Высокотемпературная установка для сжигания твердых медицинских отходов

 

Изобретение относится к технике мусоросжигания, в частности к высокотемпературному сжиганию твердых медицинских отходов. Высокотемпературная установка для сжигания твердых медицинских отходов использует накислороженный воздух в качестве окислителя. Печь представляет собой прямоточную цилиндрическую камеру сгорания с рубашкой охлаждения, изготовленной из двух свернутых металлических листов методом точечной сварки в местах отштампованных углублений на наружном листе и имеющей возможность предохранять печь от прогара при температуре внутри до 2000^oС. В головке камеры сгорания расположены шнековая система подачи твердых отходов с резаком на выходе конусообразными валами-измельчителями и своей рубашкой охлаждения, форсунки для накислороженного воздуха и горелка для розжига печи, состоящая из штуцеров подвода накислороженного воздуха и городского газа с воспламенителем-разрядником. В средней части печи расположено шнековое устройство для подачи в печь пыли и золы, на выходе из печи расположены входной штуцер для охлаждающего воздуха, дожигатель с форсунками для накислороженного воздуха и своей рубашкой охлаждения, колосники с бункером для сбора шлака и летка для сбора расплавленного металла и стекла и паротрубный котел-утилизатор. На входе в печь расположены компрессор с двухпатронным блоком осушителя с силикагелем и другой компрессор с двухпатронным блоком короткоцикловых цеолитов и теплообменником, связанным с системой охлаждения печи, имеющий возможность подогревать накислороженный воздух до температуры 500 - 600^oС. На выходе из котла-утилизатора расположены электропылевой фильтр, циклон, мокрый скруббер с двумя дымососами, энергетический блок, состоящий из паровой турбины и электрического генератора, имеющий возможность вырабатывать при производительности 100 кг/ч твердых отходов до 150 кВт электроэнергии. Оборотное водоснабжение установки состоит из расходной емкости для воды со штуцерами для входа осветленной воды из скруббера, отработанного пара турбины, подпитки расходной емкости водопроводной водой и выхода теплой воды в градирню, имеющей насос для подачи оборотной воды в котел-утилизатор и скруббер. Технический результат: повышение эффективности и безопасности сжигания отходов. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относятся к технике мусоросжигания, в частности к высокотемпературному сжиганию твердых медицинских отходов.

Медицинские (больничные) отходы представляют огромную опасность для населения и окружающей среды, особенно если эти отходы поступают от инфекционных больниц.

Наибольшую опасность, особенно для детей, представляют одноразовые шприцы и выброшенные таблетпрованные медицинское препараты с истекшими сроками годности.

Мировая практика ликвидации таких отходов свидетельствует о том, что их нужно сжигать в высокотемпературных (до 2000^oС) установках (печах) непосредственно на территории крупных больничных (особенно инфекционных) учреждений. Это полностью исключит вынос инфекционных материалов за пределы больницы. Такая практика в последнее время находит применение в США, Японии, Швеции, Дании и использует для этой цели специализированные установки (плазменные печи, плазмохимическое обезвреживание, электродуговые печи, сухой пиролиз и др.), позволяющие повысить температуру до 3000^oС при огромных затратах электроэнергии.

Москва также поддерживает эту концепцию. 28 сентября 2000 года Мосгордума рассмотрела подобное предложение Комитета по экологической политике и приняла решение "создать 3 - 4 предприятия для централизованного обслуживания больниц и 7 отдельных установок, размещаемых на территории инфекционных больниц ("Фармацевтический вестник", 38, 17 октября 2000 г.).

Задачей настоящего изобретения является создание такой установки, которая бы позволяла повысить температуру до 2000^oC.

Задача может быть решена путем использования накислороженного до 50 - 60% воздуха для горения отходов.

Ближайшим аналогом является патент США 4848250, МКИ F 23 F 5/06, опубл. 18.07.89 (Wundertey John М.), где отходы сжигаются в пяти камерах при температуре 2200^oС с подачей газообразного кислорода.

Недостатком этого изобретения является необходимость использования газообразного баллонного кислорода или создания турбодетандорной кислородной станции для получения чистого кислорода и низкая надежность работы отдельных агрегатов.

Новый технический результат в настоящем изобретении получен за счет использования процесса накислораживания воздуха путем отделения части азота на регенерируемом сорбенте и применения прямоточной, охлаждаемой (типа ракетной) камеры сгорания - печи.

