комплекс устройств для утилизации твердых бытовых и промышленных отходов

Формула изобретения

Комплекс устройств для переработки твердых бытовых и промышленных отходов, содержащий кессонированную плавильную печь, разделенную перегородками с образованием загрузочной, плавильной и сифонной камер, выполненную с окнами для загрузки отходов и флюсов, с отверстиями для удаления расплавленных металла и шлака, газоходом для отвода дымовых газов и фурмами на нижней части плавильной камеры, загрузочное устройство, выполненное в виде наклонного барабана с возможностью вращения и с расположенными по его торцам приемным бункером и питателем отходов, теплообменник, соединенный с печью, системой очистки газов, дымососом и выхлопной трубой, отличающийся тем, что кессоны, которыми облицованы внутренние поверхности печи, снабжены патрубками для входа и выхода хладагента, выведенными на ее наружную поверхность, непосредственно над газоходом печи расположен теплообменник, выполненный в виде двухступенчатого холодильника, снабженного на обеих ступенях охлаждения патрубками для входа и выхода хладагента и обеспечивающего резкое охлаждение дымовых газов до температуры 20-25^oС, приемный бункер загрузочного устройства выполнен с патрубком, входящим соосно в торец барабана с возможностью перемещения вдоль его оси, и снабжен смонтированным внутри бункера дробильным устройством, выполненным с возможностью вращения вокруг оси, перпендикулярной оси вращения барабана, питатель отходов выполнен в виде неподвижного насадка, охватывающего другой торец барабана и соединенного через механизм подачи отходов с окном для загрузки отходов в печь, система очистки газа, представляющая собой ряд соединенных между собой фильтров, связана с дымососом и сборником отфильтрованной твердой фракции для возврата ее в приемный бункер загрузочного устройства, а между дымососом и выхлопной трубой установлено устройство для поглощения газообразного хлора, снабженное распылителем дымового газа с отражателем на его конце и форсунками распыла воды, расположенными по периметру устройства на уровне отражателя.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области переработки твердых промышленных и бытовых отходов, в частности к оборудованию для их утилизации.

Известна установка для переработки твердых бытовых и промышленных отходов, которая содержит кессонированную печь для сжигания отходов в барботированной ванне расплава, камеру дожигания отходящих газов, устройство загрузки отходов и питатель для подачи их в печь; котел - утилизатор, сухой электрофильтр, дымосос, скруббер с конфузором и форсунками орошения; трубу Вентури с каплеуловителем, мокрый электрофильтр с охлаждаемыми электродами и хвостовой дымосос. Печь оборудована приспособлениями для подачи топлива и воздуха, а также для вывода из нее шлака и расплавленного металла. Газ очищается от влаги, вредных твердых примесей, например ртути и мышьяка, а также вредных газообразных примесей и при температуре 30-35^oС выбрасывается через трубу в атмосферу (см. патент России 2062949, кл. F 23 G 5/00, 1992 г.).

Однако известная установка не позволяет полностью обезвредить дымовые газы, содержащие ядовитые вещества, например диоксины полихлорбензола, поскольку при охлаждении газов с температуры 1000^oС эти вещества образуются снова. Кроме того, оборудование агрегата достаточно сложное, содержит множество устройств для утилизации тепла и очистки газов от примесей, а загрузочное устройство открытого типа требует доставки твердых отходов из специальных бункеров, где они слеживаются, гниют, тем самым ухудшая экологическую обстановку при хранении и загрузке.

Проблема улучшения условий труда при загрузке отходов в печь решена в техническом решении, изложенном в патенте России 2122155, кл. F 23 G 5/00. В нем описан комплекс устройств для переработки твердых бытовых и промышленных отходов, содержащий загрузочное устройство, выполненное в виде вращаемого наклонного барабана, который снабжен приемным бункером, расположенным на одной его торцевой стенке, и питателем отходов - на другой торцевой стенке, кессонированную плавильную печь, разделенную перегородками с образованием загрузочной, плавильной и сифонной камер и имеющую шпуровые отверстия для удаления расплавленного шлака. Загрузочная камера печи снабжена питателем топлива и флюсов, расположенным в верхней ее части, а в нижней части плавильной печи укреплены фурмы для подачи в зону плавления кислородсодержащего газа. Печь через газоход соединена с теплообменником, а также с котлом, выполняющим роль газоочистной системы, дымососом и выхлопной трубой. Процесс утилизации твердых отходов происходит в зоне барботации за счет подачи кислородсодержащего дутья. При непрерывной работе дымососа на наклонно установленном, вращаемом барабане поддерживается разрежение, что позволяет улучшить условия труда при загрузке его отходами, а также исключить их слеживание на стадиях накопления и развития процессов гниения. Разделение пространства печи перегородками на три камеры позволяет вести процесс в высокоинтенсивном режиме.

