RU170802U1

RU170802U1 - Medical waste disposal unit

Info

Publication number: RU170802U1
Application number: RU2016149135U
Authority: RU
Inventors: Эдуард Петрович Волков; Николай Алексеевич Зройчиков; Григорий Исакович Двоскин; Сергей Александрович Фадеев; Максим Александрович Старников
Original assignee: Открытое акционерное общество "Энергетический институт им. Г.М. Кржижановского"
Priority date: 2016-12-14
Filing date: 2016-12-14
Publication date: 2017-05-11

Abstract

Установка для утилизации отходов содержит камеру термического разложения, внутренний объем которой снабжен шнеком с переменным шагом витков, вход в камеру термического разложения снабжен шлюзовым загрузочным устройством дискретного действия, выход из камеры термического разложения снабжен шлюзовым устройством выгрузки коксозольного остатка, соединенным с выносной топкой, камера термического разложения снабжена внешним кожухом, образующим замкнутую теплоизолированную топочную полость, в которую введен газоход отвода дымовых газов из топки и газоход парогазовой смеси из камеры термического разложения, соединенный с устройствами для ее сжигания, снабженными эжекторами и расположенными в топочной полости вдоль внешней поверхности камеры термического разложения, внешняя поверхность камеры термического разложения снабжена винтовой перегородкой, а выход из топочной полости соединен через узел каталитического окисления, теплообменник и систему газоочистки с дымососом.The waste disposal installation includes a thermal decomposition chamber, the internal volume of which is equipped with a screw with a variable pitch of turns, the entrance to the thermal decomposition chamber is equipped with a discrete loading lock device, the exit from the thermal decomposition chamber is equipped with a coke ash residue discharge lock device connected to the external fire chamber, a thermal chamber decomposition is equipped with an external casing, forming a closed heat-insulated furnace cavity, into which the flue gas exhaust duct is introduced from the furnace and the gas-vapor mixture flue from the thermal decomposition chamber, connected to devices for its combustion, equipped with ejectors and located in the furnace cavity along the external surface of the thermal decomposition chamber, the external surface of the thermal decomposition chamber is equipped with a screw baffle, and the outlet from the furnace cavity is connected through a catalytic unit oxidation, heat exchanger and gas purification system with smoke exhaust.

Description

Полезная модель относится к области утилизации твердых отходов, содержащих органические материалы, в том числе хлорсодержащие и инфицированные.The utility model relates to the field of disposal of solid waste containing organic materials, including chlorine-containing and infected.

Известна «Установка непрерывного действия для пиролиза углеродсодержащих материалов» (патент РФ №2408654), включающая обогреваемую снаружи реторту с расположенным внутри шнеком. Загрузка материала внутрь реторты осуществляется шнековым питателем, посредством которого в переходной зоне между питателем и ретортой создается пробка из загружаемого материала, препятствующая попаданию наружного воздуха в реторту и неконтролируемому выходу пиролизных газов из реторты. Зона выгрузки реализована в виде сужения в сечении трубы реторты в противоположном от питателя конце, где главным шнеком создается пробка из твердых продуктов пиролиза, которая также препятствует попаданию наружного воздуха в реторту и неконтролируемому выходу пиролизных газов из нее. Образующиеся в процессе пиролиза газы выходят через отверстия в верхней части реторты и через газоходы поступают в конденсатор.The well-known "Installation of continuous operation for the pyrolysis of carbon-containing materials" (RF patent No. 2408654), including a heated outside retort with an inside screw. The material is loaded inside the retort by a screw feeder, by means of which a plug is created from the feed material in the transition zone between the feeder and the retort, which prevents outside air from entering the retort and the uncontrolled release of pyrolysis gases from the retort. The discharge zone is implemented as a narrowing in the cross section of the retort pipe at the end opposite the feeder, where the main screw creates a plug of solid pyrolysis products, which also prevents the ingress of external air into the retort and the uncontrolled release of pyrolysis gases from it. Gases formed during the pyrolysis process escape through openings in the upper part of the retort and through the flues enter the condenser.

Недостатком установки является то, что конструкция предполагает наличие двух переходных зон специальной формы, а также шнеков силовой конструкции, необходимой для создания и проталкивания пробки из обрабатываемого материала. Отмеченные особенности делают установку сложной в изготовлении, требуют периодической замены отдельных ее частей вследствие интенсивного износа, что увеличивает стоимость устройства и себестоимость получаемой продукции.The disadvantage of the installation is that the design assumes the presence of two transition zones of a special shape, as well as the screws of the power structure necessary to create and push the cork out of the processed material. The noted features make the installation difficult to manufacture, require periodic replacement of its individual parts due to intense wear, which increases the cost of the device and the cost of production.

