Результат интеллектуальной деятельности: Печь для непрерывной переработки твердых отходов в расплаве

Изобретение относится к оборудованию, предназначенному для переработки отходов различного производства, в том числе бытового мусора различного состава с высокой влажностью.

В настоящее время существуют печи для переработки отходов, например печь для сжигания твердых бытовых отходов (патент РФ №153345, опубл. 10.07.2015), имеющая шахту с расположенными в нижней части огнеупорными сводами, дутьевыми соплами, отличающаяся тем, что печь снабжена топочным устройством, имеющим наклонную колосниковую решетку с качающимися беспровальными колосниками.

К недостаткам этой печи можно отнести усложнение процесса выгрузки золы и шлака, а также повышенной взрывоопасности при накоплении горючих газов в верхней камере загрузки торфа и отходов при попадании туда воздуха.

Наиболее близким устройством к изобретению является печь для непрерывной переработки твердых бытовых отходов в расплаве (патент РФ №2009203, опубл. 15.03.1994), содержащая шахту топки печи, кессонированный пояс с фурмами, свод и под печи, зону разделения жидких фаз, зону газификации и сжигания отходов, сифон для выпуска расплавов, загрузочное устройство и газоотводящий тракт, перегородку, разделяющую шахту топки печи на загрузочную и плавильную зоны.

Недостатками устройства является то, что дно сифона находится на уровне пода печи, что приводит к плохому при барботаже разделению металл-шлак, высокой установке фурм относительно пода печи, приводящей к снижению уровня взрывобезопасности ввиду попадания расплава металла на медный кессон и увеличению размеров печи.

Задачей изобретения является повышение уровня взрывобезопасности.

Достигается это тем, что в печи для непрерывной переработки твердых отходов в расплаве, включающей шахту топки печи, кессонированный пояс с фурмами, свод и под печи, зону разделения жидких фаз, зону газификации и сжигания отходов, сифон для выпуска расплавов, загрузочное устройство и газоотводящий тракт, перегородку, разделяющую шахту топки печи на загрузочную и плавильную зоны, зона разделения жидких фаз вынесена в сифон, соединенный с шахтой топки через окно, нижний край которого расположен на уровне пода печи, при этом уровень пода сифона установлен ниже уровня пода печи, а фурмы расположены на уровне 300-400 мм от пода печи.

На чертеже изображен продольный разрез предлагаемой печи.

Печь содержит кессонированную шахту 1 топки печи для переработки материалов, сифон 2 со шпурами для выпуска расплава металла и шлака, газоход 3 для отвода технологических газов, устройство подачи шихты в печь 4, фурмы 5 для подачи в расплав кислородосодержащего газа, размещенные на продольных стенках шахты, накопленный металл 6 в сифоне, расплав шлака 7 в сифоне, окно 8 для перетока расплава из шахты печи в сифон, перегородку внутри шахты печи, отделяющую плавильную зону расплава от загрузочной камеры, свод 10 и под 11 печи, под 12 сифона.

Место расположения окна 8, нижний край которого находится на уровне пода топки печи, выбрано из условия полного удаления металла с пода 11 печи в сифон 2. Уровень пода сифона установлен ниже уровня пода печи. Данное условие необходимо для того, чтобы исключить наличие металлической фазы в шлаковом расплаве, т.к. это всегда связано с возможностью взрыва при протекании кессонов стенок печи. Вынос зоны разделения жидких фаз в сифон с заглубленным подом позволяет устранить опасность возможного соприкосновения расплава металла 6 с водоохлаждающими поверхностями кессонов и облегчает выпуск металла и шлака, не нарушая технологический режим. Исключается полностью возможность контакта расплава металла с водоохлаждаемыми поверхностями. Упрощается конструктивное оформление нижней части топки и выход расплава в сифон. В стенке печи делается только одно кессонированное окно 8 в сифон. Кроме того, в конструкции печи должно соблюдаться строго установленное расположение дутьевых фурм на определенной высоте и определенном расстоянии от уровня металлической фазы. Это снижает гидродинамические условия работы печи, так как часть расплава в печи (металлическая фаза) не перемешивается, что приводит к образованию гетерогенного слоя на границе металл-шлак и плохому разделению фаз. В конструкции металлургических печей опасной является зона стыковки кессонов стен печи с огнеупорным подом, где устанавливаются дополнительные накладные, подкладные и закладные кессоны для охлаждения кладки и стыка кессонов с кладкой.

Условие установки ряда фурм от пода печи ниже 300 мм приводит к увеличению перемешивания расплава у пода печи, где находится кирпичная футеровка, что приводит к ее преждевременному износу. Установка фурм выше 400 мм от пода печи приводит к увеличению размеров печи и перерасходу энергии на переработку материала.

Размеры сифона определяются из производительности печи и состава перерабатываемого материала. При необходимости над сифоном возможна установка газовой горелки для подогрева материала, как и в прототипе.

Печь работает следующим образом. Твердые отходы в смеси с восстановителем непрерывно загружаются с помощью устройства 4, установленного в своде 10 печи. По мере сгорания отходов и восстановителя под действием окислительных режимов дутья на фурмах 5 и образования жидкого шлака идет восстановление металлов, содержащегося в отходах и восстановителе. Металл, как более тяжелая фаза, осаждается на поде 11 печи и стекает через окно 8 на под 12 сифона 2, кроме того, в сифон поступает и жидкий шлак, где смесь металла и шлака отстаивается и разделяется по плотности на металл 6 и шлак 7. Шлаковый расплав непрерывно выводится из печи через соответствующий шпур сифона 2, а тяжелая фаза, в которой коллектируются металлы (железо, медь и др.), стекает в сифон 2, осаждается на его поде 12 и периодически по мере накопления удаляется через соответствующий шпур. Технологические газы вместе с водяными парами и дутьевым агентом (газ, воздух, кислород) отводятся через газоход 3 и далее направляются на специальную пылегазоочистку.

Таким образом, предлагаемая конструкция печи по сравнению с прототипом позволяет повысить уровень взрывобезопасности.