Способ обработки твердых коммунальных отходов и установка для его осуществления
Группа изобретений относится к охране окружающей среды, в частности к обработке твердых коммунальных отходов. После освобождения от крупногабаритного мусора отходы подвергают трехстадийной сушке попутно-перекрестными потоками перегретого пара при их одновременных принудительной транспортировке и ворошении с последующим отводом отработанного пара и механическим разделением высушенных отходов на высушенные влажные фракции и сухие отходы. Установка снабжена двухсекционным транспортирующим устройством. Первая секция выполнена в форме шнека (26) и расположена в накопительном бункере подачи исходных отходов (2). Вторая секция расположена в сушильной камере (1) и представляет собой установленные на перфорированной части (28) единого вала (24), снабженной форсунками (29), попеременно чередующиеся толкающе-перемешивающие лопасти (30) и плоские трубчатые ворошители (31). При этом оси соседних лопастей, а также плоскости соседних ворошителей взаимно перпендикулярны. Накопительные бункеры подачи исходных отходов и выгрузки высушенных отходов снабжены герметизирующими крышками (4, 5). Накопительный бункер выгрузки высушенных отходов (3) снабжен сортировочной камерой (8) с виброситом (9) и лотками отвода мелких (10) и крупных (11) частиц. Повышается степень очистки твердых коммунальных отходов. 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 5 ил.
Группа изобретений относится к охране окружающей среды, а именно к области переработки и утилизации твердых бытовых отходов, и может быть использована на мусоросортировочных предприятиях, как уже существующих, так и вновь строящихся.
Для целей настоящих изобретений следующие термины означают:
«твердые коммунальные отходы» (ТКО) - смесь многочисленных фракций бытовых отходов, представляющая собой основную часть мусора современной среды обитания человека, транспортируемого мусоровозами;
«влагоемкие фракции» - фракции ТКО содержащие свободную и связанную влагу, как на поверхности, так и во внутренних слоях частиц (пищевые фракции, макулатурные фракции, природные полимеры, типа дерева, химические водорастворимые фракции и пр.);
«влагонепроницаемые фракции» - поверхностно-влажные фракции ТКО, такие, как металлы, керамика, стекло, синтетические полимеры, песок, камни и пр.;
«влажные фракции ТКО» - совокупность влагоемких и влагонепроницаемых фракций;
«утилизация» - захоронение отходов на полигоне без дальнейшего использования;
«рециклинг» - повторное применение отходов, являющихся вторичными материальными ресурсами (BMP), для получения продукции, в частности, компоста из высушенной органики.
Проблемы охраны окружающей среды, в частности, обработка и утилизация все возрастающего объема ТКО в настоящее время выдвигаются на передний план. Полигонное захоронение компонентов ТКО, которые не могут быть использованы иными способами, приводит к отчуждению значительных территорий и загрязнению окружающей среды.
Традиционные технологии обработки ТКО заключаются в их сложной и многократной сортировке на те, которые обладают характеристиками и свойствами BMP для рециклинга, и другие, которые не обладают полезностью, не могут быть использованы иными способами и направляются на полигонное захоронение. При этом современные технологии сортировки позволяют выбрать только 12-15% BMP, а соответственно остальные 85-88% ТКО утилизируются - подвергаются полигонному захоронению.
Российский опыт селективного сбора ТКО в местах их образования показал, что выделение BMP в российских условиях увеличивается по массе на 5%-10%, но при этом затраты на их сбор повышаются в 3-5 раз, в зависимости от региона.
Причинами того, что ни традиционные схемы сортировки ТКО, ни внедрение селективного сбора, не позволяют кардинально решить задачи снижения количества отходов, направляемых на полигонное захоронение и повышения объемов получения BMP, являются смешение и хаотичная связь между многочисленными фракциями ТКО в аппаратах мусоросортировочной линии и сопутствующее загрязнение потенциальных BMP влажными фракциями, в частности, пищевыми отходами, а также пастообразным и жидким содержимым использованной тары из-под бытовой, лекарственной, косметической, строительной и автомобильной химической продукции в составе ТКО (до 4% по массе).
Известен способ обработки ТКО, включающий сбор отходов, их транспортировку и предварительную сортировку, подачу отходов на круговой транспортный конвейер. Каждая порция ТКО проходит на каждом рабочем месте вручную несколько циклов отбора определенных заданных фракций отходов, которые сбрасывают через отверстия в рабочей площадке в передвижные бункеры, а остатки ТКО сбрасываются на выводящий ленточный конвейер. / Патент RU 2389565, В09В 3/00, 2010 г.).
Недостатками известного способа являются высокая трудоемкость операций сортировки, выполняемых вручную, а также низкое качество выбранных BMP из-за их загрязненности сопутствующими в процессе сбора и транспортировки ТКО влажными фракциями.