Однако при использовании известного комплекса так же, как в описанном выше патенте, не обеспечивается возможность полностью удалить из дымовых газов ядовитые диоксины и остатки хлора, которые, попадая в атмосферу, вызывают негативное воздействие на организм человека. Кроме того, наличие в барабане торцевых стенок усложняет конструктивное сочленение подвижных и неподвижных элементов с их сторон, что затрудняет процессы загрузки в него отходов и выгрузки их в печь. Указанные обстоятельства могут привести к засорению торцевых отверстий барабана твердыми отходами, остановке их загрузки и выгрузки, а значит, и к снижению надежности работы комплекса и его производительности. Отсутствие системы охлаждения кессонов, которыми облицованы внутренние стены и свод печи, может привести к прожогам при их нагреве до температуры 1450-1550^oС в течение длительного времени и выходу из строя всего комплекса.

Задача изобретения - создание комплекса устройств для утилизации твердых бытовых и промышленных отходов, обеспечивающего надежность и бесперебойность его работы в течение длительного времени при соблюдении экологических требований к окружающей среде как при загрузке отходов в печь, так и при выходе конечных газообразных продуктов.

Указанная задача решена за счет того, что кессоны, которыми облицованы внутренние поверхности печи, снабжены патрубками для входа и выхода хладагента, выведенными на ее наружную поверхность, печь разделена перегородками с образованием загрузочной, плавильной и сифонной камер, выполнена с окнами для загрузки отходов и флюсов, отверстиями для удаления расплавленного металла и шлака, газоходом для отвода дымовых газов и снабжена топливными горелками в нижней части плавильной камеры; непосредственно над газоходом печи расположен теплообменник, выполненный в виде двухступенчатого холодильника, снабженного на обеих ступенях охлаждения патрубками для входа и выхода хладагента и обеспечивающего резкое охлаждение дымовых газов до температуры 20-25^oС; загрузочное устройство выполнено в виде наклонного вращаемого барабана, по торцам которого расположены приемный бункер с дробильным устройством для разрушения крупных твердых отходов, причем приемный бункер выполнен с патрубком, входящим соосно в торец барабана с возможностью перемещения вдоль оси барабана, а питатель отходов выполнен в виде неподвижного насадка, охватывающего другой торец барабана и соединенного через механизм подачи отходов с окном для их загрузки в печь; система очистки газа, соединенная с холодильником, представляет собой ряд соединенных между собой фильтров и связана с дымососом и сборником твердой фракции, предназначенным для ее возврата в приемный бункер загрузочного устройства, а между дымососом и выхлопной трубой установлено устройство для поглощения газообразного хлора, снабженное распылителем дымового газа с отражателем на его конце и форсунками распыла воды, расположенными по периметру устройства на уровне отражателя.

Технический результат - повышение безопасности выходящих в атмосферу газов за счет полной очистки от вредных веществ, увеличение срока эксплуатации печи за счет предотвращения ее разрушения, упрощение обслуживания загрузочного устройства, а также повышение производительности утилизации отходов и надежность работы комплекса.

На чертеже изображена схема комплекса устройств для утилизации твердых бытовых и промышленных отходов.

