Способ переработки мусора, брикетированное топливо и присадка

 

Изобретение относится к переработке мусора для использования в качестве топлива для сжигания в энергетических установках. Сущность изобретения: способ переработки мусора включает предварительную сортировку и переработку исходного мусора с отделением фракции мягкого мусора, содержащего органические остатки, измельчение этой фракции, смешение с измельченным углем, добавление жиросодержащих остатков, например отбеливающую землю, уплотнение смеси в брикеты, последующее их сжигание. Брикетированное топливо содержит смесь в равных по массе частях измельченного угля и фракции мягкого мусора, содержащего органические остатки, и жиросодержащие остатки, например отбеливающую землю. Присадка к сжигаемому углю содержит фракцию мягкого мусора, содержащего органические остатки, и жиросодержащие остатки, например отбеливающую землю. 3 с. и 13 з.п.ф-лы.

Изобретение относится к способам переработки мусора, а также брикетированному топливу и присадке.

При предварительной сортировке и переработке мусора выделяется так называемая мягкая фракция мусора, содержащая органические остатки, и сжигается вместе с углем на электростанциях, теплостанциях или в небольших отопительных установках. Содержащая в основном органические остатки мягкая фракция мусора возникает в результате того, что из обрабатываемого исходного мусора с помощью известных способов удаляются стекло, пластмассы, металл, бумага и т.п., в результате чего на выходе получается измельченная, высушенная и свободная от металла мягкая фракция мусора, сгораемое органическое вещество которой имеет практически одинаковое с углем структурное построение. Получаемая по сравнению со сжиганием чистого угля на электростанциях, теплостанциях и на небольших тепловых установках в больших количествах зола и выделяемая в установках для очистки дыма отфильтрованная летучая зола как правило пригодны для дальнейшего использования в качестве добавок к строительным материалам. При этом способе таким образом снижается количество мусора, подлежащего термической обработке в установках для сжигания мусора, за счет чего достигается значительное сокращение возводимых емкостей для сжигания мусора. Это особенно важно с учетом значительного протеста затронутого населения против воздействия установок для сжигания мусора. Кроме того, уменьшается доля получаемой с установок для сжигания мусора золы, захоронение которой возможно только при принятии специальных мер.

Известен аналогичный способ, при котором часть мусора, соответствующая примерно вышеуказанной мягкой фракции мусора, комбинируется с горючим материалом для получения топлива. В качестве горючего материала используется предпочтительно угольная пыль [1].

Известен способ, при котором растительные отходы обезвоживаются и затем сжигаются в печи вместе с серосодержащим углем. Благодаря щелочным остаткам в обезвоженных растительных отходах предотвращается попадание в окружающее пространство возникающих иначе при сжигании угля вредных веществ [2].

Задача изобретения - увеличение теплоты сгорания возникающего при применении мягкой фракции мусора топлива при неизменном или уменьшенном количестве используемого угля.

Эта задача решается в соответствии с изобретением тем, что в мягкую фракцию мусора, кроме собственно составляющих мусора, добавляют дальнейшие жиросодержащие остатки, в особенности в виде отбеливающей земли. Такая отбеливающая земля образуется при различных промышленных процессах и до настоящего времени должна устраняться сложными способами. За счет применения таких остатков в предлагаемом способе, соответственно при изготовлении соответствующего изобретению топлива или присадки, могут использоваться свойства таких жиросодержащих остатков для повышения теплоты сгорания топлива, соответственно присадки. Кроме того могут с пользой применяться жиросодержащие остатки с использованием присущей им теплоты сгорания, для устранения которых иначе затрачиваются большие средства. Для получения топлива, которое легко транспортировать и которым легко манипулировать, необходимо измельчать фракцию мягкого мусора и смешать перед сжиганием с углем, имеющим определенную кривую гранулометрического состава, и затем уплотнить.

Если фракцию мягкого мусора высушить, его теплотворная способность повышается, а удельный вес уменьшается.

Для уменьшения доли исходного мусора, направляемого на термическую обработку, можно подвергнуть материал, пропущенный при предварительной сортировке и подготовке через цилиндрическое решето (барабанный грохот) воздушной сепарации и за счет этого отделить осаждающуюся пластмассу и бумагу, после чего осуществить отделение металлических компонентов. После этого оставшийся обрабатываемый материал можно перерабатывать в качестве так называемой тяжелой фракции мягкого мусора.

