RU2821719C1 - Waste disposal device - Google Patents
Waste disposal device Download PDFInfo
- Publication number
- RU2821719C1 RU2821719C1 RU2023130790A RU2023130790A RU2821719C1 RU 2821719 C1 RU2821719 C1 RU 2821719C1 RU 2023130790 A RU2023130790 A RU 2023130790A RU 2023130790 A RU2023130790 A RU 2023130790A RU 2821719 C1 RU2821719 C1 RU 2821719C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- thermoreactor
- gas
- channel
- injector
- gas injector
- Prior art date
Links
- 239000002699 waste material Substances 0.000 title claims abstract description 35
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 178
- 238000000197 pyrolysis Methods 0.000 claims abstract description 65
- 239000003546 flue gas Substances 0.000 claims abstract description 56
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims abstract description 55
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 43
- 239000002893 slag Substances 0.000 claims abstract description 19
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims abstract description 14
- 238000011068 loading method Methods 0.000 claims abstract description 9
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 claims abstract description 8
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 26
- 239000000779 smoke Substances 0.000 claims description 9
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims description 4
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 claims description 2
- 238000000889 atomisation Methods 0.000 claims description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 8
- 239000010791 domestic waste Substances 0.000 abstract description 3
- 239000002440 industrial waste Substances 0.000 abstract description 3
- 238000004064 recycling Methods 0.000 abstract description 2
- 239000007921 spray Substances 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 13
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 13
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 description 8
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 6
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 5
- 239000010813 municipal solid waste Substances 0.000 description 5
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 4
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 3
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 3
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 3
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 3
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 2
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 2
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 2
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 2
- 206010022000 influenza Diseases 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 2
- 239000010819 recyclable waste Substances 0.000 description 2
- 239000002910 solid waste Substances 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 210000000988 bone and bone Anatomy 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 239000011111 cardboard Substances 0.000 description 1
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 1
- 230000018044 dehydration Effects 0.000 description 1
- 238000006297 dehydration reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 238000009422 external insulation Methods 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 239000010794 food waste Substances 0.000 description 1
- 238000002309 gasification Methods 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 239000002920 hazardous waste Substances 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000004435 hydrogen atom Chemical class [H]* 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 239000010985 leather Substances 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 238000006386 neutralization reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011087 paperboard Substances 0.000 description 1
- 238000005192 partition Methods 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 239000004449 solid propellant Substances 0.000 description 1
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 1
- 239000004753 textile Substances 0.000 description 1
Abstract
Description
Изобретение относится к теплоэнергетике, а именно: к устройствам, предназначенным для утилизации бытовых и промышленных отходов.The invention relates to thermal power engineering, namely to devices intended for the disposal of household and industrial waste.
Из патента РФ № 2528192 на изобретение известен пиролизный котел, содержащий вертикально ориентированный корпус с входом для подачи топлива и выходом для отработанных газов, в нижней части корпуса расположена камера горения, сообщенная с входом для подачи топлива, и расположенная над ней камера дожига, при этом камеры образованы горизонтально ориентированными перегородками, в которых выполнены щели, в нижней части корпуса установлен блок регулируемой подачи воздуха в камеру горения, в средней части корпуса размещен блок подачи вторичного воздуха в камеру дожига, выполненный с возможностью распределения воздуха по объему камеры, а также теплообменный блок, при этом все стенки корпуса выполнены двойными с внешней изоляцией, при этом он содержит дополнительную верхнюю камеру дожига, установленную над известной камерой дожига, при этом объем верхней камеры дожига составляет от 8 до 20 % от объема нижней камеры дожига, объем нижней части камеры дожига составляет от 8 до 20 % объема камеры горения, а для подачи вторичного воздуха в нижнюю камеру дожига использованы инжекторы, подключенные к блоку подачи вторичного воздуха.From the RF patent No. 2528192 for the invention, a pyrolysis boiler is known, containing a vertically oriented housing with an inlet for supplying fuel and an outlet for exhaust gases; in the lower part of the housing there is a combustion chamber communicated with the inlet for supplying fuel, and an afterburner chamber located above it, while the chambers are formed by horizontally oriented partitions in which slots are made, in the lower part of the housing there is a block for adjustable air supply to the combustion chamber, in the middle part of the housing there is a unit for supplying secondary air to the afterburning chamber, configured to distribute air throughout the volume of the chamber, as well as a heat exchange unit , while all the walls of the housing are double with external insulation, and it contains an additional upper afterburning chamber installed above the known afterburning chamber, the volume of the upper afterburning chamber being from 8 to 20% of the volume of the lower afterburning chamber, the volume of the lower part of the afterburning chamber ranges from 8 to 20% of the volume of the combustion chamber, and injectors connected to the secondary air supply unit are used to supply secondary air to the lower afterburning chamber.
Недостатком котла по патенту РФ № 2528192 является его сложность, как в изготовлении, так и в обслуживании, обусловленная наличием двух камер дожига, необходимостью предварительного розжига котла, наличием подвижных элементов (труб), наличием катализатора. Также недостатком указанного котла является его недостаточная эффективность, обусловленная необходимостью непрерывного дожигания продуктов утилизации.The disadvantage of the boiler according to RF patent No. 2528192 is its complexity, both in manufacturing and in maintenance, due to the presence of two afterburning chambers, the need to pre-ignite the boiler, the presence of moving elements (pipes), and the presence of a catalyst. Another disadvantage of this boiler is its insufficient efficiency, due to the need for continuous afterburning of waste products.
Из патента РФ № 2353590 на изобретение известна система для термической утилизации отходов, содержащая: колонну для термического пиролиза, печь, работающую на твердом топливе, для сжигания негазифицированных твердых веществ, камеру сгорания для сжигания газов термического пиролиза, устройство для термической очистки и крекинга газов, поступающих из камеры сгорания, теплообменное устройство, содержащее устройство для конденсации воды и устройство для концентрирования элементов, содержащихся в отходящем газе, образующемся в устройстве для термической очистки и крекинга, устройство для конденсации диоксида углерода CO2, устройство для охлаждения горячих частей указанной системы и устройство для когенерации. Система также содержит устройство для обезвоживания влажных отходов. Колонна термического пиролиза содержит печь с восходящим потоком, работающую на твердом топливе, содержащую топливоприемную решетку и инжекторы окислителя, колонну пиролиза для получения тепла для газификации летучих компонентов, содержащихся в отходах, и камеру для гомогенизации топочных газов и горючих летучих компонентов.From the RF patent No. 2353590 for the invention, a system for thermal waste disposal is known, containing: a column for thermal pyrolysis, a solid fuel furnace for burning non-gasified solids, a combustion chamber for burning thermal pyrolysis gases, a device for thermal purification and cracking of gases, coming from the combustion chamber, a heat exchange device containing a device for condensing water and a device for concentrating elements contained in the exhaust gas generated in the device for thermal cleaning and cracking, a device for condensing carbon dioxide CO 2 , a device for cooling the hot parts of the said system and a device for cogeneration. The system also contains a device for dewatering wet waste. The thermal pyrolysis column contains a solid fuel-fired upflow furnace containing a fuel receiving grate and oxidizer injectors, a pyrolysis column for producing heat for gasification of volatile components contained in the waste, and a chamber for homogenizing flue gases and combustible volatile components.
