Способ переработки твердых бытовых и промышленных отходов и установка для его осуществления

Авторы патента:

F23G5/00 - Сжигание отходов (специфических отходов F23G 7/00); конструкции мусоросжигательных печей; детали, принадлежности печей; управление печами

C22B7/00 - Переработка сырья, кроме руды, например скрапа, с целью получения цветных металлов или их соединений

Владельцы патента RU 2523202:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Челябинская государственная агроинженерная академия" (RU)

Изобретение относится к области переработки отходов. Установка содержит последовательно установленные загрузочный бункер, мартеновскую печь, камеру дожигания, рекуператор нагрева воздуха горения, теплоутилизатор, дымосос и дымовую трубу, средство подачи топлива. Печь снабжена рукавным фильтром для очистки отходящих дымовых газов от пыли и каталитическим аппаратом для очистки отходящих дымовых газов от окислов углерода и окислов азота. Каталитический аппарат состоит из вертикального корпуса с коническим днищем, внутри которого сверху вниз размещены вертикальный теплообменник, распределитель жидкости, абсорбционная секция, десорбционно-охладительная секция, отсасывающий зонт с вентилятором и трубка Вентури. Способ включает приготовление шихты в виде смеси отходов с флюсом, загрузку шихты и ее плавку в ванне мартеновской печи при температуре 1450-1500°С. Производят отвод выделяющихся горючих компонентов в камеру дожигания с утилизацией тепла отходящих газов, очистку отходящих газов от пыли в рукавном фильтре, а очистку отходящих дымовых газов от окислов углерода и окислов азота производят в каталитическом аппарате. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

Группа изобретений относится к области переработки твердых бытовых (ТБО) и промышленных отходов (ТПО) путем их сжигания, в частности, в мартеновской печи.

Известен способ сжигания твердых бытовых и прочих органических отходов, включающий сжигание ТБО при подаче предварительно нагретого воздуха, дожигание газообразных продуктов сжигания, последующую обработку для связывания хлористого водорода, хлора, фтористого водорода, пропускание через теплообменник-котел, газоочистку. Перед подачей в печь на сжигание отходы сепарируют, измельчают органическую часть отходов до размеров не более 100 мм, смешивают отходы с нагретым до температуры 300-400°С воздухом, подачу в циклонную печь осуществляют тангенциально с линейной скоростью не ниже 28 м/с (RU 2249766 С1, МПК, опубл. 08.05.2003 г.).

Недостатком аналога является необходимость проведения трудоемких и энергоемких подготовительных операций по сортировке, измельчению отходов перед их утилизацией, а также недостаточная экологическая безопасность в связи с несовершенством газоочистки.

Известен комплекс устройств для переработки твердых бытовых и промышленных отходов, содержащий печь, выполненную с окнами для загрузки отходов и флюсов, с отверстиями для удаления расплавленного металла и шлака, газоходом для отвода дымовых газов, фурмы в нижней части плавильной камеры, загрузочное устройство, теплообменник, дымосос и трубу (RU 2185572, МПК 7 F23G 5/00, опубл. 20.07.2002 г.).

Известна линия для переработки твердых бытовых отходов и строительного мусора, содержащая приемное устройство, сортировочный конвейер, транспортеры, агрегаты для извлечения отдельных составных компонентов ТБО (RU 2176566 С1, МПК В07В 9/00, опубл. 28.04.2001 г.).

Недостатком вышеуказанных устройств-аналогов является трудоемкость технологического процесса утилизации ТБО, низкая экологическая безопасность в связи с невозможностью очистки отработанных дымовых газов от окислов азота.

