Методы переработки и утилизации отходов

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ СЛОЕВОГО СЖИГАНИЯ

Метод слоевого сжигания неподготовленных отходов в мусоросжигательных установках наиболее распространен. В соответствии с этим методом помимо выполнения санитарно-гигиенических мероприятий можно получить тепловую или электрическую энергию, сократить до минимума расстояние между местом сбора отходов и мусоросжигательным заводом (МСЗ), значительно экономить земельные площади. При поступлении на МСЗ мусоровозы взвешивают на платформенных автоматических весах, затем по эстакаде мусоровозы поступают для разгрузки в приемное помещение, где происходит выгрузка одновременно нескольких мусоровозов в бункер-накопитель. Из бункера - накопителя мусор с помощью мостового крана поставляется в загрузочный желоб питателя печи. Питатель распределяет мусор по колосниковой решетке, где происходит сжигание, постоянное перемешивание и постепенное перемещение вниз. Сжигание мусора завершается приблизительно на 2/3 длины решетки, а на оставшейся части мусор, превратившийся в шлак, постепенно охлаждается под действием подаваемого в топку воздуха. Шлак составляет около 25% по массе от общего количества сжигаемых отходов. Структурная схема технологии слоевого сжигания представлена на рис.

Горячий шлак падает в бункер, а затем в бак с водой, в котором охлаждается до 80….90 ^оС. Из бака шлак удаляется толкателем в желоб, из которого, уже охлажденный, поступает на ленточный транспортер, далее через виброполотно для удаления металлических частиц, которые удаляются в специальные емкости, а освобожденный шлак поступает по ленте в шлаковый отсек бункера-накопителя.

Некоторые виды отходов при сжигании выделяют токсичные, канцерогенные и ядовитые вещества, являющиеся прямой угрозой здоровью людей и, приносящие вред окружающей природной среде, в связи с этим, не все виды органических отходов могут быть подвержены переработке по такой технологии.

По прогнозам специалистов слоевое или камерное сжигание специально подготовленных отходов в топках котлов или цементных печах в ближайшее десятилетие получат широкое применение.

В настоящее время в США и Великобритании проводятся работы по переработке отходов в гранулированное топливо, которое длительное время можно хранить и транспортировать на относительно большие расстояния. Технологический процесс получения такого топлива на первой ступени подготовки отходов состоит из двух операций: дробления отходов и последующей сепарации черных металлов. Однако, получаемое по такой схеме переработки отходов, топливо содержит значительное количество балластных фракций и имеет низкое качество. В связи с этим, необходимо использовать дополнительные аппараты, механизмы и агрегаты, позволяющие обогащать, гранулировать и брикетировать топливо из отходов.

Измельченное и прошедшее воздушную сепарацию гранулированное топливо, по виду напоминает мягкое конфетти. Многие котельные установки, оборудованные устройствами для удаления шлака и летучей золы, нуждаются лишь в небольшой модернизации для работы на таком топливе.

При проектировании котельных установок совместного сжигания гранулированного и природного топлива необходимо учитывать свойства топлива: теплоту сгорания, элементный состав, включая N, S, F, Cl, состав шлака, температуру его плавления и т.д.

Пиролизу подвергается некомпостируемая часть бытовых отходов (НБО), включающая резину, кожу, пластмассу, дерево и т.д., которая не может быть переработана в компост. Схема пиролиза отходов показана на рис. 1.8.

Пиролиз (иногда называемый деструктивной перегонкой) представляет собой процесс термического разложения отходов без доступа или при недостатке кислорода, в результате которого происходит расщепление органической массы, рекомбинация продуктов расщепления с образованием термодинамически стабильных веществ: твердого осадка, смол и пиролизного газа.

В результате пиролиза происходит распад органического материала и синтез новых продуктов. Обе стадии процесса взаимно связаны и протекают одновременно. При этом, в определенный промежуток времени в зависимости от температуры и времени может превалировать та или другая стадия. Количество и состав продуктов пиролиза зависит от состава отходов и температуры разложения. Общую схему пиролиза можно представить следующим образом:

Твердые отходы + Q =твердый остаток + жидкие продукты + газы+Q₁,

где Q - дополнительное топливо,

Q₁ - вторичное топливо.

На первой стадии НБО поступают в сортировочное отделение, далее в приемный бункер пиролизной установки. Для бесперебойной работы пиролизной установки необходим двухсуточный запас хранения отходов. Из приемного бункера отходы с помощью грейферного ковша подают в промежуточный бункер, днищем которого служит пластинчатый питатель, предназначенный для загрузки отходов в реактор.

