Способ утилизации твердых бытовых отходов и устройство для его осуществления
SOLID HOUSEHOLD WASTE DISPOSAL METHOD AND DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION

Область техники
Изобретение относится к переработке твердых бытовых и промышленных отходов (ТБО).
Уровень техники
Аналогом данной группы изобретений можно считать способ переработки твердых бытовых и промышленных отходов с получением синтез-газа, патент РФ №2475677 МПК В09В 3/00, опубл. 20.02.2013 г., в котором отходы нагревают и выдерживают при этой температуре до завершения газификации перерабатываемых продуктов, дымовые газы, частично охлажденные в газификаторе, с помощью дымососа последовательно прокачивают через подогреватель смеси воздуха и части охлажденных дымовых газов, направляемой затем на горелку, дополнительный газоводяной охладитель, в котором водой от внешнего источника охлаждают, затем забирают эксгаустером и прокачивают через аппараты очистки от пыли, кислых газов, соединений серы, смол и органических соединений, после чего очищенный газ разделяют на два потока, один из которых направляют в качестве топлива на горелку, а второй поток пропускают через устройство стабилизации соотношения водорода и оксида углерода, в результате чего получают синтез-газ требуемого состава, который отводят для дальнейшей переработки.
Недостатком аналога является отсутствие возможности достаточно частого регламентного осмотра и при необходимости обслуживания в промежутках между работой по утилизации порций твердых бытовых отходов.
Наиболее близким аналогом для предлагаемой группы изобретений является способ переработки твердых бытовых и промышленных отходов и установка для его реализации, патент РФ №2570331 МПК В09В 3/00, опубл. 10.12.2015 г., в котором для переработки твердых бытовых и промышленных отходов предварительно сортируют отходы на органические и неорганические, осуществляют пиролизную переработку неорганических отходов и переработку органических отходов с получением биогаза и гумуса, полученный на пиролизной установке пирогаз подвергают плазменно-химической переработке с получением синтез-газа и расплавленного шлака, синтез-газ используют для получения энергии и топлива, расплавленный шлак перерабатывают в теплоизоляционные материалы, полученный в результате обработки органических отходов биогаз используют для получения углекислоты и метана, который используют для получения энергии и топлива, а установка содержит завод по сортировке твердых бытовых и промышленных отходов, пиролизную установку, установку по переработке органики, установку плазменно-химической переработки, установку по переработке расплавленного шлака, блок очистки биогаза, блок получения синтез-газа, блок переработки углекислого газа, блок получения углекислоты, блок генерации энергии и блок каталитической переработки, завод по сортировке твердых бытовых отходов по выходу продукции связан с пиролизной установкой и с установкой по переработке органики, выход пиролизной установки связан с входом установки плазменно-химической переработки, выходы которой связаны со входами установки по переработки расплавленного шлака, блока генерации энергии и блока каталитической переработки, выход установки по переработке органики связан со входом блока очистки биогаза, выход которого связан со входом блока переработки углекислого газа, выходы которого связаны со входами блока получены углекислоты, блока получения синтез-газа и блока генерации энергии.
Недостатком наиболее близкого аналога является отсутствие возможности достаточно частого регламентного осмотра и при необходимости обслуживания в промежутках между работой по утилизации порций твердых бытовых отходов.
Раскрытие изобретения
В предлагаемом изобретении использованы следующие термины.
Плазмотрон - техническое устройство, в котором при протекании электрического тока через разрядный промежуток образуется плазма, используемая для обработки материалов или как источник света и тепла. Буквально, плазмотрон означает - генератор плазмы.
Электротехническая арматура - комплект электротехнических устройств и деталей для коммутации, подачи, преобразования и потребления электрической энергии с целью обеспечения функционирования машины, оборудования или конструкции.
Вышеуказанные термины в этом значении применены во всех материалах заявки, в том числе в формуле изобретения.
Повышение надежности установок для переработки твердых бытовых и промышленных отходов напрямую связано с профилактикой и устранением неисправностей сложных перерабатывающих комплексов.
Задача изобретения повысить надежности установок для переработки твердых бытовых и промышленных отходов.
Технический результат изобретения - обеспечение возможности регламентного осмотра и при необходимости обслуживания в промежутках между работой по утилизации порций твердых бытовых отходов.
