Устройство для переработки твердых отходов

 

Изобретение относится к области переработки твердых отходов в коммунальном хозяйстве и промышленности путем их газификации с получением в качестве конечных продуктов дымовых газов и коксозольного остатка, состав которых отвечает природоохранным требованиям. Устройство для переработки твердых отходов содержит внутренний корпус, средства для подачи отходов и выгрузки коксозольного остатка, расположенную снаружи корпуса обогревательную камеру с топкой со средствами для подачи и сжигания топлива и пиролизного газа, подачи воздуха и вывода продуктов сгорания. Стенки корпуса со стороны обогревательной камеры снабжены подвижными перегородками, оси поворота которых перпендикулярны продольной оси корпуса, а их ширина равна или меньше величины зазора между стенками корпуса и обогревательной камеры. Расстояние между осями поворота двух смежных перегородок равно или меньше их ширины. Перегородки снабжены температурными, например биметаллическими, поворотными устройствами. Одна или обе стороны каждой перегородки покрыты теплоизолирующим материалом. Решаемая техническая задача: обеспечение стабильности процесса пиролиза за счет регулирования количества тепла, передаваемого в зону пиролиза, в зависимости от количества тепла, образовавшегося при сгорании выделившегося пиролизного газа. 3 з.п.ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к области переработки твердых отходов в коммунальном хозяйстве и промышленности путем их газификации с получением в качестве конечных продуктов дымовых газов и коксозольного остатка, состав которых отвечает природоохранным требованиям.

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 ans 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 теплообменной поверхности аппарата или температуры его стенок до нереальных значений.

Наиболее близким к заявленному устройству по конструкции, принципу работы и достигаемому результату является устройство для переработки твердых отходов, содержащее горизонтально расположенный корпус, средства для подачи сырья и выгрузки коксозольного остатка, расположенную снаружи корпуса обогревательную камеру с топкой и средствами для подачи и сжигания топлива, подачи воздуха и вывода продуктов сгорания, снабженную разновеликими подвижными перемычками, прикрепленными к верхней стенке корпуса, делящими его внутренний объем на зоны сушки, пиролиза и дожигания, причем верхняя часть зоны дожигания соединена внешним каналом с нижней частью зоны пиролиза, верхняя часть зоны пиролиза соединена внешним каналом с нижней частью зоны сушки, а верхняя часть зоны сушки соединена внешним каналом с топкой /Патент РФ N 2076272 "Устройство для переработки твердых отходов"/.

Недостатком данного устройства является то, что при неоднородности поступающего на переработку исходного сырья имеют место значительные колебания в количестве и калорийности газообразных продуктов, выделяющихся при пиролизе и поступающих затем в топку устройства. А поскольку тепловой потенциал сжигаемых в топке продуктов, передаваемый затем дымовыми газами в зону пиролиза через стенку устройства, является источником основной части тепловой энергии, необходимой для осуществления процесса пиролиза, происходит либо затухание процесса при слишком низкой калорийности сырья, либо, наоборот, его чрезмерная интенсификация при высокой калорийности, приводящая к неуправляемому "разгону" процесса и нерасчетному росту температур, следствием чего может стать разрушение конструкции.

Настоящее изобретение направлено на обеспечение стабильности процесса пиролиза за счет регулирования количества тепла, передаваемого в зону пиролиза, в зависимости от количества тепла, образовавшегося при сгорании выделившегося пиролизного газа.

Указанный технический результат может быть получен за счет того, что устройство для переработки твердых отходов, содержащее внутренний корпус, средства для подачи отходов, дожига полукокса и выгрузки коксозольного остатка (КЗО), расположенную снаружи корпуса обогревательную камеру с топкой со средствами для подачи и сжигания топлива и пиролизного газа, подачи воздуха и вывода продуктов сгорания, снабжено закрепленными на внешних поверхностях стенок корпуса подвижными перегородками, оси поворота которых перпендикулярны продольной оси корпуса, а их ширина равна или меньше ширины зазора между стенками корпуса и обогревательной камеры, расстояние между осями поворота 2-х смежных перегородок равно или меньше ширины перегородки, одна или обе стороны каждой перегородки покрыты теплоизолирующим материалом, а поворот перегородок осуществляется температурными, например, биметаллическими устройствами.

Снабжение корпуса подвижными теплоизолирующими перегородками, позволяющими закрывать или открывать теплопередающую поверхность корпуса и тем самым регулировать тепловой поток от дымовых газов через стенку к сырью, находящемуся внутри корпуса устройства, позволяет процессу саморегулироваться в зависимости от калорийности сырья, подвергающегося пиролизу в данных момент времени. При невысокой температуре дымовых газов благодаря подвижности перегородок они устанавливаются перпендикулярно к поверхностям корпуса и, образовав таким образом систему дымоходов, обеспечивают повышенную теплопередачу от газов к стенке за счет замедления скорости движения газов и увеличения времени контакта и, наоборот, при чрезмерно высокой температуре дымовых газов перегородки устанавливаются параллельно стенкам, обеспечивая тем самым прямой проход газов мимо теплопередающих поверхностей корпуса с минимальным временем контакта.

