Наводя порядок на приусадебном участке, рачительный хозяин сталкивается с необходимостью утилизировать растительные отходы и прочий мусор. Привычным способом является сжигание отходов, но разведение костра небезопасно для строений и насаждений, а также и вредно для земли. Как тогда «приручить» огонь на садовом участке? Лучшим решением является приобретение печи для сжигания отходов.
Типовые конструкции
На садовом участке обычно немного свободного места, так как пространство занимают кустарники, деревья, хозяйственные постройки, и открытый огонь с легкостью может вызвать пожар. Кроме того, большой костер способствует перегреву почвы и гибели полезных микроорганизмов.
Специальный контейнер для сжигания мусора предотвратит выпадение искр, облегчит сбор пепла и не оставит на земле некрасивых выжженных пятен. Производители предлагают различные варианты таких пожаробезопасных конструкций.
Обычная печь для сжигания мусора сделана из двухмиллиметровой стали и покрыта термостойкой эмалью. Компактные размеры позволяют как свободно переставлять печь на нужное место, так и при необходимости погрузить ее в багажник легкового автомобиля. Горение происходит на решетке колосника, который задерживает крупные отходы и обеспечивает приток воздуха снизу.
По мере прогорания через его прутья просыпается пепел. Дверка поддувала также регулирует поступление воздуха и интенсивность горения. После сжигания отходов через это отверстие можно выгрести отличное удобрение — золу.
Верхняя крышка защищает огонь от дождя и ограничивает пламя. Вертикальная загрузка и большие размеры контейнера сделают сжигание мусора на даче быстрым и легким занятием.
Вариант печи с дымоходом увеличивает интенсивность процесса горения за счёт усиления тяги. В таком контейнере мусор быстро сгорит даже в мокрую погоду, когда верхняя крышка печи закрыта.
Таким образом, при выборе печи для сжигания мусора нужно учесть следующие характеристики.
- вес. На тяжесть конструкции влияет вид металла, из которого она изготовлена, и толщина её стенок. Недостатком очень легкой печки могут стать тонкие стенки, подверженные прогоранию, а слишком тяжелую печь будет сложно перемещать по садовому участку;
- размеры. Объёмный контейнер для сжигания мусора позволит поместить в него громоздкие ветки, длинные доски и другой мусор. Однако большие размеры печи затруднят ее хранение и транспортировку в машине;
- пожаробезопасность. Качественный контейнер обеспечивает безопасное сжигание отходов, препятствуя распространению искр, пламени и выпадению углей. Действующую печь необходимо располагать вдалеке от деревьев и построек, не оставляя без присмотра;
- удобное очищение. В печи должно быть предусмотрено отверстие, через которое можно выгрести золу;
- эстетичный вид. Аккуратный контейнер для сжигания мусора будет радовать глаз и приносить пользу хозяину.
Более сложные конструкции
Контейнер для сжигания мусора более сложной конструкции может использоваться не только для уничтожения отходов, но и в качестве отопительного котла. Он снабжен трубчатым водонагревателем и паровакуумным насосом, который подает воду для отопления или бытовых нужд.
Очищение дыма делает такой котёл экологичным и безопасным для атмосферы, так как вредные продукты горения поглощаются и связываются водой в дымоходе. Котёл, заполненный спиленными ветками, старыми тряпками и прочими бытовыми отходами, обеспечит дом отоплением на сутки. Таким образом, сжигание отходов в специальном котле позволяет не только очистить участок от мусора, но и сэкономить топливо.
Самодельные
Кроме печей и котлов промышленного производства, дачники с успехом используют самодельные устройства для сжигания мусора. Простейшей печью для уничтожения отходов может послужить старая металлическая бочка.
Приток воздуха обеспечивается через отверстия, просверленные в стенках и дне. Для лучшего забора воздуха конструкция помещается на кирпичи. Если дно бочки удалить, можно изготовить печь, в которой мусор будет сгорать еще быстрее. Получившийся цилиндр устанавливают над предварительно прокопанной канавкой, которая играет роль воздуховода.
Бочка для сжигания мусора обладает важным достоинством — она с легкостью «заглатывает» длинные ветки и доски.
Для изготовления печи-бочки нужно использовать ёмкость с толстыми стенками. Тонкостенная бочка долго не прослужит, потому что такое железо быстро прогорит.
Продлить срок службы бочки можно с помощью металлического вкладыша. Изготовленный из толстого листового железа, он предохранит тонкие стенки печи от прогорания и гарантирует устойчивую тягу. Вкладыш размером меньше диаметра бочки на 5–6 см устанавливается на решетку колосника, что обеспечивает дополнительный приток воздуха как снизу, так и сверху — вдоль стенок бочки.
Интенсивность горения можно усилить с помощью особого металлического «зонта» с задвижкой, который увеличит разреженность воздуха над топкой. Такие усовершенствования в виде вкладыша и «зонта»-задвижки не только продлят срок службы печи и повысят ее производительность, но и значительно улучшат ее пожаробезопасные характеристики.
Другим вариантом контейнера для сжигания мусора является сварная конструкция из металлических уголков либо арматуры. Ее можно выполнить в форме прямоугольника или перевернутой усеченной пирамиды. Зазор между прутьями в 2–3 см обеспечит приток воздуха, необходимого для горения.