Система по патенту № 2353590 выбрана в качестве прототипа.The system according to patent No. 2353590 was chosen as a prototype.
Недостатком системы по патенту РФ № 2353590 является ее сложность, обусловленная наличием резервуаров, наличием системы сушки влажных отходов, наличием устройства очистки крекинга. В системе по патенту № 2353590 для сжигания топлива требуется использование, помимо отходов, также и топлива, кроме того, в указанной системе требуется предварительное обезвоживание отходов, что усложняет процесс утилизации отходов.The disadvantage of the system according to RF patent No. 2353590 is its complexity, due to the presence of tanks, the presence of a wet waste drying system, and the presence of a cracking cleaning device. In the system according to patent No. 2353590, fuel combustion requires the use of fuel in addition to waste; in addition, this system requires preliminary dehydration of waste, which complicates the waste disposal process.
Техническая проблема, решаемая предлагаемым изобретением, - устранение недостатков аналогов.The technical problem solved by the proposed invention is the elimination of the disadvantages of analogues.
Технический результат, достигаемый изобретением, заключается в упрощении устройства для утилизации отходов, упрощении процесса утилизации отходов.The technical result achieved by the invention is to simplify the device for waste disposal and simplify the waste disposal process.
Технический результат достигается тем, что в устройстве для утилизации отходов, содержащем термореактор, снабженный в верхней части загрузочным отверстием, а в нижней части термореактор снабжен патрубком вывода шлака, в термореакторе установлена колосниковая решетка, разделяющая внутреннюю полость термореактора на три зоны, над колосниковой решеткой образована первая зона образования пиролизных газов, ограниченная внутренней поверхностью верхней части термореактора, вокруг колосниковой решетки образована вторая зона кипящего слоя, ограниченная внутренней поверхностью средней части термореактора, под колосниковой решеткой образована третья зона сгорания дымовых газов, ограниченная внутренней поверхностью нижней части термореактора, газовый инжектор, предназначенный для подачи в термореактор окислителя, согласно изобретению в средней части термореактор снабжен каналом тангенциальной подачи воздуха в зону кипящего слоя, в верхней части термореактор снабжен каналом вывода пиролизных газов из зоны образования пиролизных газов, стенка термореактора под колосниковой решеткой снабжена каналом тангенциальной подачи газовоздушной смеси из газового инжектора, стенка термореактора на участке ниже канала подачи газовоздушной смеси из газового инжектора снабжена каналом вывода дымовых газов, газовый инжектор выполнен с двумя входными каналами и выходным соплом, первый входной канал газового инжектора сообщен газоходом с каналом вывода пиролизных газов термореактора, второй входной канал газового инжектора сообщен газоходом с источником горячего воздуха, выходное сопло газового инжектора сообщено с каналом тангенциальной подачи газовоздушной смеси термореактора, первый входной канал газового инжектора выполнен с возможностью тангенциальной подачи в полость инжектора пиролизных газов, между выходным соплом и входными каналами газового инжектора расположена центробежная форсунка, предназначенная для распыления и ускорения потока газовоздушной смеси, в газовом инжекторе обеспечено стехиометрическое соотношение массы воздуха Мв к массе пиролизных газов Мпг, равное (15÷16):1 = (Мв: Мпг), температура пиролизных газов, поступающих в газовый инжектор через первый входной канал, составляет (250÷450)°С, температура горячего воздуха, поступающего через второй входной канал газового инжектора, составляет (450÷800)°С, объем газового инжектора равен (5÷10) % от объема зоны сгорания дымовых газов, образованной внутренней поверхностью термореактора на участке между колосниковой решеткой и патрубком вывода шлака.The technical result is achieved by the fact that in a device for waste disposal containing a thermoreactor equipped with a loading hole in the upper part, and in the lower part of the thermoreactor equipped with a slag outlet pipe, a grate is installed in the thermoreactor, dividing the internal cavity of the thermoreactor into three zones; a grate is formed above the grate the first zone of formation of pyrolysis gases, limited by the inner surface of the upper part of the thermoreactor, a second fluidized bed zone is formed around the grate, limited by the inner surface of the middle part of the thermoreactor, a third zone of combustion of flue gases is formed under the grate, limited by the inner surface of the lower part of the thermoreactor, a gas injector designed for supplying an oxidizer to the thermoreactor, according to the invention, in the middle part the thermoreactor is equipped with a channel for the tangential supply of air to the fluidized bed zone, in the upper part the thermoreactor is equipped with a channel for removing pyrolysis gases from the zone of formation of pyrolysis gases, the wall of the thermoreactor under the grate is equipped with a channel for the tangential supply of the gas-air mixture from the gas injector, the thermoreactor wall in the area below the gas-air mixture supply channel from the gas injector is equipped with a flue gas outlet channel, the gas injector is made with two input channels and an output nozzle, the first input channel of the gas injector is connected by a gas duct to the pyrolysis gases output channel of the thermoreactor, the second input channel of the gas injector is connected by a gas duct to a source of hot air, the output nozzle of the gas injector is connected to the tangential supply channel of the gas-air mixture of the thermoreactor, the first input channel of the gas injector is configured to tangentially supply pyrolysis gases into the cavity of the injector, a centrifugal nozzle is located between the output nozzle and the input channels of the gas injector, designed for atomization and acceleration of the flow of the gas-air mixture, the gas injector provides a stoichiometric ratio of the air mass Mv to the mass of pyrolysis gases Mpg, equal to (15÷16):1 = (Mv: Mpg), the temperature of the pyrolysis gases entering the gas injector through the first input channel, is (250÷450)°C, the temperature of the hot air entering through the second input channel of the gas injector is (450÷800)°C, the volume of the gas injector is equal to (5÷10)% of the volume of the flue gas combustion zone formed by the internal surface thermoreactor in the area between the grate and the slag outlet pipe.
Второй входной канал газового инжектора может быть выполнен с возможностью тангенциальной подачи в полость инжектора горячего воздуха.The second input channel of the gas injector can be configured to tangentially supply hot air into the cavity of the injector.
Газовый инжектор может быть изготовлен из жаростойкой стали.The gas injector can be made of heat-resistant steel.
В нижней части термореактор может содержать сужающийся книзу конусообразный участок, сообщенный с патрубком вывода шлака.In the lower part, the thermoreactor may contain a cone-shaped section tapering downwards, connected with the slag outlet pipe.
В зоне кипящего слоя целесообразно обеспечивать давление 800 Па.It is advisable to provide a pressure of 800 Pa in the fluidized bed zone.
Целесообразно, чтобы массовый расход воздуха составлял (0,6÷1,0) кг/сек.It is advisable that the air mass flow be (0.6÷1.0) kg/sec.