Наиболее близкой по конструкции к предлагаемой полезной модели является «Устройство непрерывного действия для пиролиза измельченных материалов» (Патент РФ №132073), содержащее загрузочник, пиролизную камеру (реторту) и устройство выгрузки. Реторта выполнена в виде длинной стальной трубы, располагаемой горизонтально и подвергаемой внешнему нагреву. Внутри трубы по всей ее длине расположен шнек, посредством которого осуществляется плавное перемещение обрабатываемого материла от зоны загрузки к участку выгрузки. Загрузочник расположен в начале реторты в верхней ее части, и представляет собой систему из питающего бункера, горизонтальной трубы с коротким шнеком, и вертикальной трубы-подвода, соединенной непосредственно с ретортой. Устройство выгрузки располагается в противоположном от загрузочника конце реторты в ее нижней части и состоит из короткого вертикального отвода, бункера для получаемого угля и разгрузочного шнека. В верхней части трубы реторты по всей ее длине располагается система отверстий-газоходов, необходимых для отвода образующихся пиролизных газов для их дальнейшей конденсации или сжигания.The closest in design to the proposed utility model is a "Continuous device for the pyrolysis of crushed materials" (RF Patent No. 132073), containing a bootloader, a pyrolysis chamber (retort) and an unloading device. The retort is made in the form of a long steel pipe placed horizontally and subjected to external heating. A screw is located inside the pipe along its entire length, by means of which the material being processed is smoothly moved from the loading zone to the discharge area. The loader is located at the top of the retort, and is a system of a feed hopper, a horizontal pipe with a short screw, and a vertical feed pipe connected directly to the retort. The unloading device is located at the end of the retort opposite from the loader in its lower part and consists of a short vertical outlet, a hopper for the obtained coal and an unloading screw. In the upper part of the retort pipe, along its entire length, there is a system of gas ducts necessary for the removal of the pyrolysis gases formed for their further condensation or combustion.

Важным недостатком устройства при его использовании для утилизации медицинских отходов является то, что процесс сушки и пиролиза сопровождается ростом давления в пиролизной камере (реторте), вследствие чего возможен выход в окружающую среду опасных патогенных компонентов.An important disadvantage of the device when it is used for the disposal of medical waste is that the drying and pyrolysis process is accompanied by an increase in pressure in the pyrolysis chamber (retort), as a result of which dangerous pathogenic components can escape into the environment.

Недостатком устройства является отсутствие системы использования теплового потенциала органической составляющей отходов и ведение процесса за счет сжигаемого в горелке внешнего топлива или использования электронагревателей, следствием чего являются повышенные эксплуатационные затраты.The disadvantage of this device is the lack of a system for using the thermal potential of the organic component of the waste and the process due to the external fuel burned in the burner or the use of electric heaters, resulting in increased operating costs.

Недостатком устройства является отсутствие в загрузочной и разгрузочной системах устройств, препятствующих попаданию воздуха в зону пиролиза, поскольку рабочий коэффициент заполнения шнеков при отсутствии подпорных пробок находится в пределах 0,4-0,5 и, следовательно, в верхней части шнеков всегда существует свободный объем, через который возможен проскок воздуха.The disadvantage of this device is the absence in the loading and unloading systems of devices that prevent air from entering the pyrolysis zone, since the working filling factor of the screws in the absence of retaining plugs is in the range 0.4-0.5 and, therefore, there is always free volume in the upper part of the screws, through which air leakage is possible.

Недостатком устройства является также отсутствие систем огневого обезвреживания и дополнительной очистки дымовых газов.The disadvantage of this device is the lack of fire disposal systems and additional purification of flue gases.

Техническим результатом, на решение которого направлена данная полезная модель, является экологически чистая утилизация медицинских отходов, содержащих органические компоненты (включая хлорсодержащие и инфицированные), путем исключения возможности попадания в окружающую среду вредных компонентов, обеспечение наиболее благоприятных условий для проведения технологического процесса и достижение экономического эффекта за счет сокращения затрат тепла на его проведение.The technical result, the solution of which this utility model is aimed, is the environmentally friendly disposal of medical waste containing organic components (including chlorine-containing and infected), by eliminating the possibility of harmful components entering the environment, ensuring the most favorable conditions for carrying out the technological process and achieving an economic effect by reducing the cost of heat for its implementation.

