RU12220U1 - Установка для переработки плавлением твердых промышленных и бытовых отходов - Google Patents

Description

Установка для переработки плавлением твердых промышленных и бытовых отходов.

Полезная модель относится к электротехнологии, а именно к средствам инженерной защиты окружающей среды и может быть использована при переработке твердых промышленных и бытовых отходов, в которые входят рискованные медицинские отходы, в частности тканевый и кровавый материал из хирургического отделения, использованные шприцы, металлические инструменты и медикаменты, не пригодные к использованию; шлак, в частности шлак промышленных топок, доменных печей, тепловых электростанций или установок по сжиганию отходов; сажа печей сжигания: шламы. в частности остатки сточных вод. содержащие тяжелые металлы: шламы гальванических установок; пыль, в частности, пыль из электрофильтров, рукавных фильтров, пыль полусухой и мокрой очистки дымового газа: земля, в частности земля, загрязненная химически активными элементами, нефтью или ГСМ. тяжелыми металлами: химические отходы, в частности побочные продукты химического производства; радиоактивные отходы, в частности радиоактивный зольный остаток печей сжигания, загрязненная активными веществами теплоизоляция трубопроводов атомных станций, канальный графит, радиоактивно загрязненный металл, радиоактивный иловый осадок и другие отходы.

Известна печь с гарнисажным слоем, содержащая шахту, выполненную из кессонов фурменного и надфурменного поясов, соединенных в секции на рамах, фурмы, каркас, свод, горн с опорными плитами, снабженными гнездами для крепления рам, и подину.см. пат. РФ № 2016364, кл. 5F27 В17/00. F27 D9/00. 1992 г.

МП К6 - G 21 F 9/28. 9/34 F 23G 5/40 Недостатком данной печи является то, что для розжига и остановки

печи требуется длительный период времени, а конструкция кессона и фурменного пояса не обеспечивает оперативного ремонта данных узлов в случае поломки. Кроме того, печь не может быть исполнена в мобильном (передвижном) варианте.

Известно устройство для переработки твердых радиоактивных отходов, содержащее загрузочное устройство, шахту с газоотводом и патрубками для подачи окислителя и водоохлаждаемый тигель, состоящий из двух разъемных частей, охваченный индуктором.см. пат. РФ № 2012080, кл. 5G21 F9/32, 1992 г.

Недостатком данного устройства является то, что при индукционном нагреве общий КПД намного ниже по сравнению с гарнисажной печью. К недостаткам относится наличие операции по перегрузке расплава из тигля в контейнер. Кроме того, печи индукционного нагрева имеют ограничения по номенклатуре перерабатываемых материалов: либо электропроводных, либо неэлектропроводных, что лишает их универсальности

Известная установка для плавления и отвердения радиоактивных отходов по пат. Японии №6064192, кл. 5G21 F9/30, 1985г. содержит печь, боковая стенка которой охвачена обмоткой индуктора, тигель для расплавления отходов, установленный в печи, бункер для загрузки отходов в тигель и патрубок для выпуска газов из печи. Днище печи выполнено в виде подвижной в вертикальной плоскости плиты. Тигель для расплавления отходов представляет собой изготовленный из керамики на основе С - Si или С - А12ОЗ теплоизучатель.

Недостатком известной установки является то, что изготовленный из керамики тигель является дорогим и трудоемким в изготовлении изделием. Кроме того, многократное преобразование энергии в источнике питания и в печи резко снижает общий КПД установки. Недостатком также является необходимость перегрузки расплава из печи в контейнер.

///#

2

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому эффекту, т.е. прототипом, является плавильная установка для дезактивации радиоактивно загрязненных металлов по пат. Япония № 374359 кл. 5G21F 9/32. Установка оборудована плавильной печью, выполненной в виде медного тигля, в стенках которого выполнены каналы для охлаждающей воды. Внутри тигля концентрично установлена водоохлаждаемая центральная часть, а его дно выполнено в виде медного кольца, установленного между стенкой тигля и центральной частью с возможностью вертикального перемещения. В передней части установки размещен неплавящийся электрод непрерывного действия и загрузочные устройства для отходов и шлака. Кусочки измельченного загрязненного металла и шлаковый материал подаются сверху из загрузочного устройства. Металлические детали плавятся в шлаковом расплаве нагревом с помощью подводимой электроэнергии, при этом загрязняющие вещества поглощаются слоем шлака, который впоследствии удаляется.