Газоход подачи пиролизных газов в газовый инжектор может быть снабжен дымососом.The gas duct for supplying pyrolysis gases to the gas injector can be equipped with a smoke exhauster.
Газоходы подачи воздуха могут быть снабжены заслонками.Air supply ducts can be equipped with dampers.
Выходное сопло газового инжектора может быть сообщено с каналом подачи газовоздушной смеси термореактора посредством газохода.The output nozzle of the gas injector can be connected to the gas-air mixture supply channel of the thermoreactor via a gas duct.
Заявляемое изобретение поясняется фигурами.The claimed invention is illustrated by figures.
На фиг. 1 изображена схема заявляемого устройства.In fig. 1 shows a diagram of the proposed device.
На фиг. 2 изображен газовый инжектор.In fig. 2 shows a gas injector.
На фиг. 3 изображен график экспериментальной зависимости стехиометрического соотношения компонентов в газовом инжекторе от температуры на внутренней стенке термореактора в зоне сгорания дымовых газов при различной производительности реактора по твердым коммунальным отходам (ТКО).In fig. Figure 3 shows a graph of the experimental dependence of the stoichiometric ratio of components in the gas injector on the temperature on the inner wall of the thermoreactor in the flue gas combustion zone at different reactor productivity for municipal solid waste (MSW).
Позиции на фигурах:Positions on the figures:
1 - термореактор;1 - thermoreactor;
2 - загрузочное отверстие;2 - loading hole;
3 - патрубок вывода шлака;3 - slag outlet pipe;
4 - колосниковая решетка;4 - grate;
5 - газовый инжектор;5 - gas injector;
6 - канал тангенциальной подачи воздуха в зону Б кипящего слоя;6 - channel for tangential air supply to zone B of the fluidized bed;
7 - канал вывода пиролизных газов из зоны А образования пиролизных газов;7 - channel for removing pyrolysis gases from zone A of the formation of pyrolysis gases;
8 - канал тангенциальной подачи газовоздушной смеси из газового инжектора;8 - channel for tangential supply of gas-air mixture from the gas injector;
9 - канал вывода дымовых газов;9 - flue gas outlet channel;
10 - первый входной канал газового инжектора;10 - first input channel of the gas injector;
11 - второй входной канал газового инжектора;11 - second input channel of the gas injector;
12 - выходное сопло газового инжектора;12 - output nozzle of the gas injector;
13 - источник горячего воздуха (теплообменник);13 - source of hot air (heat exchanger);
14 - центробежная форсунка газового инжектора;14 - centrifugal nozzle of the gas injector;
15, 16 - заслонки на газоходах подачи воздуха;15, 16 - dampers on the air supply ducts;
17, 18 - газоходы;17, 18 - gas ducts;
19, 20 - дымососы;19, 20 - smoke exhausters;
21 - система доочистки дымовых газов (скруббер или циклон);21 - flue gas after-treatment system (scrubber or cyclone);
22 - вентилятор;22 - fan;
А - зона образования пиролизных газов;A - zone of formation of pyrolysis gases;
Б - зона кипящего слоя;B - fluidized bed zone;
В - зона сгорания дымовых газов.B - combustion zone of flue gases.
Заявляемое устройство для утилизации отходов содержит термореактор 1, снабженный в верхней части загрузочным отверстием 2, снабженным загрузочным бункером для подачи в термореактор 1 утилизируемых отходов; в нижней части термореактор 1 снабжен патрубком 3 вывода шлака; в термореакторе установлена колосниковая решетка 4, разделяющая внутреннюю полость термореактора 1 на три зоны; над колосниковой решеткой 4 образована первая зона А образования пиролизных газов, ограниченная внутренней поверхностью верхней части термореактора 1; вокруг колосниковой решетки 4 образована вторая зона Б кипящего слоя, ограниченная внутренней поверхностью средней части термореактора 1; под колосниковой решеткой 4 образована третья зона В сгорания дымовых газов, ограниченная внутренней поверхностью нижней части термореактора 1; газовый инжектор 5, предназначенный для подачи в термореактор окислителя. В средней части термореактор 1 снабжен каналом 6 тангенциальной подачи воздуха в зону Б кипящего слоя; в верхней части термореактор снабжен каналом 7 вывода пиролизных газов из зоны А образования пиролизных газов; стенка термореактора 1 под колосниковой решеткой 4 снабжена каналом 8 тангенциальной подачи газовоздушной смеси из газового инжектора 5; стенка термореактора 1 на участке ниже канала 8 подачи газовоздушной смеси из газового инжектора 5 снабжена каналом 9 вывода дымовых газов, газовый инжектор 5 выполнен с двумя входными каналами 10 и 11 и выходным соплом 12; первый входной канал 10 газового инжектора сообщен газоходом с каналом 7 вывода пиролизных газов термореактора; второй входной канал 11 газового инжектора сообщен газоходом с источником 13 горячего воздуха (например, теплообменником); выходное сопло 12 газового инжектора сообщено (непосредственно или посредством газохода) с каналом 8 тангенциальной подачи газовоздушной смеси термореактора; первый входной канал 10 газового инжектора выполнен с возможностью тангенциальной подачи в полость инжектора 5 пиролизных газов; между выходным соплом 12 и входными каналами 10, 11 газового инжектора расположена центробежная форсунка 14, предназначенная для распыления и ускорения потока газовоздушной смеси; в газовом инжекторе 5 обеспечено стехиометрическое соотношение массы воздуха Мв к массе пиролизных газов Мпг, равное (15÷16):1 = (Мв: Мпг); температура пиролизных газов, поступающих в газовый инжектор 5 через первый входной канал 10 газового инжектора, составляет (250÷450)°С; температура горячего воздуха, поступающего через второй входной канал 11 газового инжектора, составляет (450÷800)°С; объем газового инжектора 5 равен (5÷10) % от объема зоны В сгорания дымовых газов, образованной внутренней поверхностью термореактора 1 на участке между колосниковой решеткой 4 и патрубком 3 вывода шлака. Второй входной канал 11 газового инжектора целесообразно выполнять с возможностью тангенциальной подачи в полость инжектора 5 горячего воздуха. Газовый инжектор 5 целесообразно изготавливать из жаростойкой стали. В нижней части термореактор 1 может содержать сужающийся книзу конусообразный участок, сообщенный с патрубком 3 вывода шлака. В зоне кипящего слоя целесообразно обеспечивать давление 800 Па. Целесообразно, чтобы массовый расход воздуха составлял (0,6÷1,0) кг/сек.The inventive device for waste disposal contains a thermoreactor 1, equipped in the upper part with a loading hole 2, equipped with a loading hopper for feeding recyclable waste into the thermoreactor 1; in the lower part, the thermoreactor 1 is equipped with a slag outlet pipe 3; a grate 4 is installed in the thermoreactor, dividing the internal cavity of the thermoreactor 1 into three zones; above the grate 4, a first zone A for the formation of pyrolysis gases is formed, limited by the inner surface of the upper part of the thermoreactor 1; a second zone B of the fluidized bed is formed around the grate 4, limited by the inner surface of the middle part of the thermoreactor 1; a third zone B of flue gas combustion is formed under the grate 4, limited by the inner surface of the lower part of the thermoreactor 1; gas injector 5, designed to supply an oxidizer to the thermoreactor. In the middle part, thermoreactor 1 is equipped with channel 6 for tangential air supply to zone B of the