RU2784299C1 - Waste disposal plant - Google Patents
Waste disposal plant Download PDFInfo
- Publication number
- RU2784299C1 RU2784299C1 RU2022109150A RU2022109150A RU2784299C1 RU 2784299 C1 RU2784299 C1 RU 2784299C1 RU 2022109150 A RU2022109150 A RU 2022109150A RU 2022109150 A RU2022109150 A RU 2022109150A RU 2784299 C1 RU2784299 C1 RU 2784299C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- thermoreactor
- receiver
- outlet
- afterburner
- heat exchanger
- Prior art date
Links
- 239000002699 waste material Substances 0.000 title claims abstract description 27
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 32
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims abstract description 21
- 239000000779 smoke Substances 0.000 claims abstract description 14
- 238000000197 pyrolysis Methods 0.000 claims abstract description 13
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 238000011068 load Methods 0.000 claims abstract description 5
- 239000000567 combustion gas Substances 0.000 claims abstract description 4
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims description 33
- 239000003546 flue gas Substances 0.000 claims description 28
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 16
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- 239000002440 industrial waste Substances 0.000 abstract description 9
- 239000010791 domestic waste Substances 0.000 abstract description 8
- 238000004064 recycling Methods 0.000 abstract description 7
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 5
- 230000001603 reducing Effects 0.000 abstract description 5
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 13
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 11
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 8
- 229920002456 HOTAIR Polymers 0.000 description 7
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 6
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 6
- 210000002381 Plasma Anatomy 0.000 description 5
- 235000010599 Verbascum thapsus Nutrition 0.000 description 5
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 5
- 239000010813 municipal solid waste Substances 0.000 description 5
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 description 5
- 238000004056 waste incineration Methods 0.000 description 5
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 4
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 4
- 239000002893 slag Substances 0.000 description 3
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 3
- 241000273930 Brevoortia tyrannus Species 0.000 description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 2
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 2
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 2
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 2
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000001590 oxidative Effects 0.000 description 2
- 230000000737 periodic Effects 0.000 description 2
- 210000000988 Bone and Bones Anatomy 0.000 description 1
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 1
- 241001536374 Indicator indicator Species 0.000 description 1
- 210000004271 bone marrow stromal cells Anatomy 0.000 description 1
- 230000005587 bubbling Effects 0.000 description 1
- 239000004566 building material Substances 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011111 cardboard Substances 0.000 description 1
- 230000005591 charge neutralization Effects 0.000 description 1
- 239000010849 combustible waste Substances 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 230000002349 favourable Effects 0.000 description 1
- 239000010794 food waste Substances 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 238000005469 granulation Methods 0.000 description 1
- 230000003179 granulation Effects 0.000 description 1
- 239000000383 hazardous chemical Substances 0.000 description 1
- 239000002920 hazardous waste Substances 0.000 description 1
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000004435 hydrogen atoms Chemical class [H]* 0.000 description 1
- 239000010985 leather Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 description 1
- 230000001264 neutralization Effects 0.000 description 1
- 238000006386 neutralization reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N oxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011087 paperboard Substances 0.000 description 1
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 238000010791 quenching Methods 0.000 description 1
- 230000000171 quenching Effects 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 239000010819 recyclable waste Substances 0.000 description 1
- 239000002910 solid waste Substances 0.000 description 1
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 1
- 239000004753 textile Substances 0.000 description 1
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 description 1
- 239000002023 wood Substances 0.000 description 1
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к оборудованию для утилизации промышленных и бытовых отходов, в том числе горючих низкокалорийных отходов.The invention relates to equipment for the disposal of industrial and domestic waste, including combustible low-calorie waste.
Из патента РФ №2502017 на изобретение известен мусоросжигательный завод, состоящий из бункерного блока, блока сжигания ТБО во вращающейся печи барабанного типа, блока дымоочистки, блока водоподготовки и утилизации тепла, блока утилизации золы, который содержит плавильный реактор, футерованный изнутри; плазмотрон; бункер золы с механизмом ввода золы; систему слива расплава и грануляции шлака, источник электропитания, систему очистки дымовых газов, при этом плавильный реактор блока утилизации золы имеет металлический водоохлаждаемый кожух, блок утилизации золы содержит воздушный компрессор и водяной насос для охлаждения электродов плазмотрона и кожуха реактора, система очистки дымовых газов блока утилизации золы содержит дожигатель, вихревой скруббер (центробежно-барботажный аппарат) с щелочным раствором, рукавный фильтр для очистки от твердых примесей и приемник зольного остатка (вторичной золы).From RF patent No. 2502017 for the invention, a waste incineration plant is known, consisting of a bunker block, a solid waste incineration block in a drum-type rotary kiln, a smoke purification block, a water treatment and heat recovery block, an ash recycling block, which contains a melting reactor lined from the inside; plasma torch; ash bin with ash input mechanism; a system for draining the melt and granulating slag, a power source, a flue gas cleaning system, while the melting reactor of the ash recycling unit has a metal water-cooled casing, the ash recycling unit contains an air compressor and a water pump for cooling the plasma torch electrodes and the reactor casing, the flue gas cleaning system of the recycling unit ash contains an afterburner, a vortex scrubber (centrifugal bubbling apparatus) with an alkaline solution, a bag filter for cleaning from solid impurities and an ash residue (secondary ash) receiver.
