Установка для утилизации отходов
INSTALLATION FOR WASTES RECYCLING

Изобретение относится к переработке (утилизации) отходов коммунальных служб, городских хозяйств, промышленных и сельскохозяйственных предприятий. В частности, установка для утилизации отходов может быть использована для переработки (утилизации) использованных шин, иловых осадков, биомассы, загрязненных почв, древесных отходов, нефтешлама и т.п. в местах образования отходов и загрязнений особенно в труднодоступных местах.
Наиболее близкой по конструкции к предложенному изобретению является «Установка для утилизации медицинских отходов» (Патент РФ №170802), содержащая пиролизный реактор с шлюзовыми загрузочным и разгрузочным устройствами и горелкой, внутренний объем пиролизного реактора снабжен перемещающим устройством непрерывного действия, выход пиролизной камеры соединен с устройством выгрузки, включающим шнековый транспортер, а полость пиролизной камеры соединена с помощью газохода парогазовой смеси, с устройствами очистки, охлаждения и конденсации парогазовой смеси.
Важным недостатком устройства при его использовании для утилизации медицинских отходов является то, что не обеспечивается равномерность прогревания ложа пиролизного реактора и, как следствие, возникает нестабильность протекания процесса пиролиза, что в свою очередь сказывается на качестве реакции пиролиза и приводит к уменьшению объема переработки сырья. Конструкция топочной полости пиролизного реактора не позволяет обеспечить необходимый и оптимальный температурный режим в зоне прохождения реакции пиролиза и данное обстоятельство влияет на качество переработки и уменьшение объема переработки сырья.
Техническим результатом, на решение которого направлено изобретение, является обеспечение равномерности прогревания ложа пиролизного реактора и, как следствие, стабильного протекания процесса пиролиза, что в свою очередь сказывается на качестве реакции пиролиза и приводит к увеличению объема перерабатываемого сырья. А также обеспечение равномерного смешивания холодного воздуха с теплоносителем для обеспечения регулирования температуры в топке пиролизного реактора.
Технический результат достигается за счет того, что установка для утилизации отходов, содержит пиролизный реактор с шлюзовыми загрузочным и разгрузочным устройствами и горелкой, внутренний объем пиролизного реактора снабжен перемещающим устройством непрерывного действия, выход пиролизной камеры соединен с устройством выгрузки, включающим шнековый транспортер, а полость пиролизной камеры соединена с помощью газохода парогазовой смеси, с устройствами очистки, охлаждения и конденсации парогазовой смеси, при этом в зоне нагрева пиролизного реактора установлен коллектор, соединенный с горелкой и обеспечивающий оптимальное движение конвективных потоков теплоносителя, а верхняя часть рабочей зоны пиролизного реактора выполнена в виде купола, соединенного с газоходом, что обеспечивает оптимизацию движения конвективных потоков парогазовой смеси, при этом установка снабжена вентилятором подачи холодного воздуха в зону нагрева пиролизного реактора и коллектором охлаждения зоны нагрева пиролизного реактора, для обеспечения равномерного смешивания холодного воздуха, движущегося от вентилятора, и горячего теплоносителя во всей зоне нагрева пиролизного реактора. Установка снабжена дополнительными перемещающими устройствами непрерывного действия. Перемещающее устройство непрерывного действия выполнено в виде трубы - ложе и расположенного в нем шнека и дополнительно содержит скребки и/или лопатки, расположенные под определенным углом относительно оси шнека.
Коллектор, установленный в зоне нагрева пиролизного реактора, состоит из приемной трубы коллектора и одного или нескольких отрезков труб определенного диаметра и длины с торцевыми отводами, предназначенными для обеспечения равномерной подачи теплоносителя в разные участки наружной поверхности нижней части рабочей зоны перемещения сырья пиролизного реактора. Коллектор охлаждения зоны нагрева пиролизного реактора состоит из отрезков одной или нескольких труб определенного диаметра с торцевыми отводами, предназначенными для создания необходимых условий по обеспечению равномерного охлаждения разных участков нижней части рабочей зоны перемещения сырья пиролизного реактора.
Сущность предлагаемого технического решения поясняется чертежом, где на фиг. 1 представлена принципиальная схема установки, фиг. 2 разрез установки, фиг. 3 представлен коллектор, установленный в нижней части рабочей зоны пиролизного реактора.