Наиболее близким аналогом группы изобретений, принятым в качестве прототипа, является способ и устройство переработки твердых бытовых и промышленных отходов, включающий предварительную обработку и загрузку твердых бытовых и промышленных отходов в реактор, нагрев, сушку, пиролиз и сжигание с образованием продуктов переработки в газообразной и жидкой фазе, вывод продуктов переработки из реактора. Нагрев, сушку, пиролиз ведут в реакторе при абсолютном давлении 0,08-0,095 МПа, 15-30% пиролизного газа используют в качестве технологического, а остальную его часть используют в качестве энергетического топлива, при этом технологический пиролизный газ предварительно смешивают с воздухом с коэффициентом избытка 1,0-4,69, причем предварительную обработку бытовых отходов производят путем измельчения, смешивания с флюсом и прессования, после чего их пакуют в герметичные упаковки, которые загружают в реактор через шлюзовую камеру, при этом упаковки выполнены цилиндрической формы из полимерной пленки (RU 2213908 С1, МПК F23G 5/00, 10.10.2003).

Недостатком прототипа является высокая трудоемкость технологического процесса утилизации твердых бытовых и промышленных отходов за счет наличия большого количества подготовительных и основных операций и оборудования для предварительной и окончательной обработки, а также отсутствие возможности очистки отработанных дымовых газов от окислов азота.

Задачей предлагаемой группы изобретений является снижение трудоемкости технологического процесса, уменьшение количества оборудования за счет исключения подготовительных операций, а также возможность очистки отработанных дымовых газов не только от хлористого и фтористого водорода, но и от окислов азота.

Технический результат применения установки для переработки твердых бытовых и промышленных отходов, содержащей последовательно расположенные загрузочный бункер с загрузочным устройством, плавильную печь, камеру дожигания, рекуператор нагрева воздуха горения, теплоутилизатор, дымосос и дымовую трубу, каталитический аппарат, средство подачи топлива, заключается в том, что в качестве плавильной печи использована мартеновская печь, для очистки дымовых газов от пыли она снабжена рукавным фильтром, установленным после теплоутилизатора, а для очистки отходящих дымовых газов от окислов углерода и окислов азота - каталитическим аппаратом, состоящим из вертикального корпуса с коническим днищем, внутри которого сверху вниз соответственно размещены вертикальный теплообменник, распределитель жидкости, абсорбционная секция, десорбционно-охладительная секция, отсасывающий зонт, соединенный с вентилятором и трубка Вентури, причем коническое днище корпуса соединено трубопроводом через циркуляционный насос с распределителем жидкости, нижняя часть абсорбционной секции снабжена карманами для сбора насыщенного абсорбента, в узкой части трубки Вентури выполнено отверстие для подачи аммиачной воды, а широкая часть трубки Вентури снабжена по меньшей мере двумя поперечными сетками, причем отверстия нижней сетки не совпадают с отверстиями верхней сетки, а в полости между сетками расположены насадки катализатора, при этом в стенках трубки Вентури между сетками выполнены сквозные радиальные конические отверстия.

Технический результат от применения способа переработки твердых бытовых и промышленных отходов в предлагаемой установке достигают за счет того, что способ включает приготовление шихты в виде смеси отходов с флюсом, загрузку шихты, ее плавку в ванне мартеновской печи при температуре 1450-1500°С, при этом производят отвод выделяющихся горючих компонентов в камеру дожигания с утилизацией тепла отходящих газов, очистку отходящих газов от пыли в рукавном фильтре, а очистку отходящих дымовых от окислов углерода и окислов азота производят в каталитическом аппарате.

Переработка отходов ТБО и ТПО в мартеновской печи в высокотемпературном шлаковом расплаве (1450-1500°С) позволяет утилизировать широкую гамму бытовых и промышленных отходов органического и неорганического происхождения без их сортировки и специальной подготовки. Предлагаемая технология универсальна, она позволяет совместно обрабатывать ТБО и ТПО различного состава и фракций без предварительной подготовки: сортировки, высушивания, дробления, сепарации, извлечения черных и цветных металлов, а также стеклобоя, пластмасс и др., что невозможно при утилизации отходов на мусоросжигательных заводах.

Очистка дымовых газов от окислов азота в каталитическом аппарате осуществляется путем реакции селективного каталитического восстановления, заключающейся в восстановлении окислов азота до молекулярного азота и воды с помощью аммиака (восстановитель) в присутствии катализатора (двуокись ванадия или титана)

где NO₂, NO - окислы азота; NH₃ аммиак; N₂ - азот; Н₂О - вода.

