Способ предварительной обработки твердых отходов для их очистки от загрязнений и органических веществ и установка для его реализации
Группа изобретений относится к способам предварительной переработки, сортировки и очистки отходов и может быть использована на мусоросортировочных предприятиях, как уже существующих, так и вновь строящихся для целей предварительной обработки твердых отходов с целью их очистки от загрязнений и органических веществ. Способ предварительной обработки твердых отходов для их очистки от загрязнений и органических веществ характеризуется обработкой паром поверхности твердых отходов от загрязнений во вращающейся цилиндрической установке, которую располагают под углом к горизонту, внутри установки ведут обработку паром из центральной зоны по периметру, по окончании обработки отмытые отходы подают в бункер крупной фракции, при этом пар подают под давлением 0,7-50 атм и ведут обработку отходов паром в установке, представляющей собой вращающийся барабан, имеющий ячеистые стенки, причем обработку паром осуществляют импульсно или непрерывно через генерируемый соплами поток пара в момент прохождения через них отходов; трансформированные до мелкой фракции органические отходы, включая пищевые, собирают самотеком через ячейки стенок барабана в бункер мелкой фракции, который располагают снизу барабана; избыточную влагу, включая паровой конденсат, удаляют с использованием каналов конденсатоотводчиков и насосов, не из самой сушильной камеры, а из бункера мелкой фракции, откуда собранную влагу, включая паровой конденсат, фильтруют и отправляют на парогенерацию, а полученный пар используют для повторной обработки твердых отходов; причем период обработки ограничивают временем, где окончание периода обработки определяется на основе фиксации прекращения изменения динамики одного или нескольких измерений параметров состояния отходов; а по окончании обработки отмытые и высушенные отходы крупной фракции собирают на выходе из установки в бункер крупной фракции, затем направляют на дальнейшую переработку. Технический результат: обеспечивается одновременная сушка, мойка, обеззараживание и обезвреживание твердой крупной фракции, а также ее отделение от остальной части отходов, включая мелкие фракции и органическую (в основном пищевую) фракцию (трансформируемую, до мелкой фракции в процессе самой обработки), что позволяет в дальнейшем вести сортировку твердых отходов крупной фракции в автоматическом режиме. Кроме того, за счет обеззараживания твердых отходов крупной фракции появляется возможность ее сортировки в ручном режиме без дополнительного обеззараживания. 2 н. и 18 з.п. ф-лы, 3 ил.
Группа изобретений относится к способам предварительной переработки, сортировки и очистки отходов, и может быть использована на мусоросортировочных предприятиях, как уже существующих, так и вновь строящихся для целей предварительной обработки твердых отходов с целью их очистки от загрязнений и органических веществ.
Традиционные технологии обработки отходов заключаются в их сложной и многократной сортировке на те, которые обладают характеристиками и свойствами вторичных материальных ресурсов (BMP) для рециклинга, и другие, которые не обладают полезностью, не могут быть использованы иными способами и направляются на полигонное захоронение. При этом современные технологии сортировки позволяют выбрать только 12-15% BMP, а соответственно остальные 85-88% твердые коммунальные отходы (ТКО) утилизируются - подвергаются полигонному захоронению.
Российский опыт селективного сбора ТКО в местах их образования показал, что выделение BMP в российских условиях увеличивается по массе на 5%-10%, но при этом затраты на их сбор повышаются в 3-5 раз, в зависимости от региона.
Причинами того, что ни традиционные схемы сортировки ТКО, ни внедрение селективного сбора, не позволяют кардинально решить задачи снижения количества отходов, направляемых на полигонное захоронение и повышения объемов получения BMP, являются смешение и хаотичная связь между многочисленными фракциями ТКО в аппаратах мусоросортировочной линии и сопутствующее загрязнение потенциальных BMP влажными фракциями, в частности, пищевыми отходами, а также пастообразным и жидким содержимым использованной тары из-под бытовой, лекарственной, косметической, строительной и автомобильной химической продукции в составе ТКО (до 4% по массе).
Известен способ обработки ТКО, включающий сбор отходов, их транспортировку и предварительную сортировку, подачу отходов на круговой транспортный конвейер. Каждая порция ТКО проходит на каждом рабочем месте вручную несколько циклов отбора определенных заданных фракций отходов, которые сбрасывают через отверстия в рабочей площадке в передвижные бункеры, а остатки ТКО сбрасываются на выводящий ленточный конвейер (RU 2389565, В09В 3/00, 2010 г.).
Технической проблемой известного способа являются высокая трудоемкость операций сортировки, выполняемых вручную, а также низкое качество выбранных BMP из-за их загрязненности сопутствующими в процессе сбора и транспортировки ТКО влажными фракциями.
Известен способ, включающий предварительное извлечение крупногабаритного мусора из отходов с последующей подачей отходов загрузочным конвейером в сушильный вращающийся барабан, в котором отходы подсушивают и обеззараживают за счет подачи теплоносителя, в качестве которого используют горячий воздух с температурой от 150 до 250°С, при этом, в процессе продвижения отходов по внутренней поверхности барабана посредством шнековых ребер на его внутренней поверхности они разрыхляются, посредством ленточного транспортера подаются на сортировочный конвейер на основную сортировку для последовательного извлечения различных фракций отходов, часть из которых передается на вторичную переработку, как BMP. Отработанный воздух проходит влажную очистку, нагревается и возвращается в процесс (RU 2238156, В09В 3/00, В03В 9/06, 2004 г.).