Для дальнейшего улучшения природоохранных свойств способа поступающий материал перед отделением из него металла можно измельчить и после измельчения из него снова выделить пластмассу и бумагу.

Для повышения теплотворной способности к фракции мягкого мусора с добавленным к нему углем можно добавить жиросодержащие остатки, например отбеливающую землю. Такие остатки получаются при различных промышленных операциях, которые после этого нуждаются в переработке. В вышеуказанных операциях способа они предпочтительно могут применяться для повышения теплотворной способности получаемого топлива, причем, кроме того, при переработке или удалении этих фракций может достигаться уравнительная мощность.

Для обеспечения большей эффективности защиты окружающей среды к фракции мягкого мусора при сжигании можно добавить связывающие SO₂ и/или гигиентизирующие и/или погашающие запахи добавки, причем предпочтительными являются присадки на основе извести.

Предпочтительно осуществлять сжигание в установке с кипящим слоем.

Часть топлива, являющаяся мусором, имеющим определенное содержание угля и определенное содержание мусора, предназначенная для сжигания на электростанциях, теплостанциях и небольших отопительных установках, состоит предварительно из, так называемой фракции мягкого мусора, имеющего органические фракции, отделяемые при сортировке и подготовке исходного мусора. Благодаря этому создаются преимущества, указанные в предлагаемом способе.

Топливо является транспортабельным и легко используемым, если оно состоит из измельченной фракции мягкого мусора и получено путем смешивания и уплотнения с мелкозернистым углем, имеющим соответствующую кривую гранулометрического состава.

Теплотворная способность топлива повышается, а его удельный вес уменьшается, если фракция мягкого мусора высушивается.

К топливу может добавляться указанная при его изготовлении тяжелая фракция, при этом в еще большей степени снижается количество мусора, которое нужно обрабатывать термически на мусоросжигательных установках.

Для повышения теплотворной способности топлива к нему можно добавить жиросодержащие остатки, например отбеливающую землю, за счет чего получаются дополнительные экономические преимущества, описанные в соответствующем способе.

Улучшение свойств топлива, благоприятных с точки зрения защиты окружающей среды, достигается за счет применения связывающих SO₂ и/или гигиенизирующих, и/или поглощающих запах добавок, например, добавок на основе извести.

Если фракция топлива, состоящая из мусора, освобожденного в процессе предварительной сортировки от особенно вредных веществ, состоит в основном из влажного органического материала и измельченного до диаметра зерен ≅ 10 мм, угольная фракция имеет тонкоизмельченный сухой уголь с максимальным содержанием воды, равным 10%, и более грубые угли с диаметром зерна до 10 мм, фракции мусора до ее смешивания с угольной фракцией частично высушивается и смесь из фракции угля и мусора спрессовывается в компактную массу, при этом не требуется добавлять известь или негашеную известь к фракции мусора, так как обезвоживание фракции мусора осуществляют путем добавки мелкодисперсной угольной фракции, имеющей определенную влажность. Кроме того, для улучшения свойств брикетируемости топлива добавляется другая фракция угля, которая состоит из более грубого угля с диаметром зерен до 10 мм. За счет этого без извести или негашеной извести получается топливо, которое может сжигаться при благоприятных условиях без выбросов. После отделения металла из применяемого мусора с применением высококачественной техники переработки удаляются компоненты, связанные с выбросами, например бумага и пластмассы. Благодаря этому в мусоре остаются только органические фракции, например отходы зелени, а также остатки преимущественно минерального происхождения. Эти составляющие применяются в качестве так называемого мягкого материала для процесса сжигания. Для снижения высокой влажности этого мягкого материала и обеспечения стабильного сгорания этот мягкий материал измельчают предпочтительно в мельнице для мокрого размола до размера зерна 0 - 10 мм, частично сушат и смешивают с тонкоизмельченным углем, влажность которого или содержание воды лежит ниже 10%. Для упрощения манипулирования смесью после процесса смешивания следует проводить компактирование массы. Для этого к указанной смеси добавляют структуру из мелкоизмельченного угля, размер зерен которого также составляет 0 - 10 мм, которая является опорой. Для того, чтобы при брикетировании предотвратить возникновение нежелательного процесса брожения, к смеси добавляют соответствующие химикаты.

