Способ сжигания инфицированных медицинских, химических, биологических и других опасных отходов и пиротехнический мат для его осуществления

Изобретение относится к средствам для уничтожения и обезвреживания опасных отходов, в частности инфицированных медицинских, химических, биологических и других опасных отходов, в установках для сжигания отходов или в полевых условиях. Технический результат: повышение безопасности процессов сжигания опасных отходов, предупреждение загрязнения окружающей среды, упрощение технологии подготовки отходов к сжиганию при обеспечении высокой надежности процесса сжигания. Способ сжигания инфицированных медицинских, химических, биологических и других опасных отходов включает размещение сжигаемого объекта с нанесенной на его поверхность смесью фильтрационного горения, включающей порошкообразные металлы: алюминий и магний, окислитель и технологическую добавку, в замкнутой полости с зазором от дна и стенок для обеспечения доступа воздуха для горения, поджиг и захоронение после завершения процесса сжигания. Смесь фильтрационного горения размещают слоем толщиной 10-22 мм между полосами или листами водонепроницаемой бумаги или полиэтиленовой пленки, которые затем склеивают или сваривают с получением пиротехнических матов, размещаемых вокруг сжигаемого объекта. Внутри каждого из указанных матов размещают огнепроводный шнур, а используемая смесь фильтрационного горения дополнительно содержит порошкообразные цинк и железо или оксид железа при следующем соотношении порошкообразных металлов: железо, алюминий, магний и цинк или порошкообразных металлов: алюминий, магний, цинк и оксид железа, мас.%: железо или оксид железа 0,05-99,5, алюминий 0,1-30,95, магний 0,39-39,0, цинк 0,01-30,0. Охарактеризован также пиротехнический мат, используемый при реализации описанного способа. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к средствам для уничтожения и обезвреживания опасных отходов, в частности инфицированных медицинских, химических, биологических и других опасных отходов, в установках для сжигания отходов или в полевых условиях.

Известен способ обезвреживания инфицированных биологических отходов сжиганием в полевых условиях, включающий нанесение на сжигаемый объект со всех сторон горючей порошкообразной смеси на основе металлизированного алюминия, магния и их сплавов и последующее сжигание при размещении объекта под металлическим отражателем тепла (RU 2036385 C1, F 23 G 7/00, 27.05.1995 г.).

Однако известный способ не обеспечивает равномерного и полного сжигания объекта, в результате чего происходит загрязнение окружающей среды продуктами неполного сжигания.

Наиболее близким аналогом является способ уничтожения инфицированных медицинских, химических и биологических отходов и других опасных материалов, описанный в RU 2157951 C1, F 23 G 7/00, 20.10.2000 г. Известный способ включает помещение сжигаемых объектов в замкнутую полость с зазором от дна и стенок для обеспечения доступа воздуха, обсыпание порошком фильтрационного горения на основе смеси металлов алюминия (Al) и магния (Mg), поджиг и захоронение после завершения процесса сжигания. Сжигаемый объект размещают в полости на предварительно насыпанный в ней поверх колосниковой решетки (например, на сетку) слой порошкообразного состава фильтрационного горения, а после обсыпки объекта порошком и поджига смеси принудительно из атмосферы забирают (засасывают) или нагнетают воздух, часть которого пропускают через порошок в зону горения, а расход регулируют. Порошкообразный состав фильтрационного горения содержит 91-97 мас.% порошков металлов Al и Mg при их соотношении 1: (0,5-1,5), окислитель и технологические добавки.

Однако известный способ не обеспечивает достаточно равномерного протекания термохимических процессов при сжигании объекта, как следствие, не исключает выброса не полностью сгоревших и разложившихся продуктов из зоны горения. Технологически затруднительно обеспечить равномерное распределение порошкообразной смеси на сжигаемом объекте.

Задачей предлагаемого изобретения является создание высокотехнологичного, безопасного и экономически эффективного способа сжигания инфицированных медицинских, химических, биологических и других опасных отходов.

Достигаемый технический результат заключается в повышении безопасности процессов сжигания опасных отходов, предупреждении загрязнения окружающей среды, упрощении технологии подготовки отходов к сжиганию при обеспечении высокой надежности процесса сжигания.

