СПОСОБ УНИЧТОЖЕНИЯ МУСОРА ДЕЙСТВУЮЩИХ СВАЛОК И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРЕРАБОТКИ МУСОРА СВАЛОК
METHOD FOR EXTERMINATION OF WASTE IN EXISTING DUMPS AND DEVICE FOR PROCESSING OF DUMP WASTES

Изобретение относится к технологиям и устройствам для переработки бытовых отходов и промышленного мусора действующих городских свалок до полной их ликвидации.
Известен способ очистки нефтезагрязненных слоев грунта, включающий запуск двигателя внутреннего сгорания и привод электрогенератора, нагрев теплоэлектронагревателя газогенераторов, пиролиз материала термической переработки в рабочей камере газогенератора с получением горючих и дымовых газов и продуктов термической переработки исходных материалов, газоотвод горючих и дымовых газов в конденсатор и получение жидкого топлива для двигателя внутреннего сгорания и тепла для нагрева воды в бойлере для бытовых нужд и для теплообменников малых помещений, получение электроэнергии для бытовых нужд от электрогенератора двигателя путем использования в качестве жидкого топлива двигателя продуктов пиролиза, утилизацию вредных газов двигателя путем их катализа, при этом охлаждение рабочей камеры газогенератора с внешней стороны производят отточной вентиляцией воздушной полости теплозащитного кожуха газогенератора с помощью насоса воздухозаборника двигателя при поступлении воздуха из окружающей атмосферы через отверстия перфорированного кожуха газогенератора, нагретый воздух отточной вентиляции перед поступлением в воздухозаборник двигателя смешивается с оставшейся частью горючих и дымовых газов после их конденсации и направляется в рабочую камеру двигателя, нефтезагрязненный грунт размещают в рабочей камере газогенератора на перфорированных поддонах, загружаемых в съемную перфорированную кассету, которую устанавливают с воздушным зазором от внутренней стенки рабочей камеры газогенератора, воздушный зазор камеры газогенератора разогревают открытым теплоэлектронагревателем, газогенераторы устанавливают в кузове мобильного транспортного средства и при необходимости в его прицепе и соединяют между собой газоотводами параллельно для поочередного включения и выключения, а загрузку и выгрузку кассет осуществляют грузовым гидроманипулятором транспортного средства [1].
Известный способ пиролиза горючих материалов позволяет производить точечное уничтожение площадей сваливаемых производственных и бытовых отходов, загрязняющих окружающую среду на больших площадях их хранения (например, городских свалках).
Известен способ отопления котельных и теплоэлектростанций, включающий загрузку исходного топлива в топку с камерой сгорания, сжигание исходного топлива и получение тепла, нагрев водяного котельного агрегата с получением горячей воды отопления или водяных паров высокого давления, поступающих в регистры коммунального отопления или на лопасти турбоэлектрогенератора, при этом топка с камерой сгорания обогревает газогенератор, в газогенератор подают горючий бытовой мусор или промышленные отходы и производят их пиролиз, продукты пиролиза в виде горючих газов и их жидкие конденсаты обратно направляют в топку с камерой сгорания при снижении расхода исходного топлива [2].
Известный способ отопления котельных и теплоэлектростанций не позволяет производить крупномасштабное уничтожение мусора свалок, что связано с затратами на его транспортную перевозку и хранение возле котельной или теплоэлектростанции.
Наиболее близким по технологической сущности к предлагаемому является способ переработки мусора городских свалок, заключающийся в профилировании территории свалки в процессе накопления мусора, экскавации мусора из свалки, сортировки мусора с отделением металлического лома, камней и несгораемых строительных отходов, брикетировании после сортировки отходов мусора, причем после профилирования территорию свалки разбивают на технологические площадки, которые посыпают торфом и при наличии древесными опилками, сортировку мусора ведут путем послойной циклической поверхностной переработки технологических площадок клыками роторных корчевателей торфяных пней и затем рабочими органами камнеуборочных строительно-дорожных машин с одновременным перемешиванием торфа и при наличии древесных опилок с мусором по глубине площадок и перетряской на сепараторах крупного, а затем мелкого металлического лома, камней и несгораемых строительных отходов с наполнением их в бункерах машин для дальнейшего вывоза за пределы свалки, а очищенный, перемешанный с торфом и при наличии древесными опилками мусор подвергают поверхностному измельчению путем послойного фрезерования комплексом фрезерных торфяных машин, сфрезерованную мусорную крошку в смеси с торфом и при наличии древесными опилками подвергают сушке под действием солнечной радиации в летнее время года или путем вымораживания влаги в зимнее время года и убирают в соответствии с технологией уборки фрезерного торфа для дальнейшего складирования в штабелях и брикетирования в бытовое топливо [3].