На дне печи лежат колосники, сквозь которые просыпается зола. Такой металлический каркас намного долговечнее печи из листового металла, однако большой вес не позволит свободно перемещать эту печь по территории приусадебного участка.
Правила безопасности
В какой бы печи вы не решили избавляться от мусора, необходимо помнить основные правила пожарной безопасности:
- конструкцию необходимо установить вдалеке от построек, деревьев, кустов и сухой травы;
- нельзя сжигать мусор в ветреную или жаркую и сухую погоду;
- важно обезопасить печь, разместив рядом средства тушения — воду и песок;
- необходимо закрыть маленьким детям доступ к огню;
- обязательно постоянно присматривать за процессом горения.
Избавляться от мусора и прочих отходов путем сжигания в печи или котле можно только на дачах и приусадебных участках, соблюдая все меры пожарной безопасности.
Поджигание мусора, опавшей листвы и сухой травы в городе наносит значительный вред здоровью и является серьезным правонарушением, влекущим штраф.
Так, прошлогодние листья, собранные в городе во время весеннего субботника, содержат большое количество токсичных веществ, накопленных за зиму. Горение этих отходов сопровождается не только едким запахом и дымовой завесой, но и выделением канцерогенов.
protivpozhara.com
Переработка и утилизация отходов является одной из самых актуальных и требующих особого внимания проблем не только в нашей стране, но и во всем мире. В основном это касается крупных, а также стремительно развивающихся густонаселенных городов, где накапливается огромное количество твердых бытовых отходов (ТБО). Каждый год в нашей стране скапливается 140 миллионов кубометров ТБО, из которых лишь 3 % подвергаются переработке, что является недопустимым. Остальная часть отходов вывозится на специальные полигоны, предназначенные для захоронения, или же на свалки. Отличительной чертой ТБО является то, что они содержит высокий процент горючей составляющей, содержащейся в таких компонентах как резина, бумага, шлаки, дерево и т. д. В связи с этим люди стали задумываться об использовании отходов в качестве источника энергии. Данная идея является решением двух самых распространенных проблем нашего времени: получение энергии и утилизации отходов. Конечно же, сжигание ТБО имеет не только преимущества, но и существенные негативные последствия, сложности в осуществлении. Принцип работы мусоросжигательных заводов, достоинства и недостатки сжигания ТБО, методики сжигания, известность и распространенность метода в современном мире — именно этим вопросам уделяется особое внимание.
С целью избавления от твердых бытовых отходов существуют несколько широко распространенных способов утилизации ТБО:
- Захоронение на специальных полигонах;
- Переработка для получения недорогого сырья;
- Сжигание.
Каждый способ имеет свои отличительные технологические черты и свой набор достоинств и недостатков в реализации и эксплуатации. Сжигание является первостепенным методом, который будет рассматриваться далее.
Сжигание отходов считается самым простым, известным, технически налаженным и, что самое главное, традиционным способом уничтожения ТБО, который применяется человечеством долгое время. Огромное количество промышленных отходов также подвергается утилизации путем сжигания. В Европейских странах сжигается около 25 % объема образующихся горючих отходов. В России сжигается около 2,3 % бытового мусора.
Для строительства мусоросжигательного завода (МСЗ) требуется существенные капитальные вложения (в 8–10 раз дороже, чем строительство современных ТЭЦ равноценной мощности), в связи с чем необходимо детальное технико-экономическое обоснование схемы сбыта получаемой тепловой энергии для окончательного выбора метода сжигания. Таким образом, наличие гарантированных потребителей электрической или тепловой энергии, наличие шлакоотвала или потребителей шлака в качестве вторичного сырья не далее, чем 10 км от МСЗ, численность обслуживаемого заводом населения не менее 350 тыс. чел. являются самыми оптимальными и достаточными условиями для строительства МСЗ с дальнейшим использованием тепловой и электрической энергии [1].
Одним из способов переработки отходов является популярный и применяемый на практике метод пиролиза. Сущность метода заключается в том, что в камере без доступа воздуха происходит нагрев заранее подготовленного сырья до определенной температуры (300–600оС). Образующиеся при данном нагреве газы направляются в теплообменник, в котором при пониженной температуре происходит их частичная конденсация в жидкое печное топливо. Некондиционированные летучие газы направляются в специальный дожигатель.
В термохимических реакциях участвуют все составляющие элементы твердого топлива, за счет чего в отходящих газах отсутствуют смолы, углерод, а также тяжелые металлы. Котельная, которая функционирует на твердом топливе, не нуждается в таких установках как дымососы и других устройствах, которые нуждаются в регулярном обслуживании и существенных затратах электроэнергии. Необходимо и достаточно проводить профилактические работы всего лишь один раз в два месяца, причем работы допускается проводить при работающем устройстве. Более того, профилактические работы могут быть выполнены обычным кочегаром. Установка пиролизных печей непосредственно на территории городов может стать решением для ряда проблем в области не только энергетики, но и чистоты соответствующих городов. Методика пиролизного сжигания ТБО хорошо известна (с начала двадцатого века в России) и не таит в себе никаких секретов и тайн. Существует большое количество конструктивных решений данного вопроса. Самые эффективные и экономически целесообразные из данного множества — печи средней и малой мощности. В качестве примера приводится одна из печей для пиролиза, которая представляет собой цельносварную конструкцию из стали. Такая печь состоит из двух камер сгорания: нижней камеры сжигания ТБО и, соответственно, верхней камеры дожига генераторных газов. В камере дожига имеет место высокоэффективный катализатор, основной задачей которого является обеспечение процесса разрушения и обезвреживания отходящих газов сгорания топлива.
