RU2688990C1 - Способ утилизации твердых углеводородных отходов (в том числе медицинских и биологических) и установка для его осуществления - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к области термической переработки и утилизации твердых углеводородных отходов и может найти применение в печах, газогенераторах и установках термического уничтожения твердых углеводородных отходов, включая медицинские и биологические отходы. Техническим результатом является расширение области применения способа и устройства, обеспечение высокой эффективности рабочего процесса, обеспечение непрерывной работы устройства, повышение эффективности системы очистки от вредных выбросов в атмосферу, повышение экономичности процесса. Способ включает сжигание отходов, дожигание газообразных продуктов сгорания, последующую обработку для связывания вредных веществ в камере декарбонизации, пропускание через теплообменник, последующую утилизацию продуктов сгорания в котле. При этом в первую очередь запускают камеру дожигания, после выхода камеры дожигания на рабочий режим запускают в работу реактор с предварительно загруженными в него отходами, сопловой закручивающий аппарат камеры дожигания создает разрежение, и газообразные продукты сжигания перемещаются из реактора в камеру дожигания, во время сжигания отходов в реакционной камере, при закрытом отверстии в нижней части шлюзовой загрузочной камеры, в шлюзовую загрузочную камеру загружают очередную порцию отходов, после чего закрывают отверстие в верхней части шлюзовой загрузочной камеры, открывают отверстие в нижней части шлюзовой загрузочной камеры, и отходы падают в реакционную камеру, дожигание газообразных продуктов сгорания осуществляют в вихревой противоточной камере сгорания, с подачей в сопловой закручивающий аппарат нагретого в теплообменнике воздуха, газообразных продуктов сгорания, выводимых из печи, и дозируемой подачей химических реагентов, при этом осуществляют вывод из камеры дожигания очищенных продуктов сгорания для дополнительной очистки в камере декарбонизации и последующую подачу очищенных продуктов сгорания в теплообменник для нагрева воздуха, а смесь твердой фракции и часть продуктов сгорания выводят из камеры дожигания и подают в циклон, откуда очищенные от твердой фракции продукты сгорания подают в реактор в качестве газифицирующего агента, а твердую фракцию аккумулируют в бункере. Охарактеризована установка для реализации описанного способа. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 1 ил., 2 табл.

Description

Предлагаемое изобретение относится к области термической переработки и утилизации твердых углеводородных отходов и может найти применение в печах, газогенераторах и установках термического уничтожения твердых углеводородных отходов, включая медицинские и биологические отходы.

Наиболее близким к заявляемому способу является способ сжигания твердых бытовых и прочих органический отходов, включающий сепарацию и измельчение органической части отходов, смешивание отходов с нагретым до температуры 300°С - 400°С с воздухом, подачу в циклонную печь тангенциально с линейной скоростью не ниже 28 м/с, сжигание отходов при температурах 1320-1350°С, дожигание газообразных продуктов сжигания в камере каталитического дожигания при температурах 1300-1500°С, последующую обработку для связывания HCl, Cl₂, HF в камере декарбонизации известняковой мукой с получением негашеной извести, а перед подачей в котел обработанные продукты сжигания пропускают через воздухонагреватель-теплообменник, а после котла - через систему мокрой газоочистки, причем тепловую энергию котла подают потребителям (см. патент RU 2249766, С2 МПК 7 F23G 5/00, опубликовано 2005.04.10).

Существенными недостатками известного способа являются: недостаточная интенсификация процессов в печи и в камере дожигания, ограниченная область применения предлагаемого способа, повышенная нагрузка на систему очистки дымовых газов.

Наиболее близким к заявляемому устройству является устройство содержащее оборудование для сепарации и измельчения отходов, бункер-питатель отходов, циклонную печь с тангенциальным входом смеси измельченных отходов и нагретого воздуха, камеру каталитического дожигания, работающую по принципу беспламенной горелки, камеру декарбонизации, оснащенную бункером и питателем для известковой муки, воздухоподогреватель, теплообменник, систему мокрой газоочистки (см. патент RU 2249766, С2 МПК 7 F23G 5/00, опубликовано 2005.04.10).

