RU102091U1

RU102091U1 - DEVICE FOR PYROLYTIC DISPOSAL OF SOLID WASTE

Info

Publication number: RU102091U1
Application number: RU2010132961/03U
Authority: RU
Inventors: Владимир Евгеньевич Никольский; Андрей Валерьевич Савин; Игорь Геннадьевич Филиппов; Петр Геннадьевич Смирнов; Алексей Геннадьевич Платашов; Денис Викторович Вохминцев; Сергей Георгиевич Лукьянов
Original assignee: Закрытое акционерное общество "Концерн "Струйные технологии"
Priority date: 2010-08-05
Filing date: 2010-08-05
Publication date: 2011-02-10

Abstract

1. Устройство пиролитической утилизации твердых отходов, содержащее камеру пиролиза и камеру дожигания, причем операционные объемы камер пиролиза и дожигания и их каналы охлаждения сообщаются друг с другом соответственно, первую горелку в камере пиролиза и вторую горелку в камере дожигания, входы подачи топлива которых подсоединены к тракту подачи топлива, первый напорный вентилятор, подсоединенный к входам подачи первичного воздуха первой и второй горелок, второй напорный вентилятор, присоединенный к входу соединенных каналов охлаждения камер пиролиза и дожигания, и дымосос, отличающееся тем, что для повышения тепловой эффективности устройства, повышения устойчивости и управляемости процессов пиролиза и дожигания пиролизных газов, и повышения качества утилизации твердых отходов и обезвреживания продуктов утилизации в нем увеличена длина камеры дожигания, на выходе камеры дожигания установлена камера объемного смешения с форсунками вдувания охлаждающего воздуха, операционный объем которой соединен с операционным объемом камеры дожигания, а форсунки вдувания охлаждающего воздуха соединены с каналами охлаждения камеры дожигания, между дымососом и выходом камеры объемного смешения установлен теплообменник «газ-газ», а также установлен третий напорный вентилятор, причем вход первого газового канала теплообменника соединен с выходом третьего напорного вентилятора, выход первого газового канала теплообменника соединен с входом вторичного воздуха камеры дожигания, вход второго газового канала теплообменника соединен с выходом камеры объемного смешения, а выход второго газового канала соедине� 1. A device for the pyrolytic utilization of solid waste containing a pyrolysis chamber and an afterburner, the operating volumes of the pyrolysis and afterburners and their cooling channels communicating with each other, respectively, the first burner in the pyrolysis chamber and the second burner in the afterburner, the fuel supply inputs of which are connected to the fuel supply path, a first pressure fan connected to the primary air inlets of the first and second burners, a second pressure fan connected to the input of the connected cooling channels pyrolysis and afterburning chambers, and a smoke exhauster, characterized in that in order to increase the thermal efficiency of the device, to increase the stability and controllability of the pyrolysis and afterburning of pyrolysis gases, and to improve the quality of solid waste utilization and neutralization of utilization products, the afterburner chamber is increased in it, at the chamber exit afterburning, a volume mixing chamber with cooling air injection nozzles is installed, the operating volume of which is connected to the operating volume of the afterburning chamber, and the injection nozzles are oh the exhaust air is connected to the cooling channels of the afterburner, a gas-gas heat exchanger is installed between the exhaust fan and the outlet of the volume mixing chamber, and a third pressure fan is installed, the input of the first gas channel of the heat exchanger connected to the output of the third pressure fan, the output of the first gas channel of the heat exchanger with the secondary air inlet of the afterburner, the input of the second gas channel of the heat exchanger is connected to the output of the volume mixing chamber, and the output of the second gas channel is connected

Description

Полезная модель относится к области пиролитической утилизации твердых отходов произвольного морфологического состава и происхождения.The utility model relates to the field of pyrolytic utilization of solid waste of arbitrary morphological composition and origin.