Сформулированный технический результат достигается за счет того, что в способе сжигания инфицированных медицинских, химических, биологических и других опасных отходов, включающем размещение сжигаемого объекта с нанесенной на его поверхность смесью фильтрационного горения, включающей порошкообразные металлы: алюминий и магний, окислитель и технологическую добавку, в замкнутой полости с зазором от дна и стенок для обеспечения доступа воздуха для горения, поджиг и захоронение после завершения процесса сжигания, смесь фильтрационного горения размещают слоем толщиной 10-22 мм между полосами или листами водонепроницаемой бумаги или полиэтиленовой пленки, которые затем склеивают или сваривают с получением пиротехнических матов, размещаемых вокруг сжигаемого объекта, причем внутри каждого из указанных матов размещают огнепроводный шнур, а используемая смесь фильтрационного горения дополнительно содержит порошкообразные цинк и железо или оксид железа при следующем соотношении порошкообразных металлов: железо, алюминий, магний и цинк или порошкообразных металлов: алюминий, магний, цинк и оксид железа, мас.%:

железо или оксид железа	0,05-99,5
алюминий	0,1-30,95
магний	0,39-39,0
цинк	0,01-30,0.

При сжигании большого объема указанных опасных отходов сформулированный технический результат достигается также за счет того, что указанные пиротехнические маты дополнительно размещают в объеме сжигаемого объекта таким образом, что толщина слоя сжигаемых отходов между ними составляет 100-150 мм.

В сжигаемый объект может быть дополнительно введен наполнитель, в качестве которого может быть использован торф при весовом соотношении сжигаемый отход : торф, равном 1:1, или древесные опилки при весовом соотношении сжигаемый отход : древесные опилки, равном 1:3, или песок при весовом соотношении сжигаемый отход : песок, равном 6:1.

Корпус, ограничивающий указанную замкнутую полость, при необходимости, охлаждают за счет пропускания атмосферного воздуха между его стенками, а часть воздуха использованного для охлаждения корпуса может быть направлена в зону горения.

Сформулированный технический результат также достигается за счет того, что в заявленном способе сжигания используют пиротехнический мат, характеризующийся тем, что он выполнен в виде склеенных или сваренных полос или листов водонепроницаемой бумаги или полиэтиленовой пленки, между которыми слоем толщиной 10-22 мм размещена смесь фильтрационного горения, включающая порошкообразные металлы: железо, алюминий, магний и цинк или порошкообразные металлы: алюминий, магний, цинк и оксид железа при их соотношении, мас.%:

железо или оксид железа	0,05-99,5
алюминий	0,1-30,95
магний	0,39-39,0
цинк	0,01-30,0,

окислитель и технологическую добавку при следующем соотношении компонентов смеси, мас.%:

указанные порошкообразные металлы или
указанные порошкообразные
металлы и оксид железа	75,0-95,0
окислитель	4,0-20,0
технологическая добавка	1,0-5,0.

Размещение смеси фильтрационного горения между полосами или листами водонепроницаемой бумаги или полиэтиленовой пленки, которые затем склеивают или сваривают с получением пиротехнических матов, исключает недостатки операций, осуществляемых с порошкообразными компонентами вблизи установок для сжигания, и обеспечивает равномерность протекания высокотемпературного термохимического процесса пиролиза.

При толщине слоя смеси фильтрационного горения между полосами или листами менее 10 мм не обеспечивается равномерность протекания высокотемпературного термохимического процесса пиролиза. Толщина слоя смеси фильтрационного горения между полосами или листами более 20 мм экономически нецелесообразна.

Использование в составе смеси фильтрационного горения дополнительно порошкообразных цинка и железа или оксида железа при указанных в формулу изобретения соотношениях также необходимо для обеспечения равномерности протекания высокотемпературного термохимического процесса пиролиза.

При сжигании больших объемов отходов укладку отходов проводят слоями в следующей последовательности:

- пиротехнические маты, содержащие смесь фильтрационного горения, размещенную слоем толщиной 15-20 мм;

- сжигаемый отход толщиной 100-150 мм;

- пиротехнические маты, содержащие смесь фильтрационного горения и т.д.;

- верхним последним слоем, а также по бокам укладываются пиротехнические маты, создавая тем самым замкнутую полость. Огнепроводные шнуры служат для поджига пиротехнических матов.

В качестве технологической добавки используют горючие отходы - отработанные масла, смывки ЛЖК, отработанные растворители, кубовые остатки органических производств и др.

