Патент на изобретение №2331020

(54) СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОГО ОБЕЗВРЕЖИВАНИЯ И УТИЛИЗАЦИИ ОРГАНИЧЕСКИХ ОТХОДОВ И МОБИЛЬНАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

(57) Реферат:

Группа изобретений относится к способу и устройству для термического обезвреживания и утилизации органических отходов. Мобильная установка содержит печь пиролизного типа, модуль для подачи воздуха и энергоносителя в камеру сгорания печи, установленный на грузовой платформе автомашины или прицепа погрузо-разгрузочный механизм с грузовым подъемником, систему энергоснабжения, систему ручного или автоматизированного управления процессом горения, дожигания и утилизации, систему утилизации тепла, малогабаритную камеру дожигания, функционирующую на основе плазменной обработки отходящих газов с помощью высокотемпературного пламени специальной плазменной горелки. Способ включает установку печи пиролизного типа на грузовую платформу автомашины или прицепа, подачу топлива через топливную аппаратуру на форсунки, распыление и образование горючей смеси, которую воспламеняют при помощи электродов. Стенки печи защищены теплоизолятором из огнеупорного волокна. Отходы в печь помещают с помощью погрузо-разгрузочного устройства на специальный поддон, располагаемый в камере печи, и представляющий собой ряд модулей газолучистого отопителя, в трубах которого происходит сжигание газа. Продукты сгорания отходов и топлива направляют в малогабаритную камеру дожигания, где производят очищение отходящих газов от вредных веществ путем пропускания их через пламя высокотемпературной специальной плазменной горелки, после чего газы выводят в атмосферу. Предназначено для обеспечения экологической и биологической безопасности в районах, удаленных от мест расположения стационарных комплексов для утилизации аналогичных отходов. 2 н. и 9 з.п. ф-лы, 3 ил.

Область применения

Изобретение предназначено для термического обезвреживания и утилизации органических отходов на местах их непосредственного нахождения или сбора. В частности, изобретение может быть использовано для термической переработки биоорганических отходов сельскохозяйственного производства; продуктов животного происхождения; рыбных изделий, а также медицинских отходов лечебно-профилактических учреждений класса А, Б, В.

Уровень техники

В настоящее время возникает необходимость в переработке указанных отходов в полевых условиях и в удаленных медицинских учреждениях с целью обеспечения экологической безопасности. Например, для обеззараживания местности в случае падежа скота от эпидемии, когда трупы животных приходится или закапывать в могильники, или сжигать в стационарных установках.

Это требует значительных финансовых затрат и большого времени для обезвреживания местности.

Аналогичные проблемы возникают при потребности обезвреживать медицинские отходы. Из уровня техники известен патент РФ № 2140611, описывающий способ термической переработки органических отходов с установкой для его осуществления, который относится к способам и устройствам для сжигания органических отходов в твердом, жидком и газообразном состоянии. Для снижения себестоимости способа, повышения безопасности процесса в целом с минимальным выбросом вредных веществ в атмосферу и увеличения функциональных возможностей способ термической переработки органических отходов включает термическое разложение органических отходов в присутствии известняка и вывод продуктов переработки, причем термическое разложение производят в реакторе в едином технологическом процессе путем начального воздействия электрической дугой и одновременной подачи топочного мазута, воздуха, активации органических отходов с дальнейшим сжиганием в нейтрализаторе образующегося горючего газа и нейтрализацией и выводом продуктов газовой переработки, при этом тепловую энергию, снятую с контура нейтрализатора и реактора, используют потребители тепла; во время термического разложения могут производить периодическое воздействие электрической дугой и подачу топочного мазута и воздуха. Для осуществления способа используют установку для термической переработки органических отходов, выполненную в виде реактора, включающего корпус, приемный бункер, дозатор, форсунки, источники тепла, измерительные приборы, устройства для вывода продуктов переработки, нейтрализатор и активатор, установленный внутри реактора, снабженного устройством для подачи воздуха, а источники тепла выполнены в виде электродов, оснащенных механизмом подачи их в реактор, и установки автоматической подачи жидкого топлива, причем упомянутые нейтрализатор и реактор оснащены теплообменниками с парогенераторами.

