RU26109U1 - Установка для сжигания твердых горючих отходов - Google Patents

Description

2000128801

IUIII1IIIIII limilllnllimil g 5/00

Установка для сжигания твердых горючих отходов

Заявляемая полезная модель относится к устройствам для сжигания твердых бытовых и горючих промышленных отходов и может быть использована в коммунальном хозяйстве, на транспорте и в промышленности.

Термопереработка твердых отходов, содержащих органические нерегенери руемые составляющие, является основным способом избежать загрязнения окру жающей среды. Для относительно небольших количеств отходов, образующихся в промышленности, на транспорте, в больницах, в небольших поселках, в качестве устройств для термической переработки отходов наиболее подходящими по простоте обслуживания и капитальным затратам являются камерные печи. Основные технические задачи, решаемые при разработке таких печей - миними зация затрат энергии при обеспечении содержания вредных веществ в .дымовых газах на уровне, обеспечивающем соблюдение экологических нормативов путем оптимизации температурного режима процесса. Стабильное горение отходов ус коряется периодичностью их подачи в печь, разнообразным морфологическим содержанием, высокой влажностью, зольностью и т.д.

Известно топочное устройство для сжигания твердых отходов. Оно преде тавляет собой двухкамерную печь с перевальной стенкой, в первой камере осуществляется сжигание твердых отходов в слое на неподвижной колосниковой решетке, во второй - дожигание газоподобных горючих компонентов. Печь обо рудована горелкой для сжигания дополнительного топлива /Беркадинер М.П., Шурыгин А.П. Огневая переработка и обезвреживание промышленных отходов. М.: Химия, 1990г. с.35/.f

Недостатком этой конструкции является низкая скорость горения отходов, т.к. горение распространяется сверху до низу, и высокий удельный ра сход топлива для обеспечения технологических температур

Снизить удельный расход топлива возможно за счет использования тепдо ты .дымовых газов в технологическом процессе путем подогрева дутьевого воз духа. 3 известной установке указанная техническая задача решается путем

подогрева дутьевого воздуха теплом дымовых газов, выходящих из печи в рекуперативном теплообменнике к подачей его в горелку реактора /печи/ /Вернадинер М,П., Щурыгин А. П. Огневая переработка и обезвреживание промышленных отходов. М.: Химия, 1990 г. с.209. Рис. б.Ю б/.

Однако в этой установке, несмотря на утилизацию тепла отходящих дымовых газов, не удается достичь значительного снижения удельного расхода топлива, т.к. сам процесс горения недостаточно интенсивен по указанным ранее причинам, что обусловливает низкую удельную производительность установки.

Наиболее близким техническим решением является печь для сжигания от ходов, включающая загрузочный бункер, камеру для сжигания отходов с коло сниковой решеткой и генератором продуктов сгорания /газовым генератором/, соединенным по дыму с под колосниковым пространством, камеру дожигания ор ганических вредностей дыма с горелкой, системы подвода вентиляторного во здуха к горелкам, теплообменное утсройство и устройство для очистки дымо вых газов /а.с. СССР №875182 кл. F233 5/00/.

В известном устройстве отходы размещают на газопроницаемой колосниковой решетке, и продукты сгорания генератора, проходящие через слой отходов, сушат и подогревают их, поджигая нижний слой, что способствует ин тенсификации процесса горения и повышению удельной производительности уз тройства.

Существенным недостатком известной конструкции есть то, что в ней не предусмотрена система управления тепловым режимом в технологических зонах по ходу процесса, которая учитывала бы разницу в условиях сжигания отходов непосредственно после загрузки их новой порции и в период до загрузки следующей порции холодных отходов. В процессе работы печи гидравлическое сопротивление слоя отходов в камере сжигания отходов и шлака на колосниковой решетке изменяется соответственно изменению толщины их слоя; изменяется также и количество тепла, которое вносится потоком из зоны сжигания отходов в камеру дожигания органических вредностей дыма. Для высокой функциональной эффективности камеры дожигания в ней должен постоянно поддерживаться оптимальный диапазон температур, нижняя граница кото

рого +300°С - минимально достаточная температура для разложения органических вредностей, а верхняя граница 4-ЮОО°С выбрана из условий минимизации расхода энергоносителей и условий эксплуатационной надежности конструктивных элементов в .дым о отводящем тракте - теплообменных устройств и газоочистителей /Ю.Л. Шевченко, Т.Д. Дмитренко. Справочник по санитарной очистке городов и поселков. Киев. Строитель, 1984 г. с.99/.

Разница в условиях сжигания отходов по ходу процесса требует для поддержания оптимальных температур в технологических зонах соответствую щего соотношения количеств сжигаемых в единицу времени органической части отходов и внешнего топлива, а также воздуха, который поступает под колосниковую решетку и в камеру дожигания.

