RU16193U1

RU16193U1 - WASTE PROCESSING PLANT

Info

Publication number: RU16193U1
Application number: RU2000114963/20U
Authority: RU
Inventors: Г.И. Двоскин; А.Д. Старостин; И.В. Молчанова; Ф.А. Дайнеко
Original assignee: Двоскин Григорий Исакович; Старостин Алексей Дмитриевич; Молчанова Ирина Викторовна; Дайнеко Федор Андреевич
Priority date: 2000-06-15
Filing date: 2000-06-15
Publication date: 2000-12-10

Abstract

1. Установка для переработки отходов, содержащая газификатор, топку, камеру дожигания, каталитический дожигатель, теплообменник, скруббер и дымосос, отличающаяся тем, что горизонтально расположенный газификатор с обогревательной камерой снабжен шнеком-ворошителем, размещенным по продольной оси его внутреннего объема, соединенного с верхней частью внутреннего объема вертикальной камеры дожигания и с двухконтурной горелкой топки, причем вход обогревательной камеры соединен с топкой, а выход с каталитическим дожигателем, выход из которого соединен с газовым объемом теплообменника, нижняя часть которого, выполненная в виде вертикального канала, является входным соплом скруббера ударного действия.2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что камера дожигания снабжена каналом для подачи газообразного окислителя в ее нижнюю часть.3. Установка по пп. 1 и 2, отличающаяся тем, что ось канала для подачи окислителя в нижнюю часть камеры дожигания направлена в сторону устройства для вывода коксозольного остатка.4. Установка по пп. 1 и 2, отличающаяся тем, что нижний срез вертикального канала теплообменника, входящего в скруббер ударного действия, расположен на расстоянии 3-5 калибров от уровня заполняющей его жидкости.1. Installation for processing waste containing gasifier, furnace, afterburner, catalytic afterburner, heat exchanger, scrubber and smoke exhaust, characterized in that the horizontally located gasifier with a heating chamber is equipped with a screw-agitator located along the longitudinal axis of its internal volume connected to the upper part of the internal volume of the vertical afterburner and with a double-circuit burner of the furnace, the input of the heating chamber being connected to the furnace, and the exit with a catalytic afterburner, the exit of which connected to the gas volume of the heat exchanger, the lower part of which, made in the form of a vertical channel, is the input nozzle of the shock scrubber. 2. Installation according to claim 1, characterized in that the afterburner is provided with a channel for supplying a gaseous oxidizer to its lower part. Installation on pp. 1 and 2, characterized in that the axis of the channel for feeding the oxidizing agent to the lower part of the afterburning chamber is directed towards the device for removing the coke residue. 4. Installation on pp. 1 and 2, characterized in that the lower cut of the vertical channel of the heat exchanger included in the impact scrubber is located at a distance of 3-5 calibers from the level of the liquid filling it.

Description

УСТАНОВКА ДЛЯ ПЕРЕРАБОТКИ ОТХОДОВWASTE PROCESSING PLANT

Полезная модель относится к области переработки твердых отходов в коммунальном хозяйстве и промышленности путем их газификации и сжигания в условиях, обеспечивающих экологически чистый состав конечных продуктов - дымовых газов и коксозольного остатка.The utility model relates to the field of solid waste processing in utilities and industry by gasification and incineration under conditions that ensure an environmentally friendly composition of the final products - flue gases and coke oven residue.

Установка для переработки отходов содержит газификатор, топку, камеру дожигания, каталитический дожигатель, теплообменник, скруббер и дымосос. Горизонтально расположенный газификатор с обогревательной камерой снабжен шнеком-ворошителем, размещенным по продольной оси его внутреннего объема, соединенного с верхней частью внутреннего объема вертикальной камеры дожигания и с 2-х контурной горелкой топки,-причем вход обогревательной камеры соединен с топкой, а выход с каталитическим дожигателем, выход из которого соединен с газовым объемом теплообменника нижняя часть которого, выполненная в виде вертикального канала, является входным соплом скруббера ударного действия.The waste treatment plant contains a gasifier, a furnace, an afterburner, a catalytic afterburner, a heat exchanger, a scrubber and a smoke exhauster. The horizontally located gasifier with a heating chamber is equipped with a screw-agitator located along the longitudinal axis of its internal volume, connected to the upper part of the internal volume of the vertical afterburner and with a 2-circuit burner of the furnace, and the entrance to the heating chamber is connected to the furnace, and the output to the catalytic afterburner, the outlet of which is connected to the gas volume of the heat exchanger, the lower part of which, made in the form of a vertical channel, is the input nozzle of the impact scrubber.

