RU2196935C2

RU2196935C2 - Incinerator

Info

Publication number: RU2196935C2
Application number: RU2001101728A
Authority: RU
Inventors: Д.И. Кофман; А.Д. Чарнецкий
Original assignee: Совместное предприятие "Торговый дом "Турмалин" в форме Акционерного общества закрытого типа
Priority date: 2001-01-12
Filing date: 2001-01-12
Publication date: 2003-01-20

Abstract

FIELD: utilization of wastes containing organic compounds; public services for thermal destruction of domestic wastes, wastes of medical institutions inclusive. SUBSTANCE: incinerator has housing, loading hatch with cover, ash unloading hatch and smoke stack connected with atmosphere. Waste decomposition chamber located inside housing of incinerator is brought in communication in its lower portion with afterburning chamber used for burning gaseous decomposition products. Afterburning chamber is provided with high-temperature heat source in such way that high- temperature zone lies at boundary of decomposition chamber and afterburning chamber overlapping entire area of flow section of gaseous decomposition products. Fuel injector or gas burner may be used as high- temperature heat source. Waste decomposition chamber is provided with gas duct for evacuation of gaseous decomposition products from its upper portion to afterburning chamber. Bottom and walls of decomposition chamber are used as walls of afterburning chamber. EFFECT: enhanced ecological safety. 3 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области утилизации отходов, в частности отходов, содержащих органические соединения, и может быть использовано в коммунальном хозяйстве для уничтожения термической обработкой бытовых отходов, в том числе отходов медицинских учреждений. The invention relates to the field of waste disposal, in particular waste containing organic compounds, and can be used in utilities for the destruction of household waste by heat treatment, including waste from medical facilities.

Термическая обработка удовлетворяет санитарно-эпидемиологическим и экологическим требованиям. Heat treatment meets the sanitary-epidemiological and environmental requirements.

Известно большое количество конструкций печей для сжигания мусора и отходов. A large number of designs of furnaces for burning garbage and waste are known.

В печах-инсинераторах известной конструкции, как правило, имеется футеровочная топочная камера для сжигания мусора, в которой мусор располагается непосредственно в камере (заявки ЕПВ 0405375, кл. F 23 G 15/00; 0509774, кл. F 23 G 9/00; пат. США 4508040, кл. F 23 D 1/00, 1985) или на специальных решетках (заявка Франции 2665749, кл. F 23 G 5/26, пат. США 5030453, кл. F 23 G 5/00, 1991). В частности, мусоросжигательная печь согласно пат. США 5030453, кл. F 23 G 5/00 имеет вертикально расположенную топочную камеру, в верхней части которой находятся форсунка, выпускное отверстие для удаления отходящих газов, а в нижней - отверстие для удаления золы. Камера разделена несколькими рядами горизонтально расположенных решеток. В процессе работы печи мусор переходит с выше- на нижерасположенные решетки. In incinerator furnaces of known design, as a rule, there is a lining furnace chamber for burning garbage, in which the garbage is located directly in the chamber (EPO application 0405375, class F 23 G 15/00; 0509774, class F 23 G 9/00; US Pat. No. 4,504,040, class F 23 D 1/00, 1985) or on special grilles (French application 2665749, class F 23 G 5/26, US Pat. No. 5,030,453, class F 23 G 5/00, 1991) . In particular, the incinerator according to US Pat. US 5030453, CL F 23 G 5/00 has a vertically located combustion chamber, in the upper part of which there is a nozzle, an outlet for removing exhaust gases, and in the bottom there is an opening for removing ash. The camera is divided into several rows of horizontally arranged gratings. During the operation of the furnace, the garbage passes from above to the lower lattices.

В известных конструкциях сжигание отходов осуществляется либо путем подвода воздуха, необходимого для горения (пат. США 5054405, кл. F 23 G 5/00, заявка РСТ 90/0474, кл. F 23 G 5/00), либо - без доступа воздуха - пиролиза (заявка ЕПВ 0486728, кл. F 23 G 5/07). In known designs, waste incineration is carried out either by supplying the air necessary for combustion (US Pat. No. 5,054,405, class F 23 G 5/00, PCT application 90/0474, class F 23 G 5/00), or without air - pyrolysis (application EPO 0486728, CL F 23 G 5/07).