Существенными недостатками известного устройства является необходимость измельчения отходов, что не позволяет сжигать герметично упакованные отходы, например, медицинские или биологические отходы, герметичность которых запрещено нарушать перед утилизацией, что сужает область применения способа и устройства, а использование печи циклонного типа с высоким уровнем скорости подачи смеси отходов и нагретого воздуха и применение камеры каталитического дожигания, работающей по принципу беспламенной горелки, не обеспечивает высокой эффективности рабочего процесса сгорания и уменьшает ресурс непрерывной работы устройства, причем очистка продуктов сгорания от выбросов в камере декарбонизации известковой мукой недостаточно эффективна для снижения выбросов в атмосферу. Применение катализаторов для дожигания проводит к удорожанию процесса и делает его менее экономичным.

Техническим результатом, на достижение которого направлено предполагаемое изобретение - это расширение области применения способа и устройства, обеспечение высокой эффективности рабочего процесса, обеспечение непрерывной работы устройства, повышение эффективности системы очистки от вредных выбросов в атмосферу, повышение экономичности процесса.

Технический результат достигается тем, что описываемый способ утилизации углеводородных отходов (в том числе медицинских и биологических), включает сжигание отходов, дожигание газообразных продуктов сгорания, последующую обработку для связывания вредных веществ в камере декарбонизации, пропускание через теплообменник, последующую утилизацию продуктов сгорания.

При осуществлении способа, в первую очередь запускают камеру дожигания, после выхода камеры дожигания на рабочий режим запускают в работу реактор с предварительно загруженными в него отходами. В результате продукты сгорания из реактора попадут уже в нагретую до необходимого режима камеру дожигания и процесс дожигания пойдет в полном объеме. Это позволяет исключить несанкционированный выпуск патогенной микрофлоры с холодными дымовыми газами через дымовую трубу или не плотности дымового тракта. Тем самым обеспечивается безопасность уничтожения опасных возбудителей, присутствующих в отходах, подлежащих уничтожению, даже на начальной стадии. Подобный безопасный процесс невозможно осуществить в других установках. Даже с использование фильтров дымовых газов.

Твердые углеводородные отходы (в том числе медицинские и биологические) через отверстие в верхней части шлюзовой загрузочной камеры загружают в шлюзовую загрузочную камеру, затем отверстие в верхней части шлюзовой загрузочной камеры закрывают и открывают отверстие в нижней части шлюзовой загрузочной камеры, при этом отходы попадают в реакционную камеру. Таким образом обеспечивают непрерывность осуществления способа, а также расширяют область применения устройства, т.к. в шлюзовую загрузочную камеру отходы можно загружать не измельчая, т.е. утилизировать отходы, упакованные в герметичную упаковку, такие, как медицинские и биологические отходы, нарушение упаковки которых запрещено.

Сопловой закручивающий аппарат камеры дожигания создает разрежение, при этом продукты сжигания перемещаются из реактора в камеру дожигания. За счет разрежения продукты сгорания переходят из реактора в камеру дожигания. При этом в реакционной камере создается разрежение, которое препятствует выходу продуктов сгорания через шлюзовую загрузочную камеру в атмосферу, повышая экологичность способа.

Во время сжигания отходов в реакционной камере, при закрытом отверстии в нижней части шлюзовой загрузочной камеры, в шлюзовую загрузочную камеру загружают очередную порцию отходов, после чего закрывают отверстие в верхней части шлюзовой загрузочной камеры. Таким образом обеспечивают непрерывность осуществления способа, а также расширяют область применения устройства, т.к. в шлюзовую загрузочную камеру отходы можно загружать не измельчая, т.е. утилизировать отходы, упакованные в герметичную упаковку, такие, как медицинские и биологические отходы, нарушение упаковки которых запрещено.

После вывода продуктов сжигания из реакционной камеры в камеру дожигания открывают отверстие в нижней части шлюзовой загрузочной камеры, и отходы падают в реакционную камеру. Отходы падают под действием силы тяжести. Не требуется дополнительных энергозатрат для подачи отходов непосредственно в камеру сгорания. Таким образом достигается экономичность установки.