На фиг.1 изображен продольный разрез устройства, на фиг.2 - разрез А-А.

Устройство (фиг.1 и фиг.2) включает загрузочный бункер 1 с загрузочным устройством 2, средство подачи топлива 3, мартеновскую печь 4, камеру дожигания 5, рекуператор 6 нагрева воздуха горения, теплоутилизатор 7, рукавный фильтр 8, каталитический аппарат 9, средство подачи воды 10, транзитный газоход 11, вертикальный корпус 12 с коническим днищем, вертикальный теплообменник 13, распределитель жидкости 14, абсорбционную секцию 15, десорбционно-охладительную секцию 16, отсасывающий зонт 17, вентилятор 18, циркуляционный насос 19, карман 20 для сбора насыщенного адсорбента, газоход 21, вытяжной канал 22. Трубка Вентури 23 расположена ниже десорбционно-охладительной секции, в узкой части которой имеется отверстие 24 для подачи аммиачной воды, широкая часть трубки снабжена поперечными сетками 25, в полости между сетками расположены насадки 26 катализатора, а в стенках трубки между сетками выполнены сквозные радиальные конические отверстия 27. Очищенные дымовые газы дымососом 28 перекачиваются в дымовую трубу 29.

Установка работает следующим образом. Шихта, состоящая из отходов ТБО и ТПО и флюсов, которые вводят в шихту для образования шлака, через бункер 1 и загрузочное устройство 2, загружается мартеновскую печь 4. В состав флюсов могут входить материалы преимущественно минерального происхождения (известь, бокситы, плавиковый шпат). Включается средство подачи топлива 3, и шихта расплавляется в ванне мартеновской печи. Шлаки выпускаются в ковш через сливное отверстие (не показано). Отработанные дымовые газы, включающие окислы углерода и азота, из свода мартеновской печи через камеру дожигания 5, рекуператор 6 нагрева воздуха горения, теплоутилизатор 7 рукавный фильтр 8 поступают в верхнюю часть вертикального корпуса 12 каталитического аппарата 9.

В камере дожигания 5 поддерживается температура 900-1100°С. Температура в мартеновской печи и камере дожигания, а также процессы разогрева футеровки печи перед началом работы обеспечиваются с помощью дутья от фурм, которые могут работать на природном газе или мазуте (не показано). Для снижения вторичного образования окислов углерода и азота дутье обогащается кислородом. Нагретый в рекуператоре 6 воздух направляется в печь и фурмы для стабилизации и поддержания температуры нагрева. Дымовые газы, поступающие из теплоутилизатора 7, очищаются в рукавном фильтре 8 от пыли. В каталитическом аппарате 9 производится очистка газов от окислов азота. В последнем, минуя теплообменник 13 и распределитель воды 14, дымовые газы конденсируются с образованием конденсата, который через абсорбционную секцию 15, десорбционно-охладительную секцию 16 поступают в трубку Вентури 23. В абсорбционной 15 и десорбционно-охладительной 16 секциях с помощью сорбента, состоящего из мелочи древесного угля, из конденсата частично поглощаются окислы углерода. Насыщенный абсорбент через карманы 20 самотеком перетекает из абсорбционной секции 15 в десорбционно-охладительнную секцию 16. Для повторной очистки конденсат посредством циркуляционного насоса 19 подается в распределитель жидкости 14. Подача воды в корпус производится с помощью средства подачи воды в виде форсунок 10. Выделяющиеся из конденсата окислы углерода удаляются из корпуса установки через отверстия 27 с помощью отсасывающего зонда 17. Через отверстие 24 аммиачная вода впрыскивается в узкую часть трубки Вентури 14, в которой происходит реакция селективного каталитического восстановления окислов азота до молекулярного азота и воды в присутствии катализатора (двуокись ванадия или титана). Таким образом в устройстве производится очистка дымовых газов от окислов азота.