Камера, а вместе с ней и отходы, разогреваются при помощи электрического нагревателя (заявка Японии 1-169227, кл. F 23 G 5/00) или под действием топливной форсунки (заявка РСТ 89/077036, кл. F 23 G 5/14). Основными недостатками известных печей-инсинераторов являются:
- невысокая эффективность сжигания отходов, обусловленная неполным сгоранием частиц и значительным выносом их из топочной камеры, а также невысокой скоростью сжигания;
- загрязнение окружающей среды как следствие невысокой эффективности процесса сжигания;
- значительные габариты и масса установок.The chamber, and with it the waste, is heated using an electric heater (Japanese application 1-169227, CL F 23 G 5/00) or under the influence of a fuel nozzle (PCT application 89/077036, CL F 23 G 5/14 ) The main disadvantages of the known incinerator furnaces are:
- low efficiency of waste combustion due to incomplete combustion of particles and their significant removal from the combustion chamber, as well as a low rate of burning;
- environmental pollution as a result of the low efficiency of the combustion process;
- significant dimensions and mass of installations.

Известна конструкция инсинератора (пат. 2087803, F 23 G 5/00, публ. 1997 г. ), содержащая вертикально расположенную топочную камеру из теплоизоляционного материала с люком в верхней части для загрузки мусора, камеру сжигания, расположенную внутри топочной камеры с открытой поверхностью в ее верхней части, а также форсунку. При этом форсунка установлена над камерой сжигания. Known design of the incinerator (US Pat. 2087803, F 23 G 5/00, publ. 1997), containing a vertically located combustion chamber of heat-insulating material with a hatch in the upper part for loading debris, a combustion chamber located inside the combustion chamber with an open surface in its upper part, as well as the nozzle. In this case, the nozzle is installed above the combustion chamber.

Основными недостатками устройства являются недостаточно высокая эффективность сжигания отходов, обусловленная неполным сгоранием твердых частиц и невысокой скоростью сжигания, а также значительные потери тепла в атмосферу. The main disadvantages of the device are the insufficiently high efficiency of waste incineration due to incomplete combustion of solid particles and a low burning rate, as well as significant heat loss to the atmosphere.

Прототипом изобретения выбрана конструкция инсинератора по патенту РФ 2117871, кл. F 23 G 5/00, публ. 1998 г. The prototype of the invention selected the design of the incinerator according to the patent of the Russian Federation 2117871, class. F 23 G 5/00, publ. 1998 year

Инсинератор содержит вертикально расположенную топочную камеру из теплоизоляционного материала с люком и дымоходом в ее верхней части, сообщенным с атмосферой. Внутри топочной камеры расположена камера сжигания с открытой поверхностью в ее верхней части и закрытым люком для выгрузки золы. Над камерой сжигания установлена форсунка (или несколько форсунок). У основания камеры сжигания, внизу топочной камеры, расположены форсунка (или несколько форсунок) и дымоход, обеспечивающий выход газообразных продуктов сгорания из нижней части топочной камеры в ее верхнюю часть, а затем через открытую поверхность камеры сжигания в дымоход, сообщенный с атмосферой. The incinerator contains a vertically located combustion chamber of heat-insulating material with a hatch and a chimney in its upper part in communication with the atmosphere. Inside the combustion chamber there is a combustion chamber with an open surface in its upper part and a closed hatch for unloading ash. A nozzle (or several nozzles) is installed above the combustion chamber. At the base of the combustion chamber, at the bottom of the combustion chamber, there is a nozzle (or several nozzles) and a chimney, which ensures the exit of gaseous products of combustion from the lower part of the combustion chamber to its upper part, and then through the open surface of the combustion chamber into the chimney in communication with the atmosphere.