Работа печи пиролизного типа происходит следующим образом:
- Через дверь происходит загрузка топлива (ТБО) в камеру генерации, где происходит горение при температуре 400–600оС,
- Газы, выделяющиеся в результате горения, попадают через инжекторное устройство в специальную камеру дожигания, куда через воздухозаборник направляется воздух в регулируемом количестве, а через дымоход и дымоотвод выходит отработанный газ, содержание примесей которого ниже предельно допустимых концентраций в 7 раз.
Через устройство наддува регулируется подача воздуха, причем для каждого вида ТБО подача воздуха различная [2].
Сравнивая метод пиролиза с обыкновенным сжиганием отходов можно выделить его существенные преимущества. Пиролиз позволяет утилизировать различные отходы, которые трудно поддаются утилизации. К ним относятся пластмасса, автопокрышки, отстойные вещества и т. д. Загрязнения окружающей среды при использовании пиролиза сведены к минимуму, поскольку в конечном итоге отсутствуют биологически активные вещества и скопление пиролизных отходов не оказывают пагубного влияния.
пел, образующийся в результате переработки, обладает высокой плотностью, что является причиной уменьшения объема отходов, подвергающихся подземному размещению. Процесс восстановления тяжелых металлов при рассматриваемом методе также отсутствует. Оборудование, необходимое для реализации пиролиза, имеет сравнительно небольшую мощность. К тому же, простота хранения и транспортировки получаемых в конечном итоге продуктов обусловливают его популярность в сравнении с другими способами, так как требуется небольшие капитальные вложения.
Плазменная технология утилизации ТБО позволяет создать в зоне термического разложения температуру свыше 1300 ºС, что вполне достаточно для безопасной и надежной утилизации отходов, но экономическая составляющая очень высока. Так, на 1 кг отходов приходится 2–3 кВт затрат электроэнергии и это без учета амортизации и стоимости сервисного обслуживания наукоемкой установки. В плане утилизации отходов плазменная технология идеальна, чего нельзя сказать о реализации и эксплуатации. Данная технология существует в единичных разработках [3].
Сжигание ТБО также осуществляется в барабанных вращающихся печах. Несмотря на то, что данный метод сжигания известен своей эффективностью, данная разновидность печей применяется крайне редко для сжигания заранее неподготовленных ТБО. Особое распространение барабанные вращающиеся печи получили в сжигании жидких и пастообразных промышленных отходов, обладающих абразивным действием, а также специфичных отходов, таких как больничные. Установка барабанных печей осуществляется следующим образом: печь ставится с небольшим наклоном в направлении движения отходов. Печь вращается со скоростью от 0,05 до 2 об/мин. Со стороны загрузки подают отходы, воздух и топливо, а шлак и золу выгружают с противоположного конца печи. В первой части печи отходы подсушивают, обычно при температуре 400 °С, после чего происходят их газификация и последующее сжигание при температуре 900–1000 °С.
Барабанные печи в процессе эксплуатации имеют отличительные особенности. Сжигая отходы в данных разновидностях печей существует возможность достижения более высокой температуры горения, хотя на деле такая возможность не является целесообразной, поскольку это влияет на долговечность работы печи в целом. В результате высокотемпературного сжигания усиленно происходит процесс износа и без того тонкой футеровки в печах этого типа. Существует необходимость замены раз в полгода внутренней футеровки печи, что является очень трудоёмкой, сложной и дорогой операцией. Стоимость такой замены составляет примерно 10 % от себестоимости печи. Для увеличения срока службы печи иногда вместо футеровки применяется водяное охлаждение стенки барабана или осуществляется охлаждение футеровки печи. Производительность барабанных печей в среднем составляет до 10 т/час (чаще 1–5 т/час) [4].
Утилизация токсичных ТБО требует особого внимания при выборе способа сжигания данного вида отходов. К токсичным бытовым отходам относятся использованные шприцы инфекционных отделений больниц, перевязочные материалы и так далее. Для этой задачи необходимы высокотемпературные печи. Высокотемпературные печи представляют собой малые плазменные (электродуговые) печи. Их способность поддерживать температуру в несколько тысяч градусов позволяет обезвредить инфицированные отходы в плазме. В качестве плазмообразующего газа чаще всего используется водяной пар. Благодаря энергии электрической дуги при температуре 4000 °С отходы распадаются на мелкие составляющие: атомы, радикалы, положительные ионы, электроны. Когда плазма остывает, начинают происходить реакции с образованием простых нетоксичных газов — СО2, Н2О. Степень разложения составляет около 99,9 %. Одна из самых лучших печей данной серии имеет производительность 15 тонн/год.
Сжигание ТБО является одним из самых распространенных и эффективных методов утилизации отходов. Преимуществами данного метода являются:
1) Возможность возвращения для повторного использования образующегося тепла. Теплота сгорания ТБО является полезным явлением, которое необходимо использовать с толком. Теплотворная способность ТБО может достигать 7500–8400 кДж/кг. Такой результат соответствует показателям бурого угля и других низкосортных видов топлива. Рассматривая ТБО в данном контексте, их можно представить как нетрадиционный вид топлива. Вырабатываемая тепловая энергия за счет сжигания ТБО используется на нужды централизованного теплоснабжения или для электрификации населенных пунктов.
