PL205037B1 - Urządzenie do i sposób obróbki miejskich odpadów stałych - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest urządzenie do i sposób obróbki miejskich odpadów stałych. Wynalazek dotyczy separacji, odzyskiwania i recyklingu miejskich odpadów stałych i tym podobnych.

Zgodnie z powszechnie przyjętym sposobem postępowania odpady są składowane poprzez ich zakopywanie na wysypisku śmieci. Niemniej ze względów ekologicznych sposób taki coraz częściej uznaje się za niekorzystny, jako że odpady, które można by poddać recyklingowi, w tym szkło, metal i tworzywa sztuczne, procesowi temu nie są wówczas poddawane. Z kolei rozkł ad odpadów i wyciek niebezpiecznych substancji prowadzić może do skażenia środowiska, przykładowo metanem. Coraz mniej jest również miejsc, w jakich można by zorganizować wysypisko śmieci, a zarazem władze nakładają wysokie podatki na składowanie odpadów w taki sposób, chcąc tym samym ograniczyć korzystanie z wysypisk tego typu, a jednocześnie zachęcić do stosowania sposobów bezpieczniejszych, także dla środowiska.

Znany jest również sposób spalania miejskich odpadów stałych, niemniej prowadzi on do powstawania popiołu i szkodliwych wyziewów, których rozprzestrzenianiu należy zapobiegać i zapewnić ich dalszą obróbkę w celu ich bezpiecznego składowania. Sposób tego rodzaju jest jednak o tyle niekorzystny, że wiąże się z bardzo wysokimi kosztami.

W zwią zku z powyższym celem niniejszego wynalazku jest przedstawienie sposobu obróbki miejskich odpadów stałych, jaki umożliwia separację i odzyskiwanie masy nieorganicznej i organicznej w sposób bardziej bezpieczny dla ś rodowiska, a zarazem mniej kosztowny.

W publikacji US 5 190 226 ujawniono urzą dzenie i sposób separacji, odzyskiwania i recyklingu miejskich odpadów stałych. Zgodnie z tym sposobem odpady dostarczane na miejsce obróbki są wprowadzane bezpośrednio do obrotowego zbiornika ciśnieniowego. Spirala, znajdująca się wewnątrz, rozdziera torby wypełnione śmieciami, zaś po wypełnieniu zbiornika jest on zamykany i uszczelniany, po czym do środka jest wprowadzana para do chwili, gdy w środku panować będzie ciśnienie i temperatura na pożądanym poziomie. Warunki robocze są utrzymywane przez wymagany czas na drodze regulacji dopływu pary. W trakcie tego procesu dochodzi do homogenizacji odpadów celulozowych zawartych w miejskich odpadach stałych, co jest przeprowadzane poprzez nasycanie parą i rozcieranie na miazgę w zbiorniku obrotowym. Po zakończeniu tego etapu obróbki w zbiorniku obniżane jest ciśnienie, para jest usuwana, zaś obrót zbiornika odbywa się w przeciwnym kierunku w celu wył adowania jego zawartoś ci na przenoś nik. Przenoś nik odpowiada za transport odpadów do bębna obrotowego, gdzie miazga przepuszczana jest przez sito obrotowe na kolejny przenośnik. Wydzielona w ten sposób miazga może być wykorzystywana w produkcji paliwa lub kompostu. Odpady, jakie pozostały wewnątrz bębna, opuszczają jego wnętrze, będąc przekazywane na przenośnik w celu separacji masy, jaką można poddać recyklingowi, oraz przekazania pozostałości na wysypisko.

Niemniej zastosowanie zbiornika ciśnieniowego jest o tyle niekorzystne, że opisany tu proces odbywa się partiami, to jest w sposób nieciągły. Wypełnienie oraz podgrzanie zbiornika zajmuje 1 do 1,5 godziny, a kolejne dwie godziny zabiera wymieszanie zawartości w pożądanej temperaturze i opróż nienie zbiornika. Oznacza to, ż e okres, gdy kolejna partia odpadów nie moż e być wprowadzona do wnętrza zbiornika ciśnieniowego, jest rzeczywiście długi. Co więcej, z uwagi na to, że w zbiorniku panuje wysokie ciśnienie, wymagane jest zastosowanie się do specjalnych wymogów bezpieczeństwa, a to wymaga z kolei zatrudnienia wyspecjalizowanych pracowników obsługi, co nie jest możliwe w mniejszych zakładach obróbki odpadów. Ponadto wskaźniki pomiaru umieszczone na zbiornikach nie zawsze są dokładne, co może powodować, że z chwilą otwarcia zbiornika ciśnienie panujące wewnątrz nadal będzie stosunkowo wysokie. To prowadzić może z kolei do oparzeń pracowników obsługi. Co więcej, zbiornik tego rodzaju wymaga ponadto zastosowania znaczącej mechanicznej siły napędowej wykorzystywanej do obrotu zbiornika oraz wyładowywania jego zawartości pod koniec cyklu roboczego. Uszkodzenie mechanizmu tego rodzaju oznacza przestoje w pracy, a ponadto konieczność zatrudnienia wyspecjalizowanych pracowników obsługi odpowiadających za konserwację urządzeń.

Opis US 5 556 445 przedstawia z kolei sposób obróbki miejskich odpadów stałych bez zastosowania zbiornika ciśnieniowego. Zgodnie z tym sposobem miejskie odpady stałe umieszczane są wewnątrz perforowanego bębna znajdującego się w rurze obrotowej. We wnętrzu bębna panuje ciśnienie atmosferyczne. Do odpadów dodawana jest woda, po czym odpady są podgrzewane poprzez podawanie pary do przestrzeni między rurą, a bębnem. Ruch obrotowy rury oraz podgrzewanie miejskich odpadów stałych powoduje rozcieranie na miazgę substancji organicznych zawartych w bębnie,

PL 205 037 B1 jakie opuszczają bęben przez perforacje w jego ściankach, co prowadzi do oddzielenia masy organicznej od masy nieorganicznej zwartej w odpadach.