Отходы, находящиеся в камере сжигания, поджигаются пламенем форсунки. Под действием высоких температур по всей длине камеры отходы разлагаются. Образовавшиеся твердые и газообразные продукты сгорания попадают в факел форсунки, расположенной над камерой сжигания непосредственно из камеры (открытая поверхность в ее верхней части), а также по вертикальному дымоходу, образованному трубной выгородкой в камере сжигания или выгородкой между камерой сжигания и топочной камерой. The waste in the combustion chamber is ignited by the nozzle flame. Under the influence of high temperatures, the waste decomposes along the entire length of the chamber. The resulting solid and gaseous combustion products enter the jet of the nozzle located above the combustion chamber directly from the chamber (open surface in its upper part), as well as through a vertical chimney formed by a pipe wall in the combustion chamber or a partition between the combustion chamber and the combustion chamber.

Недостатками устройства, выбранного за прототип, являются:
- недостаточно высокая эффективность сжигания отходов, обусловленная неполным сгоранием твердых частиц и газообразных продуктов сгорания и, как следствие, загрязнение окружающей среды.The disadvantages of the device selected for the prototype are:
- insufficiently high efficiency of waste incineration due to incomplete combustion of solid particles and gaseous products of combustion and, as a result, environmental pollution.

Так, вследствие неполного сгорания отходов, содержащих органические или неорганические соединения хлора, возникают высокотоксичные диоксины (полихлорированные дибензодиоксины, полихлорированные дибензофураны). Thus, due to incomplete combustion of wastes containing organic or inorganic chlorine compounds, highly toxic dioxins (polychlorinated dibenzodioxins, polychlorinated dibenzofurans) arise.

Задача, на решение которой направлено изобретение, заключается в предотвращении загрязнения окружающей среды, т. е. улучшении экологии при уничтожении термической обработкой бытовых отходов, в частности отходов, содержащих органические соединения. The problem to which the invention is directed is to prevent environmental pollution, i.e., to improve the environment during the destruction by heat treatment of household waste, in particular waste containing organic compounds.

Сущность заявленного изобретения заключается в том, что в инсинераторе, включающем корпус, закрываемый люк для загрузки, камеру разложения, высокотемпературный источник тепла, дымоход, соединенный с атмосферой, согласно изобретению камера разложения выполнена глухой в ее верхней части и сообщена в нижней части с камерой дожигания для выхода газообразных продуктов разложения так, что высокотемпературная зона находится на границе камеры разложения и камеры дожигания и перекрывает всю площадь проходного сечения газообразных продуктов разложения, при этом высокотемпературный источник тепла размещен в камере дожигания, а в камере разложения установлен газоход для отвода газообразных продуктов разложения из ее верхней части в камеру дожигания. The essence of the claimed invention lies in the fact that in the incinerator, which includes a housing, a closable loading hatch, a decomposition chamber, a high-temperature heat source, a chimney connected to the atmosphere, according to the invention, the decomposition chamber is blind in its upper part and communicated at the bottom with an afterburner for the exit of gaseous decomposition products so that the high-temperature zone is located at the boundary of the decomposition chamber and the afterburner and covers the entire passage area of the gaseous decomposition products p application, while a high-temperature heat source is placed in the afterburner, and a gas duct is installed in the decomposition chamber to divert the gaseous decomposition products from its upper part to the afterburner.

Согласно п.2 формулы изобретения дно и по крайней мере две стенки камеры разложения служат стенками камеры дожигания. According to claim 2, the bottom and at least two walls of the decomposition chamber serve as the walls of the afterburner.

Согласно п. 3 формулы изобретения газоход выполнен так, что направление движения газообразных продуктов разложения в газоходе и камере разложения противоположно. According to paragraph 3 of the claims, the gas duct is configured such that the direction of movement of the gaseous decomposition products in the duct and the decomposition chamber is opposite.

