RU2775844C1 - Unit for fire disposal of waste - Google Patents
Unit for fire disposal of waste Download PDFInfo
- Publication number
- RU2775844C1 RU2775844C1 RU2021116677A RU2021116677A RU2775844C1 RU 2775844 C1 RU2775844 C1 RU 2775844C1 RU 2021116677 A RU2021116677 A RU 2021116677A RU 2021116677 A RU2021116677 A RU 2021116677A RU 2775844 C1 RU2775844 C1 RU 2775844C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- furnace
- waste
- dryer
- grate
- installation according
- Prior art date
Links
- 239000002699 waste material Substances 0.000 title abstract 12
- 238000001035 drying Methods 0.000 abstract 3
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 abstract 2
- 239000002994 raw material Substances 0.000 abstract 2
- 239000000446 fuel Substances 0.000 abstract 1
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к переработке отходов и может быть использовано для утилизации путем сжигания любых отходов повышенной влажности, включая, но не ограничиваясь отходами, образующимися: The invention relates to the processing of waste and can be used for recycling by burning any waste of high humidity, including, but not limited to, waste generated by:
- при содержании домашних животных и птицы,- when keeping pets and birds,
- при обогащении и/или добыче твердых ископаемых топлив органического происхождения (торф, уголь),- in the enrichment and / or extraction of solid fossil fuels of organic origin (peat, coal),
- в лесной и деревообрабатывающей промышленности.- in the timber and woodworking industries.
На предприятиях аграрно-промышленного комплекса ежегодно образуются миллионы тонн (около 4 млн. тонн только в птицеводческой отрасли) отходов в виде подстилки (опилок, соломы) с пометом/навозом, подлежащие утилизации. В процессе выращивания бройлера путем напольного содержания образуется так называемая пометно-подстилочная масса. Из-за нестабильности своего состава, липкости и влажности отходы от содержания домашних животных и птицы являются одним из самых проблематичных типов отходов, пригодных для огневой утилизации. At the enterprises of the agro-industrial complex, millions of tons (about 4 million tons only in the poultry industry) of waste in the form of bedding (sawdust, straw) with litter/manure are generated annually, to be disposed of. In the process of growing a broiler by floor maintenance, the so-called litter mass is formed. Pet and poultry waste is one of the most problematic types of incinerable waste due to its compositional instability, stickiness and moisture.
При обогащении угля (более 200 млн.тонн в 2020г.) образуются отходы в виде угольных шламов (смесь угля с водой) в объеме около 2,5% или более 5 млн. тонн в год, в частности, в зависимости от технологической схемы производства образуются отходы в виде частиц размером 0-0,3 мм с влажностью до 80% и зольностью до 60%. Россия обладает 60% мировых запасов торфа. На топливо тратится всего лишь 30% мирового запаса торфа, остальные 70% применяются для садоводства и сельского хозяйства. В 2018 году в России было добыто около 1,3 млн. тонн торфа. Также образуются отходы как мелких 0-0,5 мм частиц, так и крупных размером в несколько сантиметров кусков торфа влажностью до 80% и зольностью до 60%. Из-за высокой зольности и влажности отходы угольного обогащения в виде угольной пульпы (низкоэнергетическая смесь воды и угля, минеральных примесей пустой породы) также сложны для сжигания либо другой утилизации и как правило, сбрасываются в отстойники, накапливаясь десятилетиями.When coal is enriched (more than 200 million tons in 2020), waste is generated in the form of coal sludge (a mixture of coal with water) in the amount of about 2.5% or more than 5 million tons per year, in particular, depending on the technological scheme of production waste is formed in the form of particles with a size of 0-0.3 mm with a moisture content of up to 80% and an ash content of up to 60%. Russia has 60% of the world's peat reserves. Only 30% of the world's peat is used for fuel, the remaining 70% is used for horticulture and agriculture. In 2018, about 1.3 million tons of peat were mined in Russia. Waste is also formed as small 0-0.5 mm particles, as well as large pieces of peat several centimeters in size with a moisture content of up to 80% and an ash content of up to 60%. Due to the high ash content and humidity, coal waste in the form of coal pulp (a low-energy mixture of water and coal, mineral impurities of waste rock) is also difficult to burn or otherwise dispose of and, as a rule, are dumped into sedimentation tanks, accumulating for decades.
Ежегодно в России заготавливается около 500 млн. м3 древесины и около 30% уходит в отходы. При лесопилении только 60% уходит в готовую продукцию, остальное - отходы, из которых только около 65% используется, остальное уходит в отвалы и подлежит утилизации. Таким образом, в отходы, подлежащие утилизации, уходит около 150 млн. м3 при лесозаготовке и 50 млн. м3 при дальнейшей обработке. Отходы, образующиеся в лесной и деревообрабатывающей промышленности, представляют собой стружку, опилки, кору различного размера - от опилок с размером частиц около 1 мм до щепы, кусков коры размером в нескольких сантиметров до веток и тонкомерной древесины диаметром до 15 см, влажностью до 80%.About 500 million m 3 of wood is harvested annually in Russia, and about 30% goes to waste. During sawmilling, only 60% goes into finished products, the rest is waste, of which only about 65% is used, the rest goes to dumps and is subject to disposal. Thus, about 150 million m 3 is spent in waste to be disposed of during logging and 50 million m 3 in further processing. Waste generated in the forestry and woodworking industries are shavings, sawdust, bark of various sizes - from sawdust with a particle size of about 1 mm to wood chips, pieces of bark a few centimeters in size to branches and thin wood with a diameter of up to 15 cm, humidity up to 80% .
Одним из простых и эффективных методов утилизации данного типа отходов является их сжигание. Однако вследствие того, что такие отходы представляют собой сыпучую массу разной степени влажности, их сжигание сопровождается рядом проблем.One of the simple and effective methods of disposal of this type of waste is its incineration. However, due to the fact that such waste is a loose mass of varying degrees of humidity, their incineration is accompanied by a number of problems.
Из патента РФ 2538566 С1 известен котел для утилизации органических отходов, в частности птичьего помета, который представляет собой топочную камеру, разделенную на верхнюю вихревую часть с по меньшей мере одним окном выгрузки птичьего помета и дутьевыми соплами вторичного воздуха и нижнюю слоевую часть, оборудованную средствами организации полугазогенерационного процесса сжигания в перемешиваемой кипе, содержащей слой раскаленного инертного кокса. В нижней слоевой части топочной камеры расположена колосниковая решетка, на которой снизу вверх размещены слои кипы: зона охлаждения, грануляции и выгрузки золы, в которой перемещается шурующая планка; окислительная зона выгорания кокса; восстановительная зона; зона инертного кокса; зона сушки и выделения летучих. В колосниковой решетке расположены дутьевые сопла первичного воздуха. В самом верху топочной камеры встроены сопловые насадки, через которые в котел вдувается вторичный воздух, образующий вихревую зону горения. С верхней вихревой частью топочной камеры связана радиационная камера. Стены топочной камеры и радиационной камеры экранированы трубами циркуляционного контура котельной установки.From RF patent 2538566 C1, a boiler for the disposal of organic waste, in particular bird droppings, is known, which is a combustion chamber divided into an upper vortex part with at least one bird droppings unloading window and secondary air blast nozzles and a lower layer part equipped with means for organizing semi-gas generation combustion process in a stirred bale containing a layer of red-hot inert coke. In the lower layer part of the combustion chamber there is a grate, on which bale layers are placed from bottom to top: a zone for cooling, granulation and unloading of ash, in which the shredding bar moves; oxidizing zone of coke burnout; recovery zone; zone of inert coke; drying and volatilization zone. Primary air blast nozzles are located in the grate. At the very top of the combustion chamber, nozzles are built in, through which secondary air is blown into the boiler, forming a vortex combustion zone. A radiation chamber is connected to the upper vortex part of the combustion chamber. The walls of the combustion chamber and the radiation chamber are shielded by pipes of the circulation circuit of the boiler plant.
Птичий помет подается в верхнюю вихревую части топочной камеры и подсушивается при движении под действием силы тяжести. В нижней слоевой части топочной камеры организуется процесс сжигания в перемешиваемой кипе, содержащей слой раскаленного инертного кокса с последующим дожиганием генераторного газа и летучих в верхней вихревой части топочной камеры. При этом в вихревую часть топочной камеры вдуваются струи подогретого вторичного воздуха, направленные навстречу друг другу. В нижнюю слоевую часть топочной камеры подают подогретый первичный воздух. Упомянутую кипу перемешивают шурующей планкой. Уходящие газы из топочной камеры попадают в радиационную камеру.Bird droppings are fed into the upper vortex part of the combustion chamber and dried while moving under the action of gravity. In the lower layer part of the combustion chamber, the combustion process is organized in a stirred bale containing a layer of hot inert coke, followed by afterburning of the generator gas and volatiles in the upper vortex part of the combustion chamber. At the same time, jets of heated secondary air are blown into the vortex part of the combustion chamber, directed towards each other. Heated primary air is supplied to the lower layer part of the combustion chamber. The mentioned bale is mixed with a shaving bar. Exhaust gases from the combustion chamber enter the radiation chamber.