Таким образом из вышеизложенного вытекает, что при неуправляемом процессе сжигания отходов становится возможным неконтролируемый перерасход топлива, снижение функциональной эффективности и удельной производительности устройства.

В основу полезной модели поставлена задача повышении экономичности установки за счет возможности снижения удельных расходов топлива и ее фу нкциональной эффективности за счет снижения уровня органических вредных выбросов путем обеспечения возможности оперативного управления аэродинамическим и тепловым режимами в ее технологических зонах для обеспечения оптимального диапазона температур в камере дожигания органических вредно стей независимо от стадий процесса.

Техническое задание поддержания оптимального диапазона температур в камере дожигания /обиект регулирования/ решается путем оперативного контроля и преобразования параметров газового потока, который поступает из генератора продуктов сгорания в камеру сжигания отходов и далее в камеру дожигания органических вредностей соответственно изменениям гидравлического сопротивления шлака и отходов на колосниковой решетке и количеству тепла, выделяющегося при горении отходов в камере сгорания отходов и ста билизации расхода воздуха в горелку камеры дожигания на протяжении всего технологического цикла.

Поставлеиная задача решается тем, что в известной установке для сжигания твердых горючих отходов, содержащей камеру сжигания отходов с колосниковой решеткой и генератором продуктов сгорания топлива, который соеди нен по дыму с подколосниковым пространством, камеру дожигания органических вредностей дыма, которая снабжена горелкой, трубопроводы системы подвода воздуха к горелкам, загрузочное устройство, теплообменное устройство и устройство для очистки .дымовых газов, согласно с заявляемым предложением, теплообменное устройство выполнено в виде рекуперативного теплообменника, разделенного по нагреваемому тракту на два параллельных контура, один из которых включен в тракт системы подвода воздуха к генератору проду ктов сгорания, а другой - з тракт горелки камеры доасигания, при этом трубопровода системы подвода воздуха на входе параллельно подсоединены к общему тягодутьевому устройству и дополнительно каждый из них имеет динамический преобразователь параметров потока, при этом привод динамического преобразователя, установленного на трубопроводе подвода воздуха в генератор продуктов сгорания, связан с датчиком температуры, установленным в ка мере дожигания, и датчиком расхода, установленным на трубопроводе за преобразователем по ходу потока, а привод динамического преобразователя на трубопроводе подвода воздуха в горелку камеры дожигания связан с датчиком расхода, установленным на этом же трубопроводе.

Способом решения указанных задач поддержания оптимального диапазона температур в камере дожигания есть то, что она дополнительно содержит ди намические преобразователи параметров потоков дутьевого воздуха, подаваемых в генератор продуктов сгорания и в камеру дожигания. При этом задачей динамического преобразователя, установленного на воздушном тракте к генератору продуктов сгорания, в период до достижения в камере дожигания верхней граница оптимального диапазона температур является изменение напора воздушного потока в этот тракт для обеспечения постоянного его расхода независимо от изменения гидравлического сопротивления камеры сжигания отходов /слоя шихты и отходов на колосниковой решетке/ и, соответственно, постоянного теплового потока в камеру дожигания из камеры сжигания отходов.

При достижении максимально допустимой температуры в камере дожигания и опасности ее превышения /что наблюдается при горении всего слоя от ходов перед подачей их свежей порции/ задачей этого динамического преобразователя является воспрепятствование дальнейшему росту температуры за счет снижения теплоемкости потока из камеры сжигания отходов путем снике ния расхода воздуха, подаваемого в нее из генератора продуктов сгорания. Для решения задачи оперативного управления процессом привод динамическо го преобразователя связан электрической управляющей связью с датчиком те мпературы, установленным в камере дожигания и датчиком расхода, установленным на трубопроводе за преобразователем по ходу потока воздуха.

Задачей динамического преобразователя, установленного на воздушном тракте к камере дожигания, на протяжении всего периода работы является регулирование напора воздушного потока в этом тракте для обеспечения постоянного его расхода независимо от изменений напора воздуха к генератору продуктов сгорания. Приводом этого динамического преобразователя упра вляют по показаниям датчика расхода, установленного на этом труболрозоде.