Дожигание газообразных продуктов сгорания осуществляют в вихревой противоточной камере сгорания с подачей в сопловой закручивающий аппарат нагретого в теплообменнике воздуха, газообразных продуктов сгорания, выводимых из печи, и дозируемой подачей химических реагентов. Использование вихревой противоточной камеры сгорания обеспечивает высокую эффективность рабочего процесса сгорания в камере дожигания за счет формирования высокоразвитой анизотропной турбулентности, превалирующей в радиальном направлении, интенсивных акустических колебаний, которые приводят к интенсификации тепло - и массообменных процессов, способствующих смесеобразованию и горению. Подача через сопловой закручивающий аппарат нагретого воздуха из теплообменника и продуктов сжигания печи способствуют увеличению скорости химических реакций горения, что обеспечивает высокую эффективность рабочего процесса. Подача химических реагентов в сильно закрученный поток приводит к повышению эффективности очистки дымовых газов от выбросов в атмосферу, увеличению ресурса газового тракта теплообменника за счет ликвидации загрязняющих компонентов в продуктах сгорания.

Осуществляют вывод из камеры дожигания очищенных продуктов сгорания для дополнительной очистки в камере декарбонизации, что приводит к повышению эффективности очистки дымовых газов от выбросов в атмосферу, увеличению ресурса газового тракта теплообменника за счет ликвидации загрязняющих компонентов в продуктах сгорания.

Осуществляют последующую подачу очищенных продуктов сгорания в теплообменник для нагрева воздуха. Использование очищенных продуктов сгорания в теплообменнике в качестве дополнительного теплоносителя повышает эффективность рабочего процесса в печи за счет его интенсификации.

Смесь твердой фракции и часть продуктов сгорания выводят из камеры дожигания и подают в циклон, откуда очищенные от твердой фракции продукты сгорания подают в реактор в качестве газифицирующего агента. Использование горячих продуктов сгорания в качестве газифицирующего агента способствует повышению скорости химических реакций в реакторе, что повышает эффективность рабочего процесса в реакторе за счет его интенсификации.

Твердую фракцию аккумулируют в бункере. Это не позволяет выбрасывать в атмосферу твердые отходы, тем самым повышая экологичность оборудования и процесса.

Технический результат достигается с использованием следующего устройства. Устройство для сжигания твердых углеводородных отходов (в том числе медицинских и биологических), содержит реактор, камеру дожигания, камеру декарбонизации с бункером и питателем для химических реагентов, циклон, и теплообменник.

Реактор снабжен шлюзовой загрузочной камерой, установленной в верхней части реактора. Наличие шлюзовой загрузочной камеры позволяет производить загрузку отходов во время рабочего процесса сжигания отходов. Тем самым обеспечивая непрерывность процесса, повышая производительность всей установки. Установка загрузочной камеры в верхней части реактора позволяет утилизируемым отходам попадать в реакционную камеру под действием силы тяжести без дополнительных энергетических затрат, тем самым делает установку более экономичной.

Камера дожигания выполнена в виде вихревой противоточной камеры сгорания. Использование вихревой противоточной камеры сгорания обеспечивает высокую эффективность рабочего процесса сгорания в камере дожигания за счет формирования высокоразвитой анизотропной турбулентности, превалирующей в радиальном направлении, интенсивных акустических колебаний, которые приводят к интенсификации тепло - и массообменных процессов, способствующих смесеобразованию и горению.

Сопловой закручивающий аппарат камеры дожигания соединен с реактором, с питателем химических реагентов, с выходом нагретого воздуха теплообменника. Соединение соплового закручивающего аппарата с реактором позволяет создать разрежение, в результате которого газообразные продукты горения из реакционной камеры перемещаются в камеру дожигания. При этом в реакционной камере создается разрежение, которое препятствует выходу продуктов сгорания отходов через шлюзовую камеру в атмосферу при дозагрузке реакционной камеры отходами.