Технической проблемой известного способа является невысокая эффективность и трудоемкость переработки бытовых отходов, что обусловлено последовательностью операций их сепарации, а также условиями процесса сушки влагоемких отходов, прежде всего пищевых, в присутствии кислорода воздуха при 150-250°С. В этих условиях на поверхности влагоемких отходов происходит их интенсивное окисление, и образуется плотный слой спекающихся частиц (корка). Наличие этого слоя препятствует сушке внутренних слоев отходов и отделению пищевых фракций от поверхности других частиц, что не позволяет обеспечить достаточное извлечение из ТКО влажных фракций, что снижает товарную ценность BMP, отсортированных для рециклинга в процессе последующей ручной обработки.
Наиболее близким аналогом является патент RU 2715033, опубликовано: 21.02.2020.
В нем описан способ обработки твердых коммунальных отходов, характеризующийся тем, что несортированные твердые коммунальные отходы после освобождения от крупногабаритного мусора подвергают цикличной обработке в условиях герметичности и термоизоляции путем трехстадийной сушки попутно-перекрестными потоками перегретого пара при их одновременных принудительной транспортировке и ворошении с последующим отводом отработанного пара и механическим разделением высушенных отходов на высушенные влажные фракции и сухие отходы, свободные от высушенных влажных фракций, при этом первую стадию сушки ведут при температуре 85-95°С, вторую стадию - при температуре 105-125°С, третью стадию - при температуре 130-160°С, высушенные влажные фракции направляют на рециклинг, сухие отходы, свободные от высушенных влажных фракций, направляют на дальнейшую сортировку, отработанный пар конденсируют, нагревают до состояния перегретого пара с температурой 105-125°С, делят на четыре потока и подают попутно-перекрестно транспортировке отходов, один из которых подают равномерно рассредоточенно по всем трем стадиям сушки, второй охлаждают до 85-95°С и подают на первую стадию сушки, третий с температурой 105-125°С подают на вторую стадию сушки, а четвертый нагревают до 130-160°С и подают на третью стадию сушки.
Также в прототипе описана установка для обработки твердых коммунальных отходов, характеризующаяся тем, что представляет собой герметичную термоизолированную систему, содержащую сушильную камеру с цилиндрическим корпусом, сообщающуюся с герметичными накопительными бункерами подачи исходных и выгрузки высушенных отходов, расположенными на входе в сушильную камеру и на выходе из нее соответственно, с выпускным устройством отработанного пара, соединенным последовательно с конденсатором отработанного пара, пароперегревателем с патрубками подачи сконденсированного отработанного пара из конденсатора и отвода перегретого пара, соединенным через общий коллектор перегретого пара с многоствольным сопловым аппаратом подачи перегретого пара в сушильную камеру, сопла которого расположены на внутренней поверхности цилиндрического корпуса заподлицо с ней тремя группами, равномерно распределенными в нижней части цилиндрического корпуса по его длине, при этом установка снабжена двухсекционным транспортирующим устройством, на едином валу которого, расположенном коаксиально цилиндрическому корпусу сушильной камеры и снабженном паропроводом, соединенным с патрубком отвода перегретого пара пароперегревателя, установлены первая секция, выполненная в форме шнека и расположенная в накопительном бункере подачи исходных отходов, и вторая секция, расположенная собственно в сушильной камере и представляющая установленные на перфорированном валу с форсунками попеременно чередующиеся толкающе-перемешивающие лопасти и плоские трубчатые ворошители, причем оси соседних лопастей, а также плоскости соседних ворошителей взаимно перпендикулярны, накопительные бункеры подачи исходных отходов и выгрузки высушенных отходов снабжены герметизирующими крышками, а накопительный бункер выгрузки высушенных отходов снабжен сортировочной камерой с виброситом и лотками отвода мелких и крупных частиц.
В прототипе обеспечивается повышение степени извлечения влажных фракций ТКО, увеличении количества BMP и сокращении количества отходов, направляемых на полигонное захоронение.
Технической проблемой прототипа является то, что в прототипе используется герметичная изолированная система, из которой обработанные отходы вываливаются все вместе, их сортировка происходит уже после выгрузки (после конечной обработки).
Такая сортировка не эффективна, поскольку смесь мелких и крупных фракций отходов часто слипается и не всегда успешно сортируется автоматически. Кроме того, мелкие твердые отходы содержат большое количество пищевых отходов и почти не подвергаются очистке от них.
Таким образом, в прототипе не обеспечивается эффективная очистка крупных отходов от мелких, на отходах сохраняется грязь и элементы пищевых отходов, которые просто высушиваются. Тем самым, дальнейшая обработка таких отходов снова требует дополнительного обеззараживания перед ручной сортировкой, поскольку исходя из наличия элементов пищевых отходов на обработанных твердых отходах крупной фракции их обеззараживание и обезвреживание не происходит.