Известно устройство разложения отходов, содержащее пиролизную камеру и термический реактор дожига, осуществляющее пиролиз отходов в атмосфере с недостатком кислорода и с последующим дожиганием продуктов пиролиза в атмосфере с избытком кислорода (Е.П.Вишневский. Технология и оборудование экологически безопасного разложения отходов (многозонная инсинерация). С.О.К., №12, 2004 г. - http://www.c-o-k.ru/showtext/?id=871&from=headings&params=id=5%26name=). Недостатком данного устройства является использование в качестве топлива только продуктов пиролиза, что делает нестабильным как процесс пиролиза, так и процесс дожигания из-за разброса характеристик этого топлива, получаемого из отходов разного морфологического состава и происхождения. Кроме того, недостаточный уровень рекуперации тепла, образующегося в пиролизной камере и в термическом реакторе дожига приводит к необходимости использования котла-утилизатора утилизации этого тепла и для охлаждения отходящих газов. Кроме того, котел-утилизатор, являясь теплообменником непрямого теплообмена, не позволяет создать такую кинетику охлаждения отходящих газов, чтобы полностью подавить возможность повторного синтеза диксинов и фуранов, разложение которых происходит в термическом реакторе дожига.A device for decomposing waste containing a pyrolysis chamber and a thermal afterburner carrying out pyrolysis of waste in an atmosphere with oxygen deficiency and subsequent afterburning of pyrolysis products in an atmosphere with an excess of oxygen (EP Vishnevsky. Technology and equipment for environmentally friendly waste decomposition (multi-zone incineration) S.O.K., No. 12, 2004 - http://www.cok.ru/showtext/?id=871&from=headings&params=id=5%26name=). The disadvantage of this device is the use of only pyrolysis products as fuel, which makes both the pyrolysis process and the afterburning process unstable due to the variation in the characteristics of this fuel obtained from wastes of different morphological composition and origin. In addition, the insufficient level of heat recovery generated in the pyrolysis chamber and in the thermal reactor afterburning necessitates the use of a waste heat boiler to recover this heat and to cool the exhaust gases. In addition, the recovery boiler, being an indirect heat exchanger heat exchanger, does not allow creating such kinetics of exhaust gas cooling in order to completely suppress the possibility of re-synthesis of dixins and furans, the decomposition of which occurs in a thermal afterburner.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату является мусоросжигательная установка для уничтожения медицинских отходов (http://www.atiincinerateurs.com/templates/ru/Document.html), содержащая топочную камеру (пиролиза), камеру вторичного сгорания газа, вентилятор подачи первичного и вторичного воздуха на горение. Для пиролиза отходов и дожигания пиролизных газов используется как собственно пиролизный газ, так и природных газ в случаях, когда теплотворная способность пиролизного газа является недостаточной. Недостатком устройства является: охлаждение отходящих газов поверхностным теплообменом, что замедляет процесс их охлаждения, создавая условия для повторного синтеза диоксинов и фуранов; отсутствие рекуперации тепла, вырабатываемого в топочной камере и камере вторичного сгорания газа, что приводит к необходимости использования специального утилизатора тепла (водонагреватель) и увеличивает расход природного газа в режиме его непрерывной подачи.The closest in technical essence and the achieved result is an incinerator for the disposal of medical waste (http://www.atiincinerateurs.com/templates/ru/Document.html), containing a combustion chamber (pyrolysis), a secondary gas combustion chamber, a primary supply fan and secondary combustion air. For the pyrolysis of waste and afterburning of pyrolysis gases, both the pyrolysis gas itself and natural gas are used in cases where the calorific value of the pyrolysis gas is insufficient. The disadvantage of this device is: cooling of the exhaust gases by surface heat transfer, which slows down the process of cooling them, creating conditions for the repeated synthesis of dioxins and furans; the lack of heat recovery generated in the combustion chamber and the secondary gas combustion chamber, which leads to the need to use a special heat recovery unit (water heater) and increases the consumption of natural gas in the mode of its continuous supply.

