Способ термической переработки бытовых и промышленных отходов

Изобретение относится к способам для термической переработки бытовых и промышленных эксплуатационных отходов и может быть использовано в коммунально-бытовом хозяйстве и промышленности для их утилизации. Способ термической переработки бытовых и промышленных отходов включает запуск газогенератора, дозированную загрузку в него отходов, перемещение перерабатываемых отходов по замкнутому контуру в горячих выхлопных газах двигателя внутреннего сгорания с выжиганием углеродистых остатков, подачу зольных остатков и шлаков в камеру выгрузки через колосниковую решетку газогенератора и очистку газогенератора в период обслуживания. Газогенератор по замкнутому контуру перемещения отходов подогревают горячим воздухом от теплоэлектронагревателей, которые питают энергией электрогенератора двигателя. Выхлопные, дымовые и горючие газы из газогенератора одновременно отводят в катализатор и далее дожигают при температуре свыше 3000°С, а также в конденсатор для их сжижения в жидкие горючие продукты, которые направляют в дозатор топливной системы двигателя. Выгрузку зольных остатков и шлаков ведут при вращении колосниковой решетки. Технический результат: расширение области применения, повышения коэффициента полезного действия, снижение загрязненности окружающей среды. 1 ил.

 

Изобретение относится к способам для термической переработки бытовых и промышленных эксплуатационных отходов и может быть использовано в коммунально-бытовом хозяйстве и промышленности для их утилизации.

Известен способ термической переработки отходов, включающий дозированную загрузку отходов в газогенератор, подогрев воздуха в воздухонагревателе до 600°C для сжигания углеродистых остатков и подачу его в нижнюю часть газогенератора, пиролиз отходов и плавление неорганической части отходов с выводом шлаков, а также отвод дымовых газов через систему очистки газов а атмосферу, а горючих газов - через конденсатор с конденсацией жидких продуктов и получением горючих жидкостей и газов, которые используют в качестве топлива (1).

Недостатком известного способа термической переработки отходов является значительное загрязнение атмосферы дымовыми газами, а также низкий коэффициент полезного действия газогенератора из-за отсутствия замкнутости цикла термической переработки отходов, включающего предварительный нагрев воздуха в воздухонагревателе от дополнительного источника энергии.

Наиболее близким к предлагаемому является способ термической переработки бытовых отходов, включающий запуск и предварительный нагрев газогенератора горючими выхлопными газами двигателя, дозированную загрузку предварительно очищенными от металлического лома и строительного мусора бытовыми или промышленными отходами, перемещение обрабатываемых отходов по замкнутому контуру газогенератора с реверсивным приводом с термообработкой выхлопными газами двигателя, сжигание термообработанных отходов греющим газом сжигаемого в топливных форсунках топлива, подачу зольных остатков с помощью реверса привода перемещения отходов в газогенераторе и выгрузку золы, а также отвод дымовых горючих и выхлопных газов в атмосферу.

Недостатком известного способа переработки отходов являются значительное загрязнение атмосферы дымовыми и выхлопными газами, а также низкий коэффициент полезного действия газогенераторов, работающих по данному способу в условиях, например, суши на территории свалок городского или промышленного мусора, где использование выхлопных газов и сжигание отходов связано с расходом дополнительного топлива для работы двигателя и топливных форсунок, а работа двигателя ведется с целью разогрева газогенератора и отходов выхлопными газами, при этом из электросети идет отбор электроэнергии для питания приводов газогенератора. Таким образом, возможности использования известного способа переработки отходов в условиях суши, по сравнению с условиями утилизации мусора на судне, сильно ограничены из-за холостой работы двигателя в условиях суши, работающего только для получения выхлопных газов.

Выделяемые горючие газы при переработке отходов по данному способу не используются.

Технический результат предлагаемого изобретения заключается в расширении области применения в условиях суши и в повышении коэффициента полезного действия технологического процесса и устройства по переработке бытовых и промышленных отходов, а также в снижении загрязненности окружающей среды.