Рис. 1.7. Структурная схема переработки отходов в гранулированное топливо

В печи пиролизной установки при температуре 500….550 ^оС без

доступа воздуха происходит термическая деструкция (пиролиз) НБО. В результате образуется парогазовая смесь, содержащая в своем составе летучие вещества, пары смол и твердый углеродсодержащий продукт - пирокарбон.

сжигание бытовой отходы

Размещено на http://www.allbest.ru/

Для использования тепла горения углеводородов и перевода ряда химических веществ (меркаптан, сероводород, циановодород и т.д.) в безвредные элементы предусматривают их дожиг в специальной камере при температуре 100 ^оС в потоке отходящих от печей пиролиза газов.

Полученный в печи пирокарбон с температурой 450….500 ^оС поступает в холодильный барабан, где охлаждается до 40….50 ^оС, и далее по ленточному конвейеру подается на размол, предварительно пройдя электромагнитный сепаратор для извлечения остатков черного металла, и затем поступает на полигональное сито, для отделения крупных камней, а далее подвергается помолу. Измельченные частицы размером до 5 мм и менее поступают на сепарацию для извлечения оставшихся частиц цветных металлов, а пирокарбон направляют на расфасовку и затем на склад готовой продукции. Отсортированные частицы цветных металлов накапливаются в контейнерах.

Еще одним из наиболее применяемых методов переработки твердых бытовых отходов является компостирование, которое можно разделить на:

- аэробное компостирование ТБО в промышленных условиях;

- аэробное компостирование ТБО в полевых условиях;

- анаэробное компостирование ТБО.

Переработка отходов на компост - достаточно совершенный прием их обезвреживания и последующего использования.

Технологический процесс аэробного компостирования ТБО в промышленных условиях (рис.1.9.) полностью механизирован.

Твердые бытовые отходы доставляются мусоровозами и разгружаются в приемные бункеры с днищами, выполненными в виде пластинчатых питателей. Из приемных бункеров отходы разгружают на ленточные конвейеры, по которым они направляются в сортировочный корпус, оснащенный грохотами, электромагнитными и аэродинамическими сепараторами, производящими первичную сортировку поступающих отходов.

Крупные некомпостируемые фракции (картонные ячейки, бумага, текстиль и т.п.) или так называемые некомпостируемые отходы (НБО) ссыпают на конвейер и направляют в бункер балласта.

Просеянный материал по конвейерам подается на технологическую линию, проходя последовательно сепараторы черного, цветного металла и аэросепараторы, выделяющие легкие фракции - пленку и бумагу. Легкая фракция отправляется потребителю, либо при отсутствии его - на пиролиз. Отсортированный черный металл конвейерами подается в бункер металла и далее на пресс. Цветной металл по конвейерам подается в бункеры - накопители.

Отсортированные отходы, предназначенные для компостирования, по конвейерам подают в загрузочные устройства биотермических барабанов, где происходит биотермический процесс обезвреживания отходов благодаря активному росту термофильных микроорганизмов в аэробных условиях. Под действием развивающейся микрофлоры сложные, быстро гниющие органические вещества разлагаются, образуя компост.

Разгружают биобарабаны на ленточные конвейеры, которые, перегружаясь на другие конвейеры, доставляют компост в сортировочный корпус, в котором установлены баллистические стеклосепараторы (конвейеры с быстрым движением ленты - 2….7 м/с) с пневмоотсевом пленки и инерционные грохоты. Отсортированный материал с помощью разделительной воронки помещается в различные отсеки. Тяжелые частицы (стекло, камни), обладающие большей инерцией, перемещаются в дальний отсек, а легкие фракции (компост обладающие большей инерцией, летят в дальний отсек, а легкие фракции () котором установлены баллистические стеклосепараторы с ) ссыпаются в ближний.

Далее компост попадает на мелкое сито (10…15 мм) инерционного грохота, после прохода которого компост окончательно очищается от балластных фракций.

Стекло и мелкий балласт ссыпаются в тележки-прицепы, а компост по системе конвейеров подается на складские площадки. Далее с помощью бульдозеров формируют штабеля компоста, которые периодически перелопачивают и при необходимости увлажняют. Время дозревания компоста на складе обычно составляет не менее 2 месяцев при высоте штабеля до 2 м. Хранение дозревшего компоста - 3 месяца при высоте штабеля до 5 м.

