Способ и устройство термического обезвреживания твердых отходов
Группа изобретений относится к области переработки твердых отходов. Для термического обезвреживания твердых отходов помещают твердые отходы в барабанную сушилку, сушат твердые отходы в барабанной сушилке, перемещают твердые отходы из барабанной сушилки в барабанную печь, их прокаливают в барабанной печи, отводят газы, образованные в процессе обезвреживания, из барабанной сушилки и барабанной печи и выгружают обезвреженные твердые отходы. Твердые отходы сушат и прокаливают путем передачи им тепла от корпусов барабанной сушилки и барабанной печи соответственно. Причем нагревание корпусов осуществляют во внешних камерах подогрева, охватывающих корпус барабанной сушилки и барабанной печи с внешней стороны. Предложенное устройство термического обезвреживания твердых отходов содержит соединенные между собой с помощью устройства для транспортировки барабанную сушилку и барабанную печь, каждая из которых имеет корпус и снабжена загрузочной камерой, разгрузочной камерой и газоходом для отвода газов, образующихся в процессе обезвреживания. Устройство дополнительно снабжено внешними камерами подогрева, охватывающими корпус барабанной сушилки и барабанной печи с внешней стороны с возможностью теплообмена. Изобретение обеспечивает повышение эффективности обезвреживания, уменьшение количества улавливаемых шламов или пыли в системе газоочистки, получаемых в процессе пылеочистки обезвреженных газов, уменьшение энергетических и материальных затрат на обезвреживание, а также габаритов и массы оборудования, установленного в системе газоочистки. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 1 ил.
Заявляемая группа изобретении относится к области переработки твердых отходов и может быть использована для обезвреживания твердых промышленных и бытовых отходов термическим способом.
Из уровня техники известен способ термической переработки промышленных отходов заключается в обезвоживании отходов путем ступенчатой термической сушки отходов до окончательной влажности не более 0,5%, измельчении их (отходов) до размеров гранул не более 1,0 мм и термической обработке отходов путем прокаливания их в среде экзогаза при температуре 600-950°C с последующим охлаждением полученного пресс-порошка, используемого в производстве строительных материалов в качестве основного сырьевого экологически чистого компонента [RU 93048199, МПК C02F 11/12, 14.10.1993].
Известна установка для термической переработки твердых отходов, включающая камерную печь, состоящую из камеры сжигания с бункером для загрузки отходов и выходом для удаления зольного остатка в шлакоприемник, камеры дожигания с газоходом для вывода отходящих газов, скруббер и блок фильтрации газов с бункером-накопителем пыли, причем камера сжигания сообщена с размещенной вертикально над ней и соосно с ней камерой дожигания посредством отверстия, выполненного в промежуточном своде, газоход, размещенный перпендикулярно стенке камеры дожигания, выполнен в виде щелевого рекуператора типа труба в трубе, один конец внутренней трубы которого свободно входит в камеру дожигания в верхней части ее боковой стенки, другой сообщен с камерой нейтрализации вредных и токсичных компонентов отходящих газов, выход которой соединен со входом скруббера, размешенного таким образом, что его вертикальная ось параллельна вертикальной оси печи, а бункер-накопитель пыли сообщен течкой со шлакоприемником, выполненным в виде плавильной печи [RU 2137044, МПК F23G 5/14, 30.09.1998].
Известно устройство для термической обработки отходов, в частности твердых или жидких отходов, путем дистилляции и сушки отходов, включающее в себя камеру загрузки отходов, нагревательную печь, нагревательные средства, соединенные с нагревательной печью, сушильную камеру, расположенную внутри нагревательной печи, транспортные средства для непрерывной транспортировки отходов через сушильную камеру, камеру выгрузки отходов, причем сушильная камера является воздухонепроницаемой и снабжена средствами для предотвращения контакта с атмосферным воздухом, средства для отвода газов, образованных в процессе термической обработки отходов. Известное устройство реализует способ термической обработки отходов, включающий помещение отходов в камеру загрузки, транспортировку отходов через сушильную камеру, где отходы нагревают до заданной температуры, выгрузку обезвреженных отходов и удаление газов, образованных в процессе обезвреживания [WO 2000013811, МПК F23G 5/02, C02F 11/12, C02F 1/04, В09В 3/00, F23G 5/04,07.09.1998].