Niemniej sposób tego rodzaju jest o tyle niekorzystny, że para podgrzewa jedynie skrajne obszary miejskich odpadów stałych, a tym samym masa odpadów nie jest podgrzewana w sposób równomierny, co ogranicza skuteczność tego sposobu. Co więcej, uzyskiwana część substancji organicznej charakteryzuje się zawartością wody w zakresie 35 do 70%, co oznacza wysoką wilgotność substancji. W związku z tym konieczna jest dodatkowa obróbka w celu ograniczenia zawartości wody, aby uzyskać odpowiedni materiał do produkcji paliwa kompostowego. Co więcej, część gnilnego materiału nie przedostaje się przez perforacje, co prowadzi do ich zatykania, a tym samym do ograniczenia efektywności sposobu tego rodzaju, a wreszcie jego całkowite zablokowanie. Miejskie odpady stałe nie przemieszczają się wewnątrz bębna pod wpływem siły ciężkości, lecz wymagają zastosowania żeber wewnętrznych umożliwiających przenoszenie odpadów poza bęben.

Zadaniem niniejszego wynalazku jest przedstawienie sposobu i urządzenia do separacji, odzyskiwania oraz recyklingu miejskich odpadów stałych, które pozwolą uniknąć lub ograniczyć niekorzystne strony rozwiązań przedstawionych powyżej.

W rozwiązaniu według wynalazku w skład urządzenia do obróbki miejskich odpadów stałych wchodzi urządzenie zasilające w wilgoć, służące do doprowadzania wilgoci do miejskich odpadów stałych, bezciśnieniowy bęben do obróbki wstępnej wsadu, bezciśnieniowy procesor termiczny umieszczony za bębnem do obróbki wstępnej wsadu, elementy zasilające przenoszące nawilżone miejskie odpady stałe przeznaczone do ciągłej obróbki przez bęben, a następnie przez procesor, elementy mieszające do mieszania miejskich odpadów stałych w bębnie do obróbki wstępnej wsadu, elementy do odparowywania wilgoci w procesorze termicznym, zasadniczo do przeprowadzania w parę wilgoci zawartej w miejskich odpadach stał ych dla gotowania miejskich odpadów stał ych, jak również elementy mieszające do mieszania miejskich odpadów stałych w procesorze termicznym.

Korzystną stroną tego rozwiązania jest to, że w pierwszym etapie wilgoć mieszana jest z miejskimi odpadami stałymi, zaś w drugim etapie wilgoć jest przeprowadzana w parę w celu przeprowadzenia procesu gotowania miejskich odpadów stałych, w wyniku czego masa organiczna jest przekształcana w miazgę o niskiej zawartości wilgoci, zaś proces obróbki odpadów odbywa się w sposób ciągły.

Bęben oraz procesor są korzystnie rozmieszczone w jednej linii, zasadniczo na samej płaszczyźnie. Dzięki temu można ograniczyć wysokość urządzenia, przy czym procesor i bęben są ze sobą połączone przykładowo z zastosowaniem mechanicznych uszczelek pozwalających na niezależny ruch obrotowy każdego z nich, względnie połączone w sposób sztywny. W drugim wypadku mogą one obejmować dodatkowe odrębne wewnętrzne urządzenia mieszające, umożliwiające niezależne dostosowanie prędkości mieszania na każdym etapie procesu.

W korzystnym rozwiązaniu urządzenie obejmuje kosz buforowy umieszczony przed bębnem do wstępnej obróbki wsadu, a przeznaczony do odbioru miejskich odpadów stałych przeznaczonych do obróbki, a ponadto tworzący kolumnę miejskich odpadów stałych podawanych do bębna do obróbki wstępnej, przy czym kosz buforowy dysponuje u podstawy podajnikiem podłogowym do kierowania miejskich odpadów stałych do bębna do obróbki wstępnej. Bęben do obróbki wstępnej korzystnie jest rozmieszczony - lub do tego przystosowany - pod nieznacznym kątem względem płaszczyzny poziomej w taki sposób, aby wlot bębna znalazł się poniżej jego wylotu. Takie rozwiązanie pozwala na odprowadzanie nadmiaru wilgoci z bębna w kierunku jego wlotu, przy czym wilgoć może się zbierać w odpowiednim zbiorniku.

Między bębnem do obróbki wstępnej, a procesorem termicznym jest korzystnie umieszczona komora spustowa, przeznaczona na nawilżone miejskie odpady stałe uwalniane z bębna do obróbki wstępnej oraz do przygotowywania czopa nawilżonych miejskich odpadów stałych u wlotu procesora termicznego, przy czym komora spustowa jest wyposażona w podajnik podłogowy u jej podstawy, kierujący nawilżone miejskie odpady stałe do procesora termicznego. Kolumna nawilżonych miejskich odpadów stałych stanowi czop u wlotu procesora termicznego.

W innym korzystnym rozwiązaniu skład urzą dzenia wchodzi komora spustowa procesora termicznego położona za procesorem termicznym, a przeznaczona do odbioru gotowanych miejskich odpadów stałych z procesora termicznego oraz do przygotowywania czopa gotowanych miejskich odpadów stałych u wylotu procesora termicznego, przy czym komora spustowa procesora termicznego jest wyposażona w podajnik podłogowy u jej podstawy, kierujący miejskie odpady stałe poza urządzenie.

PL 205 037 B1

Zgodnie z korzystnym rozwiązaniem urządzenie obejmuje elementy gromadzące do utrzymywania czopa miejskich odpadów stałych, pozwalające utworzyć kolumnę miejskich odpadów stałych u wlotu i/lub wylotu procesora termicznego. Czopy miejskich odpadów stałych zapewniają szczelne zamknięcie wlotu i/lub wylotu procesora termicznego, co pozwala na zatrzymanie pary wewnątrz procesora. Para, która przenika jednak z powrotem, przemieszczając się wzdłuż urządzenia, podgrzewa wstępnie miejskie odpady stałe przed ich doprowadzaniem do procesora termicznego i/lub bębna do obróbki wstępnej.

W korzystnym rozwią zaniu urzą dzenie zawiera rozdrabniacz.

Elementy mieszające służące do mieszania miejskich odpadów stałych w bębnie lub procesorze korzystnie stanowią elementy obracające bęben lub procesor.

Urządzenia mieszające mogą być wykonane w postaci elementów obracających bęben lub procesor, przy czym mogą być one wyposażone w wewnętrzne łopatki podnoszące. Urządzenia tego rodzaju zapewniają staranne wymieszanie wilgoci/pary z miejskimi odpadami stałymi, wspomagają proces rozrywania miejskich odpadów stałych, a ponadto ułatwiają ich przemieszczanie się w obrębie bębna/procesora.