Известный котел обеспечивает предварительную подсушку топлива в слое до влажности, соответствующей условиям ведения топочного процесса; термическое разложение в топочной камере вредных и зловонных газов, таких как аммиак, сероводород, меркаптаны, во избежание их попадания в составе дымовых газов в окружающую среду; исключение возможности зашлаковывания колосниковой решетки топки и теплообменных поверхностей трубного пучка котла; улавливание мелкофракционных частиц зольного остатка и недогоревших частиц топлива, уносимых топочными газами, до их попадания в газоходы теплообменных поверхностей котельного агрегата.Known boiler provides pre-drying the fuel in the layer to a moisture content corresponding to the conditions of the combustion process; thermal decomposition in the combustion chamber of harmful and malodorous gases, such as ammonia, hydrogen sulfide, mercaptans, in order to prevent their release into the environment as part of flue gases; exclusion of the possibility of slagging of the grate of the furnace and heat exchange surfaces of the boiler tube bundle; capturing fine particles of ash residue and unburned fuel particles carried away by flue gases before they enter the gas ducts of the heat exchange surfaces of the boiler unit.
Несмотря на указанные преимущества этот котел имеет и недостатки, а именно Despite these advantages, this boiler also has disadvantages, namely
- степень подсушки исходной пометно-подстилочной массы никак не регулируется перед подачей в топочную зону, что влечет за собой переполнение установки, остановку процесса горения, ухудшение качества сжигания (недожиг сырья) в установке;- the degree of drying of the initial manure-bedding mass is not regulated in any way before being fed into the furnace zone, which entails overflow of the installation, stopping the combustion process, deterioration in the quality of combustion (underburning of raw materials) in the installation;
- дороговизна (расходы на вентиляторы и электроэнергию) и сложность организации и контроля вихревого процесса в топочной камере при эксплуатации на производстве персоналом, что приведет к снижению производительности или к невозможности работы при повышенной влажности сырья, больших размерах частиц сырья или повышенной липкости сырья;- high cost (expenses for fans and electricity) and the complexity of organizing and controlling the vortex process in the combustion chamber during operation in production by personnel, which will lead to a decrease in productivity or the inability to work with high humidity of the raw material, large particle sizes of the raw material or increased stickiness of the raw material;
- дополнительная масса инертного кокса приводит к повышенной массе агрегата и, соответственно, повышенным требованиям к фундаменту, что ведет к повышенным затратам на весь проект. - additional mass of inert coke leads to an increased mass of the unit and, accordingly, increased requirements for the foundation, which leads to increased costs for the entire project.
Шурующая планка эксплуатируется при высоких температурах и поэтому имеет недолговечный жизненный цикл, так как при расширении металла от нагрева и сужении при охлаждении планка неизменно меняет свою геометрическую форму. Задача планки состоит в обратно-поступательных движениях, заставляющих перемешивать кипу сырья. При этом существуют риски заклинивания шурующей планки, появления перекосов, выведения из строя вспомогательных узлов шурующей планки, обеспечивающих ее горизонтальное движение.The screwing bar is operated at high temperatures and therefore has a short life cycle, since when the metal expands from heating and narrows when cooled, the bar invariably changes its geometric shape. The task of the bar is to move back and forth, forcing the pile of raw materials to be mixed. At the same time, there are risks of jamming the piercing bar, the appearance of distortions, disabling the auxiliary units of the piercing bar, which ensure its horizontal movement.
Из патента RU 2576545 C1 известна также установка для сжигания подстилочно-пометной массы, которая включает топку с теплообменными поверхностями, расположенную в топке колосниковую решетку с каналами для подачи первичного воздуха и охлаждаемой шурующей планкой, устройство подачи вторичного воздуха и устройство гравитационной подачи помета, представляющее собой наклонную трубу. Топка выполнена двухкамерной за счет пережимов теплообменных поверхностей, а для создания спиралеобразного завихрения потоков в плоскостях упомянутых пережимов установлены фурмы со смещенными осями, обеспечивающие полный дожег вынесенных коксовых остатков и летучих газов. Для предотвращения подсоса холодного воздуха в устройстве для подачи помета выполнен шлюзовой питатель. Установленная в верхней части топливной трубы форсунка завихряет поток горячего воздуха и обеспечивает подсушку вводимых отходов, а также факельное горение мелких пылевидных частиц и парусной соломы в скоростной нижней камере сжигания. From patent RU 2576545 C1, a plant for burning bedding and manure is also known, which includes a furnace with heat exchange surfaces, a grate located in the furnace with channels for supplying primary air and a cooled screw bar, a device for supplying secondary air and a device for gravitational supply of manure, which is inclined pipe. The furnace is made two-chamber due to pinches of heat exchange surfaces, and to create a helical swirl of flows in the planes of said pinches, tuyeres with offset axes are installed, providing complete afterburning of removed coke residues and volatile gases. A sluice feeder is made in the manure supply device to prevent cold air infiltration. The nozzle installed in the upper part of the fuel pipe swirls the flow of hot air and provides drying of the input waste, as well as flaring of fine dust particles and sail straw in the high-speed lower combustion chamber.
Конструкция установки обеспечивает турбулентно-вихревой характер движения газов в топке, приводящий к обеспечению предварительной подсушки отходов и эффективному их сжиганию. The design of the installation ensures the turbulent-vortex nature of the movement of gases in the furnace, leading to the provision of preliminary drying of the waste and their efficient combustion.
По сравнению с описанным выше котлом, в данной установке предусмотрено отдельное устройство гравитационной подачи помета, в котором осуществляется его предварительное подсушивание, но и эта установка не обеспечивает регулируемую сушку исходного сырья в достаточной степени. Кроме этого, упомянутые недостатки конструкции, связанные с наличием шурующей планки, также не устранены. Дороговизна (расходы на вентиляторы и электроэнергию) и сложность организации и контроля вихревого процесса в топочной камере при эксплуатации на производстве персоналом приведет к снижению производительности и даже к невозможности работы при повышенной влажности сырья, больших размерах частиц сырья и повышенной липкости сырья.Compared to the boiler described above, this installation has a separate gravity feed device for manure, in which it is pre-dryed, but this installation does not provide sufficient controlled drying of the feedstock. In addition, the mentioned design flaws associated with the presence of a screwing bar have not been eliminated either. The high cost (expenses for fans and electricity) and the complexity of organizing and controlling the vortex process in the combustion chamber during operation in production by personnel will lead to a decrease in productivity and even to the impossibility of working with high humidity of raw materials, large particle sizes of raw materials and increased stickiness of raw materials.
Указанные недостатки не позволят стабильно работать с имеющимся разнообразием параметров входящего сырья (влажность, размер, липкость), что также повлечет за собой переполнение установки, остановку процесса горения, ухудшение качества сжигания (недожиг сырья) в установке.These shortcomings will not allow stable operation with the existing variety of parameters of the incoming raw materials (humidity, size, stickiness), which will also lead to overflow of the installation, stopping the combustion process, deterioration in the quality of combustion (underburning of raw materials) in the installation.
Для подсушки сырья, которая обеспечивается благодаря его центральной подачи с горячим воздухом, необходимо время, и просто вдувание сырья с горячим воздухом не обеспечит необходимое подсушивание и тем более какое-либо регулирование этого процесса в необходимом диапазоне, поскольку на сушку может уходить неопределенное время до нескольких десятков минут.It takes time to dry the raw material, which is ensured by its central supply with hot air, and simply blowing the raw material with hot air will not provide the necessary drying, and even more so, any regulation of this process in the required range, since drying can take an indefinite time up to several tens of minutes.
Скорость подачи воздуха может не совпадать с временем сжигания сырья, зависящего от его влажности. В известной установке можно увидеть, что сколько сырья поступило в дутьевую трубу на единицу времени, столько и, возможно единовременно, подалось в печь, что может привести засыпанию и снижению температуры, а также образованию тлеющей корки. Не всегда шурующая планка будет в силах справиться с завалами. Соответственно, стабильная работа не будет обеспечена. Описанные выше недостатки шурующей планки здесь также не устранены.The air supply rate may not coincide with the burning time of the raw material, depending on its moisture content. In a known installation, it can be seen that how much raw material entered the blast pipe per unit of time, so much, and possibly at a time, was fed into the furnace, which can lead to falling asleep and a decrease in temperature, as well as the formation of a smoldering crust. Not always the cutting bar will be able to cope with blockages. Accordingly, stable operation will not be ensured. The shortcomings of the screwing bar described above have not been eliminated here either.