В качестве наиболее близкого технического решения была выбрана установка термического обезвреживания твердых отходов, содержащая камеру сушки отходов, снабженную загрузочным устройством, барабанную вращающуюся печь сжигания отходов и камеру дожигания с расположенным в нижней ее части выводом коксозольного остатка, причем между камерой сушки и барабанной вращающейся печью сжигания помещена неподвижная промежуточная камера, верхняя часть которой соединена газопроводом, направляющим газообразные продукты сушки в камеру дожигания, а в нижней ее части расположены плазмотрон и канал для подачи дутьевого воздуха в барабанную вращающуюся печь сжигания, в которую из камеры сушки, снабженной плазмотроном, через футерованный желоб, расположенный в неподвижной промежуточной камере, подаются высушенные отходы, а после их сжигания в барабанной вращающейся печи в камеру дожигания снизу поступают горячие продукты горения. Известное устройство реализует способ термической обработки отходов, выбранный в качестве прототипа и включающий помещение отходов в камеру сушки, сушку отходов в камере сушки отходов, сжигание отходов в барабанной вращающейся печи, выгрузку обезвреженных отходов и удаление газов, образованных в процессе обезвреживания [RU 107842, МПК F23G 5/00, F23G 5/14, 18.05.2011].
Общим недостатком известных устройств и способов является то, что теплоноситель подается в тот же объем, где происходит испарение влаги твердых отходов и паров загрязнителей, что увеличивает объем газов внутри устройств, их скорость и, как следствие, количество пыли (шламов) в системе газоочистки, получаемых в процессе пылиочистки обезвреженных газов, что приводит к уменьшению эффективности обезвреживания газов, следовательно, и твердых отходов в целом.
Техническая задача, на решение которой направлена заявляемая группа изобретений, повышение эффективности обезвреживания, уменьшение количества улавливаемых шламов (пыли) в системе газоочистки, получаемых в процессе пылеочистки обезвреженных газов, уменьшение энергетических и материальных затрат на обезвреживание, а также габаритов и массы оборудования, установленного в системе газоочистки.
Сущность заявляемого способа заключается в следующем.
Способ термического обезвреживания твердых отходов включает помещение твердых отходов в барабанную сушилку, сушку твердых отходов в барабанной сушилке, перемещение твердых отходов из барабанной сушилки в барабанную печь, их прокалку в барабанной печи, отведение газов, образованных в процессе обезвреживания, из барабанной сушилки и барабанной печи и выгрузку обезвреженных твердых отходов. В отличие от прототипа сушку и прокалку твердых отходов производят путем передачи им тепла от корпусов барабанной сушилки и барабанной печи соответственно, причем нагревание корпусов осуществляют во внешних камерах подогрева, охватывающих корпус барабанной сушилки и барабанной печи с внешней стороны.
Сущность заявляемого устройства заключается в следующем.
Устройство термического обезвреживания твердых отходов содержит соединенные между собой с помощью устройства для транспортировки барабанную сушилку и барабанную печь, каждая из которых имеет корпус и снабжена загрузочной камерой, разгрузочной камерой и газоходом для отвода газов, образующихся в процессе обезвреживания. При этом в отличие от прототипа заявляемое устройство дополнительно снабжено внешними камерами подогрева, охватывающими корпус барабанной сушилки и барабанной печи с внешней стороны с возможностью теплообмена.
Внешние камеры подогрева выполнены стационарными.
Внешние камеры подогрева барабанной сушилки могут представлять собой теплоизолированные кожуха, охватывающие корпус барабанной сушилки и имеющие, по крайней мере, один патрубок для подачи горячих газов и отвода остывших газов в атмосферу.