2) Надежное осуществление обезвреживания отходов.
3) Снижение риска загрязнения отходами не только почв, но и грунтовых вод.
4) Сокращение объема отходов более чем в 10 раз, массы — в 3 раза. В результате сжигания ТБО количество отходов на порядок уменьшается. Данный метод позволяет существенно уменьшить количество хранимого на полигонах мусора, и также существенно увеличить уровень энергоресурсов.
Само собой, сжигание ТБО нельзя назвать идеальным методом утилизации отходов. Рассматриваемый метод имеет низкий уровень экологичности, что в свою очередь оказывает пагубное влияние на окружающую среду. К недостаткам метода сжигания относятся:
1) Опасность загрязнения атмосферы вредными выбросами. Дымовые газы, образующиеся при сжигании ТБО, содержат в своем составе такие вредные вещества как оксиды серы и азота, оксид углерода, хлористый и фтористый водород, летучую золу, тяжелые металлы. При неполном окислении пищевых отходов, жиров, масел образуются существенное количество вредных веществ (органические кислоты, канцерогенные вещества, озон и др.) в незначительных количествах.
При сжигании бытового мусора, содержащего синтетические полимерные материалы, образуются диоксины и фураны, и это является самой существенной проблемой при сжигании ТБО. Диоксины являются самыми токсичными из синтезированных человеком веществ.
МСЗ, наряду с химическими предприятиями, являются главными поставщиками диоксинов в окружающую среду. Особенно эта проблема актуальная для несортированного мусора, когда в камеру сгорания вместе с влажными пищевыми отходами подаются также пакеты, резина, пластик, лакокрасочные материалы, древесные материалы, пропитанные синтетическими смолами и тд.
2) Высокий процент выхода золы и шлаков при сжигании мусора. При сжигании ТБО зола и шлак образуются в количестве 28–44 % от сухой массы отходов. Если сжигание производится без заранее произведенной сортировки, то золы образуется на 3 % больше, а шлака — на 20 % больше по сравнению со сжиганием предварительно отсортированных отходов. В целом шлака образуется около 1 т на каждые 3–4 т сжигаемого мусора;
3) Уничтожение ценных компонентов отходов;
4) Сложность и дороговизна импортного оборудования, ограниченное число запчастей;
5) Рост убытков при эксплуатации МСЗ из-за высоких эксплуатационных затрат.
Все указанные недостатки не позволяют широко использовать метод сжигания для уничтожения ТБО. Метод сжигания на заводах по устаревшей технологии, без совершенных систем очистки (которые из-за высокой стоимости не внедряются), наносит существенный вред не только здоровью человека, но и всем компонентам экосистем, чего допускать нельзя. Многие МСЗ по требованию общественности прекращают свою деятельность. Все они убыточны, гораздо экологически опаснее зарубежных, физически и морально устарели. Разумеется, с развитием современных технологий недостатки метода сжигания ТБО можно существенно минимизировать, но затраты, соответственно, будут увеличиваться. В связи с этим будет уменьшаться популярность данного метода.
Фактическая стоимость сжигания ТБО в разных случаях может существенно различаться. Объекты сжигания твердых бытовых отходов бывают разных размеров и могут иметь различное оборудование: от низкотехнологичных установок для массового сжигания до более новых технологий, таких как газификация, плазменная дуга и пиролиз. Учитывая диапазон технологий, затраты могут сильно различаться. Такие переменные как требуемой предварительной сортировки, технологии испытаний на выбросы и мониторинг, управление золой и процесс сжигания (технология) также влияют на стоимость проекта [7].
Очевидно, что метод сжигания ТБО является одним из самых эффективных и целесообразных методов в области утилизации отходов, требующий развития не только в нашей стране, но и во всем мире. Конечно же, найдутся люди, которые считают сжигание твердых бытовых отходов не самым безопасным и целесообразным методом из большого количества вариантов, существующих на данный момент. Не стоит отрицать, что в результате реализации такого способа утилизации ТБО на окружающую среду оказывается значительный вред, что отражается и на здоровье человека в частности. Но и наука, как и промышленность, развивается усиленными темпами с каждым днем. Поскольку мы планируем будущее, в котором энергосбережение и защита окружающей среды имеют решающее значение, то стоит иметь ввиду, что современные технологии предлагают всевозможные пути решения проблем, возникающих на стадиях планирования, реализации и эксплуатации. Но, как часто это бывает, некоторые решения требуют немалых денежных затрат. Кто-то видит в этом минус, а кто-то воспринимает как важный и необходимый шаг, направленный на частичное устранение экологических проблем. Сегодня хранение ТБО на полигонах считается устаревшим и особенно опасным для окружающей среды. К тому же, количество ТБО на полигонах со временем только увеличивается, что недопустимо. Поэтому сжигание ТБО является приоритетным направлением в области ликвидации отходов, в результате которого еще и вырабатывается полезная энергию, которая окупится в ближайшем будущем. Данный фактор на сегодняшний день можно считать определяющим.
