Способ термической переработки органических отходов и установка для его осуществления

 

Способ термической переработки органических отходов и установка для его осуществления относятся к способам и устройствам для сжигания топлива, а именно к переработке органических отходов в твердом, жидком и газообразном состоянии. Для снижения себестоимости способа, повышения безопасности процесса в целом с минимальным выбросом вредных веществ в атмосферу и увеличения функциональных возможностей способ термической переработки органических отходов включает термическое разложение органических отходов в присутствии известняка и вывод продуктов переработки, причем термическое разложение производят в реакторе в едином технологическом процессе путем начального воздействия электрической дугой и одновременной подачи топочного мазута, воздуха, активации органических отходов с дальнейшим сжиганием в нейтрализаторе образующегося горючего газа и нейтрализацией и выводом продуктов газовой переработки, при этом тепловую энергию, снятую с контура нейтрализатора и реактора используют потребители тепла; во время термического разложения могут производить периодическое воздействие электрической дугой и подачу топочного мазута и воздуха. Для осуществления способа используют установку для термической переработки органических отходов, выполненную в виде реактора, включающего корпус, приемный бункер, дозатор, форсунки, источники тепла, измерительные приборы, устройства для вывода продуктов переработки, нейтрализатор и активатор, установленный внутри реактора, снабженного устройством для подачи воздуха, а источники тепла выполнены в виде электродов, оснащенных механизмом подачи их в реактор, и установки автоматической подачи жидкого топлива, причем упомянутые нейтрализатор и реактор оснащены теплообменниками с парогенераторами. 2 с. и 5 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к экологически чистым способам и устройствам для сжигания горючих твердых и газообразных отходов, а именно к переработке органических отходов в твердом, жидком и газообразном состоянии и может быть использовано в коммунально-бытовом хозяйстве при сжигании отходов и утилизации теплоты сгорания.

Известен способ переработки мусора путем термического разложения и химического взаимодействия не рассортированного мусора с добавками (патент США N 3697256, НКИ кл. 75-40, 1972 г.), где процесс переработки проходит в зонах низких, средних и высоких температур, причем зона высоких температур достигается сжиганием кокса.

Недостаток способа - высокая себестоимость. Этот недостаток обусловлен дороговизной и дефицитностью исходного сырья (кокса).

Известен способ термической переработки органических отходов (патент РФ N 2043572, кл. F 23 G 5/00, 10.09.95), включающий термическое разложение их без доступа воздуха, гидролиз карбида кальция при температуре не менее 700^oC и давлении не менее 0,2 МПа, конденсацию продуктов гидролиза и синтез карбида кальция при температуре не менее 1600^oC в присутствии оксида кальция.

Недостатком данного способа является высокая себестоимость. Данный недостаток обусловлен высокой энергоемкостью процесса. Кроме того, известный процесс отличается многостадийностью, как то: переработка твердых органических отходов совместно с известью (оксидом кальция) в карбид кальция.

Наиболее близким аналогом заявленного способа является способ термической переработки органических отходов (патент РФ 2117218, кл. F 23 G 5/00, 10.08.98), включающий термическое разложение отходов в присутствии известняка в реакторе в едином технологическом процессе, путем начального воздействия электрической дуги и активации, получение горючего газа и вывод продуктов обработки.

Известно устройство для сжигания отходов (авт. св. СССР N 1663319, кл. F 23 G 5/00, 15.07.91), содержащее корпус, бункер для отходов, выполненное со спиральной нарезкой конусообразное днище с кольцевым золотником, патрубки для подачи отходов и воздуха и отвода продуктов сгорания, вращающийся диск с радиальными ребрами, размещенными над конусообразным днищем и прикрепленным к бункеру, выполненному в виде полого вала, и измельчающим жерновом, выполненным с пазами и установленным под вращающимся диском, при этом ребра диска размещены в пазах жернова с зазором.

Недостатком известного устройства является высокая себестоимость, обусловленная конструктивными особенностями устройства.

Наиболее близким аналогом заявленной установки является установка (патент РФ 2087803, кл. F 23 G 5/00, 20.08.97), выполненная в виде реактора, включающего корпус с топочной камерой из теплоизоляционного материала с бункером в верхней части для загрузки мусора и, по крайней мере, одну форсунку, причем внутри топочной камеры установлена камера сжигания, выполненная из жаропрочного теплопроводного материала, с открытой поверхностью в ее верхней части для загрузки мусора и вывода газообразных продуктов сгорания, при этом форсунка установлена над камерой сжигания, а в нижней части камеры сжигания размещен закрываемый люк для выгрузки золы.

Недостатком такого устройства являются ограниченные возможности применения и высокая себестоимость реализуемой им технологии. Кроме того, при такой технологии переработки в атмосферу выбрасывается огромное количество вредных веществ, отравляющих окружающую среду. Данный недостаток обусловлен конструктивными особенностями устройства, в частности отсутствием нейтрализатора.

