Przedmiotem wynalazku jest sposób likwidowa¬ nia odpadków przy jednoczesnym wytwarzaniu uzytkowego produktu gazowego i suchych pozo¬ stalosci.Znany jest 'sposób likwidowania odpadków z opi¬ su patentowego St. Zjedn. Am. nr 3 729 298, zwany sposobem Andersona. Sposób ten polega na wpro¬ wadzaniu odpadków od góry i tlenu od spodu pio¬ nowego pieca szybowego. Piec ten lub konwertor mozna opisac jako posiadajacy trzy strefy funk¬ cjonalne, to jest strefe suszenia, znajdujaca sie u szczytu, strefe rozkladu termicznego lub pirolizy, znajdujaca sie w jego czesci srodkowej oraz strefe spalania i topienia, znajdujaca sie u spodu pieca.Strefy te nie sa wyraznie rozgraniczone, to znaczy brak wyraznej linid rozdzielajacej je. Poniewaz odpadki osuwaja sie w dól pieca, najpierw sa su¬ szone przez gorace gazy, które unosza sie poprzez piec, a nastepnie sa rozkladane termicznie.Piroliza jest procesem, w którym materia orga¬ niczna w odpadkach jest rozkladana i fcrakowana termicznie w atmosferze ubogiej iw tlen z wytwo¬ rzeniem CO, H2 i innych produktów zweglenia.Kiedy odpadki przemieszczaja sie w dól, poprzez strefe rozkladu termicznego, nastepuje uwolnienie z nich substancji lotnych, które unosza sie, a zweg¬ lone odpadki osuwaja sie do strefy spalania.W niej sa palone za pomoca tlenu, powodujacego wytworzenie sie tlenku i dwutlenku wegla oraz ciepla potrzebnego do stopienia stalych czesci nie- 10 IB 90 25 30 organicznych, znajdujacych sie w odpadkach. Ciek¬ ly zuzel jest spuszczany z konwertora w sposób ciagly i gaszony w kapieli wodnej. Gaz, zawiera¬ jacy co najmniej 50% mieszaniny Co i H2, jest od¬ prowadzany ze szczytowej czesci pieca. Po oczysz¬ czeniu gaz ten nadaje sie do wykorzystania jako paliwo gazowe sredniej wartosci opalowej lub tez do syntezy chemicznej.Wraz z maleniem zasobów zlóz surowców natu¬ ralnych rosnie potrzeba- ich odzyskiwania z odpad¬ ków. Wiadomo, ze rozdrabnianie odpadków po¬ przedzajace dalsza ich przeróbke zwieksza skutecz¬ nosc odzyskiwania metali zelaznych czy innych, na przyklad cyny, aluminium lub szkla, i jest ko¬ nieczne dla ekonomicznego stosowania jakiegokol¬ wiek sposobu. W sposobach takich wykorzystuje sie pola magnetyczne i elektryczne, stosuje roz¬ dzielanie pneumatyczne do oddzielenia róznych skladników rozdrobnionych odpadków. Stopien rozdrobnienia zalezy glównie od rodzaju stosowa¬ nego sposobu rozdzielania,/ oraz od wlasnosci od¬ zyskiwanego surowca. Na przyklad metale zelazne naleza do najlatwiej odzyskiwalnych z rozdrob¬ nionych odpadków, za pomoca separatorów magne¬ tycznych, nie daja sie natomiast latwo lub ekono¬ micznie oddzielic i oczyscic z zuzla metalowego, pozostalego po sposobie Andersona.Stwierdzono, ze jezeli do pieca szybowego wpro¬ wadza sie odpadki rozdrobnione i przetwarza je sposobem Andersona, to zbijaja sie one w gesta 109 817109817 mase zaklócajaca równomiernosc przeplywu gazu poprzez szyb pieca, jaka jest potrzebna do wlasci¬ wego przebiegu tego sposobu. Jest to szczególnie uciazliwe w przypadku eksploatowania pieca w ciagu dlugiego okresu czasu.Jednym ze