RU2085807C1

RU2085807C1 - Solid waste incinerator

Info

Publication number: RU2085807C1
Application number: RU94028426A
Authority: RU
Inventors: Виктор Никонорович Семенов; Дмитрий Исаакович Чижов; Геннадий Григорьевич Деркач; Юрий Васильевич Мовчан; Николай Федорович Коротков; Юрий Николаевич Пичугин; Лев Николаевич Комаров; Виктор Иванович Волков; Геза Сентдьерди; Дьердь Кеебе; Вячеслав Иванович Душкин
Original assignee: Научно-производственное объединение энергетического машиностроения им.акад.В.П.Глушко
Priority date: 1994-07-27
Filing date: 1994-07-27
Publication date: 1997-07-27

Abstract

FIELD: burning industrial and domestic wastes. SUBSTANCE: solid wastes are loaded through ports of loading device and fuel burners are placed in operation; outlet temperature of these burners ranges from 1450 to 1550 C. Slag bath is formed from melt of burnt wastes. Supply of fuel combustion products from burners is continued through pipe lines. Then melt is mixed and wastes are fed to it. Slag thus formed is continuously drained from chute. Metal phase in form of melt is discharged by means of blast-hole. In course of operation of incinerator, cooling agent - water is continuously fed to dog-house from cooling system. Water fills headers through inlet branch pipes and then it fills passages. Provision is made for continuous circulation of water via passages. EFFECT: enhanced reliability. 3 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам для уничтожения промышленных и бытовых отходов. The invention relates to devices for the destruction of industrial and household waste.

Известна печь для сжигания промышленных отходов, включающая загрузочную шахту, камеру сгорания, перемещающийся колосник, газоход для отсоса газа, перфорированную камеру над колосником, горелку, устройство для выхода твердой фазы. Обеспечивается постоянная рециркуляция части продуктов сгорания, что исключает выброс вредных газов в атмосферу [1]
Наличие в известной печи подвижных колосниковых решеток усложняет ее конструкцию и не позволяет достигнуть полного сгорания отходов вследствие недостаточно высокого температурного уровня процесса.A known furnace for burning industrial waste, including a loading shaft, a combustion chamber, a moving grate, a gas duct for suctioning gas, a perforated chamber above the grate, a burner, a device for outputting a solid phase. Provides continuous recirculation of part of the combustion products, which eliminates the emission of harmful gases into the atmosphere [1]
The presence in the known furnace of movable grate systems complicates its design and does not allow to achieve complete combustion of the waste due to the insufficiently high temperature level of the process.

Известна печь для сжигания твердых отходов, включающая корпус, подину и свод, выполненные из огнеупорного материала, загрузочное устройство, вмонтированное в свод, топливные горелки, работающие на горючем газе и воздухе и укрепленные в верхней части корпуса, камеру псевдоожижения с охлаждаемыми стенками и с расположенным внутри нее колосником, трубопровод для подачи в зону сжигания ожижающего агента воздуха, устройство для удаления продуктов сжигания, расположенное на подине печи, и систему охлаждения камеры псевдоожижения [2]
Конструктивные особенности известной печи не обеспечивают достаточно высокого теплообмена во всем объеме горения отходов, вследствие неравномерного химического и гранулометрического их состава, что приводит к неполному сгоранию органики и выноса из печи неразложившихся соединений. Стенки корпуса не выдерживают длительной эксплуатации при температурах выше 1000^oC.Known furnace for burning solid waste, including a housing, a hearth and a vault made of refractory material, a loading device mounted in the vault, fuel burners operating on combustible gas and air and mounted in the upper part of the housing, a fluidization chamber with cooled walls and with located inside it with a grate, a pipeline for supplying a fluidizing agent to the combustion zone, a device for removing combustion products located on the bottom of the furnace, and a cooling system for the fluidization chamber [2]
The design features of the known furnace do not provide a sufficiently high heat transfer in the entire volume of waste burning, due to uneven chemical and particle size distribution, which leads to incomplete combustion of organics and removal of undecomposed compounds from the furnace. The walls of the housing can not withstand prolonged use at temperatures above 1000 ^o C.

Задачей изобретения является создание печи для сжигания бытовых и промышленных отходов, обеспечивающей получение достаточно высоких температур (до 1500^oC) по всему ее объему, что позволило бы достичь полного разложения вредных соединений, получить твердую фазу, пригодную для дальнейшей переработки, и повысить долговечность печи.The objective of the invention is the creation of a furnace for burning household and industrial waste, which provides a sufficiently high temperature (up to 1500 ^o C) throughout its volume, which would achieve complete decomposition of harmful compounds, obtain a solid phase suitable for further processing, and increase the durability of the furnace .

