Мобильная установка для сжигания органических отходов на полигонах по приему твердых бытовых отходов
Изобретение предназначено для термического обезвреживания и утилизации органических отходов на местах их непосредственного образования или сбора либо с непосредственным выездом оттуда и утилизацией отходов в дороге. В частности, может быть использована для термической переработки биоорганических отходов: сельскохозяйственного производства; продуктов животноводства, птицеводства и рыбхозов, а также некоторых видов медицинских отходов лечебно-профилактических учреждений. Технический результат - повышение производительности термического обезвреживания и утилизации органических отходов как на местах их непосредственного нахождения или сбора, так и с непосредственным выездом оттуда и утилизацией отходов в дороге. Это достигается за счет того, что в мобильной установке для сжигания органических отходов, состоящей из корпуса печи пиролизного типа, модуля для подачи воздуха и энергоносителя в камеру сгорания печи, содержащей систему утилизации отходящих газов, дополнительно имеется шасси транспортного средства с кабиной управления, подрессоренной относительно шасси системой амортизации кабины, на котором расположена платформа с системой виброизоляции относительно шасси транспортного средства, при этом вращение печи может быть обеспечено, например, посредством зубчатой или цепной передачи, вращение которой задается от вала, крутящего колесо, на котором она закреплена, при этом вал вращается от привода электрического или дизельного двигателя, а в центре торцевой поверхности корпуса предусмотрено посадочное место для установки горелки, а наружный патрубок горелки соединен посредством вращающегося разъемного соединения по оси симметрии стакана с трубопроводом подачи в горелку топливной смеси. 3 ил.
Изобретение предназначено для термического обезвреживания и утилизации органических отходов на местах их непосредственного образования или сбора, либо с непосредственным выездом оттуда и утилизацией отходов в дороге. В частности может быть использована для термической переработки биоорганических отходов: сельскохозяйственного производства; продуктов животноводства, птицеводства и рыбхозов, а также некоторых видов медицинских отходов лечебно-профилактических учреждений.
В настоящее время возникает необходимость в утилизации указанных отходов в полевых условиях, на полигонах для их сбора, в местах их временного скопления и в удаленных медицинских учреждениях, с целью обеспечения экологической безопасности окружающей среды и населения. Например, для обеззараживания местности в случае падежа скота от эпидемии, куда мобильная печь может быть транспортирована. В противном случае, трупы животных приходится или закапывать в могильники, что запрещено, или сжигать в стационарных установках куда трупы должны доставляться специальным транспортом. Это требует значительных финансовых затрат и большего времени для обезвреживания местности и увеличивает риск распространения инфекции. Аналогичные проблемы возникают при необходимости обезвреживания медицинских отходов.
Наиболее близким техническим решением к заявленному объекту является установка по патенту RU №2198024, состоящая из корпуса печи пиролизного типа, модуля для подачи воздуха и энергоносителя в камеру сгорания печи, содержащая систему утилизации отходящих газов.
Недостатком известного устройства является невозможность использования в полевых условиях, сложность процесса и потребность привозить отходы к месту переработки. Опыт применения стационарных печей для утилизации органических отходов путем их сжигания выявил и те их недостатки, которые ограничивают срок их эксплуатационной надежности. Применение стационарных печей в сельской местности нецелесообразно по причине их нерентабельности. Поскольку требование надежности является одним из основных, рассмотрим недостаток, устранение которого, необходимо выполнить в первую очередь. К главному недостатку следует отнести разрушение футеровки печи вследствие неравномерного распределения отходов, в камере сжигания, а следовательно, и тепловой мощности в сочетании с агрессивной средой, создаваемой при сжигании отходов. Восстановление футеровки связано с большими затратами средств и времени. Обычно затраты по замене футеровки составляют примерно половину стоимости печи. Кроме того, процесс разрушения футеровки в мобильной печи ускоряется из-за наличия вибраций во время движения.
Технический результат - повышение производительности термического обезвреживания и утилизации органических отходов как на местах их непосредственного нахождения или сбора, так и с непосредственным выездом оттуда и утилизацией отходов в дороге.