При широкомасштабном уничтожении больших площадей городских свалок мусора конечный продукт - топливные брикеты малокалориен и включает вредные для окружающей среды и здоровья человека вещества, выделяющиеся после его сгорания в открытой атмосфере.
Технологический результат по способу уничтожения мусора действующих свалок, заключающийся в профилировании территории свалки с созданием производственных технологических площадок, экскавации, выравнивании и уплотнении мусора на производственных площадках бульдозерами, сортировке поверхностного слоя мусора на технологических площадках с отделением металлического лома, камней и несгораемых строительных отходов путем послойной циклической переработки клыками роторного корчевателя пней и затем рабочими органами камнеуборочной дорожно-строительной машины с одновременными перемешиванием отсыпаемого на площадку торфа и или древесных опилок по глубине площадки и перетряской на сепараторах корчевателя крупного, а затем мелкого металлического лома, камней и несгораемых строительных отходов с наполнением их в бункерах машин для дальнейшего вывоза за пределы свалки, поверхностном измельчении очищенного перемешанного с торфом и (или) с древесными опилками мусора путем послойного фрезерования комплексом фрезерных торфяных машин, поверхностной сушке сфрезерованной мусорной крошки в смеси с торфом и (или) с древесными опилками под действием солнечной радиации в летнее время года или вымораживания влаги в зимнее время года, уборке в соответствии с технологией фрезерного торфа для дальнейшего складирования и хранения в штабелях, достигается тем, что на территории действующей свалки создают сменную технологическую площадку временного накопления поступающего мусора, профилируемую бульдозером, подсыпаемую торфом и (или) древесными опилками и перерабатываемую по мере роста слоев мусора роторным корчевателем пней с удалением металлического лома, крупных камней, несгораемого строительного мусора и древесины, а мусорную крошку круглогодично из штабелей хранения направляют в пиролизную установку, разогреваемую выхлопными газами, теплоэлектронагревателями или индуктором, работающими от генератора электрического тока двигателя внутреннего сгорания, мусорную крошку прокаливают без доступа кислорода с получением тепла, горячей воды, дымовых и горючих газов, которые пропускают через катализатор и через конденсатор жидкого топлива соответственно для работы двигателей внутреннего сгорания технологического комплекса и пиролизной установки или топок теплоэлектростанции.
Известна установка для очистки нефтезагрязненных слоев грунта, содержащая газогенераторы с теплоизолирующим кожухом и откидной крышкой, емкости рабочей камеры дозированной загрузки материалов термической обработки, выполненной с кольцевыми полостями и встроенными в них теплоэлектронагревателями, образующими воздухонагреватель замкнутого контура, электрогенератор питания теплоэлектронагревателей и электрических сетей рабочих и жилых помещений с приводом от двигателя внутреннего сгорания с топливной системой и системой водяного охлаждения, соответственно сообщающимися с конденсатором жидкого топлива из горючих и дымовых газов и бойлером горячей воды, выполненным заодно целое с конденсатором и связанных трубопроводом с теплообменником рабочих и жилых помещений, а также выполненного с насосом воздухозаборника и коллекторными трубами для отвода выхлопных газов из рабочих камер двигателя через катализатор вредных газов в атмосферу, газоотводы, соединяющие кольцевые полости рабочей камеры газогенератора с конденсатором жидкого топлива, причем теплоизолирующий кожух емкости и крышки рабочей камеры газогенератора дополнительно к термоизолирующим материалам оснащен воздушным изолятором замкнутого контура, выполненным с отточной вентиляцией с приводом от насоса воздухозаборника двигателя и сообщающимся с атмосферой через отверстия перфорированного кожуха, вентиляционный трубопровод соединяют последовательно полости кожухов газогенераторов с воздушной емкостью бака конденсатора жидкого топлива и далее от бака конденсатора подходит к воздухозаборнику двигателя, газоотводы горючих и дымовых газов параллельно соединяют рабочие камеры газогенераторов с конденсатором жидкого топлива и выходят в воздушную емкость от бака, рабочая камера газогенератора выполнена с перфорированной съемной кассетой с загруженным в нее на перфорированных поддонах нефтезагрязненным грунтом, при этом емкость рабочей камеры газогенератора выполнена с перфорированными ребрами жесткости, между которыми установлена кассета с зазором от емкости рабочей камеры и образующими кольцевую полость воздухонагревателя, в которой открыто установлен теплоэлектронагреватель, причем газогенераторы установлены в кузове мобильного транспортного средства, снабженного грузовым гидроманипулятором [1].
