RU216055U1

RU216055U1 - INSINERATOR

Info

Publication number: RU216055U1
Application number: RU2022121277U
Authority: RU
Inventors: Леонид Сергеевич Бычков; Николай Федорович Филипповский; Олег Сергеевич Будин
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Уралкотел"
Filing date: 2022-08-03
Publication date: 2023-01-16

Abstract

Полезная модель относится к области утилизации отходов и может быть использована для уничтожения термической обработкой крупногабаритных твердых горючих бытовых и производственных отходов. Для повышения эффективности работы инсинератора, удешевлении процесса утилизации крупнокусковых горючих отходов и в предотвращении загрязнения окружающей среды предложена конструкция инсинератора, содержащая дымовую трубу, камеру сгорания, камеру дожигания. Камеры соединены переходом, каждая камера состоит из каркаса с огнеупорной обмуровкой. Камера сгорания оснащена по крайней мере одной горелкой, в качестве которой может использоваться пеллетная горелка. В камере сгорания располагается ряд водоохлаждаемых труб, на которых размещаются отходы, сжигаемые в процессе утилизации. В переходе между основной камерой сгорания и камерой дожигания устанавливаются турбулизаторы потока из огнеупорного материала. Камера сгорания оборудована шлюзовым питателем. После камеры дожигания по ходу дымовых газов установлен водогрейный котел-утилизатор с топочным устройством для сжигания твердого топлива. Повышается эффективность работы инсинератора, снижаются затраты и улучшается экология.

The utility model relates to the field of waste disposal and can be used to destroy large-sized solid combustible household and industrial waste by heat treatment. To increase the efficiency of the incinerator, reduce the cost of the process of disposal of large-sized combustible waste and prevent environmental pollution, an incinerator design is proposed that contains a chimney, a combustion chamber, and an afterburner. The chambers are connected by a transition, each chamber consists of a frame with a refractory lining. The combustion chamber is equipped with at least one burner, which can be a pellet burner. In the combustion chamber there is a series of water-cooled pipes, on which waste is placed, burned during the disposal process. In the transition between the main combustion chamber and the afterburning chamber, flow turbulators made of refractory material are installed. The combustion chamber is equipped with a lock feeder. After the afterburner, along the flue gases, a waste heat boiler with a combustion device for burning solid fuel is installed. Increases the efficiency of the incinerator, reduces costs and improves the environment.

Description

Полезная модель относится к области утилизации отходов и может быть использована для уничтожения термической обработкой крупногабаритных твердых горючих бытовых и производственных отходов (древесные отходы мусоросортировочных заводов, отработанные шпалы и т.д.).The utility model relates to the field of waste disposal and can be used to destroy large-sized solid combustible household and industrial waste (wood waste from waste sorting plants, used sleepers, etc.) by thermal treatment.

В известных способах высокотемпературного сжигания твердых отходов используется мусоросжигательная установка (инсинератор), представляющая собой печной агрегат, включающий две последовательно расположенных камеры сгорания: камера предварительного сжигания (камера сгорания) и камера дожигания [1]. В камере предварительного сжигания происходит горение отходов в условиях избытка кислорода, нагнетающегося (в составе воздуха) в рабочую зону. Температура в камере от 700 до 900 градусов Цельсия. В камере дожигания при температуре до 1200 градусов Цельсия (и более) идет термохимическая диссоциация остаточных, несгоревших в первой камере соединений, (включая непрогоревшие углеводороды, диоксины, фураны и т.д.). Поддержание требуемых температур и сжигание отходов идет благодаря горению в топочной зоне непрерывно подающегося топлива - газа или дизельной смеси, реже - масел, дров, угля.In the known methods of high-temperature solid waste incineration, an incineration plant (incinerator) is used, which is a furnace unit that includes two sequentially located combustion chambers: a pre-combustion chamber (combustion chamber) and an afterburning chamber [1]. In the pre-combustion chamber, waste is burned under conditions of excess oxygen, which is injected (as part of the air) into the working area. The temperature in the chamber is from 700 to 900 degrees Celsius. In the afterburner at temperatures up to 1200 degrees Celsius (and more), there is a thermochemical dissociation of the residual, unburned compounds in the first chamber (including unburned hydrocarbons, dioxins, furans, etc.). Maintaining the required temperatures and burning waste is due to the combustion in the furnace zone of continuously supplied fuel - gas or diesel mixture, less often - oils, firewood, coal.