Известно устройство для газификации бытовых и промышленных отходов, содержащее горизонтальный корпус, средства для подачи сырья и выгрузки коксозольного остатка, расположенную снаружи корпуса обогревательную камеру в которую подаются дымовые газы из выносного топочного устройства, снабженного средствами для подачи и сжигания топлива, подачи воздуха и вывода продуктов сгорания.( Baur A, Atzger J,Energiegewinnung aus Kunststoffabfallen - Kunststoffe,73 (1983),7,349-351).A device for the gasification of domestic and industrial waste, containing a horizontal casing, means for supplying raw materials and unloading coke residue, a heating chamber located outside the casing, into which flue gases are supplied from an external combustion device equipped with means for supplying and burning fuel, supplying air and outputting products combustion. (Baur A, Atzger J, Energiegewinnung aus Kunststoffabfallen - Kunststoffe, 73 (1983), 7.349-351).

Недостатком данного устройства является то, что при влажном сырье в нем трудно обеспечить эффективные сушку и пиролиз только за счет внешнего обогрева корпуса газовым теплоносителем из-за плохих условий теплопередачи через стенку. При этом существует предельное значение влажности исходного сырья выше которой данный процесс вообще неосуществим из-за необходимости увеличения тёшюобменной поверхности аппарата или температуры его стенок де г нереальных значений.The disadvantage of this device is that with wet raw materials it is difficult to ensure effective drying and pyrolysis only due to external heating of the body with a gas coolant due to poor heat transfer conditions through the wall. At the same time, there is a limit value for the humidity of the feedstock above which this process is generally not feasible due to the need to increase the heat exchange surface of the apparatus or the temperature of its walls with unrealistic values.

Наиболее близким к заявляемой полезной модели по конструкции основного оборудования, принципу работы и достигаемому результату является устройство для переработки твердых отходов, содержащее горизонтально расположенный корпус, средства для подачи сырья и выгрузки коксозольного остатка и расположенную снаружи корпуса обогревательную камеру с топкой и средствами для подачи и сжигания топлива, подачи воздуха и вывода продуктов сгорания, причем устройство-., jClosest to the claimed utility model for the design of the main equipment, the principle of operation and the achieved result is a device for processing solid waste containing a horizontally located housing, means for feeding raw materials and unloading coke residue and a heating chamber located outside the housing with a furnace and means for feeding and burning fuel, air supply and output of combustion products, moreover, the device-., j

снабжено системой перемычек и каналов, обеспечивающих внутренний нагрев отходов газовым теплоносителем, поступающим из зоны дожигания и фильтрующимся через их слой. (Патент РФ N 2076272 Устройство для переработки твердых отходов).equipped with a system of jumpers and channels that provide internal heating of the waste gas coolant coming from the afterburning zone and filtered through their layer. (RF Patent N 2076272 Device for processing solid waste).

Недостатком данного устройства являются повышенные энергетические затраты на проталкивание массы отходов по всей протяженности газификатора. Кроме того, возникающие при проталкивании реактивные усилия на горячие стенки устройства предъявляют повышенные требования к их прочностным характеристикам.The disadvantage of this device is the increased energy costs to push the mass of waste along the entire length of the gasifier. In addition, the reactive forces arising during pushing against the hot walls of the device impose increased requirements on their strength characteristics.

Недостатком устройства является также то, что, поскольку отходы внутри корпуса перемещаются путем проталкивания они приобретают вид сильно спрессованной ленты, теплопередача внутри которой затруднена, что увеличивает продолжительность технологического цикла. Кроме того спрессованная масса материала оказывает повышенное гидравлическое сопротивление движению газового потока.The disadvantage of the device is that, since the waste inside the housing is moved by pushing, they take the form of a highly compressed tape, the heat transfer inside of which is difficult, which increases the duration of the technological cycle. In addition, the compressed mass of material has increased hydraulic resistance to the movement of the gas stream.