Недостатком изобретения является невозможность использования в полевых условиях, сложность процесса и потребность привозить отходы к месту переработки.

Из уровня техники также известен патент JP 10122528, описывающий метод сжигания органических отходов при температуре от 450 до 650 градусов С.

Недостатком изобретения является невозможность использования в полевых условиях, сложность процесса и потребность привозить отходы к месту переработки, низкие температуры сжигания, что не исключает загрязнения атмосферы продуктами сгорания.

Из уровня техники известен патент WO 9401231, описывающий метод и производственную линию по переработке преимущественно медицинских отходов, использующий стерилизацию, а затем дожигание отходов.

Недостатком изобретения является невозможность использования в полевых условиях, сложность процесса и потребность привозить отходы к месту переработки.

Наиболее близким аналогом заявляемого способа является патент РФ № 2198024 на установку для обезвреживания органических отходов сжиганием в кипящем слое, содержащую два соединенных между собой реактора, оборудованных средствами для подачи воздуха, воздухораспределительными решетками и частично заполненные слоем твердых частиц, расположенные несоосно, при этом выход первого реактора соединен со входом второго реактора, а также средства для подачи органических отходов и средства для введения химосорбента, по крайней мере, в один из реакторов, а также средства для улавливания и рециркуляции твердых частиц, отличающуюся тем, что первый реактор сжигания топлива в качестве твердых частиц заполнен катализатором и оборудован средствами подачи топлива и воздуха, а также системой подачи пыли катализатора, второй реактор обезвреживания отходов в качестве твердых частиц заполнен инертным материалом и оборудован средствами подачи обезвреживаемых отходов и химосорбента, при этом вход второго реактора снабжен циклоном и бункером для сбора пыли катализатора, причем бункер для сбора пыли катализатора соединен с системой подачи пыли в первый реактор.

Недостатком изобретения является невозможность использования в полевых условиях, сложность процесса и потребность привозить отходы к месту переработки.

Наиболее близким аналогом заявляемого устройства является патент RU 49954 на мобильную установку для утилизации горючих отходов методом сжигания, состоящую из монтажной тележки, съемной камеры сжигания, крышки с нагнетательной камерой, узла искрорассеивания и искроудерживающей решетки, блока вентиляторов с воздуховодом, отличающуюся тем, что она оснащена установленным над нагнетательной камерой съемным узлом охлаждения отходящих газов потоком воздуха и датчиком температуры, при этом узел охлаждения выполнен в виде цилиндрической камеры с тангенциальным воздухоподводящим патрубком, установленным под углом к горизонтальной плоскости с наклоном вверх, а в верхней части узла охлаждения установлена съемная искроудерживающая решетка.

Недостатком данного решения является невозможность использования данной установки для сжигания органических отходов.

Задачей изобретения является устранение изложенных выше недостатков запатентованных установок созданием предлагаемой мобильной установки по обезвреживанию органических отходов путем сжигания их в печи (800-900°С) и дожиганием отходящих продуктов горения при высоких температурах (до 6000°С), что гарантирует экологическую чистоту выходящих из установки газов.

Технический результат, который достигается в результате использования настоящего изобретения, состоит в расширении функциональных возможностей установок термического обезвреживания и утилизации отходов.

Достижение результата

Данный технический результат достигается за счет того, что печь пиролизного типа устанавливают на грузовую платформу автомашины или прицепа, топливо в печь подают через топливную аппаратуру на форсунки, где происходит его распыление и образование горючей смеси, которую воспламеняют при помощи электродов, причем стенки печи защищены теплоизолятором из огнеупорного волокна, а отходы в печь помещают с помощью погрузо-разгрузочного устройства на специальный поддон, располагаемый в камере печи и представляющийсобой ряд модулей газолучистого отопителя, в трубах которого происходит сжигание газа, затем продукты сгорания отходов и топлива направляют в малогабаритную камеру дожигания, где производят очищение отходящих газов от вредных веществ путем пропускания их через пламя высокотемпературной специальной плазменной горелки, после чего газы выводят в атмосферу.

