способ интенсификации сжигания твердых бытовых отходов на колосниковой решетке машины конвейерного типа

Формула изобретения

1. Способ интенсификации сжигания твердых бытовых отходов (ТБО) на колосниковой решетке машины конвейерного типа, включающий укладку их на слой известняка, уложенного на колосниковую решетку, подачу теплоносителя, сжигание отходов с использованием тепла от сжигания, отличающийся тем, что рециркулируемые дымовые газы распределяют в зоны горения ТБО в количестве, обеспечивающем скорость фильтрации их в сжигаемом слое зон в пределах 0,17÷0,78 нм³/м²с с одновременным насыщением их кислородом воздуха, нагретого при охлаждении металлоконструкций внутригорнового пространства.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что интенсификацию горения ТБО осуществляют постоянным рыхлением слоя ТБО с периодическим повторным зажиганием его газовой горелкой.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к способам и устройствам для сжигания твердых бытовых отходов (ТБО) с предварительным отделением из них полезных компонентов для последующей переработки. Оно может быть наиболее полезно использовано для термического уничтожения твердых бытовых отходов, образующихся в крупных населенных пунктах.

При разработке способов сжигания ТБО и устройств для их осуществления учитываются основные проблемные вопросы: снижение затрат на сжигание, рациональное использование теплового потенциала от сжигания, эффективная очистка дымовых газов перед выбросом в атмосферу, увеличение производительности единичного теплового агрегата с обеспечением полноты сжигания ТБО.

Наиболее полно эти вопросы решаются в тепловых агрегатах при слоевом сжигании ТБО на колосниковых решетках [Шубов Л.Я., Ставровский М.Е., Шехирев Д.В. - Технология отходов мегаполиса. М. 2002, стр.269-275]. В этих способах слоевое сжигание осуществляется на поступательно-переталкивающих, валковых, обратно-переталкивающих решетках. Все колосниковые решетки устанавливаются в топке, которая представляет собой камеру сгорания, куда подают теплоноситель. ТБО загружают на наклонную решетку, состоящую из секций, которые при возвратно-поступательном движении передвигают материал.

Недостатком способов является низкая производительность подобных установок, сложность в осуществлении эффективного использования тепла отходящих газов в самой установке.

Известен также способ сжигания ТБО в устройстве по патенту США №5265587, F23H 07/04 от 30.11.1993 г. Способ включает укладку ТБО слоем на колосниковую решетку, сжигание ТБО, использование тепла от сжигания в дополнительных энерготеплоприемниках и очистку отходящих газов. Подвижность колосников решетки способствует некоторому перемешиванию ТБО, способствуя их сгоранию.

Недостатком способа является низкая производительность, малый КПД, сложность рекуперации тепла отходящих газов, технологические сложности при осуществлении движения колосников решетки.

Известны также принимаемый за прототип способ и устройство для сжигания твердых бытовых отходов. Заявка РФ №2003114185/03(014908), МПК F23B 1/16 с положительным решением от 23.06.2005 г.

Способ включает укладку ТБО на слой известняка, являющегося одновременно теплопоглотителем и сорбентом токсичных веществ отходящих газов, уложенного на подвижную колосниковую решетку, рабочая часть которой размещена внутри теплового агрегата, который включает узлы раздельной сушки известняка и отходов, подачи теплоносителя, камеры сгорания и отвода газов, узлы дожигания отходящих газов и рекуперации тепла, при этом камера отвода газов разделена на несколько зон, две последние из которых снабжены коллекторами подачи газов на дожигание.

Недостатками этого способа являются возможные снижения производительности из-за неполного сгорания ТБО по причинам уплотнения слоя вследствие чрезмерного давления подаваемых сверху дымовых газов и недостатка кислорода в них для поддержания активного горения.

Основной задачей данного изобретения является повышение производительности теплового агрегата с обеспечением полноты сгорания всего ТБО, загруженного на слой известняка, находящийся на колосниках конвейерной машины.

Поставленная задача решается тем, что в способе, включающем укладку ТБО на слой известняка, уложенного на колосниковую решетку, подачу теплоносителя, сжигание отходов с использованием тепла от сжигания, в котором в соответствии с изобретением рециркулируемые дымовые газы распределяют в зоны горения ТБО в количестве, обеспечивающем скорость фильтрации их в сжигаемом слое зон в пределах 0,17÷0,78 нм³/м²с одновременным насыщением их кислородом воздуха нагретого при охлаждении металлоконструкций внутригорнового пространства, кроме того, интенсификацию горения ТБО осуществляют постоянным рыхлением слоя ТБО с периодическим повторным зажиганием его газовой горелкой.

Благодаря своим физико-химическим свойствам материал ТБО способен уплотняться при давлении сверху теплового потока и создания разрежения под слоем. Газопроницательность уплотненного слоя становится низкой, снижается доступ кислорода в слой, и горение ТБО замедляется, а на отдельных участках может произойти затухание.