Исходя из известного уровня техники задачей заявленного изобретения является обеспечение регулируемого процесса сушки сжигаемых отходов в зависимости от их исходных свойств (размера частиц, их состава, влажности, липкости) и организации стабильного управляемого процесса сжигания с минимальными энергозатратами, а также упрощение технического уровня производства узлов установки и процесса эксплуатации и соблюдении технологических режимов персоналом. Based on the prior art, the objective of the claimed invention is to provide a controlled process for drying incinerated waste depending on their initial properties (particle size, composition, humidity, stickiness) and to organize a stable controlled combustion process with minimal energy consumption, as well as to simplify the technical level of production of plant components. and the process of operation and compliance with technological regimes by personnel.
Технический результат, на достижение которого направлено заявленное изобретение, заключается в обеспечении стабильной работы установки на всем разнообразии возможных параметров сырья (влажность, размер частиц, липкость, состав), а также стабильности процессов сушки и горения, в упрощении конструкции установки, в исключении подвижных узлов, работающих при высоких температурах, в простоте обслуживания, а также в достижении практически полного использования высвобождающейся энергии горения и отсутствии необходимости использования дополнительного топлива для полного сжигания сырья.The technical result, to which the claimed invention is directed, is to ensure the stable operation of the installation for all the variety of possible raw material parameters (moisture, particle size, stickiness, composition), as well as the stability of the drying and combustion processes, to simplify the design of the installation, to exclude moving parts operating at high temperatures, in ease of maintenance, as well as in achieving almost complete use of the released combustion energy and no need to use additional fuel for complete combustion of raw materials.
Указанный технический результат достигается за счет того, что установка для огневой утилизации отходов содержит сушилку, имеющую сушильную камеру, впускное отверстие для ввода сырых отходов в сушильную камеру и выпускное отверстие для вывода из нее подвергнутых сушке отходов; печь, имеющую топку с колосниковой решеткой, ввод для подвергнутых сушке отходов, средство подачи воздуха, газоход для отвода продуктов сгорания и средство предварительного разогрева колосниковой решетки печи до ее рабочей температуры; при этом выпускное отверстие сушилки соединено с вводом печи для подвергнутых сушке отходов; газоход печи выполнен с возможностью теплообмена с находящимися в сушилке отходами путем прохождения уходящих из печи газов через сушилку и непосредственного контакта газов с отходами; ввод для сухих отходов в печь выполнен с возможностью непрерывной подачи отходов на колосниковую решетку и поддержания ее рабочей температуры; и колосниковая решетка выполнена в виде блока пластин с вертикальными и горизонтальными зазорами для распределения отходов по высоте колосниковой решетки.The specified technical result is achieved due to the fact that the installation for fire disposal of waste contains a dryer with a drying chamber, an inlet for introducing raw waste into the drying chamber and an outlet for removing dried waste from it; a furnace having a grate furnace, an inlet for dried waste, an air supply means, a flue for exhausting combustion products and a means for preheating the grate of the furnace to its operating temperature; wherein the outlet of the dryer is connected to the inlet of the oven for the dried waste; the flue of the furnace is configured to exchange heat with the waste in the dryer by passing the gases leaving the furnace through the dryer and direct contact of the gases with the waste; input for dry waste in the furnace is made with the possibility of continuous supply of waste to the grate and maintain its operating temperature; and the grate is made in the form of a block of plates with vertical and horizontal gaps for distributing waste along the height of the grate.
Проведение процесса сушки в отдельном устройстве обеспечивает регулируемую сушку сырых отходов до заданной влажности, оптимальной для проведения полного сжигания отходов. Для этого сушилка имеет сушильную камеру, впускное отверстие для ввода сырых отходов в сушильную камеру и выпускное отверстие для вывода из нее подвергнутых сушке отходов. Регулирование процесса удаления избыточной влаги достигается изменением скорости подачи сырья в сушильную камеру, изменением количества подаваемых в сушилку горячих газов, времени нахождения сырья в сушилке, а также путем варьирования параметрами самой сушилки.Carrying out the drying process in a separate device provides controlled drying of raw waste to a predetermined moisture content, optimal for complete waste incineration. To do this, the dryer has a drying chamber, an inlet for introducing raw waste into the drying chamber and an outlet for removing dried waste from it. The regulation of the process of removing excess moisture is achieved by changing the feed rate of raw materials to the drying chamber, changing the amount of hot gases supplied to the dryer, the time spent by the raw materials in the dryer, and also by varying the parameters of the dryer itself.
Печь, в которой непосредственно осуществляется процесс сжигания отходов, имеет топку с колосниковой решеткой, ввод для подвергнутых сушке отходов, средство подачи воздуха, газоход для отвода продуктов сгорания и средство предварительного разогрева колосниковой решетки печи до ее рабочей температуры. The furnace in which the process of waste incineration is directly carried out has a firebox with a grate, an inlet for dried waste, an air supply means, a flue for removing combustion products and a means for preheating the grate of the furnace to its operating temperature.
За счет отсутствия подвижных элементов, в частности, шурующей планки, отпадает необходимость в дополнительном оборудовании, обеспечивающем их движение, а именно, в электродвигателе, передаче привода и т.д. Due to the absence of moving elements, in particular, the screwing bar, there is no need for additional equipment that ensures their movement, namely, an electric motor, drive transmission, etc.
Сушилка и печь соединены между собой в единую установку, а именно выпускное отверстие сушилки соединено с вводом печи для подвергнутых сушке отходов, а газоход печи выполнен с возможностью теплообмена с находящимися в сушилке отходами. Таким образом, подвергнутые сушке отходы из сушилки подаются в печь, а отходящие из печи газы служат для сушки сырых отходов в сушилке. Процесс передачи тепла сырью осуществляется посредством движения встречных потоков топочных газов. Данный процесс является одним из самых эффективных способов передачи тепловой энергии.The dryer and the furnace are connected to each other in a single unit, namely, the outlet of the dryer is connected to the inlet of the furnace for dried waste, and the flue of the furnace is made with the possibility of heat exchange with the waste in the dryer. In this way, the dried waste from the dryer is fed into the kiln, and the off-gases from the kiln are used to dry the raw waste in the dryer. The process of heat transfer by raw materials is carried out by the movement of oncoming flows of flue gases. This process is one of the most efficient ways to transfer heat energy.
Сжигание сухих отходов проводится на разогретой до рабочей температуры колосниковой решетке. Колосниковая решетка представляет собой блок пластинчатых решеток с вертикальными и горизонтальными зазорами, проходя через которые сырье имеет максимальную площадь соприкосновения с раскаленной рабочей поверхностью решетки, что способствует как его возгоранию, так и прогоранию, а также обеспечивает полное сгорание отходов. Подвергнутые сушке отходы гравитационно подаются на распределительный узел, выполненный, например, в виде пластины, через которую равномерно распределяются по всей площади колосниковых решеток, заполняя все уровни. Исходя из влажности поступаемых отходов выбираются технологические режимы работы установки для максимального ее использования и увеличения ее КПД. Таким образом на колосниковой решетке создается заданная последовательность передачи горения между частичками сырья, а именно, при непрерывной равномерной подаче сырья под действием гравитации более плотные частицы, падающие с верху на горящий слой частиц на пластинах, выталкивают менее плотные и прогоревшие. Dry waste is burned on a grate heated to operating temperature. The grate is a block of lamellar grates with vertical and horizontal gaps, passing through which the raw material has the maximum contact area with the hot working surface of the grate, which contributes to both its ignition and burnout, and also ensures complete combustion of waste. The waste subjected to drying is gravitationally fed to a distribution unit, made, for example, in the form of a plate, through which it is evenly distributed over the entire area of the grates, filling all levels. Based on the humidity of the incoming waste, the technological modes of operation of the installation are selected to maximize its use and increase its efficiency. Thus, a given sequence of combustion transfer between the particles of raw materials is created on the grate, namely, with a continuous uniform supply of raw materials under the action of gravity, denser particles falling from the top onto the burning layer of particles on the plates push out less dense and burnt ones.
Предложенная установка может быть использована для отходов любых, указанных выше типов, поскольку автогенное (самоподдерживающееся) горение отходов обеспечивается набором условий, отраженных в треугольнике Таннера, который предложил для определения границ автогенного горения использовать схему-треугольник, описывающую область горения органического вещества без дополнительного подвода тепла (см. В.А. Козлов, В. Гарбер «Сжигание высокозольных шламов, как путь к безотходной технологии обогащения углей». Журнал «Уголь», 2017, № 8, стр. 140-145), а именно сочетание зольности, влажности и количества углерода в исходном сырье. Данные условия выполнены для упомянутых отходов, и теплоты, выделяемой при горении, будет достаточно для сушки следующей порции топлива и процесс будет самоподдерживающимся.The proposed installation can be used for waste of any of the above types, since autogenous (self-sustaining) combustion of waste is provided by a set of conditions reflected in the Tanner triangle, who proposed to use a triangle scheme to determine the boundaries of autogenous combustion, describing the area of combustion of organic matter without additional heat supply (see V.A. Kozlov, V. Garber "Combustion of high-ash sludge as a way to a waste-free coal preparation technology." Coal magazine, 2017, No. 8, pp. 140-145), namely, the combination of ash content, moisture content and the amount of carbon in the feedstock. These conditions are met for the mentioned wastes, and the heat released during combustion will be sufficient to dry the next portion of the fuel and the process will be self-sustaining.
