Результат интеллектуальной деятельности: МОБИЛЬНАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ СЖИГАНИЯ ОРГАНИЧЕСКИХ ОТХОДОВ НА ПОЛИГОНАХ, РАСПОЛОЖЕННЫХ В ПУНКТАХ ВРЕМЕННОГО РАЗМЕЩЕНИЯ НАСЕЛЕНИЯ, ПОСТРАДАВШЕГО В ЧС

Изобретение предназначено для термического обезвреживания и утилизации органических отходов на местах их непосредственного образования или сбора либо с непосредственным выездом оттуда и утилизацией отходов в дороге в пунктах временного размещения населения, пострадавшего в ЧС.

В настоящее время возникает необходимость в утилизации указанных отходов в полевых условиях, на полигонах для их сбора, в местах их временного скопления и в удаленных медицинских учреждениях с целью обеспечения экологической безопасности окружающей среды и населения. Например, для обеззараживания местности в случае падежа скота от эпидемии, куда мобильная печь может быть транспортирована. В противном случае трупы животных приходится или закапывать в могильники, что запрещено, или сжигать в стационарных, установках куда трупы должны доставляться специальным транспортом. Это требует значительных финансовых затрат и большего времени для обезвреживания местности и увеличивает риск распространения инфекции. Аналогичные проблемы возникают при необходимости обезвреживания медицинских отходов.

Наиболее близким техническим решением к заявленному объекту является установка по патенту RU №2198024, состоящая из корпуса печи пиролизного типа, модуля для подачи воздуха и энергоносителя в камеру сгорания печи, содержащая систему утилизации отходящих газов.

Недостатком известного устройства является невозможность использования в полевых условиях, сложность процесса и потребность привозить отходы к месту переработки. Опыт применения стационарных печей для утилизации органических отходов путем их сжигания, выявил и те их недостатки, которые ограничивают срок их эксплуатационной надежности. Применение стационарных печей в сельской местности нецелесообразно по причине их нерентабельности. Поскольку требование надежности является одним из основных, рассмотрим недостаток, устранение которого необходимо выполнить в первую очередь. К главному недостатку следует отнести разрушение футеровки печи вследствие неравномерного распределения отходов, в камере сжигания, а следовательно, и тепловой мощности в сочетании с агрессивной средой, создаваемой при сжигании отходов. Восстановление футеровки связано с большими затратами средств и времени. Обычно затраты по замене футеровки составляют примерно половину стоимости печи. Кроме того, процесс разрушения футеровки в мобильной печи ускоряется из-за наличия вибраций во время движения.

Технический результат - повышение производительности термического обезвреживания и утилизации органических отходов как на местах их непосредственного нахождения или сбора, так и с непосредственным выездом оттуда и утилизацией отходов в дороге.

Это достигается за счет того, что в мобильной установке для сжигания органических отходов на полигонах, расположенных в пунктах временного размещения населения, пострадавшего в ЧС, состоящей из корпуса печи пиролизного типа, модуля для подачи воздуха и энергоносителя в камеру сгорания печи, содержащая систему утилизации отходящих газов, дополнительно имеется шасси транспортного средства с кабиной управления, подрессоренной относительно шасси системой амортизации кабины, на котором расположена платформа с системой виброизоляции относительно шасси транспортного средства, при этом вращение печи может быть обеспечено, например, посредством зубчатой или цепной передачи, вращение которой задается от вала, крутящего колесо, на котором она закреплена, при этом вал вращается от привода электрического или дизельного двигателя, а в центре торцевой поверхности корпуса предусмотрено посадочное место для установки горелки, а наружный патрубок горелки соединен посредством вращающегося разъемного соединения по оси симметрии стакана с трубопроводом подачи в горелку топливной смеси, содержащей корпус с камерой завихрения и сопловый вкладыш, при этом корпус выполнен со впускным патрубком, имеющим отверстие, соосной с ним входной цилиндрической камеры, камеры завихрения, расположенной коаксиально по отношению к входной камере и выполненной в виде цилиндрического стакана, имеющего на боковой поверхности, по крайней мере, три тангенциально расположенных отверстия, оси которых расположены касательно по отношению к камере завихрения, т.е. имеет место многоканальный тангенциальный ввод, а соосно камере завихрения расположен сопловый вкладыш с внешним диаметром D₁, при этом внутри вкладыша выполнены последовательно расположенные и соосные друг другу и цилиндрической поверхности камеры завихрения три калиброванных отверстия: коническое отверстие с диаметром D нижнего основания усеченного конуса, центральное цилиндрическое отверстие диаметром d₂ и выходное коническое отверстие с диаметром d₃ нижнего основания усеченного конуса, при этом диаметр d₂ центрального цилиндрического отверстия соплового вкладыша равен диаметру верхнего основания усеченного конуса конического отверстия и диаметру верхнего основания усеченного конуса выходного конического отверстия.