Технический результат достигается за счет того, что внутренний объем камеры термического разложения снабжен перемещающим устройством непрерывного действия - шнеком с переменным шагом, вход в камеру термического разложения снабжен шлюзовым загрузочным устройством дискретного действия, выход из камеры термического разложения снабжен шлюзовым устройством выгрузки коксозольного остатка, соединенным с топкой, камера термического разложения снабжена внешним кожухом, образующим замкнутую теплоизолированную топочную полость, в которую введен выход газохода отвода дымовых газов из топки, внутренний объем камеры термического разложения снабжен газоходом отвода парогазовой смеси, соединенным с не менее чем двумя устройствами для ее сжигания, расположенными в топочной полости вдоль внешней поверхности камеры термического разложения, а выход газохода из топочной полости соединен через узел каталитического окисления, теплообменник и систему газоочистки с дымососом.The technical result is achieved due to the fact that the internal volume of the thermal decomposition chamber is equipped with a continuous moving device - a screw with a variable pitch, the entrance to the thermal decomposition chamber is equipped with a discrete loading airlock device, the exit from the thermal decomposition chamber is equipped with a coke ash residue discharge gateway device connected to the furnace, the thermal decomposition chamber is equipped with an external casing, forming a closed heat-insulated furnace cavity, into which the flue gas exhaust duct is led out of the furnace, the internal volume of the thermal decomposition chamber is equipped with a vapor-gas mixture exhaust duct connected to at least two devices for its combustion located in the furnace cavity along the outer surface of the thermal decomposition chamber, and the gas duct exit from the furnace cavity is connected through catalytic oxidation unit, heat exchanger and gas purification system with smoke exhaust.

Сущность предлагаемого технического решения поясняется чертежом, где на фиг. 1 представлена принципиальная схема установки, а на фиг. 2 разрез камеры термического разложения и топочной полости.The essence of the proposed technical solution is illustrated by the drawing, where in FIG. 1 is a schematic diagram of the installation, and in FIG. 2 section of the thermal decomposition chamber and the combustion chamber.

Установка содержит бункер отходов 1 с перемещающим устройством 2, шлюзовое загрузочное устройство дискретного действия 3, камеру термического разложения 4 с горелкой розжига 5, снабженную замкнутой теплоизолированной топочной полостью 6 и перемещающим устройством непрерывного действия - шнеком 7, шлюзовое устройство дискретного действия для выгрузки коксозольного остатка 8, шнек 9, топку 10 с горелочным устройством 11 и газоходом вывода дымовых газов 12, устройства для сжигания парогазовой смеси 13, узел каталитического окисления 14, теплообменник 15, циклон 16, «мокрый» скруббер 17, дымосос 18. Внешняя поверхность камеры термического разложения 4 снабжена перегородкой 19, расположенной по винтовой линии и образующей совместно с внутренней поверхностью топочной полости 6 «коридор», направляющий движение дымовых газов вдоль поверхности камеры 4. Лопасти 20 перемещающего устройства непрерывного действия - шнека 7 расположены с переменным шагом - одинаковым в начальной и концевой частях и увеличенным в средней части.The installation comprises a waste bin 1 with a moving device 2, a discrete gateway loading device 3, a thermal decomposition chamber 4 with an ignition burner 5, equipped with a closed heat-insulated furnace cavity 6 and a continuous moving device - auger 7, a discrete gateway device for unloading coke ash residue 8 , auger 9, a furnace 10 with a burner 11 and a flue gas exhaust duct 12, devices for burning a gas-vapor mixture 13, a catalytic oxidation unit 14, heat transfer nickname 15, cyclone 16, “wet” scrubber 17, exhaust fan 18. The outer surface of the thermal decomposition chamber 4 is provided with a baffle 19 located along a helical line and together with the inner surface of the combustion chamber 6 forms a “corridor” directing the movement of flue gases along the surface of the chamber 4 The blades 20 of the continuous moving device - screw 7 are arranged with a variable pitch - the same in the initial and end parts and enlarged in the middle part.