Настоящая полезная модель предназначена для переработки отходов с снижением энергетических затрат на их перемещение, снижением механических нагрузок на стенки газификатора, снижением гидравлического сопротивления движению газового потока, уменьшением продолжительности технологического цикла и обеспечением экологически чистых выбросов, за счет создания в газификаторе рыхлого, подвижного слоя материала, интенсификации теплообменных процессов, организации квалифицированного сжигания парогазовых продуктов термического разложения и качественной очистки продуктов сгорания.This utility model is intended for waste treatment with reduction of energy costs for its movement, reduction of mechanical loads on the walls of the gasifier, reduction of hydraulic resistance to the movement of the gas stream, reduction of the duration of the process cycle and ensuring environmentally friendly emissions, due to the creation of a loose, mobile layer of material in the gasifier, intensification of heat exchange processes, organization of qualified combustion of combined-cycle thermal decomposition products and purification products of combustion quality.

Указанный технический результат достигается за счет того, что установка для переработки отходов содержит газификатор, топку, камеру дожигания, каталитический дожигатель, теплообменник, скруббер и дымосос. Горизонтально расположенный газификатор с обогревательной камерой снабжен шнеком-ворошителем, размещенным по продольной оси его внутреннего объема, соединенного с верхней частью внутреннего объема вертикальной камеры дожигания и с 2-х контурной горелкой топки, причем вход обогревательной камеры соединен с топкой, а выход с каталитическим дожигателем, выход из которого соединен с газовым объемом теплообменника нижняя часть которого, выполненная в виде., вертикального канала, является входным соплом скруббера ударного действия.The specified technical result is achieved due to the fact that the waste treatment plant contains a gasifier, a furnace, an afterburner, a catalytic afterburner, a heat exchanger, a scrubber and a smoke exhaust. The horizontally positioned gasifier with a heating chamber is equipped with a screw-agitator located along the longitudinal axis of its internal volume connected to the upper part of the internal volume of the vertical afterburner and with a 2-circuit burner of the furnace, the entrance of the heating chamber being connected to the furnace and the exit with a catalytic afterburner , the output of which is connected to the gas volume of the heat exchanger, the lower part of which, made in the form of a., vertical channel, is the input nozzle of the shock scrubber.

Нижний срез вертикального канала теплообменника, входящего в скруббер расположен на расстоянии 3-5 калибров от уровня жидкости, заполняющей скруббер. Камера дожигания снабжена каналом для подачи газообразного окислителя в ее нижнюю часть, а ось канала для подачи окислителя в нижнюю часть камеры дожигания направлена в сторону устройства для вывода коксозольного остатка.The lower section of the vertical channel of the heat exchanger entering the scrubber is located at a distance of 3-5 calibers from the level of the liquid filling the scrubber. The afterburning chamber is provided with a channel for supplying a gaseous oxidizing agent to its lower part, and the axis of the channel for supplying an oxidizing agent to the lower part of the afterburning chamber is directed toward the device for removing the coke residue.

Газообразные продукты горения из камеры дожигания, перемещаясь по газификатору навстречу движению отходов, обеспечивают необходимый для их термического разложения нагрев, а газообразные продукты термического разложения сжигаются в 2-х контурной горелке топки, продукты горения из которой используются для дополнительного нагрева отходов через стенку газификатора, после чего, пройдя каталитическое дожигание, поступают в вертикальный жаротрубный теплообменник нижняя выходная часть которого, выполненная в виде вертикального канала, является входным соплом «мокрого скруббера ударного действия.Gaseous products of combustion from the afterburner, moving along the gasifier towards the movement of waste, provide the heating necessary for their thermal decomposition, and gaseous products of thermal decomposition are burned in a 2-circuit burner of the furnace, the combustion products from which are used to additionally heat the waste through the gasifier wall, after of which, after a catalytic afterburning, they enter a vertical fire tube heat exchanger whose lower output part, made in the form of a vertical channel, is It is an input nozzle of a wet impact scrubber.

