Способ сжигания твердых бытовых отходов

Изобретение относится к способам низкотемпературного сжигания твердых бытовых отходов и получения свободного от диоксинов и фуранов теплоагента для теплоэнергетического оборудования. Способ сжигания твердых бытовых отходов заключается в том, что подают на сжигание в качестве топлива твердые бытовые отходы. Топливо подают горизонтальным шнековым дозатором в горизонтально сориентированную камеру сжигания, состоящую из камеры газификатора и смесительной камеры. Регулируют посредством частотного регулятора скорость подачи топлива. Сначала топливо подают в предварительно разогретую камеру газификатора, в которую одновременно с топливом снизу через дутьевую решетку подают не более 60% от объема воздуха, необходимого для полного сжигания топлива. Далее полученный в результате неполного сгорания топлива горючий газ из камеры газификации газификатора подают в смесительную камеру, в которой смешивают полученный горючий газ с дополнительным потоком воздуха, поданного в количестве, необходимом для дальнейшего полного сгорания горючего газа и несгоревших твердых остатков топлива. Причем воздух подают в смесительную камеру через воздушные заслонки, посредством которых регулируют напор воздуха, дутьевую решетку устанавливают под углом от 25° до 35° к горизонтальной оси шнекового дозатора на днище камеры газификатора. Таким образом струями воздуха, проходящими через отверстия дутьевой решетки, подбрасывают частицы топлива и формируют движущийся вниз псевдоожиженный слой топлива. В смесительную камеру воздух подают через надувные отверстия в стенке смесительной камеры, выполненные по касательной к окружности смесительной камеры для закрутки твердых частиц топлива и горючего газа, интенсификации смешения их с дополнительным воздухом, дожигания топлива и горючего газа. Регулировкой подачи основного и дополнительного потока воздуха поддерживают температуру горения не выше 600°С. В результате достигается возможность обеспечить низкотемпературное сжигания ТБО и получение таким образом свободного от диоксинов и фуранов газообразного теплового агента на выходе. 1 ил.

 

Изобретение относится к способам низкотемпературного сжигания твердых бытовых отходов (ТБО) и получения свободного от диоксинов и фуранов теплоагента для теплоэнергетического оборудования и может найти применение в промышленной переработке ТБО и модернизации существующих водогрейных котлов при переводе их на альтернативное более дешевое топливо из ТБО.

Существенной экологической проблемой, возникающей при сжигании органических отходов, является наличие в выбросах диоксинов и фуранов, для образования которых необходимо сочетание трех условий: наличие органики, хлора и высокой температуры. Особенно большое количество диоксинов и фуранов получается при сжигании отходов, в состав которых входят полихлорвинил или другие полимеры, содержащие галогены. Механизм образования диоксинов и фуранов описывается в виде двухстадийного процесса (см. журнал Химия и жизнь, №11, 2011, с. 22-27).

Анализ процесса (см. Фиг. 1.) показывает, что, начавшись с возникновением хлорбензолов по реакции (1), он в дальнейшем сводится к реакции (2), т.е. в присутствии кислорода при температурах выше 620°С идет образование фенолов и дифеноловых эфиров, затем смесь диоксинов и фуранов. Отсюда видно, что критической температурой для их образования является 620°С. Поэтому необходима технология, при которой топливо из ТБО сжигается при температуре меньше 600°С.

Известен способ сжигания топлива на основе низкотемпературной вихревой (НТВ) технологии (см. статью Рундигин Ю.А. «Экологические характеристики котла ТП-14А с НТВ сжиганием», журнал «Электрические станции», №5, 2000 г.).