Это достигается за счет того, что в мобильной установке для сжигания органических отходов, состоящей из корпуса печи пиролизного типа, модуля для подачи воздуха и энергоносителя в камеру сгорания печи, содержащей систему утилизации отходящих газов, дополнительно имеется шасси транспортного средства с кабиной управления, подрессоренной относительно шасси системой амортизации кабины, на котором расположена платформа с системой виброизоляции относительно шасси транспортного средства, при этом вращение печи может быть обеспечено, например, посредством зубчатой или цепной передачи, вращение которой задается от вала, крутящего колесо, на котором она закреплена, при этом вал вращается от привода электрического или дизельного двигателя, а в центре торцевой поверхности корпуса предусмотрено посадочное место для установки горелки, а наружный патрубок горелки соединен посредством вращающегося разъемного соединения по оси симметрии стакана с трубопроводом подачи в горелку топливной смеси.
На фиг. 1 представлен общий вид установки, на фиг. 2 - поперечный разрез А-А печи, на фиг. 3 - схема топливной горелки.
Мобильная установка для сжигания органических отходов (фиг. 1 и 2) на полигонах по приему твердых бытовых отходов (ТБО) состоит из следующих основных узлов: шасси транспортного средства 14 на осях 19 колесных пар 20 с кабиной управления 17, подрессоренной относительно шасси 14 системой амортизации кабины 18, на котором расположена платформа 16 с системой виброизоляции 15 относительно шасси 14 транспортного средства. Для снижения передачи тепла от корпуса печи размер диаметра передаточного звена вращения может быть увеличен за счет припайки спиц 11 или увеличения диаметра самого колеса 10. Вращение печи может быть обеспечено, например, посредством зубчатой или цепной передачи 7, вращение которой задается от вала 3, крутящего колесо 12, на котором она закреплена. Вал 3 либо вращается от привода электрического или дизельного двигателя, либо вращение ему передается от вала двигателя автомобиля, например, аналогично принципу передачи вращения бетоносмесителя в бетономешалке. В центре торцевой поверхности корпуса 1 предусмотрено посадочное место для установки горелки 4 (фиг. 3), а наружный патрубок горелки 8 соединен посредством вращающегося разъемного соединения 5 по оси симметрии стакана с трубопроводом 9 подачи в горелку 4 топливной смеси.
Конструкция печи представляет собой металлическую стаканоподобную емкость, являющуюся корпусом 1 печи, которая также может содержать откидную крышку для загрузки отходов. Внутренняя поверхность выполнена из жаропрочной стали, стойкой к агрессивной среде, имеющей на внутренней поверхности винтовые выступы 13 (по типу шнека). Они позволяют при вращении печи обеспечить равномерность нагрева свода и примыкающих к нему торцевых поверхностей печи, а также перемешивать отходы в камере сгорания для ускорения процесса сжигания отходов. Внешняя поверхность печи изготовлена из теплоизоляционных материалов. Форма корпуса печи может быть, например, цилиндрической или в форме другого тела вращения, например в форме бетоносмесителя бетономешалки. Корпус 1 имеет вращающиеся соединения с опорными частями 2, закрепленными на передвижной платформе или на шасси автомобиля. Это может быть реализовано, например, посредством выполнения опорных частей 2 в виде цилиндрических тубусов, внутри которых корпус 1 печи вращается на роликовых опорах.
Горелка 4 топливной смеси (фиг. 3) состоит из цилиндрического полого корпуса 21 с каналом 23 для подвода жидкости и соосную, жестко связанную с корпусом втулку 22 с закрепленным в ее нижней части соплом, выполненным в виде цилиндрической двухступенчатой втулки 24, верхняя цилиндрическая ступень 26 которой соединена посредством резьбового соединения с, соосным с ней, центральным сердечником 27, имеющим центральное отверстие 29, и установленным с кольцевым зазором 10 относительно внутренней поверхности цилиндрической втулки 24.
