Способ получения продуктов термической деструкции илового осадка городских сточных вод
Изобретение относится к способу получения продуктов термической деструкции илового осадка городских сточных вод. Способ включает предварительное размещение илового осадка в полости бункер-накопителя, вытеснение кислорода воздуха окружающей среды из мест нахождения илового осадка городских сточных вод, его транспортировку и подачу в полость для проведения термической деструкции. Также способ включает термическую деструкцию и последующее разделение продуктов термической деструкции на газообразную смесь и твердую фракцию посредством циклона группового. Продукты термической деструкции илового осадка получают с использованием бункер-накопителя, винтового конвейера, центробежно-ударной мельницы и циклона группового, которые сообщают друг с другом таким образом, что выход бункер-накопителя сообщают со входом винтового конвейера, выход винтового конвейера сообщают со входом центробежно-ударной мельницы, а выход центробежно-ударной мельницы сообщают со входами циклона группового. При этом используют иловый осадок городских сточных вод с влажностью 8-20% и с размерами частиц 0,2-0,4 мм. Бункер-накопитель образуют бункером, полостью бункера, роторным питателем, отводящим патрубком, подающим шнековым транспортером с регулируемым электроприводом, горизонтальным полым корпусом со шнеком, патрубком для подачи дымовых газов и загрузочной горловиной. Винтовой конвейер образуют в виде внешнего корпуса с полостью внешней, верхнего участка, среднего участка и нижнего участка, размещаемых горизонтально. При этом средний участок размещают под верхним участком и над нижним участком. Предварительный нагрев илового осадка осуществляют до 50-80°С при его подаче в полость бункера путем подачи дымовых газов под избыточным давлением 0,2 бар в горизонтальный полый корпус со шнеком. При этом вытесняют кислород воздуха окружающей среды из полости бункера и заменяют его смесью дымовых газов. Нагревают стальные элементы винтового конвейера, которые предназначены для непосредственного контакта с иловым осадком городских сточных вод, до 310-340°С путем непрерывной подачи дымовых газов с температурой 340-380°С в полость внешнюю. Создают в полости для проведения термической деструкции и стенке камеры температуру 800-810°С, затем нагревают иловый осадок городских сточных вод путем передачи к нему тепловой энергии посредством теплопередачи от нагретых до 310-340°С стальных элементов винтового конвейера, которые вводят в непосредственный контакт с иловым осадком. Одновременно с указанным нагревом иловый осадок перемешивают и перемещают посредством верхнего шнека с верхней трубой и верхней спиралью, среднего шнека со средней трубой и средней спиралью, нижнего шнека с нижней трубой и нижней спиралью. Уменьшают влажность илового осадка городских сточных вод до 2,4-2,8% мас. в винтовом конвейере. Причем диаметры верхней спирали, средней спирали и нижней спирали изготавливают и размещают относительно друг друга таким образом, что диаметр средней спирали больше диаметра верхней спирали, но меньше диаметра нижней спирали. При этом вращают средний шнек со средней трубой и средней спиралью с меньшей скоростью по сравнению со скоростью вращения верхнего шнека с верхней трубой и верхней спиралью, но с большей скоростью по сравнению со скоростью вращения нижнего шнека с нижней трубой и нижней спиралью. Для проведения термической деструкции используют центробежно-ударную мельницу, которую изготавливают в виде узла для приемки и последующего разбрасывания илового осадка городских сточных вод, камеры со стенкой камеры, кольцевым пазом и полостью для проведения термической деструкции. Узел для приемки и подачи илового осадка городских сточных вод изготавливают в виде электропривода, разбрасывающего горизонтального диска, вертикального приводного вала, один конец которого сообщают с электроприводом, а другой - с разбрасывающим горизонтальным диском. Разбрасывающий горизонтальный диск устанавливают относительно кольцевого паза таким образом, что подачу илового осадка в полость для проведения термической деструкции осуществляют с верхней области разбрасывающего горизонтального диска и верхней области кольцевого паза, а удаление продуктов термической деструкции из полости для проведения термической деструкции осуществляют из-под разбрасывающего горизонтального диска и нижней области кольцевого паза. При этом участок стенки камеры, который размещают напротив разбрасываемого илового осадка, изготавливают вогнутым. Осуществляют одновременно механическое разрушение илового осадка городских сточных вод на более мелкие фрагменты за счет соударения о нагретый вогнутый участок стенки камеры и нагрев в результате передачи тепловой энергии от нагретого вогнутого участка стенки камеры и нагретой газообразной смеси, размещенной в полости для проведения термической деструкции. Изобретение обеспечивает упрощение способа получения продуктов термической деструкции илового осадка городских сточных вод, а также повышение эффективности теплопередачи. 10 ил.
Изобретение относится к способу получения продуктов термической деструкции, в частности к способу получения продуктов термической деструкции илового осадка городских сточных вод, изобретение может быть использовано в промышленности, сельском хозяйстве и других отраслях экономики, где осуществляют действия по термической деструкции илового осадка городских сточных вод.
Известен способ термической деструкции илового осадка городских сточных вод, включающий предварительный нагрев илового осадка, его последующую термическую деструкцию разделение продуктов термической деструкции на газообразную смесь и твердую фракции (RU 2 632 444 С1, о4.10.2017 Бюл. №28). Указанное техническое решение, как наиболее близкое, как по совокупности существенных признаков, так и по достигаемому техническому результату включая назначение, выбирается в качестве наиболее близкого аналога (прототипа) для заявляемого изобретения «Способ получения продуктов термической деструкции илового осадка городских сточных вод». Относительно выбранного родового понятия заявляемого изобретения, то заявитель полагает необходимым отметить, что при использовании в названии заявляемого изобретения имени «Способ получения продуктов термической деструкции илового осадка городских сточных вод» наиболее полно назначение будет соответствовать его фактическому содержанию, т.к. именно использование указанного имени обеспечивает надлежащую идентификацию заявленного объекта и указывает на требуемое назначение.
Техническая проблема: известный способ получения продуктов термической деструкции илового осадка городских сточных вод (далее также способ), имеет ряд существенных недостаток, которые заключаются в следующем. Способ является сложным для его реализации, т.к. предусматривает использование большого количества функционально самостоятельных устройств со сложными связями между ними. Способ не обладает требуемой эффективностью в части теплопередачи тепловой энергии от источника к иловому осадку городских сточных вод (далее также иловый осадок), как при разогреве, так и при термической деструкции илового осадка. Известный способ не использует весь арсенал действий с иловым осадком, направленный на повышение эффективности теплопередачи тепловой энергии от источника к иловому осадку, что требует большего времени на разогрев илового осадка и последующую ее термическую деструкцию.
По общему правилу, чем больше отдельных устройств вовлечено в процесс реализации способа, тем способ сложнее, а, следовательно, уменьшение количества используемых устройств достигает цели - упрощение способа. Совмещение отдельных действий способа в одном устройстве - есть средство, направленное на упрощение способа, т.к. количество используемых устройств уменьшается.
По общему правилу, чем больше факторов, оказывающих положительное влияние на процесс теплопередачи тепловой энергии от теплоносителя к иловому осадку, вовлечено в процесс теплопередачи, тем эффективнее процесс теплопередачи.
Выявленная техническая проблема является существенной и требует своего разрешения. Фактические обстоятельства указывают на существование необходимости в расширении арсенала технических средств определенного назначения или создание их впервые.
Задача, на решение которой направлен заявляемый способ получения продуктов термической деструкции илового осадка: расширение арсенала технических средств определенного назначения или создание их впервые путем создания нового способа с родовым признаком «Способ получения продуктов термической деструкции илового осадка городских сточных вод», а также упрощение способа и повышение эффективности теплопередачи тепловой энергии от теплоносителя к иловому осадку, а, следовательно, снижение времени, требуемого для разогрева илового осадка и последующую его термическую деструкцию.
По общему правилу, техническая проблема может состоять в расширении арсенала технических средств определенного назначения или создание их впервые, которая решается путем создания технического решения, альтернативного известному решению (создание варианта известного решения), либо состоять в создании средства определенного назначения впервые, при этом в качестве технического результата, обеспечиваемого изобретением, следует рассматривать реализацию изобретением указанного назначения.
Получаемый технический результат (основной) - реализация назначения.