Снабжение газификатора шнеком-ворошителем позволяет поддерживать.. в его внутреннем объеме существование рыхлого, подвижного слоя отходов, что способствует улучшению условий внешней теплопередачи от нагретых стенок газификатора в его внутренний объем и одновременно интенсифицирует условия внутреннего теплообмена между массой отходов и потоком горячих газов, поступающих из камеры дожигания. Интенсификация условий теплообмена, в свою очередь, приводит к уменьшению времени технологического цикла процесса термического разложения отходов.Supplying the gasifier with the agitator screw allows you to maintain .. in its internal volume the existence of a loose, mobile layer of waste, which helps to improve the conditions of external heat transfer from the heated walls of the gasifier to its internal volume and at the same time intensifies the conditions of internal heat exchange between the waste mass and the flow of hot gases coming from afterburning chambers. The intensification of heat transfer conditions, in turn, leads to a decrease in the time of the technological cycle of the process of thermal decomposition of waste.

Перемещение отходов по длине газификатора шнеком-ворошителем снижает энергетические затраты на преодоление трения и механические нагрузки на стенки по сравнению с перемещением путем проталкивания, а также гидравлическое сопротивление движению газового потока, так как в этом случае вместо спрессованной, протяженной ленты материала в газификаторе существует рыхлый, подвижный слой материала.I.Moving waste along the length of the gasifier with a screw-agitator reduces the energy costs of overcoming friction and mechanical loads on the walls compared to moving by pushing, as well as hydraulic resistance to the movement of the gas stream, since in this case, instead of a compressed, extended tape of material, there is a loose material in the gasifier, movable layer of material. I.

Снабжение установки камерой дожигания каналом для подачи в слои полукокса окислителя в виде «острой струи воздуха, паровоздушной или водовоздушой смеси обеспечивает интенсивный тепло- и массообмен и позволяет осуществлять эффективную газификацию и сжигание полукокса в режиме взвешенного слоя.Providing the installation with a afterburner with a channel for supplying oxidizer to the semicoke coke in the form of a “sharp stream of air, a steam-air or water-air mixture provides intensive heat and mass transfer and allows efficient gasification and burning of the semicoke in the suspended layer mode.

Снабжение установки каталитическим дожигателем обеспечивает ликвидацию остаточных концентраций органических компонентов в продуктах сгорания при высоких температурах, что исключает возможность прохождения вторичных реакций в процессе последующего охлаждения.The installation of the unit with a catalytic afterburner eliminates residual concentrations of organic components in the combustion products at high temperatures, which eliminates the possibility of secondary reactions during subsequent cooling.

Снабжение установки 2-х контурной горелкой позволяет сжигать сильно забалластированные низкокалорийные газы в оптимальных условиях, обеспечивающих экологически чистый состав газовых выбросов.Supplying the installation with a 2-circuit burner allows you to burn heavily ballasted low-calorie gases under optimal conditions, ensuring an environmentally friendly composition of gas emissions.

Снабжение установки теплообменником, нижняя выходная части которого, выполненная в виде вертикального канала, является входным соплом «мокрого скруббера ударного действия, исключает необходимость в соединяющем эти аппараты газоходе, что уменьшает опасность образования пылеконденсатных пробок и позволяет поддерживать наThe installation is supplied with a heat exchanger, the lower output of which, made in the form of a vertical channel, is the inlet nozzle of a “wet impact scrubber, eliminates the need for a duct connecting these devices, which reduces the risk of dust condensation plugs and allows maintaining

выходе из теплообменника низкую температуру, что повышает коэффициент теплоиспользования.the outlet of the heat exchanger has a low temperature, which increases the coefficient of heat use.

Полезная модель поясняется чертежом, рис. 1, где изображен продольный вертикальный разрез предлагаемой установки для переработки отходов.The utility model is illustrated in the drawing, Fig. 1, which shows a longitudinal vertical section of the proposed installation for recycling.