fluidized bed; in the upper part of the thermoreactor is equipped with a channel 7 for removing pyrolysis gases from zone A of the formation of pyrolysis gases; the wall of the thermoreactor 1 under the grate 4 is equipped with a channel 8 for the tangential supply of the gas-air mixture from the gas injector 5; the wall of the thermoreactor 1 in the area below the channel 8 for supplying the gas-air mixture from the gas injector 5 is equipped with a flue gas outlet channel 9, the gas injector 5 is made with two input channels 10 and 11 and an output nozzle 12; the first input channel 10 of the gas injector is connected by a gas duct to channel 7 for the output of pyrolysis gases of the thermoreactor; the second input channel 11 of the gas injector is connected by a gas duct to a source 13 of hot air (for example, a heat exchanger); the output nozzle 12 of the gas injector is connected (directly or through a gas duct) with channel 8 for the tangential supply of the gas-air mixture of the thermoreactor; the first input channel 10 of the gas injector is configured to tangentially supply pyrolysis gases into the cavity of the injector 5; between the output nozzle 12 and the input channels 10, 11 of the gas injector there is a centrifugal nozzle 14 designed to spray and accelerate the flow of the gas-air mixture; in the gas injector 5, a stoichiometric ratio of the air mass Mv to the mass of pyrolysis gases Mpg is provided, equal to (15÷16):1 = (Mv: Mpg); the temperature of the pyrolysis gases entering the gas injector 5 through the first input channel 10 of the gas injector is (250÷450)°C; the temperature of the hot air entering through the second input channel 11 of the gas injector is (450÷800)°C; the volume of the gas injector 5 is equal to (5÷10)% of the volume of the flue gas combustion zone B, formed by the inner surface of the thermoreactor 1 in the area between the grate 4 and the slag outlet pipe 3. It is advisable to perform the second input channel 11 of the gas injector with the possibility of tangential supply of hot air into the cavity of the injector 5. It is advisable to make the gas injector 5 from heat-resistant steel. In the lower part, the thermoreactor 1 may contain a cone-shaped section tapering downward, connected to the slag outlet pipe 3. It is advisable to provide a pressure of 800 Pa in the fluidized bed zone. It is advisable that the air mass flow be (0.6÷1.0) kg/sec.
Отходы, подлежащие утилизации, загружаются через верхнее загрузочное отверстие 2 термореактора в зону А, расположенную над колосниковой решеткой 4 - зону образования пиролизных газов. Пиролизные газы, по существу представляют собой горючее, которое отлично горит и поэтому его можно использовать для улучшения процесса горения. Но подавать пиролизные газы в чистом в зону В сгорания дымовых газов оказалось не эффективно из-за низкого содержания в пиролизных газах кислорода. Процесс горения усиливается при подаче в зону В горения горючего с кислородом. В связи с этим в заявляемом устройстве темореактор 1 снабжен газовым инжектором 5.Waste to be disposed of is loaded through the upper loading hole 2 of the thermoreactor into zone A, located above the grate 4 - the zone of formation of pyrolysis gases. Pyrolysis gases are essentially fuels that burn well and can therefore be used to improve the combustion process. But supplying pure pyrolysis gases to zone B of flue gas combustion turned out to be ineffective due to the low oxygen content in pyrolysis gases. The combustion process intensifies when fuel with oxygen is supplied to combustion zone B. In this regard, in the claimed device the theoreactor 1 is equipped with a gas injector 5.
Газовый инжектор 5 выполнен с двумя входными каналами 10, 11 и выходным соплом 12. Через первый входной канал 10 в газовый инжектор тангенциально поступают пиролизные газы из первой верхней зоны А термореактора. Второй входной канал 11 газового инжектора предназначен для поступления в него также тангенциально горячего воздушного потока, например, из теплообменника 13.The gas injector 5 is made with two input channels 10, 11 and an output nozzle 12. Through the first input channel 10, pyrolysis gases tangentially enter the gas injector from the first upper zone A of the thermoreactor. The second input channel 11 of the gas injector is designed to receive tangentially hot air flow into it, for example, from the heat exchanger 13.
Тангенциальная подача пиролизных газов обеспечивает их завихрение и осаждение в результате такого завихрения содержащихся в них вредных частиц на стенки инжектора 5, очищая, таким образом, поступающие в инжектор 5 пиролизные газы. Тангенциальная подача горячего воздуха обусловлена целесообразностью поддержания вихревого движения пиролизных газов с тем, чтобы в результате подачи горячего воздуха не снижалась эффективность осаждения вредных частиц, содержащихся в пиролизных газах на стенки инжектора 5. Осажденные на стенки инжектора 5 вредные частицы дожигаются и испаряются в процессе функционирования инжектора 5. По сути инжектор 5 в заявляемом изобретении выполняет также и функцию дожига вредных частиц, содержащихся в пиролизных газах.The tangential supply of pyrolysis gases ensures their swirling and deposition as a result of such swirling of the harmful particles contained in them onto the walls of the injector 5, thus purifying the pyrolysis gases entering the injector 5. The tangential supply of hot air is determined by the expediency of maintaining the vortex movement of pyrolysis gases so that, as a result of the supply of hot air, the efficiency of deposition of harmful particles contained in pyrolysis gases onto the walls of the injector 5 is not reduced. The harmful particles deposited on the walls of the injector 5 are burned and evaporated during the operation of the injector 5. In fact, the injector 5 in the claimed invention also performs the function of afterburning harmful particles contained in pyrolysis gases.
Выходное сопло 12 газового инжектора через канал 7 подачи газовоздушной смеси термореактора 1 сообщено (непосредственно или через газоход в зависимости от конструкций инжектора 5 и термореактора 1) с третьей зоной В термореактора - зоной сгорания дымовых газов. При этом подачу газовоздушной смеси из газового инжектора 5 в зону В сгорания дымовых газов термореактора также осуществляют тангенциально. Между выходным соплом 7 и входными каналами 10, 11 инжектора расположена центробежная форсунка 14, предназначенная для распыления и ускорения потока газовоздушной смеси с целью повышения эффективности процесса горения.The output nozzle 12 of the gas injector through the channel 7 for supplying the gas-air mixture of the thermoreactor 1 is connected (directly or through a gas duct, depending on the design of the injector 5 and the thermoreactor 1) with the third zone B of the thermoreactor - the combustion zone of flue gases. In this case, the supply of the gas-air mixture from the gas injector 5 to the combustion zone B of the flue gases of the thermoreactor is also carried out tangentially. Between the output nozzle 7 and the injector input channels 10, 11 there is a centrifugal nozzle 14 designed to atomize and accelerate the flow of the gas-air mixture in order to increase the efficiency of the combustion process.