Из патента РФ №2502018 на изобретение известна комплексная районная тепловая станция для экологически чистой переработки твердых бытовых отходов с производством тепловой энергии и строительных материалов, которая содержит 2 цеха: мусоросжигающий цех (МСЦ) и теплоцех, причем мусоросжигающий цех состоит из бункерного блока, блока сжигания ТБО во вращающейся печи барабанного типа, блока дымоочистки, блока водоподготовки и утилизации тепла, блока утилизации золы, который содержит футерованный изнутри плавильный реактор, плазмотрон, бункер золы с механизмом ввода золы, систему слива расплава и грануляции шлака, источник электропитания, систему очистки дымовых газов, при этом плавильный реактор блока утилизации золы имеет металлический водоохлаждаемый кожух, блок утилизации золы содержит воздушный компрессор и водяной насос для охлаждения электродов плазмотрона и кожуха плавильного реактора, система очистки дымовых газов блока утилизации золы содержит дожигатель, вихревой скруббер (центробежно-барботажный аппарат) с щелочным раствором, рукавный фильтр для очистки от твердых примесей и приемник зольного остатка (вторичной золы).From the patent of the Russian Federation No. 2502018 for the invention, an integrated district heating plant for environmentally friendly processing of municipal solid waste with the production of thermal energy and building materials is known, which contains 2 workshops: a waste incineration workshop (MSC) and a heating workshop, and the waste incineration workshop consists of a bunker unit, an incineration unit MSW in a drum-type rotary kiln, a smoke cleaning unit, a water treatment and heat recovery unit, an ash utilization unit that contains a melting reactor lined from the inside, a plasma torch, an ash bin with an ash input mechanism, a melt drain and slag granulation system, a power supply, a flue gas cleaning system , while the melting reactor of the ash utilization unit has a metal water-cooled casing, the ash utilization unit contains an air compressor and a water pump for cooling the electrodes of the plasma torch and the casing of the melting reactor, the flue gas cleaning system of the ash utilization unit contains an afterburner, a vortex scrubber (centrifuge but-bubbling apparatus) with an alkaline solution, a bag filter for cleaning from solid impurities and a receiver for ash residue (secondary ash).
Недостатком известных технических решений является их сложность, обусловленная сложностью состава оборудования, а также осуществление процесса в две стадии с необходимостью использования системы высокотемпературного дожига шлака с использованием плазмотрона. Также недостатком известных решений является их неэкологичность, обусловленные возможностью восстановления сложных молекул опасных веществ за дымовой трубой после термического нагрева.The disadvantage of the known technical solutions is their complexity, due to the complexity of the composition of the equipment, as well as the implementation of the process in two stages with the need to use a system of high-temperature afterburning of slag using a plasma torch. Also, a disadvantage of the known solutions is their non-environmental friendliness, due to the possibility of restoring complex molecules of hazardous substances behind the chimney after thermal heating.
Техническое решение по патенту РФ №2502018 выбрано в качестве наиболее близкого аналога.The technical solution according to the patent of the Russian Federation No. 2502018 was chosen as the closest analogue.
Техническая проблема, решаемая предлагаемым изобретением - создание простой, высокопроизводительной установки, обеспечивающей экологичную утилизацию промышленных и бытовых отходов, снижение габаритных размеров установки, расширение арсенала средств для утилизации отходов.The technical problem solved by the invention is the creation of a simple, high-performance plant that provides environmentally friendly disposal of industrial and domestic waste, a reduction in the overall dimensions of the plant, and an expansion of the arsenal of means for waste disposal.
Технический результат, достигаемый изобретением - повышение производительности и упрощение конструкции установки для утилизации отходов с одновременным обеспечением экологичности процесса утилизации, снижение габаритных размеров установки, расширение ее функциональных возможностей, обеспечение утилизации промышленных и бытовых отходов с надлежащим качеством.The technical result achieved by the invention is to increase productivity and simplify the design of the installation for waste disposal while ensuring the environmental friendliness of the recycling process, reducing the overall dimensions of the installation, expanding its functionality, ensuring the disposal of industrial and domestic waste with proper quality.
