УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРЕРАБОТКИ ОТХОДОВ

Полезная модель относится к области утилизации и переработки углеводородсодержащих отходов путем их термического и биологического преобразования и может быть использована для переработки органических отходов (растительные и пищевые отходы, осадки сточных вод и т.п.), включая полимерные отходы (изношенные шины, полимерная тара и т.п.). Предлагаемая модель позволяет преобразовывать углеводородсодержащие отходы в ценное углеродное и углеводородное сырье, а также в источник плодородия почв - компост (гумус).
Известно устройство печи для пиролиза углеводородсодержащего сырья, в частности, изношенных шин (заявка ФРГ №2949983, МПК С10В 53/00, 1981), содержащее пиролизную камеру, обращенную вниз открытым торцом, патрубки для подвода и отвода греющего газа и средство для отвода продуктов пиролиза.
Известна также линия биотермической переработки органических отходов в компост (патент РФ №2034429, опубл. 24.05.1992), содержащая блок ферментации органических отходов, связанный со средством для подогрева и аэрации отходов, выполненным в виде воздухонагревателя.
Ближайшей по технической сущности и принятой за прототип является установка для переработки резиносодержащих отходов (патент РФ на полезную модель №70659, МПК С10J 3/02, С10G 1/10, приоритет от 21.11.2007), содержащая пиролизный блок с блоком горелок, датчиками температуры пиролиза, вход для отходов (сырья), выход твердого продукта и газовый выход, блок сбора твердого продукта, блок конденсации жидкой фазы, блок сбора жидкого продукта, устройство распределения газа, совмещенное с блоком управления, выход твердого продукта пиролизного блока соединен с входом блока сбора твердого продукта, а газовый выход пиролизного блока сообщен с входом блока конденсации жидкой фазы, выход жидкой фазы которого соединен с блоком сбора жидкого продукта, а, по меньшей мере, один из газовых выходов блока конденсации жидкой фазы соединен через устройство распределения газа с блоком горелок пиролизного блока, управляющий вход блока управления устройства распределения газа соединен с датчиками температуры пиролизного блока.
Недостатками известных устройств являются невозможность комплексной переработки отходов в зависимости от содержащейся в них влаги и способности к ферментации, в частности, в углеводородное сырье и компост, а также выброс избыточных газов в атмосферу, в частности, с биоактивными компонентами ферментации.
Техническим результатом, на достижение которого направлена предлагаемая полезная модель, является обеспечение комплексной переработки отходов в зависимости от содержащейся в них влаги и способности к ферментации, в частности, в углеводородное сырье и компост, а также сокращение и нейтрализация выбросов избыточных газов в атмосферу, в частности, с биоактивными компонентами ферментации, что повышает эффективность работы всей установки.
Указанный технический результат достигается тем, что устройство для переработки отходов, содержащее пиролизный блок с блоком горелок, датчиками температуры пиролиза, вход для отходов (сырья), выход твердого продукта и газовый выход, блок сбора твердого продукта, блок конденсации жидкой фазы, блок сбора жидкого продукта, устройство распределения газа, совмещенное с блоком управления, выход твердого продукта пиролизного блока соединен с входом блока сбора твердого продукта, а газовый выход пиролизного блока сообщен с входом блока конденсации жидкой фазы, выход жидкой фазы которого соединен с блоком сбора жидкого продукта, а, по меньшей мере, один из газовых выходов блока конденсации жидкой фазы соединен через устройство распределения газа с блоком горелок пиролизного блока, управляющий вход блока управления устройства распределения газа соединен с датчиками температуры пиролизного блока, согласно полезной модели, устройство переработки отходов снабжено блоком ферментации органических отходов с входом органических отходов, газовым выходом и выходом компоста, блоком сбора компоста, средством подогрева и аэрации отходов в блоке ферментации органических отходов, и устройством для выработки тепловой энергии, причем, по меньшей мере, один из газовых выходов блока конденсации жидкой фазы связан со средством для подогрева и аэрации отходов в блоке ферментации органических отходов, а выход компоста блока ферментации органических отходов связан с блоком сбора компоста.
