устройство для сжигания мусора

Формула изобретения

1. Устройство для сжигания мусора, содержащее емкость для сжигания мусора с узлом подачи воздуха и узел для удаления продуктов сгорания, отличающееся тем, что узел подачи воздуха содержит по крайней мере два отверстия, одно из которых расположено в первом торце емкости, а второе во втором, противоположном, причем устройство содержит узел для эжекции газа из емкости, выход которого расположен у отверстия второго торца.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в качестве узла для эжекции газа содержит по крайней мере один парогенератор, включающий блок подогрева воды, размещенный в емкости для сжигания мусора у второго ее торца.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что емкость для сжигания мусора содержит каналы для подачи воздуха и его регенеративного нагрева, выполненные в стенках указанной емкости.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что второе отверстие емкости выполнено с возможностью перекрывания заслонкой.

5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что узел для удаления продуктов сгорания содержит канал, наполненный золой установленный с возможностью прохода через золу отходящих газов.

6. Устройство по п.5, отличающееся тем, что узел для удаления продуктов сгорания связан с атмосферой и емкостью для сжигания мусора посредством отверстий с установленными в них заслонками и с возможностью эжектирования атмосферного воздуха парогазовой смесью в канал, наполненный золой, и конденсации влаги в золе.

7. Устройство по п. 6, отличающееся тем, что оно содержит емкость для стекания в нее водных растворов из золы.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к системам жизнеобеспечения жилых и производственных комплексов и может использоваться в коммунальном хозяйстве, а также в производстве для удаления мусора.

Известно устройство для сжигания мусора, содержащее емкость для сжигания мусора с узлом подачи воздуха и узел для удаления продуктов сгорания (Б.И. Левин. Использование твердых бытовых отходов в системах энергоснабжения. М.: Энергоиздат, 1982).

Данное устройство обеспечивает эффективное сжигание мусора, но не решает задачу наиболее эффективного использования тепла и отходов, полученных при сжигании мусора.

Была поставлена задача создания такого устройства для сжигания мусора, которое обеспечило бы высокую полноту и эффективность сжигания мусора, комплексную его переработку, высокую эффективность использования отходов.

Данная задача была решена настоящим изобретением.

В устройстве для сжигания мусора, содержащем емкость для сжигания мусора с узлом подачи воздуха и узел для удаления продуктов сгорания, согласно изобретению, узел подачи воздуха содержит по крайней мере два отверстия, одно из которых расположено в первом торце емкости, а второе во втором, противоположном, причем устройство содержит узел для эжекции газа из емкости, выход которого расположен у отверстия второго торца.

В качестве узла для эжекции газа устройство предпочтительно содержит по крайней мере один парогенератор, включающий блок подогрева воды, размещенный в емкости для сжигания мусора у второго ее торца.

Емкость для сжигания мусора предпочтительно содержит каналы для подачи воздуха и его регенеративного нагрева, выполненные в стенках указанной емкости.

Второе отверстие емкости предпочтительно выполнено с возможностью перекрывания заслонкой.

Узел для удаления продуктов сгорания может содержать канал, наполненный золой, установленный с возможностью прохода через золу отходящих газов.

При таком варианте выполнения устройства узел для удаления продуктов сгорания связан с атмосферой и емкостью для сжигания мусора посредством отверстий с установленными в них заслонками, и с возможностью эжектирования атмосферного воздуха парогазовой смесью в канал, наполненной золой, и конденсации влаги в золе.

В этом случае устройство предпочтительно содержит емкость для стекания в нее водных растворов из золы.

Наличие в узле подачи воздуха по крайней мере двух отверстий, одно из которых расположено в первом торце емкости, а второе во втором, противоположном, позволяет обеспечить ряд технических эффектов, в частности, одновременное сжигание мусора с двух торцов емкости, что обеспечивает эффективное дожигание газообразных продуктов сгорания во втором торце установки, которые образуются в первом ее торце. Кроме того, одновременное сжигание мусора с двух торцов емкости позволяет осуществить предварительный подогрев воздуха, поступающего из первого отверстия во второй торец, что в конечном счете повышает эффективность сжигания мусора. Наконец, такое сжигание мусора позволяет обеспечить размещение и подогрев в одном из торцов емкости воды (или иной жидкости или газа) для обеспечения эжекции.