Технический результат достигается тем, что в способе утилизации твердых бытовых отходов, в котором при первом цикле загружают через люк твердые бытовые отходы в емкость, герметизируют упомянутый люк упомянутой емкости, коммутируют электротехнической арматурой источник электрической энергии для запуска плазмотрона с разрядным промежутком плазмотрона, который расположен внутри упомянутой емкости, подают водный раствор к разрядному промежутку плазмотрона по магистрали подведения водного раствора к разрядному промежутку плазмотрона и создают электрическую дугу в разрядном промежутке плазмотрона, через магистрали теплоносителя системы охлаждения упомянутой емкости посредством теплоносителя отводят часть тепла от поверхности упомянутой емкости в потребитель тепла или теплообменник «система охлаждения упомянутой емкости - окружающая среда», задействуют систему создания, поддержания и выравнивания с атмосферным внутреннего избыточного давления для создания и поддержания внутреннего избыточного давления, летучие продукты плазменной обработки твердых бытовых отходов подают через магистраль летучих продуктов твердых бытовых отходов в приводную часть электрогенератора, а нелетучие продукты плазменной обработки твердых бытовых отходов накапливают в нижней части упомянутой емкости, коммутируют электротехнической арматурой электрическую часть электрогенератора с системой накопления, хранения и возврата энергии и с потребителем электроэнергии, а систему накопления, хранения и возврата энергии коммутируют с разрядным промежутком плазмотрона и разкоммутируют электротехнической арматурой источник электрической энергии для запуска плазмотрона, при необходимости разделяют на компоненты продукты плазменной обработки твердых бытовых отходов, поданные в приводную часть электрогенератора, или охлаждают продукты плазменной обработки твердых бытовых отходов, поданные в приводную часть электрогенератора, после прохождения через приводную часть электрогенератора, после преобразования твердых бытовых отходов снимают напряжение с разрядного промежутка плазмотрона и прекращают подачу водного раствора к разрядному промежутку плазмотрона, прекращают подачу летучих продуктов плазменной обработки твердых бытовых отходов в магистраль летучих продуктов твердых бытовых отходов и в приводную часть электрогенератора, задействуют систему создания, поддержания и выравнивания с атмосферным внутреннего избыточного давления для выравнивания с атмосферным внутреннего давления в упомянутой емкости, разкоммутируют электротехнической арматурой систему накопления, хранения и возврата энергии с разрядным промежутком плазмотрона, охлаждают упомянутую емкость, разгерметизируют упомянутый люк упомянутой емкости, выгружают через упомянутый люк упомянутой емкости нелетучие продукты плазменной обработки твердых бытовых отходов, при последующих циклах загружают через упомянутый люк твердые бытовые отходы в упомянутую емкость, герметизируют упомянутый люк упомянутой емкости, коммутируют электротехнической арматурой систему-накопления, хранения и возврата энергии коммутируют с разрядным промежутком плазмотрона, подают водный раствор к разрядному промежутку плазмотрона по магистрали подведения водного раствора к разрядному промежутку плазмотрона и создают электрическую дугу в разрядном промежутке плазмотрона, через магистрали теплоносителя системы охлаждения упомянутой емкости отводят часть тепла от поверхности упомянутой емкости в потребитель тепла или теплообменник «система охлаждения упомянутой емкости - окружающая среда», задействуют систему создания, поддержания и выравнивания с атмосферным внутреннего избыточного давления для создания и поддержания внутреннего избыточного давления, летучие продукты плазменной обработки твердых бытовых отходов подают через магистраль летучих продуктов твердых бытовых отходов в приводную часть электрогенератора, а нелетучие продукты плазменной обработки твердых бытовых отходов накапливают в нижней части упомянутой емкости, коммутируют электротехнической арматурой электрическую часть электрогенератора с системой накопления, хранения и возврата энергии и с потребителем электроэнергии, а систему накопления, хранения и возврата энергии коммутируют с разрядным промежутком плазмотрона, при необходимости разделяют на компоненты продукты плазменной обработки твердых бытовых отходов, поданные в приводную часть электрогенератора, или охлаждают продукты плазменной обработки твердых бытовых отходов, поданные в приводную часть электрогенератора, после прохождения через приводную часть электрогенератора, после преобразования твердых бытовых отходов снимают напряжение с разрядного промежутка плазмотрона и прекращают подачу водного раствора к разрядному промежутку плазмотрона, прекращают подачу летучих продуктов плазменной обработки твердых бытовых отходов в магистраль летучих продуктов твердых бытовых отходов и в приводную часть электрогенератора, задействуют систему создания, поддержания и выравнивания с атмосферным внутреннего избыточного давления для выравнивания с атмосферным внутреннего давления в упомянутой емкости, разкоммутируют электротехнической арматурой систему накопления, хранения и возврата энергии с разрядным промежутком плазмотрона, охлаждают упомянутую емкость, разгерметизируют упомянутый люк упомянутой емкости, выгружают через упомянутый люк упомянутой емкости нелетучие продукты плазменной обработки твердых бытовых отходов.