Кольцевой зазор 30 соединен, по крайней мере, с тремя радиальными каналами 25, выполненными в двухступенчатой втулке 24, соединяющими его с кольцевой полостью 28, образованной внутренней поверхностью втулки 2 и внешней поверхностью верхней цилиндрической ступени 26, причем кольцевая полость 28 связана с каналом 23 корпуса 21 для подвода жидкости.
К центральному сердечнику 27, в его нижней части, жестко прикреплен распылитель, выполненный в виде усеченного конуса 31, соосного центральному отверстию 29 сердечника и прикрепленного своим верхним основанием к основанию цилиндра центрального сердечника 27, а к нижнему основанию усеченного конуса 31, посредством, по крайней мере, трех спиц 33, прикреплен рассекатель 32, который выполнен в виде торцевой круглой пластины, края которой отогнуты в сторону кольцевого зазора 30.
На внешней боковой поверхности усеченного конуса 31 имеются винтовые канавки (на чертеже не показано), которые способствуют более интенсивному распыливанию жидкости.
В рассекателе 32, который прикреплен к нижнему основанию усеченного конуса 31, посредством, по крайней мере, трех спиц 33, и выполнен в виде торцевой круглой пластины, края которой отогнуты в сторону кольцевого зазора 30, осесимметрично центральному отверстию 29 центрального сердечника 27, выполнено дроссельное отверстие 34.
Возможен вариант, когда к втулке 22, жестко связанной с корпусом 21, в ее нижней части соосно прикреплен внешний диффузор 35, а к нижнему основанию усеченного конуса 31 распылителя, жестко прикрепленного к центральному сердечнику 27, в его нижней части, при этом на внешней боковой поверхности усеченного конуса 31 имеются винтовые канавки, соосно прикреплен внутренний перфорированный диффузор 36, таким образом, что выходные сечения внешнего 35 и внутреннего 36 диффузоров, лежат в одной плоскости.
Горелка 4 топливной смеси работает следующим образом.
Жидкость под давлением подается в полость корпуса форсунки 21 и затем поступает по двум направлениям: первое - в кольцевую полость 28 через радиальные каналы 25, затем в кольцевой зазор 30 между соплом и центральным сердечником 27. При давлениях на входе более 0,2 МПа жидкость разгоняется с образованием пленки жидкости, которая не отрывается от его внешней поверхности и приобретает вращательное движение на винтовой внешней поверхности усеченного конуса 31.
Второе направление, по которому поступает жидкость, - через канал 23 для подвода жидкости в полость центрального отверстия 29 центрального сердечника 27, а затем через полость усеченного конуса 31 поступает на рассекатель 32, который выполнен в виде торцевой круглой пластины, края которой отогнуты в сторону кольцевого зазора 30, при этом происходит многократное дробление капельных потоков жидкости, истекающих по этим направлениям.
Наличие газовых включений в жидкости дополнительно возмущает ее поверхность, что приводит к волнообразованию и объемному дроблению жидкостной пленки. Потери механической энергии при внешнем разгоне (по внешней конической поверхности) уменьшаются по сравнению с таким же разгоном в закрытом канале.
Мобильная установка для сжигания органических отходов работает следующим образом.
В центре на противоположной торцевой поверхности стакана корпуса 1, являющейся откидной крышкой печи, выполнено отверстие для жесткого закрепления в нем патрубка трубы 6 для отвода продуктов сгорания. Загрузка печи отходами может осуществляться при открывании крышки печи, для чего патрубок трубы отсоединяется от неподвижного трубопровода 6. После загрузки печи крышка на корпусе плотно и герметично закрывается и патрубок трубы с помощью вращающегося соединения соединяется с отводящим трубопроводом. По трубопроводу 6 продукты сгорания поступают, либо на очистной фильтр с выводом в атмосферу, либо перед этим в камеру дожигания (на чертеже не показана).
