СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ТЕРМИЧЕСКОГО ОБЕЗВРЕЖИВАНИЯ ТВЕРДЫХ ОТХОДОВ
METHOD AND DEVICE FOR THERMAL NEUTRALISATION OF SOLID WASTES

Заявляемая группа изобретении относится к области переработки твердых отходов и может быть использована для обезвреживания твердых промышленных и бытовых отходов термическим способом.
Из уровня техники известен способ термической переработки промышленных отходов заключается в обезвоживании отходов путем ступенчатой термической сушки отходов до окончательной влажности не более 0,5%, измельчении их (отходов) до размеров гранул не более 1,0 мм и термической обработке отходов путем прокаливания их в среде экзогаза при температуре 600-950°C с последующим охлаждением полученного пресс-порошка, используемого в производстве строительных материалов в качестве основного сырьевого экологически чистого компонента [RU 93048199, МПК C02F 11/12, 14.10.1993].
Известна установка для термической переработки твердых отходов, включающая камерную печь, состоящую из камеры сжигания с бункером для загрузки отходов и выходом для удаления зольного остатка в шлакоприемник, камеры дожигания с газоходом для вывода отходящих газов, скруббер и блок фильтрации газов с бункером-накопителем пыли, причем камера сжигания сообщена с размещенной вертикально над ней и соосно с ней камерой дожигания посредством отверстия, выполненного в промежуточном своде, газоход, размещенный перпендикулярно стенке камеры дожигания, выполнен в виде щелевого рекуператора типа труба в трубе, один конец внутренней трубы которого свободно входит в камеру дожигания в верхней части ее боковой стенки, другой сообщен с камерой нейтрализации вредных и токсичных компонентов отходящих газов, выход которой соединен со входом скруббера, размешенного таким образом, что его вертикальная ось параллельна вертикальной оси печи, а бункер-накопитель пыли сообщен течкой со шлакоприемником, выполненным в виде плавильной печи [RU 2137044, МПК F23G 5/14, 30.09.1998].
Известно устройство для термической обработки отходов, в частности твердых или жидких отходов, путем дистилляции и сушки отходов, включающее в себя камеру загрузки отходов, нагревательную печь, нагревательные средства, соединенные с нагревательной печью, сушильную камеру, расположенную внутри нагревательной печи, транспортные средства для непрерывной транспортировки отходов через сушильную камеру, камеру выгрузки отходов, причем сушильная камера является воздухонепроницаемой и снабжена средствами для предотвращения контакта с атмосферным воздухом, средства для отвода газов, образованных в процессе термической обработки отходов. Известное устройство реализует способ термической обработки отходов, включающий помещение отходов в камеру загрузки, транспортировку отходов через сушильную камеру, где отходы нагревают до заданной температуры, выгрузку обезвреженных отходов и удаление газов, образованных в процессе обезвреживания [WO 2000013811, МПК F23G 5/02, C02F 11/12, C02F 1/04, В09В 3/00, F23G 5/04,07.09.1998].
В качестве наиболее близкого технического решения была выбрана установка термического обезвреживания твердых отходов, содержащая камеру сушки отходов, снабженную загрузочным устройством, барабанную вращающуюся печь сжигания отходов и камеру дожигания с расположенным в нижней ее части выводом коксозольного остатка, причем между камерой сушки и барабанной вращающейся печью сжигания помещена неподвижная промежуточная камера, верхняя часть которой соединена газопроводом, направляющим газообразные продукты сушки в камеру дожигания, а в нижней ее части расположены плазмотрон и канал для подачи дутьевого воздуха в барабанную вращающуюся печь сжигания, в которую из камеры сушки, снабженной плазмотроном, через футерованный желоб, расположенный в неподвижной промежуточной камере, подаются высушенные отходы, а после их сжигания в барабанной вращающейся печи в камеру дожигания снизу поступают горячие продукты горения. Известное устройство реализует способ термической обработки отходов, выбранный в качестве прототипа и включающий помещение отходов в камеру сушки, сушку отходов в камере сушки отходов, сжигание отходов в барабанной вращающейся печи, выгрузку обезвреженных отходов и удаление газов, образованных в процессе обезвреживания [RU 107842, МПК F23G 5/00, F23G 5/14, 18.05.2011].