Elementy mieszające korzystnie obejmują mechanizm przechyłowy do wychylania bębna lub procesora.

Bęben do obróbki wstępnej wilgotnego wsadu jest dostosowany, w korzystnym rozwiązaniu, do nachylania względem płaszczyzny poziomej, przy czym płaszczyzna wlotu do bębna znajduje się niżej niż wylot bębna, a bęben lub procesor korzystnie obejmuje wewnętrzne łopatki podnoszące.

Wnętrze procesora termicznego korzystnie ulega zwężeniu w kierunku jego wylotu. Wiąże się to z tą zaletą, że w miarę zmniejszania się objętości miejskich odpadów stałych pod wpływem gotowania i rozcierania na miazgę, wypełnienie procesora utrzymuje się na stałym poziomie. Dzię ki takiemu rozwiązaniu tworzywa sztuczne zawarte w miejskich odpadach stałych są stale podgrzewane, co wspomaga z kolei proces ich kurczenia się.

Urządzenie korzystnie obejmuje upust bezpieczeństwa na potrzeby procesora termicznego.

W korzystnym rozwiązaniu urządzenie obejmuje elementy wentylacyjne pozwalające na usuwanie nadmiaru ciepła i pary z urządzenia, a elementy wentylacyjne korzystnie przenoszą nadmiar pary z powrotem do urządzenia zasilającego w wilgoć.

Urządzenie korzystnie obejmuje płuczkę wieżową do czyszczenia nadmiaru pary i w korzystnym rozwiązaniu obejmuje separator powietrzny do usuwania substancji porywanych wraz z usuwanym ciepłem i parą.

Urządzenie według korzystnie obejmuje elementy do podgrzewania wilgoci w urządzeniu zasilającym w wilgoć, a elementy do odparowywania wilgoci korzystnie stanowi źródło gorących gazów, które podgrzewają gorącą miazgę odpadów podnoszonych za pomocą urządzenia mieszającego w kierunku strumienia gorą cego gazu i które przekształca wilgoć w parę w celu rozcierania na miazgę i gotowania odpadów, jak również kurczenia tworzyw sztucznych zawartych w odpadach w trakcie przemieszczania się odpadów w dół procesora przez mieszaninę gorącego gazu i pary.

Urządzenie korzystnie obejmuje elementy przechyłowe do regulacji przechyłu bębna i/lub procesora.

Sposób obróbki miejskich odpadów stałych według wynalazku obejmuje etapy, w których dodaje się wilgoć do miejskich odpadów stałych, przeprowadza się miejskie odpady stałe przez bezciśnieniowy bęben do obróbki wstępnej, miesza się miejskie odpady stałe w trakcie ich przenoszenia przez bęben dla ich zwilżenia oraz rozpoczęcia procesu rozcierania na miazgę substancji organicznej zwartej w odpadach, przenosi się nawilżone miejskie odpady stałe z bębna do bezciśnieniowego procesora termicznego, miesza się nawilżone miejskie odpady stałe w trakcie ich przenoszenia przez procesor termiczny, podgrzewa się nawilżone miejskie odpady stałe w procesorze dla przeprowadzenia wilgoci w parę i gotowania miejskich odpadów stał ych.

Nawilżone miejskie odpady stałe korzystnie gromadzi się po ich usunięciu z bębna do obróbki wstępnej dla utworzenia czopa miejskich odpadów stałych u wlotu do procesora termicznego.

Gotowane miejskie odpady stałe korzystnie gromadzi się po ich usunięciu z procesora termicznego dla utworzenia czopa miejskich odpadów stałych u wylotu procesora termicznego.

Miejskie odpady stałe gromadzi się po ich wprowadzeniu i/lub wyprowadzeniu z procesora termicznego, tworząc jednocześnie czop odpadów u wlotu i/lub wylotu procesora termicznego, co zapewnia szczelne zamknięcie u wlotu i/lub wylotu procesora termicznego, a tym samym pozwala na zatrzymanie ciepła w jego wnętrzu oraz utrzymanie pożądanej temperatury.

PL 205 037 B1

Miejskie odpady stałe korzystnie rozdrabnia się i homogenizuje przed ich przeprowadzeniem przez bęben do obróbki wstępnej, co pozwala na zmniejszenie rozmiaru odpadów wprowadzanych do wnętrza bębna do obróbki wstępnej, a tym samym skraca czas obróbki, ogranicza wielkość bębna i procesora, jak również zmniejsza ryzyko uszkodzenia urządzenia.

Miejskie odpady stałe korzystnie rozdrabnia się do wielkości najwyżej 200 mm.

Przed dodaniem wilgoci do miejskich odpadów stałych korzystnie ją wstępnie podgrzewa, co zwiększa skuteczność etapu wstępnej obróbki przed wprowadzeniem odpadów do procesora termicznego.

Temperatura w procesorze termicznym podnoszona jest korzystnie do poziomu 400°C u jego wylotu oraz 100°C u wlotu, co wspomaga proces rozcierania na miazgę. To zarazem wyższe wskazania niż w przypadku rozwiązania przedstawionego w US 5 556 445, gdzie temperatura robocza wynosi w zakresie 100°C do 260°C. Temperaturę panującą w procesorze można ustawić na poziomie umożliwiającym czyszczenie odpadów w określonym stopniu; w miarę potrzeby zapewnić można sterylizację odpadów.

Miejskie odpady stałe korzystnie monitoruje się na różnych etapach procesu obróbki oraz reguluje się tempo przenoszenia miejskich odpadów stałych w zależności od poziomu miejskich odpadów stałych na wybranym etapie procesu obróbki.

Przedmiot wynalazku, w przykładzie wykonania, został bliżej objaśniony na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schematycznie proces dostarczania miejskich odpadów stałych oraz proces ich wstępnej obróbki zgodnie z niniejszym wynalazkiem, fig. 2 - schematycznie urządzenie według wynalazku do obróbki miejskich odpadów stałych doprowadzanych po przeprowadzeniu procesu przedstawionego na fig. 1, fig. 3 - schematycznie drugi sposób wykonania urządzenia do obróbki miejskich odpadów stałych - podobny do widocznego na fig. 2.