Получаемый технический результат (дополнительный) - упрощение способа получения продуктов термической деструкции илового осадка, повышение эффективности теплопередачи тепловой энергии от теплоносителя к иловому осадку.
Технический результат представляет собой характеристику технического эффекта, явления, свойства и т.п., объективно проявляющихся при изготовлении либо использовании устройства.
По общему правилу, если при создании изобретения решается задача расширения арсенала технических средств определенного назначения или получения таких средств впервые, то технический результат заключается в реализации этого назначения.
По общему правилу, если изобретение обеспечивает получение нескольких технических результатов, рекомендуется указать все технические результаты, известные заявителю.
Технические результаты представлены заявителем таким образом, чтобы обеспечить возможность понимания специалистом на основании уровня техники их смыслового содержания.
Заявитель раскрыл задачу, на решение которой направлено заявленное изобретение, с указанием получаемых технических результатов.
Сущность заявленного способа заключается в том, что в способе получения продуктов термической деструкции илового осадка городских сточных вод, включающем предварительное размещение его в полости бункер-накопителя, вытеснение кислорода воздуха окружающей среды из мест нахождения илового осадка городских сточных вод, его транспортировку и подачу в полость для проведения термической деструкции, термическую деструкцию, последующее разделение продуктов термической деструкции на газообразную смесь и твердую фракцию посредством циклона группового, согласно изобретению, в нем получают продукты термической деструкции илового осадка городских сточных вод, с использованием бункер-накопителя, винтового конвейера, центробежно-ударной мельницы и циклона группового, которые сообщают друг с другом таким образом, что выход бункер-накопителя сообщают со входом винтового конвейера, выход винтового конвейера сообщают со входом центробежно-ударной мельницы, а выход центробежно-ударной мельницы сообщают со входами циклона группового, при этом используют иловый осадок городских сточных вод с влажностью 8-20% и с размерами частиц 0,2-0,4 мм., бункер-накопитель образуют бункером, полостью бункера, роторным питателем, отводящим патрубком, подающим шнековым транспортером с регулируемым электроприводом, горизонтальным полым корпусом со шнеком, патрубком для подачи дымовых газов и загрузочной горловиной, сообщают отводящий патрубок с верхней областью полости бункера, сообщают горизонтальный полый корпусом со шнеком с нижней областью полости бункера, патрубок для подачи дымовых газов сообщают с горизонтальным полым корпусом со шнеком, закрепляют роторный питатель снизу бункера и сообщают с полостью бункера, винтовой конвейер образуют в виде внешнего корпуса с полостью внешней, верхнего участка, среднего участка и нижнего участка, размещают их горизонтально, при этом средний участок размещают под верхним участком и над нижним участком, размещают верхний участок, средний участок и нижний участок в полости внешней, сообщают полость внешнюю с подводящим и отводящим патрубками для теплоносителя, изготавливают верхний участок с регулируемым верхним индивидуальным электроприводом, верхним трубчатым кожухом, верхней продольной полостью, верхним шнеком с верхней трубой, верхней полостью трубчатой, верхней спиралью со спиральной поверхностью, закрепляют верхнюю спираль к верхней трубе, размещают верхний шнек в верхней продольной полости с возможностью поворота и сообщают его с регулируемым верхним индивидуальным электроприводом, изготавливают средний участок с регулируемым средним индивидуальным электроприводом, полостью для водяного пара, трубопроводом для отвода водяного пара, средним трубчатым кожухом со сквозными отверстиями, средней продольной полостью, средним шнеком со средней трубой, средней полостью трубчатой, средней спиралью со спиральной поверхностью, сообщают полость для водяного пара с трубопроводом для отвода водяного пара, сообщают сквозные отверстия с полостью для водяного пара, закрепляют среднюю спираль к средней трубе, размещают средний шнек в средней продольной полости с возможностью поворота и сообщают его с регулируемым средним индивидуальным электроприводом, изготавливают нижний участок с регулируемым нижним индивидуальным электроприводом, нижним трубчатым кожухом, нижней продольной полостью, нижним шнеком с нижней трубой, нижней полостью трубчатой, нижней спиралью со спиральной поверхностью, закрепляют нижнюю спираль к нижней трубе, размещают нижний шнек в нижней продольной полости с возможностью поворота и сообщают с регулируемым нижним индивидуальным электроприводом, сообщают верхнюю полость трубчатую, среднюю полость трубчатую и нижнюю полость трубчатую между собой и с системой подачи и удаления газообразного теплоносителя, сообщают верхнюю продольную полость, среднюю продольную полость и нижнюю продольную полость между собой и с источником илового осадка городских сточных вод, осуществляют предварительный нагрев илового осадка городских сточных вод до 50-80°С при его подаче в полость бункера путем подачи дымовых газов под избыточным давлением 0,2 бар в горизонтальный полый корпус со шнеком посредством патрубка для подачи дымовых газов, при этом вытесняют кислород воздуха окружающей среды из полости бункера и иных мест нахождения илового осадка городских сточных вод, заменяют его смесью дымовых газов, при этом перемещают иловый осадок городских сточных вод в нижний участок полости бункера, а затем в верхний его участок к отводящему патрубку, нагревают стальные элементы винтового конвейера, которые предназначены для непосредственного контакта с иловым осадком городских сточных вод до 310-340°С путем непрерывной подачи дымовых газов с температурой 340-380°С в полость внешнюю, создают в полости для проведения термической деструкции и стенке камеры температуру 800-810°С, затем нагревают иловый осадок городских сточных вод путем передачи к ней тепловой энергии посредством теплопередачи от нагретых до 310-340°С стальных элементов винтового конвейера, которые вводят в непосредственный контакт с иловым осадком городских сточных вод, причем одновременно, с указанным нагревом, его перемешивают и перемещают посредством верхнего шнека с верхней трубой и верхней спиралью, среднего шнека со средней трубой и средней спиралью, нижнего шнека с нижней трубой и нижней спиралью, уменьшают влажность илового осадка городских сточных вод до 2,4-2,8% масс, в винтовом конвейере, при этом диаметры верхней спирали, средней спирали и нижней спирали изготавливают и размещают относительно друг друга таким образом, что диаметр средней спирали больше диаметра верхней спирали, но меньше диаметра нижней спирали, а вращают средний шнек со средней трубой и средней спиралью с меньшей скоростью по сравнению со скоростью вращения верхнего шнека с верхней трубой и верхней спиралью, но с большей скоростью по сравнению со скоростью вращения нижнего шнека с нижней трубой и нижней спиралью, а для проведения термической деструкции используют центробежно-ударную мельницу, которую изготавливают в виде узла для приемки и последующего разбрасывания илового осадка городских сточных вод, камеры со стенкой камеры, кольцевым пазом и полостью для проведения термической деструкции, причем узел для приемки и подачи илового осадка городских сточных вод, изготавливают в виде электропривода, разбрасывающего горизонтального диска, вертикального приводного вала, один конец которого сообщают с электроприводом, а другой - с разбрасывающим горизонтальным диском, при этом разбрасывающий горизонтальный диск устанавливают относительно кольцевого паза таким образом, что подачу илового осадка городских сточных вод в полость для проведения термической деструкции, осуществляют с верхней области разбрасывающего горизонтального диска и верхней области кольцевого паза, а удаление продуктов термической деструкции из полости для проведения термической деструкции осуществляют из-под разбрасывающего горизонтального диска и нижней области кольцевого паза, причем разбрасывание илового осадка городских сточных вод осуществляют посредством центробежной силы, которую формируют в результате вращения разбрасывающего горизонтального диска, при этом участок стенки камеры, который размещают напротив разбрасываемого илового осадка городских сточных вод, изготавливают вогнутым, осуществляют одновременно механическое разрушение илового осадка городских сточных вод на более мелкие фрагменты за счет соударения о нагретый вогнутый участок стенки камеры и нагрев, в результате передачи тепловой энергии от нагретого вогнутого участка стенки камеры и нагретой газообразной смеси, размещенной в полости для проведения термической деструкции.