Комплекс содержит плавильную печь 1, внутренние поверхности которой облицованы охлаждаемыми кессонами. Для этого они снабжены патрубками для входа и выхода хладагента, выведенными на наружные стенки печи. Печь 1 выполнена с окном 2 для загрузки в нее отходов и окном 3 для загрузки флюсов, а также шпуровым отверстием 4 для выпуска расплавленного металла и отверстием 5 для выпуска расплавленного шлака. Внутреннее ее пространство разделено перегородками 6 на загрузочную плавильную и сифонную камеры 7, 8, 9 соответственно. В нижней части печи 1 по ее периметру расположены топливные горелки - фурмы 10 для подачи смеси горючего и кислородосодержащего газов в камеру плавления 8, а в верхней ее части - газоход, выполненный в виде патрубка 11. На нем установлен теплообменник, выполненный в виде двухступенчатого трубчатого холодильника 12, каждая из ступеней которого имеет патрубки 13 и 14 для входа и выхода хладагента. Со стороны окна 2 для загрузки отходов в печь 1 установлено загрузочное устройство, выполненное в виде наклонного вращаемого барабана 15, по торцам которого расположены приемный бункер 16 с размещенным внутри него дробильным устройством 16а, выполненным с возможностью вращения вокруг оси, перпендикулярной оси вращения барабана 15, и питателем 17 отходов. Приемный бункер 16 выполнен с патрубком , входящим соосно в торец барабана 15 с возможностью перемещения вдоль его оси. Питатель 17 отходов выполнен в виде насадка, охватывающего другой торец барабана 15, и снабжен механизмом 18 подачи отходов. На пути выхода охлажденного газа из холодильника 12 размещена система 19 очистки этого газа в виде ряда последовательно соединенных фильтров, связанная со сборником 20 отфильтрованной твердой фракции и дымососом 21. Последний связан с выхлопной трубой 22 через устройство 23 для поглощения газообразного хлора, снабженное распылителем 24 дымового газа с отражателем 24а на его конце и форсунками 25 распыла горячей воды, расположенными по периметру устройства 23 на уровне отражателя 24а.

Комплекс устройств для утилизации твердых бытовых и промышленных отходов работает следующим образом.

Перед началом непрерывного процесса сжигания в печи 1 отходов включают системы подачи хладагента в печь 1 и холодильник 12, включают дымосос 21 и разогревают печь, создавая шлаковый расплав в ее плавильной камере 8 до достижения температуры дымовых газов 1450-1550^oС. Далее загружают твердые отходы в приемный бункер 16, приводят во вращение дробильное устройство 16а и барабан 15, затем включают механизм 18 подачи отходов в печь. При вращении барабана 15 отходы перемешиваются и перемещаются к питателю 17, затем механизмом 18 сбрасываются через окно 2 в загрузочную зону 7 печи 1 на поверхность шлакового расплава, приведенного в барботажное состояние под воздействием газовой смеси, поступающей через фурмы 10 в расплав. Отходы далее подают в плавильную зону 8, где происходит их плавление с образованием шлакового и металлического расплавов, а также дымовых газов. Расплавленный шлак, переливаясь в сифонную камеру 9, удаляется из печи через отверстие 5 в грануляционную камеру 26, а расплавленный металл удаляется через отверстие - шпур 4. Из патрубка 11 печи 1 дымовые газы направляются в холодильник 12 и, проходя по его трубам, охлаждаются на первой стадии до температуры 1000-800^oС, а на второй - до температуры 20-25^oС в течение долей секунды. Благодаря охлаждению газов за столь короткое время предотвращается возможность повторного образования ядовитых диоксинов. Охлажденный дымовой газ под действием разрежения, создаваемого дымососом 21, проходит через фильтры системы 19 очистки, где они освобождаются от многих вредных веществ, а отфильтрованная твердая фракция из дымового газа попадает в сборник 20, из которого она периодически перегружается в бункер 16 загрузочного устройства для повторного дожигания. Очищенный газ дымососом 21 нагнетается в распылитель 24 устройства 23 для поглощения из него газообразного хлора. Дымовой газ выходит из распылителя 24 в виде мелких струек, встречает на своем пути созданную форсунками 25 водяную завесу в виде капель горячей воды, взаимодействует с ней, отдавая хлор, и далее уходит в атмосферу через выхлопную трубу 22. Вода, опускаясь вниз, сливается в емкость для дальнейшего использования.

Таким образом, наличие в комплексе холодильника, обеспечивающего в ультракороткое время снижение температуры дымовых газов с 1550^oС до 20-25^oС и подачу их в систему очистки в холодном состоянии, а также устройства для поглощения хлора горячей распыленной водой, обеспечивающей растворение в ней остаточного газообразного хлора, позволяет повысить безопасность выбрасываемых в атмосферу дымовых газов. Экологическая безопасность при загрузке отходов в печь и обеспечение простоты обслуживания этого процесса и его бесперебойность достигаются путем выполнения закрытого загрузочного устройства, избегающего непосредственного контакта с вредными отходами обслуживающего персонала. Кроме того, бесперебойность работы всего комплекса в течение длительного времени достигается также за счет огнестойкости внутренних поверхностей печи, облицованных непрерывно охлаждаемыми кессонами.

Указанные выше преимущества предложенного комплекса устройств для утилизации твердых отходов позволяют повысить его производительность и надежность работы в течение длительного времени.