Устройство для утилизации водосодержащих отходов

 

Изобретение относится к области ускорительной техники и может быть использовано для утилизации водосодержащих отходов, например, на крупных звероводческих фермах, мясокомбинатах, а также в сфере ритуальных услуг. Отличительной особенностью предлагаемого устройства является применение в качестве нагревательного элемента ускорителя электронов, а также создание условий для интенсивного образования озона и окислов азота. Совместное действие тепла, тормозного излучения и сильных растворителей и окислителей резко повышает интенсивность сгорания. Дополнительные меры по созданию несамостоятельного тлеющего разряда также способствуют увеличению скорости процесса. 2 ил.

Изобретение относится к области ускорительной техники и может быть использовано для утилизации водосодержащих отходов, например биологических, на крупных звероводческих фермах, мясокомбинатах, в сфере ритуальных услуг.

В настоящее время для этих целей используются в основном пламенные печи. Сжигание производится за счет тепловой энергии, образующейся при сгорании нефти или природного газа.

КПД таких установок мал. Они обладают низкой пропускной способностью (время обработки 70 кг более 2 ч). Выходные продукты, представляющие собой соединения углерода, практической ценности не представляют. Значительные потери энергии имеются при запуске печи, при загрузке и разгрузке объекта утилизации.

Так, пропускная способность одной печи санкт-петербургского крематория составляет 10-12 объектов в сутки при затратах природного газа до 200 кг.

Принимая среднюю удельную теплоемкость биомассы равной 3 кДж/кгК при средней массе объекта 70 кг для доведения массы до температуры 100oC потребуется 17 МДж. Удельная теплота парообразования воды составляет 2260 кДж/кг и затраты энергии на испарение воды равны 113 МДж. При этом на нагрев обезвоженной массы до температуры 1500oC (пламя газовой горелки) потребуется 25 МДж и общие затраты на утилизацию объекта составят 165 МДж. При удельной теплоте сгорания природного газа равной 50 МДж/кг КПД печи не превышает 15% Следует отметить, что среднесуточная мощность печи составляет 115 кВт.

Уменьшить время утилизации и повысить КПД возможно, используя в качестве теплоносителя ускоренный пучок электронов и создание условий для эффективного воздействия на объект наряду с тепловой энергией тормозного излучения и продуктов радиолиза газовой среды.

Схема установки приведена на фиг. 1.

В состав входят: 1 блок загрузки объекта, 2 система перемещения объекта в процессе всего цикла утилизации, 3 ускоритель электронов с устройством вывода пучка в атмосферу реакционной камеры, 4 реакционная камера, 5 система обеспечения рабочей газовой среды в реакционной камере, 6 блок разгрузки и упаковки, 7 система вентиляции, фильтрации газов и производства удобрений, 8 система снабжения сжатым воздухом, 9 система водоснабжения, 10 система электроснабжения и автоматизированная система управления установкой.

Устройство реакционной камеры приведено на фиг. 2. Она содержит: 1 - индивидуальная радиационная защита (ИРЗ), совмещенная с ИРЗ выводного устройства ускорителя, и теплоизоляция из огнеупорной керамики, 2, 3 камера сгорания из тугоплавкого металла с высоким порядковым номером таблицы Менделеева, стойкая к азотной кислоте, обеспечивающая захват и движение газовой среды по спирали к блоку разгрузки, 4 механизм перемещения объекта, 5 защитная фольга, 6 фольга выпускного окна, 7 камера развертки ускорителя, 8 объект утилизации, 9 коллектор подачи сжатого газа, 10, 11, 12 высоковольтный генератор с ускорительным траетом, 13 каскадный генератор.

Установка работает следующим образом. Через блок загрузки (шлюз в ИРЗ) объект поступает в реакционную камеру. Производится включение ускорителя из ждущего режима в рабочий: подается сжатый воздух для охлаждения фольги выпускного окна, включается нагрузка (ток пучка) ускорителя, приводятся в движение механизмы, обеспечивающие вращение объекта, подаются необходимые катализаторы из системы обеспечения рабочей среды в камере, запускается система очистки газов.