Процесс отключения подачи топлива при угасании пламени газовой горелки и/или регулирование процесса достижения максимального сгорания топлива в печи регулируют автоматически.

Сами органические отходы располагают таким образом, чтобы они имели прямой контакт с трубами системы газолучистого отопителя.

Отходящие газы после камеры дожигания и перед выведением в атмосферу направляют в модуль пылегазоочистки, где фильтруют отходящие газы от вредных веществ.

Продукты сжигания печи собирают в виде золы после окончания процесса сжигания отходов и их остывания в специальные контейнеры для отходов такого типа, которые затем отвозят на специальные предприятия для дальнейшей утилизации и переработки.

Мобильная установка для термического обезвреживания и утилизации органических отходов, содержащая печь пиролизного типа, модуль для подачи воздуха и энергоносителя в камеру сгорания печи, отличается тем, что содержит установленные на грузовой платформе автомашины или прицепа погрузо-разгрузочного механизм с грузовым подъемником, систему энергоснабжения, систему ручного или автоматизированного управления процессом горения, дожигания и утилизации, систему утилизации тепла, малогабаритную камеру дожигания, функционирующую на основе плазменной обработки отходящих газов с помощью высокотемпературного пламени специальной плазменной горелки.

Дополнительно мобильная установка может содержать блок микроконтроллера, состоящий из процессора, ОЗУ, контролера, осуществляющего преобразование информации, идущей с датчиков, анализирующих состав и температуру исходящих газов и установленных на/в трубопроводной системе.

Блок микроконтроллера дополнительно может содержать электронный носитель информации в виде флэш-памяти или дискового накопителя информации.

Мобильная установка дополнительно может содержать газовый баллон.

На основании печи может быть расположено не менее одной системы газового лучистого отопления, причем сами органические отходы располагаются в печи таким образом, чтобы они имели прямой контакт с трубами системы газолучистого отопителя.

Мобильная установка дополнительно может содержать модуль пылегазоочистки отходящих газов из камеры дожигания.

Сущность изобретения

Технический результат достигается за счет использования блочно-модульной мобильной установки по уничтожению органических отходов, схема которой показана на фиг.1.

В состав блочно-модульной установки, расположенной на грузовой платформе автомашины (1), входит контейнер (2), внутри которого находится печь пиролизного типа (3). Контейнер с печью также может быть установлен на автомобильном шасси-прицепе (на чертеже не показан).

Кроме того, в состав установки входят погрузо-разгрузочный механизм (10) с грузовым подъемником, система энергоснабжения (13), топливная аппаратура (9) для подачи воздуха и энергоносителя в печь (3), управление процессами горения органических отходов и/или дожигания отходящих из камеры газов и утилизации продуктов сгорания осуществляется блоком (21) на основе микроконтроллера, устройство которого показано на фиг.3. Блок (21) состоит из процессора (22), ОЗУ (23), контролера (24), осуществляющего преобразование информации, идущей с датчиков (20), анализирующих состав и температуру исходящих газов и установленных на/в трубопроводной системе (4). Также блок (21) может содержать электронный носитель информации (25) в виде флэш-памяти или иного типа дисковых накопителей информации.

Поступающая с датчиков (20) информация о температуре и химическом составе газов передается в блок (21), где обрабатывается на предмет соответствия норме и, если соответствия норме нет, то процессор (22) дает команду на усиление/уменьшение мощности плазменной горелке (17) или на ее выключение или зажигание, если пламя горелки вдруг погасло. Блок (21) может также управлять подачей топлива в печь (3) через управление топливной аппаратурой (9).

Образованные при сгорании отходов газы направляют по трубе (4), где они обрабатываются высокотемпературным пламенем горелки (17) в камеру дожигания (5) перед выпуском их в атмосферу. С помощью погрузо-разгрузочного механизма (10) с грузовым подъемником помещают органические отходы (16) в камеру печи (3) на поддон, представляющий собой модули газолучистого отопителя.