Zgodnie z tym, co przedstawiono na fig. 1, miejskie odpady stałe 2 są dostarczane do zakładu przetwórstwa odpadów przykładowo przez śmieciarkę 4, z której są zrzucane do kosza 6, przekazującego z kolei zawartość na taśmę 8, gdzie jest przeprowadzany przegląd i sortowanie odpadów. Na tym etapie można usunąć bardzo duże obiekty spośród miejskich odpadów stałych, przykładowo piekarniki mikrofalowe, dywany, rowery i inne. Pozostałe odpady znajdujące się na taśmie 8 są przekazywane do rozdrabniacza wstępnego 10, który rozrywa torby na śmiecie i rozdrabnia odpady z uzyskaniem obiektów o szerokości poniżej 300 mm. Następnie odpady są przekazywane za pomocą przenośnika 12 do komory zsypowej 14, gdzie przeprowadzana jest, w znany sposób, homogenizacja odpadów.

Odpady są wybierane z komory zsypowej 14 z pomocą chwytaka dźwignicy 16, pozwalającego na wyładunek odpadów do kosza i na zasilacz taśmowy 18 z prędkością 4000 do 6000 kg (4 do 6 ton) na godzinę. Zasilacz 18 przekazuje odpady do sita 20, przez które odpady wielkości poniżej 200 mm przedostają się na przenośnik 22, za pomocą którego przekazywane są dalej w celu przeprowadzenia kolejnego etapu obróbki, opisanego niżej. Odpady wielkości powyżej 200 mm są przenoszone wzdłuż sita do rozdrabniacza wtórnego 24. Rozdrabniacz wtórny 24 rozdrabnia odpady do wielkości poniżej 200 mm, po czym przekazuje je na przenośnik 22, gdzie są transportowane w celu przeprowadzenia kolejnego etapu obróbki.

Przenośnik 22 odpowiada za transport rozdrobnionych odpadów poddanych homogenizacji do pierwszego odcinka instalacji do obróbki, jaka widoczna jest na fig. 2, w skład której wchodzi kosz buforowy 26, powlekany w procesie termicznym, wstępnie podgrzewany, bezciśnieniowy, w którym są umieszczane odpady, wstępnie podgrzewane w środku do temperatury 95°C, przy wykorzystaniu źródła gorącego powietrza 27. Sonda wysokopoziomowa 28 znajduje zastosowanie w procesie monitorowania zasilania w odpady doprowadzane z przenośnika 22 do kosza 26, zaś sonda niskopoziomowa 30 kontroluje wypływ odpadów z kosza 26, przenoszonych w celu przeprowadzenia kolejnego etapu obróbki. Pomiary wykonane przez sondy 28, 30 znajdują zastosowanie w regulacji strumienia dopływu odpadów z przenośnika 22 do kosza 26: wówczas, gdy poziom odpadów spada poniżej sondy niskopoziomowe 30 do kosza podawana jest dodatkowa porcja odpadów, zaś dopływ odpadów jest przerywany wówczas, gdy odpady osiągną poziom sondy 28. Wlot do kosza 26 wyposażono w zawór powietrzny 25, który pozostaje otwarty, gdy z przenośnika 22 doprowadzane są odpady, a zamknięty szczelnie wówczas, gdy wlot odpadów jest blokowany. Kolumna odpadów wewnątrz kosza wspomaga przepływ odpadów pod wpływem działania siły grawitacji. Co więcej, podstawę kosza 26 wyposażono w podajnik podłogowy 32, który pozwala na przepływ odpadów z kosza 26 do wlotu bębna do obróbki wstępnej 34 w określonym tempie. Bęben do obróbki wstępnej stanowi powlekany

PL 205 037 B1 w procesie termicznym bęben obrotowy obejmujący szereg wewnętrznych łopatek podnoszących wzdłuż swej długości, służących do podnoszenia, rozdzierania, rozcierania na miazgę oraz przemieszczania naprzód odpadów wzdłuż jego długości. Bęben do obróbki wstępnej 34 wyposażono w mechaniczne uszczelki 38 u jego wlotu oraz wylotu, co pozwala na jego montaż obrotowy między koszem 26 a komorą 40 łączącą wylot bębna do obróbki wstępnej z wlotem procesora termicznego.

Podajnik podłogowy 32 jest pasowany suwliwie z mechanicznym uszczelnieniem 38 u wlotu do bębna do obróbki wstępnej 34, przy czym jest on ustawiony pod kątem, będąc nachylony w dół w kierunku wlotu do bębna do obróbki wstępnej 34, co pozwala na płynny przepływ odpadów do wnętrza bębna. Sonda niskopoziomowa 30 kontroluje zawartość odpadów w tym obszarze i umożliwia nadzorowanie pracy podajnika 32 w celu regulacji przepływu odpadów do wnętrza bębna 34, co ma zapobiec jego zablokowaniu.

Bęben 34 obraca się na oponach i kołach 42, przy czym jest on sterowany z zastosowaniem napędu łańcuchowego o zmiennej prędkości 44, jaki może się poruszać ze stosunkowo wysoką prędkością. Bęben 34 ma możliwość wychylania się o kilka stopni (w zakresie X) względem poziomu, z zastosowaniem mechanizmu przechyłowego 46. Praca napędu bębna oraz mechanizmu przechyłowego jest regulowana w oparciu o pomiary przeprowadzone przez sondy 28, 30 w celu uzyskania pożądanego przerobu odpadów.

Wówczas, gdy odpady przeprowadzane są z kosza 26 do bębna 34 do obróbki wstępnej wilgotnego materiału, są one spryskiwane w kontrolowanym tempie przy zastosowaniu mgiełki wody 48, jaka jest doprowadzana ze zbiornika z wodą 50. Temperaturę wody również można regulować w zależności od stwierdzonej temperatury miejskich odpadów stałych. W razie potrzeby do wody dodać można dodatki chemiczne 52, wspomagające rozkład wybranych składników odpadów.

