УСТАНОВКА ДЛЯ УТИЛИЗАЦИИ ОРГАНИЧЕСКИХ ОТХОДОВ И НЕФТЕШЛАМОВ
INSTALLATION FOR RECYCLING ORGANIC WASTES AND OIL SLUDGE

Изобретение относится к области химико-термической обработки, а именно к устройствам химико-термической обработки в солевом расплаве без доступа воздуха.
Известна установка для утилизации органических отходов [1], содержащая реактор с расплавом солей, узел загрузки отходов с бункером, узел выхода продуктов газификации.
Наиболее близкой по технической сущности является установка для утилизации органических отходов и нефтешламов [2], содержащая реактор с расплавом солей, емкость фильтрации с расплавом солей, узел загрузки компонентов, узел загрузки отходов с бункером, теплообменник, штуцер выхода продуктов газификации.
Недостатком такой установки для утилизации органических отходов и нефтешламов является ограничение по степени влажности используемых для утилизации отходов.
Техническим результатом изобретения является понижение требований к влажности органических отходов и нефтешламов, повышение степени механизации и эффективности процесса утилизации органических отходов и нефтешламов.
Данный технический результат достигается в установке для утилизации органических отходов и нефтешламов, содержащей реактор с расплавом солей, емкость фильтрации с расплавом солей, узел загрузки компонентов, узел загрузки отходов с бункером, теплообменник, штуцер выхода продуктов газификации, тем, что в нее введены лазерная установка и мембранный кислородный генератор, реактор с расплавом солей выполнен в виде отдельной камеры газификации и отдельной камеры пиролиза, камера газификации, камера пиролиза и емкость фильтрации выполнены в одном корпусе, в узле загрузки отходов выполнено отверстие, которое соединено с выходным отверстием бункера и распространено до соединения с полостью камеры пиролиза, в отверстии в узле загрузки отходов расположен приводимый во вращение двигателем шнековый толкатель в области расположения выходного отверстия бункера, в камере пиролиза выполнены соединенное с камерой газификации первое отверстие, соединенное с емкостью фильтрации второе отверстие, соединенное с входом теплообменника третье отверстие и четвертое отверстие, в котором расположена оптическая линза, в емкости фильтрации выполнено отверстие, соединенное с трубопроводом, ведущим в камеру газификации, в корпусе установки для утилизации органических отходов и нефтешламов установлены перекрывающий первое отверстие в камере пиролиза запорно-предохранительный клапан, перекрывающий второе отверстие в камере пиролиза клапан слива и перекрывающий отверстие в емкости фильтрации и отверстие трубопровода перепускной клапан, выход теплообменника соединен с мембранным кислородным генератором, на выходе отверстия в узле загрузки отходов образован раструб, лазерная установка и оптическая линза в отверстии камеры пиролиза установлены так, чтобы фокус лазерного луча был расположен на выходе раструба в отверстии узла загрузки отходов, в установку для утилизации органических отходов и нефтешламов введено программное устройство координации работы клапанов.
Посредством выполнения отдельных камер газификации и пиролиза, выполнения в узле загрузки отходов отверстия с раструбом и шнекового толкателя, выполнения в камере пиролиза отверстия, в котором установлена оптическая линза, введения лазерной установки, выполнения такого взаимного расположения лазерной установки и оптической линзы, при котором фокус лазерного луча располагается на выходе раструба в отверстии узла загрузки отходов, обеспечивается поступление в камеру пиролиза органических отходов и нефтешламов, из которых удалена значительная часть влаги. В результате понижаются требования к влажности исходных органических отходов и нефтешламов.
Посредством выполнения отдельных камер газификации и пиролиза, выполнения в узле загрузки отходов шнекового толкателя, введения запорно-предохранительного клапана, клапана слива, перепускного клапана и программного устройства координации работы клапанов обеспечивается последовательность процессов пиролиза и газификации без участия персонала, в результате чего повышается степень механизации технологического процесса утилизации органических отходов и нефтешламов.