Недостатком известной установки для уничтожения горючих материалов является возможность точечного уничтожения площади сваливаемых производственных и бытовых отходов, загрязняющих окружающую среду на больших площадях их хранения.
Известно пиролизное устройство для термической переработки бытовых и промышленных отходов, содержащее газогенератор с теплоизолирующим кожухом и камерами дозированной загрузки и выгрузки зольных остатков и шлаков, а также швелькамеру с соосно расположенными наружным и внутренним вращающимися шнеками с перфорированными витками и с приводом прямой и обратной подачи, причем рабочие кольцевые полости между витками наружного шнека на входе сообщены с камерой загрузки, а на выходе - с камерой выгрузки, а внутреннего шнека - соответственно с камерой выгрузки и газоотводом, верхние части рабочих кольцевых полостей между витками наружного и внутреннего шнеков сообщены между собой и газоотводом, а нижняя часть внутреннего шнека сообщена с патрубком подвода выхлопных газов двигателя, а колосниковая решетка выполнена конической, причем витки наружного шнека выполнены внутренними и образуют совместно с наружными витками внутреннего шнека и цилиндрической стенкой швелькамеры замкнутый контур циркуляции отходов в виде тороидальной рабочей камеры, витки и стенки стволов шнеков и швелькамеры выполнены полыми со встроенными теплоэлектронагревателями, образующими воздухонагреватель замкнутого контура, коническая колосниковая решетка выполнена вращающейся и за одно целое с нижней частью стенки ствола наружного шнека, двигатель оснащен электрогенератором для привода шнеков и теплоэлектронагревателей, а также дозатором подвода горючих газов от газогенератора, причем газоотводные патрубки ствола внутреннего шнека сообщены с катализатором для отделения угарного газа и с камерой прокаливания остатков выхлопных газов, при этом для катализа резины автомобильных покрышек без предварительного их измельчения швелькамера выполнена со съемной крышкой, а между стенкой швелькамеры и витками внутреннего шнека выполнен зазор для размещения автомобильных покрышек так, чтобы внутренний шнек проходил через их отверстия, а сам внутренний шнек выполнен съемным с крышкой и его приводом, установленным на крышке [4].
Известная установка может производить точечную ликвидацию мусора свалки при необходимости его уничтожения по всей площади.
Известно устройство для отопления котельных и теплоэлектростанций, содержащее топку с камерой сгорания исходного топлива, сообщающуюся с нагреваемым водяным котельным агрегатом, связанным через систему трубопроводов с регистрами коммунального отопления или турбоэлектрогенераторами теплоэлектростанции, при этом топка с камерой сгорания через обогреваемые стенки связаны со швелькамерой газогенератора для пиролиза горючего бытового мусора или промышленных отходов, а газогенератор через отводные патрубки для продуктов их конденсации связан с топливными форсунками топки с камерой сгорания [2].
Доставка и хранение мусора на территории теплоэлектростанции в условиях городской черты неприемлемы для обеспечения экологической чистоты города.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для переработки мусора городских свалок, основная технологическая база которого включает комплекс профилирующих и подъемно-транспортных машин, сортировочную производственную площадку, брикетирующие прессы, причем производственная технологическая площадка выполнена в виде спрофилированных и отсыпных торфом и при наличии древесными опилками технологических площадок, устроенных по всей площади свалки мусора, а технологическая база выполнена из циклически работающего на технологических площадках свалки торфяного машинного комплекса, состоящего из роторного корчевателя с сепаратором и бункером-накопителем крупного металлического лома, камней и несгораемых строительных отходов и работающими вслед за ним камнеуборочной строительно-дорожной машиной с сепаратором и бункером-накопителем мелкого металлического лома, камней и несгораемых строительных отходов и машиной для поверхностно-послойного фрезерования очищенных и перемешанных с торфом и при наличии древесными опилками технологических площадок, а также из торфяных ворошилок, валкователей и уборочных машин фрезерного торфа для периодического сбора высушенной с торфом и при наличии древесными опилками мусорной крошки, подвергаемой брикетированию в торфяных прессах [3].
