установка для сжигания и утилизации высоковлажных органических материалов

Формула изобретения

УСТАНОВКА ДЛЯ СЖИГАНИЯ И УТИЛИЗАЦИИ ВЫСОКОВЛАЖНЫХ ОРГАНИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ, содержащая бункер-смеситель, разгонные трубы с камерой встречи струй, пневмостояк, сепаратор, двухступенчатый отделитель высушенного материала от теплоносителя, камеру сгорания и тягодутьевые средства, отличающаяся тем, что бункер-смеситель выполнен в виде вертикального цилиндра, оборудованного центральным валом с лопастями и спиральной лентой, размещенной вдоль вала, на крышке бункера расположены шнековый дозатор влажного материала с регулируемым приводом и патрубок подачи ретура из сепаратора, а к днищу присоединены два шнековых питателя, соединяющие бункер с началом разгонных труб, при этом камера встречи струй оборудована клиновой перегородкой, установленной в центре камеры перпендикулярно осям разгонных труб таким образом, что перекрывает нижнюю часть сечения камеры в месте соударения струй, а под течками двухступенчатого отделителя размещены дополнительные дозаторы, один из которых соединен с пневмотранспортом подачи высушенного материала в камеру сгорания, а другой с отводом материала из установки.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к термической обработке во встречных струях высоковлажных материалов органического происхождения, например, гидролизного лигнина или осадков промышленных и хозяйственных бытовых сточных вод, и может быть использовано в биохимической промышленности, а также на очистных сооружениях целлюлозно-бумажной, химической промышленности, в коммунальном и сельском хозяйстве.

Известна установка для термообработки высоковлажных материалов во встречных струях теплоносителя, содержащая бункер-смеситель, шнековые питатели, разгонные трубы, камеру встречи струй, пневмотрубу, сепаратор, обеспечивающий возврат части подсушенного материала из сепаратора в бункер, устройства для отделения высушенного материала, очистки и удаления уходящих газов.

В известной установке влажный материал поступает в прямоугольный бункер, на дне которого установлены шнеки, подающие материал в симметрично расположенные с двух сторон шнековые питатели. Затем материал подается в начало разгонных труб, где подхватывается потоком теплоносителя.

Однако, и в этой установке не решен вопрос стабилизации влажности и расхода материала, поступающего на сушку, так как исходный влажный материал подается в бункер установки без дозирования, в одну зону, бункер имеет в плане прямоугольную форму и перемешивание влажного материала с возвратом из сепаратора происходит только в межвитковом пространстве шнеков, расположенных на днище бункера и осуществляющих разделение материала на два потока к питателям. При таком конструктивном решении практически невозможно организовать подачу в разгонные трубы питателями (с обеих сторон) потоки материала одинаковой влажности и расхода, что необходимо для обеспечения стабильности режима сушки.

Недостатком установки является также малая инерционность, которая определяется количеством материала в бункере, подготовленного к подаче в разгонные трубы. В известной установке такой подготовленный материал находится в объеме шнеков дна бункера, что составляет 1-2 мин работы установки. Такая мера инерции определяет жесткие требования к исходному материалу для обеспечения возможности работы установки.

Кроме того, во встречных струях часто возникает аэродинамическая разбалансировка, заключающаяся в том, что крупные частицы влажного материала, перемещающиеся по нижней образующей разгонных труб, проскакивают во встречный поток и остановившись в противоположной разгонной трубе, создают препятствие встречному потоку. В результате изменяется аэродинамика струй и из загрузочного патрубка начинается выбивание теплоносителя. Для восстановления положения необходимо отключить питатели, перейти на режим холостого хода. При сушке взрывоопасного материала, например, гидролизного лигнина, нестабильность процесса приводит к невозможности обеспечить взрывобезопасность.

Техническим результатом настоящего изобретения является повышение стабильности, взрывобезопасности процесса сушки высоковлажных материалов, повышение надежности работы установки.

Поставленная цель достигается тем, что в известной установке, содержащей бункер-смеситель, разгонные трубы с камерой встречи струй, пневмостояк, сепаратор, двухступенчатый отделитель высушенного материала от теплоносителя, камеру сгорания и тягодутьевые средства, бункер-смеситель выполнен в виде вертикального цилиндра, оборудованного центральным валом с лопастями и спиральной лентой, размещенной вдоль вала, на крышке бункера расположены шнековый дозатор влажного материала с регулируемым приводом и патрубок подачи ретура из сепаратора, а к днищу присоединены два шнековых питателя, соединяющие бункер с началом разгонных труб, при этом камера встречи струй оборудована клиновой перегородкой, установленной в центре камеры перпендикулярно осям разгонных труб таким образом, что перекрывает нижнюю часть сечения камеры в месте соударения струй, а под течками двухступенчатого отделителя размещены дополнительные дозаторы, один из которых соединен с пневмотранспортом подачи высушенного материала в камеру сгорания, а другой с отводом материала из установки.

На фиг. 1 схематично представлена установка для сжигания и утилизации высоковлажных органических материалов; на фиг.2 камера встречи струй с размещенной в ней клиновой перегородкой.