В частных случаях осуществления изобретения заявленная установка для огневой утилизации отходов может характеризоваться выполнением ранее описанных конструктивных элементов и/или наличием дополнительных.In particular cases of the invention, the claimed installation for fire disposal of waste may be characterized by the implementation of the previously described structural elements and / or the presence of additional ones.
Так, сушка сырого сырья может быть осуществлена в любом аппарате, обеспечивающем теплообмен - непосредственный или опосредованный - между отходящими из печи газами и сырыми отходами. Для целей настоящего изобретения подходят, в частности, туннельные (коридорные) сушилки, сушилки с кипящим слоем, ленточные сушилки. Однако предпочтительным устройством для сушки сырых отходов является барабанная сушилка.Thus, the drying of raw materials can be carried out in any apparatus that provides heat exchange - direct or indirect - between gases leaving the furnace and raw waste. Suitable for the purposes of the present invention are, in particular, tunnel (corridor) dryers, fluidized bed dryers, belt dryers. However, the preferred device for drying raw waste is a drum dryer.
Барабанная сушилка имеет цилиндрическую сушильную камеру, установленную с возможностью вращения относительно своей продольной оси, в том числе может быть установлена на роликовых опорах. Внутри сушилки могут быть размещены лопасти, обеспечивающие перемешивание и пересыпание материала от впускного отверстия, через которое осуществляется ввод сырых отходов в сушильную камеру, до выпускного отверстия для вывода из нее подвергнутых сушке отходов. Также внутри могут быть установлены скребки для очистки внутренней поверхности от прилипающего сырья. Если барабан сушилки опирается на внешние ролики, скребки могут быть закреплены неподвижно относительно фундамента, при этом опоры скребков выведены через торцы сушилки. Также внутреннюю часть сушилки можно доукомплектовать подвесным измельчительным устройством, выполненным в виде шаров, цепей и т.д.The drum dryer has a cylindrical drying chamber mounted for rotation relative to its longitudinal axis, and can also be mounted on roller bearings. Blades can be placed inside the dryer, providing mixing and pouring of the material from the inlet through which raw waste is introduced into the drying chamber, to the outlet for removing dried waste from it. Scrapers can also be installed inside to clean the inner surface from sticking raw materials. If the dryer drum rests on external rollers, the scrapers can be fixed relative to the foundation, while the scraper supports are brought out through the ends of the dryer. Also, the inside of the dryer can be completed with a hanging grinding device made in the form of balls, chains, etc.
Барабанная сушилка обеспечивает дополнительное регулирование процесса сушки путем изменения скорости вращения барабана и угла его наклона, что позволяет изменять время нахождения сырья в сушилке и производительность.The drum dryer provides additional regulation of the drying process by changing the speed of rotation of the drum and its angle of inclination, which allows you to change the residence time of the raw material in the dryer and productivity.
Процесс управления сушкой реализуется, в частности, следующим образом. Для обеспечения заданной конечной влажности сырья, имеющего начальную повышенную влажность, снижают скорость подачи такого сырья в сушилку путем снижения скорости привода подающих транспортеров с помощью частотного преобразователя и увеличивают скорость вращения барабанной сушилки. Угол наклона сушилки при этом уменьшается. В результате время нахождения сырья в сушилке увеличивается. Меньший объем сырья чаще переворачивается в барабанной сушилке, таким образом увеличивается количество теплоты, передаваемое сырью от горячих газов, проходящих через сушилку. От непосредственного контакта горячего металла корпуса сушилки с сырьем происходит большее испарение влаги.The drying control process is implemented, in particular, as follows. To ensure the desired final moisture content of the raw material, which has an initial high moisture content, the feed rate of such raw material to the dryer is reduced by reducing the drive speed of the feed conveyors using a frequency converter and increasing the rotation speed of the drum dryer. The angle of inclination of the dryer is thus reduced. As a result, the residence time of the raw materials in the dryer increases. A smaller volume of raw material is turned more frequently in the drum dryer, thus increasing the amount of heat transferred to the raw material from the hot gases passing through the dryer. From the direct contact of the hot metal of the dryer body with the raw material, more moisture is evaporated.
Снаружи барабан имеет бандаж, которым он опирается на упорные ролики. Расстояние между роликами можно менять и таким образом, регулировать угол наклона барабана от 0 до 40 градусов. Вращение барабана осуществляется электрическим приводом с частотным преобразователем для регулирования скорости вращения барабана в диапазоне от 1 до 60 об/мин. Угол наклона барабана и скорость его вращения регулируются зависимости от исходной и/или конечной влажности сырья и необходимой производительности установки.Outside, the drum has a bandage with which it rests on the thrust rollers. The distance between the rollers can be changed and thus, the angle of the drum can be adjusted from 0 to 40 degrees. The rotation of the drum is carried out by an electric drive with a frequency converter to control the speed of rotation of the drum in the range from 1 to 60 rpm. The angle of inclination of the drum and the speed of its rotation are regulated depending on the initial and / or final moisture content of the raw materials and the required capacity of the installation.
Сушилка соединена с газоходом печи со стороны выпускного отверстия для вывода подвергнутых сушке отходов. Уходящие из печи газы проходят через сушилку навстречу перемещающимся внутри сушилки сырым отходам, т.е. в режиме противотока, и непосредственно контактируют с ними.The dryer is connected to the flue of the furnace on the side of the outlet for the withdrawal of dried waste. The gases leaving the furnace pass through the dryer towards the raw waste moving inside the dryer, i.e. in countercurrent mode, and directly contact them.
Отходящие из печи газы могут также содержать несгоревшие частицы, которые оседают на поверхности подвергаемых сушке отходов и тем самым возвращаются в процесс сжигания. Таким образом, имеет место не только более полное использование тепла сжигаемых отходов, но и дополнительная очистка отходящих из печи газов.The off-gases from the kiln may also contain unburned particles which are deposited on the surface of the waste being dried and thus returned to the incineration process. Thus, there is not only a more complete use of the heat of the incinerated waste, but also additional purification of the gases leaving the furnace.
Для сбора и хранения сырых отходов может использоваться накопительный бункер. Таким образом, оптимизируется подвоз отходов и обеспечивается бесперебойная работа установки. Доставка сырья в бункер осуществляется грузовым автотранспортом. A storage bin can be used to collect and store raw waste. In this way, waste transport is optimized and trouble-free operation of the plant is ensured. Delivery of raw materials to the bunker is carried out by trucks.
В зависимости от типа исходного сырья могут быть проведены дополнительные работы по его подготовке. Например, отходы обогащения и/или добычи торфа и угля могут иметь влажность более 50%. В этом случае необходимо предварительное их сгущение и предварительное удаление влаги до 50% содержания (например, путем вылеживания для стекания избыточной влаги), либо подмешивание к более сухим фракциям. При необходимости сырые отходы могут быть отсепарированы (от камня, металла и других посторонних включений), измельчены в соответствующем измельчителе сырых отходов до размера частиц не более 5 мм, желательно 1-2 мм, и затем направлены в бункер сушилки. Для отделения упомянутых включений может быть использован, например, ситовой сепаратор, содержащий наклонное вращающееся барабанное сито с заданным диаметром ячейки, в котором сырье посредством гравитационного падения дробится и сортируется или, соответственно, сепарируется, делясь по размеру согласно размеру ячейки барабанного сита, при этом мелкие фрагменты просыпаются сквозь сита сепаратора и готовы к дальнейшей переработке, а крупные частицы могут подаваться в измельчитель. В качестве измельчителя, пригодного для использования в предложенной установке, может быть использована, например, двухвальная дробилка с вращающимися навстречу друг другу и установленными на валах ножами. Упомянутые устройства соединены между собой транспортерами для непрерывной или периодической подачи сырья. Depending on the type of feedstock, additional work may be carried out to prepare it. For example, tailings from the enrichment and/or extraction of peat and coal may have a moisture content of more than 50%. In this case, their preliminary thickening and preliminary removal of moisture up to 50% of the content (for example, by aging to drain excess moisture), or admixing to drier fractions is necessary. If necessary, raw waste can be separated (from stone, metal and other impurities), crushed in an appropriate raw waste grinder to a particle size of not more than 5 mm, preferably 1-2 mm, and then sent to the dryer bin. To separate the above inclusions, for example, a sieve separator can be used, containing an inclined rotating drum sieve with a given mesh diameter, in which the raw material is crushed and sorted or, accordingly, separated by gravity fall, dividing according to the size of the drum sieve cell, while fine fragments wake up through the separator screens and are ready for further processing, and large particles can be fed into the grinder. As a crusher suitable for use in the proposed installation, for example, a two-shaft crusher with knives rotating towards each other and mounted on the shafts can be used. The mentioned devices are interconnected by conveyors for continuous or intermittent supply of raw materials.
