способ термического обезвреживания и утилизации органических отходов в мобильной печи

Формула изобретения

Способ термического обезвреживания и утилизации органических отходов, характеризующийся использованием вращающейся печи пиролизного типа в форме цилиндра, установленной на мобильную передвижную платформу или на автомобиле, отличающийся тем, что камеру сгорания внутри печи разделяют на две части, часть камеры сгорания внутри печи, выполненную с гладкой поверхностью, используют для загрузки отходов, а на поверхности другой части камеры сгорания, которую используют для резки-измельчения отходов при вращении и колебании печи, вдоль ее длины от одного торца до другого устанавливают полуцилиндрические решетки, а на стержнях каждой решетки устанавливают заостренные выступы, которые располагают по дуге поперечного сечения решетки с определенным шагом.

Описание изобретения к патенту

Изобретение предназначено для термического обезвреживания и утилизации органических отходов на местах их непосредственного нахождения или сбора либо с непосредственным выездом оттуда и утилизацией отходов в дороге. В частности, изобретение может быть использовано для термической переработки биоорганических отходов сельскохозяйственного производства; продуктов животного происхождения; рыбных изделий, а также медицинских отходов лечебно-профилактических учреждений класса А, Б, В.

В настоящее время возникает необходимость в переработке указанных отходов в полевых условиях и в удаленных медицинских учреждениях с целью обеспечения экологической безопасности, например для обеззараживания местности в случае падежа скота от эпидемии, когда трупы животных приходится или закапывать в могильники, или сжигать в стационарных установках.

Это требует значительных финансовых затрат и большого времени для обезвреживания местности.

Аналогичные проблемы возникают при потребности обезвреживать медицинские отходы. Из уровня техники известен патент RU 2198024 на установку для обезвреживания органических отходов сжиганием в кипящем слое, содержащую два соединенных между собой реактора, оборудованные средствами для подачи воздуха, воздухораспределительными решетками и частично заполненные слоем твердых частиц, расположенные несоосно, при этом выход первого реактора соединен со входом второго реактора, а также средства для подачи органических отходов и средства для введения химосорбента, по крайней мере, в один из реакторов, а также средства для улавливания и рециркуляции твердых частиц, отличающуюся тем, что первый реактор сжигания топлива в качестве твердых частиц заполнен катализатором и оборудован средствами подачи топлива и воздуха, а также системой подачи пыли катализатора, второй реактор обезвреживания отходов в качестве твердых частиц заполнен инертным материалом и оборудован средствами подачи обезвреживаемых отходов и химосорбента, при этом вход второго реактора снабжен циклоном и бункером для сбора пыли катализатора, причем бункер для сбора пыли катализатора соединен с системой подачи пыли в первый реактор.

Недостатком изобретения является невозможность использования в полевых условиях, сложность процесса и потребность привозить отходы к месту переработки.

Из уровня техники известен патент RU 49954 U на мобильную установку для утилизации горючих отходов методом сжигания, состоящую из монтажной тележки, съемной камеры сжигания, крышки с нагнетательной камерой, узлом искрорассеивания и искроудерживающей решеткой, блока вентиляторов с воздуховодом, отличающуюся тем, что она оснащена установленным над нагнетательной камерой съемным узлом охлаждения отходящих газов потоком воздуха и датчиком температуры, при этом узел охлаждения выполнен в виде цилиндрической камеры с тангенциальным воздухоподводящим патрубком, установленным под углом к горизонтальной плоскости с наклоном вверх, а в верхней части узла охлаждения установлена съемная искроудерживающая решетка.

Недостатком данного решения является невозможность использования данной установки для сжигания органических отходов.

Известен патент RU 62214 U. В решении описывается мобильная установка для термического обезвреживания и утилизации органических отходов, содержащая печь пиролизного типа, модуль для подачи воздуха и энергоносителя в камеру сгорания печи, отличающаяся тем, что содержит установленные на грузовой платформе автомашины или прицепа погрузо-разгрузочного механизма с грузовым подъемником систему энергоснабжения, систему ручного или автоматизированного управления процессом горения, дожигания и утилизации, малогабаритную камеру дожигания, функционирующую на основе плазменной обработки отходящих газов с помощью высокотемпературного пламени плазменной горелки.

Недостатком указанных прототипов является необходимость производить утилизацию отходов на местах их непосредственного сбора. Решения не позволяют утилизировать отходы в дороге с непосредственным выездом с мест их нахождения.

Между тем данная задача бывает необычайно важна при некоторых чрезвычайных ситуациях, например тогда, когда требуется в максимально короткие сроки утилизировать органические отходы или при радиационном заражении местности.

Недостатком данных решений также является длительный процесс утилизации отходов.

Опыт применения стационарных печей для утилизации органических отходов путем их сжигания выявил и те их недостатки, которые ограничивают срок их эксплуатационной надежности.

Поскольку требование надежности является одним из основных, рассмотрим недостаток, устранение которого необходимо выполнить в первую очередь.

К главному недостатку следует отнести разрушение футеровки печи по причине неравномерного распределения тепловой мощности по ее внутренней поверхности в сочетании с агрессивной средой, которую создают органические отходы. Неконтролируемое распределение отходов в камере сжигания печи вызывает скачки теплового напряжения в материале футеровки, ускоряющие процесс их разрушения. Восстановление футеровки требует больших затрат средств и времени. Обычно затраты по замене футеровки составляют примерно до 50% от стоимости печи. Кроме того использовать футеровку в мобильной печи нецелесообразно из-за возникновения перегрузок во время движения.