На эффективность теплопередачи тепловой энергии от теплоносителя к транспортируемому иловому осадку, на отрезке пути от бункера-накопителя до центробежно-ударной мельницы, оказывают существенное влияние следующие основные факторы:
- площадь поверхности теплопередачи тепловой энергии;
- площадь контакта транспортируемого илового осадка с источником тепловой энергии;
- постоянное смешивание периферийного объема движущегося илового осадка с центральным его объемом, который имеет более низкую температуру по сравнению с периферийным объемом;
- интенсивность смешивания периферийного объема илового осадка с центральным его объемом.
Для обеспечения увеличения площади теплопередачи тепловой энергии от источника тепловой энергии к транспортируемому иловому осадку, на отрезке пути от бункера-накопителя до центробежно-ударной мельницы, используют винтовой конвейер уникальной конструкций, позволяющий использовать все указанные факторы, направленные на повышение эффективности теплопередачи тепловой энергии от теплоносителя к транспортируемому иловому осадку.
Площадь поверхности теплопередачи тепловой энергии от теплоносителя к транспортируемому иловому осадку, в используемом винтовом конвейере, образована поверхностями нагретых стальных элементов, расположенных по периметру движущегося потока илового осадка. Именно данное обстоятельство позволяет указать на то, что площадь поверхности теплопередачи тепловой энергии от теплоносителя к транспортируемому иловому осадку имеет максимально допустимую величину.
Площадь непосредственного контакта транспортируемого илового осадка с источником тепловой энергии определяется внешней поверхностью потока транспортируемой илового осадка, который в поперечном сечении имеет форму трапеции, что обеспечивает максимальный контакт с поверхностями нагретых стальных элементов винтового конвейера, обволакивающих движущийся поток илового осадка.
Постоянное смешивание периферийного объема, движущегося илового осадка с центральным ее объемом, который имеет более низкую температуру по сравнению с периферийным объемом, направлено на повышение эффективности теплопередачи от источника тепловой энергии к транспортируемому иловому осадку, так и на повышение эффективности теплопередачи между элементами транспортируемого потока илового осадка.
Интенсивность смешивания периферийного объема илового осадка, с центральным его объемом, обеспечивается увеличением количества оборотов шнека винтового конвейера при неизменной производительности. Данное условие обеспечивается винтовым конвейером, который изготавливают в виде трех участков с разными конструктивными размерами и разными скоростями вращения шнеков, но имеющими равные производительности, что достигается за счет того, что диаметр средней спирали больше диаметра верхней спирали, но меньше диаметра нижней спирали, а вращают средний шнек со средней трубой и средней спиралью с меньшей скоростью по сравнению со скоростью вращения верхнего шнека с верхней трубой и верхней спиралью, но с большей скоростью по сравнению со скоростью вращения нижнего шнека с нижней трубой и нижней спиралью.
На эффективность теплопередачи тепловой энергии от теплоносителя к транспортируемому иловому осадку, на отрезке пути от винтового конвейера до циклона группового, оказывают существенное влияние следующие основные факторы:
- существенное увеличение площади илового осадка путем его механического разрушения на мелкие фрагменты непосредственно в полости для проведения термической деструкции;
- многократность соударения мелких фрагментов илового осадка с нагретыми стальными поверхностями элементов центробежно-ударной мельницы, а также мелких фрагментов между собой непосредственно в полости для проведения термической деструкции.
Данные факторы реализуются за счет того, что участок стенки камеры, который размещают напротив разбрасываемого илового осадка, изготавливают вогнутым. Именно указанное обстоятельство обеспечивает одновременно механическое разрушение илового осадка на более мелкие фрагменты за счет соударения его о нагретый вогнутый участок стенки камеры, отскок мелких фрагментов от вогнутого участка стенки камеры и последующее повторное соударение о последнюю, а также соударения мелких фрагментов друг о друга. В результате указанных соударений происходит увеличение внешней площади илового осадка в 10-20 раз, что неизбежно приводит к повышению эффективности теплопередачи.
Сущность изобретения как технического решения выражена заявителем в совокупности существенных признаков, достаточной для решения технической проблемы и достижения указанных технических результатов. Именно заявленная совокупность признаков изобретения, необходима для реализации изобретением назначения, указанного в родовом понятии, а также получение дополнительного технического результата - упрощение способа получения продуктов термической деструкции илового осадка, повышение эффективности теплопередачи тепловой энергии от теплоносителя к иловому осадку.
Заявленное изобретение является техническим решением, относящимся к способу, т.к. формула изобретения содержит совокупность относящихся к способу существенных признаков, достаточную для решения указанной технической проблемы и достижения указанных технических результатов.
Заявленное изобретение не противоречит известным законам природы и знаниям современной науки о них. Заявителем ниже приведено обоснование достижения технических результатов, обеспечиваемых изобретением.
Заявленные признаки изобретения, которые нашли свое выражение в независимом пункте формулы изобретения, относятся к существенным, т.к. они влияют на возможность получения указанных технических результатов, т.е. находятся в прямой причинно-следственной связи с техническими результатами.
Сопоставительный анализ заявленного изобретения с прототипом показывает, что заявленное изобретение имеет общие признаки с прототипом:
- предварительное размещение илового осадка в полости бункер-накопителя;
- вытеснение кислорода воздуха окружающей среды из мест нахождения илового осадка городских сточных вод, его транспортировку и подачу в полость для проведения термической деструкции;
- термическую деструкцию;
- последующее разделение продуктов термической деструкции на газообразную смесь и твердую фракцию посредством циклона группового,
Заявленное изобретение отличается от прототипа новыми признаками:
- получают продукты термической деструкции илового осадка городских сточных вод, с использованием бункер-накопителя, винтового конвейера, центробежно-ударной мельницы и циклона группового, которые сообщают друг с другом таким образом, что выход бункер-накопителя сообщают со входом винтового конвейера, выход винтового конвейера сообщают со входом центробежно-ударной мельницы, а выход центробежно-ударной мельницы сообщают со входами циклона группового;
- используют иловый осадок городских сточных вод с влажностью 8-20% и с размерами частиц 0,2-0,4 мм.;
- бункер-накопитель образуют бункером, полостью бункера, роторным питателем, отводящим патрубком, подающим шнековым транспортером с регулируемым электроприводом, горизонтальным полым корпусом со шнеком, патрубком для подачи дымовых газов и загрузочной горловиной, сообщают отводящий патрубок с верхней областью полости бункера, сообщают горизонтальный полый корпусом со шнеком с нижней областью полости бункера, патрубок для подачи дымовых газов сообщают с горизонтальным полым корпусом со шнеком, закрепляют роторный питатель снизу бункера и сообщают с полостью бункера;
- винтовой конвейер образуют в виде внешнего корпуса с полостью внешней, верхнего участка, среднего участка и нижнего участка, размещают их горизонтально, при этом средний участок размещают под верхним участком и над нижним участком, размещают верхний участок, средний участок и нижний участок в полости внешней, сообщают полость внешнюю с подводящим и отводящим патрубками для теплоносителя, изготавливают верхний участок с регулируемым верхним индивидуальным электроприводом, верхним трубчатым кожухом, верхней продольной полостью, верхним шнеком с верхней трубой, верхней полостью трубчатой, верхней спиралью со спиральной поверхностью, закрепляют верхнюю спираль к верхней трубе, размещают верхний шнек в верхней продольной полости с возможностью поворота и сообщают его с регулируемым верхним индивидуальным электроприводом;
- изготавливают средний участок с регулируемым средним индивидуальным электроприводом, полостью для водяного пара, трубопроводом для отвода водяного пара, средним трубчатым кожухом со сквозными отверстиями, средней продольной полостью, средним шнеком со средней трубой, средней полостью трубчатой, средней спиралью со спиральной поверхностью, сообщают полость для водяного пара с трубопроводом для отвода водяного пара, сообщают сквозные отверстия с полостью для водяного пара, закрепляют среднюю спираль к средней трубе, размещают средний шнек в средней продольной полости с возможностью поворота и сообщают его с регулируемым средним индивидуальным электроприводом;
