ИЗОБРЕТЕНИЕ
Патент Российской Федерации RU2122155
КОМПЛЕКС ДЛЯ ПЕРЕРАБОТКИ ТВЕРДЫХ БЫТОВЫХ И ПРОМЫШЛЕННЫХ ОТХОДОВ
Имя изобретателя: Васильев Михаил Георгиевич; Бахвалов Сергей Григорьевич; Васильев Владимир Михайлович
Имя патентообладателя: Васильев Михаил Георгиевич; Бахвалов Сергей Григорьевич; Васильев Владимир Михайлович
Адрес для переписки:
Дата начала действия патента: 1997.06.25
Комплекс для переработки твердых бытовых и промышленных отходов относится к
области утилизации отходов. Комплекс включает устройство для приема, накопления,
перемешивания и разгрузки отходов на термическую переработку в виде барабана,
установленного наклонно и с возможностью вращения, плавильную печь с загрузочной,
реакционно-разлифтной и газоотделительной камерами, сообщающимися между собой в
верхней и нижней частях, котел-утилизатор с шлакоотстойником, сливным порогом и
устройством для выпуска расплава. Отношение внутреннего объема барабана к объему
рабочего пространства печи составляет 4-200. Работа комплекса характеризуется высокой
эффективностью и экологической безопасностью.
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Изобретение относится к области переработки твердых бытовых и промышленных
отходов, в частности к оборудованию для их термической переработки.
Известен комплекс для переработки твердых бытовых отходов, включающий склад
сырья, выполненный в виде ямы, грейферный кран, питатель, печь для плавки отходов в
шлаковом расплаве (печь Ванюкова - ПВ), котел-утилизатор (Гречко А.В., Денисов В.Ф., Калнин
Е.И. Решение проблемы ликвидации твердых бытовых отходов на основе отечественной
экологически чистой безотходной технологии // Промышленное и гражданское
строительство. - 1994. - N 5. С. 45-46).
Недостатками комплекса являются трудоемкость процесса в связи с необходимостью
перемешивания отходов в яме и их транспортировки грейферным краном, значительные
капитальные затраты и вредные условия труда.
Известен комплекс для переработки твердых бытовых отходов, включающий приемный бункер,
сортировочные приспособления, трубопроводы подачи материала в камеру сгорания на
колосниковой решетке с циклонной камерой, уловитель твердого шлака и
теплоиспользующее устройство (Патент СССР N 579949, кл. F 23 G 5/32 1977) - прототип.
Недостатками данного комплекса является то, что сгорание ведется на колосниковой
решетке с образованием твердого шлака при температуре не выше 1000oC. При сжигании
отходов при такой температуре в отходящих газах содержится много вредных веществ:
диоксинов, пирена, бензопирена, антроцена и других, значительно превышающих ПДК.
Твердые шлаки, приблизительно 30% от количества твердых бытовых отходов, требуют
специального захоронения, так как также токсичны. Все это снижает эффективность работы
комплекса и вызывает загрязнение атмосферы.
Задачей изобретения является повышение эффективности работы комплекса и снижение
загрязнения атмосферы.
Решение поставленной задачи достигается тем, что в известном комплексе для
переработки твердых бытовых и промышленных отходов, включающем устройство для приема,
накопления, перемешивания и разгрузки отходов на термическую переработку, печь и котел-утилизатор,
согласно изобретению в качестве устройства для приема, накопления, перемешивания и
разгрузки отходов на термическую переработку используют наклонно установленный
барабан с возможностью вращения, печь выполнена плавильной и снабжена загрузочной,
реакционно-газлифтной и газоотделительной камерами, сообщающимися между собой в
верхней и нижней части, при этом отношение внутреннего объема барабана к объему
рабочего пространства печи составляет 4 - 200, а котел-утилизатор выполнен со
шлакоотстойником, снабженным устройством для выпуска расплава, и сообщающимся со
шлаковой ванной печи сливным порогом.