Технический результат по способу термической переработки бытовых и промышленных отходов, включающему запуск газогенератора путем его предварительного нагрева горючими выхлопными газами двигателя и горючим воздухом от воздухонагревателя, дозированную загрузку отходов, предварительно очищенных от металлического лома и строительного мусора, перемещение обрабатываемых отходов по замкнутому контуру в горячих газах с выжиганием углеродистых остатков, подачу зольных остатков в камеру выгрузки через колосниковую решетку, отвод выхлопных, горючих и дымовых газов из газогенератора и чистку газогенератора в период обслуживания, достигается тем, что газогенератор по замкнутому контуру перемещения отходов подогревают горячим воздухом от теплоэлектронагревателей, которые питают энергией электрогенератора двигателя, выхлопные, дымовые и горючие газы из газогенератора одновременно отводят в катализатор и далее дожигают при температуре свыше 3000°С, а также в конденсатор для их сжижживания в жидкие горючие продукты, которые направляют в дозатор топливной системы двигателя, а выгрузку зольных остатков и шлаков ведут при вращении колосниковой решетки.

Предлагаемый способ термической переработки бытовых и промышленных отходов может быть эффективно реализован в стационарных условиях на территории свалки или промышленного предприятия, при отоплении жилых построек, а также на передвижном транспорте, в частности судах, автомобилях, при полной защите окружающей среды от загрязнения, тем самым расширяется и область применения предлагаемого способа. Специальное использование двигателя для реализации способа становится экономически целесообразным, оправдано в стационарных условиях, т.к. он будет работать более экономично на горючих газах и горючей жидкости, получаемых при пиролизе отходов, а выработанная двигателем через генератор электроэнергия идет полностью для работы теплоэлектронагревателей, приводов газогенератора и для дожигания выхлопных и дымовых газов. Коэффициент полезного действия от предлагаемого способа переработки отходов возрастает за счет замкнутости цикла, когда горючие продукты переработки отходов возвращаются в газогенератор или в двигатель, остаются на выходе только золы, шлаки и сажа, которые по новым технологиям могут быть использованы в дорожном строительстве, при производстве красителей и т.п. Выгрузку зольных остатков и шлаков целесообразно и производительно производить путем их встряхивания при вращении колосниковой решетки.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где на блок-схеме представлено пиролизное устройство для термической переработки бытовых и промышленных отходов.

Пиролизное устройство содержит генератор 1 (см. чертеж) с теплоизолирующим кожухом и камерами 3 и 4 дозированной загрузки и выгрузки зольных остатков и шлаков, а также швелькамеру 5 с приводом 6 (мотор-редуктор) прямой и обратной подачи исходных отходов и продуктов их пиролиза. Верхняя часть газогенератора 1 сообщена с газоотводом 7 и 8, а нижняя часть сообщена с патрубком 9 подвода выхлопных газов двигателя 10. Газоотводный патрубок 8 сообщается с катализатором 11 для отделения угарного газа и далее с камерой 12 прокаливания остатков дымовых и выхлопных газов, а газоотвод 7 выполнен сообщающимся с конденсатором 13 горючих газов и патрубками 14, 15 подвода горючих газов и горючих жидких продуктов в дозатор 16 двигателя 10. При этом внутренние стенки газогенератора 1 швелькамеры 5 образуют замкнутый тороидальный контур циркуляции отходов, выполнены с встроенными теплоэлектронагревателями (ТЭНами) 17, образующими воздухонагреватели внутри газогенератора замкнутого контура и соединенными электрической цепью с электрогенератором 18 двигателя 10, причем коническая колосниковая решетка 19 швелькамеры 5 выполнена вращающейся. Привод 6 и камера 12 прокаливания соединены электрической цепью с электрогенератором 18.

Пиролизное устройство для термической переработки бытовых и промышленных отходов работает по предлагаемому способу следующим образом.

Перед загрузкой устройства отходами в патрубок 9 подвода выхлопных газов двигателя 10 подают горячие выхлопные газы и включают теплоэлектронагреватели 17 и привод 6 прямой и обратной подачи, питающиеся от электрической энергии электрогенератора 18, связанного с работающим двигателем. Газогенератор 1 в теплоизолирующем кожухе прогревают. Отходы, очищенные от металлического лома и строительного мусора, дозированно подают в загрузочное окно газогенератора 1 и швелькамеры 5, в рабочей полости которой подвергаются пиролизу и при перемешивании попадают на колосниковую решетку 19 конической формы. Часть зольных остатков и шлаков проходит через колосники к окну выгрузки, а непереработаннуую часть мусора поднимают вверх, продолжая пиролиз отходов до их выноса в верхнюю полость газогенератора 1, и снова подают вниз по замкнутому контуру. Пиролиз отходов проводят путем перемещения отходов в горючих газах с выжиганием углеродистых остатков. Зольные остатки просеиваются через колосниковую вращающуюся решетку 19, накапливаются и периодически выгружаются. Проход дымовых и горючих газов, а также выхлопных газов двигателя ведется по всей высоте швелькамеры 5. Далее накапливающиеся в верхней полости генератора дымовые газы и выхлопные газы поступают через газоотводный патрубок 8 в катализатор 11 отделения угарного газа и далее в камеру 12 прокаливания остатков при t=3000°C. Горючие газы из верхней части газогенератора направляют в газоотвод 7, конденсируют в жидкие продукты в конденсаторе 13 и направляют через патрубки 14 и 15 в дозатор двигателя 16.