- изготавливают нижний участок с регулируемым нижним индивидуальным электроприводом, нижним трубчатым кожухом, нижней продольной полостью, нижним шнеком с нижней трубой, нижней полостью трубчатой, нижней спиралью со спиральной поверхностью, закрепляют нижнюю спираль к нижней трубе, размещают нижний шнек в нижней продольной полости с возможностью поворота и сообщают с регулируемым нижним индивидуальным электроприводом;
- сообщают верхнюю полость трубчатую, среднюю полость трубчатую и нижнюю полость трубчатую между собой и с системой подачи и удаления газообразного теплоносителя;
- сообщают верхнюю продольную полость, среднюю продольную полость и нижнюю продольную полость между собой и с источником илового осадка городских сточных вод;
- осуществляют предварительный нагрев илового осадка городских сточных вод до 50-80°С при его подаче в полость бункера путем подачи дымовых газов под избыточным давлением 0,2 бар в горизонтальный полый корпус со шнеком посредством патрубка для подачи дымовых газов, при этом вытесняют кислород воздуха окружающей среды из полости бункера и иных мест нахождения илового осадка городских сточных вод, заменяют его смесью дымовых газов;
- перемещают иловый осадок городских сточных вод в нижний участок полости бункера, а затем в верхний его участок к отводящему патрубку;
- нагревают стальные элементы винтового конвейера, которые предназначены для непосредственного контакта с иловым осадком городских сточных вод до 310-340°С путем непрерывной подачи дымовых газов с температурой 340-380°С в полость внешнюю;
- создают в полости для проведения термической деструкции и стенке камеры температуру 800-810°С;
- затем нагревают иловый осадок городских сточных вод путем передачи к ней тепловой энергии посредством теплопередачи от нагретых до 310-340°С стальных элементов винтового конвейера, которые вводят в непосредственный контакт с иловым осадком городских сточных вод;
- одновременно, с указанным нагревом, иловый осадок перемешивают и перемещают посредством верхнего шнека с верхней трубой и верхней спиралью, среднего шнека со средней трубой и средней спиралью, нижнего шнека с нижней трубой и нижней спиралью;
- уменьшают влажность илового осадка городских сточных вод до 2,4-2,8% масс, в винтовом конвейере;
- диаметры верхней спирали, средней спирали и нижней спирали изготавливают и размещают относительно друг друга таким образом, что диаметр средней спирали больше диаметра верхней спирали, но меньше диаметра нижней спирали;
- вращают средний шнек со средней трубой и средней спиралью с меньшей скоростью по сравнению со скоростью вращения верхнего шнека с верхней трубой и верхней спиралью, но с большей скоростью по сравнению со скоростью вращения нижнего шнека с нижней трубой и нижней спиралью;
- для проведения термической деструкции используют центробежно-ударную мельницу, которую изготавливают в виде узла для приемки и последующего разбрасывания илового осадка городских сточных вод, камеры со стенкой камеры, кольцевым пазом и полостью для проведения термической деструкции, причем узел для приемки и подачи илового осадка городских сточных вод, изготавливают в виде электропривода, разбрасывающего горизонтального диска, вертикального приводного вала, один конец которого сообщают с электроприводом, а другой - с разбрасывающим горизонтальным диском, при этом разбрасывающий горизонтальный диск устанавливают относительно кольцевого паза таким образом, что подачу илового осадка городских сточных вод в полость для проведения термической деструкции, осуществляют с верхней области разбрасывающего горизонтального диска и верхней области кольцевого паза, а удаление продуктов термической деструкции из полости для проведения термической деструкции осуществляют из-под разбрасывающего горизонтального диска и нижней области кольцевого паза;
- разбрасывание илового осадка городских сточных вод осуществляют посредством центробежной силы, которую формируют в результате вращения разбрасывающего горизонтального диска;
- участок стенки камеры, который размещают напротив разбрасываемого илового осадка городских сточных вод, изготавливают вогнутым;
- осуществляют одновременно механическое разрушение илового осадка городских сточных вод на более мелкие фрагменты за счет соударения о нагретый вогнутый участок стенки камеры и нагрев, в результате передачи тепловой энергии от нагретого вогнутого участка стенки камеры и нагретой газообразной смеси, размещенной в полости для проведения термической деструкции.
Сущность изобретения как технического решения выражена заявителем в совокупности существенных признаков, достаточной для достижения указанных технических результатов и решения технической проблемы. Именно заявленная совокупность признаков изобретения, необходима для решения технической проблемы, реализации изобретением назначения (достижение основного технического результата), указанного в родовом понятии, а также получение дополнительных технических результатов - упрощение способа получения продуктов термической деструкции илового осадка, повышение эффективности теплопередачи тепловой энергии от теплоносителя к иловому осадку.
На фиг. 1 - показан способ получения продуктов термической деструкции илового осадка городских сточных вод (далее также способ); на фиг. 2 - показан общий вид бункер накопителя, используемого для выполнения отдельных действий способа; на фиг. 3 - показан общий вид винтового конвейера, используемого для выполнения отдельных действий способа; на фиг. 4 - показан общий вид верхнего элемента винтового конвейера, используемого для выполнения отдельных действий способа; на фиг. 5 - показан общий вид среднего элемента винтового конвейера, используемого для выполнения отдельных действий способа; на фиг. 6 - показан общий вид нижнего элемента винтового конвейера, используемого для выполнения отдельных действий способа; на фиг. 7 - показано сечение потока илового осадка, формируемого при транспортировке в винтовом конвейере; на фиг. 8 - показан общий вид центробежно-ударной мельницы, используемой для выполнения отдельных действий способа; на фиг. 9 - показан общий вид вогнутого участка стенки камеры; на фиг. 10 - показан общий вид циклона группового, используемого для выполнения отдельных действий способа.
Принимая во внимание, что для выполнения действий способа используются функционально самостоятельные устройства, сообщенные между собой, то для раскрытия сущности способа надлежит раскрыть основные конструктивные особенности используемых устройств, влияющие на осуществление способа и достижение заявленных технических результатов. Ряд элементов используемых устройств, для эффективности составления описания, заявитель не обозначает позициями на чертеже, т.к. их наличие, а также их размещение относительно других элементов устройств поясняются представленными чертежами.
Бункер - накопитель 1 (см. фиг. 1) содержит: бункер 5 (см. фиг. 2), полость бункера 6, роторный питатель 7, горизонтальный полый корпус со шнеком 8, патрубок для подачи дымовых газов 9, регулируемый электропривод 10, загрузочная горловина И, отводящий патрубок 12. Роторный питатель 7 состоит из неподвижного корпуса, привода и рабочего органа в виде вращающегося ротора, расположенного внутри неподвижного корпуса, привод закреплен к неподвижному корпусу и сообщен с рабочим органом. Функциональное назначение роторного питателя 7: обеспечение подачи илового осадка из полости бункера 6 к следующему устройству, а именно к винтовому конвейеру. Полость бункера 6 предназначена для размещения в ней илового осадка. Горизонтальный полый корпус со шнеком 8, патрубком для подачи дымовых газов 9, регулируемым электроприводом 10 и загрузочной горловиной 11 образуют подающий шнековый транспортер, обеспечивающий подачу илового осадка в полость бункера 6. Горизонтальный полый корпус со шнеком 8 закреплен к нижней области бункера 5 и сообщен с полость бункера 6 для обеспечения подачи илового осадка в последнюю, при этом заполнение полости бункера 6 осуществляют с нижней области бункера 5 в сторону верхней области бункера 5, что обеспечивает перемещение илового осадка снизу вверх и направлено на вытеснение воздуха окружающей среды из полости бункера 6 через отводящий патрубок 12. Регулируемый электропривод 10 закреплен к горизонтальному полому корпусу со шнеком 8. Загрузочная горловина 11 закреплена к горизонтальному полому корпусу со шнеком 8 и обеспечивает подачу илового осадка в горизонтальный полый корпус со шнеком 8. Патрубок для подачи дымовых газов 9 закреплен к горизонтальному полому корпусу со шнеком 8 и обеспечивает подачу дымовых газов, под избыточным давлением 0,2 бар, в горизонтальный полый корпус со шнеком 8, в полость бункера 6, а также в иные места других устройств, где будет находится иловый осадок. Отводящий патрубок 12 сообщен с полость бункера 6 и обеспечивает удаление воздуха окружающей среды из полости бункера 6.