skutków zbijania sie rozdrobnionych odpadków jest to, ze gaz unoszacy sie z trzonu pieca nie przeplywa, równomiernie przez cale pole przekroju poprzecznego warstwy odpadkowej lecz ma sklonnosc do przebijania sie kilkoma kanalami.Kanaly te powiekszaja' sie w miare dokonywania sie rozkladu termicznego i utleniania sie zweglo¬ nej masy odpadków, na skutek czego moze utwo- -rzyc sie jeden, wielki kanal, przez który bedzie przeplywala wiekszosc gazu. Takie kanaly znacznie zmniejszaja skuteczposc stosowania sposobu, po^ niewaz .goraca, gazy przeplywajace kanalem z trzo- nu.^poprzez *szyjl pieca, ze wzgledu na szybkie utlenianie i niedóstateiczny styk powierzchniowy, nie przenosza, na wsad ciepla potrzebnego do jego zgazowania, rozkladu termicznego i wysuszenia.Gazy wychodzace ze szczytu pieca maja wiec wy¬ soka temperature, co stanowi o niskiej sprawnosci cieplnej, wzroscie zuzycia tlenu i spadku wartosci opalowej produktu gazowego. jZaidaniem wymalazku jest usuniecie niedogodnosci wynikajacych ze stosowania sposobu Andersona, poprzez opracowanie nowego sposobu, który umoz¬ liwi sprawne dzialanie pieca w przypadku wyko¬ rzystywania jego wsadu rozdrobnionych odpadków, z których zasadniczo\ zostaly usuniete metale ze¬ lazne* przy jednoczesnym wytwarzaniu z nich pa¬ liwa uzytkowego lub gazu synzezowego, a poza tym opracowanie sposobu likwidowania odpadków stalych i odzyskiwanych surowców wtórnych me¬ toda tienowo-pirolfltyczna, w którym metale zelaz¬ ne odzyskuje sie z- rozdrobnionych odpadków, któ¬ re nastepnie przetwarza sie w gaz uzytkowy i obo¬ jetne suche pozostalosci.Zadanie to zostalo osiagniete dzieki temu, ze sposób likwidowania odpadków przy jednoczesnym wytwarzaniu uzytecznego produktu gazowego i obojetnej suchej pozostalosci, polegajacy na tym, ze wprowadza sie odpadki do szczytowej czesci pionowego pieca szybowego, przy czym wprowadza sie gaz zawierajacy tlen, do spodu pieca, nastepnie rozklada sie termicznie organiczne czesci tych od¬ padków, po czym stapia sie czesci nieorganiczne odpadków, odprowadza sie produkty gazowe ze szczytowej czesci pieca, i spuszcza stopiony ma¬ terial nieorganiczny ze spodu pieca, charaktery¬ zuje sie tym, ze wprowadza sie do pieca odpadki w postaci brykietów ze sprasowanych odpadków, przy czyim brykiety rriaja dostateczna wytrzyma¬ losc strukturalna aby utrzymac spoistosc wewnatrz strefy suszenia i rozkladu termicznego pieca, dla zahamowania tworzenia sie kanalów i dla utrzy¬ mania porowate-j struktury przy przechodzeniu po¬ przez wysokosc warstwy odpadkowej, przy czym brykiety maja gestosc wieksza od wyznaczonej wedlug wzoru D _ 32 000 (10O-,0^ A) w któcym D oznacza gestosc brykietów w kg/m3, & A procent czesci nieorganicznych w brykietach odpadkowych, oraz stosunek pola powierzchni do objetosci wiekszy od wyznaczonego wzorem R = 5,64 r ° I 0,625 w którym R oznacza, stosunek pola powierzchni do objetosci brykietu w m*{m8), H wysokosc zloza odpadkowego pieca w m, a G szybkosc zasilania pieca w tonach na dzien i na m2 pola powierzchni 10 poprzecznego pieca.Korzystnie sposób ten prowadzi sie stosujac gaz zawierajacy co najmniej 40^/oj objetosciowych tlenu jako gaz wprowadzany. Ponadto stosunek wagowy tlenu do wsadu odpadkowego utrzymuje sie w za- 15 kresie 0,15 : 1 do 0,28 : 1. Mozna równiez uzyskac korzystne wyniki prowadzac sposób wedlug wy¬ nalazku w odmiennych od podanych, najkorzyst¬ niejszych warunkach i zakresach wymienionych powyzej. 