Известен аппарат для уничтожения органических загрязнителей [СА 2660501], выполненный мобильным и содержащий камеру предварительного сжигания (камера сгорания), камеру дожигания и дымовую трубу, причем камеры соединены переходом, каждая камера состоит из каркаса с внутренней футеровкой, камера сгорания и дожигания оснащены портами для установки горелок, камера дожигания дополнительно оснащена вентилятором и соединена с дымовой трубой.Known apparatus for the destruction of organic pollutants [CA 2660501], made mobile and containing a pre-combustion chamber (combustion chamber), an afterburner and a chimney, and the chambers are connected by a transition, each chamber consists of a frame with an internal lining, the combustion chamber and afterburner are equipped with ports for burner installations, the afterburner is additionally equipped with a fan and connected to the chimney.

Инсинератор [RU 2001101728] содержит корпус, закрываемый люк для загрузки, камеру сгорания, высокотемпературный источник тепла, дымоход, соединенный с атмосферой, при этом камера сгорания выполнена глухой в ее верхней части и сообщена в нижней части с камерой дожигания для выхода газообразных продуктов разложения так, что высокотемпературная зона находится на границе камеры сгорания и камеры дожигания и перекрывает всю площадь проходного сечения газообразных продуктов разложения, при этом высокотемпературный источник тепла размещен в камере дожигания, а в камере разложения установлен газоход для отвода газообразных продуктов разложения из ее верхней части в камеру дожигания.The incinerator [RU 2001101728] contains a body, a closing hatch for loading, a combustion chamber, a high-temperature heat source, a chimney connected to the atmosphere, while the combustion chamber is made deaf in its upper part and is connected in the lower part with an afterburner for the release of gaseous decomposition products so that the high-temperature zone is located on the border of the combustion chamber and the afterburner and covers the entire flow area of the gaseous decomposition products, while the high-temperature heat source is located in the afterburner, and a gas duct is installed in the decomposition chamber to remove gaseous decomposition products from its upper part to the afterburner .

Известна конструкция инсинератора [RU 2735825], выполненного портативным и содержащего раму, к которой прикреплены камера сгорания и камера дожигания, и дымовую трубу, причем камеры установлены горизонтально и соединены переходом, каждая камера состоит из каркаса с внутренней футеровкой, камера сгорания оснащена крышкой, колосниками арочного типа, круглыми портами для установки горелок, зольниками, камера дожигания оснащена по крайней мере одним портом для установки горелки, вентилятором, термопарой и соединена с дымовой трубой.Known design of the incinerator [RU 2735825], made portable and containing a frame to which a combustion chamber and an afterburner chamber are attached, and a chimney, the chambers being installed horizontally and connected by a transition, each chamber consists of a frame with an internal lining, the combustion chamber is equipped with a lid, grates arch type, round burner ports, ash pans, afterburner equipped with at least one burner port, fan, thermocouple and connected to the chimney.

Наиболее близким к предлагаемому является инсинератор [2] (фиг. 1), содержащий дымовую трубу 1, камеру сгорания 2, камеру дожигания 3, камеры соединены переходом 4, каждая камера состоит из каркаса 5 с огнеупорной обмуровкой 6, камера сгорания оснащена крышкой 7, по крайней мере одной горелкой 8.Closest to the proposed one is the incinerator [2] (Fig. 1), containing a chimney 1, a combustion chamber 2, an afterburner 3, the chambers are connected by a passage 4, each chamber consists of a frame 5 with a refractory lining 6, the combustion chamber is equipped with a cover 7, at least one burner 8.