Задачей изобретения является устранение указанных технических проблем прототипа путем обеспечения предварительной обработки коммунальных отходов с целью их мойки, сортировки и обеззараживания твердых отходов крупной фракции, чтобы их можно было затем сразу пускать на дальнейшую автоматическую сортировку и переработку, а также иметь возможность вести их ручную сортировку без дополнительного обеззараживания.
Технический результат: обеспечивается одновременная сушка, мойка, обеззараживание и обезвреживание твердой крупной фракции, а также ее отделение от остальной части отходов, включая мелкие фракции и органическую (в основном пищевую) фракцию (трансформируемую, до мелкой фракции в процессе самой обработки), что позволяет в дальнейшем вести сортировку твердых отходов крупной фракции в автоматическом режиме. Кроме того, за счет обеззараживания твердых отходов крупной фракции появляется возможность ее сортировки в ручном режиме без дополнительного обеззараживания.
Указанный технический результат достигается за счет того, что заявлен способ предварительной обработки твердых отходов для их очистки от загрязнений и органических веществ, характеризующийся обработкой паром поверхности твердых отходов от загрязнений во вращающейся цилиндрической установке, которую располагают под углом к горизонту, внутри установки ведут обработку паром из центральной зоны по периметру, по окончании обработки отмытые отходы подают в бункер крупной фракции, отличающийся тем, что пар подают под давлением 0,7-50 АТМ и ведут обработку отходов паром в установке, представляющей собой вращающийся барабан, имеющем ячеистые стенки, причем обработку паром осуществляют импульсно или непрерывно через генерируемый соплами поток пара в момент прохождения через них отходов; трансформированные до мелкой фракции органические отходы, включая пищевые, собирают самотеком через ячейки стенок барабана в бункер мелкой фракции, который располагают снизу барабана; причем период обработки ограничивают временем, где окончание периода обработки определяется на основе фиксации прекращения изменения динамики одного или нескольких измерений параметров состояния отходов; а по окончании обработки отмытые и высушенные отходы крупной фракции собирают на выходе из установки в бункер крупной фракции, затем направляют на дальнейшую переработку.
Предпочтительно, период обработки ограничивают временем автоматически, где окончание периода обработки определяется на основе измерения одного или нескольких из следующих параметров:
- снижение или прекращение изменения веса отходов в бункере мелких фракций,
- уровня влажности в зонах барабана по ходу движения отходов,
- уровня давления в зонах барабана по ходу движения отходов,
- температуры в зонах барабана по ходу движения отходов.
Допустимо, что период обработки ограничивают временем вручную с регулировкой на основании режимных карт, учитывающих уровень влажности поступающих отходов с учетом местных климатических особенностей и сезонности.
Допустимо, что период обработки ограничивают временем в полуавтоматическом режиме путем сочетания регулировки на основе режимных карт как при ручной обработке и учета одного или нескольких из параметров автоматического ограничения.
Допустимо, что избыточную влагу, включая паровой конденсат, удаляют с использованием каналов влагоотведения, а также с использованием конденсатоотвотчиков и насосов из бункера мелкой фракции; собранную влагу, включая паровой конденсат, фильтруют и отправляют на парогенерацию, а полученный пар используют для повторной обработки твердых отходов.
Допустимо, что в барабан подают обеззараживающие вещества.
Допустимо, что ячеистые стенки выполняют модульными в виде решеток или сит с размером ячеек от 50 до 90 мм.
Допустимо, что форма ячейки квадратная, либо прямоугольная, либо круглая.
Также заявлена установка предварительной обработки твердых отходов для их очистки от загрязнений и органических веществ, содержащая сушильную камеру с вращающимся цилиндрическим корпусом, расположенная под углом к горизонту и сообщающаяся с накопительными бункерами подачи исходных и выгрузки высушенных отходов, расположенными на входе в сушильную камеру и на выходе из нее соответственно, внутри по центральной оси сушильной камеры подведен патрубок подачи пара, с расположенными вдоль него по периметру соплами, а перед сушильной камерой установлена камера подачи исходных отходов с толкателем в виде шнека, отличающаяся тем, что сушильная камера выполнена в виде барабана с ячеистыми стенками, вокруг барабана установлен неподвижный защитный кожух, соединенный с камерой подачи исходных отходов, снизу защитного кожуха выполнено отверстие, сообщающееся с бункером мелкой фракции, который расположен снизу барабана; выходное отверстие барабана сообщается с выпускным отверстием защитного кожуха, которое направлено в бункер крупной фракции; патрубок подачи пара жестко связан с защитным кожухом и с камерой подачи исходных отходов.
Допустимо, что вращение барабана реализовано от расположенных по обе стороны от барабана роликов, жестко закрепленных на валу, который вращается электромотором, причем ролики толкают опорные кольца, являющиеся одновременно ободом вокруг барабана.
Предпочтительно, на выходе из камеры подачи исходных отходов перед соплами патрубка подачи пара на последнем закреплен защитный гребень в виде усеченного конуса.
