Установка для утилизации медицинских отходов

Полезная модель относится к области утилизации твердых отходов, содержащих органические материалы, в том числе хлорсодержащие и инфицированные.
Известна «Установка непрерывного действия для пиролиза углеродсодержащих материалов» (патент РФ №2408654), включающая обогреваемую снаружи реторту с расположенным внутри шнеком. Загрузка материала внутрь реторты осуществляется шнековым питателем, посредством которого в переходной зоне между питателем и ретортой создается пробка из загружаемого материала, препятствующая попаданию наружного воздуха в реторту и неконтролируемому выходу пиролизных газов из реторты. Зона выгрузки реализована в виде сужения в сечении трубы реторты в противоположном от питателя конце, где главным шнеком создается пробка из твердых продуктов пиролиза, которая также препятствует попаданию наружного воздуха в реторту и неконтролируемому выходу пиролизных газов из нее. Образующиеся в процессе пиролиза газы выходят через отверстия в верхней части реторты и через газоходы поступают в конденсатор.
Недостатком установки является то, что конструкция предполагает наличие двух переходных зон специальной формы, а также шнеков силовой конструкции, необходимой для создания и проталкивания пробки из обрабатываемого материала. Отмеченные особенности делают установку сложной в изготовлении, требуют периодической замены отдельных ее частей вследствие интенсивного износа, что увеличивает стоимость устройства и себестоимость получаемой продукции.
Наиболее близкой по конструкции к предлагаемой полезной модели является «Устройство непрерывного действия для пиролиза измельченных материалов» (Патент РФ №132073), содержащее загрузочник, пиролизную камеру (реторту) и устройство выгрузки. Реторта выполнена в виде длинной стальной трубы, располагаемой горизонтально и подвергаемой внешнему нагреву. Внутри трубы по всей ее длине расположен шнек, посредством которого осуществляется плавное перемещение обрабатываемого материла от зоны загрузки к участку выгрузки. Загрузочник расположен в начале реторты в верхней ее части, и представляет собой систему из питающего бункера, горизонтальной трубы с коротким шнеком, и вертикальной трубы-подвода, соединенной непосредственно с ретортой. Устройство выгрузки располагается в противоположном от загрузочника конце реторты в ее нижней части и состоит из короткого вертикального отвода, бункера для получаемого угля и разгрузочного шнека. В верхней части трубы реторты по всей ее длине располагается система отверстий-газоходов, необходимых для отвода образующихся пиролизных газов для их дальнейшей конденсации или сжигания.
Важным недостатком устройства при его использовании для утилизации медицинских отходов является то, что процесс сушки и пиролиза сопровождается ростом давления в пиролизной камере (реторте), вследствие чего возможен выход в окружающую среду опасных патогенных компонентов.
Недостатком устройства является отсутствие системы использования теплового потенциала органической составляющей отходов и ведение процесса за счет сжигаемого в горелке внешнего топлива или использования электронагревателей, следствием чего являются повышенные эксплуатационные затраты.
Недостатком устройства является отсутствие в загрузочной и разгрузочной системах устройств, препятствующих попаданию воздуха в зону пиролиза, поскольку рабочий коэффициент заполнения шнеков при отсутствии подпорных пробок находится в пределах 0,4-0,5 и, следовательно, в верхней части шнеков всегда существует свободный объем, через который возможен проскок воздуха.
Недостатком устройства является также отсутствие систем огневого обезвреживания и дополнительной очистки дымовых газов.
Техническим результатом, на решение которого направлена данная полезная модель, является экологически чистая утилизация медицинских отходов, содержащих органические компоненты (включая хлорсодержащие и инфицированные), путем исключения возможности попадания в окружающую среду вредных компонентов, обеспечение наиболее благоприятных условий для проведения технологического процесса и достижение экономического эффекта за счет сокращения затрат тепла на его проведение.
Технический результат достигается за счет того, что внутренний объем камеры термического разложения снабжен перемещающим устройством непрерывного действия - шнеком с переменным шагом, вход в камеру термического разложения снабжен шлюзовым загрузочным устройством дискретного действия, выход из камеры термического разложения снабжен шлюзовым устройством выгрузки коксозольного остатка, соединенным с топкой, камера термического разложения снабжена внешним кожухом, образующим замкнутую теплоизолированную топочную полость, в которую введен выход газохода отвода дымовых газов из топки, внутренний объем камеры термического разложения снабжен газоходом отвода парогазовой смеси, соединенным с не менее чем двумя устройствами для ее сжигания, расположенными в топочной полости вдоль внешней поверхности камеры термического разложения, а выход газохода из топочной полости соединен через узел каталитического окисления, теплообменник и систему газоочистки с дымососом.
Сущность предлагаемого технического решения поясняется чертежом, где на фиг. 1 представлена принципиальная схема установки, а на фиг. 2 разрез камеры термического разложения и топочной полости.
