УСТАНОВКА ДЛЯ ПЕРЕРАБОТКИ ТВЕРДЫХ ОТХОДОВ

Полезная модель относится к области переработки и утилизации твердых отходов, содержащих полимерные соединения, и может быть использована для переработки изношенных автопокрышек и других армированных металлом резинотехнических изделий.
Известна установка пиролиза бытовых отходов, содержащая камеру предварительной сушки бытовых отходов, ленточный транспортер, электромагнитный сепаратор, шнековый транспортер-подъемник, печь с нагревательными элементами, герметичную камеру, размещенную внутри печи, систему конденсации парогазовой смеси, состоящую из теплообменника, фильтра, соединенных между собой и с герметичной камерой трубопроводом, газгольдер и приемник твердого остатка (см. пат. РФ №35257, В09В 3/00, F23G 5/027).
Недостатками известной установки является низкая экологическая безопасность в результате того, что в камере предварительной сушки отходов при температуре 150-200°С образуются вредные соединения-диоксины, которые попадают в атмосферу. Кроме того, использование значительного количества энергоемкого оборудования, например, рыхлителя бытовых отходов, ленточного транспортера, электромагнитного сепаратора и шнекового транспортера-подъемника, приводит к увеличению энергоемкости известной установки при переработке отходов.
Наиболее близким аналогом к заявляемому объекту является способ термической переработки изношенных шин, в котором описана установка для их переработки, содержащая реактор с механизмом выгрузки твердых остатков, соединенную с полостью реактора камеру конденсации отходящих газов, газоход с топкой и систему охлаждения. При этом реактор установлен вертикально, а система охлаждения выполнена в виде охлаждаемого бункера, установленного снаружи реактора (см. пат. РФ №2139187, В29В 17/00, F23G 7/12).
Недостатком данной установки является невысокая экологичность из-за возможного загрязнения окружающей среды путем частичного попадания из нее в атмосферу углеводородного газа, в котором содержатся такие вредные компоненты, как сероводород, серооксид углерода, сероуглерод, меркаптаны, а также за счет попадания сульфидов и дисульфидов, которые остаются ядовитыми даже после дожигания в тепловых агрегатах. Кроме того, известная установка является энергоемкой в результате большого расхода тепловой и электрической энергии на осуществление процесса переработки изношенных автомобильных шин.
Техническая задача, решаемая заявляемой полезной моделью, заключается в повышении экологической безопасности установки при одновременном снижении ее энергоемкости.
Поставленная задача решается тем, что в известной установке для переработки твердых отходов, преимущественно, изношенных автопокрышек, содержащей реактор с механизмом выгрузки твердых остатков, соединенную с полостью реактора камеру для конденсации отходящих газов, газоход с топкой и систему охлаждения, согласно гюменению, реактор выполнен в виде горизонтально установленной замкнутой трубы с герметичной торцевой крышкой, газоход выполнен в виде изогнутого элемента, нижний прямолинейный участок которого закреплен на наружной поверхности реактора в плоскости, проходящей через его вертикальную ось симметрии, его вертикальный участок заведен в полость реактора и жестко закреплен на торцевой стенке, а сопряженный с ним верхний прямолинейный участок газохода расположен в подвешенном состоянии в полости реактора выше его горизонтальной оси, через торцевую крышку выведен наружу реактора и соединен с возможностью разъема с концевым участком, сообщающимся с последовательно установленными утилизатором тепла и устройством для очистки отработанных продуктов горения, система охлаждения выполнена в виде наружного трубопровода, форсунки которого установлены внутри реактора над верхним прямолинейным участком газохода с равномерным шагом, а механизм выгрузки твердых остатков выполнен в виде установленных в полости реактора двух выталкивателей с общим приводом возвратно-поступательного движения, причем один выталкиватель выполнен в виде свободно надетой на верхний прямолинейный участок газохода пластины с отогнутыми в сторону торцевой крышки кромками, а установленный под ним другой выталкиватель выполнен в виде пластинчатого скребка, контактирующего с поверхностью нижней части полости реактора.
При этом реактор выполнен в виде замкнутой цилиндрической трубы или трубы с квадратным поперечным сечением.
Кроме того, полость реактора соединена, по меньшей мере, с двумя камерами для конденсации отходящих газов.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где:
- на фиг.1 - схематично изображен общий вид установки для переработки твердых отходов, продольный разрез;
- на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1;
- на фиг.3 - схематично изображен реактор с квадратным сечением трубы, поперечный разрез.
