Установка для термічної переробки твердих побутових та промислових відходів

1 Установка для термічної переробки твердих побутових та промислових ВІДХОДІВ, ЩО МІСТИТЬ вертикальний реактор піролізу з камерою спалювання, завантажувальний бункер з механізмом для примусового переміщення ВІДХОДІВ, два розташованих один над одним теплообмінники та патрубки для підведення повітря до теплообмінників, яка відрізняється тим, що вона додатково обладнана вузлом підготовки ВІДХОДІВ, який виконано у вигляді системи скребкових конвеєрів, два з яких утворюють в сукупності з двома паралельними Винахід відноситься до охорони оточення, а саме до утилізації твердих побутових та промислових ВІДХОДІВ шляхом їх піролізу Відомий пристрій для спалювання ВІДХОДІВ (деклараційний патент на винахід України № 28993 A, F23G 5/24, опуб 16 10 2000 р, бюл № 15), який містить реактор з футерованим горном і розташованими в футеровці повітропід від ними соплами, завантажувальний бункер та патрубок для підведення повітря 3 зовнішнього боку реактора розташований футерований кожух Порожнина, яка утворена зовнішньою боковою поверхнею реактора і внутрішньою поверхнею кожуха, виконує роль теплообмінника і призначена для нагрівання повітря, яке надходить в горн реактора Недоліками установки є невелика її продуктивність, а також низька теплотворча здібність піролізного газу Ці недоліки викликані тим, що відходи завантажують в реактор без їх попередньої підготовки Тому до реактора відходи надходять в розпушеному вигляді ЩІЛЬНІСТЬ їх не перевищує 0,2т/м3 Крім того відходи мають велику вологість, яка досягає 20-25% Із знайомих пристрмв найбільш близькою за вертикально установленими стінками клиноподібний приймальний бункер, а третій конвеєр одним кінцем розташований під розвантажувальним отвором приймального бункера, а другим над завантажувальним бункером, при цьому поміж робочою та холостою гілками конвеєра розташована з'єднана трубопроводом з верхнім теплообмінником розподільча камера, верхня частина якої утворена перфорованим днищем жолоба конвеєра 2 Установка за п 1 , яка відрізняється тим, що розвантажувальна частина скребкового конвеєра розташована вище за його завантажувальну частину 3 Установка за п 1 , яка відрізняється тим, що відношення площі завантажувального отвору приймального бункера до площі його розвантажувального отвору складає (6-8) 1 технічною сутністю та досягаемому технічному результату є установка для спалювання ВІДХОДІВ по патенту України № 34561 А Установка містить в собі реактор з футерованим горном, завантажувальний бункер та два теплообмінники, один з яких служить для нагрівання повітря, яке надходить в горн, а другий - для нагрівання повітря, яке надходить в сушильну камеру, розташовану поміж завантажувальним бункером та реактором і виконану у вигляді шахти Цей пристрій використано в якості прототипу Наявність сушильної камери, в яку надходить гаряче повітря від теплообмінника, не забезпечує необхідного зниження вологості ВІДХОДІВ Це пов'язано з тим, що оскільки відходи надходять в сушильну камеру в розпушеному вигляді, більша частина гарячого повітря проходить через відходи, не встигаючи передати їм своє тепло Крім того, при високій та нестабільній початковій вологості ВІДХОДІВ температура повітря, яке покидає сушильну камеру, нерідко опускається нижче крапки роси, в результаті відбувається конденсація вологи на відходах Через низьку ЩІЛЬНІСТЬ ВІДХОДІВ В сушильну камеру разом з відходами надходить 00 о 00 ю 58708 велика КІЛЬКІСТЬ повітря (до 200-250% від об'єму видобутого піролізного газу), яке в 2-3 рази знижує теплотворну здібність піролізного газу Перераховані недоліки негативно впливають на роботу установки Установка має низьку продуктивність, якість піролізного газу незадовільна В основу винаходу поставлено завдання удосконалити установку для термічної переробки ВІДХОДІВ шляхом доповнення установки засобами для ущільнення і висушення ВІДХОДІВ до вологості не більше 6% перед безпосередньою