В основу НТВ технологии заложен принцип организации низкотемпературного сжигания груборазмолотого твердого топлива в условиях многократной газификации частиц в камерной топке. В НТВ топке организованы две зоны горения, которые разнесены по высоте - вихревая и прямоточная. Аэродинамика вихревой зоны создается за счет направленных навстречу друг другу потоков, которые образуют пару сил, создающих вихревое движение в нижней части топки. Это дает возможность за счет активной аэродинамики выровнять уровень температур в объеме топки и тем самым понизить температуру горения на 100-300°С. Минимальная температура горения в НТВ топке составляет 1100°С. В результате применения НТВ сжигания удалось снизить генерацию оксидов азота NOx на 30-50%, оксидов серы SOx на 20-40%.

Однако достигнутое в НТВ понижение температуры оказалось не достаточным для уменьшения генерации диоксинов и фуранов.

Известен способ сжигания топлива на основе технологии низкотемпературного кипящего слоя (НТКС). Топки НТКС включают в себя воздухоразделительную решетку колпачкового типа, подрешеточный воздушный короб и комплектуются растопочным устройством (на дизельном топливе или газе) и устройством выгрузки песка слоя (см. статью Ж.В. Вискин. «Сжигание в кипящем слое и утилизация отходов», журнал Новый мир, Донецк, 1997 г.).

Сжигание топлива происходит в пределах температур в топочной камере 800-900°С, поскольку теплонапряжение зеркала горения и скорость надува воздуха подобраны так, чтобы минимизировать вынос песка из слоя. В результате применения НТКС сжигания удается снизить генерацию оксидов серы на 85% и существенно уменьшить генерацию оксидов азота.

Однако достичь понижения температуры горения менее 600°С за счет дополнительного наддува воздуха так и не удалось, поскольку это приводит к значительному выносу песка из циркулирующего слоя.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ сжигания твердых бытовых отходов, заключающийся в том, что подают на сжигание в качестве топлива твердые бытовые отходы, при этом топливо подают горизонтальным шнековым дозатором в горизонтально сориентированную камеру сжигания, состоящую из камеры газификатора и смесительной камеры, регулируют посредством частотного регулятора скорость подачи топлива, сначала топливо подают в предварительно разогретую камеру газификатора, в которую одновременно с топливом снизу через дутьевую решетку подают не более 60% от объема воздуха, необходимого для полного сжигания топлива, а далее полученный в результате неполного сгорания топлива горючий газ из камеры газификации газификатора подают в смесительную камеру, в которой смешивают полученный горючий газ с дополнительным потоком воздуха, поданного в количестве, необходимом для дальнейшего полного сгорания горючего газа и несгоревших твердых остатков топлива, причем воздух подают в смесительную камеру через воздушные заслонки, посредством которых регулируют напор воздуха (см. патент RU №2320921, кл. F23C 6/04, 27.03.2008).

Однако описанное исполнение камеры газификатора не позволяет обеспечить эффективное перемешивание, а значит и равномерное окисление мелкодисперсных ТБО при нужной температуре. Организация взвешенного слоя при скоростях наддува больше 40 м/с приводит к выносу значительной части мелкодисперсного ТБО в смесительную камеру, где в силу ее конструкции невозможно удержать температуру горения твердых частиц в диапазоне меньше 600°С, поскольку она предназначена для смешивания и дожигания газов. Дутьевые отверстия расположенные под углом 10-12° к радиусу смесительный камеры не дают эффективного закручивания потока. Воздух попадает практически в центр смесительной камеры и не создает значительных вращательных движений потока и частиц, что не позволяет управлять температурой дожигания частиц и газового потока.

Задачей изобретения является устранение указанных выше недостатков.

Технический результат заключается в том, что достигается возможность обеспечить низкотемпературное сжигание ТБО и получение, таким образом, свободного от диоксинов и фуранов газообразного теплового агента на выходе.