В качестве внешних камер подогрева для барабанной печи может быть использована, по крайней мере, одна топочная камера. Каждая топочная камера может представлять собой теплоизолированные кожухи, эксцентрично охватывающие барабанную печь и имеющие горелки и патрубок для отвода дыма.
Барабанная сушилка и барабанная печь установлены под углом 0,5-2° таким образом, чтобы обеспечивалось перемещение твердых отходов внутри них по мере вращения барабанной сушилки и барабанной печи.
Дополнительно корпус разгрузочной камеры барабанной печи соединен с холодильным аппаратом, в качестве которого использован теплообменник с целью охлаждения обезвреженных твердых отходов и подогрева воздуха. Причем холодильный аппарат может быть соединен с помощью воздуховода с внешними камерами подогрева,
В качестве устройства для транспортировки может быть использован питатель.
Заявляемый способ может быть реализован с помощью заявляемого устройства.
Заявляемое устройство и способ поясняются чертежом, где изображен общий вид устройства термического обезвреживания твердых отходов.
Устройство термического обезвреживания твердых отходов содержит соединенные между собой с помощью питателя 1 барабанную сушилку 2 и барабанную печь 3, каждая из которых имеет корпус 4, 5 и снабжена загрузочной камерой 6, 7, разгрузочной камерой 8, 9 и газоходом для отвода газов 10, 11, образующихся в процессе обезвреживания. При этом в отличие от прототипа заявляемое устройство дополнительно снабжено внешними камерами подогрева 12 и 13, охватывающими корпус 4 и 5 барабанной сушилки 2 и барабанной печи 3 с внешней стороны с возможностью теплообмена.
Барабанная сушилка 2 содержит три равноудаленные друг от друга и расположенные по всей длине корпуса 4 барабанной сушилки 2 внешние камеры подогрева 12. Внешние камеры подогрева 12 представляют собой теплоизолированные кожухи, охватывающие корпус 4 барабанной сушилки 2 и имеющие патрубки для подачи горячих газов 15 и патрубки для отвода остывших газов 16.
В качестве внешних камер подогрева 13 для барабанной печи 3 использованы две топочные камеры 13, расположенные в первой половине барабанной печи 3, вторая половина корпуса 5 барабанной печи 3 теплоизолирована с помощью теплоизоляционного материала 14. Топочные камеры 13 представляют собой теплоизолированные кожухи, эксцентрично охватывающие барабанную печь 3 с целью создания топочного пространства и имеющие по три горелки 17 и один патрубок для отвода дыма 18 с помощью воздуховода 19 в две внешние камеры подогрева 12 барабанной сушилки 2 через их патрубки для подачи горячих газов 15.
Барабанная сушилка 2 и барабанная печь 3 установлены под углом 0,5-2° таким образом, чтобы обеспечивалось перемещение твердых отходов внутри них по мере вращения барабанной сушилки 2 и барабанной печи 3.
Внешние камеры подогрева 12 и топочные камеры 13 выполнены стационарными.
Дополнительно корпус разгрузочной камеры 9 соединен с холодильным аппаратом 20, в качестве которого использован пластинчатый теплообменник, с целью охлаждения обезвреженных твердых отходов. В свою очередь холодильный аппарат 20 с целью передачи нагретого воздуха соединен воздуховодом 21 с горелками 17 топочных камер 13 и патрубком для подачи горячих газов 15 внешней камеры подогрева 12 барабанной сушилки 2.
Разгрузочная камера 8 барабанной сушилки 2 и загрузочная камера 7 барабанной печи 3 снабжены газоходами для отвода газов 10 и 11, образующихся в процессе обезвреживания.
Принцип работы заявляемого устройства заключается в следующем.
В загрузочную камеру 6 барабанной сушилки 2 поступают твердые отходы с влажностью 15%. В топочных камерах 13 происходит сжигание природного газа с образованием дымового газа, далее поступающего во внешние камеры подогрева 12 барабанной сушилки 2. В барабанных сушилках 2 происходит сушка твердых отходов при температуре 100°C за счет тепла, передаваемого из внешних камер подогрева 12 через корпус 4 барабанной сушилки 2, с образованием газов в виде испаряющейся влаги твердых отходов и паров загрязнителей.