Тангенциальная подача газовоздушной смеси из инжектора 5 в зону В сгорания дымовых газов термореактора способствует завихрению потока дымовых газов в указанной зоне и осаждению вредных частиц, содержащихся в дымовых газах на стенки термореактора 1. В процессе функционирования термореактора 1 осажденные вредные частицы удаляются из зоны В сгорания дымовых газов через патрубок вывода шлака, расположенный внизу термореактора 1 с помощью, например, шнекового транспортера или пода.The tangential supply of the gas-air mixture from the injector 5 to the combustion zone B of the flue gases of the thermoreactor promotes turbulence of the flue gas flow in the specified zone and the deposition of harmful particles contained in the flue gases on the walls of the thermoreactor 1. During the operation of the thermoreactor 1, the deposited harmful particles are removed from the combustion zone B of the flue gases gases through the slag outlet pipe located at the bottom of the thermoreactor 1 using, for example, a screw conveyor or hearth.
В газовом инжекторе 5 протекают реакции горения топлива (пиролизных газов-горючее; горячий воздух из системы охлаждения - окислитель), в результате которых высвобождается термохимическая энергия, расходуемая на повышение энтальпии рабочего тела (смеси воздуха и пиролизных газов) в камере сгорания реактора ( зона В).In the gas injector 5, fuel combustion reactions take place (pyrolysis gases - fuel; hot air from the cooling system - oxidizer), as a result of which thermochemical energy is released, spent on increasing the enthalpy of the working fluid (a mixture of air and pyrolysis gases) in the combustion chamber of the reactor (zone B ).
Наличие в инжекторе 5 центробежной форсунки 14 позволяет существенно повысить скорость газовоздушной смеси (смеси пиролизных газов и горячего воздуха) с тем, чтобы газовоздушная смесь из выходного сопла 7 инжектора поступила непосредственно в наиболее горячую центральную активную область зоны В сгорания дымовых газов, а не была бы рассеяна около внутренней стенки термореактора 1.The presence of a centrifugal nozzle 14 in the injector 5 makes it possible to significantly increase the speed of the gas-air mixture (a mixture of pyrolysis gases and hot air) so that the gas-air mixture from the outlet nozzle 7 of the injector enters directly into the hottest central active region of zone B of combustion of flue gases, and would not scattered near the inner wall of thermoreactor 1.
В зоне В сгорания дымовых газов поступившая из газового инжектора 5 газовоздушная смесь поджигается, интенсифицируя, тем самым, процесс сгорания дымовых газов.In zone B of combustion of flue gases, the gas-air mixture coming from gas injector 5 is ignited, thereby intensifying the process of combustion of flue gases.
Рабочий процесс в зоне В сгорания дымовых газов происходит непрерывно в потоке газовоздушной смеси из зоны Б кипящего слоя и из инжектора 5. При установившемся режиме процессы испарения топлива, смесеобразования и горения смеси дымовых газов и газовоздушной смеси происходят одновременно. Испарение и смесеобразование не заканчиваются к моменту поджигания газовоздушной смеси факелом пламени в зоне В сгорания дымовых газов и практически продолжаются в указанной зоне.https://www.chem21.info/info/95767 Таким образом обеспечивается устойчивый фронт пламени в зоне В сгорания дымовых газов при всех режимах устройства утилизации отходов, при любой влажности отходов.The working process in zone B of combustion of flue gases occurs continuously in the flow of gas-air mixture from zone B of the fluidized bed and from injector 5. Under steady-state conditions, the processes of fuel evaporation, mixture formation and combustion of a mixture of flue gases and gas-air mixture occur simultaneously. Evaporation and mixture formation do not end by the time the gas-air mixture is ignited by a flame in zone B of flue gas combustion and practically continue in the specified zone. https://www.chem21.info/info/95767 This ensures a stable flame front in zone B of flue gas combustion under all modes of the waste disposal device, at any waste humidity.
Затухание и срыв пламени в зоне В сгорания дымовых газов могут произойти при чрезмерном обеднении или обогащении рабочей смеси (смеси дымовых газов и газовоздушной смеси из инжектора), или же когда скорость газового потока превышает скорость распространения фронта пламени.Attenuation and flame failure in zone B of flue gas combustion can occur when the working mixture (mixture of flue gases and gas-air mixture from the injector) is excessively depleted or enriched, or when the speed of the gas flow exceeds the speed of propagation of the flame front.
Для исключения затухания и срыва пламени в зоне В сгорания дымовых газов установлено, что из инжектора 5 в зону В сгорания дымовых газов должна поступать газовоздушная смесь, в которой стехиометрическое соотношение массы воздуха Мв к массе пиролизных газов Мпг составляет Мв: Мпг = (15÷16):1. Данное соотношение определено с учетом содержания в воздухе кислорода в массовом количестве, равном примерно 20 % масс.To avoid attenuation and flame failure in zone B of flue gas combustion, it has been established that a gas-air mixture should flow from injector 5 into zone B of flue gas combustion, in which the stoichiometric ratio of the mass of air Mv to the mass of pyrolysis gases Mpg is Mv: Mpg = (15÷16 ):1. This ratio was determined taking into account the oxygen content in the air in a mass amount equal to approximately 20% by weight.
Также для исключения затухания и срыва пламени в зоне В сгорания дымовых газов через входные каналы 1, 11 газового инжектора 5 обеспечивают подачу пиролизных газов при температуре (250÷450)°С и горячего воздуха с температурой (450÷800)°С. Таким образом газовоздушная смесь, поступающая с высокой скоростью с выходного сопла 7 инжектора в активную область зоны В сгорания дымовых газов, не будет охлаждать указанную зону.Also, to avoid attenuation and flame failure in zone B of combustion of flue gases, pyrolysis gases are supplied through the input channels 1, 11 of the gas injector 5 at a temperature of (250÷450)°C and hot air at a temperature of (450÷800)°C. Thus, the gas-air mixture flowing at high speed from the injector outlet nozzle 7 into the active region of the flue gas combustion zone B will not cool the said zone.
Кроме того, подача в инжектор 5 газов при указанных температурах обеспечивает внутри инжектора температуру, не превышающую 650°С. При таких температурах инжектор не требует футеровочных элементов. Для стенок инжектора используют жаростойкие конструкционные стали, например, 15Х25Т, 15Х28, что существенно упрощает конструкцию инжектора и, следовательно, конструкцию заявляемого устройства в целом, т.к. позволяет использовать инжектор без принудительного воздушного или водяного охлаждения.In addition, the supply of gases to the injector 5 at the indicated temperatures ensures a temperature inside the injector that does not exceed 650°C. At such temperatures the injector does not require lining elements. For the walls of the injector, heat-resistant structural steels are used, for example, 15Х25Т, 15Х28, which significantly simplifies the design of the injector and, consequently, the design of the proposed device as a whole, because allows the injector to be used without forced air or water cooling.
