Печь для сухой минерализации твердого органического материала

Изобретение относится к печи для переработки органических материалов. Печь сухой минерализации твердого органического материала содержит корпус барабана с футеровкой, вращающийся на опорах с роликом, в который через нижнее устройство уплотнения и верхнее устройство уплотнения введена штанга-трубопровод для подачи электроэнергии и плазмообразующего газа, двуокиси углерода с расположенными на ней горелками-плазмотронами, шлюзовое устройство с транспортером для выгрузки золы, шлюзовое устройство с транспортером для загрузки материала в печь, вытяжная система дополнительного улавливания газов, трубопровод отвода газообразных продуктов реакции. В верхней части барабана может быть герметизируемое отверстие для загрузки материала, в нижней части барабана может быть герметизируемое отверстие для выгрузки твердого продукта. Обеспечивается возможностью непрерывного процесса переработки с полным циклом переработки и получением на выходе минерального остатка. 4 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к аппаратам для переработки органических материалов.

Известно устройство для пиролиза твердых отходов (А.С. Тимонин. Инженерно-экологический справочник. Том 3, стр.1000). Устройство применяется для пиролиза органических отходов с получением на выходе углеподобного полупродукта и пиролизного газа.

Недостатки известного устройства заключаются в неэффективном способе нагревания материалов через стенки аппарата и получении на выходе продуктов, требующих дополнительной переработки.

Наиболее близким по технической сущности является печь, описание которой изложено в книге А.С. Тимонин. Инженерно-экологический справочник. Том 3, стр.1004. Барабанная вращающаяся печь для сжигания твердых отходов. Известное устройство применяется для переработки предварительно измельченных твердых отходов путем сжигания в барабанной вращающейся наклонной печи.

Недостатки известного устройства заключаются в низкой температуре процесса переработки отходов, что не дает гарантии полного их обезвреживания, а также недостаточной эффективности способа переработки (сжигание).

Технический результат изобретения заключается в разработке печи для непрерывного процесса минерализации твердого органического материала (отходов) с полным циклом переработки и получением на выходе минерального остатка (золы) за счет использования для высокотемпературного пиролиза органического материала непосредственного нагрева материала плазменными горелками, рабочим телом которых является углекислый газ (двуокись углерода).

Для достижения технического результата в печи для сухой минерализации твердого органического материала, содержащей корпус печи с находящейся в нем топкой, узел подачи электроэнергии, бункер загрузки измельченного твердого органического материала, бункер выгрузки золы, корпус печи выполнен вращающимся в подшипниках и установлен на опорах наклонно, через торцевую стенку нижнего устройства уплотнения вращающегося корпуса печи в топку по оси корпуса печи введен неподвижный трубопровод-штанга подачи электроэнергии и плазмообразующего газа, двуокиси углерода к нескольким плазменным горелкам, установленным на неподвижном трубопроводе так, что струи плазмы от горелок направлены навстречу и наклонно к направлению движения органического материала, опускающегося в топке под действием силы тяжести.

Кроме того, в торцевой стенке верхнего конца вращающегося корпуса печи выполнено осевое отверстие, с которым соединен уплотненный по поверхности торцевой стенки неподвижный трубопровод отвода газообразных продуктов минерализации органического материала, на верхнем конце корпуса печи в цилиндрической стенке корпуса выполнено, по меньшей мере, одно отверстие, которое периодически совмещается при вращении корпуса с открытым выпускным отверстием неподвижного бункера загрузки органического материала, уплотненного по цилиндрической боковой поверхности вращающегося корпуса печи.

На нижнем конце корпуса печи, в цилиндрической стенке корпуса выполнено, по меньшей мере, одно отверстие, которое периодически совмещается при вращении корпуса с открытым впускным отверстием неподвижного бункера выгрузки золы, уплотненного по цилиндрической боковой поверхности вращающегося корпуса печи.

Печь оснащена оборудованием переработки газообразных продуктов минерализации органического материала, производительность которого обеспечивает разрежение во вращающемся корпусе печи не менее 20 мм вод. ст.

Узлы загрузки органического материала, выгрузки золы и трубопровод отвода газообразных продуктов оборудованы дополнительной системой улавливания газов.

Сущность изобретения поясняется рисунком возможной конструкции печи, фиг.1. На фиг.1 приняты следующие обозначения:

1 - корпус барабана с футеровкой, 2 - штанга-трубопровод для подачи электроэнергии и плазмообразующего газа, двуокиси углерода, 3 - горелки-плазмотроны, 4 - нижнее устройство уплотнения, 5 - верхнее устройство уплотнения, 6 - шлюзовое устройство с транспортером для выгрузки золы, 7 - шлюзовое устройство с транспортером для загрузки отходов в печь, 8 - опора барабана печи с катком, 9 - вытяжная система дополнительного улавливания газов, 10 - трубопровод отвода газообразных продуктов реакции

На фиг.1 представлена печь для сухой минерализации твердого органического материала, в состав которой входят корпус барабана с футеровкой 1, вращающийся на опорах 8, в который введена через нижнее устройство уплотнения 4 и верхнее устройство уплотнения 5 штанга-трубопровод для подачи электроэнергии и плазмообразующего газа, двуокиси углерода 2 с расположенными на ней горелками-плазмотронами 3, шлюзовое устройство с транспортером для выгрузки золы 6, шлюзовое устройство с транспортером для загрузки отходов в печь 7, вытяжная система дополнительного улавливания газов 9, трубопровод отвода газообразных продуктов реакции 10.