Технический результат достигаются также тем, что в устройстве для утилизации твердых бытовых отходов, включена емкость для размещения твердых бытовых отходов, плазмотрон, источник электрической энергии для запуска плазмотрона, источник водного раствора, магистрали подведения водного раствора к разрядному промежутку плазмотрона, магистраль летучих продуктов твердых бытовых отходов от упомянутой емкости, магистрали теплоносителя системы охлаждения упомянутой емкости, система создания, поддержания и выравнивания с атмосферным внутреннего избыточного давления (в сравнении с атмосферным) в заданном диапазоне в упомянутой емкости, электрогенератор, система накопления, хранения и возврата энергии, электротехническая арматура, магистраль отведения продуктов плазменной обработки твердых бытовых отходов от электрогенератора, упомянутая емкость выполнена с системой охлаждения с теплоотводящим контуром от поверхности упомянутой емкости, люком, обеспечивающим требуемую герметичность упомянутой емкости, разрядный промежуток плазмотрона размещен внутри упомянутой емкости, упомянутые магистрали теплоносителя системы охлаждения упомянутой емкости выполнены с возможностью подключения к потребителю тепла или теплообменнику «система охлаждения упомянутой емкости - окружающая среда», электрическая часть электрогенератора выполнена с возможностью коммутации при помощи электротехнической арматуры с системой накопления, хранения и возврата энергии и/или с потребителем электроэнергии, система накопления, хранения и возврата энергии выполнена с возможностью коммутации при помощи электротехнической арматуры с разрядным промежутком плазмотрона.
В качестве водного раствора возможно применение как обычной воды, так и сточных, в том числе, фекальных вод и фильтрата с полигонов ТБО.
В качестве источник электрической энергии для запуска плазмотрона возможно использовать как аккумуляторы, генераторы так и электросеть.
Продукты плазменной обработки твердых бытовых отходов, получаемые на предлагаемой установке и предлагаемым способом, могут в дальнейшем быть разделены на используемые в различных технологических процессах и изделиях составляющие вещества.
Краткое описание чертежа. На фиг. 1 представлена схема устройства для утилизации твердых бытовых отходов.
Осуществление изобретения
Устройство для утилизации твердых бытовых отходов включает емкость 1 для размещения твердых бытовых отходов, плазмотрон 2, источник 3 электрической энергии для запуска плазмотрона 2, источник 4 водного раствора, магистрали 5 подведения водного раствора к разрядному промежутку 6 плазмотрона 2, магистраль 7 летучих продуктов твердых бытовых отходов от емкости 1, магистрали 8 теплоносителя системы охлаждения 9 емкости 1, система 10 создания, поддержания и выравнивания с атмосферным внутреннего избыточного давления в заданном диапазоне в емкости 1, электрогенератор 11, система 12 накопления, хранения и возврата энергии, электротехническая арматура 13, магистраль 14 отведения продуктов плазменной обработки твердых бытовых отходов от приводной части 15 электрогенератора 11, емкость 1 выполнена с теплоотводящим элементом 16 от поверхности емкости 1, люком 17, обеспечивающим требуемую герметичность емкости 1, разрядный промежуток 6 плазмотрона 2 размещен внутри емкости 1, магистрали 8 теплоносителя системы охлаждения 9 емкости 1 выполнены с возможностью подключения к потребителю тепла 18 или теплообменнику 19 «система охлаждения 9 емкости 1 - окружающая среда», электрическая часть 20 электрогенератора 11 выполнена с возможностью коммутации при помощи электротехнической арматуры 13 с системой 12 накопления, хранения и возврата энергии и/или с потребителем электроэнергии 21, система 12 накопления, хранения и возврата энергии выполнена с возможностью коммутации при помощи электротехнической арматуры 13 с разрядным промежутком 6 плазмотрона 2.