Задача решена за счет того, что печь снабжена теплоотводящими элементами, прикрепленными к внутренним стенкам корпуса и свода, при этом они выполнены в виде паяных оребренных медностальных пластин с внутренними каналами для прохождения охладителя с соотношением ширины канала к его глубине 1:0,7 и снабжены коллекторами и патрубками для входа и выхода охладителя, топливные горелки расположены в нижней части боковых стенок корпуса на расстоянии 0,2-0,3 м от уровня подины печи и укреплены на трубопроводе для подачи в нее сжигаемого агента, а устройства для удаления продуктов сжигания выполнены в виде патрубка для отвода дымовых газов, укрепленного на своде печи, желоба для удаления расплавленного шлака, расположенного в корпусе на уровне расплава, и шпура для выпуска расплавленной металлической фракции, расположенного на подине. The problem is solved due to the fact that the furnace is equipped with heat-removing elements attached to the inner walls of the casing and fornix, while they are made in the form of soldered finned copper plates with internal channels for passing the cooler with a ratio of channel width to depth 1: 0.7 and equipped collectors and nozzles for the inlet and outlet of the cooler, fuel burners are located in the lower part of the side walls of the housing at a distance of 0.2-0.3 m from the level of the hearth of the furnace and are mounted on the pipeline for feeding the combustible agent into it, and The properties for removing combustion products are made in the form of a pipe for flue gas exhaust mounted on the roof of the furnace, a chute for removing molten slag located in the body at the level of the melt, and a hole for discharging the molten metal fraction located on the bottom.

Указанные конструктивные особенности печи позволили проводить процесс сжигания отходов в шлаковом расплаве при температуре 1300-1500^oC.These design features of the furnace allowed the process of burning waste in the slag melt at a temperature of 1300-1500 ^o C.

Технический результат повышение температурного режима сжигания отходов, увеличение срока эксплуатации печи и снижение вредных выбросов в атмосферу. The technical result is an increase in the temperature regime of waste incineration, an increase in the life of the furnace and a reduction in harmful emissions.

На фиг. 1 схематично изображена предлагаемая печь; на фиг. 2 сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 вид по стрелке Б на фиг. 2. In FIG. 1 schematically shows the proposed furnace; in FIG. 2, section AA in FIG. one; in FIG. 3 is a view along arrow B in FIG. 2.

Печь содержит корпус 1, футерованную кирпичом подину 2, свод 3, загрузочное устройство 4 с окнами для загрузки отходов 5 и флюсов 6, топливные горелки 7, расположенные в нижней части корпуса 1 и укрепленные на трубопроводе 8, для подачи в печь сжигаемого агента, патрубок 9 для отвода дымовых газов, укрепленный на своде 3 печи, желоб 10 для удаления шлакового расплава 11, расположенный в корпусе 1 на уровне расплава, и шпур 12 для выпуска расплавленной металлической фракции. К внутренним стенкам свода 3 и корпуса 1 прикреплены теплоотводящие элементы кессоны 13, выполненные в виде паяных медных 14 и стальных 15 пластин с внутренними каналами 16 для прохождения хдладоагента с соотношением ширины канала к его глубине, равным 1:0,7. Указанное соотношение было выбрано как наиболее оптимальное с точки зрения гидравлических, тепловых и прочностных характеристик и подтверждено экспериментальными работами. Кессоны имеют коллекторы 17 для распределения хладоагента по каналам 16 и входные 18 и выходные 19 патрубки, присоединенные к системе охлаждения (не показано). The furnace contains a housing 1, a brick lined hearth 2, arch 3, a loading device 4 with windows for loading waste 5 and fluxes 6, fuel burners 7 located in the lower part of the housing 1 and mounted on a pipe 8, for supplying a combustible agent to the furnace, a nozzle 9 for removal of flue gases, mounted on the arch 3 of the furnace, a chute 10 for removing slag melt 11, located in the housing 1 at the level of the melt, and a hole 12 for the release of molten metal fraction. The heat-releasing elements of the caisson 13, made in the form of soldered copper 14 and steel 15 plates with internal channels 16 for passing the refrigerant with a ratio of channel width to depth equal to 1: 0.7, are attached to the inner walls of the vault 3 and the housing 1. The indicated ratio was chosen as the most optimal in terms of hydraulic, thermal and strength characteristics and confirmed by experimental work. The caissons have headers 17 for distributing the refrigerant through the channels 16 and inlet 18 and outlet 19 pipes connected to a cooling system (not shown).

Печь работает следующим образом. The furnace operates as follows.