20 Przedmiot wynalazku jest opisany na podstawie rysunku, na którym fig. la i Ib przedstawiaja schemat ideowy, przyblizajacy sposób likwidowa¬ nia odpadków i odzyskiwania surowców wtórnych.Pod pojeciem odpadki nalezy rozumiec smieci ii i odpadki w stanie stalym, to jest wszystkie ro¬ dzaje odpadków miejskich, przemyslowych, han¬ dlowych lub rolniczych. Masa takich odpadków zwykle zawiera zmienne ilosci materii organicznej i nieorganicznej, na przyklad papier, tworzywa *• sztuczne, gume, drewno, szklo, odpadki spozyw¬ cze, liscie, wode, puszki^ocynowane i inny zlom w postaci wyrobów metalowych. Mozna tez mie¬ szac te odpadki z osadem kanalizacyjnym i tym samym likwidowac równie? i ten material. 3* Uzyty termin „rozdrobniono" w zastosowaniu do odpadków ma obejmowac szeroko zakres wielkosci czastek, jak równiez dotyczyc dowolnego sposobu rozdrabniania, gdyz oba te czynniki sa pierwotnie uzaleznione od rodzaju obróbki wstepnej, której •w moga byc poddane odpadki w celu odzyskania su¬ rowców wtórnych przed poddaniem ich rozkladowi termicznemu. Tak wiec odpadki moga byc podda¬ wane kilkustopniowemu rozdrabnianiu do bardzo drobnych czastek lub tez moga byc lamane tylko 45 wieksze przedmioty, lub tez rozrywane torby pla^ stikowe w celu odsloniecia ich zawartosci, na przyklad w mlynach bijakowych.W tych przypadkach, kiiedy odpady suirowe w stanie stalym znajduja sle w stanie dostatecznego bo rozdrobnienia do dalszego brykietowania, moga byc prasowane bezposrednio z uprzednim oddzie¬ leniem pojedynczych, za duzych przedmiotów, przy czym glównym kryterium wielkosci czastek jest zdolnosc odpadków d© tworzenia wytrzyma¬ li lych brykietów podczas Ich prasowania.Wedlug rysunku odpadki zwykle dowozi sie do zakladu likwidowania odpadków w smieciairkach samochodowych,1, które zwalaja odpadki do dolu 2.Dzwig 3 miesza odpadki w dole 2 w celu ujedno- •o rodnienia nadawy materialu. Taki dól powinien miec pojemnosc wystarczajaca do pomieszczenia smieci z kilkudniowej dostawy ciaglej w tym celu, aby umozliwic uzyskanie mozliwie jednorodnej na¬ dawy materialu oraz aby nie dopuscic do wyczer- w pania sie jej i koniecznosci przerwania eksploatacji109 817 6 pieca podczas weekendów, kiedy to zwykle nie zwozi sie smieci z osrodków miejskich. Dzwig 3 laduje odpadki na przenosnik 4, który zasila od¬ padkami, w takim stanie w jakim zostaly zalado¬ wane nan, rozdraibniacz 5, w kitórym odpadki roz- & dratonia sie na czastki, których najwiekszy wy¬ miar wynosi okolo 10 do 15 cm, kiedy opuszczaja ten rozdraibniacz 5. Rozdrobnione odpadki przenosi sie nastepnie przenosnikiem 6 do znanego przenos¬ nikowego separatora magnetycznego 7, który usu- w wa okolo 95°/«i zawartosci metali