Газовых инжекторов может быть использовано несколько, при этом инжекторы устанавливают симметрично относительно зоны В термореактора.Several gas injectors can be used, and the injectors are installed symmetrically relative to zone B of the thermoreactor.
Поскольку пиролизные газы поступают в инжектор 5 непрерывно в процессе функционирования термореактора 1, регулирование стехиометрического соотношения окислителя (горячего воздуха) и горючего (пиролизные газы) обеспечивают заслонками 15, 16, установленными на газоходы 17 подачи воздуха, или дымососом 19, установленным перед каналом10 подачи пиролизных газов на соответствующий газоход 18.Since pyrolysis gases enter the injector 5 continuously during the operation of the thermoreactor 1, regulation of the stoichiometric ratio of the oxidizer (hot air) and fuel (pyrolysis gases) is provided by dampers 15, 16 installed on the air supply flues 17, or by a smoke exhauster 19 installed in front of the pyrolysis gas supply channel 10 gases to the corresponding flue 18.
Для исключения затухания и срыва пламени в зоне В сгорания дымовых газов из-за рассогласования скорости газового потока и скорости распространения фронта пламени объем инжектора 5 должен составлять (5÷10) % от объема зоны В сгорания дымовых газов, представляющей собой часть термореактора 1, расположенную под колосниковой решеткой 4.To avoid attenuation and flame failure in zone B of combustion of flue gases due to a mismatch between the speed of the gas flow and the speed of propagation of the flame front, the volume of injector 5 should be (5÷10)% of the volume of zone B of combustion of flue gases, which is part of the thermoreactor 1 located under the grate 4.
Таким образом, газовый инжектор 5, используемый в заявляемом устройстве обеспечивает равномерную подачу и точную дозировку горючего - пиролизных газов, а также обеспечивает эффективное перемешивание с воздухом, в результате чего обеспечивается создание газовоздушной смеси, которая подается в термореактор 1 всегда в строго определенном заданном количестве (задаваемым объемом инжектора 5 и регулируемым дымососм 19), необходимом и достаточном для эффективного поддержания процесса сгорания в зоне В сгорания дымовых газов без риска затухания и срыва пламени.Thus, the gas injector 5 used in the inventive device provides a uniform supply and accurate dosage of fuel - pyrolysis gases, and also ensures effective mixing with air, resulting in the creation of a gas-air mixture, which is supplied to the thermoreactor 1 always in a strictly defined specified quantity ( the specified volume of the injector 5 and the adjustable smoke exhauster 19), necessary and sufficient to effectively maintain the combustion process in zone B of flue gas combustion without the risk of attenuation and flame failure.
Для поддержания процесса горения в зоне Б кипящего слоя термореактор 1 снабжен каналом 6 подачи воздуха в указанную зону.To maintain the combustion process in zone B of the fluidized bed, thermoreactor 1 is equipped with channel 6 for supplying air to the specified zone.
Для отвода дымовых газов из зоны В сгорания дымовых газов нижняя часть термореактора 1, расположенная под колосниковой решеткой 4, снабжена каналом 9 вывода дымовых газов. Дымовые газы из зоны В сгорания дымовых газов отводятся, например, в теплообменник 13 для их остывания и дальнейшего отвода дымососом 20 в систему 21 доочистки дымовых газов (скруббер, циклон и т. п.).To remove flue gases from zone B of flue gas combustion, the lower part of the thermoreactor 1, located under the grate 4, is equipped with a flue gas outlet channel 9. Flue gases from zone B of combustion of flue gases are discharged, for example, into a heat exchanger 13 for their cooling and further removal by a smoke exhauster 20 into the flue gas after-treatment system 21 (scrubber, cyclone, etc.).
Температура теплообменника 13 в конкретном примере может поддерживаться вентилятором 22, который также обеспечивает подачу горячего воздуха из теплообменника 13 в инжектор 5.The temperature of the heat exchanger 13 in a particular example can be maintained by a fan 22, which also supplies hot air from the heat exchanger 13 to the injector 5.
Осажденные на стенки нижней части термореактора 1 (в зоне Б сгорания дымовых газов) частицы в виде шлака выводятся через патрубок вывода шлака, расположенный внизу термореактора 1. Для ускорения и облегчения выгрузки шлака нижний участок термореактора 1 перед патрубком 3 целесообразно выполнять в виде сужающегося книзу усеченного конуса, сообщенного с патрубком 3, с тем, чтобы большая часть шлака могла удаляться из термореактора самотеком.Particles in the form of slag deposited on the walls of the lower part of the thermoreactor 1 (in zone B of combustion of flue gases) are removed through the slag outlet pipe located at the bottom of the thermoreactor 1. To speed up and facilitate the unloading of slag, it is advisable to make the lower section of the thermoreactor 1 in front of the pipe 3 in the form of a truncated tapering pipe a cone connected to pipe 3, so that most of the slag can be removed from the thermoreactor by gravity.
Заявляемое устройство работает следующим образом. Отходы из загрузочного бункера через загрузочное отверстие 2 вверху термореактора поступают в тремореактор 1, где конвективно нагреваются от зоны Б кипящего слоя до температуры (300±50)°С в среднем вакууме с давлением 800 Па. Средний вакуум создается за счет откачки газов из термореактора 1 дымососом 20. В результате образуется пиролизный газ, который системой откачки, состоящей из дымососа, газоходов и запорной аппаратуры, через канал 7 в верхней части термореактора (на участке в зоне А образования пиролизных газов) поступает в газовый инжектор 5, где пиролизные газы смешиваются с горячим воздухом, поступающим в инжектор 5, например, из теплообменника 13. В инжекторе 5 происходит выравнивание газодинамических параметров полученной газовоздушной смеси с целью организации и поддержания активного горения в зоне В сгорания дымовых газов. Кроме того, в инжекторе 5 происходит очистка поступающих пиролизных газов за счет их вихревого движения, обеспечивающего осаждение вредных частиц на стенки инжектора 5, и обеспечивающего более полное сгорание вредных части за счет более длительного нахождения газов в объеме инжектора 5 по сравнению с прямоточной подачей газов. Выходное сопло 12 инжектора жестко и герметично соединено с каналом 6 подачи газовоздушной смеси терморектора.The inventive device operates as follows. Waste from the loading hopper through the loading hole 2 at the top of the thermoreactor enters the tremoreactor 1, where it is convectively heated from zone B of the fluidized bed to a temperature of (300 ± 50) ° C in a medium vacuum with a pressure of 800 Pa. A medium vacuum is created by pumping gases from the thermoreactor 1 with a smoke exhauster 20. As a result, pyrolysis gas is formed, which is supplied by the pumping system, consisting of a smoke exhauster, flues and shut-off equipment, through channel 7 in the upper part of the thermoreactor (in the area in zone A of the formation of pyrolysis gases) into gas injector 5, where pyrolysis gases are mixed with hot air entering injector 5, for example, from heat exchanger 13. In injector 5, the gas-dynamic parameters of the resulting gas-air mixture are equalized in order to organize and maintain active combustion in zone B of flue gas combustion. In addition, in the injector 5, the incoming pyrolysis gases are purified due to their vortex motion, which ensures the deposition of harmful particles on the walls of the injector 5, and ensures more complete combustion of the harmful parts due to the longer residence of the gases in the volume of the injector 5 compared to the direct-flow supply of gases. The output nozzle 12 of the injector is rigidly and hermetically connected to channel 6 for supplying the gas-air mixture of the thermorector.