Допустимо, что в камере подачи исходных отходов сверху установлен приемный бункер, выходное отверстие которого выполнено с возможностью перекрытия заслонкой.
Допустимо, что между соплами расположены защитные кольца, выступающие над соплами.
Предпочтительно, конечная часть барабана выполнена в виде усеченного конуса, имеющего несколько выходных отверстий.
Предпочтительно, бункер мелкой фракции содержит шнек, каналы отвода избыточной влаги с насосом.
Предпочтительно, края бункера накопителя, расположенного сверху бункера мелкой фракции герметично соединены с отверстием в нижней части защитного кожуха.
Предпочтительно, в бункере накопителе бункера мелкой фракции предусмотрены толкатели, установленные на оси и выполненные с возможностью вращения.
Допустимо, что внутрь барабана от патрубка подачи пара подведен по меньшей мере один дополнительный отвод с направлением сопла на выталкивание отходов из барабана к выходу.
Допустимо, что внутри барабана установлены сопла переменной длины и сечения, подающие пар, в том числе автоматически по заранее запрограммированному или настроенному алгоритму. Причем, аналогичные по устройству сопла также могут располагаться снаружи барабаны внутри его защитного кожуха.
Допустимо, что внутри барабана установлены на перфорированном валу с форсунками попеременно чередующиеся толкающе-перемешивающие лопасти или шнек, либо плоские ворошители.
Предпочтительно, барабан выполнен в виде секций, каждая из которых закреплена к соседним через обод.
Краткое описание чертежей
На Фиг.1 показан пример установки, реализующей способ, вид сбоку в разрезе.
На Фиг.2 показан пример установки, реализующей способ, вид сбоку в частичном разрезе без разреза самого барабана.
На Фиг.3 показан вид в объеме барабана для наглядности принципа его вращения (показан только сам барабан и камера подачи исходных отходов, труба подачи пара; защитный кожух, приемный бункер, бункеры сбора отходов - не показаны; также не показаны наклон барабана и зона выгрузки).
На чертежах: 1 - защитный кожух, 2 - Барабан (сушильная камера), 3 - приемный бункер, 4 - камера подачи исходных отходов, 5 - шнек камеры подачи исходных отходов, 6 - заслонка, 7 - малый электромотор вращения заслонки, 8 - большой подшипник, 9 - ось, 10 - вал барабана, 11 - сопла выпуска пара, 12 - опорная труба, 13 - защитные кольца, 14 - электромотр, 15 - цепной привод, 16 - защитный гребень в форме урезанного усеченного конуса, 17 - опорная платформа нижних опорных ножек барабана, 18 - сквозные отверстия для выброса отмытых отходов, 19 - опорное кольцо, 20 - ячейки барабана, 21 - электромотор вращения барабана, 22 - приводной ролик, 23 - бункер накопитель мелкой фракции, 24 - бункер крупной фракции, 25 - защитный гребень в виде усеченного конуса, 26 - люк, 27 - сопла подачи пара на толкание отходов к выходу, 28 - отводы подачи пара, идущие от дополнительного отвода 29, 30 - перекрывающий вентиль, 31 - выпускной проем защитного кожуха, 32 - толкатели бункера накопителя мелкой фракции, 33 - шнек бункера накопителя мелкой фракции.
Осуществление изобретения
Способ предварительной обработки твердых отходов для их очистки от загрязнений и органических веществ, характеризуется обработкой паром поверхности твердых отходов от загрязнений во вращающейся цилиндрической установке, которую располагают под углом к горизонту. Внутри установки ведут обработку паром из центральной зоны по периметру, по окончании обработки отмытые отходы подают в бункер крупной фракции.
Новым в изобретении является то, что (см. Фиг.1 - Фиг.3) пар подают под давлением 0,7-50 атмосфер и ведут обработку отходов паром в установке, представляющей собой вращающийся барабан 2, имеющем ячеистые стенки (ячейки 20).
Обработку паром осуществляют импульсно или непрерывно через генерируемый соплами 11 поток пара в момент прохождения через них отходов.
Использование пара имеет основной задачей - мытье отходов. Вспомогательными задачами использования пара являются самоочистка барабана от загрязнения отходами под воздействием струй пара и сушка крупных отходов.
Трансформированные до мелкой фракции органические отходы, включая пищевые, собирают самотеком через ячейки 20 стенок барабана в бункер мелкой фракции 23, который располагают снизу барабана.
Поскольку внутри барабана идет отмывка отходов паром, то в процессе обработки крупные фракции полностью высушиваются, а отходы мелких фракций и иные жидкие отходы, отводясь в бункер мелкой фракции 23, способствуют полному извлечению жидкостей из барабана. Эта совокупность действий обеспечивает сушку отходов крупных фракций в конце цикла предварительной их обработки.
Период обработки ограничивают временем, где окончание периода обработки определяется на основе фиксации прекращения изменения динамики одного или нескольких измерений параметров состояния отходов.
Указанная фиксация прекращения изменения динамики одного или нескольких измерений параметров состояния отходов может быть реализована автоматически, вручную и полуавтоматическим способом.
