Установка для многоступенчатой термической переработки твёрдых бытовых и промышленных отходов
Изобретение относится к области теплоэнергетики, а именно к установке для многоступенчатой термической переработки твердых бытовых и подобных им промышленных отходов. Техническим результатом является достижение абсолютной полноты сгорания твердых бытовых отходов, исключающей образование опасных вредных веществ за счет использования трехступенчатого газоочистного устройства. Установка содержит приемно-разгрузочное устройство, последовательно расположенные за ним мусоросжигательный котел с топкой, топочной камерой и трехступенчатым воздухоподогревателем, газоочистное устройство, котел-утилизатор с топочной камерой, двухступенчатым экономайзером, циклонным горелочным устройством и дымовую трубу. При этом газоочистное устройство выполнено в виде реактора-абсорбера, снабженного средствами впрыскивания известкового раствора карбамида и вдувания порошкообразного активированного угля или кокса для улавливания паров ртути; при этом установка содержит средства впрыска раствора карбамида для нейтрализации NOx в топочную камеру мусоросжигательного котла и котла-утилизатора. 1 ил.
Изобретение относится к области теплоэнергетики, а именно к установке для многоступенчатой термической переработки твердых бытовых и подобных им промышленных отходов.
Известно устройство для сжигания бытовых отходов, включающее приемно-разгрузочное устройство, мусоросжигательный котел с топочным устройством и хвостовыми поверхностями нагрева, устройства для очистки газов от взвешенных примесей и вредных веществ и дымовую трубу. (См., например, Левин Б.И. «Использование твердых бытовых отходов в системах энергоснабжения». М. Энергоиздат, 1982 г. с. 46-50.)
Известно также устройство для сжигания бытовых отходов, содержащее приемно-разгрузочное устройство, последовательно расположенные за ним мусоросжигательный котел с топкой, топочной камерой и хвостовыми поверхностями нагрева, двухступенчатое газоочистное устройство, котел-утилизатор с камерой и хвостовыми поверхностями нагрева и дымовую трубу. (См., например, патент РФ №2114357, МПК F23G 5/00 от 27.06.98 г.)
Недостатком указанных выше устройств является образующая значительная величина продуктов неполного сгорания отходов (химический и механический недожог), влияющая на образование опасных вредных веществ, таких как диоксины (C12H4CI4O) и фураны (C12H4CI4O).
Наиболее близкой к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является установка для термической переработки бытовых отходов, содержащая приемно-разгрузочное устройство, последовательно расположенные за ним мусоросжигательный котел с топкой, топочной камерой и хвостовыми поверхностями нагрева, двухступенчатое газоочистное устройство, котел-утилизатор с камерой и хвостовыми поверхностями нагрева и дымовую трубу. (См., например, патент №2303746, МПК F23G 5/14, от 27.07.2007 г.)
Недостатком данной установки, выбранной заявителем в качестве прототипа, является образующая значительная величина продуктов неполного сгорания отходов (химический и механический недожог), влияющая на образование опасных вредных веществ, таких как диоксины (C12H4CI4O) и фураны (C12H4CI4O).
Техническим результатом данного изобретения является достижение абсолютной полноты сгорания твердых бытовых отходов, исключающей образование опасных вредных веществ за счет использования трехступенчатого газоочистного устройства.
Указанный технический результат достигается тем, что установка для многоступенчатой термической переработки твердых бытовых и промышленных отходов, содержащая приемно-разгрузочное устройство, последовательно расположенные за ним мусоросжигательный котел с топкой, топочной камерой и хвостовыми поверхностями нагрева, газоочистное устройство, котел-утилизатор с циклонной камерой и хвостовыми поверхностями и устройством дожигания продуктов неполного сгорания и дымовую трубу, снабжена устройством впрыскивания известкового раствора карбамида и вдуванием порошкообразного активированного угля или кокса для улавливания паров ртути, установленным перед реактором-абсорбером, котлом-утилизатором и перед выбросом отходящих газов в дымовую трубу.
