Установка для утилизации твердых хлорсодержащих медицинских отходов

Полезная модель относится к области утилизации медицинских отходов, содержащих органические материалы, в том числе хлорсодержащие и инфицированные.
Одним из основных требований, предъявляемых к технологиям высокотемпературного обезвреживания хлорсодержащих отходов, является обеспечение условий, максимально предотвращающих возможность образования полихлорированных дибензо-пара-диоксинов (ПХДД) и дибензофуранов (ПХДФ), далее диоксинов и фуранов, являющихся высокотоксичными стойкими органическими загрязнителями. В ряду технологий высокотемпературного обезвреживания медицинских отходов наименьшим потенциалом образования диоксинов и фуранов обладают пиролизные технологии.
Известно «Устройство непрерывного действия для пиролиза измельченных материалов» [1] содержащее загрузчик, 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 непрерывное перемещение обрабатываемого материала от зоны загрузки к участку выгрузки. Загрузчик расположен в верхней части трубы реторты близ одного из ее концов. Устройство выгрузки располагается в противоположном от загрузчика конце реторты в ее нижней части и состоит из короткого вертикального отвода, бункера для образующегося коксового остатка 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.
Недостатком устройства является то, что из пиролизной камеры отводится сразу вся масса образующихся горючих парогазовых продуктов, содержащая, в том числе и хлорсодержащие компоненты, которые выделяются на первой стадии термического разложения при температурах до 350°С. В дальнейшем, при сжигании указанных продуктов и охлаждении дымовых газов, эти компоненты могут частично преобразоваться в диоксины и фураны.
Недостатком устройства является также отсутствие системы использования теплового потенциала органической части отходов и ведение процесса нагрева и пиролиза за счет сжигаемого в горелке внешнего топлива или использования электронагревателей, следствием чего являются высокие эксплуатационные затраты.
Недостатком устройства является также отсутствие систем огневого обезвреживания и дополнительной очистки дымовых газов.
Наиболее близкой к заявляемому изобретению является «Установка для утилизации медицинских отходов» [2], содержащая камеру термического разложения с перемещающим устройством непрерывного действия - шнеком с переменным шагом витков, шлюзовым загрузочным устройством дискретного действия, устройством выгрузки твердого остатка, соединенным с топкой, газоходом отвода парогазовой смеси, соединенным с не менее чем двумя устройствами для ее сжигания, расположенными в топочной полости вдоль внешней стороны камеры термического разложения, теплообменником и системой газоочистки с дымососом.
Недостатком установки является то, что из камеры термического разложения отводится сразу вся масса образующихся газообразных продуктов, включая и хлорсодержащие компоненты, которые при охлаждении могут частично преобразоваться в диоксины и фураны.
Другим недостатком установки является то, что потоки дымовых газов от сгорания коксового остатка, сжигаемого в автономной топке и сгорания парогазовой смеси объединяются, образуя смесь, содержащую все компоненты (соединения хлора, кислород, твердые продукты недожога), необходимые для образования диоксинов и фуранов. Это объясняется тем, что реакция синтеза диоксинов и фуранов происходит при охлаждении газодисперсной смеси в интервале температуры 250-450°С и осуществляется по гетерогенному механизму - на поверхности раздела фаз, в частности, на поверхности твердых частиц, являющихся катализаторами процесса [3, 4].
Техническим результатом, на достижение которого направлена данная полезная модель, является обеспечение экологической безопасности окружающей среды за счет возможности проведения процесса пиролиза последовательно в низкотемпературной и высокотемпературной камерах термического разложения (КТР), обеспечения температуры в низкотемпературной КТР на уровне не выше 350°С, обеспечения возможности регулировки времени пребывания отходов в разных температурных зонах и обеспечения равномерного прогрева всей пиролизуемой массы отходов.
Технический результат достигается тем, что установка снабжена размещенной в камере обогрева системой термического разложения, состоящей из двух расположенных друг над другом КТР, снабженных выходными стояками, регулятором движения твердого материала и перемешивающим устройством. Камера обогрева снабжена горелкой розжига, горелкой сжигания парогазовой смеси, снабженной напорным вентилятором, спиральным газоходом и воздушным регулятором температуры. Выходной срез стояка верхней КТР располагается во внутреннем объеме нижней КТР на расстоянии не более одного его диаметра от ее крышки, а выходной срез стояка нижней КТР находится на одном уровне с приемным патрубком регулятора движения твердого материала. Регулятором движения твердого материала могут быть механизмы непрерывного или дискретного действия. Перемешивающее устройство состоит из системы лопастных устройств, встроенных во внутренние объемы обеих КТР, вращение которых осуществляется электроприводом, расположенным над загрузочным устройством.