Установка для переработки твердых отходов, преимущественно, изношенных автопокрышек содержит реактор 1 (фиг.1-3), выполненный в виде горизонтально установленной замкнутой трубы круглого или квадратного поперечного сечения, с герметично закрывающейся торцевой крышкой 2 (фиг.1), топку 3, соединенную с газоходом 4, который выполнен в виде изогнутого элемента. При этом нижний прямолинейный участок 5 (фиг.1-3) газохода 4 жестко закреплен на наружной поверхности реактора 1 в плоскости, проходящей через его вертикальную ось симметрии, вертикальный участок 6 (фиг.1) газохода 4 заведен в полость 7 (фиг.1-3) реактора 1 и жестко закреплен на торцевой стенке 8 (фиг.1) последнего, а сопряженный с вертикальным участком 6 верхний прямолинейный участок 9 газохода 4 расположен в подвешенном состоянии в полости 7 реактора 1 выше его горизонтальной оси и через торцевую крышку 2 выведен наружу реактора 1, где соединен с возможность разъема с концевым участком 10 газохода 4. При этом указанный концевой участок 10 газохода 4 соединен последовательно с утилизатором тепла 11 и устройством для очистки отработанных продуктов горения 12.
В качестве утилизатора тепла 11 в заявляемой установке может быть использован любой известный утилизатор, например, воздухо-воздушный теплообменник, описанный в журнале «Современные технологии автоматизации». - 2006. - №2. - с.86-87.
А в качестве устройства для очистки отработанных продуктов горения 12 может быть использован, например, экстрактор типа К-54, описанный в журнале «Химия и технология топлива и масел». - 2004. - №1. - с.24-25.
Система охлаждения реактора 1 выполнена в виде наружного трубопровода 13 (фиг.1-3), форсунки 14 которого установлены герметично в полости 7 реактора 1 над верхним прямолинейным участком 9 газохода 4. Причем по длине указанного участка 9 форсунки 14 (фиг.1) расположены с равномерным шагом, что позволяет при работе установки обеспечить равномерное орошение и охлаждение всего объема твердых остатков, что приведет к образованию паровоздушной среды, способствующей активному насыщению ее вредными примесями, которые затем вместе с паром будут полностью выведены из полости 7 реактора 1 на утилизацию. В результате этого при разгерметизации реактора 1 предотвращается выброс химически вредных веществ в атмосферу.
Кроме того, реактор 1 имеет механизм выгрузки твердых остатков, состоящий из двух выталкивателей, соответственно 15 и 16 (фиг.1-3), установленных внутри полости 7 реактора 1 и имеющих общий привод возвратно-поступательного движения 17 (фиг.1). При этом выталкиватель 15 выполнен в виде пластины 18 (фиг.2, 3) с отогнутыми кромками 19 и центральным отверстием 20 (фиг.2, 3), диаметр которого превышает диаметр верхнего прямолинейного участка 9 газохода 4. Пластина 18 выталкивателя 15 (фиг.1) через отверстие 20 надета на указанный участок 9 газохода 4 с возможностью возвратно-поступательного движения по нему вдоль полости 7 реактора 1. При этом кромки 19 пластины 18 обращены в сторону торцевой крышки 2 реактора 1. Для обеспечения надежности захвата выгружаемых из полости 7 реактора 1 твердых отходов, выталкиватель 15 (фиг.1-3) может иметь в поперечном сечении  , 〕 или )-образную форму.
Выталкиватель 16 (фиг.1-3) установлен с возможностью возвратно-поступательного движения в нижней части полости 7 реактора 1. При этом выталкиватель 16 выполнен в виде пластинчатого скребка, форма которого конгруэнтна форме указанной части полости 7 реактора 1, что обеспечивает возможность контакта скребка с поверхностью указанной части полости 7 реактора 1 при движении.
Кроме того, полость 7 реактора 1 соединена, по меньшей мере, с двумя камерами для конденсации отходящих газов, соответственно 21 и 22. Причем с полостью 7 реактора 1 камера 21, предназначенная для конденсации углеводородных газов, соединена трубопроводом 23, а камера 22, предназначенная для конденсации водяного пара, соединена трубопроводом 24.
Работает установка следующим образом.
Предварительно концевой участок 10 (фиг.1) газохода 4 отсоединяют от его верхнего прямолинейного участка 9 и снимают торцевую крышку 2. Выталкиватели 15 и 16 механизма выгрузки твердых остатков, установленные внутри полости 7 реактора 1, находятся при этом в крайнем положении у торцевой стенки 8 реактора 1. Заслонка (на фиг. не показано) трубопровода 23, соединенного с камерой 21 для конденсации углеводородных отходящих газов, находится в открытом положении, а заслонка (на фиг. не показано) трубопровода 24, соединенного с камерой 22 для конденсации отходящего водяного пара, - в закрытом положении.
