печь для непрерывной переработки твердых бытовых отходов в расплаве

Формула изобретения

ПЕЧЬ ДЛЯ НЕПРЕРЫВНОЙ ПЕРЕРАБОТКИ ТВЕРДЫХ БЫТОВЫХ ОТХОДОВ В РАСПЛАВЕ, содержащая шахту, кессонированный пояс с фурмами, подину, свод, устройства для выпуска расплавов, загрузочное устройство и газоотводящий тракт, отличающаяся тем, что, с целью увеличения производительности, повышения надежности в работе и облегчения обслуживания печи, она снабжена перегородкой, разделяющей шахту на загрузочную и плавильную зоны, при этом фурмы загрузочной зоны установлены от перегородки на расстояние, равное 11 - 16 калибрам выходного отверстия фурмы, а верхняя часть перегородки выполнена в виде чередующихся щелевых просветов и охлаждаемых элементов с суммарным сечением отверстия, равным 0,6 - 0,9.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к оборудованию, предназначенному для переработки (сжигания, плавки) отходов различного производства, в том числе бытового мусора различного состава с высокой влажностью.

Известны печи для плавки различных видов металлургического сырья (руд, концентратов, шлаков, клинкеров и пр. ), включающие кессонированную шахту, дутьевые фурмы, подину, свод сифоны для выпуска расплавов, загрузочное устройство и газоходы.

К недостатку этих печей относится невозможность переработки материалов с высокой влажностью (не более 8% ), к каким относятся твердые бытовые отходы (до 50-60% влаги).

Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемой печи является печь для непрерывной плавки материалов в расплаве, содержащая шахту, кессонированный пояс с фурмами, подину, свод, устройства для выпуска расплавов, загрузочное устройство и газоотводящий тракт. Фурмы расположены на высоте, разделяющей кессонированный пояс на надфурменную и подфурменную зоны, а торцевые стенки кессонированного пояса выполнены не доходящими до подины.

Недостатками этой печи являются: сильное снижение производительности при повышенной влажности загружаемого материала, ненадежность (взрывоопасность) работы при этом, а также сложность и высокая трудоемкость обслуживания печи (организация загрузки, санитарно-гигиенические условия при испарении влаги сырья).

Целью изобретения является увеличение производительности, повышение надежности работы и облегчение обслуживания печи.

Это достигается тем, что печь, содержащая шахту, кессонированный пояс с фурмами, подину, свод, устройства для выпуска расплавов, загрузочное устройство и газоотводящий тракт, снабжена перегородкой, разделяющей шахту на загрузочную и плавильную зоны, при этом фурма загрузочной зоны установлена от перегородки на расстоянии, равном 11-16 калибрам выходного отверстия фурмы, а верхняя часть перегородки выполнена в виде чередующихся целевых просветов и охлаждаемых элементов с суммарным живым сечением, равным 0,6-0,9.

На фиг. 1 изображен продольный разрез предлагаемой печи; на фиг. 2 - вид по стрелке А на фиг. 1.

Печь содержит шахту 1 для переработки материалов, внутри которой расположена вертикальная перегородка 2 с окном 3, фурмы 4, размещенные на продольных стенках шахты, свод 5, подину 6, шлаковый сифон 7, шпур 8 для выпуска тяжелой фазы расплава (возможна замена на сифон) и газоход 9 для отвода технологических газов. Перегородка 2 отделяет плавильную зону расплава от загрузочной камеры 10, над которой размещено загрузочное устройство 11. В этой камере 10 установлена дополнительная фурма 12. Верхняя часть перегородки 2 имеет чередующиеся щелевые просветы 13 и охлаждаемые элементы 14.

Печь работает следующим образом. Твердые бытовые отходы (ТБО) непрерывно загружаются с помощью устройства 11 в камеру 10. По мере падения ТБО происходит интенсивное испарение влаги и пары эвакуируются через щелевые просветы 13 перегородки 2 в плавильную зону печи. Подсушенные отходы подают на поверхность ванны, где захватываются циркулирующими под действием газлифтного эффекта потоками расплава под перегородкой 2 и через окно 3 далее переносятся в плавильную зону. В плавильной зоне происходит переработка (плавление, сжигание) ТБО при заданных окислительных режимах дутья на фурмах 4. Шлаковый расплав непрерывно выводится из печи через сифонное устройство 7, а тяжелая фаза, в которой коллектируются металлы (железо, медь и др. ), с подины 6 выводится периодически по мере накопления через шпур 8 (возможно оборудование сифоном). В случае накопления ТБО у торца ванны загрузочной камеры 10 включается (при необходимости работает постоянно) фурма 12. Технологические газы вместе с водяными парами и дутьевым агентом (газ, воздух, кислород) из фурмы 12, поступившими из камеры 10, отводятся через газоход 9 и далее направляются на специальную пылегазоочистку.