В качестве окислителя используют нитраты калия, натрия или аммония.

В качестве железа используют порошкообразное железо, в качестве оксида железа - мелкодисперсные отходы металлообработки с размером в сечении не более 250 мкм - дисперсный металл, опилки, микростружка, иглы и т.д.

Для равномерного распределения температурного поля в сжигаемом объекте отходы в жидком или пастообразном состоянии загущают наполнителем в соотношении наполнитель/отход:

для наполнителей вида торф и т.д.	1:1,
для наполнителя вида древесных опилок и т.д.	1:3,
для наполнителя вида песок и т.д.	6:1.

Для изготовления пиротехнических матов используют полосы тонкого водонепроницаемого материала - водонепроницаемая бумага ГОСТ 8828-89, полиэтиленовая пленка.

При сжигании высокогорючих отходов между стенками корпуса камеры сгорания, ограничивающими замкнутую полость, пропускают атмосферный воздух. Часть нагретого между стенками воздуха может быть подана в зону горения в качестве дополнительного окислителя для обеспечения полноты сжигания. Количество подаваемого дополнительно нагретого воздуха регулируют в зависимости от температуры в зоне сгорания и температуры отходящих газов на выходе из замкнутой полости.

Сущность изобретения поясняется фиг.1 и 2, на которых:

на фиг.1 схематически изображена камера с внутренней полостью для размещения уничтожаемых отходов, оснащенная показанными в виде блок-схемы системами подачи и регулирования расхода воздуха и продуктов сгорания, их отсоса, смешения и очистки;

на фиг.2 приведен пример выполнения пиротехнического мата.

С помощью указанных камеры и устройства очистки осуществляют разработанный способ уничтожения опасных медицинских, химических и биологических отходов и других материалов. Однако возможны и другие компоновочные схемы выполнения данных устройств, реализующих предлагаемый способ.

Способ реализуют при этом следующим образом: колосник-разрыхлитель 1 с уничтожаемым объектом 2, находящимся в замкнутой полости, образованной пиротехническими матами 3, помещают в камеру 4 с герметичной крышкой и клапаном аварийного выброса продуктов сгорания и изолируют от атмосферы - закрывают крышку. Огнепроводные шнуры пиротехнических матов поджигают, например, с помощью термитной спички через специальный перекрываемый люк. Затем принудительно из атмосферы забирают воздух с помощью, например, тягово-дутьевой машины стандартного типа (не показана) и пропускают вдоль стенок внешней обшивки и внутренней камеры 4 для защиты обшивки от перегрева. Часть воздуха, используемого для охлаждения, пропускают через колосник-разрыхлитель в зону горения для оптимизации процесса уничтожения объекта 2, что может контролироваться датчиком 5 температуры продуктов сгорания, а также (дополнительно) по яркости свечения в зоне горения (например, дистанционный контроль термовизором или пирометром - не показаны). Расходы как пропускаемого через зону горения, так и экранирующего (охлаждающего) воздуха регулируют с помощью, например, регуляторов 6 стандартного типа, управляемых с помощью блока управления 7 с учетом показаний датчика 5 температуры.

Для исключения загрязнения окружающей среды продуктами сгорания, в которых при нестабильном процессе горения возможно присутствие аэрозолей, а также газов, отрицательно воздействующих на окружающую среду (ОС) и человека, таких как сажистые частицы, гидратированная минеральная пыль, оксиды углерода, азота и серы, продукты сгорания отсасывают из камеры 4, очищают от указанной пыли, газов.

Первичная очистка проводится с помощью циклона 8, выполненного из жаропрочного металла и жаропрочного фильтра 9, выполненного с применением кремнеорганических тканых материалов. Затем продукты сгорания поступают в каталитические фильтры 10, выполненные в виде керамических блоков сотовой структуры с нанесенным каталитическим покрытием. Для эффективной работы каталитических фильтров 10 и нейтрализации газовых выбросов температура выходящих из камеры 2 продуктов сгорания не понижается. Отсос продуктов сгорания производится с помощью дымососа 11.

Для ускорения охлаждения рабочей камеры 4, а также с целью исключения теплового загрязнения атмосферы и попадания в нее остатков продуктов сгорания после завершения процесса сжигания отходов 2 увеличивают до максимума расход забираемого из атмосферы воздуха, который при этом пропускают через рабочую камеру 4.