При автоматическом способе период обработки ограничивают временем автоматически, где окончание периода обработки определяется на основе измерения одного или нескольких из следующих параметров:
- снижение или прекращение изменения веса отходов в бункере мелких фракций 23,
- уровня влажности в зонах барабана 2 по ходу движения отходов,
- уровня давления в зонах барабана 2 по ходу движения отходов,
- температуры в зонах барабана 2 по ходу движения отходов.
Измерение снижения или прекращения изменения веса отходов в бункере мелких фракций 23 может быть реализовано, например, путем установки весовых датчиков на опорные ножки бункера мелких фракций 23. С весовых датчиков (на чертежах не показаны) передаются показания проводным или беспроводным способом на контролер пульта управления подачей пара в барабан (на чертежах не показан).
Измерение уровня влажности в зонах барабана 2 по ходу движения отходов достигается установкой датчиков влажности (на чертежах не показаны) по периметру барабана в разных секциях, например, сбоку ободов 19 с одной и с другой стороны. С датчиков влажности (на чертежах не показаны) передаются показания проводным или беспроводным способом на контролер пульта управления подачей пара в барабан (на чертежах не показан).
Измерение уровня давления в зонах барабана по ходу движения отходов достигается установкой по периметру барабана в разных его секциях электронных гигрометров (на чертежах не показаны), с которых передаются показания проводным или беспроводным способом на контролер пульта управления подачей пара в барабан (на чертежах не показан).
- температуры в зонах барабана по ходу движения отходов.
Если период обработки ограничивают временем вручную, то осуществляют регулировку на основании режимных карт, учитывающих уровень влажности поступающих отходов с учетом местных климатических особенностей и сезонности.
Полуавтоматический способ регулирования подразумевает, что период обработки ограничивают временем путем сочетания регулировки на основе режимных карт как при ручной обработке и учета одного или нескольких из параметров вышеописанного автоматического ограничения.
По окончании обработки отмытые и высушенные отходы крупной фракции собирают на выходе из установки в бункер крупной фракции 24, затем направляют на дальнейшую переработку.
Указанным способом обеспечивается одновременная сушка, мойка, обеззараживание и обезвреживание твердой крупной фракции, а также ее отделение от остальной части отходов, включая мелкие фракции и органическую (в основном пищевую) фракцию (трансформируемую, до мелкой фракции в процессе самой обработки), что позволяет в дальнейшем вести сортировку твердых отходов крупной фракции в автоматическом режиме. Кроме того, за счет обеззараживания твердых отходов крупной фракции появляется возможность ее сортировки в ручном режиме без дополнительного обеззараживания.
Данный результат достигается по ряду причин. Так, обработка паром на заключительном этапе обработки, когда мелкая фракция уже почти вся вывалилась из барабана 2 через ячейки 20 вместо с жидкими и пищевыми отходами, ведется в отличии от прототипа не для всего объема отходов, а только для твердых отходов крупной фракции. В результате, крупная фракция отмывается, обеззараживается (под высокой температурой пара) и очищается от пищевых отходов.
Благодаря тому, что барабан в отличии от прототипа не выполнен в виде герметичной термоизолированной системы, поскольку в заявленном изобретении снизу из барабана через ячейки свободно самотеком проходит вода, пищевые отходы и отходы мелкой фракции, и мелкая фракция вместе с жидкими и пищевыми отходами обрабатывается в бункере мелкой фракции, жидкость и пищевые отходы не налипают на отходах крупной фракции при высушивании на заключительном этапе обработки.
В отличии от прототипа, избыточную влагу, включая паровой конденсат, удаляют с использованием каналов влагоотведения, а также с использованием конденсатоотвотчиков и насосов, не из самой сушильной камеры, а из бункера мелкой фракции, откуда собранную влагу, включая паровой конденсат, фильтруют и отправляют на парогенерацию, а полученный пар используют для повторной обработки твердых отходов.
Для усиления эффекта обеззараживания в барабан короткой длины могут подаваться обеззараживающие вещества, в этом случае и давление пара не требуется иметь большое. Оно может быть от 0,7 до 7 атм. Однако, при выполнении корпуса барабана длинномерным, паровой обработки под высоким давлением (от 7 до 50 атм) вполне достаточно для полного обеззараживания.
Ячеистые стенки барабана могут выполняться модульными в виде решеток или сит с размером ячеек от 50 до 90 мм (данный размер - оптимальный для сбора отходов мелкой фракции). При этом форма ячейки 20 квадратная, либо прямоугольная, либо круглая. Модульность стенок позволяет комплектовать барабан новыми секциями или сокращать имеющиеся, чтобы подстраивать длины барабана под имеющееся давление пара и потребность/отсутствие потребности в подаче обеззараживающих веществ внутрь барабана 2.
Из Фиг.3 видно, что такая конструкция позволяет наращивать длину барабана путем прикрепления к нему отдельных секций, где их зона стыковки проходит по опорным кольцам (ободу) 19. Также легко наращивается вал 17 с дополнительным опорным роликом 22.