Заявляемый технический результат достигается за счет того, что в установке для утилизации отходов, содержащей термореактор с колосником, камеру дожига, вихревую камеру, теплообменник, ресивер, последовательно жестко соединенные относительно друг друга, согласно изобретению термореактор, камера дожига, вихревая камера, теплообменник, ресивер жестко закреплены относительно жесткого каркаса, выход термореактора, выполненный в его подколосниковой зоне, сообщен со входом камеры дожига, выход которой сообщен со входом вихревой камеры, выход которой сообщен со входом теплообменника, выход теплообменника сообщен со входом ресивера, первый выход которого сообщен с подколосниковой зоной термореактора, второй выход ресивера сообщен с зоной кипящего слоя термореактора, расположенной над колосниковой решеткой, термореактор в верхней части выполнен с возможностью сообщения с устройством загрузки отходов, в подколосниковой зоне термореактора обеспечена деструкция сгорающих газов при температуре 1400±50°С и при давлении 0,02 - 0,08 МПа, габариты вихревой камеры заданы из соотношения V = (3-5) х Х, где V - объем вихревой камеры, м3, Х - расход горячего газа через вихревую камеру, м3/с, ресивер и камера дожига размещены между термореактором и вихревой камерой, установка снабжена дымососом пиролизных газов, сообщенным с одной стороны посредством коллектора пиролизных газов с надколосниковой зоной термореактора, а с другой стороны - с камерой дожига.The claimed technical result is achieved due to the fact that in a waste disposal plant containing a thermoreactor with a grate, an afterburner chamber, a vortex chamber, a heat exchanger, a receiver, rigidly connected in series relative to each other, according to the invention , a thermoreactor, an afterburner chamber, a vortex chamber, a heat exchanger, a receiver rigidly fixed relative to the rigid frame, the outlet of the thermoreactor, made in its under-grate zone, is in communication with the inlet of the afterburner, the outlet of which is in communication with the inlet of the vortex chamber, the outlet of which is in communication with the inlet of the heat exchanger, the outlet of the heat exchanger is in communication with the inlet of the receiver, the first outlet of which is in communication with the under-grate zone of the thermoreactor, the second outlet of the receiver is in communication with the zone of the fluidized bed of the thermoreactor, located above the grate, the thermoreactor in the upper part is configured to communicate with the waste loading device, in the under-grate zone of the thermoreactor, destruction of combustion gases is provided at a temperature of 1400± 50 ° C and at a pressure of 0.02 - 0.08 MPa, the dimensions of the vortex chamber are given from the ratio V = (3-5) x X, where V is the volume of the vortex chamber, m 3 , X is the flow rate of hot gas through the vortex chamber, m 3 /s, the receiver and the afterburner are located between the thermoreactor and the vortex chamber, the installation is equipped with a pyrolysis gas smoke exhauster, communicated on the one hand by means of a pyrolysis gas collector with the over-grate zone of the thermoreactor, and on the other hand with the afterburner.
Ресивер и камера дожига размещены между термореактором и вихревой камерой друг над другом.The receiver and the afterburner are located between the thermoreactor and the vortex chamber one above the other.
Установка снабжена скруббером, снабженным газоотводом для отвода газа в атмосферу, при этом теплообменник снабжен вторым выходом, который соединен со входом скруббера через дымосос дымовых газов.The plant is equipped with a scrubber equipped with a gas outlet for venting gas to the atmosphere, while the heat exchanger is equipped with a second outlet, which is connected to the scrubber inlet through a flue gas exhauster.
Скруббер жестко закреплен относительно каркаса.The scrubber is rigidly fixed relative to the frame.
Термореактор, камера дожига, вихревая камера, теплообменник, и ресивер сообщены между собой посредством трубопроводов или отрезков трубопроводов.The thermoreactor, afterburner, vortex chamber, heat exchanger, and receiver are interconnected by means of pipelines or sections of pipelines.
Скруббер и теплообменник соединены между собой посредством трубопровода или отрезка трубопровода.The scrubber and the heat exchanger are interconnected by means of a pipeline or pipeline section.
Ресивер выполнен с третьим выходом, сообщенным посредством воздуховода с внешним потребителем тепловой энергии.The receiver is made with a third output communicated through an air duct with an external consumer of thermal energy.
Установка снабжена вентилятором, жестко закрепленным относительно каркаса и предназначенным для наружного охлаждения воздушного потока от термореактора до ресивера.The unit is equipped with a fan rigidly fixed relative to the frame and designed for external cooling of the air flow from the thermoreactor to the receiver.
Вентилятор установлен над теплообменником.The fan is installed above the heat exchanger.
Заявляемая полезная модель поясняется чертежами.The claimed utility model is illustrated by drawings.
На фиг. 1 изображена блок-схема заявляемой установки для утилизации горючих отходов.In FIG. 1 shows a block diagram of the proposed installation for the disposal of combustible waste.
На фиг. 2 изображена заявляемая установка.In FIG. 2 shows the claimed installation.