Для дальнейшего снижения выбросов к топливу добавляют присадки, с помощью которых можно снизить выброс, в особенности кислых вредных газов.

В качестве подходящей добавки (присадки) можно вводить нерастворимую белую известь.

Указанные составные части мусора сначала могут перерабатываться в присадку прежде чем вводить ее в подлежащий сжиганию уголь.

Пример выполнения. Исходный мусор обрабатывают в установке для предварительной сортировки и переработки. При этом поступающий исходный мусор разделяется в барабанном грохоте (цилиндрическом решете) с размером отверстий сита около 80 мм по размеру их составных частей на грубую и тонкую фракцию. Из тонкой фракции в ходе последующих операций способа удаляют стекло, пластмассу, бумагу, металлы и т. п., после чего остается так называемая мягкая фракция мусора, которая в основном состоит из органических фракций. Грубая фракция, состоящая из выходящего после цилиндрического решета материала, в последующем отделяется в воздушном сепараторе от составных элементов из пластмассы и бумаги.

На следующей стадии измельчения обработанная таким образом грубая фракция измельчается и после этого в обычном сепараторе от нее отделяется металлическая фракция и на последующей стадии воздушной сепарации отделяются еще оставшиеся в массе частицы пластмассы и бумаги, после чего остается так называемая тяжелая фракция, которая содержит, например, дерево, текстиль и т. д.

Фракция мягкого мусора и тяжелая фракция смешиваются друг с другом и обезвоживаются. К смеси добавляют жиросодержащие остатки, например отбеливающую землю, которая выделяется во время или после обесцвечивания и промывки жиров и масел и обезжиривания шерсти в качестве отходов, которые необходимо отводить, и которые значительно повышают теплотворную способность смеси. Кроме того, к смеси добавляют присадки, которые при сжигании связывают SO₂, действуют гигиенизирующие и способны удалять запахи например, добавка (присадки) на основе извести.

Полученная таким образом смесь снова измельчается и затем уплотняется в присадку, которая без отрицательных эффектов может добавляться к углю, после чего они могут сжигаться на электростанциях или теплостанциях, или небольших отопительных установках, причем сжигание предпочтительно осуществлять на установке с кипящим слоем.

Указанная смесь может также измельчаться и смешиваться с углем, имеющим соответствующую кривую гранулометрического состава, и перед сжиганием перерабатываться или уплотняться с получением удобно транспортирующегося и не загрязняющего окружающей среды топлива.

Описанный ниже в качестве примера способ предполагает поступление бытового мусора в объеме 30 т/ч. Показано, что с помощью различных этапов способа этот объем подготавливают так, что его можно сжечь в обычной энергетической топке.

1. Бытовой мусор загружают из подземного бункера посредством многоугольного захвата на два пластинчатых транспортера и подают в два барабанных грохота [1] с отверстиями диаметром 60 - 80 мм. Просев [1] около 40% V = 12 т/ч называют мягким мусором. Он состоит преимущественно из органического материала, а также главным образом из минерального инертного тонкого мусора и имеет высокое содержание влаги около 50%. Просев падает на ленточный транспортер и его в значительной степени освобождают от железа посредством установленного над транспортером магнита. Во время последующего сухого размола в ударной или ударно-отражательной мельнице происходят дальнейшее измельчение до размера частиц 20 - 30 мм и сушка до содержания влаги 10 - 20%. Точные значения выбирают в зависимости от примешиваемого угля так, чтобы теплота сгорания смеси была по возможности высокой или соответствовала теплоте сгорания расчетного топлива для топки большой производительности. Регулирование осуществляют посредством установки воздушного сепаратора мельницы и температуры сушильных газов. При этом речь может идти о нагретом воздухе или дымовых газах. При влажности исходного материала 50% и остаточной влажности после сушки 15% остается около 7 т/ч измельченного материала, накапливаемого в буфере.