Образовавшийся в результате реакции азот выводится из трубки Вентури через сквозные радиальные конические отверстия 27 и удаляется из корпуса через отсасывающий зонд 17, а вода поступает в конденсат. Коническая форма отверстий 27 способствует большей скорости удаления молекул азота из трубки Вентури. Очищенные дымовые газы через газоход 21 удаляются из каталитического аппарата 9 и через дымосос 28 и трубу 29 выбрасываются в атмосферу.

Предлагаемое изобретение позволяет утилизировать ТБО И ТПО без предварительной сортировки, измельчения, что намного упрощает и удешевляет процесс. Кроме того, повышается экологическая безопасность утилизации ТБО за счет того, что степень очистки дымовых газов от окислов углерода и азота составляет 99,3%.

1. Установка для переработки твердых бытовых и промышленных отходов, содержащая последовательно расположенные загрузочный бункер с загрузочным устройством, плавильную печь, камеру дожигания, рекуператор нагрева воздуха горения, теплоутилизатор, дымосос и дымовую трубу, средство подачи топлива, отличающаяся тем, что в качестве плавильной печи использована мартеновская печь, которая для очистки отходящих дымовых газов от пыли снабжена рукавным фильтром, установленным после теплоутилизатора, а для очистки отходящих дымовых газов от окислов углерода и окислов азота - каталитическим аппаратом, состоящим из вертикального корпуса с коническим днищем, внутри которого сверху вниз соответственно размещены вертикальный теплообменник, распределитель жидкости, абсорбционная секция, десорбционно-охладительная секция, отсасывающий зонт, соединенный с вентилятором, и трубка Вентури, причем коническое днище корпуса соединено трубопроводом через циркуляционный насос с распределителем жидкости, нижняя часть абсорбционной секции снабжена карманами для сбора насыщенного абсорбента, в узкой части трубки Вентури выполнено отверстие для подачи аммиачной воды, а широкая часть трубки Вентури снабжена по меньшей мере двумя поперечными сетками, причем отверстия нижней сетки не совпадают с отверстиями верхней сетки, а в полости между сетками расположены насадки катализатора, при этом в стенках трубки Вентури между сетками выполнены сквозные радиальные конические отверстия.

2. Способ переработки твердых бытовых и промышленных отходов с использованием установки по п.1, включающий приготовление шихты в виде смеси отходов с флюсом, загрузку шихты и ее плавку в ванне мартеновской печи при температуре 1450-1500°С, при этом производят отвод выделяющихся горючих компонентов в камеру дожигания с утилизацией тепла отходящих дымовых газов, очистку отходящих дымовых газов от пыли производят в рукавном фильтре, а очистку отходящих дымовых газов от окислов углерода и окислов азота производят в каталитическом аппарате.

Изобретение относится к области теплотехники и позволяет повысить экологическую эффективность процесса сжигания пастообразных осадков. Способ сжигания обезвоженных осадков сточных вод включает ввод осадков в закрученный вертикальных поток продуктов сгорания дополнительного жидкого или газообразного топлива.

Установка для утилизации горелого леса и отходов древесины // 2515670

Изобретение относится к устройствам для утилизации горелого леса и может быть использовано для утилизации древесных отходов предприятий, перерабатывающих товарную древесину в изделия, занимающихся санитарной обработкой лесопарковых территорий и утилизацией древесных изделий, вышедших из употребления.

Способ утилизации теплоты сгорания твердых бытовых отходов на мусоросжигательной установке и устройство для его реализации // 2515442

Изобретение относится к технике и технологии термического обезвреживания твердых бытовых отходов. Способ утилизации теплоты сгорания твердых бытовых отходов на мусоросжигательной установке заключается в том, что поток отходящих газов, образующихся в мусоросжигательной установке, оснащенной печью, системами дожигания и охлаждения отходящих газов, газоочистки и золошлакоудаления, поступает с температурой 1150°С-1250°С из системы дожигания поочередно в параллельно подключенные проточные двухканальные газо-воздушные теплообменные аппараты, образующие совместно с системой подачи сжатого воздуха, воздушной турбиной и генератором систему генерации электрической энергии.