Вихревая камера сгорания со стороны соплового закручивающего аппарата соединена с камерой декарбонизации циклонного типа, а с противоположной стороны соединена с сопловым закручивающим аппаратом циклона. Такое соединение позволяет вывести очищенные продукты сгорания из камеры дожигания в камеру декарбонизации, а смесь газообразных продуктов сгорания и твердых компонентов вывести из камеры дожигания в сопловой закручивающий аппарат циклона, в вихревой камере которого осуществляют разделение смеси на газообразную и твердую составляющие.

Вихревая камера циклона соединена со стороны соплового закручивающего аппарата с реактором, а с противоположной стороны соединена с бункером. Такое соединение позволяет подать нагретую газообразную составляющую в реактор для дополнительного нагрева утилизируемого сырья, твердую фракцию не выбрасывать в атмосферу, а аккумулировать в бункере для последующей утилизации, чем повышается экономичность и экологичность устройства.

Горелочные устройства реактора выполнены в виде камер сгорания. Это позволяет производить процесс горения топлива внутри камеры. Тем самым в реактор поступают не открытое пламя, которое имеет в разных своих точках разную температуру, а только продукты сгорания, имеющие равномерно высокую температуру для нагрева утилизируемого сырья, чем достигается постоянная температура, а, следовательно, стабильность процесса.

Патрубки подачи нагретого в теплообменнике воздуха, газообразных продуктов сгорания выводимых из печи и дозируемой подачи от внешних источников химических реагентов соединены с сопловым закручивающим аппаратом вихревой противоточной камеры сгорания. Подача через сопловой закручивающий аппарат нагретого воздуха из теплообменника и горячих продуктов сжигания реактора способствуют увеличению скорости химических реакций горения, что повышает производительность.

На фигуре представлена функциональная схема установки для утилизации твердых углеводородных отходов (в том числе медицинских и биологических).

Установка содержит реактор 1, камеру дожигания 2, циклон 3, камеру декарбонизации 4, теплообменник 5 с вентилятором 6, котел утилизатор 7 с устройством подачи теплового агента 8 и дымососом 9, дымовую трубу 10, дозирующие устройства 11 и 12 подачи химических реагентов соответственно в камеру дожигания 2 и в камеру декарбонизации 4.

Реактор 1 содержит шлюзовую загрузочную камеру 13, размещенную в верней части реактора (печи), реакционную камеру 14, в нижней части которого расположены фурмы (нет на чертеже), соединенные с коллектором 15 с входным патрубком 16 подачи газифицирующего агента, блок газификации и восстановления 17, блок золоудаления 18 с патрубком 19. Шлюзовая загрузочная камера 13 имеет отверстия в верхней и нижней части, закрытые шлюзовыми заторами. Отверстие в верхней части предназначено для загрузки отходов в шлюзовую камеру, а отверстие в нижней части шлюзовой камеры 13 предназначено для выгрузки отходов из шлюзовой камеры в реакционную камеру 14.

В зоне расположения коллектора 15 размещено одно или несколько горелочных устройств 20 в виде камер сгорания, и патрубок 21 выхода газообразных продуктов сжигания.

Камера дожигания 2 выполнена в виде вихревой противоточной камеры сгорания и содержит сопловой закручивающий аппарат 22, с входными патрубками подачи химических реагентов 23, подачи газообразных продуктов сжигания отходов 24 и подачи нагретого в теплообменнике 5 воздуха 25. Сопловой закручивающий аппарат 22 соединен с вихревой камерой 26 и патрубком выхода продуктов сгорания 27. В противоположном конце вихревой камеры 26 установлен выходной патрубок 28 с циклоном 3.

Циклон 3 содержит, сопловой закручивающий аппарат 29 с входным патрубком 30, вихревую камеру 31, расположенный на торцевой стенке аппарата 29 выходной патрубок 32, а в противоположном от аппарата 29 конце вихревой камеры 32 установлен бункер 33. Патрубок 27 соединен с сопловым закручивающим аппаратом 34 камеры декарбонизации 4.