Бункер - накопителем 1 пользуются следующим образом. Перед подачей илового осадка в полость бункера 6 осуществляют продувку полости бункера 6 и всех четырех устройств (см. фиг. 1) дымовыми газами, под избыточным давлением 0,2 бар, которые подают посредством патрубка для подачи дымовых газов 9, что необходимо для удаления воздуха окружающей среды из мест, где будет находится иловый осадок. Удаление воздуха окружающей среды связано с наличием кислорода в воздухе окружающей среды, что необходимо для исключения окисления и возгорания илового осадка при взаимодействии с кислородом. Удаление воздуха окружающей среды из полости бункера 6 осуществляют через отводящий патрубок 12. Подачу дымовых газов осуществляют через патрубок для подачи дымовых газов 9 на протяжении всего времени реализации способа.
Под избыточным давлением понимается давление, отсчитываемое от текущего атмосферного давления в сторону увеличения, а, следовательно, избыточное давление указывает, насколько давление внутри больше атмосферного.
Под дымовыми газами понимаются газы, которые получены от сгорания природного газа и являются носителями тепловой энергии.
О выбранном избыточным давлении 0,2 бар.
На выбор оптимального избыточного давления дымовых газов оказывают влияние два фактора: величина избыточного давления должна быть достаточной для вытеснения воздуха окружающей среды из всех мест четырех используемых устройств, где будет находится иловый осадок; величина избыточного давления не должна выдувать иловый осадок из мест, где будет находится иловый осадок.
Проведенные эксперименты показали, что при избыточным давлении 0,1 бар не происходило полное вытеснения воздуха окружающей среды из всех мест четырех используемых устройств (см. фиг. 1), где размещался иловый осадок.
Проведенные эксперименты показали, что при избыточным давлении 0,15 бар не происходило полное вытеснения воздуха окружающей среды из всех мест четырех используемых устройств.
Проведенные эксперименты показали, что при избыточным давлении 0,2 бар происходило полное вытеснение воздуха окружающей среды из всех мест четырех используемых устройств, где был иловый осадок.
Проведенные эксперименты показали, что при избыточным давлении 0,21 бар происходило частичное выдувание илового осадка из мест четырех используемых устройств, где находился иловый осадок, при этом термическая деструкция илового осадка не осуществлялась.
Проведенные эксперименты показали, что при избыточным давлении 0,22 бар происходило частичное выдувание илового осадка из мест четырех используемых устройств, где находился иловый осадок, при этом термическая деструкция илового осадка не осуществлялась.
Проведенные эксперименты показали, что при избыточным давлении 0,23 бар происходило частичное выдувание илового осадка из мест четырех используемых устройств, где находился иловый осадок, при этом термическая деструкция илового осадка не осуществлялась.
Из представленных сведений следует, что избыточное давление 0,2 бар является оптимальным, а, следовательно, подлежит использованию в способе.
Винтовой конвейер 2 (см. фиг. 2) образуют следующими элементами: внешний корпус 13 (см. фиг. 3), подводящий патрубок для теплоносителя верхний 14, верхний соединительный патрубок 15, отводящий патрубок для теплоносителя нижний 16, нижний трубчатый кожух 17, регулируемый нижний индивидуальный электропривод 18, нижний соединительный патрубок 19, средний трубчатый кожух 20, регулируемый средний индивидуальный электропривод 21, верхний трубчатый кожух 22, регулируемый верхний индивидуальный электропривод 23, патрубок загрузочный 24, верхнюю спираль 25 со спиральной поверхностью (далее также верхняя спираль) (см. фиг. 4) и диаметром D1, верхнюю трубу 26, верхнюю полость трубчатую 27, верхнюю продольную полость 28, полость внешнюю 29, трубопровод для отвода водяного пара 30 (см. фиг. 5), кожух 31, среднюю спираль 32 со спиральной поверхностью (далее также средняя спираль) и диаметром D2, среднюю трубу 33, среднюю полость трубчатую 34, среднюю продольную полость 35, сквозные отверстия 36, полость для водяного пара 37, нижнюю продольную полость 38 (см. фиг. 6), нижнюю спираль 39 со спиральной поверхностью (далее также нижняя спираль) и диаметром D3, нижнюю трубу 40, нижнюю полость трубчатую 41. Винтовой конвейер 2 размещают между бункер-накопителем 1 и центробежно-ударной мельницей 3. Функциональное назначение винтового конвейера 2 - обеспечение транспортировки илового осадка от бункер-накопителя 1 к центробежно-ударной мельнице 3, нагрев илового осадка и влагоудаление воды из последнего.
На участке среднего трубчатого кожуха 20 изготавливают сквозные отверстия 36, посредством которых сообщают среднюю продольную полость 35 с полостью для водяного пара 37, которую сообщают с трубопроводом для отвода водяного пара 30. Границу полости для водяного пара 37 образуют участком среднего трубчатого кожуха 20 и кожухом 31. Перемещают водяной пар из средней продольной полости 35 в полостью для водяного пара 37, через сквозные отверстия 36, а затем удаляют через трубопроводом для отвода водяного пара 30 за счет формирования разности давлений.
Внешний корпус 13 является границей полости внешней 29, сообщенной с подводящим патрубком для теплоносителя верхним 14 и отводящим патрубком для теплоносителя нижним 16. Газообразный теплоноситель подается в полость внешнюю 29 посредством подводящего патрубка для теплоносителя верхнего 14, а отводится -посредством отводящего патрубка для теплоносителя нижнего 16. Верхний трубчатый кожух 22, средний трубчатый кожух 20 и нижний трубчатый кожух 17 размещены в полости внешней 29 таким образом, что их концевые участки частично выступают за пределы внешнего корпуса 13. В результате указанного размещения происходит передача тепловой энергии конвенцией от теплоносителя к верхнему трубчатому кожуху 22, среднему трубчатому кожуху 20 и нижнему трубчатому кожуху 17, которые изготовлены из нержавеющей стали. Верхняя продольная полость 28, средняя продольная полость 35 и нижняя продольная полость 38 сообщены между собой.
Верхняя полость трубчатая 27, средняя полость трубчатая 34 и нижняя полость трубчатая 41 сообщены между собой. Подача газообразного теплоносителя осуществляется через радиальные отверстия (условно на чертежах не показаны), изготовленные в нижней трубе 40, которые сообщены с коаксиальной полостью (условно на чертежах не показана), в которую подают газообразный теплоноситель, что обеспечивает теплопередачу к верхней спирали 25 со спиральной поверхностью и верхней трубе 26, к средней спирали 32 со спиральной поверхностью и средней трубе 33, к нижней спирали 39 со спиральной поверхностью и нижней трубе 40.
Технические решения, направленные на обеспечение подачи теплоносителя во вращающуюся полость, широко известны, что подтверждается источником патентной информации RU 2754048 С1 (опубликовано 25.08.2021).
Патрубок загрузочный 24 закреплен к верхнему трубчатому кожуху 22 и обеспечивает сообщение источника крошки с верхней продольной полостью 28.
Верхний соединительный патрубок 15 обеспечивает сообщение верхней продольной полости 28 со средней продольной полостью 35. Нижний соединительный патрубок 19 обеспечивает сообщение средней продольной полости 35 с нижней продольной полостью 38. Иловый осадок перемещается вдоль верхней продольной полости 28 в направлении слева направо. Иловый осадок перемещается вдоль средней продольной полости 35 в направлении справа налево. Иловый осадок перемещается вдоль нижней продольной полости 38 в направлении слева направо.
На винтовом конвейере образуют нагретые стальные конструктивные элементы, которые непосредственно контактируют с движущимся иловым осадком. При транспортировке илового осадка в винтовом конвейере из нее формируют поток, сечение которого показано на фиг.7, с поверхностями Г, Д, Е, Б. Поверхность Г сообщают с верхним трубчатым кожухом 22, средним трубчатым кожухом 20 и нижним трубчатым кожухом 17. Поверхности Д и Б сообщают с верхней спиралью 25, средней спиралью 32 и нижней спиралью 39, которые имеют спиральные поверхности. Поверхность Е сообщают с верхней трубой 26, средней трубой 33 и нижней трубой 40. Контакт транспортируемого потока илового осадка осуществляют непосредственно с указанными нагретыми стальными элементами винтового конвейера. Тепловая энергия передается от периферийной области транспортируемого потока илового осадка в центральную его область, т.е. от более нагретых областей к менее нагретым. В процессе транспортировки потока илового осадка происходит постоянное обновление его периферийной области и смешение с центральными областями потока илового осадка, что оказывает существенное влияние на повышение эффективность теплопередачи к транспортируемому потоку илового осадка по всему его объему.