Существенным недостатком известного устройства для переработки мусора городских свалок является получение горючих мусорных брикетов, вредных при сгорании в топках теплоэлектростанций и в бытовых печах.
Технический результат по устройству для переработки мусора свалок, технологическая база которого включает комплекс профилирующих, подъемно-транспортных и циклически работающих торфяных машин, состоящий из роторного корчевателя пней с сепаратором и бункером-накопителем крупного металлического лома, камней и несгораемых строительных отходов и работающих вслед за ним камнеуборочной строительно-дорожной машины с сепаратором и бункером-накопителем мелкого металлического лома, камней и несгораемых строительных отходов и машины для поверхностно-послойного фрезерования очищенных и перемешанных с торфом и (или) древесными опилками технологических площадок, а также торфяных ворошилок, валкователей и уборочных машин фрезерного торфа для периодического сбора высушенной с торфом и (или) с древесными опилками мусорной крошки, а также комплекс производственных площадок в виде спрофилированных и отсыпанных торфом и (или) древесными опилками технологических площадок и площадок складирования мусорной крошки в штабели, достигается тем, что технологическая база оснащена сменной производственной площадкой временного наполнения и сортировки поступающего мусора, подвергаемой переработке роторным корчевателем при периодической отсыпке слоя торфа и (или) древесных опилок, а в технологический комплекс машин включена установка для пиролизной переработки мусорной крошки из штабелей их накопления, работающая от двигателя внутреннего сгорания с получением горячей воды, электрического тока, жидкого топлива, зольных остатков, установленная на территории свалки или на территории теплоэлектростанции, работающей на горючих газах - продукте пиролиза приводимой мусорной крошки.
Предлагаемое изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 представлена блок-схема и схематично рабочие органы циклически действующего на спрофилированных технологических площадках свалки мусора технологического машинного комплекса, состоящего из периодически действующих в определенной последовательности торфяных и дорожно-строительных машин, фиг.2 - общий вид пиролизной установки с двигателем внутреннего сгорания, установленной на свалке, фиг.3 - общий вид устройства для отопления котельных и теплоэлектростанций топливом из мусорной крошки, полученным методом пиролиза.
Устройство для переработки мусора свалок (фиг.1) состоит из периодически и последовательно работающих друг за другом по замкнутому круглогодичному циклу торфяных и дорожно-строительных машин, состоящих из профилировщиков 1 технологических площадок свалки мусора в виде бульдозеров и шнековых профилировщиков торфа типа МТП-52, самоходного корчевателя 2 в виде корчевателя пней МТП-81, следующего за ним рабочего органа камнеуборочной дорожно-строительной машины 3 с сепараторами 4 крупных и мелких твердых включений и бункерами-накопителями 5, машины послойно-последовательного фрезерования в виде торфяного фрезера 6 типа МТП-42А с тарельчатыми фрезами 7, способными фрезеровать в том числе промороженную торфяную залежь с кустарником на глубину 0,4 м, периодически выезжающих ворошилок 8 для сушки мусорной крошки типа ВФ-1 ВС3, а также для уборки высушенной мусорной крошки штабелюющей машины 9 типа МТФ-71 или бункерных ковшовых, или пневмоуборочных машин 10 типа МТФ-43, убирающих мусорную крошку с валков, подготовленных валкователем 11 торфа типа ВФТ-37, и доставляющих ее к штабелюющей машине 9, а также из круглогодично работающей пиролизной установки 12 (фиг.1, 2) для переработки фрезерной крошки из штабелей на свалке в сажу и зольные остатки с получением жидкого топлива для машин, горячей воды, электрического тока без вредных выбросов в окружающую среду, либо из пиролизной установки 13 теплоэлектростанции (ГЭС) (фиг.3), работающей на топливе - продукте пиролиза мусорной крошки, доставляемой из штабелей мусорной крошки свалки.
