RU2023211C1

RU2023211C1 - Method and device for processing domestic garbage and waste

Info

Publication number: RU2023211C1
Authority: RU
Inventors: Геннадий Владимирович Иванов
Original assignee: Геннадий Владимирович Иванов
Priority date: 1992-06-18
Filing date: 1992-06-18
Publication date: 1994-11-15

Abstract

FIELD: processing domestic garbage and industrial waste. SUBSTANCE: operations of storage, discharge of gas, drying, pyrolysis, burning and removal of ash are combined in one sluice monoblock unit. Device has housing lined with refractory material and provided with gaseous fuel supply branch pipes for lighting up and air for sustaining combustion, exhaust gas discharge branch pipe and several pairs of gates with drives for proportioned supply of garbage towards gas-and-air mixture of ash removal. Lower and upper pairs of gates are solid and intermediate pairs have holes. Moistened air fed above lower pair of gates makes it possible to cool ash formed and to maintain required temperature in combustion zone. Drives are used for opening and closing the pairs of gates and to shake garbage in order to avoid its caking. Bunker located at the top of the housing is provided with cover and branch pipe for taking air for combustion. EFFECT: enhanced efficiency. 3 cl, 1 dwg

Description

Изобретение может быть использовано при переработке мусора, бытовых и промышленных отходов. The invention can be used in the processing of garbage, household and industrial waste.

Наиболее близким к предлагаемому способу является способ термической обработки отходов, который включает в себя загрузку отходов в камеру, подачу туда же предварительно подогретого воздуха, утилизацию дымовых газов с помощью второй камеры - регенератора. К недостаткам способа можно отнести: наличие определенных требований к составу и размерам исходного сырья, жесткая технологическая зависимость процессов, происходящих параллельно в соседних камерах. Closest to the proposed method is a method of heat treatment of waste, which includes loading the waste into the chamber, supplying the same preheated air there, utilizing the flue gas using a second chamber — a regenerator. The disadvantages of the method include: the presence of certain requirements for the composition and size of the feedstock, a rigid technological dependence of the processes occurring in parallel in neighboring chambers.

Из известных устройств наиболее близкой к заявляемому является вертикальная печь для сжигания твердой биомассы, включающая в себя вертикально расположенный корпус, футерованный огнеупорным материалом, бункер загрузки, расположенный над корпусом, крышку, закрывающую корпус сверху. Топочная камера расположена в нижней части корпуса, стенки которого выполнены из жаропрочного металла. Воздух подается кольцевым потоком через кольцевой канал, образованный между цилиндрическим корпусом и охватывающим его наружным цилиндром. Зола от сжигания оседает в нижней части камеры в виде конуса и непрерывно сдувается кольцевым потоком воздуха. Of the known devices, the closest to the claimed one is a vertical furnace for burning solid biomass, which includes a vertically located housing lined with refractory material, a loading hopper located above the housing, a lid covering the housing from above. The combustion chamber is located in the lower part of the casing, the walls of which are made of heat-resistant metal. Air is supplied in an annular flow through an annular channel formed between the cylindrical body and the outer cylinder enclosing it. The ash from the combustion settles in the bottom of the chamber in the form of a cone and is continuously blown away by an annular stream of air.

К недостаткам устройства следует отнести его большую металлоемкость, сложность конструкции, низкую степень использования физической теплоты уходящих дымовых газов, наличие неочищенных дымовых газов на выходе из устройства, невозможность переработки отходов крупных размеров. The disadvantages of the device include its large metal consumption, design complexity, low degree of use of the physical heat of the flue gases, the presence of untreated flue gases at the outlet of the device, the inability to process large waste.

Техническая задача, решаемая изобретением, состоит в повышении эффективности переработки мусора, связанном с непрерывным протеканием процессов хранения, газоотвода, сушки, пиролиза, горения и золоудаления в едином шлюзовом моноблоке. The technical problem solved by the invention is to increase the efficiency of garbage processing associated with the continuous flow of storage processes, gas exhaust, drying, pyrolysis, combustion and ash removal in a single lock monoblock.

Поставленная техническая задача решается тем, что в известном способе термической обработки и уничтожения мусора и бытовых отходов, включающем их загрузку, розжиг, подачу воздуха и газообразного топлива, транспортировку уходящих газов, согласно изобретению, воздух предварительно увлажняют, газовоздушную смесь подают снизу противотоком по отношению к загружаемому мусору, организуя расположенные последовательно снизу вверх зоны горения, газификации, сушки, поддерживают температуру в зоне горения не выше температуры плавления золы, прекращают подачу газообразного топлива после розжига при выходе на стационарный режим, при этом подачу мусора и бытовых отходов в зоны осуществляют регулируемыми дозами, обеспечивая его периодическое встряхивание. The technical problem is solved in that in the known method of heat treatment and destruction of garbage and household waste, including loading, ignition, supply of air and gaseous fuels, transportation of flue gases, according to the invention, the air is pre-moistened, the air-gas mixture is supplied from below in countercurrent with respect to loadable garbage, organizing the combustion, gasification, and drying zones sequentially from bottom to top, maintain the temperature in the combustion zone not higher than the melting temperature of the ash, pre they cut off the supply of gaseous fuel after ignition upon reaching the stationary mode, while the supply of garbage and household waste to the zones is carried out in adjustable doses, ensuring its periodic shaking.