С помощью соответствующего транспортера также может осуществляться подача подвергнутых сушке отходов в печь.By means of a suitable conveyor, the dried waste can also be fed into the kiln.
Каждый из упомянутых транспортеров имеет узел регулирования скорости, выполненный в виде частотного преобразователя, с помощью которого задается необходимая скорость подачи сырья между конструктивными элементами установки, которые он соединяет.Each of the mentioned conveyors has a speed control unit, made in the form of a frequency converter, with the help of which the necessary feed rate of raw material is set between the structural elements of the installation, which it connects.
Сушилка снабжена загрузочной камерой для ввода в сушильную камеру сырых отходов через впускное отверстие. Загрузочная камера сушилки соединена с бункером хранения отходов при помощи транспортера непрерывной подачи. Сушилка снабжена разгрузочной камерой для вывода из сушильной камеры сухих отходов через выпускное отверстие.The dryer is equipped with a loading chamber for introducing raw waste into the drying chamber through the inlet. The loading chamber of the dryer is connected to the waste storage bin by means of a continuous feed conveyor. The dryer is equipped with an unloading chamber for removing dry waste from the drying chamber through the outlet.
Ввод для подвергнутых сушке отходов в печь расположен в верхней ее части и выполнен, в частности, в виде трубы. Газоход печи также выполнен в виде трубы. Таким образом, в верхней части печи расположены две вертикальные трубы - труба ввода отходов в печь и труба газохода. По одной из труб поступает продукт из сушилки, а по другой уходят горячие топочные газы для подачи в сушилку. Для снижения уноса частиц продукта в трубу газохода упомянутые трубы разделены между собой вертикальной пластиной. Ширина этой пластины выбирается таким образом, что потоки упомянутых труб не смешиваются, но при этом пластина не упирается вертикальными боковыми краями в стены печи, так что топочные газы внутри печи могут двигаться, свободно огибая пластину. Таким образом предотвращается захват частиц продукта в процессе их подачи в печь для сжигания потоком отходящих газов и их вынос в сушилку. При необходимости в верхней части печи перед трубой газохода дополнительно может быть установлена горизонтальная пластина, служащая для предотвращения попадания частиц отходов с колосниковой решетки.The inlet for the dried waste into the furnace is located in its upper part and is made, in particular, in the form of a pipe. The flue of the furnace is also made in the form of a pipe. Thus, in the upper part of the furnace there are two vertical pipes - a pipe for introducing waste into the furnace and a flue pipe. The product from the dryer enters through one of the pipes, and hot flue gases exit through the other to be fed into the dryer. To reduce the entrainment of product particles into the flue pipe, said pipes are separated from each other by a vertical plate. The width of this plate is chosen in such a way that the flows of the mentioned pipes do not mix, but the plate does not rest against the walls of the furnace with its vertical side edges, so that the flue gases inside the furnace can move freely around the plate. In this way, particles of the product are prevented from being entrained in the process of feeding them into the combustion oven by the flue gas stream and being carried away to the dryer. If necessary, a horizontal plate can be additionally installed in the upper part of the furnace in front of the flue pipe, which serves to prevent the ingress of waste particles from the grate.
Газоход печи снабжен средством регулирования количества отводимых из печи продуктов сгорания, выполненным в виде клапана-регулятора поворотного типа. Упомянутый клапан представляет собой, например, металлический сегмент, приваренный к ручке-регулятору. The flue of the furnace is equipped with a means for regulating the amount of combustion products discharged from the furnace, made in the form of a rotary valve-regulator. Said valve is, for example, a metal segment welded to a control knob.
Для предварительного разогрева колосниковой решетки печи до ее рабочей температуры может использоваться твердое топливо, укладываемое в зольном отделении, например, в виде дров, угля и т.д. Также колосниковую решетку можно разогреть при помощи форсунки для сжигания жидкого топлива, например, мазута, или горелки для сжигания газообразного топлива, например, пропана. Горелки или, соответственно, форсунки расположены внутри печи по ее периметру. Для подачи жидкого или газообразного топлива может быть предусмотрена внешняя топливная система.To preheat the grate of the furnace to its operating temperature, solid fuel can be used, placed in the ash compartment, for example, in the form of firewood, coal, etc. Also, the grate can be heated using a burner for burning liquid fuels, such as oil, or a burner for burning gaseous fuels, such as propane. Burners or, respectively, nozzles are located inside the furnace along its perimeter. An external fuel system may be provided for supplying liquid or gaseous fuel.
Для сбора несгоревших частиц отходов и золы в нижней части печи может быть предусмотрен зольник. Для удаления остающейся в печи золы из зольника печь может быть снабжена механизированной системой для удаления остающейся в печи золы из зольника печи, выполненной в виде шнекового или скребкового транспортера либо вибрационного скребка. An ash pan can be provided in the lower part of the furnace to collect unburned waste particles and ash. To remove the ash remaining in the furnace from the ash pan, the furnace can be equipped with a mechanized system for removing ash remaining in the furnace from the ash pan of the furnace, made in the form of a screw or scraper conveyor or a vibrating scraper.
Необходимый для сжигания отходов воздух может подаваться через воздухозаборники, расположенные в нижней части печи.The air required for waste incineration can be supplied through air intakes located at the bottom of the furnace.
Печь также может быть снабжена системой воздушных сопел, расположенных вокруг колосниковой решетки по внутреннему периметру печи и соединенных пневмопроводом с воздушным компрессором и ресивером. Упомянутая система сопел снабжена средствами управления подачи сжатого воздуха.The furnace can also be equipped with a system of air nozzles located around the grate along the inner perimeter of the furnace and connected by a pneumatic conduit to an air compressor and receiver. Said nozzle system is provided with compressed air supply controls.
Подаваемый через сопла сжатый воздух выполняет как минимум три функции. Во-первых, для очистки колосниковой решетки и перемещение частиц сырья. Во-вторых, для поддержания активного горения посредством увеличения объема воздуха в топочной камере. И в-третьих, для организации движения горячих потоков и завихрений с целью воспламенения обугленного слоя и тем самым уменьшения времени на сгорание партии сырья.The compressed air supplied through the nozzles performs at least three functions. First, to clean the grate and move the raw material particles. Secondly, to maintain active combustion by increasing the volume of air in the combustion chamber. And thirdly, to organize the movement of hot flows and swirls in order to ignite the charred layer and thereby reduce the time for burning a batch of raw materials.
Сопла соединены через электромагнитные клапаны с компрессором и системой накопления воздуха (ресивером). Электромагнитные клапаны управляются через контроллер по заданной программе, позволяющей включать и выключать нужное сопло, тем самым выбирая время действия струи воздуха из нужного сопла. Сдувая частицы на следующий нижний уровень колосниковой решетки чаще или реже, можно тем самым выбирать время нахождения частиц в камере сгорания и управлять процессом горения.The nozzles are connected through solenoid valves to the compressor and the air storage system (receiver). Solenoid valves are controlled through the controller according to a given program, which allows you to turn on and off the desired nozzle, thereby choosing the duration of the air jet from the desired nozzle. By blowing the particles to the next lower level of the grate more or less often, one can thereby choose the residence time of the particles in the combustion chamber and control the combustion process.
Периодическая очистка колосниковой решетки (путем продувания воздухом через боковые сопла) от находящихся на них частиц создает завихрения и позволяет быстро сжечь легкие частицы во всем объеме топки, и одновременно передвигает более тяжелые частицы на нижние уровни колосников. Таким образом, частицы могут находиться заданное время в топке, передвигаясь с верхних уровней колосников на нижние, за счет чего достигается полное сжигание частиц.Periodic cleaning of the grate (by blowing air through the side nozzles) from particles located on them creates turbulence and allows you to quickly burn light particles in the entire volume of the furnace, and at the same time moves heavier particles to the lower levels of the grate. Thus, the particles can stay in the furnace for a predetermined time, moving from the upper levels of the grate to the lower ones, due to which complete combustion of the particles is achieved.
Кроме этого, струи воздуха могут быть использованы для поднятия температуры в печи на стадии разогрева печи, а также для поддержания температурного режима в процессе работы печи.In addition, air jets can be used to raise the temperature in the furnace at the stage of heating the furnace, as well as to maintain the temperature regime during the operation of the furnace.