Литература:
- Гринин А. С., Новиков В. Н. Промышленные и бытовые отходы: Хранение, утилизация, переработка. — М.: ФАИР-ПРЕСС, 2002. — 336 с.
- Терёшин С. А. Надежность утилизации твердых бытовых отходов в печах пиролизного типа // Совершенствование методов гидравлических расчетов водопропускных и очистных сооружений.- 2009.- № 1- 95–104 с.
- Смагин А. Утилизация ТБО высокотемпературным пиролизом [Электронный ресурс] / Смагин А., Гусева В. // URL: http://newchemistry.ru/letter.php?n_id=6610 (дата обращения 15.12.2017).
- Сжигание в барабанных вращающихся печах [Электронный ресурс] // URL: http://studopedia.org/2–77419.html (дата обращения 15.12.2017).
- Горбачева Л. А. Зарубежный опыт мусоросжигания. // Энергия: экономика, технология, экология. — 2009. -№ 7. и — 49–54 с.
moluch.ru
Эти печи до настоящего времени применялись для сжигания отходов, которые не могли быть использованы в каком-либо процессе для других целей. Сжигаегчый материал может быть в виде газа, жидкости или твердого вещества. Печи для сжигания газов предназначены для защиты атмосферы от ядовитых или вредных веществ. Печи для сжигания жидких отходов могут быть использованы для удаления органических примесей и регенерации неорганических. Наиболее широкое применение имеют печи для сжигания твердых отходов. Это могут быть компактные печи для сжигания нескольких килограммов отходов в час и очень большие печи для сжигания всех бытовых и промышленных отходов в крупных городах.
Многие производители этих печей предлагают в настоящее время различное оборудование для утилизации сбросной теплоты. В этом параграфе будут рассмотрены применяемые в настоящее время системы и описаны некоторые печи для сжигания отходов, выпускаемые в промышленных масштабах.
Печи для сжигания газов. Газы, загрязняющие окружающую среду и определяемые по запаху или визуально, в основном углеводороды, сжигают в печах двух основных типов; термических и каталитических. 132
Печь, показанная на рис. 6.31, состоит из трех основных частей: камеры поступления обезвреживаемого газа, горелки и топочной камеры. Печь, показанная на рисунке, была разработана в США фирмой Hirt — Hygrothearm. Она обеспечивает нормальное сжигание газов и характеризуется низкими эксплуатационными расходами 16.261. Часть поступающих газов проходит через горелку и используется в качестве воздуха для горения, что дает экономию до 30% затрат на топливо. Важной характеристикой печи является конструкция горелки, в данном случае применяется горелка с коротким широким пламенем, имеющим плоскую форму. Направляя газы вдоль фронта пламени по мере их поступления в печь, достигают быстрого нагрева, гарантирующего эффективное окисление сжигаемых газов. Другой важной характеристикой является наличие порогов в печи, которые обеспечивают высокую турбулентность и соответственно повышение эффективности сжигания. При этом большое значение имеет правильное соотношение между количествами продуктов сгорания топлива и газа, который сжигается.
Рис. 6.31. Печь сжигания газовых отходов фирмы Hirt—Hygrotherm:
Ї — камера сжигания отходов; 2 — входная диафрагма; 3 — горелки; 4 — воздушный короб; 9 — камера зажигания из огнеупорного кирпича; 6 — воздушный зазор; 7 — кольцо; S — верегородка; 9 — выход из печи сжигания; 10— кожух; // —входной коллектор
Целесообразность использования печей этого типа заключается в значительном сокращении потребности в топливе. Система, показанная на рис. 6.32, с печью фирмы Hirt — Hygrotherm была внедрена для сушки покрытий алюминиевой фольги. Эти печи работали на газе, а загрязненный органическим растворителем воздух выбрасывался непосредственно в атмосферу. В новой системе отработанный газ из печи 6 поступает в общий газосборник 5. Регуляторы давления обеспечивают нормальную работу системы при различной нагрузке. Вытяжной канал соединен сдутьевым вентилятором, который нагнетает газы через теплообменник 2, где температура их повышается до поступления в печь. После камеры сгорания 1 топочные газы снова попадают в теплообменник 2, проходят через два воздухоподогревателя 3 и 4 и отводятся через дымовую трубу. Воздух нагнетается дутьевыми вентиляторами в камеры 7 и 8.
Контроль за температурой в печи осуществляется с помощью следящей системы. Система регулирования позволяет работать как на газообразном топливе, так и с использованием теплоты сгорания загрязненного органическими растворителями воздуха. Контроль за тем-
Рис. 6.32. Схема сжигания газовых отходов фирмы Hirt — Hygrotherm с исполь» зованием их в качестве источника теплоты для печей:
3 — камера для сжигания отходов; 4 — подогреватель; 5, 6 — нагреватели свежего воздуха; 2 — входной коллектор; / — печь для еушкв фольги; 8, 9 — печн; / — дымовая труба
пературой в отдельных печах достигается также путем изменения по- ложения заслонки в отводной трубе вокруг теплообменника, а также клапана для подачи топлива к горелке. Обычно всю необходимую теплоту обеспечивают теплообменники, а топливо требуется только на период розжига.
При общей потребности в тепле для нагрева поступающего в печь воздуха 21,8 ГДж в час применение описанной системы обеспечивало поступление 19,7 ГДж в час, т. е. 90% общей потребности, при этом температура в печи была 700 °С, а выбросы в атмосферу имели предельно допустимую концентрацию.