Фиксация прекращения изменения динамики одного или нескольких измерений параметров состояния отходов автоматически, вручную и полуавтоматическим способом также имеет важное влияние на достигаемый результат, поскольку процесс обработки паром энергозатратен и чем он будет короче, тем быстрее и эффективнее удастся осуществить сушку, мойку, обеззараживание и обезвреживание твердой крупной фракции, а также ее отделение от остальной части отходов, включая мелкие фракции и органическую (в основном пищевую) фракцию.
Поэтому, важно знать, когда усушка завершена. Этот момент определяют автоматически, вручную и полуавтоматическим способом, как описано выше.
И раньше времени (до истечения всех жидких фракций и выпадение всех отходов мелких фракций) также нельзя останавливать процесс усушки и очистки в барабане, иначе результат не будет достигнут.
Сам способ технически может быть реализован на примере следующей установки.
Барабан 2 - это сушильная камера. Барабан 2 выполнен с возможностью вращения и с ячеистыми стенками так, что вокруг барабана 2 установлен неподвижный защитный кожух 1, соединенный с камерой подачи исходных отходов 4.
Снизу защитного кожуха 1 выполнено отверстие, сообщающееся с бункером мелкой фракции 23, который расположен снизу барабана 2.
При этом выходное отверстие барабана 2 сообщается с выпускным отверстием защитного кожуха 1, которое направлено в бункер крупной фракции 24.
Патрубок подачи пара при этом жестко связан с защитным кожухом 1 и с камерой подачи исходных отходов.
Такое исполнение установки обеспечивает одновременную сушку, мойку, обеззараживание и обезвреживание твердой крупной фракции, а также ее отделение от остальной части отходов, включая мелкие фракции и органическую (в основном пищевую) фракцию (трансформируемую, до мелкой фракции в процессе самой обработки), что позволяет в дальнейшем вести сортировку твердых отходов крупной фракции в автоматическом режиме. Кроме того, за счет обеззараживания твердых отходов крупной фракции появляется возможность ее сортировки в ручном режиме без дополнительного обеззараживания.
Данная установка может быть технически реализована в различных вариантах выполнения, один из примеров которой и причины достижения заявленного результата показаны ниже.
Внутри защитного кожуха 1 на оси 9 закреплен вал 10 ячеистого барабана 2, удерживаемый на большом 8 подшипнике с упором о камеру подачи исходных отходов 4, которая жестко связана с защитным кожухом 1.
Вращение самого барабана 2 может быть реализовано, например, с помощью расположенных по обе стороны от барабана роликов 22, жестко закрепленных на валу 17, который вращается электромотором 21. Ролики 22 толкают опорные кольца 19, являющиеся одновременно ободом для металлического кольца с ячейками 20, размещенной по периметру барабана 2. Ячейки 20 - это сито барабана 2.
На валу 10 через подшипник закреплена труба 12, другим концом жестко связанная с защитным кожухом 1. При этом барабан 2 другим осевым концом связан через подшипник с трубой 12 и свободно вращается на ней.
Так обеспечивается свободное вращение барабана 2 относительно неподвижного кожуха 1 и камеры подачи исходных отходов 4.
Вращение шнека 5, толкающего мусор внутрь барабана 2, обеспечивается его жестким креплением к валу 10, вращение которого через цепной привод 15 обеспечивает электромотор 14.
Шнек 5 проталкивает отходы на переработку из камеры подачи исходных отходов 4 из бункера приема 3 внутрь барабана 2. Чтобы мусор не задел трубу 12 и сопла 11 может быть предусмотрен защитный гребень 25 в виде усеченного конуса.
После загрузки отходов приемный бункер 3 отделяется от камеры подачи исходных отходов 4 путем перекрытия заслонкой 6, вращение которой задает малый электромотор 7. Перекрытие заслонкой 6 камеры подачи исходных отходов 4 от приемного бункера 3 необходимо для подачи в барабан строго заданного количества отходов, а также не допущения попадания пара в приемный бункер 3 снизу, чтобы исключить залипание отходов перед их попаданием в люк камеры подачи исходных отходов 4.
Ось 9, расположена внутри вала 10 и представляет собой трубу для подачи пара под давлением от 0,7 до 50 атм. Через сопла 11 пар под давлением выпускается внутрь полости барабана 2.
Сопла 11 подачи пара могут быть установлены внутри барабана установлены сопла переменной длины и сечения, в том числе автоматически по заранее запрограммированному или настроенному алгоритму. Либо, аналогичные сопла по устройству также могут располагаться снаружи барабаны внутри его защитного кожуха (на чертежах не показаны).
Схема расположения и габариты форсунок сопел 11 разрабатываются и настраиваются индивидуально под специфику перерабатываемых отходов, они не являются предметом охраны настоящего изобретения и их особенности не влияют на заявленный технический результат.
Между соплами 11, которые установлены внутри барабана, могут быть расположены защитные кольца 13, выступающие над соплами и служащие защитой от падающего на сопла мусора, если сопла 11 выполняются выступающими над поверхностью трубы 12.
Барабан 2 наклонен под углом, чтобы обеспечить самопроизвольное скатывание отходов к выходу. Величина угла наклона зависит от длины барабана и наличии/отсутствии ворошителей или шнека, толкающих отходы к выходу.