Установка работает следующим образом:Installation works as follows:

Камеру термического разложения 4 предварительно разогревают с помощью горелки розжига 4 и горелочного устройства топки 11. Отходы загружают в бункер 1 и перемещающим устройством 2 перемещают в шлюзовое загрузочное устройство дискретного действия 3. После заполнения шлюзового загрузочного устройства 3 закрывают его верхний затвор и открывают нижний затвор. После опорожнения шлюзового питателя 3 закрывают его нижний затвор, открывают верхний затвор и операция загрузки повторяется. Отходы из шлюзового питателя 3 высыпаются на входной участок перемещающего устройства 7 камеры термического разложения 4 и далее равномерно подаются им во внутренний объем камеры. По мере продвижения отходов вдоль оси нагретой камеры термического разложения 4 к ее выходу отходы постепенно нагреваются, пиролизуются и превращаются в газообразные и твердые продукты. На выходе из камеры термического разложения 4 твердые продукты пиролиза (коксозольный остаток) равномерно выгружаются в шлюзовое устройство для выгрузки коксозольного остатка 8, а газообразные продукты пиролиза равномерно поступают в горелочные устройства 13. После заполнения шлюзового устройства 8 заданной массой коксозольного остатка, открывают его нижний затвор и сбрасывают коксозольный остаток в приемную часть шнека 9, который подает их равномерно в топку 10. Образовавшиеся в топке 10 продукты сгорания через газоход 12 направляют в топочную полость 6. После сгорания газообразных продуктов пиролиза в горелочных устройствах 13 образовавшиеся дымовые газы, совместно с дымовыми газами из топки 10 поступают в узел каталитического окисления 14, где происходит каталитическое дожигание остатков органики, а затем в кожухотрубный теплообменник 15. Охлажденные в теплообменнике 15 дымовые газы очищают от пыли в циклоне 16, промывают в «мокром» скруббере 17 и через дымосос 18 выводят из процесса.The thermal decomposition chamber 4 is preheated using the ignition burner 4 and the burner device of the furnace 11. Waste is loaded into the hopper 1 and the moving device 2 is moved to the discrete loading lock device 3. After filling the lock loading device 3, close its upper shutter and open the lower shutter. After emptying the gateway feeder 3, close its lower shutter, open the upper shutter and the loading operation is repeated. Waste from the gateway feeder 3 is poured onto the input section of the transfer device 7 of the thermal decomposition chamber 4 and then is uniformly fed into the inner volume of the chamber. As the waste moves along the axis of the heated thermal decomposition chamber 4 to its exit, the waste gradually heats up, pyrolyzes, and turns into gaseous and solid products. At the outlet of the thermal decomposition chamber 4, the solid pyrolysis products (coke residue) are uniformly discharged into the sluice device for unloading the coke ash residue 8, and the gaseous pyrolysis products uniformly enter the burner devices 13. After filling the sluice device 8 with the specified mass of coke ash residue, open its lower shutter and dump the coke-ash residue in the receiving part of the screw 9, which feeds them evenly into the furnace 10. The combustion products formed in the furnace 10 through the gas duct 12 are sent to the top the cavity 6. After the combustion of the gaseous products of pyrolysis in the burner 13, the generated flue gases, together with the flue gases from the furnace 10, enter the catalytic oxidation unit 14, where the organic residues are catalytically burned, and then into the shell and tube heat exchanger 15. The fumes cooled in the heat exchanger 15 the gases are cleaned of dust in a cyclone 16, washed in a “wet” scrubber 17 and removed from the process through a smoke exhauster 18.

Снабжение камеры термического разложения шнеком с переменным шагом витков обеспечивает разные условия теплопередачи соответственно требованиям разных этапов процесса: в зоне сушки необходимо обеспечить длительное нахождение материала, что обеспечивается малым шагом витков, а в зоне пиролиза, где необходим быстрый нагрев за короткий отрезок времени, шаг витков увеличен, что приводит к уменьшению слоя материала и увеличению скорости его перемещения относительно поверхности нагрева, и, соответственно, к увеличению интенсивности теплопередачи. В выходной части камеры шаг витков опять уменьшается для формирования сбрасываемой порции.Providing a thermal decomposition chamber with a screw with a variable pitch of the turns provides different heat transfer conditions according to the requirements of different stages of the process: in the drying zone, it is necessary to ensure a long residence time of the material, which is ensured by a small step of turns, and in the pyrolysis zone, where fast heating is required in a short period of time, the step of turns increased, which leads to a decrease in the layer of material and increase the speed of its movement relative to the heating surface, and, accordingly, to increase the intensity of heat transmission. In the output part of the chamber, the step of the turns is again reduced to form a discharge portion.