На фиг.1 показана работа печи от газа, который находится в газовом баллоне (7), посредством газопроводной системы (6) подается через редуктор-распределитель (8) в форсунки, установленные в камере сгорания печи (3). В основании печи располагаются несколько модулей газолучистого отопителя (14), предназначенные для ускорения сжигания органических отходов. Конструктивное устройство системы газолучистого отопителя в печи показано на фиг.2. Комплексное воздействие газовых горелок и модулей газолучистого отопителя на процесс горения позволяет ускорить процесс сжигания органических отходов. Образованные при сгорании отходов газы поступают по трубе (4), где они обрабатываются высокотемпературным пламенем специальной горелки (17) в камеру дожигания (5) перед выпуском их в атмосферу. Микроконтроллер системы управления управляет работой установки на основе информации, полученной с датчиков, измеряющих вредные примеси, которые установлены в камере дожигания (5), регулирует температурный режим горелки. Такое дожигание обеспечивает обезвреживание этих газов от опасных для человека продуктов сгорания.

Установка может также дополнительно содержать модуль пылегазоочистки (11), который окончательно фильтрует отходящие уже из камеры дожигания газы от вредных веществ, снижая токсичные выбросы (12) в атмосферу.

Для защиты от воздействия тепла печи и трубопроводной системы отходящих газов может использоваться защитный кожух (15), охватывающий печь (3), часть трубопроводной системы (4) отходящих газов и камеру дожигания (5). В защитном кожухе может располагаться система утилизации тепла, которая не является предметом охраны данного изобретения, и поэтому на чертеже не показана. В качестве примеров возможной реализации системы утилизации тепла могут служить (см. [«ЭФФЕКТИВНЫЕ СИСТЕМЫ УТИЛИЗАЦИИ ТЕПЛА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МОДУЛЬНЫХ АГРЕГАТОВ ВОЗДУШНОГО ОХЛАЖДЕНИЯ». Журнал “Энергослужба предприятия” N 1 (3) – Март 2003]): водоохлаждаемые конденсаторы, водо-водяные или масло-водяные теплообменники, в комплексе с которыми используются мокрые градирни. Также, например, можно использовать агрегаты воздушного охлаждения (АВО) или модульных АВО (далее МАВО). Принцип действия стандартной схемы на базе МАВО следующий. Тепловая нагрузка снимается теплоносителем, в качестве которого используется вода или инертные по отношению к меди незамерзающие водяные растворы на основе этиленгликоля, пропиленгликоля, хлорида кальция и др. Насосная группа осуществляет принудительную циркуляцию теплоносителя через один или несколько специальных радиаторов на базе медно-алюминиевых теплообменников. Эти устанавливаемые на улице теплообменники снабжены специальными малошумными вентиляторами для продувки воздуха.

Работа печи и всех остальных устройств обеспечивается за счет системы электроснабжения (13), которая может представлять собой генератор самого автомобиля (1).

Управление работой печи и всех остальных устройств обеспечивается за счет системы ручного управления (на основе слежения пользователя за показаниями контрольных приборов) или системы автоматизированного управления процессом горения. На чертеже эти системы также не показаны, так как не являются предметом охраны настоящего изобретения.

Продукты сжигания печи собираются в виде золы после окончания процесса сжигания отходов и их остывания в специальные контейнеры.

Мобильность установки позволяет производить термическое обезвреживание и утилизацию органических отходов непосредственно в местах их образования.

А это, в свою очередь, решает задачи по поддержанию экологической и биологической безопасности жизнедеятельности человека, особенно в экстремальных условиях, когда необходимо принятие срочных мер по обезвреживанию окружающей среды.

Герметичность элементов установки позволяет обеспечить экологическую и биологическую безопасность для обслуживающего персонала, стерильность и экологическую чистоту продуктов переработки.

Представленная мобильная установка предназначена для обеспечения экологической и биологической безопасности в районах, удаленных от мест расположения стационарных комплексов для утилизации аналогичных отходов.