Позиции на фигурах:Positions on figures:
1 - термореактор;1 - thermoreactor;
2 - камера (печь) дожига;2 - chamber (furnace) afterburning;
3 - вихревая камера (печь);3 - vortex chamber (furnace);
4 - теплообменник;4 - heat exchanger;
5 - скруббер;5 - scrubber;
6 - ресивер;6 - receiver;
7 - первый выход ресивера;7 - the first output of the receiver;
8 - второй выход ресивера;8 - the second output of the receiver;
9 - третий выход ресивера;9 - the third output of the receiver;
10 - колосник;10 - grate;
11 - каркас;11 - frame;
12 - дымовая труба скруббера (газоотвод скруббера);12 - scrubber chimney (scrubber gas outlet);
13 - подколосниковая зона термореактора;13 - under-grate zone of the thermoreactor;
14 - зона кипящего слоя реактора;14 - fluidized bed zone of the reactor;
15 - вентилятор;15 - fan;
16 - дымосос дымовых газов;16 - smoke exhauster of flue gases;
17 - дымосос пиролизных газов;17 - smoke exhauster of pyrolysis gases;
18 - коллектор пиролизных газов.18 - collector of pyrolysis gases.
Осуществление изобретенияImplementation of the invention
Заявляемая установка для утилизации отходов содержит термореактор 1 с колосником 10, камеру (печь) 2 дожига, вихревую камеру (печь) 3, теплообменник 4, скруббер 5, ресивер 6, последовательно жестко соединенные относительно друг друга. Термореактор 1, камера (печь) 2 дожига, вихревая камера (печь) 3, теплообменник 4, скруббер 5 и ресивер 6 жестко закреплены относительно жесткого каркаса 11. Выход термореактора 1, выполненный в его подколосникоовой зоне, сообщен со входом камеры (печи) 2 дожига, выход которой сообщен со входом вихревой камеры (печи) 3, выход которой сообщен со входом теплообменника 4, первый выход которого соединен со входом скруббера 5 через дымосос 16 дымовых газов; скруббер 5 снабжен газоотводом (дымовой трубой) 12 для отвода газа в атмосферу; второй выход теплообменника 4 сообщен со входом ресивера 6, первый выход которого сообщен с подколосниковой зоной 13 термореактора 1, второй выход ресивера сообщен с зоной 14 кипящего слоя термореактора 1, расположенной над колосниковой решеткой 10, третий выход 10 ресивера 6 сообщен посредством воздуховода с внешним потребителем тепловой энергии. Термореактор 1 в верхней части выполнен с возможностью сообщения с устройством загрузки отходов (на фиг. не показан), в подколосниковой зоне 13 термореактора 1 обеспечена деструкция сгорающих газов при температуре 1400±50°С и при давлении 0,02-0,08 МПа, ресивер 6 и камера 2 дожига размещены между термореактором 1 и вихревой камерой 3, при этом ресивер 6 расположен над камерой 2 дожига. Термореактор 1, камера 2 дожига, вихревая камера 3, теплообменник 4, скруббер 5 и ресивер 6 сообщены между собой посредством трубопроводов или отрезков трубопроводов исходя из удобства их размещения на каркасе 11 и исходя из обеспечения минимально необходимого и достаточного расстояния между ними. Минимально необходимое и достаточное расстояние между конструктивными элементами установки определяется с учетом исключения наружного теплообмена между ними и возможности демонтажа каждого конструктивного элемента установки в процессе эксплуатации, например, для ремонта, замены оборудования. Габариты вихревой камеры заданы из соотношения V = (3-5) х Х, где V - объем вихревой камеры, м3, Х - расход горячего газа через вихревую камеру, м3/с. Такие габариты вихревой камеры 3 обусловлены тем, что в указанной камере должна быть обеспечена так называемая «закалка» (выдержка) горячих газов из термореактора 1. Для эффективной работы установки, указанная выдержка должна составлять 3 - 5 с с последующим резким охлаждением в теплообменнике за время не более 0,6 с. Такой диапазон выдержки будет обеспечен при соблюдении приведенного выше соотношения между объемом вихревой камеры 3 и расходом через нее горячих газов. Установка снабжена: вентилятором 15, предназначенным для наружного охлаждения воздушного потока от термореактора 1 до ресивера 6; дымососом 16 (газоотводом скруббера), который организует движение дымовых газов от термореактора 1 до дымовой трубы 12; дымососом 17 пиролизных газов 17 для прокачки пиролизных газов из верхней части термореактора 1 до камеры дожига 2 для этого дымос 17 пиролизных газов сообщен с одной стороны посредством коллектора пиролизных газов с надколосниковой зоной термореактора 1, а с другой стороны - с камерой дожига 2. Ресивер 6 выполнен с третьим выходом 9, сообщенным посредством воздуховода с внешним потребителем тепловой энергии. Вентилятор15 жестко закреплен относительно каркаса и установлен над теплообменником.The inventive installation for waste disposal contains a