zelaznych z od¬ padków i upuszcza ten material na przenosnik 8, który przenosi go- do przyczepy, nie przedstawionej na rysunku, za pomoca której przewozi sie go do huty. Pozostala czesc odpadków, zasadniczo nie \* zawierajaca juz zlomu metali zelaznych, spada na przenosnik 9, który przenosi odpadki R do leja zsypowego 10, który zasila odpadkami brykietów-* nice wysokocisnieniowa 11,, umieszczona w poblizu wierzcholka £ieca 12. Brykietownica 11 prasuje *° odpadki nadajac im pozadana postac i gestosc.Brykietownica 11 równiez zasila brykietami bez¬ posrednio górna czesc pieca szybowego 12. Bry¬ kiety utworzone prze* silne zageszczenie odpadków stanowia szczelna zapore dla gazów piecowych, 25 uniemozliwiajac im wydostanie sie przez otwór zaladowczy, laczacy brykietownica z wnetrzem pie¬ ca. Gazy wylotowe G sa odprowadzane z górnej Czesci pieca 12 poprzez przewód wylotowy 13. Gazy te zawieraja co najmniej 50%. objetosciowych Co 30 i Hj i moga byc stosowane jako paliwo gazowe lub gaz syntezowy do przeróbki chemicznej, na przyklad moga byc przetworzone w amoniak. Spód pieca 12 zawiera czesc trzonowa, w której znajduja sie urzadzenia do wtryskiwania tlenu poprzez je- ** den lub wiecej dyszaków 14, a takze zawór do spuszczania roztopionego metalu i zuzla, kjtóre splywaja poprzez przewód zuzlowy 15 do abiorni- ka gasniczego 16 wypelnionego woda. Woda w zbiorniku gasniczym powoduje zestalanie sie zuzla, 40 który rozpryskuje sie przy tym na bardzo drobne. szczatki . obojetnej, stalej materii nieorganicznej.Przy tym wystepuje zapora wodna, uniemozliwia¬ jaca: gazom ulatniania sie na zewnatrz pieca 12, który pracuje pod pewnym nadcisnieniem; Prze- 45 nosnik zgarniakowy 17 usuwa zestalone czastki S ze zbiornika gasniczego 16 i zsypuje je do pojem¬ nika zbiorczego, na przyklad naczepy samochodo¬ wej 18.Wytrzymalosc mechaniczna brykietów, o której 50 najlepiej swiadczy gestosc i stosunek pola powierz¬ chni do objetosci brykietów ma istotne znaczenie dla prawidlowego dzialania pieca. Brykiety musza byc dostatecznie wytrzymale, by pozostaly w nie¬ naruszonym stanie podczas osuwania sie, poprzez strefe suszenia i rozkladu termicznego, w dól pie¬ ca. Jest to niezbedne dlategpj poniewaz tworza one strukture porowata wsadu wewnatrz pieca, umoz¬ liwiajaca przeplyw gazów poprzez caly przekrój poprzeczny zloza, a tym samym utrzymuja duza M powierzchnie przejmowania ciepla przez cialo sta¬ le od gazu.Nieoczekiwanie stwierdzono, ze suszenie umac¬ nia brykiety. Stad tez wytrzymalosc mechaniczna brykietów rosnie w miare osuwania sie ich w dól 65 55 szybu pieca. Wlasnie obecnosc takich, spójnych brykietów w calej wysokosci zloza uniemozliwia zlozu przeksztalcenie sie w zestalona mase nie- przepuszczalna dla gazu. Jednoczesnie brykiety moga przemieszczac sie wzgledem siebie w miare, zmniejszania sie objetosci odpadków na skutek rozpadu termicznego i spalania, odbywajacych sie w piecu. Dzieki przemieszczaniu sie brykietów wzgledem siebie wewnatrz pieca* moga one zamy. kac tworzace sie wielkie kanaly, wpadajac do nich.Ponadto zloze stale sie rusza