Место расположения фурмы 12 (размер l = (11-16)d на фиг. 1) выбрано из условия обеспечения нормальной гидродинамической обстановки в ванне загрузочной камеры 10, а именно предотвращения застойной зоны у торца, вызванной увеличением геометрических параметров этой камеры (для облегчения загрузки отходов разнообразной формы и фракции и для увеличения общей производительности печи), и одновременно недопущения нарушения организованной газлифтным эффектом циркуляции расплава, обеспечивающей эффективный захват материала и перенос его в плавильную зону. Конструкция перегородки 2 со щелевыми просветами 13 и охлаждаемыми элементами 14 (изготовлены из медных прокатных брусков - глиссажных труб, см. фиг. 2) с указанным живым сечением (0,6-0,9) должна обеспечить нормальный отвод водяных паров в плавильную зону (где создается разрежение 2-5 мм вод. ст. ), сокращать или предотвращать попадание брызг расплава, ведущих к настылеобразованиям, в загрузочную камеру 10 из активно барботируемой ванны в плавильной зоне, не забивая (зашлакование, замораживание) при этом щелевые просветы, и одновременно не допускать преждевременного попадания исходных ТБО через верхнюю часть перегородки в плавильную зону печи (в последнем случае исключается операция подсушки отходов и появляется опасность мгновенного испарения влаги взрывного характера). В свою очередь практически сохраняется механическая прочность (жесткость) конструкции шахты печи, как и при обычной сплошной перегородке.

Испытания предложенной конструкции печи проведены на базе опытной установки ПВ РОЭМЗ инструмента "Гинцветмет" при переработке ТБО следующего состава, % : Fe 2,31; SiO₂ 4,62; CaO 0,52; Al₂O₃ 2,1; S 0,2; C 19,2; цветные металлы 0,32; O₂ 61,26; N₂ 0,5; H₂ 8,34; остальное 0,63; влажность 51,7% . Работа проводилась на шлаковый расплав состава, % : Fe 20,6; SiO₂ 41,1; CaO 4,7; Al₂O₃ 18,7; цветные металлы 2,8; О₂ 6,5; остальное 0,3.

Производительность установки - 20-30 т/сут. Некоторые результаты испытаний ряда конструктивных вариантов печи приведены в таблице.

Как видно из данных таблицы, наилучшие результаты получены при расположении дополнительной фурмы на расстоянии от перегородки l = (11-16) d и при перегородке с живым сечением просветов, равным 0,6-0,9 (варианты 2, 3, 4, 7, 8, 10). При снижении величины l до 10 d (вариант 1) и увеличении ее до 17 d (вариант 5) резко нарушается работа печи из-за изменения гидродинамики ванны в загрузочной камере (изменение циркуляционных потоков и образование застойной зоны расплава). При уменьшении относительного живого сечения в перегородке до 0,5 (вариант 6) и его увеличении до 0,93 (вариант 9) также ухудшается общая работа печи: не обеспечивается эвакуация паров из загрузочной камеры, образуются в ней настыли и пр. Кроме того, в последнем случае из-за значительного сокращения перегородочных охлаждаемых брусков снижается механическая прочность (жесткость) конструкции шахты печи. Во всех указанных случаях (1, 5, 6, 9) заметно ухудшается санитарно-гигиеническая обстановка на печи (выбивание водяных паров) и осложняется обслуживание печи в общем (операции загрузки ТБО, необходимость размывания вязкой массы расплава и пр. ). Все исследованные варианты (1-10) обеспечивали производительность по перерабатываемым ТБО выше, чем в прототипе, за счет увеличения площади загрузочной камеры (с 0,2 до 0,5 м²) при одновременной установке дополнительного дутьевого устройства в этой камере.

Таким образом, предлагаемая конструкция печи по сравнению с прототипом позволяет увеличить производительность по переработке твердых бытовых отходов в 1,5-2,0 раза, повысить надежность работы и облегчить обслуживание печи. (56) Авторское свидетельство СССР N 473886, кл. F 27 B 1/00, 1975.