Установка для сжигания твердых бытовых и других органических отходов с углем
Изобретение относится к области теплоэнергетики с использованием нетрадиционных видов топлива - органических отходов промышленности и жизнедеятельности человека, например твердых бытовых отходов, отходов древесины, лигнина, пластмасс, целлюлозы, автопокрышек и др. Изобретение может быть применено в котельных и коммунально-бытовых предприятиях наряду с твердым традиционным топливом - углем. Задачей предлагаемого технического решения является повышение полноты сгорания твердых бытовых и других органических отходов с углем, обеспечивающее более высокую энергетическую эффективность процесса и его экологическую безопасность. Задача решается тем, что установка для сжигания твердых бытовых и других органических отходов с углем, включающая систему подачи отходов и угля, систему подачи воздуха, механизм удаления шлака, питатель подачи угля, дополнительно включает систему подачи угля и воздуха, смонтированные к пиролизной камере, представляющей собой горизонтальный канал таким образом, что обеспечивают факельное сжигание измельченного до порошка угля, а система подачи отходов смонтирована таким образом, что обеспечивает вбрасывание отходов в факел, механизм удаления шлака расположен в нижней части вертикальной циклонной камеры окислительного дожига пиролизного газа - смеси продуктов сгорания угля и термического распада отходов, снабженной системой подачи вторичного воздуха и сообщенной с последовательно расположенной камерой каталитического дожига, работающей по принципу беспламенной горелки, для полного окисления остаточных углеродов, и камерой осаждения золы для отделения тонкодисперсной минеральной части продуктов сгорания от газовой. 2 ил.
Изобретение относится к области теплоэнергетики с использованием нетрадиционных видов топлива - органических отходов промышленности и жизнедеятельности человека, например твердых бытовых отходов, отходов древесины, лигнина, пластмасс, целлюлозы, автопокрышек и др. Изобретение может быть применено в котельных и коммунально-бытовых предприятиях наряду с твердым традиционным топливом - углем.
Проблема утилизации твердых бытовых и других органических отходов заключается в том, что достичь автогенного окисления, т.е. сгорания за счет внутренней энергии самих отходов без привлечения дополнительной энергии достаточно трудно из-за большой влажности и, как правило, большого содержания в них минеральных включений.Поэтому в большинстве известных технических решений твердые бытовые и другие органические отходы сжигают, используя дополнительные источники энергии.Известно устройство в способе термической переработки бытовых отходов (а.с. 1836603, F 23 G 5/00), включающее шахту с загрузочным устройством, плазменные горелки, летку для выпуска шлака, газоход для отходящих газов, дополнительно снабженное ванной для выпуска расплава металла, оборудованной вертикальными перегородками с окнами, а по периметру шахты над плазмотронами установлены горелки.Недостатком известного устройства является необходимость использования для получения плазмы чистого водорода, а также применение токов высокого напряжения - 1200 В на электроразряднике, что делает устройство сложным по конструкции и небезопасным в эксплуатации, при этом очевидно, что технико-экономические показатели известного устройства низки, т.к. стоимость использованного для получения плазмы чистого водорода несопоставимо выше отпускной стоимости товарной тепловой энергии как результата функционирования устройства.Известна установка в способе термической переработки органических отходов (а.с. 2140611, 6 F 23 G 5/08, 5/14, 7/00), выполненная в виде реактора, в котором осуществляется термическая переработка отходов за счет энергии сжигания горючего газа, полученного воздействием электрической дуги на топочный мазут.Недостатком установки является применение дефицитного и достаточно дорогого топочного мазута, для использования которого необходимо иметь специальные хранилища с подогревом, а применение электрической дуги для газификации мазута требует организации высоконадежной аппаратуры, прежде всего с точки зрения техники безопасности. В реальных условиях современных котельных внедрить такое техническое решение практически невозможно.Наиболее близким техническим решением, принятым за прототип, является "Топка для сжигания твердых бытовых отходов с углем" по авт.св. №2125206, 6 F 23 G 5/00, содержащая систему подачи отходов и угля, колосниковые решетки, систему подачи воздуха, механизм удаления шлака, питатель подачи угля на слой отходов с течкой и заслонкой, предтопком с подачей угля под слой отходов, соединенным с питателем подачи угля на слой отходов с возможностью их работы и (или) последовательно посредством установленных в соответствующих точках заслонок, управляемых датчиком температуры, размещенным на выходе топки, и механизм удаления золы.Недостатком прототипа является неполнота сгорания угля и отходов, характерная для любых тепловых устройств со слоевым сжиганием топлива, в результате которого, как показывает практика, со шлаком отходят от 15 до 30% несгоревшей органической субстанции топлива, в данном случае отходов и угля. В результате снижается энергетическая эффективность топки и увеличивается выброс вредных веществ.Задачей предлагаемого технического решения является повышение полноты сгорания твердых бытовых и других органических отходов с углем, обеспечивающее более высокую энергетическую эффективность процесса и его экологическую безопасность.