|
Комплекс поясняется чертежом. Он включает барабан 1, снабженный приемным бункером 2,
разгрузчиком-дозатором 3, плавильную печь 4, представляющую кессонированную шахту 5,
разделенную перегородками 6 и 7 на загрузочную 8, реакционно-газлифтную 9 и
газоотделительную 10 камеры, внутренний сифон 11 со сливным порогом 12 для перелива
расплава в шлакоотстойник 13, снабженный шпуровым отверстием 14 и сифоном 15 для удаления
расплава из шлакоотстойника. Загрузочная камера снабжена питателем твердых отходов 16,
питателем резервного топлива и флюсов 17, фурменными устройствами 18. Плавильная печь
через газоход 19 соединяется с котлом-утилизатором 20, газоочистным приспособлением 21,
дымососом 22 и трубой 23.
|
Комплекс работает следующим образом. Твердые бытовые и промышленные отходы (ТБПО)
через приемный бункер 2 через торцевую стенку поступают во вращающийся барабан 1,
перемещаются во время вращения барабана к другой торцевой стенке, по пути
перемешиваясь и усредняясь по составу. С помощью разгрузчика-дозатора 3,
расположенного в середине нижней торцевой стенки, и питателя 16 материал подается в
загрузочную камеру 8 плавильной печи 4.
В рабочем состоянии плавильная печь 4 постоянно заполнена шлаковым расплавом до уровня
нижнего порога внутреннего сифона 11, что соответствует также уровню верхнего ряда фурм
18 реакционно-газлифтной камеры 9. При подаче кислородсодержащего дутья через фурмы 18
уровень расплава в реакционно-газлифтной камере 9 за счет газонасыщения расплава в
этой камере поднимается до верхнего уровня перегородки 6, после чего расплав из
реакционно-газлифтной камеры 9 начинает переливаться в загрузочную камеру 8. В эту же
камеру через разгрузчик-дозатор 3 и питатель 16 грузятся твердые отходы, промпродукты,
уголь. Таким образом, материалы в загрузочной камере 8 заливаются расплавом,
подвергаясь при этом предварительной термической обработке, и увлекаются им в
подфурменную зону реакционно-газлифтной камеры 9, где в надфурменной зоне за счет
окислительного дутья, подаваемого через фурменные устройства 18, подвергаются
окончательной окислительной обработке. Недоработанный в реакционно-газлифтной камере
9 материал с рециркулирующим потоком расплава вновь возвращается в реакционно-газлифтную
камеру.
Расплав из плавильной печи 4 через внутренний сифон 11 и сливной порог 12 непрерывно
удаляется в шлакоотстойник 13. Из шлакоотстойника 13 расплав удаляется через шпуровое
отверстие 14 и сифон 15.
Отходящие газы из газоотделительной камеры 10 через газоход 19 поступают в котел-утилизатор
20, затем в газоочистное приспособление 21 пи дымососом 22 выбрасываются через трубы 23.
Загружаемые в плавильную печь ТБПО попадают в нисходящий поток шлакового расплава и
взаимодействуют с ним. Содержащаяся в отходах влага испаряется и переходит в газовую
фазу.
Минеральная часть ТБПО нагревается и расплавляется с образованием шлаковой и
металлической фазы. Углерод и другие горючие компоненты отходов сгорают
преимущественно в камере реакционно-газлифтной обработки расплава при взаимодействии
с подаваемым через фурмы окислительным дутьем. При этом значительная часть
органических углеродсодержащих компонентов подвергается пиролизу с образованием
твердого углерода и газов. Частицы углерода подхватываются нисходящим потоком
шлакового расплава и транспортируются в камеру реакционно-газлифтной обработки
расплава к фурменным устройствам, сгорая в газлифтном потоке расплава.
Интенсивная продувка шлакового расплава до 100 - 150 нм3/(м2·мин) и выше
кислородсодержащим дутьем с образованием газлифтного потока расплава обеспечивает
создание интенсивных массовых и тепловых потоков, что в конечном счете создает условия
для высокопроизводительной переработки ТБПО в плавильной печи.
Для более полного использования тепла шлакового расплава шлак перед выводом из
процесса проходит через шлакоотстойник, расположенный в нижней части котла-утилизатора,
где отдает часть тепла шлака за счет радиационной составляющей теплопередачи.