Электронный пучок, проходя через газовый слой, производит ионизацию среды. Произведенные озон, окислы азота и другие ингредиенты, например окислы серы, взаимодействуют с водой, входящей в состав биомассы, образуя сильные растворители и окислители.

Передача тепловой энергии обеспечивается за счет проникновения электронов в материал объекта (глубина проникновения электронов при энергии 800-1000 кэВ в воде составляет 3-4 мм). При этом мощность пучка электронов 100 кВт обеспечивает нагрев воды этого слоя по 100oC за 3 с. Выкипание воды этого слоя без учета потерь на теплопроводность камеры происходит за 20 с.

Время, необходимое для нагрева обезвоженной массы слоя до 1500oC, составит 50 с.

Общее время утилизации объекта составит около часа.

Для увеличения концентрации сасна оболочка камеры изолирована от земли, на нее подается высокое напряжение, достаточное для образования несамостоятельного тлеющего разряда.

Однако, как показали опыты с различными ингредиентами биомассы крупного скота, этот процесс происходит значительно активнее в результате воздействия продуктов радиолиза газовой среды и тормозного излучения.

Оценочный пересчет результатов экспериментальных данных, выполненных на ускорителе с энергией электронов 800 кэВ и током пучка 70 мА, позволяет утверждать, что процесс утилизации объекта займет не более 20 мин.

Дополнительные меры (увеличение мощности тормозного излучения (вольфрамовая оболочка), увеличение времени нахождения газовой среды под пучком (спиральное движение к выходу из камеры), действие тлеющего разряда, добавка других составляющих в газовую среду, вращение объекта, позволяют сократить указанное время.

Учитывая контактный способ передачи тепла, КПД устройства соответствует КПД ускорителя (около 90%).

При завершении процесса утилизации образуется губчатая серая масса, небольшое давление на которую превращает ее в порошок или же ее разрушение происходит при движении под воздействием газовой струи к камере разгрузки и вращении объекта.

В процессе утилизации газовый поток с помощью системы вентиляции поступает в блок разгрузки, проходит специальные фильтры, которые затем могут быть использованы как высококачественное удобрение. Твердый деструктуированный объект перемещается в блок разгрузки окончательной продувкой камеры, где ему придается соответствующая форма и производится окончательная упаковка.

Весь процесс гарантирует индивидуальность утилизации объекта.

Прочие указанные системы, комплектующие установку, предназначены для работы упомянутых блоков и узлов и непосредственно самого радиационно-биохимического процесса.

Ускоритель с параметрами, приведенными выше, проектируется на основе аналогов, имеющих многолетний опыт наработки в промышленных производствах, использующих радиационно-химическую технологию.

Формула изобретения

Устройство для утилизации водосодержащих отходов, содержащее нагревательный элемент, реакционную камеру, выполненную с возможностью вращения объекта вокруг оси, устройствами загрузки, перемещения и разгрузки объекта утилизации, устройствами формирования газовой среды в реакционной камере и систему вентиляции, отличающееся тем, что в качестве нагревательного элемента используется ускоритель электронов с выпускным окном, реакционная камера снабжена внутренней оболочкой из кислотостойкого тугоплавкого материала, в состав которого входят элементы таблицы Менделеева с большим порядковым номером, оболочка выполнена в виде двух смещенных перпендикулярно горизонтальной оси полуцилиндров с ребрами жесткости, расположенными по спирали и повернутыми в сторону разгрузки, причем одна из половин оболочки изолирована от камеры и подсоединена к дополнительному источнику напряжения.