Затем изношенные автопокрышки загружают в полость 7 реактора 1 путем нанизывания их на верхний прямолинейный участок 9 газохода 4, после чего реактор 1 герметично закрывают торцевой крышкой 2, а участок 9 газохода 4 посредством стыковочного элемента (на фиг. не показано) соединяют с концевым участком 10 газохода 4. Из топки 3 (фиг.1) продукты горения топлива поступают в газоход 4 и, последовательно двигаясь по всем участкам изогнутого газохода 4, обеспечивают нагрев их. При этом рост температуры в полости 7 реактора 1 до 450-500°С обеспечивается за счет передачи тепла через стенки нижнего прямолинейного участка 5, вертикального участка 6 и верхнего прямолинейного участка 9 газохода 4. Изношенные автопокрышки, подвешенные в полости 7 реактора 1, нагреваются, синтетический каучук при температуре 450-500°С расплавляется и стекает в нижнюю часть полости 7 реактора 1 с образованием углеводородной смеси, а металлический корд, содержащийся в них, остается висеть на верхнем прямолинейном участке 9 газохода 4. Образовавшаяся при этом газовая смесь из полости 7 реактора 1 через трубопровод 23 поступает в камеру 21 для конденсации отходящих углеводородных газов, где происходит их конденсация и разделение на легкие и тяжелые углеводороды. При этом легкие углеводороды направляются в топку 3 для поддержания термического процесса, а тяжелые углеводороды собираются в виде жидкого продукта и могут быть использованы в качестве печного топлива при обогреве зданий и сооружений.
Одновременно с этим отработанные продукты горения по концевому участку 10 газохода 4 последовательно поступают вначале в утилизатор тепла 11, где происходит их охлаждение, а затем в устройство для очистки отработанных продуктов горения 12, откуда очищенный газ, не имеющий цвета и запаха, выбрасывается в атмосферу, так как соответствует санитарно-эпидемиологическим нормам.
После завершения процесса термического разложения резины и вывода из полости 7 углеводородной смеси, заслонку (на фиг. не показано) трубопровода 23, закрывают, а заслонку (на фиг. не показано) трубопровода 24, соединенного с камерой 22 для конденсации отходящего пара, открывают. Затем в полость 7 реактора 1 через форсунки 14 подают воду, которая равномерно орошает твердые остатки, охлаждая их. При этом образующийся водяной пар активно насыщается вредными газообразными примесями и через трубопровод 24 поступает в камеру 22, где конденсируется в техническую воду, которая вновь поступает в наружный трубопровод 13 для охлаждения твердых остатков.
После окончания указанного технологического цикла заслонку трубопровода 24, соединенного с камерой 22, закрывают. Концевой участок 10 отсоединяют от его верхнего прямолинейного участка 9 и с реактора 1 снимают крышку 2. Твердые остатки из полости 7 реактора 1 выгружают при помощи выталкивателей 15 и 16 (фиг.1-3), приводимых в действие общим приводом возвратно-поступательного движения 17.
При этом выталкиватель 15 (фиг.1-3), выполненный в виде пластины 18 с отогнутыми кромками 19, обеспечивает надежный захват металлического корда, находящегося в подвешенном состоянии на верхнем прямолинейном участке 9 газохода 4, и выталкивает его наружу. А выталкиватель 16, выполненный в виде пластинчатого скребка, перемещаясь вдоль полости 7 реактора 1, осуществляет выгрузку углеродсодержащего остатка, находящегося в нижней части полости 7.
Полученный в процессе переработки автопокрышек металлический корд направляют на переплав на металлургические заводы, а углеродсодержащий остаток - в лакокрасочное производство, где он может быть использован в качестве наполнителя.
Затем технологический цикл переработки изношенных автопокрышек повторяют.
Таким образом, заявляемая установка для переработки твердых отходов, преимущественно, изношенных автопокрышек, позволяет повысить ее экологическую безопасность путем полной утилизации перерабатываемых отходов и предотвращения вредных выбросов в атмосферу.
Одновременно с этим заявляемая установка имеет небольшую энергоемкость за счет осуществления в ней замкнутого технологического цикла по переработке отходов, обеспечивающего использование собственных тепловых ресурсов, а также за счет минимального количества используемого в установке электрооборудования, что позволяет снизить энергоемкость ее по сравнению с прототипом примерно на 20-25%.