Недостатками известного решения являются: низкая эффективность сжигания крупнокусковых твердых отходов в целом виде (например шпалы, древесные отходы от сортировки мусора). Такие отходы для хорошего воспламенения и сжигания лучше поджигать снизу, но в известных конструкциях расположить горелку внизу невозможно, поскольку там лежат отходы. Горелки и каналы перехода газов из камеры сгорания в камеру дожигания расположены в верхней части камеры сгорания.The disadvantages of the known solutions are: low efficiency of combustion of lumpy solid waste in its entirety (for example, sleepers, wood waste from waste sorting). For good ignition and combustion of such waste, it is better to ignite from below, but in known designs it is impossible to place the burner at the bottom, since the waste lies there. Burners and channels for the transition of gases from the combustion chamber to the afterburner are located in the upper part of the combustion chamber.

Задача, на решение которой направлена предлагаемая полезная модель, заключается в повышении эффективности работы инсинератора, удешевлении процесса утилизации крупнокусковых горючих отходов и в предотвращении загрязнения окружающей среды т.е. в улучшении экологии.The problem that the proposed utility model is aimed at is to increase the efficiency of the incinerator, reduce the cost of the process of disposal of large-sized combustible waste and prevent environmental pollution, i.e. in improving the environment.

Техническая задача решается тем, что в инсинераторе, содержащем дымовую трубу, камеру сгорания, камеру дожигания, камеры соединены переходом, каждая камера состоит из каркаса с огнеупорной обмуровкой, камера сгорания оснащена крышкой, горелочным устройством, согласно полезной модели в камере сгорания располагается ряд водоохлаждаемых труб, на которых размещаются отходы, сжигаемые в процессе утилизации.The technical problem is solved by the fact that in an incinerator containing a chimney, a combustion chamber, an afterburner, the chambers are connected by a transition, each chamber consists of a frame with a refractory lining, the combustion chamber is equipped with a lid, a burner, according to the utility model, a number of water-cooled pipes are located in the combustion chamber , on which waste is burned during the disposal process.

Размещение крупнокусковых отходов на некотором расстоянии от низа камеры сгорания позволяет установить горелочное устройство ниже уровня расположения отходов. Прогревание и воспламенение отходов снизу позволяет поддерживать горение отходов только в нижней части, что делает возможным прогревать не всю массу отходов, а только ее часть, обеспечивая стабилизацию температуры в нижней части камеры сгорания. Более быстрый прогрев нижней части отходов исключает снижение температуры в камере сгорания и камере дожигания, тем самым обеспечивается стабильное поддержание процесса разложения вредных веществ.Placing lumpy waste at some distance from the bottom of the combustion chamber allows you to install the burner below the level of waste. Heating and ignition of the waste from below makes it possible to support combustion of the waste only in the lower part, which makes it possible to heat up not the entire mass of waste, but only its part, ensuring temperature stabilization in the lower part of the combustion chamber. Faster heating of the lower part of the waste eliminates the decrease in temperature in the combustion chamber and afterburner, thereby ensuring stable maintenance of the process of decomposition of harmful substances.

Трубы, на которых располагаются сжигаемые отходы выполняются водоохлаждаемыми. Водяное охлаждение обеспечивает сохранность труб и длительную эксплуатацию в условиях высоких температур в камере сгорания.The pipes on which the incinerated waste is located are made water-cooled. Water cooling ensures the safety of the pipes and long-term operation at high temperatures in the combustion chamber.

При установке горелочного устройства ниже отметки расположения массы сжигаемых отходов нет необходимости направлять пламя от горелки сверху вниз на лежащие внизу отходы, что позволяет использовать в качестве горелочного устройства пеллетную горелку, от которой пламя распространяется по пространству под рядом труб. Использование пеллет в качестве дополнительного топлива позволяет сократить эксплуатационные расходы в сравнении с горелками, работающими на жидких и газообразных видах топлива.When installing the burner device below the mark of the location of the mass of incinerated waste, there is no need to direct the flame from the burner from top to bottom to the waste lying below, which allows using a pellet burner as a burner device, from which the flame spreads through the space under a number of pipes. The use of pellets as an additional fuel reduces operating costs compared to burners operating on liquid and gaseous fuels.