Общим недостатком известных устройств и способов является то, что теплоноситель подается в тот же объем, где происходит испарение влаги твердых отходов и паров загрязнителей, что увеличивает объем газов внутри устройств, их скорость и, как следствие, количество пыли (шламов) в системе газоочистки, получаемых в процессе пылиочистки обезвреженных газов, что приводит к уменьшению эффективности обезвреживания газов, следовательно, и твердых отходов в целом.
Техническая задача, на решение которой направлена заявляемая группа изобретений, повышение эффективности обезвреживания, уменьшение количества улавливаемых шламов (пыли) в системе газоочистки, получаемых в процессе пылеочистки обезвреженных газов, уменьшение энергетических и материальных затрат на обезвреживание, а также габаритов и массы оборудования, установленного в системе газоочистки.
Сущность заявляемого способа заключается в следующем.
Способ термического обезвреживания твердых отходов включает помещение твердых отходов в барабанную сушилку, сушку твердых отходов в барабанной сушилке, перемещение твердых отходов из барабанной сушилки в барабанную печь, их прокалку в барабанной печи, отведение газов, образованных в процессе обезвреживания, из барабанной сушилки и барабанной печи и выгрузку обезвреженных твердых отходов. В отличие от прототипа сушку и прокалку твердых отходов производят путем передачи им тепла от корпусов барабанной сушилки и барабанной печи соответственно, причем нагревание корпусов осуществляют во внешних камерах подогрева, охватывающих корпус барабанной сушилки и барабанной печи с внешней стороны.
Сущность заявляемого устройства заключается в следующем.
Устройство термического обезвреживания твердых отходов содержит соединенные между собой с помощью устройства для транспортировки барабанную сушилку и барабанную печь, каждая из которых имеет корпус и снабжена загрузочной камерой, разгрузочной камерой и газоходом для отвода газов, образующихся в процессе обезвреживания. При этом в отличие от прототипа заявляемое устройство дополнительно снабжено внешними камерами подогрева, охватывающими корпус барабанной сушилки и барабанной печи с внешней стороны с возможностью теплообмена.
Внешние камеры подогрева выполнены стационарными.
Внешние камеры подогрева барабанной сушилки могут представлять собой теплоизолированные кожуха, охватывающие корпус барабанной сушилки и имеющие, по крайней мере, один патрубок для подачи горячих газов и отвода остывших газов в атмосферу.
В качестве внешних камер подогрева для барабанной печи может быть использована, по крайней мере, одна топочная камера. Каждая топочная камера может представлять собой теплоизолированные кожухи, эксцентрично охватывающие барабанную печь и имеющие горелки и патрубок для отвода дыма.
Барабанная сушилка и барабанная печь установлены под углом 0,5-2° таким образом, чтобы обеспечивалось перемещение твердых отходов внутри них по мере вращения барабанной сушилки и барабанной печи.
Дополнительно корпус разгрузочной камеры барабанной печи соединен с холодильным аппаратом, в качестве которого использован теплообменник с целью охлаждения обезвреженных твердых отходов и подогрева воздуха. Причем холодильный аппарат может быть соединен с помощью воздуховода с внешними камерами подогрева,
В качестве устройства для транспортировки может быть использован питатель.
Заявляемый способ может быть реализован с помощью заявляемого устройства.
Заявляемое устройство и способ поясняются чертежом, где изображен общий вид устройства термического обезвреживания твердых отходов.
Устройство термического обезвреживания твердых отходов содержит соединенные между собой с помощью питателя 1 барабанную сушилку 2 и барабанную печь 3, каждая из которых имеет корпус 4, 5 и снабжена загрузочной камерой 6, 7, разгрузочной камерой 8, 9 и газоходом для отвода газов 10, 11, образующихся в процессе обезвреживания. При этом в отличие от прототипа заявляемое устройство дополнительно снабжено внешними камерами подогрева 12 и 13, охватывающими корпус 4 и 5 барабанной сушилки 2 и барабанной печи 3 с внешней стороны с возможностью теплообмена.