Способ уничтожения мусора действующих свалок предлагаемым устройством реализуется следующим образом. Профилировщиками 1 (фиг.1) - бульдозером, а затем шнековым профилировщиком (МТП-52) делают и равняют на всей площади свалки технологические складскую и разрабатываемые площадки, которые покрывают слоями сухого торфа и (или) слоями древесных опилок и перемешивают с поверхностным слоем мусора в процессе извлечения крупных и мелких включений металлического лома, камней и несгораемых твердых строительных отходов ротором корчевателя 2 (МТП-81) и идущей за ним камнеуборочной дорожно-строительной машиной 3, производящими извлечение и сепарацию включений мусора на сепараторах 4 и их транспортировку в бункеры-накопители 5 для дальнейшего вывоза за пределы свалки и вторичной переработки. Очищенную от твердых включений технологическую площадку фрезеруют послойно фрезером 6 (МТП-42А), например, с дисковыми фрезами 7, с получением измельченной мусорной крошки, смешанной с торфом и (или) древесными опилками, которые в процессе сушки ворошат ворошилками 8 (ВФ-1 ВСЗ) и собирают в штабели штабелюющей машиной 9 (МТМ-71) или собирают в бункеры уборочных машин 10 (МТФ-43) из валков, подготовленных валкователями 11 (ВФТ-37). Собранная в штабеля или бункерными уборочными машинами мусорная крошка на свалке поступает в пиролизную установку 12 (фиг.2), работающую от двигателя внутреннего сгорания. Пиролиз мусорной крошки проводят путем ее перемещения по замкнутому тороидальному контуру в горячих газах с выжиганием углеродистых остатков. Зольные остатки и шлаки просеиваются, накапливаются и периодически выгружаются. Продукты пиролиза - дымовые и горючие газы и выхлопные газы двигателя поступают в катализатор для отделения угарного газа и далее их прокаливают. Горючие газы конденсируют в жидкие продукты и направляют в дозатор двигателя, полностью переключенного на работу с горючими отходами пиролиза. При этом электрогенератор двигателя питает электроэнергией две-три и более пиролизные установки и дает освещение. Дымовые и выхлопные газы подвергают очистке и полному дожиганию остатков в камере прокаливания без выброса вредных частиц в атмосферу, а горючие газы используют для работы двигателя при экономии основного топлива.
Из штабелей свалки мусорную крошку перевозят к пиролизной установке теплоэлектростанции 13 (фиг.3). В результате пиролиза мусорной крошки получают горючие газы и их жидкие конденсаты, которые направляют в топку с камерой сгорания при снижении расхода исходного топлива с получением тепла, нагревом водяного котельного агрегата с получением горячей воды отопления или водяных паров высокого давления, поступающих в регистры коммунального отопления или на лопасти турбоэлектрогенератора.
Предлагаемые способ и устройство технологического комплекса для переработки мусора свалок легко реализуются в пригородах, расположенных вблизи торфообрабатывающих предприятий Московской, Тверской, Санкт-Петербургской и многих других областей, где в сегодняшний рыночный период торфяная отрасль народного хозяйства простаивает и существует большой современный парк торфяных машин, способных перерабатывать мусор городских свалок без затрат на создание стационарных мусороперерабатывающих заводов из бюджетных статей области и города. При этом повышается экология окружающей свалку среды за счет использования антисептических свойств насыпных слоев торфа, нейтрализующих гнилостные процессы в пищевых отходах свалки, активно утилизируются древесные опилки как отходы деревообрабатывающей промышленности без их сжигания. Сушка сфрезерованной мусорной крошки совместно с торфом и при наличии - с древесными опилками ведется до требуемой эксплуатационной влажности, достаточной для эффективной работы пиролизных установок свалок и ТЭС без вредных выбросов в окружающую среду. К предполагаемым изобретениям имеется повышенный интерес со стороны администрации областей и городов страны, а также торфяных предприятий.
Источники информации
1) Патент RU №2319074. Способ очистки нефтезагрязненных слоев грунта и установка для очистки нефтезагрязненных слоев грунта. / Кокарев В.А., Виноградов Н.В., F23G 5/00,27.02.2006 (аналог по способу и устройству).
2) Патент RU №2236640. Способ отопления котельных и теплоэлектростанций и устройство для его осуществления. / Кокарев В.А., F23B 7/00, от 22.04.2002 (аналог по способу).
3) Патент RU №2253668. Способ переработки мусора городских свалок и устройство для переработки мусора, городских свалок. / Хрусталев Е.Н., Хрусталева Т.М., Хрусталева И.Е., C10L 5/48, B09B 3/00, 12.11.2003 (прототип по способу).
4) Патент RU №2235947. Пиролизное устройство для термической переработки бытовых и промышленных отходов. / Кокарев В.А., Кокарев В.В., F23G 5/027, 07.03.2002. (Аналог по устройству).