Назначение лопастей и других видов ворошителей в случае их использования состоит не только в перемещении отходов, но также имеет цель их механическое разделение (разлепление) как между отдельными элементами отходов крупных и/или мелких фракций, так и непосредственно их соскребание с внутренней ячеистой сетки барабана 2.
В совокупности с тем, что обработка паром позволяет вести самоочистку барабана от загрязнений отходами, в том числе отмывку ячеистой сетки барабана 2 и предотвращение ее забивания отходами, использование лопастей или ворошителей усиливают эффективность очистки и высвобождения участков сетки и ячеек 20 барабана 2 от тех отходов, которые с трудом поддаются обработке паром. Это может быть важным при использовании заявленного изобретения для предварительной обработки крупных фракций отходов большого веса, без ворошения которых эффективная их отмывка может не дать результата.
Однако, в основной массе обработки отходов такого рода отходы крупных фракций обычно не идут на предварительную обработку и сортируются заранее, либо перемалываются на более мелкие фракции по весу шнеком 5 на этапе загрузки в барабан 2. По этой причине использование лопастей и ворошителей не является обязательным условием достижения заявленного технического результата, в отличии от обработки паром, без которой достижения результата невозможно.
Для наклона барабана его нижние опорные ножки опирают на жесткие платформы 17, находящиеся ниже уровня верхних опорных ножек.
Если угол наклона сформировать более 5°, то необходимость в ворошителях или шнеке, толкающих отходы к выходу не обязательна. Если технически невозможно задать угол более 5°, тогда используют внутри барабана на перфорированном валу с форсунками попеременно чередующиеся толкающе-перемешивающие лопасти или шнек, либо плоские ворошители (на чертежах не показаны), либо выталкивание отходов может быть реализовано путем их толкания паром. Для чего внутрь барабана от патрубка подачи пара может быть подведен по меньшей мере один дополнительный отвод 29 с направлением сопла на выталкивание отходов из барабана к выходу. Например, на Фиг.3 показано, что дополнительный отвод 29, имеющий перекрывающий вентиль 30, сверху камеры подачи исходных отходов 4 имеет разветвления на два отвода 28, которые через сопла 27 выпускают пар в направлении к выходу.
Чтобы технически реализовать такую схему подачи пара по дополнительным отводам 28 в зоне стыковки барабана 2 и камеры подачи исходных отходов 4 может быть предусмотрен люк 26, который жестко связан с камерой подачи исходных отходов 4 и защитным кожухом 1, между люком 26 и первым опорным кольцом 19 имеется щель и последнее вращается относительно люка 26. Внутри люка 26 расположено отверстие, через которое отходы попадают из зоны погрузки 4 внутрь барабана 2.
Конечная часть барабана 2 в зоне вывала отходов крупной фракции может быть выполнена, например, в виде усеченного конуса, имеющего широкие сквозные отверстия 18 для выброса отмытых отходов, которые не провалились через мелкое сито барабана. Крупные отходы попадают через отверстия 18 и выпускной проем 31 защитного кожуха в приемный бункер крупной фракции 24, откуда транспортером направляются на дальнейшую сортировку.
В верхней части защитного кожуха 1, где нет выпускного проема 31, чтобы исключить выпадение из отверстий 18 каких-то случайных мелких отходов в верхней части барабана и их попадание в промежутках между защитным кожухом 1 и барабаном 2, перед защитным кожухом может быть предусмотрен защитный гребень 16 в форме урезанного усеченного конуса (урезан в зоне выпускного проема 31). Данный гребень 16 должен прилегать к поверхности барабана 2 на расстояние меньше, чем размер ячейки 20.
Мелкие твердые отходы, жидкость и пищевые отходы проходят через ячейки 20 сита барабана 2 и попадают самотеком вниз в бункер накопитель 23, где жидкость отводится на переработку и снова используется частично для обработки паром, а мелкие фракции выталкиваются шнеком 33 бункера накопителя 23 на дальнейшую переработку.
Нижняя часть защитного кожуха 1 сквозная и герметично, например, с помощью резиновой прокладки, может быть соединена с краями бункера накопителя 23, чтобы не выходил пар, влага и мусор в щели между ними при высоком давлении пара. Если давление пара низкое, это делать не обязательно.
В бункере накопителе 23 могут быть предусмотрены толкатели 32 для исключения накапливания мелкого мусора кучами.