Основной задачей, решаемой предлагаемой полезной моделью, является создание устройства, позволяющего в рамках единого технического решения повысить тепловую эффективность, повысить устойчивость и управляемость процессов пиролиза и дожигания пиролизных газов, и повысить качество утилизации твердых отходов и обеззараживания продуктов утилизации.The main problem solved by the proposed utility model is the creation of a device that allows, within the framework of a single technical solution, to increase thermal efficiency, increase the stability and controllability of the pyrolysis and afterburning of pyrolysis gases, and improve the quality of solid waste disposal and disinfection of waste products.

Поставленная цель достигается тем, что топливо вдувается в пиролизную камеру и камеру дожигания непрерывно, но в небольших количествах, так как для горения используется подогретый воздух, получивший тепло в теплообменнике за камерой объемного смешения, а также за счет дожигания продуктов пиролиза в удлиненной камере дожигания, оснащенной на выходе камерой объемного смешения отходящих газов с частью охлаждающего воздуха, использующегося для охлаждения камеры пиролиза и камеры дожигания. Непрерывное вдувание топлива в пиролизную камеру и камеру дожигания делает весь процесс устойчивым и управляемым независимо от теплотворной способности утилизируемых отходов, рекуперация тепла через воздух на горение уменьшает количество вдуваемого топлива до минимальных значений при поддержании высокой температуры дожигания не менее 1200°С. Удлиненная камера дожигания увеличивает время дожигания минимум до 6 с, что приводит к полному разложению диоксинов и фуранов. Объемное смешение отходящих газов с частью охлаждающего воздуха увеличивает скорость охлаждения и подавляет возможный повторный синтез диоксинов и фуранов.This goal is achieved by the fact that the fuel is blown into the pyrolysis chamber and the afterburner continuously, but in small quantities, since heated air is used for combustion, which received heat in the heat exchanger behind the volumetric mixing chamber, and also due to the afterburning of the pyrolysis products in the elongated afterburner, equipped with an outlet chamber for volumetric mixing of exhaust gases with a part of the cooling air used to cool the pyrolysis chamber and the afterburner. Continuous injection of fuel into the pyrolysis chamber and the afterburner makes the whole process stable and controllable regardless of the calorific value of the utilized waste; heat recovery through combustion air reduces the amount of injected fuel to minimum values while maintaining a high afterburning temperature of at least 1200 ° C. An extended afterburning chamber increases the afterburning time to at least 6 s, which leads to the complete decomposition of dioxins and furans. Volumetric mixing of the exhaust gases with part of the cooling air increases the cooling rate and suppresses the possible re-synthesis of dioxins and furans.

На фиг.1 представлено устройство пиролитической утилизации твердых отходов.Figure 1 presents the device pyrolytic utilization of solid waste.