В городах с населением 50 тыс. жителей и более при наличии вблизи города свободных территорий применяют аэробное компостирование ТБО в полевых условиях.

Рис. 1.9. Структурная схема технологии аэробного компостирования ТБО в промышленных условиях

При правильно организованном полевом компостировании получают компост, обеспечивая защиту от загрязнений почвы, атмосферы, грунтовых и поверхностных вод.

Существуют две принципиальные схемы полевого компостирования:

- с предварительным дроблением ТБО;

- без предварительного дробления ТБО.

В первом случае ТБО измельчают специальными дробилками; во втором - измельчение (менее эффективное) происходит за счет естественного разрушения при многократном «перелопачивании» компостируемого материала. Не измельченные фракции отделяют на контрольном грохоте.

Установки полевого компостирования, оснащенные дробильно-сортировочным оборудованием для предварительного измельчения ТБО, обеспечивают больший выход компоста и дают меньше отходов производства (рис. 1.10). Измельчение ТБО осуществляется в молотковых дробилках или в небольших биотермических барабанах. Время нахождения материала в барабане не более 1 сут. при вращении его с частотой до 3,5 мин ^-1 и более. Барабан обеспечивает достаточное для дальнейшей обработки измельчение ТБО за 1200….2000 оборотов, или 6….10 ч. Затем полученный материал поступает на сито барабанного грохота с ячейками диаметром 38 мм. При полевом компостировании ТБО, доставляемые на полевой стан, разгружают в приемный бункер или на выровненную площадку. Бульдозером или специальными машинами формируют штабеля, в которых происходят процессы аэробного биотермического компостирования.

Для предотвращения рассеивания легких фракций мусора, интенсивного размножения насекомых и устранения неприятного запаха поверхность штабеля укрывают слоем торфа, зрелого компоста или грунта толщиной около 0,2 м.

В процессе компостирования влажность материала интенсивно снижается, поэтому наряду с «перелопачиванием» и принудительной аэрацией для повышения активности биотермического процесса штабеля увлажняют.

В последние годы ведутся работы по метановому сбраживанию ТБО. Во Франции апробирована в производственных условиях технология переработки ТБО в анаэробных условиях с получением горючего газа и органических удобрений. Схема переработки ТБО методом анаэробного компостирования показана на рис. 1.11. Технологический процесс переработки заключается в следующем. Твердые бытовые отходы разгружают в приемный бункер, откуда грейферным краном их подают на питатель, а затем в коническую дробилку с вертикальным валом. Из дробилки измельченные ТБО перегружают на ленточный конвейер, проходящий под электромагнитным сепаратором, предназначенным для извлечения черного металлолома. Очищенные от черного металлолома отходы подают в метантенк вместимостью 500 м³, где их выдерживают в анаэробных условиях 10….16 сут. при температуре 25 ^оС с целью его сбраживания. В результате из каждой тонны отходов получают около 120….140 м³ биогаза, часть которого из метантенка поступает в газгольдер, а другую часть компрессором через уравнительную камеру подают под давлением под слой перерабатываемых отходов с целью перемешивания сбраживаемой массы.

Отработанную твердую фракцию выгружают и затем подают в шнековый пресс для частичного обезвоживания. Затем обезвоженная твердая фракция поступает в разрыхлитель и оттуда в цилиндрический грохот, в котором материал разделяют на массу, используемую в качестве органических удобрений, и крупный отсев.

Из 1 т бытовых отходов в среднем может быть получено: 410 кг органических удобрений влажностью 30 %, 50 кг металлолома и балластных фракций, извлекаемых магнитным сепаратором и отбрасываемых дробилкой, 250 кг крупного отсева, отделяемого и отбрасываемого цилиндрическим грохотом, 170 кг составляют газовые потери и фильтрат.

При сжигании биогаза без предварительной очистки выделяется 23400 кДж/м³ тепла, или после его очистки от примесей диоксида углерода и сероводорода - 35600 кДж/м³.

Методом анаэробного компостирования могут быть переработаны некоторые виды отходов сельскохозяйственного производства и пищевой промышленности.

Рис. 1.11 Схема переработки ТБО методом анаэробного компостирования

Однако при сжигании отходов выделяются твердые и газообразные отравляющие вещества, поэтому все современные МСЗ должны быть оборудованы высокоэффективными газоочистными устройствами, стоимость которых достигает 50 % общих капиталовложений на строительство МСЗ.