Корпус 1 барабана печи с футеровкой предназначен для локализации процесса минерализации. Верхнее устройство уплотнения 5 и нижнее устройство уплотнения 4 предназначены для предотвращения выхода из печи в атмосферу продуктов реакции и поддержания в печи необходимого разрежения. Штанга-трубопровод 2 предназначена для подвода электроэнергии и плазмообразующего газа, двуокиси углерода к плазменным горелкам 3, предназначенным для воздействия на перерабатываемый материал высокой температурой и двуокисью углерода. Шлюзовое устройство с транспортером для загрузки материала в печь 7 предназначено для подачи в барабан печи перерабатываемого материала. Шлюзовое устройство с транспортером для выгрузки золы 6 предназначено для удаления минеральных продуктов переработки (золы) из барабана печи. Вытяжная система дополнительного улавливания газов 9 предназначена для предотвращения попадания в атмосферу вредных веществ через неплотности конструкции печи, трубопровод отвода газообразных продуктов реакции 10 предназначен для отбора газообразных продуктов реакции и поддержания в барабане печи необходимого разрежения.

В частных случаях исполнения печи предлагается:

- в торцевой стенке верхнего уплотняющего устройства вращающегося корпуса печи изготовлено осевое отверстие, с которым соединен уплотненный по поверхности торцевой стенки неподвижный трубопровод 10 отвода газообразных продуктов минерализации органического материала,

- на верхнем конце корпуса печи в цилиндрической стенке корпуса изготовлено, по меньшей мере, одно отверстие, которое периодически совмещается при вращении корпуса с открытым выпускным отверстием неподвижного бункера загрузки органического материала, уплотненного по цилиндрической боковой поверхности вращающегося корпуса печи,

- на нижнем конце корпуса печи в цилиндрической стенке корпуса изготовлено, по меньшей мере, одно отверстие, которое периодически совмещается при вращении корпуса с открытым впускным отверстием неподвижного бункера выгрузки золы, уплотненного по цилиндрической боковой поверхности вращающегося корпуса печи,

Пример конкретного исполнения печи для сухой минерализации твердого органического материала

В качестве материала для корпуса барабана 1 выбрана сталь 12Х18Н10Т. Разрежение в барабане печи поддерживается путем регулирования отбора газообразных продуктов по трубопроводу 10 не менее 20 мм вод. ст.

Пример конкретного применения печи для сухой минерализации твердого органического материала

Устанавливают рабочее разрежение в барабане печи 1, равное 20 мм вод. ст. Подают исходный материал (твердые отходы) через шлюзовое устройство с транспортером для загрузки материала в печь 7 в барабан печи 1. Включают плазменные горелки 3. Отбирают через шлюзовое устройство с транспортером для выгрузки золы 6 твердый продукт переработки. Газообразные продукты переработки отводятся по трубопроводу 10.

Получен технический результат изобретения. Разработана печь с непрерывной переработкой твердого органического материала, в которой используются горелки-плазмотроны для высокотемпературного пиролиза органического материала в атмосфере двуокиси углерода.

Перечень позиций
1	Корпус барабана с футеровкой
2	Штанга-трубопровод
3	Горелки-плазмотроны
4	Нижнее устройство уплотнения
5	Верхнее устройство уплотнения
6	Шлюзовое устройство с транспортером для выгрузки золы
7	Шлюзовое устройство с транспортером для загрузки материала в печь
8	Опора барабана с роликом
9	Вытяжная система дополнительного улавливания газов
10	Трубопровод отвода газообразных продуктов реакции

1. Печь для сухой минерализации органического материала, содержащая корпус печи с находящейся в нем топкой, узел подачи электроэнергии, бункер загрузки измельченного твердого органического материала, бункер выгрузки золы, горелки-плазмотроны, верхнее и нижнее устройства уплотнения и трубопровод отвода газообразных продуктов реакции, отличающаяся тем, что корпус печи выполнен вращающимся в подшипниках и установлен на опорах наклонно, через торцевую стенку нижнего устройства уплотнения вращающегося корпуса печи в топку по оси корпуса печи введен неподвижный трубопровод-штанга подачи электроэнергии и плазмообразующего газа, двуокиси углерода к плазменным горелкам, установленным на неподвижном трубопроводе так, что струи плазмы от горелок направлены навстречу и наклонно к направлению движения органического материала, опускающегося в топке под действием силы тяжести.

2. Печь по п.1, отличающаяся тем, что в торцевой стенке верхнего конца вращающегося корпуса печи выполнено осевое отверстие, с которым соединен уплотненный по поверхности торцевой стенки неподвижный трубопровод отвода газообразных продуктов минерализации органического материала, а в цилиндрической стенке на верхнем конце корпуса печи выполнено, по меньшей мере, одно отверстие, которое периодически совмещается при вращении корпуса с открытым выпускным отверстием неподвижного бункера загрузки органического материала, уплотненного по цилиндрической боковой поверхности вращающегося корпуса печи.

3. Печь по п.1, отличающаяся тем, что в цилиндрической стенке на нижнем конце корпуса печи выполнено, по меньшей мере, одно отверстие, которое периодически совмещается при вращении корпуса с открытым впускным отверстием неподвижного бункера выгрузки золы, уплотненного по цилиндрической боковой поверхности вращающегося корпуса печи.

4. Печь по п.1, отличающаяся тем, что она оснащена оборудованием переработки газообразных продуктов минерализации органического материала, производительность которого обеспечивает разрежение во вращающемся корпусе печи не менее 20 мм вод. ст.

5. Печь по п.1, отличающаяся тем, что узлы загрузки органического материала, выгрузки золы и трубопровод отвода газообразных продуктов оборудованы дополнительной системой улавливания газов.