Установка содержит бункер отходов 1 с перемещающим устройством 2, шлюзовое загрузочное устройство дискретного действия 3, камеру термического разложения 4 с горелкой розжига 5, снабженную замкнутой теплоизолированной топочной полостью 6 и перемещающим устройством непрерывного действия - шнеком 7, шлюзовое устройство дискретного действия для выгрузки коксозольного остатка 8, шнек 9, топку 10 с горелочным устройством 11 и газоходом вывода дымовых газов 12, устройства для сжигания парогазовой смеси 13, узел каталитического окисления 14, теплообменник 15, циклон 16, «мокрый» скруббер 17, дымосос 18. Внешняя поверхность камеры термического разложения 4 снабжена перегородкой 19, расположенной по винтовой линии и образующей совместно с внутренней поверхностью топочной полости 6 «коридор», направляющий движение дымовых газов вдоль поверхности камеры 4. Лопасти 20 перемещающего устройства непрерывного действия - шнека 7 расположены с переменным шагом - одинаковым в начальной и концевой частях и увеличенным в средней части.
Установка работает следующим образом:
Камеру термического разложения 4 предварительно разогревают с помощью горелки розжига 4 и горелочного устройства топки 11. Отходы загружают в бункер 1 и перемещающим устройством 2 перемещают в шлюзовое загрузочное устройство дискретного действия 3. После заполнения шлюзового загрузочного устройства 3 закрывают его верхний затвор и открывают нижний затвор. После опорожнения шлюзового питателя 3 закрывают его нижний затвор, открывают верхний затвор и операция загрузки повторяется. Отходы из шлюзового питателя 3 высыпаются на входной участок перемещающего устройства 7 камеры термического разложения 4 и далее равномерно подаются им во внутренний объем камеры. По мере продвижения отходов вдоль оси нагретой камеры термического разложения 4 к ее выходу отходы постепенно нагреваются, пиролизуются и превращаются в газообразные и твердые продукты. На выходе из камеры термического разложения 4 твердые продукты пиролиза (коксозольный остаток) равномерно выгружаются в шлюзовое устройство для выгрузки коксозольного остатка 8, а газообразные продукты пиролиза равномерно поступают в горелочные устройства 13. После заполнения шлюзового устройства 8 заданной массой коксозольного остатка, открывают его нижний затвор и сбрасывают коксозольный остаток в приемную часть шнека 9, который подает их равномерно в топку 10. Образовавшиеся в топке 10 продукты сгорания через газоход 12 направляют в топочную полость 6. После сгорания газообразных продуктов пиролиза в горелочных устройствах 13 образовавшиеся дымовые газы, совместно с дымовыми газами из топки 10 поступают в узел каталитического окисления 14, где происходит каталитическое дожигание остатков органики, а затем в кожухотрубный теплообменник 15. Охлажденные в теплообменнике 15 дымовые газы очищают от пыли в циклоне 16, промывают в «мокром» скруббере 17 и через дымосос 18 выводят из процесса.
Снабжение камеры термического разложения шнеком с переменным шагом витков обеспечивает разные условия теплопередачи соответственно требованиям разных этапов процесса: в зоне сушки необходимо обеспечить длительное нахождение материала, что обеспечивается малым шагом витков, а в зоне пиролиза, где необходим быстрый нагрев за короткий отрезок времени, шаг витков увеличен, что приводит к уменьшению слоя материала и увеличению скорости его перемещения относительно поверхности нагрева, и, соответственно, к увеличению интенсивности теплопередачи. В выходной части камеры шаг витков опять уменьшается для формирования сбрасываемой порции.
Снабжение камеры термического разложения внешним кожухом, образующим замкнутую теплоизолированную топочную полость, в которой размещены устройства для сжигания парогазовой смеси и в которую также сделан ввод дымовых газов из топки, позволяет сжигать концентрированную парогазовую смесь при температуре 1200-1350°C, что обеспечивает качественное сгорание всех органических компонентов, включая вредные, и тем самым гарантирует огневое обезвреживание газообразных продуктов и экологическую безопасность дымовых газов.
Проведение процесса за счет использования теплового потенциала утилизируемых отходов исключает необходимость использования внешнего топлива.
Снабжение устройств для сжигания эжекторами позволяет регулировать температурный режим за счет изменения соотношения газ/воздух.
Снабжение внешней поверхности камеры термического разложения винтовой перегородкой обеспечивает движение дымовых газов по усложненной траектории, что увеличивает длину пути и соответственно время пребывания газообразных продуктов при высокой температуре, что обеспечивает сгорание всех органических компонентов, включая вредные, и гарантирует экологическую безопасность дымовых газов.
Соединение выхода дымовых газов из топочной полости через узел каталитического окисления, теплообменник и систему газоочистки с дымососом позволяет постоянно держать все оборудование и проводить технологический процесс под разрежением, что делает невозможным выход вредных компонентов в окружающую среду.
Таким образом, совокупность указанных существенных признаков обеспечивает возможность экологически безопасной термической утилизации медицинских отходов, возможность непрерывной работы установки, экономию топлива и экологическую безопасность выбросов в окружающую среду.
Источники информации:
1. Установка непрерывного действия для пиролиза углеродсодержащих материалов // Патент РФ №2408654.
2. Устройство непрерывного действия для пиролиза измельченных материалов // Патент РФ №132073.