Блок ферментации органических отходов может быть оснащен блоком датчиков температуры ферментации, соединенным с блоком управления устройства распределения газа, а устройство распределения газа соединено со средством для подогрева и аэрации отходов.
Газовый выход блока ферментации органических отходов может быть связан с входом блока горелок пиролизного блока.
Газовый выход блока ферментации органических отходов может быть связан с входом устройства для выработки тепловой энергии.
Устройство для выработки тепловой энергии может быть соединено с устройством для выработки электроэнергии.
Полезная модель поясняется чертежами, на которых:
на фиг.1 показан вариант выполнения устройства для переработки отходов совместно с устройством для выработки тепловой энергии и устройством для выработки электроэнергии.
на фиг.2 - вариант выполнения устройства для переработки отходов совместно с устройством для выработки тепловой энергии.
Устройство для переработки отходов содержит пиролизный блок 1 с блоком горелок 4, датчиками 5 температуры пиролиза, вход для отходов (сырья), выход твердого продукта и газовый выход. Устройство для переработки отходов имеет блок 11 сбора твердого продукта, блок 2 конденсации жидкой фазы, блок 12 сбора жидкого продукта, устройство 3 распределения газа, совмещенное с блоком управления. Выход твердого продукта пиролизного блока 1 соединен с входом блока 11 сбора твердого продукта, а газовый выход пиролизного блока 1 сообщен с входом блока 2 конденсации жидкой фазы. Выход жидкой фазы блока 2 конденсации жидкой фазы соединен с блоком 12 сбора жидкого продукта. По меньшей мере один из газовых выходов блока 2 конденсации жидкой фазы соединен через устройство 3 распределения газа с блоком горелок 4 пиролизного блока 1, а управляющий вход блока управления устройства 3 распределения газа соединен с датчиками 5 температуры пиролизного блока 1. Устройство переработки отходов также снабжено блоком 9 ферментации органических отходов с входом органических отходов, газовым выходом и выходом компоста, блоком 13 сбора компоста, средством 10 подогрева и аэрации отходов в блоке 9 ферментации органических отходов, и устройством 7 для выработки тепловой энергии. По меньшей мере один из газовых выходов блока 2 конденсации жидкой фазы связан со средством 10 для подогрева и аэрации отходов в блоке 9 ферментации органических отходов. Выход компоста блока 9 ферментации органических отходов связан с блоком 13 сбора компоста.
Блок 9 ферментации органических отходов оснащен блоком 6 датчиков температуры ферментации, соединенным с блоком управления устройства 3 распределения газа, а устройство 3 распределения газа соединено со средством 10 для подогрева и аэрации отходов.
Газовый выход блока 9 ферментации органических отходов связан с входом блока 4 горелок пиролизного блока 1.
Газовый выход блока 9 ферментации органических отходов связан с входом устройства 7 для выработки тепловой энергии (фиг.2).
Устройство 7 для выработки тепловой энергии может быть соединено с устройством 8 для выработки электроэнергии (фиг.1). Устройство 8 для выработки электроэнергии соединено с блоком 14 электрического питания.
Пиролизный блок 1 для термического разложения полимерных и органических отходов, блок 2 конденсации жидкой фазы, устройство 3 распределения газа, совмещенное с блоком управления, блок газовых горелок 4, датчики температуры пиролиза 5 могут быть выполнены в соответствии с патентом РФ на полезную модель №70659 и реализованы в установке ША-20, производимой ООО «ЭкоТехЭнерго» по ТУ 3614.001-82445915-2007 от 01.11.2007 г.Устройство 7 для выработки тепловой энергии может быть выполнено в виде газовой котельной на базе водогрейного газотрубного котла с двухпроходной реверсивной топкой ЗАО "ЗИОСАБ". Устройство 8 для выработки электроэнергии может быть выполнено в виде газопоршневой установки производства фирмы GE Jenbacher с электрическим генератором, в этом случае вышеупомянутый котел не обязателен. Блок ферментации органических отходов 9 со средством для подогрева и аэрации отходов 10 может быть выполнен в соответствии с патентом РФ на изобретение №2034429. Блок сбора твердого продукта 11, блок сбора жидкого продукта 12, блок сбора компоста 13 могут быть выполнены, например, в виде соответствующих емкостей. Блок электрического питания 14 может быть выполнен, например, в виде стандартного шкафа электропитания оборудования.