Указанная задача решается, а технический результат достигается за счет того, что способ сжигания твердых бытовых отходов заключается в том, что подают на сжигание в качестве топлива твердые бытовые отходы, при этом топливо подают горизонтальным шнековым дозатором в горизонтально сориентированную камеру сжигания, состоящую из камеры газификатора и смесительной камеры, регулируют посредством частотного регулятора скорость подачи топлива, сначала топливо подают в предварительно разогретую камеру газификатора, в которую одновременно с топливом снизу через дутьевую решетку подают не более 60% от объема воздуха, необходимого для полного сжигания топлива, а далее полученный в результате неполного сгорания топлива горючий газ из камеры газификации газификатора подают в смесительную камеру, в которой смешивают полученный горючий газ с дополнительным потоком воздуха, поданного в количестве, необходимом для дальнейшего полного сгорания горючего газа и несгоревших твердых остатков топлива, причем воздух подают в смесительную камеру через воздушные заслонки, посредством которых регулируют напор воздуха, дутьевую решетку устанавливают под углом от 25° до 35° к горизонтальной оси шнекового дозатора на днище камеры газификатора и таким образом струями воздуха, проходящими через отверстия дутьевой решетки, подбрасывают частицы топлива и формируют движущийся вниз псевдоожиженный слой топлива, а в смесительную камеру воздух подают через надувные отверстия в стенке смесительной камеры, выполненные по касательной к окружности смесительной камеры для закрутки твердых частиц топлива и горючего газа, интенсификации смешения их с дополнительным воздухом, дожигания топлива и горючего газа, а регулировкой подачи основного и дополнительного потока воздуха поддерживают температуру горения не выше 600°С.

Используя предлагаемый способ для сжигания ТБО, можно перевести существующие энергетические котлы на альтернативное топливо из ТБО без полной их замены.

Таким образом, можно избежать значительных финансовых затрат на переоборудование котельной и получить возможность использовать дешевое и доступное органическое топливо из ТБО и при этом значительно повысить экологическую безопасность устройств для сжигания ТБО.

Способ сжигания ТБО осуществляется следующим образом.

Измельченное органическое топливо из ТБО горизонтальным шнековым дозатором подается в камеру газификатора на верхнюю часть дутьевой решетки. Воздух в камеру газификации подается снизу через отверстия в наклонной дутьевой решетке. Диаметр отверстий зависит от влажности и насыпного веса топлива и составляет от 6 до 10 мм. Он подбирается таким образом, чтобы создать на поверхности дутьевой решетки движущийся псевдоожиженный кипящий слой топлива толщиной 50-100 мм, причем наклон дутьевой решетки под углом от 25° до 35° к горизонтальной оси шнекового дозатора обеспечивает плавное движение псевдоожиженного кипящего слоя. Увеличение наклона дутьевой решетки не позволяет создать указанную толщину кипящего слоя без выноса твердых частиц топлива, а уменьшение наклона не позволяет обеспечить плавное движение вниз псевдоожиженного кипящего слоя. Количество воздуха, надуваемое в камеру газификации, зависит от характеристик топлива и необходимой температуры газификации топлива и колеблется в пределах 50-80% от необходимого для полного сгорания топлива, что позволяет поддерживать температуру газификации топлива в кипящем в пределах 400°-600°С в зависимости от количества надуваемого воздуха.

Измельченные частицы топлива из ТБО в силу неоднородности материала имеют различную плотность, поэтому при их газификации в кипящем слое с нужной температурой имеют место выбросы недогоревших частиц в смесительную камеру.

Полученный таким образом горючий газ вместе с недогоревшими частицами из камеры газификатора поступает в смесительную камеру через соединительное отверстие. В смесительной камере твердые частицы топлива и горючий газ смешивается с дополнительным количеством воздуха, подаваемым в количестве необходимом для дальнейшего полного их сгорания. Дополнительное количество воздуха поступает в смесительную камеру через дутьевые отверстия, расположенные по касательной к внутренней круглой в поперечном сечении поверхности смесительной камеры. Такое расположение дутьевых отверстий позволяет наиболее эффективно закрутить созданный в смесительной камере газовый поток и недогоревшие частицы топлива и перемешать их с воздухом. Увеличение или уменьшение количества подаваемого воздуха в смесительную камеру позволяет регулировать температуру дожигания горючего газа и твердых частиц топлива в пределах от 400° до 600°С.