С помощью шнекового транспортера измельченный и высушенный мягкий мусор транспортируют в смеситель и смешивают с установленным количеством угля в наиболее оптимальном соотношении 1:1. В этом случае поступало без смешанного материала в объеме 14 т/ч. Смеситель может быть выполнен периодического или непрерывного действия. Здесь же дозируют подготовленный отсев [1]. Добавляют другие остаточные вещества, повышающие теплоту сгорания, например отбеливающую землю и присадки, снижающие вредные выбросы. Смешанный материал выгружают из приемного резервуара смесителя, подают к одному или нескольким брикетным прессам и прессуют при давлении около 80 МПа. В результате образуется сухое, пригодное для крепления брикетированное топливо с определенными свойства, которое вместе с основным топливом подают через мельницу к пылеугольной топке котла большой производительности.

На втором этапе способа описана обработка и измельчение отсева [1]. При этом следует исходить из того, что в подземном бункере происходит определенная предварительная сортировка и что действительно громоздкий мусор предварительно измельчают в измельчителе или дробилке до размера частиц около 1000 мм.

Отсевы [1] обоих барабанных грохотов [1] (в этом примере 18 т/ч) транспортируют с помощью ленточного транспортера через магнитный сепаратор в промежуточный склад. Здесь происходит визуальный контроль, при котором отсортировывают примеси. Из промежуточного склада сепарированный крупный материал загружают с помощью крана в загрузочную воронку двух роторных ножниц, которые измельчают его до размера частиц около 300 мм. Из роторных ножниц материал попадает в загрузочную воронку другого барабанного грохота [2] либо непосредственно - это вопрос наличия места, либо по ленточным транспортерам. Граница разделения грохота 300 мм. На последующих трактах транспортировки отсева [2] и просева [2] устанавливают сепаратор железа. За счет повторного расположения сепараторов металла за ступенями отделения и измельчения в значительной степени удаляют металлические примеси.

Сначала следует проследить за просевом [2] < 300 мм. Он составляет около 15 т/ч и измельчается в молотковой мельнице. В другом барабанном грохоте [3] с двумя различными размерами отверстий получают просев [3] < 40 мм (8 т/ч), отсев [3] > 120 мм (3 т/ч) и фракцию 40 - 120 мм (4 т/ч). Просев [3], как уже упомянуто, очищают от железа с помощью установленного над транспортером магнита. Просев достаточно тонок для брикетирования и подается к смесителю для органического материала. Возможную слишком высокую влажность уменьшают путем регулирования температуры сушки мягкого мусора.

Отсев [3] > 120 мм (3 т/ч) тонко измельчают с помощью роторных ножниц и вместе с промежуточной фракцией 40 - 120 мм (4 т/ч) освобождают в воздушных сепараторах от оставшихся еще тяжелых компонентов. Образующаяся легкая фракция содержит летучий материал. После дополнительной магнитной сепарации и прохождения через металлоискатель легкую фракцию измельчают в режущей мельнице в "пух", который вместе с просевом [3] < 40 мм подают в смеситель.

Теперь остается еще отсев [2] > 300 мм (т/ч) барабанного грохота [2]. Его также измельчают в роторных ножницах до размера частиц около 40 - 80 мм, а затем вместе с другим измельченным материалом направляют через воздушный сепаратор и, как описано выше, перерабатывают в "пух". Можно скапливающий при подготовке "пух", в целом около 5 - 6 т/ч, использовать при применении других способов утилизации вместо его сжигания.

Следовательно, за исключением некоторых примесей и металлов, составляющих в целом менее 2 т/ч, можно выбранный в этом примере объем бытового мусора 30 т/ч подготовить так, что его можно использовать в энергетическом котле с высоким КПД, а также хранить при сухом складировании в течение длительного времени и расходовать по необходимости.

Брикетированное топливо содержит смесь равных по массе частей из размельченного угля и отделенной при предварительной сортировке и обработке мягкой фракции мусора, содержащей органические остатки. Мягкая фракция мусора содержит жиросодержащие остатки, например отбеливающую землю, и высушивается.

Брикетированное топливо дополнительно содержит размягченную тяжелую фракцию, которая выделена при предварительной обработке и переработке исходного мусора и отделена от пластмассы, бумаги и металлических компонентов.

Брикетированное топливо содержит далее в качестве составных частей добавки (присадки), например присадки на основе извести, с помощью которых связывается возникающая при его сгорании двуокись серы и все топливо делается более гигиеничным и/или освобождается от запахов.

