Патент на изобретение №2256848

(54) ПЕЧЬ ДЛЯ СЖИГАНИЯ ОТХОДОВ

(57) Реферат:

Изобретение относится к защите окружающей среды и может быть использовано для термохимического обезвреживания отходов, в частности содержащих хлор. Задача изобретения – повышение санитарно-гигиенической эффективности и сокращение расхода топлива путем стабилизации процесса горения топлива и выравнивания температурного поля в нижней части камеры. Печь для сжигания отходов содержит камеру сгорания, нижняя часть которой снабжена запалом и патрубком ввода топлива, средняя часть – патрубком ввода отходов, а верхняя часть – выхлопным патрубком, сообщенным с трактом отвода дымовых газов. Вокруг камеры установлен кожух с образованием между ним и наружной стороной камеры воздушного канала, сообщенного с нижней частью камеры сгорания и патрубком ввода топлива. Кожух снабжен воздухоподводящим патрубком. В патрубке ввода топлива размещена, по меньшей мере, одна пара вихревых циклонных камер, воздухоподводящие отверстия которых выполнены в противоположных тангенциальных направлениях. 4 з.п.ф-лы, 1 ил.

Область техники

Изобретение относится к защите окружающей среды и может быть использовано для термохимического обезвреживания отходов, в частности содержащих хлор.

Уровень техники

Известна печь для сжигания отходов, содержащая корпус, разделенный на камеры газификации и дожигания продуктов газификации, патрубки подвода воздуха к камерам газификации и дожигания, патрубок подвода жидких горючих отходов к камере газификации, выхлопной патрубок, подсоединенный к камере дожигания, и дополнительные элементы, обеспечивающие интенсивное перемешивание горючих отходов и воздуха [1]. Однако печь [1] предназначена для обезвреживания только горючих отходов.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому решению – его прототипом – является печь для сжигания отходов, содержащая камеру сгорания, нижняя часть которой снабжена патрубком ввода топлива с установленной в этом патрубке вихревой циклонной камерой, средняя часть – патрубком ввода отходов, а верхняя часть – выхлопным патрубком, сообщенным с трактом отвода дымовых газов, кожух, снабженный воздухоподводящим патрубком и установленный с образованием между ним и наружной стороной камеры воздушного канала, сообщенного с нижней частью камеры сгорания и с патрубком ввода топлива [2].

Недостаток прототипа – низкая устойчивость процесса горения топлива в нижней части камеры сгорания, неравномерность температурного поля и как следствие повышенный расход топлива и пониженная санитарно-гигиеническая эффективность процесса, связанная с высоким содержанием продуктов неполного окисления топлива.

Задача изобретения – повышение санитарно-гигиенической эффективности и сокращение расхода топлива путем стабилизации процесса горения топлива и выравнивания температурного поля в нижней части камеры.

Раскрытие изобретения

Предметом изобретения является печь для сжигания отходов, содержащая камеру сгорания, нижняя часть которой снабжена запалом и патрубком ввода топлива, средняя часть – патрубком ввода отходов, а верхняя часть – выхлопным патрубком, сообщенным с трактом отвода дымовых газов, кожух, снабженный воздухоподводящим патрубком и установленный с образованием между ним и наружной стороной камеры воздушного канала, сообщенного с нижней частью камеры сгорания и патрубком ввода топлива, при этом в патрубке ввода топлива размещена, по меньшей мере, одна пара вихревых циклонных камер, воздухоподводящие отверстия которых выполнены в противоположных тангенциальных направлениях.

Это позволяет повысить стабильность и устойчивость процесса горения топлива, выравнить температуру по объему нижней части камеры и тем самым снизить содержание токсичных веществ в продуктах уничтожения отходов.

Изобретение имеет развитие, заключающееся в том, что патрубок ввода отходов снабжен распылителем.

Это позволяет уменьшить химический недожег за счет диспергирования загружаемой смеси жидких отходов с химическими реактивами.