We wnętrzu bębna 34 do obróbki wstępnej wilgotnego wsadu odpady są podnoszone pod wpływem obracania się bębna 34 oraz działania łopatek podnoszących 36, a ponadto są starannie mieszane i rozcierane na miazgę w trakcie przemieszczania się wzdłuż bębna 34, a przed przekazaniem do komory wlotowej 40 procesora termicznego. Komorę wlotową 40 wyposażono w sondy wysoko- i niskopoziomowe, 28 i 30, jakie kontrolują poziom odpadów w obrębie komory wlotowej 40, a ponadto - podobnie jak wspomniane wyżej - pozwalają na regulację przepływu odpadów.

Podstawa komory 40 jest wyposażona w kolejny podajnik podłogowy 54, który przekazuje w kontrolowanym tempie odpady z komory wlotowej 40 do procesora termicznego 56, przy czym podajnik ten jest ustawiony, a jego praca kontrolowana w podobny sposób, jak w przypadku podajnika 32.

Procesor termiczny 56 obejmuje natomiast powlekany w procesie termicznym bęben obrotowy, wyposażony w szereg wewnętrznych łopatek podnoszących 58 wzdłuż swej długości, które podnoszą i przenoszą naprzód odpady wzdłuż obracającego się bębna. Procesor termiczny 56 wyposażono w mechaniczne uszczelnienia 38 na obu końcach, umożliwiające jego montaż obrotowy między komorą wlotową 40 a komorą wylotową 60 procesora termicznego 56 u jego wylotu. Procesor termiczny 56 obraca się na oponach i kołach 42, przy czym jest on sterowany z zastosowaniem kolejnego napędu łańcuchowego zmiennej prędkości 44, jaki może się poruszać ze stosunkowo wysoką prędkością. Procesor termiczny 56 ma możliwość wychylania się o kilka stopni (w zakresie X) względem poziomu z zastosowaniem mechanizmu przechyłowego 46. Praca napędu oraz mechanizmu przechyłowego jest regulowana w celu uzyskania pożądanego przerobu odpadów.

W komorze wylotowej 60 zamocowano jednostkę 62 palnika gazowego oraz wlotu powietrza, przy czym płomień gazowy jest wprowadzany przez komorę spalania do wnętrza procesora termicznego 58 od strony wylotu. Wówczas, gdy gorąca miazga odpadów jest doprowadzana przez wlot procesora termicznego 56 z zastosowaniem podajnika podłogowego 54, odpady są podnoszone w wyniku obracania się procesora termicznego 56 oraz pod wpływem działania łopatek podnoszących 58, co powoduje dalsze mieszanie i rozcieranie na miazgę odpadów przenoszonych wzdłuż procesora termicznego 58 przed ich wprowadzeniem do wnętrza komory wylotowej 60. Płomień gazowy, wprowadzany do wnętrza obrotowego procesora termicznego 58, z zastosowaniem jednostki 62 palnika gazowego, podgrzewa ponadto powietrze i przeprowadza gorącą wodę zawartą w miazdze odpadów w parę, co powoduje wzrost temperatury w strefie wylotowej 64 procesora termicznego do poziomu 250°C do 400°C, zaś w strefie wlotowej 38 do poziomu około 100°C. Przemiana wilgoci zawartej w gorącej miazdze odpadów w parę powoduje dalsze rozcieranie odpadów na miazgę oraz gotowanie odpadów przed ich usunięciem do wnętrza komory wylotowej 60. Para oraz powietrze zasilające starannie przenikają odpady podczas ich podnoszenia oraz przekazywania wzdłuż procesora termicznego.

PL 205 037 B1

Strefa wylotowa 64 procesora termicznego 58 obejmuje wewnętrzne kształtowniki stożkowe 64, jakie ulegają stopniowemu zwężeniu w kierunku komory wylotowej 60, co oznacza stopniowe zmniejszenie średnicy wewnętrznej procesora termicznego 58 w kierunku wylotu 60. Rozwiązanie tego rodzaju pozwala na dalsze skoncentrowanie ciepła w strefie wylotowej procesora termicznego wówczas, gdy odpady ulegają skurczeniu. Zawarty w nich materiał celulozowy jest przekształcany w miazgę o niskiej zawartości wilgoci, zaś odpady takie jak tworzywa sztuczne ulegają skurczeniu, a z kolei puszki i szkło zostają oczyszczone. Zazwyczaj objętość odpadów zmniejsza się nawet o 60% na tym etapie obróbki.

Komora wylotowa 60 jest również wyposażona w sondę wysoko- i niskopoziomową, 28 i 30, które - podobnie jak wspomniane wyżej - pozwalają na nadzór oraz kontrolę poziomu odpadów we wnętrzu komory.

Odpady usuwane są z komory wylotowej 60 z zastosowaniem kolejnego podajnika podłogowego 66 i przekazywane na przenośnik taśmowy 68 w celu ich transportu do sita bębnowego, gdzie z odpadów można wydzielić część, którą można poddać recyklingowi z zastosowaniem znanego sprzętu oraz w znany sposób.

Odpady zwarte w komorze wylotowej 60 są gromadzone, tworząc czop materiału odpadowego 70 w celu regulacji przepływu odpadów w oparciu o pomiary przeprowadzone przez sondę wysokoi niskopoziomową, 28 i 30, przy czym kolumna odpadów znajdujących się między sondami zapewnia szczelne zamknięcie u wylotu procesora termicznego. Odpady znajdujące się w komorze wlotowej 40 gromadzone są w podobny sposób, tworząc czop odpadów wysokiej gęstości u wlotu do procesora termicznego 58. Przerób odpadów jest regulowany poprzez kontrolę przepływu odpadów do wnętrza kosza termicznego 27 z przenośnika 22 oraz poprzez regulację prędkości działania podajników podłogowych 32, 54 i 66. Co więcej, regulować można również prędkość obrotową bębna 34 do obróbki wstępnej wilgotnego wsadu oraz procesora termicznego 56, jak również ich kąt wychylenia oraz ilość dodawanej wody. Dwa czopy odpadów, 70 i 72', u wylotu oraz u wlotu procesora termicznego 56 stanowią szczelne zamknięcie, kontrolując temperaturę we wnętrzu procesora termicznego poprzez ograniczenie wylotu pary oraz ciepła z procesora termicznego 56. Stosowane tu uszczelnienia mechaniczne 38 różnego typu również zabezpieczają przed ulatnianiem się pary do otoczenia.