Установка работает следующем образом. В верхнюю часть реактора 1 через загрузочное устройство, например, ленточный транспортер, поступают твердые бытовые и/или промышленные отходы, которые принимают без сортировки как из спецмашин, так и из грузового транспорта общего назначения. Крупногабаритные металлические включения отделяют из отходов на стадии приема. Затем отходы равномерно поступают в зону 14 кипящего слоя в области колосниковой решетки 10 термореактора 1 с температурой 900-200°С. Для обеспечения высокой эффективности обезвреживания процесс сжигания отходов осуществляют в две стадии. На первой стадии осуществляется термическая деструкция в термореакторе 1, а на второй стадии осуществляется дожиг дымовых газов в камере 2 дожига за счет поставки пиролизных газов из верхней части термореактора. Это повышает температуру дымовых газов до 1400°С. Далее производится термическая закалка: дымовые газы удерживаются не менее 3 секунд в вихревой камере 3 с температурой до 1400°С и резко охлаждаются в теплообменнике 4 за время не более 0,6 секунды. Таким образом организована «термическая закалка» дымовых газов. В результате сложные молекулы, разрушенные при термической деструкции, не восстанавливаются. Затем дымовые газы поступают в блок дымоочистки, например, скруббер 5. Процесс вытяжки дымовых газов осуществляется дымососом. Часть тепловой энергии из системы охлаждения агрегатов, например, реактора 1, камеры 2 дожига, теплообменника 4 поступает в ресивер 6, где осуществляется выравнивание газодинамических параметров. Далее, уже равномерный поток горячего воздуха с температурой до 800°С, поступает по газоходам (представляющим собой трубопроводы или отрезки трубопроводов) 7 и 8 на организацию процесса горения в реактор 1 в зону 14 кипящего слоя и в подколосниковую зону 13.The installation works as follows. In the upper part of the
Подача горячего воздуха из системы охлаждения в термореактор 1 через ресивер 6 позволяет:The supply of hot air from the cooling system to the
- значительно улучшить процесс горения (окислитель - нагретый воздух из системы охлаждения дымовых газов, горючее - отходы, нагретые световым излучением и конвективным теплообменом в верхней надколосниковой части реактора);- significantly improve the combustion process (oxidizer - heated air from the flue gas cooling system, fuel - waste heated by light radiation and convective heat transfer in the upper grate part of the reactor);
- произвести рекуперацию тепла, что, в свою очередь, повышает тепловой коэффициент полезного действия деструктора (заявляемой установки) как тепловой машины.- to produce heat recovery, which, in turn, increases the thermal efficiency of the destructor (proposed installation) as a heat engine.
При этом подача горячего воздуха из ресивера 6 в надколосниковую зону 14 термореактора (зону кипящего слоя) и в подколосниковую зону 13 позволяет наиболее эффективно поддерживать процесс горения в термореакторе 1 в его полном объеме.At the same time, the supply of hot air from the
Часть горячего воздуха из системы охлаждения может поступать внешнему потребителю тепловой энергии через воздуховод 9. В качестве внешнего потребителя тепловой энергии может служить, например, котельная, система отопления производственных или жилых помещений, технологические тепловые потребители.Part of the hot air from the cooling system can be supplied to an external consumer of thermal energy through the
Скруббер предназначен для отвода дымовых газов, остывших после теплообменника 4 с температуры 1400°С до температур 90°С.The scrubber is designed to remove flue gases that have cooled down after the
В ресивере 6 осуществляется сбор всех воздушных потоков из системы охлаждения оборудования: термореактора 1, теплообменника (экономайзера) 4, камеры 3 вихревой, камеры 2 дожига и непосредственно внешнего кожуха ресивера 6. Средняя температура воздушного потока от термореактора 1 до ресивера 6 может регулироваться расходом воздуха от вентилятора 15 и, как правило, колеблется от 600°С до 800°С.In the
Количество тепла Q, выделяемого в процессе работы заявляемой установки можно определить по формуле:The amount of heat Q generated during the operation of the proposed installation can be determined by the formula:
Q= срг х mг х (t2-t1)= срв х mв х (t3-t4),Q \u003d with rg x m g x (t 2 -t 1 ) \ u003d with rp x m in x (t 3 -t 4 ),
где:where:
срг – удельная теплоемкость дымовых газов,с r is the specific heat capacity of flue gases,
срв – удельная теплоемкость воздуха,c r - specific heat capacity of air,
mг – масса дымовых газов ( расход через дымосос 16);m g is the mass of flue gases (flow rate through the smoke exhauster 16);
mв –масса воздуха (расход воздуха через вентилятор 15);m in - air mass (air flow through fan 15);
t1 – температура дымовых газов под колосниковой решеткой 10,t 1 - flue gas temperature under the
t2 – температура дымовых газов в дымовой трубе 12 (после охлаждения в теплообменнике 4);t 2 is the flue gas temperature in the chimney 12 (after cooling in the heat exchanger 4);
t3 – температура воздуха на выходе из ресивера 6,t 3 - air temperature at the outlet of the
t4 – температура наружного воздуха (на входе в вентилятор 15).t 4 - outdoor air temperature (at the inlet to the fan 15).
Система охлаждения в заявляемой установки образована вихревой камерой 3, теплообменником 4, скруббером 5, ресивером 6.The cooling system in the proposed installation is formed by a
Из данной формулы видно, что максимальная температура воздуха из системы охлаждения оборудования установки t3 по утилизации отходов незначительно меньше максимальной температуры дымовых газов t1. Это позволяет значительно повысить тепловой коэффициент полезного действия (КПД) всей установки как тепловой машины. КПД может составлять до 90%.From this formula it can be seen that the maximum air temperature from the cooling system of the equipment of the waste disposal plant t 3 is slightly less than the maximum flue gas temperature t 1 . This allows you to significantly increase the thermal efficiency (COP) of the entire installation as a heat engine. The efficiency can be up to 90%.
