Установка для термической переработки твердых бытовых отходов

Предлагаемой установка для термической переработки твердых бытовых отходов, позволяющей обеспечить полную экологическую безопасность и полную безотходность технологического процесса переработки отходов. Технический результат в предлагаемой полезной модели достигают созданием установки для термической переработки твердых бытовых отходов, которая, согласно полезной модели, снабжена устройством для очистки фильтрата отходов, установленным под приемно-разгрузочным устройством, устройствами для получения металлических слитков и строительных материалов из отходов сжигания, связанных с плавильным отделением, устройством для ультрадисперсного помола смеси для улавливания паров ртути, связанным с фильтром для улавливания паров ртути и с двухступенчатой газоочистной системой, причем расходный бункер мусоросжигательного котла выполнен с предохранительным механизмом, предназначенным для безопасной работы топки, при этом механизм подвода воздуха в воздухоподогреватели расположен непосредственно у котла-утилизатора, а плавильное отделение связано с топочной камерой мусоросжигательного котла и двухступенчатой газоочистной системой.

Предлагаемая полезная модель относится к области переработки твердых отходов огневым методом (теплоэнергетике), а именно, к установке для термической переработки твердых бытовых отходов, и может быть использовано как в коммунальном хозяйстве, так и в промышленности.

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. (Г.П.Беспамятнов и др. "Термические методы обезвреживания промышленных отходов", изд. "Химия", 1969 г., с.12, рис.4).

Недостатками известного устройства являются:

- огромные площади, занимаемые составными компонентами установки;

- в шлакоприемнике без его обогрева шлак быстро твердеет и попавшие в него с зольным остатком соли и окислы тяжелых металлов не удаляются;

- отходящий из печи газ не подвергается нейтрализации и имеющиеся в нем вредные и токсичные соединения: пары металлов, диоксины, хлориды, фураны, полиароматические углеводороды - попадают в атмосферу.

Известно устройство для сжигания бытовых отходов, содержащее приемно-разгрузочное устройство, последовательно расположенные за ним мусоросжигательный котел с топкой, топочной камерой и хвостовыми поверхностями нагрева, двухступенчатое газоочистное устройство, котел-утилизатор с камерой и хвостовыми поверхностями нагрева и дымовую трубу (Патент РФ 2114357, МПК F23G 5/00 от 27.06.98 г.).

Однако, известное устройство обладает недостатком, а именно, образующаяся значительная величина продуктов неполного сгорания отходов (химический и механический недожог), влияющая на образование опасных вредных веществ, таких как диоксины (C₁₂H₄Cl ₄O₂) и фураны (C₁₂H₄Cl ₄O).

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому техническому решению является установка для термической переработки твердых бытовых отходов, содержащая приемно-разгрузочное устройство, последовательно расположенные за ним мусоросжигательный котел, состоящий из расходного бункера, связанного с топочной камерой, имеющей автоматически действующую горелку для сжигания газообразного топлива, и хвостовые поверхности нагрева, двухступенчатую газоочистную систему, котел-утилизатор, состоящий из устройства повторного нагрева дымовых газов, за счет сжигания газообразного топлива, камеры и хвостовых поверхностей нагрева, в которых расположены воздухоподогреватели с механизмом подвода воздуха, фильтр для улавливания паров ртути, расположенный между котлом-утилизатором и дымовой трубой, плавильное отделение, связанное с топочной камерой (см. патент РФ 2303746 по Кл F23G 5/14, 2005 г.).

Известная установка позволяет полностью сжигать твердые, бытовые отходы, без образования опасных вредных веществ.