Камера декарбонизации 4 содержит входные патрубки 35 и 36. Патрубок 35 соединен с патрубком 27, а патрубок 36 соединен с устройством 12. Сопловой закручивающий аппарат 34 соединен с вихревой камерой 37 и патрубком выхода очищенных продуктов сгорания 38. В противоположном конце вихревой камеры 37 установлен бункер 39. Патрубок 38 соединен с теплообменником 5.

Теплообменник 5 содержит входной патрубок 40 подачи от вентилятора 6 воздуха, выходной патрубок нагретого воздуха 41, входной патрубок подачи горячих продуктов сгорания 42 и выходной патрубок 43 выхода частично охлажденных продуктов сгорания, соединенный с котлом-утилизатором 7.

Котел-утилизатор 7 содержит входной патрубок 44 подачи подаваемого устройством 8 для нагрева теплоносителя, патрубок выхода нагретого теплоносителя 45, патрубки входа 46 и выхода 47 продуктов сгорания.

Предлагаемый способ утилизации твердых углеводородных отходов (в том числе медицинских и биологических) осуществляется следующим образом.

Запускают камеру дожигания. После выхода камеры дожигания на рабочий режим запускают в работу реактор 1. В реактор 1 предварительно загружены россыпью или в изолированной от атмосферы таре твердые углеводородные отходы (в том числе медицинские и биологические). Осуществляют запуск камер сгорания 20. Продукты сгорания из камер сгорания 20 подают в реактор в зоне расположения коллектора 15. В реакторе 1 производят нагрев и термическое разложение отходов на газообразную и твердую составляющую. Сопловой закручивающий аппарат 22 создает разрежение, и газообразные продукты термического разложения - продукты сжигания выводятся из реактора 1 и попадают в камеру дожигания 2 на дожигание и первую ступень очистки.

При этом в реакционной камере создается разрежение.

Во время сжигания отходов в реакционной камере 14, при закрытом шлюзовом затворе в нижней части шлюзовой загрузочной камеры 13, в шлюзовую загрузочную камеру 13 загружают очередную порцию отходов, после чего закрывают верхний шлюзовой затвор. После вывода продуктов сжигания из реакционной камеры 14 в камеру дожигания 2 открывают нижний шлюзовой затвор шлюзовой загрузочной камеры 13, и отходы падают из шлюзовой камеры 13 в реакционную камеру 14. Таким образом, создается непрерывность процесса утилизации отходов. Создаваемое в реакционной камере разрежение препятствует выбросу из реактора продуктов сгорания, в которых могут содержаться вредные вещества, т.е. повышается экологичность процесса.

Твердые несгораемые остатки аккумулируются в блоке золоудаления 18 и в дальнейшем удаляются через патрубок 19.

В камере дожигания 2 вихревого противоточного типа формируют два сильно закрученных потока - внешний и внутренний, движущиеся в противотоке с осевыми скоростями. Формирование потоков осуществляют путем смешения нагретого воздуха, подаваемого из теплообменника, горячих продуктов сжигания и химических реагентов, подаваемых от внешнего источника для связывания вредных веществ в нейтральные соединения солей. Процесс сжигания подаваемой смеси осуществляю во внутреннем потоке, при температуре в зоне горения не менее 1600-1800°С и малым временем пребывания продуктов сгорания в зоне горения и последующим их охлаждением в зоне смешения и разделением на два потока, очищенные продукты сгорания и смесь газообразных продуктов сгорания и твердых компонентов.

Использование вихревой противоточной камеры сгорания обеспечивает высокую эффективность рабочего процесса сгорания в камере дожигания за счет формирования высокоразвитой анизотропной турбулентности, превалирующей в радиальном направлении, интенсивных акустических колебаний, которые приводят к интенсификации тепло - и массообменных процессов, способствующих смесеобразованию и горению. Подача через сопловой закручивающий аппарат нагретого воздуха из теплообменника 5 и горячих продуктов сжигания реактора 1 способствуют увеличению скорости химических реакций горения. Формирование зоны горения во внутреннем потоке, при температуре в зоне горения не менее 1600-1800°С и малым временем пребывания продуктов сгорания в зоне высокой температуре способствует повышению полноты сгорания углеводородов и не приводит к увеличению синтеза окислов азота. Это снижает нагрузку на систему очистки продуктов сгорания, которая, в совокупности с подачей химических реагентов, повышает эффективность очистки дымовых газов от выбросов в атмосферу. Формирование зоны смесеобразования во внешнем потоке, а зоны горения во внутреннем поток способствует увеличению ресурса камеры дожигания.