В России построено восемь МСЗ (три в Москве, по одной во Владимире, Владивостоке, Сочи, Мурманске, Пятигорске) и 1 на Украине (Харькове, Киеве, Севастополе).

Технологическая схема одного из московских мусоросжигательных заводов, построенного в 70-х годах, показана на рисунке 3.1

На МСЗ сжигают доставляемый на него мусор без какой бы то ни было предварительной подготовки или обработки.

При поступлении на завод мусоровозы взвешивают на платформенных автоматических весах. Затем по эстакаде мусоровоза ступают для разгрузки в приемное помещение, оборудовав виде холла с воротами. Несколько пунктов разгрузки предусматривают гравитационную выгрузку одновременно нескольких мусоровозов в бункер-накопитель. Мусор из бункера-накопителя часто забирает мостовой кран, оборудованный грейферным ковшом «Полип» вместимостью 5 м³ с гидроэлектрической системой управления. В приемном отделении поддерживается некоторое разжижение воздуха за счет забора из него дутьевого воздуха для поддержания процесса горения ТБО в котлоагрегатах, что предотвращает выброс неприятных запахов и пыли за пределы отделения. Мусор из приемного бункера подают в загрузочный желоб питателя печи котлоагрегата до определенной высоты. Емкость желоба образует буферный резерв питания печи. Образуемая таким образом колонна рузочн обе5:печивает герметичность между камерой горения и загрузочным бункером. Нижняя часть желоба защищена водяной рубашкой от перегрева в случае подъема пламени. Питатель распределяет мусор по колосниковой решетке, на которой сжигают мусор. Он является основным элементом печи.

Мусор, сжигаемый на решетке, постепенно перемещается, постоянно перемешиваясь. Сжигание мусора завершается приблизительно на 2/3 длины решетки, а на оставшейся части мусор, превратившийся в шлак, постепенно охлаждается под действием попадаемого в топку воздуха.

Одним из решений проблемы является создание турбогенераторов, работающих на низкотемпературном паре, тем более что подобные агрегаты необходимы и для других нетрадиционных источников энергии (геотермальной, солнечной и т. п.). МСЗ проектируют и строят как обособленные предприятия нашейные всем необходимым оборудованием (химводоподготовкой, деаэрационной установкой, необходимыми подогревать питательными насосами и т. п.). На МСЗ предусматривают та склады, служебно-бытовые помещения и т. д.

Для снижения капитальных затрат рационально совмещать на од-

Существует три вида выбросов из мусоросжигательных установок: газы, выходящие из дымовой трубы; сточные воды; летучая зола и шлак.

Наиболее вредными выбросами мусоросжигательных установок считают отходящие газы и летучую золу. Поскольку основной вредной составляющей дымовых газов являются содержащиеся в них взвешенные частицы и отравляющие вещества, то их концентрацию и принимают в качестве главного показателя санитарно-гигиенического аспекта работы таких сооружений.

В большинстве стран, широко применяющих сжигание как метод обезвреживания бытовых отходов, действуют или разрабатываются законопроекты, ограничивающие выброс мусоросжигательными установками в атмосферу вредных веществ

ГЛАВА 2. СЖИГАНИЕ И ПИРОЛИЗ ТВЕРДЫХ БЫТОВЫХ ОТХОДОВ

Опыт показывает, что для крупных городов с населением более 0,5 млн. жителей целесообразнее всего использовать термические методы обезвреживания ТБО.

Термические методы переработки и утилизации ТБО можно подразделить на три способа:

слоевое сжигание исходных (неподготовленных) отходов в мусоросжигательных котлоагрегатах (МСК);

слоевое или камерное сжигание специально подготовленных отходов (освобожденных от балластных фракций) в энергетических котлах совместно с природным топливом или в цементных печах;

пиролиз отходов, прошедших предварительную подготовку или без нее.

Несмотря на разнородность состава твердых бытовых отходов, их можно рассматривать как низкосортное топливо (тонна отходов дает при сжигании 1000--1200Гкал тепла). Термическая переработка ТБО не только их обезвреживает, но и позволяет получать тепловую и электрическую энергию, а также извлекать имеющийся в них черный металлолом. При сжигании отходов процесс можно полностью автоматизировать, а следовательно, и резко сократить обслуживающий персонал, сведя его обязанности до чисто управленческих функций. Это особенно важно, если учесть, что персоналу приходится иметь дело с таким антисанитарным материалом, как ТБО.