В силу своей компактности, с учетом размещения всех конструктивных узлов установки на жестком каркасе, вся установка может быть размещена в стандартном транспортном контейнере. При этом, за счет использования внешнего кожуха (стенки контейнера), закрывающего снаружи тепловое оборудование установки снимается вопрос по обеспечению требований безопасной работы для обслуживающего персонала (от ожогов), т.к. температура на внешней поверхности оборудования и трубопроводов (газоходов, воздухопроводов) не превышает 30°С.Due to its compactness, taking into account the placement of all structural components of the unit on a rigid frame, the entire unit can be placed in a standard shipping container. At the same time, due to the use of an external casing (container wall) that closes the thermal equipment of the installation from the outside, the issue of ensuring the requirements for safe work for maintenance personnel (from burns) is removed. the temperature on the outer surface of the equipment and pipelines (gas ducts, air ducts) does not exceed 30°C.
Благодаря равномерному распределению окислителя (воздуха из системы охлаждения через ресивер 6) и горючего (отходы) в кипящем слое 12 термореактора 1 организуется благоприятное стехиометрическое соотношение и условия для устойчивого процесса горения. Рекуперация тепловой энергии осуществляется путем частичного направления нагретого воздуха в термореактор 1 из ресивера 6 через выходы 7 и 8. Для организации горения с использованием системы автоматического управления важно иметь стабильный газ-окислитель (воздух). Наличие ресивера 6 позволяет выровнять тепловые газовоздушные потоки к равномерным выравненным параметрам по температуре, давлению, скорости истечения (расходу). Ресивер 6 позволяет использовать тепловую энергию для вспомогательных систем установки. Например, отбор воздуха для сушки коллекторов экономайзера от конденсата влаги и т.п.Due to the uniform distribution of the oxidant (air from the cooling system through the receiver 6) and fuel (waste) in the
Таким образом, за счет ресивера 6 и его соединения с зонами 13 и 14 термореактора 1 повышаются газодинамические свойства топлива (окислитель плюс горючее) за счет предварительного нагрева окислителя и горючего. Горючее (отходы) нагреваются в верхней надколосниковой части 14 термореактора 1 за счет конвективного теплообмена и светового излучения из зоны кипящего слоя.Thus, due to the
Процесс горения организован в зоне кипящего слоя 14 и в камере 2 дожига. Ресивер 6 – исполнительный механизм, который непосредственно распределяет горячий воздух из системы охлаждения дымовых газов на организацию процесса горения в термореакторе 1: зону 14 кипящего слоя в районе колосниковой решетки 10, и дожиг дымовых газов в камере 2 дожига. При этом часть воздуха поступает к внешнему потребителю тепловой энергии или сброс тепла в атмосферу.The combustion process is organized in the zone of the
Технические параметры газодинамического тракта в процессе работы установки: температура под колосниковой решеткой 10 – 1400±50°С; температура дымовых газов в скруббере 5 – 80±10°С; давление по всему газодинамическому тракту (дымовых газов) составляет 800±100 Па; степень сжатия воздуха в воздуховоде из ресивера 6 составляет порядка 1,039; производительность рассматриваемой установки до 5 т/час по твердым коммунальным отходам; потребный расход воздуха для стехиометрического горения составляет 12896 м3/час или 4,31 кг/сек, при этом выделяемое тепло с килограмма топлива равняется 9,318 МДж/кг; суммарная мощность установки при производительности 5 т/час, стехиометрическом соотношении при горении и удельной теплоте сгорания 9,318 МДж/кг равняется 12,94 МВт (46590 МДж в час).Technical parameters of the gas-dynamic path during operation of the plant: temperature under the grate 10 - 1400±50°C; flue gas temperature in
Данные параметры свидетельствуют о высоком качестве заявляемой установки (деструктора) с точки зрения тепловой машины: высокий КПД (коэффициент полезного действия) – около 85% (и это при утилизации отходов, а не при сжигании углеводородного топлива типа природного газа), стехиометрическиое соотношение окислитель-горючее (для нашего случая 1:1,1). При этом заявляемая установка является компактной и простой в обслуживании тепловой машиной.These parameters indicate the high quality of the proposed installation (destructor) from the point of view of a heat engine: high efficiency (efficiency) - about 85% (and this is when recycling waste, and not when burning hydrocarbon fuels such as natural gas), the stoichiometric ratio of oxidizing agent - fuel (for our case 1:1.1). At the same time, the proposed installation is a compact and easy-to-maintain heat engine.