Очищенные продукты сгорания из камеры дожигания 2 вводят в камеру декарбонизации 4 циклонного типа, в которую подают химические реагенты. Осуществляют разделение смеси на твердую и газообразную составляющие. Газообразную составляющую продуктов сгорания вводят через патрубок в теплообменник в качестве греющего теплоносителя, для нагрева воздуха, подаваемого из вентилятора 6, а отделенную твердую фракцию перемещают в бункер 39. Подача химических реагентов в сильно закрученный поток продуктов сгорания камеры декарбонизации 4 и разделение смеси на твердую и очищенную газообразную составляющие приводит к повышению эффективности очистки дымовых газов от выбросов в атмосферу, увеличению ресурса газового тракта теплообменника за счет ликвидации загрязняющих компонентов продуктов сгорания.

Смесь газообразных продуктов сгорания и твердых компонентов выводят из камеры дожигания 2 и вводят в циклон 3, осуществляют разделение смеси на газообразную и твердую составляющие. Газообразную составляющую продуктов сгорания вводят в реактор в качестве газифицирующего агента, а отделенную твердую фракцию перемещают в бункер 33 циклона 3. Использование горячих с наличием активных центров продуктов сгорания в качестве газифицирующего агента способствует повышению скорости химических реакций в реакторе, что повышает эффективность рабочего процесса в печи за счет его интенсификации.

Продукты сгорания из теплообменника 5 подают в котел утилизатор 7 для нагрева теплоносителя, откуда нагретый теплоноситель подают внешнему потребителю. Охлажденные продукты сгорания перемещают через дымосос в дымовую трубу и удаляют в атмосферу. Утилизация тепла продуктов сгорания способствует повышения термодинамической эффективности процесса сжигания.

Установка работает следующим образом. Запускают камеру дожигания 2. При выходе камеры дожигания на рабочий режим запускают в работу реактор 1. Реактор 1 предварительно через шлюзовую загрузочную камеру заполнен твердыми углеводородными отходами (в том числе медицинскими и биологическими) россыпью или в изолированной от атмосферы таре. Осуществляют запуск камер сгорания 20. Для этого, в данные устройства подают топливо и воздух. Формируют топливовоздушную смесь и сжигают с заданным коэффициентом избытка воздуха. Продукты сгорания подают в реактор 1 в зоне расположения коллектора 15. Внутри реакционной камеры 14 реактора 1 производят нагрев и термическое разложение отходов на газообразную и твердую составляющие.

Газообразные продукты термического разложения - продукты сжигания поступают в патрубок 21, откуда подаются через патрубок 24 в сопловой закручивающий аппарат 22 камеры дожигания 2, в который также через патрубок 23 подают нагретый в теплообменнике 5 воздух, а через патрубок 25 подают из устройства 11 химические реагенты.

Твердые несгораемые остатки аккумулируются в блоке золоудаления 18 и в дальнейшем удаляются через патрубок 19.

В камере дожигания продукты сгорания разделяют на два потока, очищенные продукты сгорания и смесь газообразных продуктов сгорания и твердых компонентов. Использование вихревой противоточной камеры сгорания обеспечивает высокую эффективность рабочего процесса сгорания в камере дожигания и в совокупности с подачей химических реагентов, повышает эффективность очистки дымовых газов от выбросов в атмосферу. Формирование зоны смесеобразования во внешнем потоке, а зоны горения во внутреннем поток способствует увеличению ресурса камеры дожигания.