Слоевое сжигание ТБО в котлоагрегатах. При данном способе обезвреживания сжигаются все поступающие на завод отходы без какой-либо предварительной подготовки или обработки. Метод слоевого сжигания исходных отходов наиболее распространен и изучен. Однако при сжигании выделяется большое количество загрязняющих веществ, поэтому все современные мусоросжигательные заводы оборудованы высокоэффективными устройствами для улавливания твердых и газообразных загрязняющих веществ, стоимость их достигает 30% кап. затрат на строительство МСЗ.

Первая мусоросжигательная установка общей производительностью 9т/ч введена в эксплуатацию в Москве в 1972 году. Она предназначалась для сжигания остатков после компостирования на мусороперерабатывающем заводе. Мусоросжигательный цех находился в одном здании с остальными цехами завода, который в связи с несовершенством технологического процесса и получаемого компоста, а также из-за отсутствия потребителя на этот продукт в 1985 году был закрыт.

Первый отечественный мусоросжигательный завод был построен в Москве (спецзавод №2). Режим работы завода -- круглосуточный, без выходных дней. Тепло, получаемое от сжигания отходов, используется в городской системе теплоснабжения.

Институт «Гипрокоммунэнерго» спроектировал для Владивостока МСЗ, оборудованный МСК Брненского машиностроительного завода (ЧСФР) с горизонтальной переталкивающей колосниковой решеткой. На заводе смонтированы три агрегата, сжигающие в час в совокупности 18 т отходов.

Установка подобной конструкции спроектирована и в Тбилиси для ликвидации некомпостируемой части отходов. В отличие от Владивостокской здесь не. устройства для утилизации тепла уходящих газов. Ее производительность составляет 8т/ч.

В 1973 году предприятие «ЧКД--Дукла» (ЧСФР) приобрело у фирмы «Дойче -- Бабкок» (ФРГ) лицензию на изготовление МСК с валковой колосниковой решеткой. По внешнеторговым связям котлы, выпускаемые этим предприятием, приобретены для ряда городов нашей страны.

В 1980 году Кусинский машиностроительный завод и ПО «Сибэнергомаш» по техническому заданию «Харьковкоммунэнерго», ЦКТИ, АКХ и «Гипрокоммунэнерго» приступили к разработке отечественного МСК с валковой колосниковой решеткой производительностью 15 т/ч сжигаемых отходов. Котлоагрегат производительностью 3 т/ч Бийского котельного и Кусинского машиностроительного заводов применен на Владимирском экспериментальном МСЗ. В котлоагрегате использованы верхний и нижний барабаны котла типа ДКВР-10/13 с внесением минимально необходимых изменений в конфигурацию их трубной части. Котел принят государственной комиссией для повторного применения.

В 1984 году введен в эксплуатацию в Москве самый крупный отечественный мусоросжигательный спец. завод № 3, основное технологическое оборудование для которого поставила фирма «Волунд» (Дания). Производительность каждого из четырех его агрегатов составляет 12,5т сжигаемых отходов в час. Отличительная особенность агрегата -- дожигательный барабан, установленный за каскадом наклоннопереталкивающих колосниковых решеток.

Опыт эксплуатации отечественных заводов позволил выявить ряд недостатков, влияющих на надежность работы основного технологического оборудования и на состояние окружающей среды. Для устранения обнаруженных недостатков необходимо:

обеспечить раздельный сбор золы и шлака;

предусмотреть установку резервных транспортеров для удаления золошлаковых отходов;

повысить степень извлечения лома черных металлов из шлака;

обеспечить очистку извлеченного металлолома от золошлаковых загрязнений;

предусмотреть дополнительное оборудование для пакетирования извлеченного лома черных металлов;

разработать, изготовить и установить технологическую линию по подготовке шлака для вторичного использования;

установить дробилку для крупногабаритных отходов.

Удешевление сжигания ТБО.

Снижение затрат на транспортировку отходов диктуют необходимость строительства двух мусоросжигательных заводов производительностью по 200тыс.т отходов в год. Это наиболее рациональный вариант.

Следует рассмотреть возможность создания безотходного производства с использованием шлака и золы для дорожного строительства и стройиндустрии, обеспечив при этом извлечение остатков черного и цветного металлолома. Необходимо также предусмотреть в схеме завода двухступенчатую систему очистки выбросов, отвечающую самым жестким нормативам и требованиям. Аппараты очистки от летучей золы должны иметь эффективность не ниже 99%. Химическая очистка от газообразных загрязняющих веществ должна улавливать такие выбросы, как S02, NO2, HCI и HF. Конструкция котлоагрегата должна обеспечивать полное дожигание органических и полиароматических веществ, образующихся в процессе горения отходов.