Сущность предлагаемого технического решения поясняется чертежом на фиг. 1, где представлена принципиальная схема установки.
Установка содержит шлюзовое загрузочное устройство 1 и систему термического разложения 2, состоящую из низкотемпературной 3 и высокотемпературной 4 камер термического разложения (КТР), снабженных внешним спиральным газоходом 5 и размещенных в камере обогрева 6, снабженной горел очным устройством 7, вентилятором 8, горелкой розжига 9, воздушным регулятором температуры 10 и регулятором движения твердого материала 11. КТР 3 и 4 снабжены общим перемешивающим устройством 12 с электроприводом.
Технологический процесс осуществляют следующим образом:
При первом пуске всю систему от регулятора движения твердого материала 11 до заданного уровня в загрузочном устройстве 1 заполняют инертным материалом (кварцевым песком), который в дальнейшем, в ходе технологического процесса, заменяется твердыми продуктами пиролиза (полукоксом) и отходами. Движение материала в направлении сверху - вниз осуществляют и регулируют регулятором движения твердого материала 11.
2
2
3
Камеру обогрева 6 и КТР 3, 4 предварительно разогревают с помощью горелки розжига 9. Медицинские отходы (МО) через шлюзовое загрузочное устройство 1 подают в низкотемпературную секцию 3, температура в которой поддерживается на уровне 320-350°С. Температуру дымовых газов в верхней части камеры обогрева 6, вокруг низкотемпературной КТР 3, регулируют путем подачи воздуха регулятором температуры 10. По мере продвижения отходов сверху - вниз и их нагрева, из них выделяется парогазовая смесь ПГС1, включающая водяной пар, газы (CO, СО, HS, NH) и газообразный галогенизированный водород (HCl). Газообразные продукты, выведенные из КТР 3, нейтрализуют водным щелочным раствором (ЩР) в скруббере. Образовавшиеся в высокотемпературной КТР 4 газообразные продукты пиролиза сжигают в факеле горелочного устройства 7, обогревательной камеры 6, с расчетным расходом воздуха при температуре 1000-1350°С, обеспечивая поддержание теплового баланса процесса пиролиза. Твердый остаток пиролиза (ТО) выводят отдельно от газообразных продуктов регулятором движения твердого материала 11. В качестве движителя в регуляторе движения могут использоваться механизмы, как непрерывного (шнек), так и дискретного (толкатель) действия.
Таким образом:
- Задача обеспечения экологической безопасности окружающей среды в предлагаемом устройстве достигается за счет снабжения установки системой термического разложения, состоящей из двух КТР, что позволяет выводить до 90% хлора до начала основного процесса пиролиза и, тем самым, на порядок уменьшить возможность образования диоксинов и фуранов.
- Снабжение установки регулятором движения твердого материала позволяет регулировать время пребывания отходов в разных температурных зонах в соответствии с особенностями их морфологического состава, что обеспечивает необходимую степень разложения.
Снабжение установки воздушным регулятором позволяет поддерживать температуру в низкотемпературной КТР не выше 350°С.
- Снабжение установки общим перемешивающим устройством с электроприводом обеспечивает равномерность состава отходов по высоте слоев в обеих КТР и, следовательно, обеспечивает равномерный прогрев всей пиролизуемой массы отходов.
Таким образом, совокупность указанных существенных признаков обеспечивает возможность проведения процесса пиролиза последовательно в низкотемпературной и высокотемпературной КТР, обеспечивает возможность поддерживания температуры в низкотемпературной КТР на уровне 320-350°С, обеспечивает возможность регулирования времени пребывания отходов в разных температурных зонах и обеспечивает равномерный прогрев всей пиролизуемой массы отходов.
Источники информации:
1. Устройство непрерывного действия для пиролиза измельченных материалов // Патент РФ на полезную модель, №132073.
2. Установка для утилизации медицинских отходов // Патент РФ на полезную модель, №170802.
3. Ballschmiter K., Swerev М. // Z.Anal.Chem. - 1987. - V.328. - Р.125-127.
4. Shaub W.M., Tsang W. Physical and Chemical Properties of Dioxins in Relation to the their Disposal // Human and Environmental Risks of Chlorinated Dioxins and Related Compounds. - N-Y: Plenum Press, 1983. - P. 731-748.