Известно устройство для подачи сырьевых материалов во вращающуюся печь (SU 1578425). Устройство содержит неподвижную питающую трубу и соединенный с ней с возможностью вращения трубопровод из шарнирно связанных между собой промежуточной трубы, выполненной коленчатой, и форсунки. За счет смещения параллельных осей форсунки и трубы по горизонтали и вертикали и установки в месте их соединения захвата в виде быстроразъемного соединения обеспечивается свободное откатывание форсунки из печи, а при введении ее в печь коленчатая труба поворачивается в исходное положение и с помощью захвата происходит фиксация соединения частей трубопровода.

Недостатком является необходимость производить утилизацию отходов на местах их непосредственного сбора. Решение не позволяют утилизировать отходы в дороге с непосредственным выездом с мест нахождения отходов.

Также известна мобильная печь для термического обезвреживания и утилизации органических отходов (RU 77939 U), состоящая из корпуса печи пиролизного типа, модуля для подачи воздуха и энергоносителя в камеру сгорания печи, содержащая систему утилизации отходящих газов, отличающаяся тем, что корпус печи выполнен с возможностью вращения. Решение выбрано за прототип.

Недостатком прототипа является недостаточная эффективность процесса сжигания при вращении печи. Отходы не успевают сгореть полностью до приезда на место утилизации их останков. В результате отходы требуется дожигать.

Технический результат данного изобретения заключается в повышении эффективности сжигания отходов в процессе их транспортировки за счет улучшения притока воздуха к местам горения отходов и измельчения отходов.

Заявленный технический результат достигается за счет того, что способ термического обезвреживания и утилизации органических отходов, характеризующийся использованием вращающейся печи пиролизного типа в форме цилиндра, установленной на мобильную передвижную платформу или на автомобиле, отличается тем, что камеру сгорания внутри печи условно разделяют на две части, одну из которых с гладкой поверхностью камеры используют для загрузки отходов, а другую используют для резки (измельчения) отходов при вращении и колебании печи, для чего на эту часть камеры вдоль ее длины устанавливают полуцилиндрические решетки, а на стержнях каждой решетки устанавливают заостренные выступы, которые располагают по дуге поперечного сечения решетки с определенным шагом.

Краткое описание чертежей

На Фиг.1 показан пример реализации способа на основе устройства для термического обезвреживания и утилизации органических отходов, где 1 - корпус печи, 2 - полуцилиндрическая решетка, 3 - мобильная платформа, 4 - зона загрузки/выгрузки органических отходов, 5 - ось вращающейся печи, 6 - опоры для удержания печи, 7 - цепная передача момента вращения, 8 - заостренные выступы.

Изобретение может быть реализовано следующим образом на примере устройства (см. Фиг.1), в котором конструкция печи (1) представляет собой полый цилиндр, возможно, ограниченный с торцов откидными крышками. Объем внутренней полости этого цилиндра является камерой сгорания печи. Часть продольной поверхности этой полости гладкая. В этой полости от одного торца камеры до другого установлены решетки (2), имеющие полуцилиндрическую форму, длина полуокружности которой меньше длины полуокружности камеры сгорания. На стержнях этой решетки имеются серповидные выступы (8), расположенные по дуге поперечного сечения решетки с определенным шагом. Расстояние между такими же сечениями с аналогичным расположением выступов определяется с учетом длины камеры. Крепление решетки осуществляется на торцевых крышках с внутренней стороны.

Одна часть камеры с гладкой поверхностью используется для загрузки отходов, а другая с выступами (8) и решетками (2) предназначена для резки (измельчения) отходов при вращении и колебании печи. Вращение осуществляется приводом посредством, например, цепной передачи момента вращения (7), управление которым позволяет изменять режимы его работы требуемым образом. Колебание печи осуществляется при движении мобильной платформы (3) (или автомобиля), на которой печь (1) может быть установлена на опорах (6) и вращаться на оси (5).

Такая конструкция печи позволит ускорить процесс горения за счет лучшего притока воздуха к измельченной и постоянно трясущейся массе отходов.

Работа процесса горения печи может быть реализована аналогично прототипу, например в центре торцевой поверхности корпуса печи может быть предусмотрено посадочное место для установки горелки (на чертежах не показано), а наружный патрубок горелки (на чертежах не показано) соединен посредством вращающегося разъемного соединения по оси симметрии стакана с трубопроводом подачи в горелку топливной смеси.

В центре на противоположной торцевой поверхности стакана (на чертежах не показано) корпуса выполнено отверстие для жесткого закрепления в нем трубы (на чертежах не показано) для отвода продуктов сгорания.

Загрузка печи органическими отходами и выгрузка продуктов сгорания (золы) могут осуществляться через отверстие (4) либо иными возможными способами, например путем выполнения иных люковых отверстий с крышкой на корпусе, которые способны плотно и герметично закрываться.

За счет вращения печи происходит равномерное распределение тепловой мощности по ее внутренней поверхности в сочетании с агрессивной средой, которую создают органические отходы, исключаются скачки теплового напряжения в материале корпуса печи, что повышает срок ее эксплуатационной службы и практически исключает потребность в ремонте ввиду того, что внутри печи отсутствуют какие-либо узлы, кроме корпуса, которые подвергаются воздействию температурной агрессивной среды и агрессивной среды отходов.

Однако благодаря использованию решеток (2) с выступами (8), которые способны измельчать отходы, процесс их горения убыстряется, что повышает эффективность сжигания отходов в процессе их транспортировки.