Более эффективны установки фирмы Hirt — Hygrotherm, в которых сбросная теплота утилизируется для предварительного нагрева газа и далее органического теплоносителя (масла), который в свою очередь используется для нагрева воздуха, устраняет необходимость в дорогостоящих трубопроводах, вентиляторах большой производительности и обеспечивает гибкость в работе установки.
Не во всех печах для сжигания газов можно сжигать органические отходы. Например, двуокись серы (SO,2) — наиболее распространенные вредные выбросы, образующиеся в котлах, работающих на органическом топливе, печах обжига и т. д. Одним из путей их уменьшения является удаление из топлива большей части содержащейся серы, но в неко- 134
Рис. 6.33. Сравнение, эксплуатационных расходов для каталитической и термических печей:
1 — каталитическое сжигание при 350° С. чнсло часов работы в году 8000; // — сжигание в термических печах при 750е С: / — газойль; 2 — нефі ь; 3 — ка гализатор
торых процессах десульфу- ризации образуется сернистый водород (H2S), который сам по себе является токсичным газом (6.27].
В процессе сжигания H,S с последующим регулируемым охлаждением, приводящим к каталитической реакции, можно получить чистую серу. Регулируемое охлаждение можно осуществлять путем подачи сбросной
теплоты из котла в камеру для сжигания. На нефтеперерабатывающем заводе в США производительностью 22,7 тыс. т в сутки отработанные газы из процесса десульфуризации охлаждают в четыре стадии с температуры 1393 до 191 °С, затрачивая 21,6 ГДж/ч. Количество получаемого при этом насыщенного пара равно 2,65 кг/с, температура питательной воды 118 °С. Это дает экономию нефти, эквивалентную 200 тыс. долл. в год, к которой необходимо еще добавить стоимость регенерированной серы.
Если обычную термическую печь для сжигания газов нельзя оборудовать утилизационной техникой, то предпочтительно применение каталитической печи. Катализатор ускоряет скорость химической реакции, не изменяясь сам во время процесса. Применение катализаторов в печах для сжигания газов может ускорить реакцию окисления, необходимую для преобразования органических веществ в углекислый газ и водяной пар. Поскольку сжигание газов с катализатором происходит при гораздо более низкой температуре (250—350°С по сравнению с 500—1000е С в термических печах), количество необходимой теплоты для обезвреживания газов значительно сокращается.
Сравнение эксплуатационных расходов для каталитической и термической печей, которое дает фирма Engelhard, приводится на рис. 6.33. Каталитическая печь работает при температуре 350 °С, в то время как в такой же термической печи температура должна достигать 850 С для нормального сжигания газов. Принимается во внимание и срок службы катализатора. Отмечено, что несмотря на то что срок службы ¦З мес нетипичен, все равно достигается экономия эксплуатационных .расходов по сравнению с термическим обезвреживанием.
Фирма Engelhard проявляет большой интерес к системам утилизации теплоты, применяемым именно для этих печей, особенно если в этих печах предусмотрен предварительный нагрев поступающих газов. При применении эффективной системы утилизации теплоты обычно достигают 50%-ного снижения затрат на топливо и периода окупаемости 12 мес.
Печь для сжигания жидких отходов. Аргументы в пользу утилизации сбросной теплоты печей сжигания жидких отходов такие же, как и для обычных термических печей сжигания газоьых отходов. Сжигаемым материалом может быть отработанный катализатор или жидкости, содержащие органические и неорганические вещества. При этом имеется также возможность регенерации неорганических солей.
Рис. 6.34. Печь для сжигания жидких отходов:
/ — горелка для сжигания жидких отходов; 2 — печь; 3 — подогреватель; 4 — котел-утилизатор; 5 — экономайзер
Печь для сжигания жидких отводов с большой установкой утилизации теплоты показана на рис. 6.34. В этой печи 22,9 кг/с отработанного газа охлаждается с температуры 1200 °С (печи Ыя сжигания жидких отходов часто работают при более высокой температуре, чем печи для сжигания газов) до температуры 168 °С. Количество перегретого пара с давлением 1,930 МПа и температурой 400 °С равно 10,4 кг/с [6.271. Экономия топлива в денежном выражении составляет 500 тыс. ф. ст. в год.
Разработанная японской фирмой Nittety Chemical Engineering и внедренная в Великобритании фирмой Henry Balfour печь для сжигания жидких отходов снабжена горелкой, расположенной в верхней части основной камеры над форсунками для разбрызгивания обезвреживаемой жидкости. Продукты горения и реакции поступают вниз в закалочную ванну, в которой газы охлаждаются примерно до 90°С. Содержимое закалочной ванны можно обработать путем кристаллизации, фильтрации и сушки, если необходимо регенерировать материалы. Сбросная теплота может быть использована для предварительного нагрева воздуха, поступающего в зону горения, или в испарителе для испарения поступающей жидкости [6.28].