Снабжение камеры термического разложения внешним кожухом, образующим замкнутую теплоизолированную топочную полость, в которой размещены устройства для сжигания парогазовой смеси и в которую также сделан ввод дымовых газов из топки, позволяет сжигать концентрированную парогазовую смесь при температуре 1200-1350°C, что обеспечивает качественное сгорание всех органических компонентов, включая вредные, и тем самым гарантирует огневое обезвреживание газообразных продуктов и экологическую безопасность дымовых газов.Providing a thermal decomposition chamber with an external casing, forming a closed heat-insulated furnace cavity, in which devices for burning a gas-vapor mixture are placed and into which flue gas injection from the furnace is also made, allows you to burn a concentrated gas-vapor mixture at a temperature of 1200-1350 ° C, which ensures high-quality combustion of all organic components, including harmful ones, and thereby guarantees fire neutralization of gaseous products and the environmental safety of flue gases.

Проведение процесса за счет использования теплового потенциала утилизируемых отходов исключает необходимость использования внешнего топлива.The process through the use of the thermal potential of the utilized waste eliminates the need for external fuel.

Снабжение устройств для сжигания эжекторами позволяет регулировать температурный режим за счет изменения соотношения газ/воздух.The supply of devices for burning with ejectors allows you to adjust the temperature regime by changing the ratio of gas / air.

Снабжение внешней поверхности камеры термического разложения винтовой перегородкой обеспечивает движение дымовых газов по усложненной траектории, что увеличивает длину пути и соответственно время пребывания газообразных продуктов при высокой температуре, что обеспечивает сгорание всех органических компонентов, включая вредные, и гарантирует экологическую безопасность дымовых газов.The supply of the external surface of the thermal decomposition chamber with a screw partition provides the movement of flue gases along a complicated path, which increases the path length and, accordingly, the residence time of gaseous products at high temperatures, which ensures the combustion of all organic components, including harmful ones, and ensures the environmental safety of flue gases.

Соединение выхода дымовых газов из топочной полости через узел каталитического окисления, теплообменник и систему газоочистки с дымососом позволяет постоянно держать все оборудование и проводить технологический процесс под разрежением, что делает невозможным выход вредных компонентов в окружающую среду.The connection of the exit of flue gases from the combustion chamber through the catalytic oxidation unit, a heat exchanger and a gas purification system with a smoke exhauster allows you to constantly keep all the equipment and carry out the process under vacuum, which makes it impossible for harmful components to enter the environment.

Таким образом, совокупность указанных существенных признаков обеспечивает возможность экологически безопасной термической утилизации медицинских отходов, возможность непрерывной работы установки, экономию топлива и экологическую безопасность выбросов в окружающую среду.Thus, the combination of these essential features provides the opportunity for environmentally safe thermal disposal of medical waste, the possibility of continuous operation of the installation, fuel economy and environmental safety of emissions into the environment.

Источники информации:Information sources:

1. Установка непрерывного действия для пиролиза углеродсодержащих материалов // Патент РФ №2408654.1. Installation of continuous operation for the pyrolysis of carbon-containing materials // RF Patent No. 2408654.

2. Устройство непрерывного действия для пиролиза измельченных материалов // Патент РФ №132073.2. The continuous device for the pyrolysis of crushed materials // RF Patent No. 132073.

Claims

1. Installation for waste disposal, comprising a thermal decomposition chamber equipped with a continuous displacement device (screw) with external heating, a loading, unloading and burner device, characterized in that the internal volume of the thermal decomposition chamber is equipped with a continuous displacement device - a variable pitch screw turns, the entrance to the thermal decomposition chamber is equipped with a discrete action gateway loading device, the exit from the thermal decomposition chamber is equipped with gateways The coke oven residue unloading device connected to the external furnace, the thermal decomposition chamber is equipped with an external casing forming a closed thermally insulated furnace cavity into which the flue gas exhaust duct is introduced, the internal volume of the thermal decomposition chamber is equipped with a vapor-gas mixture duct connected to at least two devices for its combustion, located in the furnace cavity along the outer surface of the thermal decomposition chamber, and the outlet from the furnace cavity is connected through a node to catalytic oxidation, a heat exchanger and a gas purification system with a smoke exhaust.

2. Installation according to claim 1, characterized in that the devices for burning a gas-vapor mixture are equipped with ejectors.

3. Installation according to paragraphs. 1 and 2, characterized in that the outer surface of the thermal decomposition chamber is provided with a helical partition.