, вставлен в цапфу 4 (фактически, образующую его торцовую стенку), а второй, с возможностью вращения и с использованием известных средств герметизации стыкового соединения пропущен через стенку камеры дожигания 16, нижняя часть 17 которой, расположенная ниже уровня торца топки, выполнена в виде шлакоприемного бункера 18 (с запирающей заслонкой - на чертежах не показана) и снабжена дополнительным воздухоподающим каналом 19 с воздушной заслонкой (на чертежах не показана).
Верхний конец 20 теплообменной камеры 21, газовым каналом 22, связан с верхним концом 23 камеры дожигания 16, а ее нижний конец 24 связан дымоходом 25 с дымовой трубой 26. Нижний конец теплообменной камеры 21 оборудован средствами золоудаления, для этого нижняя часть камеры может быть выполнена в виде золоприемного бункера 27 с соответствующей заслонкой 28, или оборудована механическими толкателями, скребковыми конвейерами и т.п. механизмами. Кроме того, показаны газоходные каналы 29, теплообменной секции, размещенные вертикально.
Стенки барабана 1 (топки и обращенной в нее поверхности цапфы 4) и камеры дожигания 16 выполнены из термостойкого материала, например, шамотного кирпича (камера дожигания выполнена в виде прямоугольного вертикального колодца, продольная ось которой направлена вертикально вверх, при этом внутренняя ее полость выложена шамотным кирпичом в шахматном порядке, для лучшего смешивания, поступающих из топки, газов (продуктов газифицирования и возгонки мусора и топлива) с кислородом воздуха (поступающим из дополнительного воздухоподающего канала 19). Оболочка барабана 1, теплообменные секции теплообменной камеры 21 и регулирующие заслонки выполнены из металла. Стенки теплообменной камеры (кроме отделяющей ее от камеры дожигания)
выполнены из обычного кирпича или металла. Теплообменная секция выполнена известным образом, например, в виде герметичной полости из металла через которую пропущен пучок вертикально размещенных газоходных каналов 29, выполненных из металлических труб. Теплообменная секция, посредством соответствующих патрубков, подключена к аккумулятору нагретой воды или системе теплоснабжения (на чертежах упомянутые здесь элементы не показаны). В зависимости от вида топлива (твердое или жидкое) меняется тип топливоподающего узла (твердое дезинтегрированное топливо перемешивается с мусором и подается в топку, жидкое сжигается с использованием соответствующих горелок, формирующих факел горения в объеме топки).
Заявленная установка работает следующим образом. Печь переводят в рабочий режим, сжигая в ней топливо без мусора, до ее прогрева (у приемного отверстия - порядка 600-800°С, у выпускного -порядка 1100-1200°С). При сжигании топлива идет разогрев стенок топки и других элементов печи, выполненных из шамота. Горение топлива поддерживается кислородом воздуха поступающим в топку через воздухоподающий канал 14 и далее - герметичный корпус 10.
После чего начинают подачу мусора. Мусор в топку подают непрерывно, дискретными порциями - из бункера 11 по герметичному корпусу 10, отсекая их заслонкой 12. При этом, вода циркулирующая в водяной рубашке 13, не позволяет тепловому излучению из топки воспламенять или расплавлять поступающий мусор. Далее мусор попадает в топку (барабан 1) вращающуюся в цапфе 4 и неподвижном гнезде 5. Шамотная футеровка барабана 1, имеет большую тепловую инерцию, что позволяет поддерживать высокую температуру в топке даже при поступлении мусора с большим содержанием влаги, благодаря чему отпадает необходимость в использовании дополнительного топлива. Отсутствие в топке колосников позволяет сжигать жидкие, и твердые легкоплавкие отходы. Скорость сжигания мусора увеличивается за счет
постоянного перемешивания и измельчения содержимого барабана 1, при его вращении. Последнее одновременно обеспечивает и направленное общее продвижение негорючих остатков к шлакоприемному бункеру 18. Воздух подается как в топку, так и в камеру дожигания 16 через соответствующие заслонки, которыми регулируется его подача.