Изобретение имеет другое развитие, заключающееся в том, что выхлопной патрубок сообщен с трактом отвода дымовых газов через трубу Вентури и каплеуловитель.

Это развитие изобретения позволяет дополнительно повысить санитарно-гигиеническую эффективность процесса обезвреживания путем очистки дымовых газов от жидкой фазы продуктов обезвреживания.

Следующее развитие изобретения предусматривает возможность установки металлической решетки над нижней частью камеры сгорания.

Это позволяет дополнительно повысить устойчивость процесса дожигания частично газифицированного топлива путем стабилизации температуры в нижней части камеры сгорания.

Еще одно развитие изобретения состоит в том, что верхняя часть камеры сгорания снабжена водяной форсункой, установленной, например, в выхлопном патрубке.

Это позволяет стабилизировать процесс термохимического обезвреживания путем закалки его продуктов.

Осуществление изобретения

Сущность изобретения с учетом его развития иллюстрирует чертежом, который схематично отражает предлагаемую конструкцию устройства.

Основной элемент печи – камера 1 сгорания.

В нижней части камеры 1 размещен запал 2 и патрубок 3 ввода топлива с парой вихревых циклонных камер 4. Каждая циклонная камера имеет воздухоподводящее тангенциально направленное отверстие 5. Направления этих отверстий в камерах 4 противоположны.

В средней части камеры 1 установлен патрубок 6 ввода отходов, который может быть снабжен распылителем 7, а в верхней части – выхлопной патрубок 8.

Камера 1 помещена в кожух 9. Зазор между кожухом 9 и наружной стенкой камеры 1 образует воздушный канал 10, сообщенный через отверстия 11 с нижней частью камеры 1 и через отверстия 12 с патрубком 3. Отверстия 11 и 12 выполнены в тангенциальном направлении по отношению к камере 1 и патрубку 3 соответственно. Канал 10 снабжен воздухоподводящим патрубком 13.

Выхлопной патрубок 8 через трубу 14 Вентури и каплеуловитель 15 сообщен с трактом 16 отвода дымовых газов и трактом 17 отвода жидких продуктов обезвреживания. В выхлопном патрубке 8 установлена водяная форсунка 18, связанная с линией технической воды.

Печь работает следующим образом.

В циклонные камеры 4, размещенные в патрубке 3, по трубопроводам 19 и 20 поступает жидкое топливо, которое распыляется воздухом, поступающим в патрубок 3 через отверстия 12. Из патрубка 3 воздух поступает в отверстия 5 камер 4. Полученная в камерах 4 воздушно-топливная смесь первоначально воспламеняется с помощью запала 2 после поступления в нижнюю часть камеры 1. В дальнейшем под действием образующейся теплоты жидкое топливо в камерах 4 частично газифицируется и самовоспламеняется на выходе из них.

Благодаря противоположным направлениям тангенциальных отверстий 5 в камерах 4 устанавливаются противоположные крутки вихрей. Это интенсифицирует конвективное взаимодействие между потоками циклонных камер 4, повышает турбулентность общего потока частично газифицированного топлива в корневой зоне горящего в печи факела (зона в нижней части камеры 1, прилегающая к камерам 4). В результате описанный выше процесс частичной газификации и самовоспламенения его продуктов протекает более стабильно и устойчиво.

Воздух, поступающий в канал 10 через патрубок 13, охлаждает стенки камеры 1 и одновременно нагревается. Через тангенциально направленные отверстия 11 нагретый воздух из канала 10 поступает в нижнюю часть камеры 1, где обеспечивает окончательное дожигание топлива, частично газифицированного в камерах 4.

Интенсивное перемешивание частично газифицированного топлива и воздуха при высокой степени турбулизации потока выравнивает температуру по объему нижней части камеры 1, что способствует, с одной стороны, уменьшению образования окислов азота, а с другой – полному дожиганию топлива.