Способ работы энергетической установки малой мощности, например, на попутном нефтяном газе и энергетическая установка для его осуществления // 2511116

Изобретение относится к области энергетики и может быть использовано для выработки электроэнергии, полученной при утилизации топлив в факелах путем сжигания жидких, газообразных отходов лесной и сельскохозяйственной промышленности, биогаза, продуктов переработки бытовых отходов, продуктов подземной или промышленной газификации твердых топлив, отходов нефтедобычи и нефтепереработки.

Инсинератор твердых углеродсодержащих отходов // 2511098

Изобретение относится к средствам уничтожения твердых углеродсодержащих бытовых и промышленных отходов. Инсинератор твердых углеродсодержащих отходов содержит устройство для загрузки отходов со шнековым питателем 14, камеру горения 1, устройство поджига 4, устройство дожига 2 с плазматроном, систему подачи воздушного потока, завихритель воздушного потока, систему очистки и удаления продуктов горения, теплообменник 10, причем плазматрон содержит устройство инициирования разряда, внешний электрод и центральный электрод.

Способ работы теплоэнергетической установки для утилизации попутного нефтяного газа и теплоэнергетическая установка для его осуществления // 2509956

Изобретение относится к области энергетики и может быть использовано для выработки электроэнергии при утилизации топлива путем сжигания его в факелах. Изобретение позволит повысить термический коэффициент полезного действия с одновременным уменьшением вредных выбросов.

Нейтрализатор биологических отходов // 2507448

Изобретение относится к области энерготехнологического оборудования, а именно к устройствам уничтожения отходов путем сжигания, в частности к конструкциям печей для утилизации твердых отходов.

Комплексная районная тепловая станция для экологически чистой переработки твердых бытовых отходов с производством тепловой энергии и строительных материалов // 2502018

Изобретение относится к области сжигания отходов или низкосортных топлив. Комплексная районная тепловая станция для экологически чистой переработки твердых бытовых отходов с производством тепловой энергии и строительных материалов содержит 2 цеха: мусоросжигающий цех (МСЦ) и теплоцех, причем мусоросжигающий цех состоит из бункерного блока, блока сжигания ТБО во вращающейся печи барабанного типа, блока дымоочистки, блока водоподготовки и утилизации тепла, блока утилизации золы, который содержит футерованный изнутри плавильный реактор, плазмотрон, бункер золы с механизмом ввода золы, систему слива расплава и грануляции шлака, источник электропитания, систему очистки дымовых газов.

Способ экологически чистой переработки твердых бытовых отходов с производством тепловой энергии и строительных материалов и мусоросжигательный завод для его осуществления // 2502017

Изобретение относится к области сжигания отходов или низкосортных топлив. Мусоросжигательный завод состоит из бункерного блока, блока сжигания ТБО во вращающейся печи барабанного типа, блока дымоочистки, блока водоподготовки и утилизации тепла, блока утилизации золы, который содержит плавильный реактор, футерованный изнутри; плазмотрон; бункер золы с механизмом ввода золы; систему слива расплава и грануляции шлака, источник электропитания, систему очистки дымовых газов.

Установка для утилизации лома электропроводов // 2490545

Изобретение относится к системам утилизации лома электропроводов. .

Способ утилизации твердых ртутьсодержащих отходов и устройство для его осуществления // 2522676

Группа изобретений относится к утилизации твердых ртутьсодержащих отходов, в частности люминесцентных ламп. Способ утилизации твердых ртутьсодержащих отходов включает стадию окисления с последующей выдержкой, обработку смеси отходов с демеркуризационным раствором полисульфида щелочного металла с последующим выдерживанием реакционной смеси.

Двух ванная отражательная печь с копильником для переплава алюминиевого лома // 2522283

Изобретение относится к двухванной отражательной печи с копильником для переплава алюминиевых ломов. Печь содержит корпус, образованный огнеупорными наружными боковыми, передней и задней торцевыми стенками, две ванны, ограниченные подами, сводом и стенками, две сливные летки, газоход и постамент, на котором все размещено.