Очищенные продукты сгорания из камеры дожигания 2 выводят через патрубок 27 и вводят через патрубок 35 в сопловой закручивающий аппарат 34 камеры декарбонизации 4 циклонного типа, а через патрубок 36 из устройства 12 подают химические реагенты. В вихревой камере 37 осуществляют разделение смеси на твердую и газообразную составляющие. Газообразную составляющую продуктов сгорания выводят через патрубок 38 и вводят через патрубок 42 в теплообменник 5 в качестве газифицирующего греющего теплоносителя, для нагрева воздуха, подаваемого из вентилятора 6, а отделенную твердую фракцию перемещают в бункер 39. Применение камеры декарбонизации циклонного типа с устройством подачи химических реагентов и удалением твердой фракции в бункер приводит к повышению эффективности очистки дымовых газов от выбросов в атмосферу, увеличению ресурса газового тракта теплообменника за счет ликвидации загрязняющих компонентов продуктов сгорания.

Смесь газообразных продуктов сгорания и твердых компонентов из вихревой камеры 26 камеры дожигания 2 выводят через патрубок 28 и вводят через патрубок 30 в сопловой закручивающий аппарат 29 циклона 3, в вихревой камере которого осуществляют разделение смеси на газообразную и твердую составляющие. Газообразную составляющую продуктов сгорания выводят через патрубок 32 и вводят через патрубок 16 в коллектор 15 реактора 1 в качестве газифицирующего агента, а отделенную твердую фракцию перемещают в бункер 33, что повышает эффективность рабочего процесса реактора за счет его интенсификации и повышает эффективность очистки за счет удаления твердой фракции.

Продукты сгорания из теплообменника 5 через патрубок 43 подают в патрубок 46 котла утилизатора 7 для нагрева теплоносителя подаваемого от устройства 8, откуда нагретый теплоноситель подают через патрубок 45 внешнему потребителю. Охлажденные продукты сгорания через патрубок 47 подаются в дымосос 9, откуда перемещаются через дымосос 9 в дымовую трубу 10 и удаляются в атмосферу. Использование теплообменника и котла утилизатора способствует повышению термодинамической эффективности процесса сжигания.

Пример практической реализации способа и установки для утилизации твердых углеводородных отходов (в том числе медицинских и биологических).

Через шлюзовую загрузочную камеру предварительно производят загрузку в реактор исходного сырья. Диаметр загрузочного люка шлюзовой загрузочной камеры и реактора составляет до 1000 мм, поэтому медицинские и биологические отходы попадают в реактор герметично упакованными. Объем реакционной камеры составляет до 3000 л. Затем производят запуск камеры дожигания. После выхода камеры дожигания на рабочий режим, запускают в работу реактор. В реакторе происходит преобразование отходов в горючую парогазовую смесь при температуре порядка 700-1000°С. Далее газообразные продукты сгорания поступают в камеру сгорания вихревого противоточного типа при температуре в зоне горения не менее 1600°С.

Одновременно с процессом постепенной утилизации отходов в реакционной камере производят дозагрузку исходного сырья - отходов в шлюзовую загрузочную камеру и, далее, в реакционную камеру. Таким образом, процесс переработки отходов является непрерывным. При утилизации медицинских и биологических отходов зольный остаток в реакторе составляет до 10% перерабатываемых отходов, который затем удаляется из реактора.

В камере дожигания производят добавление химических реагентов для связывания вредных веществ в нейтральные соединения солей.

Из камеры дожигания продукты сгорания поступают в камеру декарбонизации, куда подается «пушонка» (в количестве до 50 кг/час) для улавливания в продуктах сгорания хлора, устраняя тем самым возможность вторичного синтеза диоксинов.

Производительность заявляемого способа и установки, работающей по предлагаемому способу, зависит от типа отходов, и составляет не менее 5 т/сутки. Потребляемая электрическая мощность не более 20 кВт/час.

Обезвреженные продукты сгорания поступают в теплообменник.

Продукты сгорания из теплообменника подают в котел утилизатор для нагрева теплоносителя подаваемого от устройства 8.

Охлажденные продукты сгорания через патрубок 47 попадают в дымосос 9, откуда перемещаются в дымовую трубу 10. Отработавшие, обезвреженные и очищенные продукты сгорания выбрасываются в атмосферу.