Для технического обслуживания печи она может быть снабжена технологическими дверцами для уборки золы и пепла, закладки твердого топлива и вынимания колосниковой решетки.For maintenance of the furnace, it can be equipped with technological doors for cleaning ash and ash, laying solid fuel and removing the grate.
Установка при необходимости может быть соединена с теплообменным оборудованием, позволяющим получать пар и горячую воду, для чего могут быть предусмотрены расположенные внутри или снаружи печи либо газохода теплообменники.The installation, if necessary, can be connected to heat exchange equipment that makes it possible to obtain steam and hot water, for which heat exchangers located inside or outside the furnace or flue can be provided.
При необходимости установка может быть соединена со средствами многоступенчатой очистки газов после выхода из сушилки и из печи. Первая ступень очистки представляет собой систему отделения твердых частиц разряжением потока уходящих газов за счет диаметрального перепада. Таким образом часть твердых частиц осаждается в буферном дифузоре, а очищенный от взвеси топочный газ поступает на вторую ступень - на мокрый скруббер или другие комбинации известных способов очистки - циклон или труба Вентури для удаления крупных частиц, сетка с разным размером отверстий, угольный фильтр и т.д.If necessary, the installation can be connected to the means of multi-stage gas purification after leaving the dryer and the furnace. The first purification stage is a system for separating solid particles by rarefying the flow of exhaust gases due to a diametrical difference. Thus, part of the solid particles is deposited in the buffer diffuser, and the flue gas cleaned of suspension enters the second stage - a wet scrubber or other combinations of known cleaning methods - a cyclone or a Venturi pipe to remove large particles, a mesh with different hole sizes, a carbon filter, etc. .d.
Установка может быть соединена с системой возврата газов после выхода из сушилки и печи на дожигание в печь, служащей для очистки газов перед выбросом в атмосферу. Газы после выхода из сушилки либо после выхода из печи и перед выбросом в атмосферу частично отбираются дымососом и направляются в нижнюю часть печи совместно с воздухом для горения. Таким образом обеспечивается дожигание несгоревших частиц.The unit can be connected to a gas return system after leaving the dryer and afterburning furnace to the furnace, which serves to purify gases before being released into the atmosphere. Gases after leaving the dryer or after leaving the furnace and before being released into the atmosphere are partially taken by a smoke exhauster and sent to the lower part of the furnace together with combustion air. This ensures the afterburning of unburned particles.
При необходимости в установку можно подключить две и более работающих параллельно печи и/или две и более сушилки. При этом сушилки могут быть подключены последовательно (чтобы увеличить время сушки) либо параллельно (чтобы увеличить производительность сушки).If necessary, two or more furnaces and/or two or more dryers operating in parallel can be connected to the installation. At the same time, dryers can be connected in series (to increase the drying time) or in parallel (to increase the drying capacity).
Также установка может быть выполнена в контейнерном и мобильном исполнении. При контейнерном исполнении аппаратура, приборы, устройства и оборудование компонуются в единой несущей конструкции (один или более модулей) в рабочем положении и с готовностью для начала работы, для удобства перемещения и быстрого развертывания на производстве и изготавливаются по самостоятельным технологическим условиям. За счет этого имеются широкие возможности в плане увеличения мощности путем добавления модуля/модулей и не требуется дополнительная строительная подготовка для монтажа на объекте. Также это делает установку пригодной к перевозкам за счет компактности и транспортировки без специальных разрешений согласно принятых норм провозки грузов по дорогам РФ. При мобильном исполнении установка располагается на подвижной/подвижных (например, колесных) платформе/платформах и может транспортироваться, и эксплуатироваться на таких платформах без подготовки фундаментов или специальных площадок, с целью кратковременного решения задач по уничтожению небольшого количества отходов на местах их скопления.Also, the installation can be made in a container and mobile version. In the case of a container version, the equipment, devices, devices and equipment are arranged in a single supporting structure (one or more modules) in the working position and ready to start work, for ease of movement and quick deployment in production, and are manufactured according to independent technological conditions. As a result, there are ample opportunities in terms of capacity expansion by adding module/modules and no additional building preparations are required for on-site installation. It also makes the unit suitable for transportation due to its compactness and transportation without special permits in accordance with the accepted norms for the carriage of goods on the roads of the Russian Federation. When mobile, the unit is located on a movable/movable (for example, wheeled) platform/platforms and can be transported and operated on such platforms without preparing foundations or special sites, in order to solve the tasks of destroying a small amount of waste at their accumulation sites for a short time.
Стенки печи могут быть выполнены из металлических пластин, соединенных таким образом, что при нагревании под воздействием теплового расширения они меняют свои линейные размеры, не нарушая при этом герметичности корпуса печи и не деформируясь. При соединении металлических листов (составляющих стенки, крышку или дно печи) между собой и/или при креплении их к несущему каркасу печи, предусматривается нежесткое соединение. Отверстие в листе/элементе печи для его крепления выполняется с большим диаметром, чем диаметр болта/шпильки/шурупа. Также стенка печи может быть выполнена из несвязанных жестко между собой листов металла, расположенных внахлест, когда каждая следующая пластина перекрывает часть предыдущей, чтобы дать листам возможность двигаться при тепловом расширении относительно друг друга, но при этом минимизировать прохождение газов через зазоры, закрывая полностью каркас конструкции печи по всему внутреннему периметру. Так же и сами конструкционные элементы печи могут быть прикреплены друг к другу таким же нежестким образом, описанным выше. The walls of the furnace can be made of metal plates connected in such a way that when heated under the influence of thermal expansion, they change their linear dimensions without violating the tightness of the furnace body and without deforming. When connecting metal sheets (constituting the walls, lid or bottom of the furnace) to each other and / or when attaching them to the supporting frame of the furnace, a non-rigid connection is provided. The hole in the sheet/furnace element for its fastening is made with a larger diameter than the diameter of the bolt/stud/screw. Also, the furnace wall can be made of non-rigidly interconnected sheets of metal, overlapped, when each next plate overlaps part of the previous one, in order to allow the sheets to move with thermal expansion relative to each other, but at the same time to minimize the passage of gases through the gaps, completely covering the frame of the structure stoves around the entire inner perimeter. Likewise, the furnace structural elements themselves can be attached to each other in the same non-rigid manner described above.
При необходимости печь может быть выполнена из неметаллических огнестойких материалов, например, из шамота в виде бетона, футеровочного кирпича и т.д.If necessary, the furnace can be made of non-metallic fire-resistant materials, for example, fireclay in the form of concrete, lining bricks, etc.
Печь также может быть выполнена в форме вертикально расположенной трубы большого диаметра.The furnace can also be made in the form of a large diameter vertical tube.
Предложенная установка для огневой утилизации отходов поясняется чертежами, на которых показано:The proposed installation for fire disposal of waste is illustrated by drawings, which show:
Фиг. 1 - технологическая схема сжигания отходов;Fig. 1 - technological scheme of waste incineration;
Фиг. 2 - печь для сжигания отходов.Fig. 2 - waste incinerator.
На фиг. 1 представлен по существу полный цикл сжигания отходов. Основными компонентами предлагаемой установки для огневой утилизации отходов являются сушилка 6 и печь 8. In FIG. 1 shows a substantially complete waste incineration cycle. The main components of the proposed installation for burning waste disposal are
Сушилка 6 барабанного типа представляет собой цилиндр длиной от 2 до 10 метров и диаметром d=от 0,4 м до 2 м. Она опирается на ролики через бандаж. Чтобы барабан не скользил, бандаж ужимается упорными роликами. С одной стороны барабана пристраивается загрузочная камера, а с другой - выгрузочная камера, под которой находится печь.