Центробежно-ударную мельницу 3 (см. фиг. 8) образуют следующими элементами: электропривод 42, трубопровод подающий 43, вертикальный приводной вал 44, стенка камеры 45, внешний кожух 46, полость внешняя центробежно-ударной мельницы 47, подводящие патрубки для теплоносителя 48, 55, полость для проведения термической деструкции 49, разбрасывающий горизонтальный диск 50, отводящие патрубки для теплоносителя 51, 53, патрубок центральный выводящий 52, опора 54, кольцевой паз 56. Функциональное назначение центробежно-ударной мельницы 3: создание в полости для проведения термической деструкции 49 требуемой температуры; механическое разрушение илового осадка непосредственно в полости для проведения термической деструкции 49 на мелкие фрагменты и тем самым существенное увеличение площади илового осадка; вывод продуктов термической деструкции за пределы центробежно-ударной мельницы 3.
Электропривод 42 сообщают с вертикальным приводным валом 44. Посредством трубопровода подающего 43 подают иловый осадок на разбрасывающий горизонтальный диск 50, который устанавливают относительно кольцевого паза 56 таким образом, что подают иловый осадок в полость для проведения термической деструкции 49 исключительно через верхний участок кольцевого паза 56, а удаляют продукты термической деструкции исключительно через нижний участок кольцевого паза 56 и патрубок центральный выводящий 52. Формируют температуру, в полости для проведения термической деструкции 49 и стенке камеры 45, путем подачи, через подводящие патрубки для теплоносителя 48,55, в полость внешнюю центробежно-ударной мельницы 47 газообразного теплоносителя, который удаляют из нее посредством отводящих патрубков для теплоносителя 51, 53. Опора 54 образована вертикальными стойками и закреплена к внешнему кожуху 46.
Центробежно-ударной мельницей 3 пользуются следующим образом. Формируют в полости для проведения термической деструкции 49 и стенке камеры 45 требуемую температуру для проведения термической деструкции илового осадка, которую поддерживают на протяжении всего процесса. После этого включают электропривод 42, вращают разбрасывающий горизонтальный диск 50, а затем подают иловый осадок на него. Под воздействием центробежной силы иловый осадок перемещается в полость для проведения термической деструкции 49, ударяется о вогнутый участок стенки камеры 45, нагревается и механически разрушается на многочисленные фрагменты, что приводит к существенному увеличению площади резиновой крошки в 10-20 раз. Наличие вогнутого участка стенки камеры 45 обеспечивает многочисленные соударения фрагментов илового осадка о вогнутый участок стенки камеры 45, что приводит дополнительному нагреву и измельчению. Вращающийся разбрасывающий горизонтальный диск 50 формирует вихревой поток, обеспечивающий подачу илового осадка в полость для проведения термической деструкции 49 и последующее удаление посредством патрубка центрального выводящего 52.
Циклон групповой 4 (см. фиг. 10) образуют из нескольких циклонов, которые сообщают между собой с образованием группы из двух и более циклонов, преимущественно из четырех циклонов. Циклон групповой 4 образуют следующими элементами: трубы для вывода газообразной смеси 57, 58, входные патрубки для продуктов термической деструкции 59, 60, корпуса циклонов 61, 62, бункер накопитель 63. Посредством входных патрубков для продуктов термической деструкции 59, 60 подают газообразную и твердую фракции единым потоком в полость корпусов 61, 62, где формируется вихревой поток, при этом происходит разделение твердой фракция от газообразной фракции, твердая фракция перемещается в бункер накопитель 63, а газообразная выводится посредством труб для вывода газообразной смеси 57, 58.
Осуществление изобретения
Пример 1
Практические эксперименты проводились с иловым осадком в количестве 100 кг, причем при проведении качественной деструкции 100 кг получают 28-29 кг технического углерода.
Исходные параметры илового осадка: влажность 8-20% масс; размеры частиц илового осадка 0,2-0,4 мм. На влажность илового осадка оказывают влияние условия хранения, время хранения, способы транспортировки илового осадка к месту переработки и другие факторы. Иловый осадок поступает на переработку с размерами частиц 0,2-0,4 мм. Указанные параметры илового осадка являются данностью и подлежат указанию для заявляемого способа.
Были изготовлены и использованы четыре устройства, указанные на фиг. 1.
Винтовой конвейер 2 был изготовлен со следующими конструктивными особенностями.
Изготовили верхнюю спираль 25 со спиральной поверхностью (см. фиг. 4) и диаметром D1, равным 155 мм.
Изготовили среднюю спираль 32 со спиральной поверхностью (см. фиг. 5) и диаметром D2, равным 195 мм.
Изготовили нижнюю спираль 39 со спиральной поверхностью (см. фиг. 6) и диаметром D3, равным 242 мм.
Для обеспечения синхронизации производительностей между тремя участками шнека винтового конвейера осуществляли их вращение со следующими скоростями, об/мин.:
- верхний шнек (состоит из верхней трубы 26 и верхней спирали 25 со спиральной поверхностью) - 90;
- средний шнек (состоит из средней трубы 33 и средней спирали 32 со спиральной поверхностью) - 45;
- нижний шнек (состоит из нижней трубы 40 и нижней спирали 39 со спиральной поверхностью) - 22.
Каждый отдельный шнек, из трех использованных, имел длину - 2750 мм.
В центробежно-ударной мельнице 3 использовался электропривод 42 (см. фиг. 8) в виде двигателя асинхронного с номинальной мощностью 7,5 кВат, оборотами 3000 мин"1.
Диаметр вращающегося разбрасывающего горизонтального диска 50:580 мм. Способ осуществлялся следующим образом.
Заявитель, руководствуясь принципом эффективности составления описания изобретения, полагает возможным не указывать подробно некоторые элементы устройств, которые обеспечивают совершение требуемых действий способа, т.к. выше подробно описаны используемые устройства, их элементы, функциональное назначение и принцип их работы.
Общим условием осуществления способа является то, что процессу непосредственной термической деструкции предшествуют действия по удалению кислорода окружающей среды из мест нахождения илового осадка и нагрев стальных поверхностей, которые непосредственно контактируют с транспортируемым иловым осадком.
Вытеснили кислород воздуха окружающей среды из мест нахождения резиновой крошки осуществляли путем подачи дымовых газов с температурой 50-80°C и избыточным давлением 0,2 бар через патрубок для подачи дымовых газов 9 (см. фиг. 2). Кислород воздуха окружающей среды удалялся из полости бункера 6 посредством отводящего патрубка 12 и элементы других устройств. Непосредственно перед проведением термической деструкции осуществили предварительный нагрев стальных поверхностей винтового конвейера 2 и центробежно-ударной мельницы 3, которые непосредственно контактируют с транспортируемым иловым осадком.
Нагрели стальные поверхности элементов винтового конвейера 2 до 310-340°С путем подачи газообразного теплоносителя с температурой 340-380°С в полость внешнюю 29 (см. фиг. 4), верхнюю полость трубчатую 27, среднюю полость трубчатую 34 (см. фиг.5) и нижнюю полость трубчатую 41 (см. фиг. 6). Разместили верхний участок, средний участок и нижний участок винтового конвейера в полости внешней 29. Средний участок разместили под верхним участком и над нижним участком.
Создали в полости для проведения термической деструкции 49 (см. фиг. 8) и стенке камеры 45 температуру 800-810°С путем подачи газообразного теплоносителя с температурой 830-840°С в полость внешнюю 47 посредством подводящих патрубков для теплоносителя 48, 55 и отвода теплоносителя посредством отводящих патрубков для теплоносителя 51, 53.
Иловый осадок подвергли термической деструкции с использованием бункер-накопителя, винтового конвейера, центробежно-ударной мельницы и циклона группового, которые сообщили друг с другом таким образом, что выход бункер-накопителя сообщили со входом винтового конвейера, выход винтового конвейера сообщили со входом центробежно-ударной мельницы, а выход центробежно-ударной мельницы сообщили со входами циклона группового (см. фиг. 1).
Предварительно иловый осадок с влажностью 8-20% масс, и размерами частиц 0,2-0,4 мм. разместили в полости бункера 6 (см. фиг. 2) с использованием горизонтального полого корпуса со шнеком 8, регулируемого электропривода 10 и загрузочной горловины 11.
