Установка для сжигания отходов
Установка для сжигания отходов относится к области энерготехнологического оборудования и может быть использована для утилизации бытовых и промышленных отходов и отопления производственных помещений и других объектов хозяйственного назначения. Задача полезной модели - повышение маневренности энерготехнологического устройства, эффективности за счет снижения расхода энергии и потерь тепла, а также упрощение конструкции. Она решается тем, что установка содержит камеру газификации с пережимом, снабженную устройствами для подачи биомасс, устройством для розжига, соплами для подачи первичного воздуха, оснащенных регулятором, устройствами для загрузки и выгрузки инертного материала, а также форсунками и газопроводом для подачи природного газа, заместительными соплами и воздуховодом для подачи воздуха, оснащенными запорными клапанами, переключателем и насосом, и камеру дожигания, снабженную соплами для подачи вторичного воздуха, в своей верхней части переходящую в газоотводящий тракт. Камера газификации и камера дожигания выполнены совместно в вертикальной компоновке. В камере дожигания и газоотводящем тракте расположены многоходовые рекуператоры для подогрева сетевой воды оснащенные запорным клапаном, а также предусмотрен патрубок с задвижкой для отбора генераторного газа. Технический результат заключается в том, что процесс утилизации различных бытовых и промышленных отходов переменной влажности, без предварительной сушки сырья, протекает параллельно с процессом получения горючего генераторного газа, который может использоваться для получения тепловой энергии с целью отопления производственных помещений и других объектов хозяйственного назначения.
Полезная модель относится к области энерготехнологического оборудования и может быть использована для утилизации бытовых и промышленных отходов и отопления производственных помещений и других объектов хозяйственного назначения.
Известна установка для сжигания древесных отходов (патент на изобретение РФ №2044953), предназначенная для сжигания низкокалорийного топлива, преимущественно коро-древесных отходов, в промышленной теплоэнергетике. Топливо в предтопке подвергают неполному сгоранию в кипящем слое инертного материала, образовавшиеся газообразные продукты газификации с уносом мелких частиц топлива дожигают в топке котла, уловленные в системах сепарации в холодной воронке топки котла мелкие частицы несгоревшего топлива возвращают на дожигание в предтопок.
Недостатком установки является ее узкая целевая направленность - для переработки древесных отходов. Кроме того, для создания кипящего слоя необходима высокая скорость воздуха, что отчасти и является причиной уноса мелких частиц топлива.
Известна циклонная печь для сжигания отходов (патент на изобретение РФ №2261219), содержащая циклонные камеры, размещенные друг за другом по ходу движения расщепляемых отходов, устройства ввода топлива и окислителя. Передачу продуктов расщепления из одной циклонной камеры в следующую циклонную камеру осуществляют посредством тангенциально выполненных устройств прямоугольного или овального сечения, они же и создают закручивающийся вихрь в каждой камере. Циклонная печь, состоящая из трех или четырех циклонных камер, изготовленных в виде вертикальных цилиндров одного диаметра и одной высоты, выполнена из неметаллических термохимически стойких материалов. Все циклонные камеры описаны наружной футерованной обечайкой, тем самым создавая герметически закрытую среду, препятствуя утечке газов из циклонных камер в окружающую среду. Устройство ввода отходов размещено в центре любой крышки, вдоль ее оси, а устройство вывода - в последней циклонной камере.
Недостатками печи являются сложность конструкции и большие размеры, довольно высокая цена и необходимость изготовления циклонных камер из неметаллического термохимически стойкого материала.