поданою їх до завантажувального бункеру Таке удосконалення забезпечить підвищення продуктивності установки та якості піролізного газу Суть винаходу полягає в тому, що установка для термічної переробки твердих побутових та промислових ВІДХОДІВ, що містить в собі вертикальний реактор піролізу з камерою спалювання, завантажувальний бункер з механізмом для примусового переміщення ВІДХОДІВ, два розташованих один над одним теплообмінники та патрубки для підведення повітря до теплообмінників, додатково обладнана вузлом підготовки ВІДХОДІВ, ЯКИЙ виконано у вигляді системи скребкових конвеєрів, два з яких утворюють в сукупності з двома паралельними вертикально установленими стінками клиноподібний приймальний бункер, а третій одним кінцем розташований під розвантажувальним отвором приймального бункеру, а другим - над завантажувальним бункером, при цьому поміж робочою та холостою гілками конвеєра розташована з'єднана трубопроводом з верхнім теплообмінником розподільча камера, верхня частина якої утворена перфорованим дном жолоба конвейєра Спільними З прототипом суттєвими ознаками винаходу є вертикальний реактор піролізу з камерою спалювання, завантажувальний бункер з механізмом для примусового переміщення ВІДХОДІВ, два розташованих один над одним теплообмінники, патрубки для підведення повітря до теплообмінників ВІДМІННИМИ ВІД прототипа суттєвими ознаками винаходу є наявність клиноподібного приймального бункеру, виконаного у вигляді двох скребкових конвеєрів і двох паралельних вертикально установлених стінок, наявність третього скребкового конвеєра, розташованого одним кінцем під розвантажувальним отвором приймального бункеру, а другим - над завантажувальним бункером, наявність розподільчої камери, розташованої поміж робочою та холостою гілками конвейєра і з'єднаної трубопроводом з верхнім теплообмінником, верхня частина камери утворена перфорованим жолобом Перераховані суттєві ознаки винаходу є необхідними і достатніми на всі випадки, на які поширюється область використання винаходу Альтернативними ознаками винаходу є розташування розвантажувальної частини конвеєра вище за його завантажувальну частину, відношення площини завантажувального отвору приймального бункеру до площини його розвантажувального отвору складає 6-ь8/1 Між суттєвими ознаками винаходу і технічним результатом - підвищенням продуктивності установки, зниженням вологості ВІДХОДІВ, які надходять до реактору піролізу, - існує причинно-наслідковий зв'язок, який пояснюється наступними доказами Відходи, ЯКІ надходять в приймальний бункер, мають низьку ЩІЛЬНІСТЬ і високу та нестабільну вологість Два скребкові конвеєри розташовані таким чином, що утворюють звужений до низу бункер Примусово переміщуючи відходи зверху до низу, конвеєри пресують їх, збільшуючи ЩІЛЬНІСТЬ ВІДХОДІВ в 6-8 разів, а також видавлюють фізичну воду, зменшуючи вологу ВІДХОДІВ на 30-40% від початкової вологи Спресовані в приймальному бункері відходи розвантажуються на скребковий конвеєр рівним шаром, товщина якого в 8-10 разів менше товщини шару ВІДХОДІВ В сушильній шахті установки за прототипом, а площина конвеєра, ВІДПОВІДНО, в 8-10 разів більша ніж площина поперечного перетину сушильної шахти Здійснюючи сушку ВІДХОДІВ на конвеєрі, на якому товщина шару ВІДХОДІВ відносно мала, а площа ВІДХОДІВ ВІДНО СНО велика, є можливість здійснювати процес сушки ВІДХОДІВ більш ефективно, подаючи в сушильну камеру значно більше нагрітого в теплообміннику повітря При цьому конденсація пари води у верхній частині шару ВІДХОДІВ не відбувається навіть тоді, коли повітря надходить в розподільчу камеру з температурою, не на багато більшою за температуру крапки роси (110-120°С) В результаті експериментальних досліджень знайдена оптимальна ступінь пресування ВІДХОДІВ в приймальному бункері Для більшості переробляємих ВІДХОДІВ ЩІЛЬНІСТЬ 'їх при вивантаженні з приймального бункеру складає 1,0-1,4т/м3 При такій ЩІЛЬНОСТІ ВІДХОДІВ спостерігається максимальна передача їм тепла від гарячого