Сжигание отходов в печи осуществляется при ее вращении, что позволяет в случае чрезвычайных эпидемиологических ситуациях или при радиоактивном заражении местности быстро вывезти опасные для здоровья человека органические отходы с места происшествия, утилизируя их по дороге непосредственно на автомобиле или передвижной платформе, например, железнодорожного вагона. Поскольку устройство исключает использование футеровки в печи и за счет вращения печи происходит равномерное распределение тепловой мощности по ее внутренней поверхности, исключаются скачки теплового напряжения в материале корпуса печи, что повышает срок ее эксплуатационной службы и практически исключает потребность в ремонте в виду того, что внутри печи отсутствуют какие-либо узлы, кроме корпуса, которые подвергаются воздействию температурной агрессивной среды.
Мобильная установка для сжигания органических отходов, состоящая из корпуса печи пиролизного типа, модуля для подачи воздуха и энергоносителя в камеру сгорания печи, содержащая систему утилизации отходящих газов, и состоит из следующих основных узлов: шасси транспортного средства с кабиной управления, подрессоренной относительно шасси системой амортизации кабины, на котором расположена платформа с системой виброизоляции относительно шасси транспортного средства, при этом вращение печи может быть обеспечено, например, посредством зубчатой или цепной передачи, вращение которой задается от вала, крутящего колесо, на котором она закреплена, при этом вал вращается от привода электрического или дизельного двигателя, а в центре торцевой поверхности корпуса предусмотрено посадочное место для установки горелки, а наружный патрубок горелки соединен посредством вращающегося разъемного соединения по оси симметрии стакана с трубопроводом подачи в горелку топливной смеси, при этом конструкция печи представляет собой металлическую стаканоподобную емкость, являющуюся корпусом печи, которая также может содержать откидную крышку для загрузки отходов, а внутренняя поверхность выполнена из жаропрочной стали, стойкой к агрессивной среде, имеющей на внутренней поверхности винтовые выступы, горелка топливной смеси содержит полый корпус с соплом и центральным сердечником, корпус выполнен с каналом для подвода жидкости и содержит соосную, жестко связанную с ним втулку с закрепленным в ее нижней части соплом, выполненным в виде цилиндрической двухступенчатой втулки, верхняя цилиндрическая ступень которой соединена посредством резьбового соединения с, соосным с ней, центральным сердечником, имеющим центральное отверстие, и установленным с кольцевым зазором относительно внутренней поверхности цилиндрической втулки, при этом кольцевой зазор соединен, по крайней мере, с тремя радиальными каналами, выполненными в двухступенчатой втулке, соединяющими его с кольцевой полостью, образованной внутренней поверхностью втулки и внешней поверхностью верхней цилиндрической ступени, причем кольцевая полость связана с каналом корпуса для подвода жидкости центральному сердечнику, в его нижней части, жестко прикреплен распылитель, выполненный в виде усеченного конуса, соосного центральному отверстию сердечника и прикрепленного своим верхним основанием к основанию цилиндра центрального сердечника, а к нижнему основанию усеченного конуса, посредством, по крайней мере, трех спиц, прикреплен рассекатель, который выполнен в виде торцевой круглой пластины, края которой отогнуты в сторону кольцевого зазора, а на внешней боковой поверхности усеченного конуса имеются винтовые канавки, а в рассекателе форсунки, который прикреплен к нижнему основанию усеченного конуса, посредством, по крайней мере, трех спиц, и выполнен в виде торцевой круглой пластины, края которой отогнуты в сторону кольцевого зазора, осесимметрично центральному отверстию центрального сердечника, выполнено дроссельное отверстие, отличающаяся тем, что к втулке, жестко связанной с корпусом форсунки, в ее нижней части, соосно прикреплен внешний диффузор, а к нижнему основанию усеченного конуса распылителя, жестко прикрепленного к центральному сердечнику, в его нижней части, при этом на внешней боковой поверхности усеченного конуса имеются винтовые канавки, соосно прикреплен внутренний перфорированный диффузор таким образом, что выходные сечения внешнего и внутреннего диффузоров лежат в одной плоскости.