Установка для сжигания и утилизации высоковлажных органических материалов состоит из встречно расположенных разгонных труб 1 и 2, выходные концы которых соединены с камерой встречи струй 3, на днище которой перпендикулярно осям разгонных труб размещена клиновая перегородка 4. Под камерой встречи струй установлены пневмотруба 5 и сепаратор 6. Бункер-смеситель состоит из шнекового дозатора 7 с регулируемым приводом, цилиндрического корпуса 8 с плоским днищем, патрубка 9 подачи ретура из сепаратора, вертикального вала 10, соединенного с приводом, и закрепленных на валу лопастей 11 и спиральной ленты 12 для перемешивания ретура с влажным материалом. В днище бункера-смесителя выполнены отверстия, через которые внутренний объем бункера соединен с двумя шнековыми питателями 13 и 14.

В состав установки также входят: двухступенчатый отделитель 15 высушенного материала от теплоносителя, объемный дозатор готового продукта 17, топочная камера (камера сгорания) 18, тракт рециркуляции уходящих газов и тягодутьевые машины 19 и 20, скруббер 21 для мокрой очистки уходящих газов.

Разгонные трубы 1 и 2 оборудованы направляющими 22 и 23, размещенными в месте ввода материала, что способствует направлению потока теплоносителя к дну разгонных труб. В центре камеры встречи струй установлена клиновая перегородка 4, предотвращающая проскок крупных частиц во встречный поток.

Установка работает следующим образом.

Влажный материал шнековым дозатором 7 подается в бункер-смеситель, затем с помощью лопастей 11 и спиральной ленты 12 перемешивается с ретуром, поступающим из сепаратора 6 через патрубок 9 бункера-смесителя. В результате перемешивания в бункере-смесителе образуется подготовленный к процессу сушки материал, который шнековыми питателями 13 и 14 подается в начало разгонных труб 1 и 2, где потоком теплоносителя диспергируется и сушится.

Конструктивное выполнение бункера-смесителя в соответствии с изобретением позволяет получить подготовленную смесь по всему объему бункера и тем самым повысить стабильность и надежность процесса сушки высоковлажного материала.

В качестве теплоносителя используются продукты сгорания, образующиеся при сжигании в камере сгорания 18 высушенного материала. В месте ввода в разгонные трубы влажного материала поток теплоносителя отжимается направляющими 22 и 23 к дну разгонных труб. При этом скорость теплоносителя увеличивается, что создает разрежение в местах загрузки материала и позволяет производить эффективное диспергирование и транспортировку материала потоком. Одновременно с диспергированием осуществляется сушка влажного материала. Поскольку в результате подготовки в бункере в разгонные трубы поступает практически одинаковое количество материала с одинаковой влажностью упрощается и стабилизируется процесс его сушки, повышается надежность работы.

В камере встречи струй 3 происходит соударение струй и осуществляется интенсивное вторичное измельчение материала и его досушка. Наличие в центре камеры встречи струй 3 клиновой перегородки 4, установленной поперек потока перпендикулярно осям разгонных труб и перекрывающей часть нижнего сечения струй, предотвращается проскок крупных частиц материала во встречный поток. Более крупные частицы транспортируются потоком теплоносителя в основном вдоль нижней образующей разгонных труб. Таким образом эти частицы потоком направляются на клиновую перегородку 4 и после встречи с ней попадают в пневмотрубу 5, что обеспечивает стабилизацию аэродинамического режима процесса сушки. Перекос (неперпендикулярность осям разгонных труб) перегородки 4 искажает аэродинамику потока и, как следствие, снижает надежность и стабильность работы.

После камеры встречи струй 4 теплоноситель вместе с материалом по пневмотрубе 5 поступает в сепаратор 6, в котором происходит разделение материала по фракциям. Крупные и средние недосушенные частицы материала возвращаются по патрубку 9 в бункер-смеситель, а мелкие высушенные частицы теплоносителем выносятся в двухступенчатый отделитель 15, где отделяются от теплоносителя и дозатором 16 подаются в трубопровод пневмотранспорта, по которому поступают в камеру сгорания 18. Часть высушенного материала шнековым дозатором 17 выводится из установки в качестве готового продукта на утилизацию (использование).

В зависимости от величины влажности материала, его теплотехнических характеристик и назначения установки (полного сжигания высушенного материала или получения товарного продукта) в установке может быть организован один из возможных вариантов режимов работы дозаторов 16 и 17. Так при полном сжигании высушенного материала дозатор 16 работает в режиме питателя, т.е. весь материал из обеих ступеней отделителя подается пневмотранспортом в камеру сгорания 18. При частичном сжигании дозатор 16 выдает необходимое количество материала из второй ступени отделителя в тракт пневмотранспорта, а оставшееся количество материала дозатором 17 выводится из установки. Если на сжигание требуется не только материал из второй ступени, то дозатором 17 осуществляется регулирование, т.е. часть материала из первой ступени также попадает в дозатор 16, где подмешивается к материалу из второй ступени.

Оснащение установки дополнительными дозаторами, установленными под течками отделителя и соединение их с пневмотранспортом, подающим материал к камере сгорания, позволяет осуществить гибкое регулирование процесса, и тем самым повысить надежность и стабильность работы установки. Введение в камеру сгорания вместе с воздухом рециркулирующих газов, содержащих значительное количество водяного пара, способствует снижению концентрации кислорода в теплоносителе и повышает взрывобезопасность установки ее надежность.

Очищенный от материала теплоноситель с помощью дымососа направляется на рециркуляцию и подмешивается к воздуху, нагнетаемому в установку вентилятором, частично же очищенный теплоноситель выводится из установки в атмосферу. При этом теплоноситель предварительно очищается в скруббере 21 от остатков материала после отделителя 15.