На колосниковой решетке в каждой зоне теплового агрегата находится различное количество ТБО, при различной высоте слоя, в связи с чем и различная его газопроницаемость. Одновременно в каждую зону подают определенное количество рециркулируемых газов, рассчитываемое в соответствии с технологической необходимостью сохранения теплового баланса и обеспечения нейтрализации вредных примесей газов. Таким образом, два фактора должны находится в соотношении, обеспечивающем интенсивность горения ТБО во всех зонах теплового агрегата.

В первой зоне - зоне зажигания, при начальной высоте слоя, необходимо подать определенное количество тепла с теплоносителем, чтобы поджечь верхний слой ТБО. Для сохранения достаточной его газопроницаемости скорость теплоносителя в слое в этой зоне должна составлять 0,19±0,02 нм³/м²с. Скорость ниже нижнего предела не позволит подать необходимое количество тепла и зажечь слой на заданную глубину. Повышение скорости выше верхнего предела переуплотнит слой, что снизит его газопроницаемость в последующих зонах.

В следующей зоне - зоне активного горения ТБО, при частичном выгорании материала снижается высота слоя и возникает возможность увеличить объем подаваемых газов с увеличением средней по зоне скорости фильтрации в пределах от 0,28 до 0,35 нм³/м² с (в среднем 0,32 нм³/м ²с). В зоне догорания ТБО и дожигания рециркулируемых газов, поступающих из предыдущей зоны и насыщенных вредными компонентами, в которой слой еще более понижается, скорость фильтрации теплоносителя поддерживают в пределах 0,68-0,78 нм³/м ²с (в среднем 0,73 нм³/м ²с).

Снижение в этих зонах скорости фильтрации теплоносителя ниже нижнего предела снизит скорость сжигания, а увеличение скорости фильтрации выше верхнего предела уплотнит слой, снизит его газопроницаемость, что способствует неполному сгоранию компонентов ТБО.

При охлаждении слоя обожженного известняка-извести скорость хладоносителя поддерживают в пределах 0,52-0,58 нм³/м ²с (в среднем 0,55 нм³/м ²с). Указанные пределы обеспечивают достаточную степень охлаждения (80-90°С) известняка и получение нагретого воздуха с высоким содержанием кислорода для использования в зонах сжигания ТБО.

Интенсифицировать горение ТБО в слое предложено путем нарушения стабильности горизонтов слоя при помощи устанавливаемых в зонах активного горения подвижных рыхлителей, которые, приподнимая определенные горизонты слоя, способствуют рыхлению его и попаданию кислорода воздуха в места горения. При этом используется воздух, который подают для охлаждения внутризонных металлических конструкций (балка зажигательного горна, балки внутригорновых перегородок, конструкции рыхлителей), нагревающийся при этом до температуры 100-110°С. Участки рыхления укомплектовывают газовыми горелками для повторного зажигания потухших участков слоя.

Схема расположения зон и распределения переточных дымовых газов и воздуха приведена на чертеже.

Способ интенсификации сжигания ТБО на колосниковой решетке конвейерного типа осуществляется следующим образом. После укладки на колосники непрерывно движущейся решетки подстилающего слоя известняка, подсушки его в зоне "А" при помощи нагретого в рекуператоре воздуха, последующей загрузки на него слоя ТБО, производят зажигание верхнего горизонта ТБО в зоне "Б". Зажигание производят при помощи горелок (1), в которых сжигают газовоздушную смесь. Кроме того, в эту зону подают нагретый воздух по газоходу (2), количество которого в сумме с продуктами сжигания газа в горелках обеспечивает скорость фильтрации дымовых газов в слое ТБО в пределах 0,19±0,02 нм³/м²с.

Вместе с движущейся решеткой ТБО продвигается в зоны сжигания "В" и "Г", в которых производят рыхление слоя при помощи рыхлителей (3). Конструктивные особенности рыхлителей обеспечивают приподнятое определенного горизонта слоя, способствуя подаче в эту часть слоя нагретого воздуха (кислорода) (5).

После рыхлителей в зонах "В" и "Г" установлены дополнительные горелки (1) на случай повторного зажигания при прекращении горения на участках слоя. Для охлаждения внутризонных металлоконструкций: горновой балки (4), корпуса рыхлителей (3), межзонных подстеновых балок (6), подают холодный воздух, который нагревается до температуры 100-120°С и затем его подают в слой (5) для поддержания горения. Переточные газы из сборных коллекторов I, III, IV направляют в зоны А, Б, В, Г, и количество их регулируют при помощи заслонок (10), обеспечивая заданную величину скорости фильтрации суммарного теплоносителя, находящегося в зоне "В" - W=0,28-0,35 нм³/м ²с, в зоне "Г" - W=0,68-0,78 нм ³/м²c; в зоне "Е" - W=0,52-0,58 нм³/м²с.

Переточные газы и воздух транспортируют при помощи дымососов Д ₁ Д₂, Д₃, Д ₄, вентилятора В по газоходам (7-8-9), а количество их регулируют заслонками (10). Перед дымососами установлены пылегазоочистные установки (ТО).

Таким образом, предлагаемый способ в соответствии с отличительными признаками позволит существенно интенсифицировать процесс горения и полноту сжигания ТБО с нейтрализацией вредных примесей в контурах теплового агрегата.