Оптимальными параметрами компоновки ряда водоохлаждаемых труб являются: расположение ряда труб на высоте 0,05-0,5 от общей высоты камеры сгорания от низа камеры сгорания; шаг труб от 1 до 50 диаметров единичной трубы.The optimal layout parameters for a number of water-cooled pipes are: location of a number of pipes at a height of 0.05-0.5 of the total height of the combustion chamber from the bottom of the combustion chamber; pipe pitch from 1 to 50 diameters of a single pipe.

Для повышения эффективности дожигания продуктов разложения сжигаемых отходов в переходе между камерой сгорания и камерой дожигания устанавливаются турбулизаторы потока горячих газов. Турбулизаторы выполняются из огнеупорных материалов, например, кирпичей, уставленных с зазорами в шахматном порядке. Дополнительная турбулизация потока газов улучшает перемешивание продуктов неполного сгорания от сжигаемых отходов с остатками кислорода воздуха, подаваемого на горение. Без хорошего перемешивания газов в продуктах сгорания всегда будут присутствовать опасные продукты неполного горения, даже при высоких температурах и присутствия избыточного кислорода.To increase the efficiency of afterburning of the decomposition products of the incinerated waste, hot gas flow turbulators are installed in the transition between the combustion chamber and the afterburner. The turbulators are made of refractory materials, such as bricks set with gaps in a checkerboard pattern. Additional turbulence of the gas flow improves the mixing of products of incomplete combustion from incinerated waste with the remaining oxygen in the air supplied to combustion. Without good mixing of gases, hazardous products of incomplete combustion will always be present in the combustion products, even at high temperatures and in the presence of excess oxygen.

Использование шлюзового питателя вместо обычной крышки, обеспечивает сохранение накопленного тепла в камере сгорания и предотвращает выход продуктов горения в атмосферу непосредственно из камеры сгорания.The use of a lock feeder instead of a conventional cover ensures the preservation of the accumulated heat in the combustion chamber and prevents the release of combustion products into the atmosphere directly from the combustion chamber.

Работа инсинератора на твердом топливе позволяет установить твердотопливный котел-утилизатор за камерой дожигания инсинератора по ходу газов. Установка котла-утилизатора позволяет получать полезную тепловую энергию при сжигании отходов, а работа котла-утилизатора на твердом топливе дает возможность поддерживать необходимую тепловую нагрузку.The operation of the incinerator on solid fuel allows you to install a solid fuel waste heat boiler behind the afterburner chamber in the direction of gases. The installation of a waste heat boiler makes it possible to obtain useful heat energy by burning waste, and the operation of a waste heat boiler on solid fuel makes it possible to maintain the required heat load.

Полезная модель поясняется чертежом, на котором представлена конструкция инсинератора (фиг. 2).The utility model is illustrated by a drawing, which shows the design of the incinerator (Fig. 2).

Инсинератор состоит из камеры сгорания 1 и камеры дожигания 2, которые состоят из каркаса с огнеупорной обмуровкой 3 и соединены переходом 4. Камера сгорания 1 оснащена шлюзовым питателем 5, горелочным устройством 6, камера дожигания соединена с котлом-утилизатором 7 и дымовой трубой 8. Переход 4 содержит турбулизаторы 9, состоящие, например, из огнеупорных кирпичей, выставленных в шахматном порядке с зазором между кирпичами для прохода газов. В камере сгорания 1 на высоте 0,05 - 0,5 от общей высоты камеры сгорания от низа камеры сгорания располагается ряд водоохлаждаемых труб 10 с шагом 1 - 50 диаметров трубы.The incinerator consists of a combustion chamber 1 and an afterburner 2, which consist of a frame with a refractory lining 3 and are connected by a transition 4. The combustion chamber 1 is equipped with a lock feeder 5, a burner device 6, the afterburner is connected to a waste heat boiler 7 and a chimney 8. The transition 4 contains turbulators 9, consisting, for example, of refractory bricks, set in a checkerboard pattern with a gap between the bricks for the passage of gases. In the combustion chamber 1 at a height of 0.05 - 0.5 of the total height of the combustion chamber from the bottom of the combustion chamber there is a number of water-cooled pipes 10 with a step of 1 - 50 pipe diameters.

Работает инсинератор в режиме сжигания следующим образом.Works incinerator in combustion mode as follows.