Наиболее близким по технической сущности к предложенному является способ, включающий предварительное извлечение крупногабаритного мусора из отходов с последующей подачей отходов загрузочным конвейером в сушильный вращающийся барабан, в котором отходы подсушивают и обеззараживают за счет подачи теплоносителя, в качестве которого используют горячий воздух с температурой от 150 до 250°С, при этом, в процессе продвижения отходов по внутренней поверхности барабана посредством шнековых ребер на его внутренней поверхности они разрыхляются, посредством ленточного транспортера подаются на сортировочный конвейер на основную сортировку для последовательного извлечения различных фракций отходов, часть из которых передается на вторичную переработку, как BMP. Отработанный воздух проходит влажную очистку, нагревается и возвращается в процесс / Патент RU 2238156, В09В 3/00, В03В 9/06, 2004 г. /
Недостатком известного способа является невысокая эффективность и трудоемкость переработки бытовых отходов, что обусловлено последовательностью операций их сепарации, а также условиями процесса сушки влагоемких отходов, прежде всего пищевых, в присутствии кислорода воздуха при 150-250°С. В этих условиях на поверхности влагоемких отходов происходит их интенсивное окисление, и образуется плотный слой спекающихся частиц (корка). Наличие этого слоя препятствует сушке внутренних слоев отходов и отделению пищевых фракций от поверхности других частиц, что не позволяет обеспечить достаточное извлечение из ТКО влажных фракций, что снижает товарную ценность BMP, отсортированных для рециклинга в процессе последующей ручной обработки.
Проблемой, решение которой обеспечивается осуществлением группы изобретений, является минимизация рисков нанесения вреда окружающей среде.
Технический результат от использования предложенного способа обработки ТКО заключается в повышении степени извлечения влажных фракций ТКО, увеличении количества BMP и сокращении количества отходов, направляемых на полигонное захоронение.
Проблема решается, а технический результат достигается за счет того, что в способе обработки твердых коммунальных отходов несортированные твердые коммунальные отходы после освобождения от групногабаритного мусора подвергают цикличной обработке в условиях герметичности и термоизоляции путем трехстадийной сушки попутно-перекрестными потоками перегретого пара при их одновременных принудительной транспортировке и ворошении с последующим отводом отработанного пара и механическим разделением высушенных отходов на высушенные влажные фракции и сухие отходы, свободные от высушенных влажных фракций, при этом, первую стадию сушки ведут при температуре 85-95°С, вторую стадию - при температуре 105-125°С, третью стадию - при температуре 130-160°С, высушенные влажные фракции направляют на рециклинг, сухие отходы, свободные от высушенных влажных фракций, направляют на дальнейшую сортировку, отработанный пар конденсируют, нагревают до состояния перегретого пара с температурой 105-125°С, делят на четыре потока и подают попутно-перекрестно транспортировке отходов, один из которых подают равномерно рассредоточено по всем трем стадиям сушки, второй охлаждают до 85-95°С и подают на первую стадию сушки, третий с температурой 105-125°С подают на вторую стадию сушки, а четвертый - нагревают до 130-160°С и подают на третью стадию сушки.
Предпочтительно, что после конденсации отработанного пара его подвергают очистке.
Способ осуществляют следующим образом.
Процесс сушки перегретым паром ведут циклично в герметичном теплоизолированном объеме после загрузки в него несортированных смешанных ТКО после освобождения их от крупногабаритного мусора. Процесс сушки ТКО ведут в три последовательных стадии попутно-перекрестными потоками перегретого пара при их одновременном принудительном перемещении вдоль герметичного теплоизолированного объема и непрерывном ворошении. При этом, один попутно-перекрестный поток перегретого пара подают на все три стадии сушки с температурой 105-125°С.
Первая стадия - подогрев поступающих на сушку ТКО от температуры окружающей среды, при которой отходы поступают на обработку, до 85°-95°С создаваемой во входной зоне герметичного теплоизолированного объема за счет подачи попутно-перекрестного потока перегретого пара с температурой 105-125°С и попутно-перекрестного потока пара с температурой 85°-95°С. На первой стадии влага из ТКО испаряется с поверхности фракций, поскольку она подводится из внутренних слоев в таком количестве, что поверхность остается влажной (подвод из крупных пор). Температура ТКО в течение этой стадии остается постоянной при перемещении ТКО и ворошении вдоль герметичного теплоизолированного объема. Скорость сушки (количество испаренной влаги в расчете на 1 кг сухих фракций ТКО в единицу времени) на этой стадии тоже постоянна и имеет наибольшее значение. В зависимости от массы поступающих в объем ТКО и их начальной влажности продолжительность этой стадии составляет от 0,5 до 1,5 часов.