Настоящее изобретение позволяет решить задачу термической утилизации ТБО и перевести муниципальные котельные, использующие газообразное или жидкое топливо, на альтернативное органическое твердое топливо. В качестве сжигаемой органики могут использоваться разнообразные подготовленные отходы и в первую очередь твердые бытовые отходы, что очень важно для городов и крупных муниципальных образований.

Способ сжигания твердых бытовых отходов, заключающийся в том, что подают на сжигание в качестве топлива твердые бытовые отходы, при этом топливо подают горизонтальным шнековым дозатором в горизонтально сориентированную камеру сжигания, состоящую из камеры газификатора и смесительной камеры, регулируют посредством частотного регулятора скорость подачи топлива, сначала топливо подают в предварительно разогретую камеру газификатора, в которую одновременно с топливом снизу через дутьевую решетку подают не более 60% от объема воздуха, необходимого для полного сжигания топлива, а далее полученный в результате неполного сгорания топлива горючий газ из камеры газификации газификатора подают в смесительную камеру, в которой смешивают полученный горючий газ с дополнительным потоком воздуха, поданного в количестве, необходимом для дальнейшего полного сгорания горючего газа и несгоревших твердых остатков топлива, причем воздух подают в смесительную камеру через воздушные заслонки, посредством которых регулируют напор воздуха, отличающийся тем, что дутьевую решетку устанавливают под углом от 25° до 35° к горизонтальной оси шнекового дозатора на днище камеры газификатора и таким образом струями воздуха, проходящими через отверстия дутьевой решетки, подбрасывают частицы топлива и формируют движущийся вниз псевдоожиженный слой топлива, а в смесительную камеру воздух подают через надувные отверстия в стенке смесительной камеры, выполненные по касательной к окружности смесительной камеры для закрутки твердых частиц топлива и горючего газа, интенсификации смешения их с дополнительным воздухом, дожигания топлива и горючего газа, а регулировкой подачи основного и дополнительного потока воздуха поддерживают температуру горения не выше 600°С.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к энергетике. Газотурбинный узел, содержащий компрессор, первую горелку, вторую горелку, присоединенную ниже по потоку от первой горелки, и одну турбину, присоединенную ниже по потоку от второй горелки.

Изобретение относится к энергетике. Промышленная горелка, имеющая очень низкие уровни выбросов загрязнений, пригодна для применения в термических печах для обработки заготовок в свободной атмосфере.

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано в системах утилизации отходов деревообрабатывающих производств при одновременной выработке тепловой энергии и сокращении потребления газа и жидкого топлива.

Изобретение относится к топочным устройствам, к технологии низкотемпературного сжигания низкосортных топлив, а именно к установкам для полного сжигания мелкодисперсного органического сырья для производства тепловой энергии.

Изобретение относится к газогенераторным установкам для получения генераторного газа из дешевых видов твердого топлива с последующим сжиганием газа в системе отопления жилых и производственных помещений.

Изобретение относится к устройствам для сжигания отходов переработки древесной биомассы, может найти применение в промышленной теплоэнергетике и обеспечивает повышение эффективности использования рабочего объема топочной камеры котла и расширение диапазона возможного регулирования производительности предтопка и котла.

Изобретение относится к устройствам для сжигания отходов переработки древесной биомассы, может найти применение в промышленной энергетике и обеспечивает при своем использовании повышение полноты выгорания топлива, расширение диапазона эффективного сжигания древесных отходов с повышенной влажностью до 65%.

Изобретение относится к устройствам для сжигания отходов переработки древесной биомассы, может найти применение в промышленной энергетике и обеспечивает при его использовании повышение полноты выгорания топлива при одновременном снижении образования оксидов горения.