Прототипом предлагаемой полезной модели является энерготехнологическая установка с газогенератором и газогенератор для газификации органосодержащих отходов (патент на изобретение РФ №2123635), предназначенные для газификации сельскохозяйственных отходов с последующим сжиганием полученного генераторного газа в котельных установках, содержащая газогенератор, котел с топочной камерой, трубопровод подачи генераторного газа из газогенератора к горелке топочной камеры котла, воздухопроводы подачи воздуха в камеру
газификации и в топочную камеру, трубопровод подачи водяного пара в газогенератор. Трубопровод подачи генераторного газа снабжен клапаном-отсекателем и подсоединен к трубопроводу подачи водяного пара дополнительным трубопроводом, в котором установлены запорные электромагнитные клапаны и разрывная мембрана, срабатывающая под действием давления пара. Газогенератор содержит герметичный корпус, патрубок отвода генераторного газа, узел загрузки топлива. Узел загрузки включает приемный бункер и винтовой подающий питатель с приводом. Подающий питатель имеет части длины, переменные, плавно уменьшающиеся в сторону выходного отверстия питателя, диаметр и шаг витков. Приемный бункер имеет форму наклонного лотка с разнесенными в вертикальной плоскости друг от друга входным и выходным отверстиями, при этом стенка бункера, находящаяся под его входным отверстием, наклонена к плоскости входного отверстия питателя под углом, превышающим на 3-5° угол естественного откоса используемого топлива. Газогенератор в верхней части выполнен в форме усеченного конуса и снабжен датчиком уровня слоя топлива, функционально связанным с приводом подающего питателя.
Недостатками прототипа являются потеря физического тепла генераторного газа при транспортировке от газификатора к котлу с топочной камерой. Подача пара в газификатор позволяет быстро остановить процесс газификации, но при последующем пуске возникают трудности, связанные с обработкой влажных биомасс.
В установке перерабатываются как сортированные, так и смешанные отходы различных промышленных производств, сельского хозяйства, бытовой мусор. Эти отходы имеют переменную и часто высокую влажность, что создает необходимость в их предварительной сушке. Для оптимизации процесса горения необходима определенная влажность в камере газификации топлива. Для инициализации процесса газификации и сжигания биомасс необходима дополнительная высокопотенциальная тепловая энергия. Эта энергия вырабатывается за счет сжигания растопочного материала, либо за счет наличия в топках горелок, на которые подводится жидкое или газообразное топливо.
Задачей, предлагаемой полезной модели является повышение маневренности, эффективности энерготехнологического устройства, за счет снижения расхода энергии и потерь тепла, упрощение конструкции.
Поставленная задача решается тем, что установка для сжигания отходов включает камеру газификации с устройством для подачи биомасс, а также, функционально связанные между собой, переключателем, трубопровод для газообразного топлива, снабженный запорным клапаном с форсунками для подачи газа и воздуховод с насосом для регулируемой подачи воздуха и запорным клапаном воздуховода. Кроме того, камера газификации содержит устройство для розжига, сопла для подачи первичного воздуха, патрубок для отвода золошлаковых отходов, устройства для загрузки и выгрузки инертного материала. Камера газификации имеет
пережим, а газораспределительная решетка наклонена к плоскости устройства для розжига, под углом 
(угол наклона зависит от вида используемых биомасс). Причем камера газификации выполнена в вертикальной компоновке совместно с камерой дожигания, содержащей сопла для подачи вторичного воздуха и многоходовые рекуператоры, которая в своей верхней части образует газоотводящий тракт, оснащенный задвижкой, также имеющий многоходовые рекуператоры. Камера дожигания имеет патрубок для отбора генераторного газа, снабженный задвижкой.
Технический результат применения предлагаемой полезной модели заключается в том, что процесс утилизации различных бытовых и промышленных отходов переменной влажности, без предварительной сушки сырья, протекает параллельно с процессом получения горючего генераторного газа, который может использоваться для получения тепловой энергии с целью отопления производственных помещений и других объектов хозяйственного назначения.
Установка для сжигания отходов представлена на фиг.1.