Барабанная сушилка может быть расположена под углом от 0 до 40 градусов, который с помощью средства 16 для изменения угла наклона меняется в зависимости от влажности сырья. Так же в зависимости от этого с помощью средства 19 изменения скорости вращения может меняться и скорость вращения барабана. Барабанная сушилка имеет для этого электрический привод с частотным преобразователем с диапазоном регулирования от 1 до 60 об/мин. Сырые отходы подаются в сушилку через загрузочный бункер 4, снабженный средством 5 регулирования расхода.The drum dryer can be positioned at an angle between 0 and 40 degrees, which, by means of the tilting means 16, varies depending on the moisture content of the raw material. Also, depending on this, the rotation speed of the drum can also be changed by means of the
Для перемешивания и пересыпания материала на части внутренней поверхности барабанной сушилки, начиная от впускного отверстия для ввода сырых отходов, размещены по меньшей мере 4 лопасти. Каждая лопасть представляет собой металлическую пластину, приваренную к внутренней поверхности сушильной камеры. При вращении сушилки эти пластины удерживают сырье до момента появления возможности гравитационного падения, таким образом сырье падает с некоторой высоты (в зависимости от диаметра трубы) и измельчается. При необходимости на части внутренней поверхности барабанной сушилки, свободной от лопастей, предусмотрены скребки, служащие для отслоения прилипшего к поверхности сушилки сырья, которые установлены неподвижно относительно вращающейся сушилки, для чего опоры скребков выведены через торцы сушилки. В зависимости от влажности и размеров исходного сырья, дополнительно к используемым лопастям могут быть использованы подвесные измельчающие средства в виде шаров, цепей и т.д., закрепленные соответственно на лопастях или непосредственно на внутренней поверхности сушилки.At least 4 blades are placed on a part of the inner surface of the drum dryer, starting from the inlet for introducing raw waste, for mixing and pouring the material. Each blade is a metal plate welded to the inner surface of the drying chamber. When the dryer rotates, these plates hold the raw material until the possibility of a gravitational fall appears, so the raw material falls from a certain height (depending on the diameter of the pipe) and is crushed. If necessary, on the part of the inner surface of the drum dryer, free from the blades, scrapers are provided, which serve to peel off the raw material adhering to the surface of the dryer, which are fixed relative to the rotating dryer, for which the scraper supports are brought out through the ends of the dryer. Depending on the moisture content and size of the feedstock, in addition to the paddles used, suspended grinding media in the form of balls, chains, etc., fixed respectively on the paddles or directly on the inner surface of the dryer, can be used.
Печь 8 имеет топку с колосниковой решеткой 9, ввод для подвергнутых сушке отходов в виде бункера 7, соединенный с выпускным отверстием сушилки 6, газоход 14 для отвода продуктов сгорания, соединенный с сушилкой 6, имеющий средство 13 регулирования расхода. В нижней части печи расположен зольник 10, в котором размещено средство 12 механизированного удаления золы.The
Дополнительно предложенная установка может также включать в себя накопительный бункер 1 и измельчитель 2, связанные между собой транспортером 3. Также с помощью транспортера 3 сырые отходы подаются в сушилку 6. Все используемые транспортеры снабжены узлом управления скорости, выполненным в виде частотного преобразователя. С противоположной стороны с помощью дымохода 14 в сушилку 6 подают выходящие из печи продукты сгорания, а подвергнутые сушке отходы поступают из сушилки 6 в печь 8 через разгрузочный бункер 7. В печи отходы попадают на колосниковую решетку 9 и сгорают. Подробно процесс сжигания будет описан ниже.Additionally, the proposed installation may also include a storage bin 1 and a
Зола отводится из зольника 10 с помощью механизированной системы 12. Данная система может быть выполнена в виде шнекового или скребкового транспортера или в виде вибрационных скребков.The ash is removed from the
Выходящие из сушилки 6 газы могут выводиться в атмосферу с помощью дымовой трубы 17 непосредственно либо после средства 15 очистки газов. Упомянутые газы 18 могут также возвращаться в печь 8.The gases exiting the
На фиг. 2 схематично показана печь 8, в которой осуществляется сжигание отходов. В центральной части печи 8 расположена топка с колосниковой решеткой 9. Ниже колосниковой решетки 9 расположен зольник 10 для сбора несгоревших частиц отходов и золы, в который, при необходимости, может быть установлена механизированная система 12 для удаления собранных несгоревших частиц отходов и золы из зольника. Также в нижней части печи расположены непоказанные воздухозаборники, служащие для подачи воздуха в печь. Для дополнительной подачи воздуха в печь предусмотрен также вентилятор 11 (фиг.1). In FIG. 2 schematically shows a
В верхней части печи (фиг.2) расположены газоход 14 для отвода продуктов сгорания и ввод 22 для подачи подвергнутых сушке отходов, выполненные в виде соответствующих труб. Упомянутые трубы разделены между собой вертикальной пластиной 21, предназначенной для предотвращения выноса подаваемых через трубу 22 отходов в газоход 14. Для задержки частиц, имеющихся в отходящих газах, дополнительно может быть установлена горизонтальная пластина. In the upper part of the furnace (figure 2) there is a
Печь 8 (фиг.1) соединена с сушилкой 6 газоходом 14, в котором установлено средство регулирования количества отводимых из печи продуктов сгорания в виде клапана регулятора 13 поворотного типа. Подвергнутые сушке отходы непрерывно подаются из сушилки 6 через ввод печи, выполненный, в частности, в виде разгрузочного бункера 7. Скорость подачи отходов на колосниковую решетку определяется скоростью выдачи подвергнутых сушке отходов из сушилки.Furnace 8 (FIG. 1) is connected to
Печь 8 также имеет регулируемую систему воздушных сопел 20 (фиг.2) для подачи струй воздуха на колосниковую решетку, которая работает следующим образом. Из ресивера по магистрали поступает воздух на соленоидные клапаны, по алгоритму, прописанному в контроллере, подается напряжение на определенный соленоидный клапан и заставляет его открыть в нужный момент в нужном месте печи, таким образом сопла, расположенные в печи, начинают попеременно включаться в работу.
Колосниковая решетка 9 (фиг.1) выполнена в виде блока пластин с вертикальными и горизонтальными зазорами. Поступающий на колосниковую решетку 9 материал распределяется на ее верхних слоях и в процессе сгорания, а также под действием воздушных струй системы 20 воздушных сопел, постепенно перемещается вниз.The grate 9 (figure 1) is made in the form of a block of plates with vertical and horizontal gaps. The material entering the grate 9 is distributed on its upper layers and during the combustion process, as well as under the action of air jets of the
Установка работает следующим образом. The installation works as follows.
С помощью транспортера 3 сырье, в частности пометно-подстилочная масса, подается на вход в горизонтальную барабанную сушилку 6 через загрузочный бункер 4 или горловину, выполненную в виде гравитационного наклонного лотка. Благодаря вращению барабана лопасти перемешивают и пересыпают материал, в результате распределяя его по барабану, где он и высушиваются под действием горячего воздуха с топочными газами (прямой нагрев). Подвергнутый сушке материал удаляется/ссыпается через специальную разгрузочную камеру 7 в печь 8.With the help of the
В зависимости от влажности и консистенции входящего сырья подбирается скорость подачи его в сушилку 6, угол ее наклона, скорость ее вращения. При необходимости сушилка 6 оборудуется внутри скребком, очищающим внутреннюю поверхность от налипания сырья, и/или подвесным измельчающим механизмом в виде шаров, цепей и т.д. для очистки сушилки и размельчения сырья. Цель сушки - получить сырье для горения размером частиц не более 5мм и минимальной (0%-5%) влажности, чтобы ускорить процесс горения и снизить время нахождения частиц внутри топочной камеры. Затем подвергнутое сушке сырье подается в печь.Depending on the humidity and consistency of the incoming raw materials, the speed of feeding it into the
В печи последовательно проходят следующие процессы.The following processes are sequentially carried out in the furnace.
В случае использования твердого топлива для предварительного разогрева колосниковой решетки температура в печи 8 доводится до 100-250°C. В этой начальной стадии твердое топливо (в частности поленья, дрова) дымят особенно сильно, отдавая пар, смолу и газы, такие как угарный (CO), метан (NH3) и водород (H2). Под действием тяги они выходят в сушилку. In the case of using solid fuel for preheating the grate, the temperature in the
Затем с нижней стороны поленьев начинают вырываться вверх желтые огоньки с красными язычками. При достаточной подаче кислорода (O2) температура дров поднимается сначала до 300-550°C и ее достаточно для того, чтобы огонь поддерживался и начала прогреваться внутренняя поверхность печи и пластин блока решеток.Then, from the underside of the logs, yellow lights with red tongues begin to burst upward. With a sufficient supply of oxygen (O 2 ), the temperature of the wood rises first to 300-550 ° C and it is enough for the fire to be maintained and the inner surface of the furnace and the plates of the grate block to warm up.