Изобретение относится к энергетике. Устройство для нагрева текучей среды содержит первую горелку, обеспечивающую первое сгорание ограничивающего компонента топлива и избыточного компонента топлива, и первый модуль теплообменника, в котором первые газы сгорания, производимые в указанном первом сгорании, отдают тепло текучей среде. При этом устройство дополнительно содержит вторую горелку, в которую вводят с одной стороны первые газы сгорания, а с другой стороны - ограничивающий компонент топлива, для осуществления второго сгорания ограничивающего компонента топлива и, по меньшей мере, части несгоревшего избыточного компонента топлива, присутствующего в первых газах сгорания. Причём вторые газы сгорания, производимые в указанном втором сгорании, циркулируют во втором модуле теплообменника и также отдают тепло текучей среде. Таким образом, газы сгорания, производимые в каждом из сгораний, циркулируют по трубкам для газов сгорания, внутри одного и того же общего теплообменника, состоящего из указанных модулей теплообменника, в котором они отдают тепло текучей среде. Также представлена ракета-носитель, содержащая устройство для нагрева текучей среды. Изобретение позволяет повысить температуру и давление жидкого компонента топлива перед его впрыском в камеру сгорания. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к энергетике. Камера сгорания содержит камеру горения, которая задает продольную ось. Первичная зона реакции расположена в камере горения, а вторичная зона реакции расположена внутри камеры горения ниже по потоку от первичной зоны реакции. Центральная топливная форсунка проходит по оси внутри камеры горения ко вторичной зоне реакции, при этом несколько инжекторов для текучей среды расположены по окружности внутри центральной топливной форсунки ниже по потоку от первичной зоны реакции. Каждый инжектор для текучей среды задает дополнительную продольную ось в наружном направлении от центральной топливной форсунки, которая, по существу, перпендикулярна продольной оси камеры горения. Также представлены варианты камеры сгорания. Изобретение позволяет избежать образования локализованных горячих полос вдоль внутренней поверхности камеры горения и переходного патрубка. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к области теплоэнергетики, а именно к способу сжигания угля, углеродосодержащих отходов производств из разных областей промышленности и других видов твердого топлива. Устройство для сжигания измельченного твердого топлива состоит их двух ступеней, первая ступень выполнена в виде газогенератора, а вторая ступень выполнена в виде камеры дожигания, блок газификации мелкой фракции содержит размещенные соосно первичную противоточную и вторичную противоточную жаровые трубы, размещенную между ними камеру турбулизации, содержащую жаровую трубу, диаметр которой больше диаметров первичной противоточной и вторичной противоточной жаровых труб, каждая первичная противоточная и вторичная противоточная жаровые трубы содержат тангенциальные сопловые закручивающие аппараты, формирующие закрутку потоков с противоположным направлением векторов угловой скорости, при этом первичная противоточная жаровая труба в плоскости тангенциального соплового закручивающего аппарата содержит патрубок, соосный ее центральной оси, вторая ступень содержит цилиндрический корпус, жаровую трубу, тангенциальный сопловой закручивающий аппарат, выходной патрубок с центральным входным отверстием, расположенным в плоскости тангенциального соплового закручивающего аппарата, и выходным отверстием, предкамеру с входными и выходными отверстиями, при этом тангенциальный сопловой закручивающий аппарат формирует закрутку потока, совпадающую с направлением вектора угловой скорости закрутки потока в первичной противоточной жаровой трубе, патрубки подачи воздуха, отвода смеси остатков твердых частиц и газа, причем патрубок подачи воздуха сообщается с тангенциальным сопловым закручивающим аппаратом, а патрубок отвода смеси сообщается с проточной частью жаровой трубы в противоположном от тангенциального соплового закручивающего аппарата конце, при этом патрубки установлены тангенциально внутренней поверхности корпуса так, что векторы угловых скоростей потока воздуха и потока смеси остатков твердых частиц и газа совпадают по направлению с вектором угловой скорости воздуха на выходе из соплового закручивающего аппарата. Технический результат - повышение эффективности осуществления рабочего процесса сжигания топлива путем повышения производительности, экономических и экологических характеристик, расширения вида сжигаемого топлива и повышения надежности рабочего процесса. 2 н.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к области энергетики. Трехвихревая вакуумная горелка-реактор (100) для смешанных топлив содержит впускной коллектор (150), включающий вакуумную камеру, впуск сопла для сжатого воздуха в вакуумную камеру, сопло для сжатого воздуха, входящее в вакуумную камеру через впуск сопла для сжатого воздуха, и эжекторный выпуск, причем впускной коллектор (150) выполнен с возможностью подачи газообразного топлива в первичную камеру (110) сгорания; первичную камеру (110) сгорания, имеющую цилиндрическую наружную часть и коническую внутреннюю часть, причем коническая внутренняя часть имеет первый конец с меньшим диаметром и второй конец с большим диаметром, при этом первый конец конической внутренней части соединен с впускным коллектором (150), причем коническая внутренняя часть дополнительно включает первую группу направляющих лопаток; редукционное сопло (120), соединенное со вторым концом конической внутренней части первичной камеры (110) сгорания, причем редукционное сопло (120) имеет первую часть в виде усеченного конуса с большим диаметром, соединенную с первичной камерой (110) сгорания, и цилиндрическую вторую часть, которая продолжается от меньшего диаметра первой части в виде усеченного конуса; инжекторы (140), перпендикулярные первой части в виде усеченного конуса редукционного сопла (120) и выполненные с возможностью инжектирования жидкого топлива в первичную камеру (110) сгорания; и цилиндрическую вторичную камеру (130) сгорания, имеющую вторую группу направляющих лопаток, выполненных с возможностью направления воздуха во вторичную камеру (130) сгорания, при этом меньший диаметр первичной камеры (110) сгорания на ее первом конце, больший диаметр первичной камеры (110) сгорания на ее втором конце и первая группа направляющих лопаток образуют три вихря топлива для поддержания вращения топлива к наружной части горелки-реактора (100) и замедления перемещения топлив для обеспечения полного сгорания. Изобретение позволяет повысить качество сжигания топлива. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 8 ил., 1 табл.