Кроме того, в известном устройстве для реализации способа термической обработки и уничтожения мусора и бытовых отходов, содержащем вертикально расположенный корпус, футерованный огнеупорным материалом, загрузочное устройство с крышкой, расположенное над корпусом, согласно изобретению, корпус дополнительно снабжен парами створок с приводом, число пар не менее двух, расположенными в разных уровнях по высоте, причем пары створок на входе и выходе корпуса выполнены сплошными, пары створок, расположенные между ними - колосникового типа, двумя патрубками, один из которых расположен под верхней парой створок, другой - над нижней парой створок, загрузочное устройство выполнено в виде бункера, сужающегося книзу, снабженного в верхней части крышкой, в нижней части - окном, примыкающим к корпусу, патрубком, расположенным в верхней части боковой стенки бункера. In addition, in the known device for implementing the method of heat treatment and destruction of garbage and household waste, containing a vertically arranged housing lined with refractory material, a loading device with a lid located above the housing according to the invention, the housing is additionally provided with pairs of leafs with a drive, the number of pairs is not less than two, located at different levels in height, and the pairs of flaps at the inlet and outlet of the body are solid, the pairs of flaps located between them are grate-type, two there are branch pipes, one of which is located under the upper pair of valves, the other above the lower pair of valves, the loading device is made in the form of a hopper, tapering downward, equipped with a lid in the upper part, and a window adjacent to the body in the lower part, with a branch pipe located in the upper parts of the side wall of the hopper.

На чертеже представлена схематично конструкция устройства для реализации способа. The drawing shows a schematic design of a device for implementing the method.

Устройство содержит корпус 1, футерованный огнеупорным материалом, бункер 2, снабженный в верхней части крышкой 3, в нижней - окном 4, примыкающим к корпусу, патрубком 5, расположенным в верхней части боковой стены бункера. На входе в корпус 1 установлена пара сплошных створок 6, на выходе - пара сплошных створок 7, между ними установлены пары створок, снабженных отверстиями 8, 9, 10 и 11, разделяющие внутренний объем корпуса на отсеки. Снизу вверх расположены зоны горения, газификации и сушки. Каждая пара створок 6-11 снабжена приводом 12-17, обеспечивающим их раскрытие. Корпус снабжен патрубками 18 и 19, первый из которых 18 расположен под верхней створкой, другой 19 - над нижней створкой. Входной патрубок 19 соединен с воздухонагнетателем 20 и увлажняющей установкой 21. В зоне горения установлен датчик температуры 22. The device comprises a housing 1 lined with refractory material, a hopper 2 provided with a lid 3 in the upper part and a window 4 adjacent to the housing in the lower part, with a nozzle 5 located in the upper part of the hopper side wall. At the entrance to the casing 1, a pair of continuous flaps 6 is installed, at the output, a pair of continuous flaps 7, between them are pairs of flaps equipped with holes 8, 9, 10 and 11, dividing the internal volume of the casing into compartments. From the bottom up there are combustion, gasification and drying zones. Each pair of wings 6-11 is equipped with a drive 12-17, ensuring their disclosure. The housing is equipped with nozzles 18 and 19, the first of which 18 is located under the upper leaf, the other 19 - above the lower leaf. The inlet pipe 19 is connected to an air blower 20 and a humidifying unit 21. A temperature sensor 22 is installed in the combustion zone.

Устройство работает следующим образом. Мусор и бытовые отходы загружают в бункер 2, где они могут храниться некоторое время. При открывании верхней пары створок 6 мусор и отходы под действием собственного веса опускаются вниз, противотоком снизу, через створки 8-11 с отверстиями поступает газовоздушная смесь под давлением, необходимым для преодоления гидравлического сопротивления всего столба загруженного материала и обеспечивающим давление, которое задается потребителем пиролизного газа на выходе. Исходя из конкретных габаритов установки выбирают мощность воздухонагнетателя 20. The device operates as follows. Garbage and household waste are loaded into hopper 2, where they can be stored for some time. When opening the upper pair of leaves 6, debris and waste fall under its own weight, counterflow from below, through the leaves 8-11 with holes the air-gas mixture flows under the pressure necessary to overcome the hydraulic resistance of the entire column of the loaded material and providing the pressure set by the consumer of pyrolysis gas at the exit. Based on the specific dimensions of the installation, the power of the air blower 20 is selected.