На фиг.1 представлен общий вид установки, на фиг.2 - поперечный разрез А-А печи, на фиг.3 - схема топливной горелки, на фиг.4 - сечение А-А фиг.3.

Мобильная установка для сжигания органических отходов на полигонах, расположенных в пунктах временного размещения населения, пострадавшего в ЧС (фиг.1 и 2) на полигонах по приему твердых бытовых отходов (ТБО) состоит из следующих основных узлов: шасси транспортного средства 14 с кабиной управления 17, подрессоренной относительно шасси 14 системой амортизации кабины 18, на котором расположена платформа 16 с системой виброизоляции 15 относительно шасси 14 транспортного средства. Для снижения передачи тепла от корпуса печи размер диаметра передаточного звена вращения может быть увеличен за счет припайки спиц 11 или увеличения диаметра самого колеса 10. Вращение печи может быть обеспечено, например, посредством зубчатой или цепной передачи 7, вращение которой задается от вала 3, крутящего колесо 12, на котором она закреплена. Вал 3 либо вращается от привода электрического или дизельного двигателя, либо вращение ему передается от вала двигателя автомобиля, например, аналогично принципу передачи вращения бетоносмесителя в бетономешалке. В центре торцевой поверхности корпуса 1 предусмотрено посадочное место для установки горелки 4 (фиг.3), а наружный патрубок горелки 8 соединен посредством вращающегося разъемного соединения 5 по оси симметрии стакана с трубопроводом 9 подачи в горелку 4 топливной смеси.

Конструкция печи представляет собой металлическую стаканоподобную емкость, являющаяся корпусом 1 печи, которая также может содержать откидную крышку для загрузки отходов. Внутренняя поверхность выполнена из жаропрочной стали стойкой к агрессивной среде, имеющей на внутренней поверхности винтовые выступы 13 (по типу шнека). Они позволяют при вращении печи обеспечить равномерность нагрева свода и примыкающих к нему торцевых поверхностей печи, а также перемешивать отходы в камере сгорания для ускорения процесса сжигания отходов. Внешняя поверхность печи изготовлена из теплоизоляционных материалов. Форма корпуса печи может быть, например, цилиндрической или в форме другого тела вращения, например, в форме бетоносмесителя бетономешалки. Корпус 1 имеет вращающиеся соединения с опорными частями 2, закрепленными на передвижной платформе или на шасси автомобиля. Это может быть реализовано, например, посредством выполнения опорных частей 2 в виде цилиндрических тубусов, внутри которых корпус 1 печи вращается на роликовых опорах.

Горелка 4 топливной смеси (фиг.3 и 4) состоит из корпуса состоит из корпуса 19 со впускным патрубком 22, имеющим отверстие 21, соосной с ним входной цилиндрической камеры 27, камеры завихрения 29, расположенной коаксиально по отношению к входной камеры 27 и выполненной в виде цилиндрического стакана 20, имеющего на боковой поверхности, по крайней мере, три тангенциально расположенных отверстия 28, оси которых расположены касательно по отношению к камере завихрения 20, т.е. имеет место многоканальный тангенциальный ввод.

Соосно камере завихрения 29 расположен сопловый вкладыш 23 с внешним диаметром D₁, выполненный из твердых материалов: карбида вольфрама, рубина, сапфира. Внутри вкладыша выполнены последовательно расположенные и соосные друг другу и цилиндрической поверхности камеры завихрения 29 три калиброванных отверстия: коническое отверстие 6 с диаметром D нижнего основания усеченного конуса, центральное цилиндрическое отверстие 25 диаметром d₂ и выходное коническое отверстие 26 с диаметром d₃ нижнего основания усеченного конуса. При этом диаметр d₂ центрального цилиндрического отверстия 25 соплового вкладыша 23 равен диаметру верхнего основания усеченного конуса конического отверстия 24, а также при этом диаметр d₂ центрального цилиндрического отверстия соплового вкладыша равен диаметру верхнего основания усеченного конуса конического отверстия 24 и диаметру верхнего основания усеченного конуса выходного конического отверстия 26.