С первой стадии сушки ТКО принудительно перемещаются с одновременным ворошением на вторую стадию, на которую подают два попутно-перекрестных потока перегретого пара с температурой 105-125°С. Вторая стадия сушки реализуется в средней зоне герметичного теплоизолированного объема и начинается с момента достижения критического влагосодержания - наименьшего значения относительной влажности, при которой еще сохраняется свободная влага. Скорость процесса определяется скоростью перемещения влаги из внутренних слоев ТКО к поверхности. По мере перемещения ТКО и одновременного ворошения на второй стадии и испарения свободной влаги скорость сушки во времени непрерывно падает, пока не достигнет равновесного влагосодержания, и тогда процесс переходит в третью стадию. Температура перемещаемых фракций ТКО на второй стадии непрерывно повышается и, к моменту достижения равновесного влагосодержания, приближается к температуре перегретого пара, подаваемого на вторую стадию сушки в среднюю зону герметичного теплоизолированного объема, которую поддерживают на уровне 105°-125°С. Подача перегретого пара с температурой ниже 105°С снижает интенсивность испарения свободной влаги и увеличивает продолжительность процесса, т.е. снижает его производительность. При более высоких температурах перегретого пара, на второй стадии сушки, температура фракций ТКО ненамного превышает температуру мокрого термометра, т.е. ту предельную температуру, ниже которой процесс сопровождается наличием конденсата (эту температуру иногда называют точкой росы), т.е. повышение температуры нецелесообразно. Продолжительность второй стадии, в зависимости от исходной влажности ТКО, составляет 12-15 минут.
На третьей стадии сушки, которая реализуется при перемещении ТКО и одновременном ворошении в выходной зоне герметичного теплоизолированного объема при подаче одного попутно-перекрестного потока перегретого пара с температурой 105-125°С, а другого попутно-перекрестного потока перегретого пара с температурой 130°-160°С происходит удаление связанной влаги изо всех влажных фракций ТКО. По окончании третьей стадии сушки, которая продолжается около 5 минут, при определенных экспериментально параметрах сушки перегретым паром, остаточная относительная влажность всех влагоемких фракций не превышает 7%-10%.
На всех трех стадиях сушки в герметичном теплоизолированном объеме принудительно перемещаемые частицы ТКО одновременно с сушкой подвергаются ворошению, что приводит к их трению как с другими перемещаемыми частицами ТКО, так и элементами конструкции объема, в результате чего происходит измельчение, преимущественно высушиваемых влажных фракций отходов. Последующее механическое разделение высушенных отходов позволяет отделить высушенные влажные фракции, которые представляют собой измельченные, в частности, пищевые отходы, направляемые для дальнейшего рециклинга, от сухих отходов, свободных от высушенных влажных фракций, которые направляют на дальнейшую сортировку.
Из выходной зоны герметичного теплоизолированного объема отработанный пар удаляют на рекуперацию по замкнутому циклу: конденсируют, подвергают нагреву до температуры перегретого пара 105-125°С, делят на четыре потока, которые подают попутно-перекрестно направлению транспортировки обрабатываемых отходов, первый - равномерно рассредоточенно по всем трем стадиям сушки, второй после охлаждения до 85-95°С подают на первую стадию сушки, третий с температурой 105-125°С подают на вторую стадию сушки, а четвертый -нагревают до 130-160°С и подают на третью стадию сушки. В процессе нагрева до температуры перегретого пара 105-125°С отработанный пар очищается от примесей. Перед подачей на перегрев отработанный пар может быть также подвергнут очистке от примесей.
Попутно-перекрестные потоки перегретого пара по сравнению с прямоточным и противоточным потоками позволяют полнее выделить влажные фракции ТКО, за счет чего увеличить количество высушенных влажных фракций ТКО, которые подвергают рециклингу, и сократить объемы сухих отходов, свободных от высушенного объема влажных отходов. После выгрузки высушенных отходов начинают новый цикл обработки новой порции отходов.
Предлагаемая сушка ТКО попутно-перекрестными потоками перегретого пара - технологический процесс, сопровождающийся биохимическими и структурно-механическими изменениями. При такой сушке ТКО не только теряют влагу при фазовом ее превращении в результате подвода тепла, но и приобретают новые качества.
Способ поясняется примером.
Предлагаемый способ реализован при опытно-технологических испытаниях с ТКО г. Москвы, вывезенных на мусоросортировочную станцию в СВАО в течение августа-октября 2018 года, со следующим усредненным составом:
Испытания проводились раз в неделю при утреннем вывозе ТКО от домовладений. После освобождения ТКО от крупногабаритного мусора пробы ТКО, массой 50 кг, при каждом испытании отбирались из трех различных мусоровозов, прибывающих на станцию с интервалом в 30 минут. Исходная влажность всех проб ТКО определялась весовым способом до и после испытаний. Усредненное значение исходной влажности составило 62%. Усредненная остаточная влажность высушенных влажных отходов составила 8,7%. Масса высушенных отходов составила в среднем 27 кг в каждой пробе. Усредненное количество отделившихся и измельченных при каждом испытании влажных высушенных отходов составило 7,8 кг в каждой пробе. Температура пара на первой стадии поддерживалась на уровне 90°С, на второй 115°С, на третьей 130°С. Общая продолжительность одного испытания составила 45 минут.