В таблице 1 приведены сравнительные показатели установок утилизации отходов.

Информация получена с сайтов производителей

www.penramm.ru, www.turmalin.ru, www.echutos.ru.

Результаты инструментального определения характеристик выбросов загрязняющих веществ в атмосферу представлены в таблице 2. Эти результаты свидетельствуют о том, что в результате использования способа и устройства отходы, в том числе медицинские и биологические, полностью перерабатываются и обезвреживаются. В атмосферу поступают очищенные выбросы, которые соответствуют санитарным нормам Российской Федерации и Евросоюза.

Заявляемые способ и установка могут быть выполнены на имеющемся оборудовании имеющимися техническими средствами.

Таким образом, заявляемые способ утилизации углеводородных отходов (в том числе медицинских и биологических) и устройство для его осуществления позволяют расширить область применения способа и устройства, обеспечить высокую эффективность рабочего процесса сгорания в камере дожигания, увеличить ресурс непрерывной работы устройства, повысить эффективность системы очистки дымовых газов от вредных выбросов в атмосферу.

Claims (4)

1. Способ утилизации твердых углеводородных отходов (в том числе медицинских и биологических), включающий сжигание отходов, дожигание газообразных продуктов сгорания, последующую обработку для связывания вредных веществ в камере декарбонизации, пропускание через теплообменник, последующую утилизацию продуктов сгорания в котле, отличающийся тем, что в первую очередь запускают камеру дожигания, после выхода камеры дожигания на рабочий режим запускают в работу реактор с предварительно загруженными в него отходами, сопловой закручивающий аппарат камеры дожигания создает разрежение, и газообразные продукты сжигания перемещаются из реактора в камеру дожигания, во время сжигания отходов в реакционной камере, при закрытом отверстии в нижней части шлюзовой загрузочной камеры, в шлюзовую загрузочную камеру загружают очередную порцию отходов, после чего закрывают отверстие в верхней части шлюзовой загрузочной камеры, открывают отверстие в нижней части шлюзовой загрузочной камеры, и отходы падают в реакционную камеру, дожигание газообразных продуктов сгорания осуществляют в вихревой противоточной камере сгорания, с подачей в сопловой закручивающий аппарат нагретого в теплообменнике воздуха, газообразных продуктов сгорания, выводимых из печи, и дозируемой подачей химических реагентов, при этом осуществляют вывод из камеры дожигания очищенных продуктов сгорания для дополнительной очистки в камере декарбонизации и последующую подачу очищенных продуктов сгорания в теплообменник для нагрева воздуха, а смесь твердой фракции и часть продуктов сгорания выводят из камеры дожигания и подают в циклон, откуда очищенные от твердой фракции продукты сгорания подают в реактор в качестве газифицирующего агента, а твердую фракцию аккумулируют в бункере.

2. Установка для утилизации твердых углеводородных отходов (в том числе медицинских и биологических), содержащая реактор, камеру дожигания, камеру декарбонизации с бункером и питателем для химических реагентов, циклон и теплообменник, отличающаяся тем, что реактор снабжен шлюзовой загрузочной камерой, установленной в верхней части реактора, а камера дожигания выполнена в виде вихревой противоточной камеры сгорания, сопловой закручивающий аппарат которой соединен с реактором, с питателем химических реагентов, с выходом нагретого воздуха теплообменника, при этом вихревая камера сгорания со стороны соплового закручивающего аппарата соединена с камерой декарбонизации циклонного типа, а с противоположной стороны соединена с сопловым закручивающим аппаратом циклона, при этом вихревая камера циклона соединена со стороны соплового закручивающего аппарата с реактором, а с противоположной стороны соединена с бункером.

3. Установка по п. 2, отличающаяся тем, что реактор снабжен камерами сгорания для подачи газифицирующего агента.

4. Установка по п. 2, отличающаяся тем, что патрубки подачи нагретого в теплообменнике воздуха, газообразных продуктов сгорания, выводимых из печи и дозируемой подачи от внешних источников химических реагентов соединены с сопловым закручивающим аппаратом вихревой противоточной камеры сгорания.

Images