повітря, яке надходить з розподільчої камери через перфороване днище жолоба завантажувального конвеєра Розташування розвантажувальної частини завантажувального конвеєра вище завантажувальної його частини дає можливість запобігти попаданню води, віджатої в приймальному бункері, на спресовані відходи, які транспортуються конвеєром в завантажувальний бункер Завдяки стабільній та високій ЩІЛЬНОСТІ, а також низькій вологості ВІДХОДІВ, ЯКІ надходять в реактор, процеси горіння і високотемпературного піролізу проходять стабільно Піролізний газ містить в собі в 2-3 рази менше баласту, а продуктивність установки збільшується в 2-2,5 рази Таким чином, сукупність суттєвих ознак винаходу є необхідною і достатньою для досягнення технічного результату Винахід пояснюється кресленнями на фіг 1 зображена установка для термічної переробки ВІДХОДІВ (повздовжній перетин), на фіг 2 зображений поперечний перетин завантажувального конвеєру та розподільчої камери Установка містить в собі реактор піролізу 1 з футерованою камерою спалювання(горном) 2, завантажувальний бункер 3 з механізмом 4 для примусового переміщення ВІДХОДІВ, теплообмінники 5 і 6 для нагрівання повітря, яке надходить в камеру спалювання 2 та нагрівання повітря для 58708 попередньої сушки ВІДХОДІВ перед безпосередньою їх подачою в завантажувальний бункер З Установка обладнана клиноподібним бункером, який виконано у вигляді двох скребкових конвеєрів 7 та двох бокових вертикально установлених стінок 8 Установка має загрузочний скребковий конвеєр 9, поміж робочою та холостою гілками якого розміщена розподільча камера 10, верхня частина якої утворена перфорованим днищем 11 жолоба конвеєра 9 Розподільча камера 10 з'єднана трубопроводом 12 з теплообмінником 6 Для нагнітання повітря в теплообмінники 5 і 6 установка обладнана вентилятором 13 та патрубками 14 і 15 Для виходу піролізного газу в верхній частині реактору знаходиться кільцевий газозбірник 16, від якого газ відводиться через патрубок 17 споживачу Установка працює наступним чином На дно камери спалювання (горна) 2 завантажувальним механізмом 4 подають горючий матеріал, наприклад, кокс, дрова та інше Після розпалювання горючого матеріалу та досягнення стійкого горіння тверді побутові та промислові відходи завантажують в приймальний бункер, утворений двома скребковими конвеєрами 7 та стінками 8 Спресовані скребковими конвеєрами 7 відходи, з яких одночасно віджата фізична вода, розвантажуються на конвеєр 9 Повітря, нагріте в теплообміннику 6 до температури 120°С і більше, подається трубопроводом 12 до газорозподільчої камери 10, звідки повітря через перфороване дно жолоба конвеєра 9 надходить безпосередньо в шар транспортуємих ВІДХОДІВ Довжина конвеєра 9 і швидкість руху вибрані таким чином, щоб забезпечити максимальний теплообмін між повітрям і відходами Висушені відходи з температурою 110°115°С подаються в завантажувальний бункер 3, в якому за допомогою механізма для примусового переміщення ВІДХОДІВ, виконаного, наприклад, у вигляді шнека, відбувається переміщення і додаткове пресування ВІДХОДІВ Висушені і спресовані відходи надходять в зону піролізу реактора і далі в зону горіння В зоні горіння відходи згоряють, а на їх місце надходять нові порції ВІДХОДІВ КІЛЬКІСТЬ повітря, яке подають в камеру згоряння твердих ВІДХОДІВ, розраховують таким чином, щоб його було достатньо для повного згоряння твердих ВІДХОДІВ, але недостатньо для спалювання газоподібного палива, яке виникає в наслідок піролізу Розплавлений шлак від спалювання ВІДХОДІВ потрапляє на дно горна 2 і потім відправляється на подальшу переробку Піролізний газ, який збирається в кільцевому газозбірнику 16, відводиться через патрубок 17 споживачу 58708 A - A 10 Комп'ютерна верстка С Волобуева Підписано до друку 05 09 2003 Тираж39 прим Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, Львівська площа, 8, м Київ, МСП, 04655, Україна ТОВ "Міжнародний науковий комітет", вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна