УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРЕРАБОТКИ ТВЕРДЫХ ОТХОДОВ С ОРГАНИЧЕСКИМИ СОСТАВЛЯЮЩИМИ

Полезная модель относится к переработке промышленных и коммунально-бытовых отходов, в частности к устройствам для переработки твердых отходов с органическими составляющими, и может быть использовано в электротехнической, электронной промышленности, в металлургии и других отраслях народного хозяйства при переработке отходов, полученных при производстве готового изделия, и изделий, потерявших потребительские свойства, а также для извлечения из отходов цветных и благородных металлов.
Известно устройство для переработки твердых отходов с органическими составляющими (радиоэлектронного лома), содержащее реактор, парогенератор, соединенный с газодувкой, теплообменник, соединенный с газодувкой и пароперегревателем, устройство для измельчения твердых продуктов разложения, накопитель твердых продуктов разложения, соединительные магистрали и размещенные в них датчики и запорные устройства (см. патент Белоруссии №5430, Кл. C08J 11/04, опубл. 30.09.2003)
Недостаток данного устройства заключается в его достаточно сложной конструкции из-за необходимости поддержания заданного температурного диапазона для того, чтобы исключить возгорание твердых продуктов разложение при выводе их из накопителя и исключить взрывоопасность парогазовой смеси. Кроме того, процесс переработки отходов в данном устройстве сложен и трудоемок из-за необходимости охлаждения продуктов разложения в несколько стадий и протекает с достаточно высокими затратами электрической энергии на обогрев реактора и разложение отходов.
Задача данной полезной модели - упрощение конструкции, снижение энергоемкости процесса и уменьшение вредных выбросов в атмосферу.
Указанная задача решается тем, что устройство для переработки твердых отходов с органическими составляющими, содержащее реактор, парогенератор, устройство для измельчения твердых продуктов разложения, датчики и запорные устройства, согласно полезной модели, дополнительно содержит устройство сжигания топлива, дымосос, устройство для сжигания продуктов разложения органических составляющих отходов и смеситель, а реактор размещен в кожухе, при этом кожух входом сообщен с устройством сжигания топлива, а выходом - с дымососом, реактор выходом сообщен с входом устройства для сжигания продуктов разложения органических составляющих отходов, смеситель входами сообщен с парогенератором и устройством для сжигания продуктов сгорания органических составляющих отходов, а выходом - с реактором и кожухом.
На чертеже схематично изображено устройство для переработки отходов.
Устройство для переработки отходов содержит накопитель 1 отходов, реактор 2 с патрубком 3 для подачи отходов в реактор 2, датчиком 4 уровня заполнения отходами реактора 2, датчиком 5 температуры отходов и патрубком 6 выгрузки твердых отходов из реактора 2. Реактор 2 размещен в кожухе 7. Емкость 8 с топливом, например дизельным, подсоединена к устройству 9 сжигания топлива по магистрали с запорным устройством в виде крана 10. Дымосос 11 подсоединен к выходу из реактора 2 и ко входу дымовой трубы 12. Устройство 13 для сжигания продуктов разложения органических составляющих отходов подсоединено к выходу реактора 2 и в магистрали их соединения расположено запорное устройство в виде крана 14, датчик 15 контроля содержания водяного пара в смеси и датчик 16 концентрации органических (горючих) газов. Смеситель 17, парогенератор 18. Запорные устройства в виде кранов 19 и 20 устанавливают заданное соотношение водяного пара и продуктов сгорания в смеси. Температуру парогазовой смеси контролируют по показаниям датчика 21 температуры. Запорное устройство в виде крана 22 и датчик-расходомер 23 позволяют подавать парогазовую смесь из смесителя 17 в реактор 2 в заданном количестве. Регулированием запорного устройства в виде крана 24 устанавливают необходимое количество подаваемого в реактор теплоносителя. Подавая заданное количество теплоносителя в реактор 2, устанавливают заданную температуру нагрева отходов в реакторе. Через запорное устройство в виде крана 25 подают избыточный теплоноситель из смесителя 17 в кожух 7. Устройство 26 для измельчения твердых продуктов разложения выполнено в виде шнека. Через запорное устройство в виде крана 27 подают в устройство 26 от парогенератора 18 насыщенный водяной пар, скорость фильтрации которого контролируют по показаниям датчика 28, расположенного в устройстве 26. Датчик температуры 29 контролирует процесс охлаждения в устройстве 26. Устройство 26 снабжено патрубком с затвором 30. Из устройства 26 отходы выгружают в накопитель 31. Молотковая дробилка 32 служит для дробления выгруженных из накопителя 31 отходов. Шаровая мельница 33 предназначена для дальнейшего измельчения отходов. Грохот 34 и сепаратор 35 служат для последующей обработки измельченных отходов.
Устройство работает следующим образом. Работа рассмотрена на примере работы устройства по переработке радиоэлектронных отходов, содержащих провода в изоляции, микросхемы в полимерном кожухе, транзисторы, трансформаторы, залитые полимерной массой и др.
Из накопителя 1 отходы подают в реактор 2 через патрубок 3 в количестве, обеспечивающем заполнение реактора до заданного уровня, который контролируют по показанием датчика 4 уровня заполнения отходами. После этого из емкости 8 с топливом через кран 10 в устройство 9 сжигания топлива подают топливо и сжигают его, а продукты сгорания направляют в кожух 7, откуда их с помощью дымососа 11 выводят в дымовую трубу 12. Проходя через кожух 7, продукты сгорания нагревают реактор 2 с отходами, а сами охлаждаются. Температуру нагрева отходов в реакторе 4 контролируют по показаниям датчика температуры 5. При достижении заданной температуры отходов в реакторе 2, например, 270-900°С, начинается процесс термического разложения органических составляющих отходов (резина, пластмассы, клеи и др.) с выделением газообразных продуктов, которые через кран 14 подают в устройство 13 для сжигания продуктов разложения органических составляющих отходов, а продукты сгорания подают в смеситель 17. При этом, одновременно от парогенератора 18 в смеситель 17 подают водяной пар и смешивают его с продуктами сгорания газообразных продуктов разложения органических составляющих отходов. Таким образом, в качестве теплоносителя используют смесь из водяного пара и продуктов сгорания газообразных продуктов разложения органических составляющих отходов используют в качестве второй составляющей теплоносителя.
С помощью кранов 19 и 20 устанавливают соотношение водяного пара и продуктов сгорания в смеси в необходимом диапазоне 1:(1-10). В результате смешивания водяного пара и продуктов сгорания, температура смеси снижается (пар имеет температуру 100-110°С, а продукты сгорания - 1000°С). Температуру смеси контролируют по показаниям датчика 21 температуры и устанавливают в диапазоне 450-900°С путем регулирования кранами 19 и 20 соотношения в смеси водяного пара и продуктов сгорания. Полученную в смесителе 17 парогазовую смесь через кран 22 и датчик-расходомер 23 подают в реактор 2. Парогазовая смесь фильтруется через слой отходов и передает им тепло, которое расходуется на процесс термического разложения, поддержание температуры в реакторе и компенсацию тепловых потерь из реактора.
Температуру нагрева отходов в реакторе 2 контролируют по показаниям датчика температуры 5 и устанавливают равной 270°С-900°С путем регулирования краном 24 количества подаваемого в реактор 2 теплоносителя, а избыточный теплоноситель из смесителя 17 через кран 25 подают в кожух 7.
Образующиеся при термическом разложении газообразные продукты смешиваются с парогазовой смесью и через кран 14 выводятся из реактора 4 и подаются в устройство 13. В устройстве 13 данную смесь сжигают, а продукты сгорания подают в смеситель 17. При этом по показаниям датчика 15 контролируют содержание водяного пара в смеси.
В смесителе 17 смешивают водяной пар с продуктами сгорания в заданном соотношении, и полученную смесь подают в реактор 2.
В процессе термического разложения органических составляющих отходов количество выделяющихся газообразных продуктов с течением времени изменяется таким образом, что оно (количество газов) растет до достижения максимального значения, а затем уменьшается и практически снижается до нуля. Момент прекращения выделения газообразных продуктов означает окончание процесса термического разложения. Содержание газообразных продуктов разложения в выводимой из реактора смеси газов (продукты сгорания, водяной пара и продукты разложения) контролируют по показаниям датчика концентрации органических (горючих) газов 16. При снижении концентрации горючих газов в смеси до определенного значения прекращается процесс горения такой смеси в устройстве 13. Это также подтверждает то, что процесс термического разложения в реакторе 2 завершен.
После завершения процесса термического разложения открывают затвор патрубка 6 и твердые продукты из реактора 2 под действием собственного веса выгружаются в устройство 26 для измельчения твердых продуктов разложения, выполненное в виде шнека. После выгрузки твердых продуктов из реактора 2 закрывают затвор патрубка 6. От парогенератора 18 через кран - расходомер 27 в устройство 26 подают насыщенный водяной пар при температуре 100-110°С и устанавливают скорость фильтрации водяного пара через твердые продукты в диапазоне 0,5-5,0 м/с, что контролируют по показаниям датчика 28 скорости. В устройстве 26 твердые продукты перемешиваются, в результате чего они измельчаются, а подача водяного пара в отходы создает термические напряжения (аналогично подаче на разогретое тело холодного теплоносителя) под действием которых осуществляется дополнительное измельчение твердых продуктов (керамика и стекла растрескиваются, а композиционные материалы расслаиваются).
После выгрузки твердых продуктов, в реактор 2 загружают отходы и одновременно из устройства 26 в реактор 2 выводят водяной пар, который, профильтровавшись через твердые продукты разложения, нагрелся до температуры 300-600°С.
Водяной пар, проходя через слой отходов в реакторе 4, вытесняет воздух, который попадает в реактор при загрузке отходов, и нагревает отходы. Таким образом, тепло твердых продуктов разложения возвращают в реактор, что позволяет снизить энергетические затраты на процесс переработки, т.е. уменьшить количество сжигаемого в устройстве 9 топлива, что обеспечивает снижение выбросов продуктов сгорания в окружающую среду через дымовую трубу 12.
Процесс охлаждения твердых продуктов разложения в устройстве 26 контролируют по показаниям датчика 29 температуры, и при достижении температуры 100-110°С прекращают подачу водяного пара в устройство 26, открывают затвор 30 и отходы выгружают в накопитель 31.
Из накопителя 31 твердые продукты подают на дробление в молотковой дробилке 32, затем измельчают в шаровой мельнице 33, осуществляют грохочение на грохоте 34, магнитную сепарации на сепараторе 35 и далее магнитный концентрат направляют на гидрометаллургическую переработку.