НЕЙТРАЛИЗАТОР БИОЛОГИЧЕСКИХ ОТХОДОВ
NEUTRALISER OF BIOWASTE

Изобретение относится к области энерготехнологического оборудования, а именно к устройствам уничтожения отходов путем сжигания, в частности к конструкциям печей для утилизации твердых отходов. Устройство может найти применение в промышленности и коммунальном хозяйстве при переработке отходов, содержащих бумагу, дерево, резину, текстиль и другие компоненты, путем их газификации и последующего дожигания. Устройство может быть использовано также для уничтожения опасных отходов, например инфицированных отходов медицинских учреждений и ядовитых химических веществ. Термическое обезвреживание позволяет осуществлять утилизацию медицинских отходов без сортировочной линии и предварительной дезинфекции. При этом термическая обработка не оказывает вредного влияния на экологию и снижает риск получения травм персоналом, а также высвобождает денежные средства медицинского учреждения и время работника, затраченное на сортировку и дезинфекцию.
Термическая обработка удовлетворяет как санитарно-эпидемиологическим, так и экологическим требованиям, поэтому известно большое количество печей-утилизаторов отходов, основанных на использовании принципов различных видов горения.
Известна мобильная печь для термического обезвреживания и утилизации органических отходов (патент РФ на полезную модель № 77939, МПК F23G 5/00), состоящая из корпуса печи пиролизного типа, модуля для подачи воздуха и энергоносителя в камеру сгорания печи, содержащая систему утилизации отходящих газов, при этом корпус печи выполнен с возможностью вращения. В центре одной торцевой поверхности корпуса выполнено посадочное место для установки горелки, в которое она установлена с возможностью замены, а наружный патрубок горелки соединен посредством вращающегося разъемного соединения с трубопроводом подачи в горелку топливной смеси, причем в центре противоположной торцевой поверхности корпуса выполнено отверстие, где установлен патрубок трубы с функцией отвода продуктов сгорания. Корпус печи выполнен из жаропрочной стали с теплоизоляционным покрытием и имеет на внутренней поверхности выступы. Форма корпуса печи выполнена цилиндрической или в форме другого тела вращения. Вращающийся корпус соединен с опорными частями, закрепленными на передвижной платформе или шасси автомобиля. Печь выполнена с возможностью вращения корпуса посредством зубчатой или цепной передачи, вращение которой задается от привода электрического или дизельного двигателя либо от вала двигателя автомобиля. Патрубок трубы для отвода продуктов сгорания связан с помощью вращающегося разъемного соединения с неподвижной частью трубопровода.
Однако наличие устройства вращения корпуса усложняет конструкцию.
Известен теплогенератор пульсирующего горения (патент РФ на изобретение №2187041, МПК F23C 11/04), выполненный горизонтально ориентированным и содержащий камеру пульсирующего горения с аэродинамическим клапаном, включающую камеру сгорания с системой подачи и воспламенения топлива, резонансную трубу, расположенные в общем кожухе, который телескопически соединен с эжектором с возможностью осевого перемещения, воздушную трубу с раструбом, входной участок которой расположен соосно с выступающим из кожуха концом аэродинамического клапана. Теплогенератор снабжен охладительно-смесительной камерой, ось которой расположена перпендикулярно оси эжектора, имеющей цилиндрический участок с патрубком для подвода продуктов сгорания из эжектора, конический участок, оканчивающийся расширяющимся газоотводящим соплом, суживающееся сопло, расположенное внутри камеры вдоль ее оси и соединенное с патрубком на торцевой части охладительно-смесительной камеры для подключения выходного конца воздушной трубы, телескопически соединенного с входным участком воздушной трубы, в котором расположена заслонка.
Однако известная конструкция сложна в использовании в силу неудобства загрузки, что создает определенные сложности при утилизации отходов.
Известно устройство для сжигания жидкого топлива и жидких горючих отходов (патент РФ на изобретение №2349836), содержащее циклонную камеру сгорания, два тангенциально расположенных патрубка, один из которых служит для подачи воздуха, другой - для вывода продуктов сгорания из зоны горения. Циклонная камера содержит поперечно расположенную перегородку с концентрично расположенными центральными патрубками, образующими между собой кольцевой зазор, трубку, заменяющую форсунку, выходной срез которой направлен в сторону внутренней стенки центрального патрубка.
Устройство имеет ограниченные возможности применения и, кроме того, не оснащено системой очистки дымовых газов, что негативно сказывается на экологических свойствах установки в режиме эксплуатации.