Установка для переработки отходов содержит последовательно соединенные газификатор-1 с узлом ввода отходов-2, шнекомворошителем-3, каналом-4 для вывода парогазовых продуктов и обогревательной камерой-5 с каналом-6 для вывода продуктов сгорания; камеру дожигания-7 с вертикальным каналом-8 для подачи окислителя и устройством-9 для вывода коксозольного остатка; топку-утилизатор-10, снабженную 2-х контурной горелкой-И с контуром-12 для низкокалорийного газа, каналом-13 для топлива и канал ом-14 для воздуха; каталитический дожигатель-15; теплообменник-16 с вертикальным выходным каналом-17 для вывода продуктов сгорания и их ввода в скруббер-18 и дымосос-19 с каналом -20 для отвода газов.The waste treatment plant comprises a gasifier-1 connected in series with a waste input unit-2, a screw-agitator-3, a channel-4 for outputting steam and gas products, and a heating chamber-5 with a channel-6 for outputting combustion products; afterburning chamber-7 with a vertical channel-8 for supplying an oxidizing agent and a device-9 for withdrawing a coke residue; a waste heat furnace-10 equipped with a 2-circuit burner-I with a circuit-12 for low-calorie gas, a channel-13 for fuel and an ohm-14 channel for air; catalytic afterburner-15; heat exchanger-16 with a vertical output channel-17 for the output of combustion products and their input into the scrubber-18 and smoke exhauster-19 with a channel -20 for exhaust gases.

Установка работает следующим образом:Installation works as follows:

Через каналы-13 и 14 в горелку подают воздух и топливо, и образующиеся при сжигании топлива дымовые газы выводятся в обогревательную камеру- 5, проходя через которую они отдают часть тепла на нагрев стенок газификатора.Through channels-13 and 14, air and fuel are supplied to the burner, and the flue gases generated during fuel combustion are discharged into the heating chamber-5, passing through which they give part of the heat to the walls of the gasifier.

Во внутренний объем газификатора через узел ввода- 2 загружают исходное сырье - твердые органосодержащие отходы, которые перемещаются вдоль его продольной оси шнеком-ворошителем-3 в виде рыхлого подвижного слоя, что обеспечивает хорошие условия теплообмена. Прогреваясь, по мере продвижения из менее нагретой в более нагретые зоны газификатора, отходы первоначально подвергаются сушке а затем, по мере прогрева, из них начинают выделяться газообразные продукты термического разложения (пирогаз), которые вместе с парами воды через канал- 4 поступают во внешний контур-12 горелки- 11, конструкция которойобеспечивает сжиганиеIn the internal volume of the gasifier, through the input-2 unit, feedstock is loaded - solid organ-containing wastes that are moved along its longitudinal axis by a screw-agitator-3 in the form of a loose movable layer, which provides good heat transfer conditions. Warming up as the gasifier moves from the less heated to the warmer zones, the waste is initially dried and then, as it warms up, gaseous products of thermal decomposition (pyrogas) begin to be released, which together with water vapor pass through channel 4 to the external circuit -12 burners- 11, the design of which provides combustion

низкокалорийных газов за счет их предварительного смешения с горячим окислителем. Горючие компоненты пирогаза сгорают совместно с топливом, необходимым для поддержания процесса.low-calorie gases due to their preliminary mixing with a hot oxidizer. Combustible components of pyrogas burn together with the fuel necessary to maintain the process.

Образующийся в качестве конечного продукта пиролиза твердый остаток (полукокс) подается тем же шнеком-ворошителем- 3 в камеру дожигания-7, куда через канал- 8 подается воздух ( или паровоздушная или водовоздушная смесь). Подача окислителя на поверхность полукокса в виде «острой струи обеспечивает перевод основной его массы в состояние взвешенного слоя, что создает условия для интенсивного тепло- и массопереноса. В результате полукокс газифицируется и дожигаетя собразованием в качестве конечных продуктов коксозольного остатка который удаляется из зоны дожигания средством-9, и синтезгаза,A solid residue (semi-coke) formed as the end product of pyrolysis is supplied by the same screw-agitator-3 to the afterburning chamber-7, where air (or a steam-air or water-air mixture) is supplied through channel-8. The supply of the oxidizing agent to the surface of the semicoke in the form of a “sharp jet” ensures the transfer of its bulk to the state of a suspended layer, which creates conditions for intense heat and mass transfer. As a result, the semi-coke is gasified and afterburned by the formation, as final products, of a coke-ash residue which is removed from the afterburning agent by means of 9, and synthesis gas,

который поступает в зону пиролиза и далее вместе с пирогазом направляется в топку.which enters the pyrolysis zone and then, together with the pyrogas, is sent to the furnace.