Установка содержит приемный бункер с встроенным шлюзовым загрузочным устройством дискретного действия 1, пиролизный реактор 2 с нижней частью рабочей зоны перемещения сырья пиролизного реактора 2.2 и верхней частью рабочей зоны перемещения сырья пиролизного реактора, выполненной в виде купола 2.3, коллектор 3 установленный в зоне нагрева пиролизного реактора 2.1, включающий приемную трубу коллектора 3.1 и одну или несколько труб определенного диаметра с торцевыми отводами 3.2, горелку 4, коллектор охлаждения зоны нагрева пиролизного реактора 5, эжектор 6, перемещающее устройство непрерывного действия выполнено в виде трубы - ложе 7 и расположенного в нем шнека 8, шлюзовое разгрузочное устройство 9, устройство выгрузки, включающее шнековый транспортер для выгрузки и охлаждения твердых продуктов пиролиза 10, фильтр циклонного типа 11, фильтр очистки парогазовой смеси 12, колонны охлаждения и конденсации парогазовой смеси 13.
Установка работает следующим образом:
Отходы (сырье) после прохождения шлюзового загрузочного устройства дискретного действия 1 попадает в пиролизный реактор 2. По мере передвижения сырья в пиролизном реакторе 2 под воздействием температуры и без присутствия кислорода происходит реакция пиролиза, в результате которой образуется парогазовая смесь и твердые продукты пиролиза. Парогазовая смесь попадает в устройства очистки, охлаждения и конденсации парогазовой смеси 11-13. Твердые продукты пиролиза, пройдя шлюзовое разгрузочное устройство 9, посредством шнекового транспортера для выгрузки и охлаждения твердых продуктов пиролиза 10 выводятся наружу для дальнейшего использования. Охлажденные продукты пиролиза в виде газа и жидкости направляют для дальнейшего использования в качестве альтернативного топлива в целях получения возобновляемой тепловой и электрической энергии для собственных нужд либо в целях поставки другим потребителям. Часть топлива направляют в горелку 4 для сжигания с целью поддержания необходимой температуры в зоне нагрева. Шлюзовое загрузочное устройство дискретного действия 1 обеспечивает контролируемое перемещение сырья в нижнюю часть рабочей зоны перемещения сырья пиролизного реактора 2.2, а также благодаря вращению многосекционной крыльчатки, одновременно предотвращает пропускание воздуха в рабочую зону перемещения сырья пиролизного реактора. В зоне нагрева пиролизного реактора 2.1 обеспечивается необходимый стабильный температурный режим для нижней части рабочей зоны перемещения сырья пиролизного реактора 2.2, так называемого ложа 7. Зона нагрева пиролизного реактора 2.1 представляет собой пространство, в котором перемещается теплоноситель в виде горячего воздуха, нагретого до необходимой температуры. Нагрев теплоносителя происходит благодаря сжиганию различных видов топлива. Устройством, обеспечивающим устойчивое сгорание топлива, могут служить разнообразные горелки 4 с автоматизированным или иным способом регулирования процесса горения. При этом с целью поддержания равномерного и стабильного прогрева необходимой поверхности нижней части рабочей зоны перемещения сырья пиролизного реактора 2.2 используется коллектор 3, установленный в зоне нагрева пиролизного реактора 2.1, позволяющий организовать конвективные потоки, обеспечивающие равномерную подачу теплоносителя к разным участкам наружной поверхности нижней части рабочей зоны перемещения сырья пиролизного реактора 2.2. Коллектор 3, установленный в зоне нагрева 2.1, состоит из приемной трубы коллектора 3.1 и одной или несколько труб определенного диаметра с торцевыми отводами 3.2. Для обеспечения оптимизации движения конвективных потоков теплоносителя торцевые отводы коллектора 3.2 располагаются на определенном расстоянии друг от друга. Равномерный и стабильный прогрев необходимой поверхности нижней части рабочей зоны перемещения сырья пиролизного реактора 2.2, достигается применением торцевых отводов как одинакового, так и разного диаметра в коллекторе 3 зоны нагрева пиролизного реактора 2.1. Регулирование температуры в зоне нагрева пиролизного реактора 2.1 обеспечивается как настройками горелки 4, так и посредством подачи холодного воздуха в зону нагрева пиролизного реактора 2.1. Подача холодного воздуха в зону нагрева пиролизного реактора 2.1 осуществляется