Узел для эжекции газа из емкости, выход которого расположен у отверстия второго торца, позволяет направлять эжектирующий поток газа во второе отверстие емкости, выводить с помощью этого продукта сгорания из емкости и обеспечивать проток свежего внешнего воздуха в емкость для поддержания эффективного горения.

Наиболее эффективным является наличие в установке в качестве узла для эжекции газа по крайней мере одного парогенератора, включающего блок подогрева воды, размещенный в емкости для сжигания мусора у второго ее торца. В этом случае в качестве газа для эжекции при работе установки будет использован водяной пар, выполняющий дополнительную функцию - извлечение полезных растворимых веществ из твердых продуктов сгорания.

Для обеспечения наиболее эффективного сжигания мусора, использования тепла сгорания, емкость для сжигания мусора содержит каналы для подачи воздуха и его регенеративного нагрева, выполненные в стенках указанной емкости.

Для обеспечения возможности гашения мусора паром второе отверстие емкости выполнено с возможностью перекрывания заслонкой.

Для обеспечения очистки отходящих газов и комплексного использования продуктов сгорания узел для удаления продуктов сгорания содержит канал, наполненный золой, установленный с возможностью прохода через золу отходящих газов. Кислые газообразные продукты сгорания могут быть нейтрализованы при прохождении через золу, образуя при этом растворимые утилизируемые вещества.

Если при этом узел для удаления продуктов сгорания связан с атмосферой и емкостью для сжигания мусора посредством отверстий с установленными в них заслонками, появляется возможность регулирования потоками отходящих газов, их смеси с паром и воздухом, что позволяет эффективно управлять процессом горения и удаления растворимых полезных веществ из продуктов сгорания.

Возможность эжектирования атмосферного воздуха парогазовой смесью в канал, наполненный золой, и конденсации влаги в золе обеспечивается соответствующими связями между каналом и емкостью для сжигания мусора. В частности, связаны между собой второе отверстие узла для подачи воздуха, канал наполненный золой, и выход узла для эжекции газа из емкости. Это позволяет вводить воду в канал.

Емкость для стекания в нее водных растворов из золы предназначена для сбора раствора растворимых полезных продуктов, содержащихся в золе.

На фиг. 1 изображен продольный разрез устройства, загруженного мусором; на фиг.2 - внутренний вид устройства в процессе сгорания мусора; на фиг.3 - разрез А-А, отмеченный на фиг.1.

Устройство для сжигания мусора содержит канал сжигания 1, блок эжекторов 2 и канал нейтрализации продуктов сгорания 3. Канал сжигания 1 ограничен снизу слоем продуктов сгорания 4, сбоку стенками, состоящими из металлического листа 5 и трехслойной теплоизоляционной панели 6, между которыми имеется канал прохода воздуха 7, поступающего через регулируемые отверстия 8. Сверху канал 7 ограничен съемной крышкой-испарителем 9. В части канала, примыкающей к блоку эжекторов, в листе 5 выполнены отверстия 10. В этой части лист 5 может быть выполнен в виде пористой керамической пластины.

Блок эжекторов 2 включает один или несколько парогенераторов 11, которые через патрубок 12 подсоединены к соплу 13. Одна из стенок 14 блока эжекторов 2 выполнена с возможностью регулирования ее наклона, вплоть до полного перекрытия канала. Вторая ступень блока эжекторов 2 предназначена для введения конденсирующего воздуха, она содержит регулируемую заслонку 15 и торцевую стенку 16.

Канал 3 нейтрализации продуктов сгорания имеет прямоугольную форму. Боковые стенки канала 3 выполнены из двух слоев водо- и газопроницаемого материала 17,18, а промежуток периодически заполняется твердыми продуктами сгорания 19, удаляемыми через окно 20. Нижняя поверхность канала ограничена поддоном 22, заполняемым в процессе работы рассолом 23.

Перед сжиганием канал 1 устройства заполняют сжигаемым мусором, причем с концов канал 1 заполняют отсортированными легкосгораемыми компонентами 24 (в основном древесиной). В центральную часть канала закладывают несортированный мусор 25 (фиг.1). В процессе сгорания образуется фронт пламени 26, твердые продукты сгорания 27 и недогоревшие составляющие 28.