Затем нагрели иловый осадок путем передачи к ней тепловой энергии посредством теплопередачи от нагретых до 310-340°С стальных элементов винтового конвейера, которые ввели в непосредственный контакт с иловым осадком, причем одновременно, с указанным нагревом, его перемешивали и перемещали посредством верхнего шнека с верхней трубой и верхней спиралью, среднего шнека со средней трубой и средней спиралью, нижнего шнека с нижней трубой и нижней спиралью, уменьшили влажность илового осадка до 2,4-2,8% масс, на выходе из винтового конвейера. При перемещении илового осадка из него формировали поток, имеющий в поперечном сечении форму трапеции (см. фиг. 7), что обеспечивается указанными конструктивными элементами винтового конвейера. Затем подали иловый осадок с температурой 310-340°С и влажностью 2,4-2,8% масс, в центробежно-ударную мельницу.
Для проведения термической деструкции использовали центробежно-ударную мельницу 3 (см. фиг. 1, 8). Поддерживали в стенке камеры 45 и полости для проведения термической деструкции 49 требуемую температуру за счет подачи газообразного теплоносителя в полость внешнюю центробежно-ударной мельницы 47 посредством подводящих патрубков для теплоносителя 48, 55 и отвода его посредством отводящих патрубков для теплоносителя 51, 53. Подачу илового осадка, в полость для проведения термической деструкции, осуществили с верхней области разбрасывающего горизонтального диска 50 и верхней области кольцевого паза 56. Удаление продуктов термической деструкции из полости для проведения термической деструкции 49 осуществили из-под разбрасывающего горизонтального диска 50 и нижней области кольцевого паза 56 посредством патрубка центрального выводящего 52. Разбрасывание илового осадка осуществили посредством центробежной силы, которую формировала в результате вращения разбрасывающего горизонтального диска 50. Участок стенки камеры 45, который разместили напротив разбрасываемого илового осадка, изготовили вогнутым, который обеспечивал одновременно механическое разрушение илового осадка на более мелкие фрагменты за счет соударения о нагретый вогнутый участок стенки камеры 45 (см. фиг. 9) и нагрев, в результате передачи тепловой энергии от нагретого вогнутого участка стенки камеры 45 и нагретой газообразной смеси, размещенной в полости для проведения термической деструкции 49. Продукты термической деструкции вывели за пределы центробежно-ударной мельницы 3, посредством патрубка центрального выводящего 52, и подали, посредством входных патрубков для продуктов термической деструкции 59, 60, в корпуса циклона полые 61, 62 (см. фиг. 10) циклона группового 4. Циклон групповой 4 обеспечил разделение продуктов термической деструкции на дисперсную фракцию и газообразную смесь, дисперсная фракция переместилась в бункер - накопитель 63, а газообразная смесь была выведена, посредством труб для вывода газообразной смеси 57, 58, за пределы циклона группового 4.
Заявляемый способ обеспечивает упрощение способа получения продуктов термической деструкции илового осадка по сравнению с известным техническим решением, т.к. в способе использованы четыре функционально самостоятельных устройства, которые сообщены друг с другом определенным образом, а в известном решении их больше четырех.
Заявляемый способ обеспечивает повышение эффективности теплопередачи тепловой энергии от теплоносителя к иловому осадку, что объясняется следующими обстоятельствами.
Заявляемый способ реализует плавный нагрев илового осадка от комнатной температуры до температуры термической деструкции и обеспечивает уменьшение влажности илового осадка от 8-20% масс, до 2,4-2,8% масс, при выполнении условий, а именно:
- нагрев от 20°С до 50-80°С в бункере-накопителе 1;
- нагрев от 50-80°С до 310-340°С в винтовом конвейере 2;
- нагрев от 310-340°С до 800-810°С в центробежно-ударной мельнице 3.
Процесс нагрева илового осадка непосредственно связан с процессом удаления воды (влаги) из последней, т.е. указанные два процесса идут параллельно и влияют друг на друга, что поясняется следующими обстоятельствами.
При нагреве илового осадка его поверхностная (периферийная) область нагревается быстрее по сравнению с его центральной областью, при этом градиент температуры направлен от поверхностной (периферийной) области к центральной области илового осадка, т.е. от области с более высокой температурой к области с более низкой температурой.
В результате того, что поверхностная (периферийная) область илового осадка сообщена с окружающей средой непосредственно и имеет более высокую температуру по сравнению с его центральной областью, то происходит испарение воды с поверхности илового осадка и его влажность уменьшается по сравнению с влажностью центральной области, указанное обстоятельство порождает возникновение градиента влажности, который направлен в сторону от центральной области к поверхности илового осадка.
Указанные обстоятельства порождают возникновение двух векторов, которые направлены навстречу друг другу, а, следовательно, конкурируют друг с другом.
В заявляемом способе удалось достичь баланса, как в части повышения эффективности теплопередачи при нагреве илового осадка, так и в части удаления воды из илового осадка.
Количество технического углерода, полученное в составе дисперсной фракции, составила 29 кг, что указывает на качественное проведение термической деструкции.
Пример 2
Были совершены действия, указанные в примере 1, но с той разницей, что плавный нагрев илового осадка от комнатной температуры до температуры термической деструкции и уменьшение влажности резиновой крошки от 8-20% масс, до 5-6% масс были выполнены с соблюдением следующих условий, а именно:
- нагрев от 20°С до 50-80°С в бункере-накопителе 1;
- нагрев от 50-80°С до 280-310°С в винтовом конвейере 2;
- нагрев от 280-310°С до 770-780°С в центробежно-ударной мельнице 3. Количество технического углерода, которое было получено в результате
термической деструкции 100 кг илового осадка, - 19 кг, что указывает на некачественное проведение термической деструкции.
Проводились также исследования с подбором иных интервалов указанных значений параметров способа, но во всех иных случаях выход технического углерода был ниже значения, указанного в примере 1.
Изобретение является техническим решением, относящимся к способу, т.к. формула изобретения содержит совокупность относящихся к способу существенных признаков, достаточную для решения указанной заявителем технической проблемы и достижения технического результата, обеспечиваемого изобретением.
Из приведенного перечня признаков заявляемого изобретения и решения поставленной задачи наглядно видно, что решение представляет собой новую совокупность существенных признаков, как сочетание известных и новых признаков, обеспечивающих получение нового технического результата, неизвестного на дату подачи настоящей заявки.
Заявляемое изобретение обеспечивает решение поставленной задачи и получение нового технического результата, который действительно может быть получен при его использовании. Между совокупностью существенных признаков заявляемого изобретение и достигаемым техническим результатом существует прямая причинно-следственная связь, т.к. каждый из признаков независимого пункта формулы изобретения необходим, а вместе достаточны для обеспечения получения нового технического результата. Каждый существенный признак изобретения, нашедший свое выражение в независимом пункте формулы изобретения, влияет на достижение указанного выше технического результата.
Каждый признак изобретения в отдельности является существенным, а их сочетание образует совокупность существенных признаков изобретения, оказывающих влияние на достижение технического результата.
Заявляемое изобретение промышленно применимо, т.к. может быть использовано в промышленности, сельском хозяйстве, здравоохранении и других отраслях экономики или в социальной сфере, где используется заявляемый способ.
Заявляемое изобретение может быть воспроизведено в том виде, как оно охарактеризовано в независимом пункте формулы изобретения с использованием известных и доступных материалов, технологий, технологического оборудования и имеющихся навыков работников. В случае осуществления изобретения действительно возможна реализация указанного выше назначения и получение заявленного технического результата. Для выполнения действий способа и порядка их выполнения используют известные виды оборудования, обеспечивающие реализацию признаков способа.
Заявляемое изобретение является новым, т.к. оно неизвестно из уровня техники. Не известна из уровня техники совокупность существенных признаков заявляемого изобретения и их влияние на получение заявляемого технического результата.
Изобретение имеет изобретательский уровень, т.к. оно для специалиста явным образом не следует из уровня техники.
В результате проведенного анализа заявитель пришел к выводу, что изобретение не следует для специалиста явным образом из уровня техники, т.к. в ходе проверки не выявлены решения, имеющие признаки, совпадающие с его отличительными признаками, не подтверждена известность влияния отличительных признаков на указанный заявителем технический результат.