Устройство содержит пиролизную камеру 1, камеру дожигания 2, реакционное пространство которой сообщается с реакционным пространством пиролизной камеры 1, а каналы охлаждения камеры дожигания 2 сообщаются с каналами охлаждения пиролизной камеры 1, первый напорный вентилятор 3, второй напорный вентилятор 4, причем каналы охлаждения пиролизной камеры 1 соединены со вторым напорным вентилятором 4, первую горелку 5, установленную в пиролизной камере 1 и соединенную своими воздушными входами с трактом подачи первичного воздуха от первого напорного вентилятора 3, а своими топливными входами с трактом подачи топлива 7, вторую горелку 6, установленную в камере дожигания 2 и соединенную своими воздушными входами с трактом подачи первичного воздуха от первого напорного вентилятора 3, а своими топливными входами с трактом подачи топлива 7, камеру объемного смешения 8, форсунки которой соединены с каналами охлаждения камеры дожигания 2, теплообменник «газ-газ» 9, вход одного из газовых каналов которого соединен с третьим напорным вентилятором 10, причем выход того же газового канала соединен с впускным отверстием камеры дожигания 2, а вход второго газового канала теплообменника 9 соединен с выходом камеры объемного смешения 8, причем выход того же канала соединен со входом дымосососа 11.The device comprises a pyrolysis chamber 1, an afterburner 2, the reaction space of which communicates with the reaction space of the pyrolysis chamber 1, and the cooling channels of the afterburner 2 communicate with the cooling channels of the pyrolysis chamber 1, the first pressure fan 3, the second pressure fan 4, and the cooling channels of the pyrolysis chamber 1 are connected to the second pressure fan 4, the first burner 5 installed in the pyrolysis chamber 1 and connected by its air inlets to the primary air supply path from the first pressure fan 3, and with its fuel inlets with a fuel supply path 7, a second burner 6 installed in the afterburner 2 and connected with its air inlets to the primary air supply path from the first pressure fan 3, and its fuel inlets with a fuel supply path 7, a chamber volumetric mixing 8, the nozzles of which are connected to the cooling channels of the afterburner 2, a gas-gas heat exchanger 9, the inlet of one of the gas channels of which is connected to the third pressure fan 10, and the output of the same gas channel is connected the inlet afterburning chamber 2 and the inlet of the second gas channel 9 heat exchanger connected to the outlet chamber surround mixing 8, wherein the outlet of the same duct connected to the inlet 11 dymosososa.

Пиролиз утилизируемых отходов осуществляется в пиролизной камере 1. Для поддержания необходимой температуры пиролиза независимо от морфологического состава отходов и их происхождения используется не только теплота сгорания пиролизного газа, но и теплота сгорания топлива. Непрерывное сжигание топлива в пиролизной камере делает процесс пиролиза устойчивым и управляемым. Топливо сгорает в первой горелке 5, куда поступает по тракту подачи топлива 7. В горелку 5 подается, также, первичный воздух на горение от первого напорного вентилятора 3. Горение в пиролизной камере 1 происходит в условиях недостатка кислорода.The pyrolysis of utilized waste is carried out in the pyrolysis chamber 1. To maintain the required pyrolysis temperature, regardless of the morphological composition of the waste and its origin, not only the heat of combustion of the pyrolysis gas is used, but also the heat of combustion of the fuel. Continuous combustion of fuel in the pyrolysis chamber makes the pyrolysis process sustainable and controllable. The fuel burns in the first burner 5, which enters the fuel supply path 7. Primary air for combustion from the first pressure fan 3 is also supplied to the burner 5. Combustion in the pyrolysis chamber 1 occurs under conditions of oxygen deficiency.

Из пиролизной камеры 1 продукты пиролиза поступают в удлиненную камеру дожигания 2, где дожигаются в условиях избытка кислорода при высокой температуре около 1200°С в течение времени, большем 6 с. Для поддержания горения в камере дожигания в нее вводят тепло от сгорания топлива, поступающего во вторую горелку 6 по тракту подачи топлива 7. Первичный воздух на горение подается в горелку 6 первым напорным вентилятором 3. Для экономии топлива в камере дожигания вводят вторичный воздух, подогретый в теплообменнике 9, в который его подает третий напорный вентилятор 10. Дожигание пиролизных газов в течение длительного времени при высоких температурах с избытком кислорода приводит к полному разложению диоксинов и фуранов.From the pyrolysis chamber 1, the pyrolysis products enter the elongated afterburner 2, where they are burned out under conditions of excess oxygen at a high temperature of about 1200 ° C for a time longer than 6 s. To maintain combustion in the afterburner, heat from the combustion of fuel entering the second burner 6 through the fuel supply path 7 is introduced into it. The primary combustion air is supplied to the burner 6 by the first pressure fan 3. To save fuel, secondary air heated in the afterburner is heated heat exchanger 9, into which it is supplied by a third pressure fan 10. Afterburning of pyrolysis gases for a long time at high temperatures with an excess of oxygen leads to the complete decomposition of dioxins and furans.