Для повышения эффективности управления в установке трубопроводы системы подвода воздуха на входе параллельно подсоединены к общему тлгодутьевому устройству. При невозможности раздельного регулирования расхода воздуха от общего тягодутьевого устройства в горелке камеры дожигания и генераторе продуктов сгорания при изменениях гидравлического сопротивления слоя на колосниковой решетке /приподаче свежей порции отходов/ произошло бы перераспределение расхода потоков воздуха горения с уменьшением его расхода по тракту через генератор продуктов сгорания и с увеличением - в камеру сгорания. При этом снизилась бы скорость горения отходов, а для нагрева дополнительного объема воздуха в камере дожигания до оптимального для обезвреживания органических отходов диапазона температур необходимо было бы подать дополнительное количество топлива. В конце е цикла перед подачей свежей порции отходов сопротивление их слоя, как известно, снижается и расход воздуха снова пере рас преда лился бы с увеличением под колосниковую решетку и уменьшением з камеру дожигания.

При этом скорость горения отходов увеличилась бы выше оптимальной, что привело бы к росту температуры в камере сжигания отходов с одновреме иным увеличением количества органических возгонов, а сниженный расход во здуха в камеру дожигания не обеспечил бы полноты обезвреживания в ней ор ганических вредностей.

Задача автономного подогрева параллельных воздушных потоков утилиза цией тепла .дымовых газов решена в заявляемой установке путем выполнения теплообменного устройства в виде теплообменника, разделенного по нагрева емому тракту на два параллельных контура, один из которых включен в тракт системы подвода воздуха к генератору продуктов сгорания, а другой - к горелке камеры дожигания. Сохранение автономности потоков воздуха, подаваемого в генератор продуктов сгорания и камеру дожигания во время их по догрева за счет утилизации тепла установки, обеспечивает возможность автономного регулирования их расходов для решения поставленной задачи поле зной модели - оперативного управления термодинамическим режимом в технологических зонах установки.

Вышеизложенное доказывает наличие причинно-следственной связи между совокупностью признаков заявляемой полезной модели и техническим результатом.

На чертеже изображена принципиальная схема заявляемой установки для сжигания твердых горючих отходов.

Установка содержитфутерованную печь I с камерой 2 сжигания отходов с колосниковой решеткой 3 и генератором 4 продуктов сгорания топлива /ге нератором/, который соединен по дыму с подколосниковым пространством, ка мерой 5 дожигания органических вредностей /камера дожигания/. Генератор 4 содержит двухпроводную горелку б, а камера 5 дожигания - двухпроводную горелку 7 с трубопроводами подвода .топлива 8 и9 и воздухопроводами 10 и II соответственно.

За камерой 5 дожигания по тракту дыма имеется тешшобменное устройШыШ

ство, выполненное в виде рекуперативного теплообменника 12, разделенного по нагреваемому тракту на два параллельных контура, устройство 13 для очистки дыма, дымовсасыватель 14 и дымовая труба 15.

3 рекуперативном теплообменнике 12 один из параллельных нагреваемых контуров включен в тракт 10 подачи воздуха в горелку 6 генератора 4, а другой - в тракт подачи воздуха в горелку 7 камеры 5 дожигания. Воздухопроводы 10 и II на входе подключены параллельно к .дутьевому вентилятору 16. Каждый из воздухопроводов 10 и II дополнительно имеет динамический преобразователь 17 и 18 параметров потока соответственно, которые устано в лены по ходу потока воздуха перед рекуперативным теплообменником 12, при этом привод динамического преобразователя 17 связан с датчиком 13 температуры, установленным в камере о дожигания печи I и датчиком 20 расхода воздуха, установленным на воздухопроводе 10 последовательно за ним перед входом в рекуперативный теплообменник 12, а привод динамического преобразователя 13 соединен с датчиком 21 расхода воздуха, установленным на воздухопроводе II между динамическим преобразователем 13 и рекуперативным теплообменником 12.

Трубопроводы 3 и 9 подачи топлива имеют регулировочные клапаны 22. Установка содержит загрузочное устройство 23 для подачи твердых отходов в камеру 2 сжигания отходов и люки 24 для выгрузки пепла и шлаков.

Установка работает следующим образом.

Твердые отходы с помощью загрузочного устройства 23 загружают в камеру 2 сжигания отходов печи I. Сушка и зажигание отходов на колосниковой решетке 3 осуществляются продуктами сгорания топлива, поступающими кз генератора 4 под колосниковую решетку 3. Воздух в горелку G генератора 4 подается постоянно по ходу процесса воздухопроводом 10, а топливо топливопроводом 8 в количестве, необходимом для зажигания отходов. Для бытовых горючих отходов после зажигания подача топлива в горелку не нужна и ее отключают регулировочным клапаном 22.

Продукты горения топлива и отходов с парами органических вредностей, образующимися при неполном сгорании отходов, поступают в камеру 5 дожита

мю&и#&

ния.где с помощью тепла горелки 7 обеспечивают достижение оптимального для обезвреживания оргак/гческих возгонов диапазона температур 300°G ЮОО°С. Расход воздуха в горелку 7 через воздухопровод устанавливают на уровне, достаточном для обеспечения полноты скитания топлива, подаваемо го в горелку, и дожигания органических возгонов, поступающих в камеру 5 дожигания из камеры Z сжигания, до уровня экологических норм.