После остывания рабочей камеры 4 прекращают процесс прокачки воздуха, открывают крышку и очищают ее, и остатки сжигания в виде золы могут быть захоронены.

Указанные действия обеспечивают эффективное уничтожение всех наиболее опасных отходов и материалов и исключают загрязнение ОС.

По описанному выше способу были уничтожены инфицированные биологические отходы. При этом были использованы пиротехнические маты из полиэтиленовой пленки с толщиной слоя смеси фильтрационного горения 15 мм. Состав смеси, мас.%: порошкообразные металлы - 80, нитрат натрия - 15, технологическая добавка - отработанное масло - 5, при этом использованы составы порошкообразной смеси, мас.%: железо - 45, алюминий - 15, магний - 15, цинк - 25 или оксид железа - 10, алюминий - 30, магний - 30, цинк - 30.

Анализ отходящих после очистки газов и зольного остатка показал, что в пределах погрешности измерений в них отсутствуют следы всех возможных загрязняющих веществ и болезнетворных организмов.

Данная технология (способ и состав) были разработаны и проверены в многочисленных натурных испытаниях по уничтожению медицинских и химических отходов.

1. Способ сжигания медицинских, химических, биологических и других преимущественно опасных отходов, включающий размещение сжигаемого объекта с нанесенной на его поверхность смесью фильтрационного горения, включающей порошкообразные металлы: алюминий и магний, окислитель и технологическую добавку, в замкнутой полости с зазором от дна и стенок для обеспечения доступа воздуха для горения, поджиг и захоронение после завершения процесса сжигания, отличающийся тем, что смесь фильтрационного горения размещают слоем толщиной 10-22 мм между полосами или листами водонепроницаемой бумаги или полиэтиленовой пленки, которые затем склеивают или сваривают с получением пиротехнических матов, размещаемых вокруг сжигаемого объекта, причем внутри каждого из указанных матов размещают огнепроводный шнур, а используемая смесь фильтрационного горения дополнительно содержит порошкообразные цинк и железо или оксид железа при следующем соотношении порошкообразных металлов: железо, алюминий, магний и цинк или порошкообразных металлов: алюминий, магний, цинк и оксид железа, мас.%:

Железо или оксид железа	0,05-99,5
Алюминий	0,1-30,95
Магний	0,39-39,0
Цинк	0,01-30,0

2. Способ по 1, отличающийся тем, что указанные пиротехнические маты дополнительно размещают в объеме сжигаемого объекта таким образом, что толщина слоя сжигаемых отходов между ними составляет 100-150 мм.

3. Способ по 1, отличающийся тем, что в сжигаемый объект дополнительно вводят наполнитель.

4. Способ по 3, отличающийся тем, что в качестве наполнителя используют торф при весовом соотношении сжигаемый отход: торф, равном 1:1.

5. Способ по 3, отличающийся тем, что в качестве наполнителя используют древесные опилки при весовом соотношении сжигаемый отход: древесные опилки, равном 1:3.

6. Способ по 3, отличающийся тем, что в качестве наполнителя используют песок при весовом соотношении сжигаемый отход: песок, равном 6:1.

7. Способ по п.1, отличающийся тем, что корпус, ограничивающий указанную замкнутую полость, охлаждают за счет пропускания атмосферного воздуха между его стенками.

8. Способ по п.7, отличающийся тем, что часть воздуха, использованного для охлаждения корпуса, направляют в зону горения.

9. Пиротехнический мат для сжигания инфицированных медицинских, химических, биологических отходов и других опасных материалов способом по любому из пп.1-8, характеризующийся тем, что он выполнен в виде склеенных или сваренных полос или листов водонепроницаемой бумаги или полиэтиленовой пленки, между которыми слоем толщиной 10-22 мм размещена смесь фильтрационного горения, включающая порошкообразные металлы: железо, алюминий, магний и цинк или порошкообразные металлы: алюминий, магний и цинк и оксид железа при их соотношении, мас.%:

Железо или оксид железа	0,05-99,5
Алюминий	0,1-30,95
Магний	0,39-39,0
Цинк	0,01-30,0

окислитель и технологическую добавку при следующем соотношении компонентов смеси, мас.%:

Указанные порошкообразные металлы или
указанные порошкообразные металлы
и оксид железа	75,0-95,0
Окислитель	4,0-20,0
Технологическая добавка	1,0-5,0