n
m
n
m
2
5
В основе комплексной переработки полимерных и органических отходов лежат термическая (пиролиз) и биологическая деструкции. Предварительно рассортированные на две группы отходы по параметрам содержащейся в них влаги и способности к ферментации подвергаются соответственно термической или биологической деструкции. Количественные значения критериев сортировки определяются морфологическим составом отходов и технико-экономическими показателями конкретного производства. Таким образом, группа отходов, например, смеси изношенных автомобильных шин и обезвоженных иловых осадков подвергается термической деструкции - без доступа кислорода под действием температуры происходит разрыв длинных молекулярных связей и образуются молекулы типа CH размером порядка 1 нанометра и твердый углеродосодержащий остаток. Газовая смесь молекул типа СН охлаждается и конденсируется. В результате образуется жидкий продукт в виде смеси циклических углеводородов и газ (C÷C), который используется на поддержание процесса термической и биологической нанодеструкции. Оставшаяся группа отходов, например, растительные и пищевые отходы, подвергается биологической деструкции: посредством комплекса живых естественных термофильных аэробных микроорганизмов и натуральных ферментов пищевого класса - внеклеточных белков, обладающих способностью к расщеплению органических субстратов, в частности, целлюлозы, лигнина, волоса, жиров, белка, волокон. Воздействие ферментов на органические вещества аналогичны процессам в пищеварительном тракте человека. Кроме ферментного комплекса используются живые консорции штаммов аэробных факультативных термофильных микроорганизмов-сапрофитов: актиномицетов, грибков плесневых, дрожжевых бактерий, заквасок. В результате ферментации органические отходы преобразуются в источник плодородия почв - компост (гумус). Образующийся в результате ферментации газ с биоактивными компонентами преобразуется и обезвреживается посредством термической нанодеструкции.
Устройство работает следующим образом.
Группа отходов, например, образованная по критериям минимума содержания влаги и невозможности ферментации (смесь изношенных автомобильных шин и обезвоженных иловых осадков и т.п.) поступает в пиролизный блок 1, где без доступа кислорода нагревается посредством блока газовых горелок 4 до температуры деструкции (300-800°С). Образовавшаяся в пиролизном блоке 1 газовая смесь продуктов деструкции поступает в блок 2 конденсации жидкой фазы. Часть выделенных газов в блоке 2 конденсации жидкой фазы поступает через устройство 3 распределения газа, совмещенное с блоком управления, в блок газовых горелок 4, а оставшаяся часть в устройство 7 для выработки тепловой энергии, соединенное с устройством 8 для выработки электроэнергии, обеспечивающим электроснабжение устройства. Причем работа блока горелок 4 регулируется блоком управления устройства 3 распределения газа по сигналам датчиков температуры 5, обеспечивая заданный термический режим деструкции. По мере деструкции образуется твердый остаток в виде смеси углерода, металлических и неметаллических включений, который поступает в блок сбора 11 твердого продукта.
Оставшаяся группа отходов (смесь растительных и пищевых отходов и т.п.) поступает в блок 9 ферментации органических отходов, где посредством фермента, температуры и режима аэрации преобразуется в компост (гумус). Процесс ферментации обеспечивается средством 10 для подогрева и аэрации отходов, управляемого по сигналам блока 6 датчиков температуры ферментации через блок управления устройства 3 распределения газа. Образующийся на выходе блока 9 ферментации органических отходов газ, насыщенный биоактивными компонентами, поступает одновременно на вход блока горелок 4 пиролизного блока 1 и вход устройство 7 для выработки тепловой энергии.
Благодаря комплексной переработке отходов в зависимости от содержащейся в них влаги и способности к ферментации, в частности, в углеводородное сырье и компост, а также сокращению и нейтрализации выбросов избыточных газов в атмосферу, в частности, с биоактивными компонентами ферментации, повышается эффективность работы всего устройства для переработки отходов.