Недостатком данной установки является то, что загрязненный радиоактивными элементами шлак после плавления необходимо удалить из плавильного тигля и после соответствующей обработки захоронить.

Часть металлического слитка, непосредственно прилегающую к шлаку, необходимо обрезать, т.к. она загрязнена радиоактивными элементами, что увеличивает трудозатраты и себестоимость перерабатываемого металла. Кроме того, известная плавильная установка оборудована печью, имеющей большую массу и габариты, что не позволяет изготовить ее в мобильном варианте и использовать в чрезвычайных ситуациях в удаленных районах, где отсутствуют специализированные предприятия по переработке отходов. Это сужает возможности установки. трудозатрат на эксплуатацию, габаритов и массы.

Поставленная цель достигается тем, что в установке для переработки плавлением твердых промышленных и бытовых отходов, содержащей водоохлаждаемый металлический тигель, закрепленные и размещенные в верхней части тигля неплавящиеся электроды, коллектор печных газов и устройство для загрузки в тигель отходов и шлака, согласно предлагаемой полезной модели тигель выполнен в виде сменной тонкостенной металлической бочки, с наружной поверхности которой размещено охлаждающее устройство, выполненное в виде водоохлаждаемого свода, совмещенного с коллектором образующихся печных газов, причем электроды установлены с возможностью перемещения по высоте.

Другое отличие заключается в выполнении тигля из разъемных частей.

Следующим отличительным признаком предлагаемой установки является уплотнение водоохлаждаемого свода относительно тигля с помощью водяного затвора.

Кроме того, установка может быть размещена на транспортном средстве, в качестве которого могут использоваться грузовой автомобиль, железнодорожная платформа или плавсредство.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемая установка для переработки твердых промышленных и бытовых отходов, отличается формой и материалом выполнения тигля, взаимным расположением элементов установки.

Проведенный патентный поиск показал, что в настоящее время не известна установка для переработки отходов, обладающая такой же совокупностью существенных признаков, что и предлагаемая. Таким образом, заявляемая конструкция соответствует критерию полезной модели - новизна.

4 коллектором газов позволит снизить вес и уменьшить габариты

установки, а размещение установки на транспортном средстве позволит применять ее для быстрой ликвидации загрязнений в чрезвычайных ситуациях и в удаленных районах, где нет предприятий по переработке отходов, т.е. расширяет технологические возможности установки. Использование плавильного тигля в виде стандартной бочки, которые промышленность изготавливает в массовых количествах для перемещения и хранения жидких и сыпучих веществ, исключает специальное изготовление тиглей для предлагаемой установки и значительно сокращает расходы на ее изготовление и эксплуатацию, в частности, позволяет исключить операцию перегрузки расплава из тигля в транспортный контейнер. Выполнение тигля съемным позволит закрепить в шлаковом блоке радиоактивные отходы и отправить их на захоронение в одноразовом тигель-контейнере, тем самым, снизить трудозатраты и себестоимость.Выполнение тигля из разъемных частей позволит извлекать после переработки отходов ценные металлы для их вторичного использования и использовать его многократно. Установка электродов с возможностью перемещения по высоте позволит изменять объем шлаковой ванны, тем самым изменяя толщину гарнисажа, что позволит уменьшить тепловые потери печи и снизить себестоимость переработки отходов.В результате уплотнения свода относительно тигля с помощью водяного затвора в зазоре между тиглем и стенками свода образуется объем, изолированный от внешней атмосферы, который позволит размещать под куполом свода бочку любого диаметра и качества подготовки торца, а также позволит сократить тепловые потери и увеличить экономический эффект переработки.

Вышеизложенное доказывает, что заявляемое техническое решение может быть использовано для переработки твердых промышленных и бытовых отходов, т.е. соответствует критерию полезной модели промышленная применимость.

5

Предлагаемая полезная модель пояснявшая чертежом, где изображен общий вид установки для переработки плавлением твердых промышленных и бытовых отходов.

Рассмотрим конструктивное выполнение предлагаемой установки на конкретном примере, который, однако, не ограничивает ее возможных вариантов.