В зоне А кипящего слоя термореактора осуществляется горение и интенсивное смешение отходов и образующихся газов за счет тангенциальной подачи воздуха из канала 6. Тангенциальная подача воздуха из канала 6 может быть организована, например, посредством наклонного расположения канала 6 или иным удобным образом.In zone A of the fluidized bed of the thermoreactor, combustion and intensive mixing of waste and generated gases occurs due to the tangential air supply from channel 6. The tangential air supply from channel 6 can be organized, for example, by means of an inclined arrangement of channel 6 or in another convenient way.
Смысл тангенциальной подачи газов, как в термореактор 1, так и в инжектор 5, заключается в необходимости обеспечения вихревого центробежного движения газов, при котором происходит их интенсивное смешивание. При этом вихревое движение газов приводит к их вращению сверху вниз вдоль колосниковой решетки 4 (по ее высоте).The meaning of the tangential supply of gases, both to thermoreactor 1 and to injector 5, is the need to ensure vortex centrifugal motion of gases, during which their intensive mixing occurs. In this case, the vortex motion of the gases leads to their rotation from top to bottom along the grate 4 (along its height).
За счет первоначального центробежного движения, а затем изменения направления движения из сжигаемых отходов и газов отделяются твердые частицы и осаждаются в нижней части термореактора 1 в зоне В сгорания дымовых газов, а затем в виде шлака удаляются из нижней части термореактора через патрубок 3 вывода шлака.Due to the initial centrifugal movement, and then changing the direction of movement, solid particles are separated from the burned waste and gases and deposited in the lower part of the thermoreactor 1 in the flue gas combustion zone B, and then in the form of slag are removed from the lower part of the thermoreactor through the slag outlet pipe 3.
Следует отметить, что вихревое движение отходов и газов в зоне кипящего слоя термореактора 1 (как и газов в инжекторе 5), способствует более длительному нахождению частиц отходов и газов в соответствующем объеме. Более длительное нахождение частиц отходов и газов в объеме термореактора 1 обеспечивает более полное сжигание вредных частиц, содержащихся в них. Также, как в инжекторе 5, вихревое движение газов необходимо для обеспечения выпадания, осаждения оставшихся несгоревших частиц на стенки термореактора 1. В результате происходит более качественное очищение сжигаемых дымовых газов.It should be noted that the vortex movement of waste and gases in the fluidized bed zone of thermoreactor 1 (as well as gases in injector 5) contributes to a longer stay of waste particles and gases in the corresponding volume. A longer presence of waste particles and gases in the volume of the thermoreactor 1 ensures more complete combustion of the harmful particles contained in them. Just as in injector 5, the vortex movement of gases is necessary to ensure the precipitation of remaining unburnt particles on the walls of the thermoreactor 1. As a result, better purification of the burned flue gases occurs.
Дымовые газы из нижней части термореактора 1 удаляются через канал 9 вывода дымовых газов и могут откачиваться в систему охлаждения 13 и систему 21 доочистки дымовых газов для из последующего сброса в атмосферу, или же могут подаваться внешнему потребителю тепловой энергии (например, ТЭЦ).Flue gases from the lower part of the thermoreactor 1 are removed through the flue gas outlet channel 9 and can be pumped into the cooling system 13 and the flue gas after-treatment system 21 for subsequent discharge into the atmosphere, or can be supplied to an external consumer of thermal energy (for example, a thermal power plant).
На фиг. 3 изображен график экспериментальной зависимости стехиометрического соотношения компонентов в газовом инжекторе 5 от температуры на внутренней стенке термореактора 1 в зоне В сгорания дымовых газов при различной производительности термореактора по твердым коммунальным отходам (ТКО). По оси ординат представлены данные о температуре на внутренней стенке термореактора 1 в зоне В сгорания дымовых газов, а по оси абсцисс - отношение n массы пиролизных газов mr к массе mo кислорода в воздухе пи температуре воздуха 450°С. При этом кривая А получена при производительности устройства по ТКО (твердые коммунальные отходы) 900кг/ч (0, 25 кг/с); кривая Б - при производительности устройства по ТКО 1100кг/ч (0, 31 кг/с).In fig. Figure 3 shows a graph of the experimental dependence of the stoichiometric ratio of components in the gas injector 5 on the temperature on the inner wall of the thermoreactor 1 in zone B of combustion of flue gases at different productivity of the thermoreactor for municipal solid waste (MSW). The ordinate axis presents data on the temperature on the inner wall of thermoreactor 1 in zone B of flue gas combustion, and the abscissa axis shows the ratio n of the mass of pyrolysis gases mr to the mass mo of oxygen in the air at an air temperature of 450°C. In this case, curve A was obtained with a device productivity for MSW (municipal solid waste) of 900 kg/h (0.25 kg/s); curve B - with a device productivity of MSW of 1100 kg/h (0.31 kg/s).
Экспериментальные работы проводились на установке компании ООО "Энергетическая региональная группа" Энергоцентр ЭРГ.10.00.00.000. Расход воздуха изменялся заслонками 15, 16, установленными на газоходах 18, подающих воздух в инжектор 5 и в термореактор 1. Расход пиролизных газов не регулировался и определялся максимальной производительностью 3000 м3/ч дымососа 19, установленного на газоходе подачи пиролизных газов в инжектор 5. Нагнетание холодного воздуха в теплообменник 13 осуществлялось вентилятором 22 марки ВДН- 8-1500, производительностью 10 000 м3/ч с возможностью регулировки от 30 до 100 % мощности.Experimental work was carried out at the installation of the Energy Regional Group LLC Energy Center ERG.10.00.00.000. The air flow was changed by dampers 15, 16 installed on the flue ducts 18, supplying air to the injector 5 and to the thermoreactor 1. The flow of pyrolysis gases was not regulated and was determined by the maximum productivity of 3000 m 3 /h of the smoke exhauster 19, installed on the gas duct supplying pyrolysis gases to the injector 5. The injection of cold air into heat exchanger 13 was carried out by fan 22 of the VDN-8-1500 brand, with a capacity of 10,000 m3/h with the ability to adjust from 30 to 100% of power.
В ходе эксперимента утилизировались промышленные и бытовые отходы (таблица 1) со степенью опасности (2 - 5) классов. Влажность отходов составляла от 0 до 33 %. During the experiment, industrial and household waste (Table 1) with a degree of hazard (2 - 5) classes was disposed of. The moisture content of the waste ranged from 0 to 33%.