Сущность изобретения поясняется чертежом, где на рис. 1 изображена технологическая схема для сжигания твердых бытовых и подобных им промышленных отходов.
Установка для многоступенчатой термической переработки твердых бытовых и промышленных отходов содержит приемно-рагрузочное устройство (отделение) 1 с приемным бункером 2, в верхней части которого размещен грейферный мостовой кран 3 с пультом управления 4, обеспечивающий загрузку бытовым мусором расходного бункера 5 мусоросжигательного котла 6, снабженного топкой 7, топочной камерой 8, трехступенчатым воздухоподогревателем 9 и горелкой 18.
Мусоросжигательный котел 6 посредством газохода сообщен с батарейным циклоном 10 для очистки газов от крупно-фракционной взвеси и осевшими на нее тяжелыми металлами, он соединен по линии прохождения дымовых газов с реактором-абсорбером 11, куда впрыскивается известковый раствор карбамида 15 и вдувается порошкообразный активированный уголь или активированный кокс 15а для химической очистки дымовых газов. За газоочистным устройством 11 установлен котел-утилизатор 12 с камерой 13, двухступенчатым экономайзером 14 и горелкой 19. Котел-утилизатор 12 снабжен циклонным горелочным устройством 16 с горелками 17 и 19, в которое поступают дымовые газы от мусоросжигательного котла 6 для дожигания содержащихся в них продуктов неполного сгорания. Мусоросжигательный котел 6 и котел-утилизатор 12 имеют дутьевые вентиляторы 20; в топочную камеру мусоросжигательного котла 6 и впускной газоход котла-утилизатора 12 предусмотрен впрыск раствора карбамида 27 для нейтрализации NOx.
Перед циклонным горелочным 16 по газоходу из газоочистного устройства 11, выполненного в виде реактора-абсорбера, установлен дымосос 22, позволяющий обеспечить требуемые аэродинамические условия для ввода отходящих дымовых газов в циклонное горелочное устройства. Дымовые газы, очищенные от вредных веществ и продуктов неполного сгорания с помощью дымососа 25, выбрасываются через дымовую трубу в атмосферу. Для выработки электроэнергии устанавливается паровая конденсационная турбина 24 с электрогенератором 28, получающая перегретый пар необходимых параметров от мусоросжигательного котла 6 и от котла-утилизатора 12.
Установка снабжена электроплавильным отделением 29, где происходит дожигание шлака и золы, поступающей по золопроводам 30 и шнеку 31, и превращение их с помощью соответствующих присадок вначале в жидкое состояние, а затем в слитки металлов, содержащихся в исходном бытовом мусоре, а также в строительные высокопрочные материалы (например, гравий, щебень или облицованная плитка).
Устройство для многоступенчатой термической переработки твердых бытовых и подобных им промышленных отходов работает следующим образом. Доставленные мусоровозами отходы поступают в приемный бункер 2. Из общей массы привезенных отходов отбираются крупногабаритные компоненты и переносятся краном в специальный отсек для дробления в дробильной установке, а затем перемешиваются с остальными отходами в этом же приемном бункере 2. С помощью грейферного мостового крана 3 отходы поступают в расходный бункер 5 мусоросжигательного котла 6, откуда с помощью соответствующих питателей засасываются на наклонно переталкивающее колосниковое полотно топочного устройства 7, где происходит их горение при t≥1340°С в присутствии первичного воздуха при t=450°С. Продукты их горения поступают в топочную камеру 8 мусоросжигательного котла 6, предварительно тщательно перемешиваясь в сечении с вторичным воздухом (t≥250°С). В топочной камере, где температура автоматически поддерживается не ниже 1200°С и время пребывания в ней дымовых газов составляет не менее 2 сек, происходит частичное дожигание продуктов неполного сгорания отходов и процесс деструкции молекулярных связей первичных диоксинов и фуранов. В последнем газоходе мусоросжигательного котла 6, где отсутствует достаточное количество кислорода (эта зона является восстановительной), происходит образование вторичных вредных веществ, а именно таких, как диоксины и фураны, дымовые газы направляются в батарейный циклон 10 и газоочистное устройство 11, где они очищаются