Способ позволяет по всему замкнутому контуру теплоэлектронагревателями и горючими выхлопными газами по всей высоте швелькамеры производить пиролиз отходов при заданной температуре без ее перепада. Дымовые и выхлопные газы после газогенератора подвергаются очистке и полному дожиганию путем прокаливания остатков в камере, прокаливания без выноса вредных частиц в атмосферу, а горючие газы используют для работы двигателя при экономии основного топлива. Вращающаяся колосниковая решетка лучше выносит остатки пиролиза при очистке швелькамеры.

Предлагаемый способ прошел опытно-лабораторные испытания на опытном образце газогенератора при приролизе кусков автопокрышек с помощью выхлопных газов дизельного двигателя внутреннего сгорания и теплоэлектронагревателей, работающих от генератора двигателя, при этом рабочие цилиндры двигателя работали при нагрузке на топливной смеси с горючими газами пиролиза резины. Положительные результаты позволяют надеяться на решение проблемы утилизации коммунальных и промышленных отходов с помощью предлагаемого способа. Имеется значительный интерес промышленников и муниципальных служб в скорейшем внедрении предлагаемого изобретения.

Способ реализуется достаточно простым пиролизным устройством, которое может быть изготовлено для различной производительности и легко реализовано на судах, автотранспорте - мусоровозах, а также на базе автомобильного полуприцепа в целях доставки для работы на объектах утилизации мусора, а также изготовлены для работы в стационарных условиях свалок или крупных промышленных предприятий, где коэффициент полезного действия по переработке бытовых и промышленных отходов повышается за счет замкнутого цикла переработки с использованием продуктов переработки - горючих газов в качестве топлива двигателя. Особенно экономично устройство работает при пиролизе автопокрышек, где горючие продукты их переработки получаются более высокого качества и используются в дозаторе для получения более обогащенной топливной смеси двигателя. Многократное перемещение перерабатываемых отходов по высоте швелькамеры при их перемешивании по замкнутому контуру установки делает процесс пиролиза эффективным и более производительным. Оснащение устройства конденсатором СО и камеры прокаливания остатков дымовых и выхлопных газов сохраняет окружающую среду от загрязнения. Удаление зольных остатков и шлаков через вращающуюся колосниковую решетку является более эффективным. По заданному способу не требуется разделения горючих и дымовых газов, их в основном конденсируют в жидкое топливо двигателя, а в случае переизбытка направляют в камеру прокаливания.

Источники информации

1. Описание изобретения СССР №699287, М. Кл.2, F 23 G 5/00, Б. И. №43, 1979 (аналог).

2. Описание изобретения СССР №1474381, М. Кл.2, F 23 G 5/00, Б. И. №15, 1989 (прототип).

Способ термической переработки бытовых и промышленных отходов, включающий запуск газогенератора, дозированную загрузку в него отходов, перемещение перерабатываемых отходов по замкнутому контуру в горячих выхлопных газах двигателя внутреннего сгорания с выжиганием углеродистых остатков, подачу зольных остатков и шлаков в камеру выгрузки через колосниковую решетку газогенератора и очистку газогенератора в период обслуживания, отличающийся тем, что газогенератор по замкнутому контуру перемещения отходов подогревают горячим воздухом от теплоэлектронагревателей, которые питают энергией электрогенератора двигателя, выхлопные, дымовые и горючие газы из газогенератора одновременно отводят в катализатор и далее дожигают при температуре свыше 3000⁰ С, а также в конденсатор для их сжижения в жидкие горючие продукты, которые направляют в дозатор топливной системы двигателя, а выгрузку зольных остатков и шлаков ведут при вращении колосниковой решетки.