Komora wylotowa 60 jest wyposażona w upust/tarczę bezpieczeństwa (nie przedstawiony na rysunku) w celu usuwania gazów wybuchowych, utrzymujący zasadniczo ciśnienie atmosferyczne wewnątrz procesora termicznego przykładowo wówczas, gdy w odpadach znajduje się butla gazowa zawierająca odpady, jakie mogłyby wybuchnąć w trakcie obróbki. Komory wylotowe 60 i 40 są ponadto wyposażone w mierniki temperatury (nie przedstawione na rysunku) oraz w szklane okna podglądu (nie przedstawione na rysunku), umożliwiające pracownikowi obsługi kontrolę przebiegu procesu obróbki odpadów oraz zastosowanie sterowania ręcznego w razie potrzeby.

Ciepło lub para, jaka przenika w górę strumienia odpadów, odpowiada za wstępne podgrzanie odpadów w bębnie 34 do wstępnej obróbki wilgotnego wsadu oraz w koszu buforowym 26. Nadmiar pary oraz ciepła usuwany jest z kosza buforowego 26 oraz komory wlotowej 40 poprzez przewody upustowe 74 i 76 z zastosowaniem wentylatora upustowego 78 oraz zwilżacza 80, przy czym ten ostatni odpowiada za recyrkulację gazu/pary z powrotem do komory wylotowej 60 oraz kierowanie ich nadmiaru do płuczki wieżowej 82, co pozwala uzyskać wydajność termiczną na wysokim poziomie. Z kolei separator powietrzny 73 znajdujący się w przewodach upustowych usuwa wszelkie błony, tworzywa sztuczne lub cząstki porywane wraz z gazem/parą, po czym usuwa je za pośrednictwem zaworu obrotowego 75 do kubła skipowego 77. Blokada powietrzna, zawór suwakowy 25, zabezpiecza przewód upustowy przed pobieraniem powietrza z otoczenia. Płuczka wieżowa 82 jest odpowiedzialna za czyszczenie pary/gazu zawartych w odpadach w celu ograniczenia ich emisji przed ich uwolnieniem przez komin 84 z zastosowaniem wentylatora upustowego 86, przy czym ich uwalnianie odbywa się zgodnie z wymogami dotyczącymi ochrony środowiska. Gorąca woda zawarta w płuczce wieżowej 82 jest następnie poddawana obróbce z zastosowaniem odpowiednich środków chemicznych przed jej przekazaniem do zbiornika 50 na wodę, który dostarcza wodę 48 do odpadów wprowadzanych do bębna 34 do obróbki wstępnej zwilżonego wsadu. Zbiornik 50 na wodę jest dodatkowo zasilany wodą z sieci 88. W ten sposób zaprojektowano układ bezpieczny dla środowiska, gdzie znaczna część nadmiaru ciepła/wilgoci jest przywracana do obiegu.

Testy przeprowadzone dla tego sposobu obróbki oraz urządzenia wykazują, że w trakcie obróbki objętość odpadów zmniejsza się do poziomu około 60%, przy czym 85 do 90% odpadów poddanych obróbce cieplnej może być poddanych recyklingowi, a tylko pozostała ilość (10 do 15%) musi

PL 205 037 B1 być składowana na wysypisku śmieci (zawartość procentowa zależy od początkowej zawartości miejskich odpadów stałych poddawanych następnie obróbce). Gotowane odpady obejmują następujące składniki: miazgę celulozową o zawartości wilgoci do 15%, która może być w wysokim stopniu wykorzystywana na potrzeby dalszej obróbki w celu uzyskania paliwa lub kompostu, puszki stalowe i aluminiowe, oczyszczone i pozbawione etykiet, butelki szklane, oczyszczone i pozbawione etykiet, butelki i torby z tworzyw sztucznych, jakie uległy skurczeniu, a tym samym zajmują mniejszą objętość, bierny materiał przeznaczony do składowania na wysypisku.

Choć zgodnie z niniejszym opisem bęben oraz procesor termiczny są od siebie oddalone w wyniku zastosowania między nimi komory 40, łączącej wylot bębna do obróbki wstępnej z wlotem procesora termicznego, należy uznać, że komorę 40 można pominąć i zamiast tego bęben 34 oraz procesor 56 umieścić w jednej linii, co zaprezentowano na fig. 3. Zgodnie z tym sposobem wykonania wynalazku bęben oraz procesor są ze sobą połączone z zastosowaniem uszczelnień mechanicznych 38, przy czym w ten sposób bęben 34 przekazuje podgrzane nawilżone odpady bezpośrednio do procesora termicznego 56 w celu ich dalszego gotowania, przy czym bęben obraca się niezależnie od procesora 56. Stosowany tu bęben 34 obraca się szybciej niż procesor 56, umożliwiając wymieszanie wody z odpadami oraz rozpoczęcie procesu rozcierania na miazgę. Choć zgodnie z opisem procesor i bęben bezpośrednio sąsiadują ze sobą, mogą być one rozmieszczone w jednej linii, lecz oddzielone od siebie z zastosowaniem komory położonej między uszczelnieniami mechanicznymi, przez którą mogą się przemieszczać odpady bez zastosowania bezpośredniego mieszania. Co więcej w tym rozwiązaniu można pominąć zastosowanie uszczelek mechanicznych, przy czym wówczas bęben i procesor stanowiłyby scaloną komorę, gdzie odpady byłyby poddawane wstępnej obróbce poprzez dodawanie wody i mieszanie w przedniej części komory tego rodzaju, zaś gotowanie odbywałoby się w dalszej części komory - w sąsiedztwie jej wylotu.

Co więcej, choć zgodnie z zaprezentowanym rozwiązaniem bęben do obróbki wstępnej jest rozmieszczony w płaszczyźnie poziomej, alternatywne rozwiązanie dopuszcza jego umieszczenie pod nieznacznym kątem względem płaszczyzny poziomej w taki sposób, aby wlot znajdował się niżej niż wylot. Wówczas nadmiar wilgoci przenika w kierunku wlotu, w wyniku czego u wlotu bębna zbiera się woda. Woda ta może stanowić w razie potrzeby źródło wilgoci na potrzeby nawilżania miejskich odpadów stałych. Zastosować można również spust odprowadzający nadmiar wilgoci z miejsca gromadzenia się wody. Odwrócone nachylenie dla potrzeb przemieszczania miejskich odpadów stałych wzdłuż spustu można zapewnić w sposób selektywny - w zależności od stwierdzonych warunków - z zastosowaniem mechanizmu przechyłowego. Nachylenie tego rodzaju może też stanowić stałą właściwość bębna, o ile bęben zostanie umieszczony pod odpowiednim kątem lub zapewniony zostanie spadek w jego komorze wewnętrznej. Wówczas można pominąć zastosowanie mechanizmu przechyłowego.