от крупнофракционной золы и механической взвеси, а также от окислов серы, хлористого и фтористого водорода, окислов азота, а также от тяжелых металлов, являющихся вредными веществами. После газоочистного устройства 11 дымовые газы поступают в циклонное горелочное устройство 16 котла-утилизатора 12, где при вращении их с большой скоростью и с помощью горелки 17 и сжигания в ней газообразного топлива происходит полное дожигание неполного сгорания отходов, содержащихся в дымовых газах. Затем эти дымовые газы поступают в камеру 13 котла-утилизатора 12, где при созданных условия (t не менее 1200°С и время пребывания газов не менее 2 сек) происходит окончательная деструкция молекулярных связей вторичных диоксинов и фуранов, образовавшихся в восстановительной зоне мусоросжигательного котла 6. Но этот процесс не сопровождается образованием каких-то третичных и других диоксинов и фуранов, так как в циклонном горелочном устройстве котла-утилизатора 12 исключены продукты неполного сгорания отходов, а в высокоэффективных 3-ступенчатых газоочистных устройствах 10 и 11 с коэффициентом очистки 99,9% уловлены практически все хлор-фторсодержащие компоненты и их окислы, т.е до поступления дымовых газов в циклонное горелочное устройство 16 котла-утилизатора 12.
Установленный котел-утилизатор 12, работающий на ископаемом топливе (например, газообразном), позволяет вырабатывать вместе с мусоросжигательным котлом 6 постоянное количество перегретого пара, необходимого для использования в турбогенераторе 24 и 28 с целью выработки электроэнергии, а также для надежного обеспечения тепловой энергией собственных и, при необходимости, внешних потребителей. Учитывая, что в котел-утилизатор 12 поступают дымовые газы от мусоросжигательного котла 6, очищенные от окислов серы, фтористого и хлористого водорода, являющихся весьма коррозионно-активными веществами, появилась возможность установить в хвостовой части котла утилизатора 12 две ступени водяного экономайзера для мусоросжигательного котла 6 и для котла утилизатора 12. Перед поступлением отходящих газов в дымовую трубу 23 установлен дымосос 25. Для дожигания продуктов неполного сгорания, содержащихся в шлаке, предусмотрено электроплавильное отделение 29, в котором шлак и другая минеральная часть отходов превращаются в жидкое состояние при t≥1750°С. В нем расплавляется и улавливается летучая зола. Затем вся указанная минеральная часть отходов используется для изготовления товарной продукции.
Мусоросжигательный котел 6 и котел-утилизатор 12 связаны между собой автоматическим поддержанием требуемой суммарной постоянной производительности. Это позволяет считать, что предприятия по предлагаемой технологической схеме многоступенчатой термической переработки твердых бытовых от ходов и подобных им промышленных отходов является надежным источником энергоснабжения потребителей, а поэтому это предприятие с полным основанием можно назвать тепловой электростанцией.
Для обеспечения стабилизации процесса термической переработки бытовых и подобным им промышленных отходов, имеющих низкую теплоту сгорания (Qн=1380 ккал/кг), достижения в 2-х камерах обоих котлов необходимой температуры, а также для работы котла-утилизатора в составе предлагаемой технологической схемы, используется ископаемое топливо (например, газообразное).
Установка для многоступенчатой термической переработки твердых бытовых и промышленных отходов, содержащая приемно-разгрузочное устройство, последовательно расположенные за ним мусоросжигательный котел с топкой, топочной камерой и трехступенчатым воздухоподогревателем, газоочистное устройство, котел-утилизатор с топочной камерой, двухступенчатым экономайзером, циклонным горелочным устройством и дымовую трубу, отличающаяся тем, что газоочистное устройство выполнено в виде реактора-абсорбера, снабженного средствами впрыскивания известкового раствора карбамида и вдувания порошкообразного активированного угля или кокса для улавливания паров ртути; при этом установка содержит средства впрыска раствора карбамида для нейтрализации NOx в топочную камеру мусоросжигательного котла и котла-утилизатора.