Однако, известное решение обладает рядом недостатков, а именно:

- отсутствует нейтрализация фильтрата отходов, состоящего из вредных компонентов, получаемых при химической реакции отходов с влагой;

- отсутствует защита мусоросжигательного котла, в случае аварийной ситуации (например, загрузка отходов при неисправности топочной камеры);

- повышенная металлоемкость установки из-за сложных связей между элементами конструкции, например, подача воздуха из приемно-разгрузочного устройства в воздухоподогреватели котла-утилизатора;

Техническим результатом, решаемым предлагаемой полезной моделью, является создание конструкции установки для термической переработки твердых бытовых отходов, позволяющей обеспечить полную экологическую безопасность и полную безотходность технологического процесса переработки отходов.

Технический результат в предлагаемой полезной модели достигают созданием установки для термической переработки твердых бытовых отходов, содержащей приемно-разгрузочное устройство, последовательно расположенные за ним мусоросжигательный котел, состоящий из расходного бункера, связанного с топочной камерой, имеющей автоматически действующую горелку для сжигания газообразного топлива, и хвостовые поверхности нагрева, двухступенчатую газоочистную систему, котел-утилизатор, состоящий из устройства повторного нагрева дымовых газов, за счет сжигания газообразного топлива, камеры и хвостовых поверхностей нагрева, в которых расположены воздухоподогреватели с механизмом подвода воздуха, фильтр для улавливания паров ртути, расположенный между котлом-утилизатором и дымовой трубой, плавильное отделение, связанное с топочной камерой, которая, согласно полезной модели, снабжена устройством для очистки фильтрата отходов, установленным под приемно-разгрузочным устройством, устройствами для получения металлических слитков и строительных материалов из отходов сжигания, связанных с плавильным отделением, устройством для ультрадисперсного помола смеси для улавливания паров ртути, связанным с фильтром для улавливания паров ртути и с двухступенчатой газоочистной системой, причем расходный бункер мусоросжигательного котла выполнен с предохранительным механизмом, предназначенным для безопасной работы топки, при этом механизм подвода воздуха в воздухоподогреватели расположен непосредственно у котла-утилизатора, а плавильное отделение связано с топочной камерой мусоросжигательного котла и двухступенчатой газоочистной системой.

Снабжение установки устройством для очистки фильтрата отходов, установленным под приемно-разгрузочным устройством позволяет очищать фильтрат от вредных веществ и получать чистую техническую воду, которую возвращают в технический цикл предприятия.

Снабжение установки устройствами для получения металлических слитков и строительных материалов из отходов сжигания расширяет функциональные возможности установки.

Снабжение установки устройством для ультрадисперсного помола смеси для улавливания паров ртути позволяет значительно повысить степень очистки газов от паров ртути, кроме того, введение ультрадисперсной смеси в двухступенчатую газоочистную систему обеспечивает дополнительную очистку от паров ртути.

Расположение механизма подвода воздуха в воздухоподогреватели непосредственно у котла-утилизатора (забор воздуха комнатной температуры) упрощает конструкцию установки, сокращает ее металлоемкость за счет исключения значительно количества трубопроводов, и экономит энергию за счет использования более теплого воздуха.

Проведенные патентные исследования показали, что не известны технические решения с указанной совокупностью существенных признаков, в аналогичных установках для термической переработки твердых бытовых отходов, т.е. предлагаемое решение, соответствует критерию «новизна».

Считаем, что сведений, изложенных в материалах заявки, достаточно для практического осуществления изобретения.

Сущность предлагаемой установки для термической переработки твердых бытовых отходов, поясняется нижеследующим описанием и чертежом, где показана технологическая схема предлагаемой установки.