Установка содержит металлический тигель 1, выполненный в виде сменной тонкостенной бочки, например стандартной бочки емкостью 100 - 200 литров. В верхней части тигля размещены два неплавящихся графитовых электрода 2, токоподводы 3, которые проводами короткой сети 4 соединены с источником питания 5. Электроды 2 закреплены на платформе 6, имеющей возможность перемещаться по вертикали с помощью подъемного механизма 7, например лебедки. Электроды 2 проходят сквозь крышку-свод 8 , укрепленный на гидроцилиндрах 9, обеспечивающих подъем и опускание свода. На своде закреплен коллектор 10 печных газов, который совмещен со спреером 11, питаемым от трубопровода 12 охлаждающей водой. Спреер 11 размещен с наружной стороны тигля 1, обеспечивая его охлаждение водой из системы охлаждения свода 8. Вертикальные цилиндрические стенки 13 свода опущены в воду ванны 14 таким образом, чтобы в зазоре между тиглем 1 и вертикальными стенками 13 свода 8 образовался изолированный объем 15. Тигель 1 установлен на дне ванны 14, в котором имеется патрубок 16 для слива охлаждающей воды. Установка в верхней части снабжена загрузочным устройством 17, например бункером.

Установка работает следующим образом. Под действием гидроцилиндров 9 свод 8 с коллектором 10 печных газов и спреером 11 опускают до соприкосновения с горловиной тигля. В образовавшийся замкнутый объем в тигле опускают графитовые электроды 2. Затем сюда же из бункера 17 подают отработанный электропроводный металлургический шлак, например АНФ - 6. При подаче электроэнергии от источника питания 5 на электроды 2 между ними течет электрический

ток, и выделяется джоулево тепло, расплавляющее шлак. Температура шлаковой ванны 18 достигает 1200 - 1800 °С. Для предотвращения расплавления стенок тигля 1 последний с наружной стороны охлаждают водой. После образования первоначальной шлаковой ванны 18 из бункера 17 на расплав шлака подаются перерабатываемые отходы. Энергией теплосодержания шлакового расплава отходы плавятся, при этом загрязняющие вещества в процессе плавления поглощаются слоем шлака 18. По мере повышения уровня расплава графитовые электроды 2 поднимают, поддерживая объем жидкой фазы в объеме 20 - 30 литров. Увеличивая или уменьшая объем шлаковой ванны, можно менять толщину гарнисажа 19, что позволяет снизить тепловые потери установки. Образующиеся газы отбирают через коллектор 10, где происходит их первичная закалка в результате охлаждения водой.

После наполнения тигель 1 вынимают из печи, закрывают металлической крышкой, которую приваривают электросваркой. Затем герметично закрытый контейнер-бочку покрывают антикоррозионным покрытием, например битумом, и отправляют на захоронение.

Для извлечения ценных металлов и их вторичного использования при переработке отходов можно использовать тигель, состоящий из разъемных частей. В этом случае тигель может быть использован многократно.

В случае необходимости, установку можно разместить на платформе 20 любого транспортного средства, например грузового автомобиля, железнодорожной платформе или на плавсредстве.

Применение заявляемой полезной модели позволит организовать на предприятиях переработку собственных отходов с целью извлечения ценных металлов для вторичного использования, перерабатывая отходы в разъемном тигле, или, закрепив отходы в шлаковом блоке, отправлять их на захоронение в одноразовом тигель-контейнере. Небольшие габариты и вес установки могут обеспечить переработку отходов

7 медицины, опасных и токсичных отходов в местах их образования.

Также можно использовать установку непосредственно на атомной станции для остекловывания радиоактивных отходов в контейнере. Мобильный вариант установки позволяет быстро ликвидировать загрязнение в чрезвычайных ситуациях и применять установку в удаленных районах, где отсутствуют специализированные предприятия по переработке отходов.

8

Claims (4)

1. Установка для переработки плавлением твердых промышленных и бытовых отходов, содержащая водоохлаждаемый металлический тигель, неплавящиеся электроды, установленные в верхней части тигля, коллектор печных газов и устройство для загрузки в тигель отходов и шлака, отличающаяся тем, что тигель выполнен в виде сменной тонкостенной бочки, с наружной поверхности которой размещено охлаждающее устройство, выполненное в виде водоохлаждаемого свода, совмещенное с коллектором печных газов, причем электроды установлены с возможностью перемещения по высоте.

2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что тигель выполнен состоящим из разъемных частей.

3. Установка по п.1, отличающаяся тем, что водоохлаждаемый свод уплотнен относительно тигля водяным затвором.

4. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что размещена на транспортном средстве.