Печи для сжигания твердых отходов хорошо известны, и их использование для получения теплоты и энергии описано в технической литературе [6.29, 6.301. Как показано ниже, твердые отходы содержат большое количество энергии, и если они не могут быть вторично использованы, то экономичным решением проблемы их обезвреживания являются печи сжигания с утилизацией сбросной теплоты:
Содержание эквивалентного количества жидкого топлива в 1 т отходов
Отходы
Пыль , 86
Бумага (15% влаги) 286
Древесина (20% влаги) 323
Поливинилхлорид 524
Уголь (с теплотой сгорания 27 900 кДж/кг) 656
Полистирол . . ……. 870
Каучук 955
Современная печь для сжигания твердых отходов с различным вспомогательным оборудованием показана на рие. 6.35. Эта установка, известная под названием Consumat и изготовленная фирмой Robert Jenkins Systems Ltd., имеет камеру сгорания с огнеупорной футеровкой, в которую поступают твердые отходы и подается воздух. Первоначально отходы нагревают с помощью небольших вспомогательных горелок, и они подвергаются процессу пиролиза при температуре до 800 °С. По сравнению со сжиганием, проводимым в присутствии больших количеств воздуха, этот процесс дает возможность разлагать отходы при стационарном режиме, сокращая таким образом унос частиц в дымовую трубу.
Для дополнительной зашиты окружающей среды от загрязнения твёрдые частицы, содержащиеся в уходящих газах, окисляют путем нагрева до температуры 1000—1200 °С, используя небольшую горелку. Затем газы охлаждают до температуры 800 °С путем смешивания их о холодным воздухом до сброса в атмосферу.
Как показано на рис. 6.35, к газоходу может быть присоединена система утилизации сбросной теплоты газов для получения горячей воды или пара. Система Consumat с небольшими модификациями может быть использована для сжигания жидких отходов. Утилизационная установка может иметь производительность 3,5 т пара на 1 т обезвреживаемых
Гис. 6.36, Применение циклонного сепаратора для защиты котла-утилизатора от загрязнения:
/ — печь для сжигания твердых отходов; 2 —циклонный сепаратор; 3 — котел
отходов. Фирма считает, что утилизация энергии становится экономически выгодной, если количество отходов превышает 150 кг/ч. Обычно утилизиоуют 50—60% теплоты, используемой для сжигания отходов. При необходимости в основную камеру сжигания могут подаваться и жидкие отходы. Так как в печах для сжигания твердых отходов используют большие объемы воздуха, то для уменьшения переноса твердых частиц необходимо между камерой сгорания и оборудованием для утилизации теплоты устанавливать сепаратор (рис. 6.36). В этих случаях [6.27] необходимо применять паровые котлы с дымогарными трубами и высокими скоростями газа для предотвращения осаждения неотсепа- рированных твердых частиц.
В США опубликован детальный анализ загрязнения парового котла на отходящих газах, установленного в нижней части печи для сжигания различных жидкостей [6.31]. Температура отходящих газов на выходе из вторичной камеры сжигания колебалась в пределах 800— 1150ПС из-за изменения состава отходов, частью которых был хлорированный растворитель. При сжигании этих отходов получали хлористый водород, содержание которого в отработанном газе составляло 0,1—5% (по массе). Хлористый водород вместе с летучей золой и был основным источником загрязнения. После 600 ч испытаний было установлено, что экранные трубы котла из углеродистой стали вполне удовлетворительно выдерживают режим работы при условии регуляр- 138 пых продувок котла и очистки поверхностей труб. Был рекомендован минимальный диаметр труб 75 мм, поскольку трубы меньшего диаметра подвержены большему загрязнению. Анализ данных по летучей золе показал, что циклон, установленный в верхней части котла, так же как и в печи, показанной на рис. 6.36, значительно сократил бы степень повреждения и загрязнения труб. Было также предложено поддерживать сравнительно высокую скорость газа (20—30 м/с) в котле, чтобы свести до минимума осаждение золы на поверхностях нагрева.
scicenter.online
Виды печей
Если вам нужна садовая печь для сжигания мусора, то вы можете воспользоваться бочкой, которая устанавливается на кирпичи. Для этого в дне емкости следует пробить или просверлить отверстия. Такие же дырки нужно сделать и в нижней части бочки, они должны доходить до середины ее высоты.
Далее нужно подготовить основание из кирпичей, между ними следует оставить промежутки для воздуха. Бочка устанавливается на постамент, а после в неё укладывается мусор, внутри разжигается огонь. Такая самодельная печь для сжигания отходов может прослужить дольше, если укрепить стенки металлическими листами или поместить внутрь емкость меньшего размера. После прогорания этих деталей их можно будет заменить на новые.
Альтернативное решение: печь из каменки
Если у вас в наличии есть банная печь, которую вы уже хотели отправить в металлолом, то ее можно превратить в утилизатор отходов. Даже если конструкция вышла из строя, с помощью подручных инструментов можно будет избавить печь от внутренних деталей. Оставить следует лишь колосниковую решетку и корпус.
Внутренняя часть усиливается листовым железом, которое следует приварить к основе. Загружать такую уличную печь для сжигания мусора можно сверху. Однако перед тем как поместить внутрь крупные детали, следует разжечь пламя с помощью сухих веток или бумаги. Во время сжигания мусора конструкцию следует накрыть металлическим листом, подложив камень, чтобы дым имел возможность выхода.