Нагретые в топке газы (СО, метан, пылевидные несгоревшие частицы топлива и т.п.)- продукты газифицирования и возгонки мусора и топлива нагреваются и так как в топке нет отвода тепла «всплывают» в ее верхнюю часть и через открытый торец топки попадают в нижний конец камеры дожигания, где вступают во взаимодействие с кислородом воздуха, поступающим по дополнительному воздухоподающему каналу 19.
Стенки камеры разогретые горячими газами отдают часть своего тепла дополнительному воздуху, как и шлаковая масса, поступающая из топки, что обеспечивает его подогрев, до вступления этого воздуха в контакт с газами и другими продуктами газифицирования и возгонки твердого топлива). Реакция взаимодействия воздуха с газами и другими продуктами газифицирования и возгонки топлива и мусора, идет с выделением тепла, поэтому продукты сгорания топочных газов не остывают и стремятся к верхнему концу камеры дожигания. При прохождении газов через камеру дожигания 16 их температура поднимается более 1500°С. При этом сгорают все возможные горючие частицы и газы, не образуя копоти на стенках камеры, что способствует лучшему теплообмену. Напором всплывающих газов, раскаленные газообразные продукты сгорания, из камеры дожигания вытесняются в теплообменную камеру по газовому каналу 22.
При поступлении мусора с содержанием резины и пластмасс образуется большое количество копоти, которая догорает без остатка в камере дожигания 16 при форсированной подаче воздуха через соответствующую воздушную заслонку. При поступлении воздуха через эту заслонку происходит охлаждение золы и воздух проходит в камеру
дожигания 16 нагретым.
В установке не используется принудительный наддув воздуха или дымососы, т.к. сама теплообменная камера является промежуточным воздушным насосом, работающим за счет разницы температур, входящих в нее и выходящих из нее дымовых газов.
Так же не используются специальные очистительные циклоны, т.к. эту функцию выполняет теплообменная камера. В ней происходит расширение объема дымовых газов и снижается скорость газовых потоков и поскольку отсутствует завихрение воздушной среды, охлажденный пепел (зола уноса) выпадает на дно в нижней части теплообменной камеры (золоприемный бункер 27- откуда сбрасывается при открытии заслонки 28).
В теплообменной камере 21 раскаленные газообразные продукты сгорания контактируют с поверхностями нагрева теплообменных секций. В результате этого они быстро остывают и стекают по их газоходным каналам 29, отдавая свое тепло воде, заполняющей межтрубное пространство Горячая вода используется в зависимости от принятой схемы - либо сбрасывается в аккумулятор нагретой воды (на чертежах не показан) либо в систему отопления.
Остывшие газы, температура которых не превышает 100°С, поступают через дымоход 25 в дымовую трубу 26. На выходе дымовой трубы 26 газы бесцветны не содержат частиц копоти и дыма.
Возможность регулирования объемов дополнительного воздуха (посредством заслонки регулирующей заданное перекрытие канала 19 для подвода дополнительного воздуха) обеспечивает возможность оптимизации процесса горения в зависимости от объема сжигаемого топлива.
1. Мусоросжигательная установка, содержащая топку, узел подачи мусора, узел утилизации тепла газообразных продуктов сжигания, средство выгрузки шлака, узел удаления золы, средство подачи воздуха, дымоход и дымовую трубу, отличающаяся тем, что топка выполнена в виде барабана футерованного термостойким материалом, например, шамотом, установленного горизонтально с возможностью вращения вокруг продольной оси, при этом узел подачи мусора содержит бункер, снабженный заслонкой, связанный с приемным отверстием топки посредством герметичного корпуса, полость которого связана с воздухоподающим каналом, при этом торец топки открыт в камеру дожигания, нижняя часть которой, выполнена в виде шлакоприемного бункера и снабжена дополнительным воздухоподающим каналом, причем узел утилизации тепла газообразных продуктов сжигания выполнен в виде теплообменной камеры, в полости которой размещена теплообменная секция, газоходные каналы которой размещены вертикально, при этом верхний конец теплообменной камеры газовым каналом связан с верхним концом камеры дожигания, а ее нижний конец связан дымоходом с дымовой трубой и оборудован средствами золоудаления.
2. Мусоросжигательная установка по п.1, отличающаяся тем, что камера дожигания выполнена из термостойкого материала, например, шамота.
