печь для сжигания твердых отходов

Формула изобретения

Печь для сжигания твердых отходов, включающая корпус, подину, свод с вмонтированным в нем загрузочным устройством, топливные горелки, укрепленные в корпусе, трубопровод для подачи в зону сжигания ожижающего агента, устройства для удаления продуктов сжигания и систему охлаждения, отличающаяся тем, что она снабжена теплоотводящими элементами, прикрепленными к внутренним стенкам свода и корпуса, при этом они выполнены в виде паяных оребренных медностальных пластин с внутренними каналами для прохождения охладителя с соотношением ширины канала к его глубине, равным 1 0,7, и снабжены коллекторами и патрубками, соединенными с системой охлаждения, топливные горелки расположены в нижней части боковых стенок корпуса на расстоянии 0,2 0,3 высоты зоны сжигания от уровня подины и укреплены на трубопроводе для подачи в нее ожижающего агента, а устройства для удаления продуктов сжигания выполнены в виде патрубка для отвода дымовых газов, укрепленного на своде печи, желоба для удаления расплавленного шлака, расположенного в корпусе на уровне расплава, и шпура для выпуска расплавленной металлической фазы, расположенного на подине печи.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к устройствам для уничтожения промышленных и бытовых отходов.

Известна печь для сжигания промышленных отходов, включающая загрузочную шахту, камеру сгорания, перемещающийся колосник, газоход для отсоса газа, перфорированную камеру над колосником, горелку, устройство для выхода твердой фазы. Обеспечивается постоянная рециркуляция части продуктов сгорания, что исключает выброс вредных газов в атмосферу [1]

Наличие в известной печи подвижных колосниковых решеток усложняет ее конструкцию и не позволяет достигнуть полного сгорания отходов вследствие недостаточно высокого температурного уровня процесса.

Известна печь для сжигания твердых отходов, включающая корпус, подину и свод, выполненные из огнеупорного материала, загрузочное устройство, вмонтированное в свод, топливные горелки, работающие на горючем газе и воздухе и укрепленные в верхней части корпуса, камеру псевдоожижения с охлаждаемыми стенками и с расположенным внутри нее колосником, трубопровод для подачи в зону сжигания ожижающего агента воздуха, устройство для удаления продуктов сжигания, расположенное на подине печи, и систему охлаждения камеры псевдоожижения [2]

Конструктивные особенности известной печи не обеспечивают достаточно высокого теплообмена во всем объеме горения отходов, вследствие неравномерного химического и гранулометрического их состава, что приводит к неполному сгоранию органики и выноса из печи неразложившихся соединений. Стенки корпуса не выдерживают длительной эксплуатации при температурах выше 1000^oC.

Задачей изобретения является создание печи для сжигания бытовых и промышленных отходов, обеспечивающей получение достаточно высоких температур (до 1500^oC) по всему ее объему, что позволило бы достичь полного разложения вредных соединений, получить твердую фазу, пригодную для дальнейшей переработки, и повысить долговечность печи.

Задача решена за счет того, что печь снабжена теплоотводящими элементами, прикрепленными к внутренним стенкам корпуса и свода, при этом они выполнены в виде паяных оребренных медностальных пластин с внутренними каналами для прохождения охладителя с соотношением ширины канала к его глубине 1:0,7 и снабжены коллекторами и патрубками для входа и выхода охладителя, топливные горелки расположены в нижней части боковых стенок корпуса на расстоянии 0,2-0,3 м от уровня подины печи и укреплены на трубопроводе для подачи в нее сжигаемого агента, а устройства для удаления продуктов сжигания выполнены в виде патрубка для отвода дымовых газов, укрепленного на своде печи, желоба для удаления расплавленного шлака, расположенного в корпусе на уровне расплава, и шпура для выпуска расплавленной металлической фракции, расположенного на подине.

Указанные конструктивные особенности печи позволили проводить процесс сжигания отходов в шлаковом расплаве при температуре 1300-1500^oC.

Технический результат повышение температурного режима сжигания отходов, увеличение срока эксплуатации печи и снижение вредных выбросов в атмосферу.