Установка для термической переработки твердых бытовых отходов, содержит приемно-разгрузочное устройство 1, последовательно расположенные за ним мусоросжигательный котел, состоящий из расходного бункера 2 с предохранительным механизмом 3, предназначенным для безопасной работы топки, и связанного с топочной камерой 4, имеющей автоматически действующую горелку 5 для сжигания газообразного топлива, и хвостовые поверхности нагрева 6, двухступенчатую газоочистную систему 7, котел-утилизатор 8, состоящий из устройства повторного нагрева дымовых газов 9, за счет сжигания газообразного топлива, камеры 10 и хвостовых поверхностей нагрева 11, в которых расположены воздухоподогреватели 12 с механизмом подвода воздуха 13, фильтр 14 для улавливания паров ртути, расположенный между котлом-утилизатором 8 и дымовой трубой 15, плавильное отделение 16, связанное с топочной камерой 4, устройство для очистки фильтрата отходов 17, установленное под приемно-разгрузочным устройством 1, устройства для получения металлических слитков 18 и строительных материалов из отходов сжигания 19, связанных с плавильным отделением 16, устройство для ультрадисперсного помола смеси для улавливания паров ртути 20, связанное с фильтром 14 для улавливания паров ртути и с двухступенчатой газоочистной системой 7.

Двухступенчатая газоочистная система 7 может состоять из устройства для очистки от крупнодисперсной пыли и фильтра для очистки от мелкодисперсной пыли и химической очистки газов.

Механизм подвода воздуха 13 в воздухоподогреватели 12, например, вентилятор, расположен непосредственно у котла-утилизатора 8, а плавильное отделение 16 связано с топочной камерой 4 мусоросжигательного котла и двухступенчатой газоочистной системой 7.

В верхней части приемно-разгрузочного устройства 1 размещен грейферный мостовой кран 21, обеспечивающий загрузку твердым бытовым мусором расходный бункер 2 мусоросжигательного котла.

В мусоросжигательном котле и в котле-утилизаторе 8 в одном из газоходов предусмотрена система ввода раствора аммиака 22 для нейтрализации NO_x.

Для выработки электроэнергии в установке предусмотрен турбогенератор 23, получающий пар необходимых параметров от мусоросжигательного котла и котла-утилизатора 8.

Установка для термической переработки твердых бытовых отходов работает следующим образом:

Твердые бытовые отходы складируют в приемно-разгрузочном устройстве 1.

С помощью устройства для очистки фильтрата отходов, установленным под приемно-разгрузочным устройством производят очистку фильтрата отходов от вредных веществ и полученную чистую техническую воду возвращают в технический цикл предприятия.

Используемое устройство может быть любой известной конструкции, позволяющей очищать подобные продукты, и авторы на ее новизну не претендуют.

С помощью грейферного мостового крана 21 мусор поступает в расходный бункер 2 мусоросжигательного котла, затем в топочную камеру 4 где и происходит сжигание и частичное дожигание продуктов неполного сгорания отходов и деструкция молекулярных связей первичных диоксинов и фуранов.

Операции сжигания мусора и частичного дожигания продуктов неполного сгорания отходов известны и авторы на их новизну не претендуют.

Температуру сжигания мусора выбирают в зависимости от технологических возможностей и предъявляемых к конечному продукту требований.

Из мусоросжигательного котла дымовые газы направляют в двухступенчатую газоочистную систему 7, где их очищают от механической взвеси, окислов серы, фтористого и хлористого водорода и карбидов этих компонентов, а также тяжелых металлов, являющихся вредными веществами.

После газоочистной системы 7 дымовые газы поступают в устройство повторного нагрева дымовых газов 9 котла-утилизатора 8, где происходит полное догорание продуктов неполного сгорания отходов.

Затем эти нагретые дымовые газы поступают в камеру 10 котла-утилизатора 8, где происходит окончательная деструкция молекулярных связей вторичных диоксинов и фуранов, образовавшихся в восстановительной зоне мусоросжигательного котла.

Котел-утилизатор 8, работающий на ископаемом топливе (например, газообразном), позволяет вырабатывать вместе с мусоросжигательным котлом 8 постоянное количество пара, который используют в турбогенераторе 23 и выработки электроэнергии, а также для надежного обеспечения тепловой энергией собственных и внешних потребителей.