Высокотемпературная установка для сжигания твердых медицинских отходов, использующая накислороженный воздух в качестве окислителя, представляет собой прямоточную цилиндрическую камеру сгорания с рубашкой охлаждения, изготовленной из двух свернутых металлических листов методом точечной сварки в местах отштампованных углублений на наружном листе и имеющей возможность предохранять печь от прогара при температуре внутри до 2000^oС, в головке камеры сгорания расположены шнековая система подачи твердых отходов с резаком на выходе, конусообразными валами-измельчителями и своей рубашкой охлаждения, форсунки для накислороженного воздуха и горелка для розжига печи, состоящая из штуцеров подвода накислороженного воздуха и городского газа с воспламенителем-разрядником, в средней части печи расположено шнековое устройство для подачи в печь пыли и золы; на выходе из печи расположены входной штуцер для охлаждающего воздуха, дожигатель с форсунками для накислороженного воздуха и своей рубашкой охлаждения, колосники с бункером для сбора шлака, и летка для сбора расплавленного металла и стекла, и паротрубный котел-утилизатор; на входе в печь расположены компрессор с двухпатронным блоком осушителя с силикагелем и другой компрессор с двухпатронным блоком короткоцикловых цеолитов и тепообменником, связанным с системой охлаждения печи, имеющий возможность подогревать накислороженный воздух до температуры 500 - 600^oС; на выходе из котла-утилизатора расположены электропылевой фильтр, циклон, мокрый скруббер с двумя дымососами, энергетический блок, состоящий из паровой турбины и электрического генератора, емкости для воды со штуцерами для входа осветленной воды из скруббера, отработанного пара турбины, подпитки расходной емкости водопроводной водой и выхода теплой воды в градирню, имеющей насос для подачи оборотной воды в котел-утилизатор и скруббер.

Принципиальная блок-схема предлагаемой высокотемпературной установки для сжигания твердых медицинских отходов приведена на фиг. 1.

Основой всей установки является блок Z (фиг.2). Он состоит из печи (камеры сгорания) 1 с рубашкой охлаждения 2, фурм (форсунок) 3 для подачи накислороженного воздуха, шнека 4 для подачи мусора в печь с приводом 5, рубашкой подогрева 6, конусообразными валами-измельчителями 7 и крестообразным ножом 8.

На выходе из печи расположены дожигатель 9 с рубашкой охлаждения 10, фурмами 11 для накислороженного воздуха С и штуцера для подвода охлаждающего воздуха Е. После дожигателя установлен котел-утилизатор 13 со штуцером 14 для подпитки водой А и штуцера 15 для выхода пара Н.

Котел-утилизатор 13 имеет штуцер 16 для выхода отработанных газов G.

В нижней части печи 1 установлены колосник 17 с бункером 18 для сбора шлака (золы) J и удаления его на транспортере 19, а также летка 20 и тележка 21 для сбора расплавленного металла и стекла К.

Для розжига печи установлена горелка 22, работающая при горении накислороженного воздуха D и городского газа (метана) L, зажигаемых воспламенителем-разрядником 23 или пирозапалом.

В верхней части печи установлены также распределитель накислороженного воздуха 24 на потоки С и D и штуцер 25 для выхода горячего воздуха F. B средней части печи сверху расположен приемник 26 пыли М со шнеком 27, и приводом 28, и выходной трубой 29. Блок охлаждения печи состоит из компрессора 30 с приводом 31 и штуцера 32 (см. фиг. 1) для входа холодного воздуха Е.

На входе в печь расположены компрессор 33 с приводом 34, двухпатронный блок осушителя воздуха с силикагелем 35 и с штуцерами 36 для входа холодного воздуха, 37 - для входа горячего воздуха Р и штуцера 38 для входа увлажненного воздуха R. После компрессора 33 установлен двухпатронный блок с короткоцикловыми цеолитами 39 со штуцером 40 для выхода азота S; с блоком 39 связан теплообменник 41, связанный штуцерами с потоками В, F и Р.

Блок пылегазоочистки (на выходе патрубного котла-утилизатора 13) состоит из электропылевого фильтра 42, циклона 43 и мокрого скруббера 44 с дымососами 45 и 46, переходящими в трубу для отработавшего газа G.

Энергетический блок, расположенный на выходе котла-утилизатора 13, состоит из паровой турбины 47 и электрического генератора 48.

Оборотное водоснабжение состоит из расходной емкости 49 для воды со штуцерами для входа осветленной воды Т из скруббера 44, отработанного пара Н турбины 47, подпитки расходной емкости водопроводной водой U и выхода теплой воды в градирню 50, с насосами 51 для подачи воды в градирню и 52 - для подачи оборотной воды А в котел-утилизатор 13 и скруббер 44.

В непосредственной близости от установки расположен пульт управления 53.

Рубашка охлаждения печи 1 выполнена из двух стальных обечаек, связанных между собой точечной сваркой, по типу ракетных двигателей ОКБ А.М. Исаева, через "бородавки" 54 (см. фрагмент Х на фиг. 2).

Установка функционирует следующим образом (см. фиг. 1 и 2).

Медицинские отходы (поток МО) сбрасывают в валковый измельчитель 7, направляют их после измельчения в шнек 4, по длине шнека высушивают отходы горячим воздухом, поступающим из рубашки охлаждения 2 печи и рубашки охлаждения 6 шнека. Отходы подают в печь 1, предварительно измельчив их на крестообразном резаке 8. Отходы поджигают при помощи горелки 23, работающей на накислороженном воздухе (поток D) и городском газе (поток L) при помощи разряда, дуги или пирозапала. Дополнительно в печь через трубу 29 с помощью шнека 27 подают золу и пыль (поток М) из электропылевого фильтра 42 и циклона 43. Расплавившиеся при температуре в печи до 2000^oС металл и стекло собирают через летку 20 в тележку 21, а золу собирают в бункер 18, а затем удаляют ее для дальнейшего использования с помощью транспортера 19.