Мусор и отходы, встречаясь с горячим газом, нагреваются, высыхают и отдают ему влагу. Температура в этой зоне сушки в зависимости от влажности топлива изменяется от 100^оС до 400^оС. Продолжая опускаться, сырье нагревается в следующей зоне 12 газификации до 500-900^оС, происходит его пиролиз - от горючих составляющих сырья отделяются летучие вещества, происходит коксование. В газообразное состояние переходят не только легкие фракции углеводородов, среди которых, в основном, метан, но и тяжелые, образующие смолу и деготь. В следующей зоне - зоне горения, где температура поддерживается ниже температуры плавления золы, закоксовавшееся сырье вступает в реакцию с кислородом, содержащимся во вдуваемом воздухе. В результате горения образуется двуокись углерода CO₂ и водяной пар. Из-за недостаточности кислорода для сгорания всего углерода, при температуре выше 900^оС продукты окисления продолжают взаимодействовать с несгоревшим углеродом. Процесс газификации завершается образованием окиси углерода и водорода, которые вместе с газообразными углеводородами, дегтем и смолой, а также с инертными компонентами (азот из воздуха, водяной пар и двуокись углерода) составляют компоненты горючего газа (пиролизного), который может направляться через патрубок 18 как топливо на теплоэнергетические установки. Для предотвращения процесса спекания в результате коксования мусора и отходов предусмотрена принудительная шуровка его с помощью створок с отверстиями, приводимых в движение приводом.Garbage and waste, meeting with hot gas, heat up, dry out and give it moisture. The temperature in this drying zone, depending on the fuel humidity changes from ^about 100 C to 400 ^C. While continuing to descend, the raw material is heated in the next zone 12 gasification to 500-900 ^{° C,} pyrolysis occurs it - from the combustible components of the raw material are separated volatiles occurs coking. Not only light hydrocarbon fractions, among which, mainly methane, but also heavy ones, forming tar and tar, become gaseous. In the next zone - the combustion zone, where the temperature is maintained below the melting temperature of the ash, coked raw materials react with the oxygen contained in the blown air. As a result of combustion, carbon dioxide CO ₂ and water vapor are formed. Due to the insufficiency of oxygen to the combustion of all the carbon at a temperature above 900 ^{° C} oxidation products continue to interact with the unburned carbon. The gasification process is completed by the formation of carbon monoxide and hydrogen, which together with gaseous hydrocarbons, tar and tar, as well as with inert components (nitrogen from the air, water vapor and carbon dioxide) make up the components of the combustible gas (pyrolysis), which can be directed through the pipe 18 as fuel for heat power plants. To prevent the sintering process as a result of coking of garbage and waste, it is enforced to be laced with sashes with holes driven by the drive.

Для предупреждения процесса плавления золы и ее затвеpдевания на нижних створках предусмотрена подача в зону активного горения воздуха с необходимой степенью влажности. To prevent the ash melting process and its solidification on the lower flaps, air is supplied to the zone of active combustion with the required degree of humidity.

Подачу газообразного топлива на входе осуществляют вместе с подачей воздуха на время розжига, затем прекращают подачу газообразного топлива. Воздух для горения забирают из бункера загрузки через патрубок 5. Увлажнение воздуха обеспечивают в установке 21. Степень влажности определяется фракционным составом мусора и бытовых отходов и температурой плавления золы, составляющих их компонентов. В зависимости от температуры плавления золы поддерживают и температуру в зоне горения. Она не должна превышать температуpу плавления золы, чтобы не допустить ее прикипания к створкам. Для контроля температуры используют датчик 22. Как показывают результаты экспериментальных исследований, температура в зоне горения не должна превышать 1200^оС.The supply of gaseous fuel at the inlet is carried out together with the air supply at the time of ignition, then the supply of gaseous fuel is stopped. Combustion air is taken from the loading hopper through the nozzle 5. Humidification of the air is provided in the installation 21. The degree of humidity is determined by the fractional composition of garbage and household waste and the melting temperature of the ash constituting their components. Depending on the melting point of the ash, the temperature in the combustion zone is also maintained. It should not exceed the melting temperature of the ash, in order to prevent it from sticking to the wings. A sensor 22 is used to control the temperature. As the results of experimental studies show, the temperature in the combustion zone should not exceed 1200 ^o C.

Claims

1. A method of processing garbage and household waste by loading them from above into a shaft furnace with counter-current supply of a gas-air mixture and drying them by pyrolysis and burning, followed by removal of the processed products, characterized in that the air entering the combustion is moistened, maintaining in the combustion zone the temperature is not higher than the melting temperature of the ash, and the supply of waste from zone to zone is carried out in adjustable doses, periodically shaking.

2. A device for processing waste and household waste, comprising a housing lined with refractory material, a loading hopper, tapering downward with a window in the lower part adjacent to the housing, and a lid in the upper part, gas and air supply pipes and gas vents, characterized in that the casing is divided in height into zones of drying, pyrolysis and combustion with the help of paired flaps located at an angle to each other, moreover, the pairs of flaps located at the entrance and exit to the casing are solid, and the pairs of flaps that separate the zones are made from ERSTU, the gas supply nozzle and air located above a pair of flaps located on the outlet and the flue gas pipe - a pair of flaps located at the inlet and the hopper is provided with air outlet nozzle.