Задачей настоящего изобретения является снижение себестоимости, при одновременном повышении безопасности и увеличения функциональных возможностей способа термической переработки органических отходов, получение энергетически и экологически выгодного процесса переработки с минимальным выбросом вредных веществ в атмосферу.

Для решения этой задачи в способе термической переработки органических отходов, включающем термическое разложение отходов в присутствии известняка в реакторе в едином технологическом процессе, путем начального воздействия электрической дуги и активации, получение горючего газа и вывод продуктов переработки, активацию осуществляют путем равномерного дробления и распыления отходов, при начальном воздействии электрической дуги и активации одновременно осуществляют подачу топочного мазута и воздуха, образующийся горючий газ сжигают с его дальнейшей нейтрализацией в нейтрализаторе, причем тепловую энергию снятую с контура нейтрализатора и реактора, подают потребителям тепла.

Во время термического разложения подачу топочного мазута и воздуха можно осуществлять периодически.

Во время термического разложения воздействие электрической дуги можно осуществлять периодически.

Установка для термической переработки органических отходов, выполненная в виде реактора, включающего корпус, приемный бункер, источники тепла, устройства для вывода продуктов переработки, дополнительно содержит дозатор, измерительные приборы, нейтрализатор для сжигания и нейтрализации образующихся в реакторе горючих газов, активатор для равномерного дробления и распыления отходов, установленный внутри реактора, снабженного устройством для подачи воздуха, первый источник тепла выполнен в виде электродов, снабженных механизмом подачи их в реактор, второй - в виде устройства автоматической подачи жидкого топлива, снабженного питателем-дозатором, причем нейтрализатор и реактор оснащены теплообменниками с парогенераторами.

Устройство для вывода твердых продуктов переработки может быть выполнено в виде шнекового разгрузочного устройства.

Устройство для вывода газообразных продуктов переработки может быть выполнено в виде дымовой трубы с шиберной заслонкой и дымососом.

Нейтрализатор может быть выполнен в виде герметически закрываемой емкости, наполненной металлическими стружками.

Применение в предлагаемом способе термической переработки органических отходов активации упомянутых органических отходов путем равномерного дробления и распыления позволит активизировать процесс в целом, а также облегчить выход готовых продуктов переработки в виде золы, исключая применение дополнительных усилий для ее извлечения, при этом исключается выброс с отходами несгоревших остатков. Использование электрической дуги с одновременной подачей воздуха и топлива, например, топочного мазута дает возможность поддерживать высокую температуру и дополнительно активизировать процесс переработки. Сжигание образующегося в процессе переработки горючего газа с его дальнейшей нейтрализацией в нейтрализаторе, где горючий газ, полученный в реакторе, сгорает, образуя пары воды и газы, реагирующие с металлическими стружками, позволит исключить выброс в атмосферу кислот, губительно действующих на человеческий организм и отравляющих почвенный покров после выпадения осадков. Использование тепловой энергии, снятой с контуров реактора и нейтрализатора, для потребителей тепла делает процесс переработки в целом энергетически выгодным, снижая его себестоимость. B этом случае, при переработке органических отходов будет производиться, в зависимости от потребности, горячая вода, пароводяная смесь, или перегретый пар. Предложенная технология позволит снизить себестоимость переработки органических отходов за счет расширения диапазона применения самого метода, сделать весь процесс переработки более экологически и энергетически выгодным, что намного дешевле, проще и безопаснее, чем в объектах - аналогах.

Сущность способа поясняется чертежом и примером конкретного выполнения.

Установка для термической переработки органических отходов выполнена в виде единой системы, включающей выполненный в виде герметически закрываемой емкости, заполненной металлической стружкой, нейтрализатор 1 и реактор 2, состоящий из цилиндрического корпуса 3, d = 320 мм, l = 940 мм, выполненного из стали толщиной 4 мм, с крышкой 4 в виде усеченного конуса, загрузочным приемным бункером 5 и представляющим собой лопастное колесо дозатором 6. Приемный бункер 5 закрывается крышкой 7. Реактор 2 содержит два источника тепла. Первый источник тепла выполнен в виде оснащенных блоком питания 8, помещенных в изоляторы 9 с уплотняющими устройствами 10, электродов 11, 12, (d = 26 мм), снабженных механизмом их подачи 13 в реактор 2. Вторым источником тепла является установка автоматической подачи жидкого топлива 14, снабженная питателем-дозатором 15. Ниже электродов находится выполненный в виде лопастного колеса, приводимого в движение электромотором (не показан), активатор 16 для равномерности процесса переработки и полноты сгорания органических отходов. Реактор 2 оснащен устройством для подачи воздуха 17 с вентилем 18. Для вывода из реактора продуктов переработки, золы и горючих газов, соответственно, в его днище установлено разгрузочное устройство 19, выполненное в виде шнека для удаления золы и приемного отвода 20 с вентилем 21, а в верхней части корпуса устройство, выполненное в виде газоотводящего патрубка 22 с термометром 23 и вентилем 24, соединенного с нейтрализатором 1. Внутри нейтрализатора 1 и реактора 2 установлены теплообменники 25 с парогенератором 26. Режим работы установки контролируется измерительными приборами в виде манометров 27, 28 и термометров 23. Сгорание отводящихся из реактора 2 горючих газов производится непосредственно в нейтрализаторе с помощью форсунок 29, полученные от сгорания дымовые газы, очищенные в нейтрализаторе 1 отсасываются дымососом 30 и направляются в дымовую трубу 31 с шиберной заслонкой 32. B установке предусмотрен также предохранительный клапан 33 и винтовое устройство 34 для ручной подачи электродов 11, 12.