Путем выполнения отдельных камер газификации и пиролиза, введения лазерной установки и мембранного кислородного генератора достигается повышение эффективности установки для утилизации органических отходов и нефтешламов вследствие более высокой степени химико-термической переработки отходов.
На чертеже представлен общий вид установки для утилизации органических отходов и нефтешламов.
Установка для утилизации органических отходов и нефтешламов (чертеж) содержит корпус 1 с камерой газификации 2, камерой пиролиза 3 и емкостью фильтрации 4, узел загрузки отходов 5, теплообменник 6, мембранный кислородный генератор 7, лазерную установку 8.
Камера газификации 2 содержит расплав солей, таких, например, как NaCl, KCl, с температурой от 850 до 950°С, которую обеспечивают нагреватели в корпусе 1. В камере пиролиза 3 выполнены соединенное с камерой газификации 2 первое отверстие 9, соединенное с емкостью фильтрации 4 второе отверстие 10, соединенное с входом теплообменника 6 третье отверстие 11 и четвертое отверстие 12, в котором расположена оптическая линза 13.
Выход теплообменника 6 соединен с мембранным кислородным генератором 7.
В узле загрузки отходов 5 с бункером 14 выполнено отверстие 15, которое соединено с выходным отверстием 16 бункера 14 и распространено до соединения с полостью камеры пиролиза 3. В отверстии 15 в узле загрузки отходов 5 расположен приводимый во вращение двигателем шнековый толкатель 17 в области выходного отверстия 16 бункера 14. На выходе отверстия 15 в узле загрузки отходов 5 образован раструб 18.
В емкости фильтрации 4 установлен фильтр 19, например, с гранулами керамики и других поглотителей, а также выполнено отверстие 20, соединенное с трубопроводом 21, ведущим в камеру газификации 2.
В корпусе 1 установлены перекрывающий первое отверстие 9 в камере пиролиза 3 запорно-предохранительный клапан 22, перекрывающий второе отверстие 10 в камере пиролиза 3 клапан слива 23 и перекрывающий отверстие 20 в емкости фильтрации 4 и отверстие трубопровода 21 перепускной клапан 24. Каждый из клапанов 22, 23, 24 соединен с валом двигателя посредством одного из видов передачи движения с приданием клапану возвратно-поступательного перемещения.
Лазерная установка 8 и оптическая линза 13 в четвертом отверстии 12 камеры пиролиза 3 расположены так, чтобы фокус распространяемого по направлению «а» лазерного луча находился на выходе раструба 18 в отверстии 15 узла загрузки отходов 5.
Выходное отверстие раструба 18 в отверстии 15 узла загрузки отходов 5 и четвертое отверстие 12 в камере пиролиза 3 расположены выше уровня расплава солей вместе с органическими отходами и/или нефтешламами после слива дозы расплава солей из камеры газификации 2 и загрузки дозы отходов из узла загрузки отходов 5.
Окно 25 узла загрузки компонентов с солями закрыто люком 26. Штуцер 27 выхода продуктов газификации расположен на корпусе 1.
Управление клапанами 22, 23, 24 и шнековым толкателем 17 осуществляется с помощью программного устройства, например шагового реле, к контактам которого подключены выводы питания электродвигателей приводов клапанов 22, 23, 24 и шнекового толкателя 17.
Работа установки для утилизации органических отходов и нефтешламов (чертеж) осуществляется следующим образом. В камеру газификации 2 через люк 25 загружаются такие соли, как, например NaCl, KCl, и с помощью нагревателей в корпусе 1 доводятся до температуры 850-950°С, образуя расплав солей. В исходном положении запорно-предохранительный клапан 22 и клапан слива 23 перекрывают соответственно первое 9 и второе 10 отверстия в камере пиролиза 3. В соответствии с тактом работы программного устройства включаются двигатель привода шнекового толкателя 17 и лазерная установка 8. Шнековый толкатель 17 перемещает отходы от отверстия 16 в бункере 14 до выходного отверстия раструба 18 в отверстии 15 узла загрузки отходов.