Перед началом непрерывного процесса сжигания в печи создают ванну шлакового расплава. Для этого в печь через окна 5 и 6 загрузочного устройства 4 подают твердые промышленные и бытовые отходы и флюсы. Включают в работу топливные горелки 7, расположенные по всему корпусу 1, в которых природный газ сжигается в смеси с холодным или нагретым до температуры 500^oC воздухом. Температура продуктов сгорания на выходе из горелок 7 1450-1550^oC, позволяющая образовать шлаковый расплав 11 из сожженных отходов. После создания шлаковой ванны из горелок 7 через трубопровод продолжают поступать высокотемпературные продукты сгорания природного газа. Расплав 11 в печи при этом интенсивно перемешивается (псевдоожижается). Топливные горелки 7 расположены на расстоянии 0,2-0,3 м от уровня подины 2. Такое расположение является оптимальным, экспериментально рассчитанным. В созданный расплав далее загружают отходы, которые интенсивно захватываются потоками шлака, равномерно распределяясь по объему ванны.Before starting the continuous combustion process, a slag bath is created in the furnace. For this, solid industrial and household waste and fluxes are fed into the furnace through the windows 5 and 6 of the loading device 4. They include fuel burners 7 located throughout the housing 1, in which natural gas is burned in a mixture with cold or heated to a temperature of 500 ^o C air. The temperature of the combustion products at the exit of the burners 7 1450-1550 ^o C, which allows the formation of slag melt 11 from the burnt waste. After creating a slag bath from the burners 7 through the pipeline continue to receive high-temperature combustion products of natural gas. The melt 11 in the furnace is intensively mixed (fluidized). Fuel burners 7 are located at a distance of 0.2-0.3 m from the level of the hearth 2. This arrangement is optimal, experimentally calculated. Waste is further loaded into the created melt, which is intensively captured by slag flows, evenly distributed over the volume of the bath.

Высокотемпературные продукты сгорания, подаваемые в расплав 11 из горелок 7, поддерживают высокую температуру в ванне (до 1500^oC), окисляют горючие компоненты отходов, а минеральную их часть переводят в шлак. Загруженный с отходами флюс придает шлаку необходимый химический состав. Образующийся шлак непрерывно выливается из желоба 10 и передается на дальнейшую переработку. Металлическую фазу в виде расплава выпускают посредством вскрытия шпура 12. Отходящие газы проходят через патрубок 9 из печи и через систему очистки (не показано) уходят в дымовую трубу.High-temperature combustion products supplied to the melt 11 from the burners 7, maintain a high temperature in the bath (up to 1500 ^o C), oxidize the combustible components of the waste, and the mineral part is converted to slag. Loaded with waste flux gives the slag the necessary chemical composition. The resulting slag is continuously poured from the chute 10 and transferred to further processing. The metal phase in the form of a melt is discharged by opening a hole 12. The exhaust gases pass through the pipe 9 from the furnace and through the cleaning system (not shown) go into the chimney.

Прикрепленные кессоны 13 к внутренним стенкам корпуса 1 и свода 3 позволили защитить их от воздействия высокотемпературных продуктов (жидких и газообразных) при сжигании отходов. Это оказалось возможным, благодаря выполнению этих кессонов в виде теплоотводящих оребренных паяных медных 14 и стальных 15 пластин. В процессе эксплуатации печи от системы охлаждения в кессоны непрерывно поступает хладоагент вода. Через их входные патрубки 18 вода заполняет коллекторы 17, а затем и каналы 16. Обеспечение постоянной циркуляции воды по каналам позволяет резко снизить температуру стенок корпуса 1 и свода 3 и избежать их разрушения в течение длительного периода эксплуатации печи. The attached caissons 13 to the inner walls of the building 1 and the arch 3 made it possible to protect them from the effects of high-temperature products (liquid and gaseous) during waste incineration. This turned out to be possible due to the implementation of these caissons in the form of heat dissipating finned brazed copper 14 and steel 15 plates. During the operation of the furnace, the refrigerant water continuously enters the caissons from the cooling system. Through their inlet pipes 18, water fills the collectors 17, and then the channels 16. Providing a constant circulation of water through the channels can dramatically reduce the temperature of the walls of the housing 1 and the arch 3 and to avoid their destruction during a long period of operation of the furnace.

Были проведены опытные плавки бытовых отходов и отходов промышленного производства на полупромышленной установке с использованием жидкой фазы. Проведенные испытания показали, что благодаря сжиганию отходов в шлаковом расплаве при температурах более высоких (1400-1500^oC) по сравнению с существующими мусоросжигающими печами (600-900^oC), а также интенсивному перемешиванию шлакового расплава обеспечивается полное разложение вредных соединений.Experimental smelting of household waste and industrial waste was carried out in a semi-industrial installation using a liquid phase. The tests showed that by burning waste in the slag melt at temperatures higher (1400-1500 ^o C) compared with existing incinerators (600-900 ^o C), as well as intensive mixing of the slag melt, the complete decomposition of harmful compounds is ensured.

Claims

Solid waste incinerator, including a housing, a hearth, a vault with a loading device mounted therein, fuel burners mounted in a housing, a pipeline for supplying a fluidizing agent to the combustion zone, devices for removing combustion products and a cooling system, characterized in that it is equipped heat-removing elements attached to the inner walls of the arch and the housing, while they are made in the form of soldered finned copper plates with internal channels for the passage of the cooler with a ratio of the width of to its depth equal to 1 0.7, and equipped with collectors and pipes connected to the cooling system, fuel burners are located in the lower part of the side walls of the housing at a distance of 0.2 0.3 of the height of the combustion zone from the level of the hearth and are mounted on the pipeline for supplying a fluidizing agent to it, and devices for removing combustion products made in the form of a pipe for the removal of flue gases, mounted on the roof of the furnace, a chute for removing molten slag located in the housing at the level of the melt, and a hole for the release of molten metal allic phase located on the bottom of the furnace.