Выполнение камеры разложения отходов глухой, т.е. с закрытой поверхностью (люк для загрузки во время работы инсинератора закрыт) в ее верхней части, и расположение выхода газообразных продуктов разложения из камеры разложения так, что высокотемпературная зона находится на границе камеры разложения и камеры дожигания и перекрывает всю площадь проходного сечения газообразных продуктов разложения, обуславливает качественный процесс горения газообразных продуктов разложения. The execution of the decomposition chamber of the waste is deaf, i.e. with a closed surface (the loading door during operation of the incinerator is closed) in its upper part, and the location of the exit of gaseous decomposition products from the decomposition chamber so that the high-temperature zone is located at the boundary of the decomposition chamber and the afterburner and covers the entire passage area of the gaseous decomposition products, causes a high-quality combustion process of gaseous decomposition products.

В высокотемпературную зону, расположенную на границе камеры разложения и камеры дожигания, попадают продукты пиролиза, а именно газообразные продукты разложения. Pyrolysis products, namely gaseous decomposition products, enter the high-temperature zone located at the boundary of the decomposition chamber and the afterburner.

Таким образом, в дымоход, соединенный с атмосферой, поступают полностью сгоревшие газообразные продукты разложения, что способствует минимальному загрязнению окружающей среды. Thus, completely burnt gaseous decomposition products enter the chimney connected to the atmosphere, which contributes to minimal environmental pollution.

Размещение высокотемпературного источника тепла в камере дожигания обеспечивает нагрев камеры разложения и проведение процесса разложения отходов при температуре в интервале 800 - 900^oС, что ниже температуры в камере сжигания конструкции по прототипу. При данной температуре происходит полное разложение твердых частиц с образованием газообразных продуктов.The placement of a high-temperature heat source in the afterburner provides heating of the decomposition chamber and the process of decomposition of waste at a temperature in the range of 800 - 900 ^o C, which is lower than the temperature in the combustion chamber of the design of the prototype. At this temperature, there is a complete decomposition of solid particles with the formation of gaseous products.

Изготовление инсинератора таким образом, что дно и по крайней мере две стенки камеры разложения служат стенками камеры дожигания, обеспечивает ускорение нагрева камеры разложения и, следовательно, приводит к повышению скорости разложения отходов. The manufacture of the incinerator in such a way that the bottom and at least two walls of the decomposition chamber serve as the walls of the afterburner, accelerates the heating of the decomposition chamber, and therefore leads to an increase in the rate of decomposition of waste.

Расположение в камере разложения газохода для отвода газообразных продуктов разложения из ее верхней части в камеру дожигания и его выполнение так, что направление движения газообразных продуктов разложения в газоходе и камере разложения противоположно, обеспечивает безопасность работы конструкции и повышает эффективность работы инсинератора. The location in the decomposition chamber of the duct for the removal of gaseous decomposition products from its upper part to the afterburner and its implementation so that the direction of movement of the gaseous decomposition products in the duct and decomposition chamber is opposite, ensures the safety of the structure and increases the efficiency of the incinerator.

Изобретение поясняется чертежом, на котором представлена конструкция инсинератора. The invention is illustrated in the drawing, which shows the design of the incinerator.

Инсинератор содержит корпус 1, закрываемый люк 2 для загрузки отходов, люк 3 для выгрузки золы, дымоход 4, соединенный с атмосферой. Внутри корпуса расположена камера разложения 5 отходов, сообщенная в нижней части с камерой дожигания 6 газообразных продуктов разложения. В камере дожигания 6 газообразных продуктов разложения установлен высокотемпературный источник тепла 7 так, что высокотемпературная зона находится на границе камеры разложения 5 и камеры дожигания 6 и перекрывает всю площадь проходного сечения газообразных продуктов разложения. В качестве высокотемпературного источника тепла могут быть использованы топливная форсунка, газовая горелка и др. В камере разложения 5 отходов установлен газоход 8 для отвода газообразных продуктов разложения из ее верхней части в камеру дожигания 6. Дно 9 и стенки 10, 11 камеры разложения 5 служат стенками камеры дожигания 6. The incinerator comprises a housing 1, a closable hatch 2 for loading waste, a hatch 3 for unloading ash, a chimney 4 connected to the atmosphere. Inside the housing there is a decomposition chamber 5 of waste, communicated in the lower part with a combustion chamber 6 of gaseous decomposition products. In the afterburning chamber 6 of gaseous decomposition products, a high-temperature heat source 7 is installed so that the high-temperature zone is located at the boundary of the decomposition chamber 5 and the afterburning chamber 6 and covers the entire cross-sectional area of the gaseous decomposition products. As a high-temperature heat source, a fuel nozzle, a gas burner, etc. can be used. A waste duct 8 is installed in the decomposition chamber 5 of the waste for discharging gaseous decomposition products from its upper part into the afterburner 6. The bottom 9 and walls 10, 11 of decomposition chamber 5 serve as walls afterburners 6.