Пиролизные установки. В Академии коммунального хозяйства разработан проект установки и нестандартное оборудование для высокотемпературного пиролиза производительностью 800кг/ч перерабатываемых ТБО. Основные узлы установки: реактор, воздухоподогреватель, охладитель газов, система газоочистки, система автоматического регулирования, газоходы и воздуховоды, вентилятор и дымосос. Первая в стране опытно-промышленная установка пиролиза некомпостируемых частей бытовых отходов (НБО) мощностью 30 тыс. т в год по перерабатываемому сырью, входящая в состав Ленинградского завода МПБО, проектировалась институтом «Гипрокоммунстрой» и «ЛенНИИГипрохим» на основании технологического регламента разработанного «ВНИИНефтехим». В комплекс установки входят три основных корпуса: подготовительный, приемный и дробильный.

В результате процесса пиролиза из сырья образуются парогазовая смесь и твердый углеродистый остаток (пирокарбон). Парогазовая смесь очищается от пыли в циклоне и далее проходит последовательно через конденсатор, в котором газовая фаза отделяется от жидких продуктов пиролиза (смеси смолы и воды). Газообразные продукты направляются вентилятором на сжигание в специальную топку.

Пирокарбон из пиролизного барабана через шлюзовой питатель выгружается на конвейер с погружными скребками и охлаждающей водяной рубашкой под днищем. Расфасованный в бумажные мешки пирокарбон отправляется на склад готовой продукции.

Таковы на сегодняшний день термические методы обработки твердых бытовых отходов.

ГЛАВА 3. ПЕЧЬ ДЛЯ СЛОЕВОГО СЖИГАНИЯ ОТХОДОВ

Печь для слоевого сжигания твердых отходов относится к области переработки и утилизации твердых отходов. Печь включает корпус, футерованный изнутри огнеупорным материалом, камеру сжигания с наклонной неподвижной колосниковой решеткой, изготовленной из огнеупорного материала, с выполненными в ней сквозными отверстиями, сообщающими рабочий объем камеры сжигания с блоком подачи окислителя, под с отверстием для выпуска из печи зольного остатка. Колосниковая решетка образована двумя наклонными в нижней части корпуса стенками, установленными так, что нижние торцы стенок образуют с подом желоб. Нижняя рабочая камера сжигания выше желоба имеет в вертикальном сечении вид равнобедренной трапеции с большим основанием, обращенным вверх. В выполненных в стенках сквозных отверстиях размещены сопла. Решаемая техническая задача - обеспечение максимальной поверхности реагирования горючей составляющей отходов с окислителем и исключение зашлаковывания сопел для подачи окислителя в процессе сжигания отходов.

Известна печь для сжигания твердых отходов, размещаемых слоем на колосниковой решетке, являющейся одновременно подом печи. Сжигание отходов ведут с использованием энергии топливных горелок и подачи окислителя в слой отходов (Бернадинер М.Н., Шурыгин А.П. Огневая переработка и обезвреживание промышленных отходов.- М.: Химия, 1990, с.35, рис.2.1).

Недостатком данной конструкции является низкая степень использования топлива, так как сжигание ведется только на поверхности слоя.

Известна печь для сжигания твердых отходов, содержащая корпус, футерованный изнутри огнеупорным материалом, камеру сжигания с наклонной неподвижной колосниковой решеткой, выполненной в виде монолитной плиты, изготовленной из огнеупорного материала, по всей длине которой выполнены сквозные отверстия, оси которых расположены горизонтально или под углом к горизонту, в которые введены шуровочные трубы, соединенные одним концом с блоком подачи окислителя, а другим - выходящие в рабочий объем камеры сжигания. В поду выполнено отверстие для выгрузки золы. (Патент РФ 2100701, F 23 G 5/00, 1997).

Недостатками известной печи являются невысокая степень использования окислителя вследствие ограниченного взаимодействия окислителя с горючими компонентами отходов и ненадежность работы печи из-за забивания сопел золой и минеральными легкоплавкими веществами.

Технической задачей изобретения является обеспечение максимальной поверхности реагирования горючей составляющей отходов с окислителем и исключение зашлаковывания сопел для подачи окислителя в процессе сжигания отходов.