Когда температура в топке превысит 550-600°C, воспламеняются, наконец, также и летучие дымовые газы, которые содержат примерно половину тепловой энергии. При температуре примерно 600°C они полыхают синим пламенем и разогревают до данной температуры блок решеток, состоящих из пластин. Далее начинается подача подвергнутых сушке отходов в печь 8 под действием гравитации, которые соприкасаются с раскаленной поверхностью колосниковой решетки и загораются. When the temperature in the furnace exceeds 550-600°C, finally, the volatile flue gases also ignite, which contain about half of the thermal energy. At a temperature of approximately 600 ° C, they blaze with a blue flame and heat up to this temperature a block of gratings consisting of plates. Next, the supply of dried waste into the
В зависимости от желаемой тяги и процесса горения регулируется подача воздуха в печь через воздухозаборники, расположенные в нижней части печи, для чего открывают одно, два или более окна воздухозаборника. При интенсивном процессе горения отходов объема воздуха, подаваемого через окна воздухозаборника, может не хватать, и тогда в печь с помощью вентилятора 11 дополнительно подается воздух.Depending on the desired draft and the combustion process, the air supply to the furnace is regulated through the air intakes located in the lower part of the furnace, for which one, two or more air intake windows are opened. With an intensive process of burning waste, the volume of air supplied through the air intake windows may not be enough, and then additional air is supplied to the furnace with the help of a
После этого на нижней стороне «горок» сырья (именно так выглядит сырье, падающее на пластины и за счет пересыпания с яруса на ярус колосниковой решетки, напоминает горки, расположенные по всей поверхности пластины) начинает образовываться уголь, который дает маленькие голубые огоньки и совсем мало дыма. Затем они распадаются на тлеющие красно-оранжевые угольки, которые содержат другую половину энергетического потенциала. При дальнейшем выгорании они превращаются сначала в черные угольки, затем в серую пеплообразную массу.After that, on the underside of the “hills” of raw materials (this is exactly what the raw material looks like, falling onto the plates and, due to pouring from tier to tier of the grate, resembles hills located over the entire surface of the plate), coal begins to form, which gives small blue lights and very little smoke. They then disintegrate into smoldering red-orange embers that contain the other half of the energy potential. With further burnout, they turn first into black coals, then into a gray ash-like mass.
За счет использования блока пластинчатых решеток колосниковой решетки 9 создается определенная последовательность передачи горения между частичками сырья в топке, в ходе которой при равномерной подаче сырья под действием гравитации более плотные частицы, падающие с верху на горящий слой частиц на пластинах, выталкивают менее плотные и прогоревшие (пепел). Due to the use of a block of plate grates of the grate 9, a certain sequence of combustion transfer between the particles of raw materials in the furnace is created, during which, with a uniform supply of raw materials under the action of gravity, denser particles falling from the top onto the burning layer of particles on the plates push out less dense and burnt ones ( ash).
Периодическая очистка колосниковой решетки 9 путем продувания воздухом через боковые сопла системы 20 воздушных сопел от находящихся на них частиц создает завихрения и позволяет быстро сжечь легкие частицы во всем объеме топки, и одновременно передвигает более тяжелые частицы на нижние уровни решетки 9. Таким образом, частицы могут находиться в топке заданное время, передвигаясь с верхних уровней колосниковой решетки 9 на ее нижние уровни, за счет чего достигается полное сжигание частиц.Periodic cleaning of the grate 9 by blowing air through the side nozzles of the
В зависимости от вида отходов и необходимого общего времени горения частиц (для достижения их полного сгорания) подбирается время, через которое будет сдуваться частицы с каждого уровня блока пластин колосниковой решетки, выбирается последовательность включения сопел. Таким образом процесс горения хорошо управляем и позволяет установке работать стабильно.Depending on the type of waste and the required total burning time of the particles (to achieve their complete combustion), the time is selected after which the particles will be blown off from each level of the block of grate plates, the sequence of switching on the nozzles is selected. Thus, the combustion process is well controlled and allows the plant to work stably.
Зола, попадающая в зольник 10, удаляется либо вручную скребком, либо путем вытаскивания из зольника накопительного корыта, либо механизированным способом - скребковым либо шнековым транспортером, либо вибрационным или любым другим скребком с внешним приводом, выталкивающим золу из горячей зоны наружу для дальнейшей утилизации. The ash entering the
Claims (17)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2775844C1 true RU2775844C1 (en) | 2022-07-11 |
Family
ID=
Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58217110A (en) * | 1982-06-11 | 1983-12-17 | Kyowa Kako Kk | Spontaneous incinerating disposition method of organic waste matter |
| RU11314U1 (en) * | 1999-03-11 | 1999-09-16 | Сибирский научно-исследовательский институт механизации и электрификации сельского хозяйства | GRAIN DRYER OUTLET AND DEVICE FOR ITS MANUFACTURE |
| RU22983U1 (en) * | 2001-10-11 | 2002-05-10 | Уральская государственная лесотехническая академия | TORCH AND LAYER HEATER |
| RU2205229C2 (en) * | 1997-12-10 | 2003-05-27 | Поль Вурт С.А. | Method for producing direct-process iron in multiple-hearth furnace |
| RU2428629C1 (en) * | 2010-01-25 | 2011-09-10 | Александр Петрович Коропчук | Pyrolysis thermal gas-chemical plant for utilisation of solid domestic waste |
| RU2444686C1 (en) * | 2010-07-12 | 2012-03-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Читинский государственный университет (ЧитГУ) | Drum drier |
| RU2576545C1 (en) * | 2014-09-30 | 2016-03-10 | Закрытое акционерное общество "Приосколье" (ЗАО "Приосколье") | Method of burning of litter mass (lm) and plant for its implementation |
| RU2602709C2 (en) * | 2011-10-24 | 2016-11-20 | Диффенбахер Гмбх Машинен- Унд Анлагенбау | Grate consisting of fire bars for combustion and installation method of fire bars in grate and their removal therefrom |
| RU2666559C1 (en) * | 2017-10-27 | 2018-09-11 | Сергей Яковлевич Чернин | Installation for thermal processing of waste |
Patent Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58217110A (en) * | 1982-06-11 | 1983-12-17 | Kyowa Kako Kk | Spontaneous incinerating disposition method of organic waste matter |
| RU2205229C2 (en) * | 1997-12-10 | 2003-05-27 | Поль Вурт С.А. | Method for producing direct-process iron in multiple-hearth furnace |
| RU11314U1 (en) * | 1999-03-11 | 1999-09-16 | Сибирский научно-исследовательский институт механизации и электрификации сельского хозяйства | GRAIN DRYER OUTLET AND DEVICE FOR ITS MANUFACTURE |
| RU22983U1 (en) * | 2001-10-11 | 2002-05-10 | Уральская государственная лесотехническая академия | TORCH AND LAYER HEATER |
| RU2428629C1 (en) * | 2010-01-25 | 2011-09-10 | Александр Петрович Коропчук | Pyrolysis thermal gas-chemical plant for utilisation of solid domestic waste |
| RU2444686C1 (en) * | 2010-07-12 | 2012-03-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Читинский государственный университет (ЧитГУ) | Drum drier |
| RU2602709C2 (en) * | 2011-10-24 | 2016-11-20 | Диффенбахер Гмбх Машинен- Унд Анлагенбау | Grate consisting of fire bars for combustion and installation method of fire bars in grate and their removal therefrom |
| RU2576545C1 (en) * | 2014-09-30 | 2016-03-10 | Закрытое акционерное общество "Приосколье" (ЗАО "Приосколье") | Method of burning of litter mass (lm) and plant for its implementation |
| RU2666559C1 (en) * | 2017-10-27 | 2018-09-11 | Сергей Яковлевич Чернин | Installation for thermal processing of waste |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Утилизация и обезвреживание отходов термическими способами. М. Бюро НДТ.2020, всего 197 с., с.24. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4030895A (en) | Apparatus for producing combustible gases from carbonaceous materials | |
| US4308034A (en) | Apparatus for incinerating and gasifying biomass material | |
| US4196676A (en) | Fluid bed combustion method and apparatus | |
| CA1271326A (en) | Fluid bed hog fuel dryer | |
| US20050229824A1 (en) | Two-stage wet waste gasifier and burner | |
| US3946680A (en) | Burning used tires, etc. and apparatus therefor | |
| CH618410A5 (en) | ||
| US6871603B2 (en) | Gasification system | |
| CN104990084A (en) | Treatment technology for biomass solid waste and hazardous waste | |
| US20120247375A1 (en) | Grate clearing and ash removal system for gasification furnace | |
| US7488358B2 (en) | Fuel composition which combusts instantaneously, method and plant therefor | |
| JPS63204004A (en) | Furnace | |
| CS198243B2 (en) | Method of and apparatus for combusting wet waste fuel,especially of vegetal origin | |
| RU2775844C1 (en) | Unit for fire disposal of waste | |
| CZ289723B6 (en) | Process for preparing combustible gases from solid fuel and apparatus for making the same | |
| JP3197705U (en) | Steam generator using waste mushroom bed material fuel | |
| KR102556454B1 (en) | Biomass power generation system | |
| KR100775568B1 (en) | Drying apparatus of sludge and method of manufacturing for cell | |
| RU89670U1 (en) | DEVICE FOR DISPOSAL OF WET WASTE CONTAINING ORGANIC MATERIALS | |
| US4126518A (en) | Method and inclined chamber furnace for carbonizing fluent carbon-containing material | |
| EP0126619A2 (en) | Improvements in and relating to a method and apparatus for combustion of materials | |
| CA2421462A1 (en) | Two-stage wet waste gasifier and burner | |
| RU2241904C1 (en) | Complex for processing solid fuel on bioresources base and producing thermal energy | |
| PL213915B1 (en) | Method and installation for energy recycling from meat and bone meal | |
| JP3230248U (en) | Continuous processing equipment for combustion ash of cow dung biomass fuel |