Устройство работает следующим образом.

Для запуска устройства производят нагрев до кипения воды в парогенераторе 11 от внешнего источника тепла, причем для осуществления нагрева парогенератор может извлекаться из устройства. После возникновения потока пара последовательно производится поджиг отсортированных частей мусора сначала в зоне парогенератора, а затем в начале канала. Вследствие разрежения, создаваемого эжектором, возникает поток продуктов сгорания сквозь слой мусора, заполняющий канал 1, а также параллельные потоки воздуха по каналам 7. Нагретые продукты сгорания, содержащие большой избыток воздуха, поступают в несортированный мусор, просушивая и зажигая его. Формируется фронт пламени 26, перемещающийся к концу канала. Одновременно поток воздуха, проходящий по каналам 7, охлаждает металлический лист 5. После прохождения фронта 26 со стороны входа в канале происходит горение длительно горящих компонентов мусора 28 при большом избытке воздуха; со стороны выхода происходит сушка и газификация мусора при его нагреве без кислорода. На выходе из канала присутствуют практически холодные дымовые газы, содержащие значительное количество продуктов неполного сгорания топлива. Эти газы поступают в зону горения 24. Одновременно из каналов 7 через отверстия 10 в эту зону вводится нагретый воздух, в результате чего формируется вторичная зона горения, в которой происходит высокотемпературное дожигание выхлопных газов, в том числе диоксинов. Высокотемпературные продукты сгорания омывают парогенераторы 11, вырабатывающие пар для работы эжекторов 13. Парогазовая смесь с температурой выше 100^oC вторично эжектирует атмосферный воздух через заслонку 15. В результате охлаждения происходит частичная конденсация пара с образованием н тумана. Во взвешенных каплях, имеющих большую поверхность, происходит растворение SO₂, NO₂, CO₂, с образованием смеси кислот и при естественном удалении газов из потока. Затем поток, включающий смесь газов, пара и жидкой фазы поступает в канал 3 нейтрализации продуктов сгорания. Поток фильтруется сквозь наклонные стенки канала, последовательно проходя слой 17, засыпку 19 и слой 18. Жидкость смачивает слой золы 18, включающий набор окислов, в том числе K₂O, Na₂O и т.д. При взаимодействии окислов с водой образуются щелочи. Происходит нейтрализация с образованием раствора солей, который стекает в поддон 22. Взвешенные твердые частицы дыма оседают в слое золы 19. В результате этого процесса из устройства извлекается зола, не содержащая экологически опасных растворимых компонентов и содержащая выхлопные газы только такие как азот, вода и частично углекислый газ. Раствор солей из поддона 22 перед включением устройства заливается в крышку - испаритель 9. В процессе работы происходит выпаривание рассола и одновременно защита крышки канала от перегрева. Сухие соли складируются и накапливаются для промышленного разделения на минеральные удобрения и промышленное сырье (соли тяжелых металлов). После прохождения фронта пламени до конца канала с целью повышения производительности устройства производится гашение недогоревших компонентов путем заполнения канала 1 водяным паром. Для этого заслонка 14 перекрывает канал, и пар из парогенератора поступает в канал. Компоненты мусора, первоначально имеющие высокую влажность (например, пищевые отходы), в течение одного цикла успевают в основном только высохнуть, а долгогорящие составляющие (например, автопокрышки)- частично сгореть. Эти компоненты остаются в канале 1 и сгорают в течение одного или нескольких циклов. В целом высокая температура сгорания мусора обусловлена использованием регенеративного нагрева воздуха при омывании им золы и твердых включений, сгоранием мусора при минимальном избытке воздуха, а также использованием нагрева вторичного воздуха фронтом пламени сквозь стенку 5. Одновременно вторичный воздух защищает стенку 5 от перегрева. Подача вторичного воздуха регулируется площадью отверстий 8.

Использование прерывистого процесса хорошо согласуется с нерегулярной поставкой мусора, относительная дешевизна устройства позволяет использовать его в качестве накопителя с периодическим сжиганием, например, во дворах городских домов, в поселках и т. д.