Существенные признаки изобретения носят технический характер, идентифицируемы и охарактеризованы в терминах, которые известны в технике.
Заявитель в достаточной степени раскрыл сущность заявленного изобретения в документах заявки, предусмотренных подпунктами 1-4 пункта 2 статьи 1375 ГК РФ, для осуществления изобретения специалистом в данной области техники, в частности, в документах заявки содержатся сведения о назначении изобретения, о техническом результате, обеспечиваемом изобретением, раскрыта совокупность существенных признаков, необходимых для достижения указанного заявителем технического результата, а также соблюдены установленные требования к документам заявки, применяемые при раскрытии сущности изобретения и раскрытии сведений о возможности осуществления изобретения.
Совокупность существенных признаков заявляемого изобретения, необходима и достаточна для получения заявляемого технического результата. Заявляемая совокупность признаков изобретения обеспечивает получение неожиданного, необычного сверхсуммарного технического результата, который превосходит технический результат, получаемый от каждого существенного признака в отдельности, применительно к объектам указанного назначения.
Таким образом, заявленное изобретение является способом, соответствует требуемым условиям патентоспособности изобретения, обеспечивает получение нового технического результата и решение поставленной задачи.
Способ получения продуктов термической деструкции илового осадка городских сточных вод, включающий предварительное размещение его в полости бункер-накопителя, вытеснение кислорода воздуха окружающей среды из мест нахождения илового осадка городских сточных вод, его транспортировку и подачу в полость для проведения термической деструкции, термическую деструкцию, последующее разделение продуктов термической деструкции на газообразную смесь и твердую фракцию посредством циклона группового, отличающийся тем, получают продукты термической деструкции илового осадка городских сточных вод с использованием бункер-накопителя, винтового конвейера, центробежно-ударной мельницы и циклона группового, которые сообщают друг с другом таким образом, что выход бункер-накопителя сообщают со входом винтового конвейера, выход винтового конвейера сообщают со входом центробежно-ударной мельницы, а выход центробежно-ударной мельницы сообщают со входами циклона группового, при этом используют иловый осадок городских сточных вод с влажностью 8-20% и с размерами частиц 0,2-0,4 мм, бункер-накопитель образуют бункером, полостью бункера, роторным питателем, отводящим патрубком, подающим шнековым транспортером с регулируемым электроприводом, горизонтальным полым корпусом со шнеком, патрубком для подачи дымовых газов и загрузочной горловиной, сообщают отводящий патрубок с верхней областью полости бункера, сообщают горизонтальный полый корпусом со шнеком с нижней областью полости бункера, патрубок для подачи дымовых газов сообщают с горизонтальным полым корпусом со шнеком, закрепляют роторный питатель снизу бункера и сообщают с полостью бункера, винтовой конвейер образуют в виде внешнего корпуса с полостью внешней, верхнего участка, среднего участка и нижнего участка, размещают их горизонтально, при этом средний участок размещают под верхним участком и над нижним участком, размещают верхний участок, средний участок и нижний участок в полости внешней, сообщают полость внешнюю с подводящим и отводящим патрубками для теплоносителя, изготавливают верхний участок с регулируемым верхним индивидуальным электроприводом, верхним трубчатым кожухом, верхней продольной полостью, верхним шнеком с верхней трубой, верхней полостью трубчатой, верхней спиралью со спиральной поверхностью, закрепляют верхнюю спираль к верхней трубе, размещают верхний шнек в верхней продольной полости с возможностью поворота и сообщают его с регулируемым верхним индивидуальным электроприводом, изготавливают средний участок с регулируемым средним индивидуальным электроприводом, полостью для водяного пара, трубопроводом для отвода водяного пара, средним трубчатым кожухом со сквозными отверстиями, средней продольной полостью, средним шнеком со средней трубой, средней полостью трубчатой, средней спиралью со спиральной поверхностью, сообщают полость для водяного пара с трубопроводом для отвода водяного пара, сообщают сквозные отверстия с полостью для водяного пара, закрепляют среднюю спираль к средней трубе, размещают средний шнек в средней продольной полости с возможностью поворота и сообщают его с регулируемым средним индивидуальным электроприводом, изготавливают нижний участок с регулируемым нижним индивидуальным электроприводом, нижним трубчатым кожухом, нижней продольной полостью, нижним шнеком с нижней трубой, нижней полостью трубчатой, нижней спиралью со спиральной поверхностью, закрепляют нижнюю спираль к нижней трубе, размещают нижний шнек в нижней продольной полости с возможностью поворота и сообщают с регулируемым нижним индивидуальным электроприводом, сообщают верхнюю полость трубчатую, среднюю полость трубчатую и нижнюю полость трубчатую между собой и с системой подачи и удаления газообразного теплоносителя, сообщают верхнюю продольную полость, среднюю продольную полость и нижнюю продольную полость между собой и с источником илового осадка городских сточных вод, осуществляют предварительный нагрев илового осадка городских сточных вод до 50-80°С при его подаче в полость бункера путем подачи дымовых газов под избыточным давлением 0,2 бар в горизонтальный полый корпус со шнеком посредством патрубка для подачи дымовых газов, при этом вытесняют кислород воздуха окружающей среды из полости бункера, заменяют его смесью дымовых газов, при этом перемещают иловый осадок городских сточных вод в нижний участок полости бункера, а затем в верхний его участок к отводящему патрубку, нагревают стальные элементы винтового конвейера, которые предназначены для непосредственного контакта с иловым осадком городских сточных вод, до 310-340°С путем непрерывной подачи дымовых газов с температурой 340-380°С в полость внешнюю, создают в полости для проведения термической деструкции и стенке камеры температуру 800-810°С, затем нагревают иловый осадок городских сточных вод путем передачи к нему тепловой энергии посредством теплопередачи от нагретых до 310-340°С стальных элементов винтового конвейера, которые вводят в непосредственный контакт с иловым осадком городских сточных вод, причем одновременно с указанным нагревом его перемешивают и перемещают посредством верхнего шнека с верхней трубой и верхней спиралью, среднего шнека со средней трубой и средней спиралью, нижнего шнека с нижней трубой и нижней спиралью, уменьшают влажность илового осадка городских сточных вод до 2,4-2,8% мас. в винтовом конвейере, при этом диаметры верхней спирали, средней спирали и нижней спирали изготавливают и размещают относительно друг друга таким образом, что диаметр средней спирали больше диаметра верхней спирали, но меньше диаметра нижней спирали, а вращают средний шнек со средней трубой и средней спиралью с меньшей скоростью по сравнению со скоростью вращения верхнего шнека с верхней трубой и верхней спиралью, но с большей скоростью по сравнению со скоростью вращения нижнего шнека с нижней трубой и нижней спиралью, а для проведения термической деструкции используют центробежно-ударную мельницу, которую изготавливают в виде узла для приемки и последующего разбрасывания илового осадка городских сточных вод, камеры со стенкой камеры, кольцевым пазом и полостью для проведения термической деструкции, причем узел для приемки и подачи илового осадка городских сточных вод изготавливают в виде электропривода, разбрасывающего горизонтального диска, вертикального приводного вала, один конец которого сообщают с электроприводом, а другой - с разбрасывающим горизонтальным диском, при этом разбрасывающий горизонтальный диск устанавливают относительно кольцевого паза таким образом, что подачу илового осадка городских сточных вод в полость для проведения термической деструкции осуществляют с верхней области разбрасывающего горизонтального диска и верхней области кольцевого паза, а удаление продуктов термической деструкции из полости для проведения термической деструкции осуществляют из-под разбрасывающего горизонтального диска и нижней области кольцевого паза, причем разбрасывание илового осадка городских сточных вод осуществляют посредством центробежной силы, которую формируют в результате вращения разбрасывающего горизонтального диска, при этом участок стенки камеры, который размещают напротив разбрасываемого илового осадка городских сточных вод, изготавливают вогнутым, осуществляют одновременно механическое разрушение илового осадка городских сточных вод на более мелкие фрагменты за счет соударения о нагретый вогнутый участок стенки камеры и нагрев в результате передачи тепловой энергии от нагретого вогнутого участка стенки камеры и нагретой газообразной смеси, размещенной в полости для проведения термической деструкции.