Для уменьшения тепловых потерь со стен камер пиролиза 1 и дожигания 2 в окружающее пространство, через их соединенные охлаждающие каналы продувается охлаждающий воздух, который подает второй напорный вентилятор 4, а для уменьшения тепловых потерь с охлаждающим камеры пиролиза и дожигания воздухом часть тепла возвращается со вторичным в камеру дожигания.To reduce heat loss from the walls of the pyrolysis chambers 1 and afterburning 2 into the surrounding space, cooling air is blown through their connected cooling channels, which delivers a second pressure fan 4, and to reduce heat loss from the cooling pyrolysis and afterburner chambers, part of the heat is returned with the secondary afterburning chamber.

На выходе камеры дожигания 2 установлена камера объемного смешения 8. В камеру объемного смешения 8 поступают продукты сгорания из камеры дожигания 2 и воздух из соединенных каналов охлаждения камер пиролиза 1 и дожигания 2, куда его подает второй напорный вентилятор 4. Объемное смешение холодного воздуха с продуктами сгорания приводит к быстрому снижению температуры отходящих газов до температур, при которых повторный синтез диоксинов и фуранов становится невозможным.At the exit of the afterburning chamber 2, a volume mixing chamber 8. A combustion chamber from the afterburning chamber 2 and air from the connected cooling channels of the pyrolysis chambers 1 and afterburning 2 are supplied to the volume mixing chamber 8, where a second pressure fan 4 delivers it. Volumetric mixing of cold air with products combustion leads to a rapid decrease in the temperature of the exhaust gases to temperatures at which the repeated synthesis of dioxins and furans becomes impossible.

После камеры объемного смешения 8 отходящие газы еще обладают значительными запасами тепла, которые в теплообменнике 9 передаются вторичному воздуху, подаваемому третьим напорным вентилятором 10.After the volumetric mixing chamber 8, the exhaust gases still have significant heat reserves, which in the heat exchanger 9 are transferred to the secondary air supplied by the third pressure fan 10.

Охлажденные и полностью обеззараженные отходящие газы выводятся в атмосферу с помощью дымососа 11.Cooled and completely disinfected exhaust gases are discharged into the atmosphere using a smoke exhauster 11.

Claims

1. A device for the pyrolytic utilization of solid waste containing a pyrolysis chamber and an afterburner, the operating volumes of the pyrolysis and afterburners and their cooling channels communicating with each other, respectively, the first burner in the pyrolysis chamber and the second burner in the afterburner, the fuel supply inputs of which are connected to the fuel supply path, a first pressure fan connected to the primary air inlets of the first and second burners, a second pressure fan connected to the input of the connected cooling channels pyrolysis and afterburning chambers, and a smoke exhauster, characterized in that in order to increase the thermal efficiency of the device, to increase the stability and controllability of the pyrolysis and afterburning of pyrolysis gases, and to improve the quality of solid waste utilization and neutralization of utilization products, the afterburner chamber is increased in it, at the chamber exit afterburning, a volume mixing chamber with cooling air injection nozzles is installed, the operating volume of which is connected to the operating volume of the afterburning chamber, and the injection nozzles are oh the exhaust air is connected to the cooling channels of the afterburner, a gas-gas heat exchanger is installed between the exhaust fan and the outlet of the volume mixing chamber, and a third pressure fan is installed, the input of the first gas channel of the heat exchanger connected to the output of the third pressure fan, the output of the first gas channel of the heat exchanger with the secondary air inlet of the afterburner, the input of the second gas channel of the heat exchanger is connected to the output of the volume mixing chamber, and the output of the second gas channel is connected with the entrance of the exhaust fan.

2. The device according to claim 1, characterized in that natural gas is used as fuel to reduce environmental pollution.