В среднюю часть камеры 1 через патрубок 6 подают предназначенные для сжигания отходы. В случае сжигания жидких отходов патрубок 6 может быть снабжен распылителем 7, например форсункой, через которую подают жидкие отходы, предварительно смешанные с химическими реагентами.

Теплота, выделенная в нижней части камеры 1, прогревает ее стенки по всей ее высоте. Смесь, поступившая в среднюю часть камеры 1 из распылителя 7, дополнительно прогревается за счет излучения факела, горящего в нижней части камеры 1, и конвективного смешивания с высокотемпературными продуктами сгорания топлива.

Прогретая смесь отходов и химреагентов поступает в верхнюю часть камеры 1, где протекает реакция термохимического обезвреживания. Через патрубок 8 продукты обезвреживания отводятся в трубу 14 Вентури, откуда в виде аэрозолей поступают в каплеуловитель 15, где из них выпадает жидкая фаза. Газообразные продукты обезвреживания удаляются через тракт 16 отвода дымовых газов, а жидкие – через тракт 17.

Над нижней частью камеры 1 может быть установлена металлическая решетка 21, выполняющая роль нагретого тела, стабилизирующего процесс дожигания частично газифицированного топлива.

Выхлопной патрубок 8, кроме того, используется для ввода водяных паров в верхнюю часть камеры 1 через водяной распылитель, например форсунку 18, для закалки (фиксации) продуктов процесса термохимического обезвреживания. Это позволяет надежно избежать нежелательного хода реакции обезвреживания в сторону образования токсичных веществ (например, соляной кислоты в случае сжигания хлорсодержащих отходов).

Стабильность и устойчивость процессов частичной газификации и последующего дожигания топлива, протекающих в нижней части камеры 1, способствует более полному выгоранию топлива и соответственно сокращению его расхода. Уменьшение количества продуктов неполного сгорания топлива, поступающих в верхнюю часть камеры 1, в свою очередь, позволяет снизить образование вторичных токсинов в процессе термохимического обезвреживания и тем самым повысить санитарно-гигиеническую эффективность процесса.

Промышленная применимость

Опытный образец предлагаемой печи прошел экспериментальную проверку на Томском полигоне промышленных отходов. При коэффициенте избытка топлива в паре циклонных камер частичной газификации, выбираемом в пределах 0,3-0,4 в зависимости от вида топлива, выброс токсичных веществ при сжигании хлорсодержащих жидких отходов удалось снизить на 30-40 процентов по сравнению с традиционной конструкцией печи.

Источники информации

1. Авт. свид. SU № 1698577 А1, МПК F 23 G 7/04.

2. Патент RU № 2119123 С1, МПК F 23 G 5/00.

Формула изобретения

1. Печь для сжигания отходов, содержащая камеру сгорания, нижняя часть которой снабжена запалом и патрубком ввода топлива, средняя часть – патрубком ввода отходов, а верхняя часть – выхлопным патрубком, сообщенным с трактом отвода дымовых газов, кожух, снабженный воздухоподводящим патрубком и установленный с образованием между ним и наружной стороной камеры воздушного канала, сообщенного с нижней частью камеры сгорания и патрубком ввода топлива, при этом в патрубке ввода топлива размещена, по меньшей мере, одна пара вихревых циклонных камер, воздухоподводящие отверстия которых выполнены в противоположных тангенциальных направлениях.

2. Печь по п.1, в которой патрубок ввода отходов снабжен распылителем.

3. Печь по п.1, в которой выхлопной патрубок сообщен с трактом отвода дымовых газов через трубу Вентури и каплеуловитель.

4. Печь по п.1, в которой над нижней частью камеры установлена металлическая решетка.

5. Печь по п.1, в которой верхняя часть камеры сгорания снабжена водяной форсункой, установленной, например, в выхлопном патрубке.

РИСУНКИ

MM4A – Досрочное прекращение действия патента СССР или патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 27.02.2006

Извещение опубликовано: 20.03.2007 БИ: 08/2007