На фиг. 1 схематично изображена предлагаемая печь; на фиг. 2 сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 вид по стрелке Б на фиг. 2.

Печь содержит корпус 1, футерованную кирпичом подину 2, свод 3, загрузочное устройство 4 с окнами для загрузки отходов 5 и флюсов 6, топливные горелки 7, расположенные в нижней части корпуса 1 и укрепленные на трубопроводе 8, для подачи в печь сжигаемого агента, патрубок 9 для отвода дымовых газов, укрепленный на своде 3 печи, желоб 10 для удаления шлакового расплава 11, расположенный в корпусе 1 на уровне расплава, и шпур 12 для выпуска расплавленной металлической фракции. К внутренним стенкам свода 3 и корпуса 1 прикреплены теплоотводящие элементы кессоны 13, выполненные в виде паяных медных 14 и стальных 15 пластин с внутренними каналами 16 для прохождения хдладоагента с соотношением ширины канала к его глубине, равным 1:0,7. Указанное соотношение было выбрано как наиболее оптимальное с точки зрения гидравлических, тепловых и прочностных характеристик и подтверждено экспериментальными работами. Кессоны имеют коллекторы 17 для распределения хладоагента по каналам 16 и входные 18 и выходные 19 патрубки, присоединенные к системе охлаждения (не показано).

Печь работает следующим образом.

Перед началом непрерывного процесса сжигания в печи создают ванну шлакового расплава. Для этого в печь через окна 5 и 6 загрузочного устройства 4 подают твердые промышленные и бытовые отходы и флюсы. Включают в работу топливные горелки 7, расположенные по всему корпусу 1, в которых природный газ сжигается в смеси с холодным или нагретым до температуры 500^oC воздухом. Температура продуктов сгорания на выходе из горелок 7 1450-1550^oC, позволяющая образовать шлаковый расплав 11 из сожженных отходов. После создания шлаковой ванны из горелок 7 через трубопровод продолжают поступать высокотемпературные продукты сгорания природного газа. Расплав 11 в печи при этом интенсивно перемешивается (псевдоожижается). Топливные горелки 7 расположены на расстоянии 0,2-0,3 м от уровня подины 2. Такое расположение является оптимальным, экспериментально рассчитанным. В созданный расплав далее загружают отходы, которые интенсивно захватываются потоками шлака, равномерно распределяясь по объему ванны.

Высокотемпературные продукты сгорания, подаваемые в расплав 11 из горелок 7, поддерживают высокую температуру в ванне (до 1500^oC), окисляют горючие компоненты отходов, а минеральную их часть переводят в шлак. Загруженный с отходами флюс придает шлаку необходимый химический состав. Образующийся шлак непрерывно выливается из желоба 10 и передается на дальнейшую переработку. Металлическую фазу в виде расплава выпускают посредством вскрытия шпура 12. Отходящие газы проходят через патрубок 9 из печи и через систему очистки (не показано) уходят в дымовую трубу.

Прикрепленные кессоны 13 к внутренним стенкам корпуса 1 и свода 3 позволили защитить их от воздействия высокотемпературных продуктов (жидких и газообразных) при сжигании отходов. Это оказалось возможным, благодаря выполнению этих кессонов в виде теплоотводящих оребренных паяных медных 14 и стальных 15 пластин. В процессе эксплуатации печи от системы охлаждения в кессоны непрерывно поступает хладоагент вода. Через их входные патрубки 18 вода заполняет коллекторы 17, а затем и каналы 16. Обеспечение постоянной циркуляции воды по каналам позволяет резко снизить температуру стенок корпуса 1 и свода 3 и избежать их разрушения в течение длительного периода эксплуатации печи.

Были проведены опытные плавки бытовых отходов и отходов промышленного производства на полупромышленной установке с использованием жидкой фазы. Проведенные испытания показали, что благодаря сжиганию отходов в шлаковом расплаве при температурах более высоких (1400-1500^oC) по сравнению с существующими мусоросжигающими печами (600-900^oC), а также интенсивному перемешиванию шлакового расплава обеспечивается полное разложение вредных соединений.