способ переработки мусора и бытовых отходов и устройство для его осуществления

Формула изобретения

1. Способ переработки мусора и бытовых отходов путем загрузки их сверху в шахтную печь с противоточной подачей газовоздушной смеси и позонной сушки их, пиролиза и сжигания с последующим удалением продуктов переработки, отличающийся тем, что воздух, поступающий на горение, увлажняют, поддерживая в зоне сжигания температуру не выше температуры плавления золы, а подачу отходов из зоны в зону ведут регулируемыми дозами, периодически встряхивая.

2. Устройство для переработки мусора и бытовых отходов, содержащее корпус, футерованный огнеупорным материалом, загрузочный бункер, сужающийся книзу с окном в нижней части, примыкающим к корпусу, и крышкой в верхней части, патрубки подачи газа и воздуха и отвода газов, отличающееся тем, что корпус по высоте разделен на зоны сушки, пиролиза и сжигания с помощью парных створок, расположенных под углом друг к другу, причем пары створок, расположенные на входе и выходе в корпус, выполнены сплошными, а пары створок, разделяющие зоны, выполнены с отверстиями, патрубок подачи газа и воздуха расположен над парой створок, расположенных на выходе, а патрубок отвода отходящих газов - под парой створок, расположенных на входе, а бункер снабжен патрубком отвода воздуха.

Описание изобретения к патенту

Изобретение может быть использовано при переработке мусора, бытовых и промышленных отходов.

Наиболее близким к предлагаемому способу является способ термической обработки отходов, который включает в себя загрузку отходов в камеру, подачу туда же предварительно подогретого воздуха, утилизацию дымовых газов с помощью второй камеры - регенератора. К недостаткам способа можно отнести: наличие определенных требований к составу и размерам исходного сырья, жесткая технологическая зависимость процессов, происходящих параллельно в соседних камерах.

Из известных устройств наиболее близкой к заявляемому является вертикальная печь для сжигания твердой биомассы, включающая в себя вертикально расположенный корпус, футерованный огнеупорным материалом, бункер загрузки, расположенный над корпусом, крышку, закрывающую корпус сверху. Топочная камера расположена в нижней части корпуса, стенки которого выполнены из жаропрочного металла. Воздух подается кольцевым потоком через кольцевой канал, образованный между цилиндрическим корпусом и охватывающим его наружным цилиндром. Зола от сжигания оседает в нижней части камеры в виде конуса и непрерывно сдувается кольцевым потоком воздуха.

К недостаткам устройства следует отнести его большую металлоемкость, сложность конструкции, низкую степень использования физической теплоты уходящих дымовых газов, наличие неочищенных дымовых газов на выходе из устройства, невозможность переработки отходов крупных размеров.

Техническая задача, решаемая изобретением, состоит в повышении эффективности переработки мусора, связанном с непрерывным протеканием процессов хранения, газоотвода, сушки, пиролиза, горения и золоудаления в едином шлюзовом моноблоке.

Поставленная техническая задача решается тем, что в известном способе термической обработки и уничтожения мусора и бытовых отходов, включающем их загрузку, розжиг, подачу воздуха и газообразного топлива, транспортировку уходящих газов, согласно изобретению, воздух предварительно увлажняют, газовоздушную смесь подают снизу противотоком по отношению к загружаемому мусору, организуя расположенные последовательно снизу вверх зоны горения, газификации, сушки, поддерживают температуру в зоне горения не выше температуры плавления золы, прекращают подачу газообразного топлива после розжига при выходе на стационарный режим, при этом подачу мусора и бытовых отходов в зоны осуществляют регулируемыми дозами, обеспечивая его периодическое встряхивание.

Кроме того, в известном устройстве для реализации способа термической обработки и уничтожения мусора и бытовых отходов, содержащем вертикально расположенный корпус, футерованный огнеупорным материалом, загрузочное устройство с крышкой, расположенное над корпусом, согласно изобретению, корпус дополнительно снабжен парами створок с приводом, число пар не менее двух, расположенными в разных уровнях по высоте, причем пары створок на входе и выходе корпуса выполнены сплошными, пары створок, расположенные между ними - колосникового типа, двумя патрубками, один из которых расположен под верхней парой створок, другой - над нижней парой створок, загрузочное устройство выполнено в виде бункера, сужающегося книзу, снабженного в верхней части крышкой, в нижней части - окном, примыкающим к корпусу, патрубком, расположенным в верхней части боковой стенки бункера.