Задача решается тем, что установка для сжигания твердых бытовых и других органических отходов с углем, включающая систему подачи отходов и угля, систему подачи воздуха, механизм удаления шлака, питатель подачи угля, дополнительно включает систему подачи угля и воздуха, смонтированные к пиролизной камере, представляющей собой горизонтальный канал таким образом, что обеспечивают факельное сжигание измельченного до порошка угля, а система подачи отходов смонтирована таким образом, что обеспечивает вбрасывание отходов в факел, механизм удаления шлака расположен в нижней части вертикальной циклонной камеры окислительного дожига пиролизного газа - смеси продуктов сгорания угля и термического распада отходов, снабженной системой подачи вторичного воздуха и сообщенной с последовательно расположенной камерой каталитического дожига, работающей по принципу беспламенной горелки, для полного окисления остаточных углеродов, и камерой осаждения золы для отделения тонкодисперсной минеральной части продуктов сгорания от газовойНа фиг.1 изображен продольный разрез А-А установки.На фиг.2 изображен разрез Б-Б в плане.Установка для сжигания твердых бытовых и других органических отходов с углем состоит из пиролизной камеры 1, циклонной камеры окислительного дожига 2, камеры каталитического дожига 3, камеры осаждения золы 4.К пиролизной камере 1, представляющей горизонтальный канал, смонтирован воздуховод дутьевой машины 6 с бункером измельченного угля 7 и питателем угля 8. На пиролизной камере 1 смонтирован бункер отходов 9 и питатель отходов 10.В циклонной камере окислительного дожига и представляющей вертикальный цилиндр выполнены фурма пиролизного газа 11 и фурма вторичного воздуха 12, через которую воздух подается дутьевой машиной 13. В нижней части циклонной камеры окислительного дожига 2 располагается гидравлический шлакосборник 14. Камера каталитического дожига 3 выполнена в виде вертикальных щелевых газоходов, стенки которых выложены из алюмосиликатных огнеупоров. Камера осаждения золы 4 имеет в нижней части сборник твердых дисперсных частиц и механизм удаления золы 5.Работа установки сжигания твердых бытовых и других органических отходов с углем осуществляется в следующей последовательности.Предварительно измельченные отходы подают в бункер 9. Измельченный уголь подают в бункер 7. Дутьевая машина 6 нагнетает воздух в пиролизную камеру 1. Из бункера 7, питателем 8 уголь попадает в воздушную струю, смешивается с воздухом и топливная смесь сгорает факелом 15 в пиролизной камере 1. Из бункера 9 питателем 10 отходы 16 вбрасываются в факел 15 и при движении газового потока через пиролизную камеру 1 подвергаются интенсивному термическому воздействию, в результате которого происходит пиролиз, т.е. распад органической субстанции на летучие продукты (включая испаренную воду отходов) и твердый остаток - смесь углерода и минерального шлака. Смесь продуктов сгорания угля и продуктов термического распада отходов - условно пиролизный газ - 17 тангенциально через фурму 11 вводится в циклонную камеру окислительного дожига 2, где смешивается с вторичным воздухом, поступающим от дутьевой машины 13 через фурму 12. В результате окислительного дожига образуются продукты сгорания 18, состоящие из азота, СО2, Н2О, SО2, с незначительной примесью неокисленных углеводородов. Крупный шлак собирается в нижней части циклонной камеры окислительного дожига 2 и удаляется через гидравлический шлакосборник 14. Продукты сгорания 18 проходят камеру каталитического дожига 3, в которой происходит необратимое окисление остаточных углеводородов, включая полихлордибензодиоксины. Далее, проходя через камеру осаждения золы 4, в результате резкого падения скорости потока из продуктов сгорания выпадает зола 19, которая периодически выводится механизмом удаления золы 5. Из камеры осаждения золы 4 продукты сгорания направляются в теплообменный аппарат, например котел-утилизатор.Примеры практического использования предлагаемого технического решения, построенные на основе экспериментальных работПример 1Имеется действующая котельная мощностью 50 Гкал тепловой энергии в час. Котельная работает на буром угле с теплотворной способностью 3740 ккал/кг и тратит в час 16 т угля.Предполагается заменить 50% угля на твердые бытовые отходы со средней влажностью 40% и средней расчетной теплотворной способностью 2500 ккал/кг.По условиям примера выходная мощность котельной 50 Гкал/ч должна сохраниться. Это условие выполняется при соотношении компонентов: отходы - 12 т/ч, уголь - 8 т/ч.При пиролизе отходы распадаются: на летучие - 80,9%; углерод -15%; минеральный остаток - 4,1%.Летучие состоят: смолы - 8,4%; вода - 64,3%; СО2 - 7,5%;СО - 5,9%; легкие углеводороды - 9%; прочие - 4,9%.Для сжигания 1 кг бурого угля требуется 6,28 кг (5,2 м3) воздуха, при этом состав продуктов сгорания следующий: СО2 - 20,5%; H2O - 8,1%; SO2 - 0,04%; О2 - 4,1%; N2 - 67,26%; зола - 0,1 кг.Таким образом за 1 ч работы котельной должно быть подано в пиролизную камеру 1: воздух 8000 кг![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/183.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/176.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/176.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/176.gif)
Формула изобретения
Установка для сжигания твердых бытовых и других органических отходов с углем, включающая систему подачи отходов и угля, систему подачи воздуха, механизм удаления шлака, питатель подачи угля, отличающаяся тем, что системы подачи угля и воздуха смонтированы к пиролизной камере, представляющей собой горизонтальный канал, таким образом, что обеспечивают факельное сжигание измельченного до порошка угля, а система подачи отходов смонтирована таким образом, что обеспечивает вбрасывание отходов в факел, механизм удаления шлака расположен в нижней части вертикальной циклонной камеры окислительного дожига пиролизного газа - смеси продуктов сгорания угля и термического распада отходов, снабженной системой подачи вторичного воздуха и сообщенной с последовательно расположенными камерой каталитического дожига, работающей по принципу беспламенной горелки, для полного окисления остаточных углеводородов, и камерой осаждения золы для отделения тонкодисперсной минеральной части продуктов сгорания от газовой.РИСУНКИ
Рисунок 1, Рисунок 2