Внутри вкладыша 23 выполнены последовательно расположенные и соосные друг другу и цилиндрической поверхности камеры завихрения три калиброванных отверстия: коническое отверстие с диаметром D нижнего основания усеченного конуса, центральное цилиндрическое отверстие 25 диаметром d₂ и выходное коническое отверстие 26 с диаметром d₃ нижнего основания усеченного конуса, при этом диаметр центрального цилиндрического отверстия соплового вкладыша равен диаметру верхнего основания усеченного конуса конического отверстия 24 и диаметру верхнего основания усеченного конуса выходного конического отверстия 26.

Для работы горелки в оптимальном режиме предусмотрены следующие соотношения ее параметров:

отношение диаметра d₃ выходного конического отверстия 26 соплового вкладыша 23 к диаметру d₂ центрального цилиндрического отверстия 25 лежит в оптимальном интервале величин: d₃/d₂=1,5÷2,5;

отношение внешнего диаметра D₁ соплового вкладыша 23 к диаметру D нижнего основания усеченного конуса конического отверстия 24 вкладыша 23 лежит в оптимальном интервале величин: D₁/D=1,2÷1,8.

Мобильная установка для сжигания органических отходов на полигонах, расположенных в пунктах временного размещения населения, пострадавшего в ЧС работает следующим образом.

В центре на противоположной торцевой поверхности стакана корпуса 1, являющейся откидной крышкой печи, выполнено отверстие для жесткого закрепления в нем патрубка трубы 6 для отвода продуктов сгорания. Загрузка печи отходами может осуществляться при открывании крышки печи, для чего патрубок трубы отсоединяется от неподвижного трубопровода 6. После загрузки печи крышка на корпусе плотно и герметично закрывается и патрубок трубы с помощью вращающегося соединения соединяется с отводящим трубопроводом. По трубопроводу 6 продукты сгорания поступают, либо на очистной фильтр с выводом в атмосферу либо перед этим в камеру дожигания (на чертеже не показана).

Горелка 4 топливной смеси работает следующим образом.

Топливо подается по цилиндрическому отверстию 26, по впускному отверстию 21, затем проходит во входную цилиндрическую камеру 27 и поступает по многоканальному тангенциальному вводу через отверстия 28 в камеру завихрения 29, выполненную в виде цилиндрического стакана 20. Вращающийся поток жидкости из камеры завихрения 29 проходит через калиброванное коническое отверстие 24 соплового вкладыша 23, центральное цилиндрическое отверстие 25 и выходное коническое отверстия 26 соплового вкладыша 23, в результате чего образуется факел распыленной жидкости, корневой угол которого определяется величиной угла при вершине конуса выходного конического отверстия 26 соплового вкладыша 23.

Предложенная конструкция горелки с диаметром центрального цилиндрического отверстия, равным 9 мм, при рабочих давлениях жидкости 150…250 кПа обеспечивает угол раскрытия водяного факела до 150° и сохраняет устойчивость факела при давлении жидкости перед горелкой от 40 кПа и выше, при этом ее производительность зависит от давления топлива на входе впускного отверстия.

Сжигание отходов в печи осуществляется при ее вращении, что позволяет в случае чрезвычайных эпидемиологических ситуациях или при радиоактивном заражении местности быстро вывезти опасные для здоровья человека органические отходы с места происшествия, утилизируя их по дороге непосредственно на автомобиле или передвижной платформе, например железнодорожного вагона. Поскольку устройство исключает использование футеровки в печи и за счет вращения печи происходит равномерное распределение тепловой мощности по ее внутренней поверхности, исключаются скачки теплового напряжения в материале корпуса печи, что повышает срок ее эксплуатационной службы и практически исключает потребность в ремонте в виду того, что внутри печи отсутствуют какие-либо узлы, кроме корпуса, которые подвергаются воздействию температурной агрессивной среды.