На чертеже представлена схематично конструкция устройства для реализации способа.

Устройство содержит корпус 1, футерованный огнеупорным материалом, бункер 2, снабженный в верхней части крышкой 3, в нижней - окном 4, примыкающим к корпусу, патрубком 5, расположенным в верхней части боковой стены бункера. На входе в корпус 1 установлена пара сплошных створок 6, на выходе - пара сплошных створок 7, между ними установлены пары створок, снабженных отверстиями 8, 9, 10 и 11, разделяющие внутренний объем корпуса на отсеки. Снизу вверх расположены зоны горения, газификации и сушки. Каждая пара створок 6-11 снабжена приводом 12-17, обеспечивающим их раскрытие. Корпус снабжен патрубками 18 и 19, первый из которых 18 расположен под верхней створкой, другой 19 - над нижней створкой. Входной патрубок 19 соединен с воздухонагнетателем 20 и увлажняющей установкой 21. В зоне горения установлен датчик температуры 22.

Устройство работает следующим образом. Мусор и бытовые отходы загружают в бункер 2, где они могут храниться некоторое время. При открывании верхней пары створок 6 мусор и отходы под действием собственного веса опускаются вниз, противотоком снизу, через створки 8-11 с отверстиями поступает газовоздушная смесь под давлением, необходимым для преодоления гидравлического сопротивления всего столба загруженного материала и обеспечивающим давление, которое задается потребителем пиролизного газа на выходе. Исходя из конкретных габаритов установки выбирают мощность воздухонагнетателя 20.

Мусор и отходы, встречаясь с горячим газом, нагреваются, высыхают и отдают ему влагу. Температура в этой зоне сушки в зависимости от влажности топлива изменяется от 100^оС до 400^оС. Продолжая опускаться, сырье нагревается в следующей зоне 12 газификации до 500-900^оС, происходит его пиролиз - от горючих составляющих сырья отделяются летучие вещества, происходит коксование. В газообразное состояние переходят не только легкие фракции углеводородов, среди которых, в основном, метан, но и тяжелые, образующие смолу и деготь. В следующей зоне - зоне горения, где температура поддерживается ниже температуры плавления золы, закоксовавшееся сырье вступает в реакцию с кислородом, содержащимся во вдуваемом воздухе. В результате горения образуется двуокись углерода CO₂ и водяной пар. Из-за недостаточности кислорода для сгорания всего углерода, при температуре выше 900^оС продукты окисления продолжают взаимодействовать с несгоревшим углеродом. Процесс газификации завершается образованием окиси углерода и водорода, которые вместе с газообразными углеводородами, дегтем и смолой, а также с инертными компонентами (азот из воздуха, водяной пар и двуокись углерода) составляют компоненты горючего газа (пиролизного), который может направляться через патрубок 18 как топливо на теплоэнергетические установки. Для предотвращения процесса спекания в результате коксования мусора и отходов предусмотрена принудительная шуровка его с помощью створок с отверстиями, приводимых в движение приводом.

Для предупреждения процесса плавления золы и ее затвеpдевания на нижних створках предусмотрена подача в зону активного горения воздуха с необходимой степенью влажности.

Подачу газообразного топлива на входе осуществляют вместе с подачей воздуха на время розжига, затем прекращают подачу газообразного топлива. Воздух для горения забирают из бункера загрузки через патрубок 5. Увлажнение воздуха обеспечивают в установке 21. Степень влажности определяется фракционным составом мусора и бытовых отходов и температурой плавления золы, составляющих их компонентов. В зависимости от температуры плавления золы поддерживают и температуру в зоне горения. Она не должна превышать температуpу плавления золы, чтобы не допустить ее прикипания к створкам. Для контроля температуры используют датчик 22. Как показывают результаты экспериментальных исследований, температура в зоне горения не должна превышать 1200^оС.