Через шлюзовой питатель 5 загружают отходы в камеру сгорания 1 на ряд водоохлаждаемых труб 10. Включают горелку 6. Под действием пламени факела горелки 6 обмуровка 3 камеры сгорания 1 раскаляется, поджигаются отходы. Образовавшиеся во время горения и пиролиза газообразные продукты из камеры сгорания 1, пройдя через переход 4 и турбулизаторы 9, попадают в камеру дожигания 2, где происходит их полное дожигание. В случае недостаточности температуры в камере дожигания 2 на периоде розжига в камеру дожигания устанавливается дополнительное горелочное устройство, которое включают в работу на период первичного розжига. По мере выгорания отходов добавляются отходы в камеру сгорания 1 через шлюзовой питатель 5. Продукты полного сгорания выводятся в атмосферу через котел-утилизатор 7 и дымоход 8. Котел утилизатор подключен к потребителям тепла. Если тепла потребителям не хватает, то в топку котла-утилизатора добавляют твердое топливо.Through the lock feeder 5, waste is loaded into the combustion chamber 1 onto a number of water-cooled pipes 10. The burner 6 is turned on. Under the action of the flame of the burner torch 6, the lining 3 of the combustion chamber 1 is heated, the waste is ignited. The gaseous products formed during combustion and pyrolysis from the combustion chamber 1, passing through the transition 4 and turbulators 9, enter the afterburning chamber 2, where they are completely afterburned. In case of insufficient temperature in the afterburner chamber 2 during the ignition period, an additional burner device is installed in the afterburner chamber, which is put into operation for the initial ignition period. As the waste burns out, waste is added to the combustion chamber 1 through the lock feeder 5. The products of complete combustion are discharged into the atmosphere through the waste heat boiler 7 and the chimney 8. The waste heat boiler is connected to heat consumers. If there is not enough heat for consumers, then solid fuel is added to the furnace of the waste heat boiler.

Предлагаемая конструкция позволяет повысить эффективность сжигания крупнокусковых твердых горючих отходов за счет улучшения процесса прогрева и воспламенения, обеспечив полное сгорание отходов, а также исключить загрязнение окружающей среды.The proposed design makes it possible to increase the efficiency of combustion of lumpy solid combustible waste by improving the process of heating and ignition, ensuring complete combustion of the waste, as well as eliminating environmental pollution.

Источники информацииSources of information

1. https://xn--80aahke6bhm.xn--plai/articles/49514-insinerator-ego-ustroystvo-i-shema/1. https://xn--80aahke6bhm.xn--plai/articles/49514-insinerator-ego-ustroystvo-i-shema/

2. http://izhtel.com/incinerators/izhtel-1000.html#footer2. http://izhtel.com/incinerators/izhtel-1000.html#footer

Claims

1. An incinerator containing a chimney, a combustion chamber, an afterburner chamber, the chambers are connected by a transition, each chamber consists of a frame with a refractory lining, the combustion chamber is equipped with a lid, characterized in that, in order to improve the quality of combustion of lumpy solid combustible waste, the combustion chamber is equipped with a burner device installed below a row of water-cooled pipes, on which waste is placed, burned in the disposal process.

2. An incinerator according to claim 1, characterized in that a pellet burner is used as the burner of the main combustion chamber.

3. The incinerator according to claim 1, characterized in that in the transition between the main combustion chamber and the afterburner, flow turbulators made of refractory material are installed, which make it possible to improve the mixing of combustion products with excess oxygen before entering the afterburner.

4. The incinerator according to claim 1, characterized in that a number of water-cooled pipes in the main combustion chamber is located at a height of 0.05-0.5 of the total height of the combustion chamber.

5. The incinerator according to claim 1, characterized in that the pipes in the row of water-cooled pipes in the main combustion chamber are distributed along the row in increments of 1-50 pipe diameters.

6. The incinerator according to claim 1, characterized in that after the afterburner, along the flue gases, a waste heat boiler is installed with a combustion device for burning solid fuel with insufficient thermal power, heat consumers connected to it.

7. The incinerator according to claim. 1, characterized in that the combustion chamber is equipped with an airlock feeder to ensure the loading of waste without stopping the operation of the incinerator.