Снабжение перегородок теплоизолирующими покрытиями позволяет более эффективно регулировать теплообмен между дымовыми газами и корпусом.

Снабжение перегородок температурными, например, биметаллическими, исполнительными устройствами позволяет перегородкам самоустанавливаться в положение, обеспечивающее оптимальный на текущий момент баланс поступающего и используемого тепла.

На фиг.1 изображено предлагаемое устройство, продольный вертикальный разрез; на фиг.2 - поперечный разрез устройства; на фиг.3 - продольный разрез канала между корпусом и обогревательной камерой; на фиг.4 - узел поворота перегородки и на фиг.5 - схема движения дымовых газов при разных положениях перегородок.

Устройство для переработки твердых отходов содержит внутренний корпус 1, средства для подачи отходов 2, дожига полукокса 3 и выгрузки КЗО 4, расположенную снаружи корпуса обогревательную камеру 5 с топкой 6 со средствами для подачи воздуха 7, топлива 8, пиролизного газа 9 и средством для вывода продуктов сгорания 10 и закрепленные на внешних поверхностях стенок корпуса подвижные перегородки 11 с поворотными исполнительными устройствами 12 и теплоизолирующими покрытиями 13.

Устройство для переработки отходов работает следующим образом.

Через средства 7 и 8 в топку подаются воздух и топливо, а образующиеся при сжигании топлива дымовые газы выводятся в канал, образованный стенками корпуса 1 и обогревательной камеры 5, проходя через который они отдают тепло на нагрев стенок корпуса и через них нагревают поступающие внутрь корпуса отходы, а затем через средство 10 выводятся в атмосферу.

В корпус 1 через средство 2 загружают исходное сырье - твердые органосодержащие отходы. Постепенно прогреваясь сырье первоначально подвергается сушке, а затем, по мере прогрева, из него начинают выделяться газообразные продукты термического разложения (пиролиза), которые с парами воды через канал 9 поступают в топку, где их горючие компоненты сгорают, замещая часть топлива, необходимого для процесса.

Образующийся при пиролизе твердый остаток (полукокс) за счет давления подаваемого средством 2 сырья выталкивается в зону дожигания корпуса, куда через средство 3 подается воздух (или паровоздушная или водовоздушная смесь). В результате полукокс газифицируется с образованием в качестве конечных продуктов коксозольного остатка, который удаляется из зоны дожигания средством 4 и синтезгаза, который поступает в зону пиролиза и далее вместе с пирогазом направляется в топку.

При переработке низкокалорийных отходов, относительно слабом газовыделении и, соответственно, малом объеме образующихся в топке дымовых газов перегородки 11 находятся в исходном положении, т.е. перпендикулярно к стенкам корпуса (поверхности нагрева), образуя каналы-дымоходы по которым дымовые газы обтекают поверхность корпуса по траектории, обеспечивающей условия наиболее эффективного теплообмена. При этом максимально используется их тепловой потенциал, так как при таком положении перегородок, помимо обеспечения нужного направления движения дымовых газов, перегородки практически не препятствуют контакту газов с поверхностями нагрева.

При повышении калорийности сырья и, следовательно, увеличении газовыделения и, как следствие, количества и температуры дымовых газов начинает изменяться положение биметаллических исполнительных механизмов 12, перемещающее, в свою очередь, перегородки в направлении к предельному положению - параллельно поверхности корпуса. В этом положении перегородки с одной стороны не препятствуют быстрому прохождению дымовых газов мимо теплообменных поверхностей, а с другой стороны, за счет теплоизолирующих свойств самого материала перегородок и нанесенных на них покрытии 13, ухудшают теплопередачу внутрь корпуса.

Между этими пределами, существуют промежуточные положения перегородок, самоустаналивающихся таким образом, что в зависимости от температуры дымовых газов, являющейся производной от калорийности отходов, в каждый момент времени обеспечивается балансовое равновесие между количеством тепла, вносимого в процесс дымовыми газами и его производной - интенсивностью процесса пиролиза.

Таким образом, совокупность указанных существенных признаков обеспечивает возможность переработки отходов с разной калорийностью без значительных колебаний температурного режима и опасности перегрева конструктивных элементов устройства.

Формула изобретения

1. Устройство для переработки твердых отходов, содержащее внутренний корпус, средства для подачи отходов, дожига полукокса и выгрузки коксозольного остатка, расположенную снаружи корпуса обогревательную камеру с топкой со средствами для подачи и сжигания топлива и пиролизного газа, подачи воздуха и вывода продуктов сгорания, отличающееся тем, что стенки корпуса со стороны обогревательной камеры снабжены подвижными перегородками, оси поворота которых перпендикулярны продольной оси корпуса, а их ширина равна или меньше величины зазора между стенками корпуса и обогревательной камеры.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что расстояние между осями поворота двух смежных перегородок равно или меньше их ширины.

3. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что перегородки снабжены температурными, например биметаллическими, поворотными устройствами.

4. Устройство по любому из пп.1-3, отличающееся тем, что одна или обе стороны каждой перегородки покрыты теплоизолирующим материалом.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5