Сфокусированный по направлению «а» на выходное отверстие раструба 18 лазерный луч, воздействуя температурными условиями свыше 3000°С в фокусе лазерного луча на отходы, обеспечивает разложение содержащейся в отходах воды на кислород и водород и разрыв межклеточных связей в любом веществе, из которого состоят отходы в виде органических отходов и нефтешламов. При этом повышается давление в камере пиролиза 3. Образовавшийся в результате разложения воды кислород, пройдя через третье отверстие 11 в камере пиролиза 3, охлаждается в теплообменнике 6 и после прохождения через пластины мембранного кислородного генератора 7 выводится из камеры пиролиза 3.
При достижении заданного давления газообразных продуктов разложения отходов открывается запорно-предохранительный клапан 22, в результате чего газообразные продукты пиролиза, большую часть которых составляет водород, проходя через первое отверстие 9 в камере пиролиза 3, поступают в камеру газификации 2. Проходя через расплав солей, газообразные продукты пиролиза подвергаются дальнейшему превращению в синтез-газ, который выводится через штуцер 27 в емкость для его сбора.
Когда запорно-предохранительный клапан 22 открыт, в камеру пиролиза 3 через первое отверстие 9 в камере пиролиза 3 подается заданный объем расплава солей, который определяется временем от открытия до закрытия запорно-предохранительного клапана 22, в свою очередь зависящим от заданного давления в камере пиролиза 3.
Расплав солей с температурой 850-950°С заливает поступивший из узла загрузки отходов 5 объем отходов с нормированной дозой, определяемой временем от открытия до закрытия запорно-предохранительного клапана 22, в результате чего обеспечивается пиролиз органических отходов и/или нефтешламов в замкнутом объеме без доступа воздуха при температуре 850-950°С. Посредством расплава солей под воздействием оставшейся влаги происходит газификация отходов. В результате часть отходов переходит в газообразное состояние, а часть превращается в кокс. Образующийся в результата пиролиза и газификации кислород постоянно выводится из камеры пиролиза 3 через мембранный кислородный генератор 7, создавая необходимые условия для образования метана в камере пиролиза 3.
Периодически открывается клапан слива 23, и загрязненный расплав солей через второе отверстие 10 в камере пиролиза 3 под действием собственного веса и остаточного давления в камере пиролиза сливается в емкость фильтрации 4, проходит через фильтр 19 от твердых остатков переработки отходов. Очищенный расплав солей, когда открывается перепускной клапан 24, перекачивается в камеру газификации 2.
При непрерывной подаче отходов в камеру пиролиза 3 периодически открывается и закрывается запорно-перепускной клапан 22, и процесс утилизации органических отходов и/или нефтешламов циклически повторяется.
Таким образом, процесс химико-термической переработки органических отходов и/или нефтешламов с помощью данной установки для утилизации органических отходов и нефтешламов производится в значительной степени без участия персонала, что повышает степень механизации процесса утилизации отходов.
Воздействием на отходы лазерного луча, создающего в фокусе температуру свыше 3000°С, обеспечивается разложение содержащейся в отходах влаги на водород и кислород, который выводится из камеры пиролиза 3 посредством мембранного кислородного генератора 7. Этим достигается отсутствие кислорода при химико-термических реакциях в камере пиролиза 2, что способствует более высокой степени утилизации органических отходов и нефтешламов, повышая эффективность процесса утилизации отходов.
Путем разложения содержащейся в отходах влаги на водород и кислород до поступления отходов в камеру пиролиза 3 обеспечивается подача отходов в камеру пиролиза 3 с меньшей степенью влажности, что позволяет загружать в бункер 14 узла загрузки отходов 5 органические отходы и нефтешламы с пониженными требованиями к их влажности.
Источники информации
1. Патент США N 6489532 В1, кл. А62D 3/00, НКИ 588/201. Delivery system for molten salt oxidation of solid waste. 2002 г.
2. Патент Украины № 57984, кл. F23G 5/027, С10В 49/14. Установка для пиролиза отходов. 2003 г.