Устройство утилизации твердых бытовых отходов работает следующим образом. При первом цикле загружают через люк 17 твердые бытовые отходы в емкость 1, герметизируют люк 17 емкости 1, коммутируют электротехнической арматурой 13 источник 3 электрической энергии для запуска плазмотрона 2 с разрядным промежутком 6 плазмотрона 2, который расположен внутри емкости 1, подают водный раствор из источника 4 к разрядному промежутку 6 плазмотрона 2 по магистрали 5 подведения водного раствора к разрядному промежутку 6 плазмотрона 2 и создают электрическую дугу в разрядном промежутке 6 плазмотрона 2, через магистрали 8 теплоносителя системы охлаждения емкости 1 посредством теплоносителя отводят часть тепла от поверхности емкости 1 в потребитель тепла 18 или теплообменник 19 «система охлаждения 9 емкости 1 - окружающая среда», задействуют систему 10 создания, поддержания и выравнивания с атмосферным внутреннего избыточного давления для создания и поддержания внутреннего избыточного давления, летучие продукты плазменной обработки твердых бытовых отходов подают через магистраль 7 летучих продуктов твердых бытовых отходов в приводную часть 15 электрогенератора 11, а нелетучие продукты плазменной обработки твердых бытовых отходов накапливают в нижней части емкости 1, коммутируют электротехнической арматурой 13 электрическую часть 20 электрогенератора 11 с системой 12 накопления, хранения и возврата энергии и/или с потребителем 21 электроэнергии а систему 12 накопления, хранения и возврата энергии коммутируют с разрядным промежутком 6 плазмотрона 2 и разкоммутируют электротехнической арматурой 13 источник 3 электрической энергии для запуска плазмотрона 2, при необходимости разделяют на компоненты продукты плазменной обработки твердых бытовых отходов, поданные в приводную часть 15 электрогенератора 11, или охлаждают продукты плазменной обработки твердых бытовых отходов, поданные в приводную часть 15 электрогенератора 11, после прохождения через приводную часть 15 электрогенератора 11, после преобразования твердых бытовых отходов снимают напряжение с разрядного промежутка 6 плазмотрона 2 и прекращают подачу водного раствора к разрядному промежутку 6 плазмотрона 2, прекращают подачу летучих продуктов плазменной обработки твердых бытовых отходов в магистраль 7 летучих продуктов твердых бытовых отходов и в приводную часть 15 электрогенератора 11, задействуют систему 10 создания, поддержания и выравнивания с атмосферным внутреннего избыточного давления для выравнивания с атмосферным внутреннего давления в емкости 1, разкоммутируют электротехнической арматурой 13 систему 12 накопления, хранения и возврата энергии с разрядным промежутком 6 плазмотрона 2, охлаждают емкость 1, разгерметизируют люк 17 емкости 1, выгружают через люк 17 емкости 1 нелетучие продукты плазменной обработки твердых бытовых отходов. При последующих циклах загружают через люк 17 твердые бытовые отходы в емкость 1, герметизируют люк 17 емкости 1, коммутируют электротехнической арматурой 13 систему 12 накопления, хранения и возврата энергии коммутируют с разрядным промежутком 6 плазмотрона 2, подают водный раствор от источника 4 к разрядному промежутку 6 плазмотрона 2 по магистрали 5 подведения водного раствора к разрядному промежутку 6 плазмотрона 2 и создают электрическую дугу в разрядном промежутке 6 плазмотрона 2, через магистрали 8 теплоносителя системы охлаждения емкости 1 отводят часть тепла от поверхности емкости 1 в потребитель тепла 18 или теплообменник 19 «система охлаждения 9 емкости 1 - окружающая среда», задействуют систему 10 создания, поддержания и выравнивания с атмосферным внутреннего избыточного давления для создания и поддержания внутреннего избыточного давления, летучие продукты плазменной обработки твердых бытовых отходов подают через магистраль 7 летучих продуктов твердых бытовых отходов в приводную часть 15 электрогенератора 11, а нелетучие продукты плазменной обработки твердых бытовых отходов накапливают в нижней части емкости 1, коммутируют электротехнической арматурой 13 электрическую часть 20 электрогенератора 11 с системой 12 накопления, хранения и возврата энергии и/или с потребителем 21 электроэнергии а систему 12 накопления, хранения и возврата энергии коммутируют с разрядным промежутком 6 плазмотрона 2, при необходимости разделяют на компоненты продукты плазменной обработки твердых бытовых отходов, поданные в приводную часть 15 электрогенератора 11, или охлаждают продукты плазменной обработки твердых бытовых отходов, поданные в приводную часть 15 электрогенератора 11, после прохождения через приводную часть 15 электрогенератора 11, после преобразования твердых бытовых отходов снимают напряжение с разрядного промежутка 6 плазмотрона 2 и прекращают подачу водного раствора к разрядному промежутку 6 плазмотрона 2, прекращают подачу летучих продуктов плазменной обработки твердых бытовых отходов в магистраль 7 летучих продуктов твердых бытовых отходов и в приводную часть 15 электрогенератора 11, задействуют систему 10 создания, поддержания и выравнивания с атмосферным внутреннего избыточного давления для выравнивания с атмосферным внутреннего давления в емкости 1, разкоммутируют электротехнической арматурой 13 систему 12 накопления, хранения и возврата энергии с разрядным промежутком 6 плазмотрона 2, охлаждают емкость 1, разгерметизируют люк 17 емкости 1, выгружают через люк 17 емкости 1 нелетучие продукты плазменной обработки твердых бытовых отходов.
Изготовление элементов устройства утилизации твердых бытовых отходов может быть осуществлено из известных комплектующих и материалов, например, из металлов или пластиков.
Соединение гидравлических элементов устройства может быть осуществлено известными способами как неразъемными, например, сварными соединениями, так и разъемными, например, фланцевыми. Соединение электрических элементов устройства может быть осуществлено известными способами.