Продукты сгорания отходов дожигают в дожигателе 9, подавая через фурмы 11 накислороженный воздух (поток С), а затем направляют в котел-утилизатор 13, откуда (поток G) направляют их в электропылевой фильтр 42, циклон 43 и мокрый скруббер 44, где заканчивают газоочистку и направляют поток С в трубу для отходящих газов. Накислороженный воздух производят из окружающей атмосферы, отделяют из нее азот (поток S) с помощью двухпатронного блока короткоцикловых цеолитов 39, доводя концентрацию кислорода в воздухе до 40 - 60 об. %. При этом, в целях повышения температуры в печи, накислороженный холодный воздух потоком F в теплообменнике 41 нагревают до 500 - 600^oС и направляют его (поток В) в печь.

Для обеспечения нормальной работы цеолитов воздух предварительно осушают в двухпатронном блоке 35 осушителя-силикагеля, регенерацию которого осуществляют с помощью горячего (250 - 350)^oС воздуха (поток Р), поступающего из теплообменника 41. Подачу наружного воздуха (поток Е) для охлаждения дожигателя, внутренней поверхности печи 1 и шнека 4 осуществляют с помощью компрессора 30.

Для производства электроэнергии используют высокий пар котла-утилизатора 13, паровую турбину 47 и электрогенератор 48.

Отработанный пар паровой турбины трансформируют в воду в расходной емкости 49 и градирне 50, а конденсат (поток А) направляют на подпитку котла-утилизатора 13.

Для больших производительностей по сжиганию отходов, например 6 тонн в час, электрическая мощность может составлять 15.000 кВт, при производительности 100 кг в час - не более 150 кВт.

Отсюда вывод: для малых производительностей (меньших 100 - 150 кг/час отходов) технологическую схему следует упростить, исключив из нее котел-утилизатор (поз. 13), энергетический блок (поз. 47, 48) и оборотное водоснабжение (поз. 49. 50. 51, 52).

Новый технический результат при использовании изобретения заключается также в том, что позволяет полностью решить существующие в технологии мусоросжигания проблемы: - проблему ликвидации диоксинов, образующихся при сжигании мусора при температурах до 1400^oС; - проблему использования золы в качестве удобрения в связи с удалением из нее тяжелых металлов и других вредных примесей; - проблему полного и безопасного уничтожения инфицированных медицинских отходов.

Фиг. 1 - Блок-схема высокотемпературной установки для сжигания твердых медицинских отходов.

Фиг. 2 - Блок Z для сжигания твердых медицинских отходов.

Формула изобретения

1. Высокотемпературная установка для сжигания твердых медицинских отходов, использующая накислороженный воздух в качестве окислителя, отличающаяся тем, что печь представляет собой прямоточную цилиндрическую камеру сгорания с рубашкой охлаждения, изготовленной из двух свернутых металлических листов методом точечной сварки в местах отштампованных углублений на наружном листе и имеющей возможность предохранять печь от прогара при температуре внутри до 2000^oС, в головке камеры сгорания расположены шнековая система подачи твердых отходов с резаком на выходе конусообразными валами - измельчителями и своей рубашкой охлаждения, форсунки для накислороженного воздуха и горелка для розжига печи, состоящая из штуцеров подвода накислороженного воздуха и городского газа с воспламенителем-разрядником, в средней части печи расположено шнековое устройство для подачи в печь пыли и золы, на выходе из печи расположены входной штуцер для охлаждающего воздуха, дожигатель с форсунками для накислороженного воздуха и своей рубашкой охлаждения, колосники с бункером для сбора шлака и летка для сбора расплавленного металла и стекла и паротрубный котел-утилизатор, на входе в печь расположены компрессор с двухпатронным блоком осушителя с силикагелем и другой компрессор с двухпатронным блоком короткоцикловых цеолитов и теплообменником, связанным с системой охлаждения печи, имеющий возможность подогревать накислороженный воздух до температуры 500 - 600^oС, на выходе из котла-утилизатора расположены электропылевой фильтр, циклон, мокрый скруббер с двумя дымососами, энергетический блок, состоящий из паровой турбины и электрического генератора, имеющий возможность вырабатывать при производительности 100 кг/ч твердых отходов до 150 кВт электроэнергии, оборотное водоснабжение установки состоит из расходной емкости для воды со штуцерами для входа осветленной воды из скруббера, отработанного пара турбины, подпитки расходной емкости водопроводной водой и выхода теплой воды в градирню, имеющей насос для подачи оборотной воды в котел-утилизатор и скруббер.

2. Высокотемпературная установка для сжигания твердых медицинских отходов по п.1, отличающаяся тем, что воспламенение горелки для розжига печи может осуществляться пирозапалом.

3. Высокотемпературная установка для сжигания твердых медицинских отходов по п. 1, отличающаяся тем, что концентрация кислорода в накислороженном воздухе равна 40 - 60%, а его температура на входе в печь достигает 500 - 600^oС, температура воздуха для регенерации силикагеля составляет 250 - 350^oС.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2