В котел-утилизатор 8 поступают дымовые газы от мусоросжигательного котла, очищенные от окислов серы, фтористого и хлористого водорода, являющихся весьма коррозионно-активными веществами, затем они поступают в установленные в хвостовых поверхностях нагрева 11 воздухоподогреватели 12 с механизмом подвода воздуха 13.

Так как механизмы подвода воздуха, например, вентиляторы (количество, которых зависит от технологических условий) установлены непосредственно около котла - утилизатора 8, то температура подаваемого воздуха, значительно выше чем в прототипе, что позволяет снизить энергетические затраты установки.

Перед поступлением отходящих дымовых газов в дымовую трубу 15 установлен фильтр 14 для улавливания паров ртути, находящейся в составе исходных бытовых отходов. Причем фильтр заполнен смесью для улавливания паров ртути ультрадисперсного помола, например, активированный уголь и оксид кальция (негашеная известь).

Смесь также добавляют в газоочистную систему. Мелкодисперстность смеси позволяет обеспечить большую степень очистки газов от ртути.

Для дожигания продуктов неполного сгорания, содержащихся в образующемся шлаке, используют плавильное отделение 16, в котором шлак превращают в жидкое состояние. В нем же расплавляется уловленная летучая зола. Затем вся указанная минеральная часть используется для изготовления товарной продукции.

Для обеспечения стабилизации процесса сжигания твердых бытовых отходов, и поддержания в обоих котлах необходимой температуры, а также для работы котла-утилизатора в составе предлагаемой технологической схемы, используют ископаемое топливо (например, газообразное).

Была изготовлена опытная установка и получены следующие результаты:

	Предполагаемые показатели	Значение показателя
1	Установленная мощность переработки мусора	100 тыс. тонн/год
2	Установленная мощность выработки э/э	12 МВт
3	Количество сотрудников	20 чел.
4	Мощность, потребляемая на собственные нужды	2,5 МВт
5	Ориентировочное количество требуемого внешнего топлива (условного топлива, q=7000 ккал/м.куб)	1,5 млн. м куб/год
6	Ориентировочное количество извлекаемого из состава мусора металла	4-8%
7	Ориентировочное количество производимых строительных материалов (в т.ч. гравия)	25%
8	Отпуск электроэнергии внешним потребителям (в рабочем режиме)	~9 МВт
9	Оценочный срок окупаемости проекта	до 5 лет
10	Ориентировочное кол-во населения, обслуживаемое станцией по переработке ТБО* (* - из расчета 400 кг ТБО1 чел в год)	100 тыс.чел.

Установка для термической переработки твердых бытовых отходов, содержащая приемно-разгрузочное устройство, последовательно расположенные за ним мусоросжигательный котел, состоящий из расходного бункера, связанного с топочной камерой, имеющей автоматически действующую горелку для сжигания газообразного топлива, и хвостовые поверхности нагрева, двухступенчатую газоочистную систему, котел-утилизатор, состоящий из устройства повторного нагрева дымовых газов за счет сжигания газообразного топлива, камеры и хвостовых поверхностей нагрева, в которых расположены воздухоподогреватели с механизмом подвода воздуха, фильтр для улавливания паров ртути, расположенный между котлом-утилизатором и дымовой трубой, плавильное отделение, связанное с топочной камерой, отличающаяся тем, что она снабжена устройством для очистки фильтрата отходов, установленным под приемно-разгрузочным устройством, устройствами для получения металлических слитков и строительных материалов из отходов сжигания, связанными с плавильным отделением, устройством для ультрадисперсного помола смеси для улавливания паров ртути, связанным с фильтром для улавливания паров ртути и с двухступенчатой газоочистной системой, причем расходный бункер мусоросжигательного котла выполнен с предохранительным механизмом, предназначенным для безопасной работы топки, при этом механизм подвода воздуха в воздухоподогреватели расположен непосредственно у котла-утилизатора, а плавильное отделение связано с топочной камерой мусоросжигательного котла и двухступенчатой газоочистной системой.