Когда тепла, которое выделяется при горении отходов на колосниковой решетке 3 становится достаточно для поддержания оптимального диапазона температур в камере 5 дожигания, подача топлива в горелку 7 прекращается с помощью регулировочного клапана 22.

В течение технологического процесса оптимальный тепловой режим в ка мере 5 поддерживают за счет теплоемкости продуктов сгорания, поступающих в виде .дыма и органических возгонов, а также теплоемкости воздушных пото ков, подаваемых по воздухопроводам 10 и II, подогретых в рекуперативном теплообменнике 12 за счет утилизации тепла отходящего дыма.

Расход воздуха в горелке 6 генератора 4 до достижения в камере 5 верхней границы оптимального диапазона температур /1000°С/ поддерживают постоянным за счет компенсации изменений гидравлического сопротивления тракта /что возникает вследствие изменений толщины и фракционного состава слоя отходов и шлака на колосниковой решетке в процессе сгорания/ с помощью динамического преобразователя 17 параметров потока, привод которого электрически связан с датчиком 20 расхода и датчиком IS температуры, установленным в камере 5 дожигания. Датчиками 19 и 20 обеспечивают оперативное управление работой динамического преобразователя 17 за счет быстрой подачи регулирующих импульсов.

Для предупреждения температурных деформаций устройств 12 и 13 при возможном повышении температуры выше ЮОО°С в камере 5 дожигания, когда горение достигает верхнего слоя отходов, верхнюю температурную границу в ней поддерживают за счет снижения .расхода воздуха, подаваемого в генератор 4, с помощью динамического преобразователя 17, управление которым при достижении верхней границы температур автоматически переключается не

датчик 19 температур.

При снижении температуры в камере 5 дожигания ниже границы оптимального диапазона /900°С/ функция управления рекимом работы динамического преобразователя 17 переключается на датчик 20 расхода, который следит за поддержанием уровня расхода неизменным, что позволяет повысить теплоемкость потока и войти в диапазон оптимальных температур камеры 5 дожигания.

Следующая порция холодных отходов с помощью загрузочного устройства 23 подается на уже горящий слой предыдущей, который теперь является источником тепла для сушки и разжигания новой порции отходов.

Продукты горения отходов и топлива из камеры 5 дожигания поступают в двухконтурный по тракту воздуха рекуперативный теплообменник 12, где они охлаждаются за счет теплообмена с воздушными потоками параллельных контуров, подаваемыми с помощью дутьевого вентилятора.

После охлаждения в рекуперативном теплообменнике 12 дымовые газы очищают до санитарных норм в устройства 13 для очистки газов и с помощью дымососа 14 выбрасывают в атмосферу через .дымовую трубу 15.

Как показали результаты исследовательско-промншлэнных испытаний за являемой, установки, обеспечением возможности оаеративного управления тэпловым и аэродинамическим режимами в ее технологических зонах достигается экономия удельных расходов топлива /на IIV и снижение уровня выбросов органических вредностей /в 2,3 раза/ по сравнению с установкой-прототипом, в которой не предусмотрена система управления термодинамическим режимом. ЗАЯВИТЕЛИ: Директор НПЗ Технология Главный инженер ГП Южная железная дорога Реве чз кий Р.А. ITOB 3.A.

Claims (1)

1. Установка для сжигания твердых горючих отходов, содержащая камеру сжигания отходов с колосниковой решеткой и генератором продуктов сгорания топлива, соединенным по дыму с подколосниковым пространством, камеру дожигания органических вредностей дыма, оснащенную горелкой, трубопроводы системы подвода воздуха к горелкам, загрузочное устройство, теплообменное устройство и устройство для очистки дымовых газов, отличающаяся тем, что теплообменное устройство выполнено в виде рекуперативного теплообменника, разделенного по нагреваемому тракту на два параллельных контура, один из которых включен в тракт системы подвода воздуха к генератору продуктов сгорания, а другой - в тракт к горелке камеры дожигания, при этом трубопроводы системы подвода воздуха на входе параллельно подсоединены к общему тягодутьевому устройству и дополнительно каждый из них имеет динамический преобразователь параметров потока, причем привод динамического преобразователя, установленного на трубопроводе подвода воздуха в генератор продуктов сгорания, связан с датчиком температуры, установленным в камере дожигания, и с датчиком расхода, установленным на трубопроводе за преобразователем по ходу потока, а привод динамического преобразователя на трубопроводе подвода воздуха в горелку камеры дожигания связан с датчиком расхода, установленным на этом же трубопроводе.