Мягкая фракция топлива измельчается до величины зерна менее 10 мм в диаметре. Измельченный уголь частично тонко перемолот и имеет максимальное содержание воды 10%, при этом максимальный диаметр зерна 10 мм.

В качестве добавки предпочтительно применяется негашеная белая известь.

Изготовленная в основном из мусора присадка для добавки к подлежащему сжиганию углю содержит отделенную при предварительной сортировке и переработке мягкую фракцию мусора, содержащую органические остатки, и дополнительно жиросодержащие остатки, например отбеливающую землю. В присадку добавлены далее связующие возникающую при сгорании двуокись серы, гигиенизирующие и/или устраняющие запах добавки, например, на основе извести.

Кроме того, присадка содержит размельченную тяжелую фракцию, которая выделена при предварительной сортировке и переработке исходного мусора и отделена от пластмассы, бумаги и металлических компонентов.

Применяемая в присадке мягкая фракция мусора высушена.

Формула изобретения

1. Способ переработки мусора в топливо для сжигания в энергетических установках, включающий предварительную сортировку и переработку исходного мусора с отделением фракции мягкого мусора, содержащей органические остатки, измельчение этой фракции, смешение с измельченным углем и уплотнение смеси в брикеты, последующее их сжигание, отличающийся тем, что к фракции мягкого мусора добавляют жиросодержащие остатки, например отбеливающую землю.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что фракцию мягкого мусора подвергают сушке.

3. Способ по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что тяжелую фракцию мусора, выходящую из барабанного грохота, используемого для предварительной сортировки и переработки, отделяют в воздушном сепараторе от пластмассы и бумаги, затем в сепараторе металлов - от металлических компонентов и добавляют к фракции мягкого мусора.

4. Способ по п. 3, отличающийся тем, что перед отделением от металлических компонентов тяжелую фракцию мусора измельчают и затем снова отделяют пластмассу и бумагу.

5. Способ по пп.1 - 4, отличающийся тем, что к фракции мягкого мусора добавляют добавки, связывающие выделяющийся при сжигании диоксид серы, гигиенизирующие и/или устраняющие запах, например, на основе извести.

6. Способ по пп.1 - 5, отличающийся тем, что сжигание производят в установке с кипящим слоем.

7. Брикетированное топливо, содержащее смесь в равных по массе частях измельченного угля и фракции мягкого мусора, содержащего органические остатки, выделенной при предварительной сортировке и переработке исходного мусора, отличающееся тем, что фракция мягкого мусора содержит жиросодержащие остатки, например отбеливающую землю.

8. Топливо по п.7, отличающееся тем, что оно содержит высушенную фракцию мягкого мусора.

9. Топливо по пп.7 и 8, отличающееся тем, что дополнительно содержит измельченную тяжелую фракцию, выделенную при предварительной сортировке и переработке исходного мусора, отделенную от пластмассы, бумаги и металлических компонентов.

10. Топливо по пп.7 - 9, отличающееся тем, что дополнительно содержит добавки, связывающие выделяющийся при сжигании диоксид серы, гигиенизирующие и/или устраняющие запах, например, на основе извести.

11. Топливо по пп. 7 - 10, отличающееся тем, что оно содержит измельченную до диаметра зерен менее 10 мм фракцию мягкого мусора, тонкоизмельченный уголь с максимальным содержанием воды 10% и крупноизмельченный уголь с диаметром зерен до 10 мм.

12. Топливо по пп.10 и 11, отличающееся тем, что в качестве добавки оно содержит негашеную белую известь.

13. Присадка к сжигаемому углю, содержащая фракцию мягкого мусора, содержащего органические остатки, выделенную при предварительной сортировке и переработке исходного мусора, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит жиросодержащие остатки, например отбеливающую землю.

14. Присадка по п.13, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит добавки, связывающие выделяющийся при сжигании диоксид серы, гигиенизирующие и/или устраняющие запах, например, на основе извести.

15. Присадка по пп.13 и 14, отличающаяся тем, что дополнительно содержит измельченную тяжелую фракцию, выделенную при предварительной сортировке и переработке исходного мусора, отделенную от пластмассы, бумаги и металлических компонентов.

16. Присадка по пп.13 - 15, отличающаяся тем, что она содержит высушенную фракцию мягкого мусора.