1. Способ предварительной обработки твердых отходов для их очистки от загрязнений и органических веществ, характеризующийся обработкой паром поверхности твердых отходов от загрязнений во вращающейся цилиндрической установке, которую располагают под углом к горизонту, внутри установки ведут обработку паром из центральной зоны по периметру, по окончании обработки отмытые отходы подают в бункер крупной фракции, отличающийся тем, что пар подают под давлением 0,7-50 атм и ведут обработку отходов паром в установке, представляющей собой вращающийся барабан, имеющий ячеистые стенки, причем обработку паром осуществляют импульсно или непрерывно через генерируемый соплами поток пара в момент прохождения через них отходов; трансформированные до мелкой фракции органические отходы, включая пищевые, собирают самотеком через ячейки стенок барабана в бункер мелкой фракции, который располагают снизу барабана; избыточную влагу, включая паровой конденсат, удаляют с использованием каналов конденсатоотводчиков и насосов, не из самой сушильной камеры, а из бункера мелкой фракции, откуда собранную влагу, включая паровой конденсат, фильтруют и отправляют на парогенерацию, а полученный пар используют для повторной обработки твердых отходов; причем период обработки ограничивают временем, где окончание периода обработки определяется на основе фиксации прекращения изменения динамики одного или нескольких измерений параметров состояния отходов; а по окончании обработки отмытые и высушенные отходы крупной фракции собирают на выходе из установки в бункер крупной фракции, затем направляют на дальнейшую переработку.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что период обработки ограничивают временем автоматически, где окончание периода обработки определяется на основе измерения одного или нескольких из следующих параметров:
- снижение или прекращение изменения веса отходов в бункере мелких фракций,
- уровня влажности в зонах барабана по ходу движения отходов,
- уровня давления в зонах барабана по ходу движения отходов,
- температуры в зонах барабана по ходу движения отходов.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что период обработки ограничивают временем вручную с регулировкой на основании режимных карт, учитывающих уровень влажности поступающих отходов с учетом местных климатических особенностей и сезонности.
4. Способ по п.1, отличающийся тем, что период обработки ограничивают временем в полуавтоматическом режиме путем сочетания регулировки на основе режимных карт по п.3 и учета одного или нескольких из параметров по п.2.
5. Способ по п.1, отличающийся тем, что в барабан подают обеззараживающие вещества.
6. Способ по п.1, отличающийся тем, что ячеистые стенки выполняют модульными в виде решеток или сит с размером ячеек от 50 до 90 мм.
7. Способ по п.1, отличающийся тем, что форма ячейки квадратная, либо прямоугольная, либо круглая.
8. Установка предварительной обработки твердых отходов для их очистки от загрязнений и органических веществ, содержащая сушильную камеру с вращающимся цилиндрическим корпусом, расположенная под углом к горизонту и сообщающаяся с накопительными бункерами подачи исходных и выгрузки высушенных отходов, расположенными на входе в сушильную камеру и на выходе из нее соответственно, внутри по центральной оси сушильной камеры подведен патрубок подачи пара, с расположенными вдоль него по периметру соплами, а перед сушильной камерой установлена камера подачи исходных отходов с толкателем в виде шнека, отличающаяся тем, что сушильная камера выполнена в виде барабана с ячеистыми стенками, вокруг барабана установлен неподвижный защитный кожух, соединенный с камерой подачи исходных отходов, снизу защитного кожуха выполнено отверстие, сообщающееся с бункером мелкой фракции, который расположен снизу барабана, содержит шнек, каналы отвода избыточной влаги с насосом; выходное отверстие барабана сообщается с выпускным отверстием защитного кожуха, которое направлено в бункер крупной фракции; патрубок подачи пара жестко связан с защитным кожухом и с камерой подачи исходных отходов.
9. Установка по п.8, отличающаяся тем, что вращение барабана реализовано от расположенных по обе стороны от барабана роликов, жестко закрепленных на валу, который вращается электромотором, причем ролики толкают опорные кольца, являющиеся одновременно ободом вокруг барабана.
10. Установка по п.8, отличающаяся тем, что на выходе из камеры подачи исходных отходов перед соплами патрубка подачи пара на последнем закреплен защитный гребень в виде усеченного конуса.
11. Установка по п.8, отличающаяся тем, что в камере подачи исходных отходов сверху установлен приемный бункер, выходное отверстие которого выполнено с возможностью перекрытия заслонкой.
12. Установка по п.8, отличающаяся тем, что между соплами расположены защитные кольца, выступающие над соплами.
13. Установка по п.8, отличающаяся тем, что конечная часть барабана выполнена в виде усеченного конуса, имеющего несколько выходных отверстий.
14. Установка по п.8, отличающаяся тем, что края бункера накопителя, расположенного сверху бункера мелкой фракции герметично соединены с отверстием в нижней части защитного кожуха.
15. Установка по п.14, отличающаяся тем, что в бункере накопителе бункера мелкой фракции предусмотрены толкатели, установленные на оси и выполненные с возможностью вращения.
16. Установка по п.8, отличающаяся тем, что внутрь барабана от патрубка подачи пара подведен по меньшей мере один дополнительный отвод с направлением сопла на выталкивание отходов из барабана к выходу.
17. Установка по п.8, отличающаяся тем, что внутри барабана установлены сопла переменной длины и сечения, подающие пар, в том числе автоматически по заранее запрограммированному или настроенному алгоритму.
18. Установка по п.17, отличающаяся тем, что аналогичные по устройству сопла также могут располагаться снаружи барабаны внутри его защитного кожуха.
19. Установка по п.8, отличающаяся тем, что внутри барабана установлены толкающе-перемешивающие лопасти или шнек, либо плоские ворошители.
20. Установка по п.9, отличающаяся тем, что барабан выполнен в виде секций, каждая из которых закреплена к соседним через обод.