В барабане поддерживается разрежение за счет отсасывания газов из объема барабана с
последующей их подачей в плавильную печь. Окно в загрузочную камеру может закрываться
шторкой. Это, а также относительно небольшой размер окна в торцевой стенке барабана
позволяет резко уменьшить распространение гнилостных запахов в атмосферу цеха и
улучшить условия труда. Пропускание отсасываемого из барабана газа (воздуха, азота и др.)
с испарениями из отходов через высокотемпературную зону плавильной печи обеспечивает
термическое разложение всех вредных органических соединений и практически отсутствие
их в выбрасываемых в атмосферу отходящих газах. Летучие органические токсичные
соединения, выделяющиеся из отходов в печи при высокой температуре (1250-1450oC), также
практически разлагаются и не попадают в атмосферу с выбрасываемыми через трубу
отходящими газами.
Использование наклонно установленного вращающегося барабана позволяет
механизировать и автоматизировать процесс накопления и перемешивания ТБПО с эффектом
усреднения и подачу в питатель плавильной печи на сжигание. Использование
вращающегося барабан исключает также залеживание ТБПО на стадии накопления в течение
длительного времени и значительное развитие процессов гниения. Предотвращение
значительного развития процессов гниения способствует снижению распространения
запахов в атмосферу цеха и улучшению условий труда. Уменьшение развития процесса
гниения (низкотемпературного горения) ТБПО обеспечивает более высокую теплотворную
способность ТБПО, поступающих в плавильную печь, в результате чего снижается расход
топлива на их переработку в печи.
Использование в комплексе для переработки ТБПО плавильной печи, содержащей камеру
газлифтной обработки расплава, позволяет вести процесс в высокоинтенсивном режиме.
В комплексе может работать несколько барабанов и печей.
Отношение внутреннего объема барабана к объему рабочего пространства печи необходимо
выдерживать в указанных пределах (4 - 200). При величине отношения меньше 4 запас ТБПО
фактически мал и не обеспечивает стабильных условий работы плавильной печи (работа с
колес). Это может привести к частым остановкам печи из-за отсутствия сырья,
нестабильной и малоэффективной ее работе. При величине отношения больше 200 суммарный
объем барабанов становится неоправданно большим, что приводит к дополнительным
капитальным и эксплуатационным затратам.
Таким образом, использование в комплексе наклонно установленного вращающегося
барабана, в котором происходит накопление ТБПО, их перемешивание с усреднением и
перемещение к питателю, а для термической переработки - к плавильной печи, содержащей
реакционно-газлифтную камеру для обработки расплава, при поддержании отношения
внутреннего объема барабана к объему рабочего пространства плавильной печи от 4 до 200 и
выполнение реакционно-газлифтной, загрузочной и газоотделительной камер
сообщающимися в верхней и нижней части, обеспечивает улучшение атмосферы цеха и
условий труда. Повышается уровень механизации и автоматизации комплекса. Наличие в
котле-утилизаторе шлакоотстойника, через который проходит расплав, повышает тепловой
КПД комплекса, а также снижение размеров печи и интенсификация процесса приводит к
уменьшению капитальных и эксплуатационных затрат и в целом повышает эффективность
работы комплекса.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
Комплекс для переработки твердых бытовых и промышленных отходов,
включающий устройство для приема, накопления, перемешивания и разгрузки отходов на
термическую переработку, печь и котел-утилизатор, отличающийся тем, что в качестве
устройства для приема, накопления, перемешивания и разгрузки отходов на термическую
переработку используют наклонно установленный с возможностью вращения барабан,
печь выполнена плавильной и снабжена загрузочной, реакционно-газлифтной и
газоотделительной камерами, сообщающимися между собой в верхней и нижней частях, при
этом отношение внутреннего объема барабана к объему рабочего пространства печи
составляет 4 - 200, а котел-утилизатор выполнен с шлакоотстойником, снабженным
устройством для выпуска расплава и сообщающимся с шлаковой ванной печи сливным
порогом.
Версия для печати
Дата публикации 19.02.2007гг
вверх
|