Установка содержит камеру газификации 1 и камеру дожигания 2, выполненные совместно в вертикальной компоновке. Камера газификации 1 снабжена дутьевыми соплами 3 для подачи первичного воздуха, расположенными фронтально и оснащенными регулятором 4. Там же имеются устройства для подачи биомасс 5. В нижней части камеры газификации 1 расположена наклонная распределительная решетка 6, под которой находится газораспределительное устройство 7, которым снабжены находящиеся еще ниже газовые камеры 8. На наклонном днище камеры 9 расположены форсунки 10 для подачи газа, подключенные к газопроводу 11, снабженному запорным клапаном газопровода 12. Также на днище 9 расположены заместительные сопла 13 для подачи воздуха, подключенные к воздуховоду 14, снабженному запорным клапаном воздуховода 15 и насосом 16. Переключатель 17 соединен с запорным клапаном газопровода 12 и запорным клапаном воздуховода 15. В нижней части наклонной распределительной решетки 6 расположен патрубок для отвода золошлаковых отходов 18. Камера газификации 1 с одной стороны оборудована устройством для розжига 19 и устройством для загрузки инертного материала 20 с другой стороны, а также устройством для выгрузки инертного материала 21, расположенного у основания днища. Камера газификации 1 в верхней части имеет пережим 22. В камере дожигания 2, расположенной выше камеры газификации 1, имеются сопла 23 для подачи вторичного воздуха. Верхняя часть камеры дожигания 2 переходит в газоотводящий тракт 24. В камере дожигания 2 и газоотводящем тракте 24 расположены многоходовые рекуператоры 25, имеющие запорный клапан водовода 26 и подогревающие сетевую воду для потребителей 27, отходящими дымовыми газами 28. В устройстве предусмотрен патрубок 29 для отбора генераторного газа, снабженный задвижкой 30. Газоотводящий тракт снабжен задвижкой 31.
Отличием от прототипа является:
- совместное исполнение камеры газификации, имеющей пережим, и камеры дожигания, что исключает необходимость в газопроводе для генераторного газа, благодаря чему отсутствуют потери тепла генераторного газа при транспортировке и упрощается конструкция установки;
- наличие устройства для розжига в камере газификации, а также отсутствие трубопровода для подачи водяного пара в устройство;
- подвод газа не к горелкам топочной камеры, а к форсункам, находящихся на днище камеры газификации;
- наличие многоходовых рекуператоров, позволяющих снизить потери тепла с уходящими газами.
Установка для сжигания отходов работает следующим образом. Задвижка 30 находится в положении, перекрывающим патрубок 29 для отбора генераторного газа. Задвижка 31 газоотводящего тракта открыта. Запорный клапан водовода 26 открыт. В камеру газификации 1 на наклонную распределительную решетку 6 загружается инертный материал (например: керамика или песок, диаметром до нескольких миллиметров) при помощи устройства для загрузки инертного материала 20. Предварительно измельченная биомасса (частицы имеют размер до нескольких миллиметров) посредством устройства для подачи биомасс 5 подается в камеру газификации 1 выше уровня первоначальной загрузки инертного материала. Одновременно в камеру газификации 1 с помощью дутьевых сопел для подачи первичного воздуха 3, расположенных фронтально, подается воздух со скоростью около 5м/с, при этом регулятор 4 находится в положении, обеспечивающем подачу воздуха, достаточную для сжигания природного газа и частичного окисления биомасс. Переключатель 17 приводится в положение, при котором запорный клапан газопровода 12 открыт и запорный клапан воздуховода 15 закрыт. При таком положении переключателя 17 газ по газопроводу 11, через днище 9, подается в форсунки для подачи газа 10, и далее через газовые камеры 8 и газораспределительное устройство 7 во внутреннюю часть камеры газификации 1, заполненную инертным материалом и биомассами. Природный газ, равномерно распределяясь в слое биомассы, способствует созданию равномерного кипящего слоя по всему сечению установки. Продукты сгорания природного газа имеют несколько больший объем, высокую температуру и скорость движения частиц, что будет создавать необходимые давления для формирования кипящего слоя при небольших скоростях газа на входе в топку. С помощью устройства для розжига 19 инициализируется процесс горения природного газа. Создание кипящего слоя не в воздушном потоке, а в потоке газа и продуктов сгорания позволяет поддерживать достаточно высокие температуры для переработки отходов с большой влажностью, благодаря чему они подсушиваются и, при помощи пережима 22, способствующего созданию кипящего слоя, совместно с инертным материалом, образуют циркулирующий кипящий слой, в котором происходит газификация биомасс. Образующийся генераторный газ состоит в основном из СО, Н2, возможны примеси СН4, СО2 и других углеводородов.
Генераторный газ поступает в камеру дожигания 2, куда с помощью сопел для подачи вторичного воздуха 23 подается воздух в количестве, достаточном для полного окисления генераторного газа. Далее продукты сгорания поступают в газоотводящий тракт 24. Камера дожигания 2 и газоотводящий тракт 24 оборудованы многоходовыми рекуператорами 25, в которых при открытом запорном клапане водовода 26, нагревается сетевая вода для потребителей 27 отходящими дымовыми газами 28. При этом температура дымовых газов на выходе понижается. Образующиеся в процессе сжигания золошлаковые отходы удаляются через патрубок для отвода золошлаковых отходов 18. После достижения достаточно высоких температур и стабилизации процесса переключатель 17 приводится в положение, при котором запорный клапан газопровода 12 закрыт и запорный клапан воздуховода 15 открыт. После достижения достаточно высоких температур и стабилизации процесса происходит прекращение подачи газа в форсунки для подачи газа 10 и с помощью переключения переключателя 17 осуществляется переход с подачи газа на подачу воздуха в подрешеточную полость, и по воздуховоду 14 с помощью насоса 16 начинается подача воздуха в заместительные сопла для подачи воздуха 13. Воздух из заместительных сопел для подачи воздуха 13, пройдя через газовые камеры 8 и газораспределительное устройство 7, попадает во внутреннюю часть камеры газификации 1. Одновременно с этим регулятор 4 приводится в положение, при котором уменьшается подача воздуха в дутьевые сопла для подачи первичного воздуха 3. При понижении температуры в камере газификации 1 или при повышении влажности поступающих биомасс переключатель 17 вновь приводится в положение, при котором запорный клапан газопровода 12 открыт и запорный клапан воздуховода 15 закрыт, а регулятор 4 приводится в положение, при котором увеличивается подача воздуха в дутьевые сопла для подачи первичного воздуха 3. В случае полной остановки установки инертный материал из камеры газификации 1 выгружается посредством устройства для выгрузки инертного материала 21. В случае, когда нет потребности в нагреве сетевой воды для потребителей, или, когда есть потребность у дополнительных потребителей в генераторном газе, прекращается подача вторичного воздуха 23, перекрывается запорный клапан водовода 26, закрывается задвижка 31, открывается задвижка 30 и в патрубок 29 начинает поступать генераторный газ.
Таким образом, предлагаемая полезная модель позволяет совместить процессы утилизации различных бытовых и промышленных отходов переменной влажности без предварительной сушки сырья с процессом получения горючего генераторного газа, который может использоваться для получения тепловой энергии с целью отопления производственных помещений и других объектов хозяйственного назначения при незначительном расходе природного газа (для инициализации и оптимизации процесса газификации отходов).
Установка для сжигания отходов, содержащая патрубок для отбора генераторного газа с задвижкой, камеру газификации, снабженную устройствами для подачи отходов, соплами для подачи первичного воздуха, устройством для отвода золошлаковых отходов и камеру дожигания, содержащую сопла для подачи вторичного воздуха, отличающаяся тем, что камера газификации, в своей верхней части имеющая пережим, выполнена в вертикальной компоновке совместно с камерой дожигания с, расположенными в ней и в соединенном с ней газоотводящем тракте, многоходовыми рекуператорами для подогрева сетевой воды, оснащенными запорным клапаном, причем камера газификации расположена ниже камеры дожигания и снабжена устройством для розжига и устройством для выгрузки инертного материала с одной стороны, и устройством для загрузки инертного материала - с другой, а также находящимися на наклонном днище и распределительной решетке с газораспределительным устройством, форсунками для подачи природного газа и заместительными соплами для подачи воздуха, оснащенными запорным клапаном, переключателем и насосом, а патрубок для отбора генераторного газа находится в камере дожигания.
