Установка для утилизации медицинских и биологических отходов

Заявляемая полезная модель относится к области утилизации медицинских и биологических отходов.
Известна установка для термической утилизации биологических отходов (крематор КД-50), содержащая камеру сжигания, снабженную горелочным и загрузочным устройствами, и дымовую трубу [1].
Недостатком установки является то, что она рассчитана на цикличную работу - единовременная загрузка установки уничтожаемым материалом, разогрев, сжигание, остывание установки, выгрузка зольного остатка.
Недостатком установки является то, что при каждой новой загрузке в камеру сжигания «холодного» биологического материала в атмосферу попадают «грязные» выделения (сначала пары воды, затем - начальные продукты термического разложения и т.д.), поскольку их обезвреживание при начальных низких температурах невозможно, а дополнительная очистка дымовых газов не производится.
Еще одним важным недостатком является то, что процесс сжигания производят при избыточном давлении в камере сжигания, вследствие чего возможно попадание в окружающую среду продуктов сгорания и опасных патогенных компонентов.
Еще одним недостатком установки является отсутствие системы использования теплового потенциала органической составляющей отходов и сжигаемого в горелке топлива и, как следствие, недопустимо высокая температура дымовых газов на выходе из дымовой трубы.
Недостатком установки является также отсутствие системы дожигания газообразных продуктов сжигания, обеспечивающей их обезвреживание.
Известно устройство для кремации [2], содержащее теплоизолированный корпус, размещенные в нем камеру кремации с горелкой и воздушными патрубками, двухсекционную камеру дожигания и смеситель, первый вход которого соединен с дымоходом первой секции камеры дожигания, а второй с источником воздуха, теплообменником и дымососом, выход которого подключен к дымовой трубе.
Недостатком устройства является сложный алгоритм управления процессом, предусматривающий последовательную сушку объекта и его сжигание путем изменения температурного режима в камере кремации, режима работы горелки и перенаправления потока воздуха в течение 10-20 минут последовательно: в верхнюю часть камеры сжигания, затем в верхнюю и нижнюю части и, наконец, в нижнюю часть камеры.
Еще одним недостатком устройства является ручная загрузка отходов в камеру сжигания через открытый загрузочный люк, требующая от персонала значительных физических нагрузок и длительного пребывания в условиях, когда из люка в атмосферу попадают остаточные газы вместе с вредными компонентами.
Наиболее близкой к заявляемой полезной модели по конструкции основного оборудования является «Установка для термического уничтожения твердых биологических отходов» [3], содержащая камеру утилизации, снабженную загрузочным люком и горелочным устройством и разделенную подвижной решеткой на камеру окислительного пиролиза, и камеру сжигания, камеру дожигания, снабженную горелочным устройством, теплообменник, систему газоочистки, дымосос и дымовую трубу.
Недостатком установки является отсутствие шлюзования при загрузке каждой очередной порции отходов, вследствие чего при открывании люка в атмосферу начинают свободно поступать дымовые газы из внутреннего объема камеры сжигания.
Недостатком установки является отсутствие механизированной загрузки отходов, следствием чего является невозможность соблюдения требований техники безопасности при активном выделении дымовых газов из открытого загрузочного люка.
Еще одним недостатком установки является большая высота камеры утилизации, обусловленная необходимостью обеспечения угла естественного откоса подвижной решетки при сбрасывании отходов.
Таким образом, общими недостатками известных устройств являются: отсутствие систем шлюзования при загрузке новых порций утилизируемого материала, следствием чего является свободный выход газообразных продуктов из камеры утилизации в окружающее пространство, и отсутствие механизированной загрузки отходов, следствием чего является сложность соблюдения требований техники безопасности при загрузке, сопровождающейся выделением дымовых газов из открытого загрузочного люка.
Техническим результатом, на достижение которого направлена заявляемая полезная модель, является механизация процесса загрузки, увеличение сменной производительности установки, снижение удельного расхода топлива и обеспечение экологической безопасности окружающей среды и обслуживающего персонала.
Технический результат достигается тем, что камера утилизации установки снабжена механизированным загрузочным устройством, зона сушки камеры утилизации расположена в ее верхней части, имеет в плане прямоугольное сечение и снабжена ориентированным вдоль ее длины поворотным лотком, снабженным газонепроницаемым днищем, причем горизонтальная проекция днища с минимальными допусками соответствует горизонтальному сечению зоны сушки, расстояние от оси поворота лотка до его днища равно половинам ширины и глубины камеры, а включение привода загрузочного устройства возможно только при положении поворотного лотка «днищем вниз».
Сущность предлагаемого технического решения поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлена принципиальная схема установки, на фиг. 2 - продольный разрез камеры утилизации, на фиг. 3 - поперечный разрез камеры утилизации.