Далее сухие твердые отходы с помощью питателя 1 через загрузочную камеру 7 попадают в барабанную печь 3, где за счет тепла сгорания природного газа в горелках 17 топочных камер 13 сухие твердые отходы нагреваются до температуры 650-700°C с образованием газов в виде испаряющейся влаги твердых отходов и паров загрязнителей и шламов.
Затем тепло от горячих обезвреженных твердых отходов через корпус 5 разгрузочной камеры 9 барабанной печи 3 поступает в холодильный аппарат 20, таким образом обезвреженные твердые отходы остужаются с целью дальнейшей транспортировки, при этом охлаждающий их воздух в холодильном аппарате 20 нагревается и подается на горелки 17 топочных камер 13, а также во внешнюю камеру подогрева 12 барабанной сушилки 2.
Испаряющаяся влага твердых отходов и пары загрязнителей через газоход 10 разгрузочной камеры 8 барабанной сушилки 2 и газоход 11 загрузочной камеры 7 барабанной печи 3 удаляются из устройства для дальнейшего обезвреживания.
Отработанный нагретый воздух и дымовой газ также удаляются из заявляемого устройства в атмосферу через патрубки для отвода остывших газов 16 и патрубки для отвода дыма 18.
1. Способ термического обезвреживания твердых отходов, включающий помещение твердых отходов в барабанную сушилку, сушку твердых отходов в барабанной сушилке, перемещение твердых отходов из барабанной сушилки в барабанную печь, их прокалку в барабанной печи, отведение газов, образованных в процессе обезвреживания, из барабанной сушилки и барабанной печи и выгрузку обезвреженных твердых отходов, отличающийся тем, что сушку и прокалку твердых отходов производят путем передачи им тепла от корпусов барабанной сушилки и барабанной печи соответственно, причем нагревание корпусов осуществляют во внешних камерах подогрева, охватывающих корпус барабанной сушилки и барабанной печи с внешней стороны.
2. Способ термического обезвреживания твердых отходов по п.1, отличающийся тем, что в качестве внешних камер подогрева барабанной сушилки используют теплоизолированные кожуха, охватывающие корпус барабанной сушилки и имеющие, по крайней мере, один патрубок для подачи горячих газов и отвода остывших газов в атмосферу.
3. Способ термического обезвреживания твердых отходов по п.1, отличающийся тем, что в качестве внешних камер подогрева для барабанной печи используют, по крайней мере, одну топочную камеру.
4. Устройство термического обезвреживания твердых отходов, содержащее соединенные между собой с помощью устройства для транспортировки барабанную сушилку и барабанную печь, каждая из которых имеет корпус и снабжена загрузочной камерой, разгрузочной камерой и газоходом для отвода газов, образующихся в процессе обезвреживания, отличающееся тем, что дополнительно снабжено внешними камерами подогрева, охватывающими корпус барабанной сушилки и барабанной печи с внешней стороны с возможностью теплообмена.
5. Устройство термического обезвреживания твердых отходов по п.4, отличающееся тем, что внешние камеры подогрева барабанной сушилки представляют собой теплоизолированные кожуха, охватывающие корпус барабанной сушилки и имеющие, по крайней мере, один патрубок для подачи горячих газов и отвода остывших газов в атмосферу.
6. Устройство термического обезвреживания твердых отходов по п.4, отличающееся тем, что в качестве внешних камер подогрева для барабанной печи использована, по крайней мере, одна топочная камера.
7. Устройство термического обезвреживания твердых отходов по п.4, отличающееся тем, что корпус разгрузочной камеры барабанной печи соединен с холодильным аппаратом, в качестве которого использован теплообменник.
8. Устройство термического обезвреживания твердых отходов по п.4, отличающееся тем, что в качестве устройства для транспортировки использован питатель.