Изобретение относится к области энергетики. Трехвихревая вакуумная горелка-реактор (100) для смешанных топлив содержит впускной коллектор (150), включающий вакуумную камеру, впуск сопла для сжатого воздуха в вакуумную камеру, сопло для сжатого воздуха, входящее в вакуумную камеру через впуск сопла для сжатого воздуха, и эжекторный выпуск, причем впускной коллектор (150) выполнен с возможностью подачи газообразного топлива в первичную камеру (110) сгорания; первичную камеру (110) сгорания, имеющую цилиндрическую наружную часть и коническую внутреннюю часть, причем коническая внутренняя часть имеет первый конец с меньшим диаметром и второй конец с большим диаметром, при этом первый конец конической внутренней части соединен с впускным коллектором (150), причем коническая внутренняя часть дополнительно включает первую группу направляющих лопаток; редукционное сопло (120), соединенное со вторым концом конической внутренней части первичной камеры (110) сгорания, причем редукционное сопло (120) имеет первую часть в виде усеченного конуса с большим диаметром, соединенную с первичной камерой (110) сгорания, и цилиндрическую вторую часть, которая продолжается от меньшего диаметра первой части в виде усеченного конуса; инжекторы (140), перпендикулярные первой части в виде усеченного конуса редукционного сопла (120) и выполненные с возможностью инжектирования жидкого топлива в первичную камеру (110) сгорания; и цилиндрическую вторичную камеру (130) сгорания, имеющую вторую группу направляющих лопаток, выполненных с возможностью направления воздуха во вторичную камеру (130) сгорания, при этом меньший диаметр первичной камеры (110) сгорания на ее первом конце, больший диаметр первичной камеры (110) сгорания на ее втором конце и первая группа направляющих лопаток образуют три вихря топлива для поддержания вращения топлива к наружной части горелки-реактора (100) и замедления перемещения топлив для обеспечения полного сгорания. Изобретение позволяет повысить качество сжигания топлива. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 8 ил., 1 табл.
Наверх