После выдержки (закалки) горячих газов в вихревой камере 3 и последующего их резкого охлаждения в теплообменнике 4, вещества, содержащиеся в горячих газах, переходят в атомарное состояние, т.е. не восстанавливаемое состояние. Поэтому периодический частичный сброс дымовых газов из скруббера 5 через воздуховод 12 не приводит к загрязнению окружающей среды. По этим же причинам не имеет место загрязнение окружающей среды на третьем выходе ресивера 6. К возможному потребителю тепловой энергии поступает безвредный горячий воздух. Все вещества в выходящих газах содержатся в атомарном, невосстанавливаемом состоянии, что является безопасным для окружающей среды. Интенсификация перемещения горячего воздуха в установке обеспечивается дымососами 16 и 17.After exposure (hardening) of hot gases in the
В таблице 1 приведены сведения о содержании твердых бытовых отходов в Москве и Московской области.Table 1 provides information on the content of municipal solid waste in Moscow and the Moscow region.
Расчёт горения твёрдых бытовых отходов в реакторе осуществляется по источнику «Методические указания по расчету выбросов загрязняющих веществ в атмосферу от установок малой производительности по термической переработке твердых бытовых отходов и промотходов» (Москва, ООО «Научно-исследовательский институт природных газов и газовых технологий – ВНИИГАЗ», 1999, УДК 502.55.(203).The calculation of combustion of municipal solid waste in the reactor is carried out according to the source "Methodological guidelines for calculating emissions of pollutants into the atmosphere from low-capacity installations for the thermal processing of municipal solid waste and industrial waste" (Moscow, Research Institute of Natural Gases and Gas Technologies - VNIIGAZ LLC) , 1999, UDC 502.55.(203).
В процессе утилизации приведенных отходов, состав которых приведен в таблице, тепловыделение на 1 кг топлива составляло 8,316-9,318 Мдж/кг. При этом расход воздуха составил 2,579 м3/кг.In the process of utilization of the given wastes, the composition of which is given in the table, the heat release per 1 kg of fuel was 8.316-9.318 MJ/kg. The air consumption was 2.579 m 3 /kg.
Производительность установки составила до 5 т/час, при этом потребный расход воздуха составил 12896 м3/час, плотность воздуха при н.у. составил 1,2041 кг/м3, массовый расход воздуха необходимый для полного сжигания топлива при стехиометрическом соотношении с альфа=1 составил 4,31 кг/сек.The productivity of the installation was up to 5 t/h, while the required air flow was 12896 m 3 /h, the air density at n.o. amounted to 1.2041 kg/m 3 , the mass air flow required for complete combustion of fuel at a stoichiometric ratio with alpha=1 amounted to 4.31 kg/sec.
На основе заявляемого изобретения была создана серийная модель установки утилизации отходов КМУО ЦКМ.90.00.00.000, технические характеристики которой приведены в таблице 2:On the basis of the claimed invention, a serial model of the waste disposal plant KMUO TsKM.90.00.00.000 was created, the technical characteristics of which are given in table 2:
с периодическим обслуживаниемConstant,
with
(ширина, длина, высота)Overall dimensions of KMUO from 9 twenty-foot containers, mm
(width Length height)
ГОСТ 12.1.0072-5 grades
GOST 12.1.007
2. Создание однородной массы с использованием шредерной установки1. Removal of metals and debris
2. Creation of a homogeneous mass using a shredder
Размещение всех узлов установки на жестком каркасе, который обладает габаритами, позволяющими разместить его в стандартном транспортном контейнере, позволяет быстро организовать утилизацию значительного количества отходов за счет обеспечения одновременной работы нескольких установок (модулей). Что существенно расширяет функциональные возможности заявляемой установки (за счет вариативности количества установок - модулей, требующихся для обеспечения утилизации отходов любого объема).Placing all units of the installation on a rigid frame, which has dimensions that allow it to be placed in a standard shipping container, allows you to quickly organize the disposal of a significant amount of waste by ensuring the simultaneous operation of several installations (modules). Which significantly expands the functionality of the proposed installation (due to the variability in the number of installations - modules required to ensure the disposal of waste of any volume).
Упрощение конструкции и снижение габаритных размеров установки обеспечивается за счет снижения количества функциональных узлов по сравнению с наиболее близким аналогом, за счет компактного размещения ресивера и камеры дожига.Simplification of the design and reduction of the overall dimensions of the installation is ensured by reducing the number of functional units compared to the closest analogue, due to the compact placement of the receiver and the afterburner.
Повышение производительности обеспечено за счет обеспечения эффективного теплового баланса в установке путем подачи воздуха с выхода ресивера в надколосниковую и подколосниковую зоны терморектора. Повышение производительности по сравнению с наиболее близким аналогом составляет 8-12%.The increase in productivity is ensured by ensuring an effective heat balance in the installation by supplying air from the receiver outlet to the above-grate and under-grate zones of the thermoreactor. The performance increase compared to the closest analogue is 8-12%.