Таблица 1. Состав элементов в ТБО Москвы и Московской областиTable 1. Composition of elements in solid waste of Moscow and the Moscow region
Избыток окислителя в инжекторе 5 (по отношению к массе пиролизных газов) составлял 16 единиц.The excess of oxidizer in injector 5 (relative to the mass of pyrolysis gases) was 16 units.
Массовый расход воздуха, подаваемого в термореактор 1 и в инжектор 5, целесообразно поддерживать в диапазоне (0,6÷1,0) кг/сек. В эксперименте массовый расход воздуха составлял 0,862 кг/сек. Такой расход воздуха был определен исходя из условия, что для устройства утилизации отходов с производительностью 1 т/час потребный расход воздуха составляет 2580 м3/час. В этом случае соблюдается стехиометрическое отношение массы кислорода воздуха и пиролизных газов в инжекторе 5. Объем инжектора 5 в эксперименте составлял 8 % от объема зоны В термореактора.It is advisable to maintain the mass flow of air supplied to the thermoreactor 1 and to the injector 5 in the range of (0.6÷1.0) kg/sec. In the experiment, the air mass flow rate was 0.862 kg/sec. This air flow rate was determined based on the condition that for a waste disposal device with a capacity of 1 t/hour, the required air flow rate is 2580 m 3 /hour. In this case, the stoichiometric ratio of the mass of atmospheric oxygen and pyrolysis gases in injector 5 is observed. The volume of injector 5 in the experiment was 8% of the volume of zone B of the thermoreactor.
Дымовые газы на выходе из термореактора (из зоны В сгорания дымовых газов) имели степень очистки не менее 95 %. Шлак, выгруженный из термореактора 1, был полностью безвреден и не содержал вредных примесей в выявляемом количестве.The flue gases at the exit from the thermoreactor (from zone B of flue gas combustion) had a purification degree of at least 95%. The slag discharged from thermoreactor 1 was completely harmless and did not contain harmful impurities in detectable quantities.
Заявляемое устройство является простым по сравнению с аналогами, при этом обеспечивает полную утилизацию и обезвреживание отходов с влажностью до 85 %.The inventive device is simple compared to analogues, while ensuring complete recycling and neutralization of waste with a moisture content of up to 85%.
В заявляемом устройстве не требуется осуществлять предварительную сушку утилизируемых отходов, не требуется использование дополнительного, помимо отходов, топлива, что существенно упрощает процесс утилизации отходов.The inventive device does not require pre-drying of recyclable waste; it does not require the use of additional fuel in addition to waste, which significantly simplifies the waste disposal process.
Для полной утилизации отходов достаточно двух узлов - термореактора и инжектора. В конкретных условиях устройство может быть дополнено теплообменником для подачи горячего воздуха в инжектор, или же горячий воздух может подаваться от других устройств, принципиальная конструкция которых не имеет значения для заявляемого изобретения. Главное - обеспечить подачу в инжектор с одной стороны - пиролизных газов, а с другой стороны - горячего воздуха, источник которого не является принципиальным.For complete waste disposal, two units are sufficient - a thermoreactor and an injector. In specific conditions, the device can be supplemented with a heat exchanger for supplying hot air to the injector, or hot air can be supplied from other devices, the fundamental design of which is not important for the claimed invention. The main thing is to ensure the supply of pyrolysis gases to the injector on the one hand, and on the other hand, hot air, the source of which is not critical.
Таким образом, заявляемое изобретение обеспечивает достижение технического результата, заключающегося в упрощении устройства для утилизации отходов, упрощении процесса утилизации отходов.Thus, the claimed invention ensures the achievement of a technical result consisting in simplifying the device for waste disposal and simplifying the waste disposal process.
Claims (9)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2821719C1 true RU2821719C1 (en) | 2024-06-26 |
Family
ID=
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2353590C2 (en) * | 2003-05-14 | 2009-04-27 | Био Зд Аппликасьон | Method and system for waste thermal utilisation and their use for processing waste with high watercontent |
| RU2528192C1 (en) * | 2013-07-08 | 2014-09-10 | Павел Николаевич Попов | Pyrolysis boiler |
| RU2784299C1 (en) * | 2022-04-06 | 2022-11-23 | Владимир Михайлович Кондратьев | Waste disposal plant |
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2353590C2 (en) * | 2003-05-14 | 2009-04-27 | Био Зд Аппликасьон | Method and system for waste thermal utilisation and their use for processing waste with high watercontent |
| RU2528192C1 (en) * | 2013-07-08 | 2014-09-10 | Павел Николаевич Попов | Pyrolysis boiler |
| RU2805902C2 (en) * | 2022-02-14 | 2023-10-24 | Владимир Михайлович Кондратьев | Installation for combustible waste disposal |
| RU2784299C1 (en) * | 2022-04-06 | 2022-11-23 | Владимир Михайлович Кондратьев | Waste disposal plant |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4308806A (en) | Incinerator for burning waste and a method of utilizing same | |
| US4583468A (en) | Method and apparatus for combustion of diverse materials and heat utilization | |
| JP4950554B2 (en) | Gasification combustion equipment | |
| US4177742A (en) | Incinerator for burning waste and a method of utilizing same | |
| US4254715A (en) | Solid fuel combustor and method of burning | |
| RU2428629C1 (en) | Pyrolysis thermal gas-chemical plant for utilisation of solid domestic waste | |
| WO2004092648A1 (en) | Method of controlling combustion of waste incinerator and waste incinerator | |
| US5901653A (en) | Apparatus including a two stage vortex chamber for burning waste material | |
| RU2712555C2 (en) | Method of combustion process in furnace plants with grate | |
| Duan et al. | Pollutant emission characteristics of rice husk combustion in a vortexing fluidized bed incinerator | |
| CN107721112B (en) | Municipal sludge drying pyrolysis gasification self-sustaining incineration system | |
| SK281396B6 (en) | Method for combusting solids | |
| US4986199A (en) | Method for recovering waste gases from coal partial combustor | |
| RU185863U1 (en) | HEATING DEVICE | |
| RU2821719C1 (en) | Waste disposal device | |
| RU2303203C1 (en) | Gas generator with water boiler | |
| US4331085A (en) | Exit gas control for flame stabilization and performance tuning of starved-air auger combustor | |
| RU2350838C1 (en) | High-temperature cyclone reactor | |
| CN112879912A (en) | Solid waste decoupling combustion device, combustion system device and combustion method thereof | |
| RU2807335C1 (en) | Installation for thermal decomposition of partially prepared solid organic waste | |
| CN220061735U (en) | Flue gas post-combustion device comprising more than one flue gas vortex combustion chamber | |
| RU17599U1 (en) | SOLID WASTE PROCESSING PLANT | |
| CN218972677U (en) | Tail gas incinerator | |
| RU55933U1 (en) | WASTE BURNING PLANT | |
| CN211952767U (en) | Bubbling type internal circulating fluidized bed incinerator capable of self-sustaining incineration of low-calorific-value sludge |