Należy przyjąć, że zakres niniejszego wynalazku nie jest ograniczony przez przedstawione tu urządzenie; specjalista jest świadomy, że istnieje możliwość zastosowania innych układów, ułatwiających ciągły przebieg procesu obróbki z zastosowaniem etapu gotowania oraz mieszania zasadniczo w warunkach ciśnienia atmosferycznego. Przykładowo, choć opisano tu proces mieszania odpadów na drodze obracania bębna/procesora oraz pod wpływem działania wewnętrznych łopatek podnoszących, możliwe jest zastosowanie innych sposobów mieszania - dodatkowo lub zamiennie - przy czym wówczas bęben/procesor są unieruchomione, a wewnątrz nich umieścić można obrotowe rozdrabniacze. Choć jako źródło ciepła opisano tu jednostkę palnika gazowego, umożliwiającą przeprowadzenie wilgoci zwartej w odpadach w parę, ciepło mogłoby również pochodzić z palnika olejowego lub innych źródeł ciepła promieniowania. Choć ciepło wprowadzane jest od strony wylotu procesora termicznego, może być ono również wprowadzane - dodatkowo lub zamiennie - bezpośrednio przez ścianki procesora termicznego z zastosowaniem odrębnych iniektorów lub portów w łopatkach podnoszących lub rozdrabniaczach.

Choć przedstawione tu czopy 70, 72 odpadów powstawały na drodze regulacji tempa przepływu odpadów przez instalację do obróbki, można tu zastosować - dodatkowo lub zamiennie - mieszadło kontrolne, stosowane w celu bezpośredniego utworzenia czopa szczelnie zamykającego wlot/wylot. Choć opisane tu rozwiązanie przewidywało zastosowanie chemicznych dodatków do wody, możliwe jest ich niezależne podawanie do odpadów. Choć zgodnie z opisem odpady w bębnie do obróbki wstępnej zwilżonego wsadu były podgrzewane poprzez dodanie wody i pary przenikających przez układ z procesora termicznego, możliwe jest również zastosowanie dodatkowych urządzeń grzewczych. Choć zastosowano tu zawór suwakowy blokujący dopływ powietrza u wlotu do kosza, możliwe jest jego pominięcie i/lub zastosowanie podobnej uszczelki u wylotu komory wylotowej 60. Choć

PL 205 037 B1 przedstawiono tu obszar stożkowy u wylotu procesora termicznego, można go również pominąć. Choć zgodnie z zawartym tu opisem liczne zbiorniki były powlekane w procesie termicznym, mogą być one wykonane ze specjalnej stali zatrzymującej ciepło lub ich połączenia. Choć zgodnie z powyższym opisem bęben i procesor odznaczały się zasadniczo tym samym przekrojem poprzecznym, mogą się one różnić średnicami. Przykładowo bęben może się odznaczać mniejszym przekrojem poprzecznym niż procesor, co pozwoliłoby na zastosowanie większej ilości gorącego powietrza i pary w obrębie procesora. Choć opisano tu szczególny sposób obróbki wstępnej odpadów w oparciu o fig. 1, ten etap obróbki również można zróżnicować, aby zapewnić niezmienną jakość rozdrobnionych miejskich odpadów stałych poddanych homogenizacji. Co więcej, odpady poddane obróbce uwalniane z komory wylotowej 60 procesora termicznego można poddać dalszym zabiegom poprzez dodanie wody, o ile przykładowo miazga celulozowa miałaby być stosowana przy wyższej zawartości wody.

Niniejszy opis przedstawia szczegółowo wybrany sposób wykonania wynalazku; niemniej możliwe jest wprowadzenie wielu zmian i modyfikacji przez specjalistów, co nie stanowiłoby wykroczenia poza zakres niniejszego wynalazku.

Claims (28)

1. Urządzenie do obróbki miejskich odpadów stałych (2), obejmujące urządzenie zasilające w wilgoć, służące do doprowadzania wilgoci do miejskich odpadów stałych, bezciśnieniowy bęben (34) do obróbki wstępnej wsadu, bezciśnieniowy procesor termiczny (56), umieszczony za bębnem do obróbki wstępnej wsadu, elementy zasilające przenoszące nawilżone miejskie odpady stałe przeznaczone do ciągłej obróbki przez bęben, a następnie przez procesor, elementy mieszające (36) do mieszania miejskich odpadów stałych w bębnie do obróbki wstępnej wsadu, elementy do odparowywania wilgoci (62) w procesorze termicznym, zasadniczo do przeprowadzania w parę wilgoci zawartej w miejskich odpadach stałych dla gotowania miejskich odpadów stałych, jak również elementy mieszające (58) do mieszania miejskich odpadów stałych w procesorze termicznym.

2. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że bęben i procesor są rozmieszczone w jednej linii zasadniczo na tej samej płaszczyźnie.

3. Urządzenie według zastrz. 2, znamienne tym, że obejmuje kosz buforowy (26) umieszczony przed bębnem do wstępnej obróbki wsadu, a przeznaczony do odbioru miejskich odpadów stałych przeznaczonych do obróbki, a ponadto tworzący kolumnę miejskich odpadów stałych podawanych do bębna do obróbki wstępnej, przy czym kosz buforowy dysponuje u podstawy podajnikiem podłogowym (32) do kierowania miejskich odpadów stałych do bębna do obróbki wstępnej.

4. Urządzenie według zastrz. 2, znamienne tym, że obejmuje komorę spustową umieszczoną między bębnem do obróbki wstępnej, a procesorem termicznym, przeznaczoną na nawilżone miejskie odpady stałe uwalniane z bębna do obróbki wstępnej oraz do przygotowywania czopa (72) nawilżonych miejskich odpadów stałych u wlotu procesora termicznego, przy czym komora spustowa jest wyposażona w podajnik podłogowy (54) u jej podstawy, kierujący nawilżone miejskie odpady stałe do procesora termicznego.