Наиболее близким к заявляемому устройству является нейтрализатор твердых бытовых отходов огневой (Евразийский патент на изобретение № 014625, МПК F23G 5/00, F23G 5/32), содержащий загрузочную камеру, камеру сгорания и циклон, снабженный дымовой трубой, при этом камера сгорания размещена под загрузочной камерой и представляет собой вертикально ориентированный цилиндрический корпус с соосно расположенной внутри него шахтой с образованием кольцевого зазора между боковыми стенками корпуса и шахты, подводом воздушного потока, расположенным тангенциально к боковой стенке корпуса, и подключенным к боковой стенке корпуса горелочным узлом, выполненным с возможностью пульсационного горения. В нижней части корпуса камеры сгорания закреплен зольник, соединенный с ворошителем зольного остатка. Нейтрализатор снабжен камерой дожига, расположенной под камерой сгорания и представляющей собой корпус с цилиндрической боковой поверхностью, люком выгрузки продуктов переработки и соплом, закрепленным в верхней центральной части камеры дожига и выполненным в виде усеченного конуса с обращенным в сторону люка выгрузки меньшим основанием, а циклон тангенциально подключен к камере дожига. Шахта корпуса представляет собой цилиндр, к нижнему основанию которого прикреплен металлический каркас, выполненный в виде набора вертикально ориентированных металлических прутков, расположенных по окружности цилиндра и скрепленных между собой металлическим обручем. Загрузочная камера, камера сгорания и камера дожига скреплены между собой посредством теплоизолированного замкового соединения, при этом камера дожига снабжена механизмом выгрузки продукта переработки, соединенным с люком выгрузки.
Однако прототип не позволяет качественно утилизировать биологические отходы, так как конструкция устройства допускает попадание отходов из загрузочной камеры напрямую в зольник.
Задачей, на решение которой направлено заявляемое техническое решение, является улучшение эксплуатационных характеристик устройства за счет горизонтально ориентированного расположения устройства, а также выполнения загрузочной камеры сменной.
Технический результат, достигаемый при использовании заявляемого изобретения, заключается в повышении эффективности подвода вторичного воздуха и предотвращении возникновения тепловых деформаций при пиковых нагрузках.
Указанный технический результат достигается тем, что нейтрализатор биологических отходов, содержащий камеру сгорания, горелочный узел, высоконапорный вентилятор с выходом воздуха и последовательно расположенные загрузочную камеру, камеру дожига, циклон и резонансную трубу, согласно решению дополнительно содержит горизонтально ориентированный цилиндрический корпус, снабженный люком на цилиндрической поверхности, конусом на одной торцевой стороне, второй торцевой стороной корпус соединен с камерой дожига, загрузочная камера выполнена в виде цилиндра с конусными сужениями и отверстиями на торцевых сторонах, расположена горизонтально внутри корпуса на ложементах и снабжена люком на цилиндрической поверхности напротив люка корпуса, камера сгорания выполнена съемной в виде цилиндра, расположена горизонтально внутри загрузочной камеры и снабжена решеткой на одном торце со стороны камеры дожига, горелочный узел закреплен на конусе корпуса и сопряжен со вторым торцом камеры сгорания, выход воздуха вентилятора направлен тангенциально внутрь корпуса в области конуса корпуса и внутрь загрузочной камеры в области конуса со стороны горелочного узла. Корпус, конус корпуса и камера дожига соединены между собой при помощи фланцев с возможностью многократной сборки/разборки. Камера сгорания выполнена в виде контейнера для сбора биологических отходов, габариты которого обеспечивают возможность плотного размещения внутри загрузочной камеры.
Заявляемое изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 представлен корпус с камерой дожига в сборе; на фиг 2 - конструктивные элементы заявляемого устройства; на фиг.3-5 представлены схемы стационарного монтажа заявляемого устройства.
Позициями на чертежах обозначены:
1 - корпус;
2 - люк корпуса;
3 - конус корпуса;
4 - горелочный узел;
5 - камера дожига;
6 - окно камеры дожига;
7 - циклон;
8 - резонансная труба;
9 - выход воздуха;
10 - высоконапорный вентилятор;
11 - загрузочная камера;
12 - люк загрузочной камеры;
13 - камера сгорания;
14 - решетка камеры сгорания.
Заявляемое устройство позволяет эффективно сжигать твердые горючие отходы без выбросов вредных веществ в атмосферу. В основе заявляемого устройства - применение технологии организации пульсирующего горения, которое по полноте сгорания и степени окисления газов в десятки раз превосходит режим обычного горения. На данный момент пульсирующее горение является наиболее технологичным и экологичным процессом сжигания углеводородных топлив.
