Установка для термической переработки бытовых отходов

Установка для термической переработки бытовых отходов

Реферат

Изобретение относится к области теплоэнергетики, а именно к установке для термической переработки 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 (Левин Б.И. Использование твердых бытовых отходов в системах энергоснабжения. М.: Энергоиздат, 1982, с.46-50).

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является 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 (Патент РФ №2114357, МПК F23G 5/00 от 27.06.98 г.).

Недостатком указанных устройств является образующаяся значительная величина продуктов неполного сгорания отходов (химический и механический недожог), влияющая на образование опасных вредных веществ, таких как диоксины (C₁₂H₄Cl₄О₂) и фураны (C₁₂H₄Cl₄O).

Технической задачей данного изобретения является достижение абсолютной полноты сгорания бытовых отходов, исключающей образование указанных опасных вредных веществ.

Поставленная задача решается благодаря тому, что 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, отличается тем, что топочная камера мусоросжигательного котла оснащена автоматически действующей горелкой для сжигания ископаемого топлива (например, газообразного), обеспечивающей частичное дожигание продуктов неполного сгорания отходов и деструкцию молекулярных связей первичных диоксинов и фуранов, образовавшихся в топке мусоросжигательного котла, котел-утилизатор снабжен циклонным горелочным устройством с горелкой для сжигания ископаемого топлива (например, газообразного), обеспечивающим полное дожигание продуктов неполного сгорания отходов, и автоматически действующей горелкой для сжигания ископаемого топлива (например, газообразного), установленной в камере котла-утилизатора, обеспечивающей полную и окончательную деструкцию молекулярных связей вторичных (и частично оставшихся первичных) диоксинов и фуранов, образовавшихся в хвостовых поверхностях нагрева мусоросжигательного котла.

Кроме того, установка снабжена электроплавильным отделением для полного дожигания продуктов неполного сгорания, содержащихся в образовавшемся от сжигания отходов шлаке и термической переработки всей минеральной части (шлака, золы), и фильтром, заполненным активированным коксом или углем, для улавливания паров ртути, установленным перед выбросом отходящих газов через дымовую трубу в атмосферу.

Технический результат достигается благодаря тому, что в циклонном горелочном устройстве происходит повторный перегрев до 1300-1400°С в закрученном потоке отходящих дымовых газов, поступающих от мусоросжигательного котла, и тем самым полностью дожигаются все содержащиеся в этих газах продукты неполного сгорания, а следовательно, исключается основа образования новых опасных вредных веществ типа диоксинов и фуранов. Те же вторичные диоксины и фураны, которые содержатся в отходящих от мусоросжигательного котла дымовых газах, после циклонного горелочного устройства поступают в камеру котла-утилизатора, где при специально созданных условиях, обеспечиваемых автоматически действующей горелкой для сжигания ископаемого топлива (например, газообразного), т.е. при постоянной температуре не менее 1200°С и времени пребывания в камере не менее 2 сек, подвергаются процессу деструкции молекулярных связей, в результате чего исключаются эти опасные вредные вещества из состава отходящих дымовых газов. Условия же образования третичных диоксинов и фуранов отсутствуют, так как продукты неполного сгорания были исключены в циклонном горелочном устройстве, а хлор- и фторсодержащие компоненты были уловлены в высокоэффективном двухступенчатом газоочистном устройстве еще до ввода дымовых газов в циклонное горелочное устройство, совмещенное с котлом-утилизатором. Таким образом, найдено решение труднейшей проблемы термического обезвреживания и утилизации бытового мусора.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где изображена технологическая схема для сжигания бытовых и подобных им промышленных отходов.

Устройство для сжигания отходов содержит приемно-разгрузочное 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, водяным экономайзером 9 и горелкой 18.

Мусоросжигательный котел 6 посредством газохода сообщен с циклоном 10 для очистки газов от крупнофракционной взвеси и соединен по линии прохождения дымовых газов с газоочистным устройством 11, куда вдувается известковая пушонка для химической очистки дымовых газов. За газоочистным устройством 11 установлен котел-утилизатор 12 с камерой 13, водяным экономайзером 14 для него, 2-ступенчатым воздухоподогревателем 15 и горелкой 19. Котел-утилизатор 12 снабжен циклонным горелочным устройством 16 с горелкой 17, в которое поступают дымовые газы от мусоросжигательного котла 6 для их повторного перегрева. Мусоросжигательный котел 6 и котел-утилизатор 12 имеют дутьевые вентиляторы 20; в этих же котлах 6 и 12 в одном из газоходов предусмотрена система ввода раствора аммиака 21 для нейтрализации NO_x.

Перед циклонным горелочным устройством 16 по газоходу из очистного устройства 11 установлен дымосос 22, позволяющий обеспечить требуемые аэродинамические условия тракта отходящих дымовых газов. Дымовые газы, очищенные от вредных веществ, с помощью дымососа 25 выбрасываются через дымовую трубу 23 в атмосферу. Для выработки электроэнергии устанавливается турбогенератор 24, получающий пар необходимых параметров от мусоросжигательного котла 6 и котла-утилизатора 12.

Установка снабжена фильтром 26, в котором происходит улавливание паров ртути, и плавильным отделением 27, где происходит дожигание шлака и превращение его и уловленной летучей золы в жидкое состояние.

Устройство для сжигания бытовых и подобных им промышленных отходов работает следующим образом.