5. Urządzenie według zastrz. 2, znamienne tym, że obejmuje komorę spustową procesora termicznego położoną za procesorem termicznym, a przeznaczoną do odbioru gotowanych miejskich odpadów stałych z procesora termicznego oraz do przygotowywania czopa gotowanych miejskich odpadów stałych u wylotu procesora termicznego, przy czym komora spustowa procesora termicznego jest wyposażona w podajnik podłogowy u jej podstawy, kierujący miejskie odpady stałe poza urządzenie.

6. Urządzenie według zastrz. 4 albo 5, znamienne tym, że obejmuje elementy gromadzące do utrzymywania czopa miejskich odpadów stałych.

7. Urządzenie według zastrz. 1 albo 2, albo 3, znamienne tym, że obejmuje rozdrabniacz (10).

8. Urządzenie według zastrz. 1 albo 2, albo 3, albo 4, albo 5, znamienne tym, że elementy mieszające służące do mieszania miejskich odpadów stałych w bębnie lub procesorze stanowią elementy obracające bęben lub procesor.

9. Urządzenie według zastrz. 8, znamienne tym, że elementy mieszające obejmują mechanizm przechyłowy do wychylania bębna lub procesora.

PL 205 037 B1

10. Urządzenie według zastrz. 1 albo 2, albo 3, albo 4, albo 5, znamienne tym, że bęben do obróbki wstępnej wilgotnego wsadu jest dostosowany do nachylania względem płaszczyzny poziomej, przy czym płaszczyzna wlotu do bębna znajduje się niżej niż wylot bębna.

11. Urządzenie według zastrz. 1 albo 2, albo 3, albo 4, albo 5, znamienne tym, że bęben lub procesor obejmuje wewnętrzne łopatki podnoszące (36).

12. Urządzenie według zastrz. 1 albo 2, albo 3, albo 4, albo 5, znamienne tym, że wnętrze procesora termicznego ulega zwężeniu w kierunku jego wylotu.

13. Urządzenie według zastrz. 1 albo 2, albo 3, albo 4, albo 5, znamienne tym, że obejmuje upust bezpieczeństwa na potrzeby procesora termicznego.

14. Urządzenie według zastrz. 1 albo 2, albo 3, albo 4, albo 5, znamienne tym, że obejmuje elementy wentylacyjne pozwalające na usuwanie nadmiaru ciepła i pary z urządzenia.

15. Urządzenie według zastrz. 14, znamienne tym, że elementy wentylacyjne przenoszą nadmiar pary z powrotem do urządzenia zasilającego w wilgoć.

16. Urządzenie według zastrz. 14, znamienne tym, że obejmuje płuczkę wieżową (82) do czyszczenia nadmiaru pary.

17. Urządzenie według zastrz. 14, znamienne tym, że obejmuje separator powietrzny (73) do usuwania substancji porywanych wraz z usuwanym ciepłem i parą.

18. Urządzenie według zastrz. 1 albo 2, albo 3, albo 4, albo 5, albo 9, albo 15, albo 16, albo 17, znamienne tym, że obejmuje elementy do podgrzewania wilgoci w urządzeniu zasilającym w wilgoć.

19. Urządzenie według zastrz. 18, znamienne tym, że elementy do odparowywania wilgoci stanowi źródło gorących gazów.

20. Urządzenie według zastrz. 1 albo 2, albo 3, albo 4, albo 5, albo 9, albo 15, albo 16, albo 17, albo 19, znamienne tym, że obejmuje elementy przechyłowe (46) do regulacji przechyłu bębna i/lub procesora.

21. Sposób obróbki miejskich odpadów stałych (2) obejmujący etapy, w których dodaje się wilgoć do miejskich odpadów stałych, przeprowadza się miejskie odpady stałe przez bezciśnieniowy bęben (34) do obróbki wstępnej, miesza się miejskie odpady stałe w trakcie ich przenoszenia przez bęben dla ich zwilżenia oraz rozpoczęcia procesu rozcierania na miazgę substancji organicznej zwartej w odpadach, przenosi się nawilżone miejskie odpady stałe z bębna do bezciśnieniowego procesora termicznego (56), miesza się nawilżone miejskie odpady stałe w trakcie ich przenoszenia przez procesor termiczny, podgrzewa się nawilżone miejskie odpady stałe w procesorze dla przeprowadzenia wilgoci w parę i gotowania miejskich odpadów stałych.

22. Sposób według zastrz. 21, znamienny tym, że obejmuje dodatkowy etap, w którym gromadzi się nawilżone miejskie odpady stałe po ich usunięciu z bębna do obróbki wstępnej dla utworzenia czopa miejskich odpadów stałych u wlotu do procesora termicznego.

23. Sposób według zastrz. 21 albo 22, znamienny tym, że obejmuje dodatkowy etap, w którym gromadzi się gotowane miejskie odpady stałe po ich usunięciu z procesora termicznego dla utworzenia czopa miejskich odpadów stałych u wylotu procesora termicznego.

24. Sposób według zastrz. 21 albo 22, znamienny tym, że obejmuje etap w którym rozdrabnia się i homogenizuje miejskie odpady stałe przed ich przeprowadzeniem przez bęben do obróbki wstępnej.

25. Sposób według zastrz. 24, znamienny tym, że rozdrabnia się miejskie odpady stałe do wielkości najwyżej 200 mm.

26. Sposób według zastrz. 21 albo 22, albo 25, znamienny tym, że obejmuje dodatkowy etap, w którym podgrzewa się wilgoć przed jej dodaniem do miejskich odpadów stałych.

27. Sposób według zastrz. 21 albo 22, albo 25, znamienny tym, że w etapie podgrzewania podgrzewa się miejskie odpady stałe do temperatury 400°C u wylotu procesora termicznego oraz do 100°C u wlotu procesora termicznego.

28. Sposób według zastrz. 21 albo 22, albo 25, znamienny tym, że monitoruje się miejskie odpady stałe na różnych etapach procesu obróbki oraz reguluje się tempo przenoszenia miejskich odpadów stałych w zależności od poziomu miejskich odpadów stałych na wybranym etapie procesu obróbki.