B процессе термической обработки органических отходов в установку ввели на 1/3 реактора 2 смесь древесных опилок с тонкомолотым известняком с размером частиц менее 0,1 мм в соотношении 1:1,5. B оставшуюся часть реактора 2 загрузили отсортированный от металла и минеральных составляющих бытовой мусор. Пуск установки осуществляли зажиганием электрической дуги с помощью электродов 10, 12 и включением активатора 16. Одновременно с зажиганием электрической дуги в реактор 2 через питатель-дозатор 15 подавали топочный мазут марки 100, высокосернистый (2,3), малозольный (0,05), высокопарафинистый ГОСТ 10585-75 (Лукойл-Пермьнефтеоргсинтез) и воздух. Образующийся в реакторе горючий газ по газоотводящему патрубку 22 с термометром 23 через вентиль 24 подавали в нейтрализатор 1 и с помощью форсунки поджигали. Горение газа происходило в нейтрализаторе, который предварительно был заполнен металлической стружкой. Во время работы установки периодически производили отбор газа. Низшая теплота сгорания газа колебалась от 7239 ккал/куб.м до 9484 ккал/куб.м. Высшая теплота сгорания газа колебалась от 7946 ккал/куб.м до 10414 ккал/куб.м. После полного сгорания бытового мусора зола выгружалась с помощью разгрузочного устройства 19, выполненного в виде шнека для удаления золы через приемный отвод 20 с вентилем 21 в зольник, оснащенный дополнительным теплообменником (не показан).

Применение предложенного способа переработки органических отходов и установки для его осуществления значительно снижает себестоимость всей технологии переработки органических отходов и одновременно позволяет получать энергетически и экологически выгодный процесс переработки с минимальным выбросом вредных веществ в атмосферу. Кроме того, предложенный способ более прост и значительно безопасен.

Формула изобретения

1. Способ термической переработки органических отходов, включающий термическое разложение отходов в присутствии известняка в реакторе в едином технологическом процессе путем начального воздействия электрической дугой и активации, получение горючего газа и вывод продуктов переработки, отличающийся тем, что активацию осуществляют путем равномерного дробления и распыления отходов, при начальном воздействии электрической дугой и активации одновременно осуществляют подачу топочного мазута и воздуха, образующийся горючий газ сжигают с его дальнейшей нейтрализацией в нейтрализаторе, причем тепловую энергию, снятую с контура нейтрализатора и реактора, подают потребителям тепла.

2. Способ термической переработки органических отходов по п.1, отличающийся тем, что во время термического разложения подачу топочного мазута и воздуха осуществляют периодически.

3. Способ термической переработки органических отходов по п.1, отличающийся тем, что во время термического разложения воздействие электрической дугой осуществляют периодически.

4. Установка для термической переработки органических отходов, выполненная в виде реактора, включающего корпус, приемный бункер, источники тепла, устройства для вывода продуктов переработки, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит дозатор, измерительные приборы, нейтрализатор для сжигания и нейтрализации образующихся в реакторе горючих газов, активатор для равномерного дробления и распыления отходов, установленный внутри реактора, снабженного устройством для подачи воздуха, первый источник тепла выполнен в виде электродов, снабженных механизмом подачи их в реактор, второй - в виде устройства автоматической подачи жидкого топлива, снабженного питателем-дозатором, причем нейтрализатор и реактор оснащены теплообменниками с парогенераторами.

5. Установка для термической переработки органических отходов по п.4, отличающаяся тем, что устройство для вывода твердых продуктов переработки выполнено в виде шнекового разгрузочного устройства.

6. Установка для термической переработки органических отходов по п.4, отличающаяся тем, что устройство для вывода газообразных продуктов переработки выполнено в виде дымовой трубы с шиберной заслонкой и дымососом.

7. Установка для термической переработки органических отходов по п.4, отличающаяся тем, что нейтрализатор выполнен в виде герметически закрываемой емкости, наполненной металлическими стружками.

РИСУНКИ

Рисунок 1