Доставленные мусоровозами отходы складируются в приемном бункере 2. Из общей массы привезенного мусора отбираются крупногабаритные компоненты и переносятся краном 3 в специальный отсек в приемном бункере, а затем, после дробления в дробильной установке, перемешиваются с остальными отходами в этом же приемном бункере 2.

С помощью грейферного мостового крана 3 мусор поступает в расходный бункер 5 мусоросжигательного котла 6, откуда с помощью соответствующих питателей забрасывается на наклонно-переталкивающее колосниковое полотно (не показано) топочного устройства 7, где он сжигается (при t≥1340°С) в присутствии первичного воздуха с температурой не менее 400°С. Продукты горения поступают в топочную камеру 8 мусоросжигательного котла 6, предварительно тщательно перемешавшись в узком сечении с вторичным воздухом (t≥250°С). В топочной камере, где температура автоматически поддерживается не ниже 950°С и время пребывания дымовых газов в ней составляет не менее 2 с, происходит частичное дожигание продуктов неполного сгорания отходов и деструкция молекулярных связей первичных диоксинов и фуранов.

Из последнего газохода мусоросжигательного котла 6, где отсутствует кислород (эта зона является восстановительной), а поэтому происходит восстановление вторичных вредных веществ и именно таких, как диоксины и фураны, дымовые газы направляются в циклон 10 и газоочистное устройство 11, где они очищаются от механической взвеси, окислов серы, фтористого и хлористого водорода и карбидов этих компонентов, а также тяжелых металлов, являющихся вредными веществами.

После газоочистного устройства 11 дымовые газы поступают в циклонное горелочное устройство 16 котла-утилизатора 12, где происходит вращение газового потока с большой скоростью и нагрев его с помощью сжигания ископаемого топлива (например, газообразного) до температуры не менее 1300÷1400°С. В результате такого нагрева происходит полное догорание продуктов неполного сгорания отходов. Затем эти нагретые дымовые газы поступают в камеру 13 котла-утилизатора 12, где при созданных условиях (t не менее 1200°С и время пребывания газов в камере не менее 2 сек) происходит окончательная деструкция молекулярных связей вторичных диоксинов и фуранов, образовавшихся в восстановительной зоне мусоросжигательного котла. Но этот процесс не сопровождается образованием каких-то третичных и других диоксинов и фуранов, так как в циклонном горелочном устройстве 16 котла-утилизатора 12 исключены продукты неполного сгорания отходов, а в высокоэффективных 2-ступенчатых газоочистных устройствах 10 и 11 с коэффициентом очистки 99,99% уловлены практически все хлор- и 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 пара, необходимое для использования в турбогенераторе 24 и выработки электроэнергии, а также для надежного обеспечения тепловой энергией собственных и 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 не только водяной экономайзер, но и две ступени воздухоподогревателя 15, необходимые для процесса сжигания отходов в мусоросжигательном котле 6, а именно: 1-я ступень - для подогрева первичного воздуха до температуры не менее t=400°С и 2-я ступень - для подогрева вторичного воздуха до температуры не менее t=250°С. Такой 2-ступенчатый подогрев воздуха позволяет максимально утилизировать тепло отходящих дымовых газов перед выбросом их в атмосферу.

Перед поступлением отходящих дымовых газов в дымовую трубу 23 установлен дымосос 25 и фильтр 26 для улавливания паров ртути, находящейся в составе исходных бытовых отходов.

Для дожигания продуктов неполного сгорания, содержащихся в образующемся шлаке, предусмотрено электроплавильное отделение 27, в котором шлак превращается в жидкое состояние при t≥1750°С. В нем же расплавляется уловленная летучая зола. Затем вся указанная минеральная часть используется для изготовления товарной продукции.

Мусоросжигательный котел 6 и котел-утилизатор 12 связаны между собой автоматическим поддержанием требуемой суммарной постоянной паропроизводительности. Это позволяет считать, что мусоросжигательное предприятие по предлагаемой технологической схеме является надежным источником энергоснабжения потребителей.

Для обеспечения стабилизации процесса сжигания бытовых и подобных им промышленных отходов, имеющих низкую теплоту сгорания (Q^p _н<1700 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).

1. 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, устройством повторного нагрева, за счет сжигания газообразного топлива, дымовых газов, поступающих из указанного газоочистного устройства, и хвостовыми поверхностями нагрева и дымовую трубу, отличающаяся тем, что двухступенчатое газоочистное устройство с коэффициентом очистки по фтор- и хлорсодержащим компонентам 99,99% выполнено в виде последовательно сообщенных циклона и газоочистного устройства химической очистки газов, устройство повторного перегрева дымовых газов выполнено в виде циклонного горелочного устройства для сжигания газообразного топлива, обеспечивающего нагрев дымовых газов до температуры 1300-1400°С и полное догорание продуктов неполного сгорания, при этом котел-утилизатор снабжен дополнительно установленной в его камере автоматически действующей горелкой для сжигания газообразного топлива, обеспечивающей при температуре 1200°С полную деструкцию молекулярных связей вторичных диоксинов и фуранов, образовавшихся в хвостовых поверхностях нагрева мусоросжигательного котла.

2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что она снабжена фильтром для улавливания паров ртути, заполненным активированным коксом или углем, установленным перед выбросом отходящих газов через дымовую трубу в атмосферу.