Газообразные продукты сгорания из обогревательной камеры-5 через канал-6 выводятся в каталитический дожигатель-7 где в режиме полного. окисления осуществляется сжигание окиси углерода и остаточных;-; концентраций органических компонентов, что предотвращает прохождение вторичных реакций.Gaseous products of combustion from the heating chamber-5 through the channel-6 are discharged to the catalytic afterburner-7 where in full mode. oxidation is the combustion of carbon monoxide and residual; -; concentrations of organic components, which prevents the passage of secondary reactions.

После каталитического дожигателя газы поступают в жаротрубный теплообменник-16 где, отдав часть тепла на нагрев воды, циркулирующей в межтрубном пространстве, через вертикальный канал-17 подаются в виде «острой струи на поверхность жидкости, заполняющей скруббер-18, освобождаются от мелкой пыли, дополнительно охлаждаются и через дымосос- 19 и канал- 20 выбрасываются в атмосферу.After the catalytic afterburner, the gases enter the flame tube heat exchanger-16 where, having given part of the heat to heat the water circulating in the annulus, through the vertical channel-17 they are supplied in the form of a “sharp jet to the surface of the liquid filling the scrubber-18, from fine dust, additionally cooled and through the smoke exhauster-19 and channel-20 are released into the atmosphere.

Поскольку нижняя выходная часть теплообменника выполнена в виде вертикального канала, являющегося одновременно входным соплом «мокрого скруббера ударного действия, исключается необходимость в газоходе, соединяющем эти аппараты, что уменьшает опасность образования пылеконденсатных пробок, увеличивает перепад температур и: повышает коэффициент теплоиспользования. Since the lower output part of the heat exchanger is made in the form of a vertical channel, which is also the inlet nozzle of a “wet impact scrubber, the need for a gas duct connecting these devices is eliminated, which reduces the risk of dust condensate plugs, increases the temperature difference, and: increases the heat utilization coefficient.

Таким образом, совокупность указанных существенных признаков обеспечивает снижение энергетических затрат на перемещение отходов, снижение механических нагрузок на стенки газификатора, снижение гидравлического сопротивления движению газового потока, интенсификацию, теплообменных процессов и уменьшение продолжительноститехнологическогоцикла,организациюThus, the totality of these essential features provides a reduction in energy costs for the movement of waste, a reduction in mechanical loads on the walls of the gasifier, a decrease in hydraulic resistance to the movement of the gas stream, intensification, heat transfer processes and a decrease in the duration of the technological cycle, organization

квалифицированного сжигания парогазовых продуктов термического разложения и обеспечение экологически чистых выбросов.qualified burning of gas-vapor thermal decomposition products and ensuring environmentally friendly emissions.

Источники информации: 1 .Baur A,Atzger J,- Energiegewinnung aus Kunststoffabfallen Kunststoffe,73 (1983),7,349-351. 2.Патент РФ N 2076272 Устройство для переработки твердых отходов ;::Sources of information: 1 .Baur A, Atzger J, - Energiegewinnung aus Kunststoffabfallen Kunststoffe, 73 (1983), 7.349-351. 2. RF patent N 2076272 Device for processing solid waste; ::

Авторы: Г.И.ДвоскинAuthors: G.I.Dvoskin

. А.Д.Старостин И. В. Молчанова Ф.А.Дейнеко. A.D. Starostin I.V. Molchanova F.A. Deineko

Claims

1. Installation for processing waste containing gasifier, furnace, afterburner, catalytic afterburner, heat exchanger, scrubber and smoke exhaust, characterized in that the horizontally located gasifier with a heating chamber is equipped with a screw-agitator located along the longitudinal axis of its internal volume connected to the upper part of the internal volume of the vertical afterburner and with a double-circuit burner of the furnace, the input of the heating chamber being connected to the furnace, and the exit with a catalytic afterburner, the exit of which connected to the gas volume of the heat exchanger, the lower part of which, made in the form of a vertical channel, is the input nozzle of the shock scrubber.

2. Installation according to claim 1, characterized in that the afterburner is equipped with a channel for supplying a gaseous oxidizer to its lower part.

3. Installation according to paragraphs. 1 and 2, characterized in that the axis of the channel for feeding the oxidizing agent to the lower part of the afterburning chamber is directed towards the device for outputting the coke residue.

4. Installation according to paragraphs. 1 and 2, characterized in that the lower cut of the vertical channel of the heat exchanger included in the impact scrubber is located at a distance of 3-5 calibers from the level of the liquid filling it.