Установка содержит загрузочное устройство 1, включающее приемный короб 2, соединенный жесткой тягой 3 с загрузочным люком 4, снабженным приводом 5; камеру утилизации 6, нижняя часть которой является зоной сжигания 7, снабженной горелочным устройством 8, а верхняя часть - зоной сушки и окислительного пиролиза 9 с поворотным лотком 10, снабженным приводом 11; камеру дожигания 12 с горелочным устройством 13 и системой ввода вторичного воздуха 14; картридж каталитического дожигателя 15; теплообменник 16; циклон 17; адсорбер 18; мокрый скруббер 19; дымосос 20 и дымовую трубу 21.
Установка работает следующим образом:
Поворотный лоток 10 устанавливают в положение «днищем вниз» и закрывают загрузочный люк 4. Включают горелки 8 и 13 и разогревают установку до рабочей температуры в зоне сжигания 700-900°С. Порцию отходов помещают в приемный короб 2. Включают привод 5 загрузочного люка 4 (включение привода 5 возможно только при положении поворотного лотка 10 «днищем вниз») и перемещают отходы в поворотный лоток 10, после чего люк 4 закрывают. Включают привод 11 поворотного лотка 10 и переводят лоток 10 сначала в положение «днищем вверх», а затем возвращают в исходное положение «днищем вниз». После начала горения отходов в зоне сжигания 7 в поворотный лоток 10 загружают новую порцию отходов и переводят лоток в промежуточное положение - «днище вертикально». За счет радиационного излучения очага горения и конвекции газов, находящиеся в лотке 10 отходы сначала теряют влагу, а затем начинается процесс их термического разложения (окислительный пиролиз). Образующиеся газообразные продукты за счет тяги дымососа 20, мигрируя к выходу из зоны сжигания 7 через высокотемпературный очаг горения в ее нижней части, подвергаются первичному огневому обезвреживанию и поступают в камеру дожигания 12, где в режиме вращающегося газового потока вследствие высокой турбулентности, больших относительных скоростей и времени пребывания, обеспечивается качественное догорание горючих компонентов пиролизного газа и твердых частиц (пылеуноса). Образовавшиеся дымовые газы последовательно просасываются через картридж каталитического дожигателя 15, где происходит низкотемпературное доокисление остатков органических соединений, теплообменник 16, где осуществляется снижение температуры газов до уровня 150-120°С, и поступают в систему газоочистки. В системе газоочистки производится сначала очистка дымовых газов от пыли в «сухом» циклоне 17, ликвидация запахов в адсорбере 18, а затем промывка жидкостью в «мокром» скруббере 19. Очищенные дымовые газы поступают в дымосос 20 и выбрасываются в атмосферу через дымовую трубу 21.
После завершения основного процесса горения порции отходов в зоне сжигания 7, поворотный лоток 10 доворачивают в положение «днищем вверх», сбрасывают отходы на очаг горения в нижней части зоны сжигания 7, возвращают поворотный лоток 10 в положение «днищем вниз» и загружают в него новую порцию отходов. В дальнейшем циклы повторяются.
Выгрузка пыли из циклона 17 производится по мере накопления. Сбор и выгрузка отработанного адсорбента из адсорбера 18 и шлама из скруббера 19 производится после окончания смены в текстильные или пластиковые мешки, вместе с которыми они впоследствии уничтожаются в зоне сжигания 7. Зола, остающаяся после сгорания органической составляющей отходов, выгружается из под колосников один раз в смену. Работа всей технологической цепочки под разрежением, создаваемым дымососом 20, расположенным на выходе из установки, исключает возможность выхода вредных компонентов в атмосферу.
Таким образом:
Снабжение установки загрузочным устройством позволяет механизировать процесс загрузки.
Снабжение установки шлюзовым поворотным лотком с газонепроницаемым днищем в зоне сушки исключает возможность выхода дымовых газов в рабочее помещение.
Снабжение установки поворотным лотком в зоне сушки позволяет более полно использовать тепловой потенциал топлива и органической составляющей отходов за счет совмещения в одном цикле нескольких технологических этапов: нагрев и сушка каждой новой порции отходов происходит за счет теплового потенциала сжигаемого в это же время твердого остатка от предыдущей порции, что увеличивает сменную производительность установки при одновременном снижении удельного расхода топлива.
Снабжение установки поворотным лотком позволяет уменьшить высоту камеры утилизации, что уменьшает габариты установки.
Снабжение установки дымососом обеспечивает работу всех аппаратов под разрежением, что исключает возможность выхода в окружающую среду продуктов горения и вредных компонентов.
Таким образом, совокупность указанных существенных признаков обеспечивает возможность экологически безопасного термического уничтожения медицинских и биологических отходов, позволяет увеличить сменную производительность установки, уменьшить ее габариты и снизить удельный расход топлива.
Источники информации:
1. «Установка для термической утилизации биологических отходов (крематор КД-50)» // http//www.Agro-kem.ru/.
2. «Способ кремации и устройство для его осуществления» // Патент РФ №2110016.
3. «Установка для термического уничтожения твердых биологических отходов», 10.07.2012, Патент РФ №118027.