при помощи вентилятора. Организация равномерного смешивания холодного воздуха, движущегося от вентилятора, и горячего теплоносителя во всей зоне нагрева пиролизного реактора 2.1 обеспечивается при использовании коллектора охлаждения зоны нагрева пиролизного реактора 5. Коллектор охлаждения зоны нагрева пиролизного реактора 5 состоит из отрезков одной или нескольких труб определенного диаметра с торцевыми отводами, предназначенными для создания необходимых условий по обеспечению равномерного охлаждения разных участков нижней части рабочей зоны перемещения сырья пиролизного реактора 2.2. Для обеспечения оптимизации движения конвективных потоков холодного воздуха торцевые отводы в коллекторе охлаждения зоны нагрева пиролизного реактора 5 располагаются на определенном расстоянии друг от друга. Для обеспечения равномерного и стабильного смешивания холодного воздуха и теплоносителя в зоне нагрева пиролизного реактора 2.1 диаметры торцевых отводов коллектора охлаждения зоны нагрева пиролизного реактора 5 могут быть как одинаковыми, так и разными. Подача холодного воздуха в зону нагрева пиролизного реактора 2.1 может быть организована как снизу, так и сбоку зоны нагрева пиролизного реактора 2.1. Отвод выхлопных газов из зоны нагрева пиролизного реактора 2.1 осуществляется с применением эжектора 6, конструкция которого обеспечивает необходимое разрежение в месте выхода теплоносителя из зоны нагрева пиролизного реактора 2.1. Выхлопные газы из зоны нагрева пиролизного реактора 2.1 могут быть направлены, при необходимости, на очистку. Основная задача нижней части рабочей зоны перемещения сырья пиролизного реактора 2.2 организовать перемещение сырья посредством шнека 8 таким образом, чтобы обеспечить за минимальное время реакцию пиролиза в полном объеме. В нижней части рабочей зоны перемещения сырья пиролизного реактора 2.2 может быть установлен один, два или несколько перемещающих устройств непрерывного действия, каждый из которых выполнен в виде трубы - ложе 7 и расположенного в нем шнека 8. Вверху ложа 7 на определенном расстоянии друг от друга имеются отверстия определенного размера для беспрепятственного прохождения вверх высвободившейся парогазовой смеси. Для улучшения процесса перемещения и перемешивания сырья, а также для увеличения скорости прохождения реакции пиролиза, в пространстве между винтами шнека 8 расположены под определенным углом и определенной формы скребки и/или лопатки. Верхняя часть рабочей зоны перемещения сырья пиролизного реактора 2.3 представляет собой выполненный из листовой стали купол. Купол предназначен для организации беспрепятственного перемещения образовавшейся в процессе пиролиза парогазовой смеси. Форма купола представляет собой усеченную пирамиду, боковые грани которой имеют форму разнобокой трапеции, а верхнее основание которой имеет площадь, достаточную только лишь для размещения газохода. Данная геометрическая форма купола обеспечивает необходимые условия для оптимизации движения конвективных потоков парогазовой смеси. Выгрузка твердых продуктов пиролиза из пиролизного реактора 2 осуществляется с помощью промежуточного бункера, расположенного в самом конце нижней части рабочей зоны перемещения сырья пиролизного реактора 2.2. Бункер может иметь конусовидную или другую форму и предназначен для перегрузки твердых продуктов пиролиза из нижней части рабочей зоны перемещения сырья пиролизного реактора 2.2 в устройство выгрузки, включающее шнековый транспортер для выгрузки и охлаждения твердых продуктов пиролиза 10. Наличие бункера позволяет использовать шлюзовое разгрузочное устройство 9, способное предотвратить образование заторов в нижней части бункера, а также для минимизации попадания воздуха в рабочую зону перемещения сырья пиролизного реактора со стороны устройства выгрузки. Устройства очистки, охлаждения и конденсации парогазовой смеси состоят из фильтра циклонного типа 11, фильтра очистки парогазовой смеси 12, а также колонн охлаждения и конденсации парогазовой смеси 13.
Таким образом, совокупность указанных существенных признаков обеспечивает возможность экологически безопасной термической утилизации отходов, возможность непрерывной работы установки, экономию топлива и экологическую безопасность выбросов в окружающую среду.