Печь из кирпича
Если вы хотите сделать конструкцию, которая послужила бы дольше, то для изготовления следует использовать кирпич. Внешний вид такой конструкции не испортит экстерьер участка. Сложить небольшую садовую печь для сжигания мусора можно, используя примерно 115 кирпичей. Если есть необходимость, то параметры сооружения можно увеличить.
Для начала стоит подготовить основу. Для этого предстоит расчистить участок, размеры которого составляют 70 x 100 см. Поверхность засыпается слоем песка толщиной в 5 см. Первый ряд укладывается без раствора. Между кирпичами, расположенными по периметру будущей конструкции, следует оставить зазоры в 15 мм. Они нужны для тяги.
В первом ряду будет 8 кирпичей, по одному следует расположить по балкам, по три – сверху и снизу. Делая печь для сжигания мусора на даче, на следующем этапе вы можете приступать к укладке решётки или прочных прутков, последние из которых предварительно свариваются между собой или соединяются с помощью проволоки.
Для конструкции, которая будет иметь предложенный размер, достаточно трех поперечных и 14 долевых прутков. Зольник можно сформировать из кирпича, выполнить из стального листа или залить раствором из цемента и песка. Второй ряд будет состоять из 8 кирпичей, однако с каждой стороны следует уложить еще по два изделия, соблюдая перевязку. Последующие ряды будут с небольшими зазорами.
Последний ряд следует сделать сплошным, сверху устанавливается металлическая крышка. Квадратная печь может быть заменена цилиндрической. Важно при этом предусмотреть воздушные зазоры для тяги. Мастеру предстоит уложить колосниковую решетку, в качестве неё выступит прочная металлическая сетка или стальная арматура.
Печь из металлической бочки
Идеальным изделием для изготовления утилизационной печи станет ненужная металлическая бочка. Осуществив нехитрые действия, вы сможете превратить такую ёмкость в печь для сжигания отходов. Такая конструкция хоть и считается безопасной, но при ее эксплуатации следует соблюдать определенные правила.
На сегодняшний день известно множество вариантов того, как превратить бочку в печь для сжигания мусора. Одним из них выступает удаление дна с помощью зубила или болгарки. В нижней части просверливают несколько отверстий, затем выкапывается неглубокая яма, длина которой составит 1 м. Ее ширина должна быть равна примерно 20 см. Углубиться следует на один штык лопаты.
Перед утилизацией в яме следует разжечь огонь из бумаги или сухих веток, сверху устанавливается бочка, чтобы воздух свободно попадал в нижние отверстия. Отходы в такую печь для сжигания мусора следует укладывать постепенно. Распиливать длинные ветки необязательно, ведь они превратятся в пепел благодаря хорошей тяге.
Усовершенствование печи в виде бочки
Как показывает практика, самым лучшим вариантом изготовления печи станет использование ненужной бочки. Если она уже не подходит для хранения воды и эксплуатации, то не следует ее сразу выбрасывать. В данном случае верхняя часть бочки срезается болгаркой, но не до конца. К этому элементу следует приварить петли и зафиксировать обратно.
На отверстие приваривается дымоход, а малые отверстия нужны будут для установки упора и ручки, чтобы крышка не проваливалась. В нижней части следует сделать пропилы и изогнуть материал. Далее нужно выполнить из листа железа задвижку и установить в изогнутые листы.
Бочка для сжигания мусора очень удобна на даче. Костер, разведенный внутри, будет безопасным. Важно будет лишь следить за ним и время от времени загружать мусор. Погасить пламя можно довольно быстро, достаточно будет засыпать землей канаву с двух сторон, а на саму бочку уложить лист железа.
Готовые печи от производителей
Печь для сжигания мусора на даче вы можете приобрести и в готовом виде. Если не хотите загромождать участок неприглядными бочками или заниматься кирпичной кладкой, то такие приспособления станут для вас лучшим решением. Они состоят из камеры сгорания, ящика для скопления золы, а также топки с колосниковой решеткой.
Утилизационные печи могут иметь разную форму:
- квадратную;
- круглую;
- прямоугольную.
Внешне они напоминают герметичные контейнеры. Корпус обычно изготавливается из прочной стали, которая покрывается огнестойкой эмалью. Печь для сжигания мусора от производителя может иметь дополнительные функции, например, возможность нагрева воды. При выборе такого устройства вы должны обратить внимание на объем камеры сгорания. Этот параметр следует соотнести с количеством скапливающихся отходов. Самыми безопасными и эффективными считаются модели с дымоходом, так как труба будет выводить дым и усиливать горение.
Правила безопасности
Бочка для сжигания мусора должна использоваться в соответствии с техникой безопасности. Установку печи и утилизацию мусора необходимо осуществлять вдали от растительности и домов. Разжигание запрещено во время сильной жары или ветра. Нельзя осуществлять установку печи на сухой траве, так как она может загореться и разнести огонь по всему участку. Доступ к печи для сжигания мусора необходимо ограничить, если на даче присутствуют животные или маленькие дети. Во время сжигания мусора рекомендуется находиться возле печи, не оставляя ее без присмотра.
Заключение
Установить дырявую бочку для сжигания мусора рекомендуется на кирпичи. Для этих целей выбирается участок, с которого удобнее всего будет собирать золу. В результате удастся получить своеобразное поддувало. Проделанные в дне ёмкости отверстия выступят колосником. В итоге вы получите готовую конструкцию, которую можно использовать для утилизации отходов.
fb.ru