Claims (13)
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2784299C1 true RU2784299C1 (en) | 2022-11-23 |
Family
ID=
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2817604C1 (en) * | 2023-07-26 | 2024-04-16 | Владимир Николаевич Дигин | Waste recycling plant |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2108517C1 (en) * | 1995-07-31 | 1998-04-10 | Сергей Васильевич Иляхин | Method of thermal reworking of wastes |
RU130253U1 (en) * | 2013-02-01 | 2013-07-20 | Сергей Петрович Шимченко | DEVICE FOR THERMAL DESTRUCTION OF RUBBER WASTE |
RU2502018C1 (en) * | 2012-05-10 | 2013-12-20 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе Сибирского отделения Российской академии наук (ИТ СО РАН) | Complex district thermal power plant for environmentally safe processing of solid domestic wastes with production of thermal energy and building materials |
RU2502017C1 (en) * | 2012-05-10 | 2013-12-20 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе Сибирского отделения Российской академии наук (ИТ СО РАН) | Method of environmentally safe treatment of solid domestic wastes with production of thermal energy and building materials and waste burning plant for its realisation |
RU2649357C1 (en) * | 2017-07-03 | 2018-04-02 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский федеральный университет" | Pyrolyse installation for oil pipelines disposal |
RU2659924C1 (en) * | 2017-09-08 | 2018-07-04 | Юрий Михайлович Микляев | Solid carbon-containing waste pyrolysis utilization method and waste treatment system for its implementation |
CN112555834A (en) * | 2020-12-15 | 2021-03-26 | 苏州西热节能环保技术有限公司 | Garbage incineration system and method coupled with chemical chain air separation technology |
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2108517C1 (en) * | 1995-07-31 | 1998-04-10 | Сергей Васильевич Иляхин | Method of thermal reworking of wastes |
RU2502018C1 (en) * | 2012-05-10 | 2013-12-20 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе Сибирского отделения Российской академии наук (ИТ СО РАН) | Complex district thermal power plant for environmentally safe processing of solid domestic wastes with production of thermal energy and building materials |
RU2502017C1 (en) * | 2012-05-10 | 2013-12-20 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе Сибирского отделения Российской академии наук (ИТ СО РАН) | Method of environmentally safe treatment of solid domestic wastes with production of thermal energy and building materials and waste burning plant for its realisation |
RU130253U1 (en) * | 2013-02-01 | 2013-07-20 | Сергей Петрович Шимченко | DEVICE FOR THERMAL DESTRUCTION OF RUBBER WASTE |
RU2649357C1 (en) * | 2017-07-03 | 2018-04-02 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский федеральный университет" | Pyrolyse installation for oil pipelines disposal |
RU2659924C1 (en) * | 2017-09-08 | 2018-07-04 | Юрий Михайлович Микляев | Solid carbon-containing waste pyrolysis utilization method and waste treatment system for its implementation |
CN112555834A (en) * | 2020-12-15 | 2021-03-26 | 苏州西热节能环保技术有限公司 | Garbage incineration system and method coupled with chemical chain air separation technology |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2817604C1 (en) * | 2023-07-26 | 2024-04-16 | Владимир Николаевич Дигин | Waste recycling plant |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN201574162U (en) | Converter flue gas complementary-energy generating system with gas combustion device | |
US5191845A (en) | Method of reprocessing sewage sludge | |
CN102607040A (en) | Method for incinerating domestic garbage and municipal sludge together | |
CN108278617A (en) | Municipal refuse cyclone burning system and its coupling coal fired power plant electricity generation system and method | |
CN102012032A (en) | Medical waste complete incineration device | |
CN113883525A (en) | Garbage treatment system and method coupled with coal-fired generator set | |
CN208398087U (en) | A kind of domestic garbage pyrolysis innoxious burning equipment | |
CN102788355A (en) | Turbulent-style hazardous waste pyrolysis incinerator | |
CN1912354A (en) | Integral process and equipment of garbage fuel synthesis and burning generation | |
RU2784299C1 (en) | Waste disposal plant | |
CN106082571A (en) | Low heat value mud three change processes technique and device | |
RU2106501C1 (en) | Combined cycle method for power generating and combined-cycle plant implementing it | |
JP2001342476A (en) | Method and facility for producing carbonized waste | |
Zhuikov et al. | Experience of Using Synthetic Gas as the Main Fuel in an Industrial Heating Boiler House | |
RU70963U1 (en) | POWER INSTALLATION | |
CN111895420B (en) | Composite fluidized bed sludge incineration treatment furnace | |
CN211450935U (en) | System for coupling power generation of garbage incinerator and garbage gasification furnace | |
RU2788409C1 (en) | Waste disposal plant | |
CN112032725A (en) | Ultrahigh-temperature thermal cyclone type household garbage treatment equipment and treatment method thereof | |
CN105972601A (en) | Anaerobic rubbish decomposition technology | |
CN212362027U (en) | Domestic waste pyrolysis gasification equipment | |
CN205878180U (en) | City domestic waste innocent treatment complete sets | |
CN215675203U (en) | Garbage disposal device of coupling coal-fired generating set | |
RU2133409C1 (en) | Wood waste incinerator | |
CN219063442U (en) | Combustion furnace depending on coal-fired power plant |