Способ переработки электронного лома // 2521766

Изобретение относится к утилизации твердых бытовых отходов, содержащих благородные металлы. Электронный лом дробят на молотковой дробилке, добавляют измельченную медь, а затем плавят в присутствии флюса в течение 45-60 мин при температуре 1320-1350°C с продувкой воздухом при его расходе 3-4,5 л/ч и отделяют от шлака полученный сплав, содержащий не менее 2,6 мас.% благородных металлов.

Способ обезвреживания бытовых и промышленных отходов, содержащих ртуть // 2519320

Изобретение относится к переработке ртутьсодержащих отходов и может быть использовано для экологически безопасной утилизации люминесцентных ламп, а также ртутных термометров, барометров, выключателей и иных устройств, содержащих ртуть, находящуюся в стеклянной оболочке.

Способ обезвреживания бытовых и промышленных отходов, содержащих ртуть // 2519203

Изобретение относится к переработке ртутьсодержащих отходов и может быть использовано для утилизации люминесцентных ламп, а также иных устройств, содержащих ртуть, находящуюся в стеклянной оболочке.

Способ вельцевания окисленных цинксодержащих материалов // 2516191

Изобретение относится к металлургии цветных металлов. Окисленные цинксодержащие материалы с коксиком в качестве твердого углеродистого восстановителя подают во вращающуюся трубчатую печь и подвергают вельцеванию с подачей дутья в виде паровоздушной смеси в зону температур 1050-1150°С при содержании пара в смеси 14-25%.

Плазменный способ и аппарат для извлечения драгоценных металлов // 2515843

Настоящее изобретение относится к способу и аппарату для извлечения драгоценных металлов. Способ непрерывного получения композиции драгоценных металлов из сырьевого материала включает в себя нагревание сырьевого материала в плазменной печи с образованием верхнего слоя шлака и нижнего слоя расплавленного металла, удаление слоя шлака, удаление слоя расплавленного металла, затвердевание удаленного слоя расплавленного металла, фрагментирование затвердевшего слоя металла с образованием фрагментов и извлечение композиции драгоценных металлов из фрагментов.

Способ демеркуризации отработанных люминесцентных ламп // 2515772

Изобретение относится к области охраны окружающей среды и может быть использовано для утилизации отработанных и дефектных люминесцентных ламп. Способ демеркуризации отработанных люминесцентных ламп включает разрушение ламп и виброочистку лампового боя от люминофора.

Способ переработки вторичного свинецсодержащего сырья с извлечением серебра // 2515414

Изобретение относится к области металлургии благородных металлов. Способ пирометаллургического извлечения серебра из вторичного свинецсодержащего сырья включает его плавку в два этапа.

Способ очистки серебросодержащего материала // 2514554

Изобретение относится к области очистки серебросодержащих материалов гидрометаллургическим методом, например вторичных материалов, какими являются лом и отходы некоторых видов микроэлектроники.

Способ извлечения рения и платиновых металлов из отработанных катализаторов на носителях из оксида алюминия // 2525022

Изобретение относится к способу извлечения рения и платиновых металлов из отработанных катализаторов на носителях из оксида алюминия. Способ включает окислительный обжиг, перколяционное выщелачивание огарка водным раствором окислителя или смеси окислителей с получением ренийсодержащего раствора и нерастворимого остатка, сорбцию рения из ренийсодержащего раствора в отдельном аппарате, сушку нерастворимого остатка, последующее шихтование с флюсами и плавку на металлический коллектор. При этом перколяционное выщелачивание проводят при значении ОВП, равном 900÷1100 мВ, и температуре 50-90°C с одновременной сорбцией рения, с последующей десорбцией и выделением из десорбата соединения рения или металлического рения. Для плавки нерастворимого остатка в качестве флюсов используют плавиковый шпат, карбонат натрия, натриевую селитру. Плавку проводят при температуре 1200÷1800°C на металлический коллектор в несколько стадий, сливая после каждой стадии образовавшийся шлак и проплавляя очередную порцию шихты на коллекторе от предыдущей плавки с выделением сплава платиновых металлов с коллектором. Техническим результатом является повышение степени извлечения рения, снижение расхода реагентов, трудозатрат, сокращение продолжительности переработки сырья, существенное снижение объема растворов, требующих утилизации. 7 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 пр.