Применение данной мобильной установки наиболее эффективно для обеспечения экологической и биологической безопасности в сельских районах, особенно удаленных от расположения стационарных комплексов по утилизации органических отходов.

Формула изобретения

1. Способ термического обезвреживания и утилизации органических отходов, отличающийся тем, что печь пиролизного типа устанавливают на грузовую платформу автомашины или прицепа, топливо в печь подают через топливную аппаратуру на форсунки, где происходит его распыление и образование горючей смеси, которую воспламеняют при помощи электродов, причем стенки печи защищены теплоизолятором из огнеупорного волокна, а отходы в печь помещают с помощью погрузо-разгрузочного устройства на специальный поддон, располагаемый в камере печи, и представляющий собой ряд модулей газолучистого отопителя, в трубах которого происходит сжигание газа, затем продукты сгорания отходов и топлива направляют в малогабаритную камеру дожигания, где производят очистку отходящих газов от вредных веществ путем пропускания их через пламя высокотемпературной специальной плазменной горелки, после чего газы выводят в атмосферу.

2. Способ термического обезвреживания и утилизации органических отходов по п.1, отличающийся тем, что процесс отключения подачи топлива при угасании пламени газовой горелки и/или регулирование процесса достижения максимального сгорания топлива в печи регулируют автоматически.

3. Способ термического обезвреживания и утилизации органических отходов по п.1 или 2, отличающийся тем, что сами органические отходы располагают таким образом, чтобы они имели прямой контакт с трубами системы газолучистого отопителя.

4. Способ термического обезвреживания и утилизации органических отходов по п.1, отличающийся тем, что отходящие газы после камеры дожигания и перед выведением в атмосферу направляют в модуль пылегазоочистки, где фильтруют отходящие газы от вредных веществ.

5. Способ термического обезвреживания и утилизации органических отходов по п.1, или 2, или 4, отличающийся тем, что продукты сжигания печи собирают в виде золы после окончания процесса сжигания отходов и их остывания в специальные контейнеры для отходов такого типа, которые затем отвозят на специальные предприятия для дальнейшей утилизации и переработки.

6. Мобильная установка для термического обезвреживания и утилизации органических отходов, содержащая печь пиролизного типа, модуль для подачи воздуха и энергоносителя в камеру сгорания печи, отличающаяся тем, что содержит, установленные на грузовой платформе автомашины или прицепа, погрузо-разгрузочный механизм с грузовым подъемником, систему энергоснабжения, систему ручного или автоматизированного управления процессом горения, дожигания и утилизации, систему утилизации тепла, малогабаритную камеру дожигания, функционирующую на основе плазменной обработки отходящих газов с помощью высокотемпературного пламени специальной плазменной горелки.

7. Мобильная установка для термического обезвреживания и утилизации органических отходов по п.6, отличающаяся тем, что дополнительно содержит блок микроконтроллера, состоящий из процессора, ОЗУ, контроллера, осуществляющего преобразование информации, идущей с датчиков, анализирующих состав и температуру исходящих газов и установленных на/в трубопроводной системе или в камере дожигания.

8. Мобильная установка для термического обезвреживания и утилизации органических отходов по п.7, отличающаяся тем, что блок микроконтроллера дополнительно содержит электронный носитель информации в виде флэш-памяти или дискового накопителя информации.

9. Мобильная установка для термического обезвреживания и утилизации органических отходов по п.6 или 7, отличающаяся тем, что содержит газовый баллон.

10. Мобильная установка для термического обезвреживания и утилизации органических отходов по п.6 или 7, отличающаяся тем, что на основании печи расположено не менее одной системы газолучистого отопителя, причем сами органические отходы располагаются в печи таким образом, чтобы они имели прямой контакт с трубами системы газолучистого отопителя.

11. Мобильная установка для термического обезвреживания и утилизации органических отходов по п.6 или 7, отличающаяся тем, что дополнительно содержит модуль пылегазоочистки отходящих газов из камеры дожигания.

РИСУНКИ