Сформулированная задача решается за счет того, что в печи для слоевого сжигания отходов, включающей корпус, футерованный изнутри огнеупорным материалом, камеру сжигания с наклонной неподвижной колосниковой решеткой, изготовленной из огнеупорного материала с выполненными в ней сквозными отверстиями, сообщающими рабочий объем камеры сжигания с блоком подачи окислителя, под с отверстием для выпуска из печи зольного остатка, колосниковая решетка образована двумя наклонными в нижней части корпуса стенками, установленными таким образом, что нижние торцы стенок образуют с подом желоб, а нижняя рабочая часть камеры сжигания выше желоба имеет в вертикальном сечении вид равнобедренной трапеции с большим основанием, обращенным вверх, при этом в выполненных наклонных стенках сквозных отверстиях размещены сопла.

Наклонные стенки установлены с образованием между ними угла 30-120^o.

Наклонные стенки и под могут быть установлены с наклоном в сторону отверстия для выпуска из печи зольного остатка.

Наклонные стенки и под могут быть выполнены ступенчатыми. А ступеньки могут быть выполнены таким образом, что каждая верхняя ступенька образует над размещенным ниже соплом выступ длиной 1,0-2,0 диаметра сопла.

Выполнение колосниковой решетки в виде двух наклонных стенок, установленных таким образом, что их нижние торцы образуют с подом желоб, а нижняя рабочая часть камеры сжигания выше желоба имеет в вертикальном сечении вид равнобедренной трапеции с большим основанием, обращенным вверх, увеличивает полноту взаимодействия окислителя с горючими компонентами отходов.

Загруженные в печь, например, в мешках и пакетах, отходы зависнут в нижней части камеры сжигания и в желобе и по мере сгорания опустятся вниз на под печи.

Выполнение сопел, через которые подают окислитель под выступами верхних ступенек, исключает попадание в сопла шлака и их забивание. Выполнение выступа менее 1 диаметра сопла не исключает его зашлаковывания, при выступе более 2 диаметров сопла оплавляется футеровка.

Как показали эксперименты по сжиганию отходов на пилотной установке, расположение наклонных стенок, образующих колосниковую решетку под углом 30-120^o, является оптимальным, так как увеличение угла более 120^o и его снижение менее 30^o уменьшают степень взаимодействия окислителя с отходами, и процесс сжигания замедляется. Оборудование печи подвижным подом, как и выполнение пода и стенок наклонными в сторону выпуска из печи зольного остатка, облегчает транспортировку отходов в печи и сброс из нее зольного остатка.

Изобретение иллюстрируется чертежами, где:

Фиг. 1 - представлена схема вертикального сечения печи вдоль пода; на фиг. 2 - сечение печи перпендикулярно продольной оси пода печи; на фиг. 3 - сечение печи с наклонным подом; на фиг. 4 - сечение печи с подвижным подом.

Печь для слоевого сжигания твердых отходов состоит из корпуса 1, футерованного изнутри огнеупорным кирпичом 2. Для загрузки отходов в стенке печи выполнено отверстие 3. Колосниковая решетка печи образована двумя наклонными стенками 4. Торцы наклонных стенок 4 образуют с подом 5 желоб 6. Вертикальное сечение нижней рабочей части камеры сжигания имеет вид равнобедренной трапеции с большим основанием, обращенным вверх. Под 5 может быть выполнен подвижным относительно стенок 4 либо наклонным, что обеспечивает перемещение загруженных в рабочий объем печи отходов от загрузочного отверстия 3 к отверстию зольника 7 для выгрузки зольного остатка.

В отверстиях в стенках 4 установлены сопла 8 для подачи в рабочий объем печи окислителя. Наклонные стенки 4 установлены с образованием между ними угла 30-120^o и могут быть выполнены как гладкими, так и ступенчатыми. При выполнении стенок 4 ступенчатыми сопла 8 размещены в ступеньках таким образом, что каждая верхняя ступенька образует над размещенным ниже соплом выступ длиной 1-2 диаметра сопла. Это обеспечивает надежную работу сопел без зашлаковывания при сжигании отходов. Для поддержания в печи определенной температуры она оборудована топливными горелками 9.