w miare pochlaniania odpadków, a wiec nie wystepuja w nim wieksze ruchy niestateczne, zagrazajace zawaleniu sie zloza.Brykiety o zbyt malej gestosci nie maja dosta¬ tecznej wytrzymalosci mechanicznej i maja sklon¬ nosc do rozpadania sie w zlozu pieca. Na skutek tego pojawiaja sie zjawiska takie, jakie wystepuja w piecu w zlozu z odpadków niebrykietowanycii; Stwierdzono, ze jesli brykiety maja miec dosta¬ teczna wytrzymalosc mechaniczna do przetrwania w stanie spoistosci w istotnej czesci tego sposobu, to musza miec gestosc wieksza niz wyznaczona wzorem D = 32 000 (100i^O,3A) w którym D oznacza gestosc w kg/Im3, A zawar¬ tosc czesci nieorganicznych w brykietach odpad¬ kowych w procentach.Gdy brykiety sa dostatecznie geste, aby mialy pozadana wytrzymalosc mechanictzna, szybkosc su¬ szenia i przebiegu reakcji pirolizy staje sie ograni* Czona szybkoscia przejmowania ciepla przez bry¬ kiety i dyfuzji wewnatrz nich. Optymalny przebieg ma sposób wynalazku wtedy, kiedy stosunek pola powierzchni do objetosci brykietów jest wiekszy niz wyznaczony ze wzoru R*= 5,04 (-"j-j0*625 w którym: R oznacza stosunek pola powierzchni do objetosci brykietu w m2/|ra5, H wysokosc zloza odpadkowego w piecu w m, a G szybkosc zasila¬ nia pieca w odpadki w tonach na dzien i metr kwadratowy pola przekroju poprzecznego, pieca.Jesli stosunek pola. powierzchni do objetosci bry¬ kietu jest mniejszy od obliczonego z powyzszego wzoru, to energia gazów wznoszacych sie w piecu szybowym bedzie niedostatecznie wykorzystana, na skutek czego temperatura gazów wylotowych be¬ dzie wysoka, i jak to opisano- uprzednio, piec be¬ dzie dzialal niewlasciwie, pioniewaz zuzycie tlenu bedzie wysokie a wartosc opalowa wytwarzanego gazu bedzie niska.Brykiety o wysokiej gestosci stosowane w spo¬ sobie wedlug wynalazku róznia sie od kostek za¬ geszczonych odpadków, otrzymywanych za pomoca zwyklych zageszczaczy domowych czy przemyslo¬ wych. Zageszczaja one material tylko do okolo i/j jego pierwotnej objetosci za pomoca prasy ramo¬ wej o nacisku okolo 2,1 kg/qm2. Takie zageszczenie jest calkowicie niewystarczajace do wytworzenia brykietów o zadanej gestosci i wielkosci. Urzadze¬ nie nadajace sie do wytwarzania brykietów typu zadanego dla sposobu wedlug wynalazku jest opU109 817 8 sane w opisie patentowym Sit. Zjedn. Aim. nr 4133259.W sposobie wedlug wynalazku moga byc stoso¬ wane brykiety wykonane z jakichkolwiek odpad¬ ków pod warunkiem* ze beda one miec gestosc i stosunek pola powierzchni do objetosci taki, jak brykiety okreslone powyzej, które to brykiety ko¬ rzystnie wykonuje sie z odpadków rozdrobnionych, z których oddzielone zostaly przedmioty wykonane z metali zelaznych przed ich prasowaniem do po¬ staci brykietów. Korzystny zakres gestosci brykie¬ tów wynosi 400 do 800 kg/m3.Przyklad, Brykiety walcowe z odpadków miejskich, o gestosci 480 do 640 kg/m3, srednicy 33 cm i dlugosci zmieniajacej sie w zakresie 13 do 20 cn\ wytworzone pod cisnieniem sprasowy- wania wynoszacym od 28 do 70 hG/cm2 byly wpro¬ wadzane do pieca z szybkoscia wynoszaca przeciet¬ nie okolo 