Барабанная сушилка 2 содержит три равноудаленные друг от друга и расположенные по всей длине корпуса 4 барабанной сушилки 2 внешние камеры подогрева 12. Внешние камеры подогрева 12 представляют собой теплоизолированные кожухи, охватывающие корпус 4 барабанной сушилки 2 и имеющие патрубки для подачи горячих газов 15 и патрубки для отвода остывших газов 16.
В качестве внешних камер подогрева 13 для барабанной печи 3 использованы две топочные камеры 13, расположенные в первой половине барабанной печи 3, вторая половина корпуса 5 барабанной печи 3 теплоизолирована с помощью теплоизоляционного материала 14. Топочные камеры 13 представляют собой теплоизолированные кожухи, эксцентрично охватывающие барабанную печь 3 с целью создания топочного пространства и имеющие по три горелки 17 и один патрубок для отвода дыма 18 с помощью воздуховода 19 в две внешние камеры подогрева 12 барабанной сушилки 2 через их патрубки для подачи горячих газов 15.
Барабанная сушилка 2 и барабанная печь 3 установлены под углом 0,5-2° таким образом, чтобы обеспечивалось перемещение твердых отходов внутри них по мере вращения барабанной сушилки 2 и барабанной печи 3.
Внешние камеры подогрева 12 и топочные камеры 13 выполнены стационарными.
Дополнительно корпус разгрузочной камеры 9 соединен с холодильным аппаратом 20, в качестве которого использован пластинчатый теплообменник, с целью охлаждения обезвреженных твердых отходов. В свою очередь холодильный аппарат 20 с целью передачи нагретого воздуха соединен воздуховодом 21 с горелками 17 топочных камер 13 и патрубком для подачи горячих газов 15 внешней камеры подогрева 12 барабанной сушилки 2.
Разгрузочная камера 8 барабанной сушилки 2 и загрузочная камера 7 барабанной печи 3 снабжены газоходами для отвода газов 10 и 11, образующихся в процессе обезвреживания.
Принцип работы заявляемого устройства заключается в следующем.
В загрузочную камеру 6 барабанной сушилки 2 поступают твердые отходы с влажностью 15%. В топочных камерах 13 происходит сжигание природного газа с образованием дымового газа, далее поступающего во внешние камеры подогрева 12 барабанной сушилки 2. В барабанных сушилках 2 происходит сушка твердых отходов при температуре 100°C за счет тепла, передаваемого из внешних камер подогрева 12 через корпус 4 барабанной сушилки 2, с образованием газов в виде испаряющейся влаги твердых отходов и паров загрязнителей.
Далее сухие твердые отходы с помощью питателя 1 через загрузочную камеру 7 попадают в барабанную печь 3, где за счет тепла сгорания природного газа в горелках 17 топочных камер 13 сухие твердые отходы нагреваются до температуры 650-700°C с образованием газов в виде испаряющейся влаги твердых отходов и паров загрязнителей и шламов.
Затем тепло от горячих обезвреженных твердых отходов через корпус 5 разгрузочной камеры 9 барабанной печи 3 поступает в холодильный аппарат 20, таким образом обезвреженные твердые отходы остужаются с целью дальнейшей транспортировки, при этом охлаждающий их воздух в холодильном аппарате 20 нагревается и подается на горелки 17 топочных камер 13, а также во внешнюю камеру подогрева 12 барабанной сушилки 2.
Испаряющаяся влага твердых отходов и пары загрязнителей через газоход 10 разгрузочной камеры 8 барабанной сушилки 2 и газоход 11 загрузочной камеры 7 барабанной печи 3 удаляются из устройства для дальнейшего обезвреживания.
Отработанный нагретый воздух и дымовой газ также удаляются из заявляемого устройства в атмосферу через патрубки для отвода остывших газов 16 и патрубки для отвода дыма 18.