Работает инсинератор следующим образом. Открывают дверцу люка 2 и через загрузочный люк 2 в камеру разложения 5 загружают отходы. Закрывают дверцу люка 2. Люк 3 для выгрузки золы, расположенный в нижней части корпуса 1, закрыт. Включают высокотемпературный источник тепла 7. Камера разложения 5 разогревается. Отходы, находящиеся в камере разложения 5, под действием высоких температур по всей длине камеры разлагаются. Температура в камере разложения 5 находится в интервале 800-900^oС. Образовавшиеся во время пиролиза газообразные продукты разложения через отверстие в нижней части камеры разложения, а также по газоходу 8 (за счет разности давлений) поступают из камеры разложения 5 в камеру дожигания 6 и попадают в высокотемпературную зону, расположенную на границе камеры разложения 5 и камеры дожигания 6, где происходит их полное сгорание. Очищенные газы поступают в дымоход 4, а затем в атмосферу. После полного разложения отходов высокотемпературный источник тепла 7 выключают, открывают люк 3 для выгрузки золы, золу удаляют. Производят повторную загрузку инсинератора и т.д.The incinerator works as follows. Open the door of the hatch 2 and waste through the loading hatch 2 into the decomposition chamber 5. Close the door of the hatch 2. The hatch 3 for unloading ash, located in the lower part of the housing 1, is closed. Include a high temperature heat source 7. The decomposition chamber 5 is heated. Waste in decomposition chamber 5 decomposes under the influence of high temperatures along the entire length of the chamber. The temperature in the decomposition chamber 5 is in the range of 800-900 ^o C. Gaseous decomposition products formed during pyrolysis through the hole in the lower part of the decomposition chamber, as well as through the gas duct 8 (due to the pressure difference), enter from the decomposition chamber 5 into the afterburner 6 and fall into the high-temperature zone, located on the border of the decomposition chamber 5 and the afterburner 6, where they are completely burned. The purified gases enter the chimney 4, and then into the atmosphere. After complete decomposition of the waste, the high-temperature heat source 7 is turned off, the hatch 3 is opened for unloading the ash, and the ash is removed. Re-loading the incinerator, etc.

Предлагаемая конструкция позволяет повысить эффективность сжигания, улучшить экологию при уничтожении термической обработкой бытовых отходов. Конструкция безопасна, экономична и отличается простотой в изготовлении. The proposed design allows to increase the efficiency of combustion, improve the environment during the destruction of the heat treatment of household waste. The design is safe, economical and easy to manufacture.

Claims

1. Incinerator, comprising a housing, a closable loading hatch, a decomposition chamber, a high-temperature heat source, a chimney connected to the atmosphere, characterized in that the decomposition chamber is blind in its upper part and communicated in the lower part with an afterburner for the exit of gaseous decomposition products so that the high-temperature zone is located at the boundary of the decomposition chamber and the afterburner and covers the entire passage area of the gaseous decomposition products, while the high-temperature heat source p zmeschen afterburning chamber, and in the expansion chamber is set to divert the flue gaseous products of decomposition from the upper portion to the afterburning chamber.

2. The incinerator according to claim 1, characterized in that the bottom and at least two walls of the decomposition chamber serve as the walls of the afterburner.

3. The incinerator according to claim 1 or 2, characterized in that the gas duct is designed so that the direction of movement of the gaseous decomposition products in the duct and the decomposition chamber is opposite.