Отходы, например, медицинские, содержащие использованные бинты, вату, одноразовые шприцы, иглы, ампулы, флаконы, резиновые трубки, перчатки, лекарства и другие, запаковывают в пакеты, которые загружают в рабочий объем печи через отверстие 3. Они перемещаются по колосниковой решетке и попадают в желоб 6 и под действием подаваемого в печь через сопла 8 окислителя и воздействия топливной горелки 9 сжигаются. По мере сжигания отходы проваливаются между стенками 4 колосниковой решетки и оседают на под 5. По мере накопления на поду 5 сгоревшие отходы в виде золы перемещаются к отверстию 7 и удаляются из печи. Перемещение отходов от загрузочного отверстия 3 к выпускному отверстию 7 происходит либо самотеком в случае выполнения пода 5 наклонным, либо отходы транспортируются самим подом при выполнении его подвижным относительно стенок 4 колосниковой решетки.

Выполнение колосниковой решетки в виде наклонных стенок, нижние торцы которых образуют с подом желоб, позволяет значительно увеличить поверхность теплового воздействия горелок и окислителя на сжигаемые отходы, а установка сопел в заглубления в стенках исключает их зашлаковывание. Совокупность этих решений позволит значительно повысить скорость сжигания отходов и надежность работы печи. Так, использование предложенного технического решения на пилотной установке позволило увеличить скорость сжигания на 30-50%, а зашлаковывание сопл было исключено полностью.

1. Печь для слоевого сжигания твердых отходов, включающая корпус, футерованный изнутри огнеупорным материалом, камеру сжигания с наклонной неподвижной колосниковой решеткой, изготовленной из огнеупорного материала, с выполненными в ней сквозными отверстиями, сообщающими рабочий объем камеры сжигания с блоком подачи окислителя, под с отверстием для выпуска из печи зольного остатка, отличающаяся тем, что колосниковая решетка образована двумя наклонными в нижней части корпуса стенками, установленными так, что нижние торцы стенок образуют с подом желоб, а нижняя рабочая камера сжигания выше желоба имеет в вертикальном сечении вид равнобедренной трапеции с большим основанием, обращенным вверх, при этом в выполненных в стенках сквозных отверстиях размещены сопла.

2. Печь по п.1, отличающаяся тем, что наклонные стенки установлены с образованием между ними угла 30 - 120^o.

3. Печь по п.1, отличающаяся тем, что наклонные стенки и под установлены с наклоном в сторону отверстия для выпуска из печи зольного остатка.

4. Печь по п.1, отличающаяся тем, что наклонные стенки и под выполнены ступенчатыми.

5. Печь по п. 4, отличающаяся тем, что ступеньки выполнены так, что каждая верхняя ступенька образует над размещенным ниже соплом выступ длиной 1 - 2 диаметра сопла.

6. Печь по любому из пп.1 - 5, отличающаяся тем, что под выполнен подвижным относительно колосниковой решетки.

ЛИТЕРАТУРА

1. Мансуров И.З., Бромберг А.И. Ломоперерабатывающее оборудование. Обзор. - М.: НИИМАШ, 1982. - 96 с.

2. Вторичные материальные ресурсы черной металлургии. Справочник в 2-х т. т.1: Лом и отходы черных металлов и огнеупорных материалов / под ред. Хомского Г.С. - М.: Экономика, 1986. - 229 с.

3. Морозов С.И. Оборудование для переработки легковесного лома. - М.: Металлургия, 1982. - 232 с.

4. Справочник по чугунному литью / под ред. Гиршовича Н.Г. - Л.: Машиностроение, 1978. - 758 с.

5. Высококачественные чугуны для отливок / под ред. Александрова Н.Н. - М.: Машиностроение, 1982. - 222 с.

6. Шевелева Л.Н., Метушевская В.И. Качество стали и влияние на него использования лома (по материалам Европейской экономической комиссии ООН) - М.: Машиностроение, 1995. - 176 с.

7. Валеев В.Х., Сомова Ю.В., Авдеева М.В. Разработка способа переработки замасленной окалины прокатного производства / Межрегиональный сб. науч. тр.: Теория и технология металлургического производства. Вып. 7. - Магнитогорск: ГОУ ВПО «МГТУ», 2007. - С.150-152.

8. Вторичные материальные ресурсы черной металлургии. Справочник в 2-х т. т.2: Шлаки, шламы, отходы обогащения железных и марганцевых руд, отходы коксохимической промышленности, железный купорос / под ред. Смирнова Л.А. - М.: Экономика, 1986. - 344 с.

9. Черепанов К.А., Черныш Г.И., Динельт В.М., Сухарев Ю.И. Утилизация вторичных материальных ресурсов в металлургии. - М.: Металлургия, 1994. - 224 с.

Размещено на Allbest.ru