Заявляемое устройство представляет собой конструкцию, смонтированную внутри помещения в стационарном варианте исполнения, включающую горизонтально ориентированный цилиндрический корпус 1, снабженный люком 2 на цилиндрической поверхности. Стенки корпуса выполнены двойными, пространство между ними заполнено теплоизоляционным материалом. К одной торцевой стороне корпуса при помощи фланцев и болтового соединения прикреплен своим широким основанием усеченный конус 3, к узкому основанию конуса прикреплен горелочный узел 4. Горелочный узел представляет собой генератор пульсирующего горения, обеспечивающий воспламенение подаваемого в него топлива (жидкого или газообразного). Ко второй торцевой стороне корпуса при помощи фланцев и болтового соединения прикреплена камера дожига 5, выполненная в виде усеченного конуса, своим широким основанием обращенного к корпусу. Болтовое соединение между собой корпуса, конуса корпуса и камеры дожига при помощи фланцев обеспечивает возможность многократной сборки/разборки устройства для профилактики и ремонта, а также замены узлов при необходимости. Камера дожига снабжена окном 6 на конусной поверхности для сообщения внутренней полости камеры дожига с входом циклона 7, выход циклона в свою очередь соединен с резонансной трубой 8. Циклон соединен с камерой дожига тангенциально и предназначен для отделения твердых частиц из продуктов сгорания. На цилиндрической поверхности корпуса вблизи конуса корпуса выполнено окно для сообщения внутренней полости корпуса с выходом воздуха 9 высоконапорного вентилятора 10 таким образом, чтобы воздух от вентилятора был направлен тангенциально внутрь корпуса. Внутри корпуса соосно с ним расположена горизонтальная цилиндрическая загрузочная камера 11. На торцевых сторонах загрузочной камеры выполнены конусные сужения, заканчивающиеся отверстиями, обеспечивающими прохождение воздушного потока от вентилятора из конуса корпуса через внутреннее пространство загрузочной камеры в камеру дожига. Загрузочная камера расположена внутри корпуса на ложементах, обеспечивающих прохождение воздушного потока из конуса корпуса вокруг загрузочной камеры в камеру дожига. На цилиндрической поверхности загрузочной камеры напротив люка корпуса выполнен люк 12 загрузочной камеры. Горизонтально внутри загрузочной камеры расположена камера сгорания 13, выполненная в виде цилиндра, предназначенная для размещения в ней нейтрализуемых биологических отходов. Камера сгорания на торце со стороны камеры дожига снабжена решеткой 14, препятствующей попаданию несгоревших отходов в камеру дожига, другой торец камеры сгорания расположен таким образом, чтобы обеспечить сопряжение с выходом горелочного узла. Камера сгорания может представлять собой сменный контейнер для сбора биологических отходов, имеющий габариты, обеспечивающие возможность плотного размещения внутри загрузочной камеры.
Заявляемое устройство работает следующим образом.
Отходы помещают в отдельные контейнеры для сбора биологических отходов, представляющие собой цилиндрические металлические емкости, которые по выполняемой функции являются сменными камерами сгорания, предназначенными для размещения в загрузочной камере. Контейнеры для сбора биологических отходов (камеры сгорания) размещают в местах образования отходов (операционных, лабораториях, манипуляционных комнатах, животноводческих предприятиях и т.д.), а после заполнения их транспортируют к нейтрализатору биологических отходов, где их по одному размещают внутри загрузочной камеры, уничтожают содержимое, а затем извлекают пустой контейнер, пригодный для повторного использования.
Для установки камеры сгорания 13 в нейтрализатор биологических отходов открывают люк корпуса 2 и люк загрузочной камеры 12, размещают камеру сгорания внутри загрузочной камеры так, чтобы торец камеры сгорания, снабженный решеткой 14, располагался со стороны камеры дожига 5, а другой торец располагают в непосредственной близости от выхода горелочного узла 4, после чего закрывают люк загрузочной камеры и люк корпуса. Затем включают горелочный узел 4 и высоконапорный вентилятор 10. Пламя и разогретый воздух от горелочного узла поступают в камеру сгорания, нагревая, испаряя и поджигая биологические отходы, одновременно в камеру сгорания поступает воздух от высоконапорного вентилятора, улучшая горение биологических отходов, образовавшиеся продукты сгорания поступают из камеры сгорания в камеру дожига. Воздух от высоконапорного вентилятора тангенциально поступает также в полость корпуса 1, закручивается вокруг загрузочной камеры, нагреваясь и при этом охлаждая стенки корпуса, а затем попадает в камеру дожига, где способствуют дожигу продуктов сгорания биологических отходов. Газ из камеры дожига поступает в циклон 7, в котором закручивается, что приводит к осаждению пыли и сажи на стенках циклона, очищенный газ поступает в резонансную трубу, где охлаждается, а затем выходит в атмосферу. После полного сгорания биологических отходов камеру сгорания заменяют и процесс повторяют снова.