90 ton- metrycznych na dzien do piono¬ wego pieca o szybie metalowym, zaopatrzonym W okladzine ognioodporna, o srednicy wewnetrznej, wynoszacej 3 m i o przecietnej wysokosci zloza wynoszacej okolo 6 m. Stosunek pola powierzchni do objetosci brykietów wynosil od 2,2 do 2$ m2/m3. Cisnienie zageszczania i dlugosc brykie¬ tów zmienialy sie w zaleznosci od zawartosci wil¬ goci w odpadkach oraz w zaleznosci od skladu odpadków. Warunki dzialania pieca ustalily sie po 24 godzinach jego eksploatowania. Dzialanie pieca bylo sprawne i wydajne, co zaznaczylo sie stalo¬ scia predkosci wyitwarzania gazu, stalym spadkiem cisnienia wzdluz zloza oraz niska temperatura gazu opuszczajacego piec, wynoszaca 150 do 315°C. Piec byl zasilany tlenem w ilosci od 0^17 db 0,22 ton tlenu na tone odpadków.Zastrzezenial patentowe 1. Sposób likwidowania odpadków przy jedno¬ czesnym wytwarzaniu uzytkowego produktu gazo¬ wego o obojetnej suchej pozostalosci, polegajacy na tym ze wprowadza sie odpadki do szczytowej czesci pionowego pieca szybowego i tworzy sie warstwe wspomnianych odpadków wewnatrz pieca, przy czym doprowadza sie gaz zawierajacy tlen do spodu pieca, a nastepnie rozklada sie termicznie organiczne czesci odpadków, po czym stapia sie czesci nieorganiczne odpadków, odjprowadza sie produkty gazowe ze szczytowej czesci pieca, i spuszcza sie stopiony material nieorganiczny ze * spodu pieca, znamienny tym, ze wprowadza sie odpadki do pieca w postaci brykietów ze spraso¬ wanych odpadków, przy czym brykiety maja do¬ stateczna wytrzymalosc strukturalna aby utrzymac spoistosc wewnatrz stref suszenia i rozkladu ter- 10 mictznego pieca dla zahamowania tworzenia sie ka¬ nalów i dla utrzymania porowatej struktury przy przechodzeniu poprzez wysokosc warstwy odpad¬ kowej, przy czym brykiety maja gestosc wieksza od wyznaczonej wedlug wzoru 15 D = 25 32 000 (100)—iO,BA) w którym D oznacza gestosc brykietu w kg/m3, a A procent czesci nieorganicznych w brykiecie 20 odpadkowym, przy czym stosunek pola powierzchni brykietu do objetosci jest wiekszy od wy&naczone- gp wzorem r",5,64{"h—l0'®25 w którym R oznacza stosunek pola powierzchni do objetosci brykietu w m2/m3, H oznacza wysokosc warstwy odpadkowej pieca w m, a G oznacza szybkosc zasilania pieca w odpadki w tonaich (na 30 dzien) i na ni2 ppla przekroju poprzecznego pieca. 2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze rozdrabnia sie wstepnie odpadki, przed spmasowy- waniem ich na brykiety. 3. Sposób wedlug zastrz. 2, znamienny tym, ze 35 oddziela sie magnetycznie wiekszosc zawartosci metali zelaznych w odpadkach przed sprasowa¬ niem odpadków do postaci brykietów. 4. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze brykiety sprasowuje sie do gestosci w zakresie od 40 400 do 800 kg/m3. 5. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze jako gaz zawierajacy tlen stosuje sie gaz, zawie¬ rajacy co najmniej 10P/o| tlenu, przy czym stbsunek wagowy tlenu do zloza odpadkowego w pieca u utrzymuje sie w zakresie 0,15 : 1 do 0,28 : 1.FIG. la109 817 FIG. Ib c^^^r^^r^^fis^s^^^^^^^^^7' PL