РИСУНКИ

Рисунок 1



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности, к ветеринарии, и может быть использовано для сжигания трупов животных, отходов животного происхождения и других биологических материалов
Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к ветеринарии, и может быть использовано в экстремальных условиях для обеззараживания и уничтожения трупов источников возбудителей инфекционных заболеваний на месте гибели животных

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к ветеринарии, и может быть использовано для сжигания трупов животных, отходов животного происхождения и других биологических материалов

Изобретение относится к устройствам для сжигания трупов и может быть использовано в коммунальном хозяйстве

Изобретение относится к способам кремации и может быть использовано в коммунальном хозяйстве

Изобретение относится к устройствам для кремации и может быть использовано в коммунальном хозяйстве

Изобретение относится к средствам для уничтожения и обезвреживания различных опасных органических и химических отходов, в частности, инфицированных медицинских и биологических материалов, в том числе зараженных трупов животных, возможно и в полевых условиях

Изобретение относится к охране окружающей среды и предназначено для сжигания твердых горючих радиоактивных и опасных биообъектов

Изобретение относится к технике ритуальных услуг, в частности к крематориям

Изобретение относится к устройствам для сжигания трупов людей, животных, а также органических отходов, инфицированных отходов больниц и может быть использовано в коммунальном и сельском хозяйстве

Изобретение относится к способам сжигания инфицированных биологических отходов и может быть использовано в сельском хозяйстве, медицинских, биологических и фармацевтических предприятиях. Техническим результатом является интенсификация процесса сжигания путем принудительной подачи воздуха в зону горения. Способ включает помещение биологических отходов в замкнутую полость с доступом воздуха, обсыпание порошком на основе металлов Al и Mg, поджиг и захоронение после завершения процесса сжигания. В качестве замкнутой полости используют траншею, глубина Z которой определяется математическим соотношением, ширина траншеи L определяется математическим соотношением, с расположенными на дне трубами с боковыми отверстиями. Причем диаметр D труб, уложенных на дно траншеи, определяется математическим соотношением. При этом диаметр боковых отверстий труб равен 1:(1-0,8) минимального значения размера гранул керамзита, расстояние l между боковыми отверстиями труб определяется математическим соотношением, а расстояние Y между параллельно уложенными на дне траншеи трубами определяется математическим соотношением, траншею последовательно засыпают гранулами керамзита до полного покрытия упомянутых труб, слоем порошка на основе металлов Al и Mg толщиной, определяемой математическим соотношением, слоем каменного угля толщиной, определяемой математическим соотношением, на который укладывают биологический материал, в трубы принудительно нагнетают воздух под давлением 1,0-1,5 кПа, производят поджиг слоя порошка, инициируя возгорание лежащего выше слоя каменного угля и биологического материала. 2 пр., 1 ил. .

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к ветеринарии, и может быть использовано для сжигания трупов животных, отходов животного происхождения и других биологических материалов. Техническим результатом является интенсификация процесса кремации, упрощение конструкции, сокращение затрат ручного труда, обеспечение относительной мобильности и расширение использования установки для частичной тепловой обработки различных биологических отходов для последующей переработки. Печь для сжигания состоит из теплоизолированного металлического корпуса со съемной крышкой, дымовой трубой и колосника, выполненного из установленных в ряд с определенным шагом швеллеров с направленными вниз полками, торцевые поверхности каждого из которых примыкают к окнам в двух продольных трубах прямоугольного сечения, располагающихся вдоль внутренних стенок корпуса печи, и концы указанных продольных труб, смыкаясь в тыльной стороне печи в верхней части осадочной камеры, образуют сопло. 2 ил.

Изобретение относится к охране окружающей среды и может быть использовано для сжигания в полевых условиях трупов животных, зараженных сибирской язвой, ящуром, африканской чумой, птичьим гриппом и другими инфекциями. Техническим результатом является сокращение времени на сжигание трупов павших и умерщвленных животных (птиц) в целях предупреждения распространения очагов инфекционных заболеваний. Передвижное устройство включает металлическую плиту и кожух для сбора золы, при этом металлическая плита имеет опоры и заостренные штыри, между которыми расположены щелевидные каналы. При этом металлическая плита выполнена решетчатой, а опоры плиты выполнены откидными с регулируемой высотой, кроме этого кожух установлен с зазором с нижней плоскостью плиты, причем у двух противоположных сторон плиты расположены на безопасном расстоянии горелки и баллоны с газообразным сжатым горючим веществом, при этом горелки могут перемещаться в горизонтальной и вертикальной плоскостях и менять факел горения, а у одной из торцевых сторон плиты размещен загрузочный механизм. 3 з.п. ф-лы, 7 ил.
Наверх