Известна линия для переработки бытовых отходов, содержащая загрузочный конвейер и установку первичной обработки отходов, выполненную в виде сушильного вращающегося барабана, взаимосвязанного с теплогенератором и устройством влажной очистки теплоносителя, с образованием замкнутого цикла последнего. Во вращающемся барабане твердые бытовые отходы продвигаются по внутренней поверхности барабана посредством шнековых ребер и разрыхляются. В качестве теплоносителя используют горячий воздух. Из вращающегося барабана посредством ленточного транспортера высушенные отходы подаются на сортировочный конвейер на основную сортировку для последовательного извлечения различных фракций отходов, часть из которых передается на вторичную переработку, как BMP. Отработанный воздух проходит влажную очистку, нагревается и возвращается в процесс / Патент RU 2238156, В09В 3/00, В03В 9/06, 2004 г. /
Недостатками использования известной линии являются невысокая эффективность и трудоемкость переработки бытовых отходов, поскольку в условиях сушки влагоемких отходов, прежде всего пищевых, в присутствии кислорода воздуха при 150-250°С на поверхности влагоемких отходов происходит их интенсивное окисление, и образуется плотный слой спекающихся частиц (корка). Наличие этого слоя препятствует сушке внутренних слоев отходов и отделению влажных, в частности пищевых, фракций от поверхности других частиц, что не позволяет обеспечить достаточное извлечение их из ТКО и снижает товарную ценность BMP, отсортированных для рециклинга в процессе последующей ручной обработки.
Наиболее близким по технической сути к предложенной установке является установка для выпаривания жидкости, содержащейся в сыпучей продукции, посредством перегретого пара в качестве сушильного агента. Установка содержит сушильную камеру, теплообменник и устройство для разделения частиц продукции и низкотемпературного пара, герметично соединенные друг с другом и осуществляющие сообщение с окружающей средой через загрузочное устройство для сыпучей продукции, разгрузочное устройство для сыпучей продукции и выпускное устройство для произведенного избытка низкотемпературного пара, причем сушильная камера в основном имеет цилиндрическую форму, а загрузочное устройство для сыпучей продукции, подлежащей высушиванию, и разгрузочное устройство для высушенной сыпучей продукции расположены на противоположных концах сушильной камеры, и впускное отверстие для пара расположено на том же конце, что и впускное отверстие для сыпучей продукции, при этом внутри сушильной камеры расположен ротор, обеспечивающий во время работы устройства перемещение части сыпучей продукции с нижней части к верхней части сушильной камеры, откуда эта часть продукции падает к нижней части сушильной камеры сквозь поток перегретого пара / Патент RU 2331829, F26B 17/20, 2008 г. /
Недостатком известного устройства является невысокая степень извлечения влаги в процессе обработки ТКО, поскольку между их многочисленными фракциями существуют смешение и хаотичная связь с ограниченной сыпучестью из-за большой разницы в размерах и степени влажности фрагментов фракций.
Технический результат от использования предложенной установки обработки ТКО заключается в повышении степени извлечения влажных фракций ТКО, увеличении количества BMP и сокращении количества отходов, направляемых на полигонное захоронение.
Технический результат достигается за счет того, что установка для обработки твердых коммунальных отходов представляет собой герметичную термоизолированную систему, содержащую сушильную камеру с цилиндрическим корпусом, сообщающуюся с герметичными накопительными бункерами подачи исходных и выгрузки высушенных отходов, расположенными на входе в сушильную камеру и на выходе из нее соответственно, с выпускным устройством отработанного пара, соединенным последовательно с конденсатором отработанного пара, пароперегревателем с патрубками подачи сконденсированного отработанного пара из конденсатора и отвода перегретого пара, соединенным через общий коллектор перегретого пара с многоствольным сопловым аппаратом подачи перегретого пара в сушильную камеру, сопла которого расположены на внутренней поверхности цилиндрического корпуса заподлицо с ней тремя группами, равномерно распределенными в нижней части цилиндрического корпуса по его длине, при этом, установка снабжена двухсекционным транспортирующим устройством, на едином валу которого, расположенному коаксиально цилиндрическому корпусу сушильной камеры и снабженному паропроводом, соединенным с патрубком отвода перегретого пара пароперегревателя, установлены первая секция, выполненная в форме шнека и расположенная в накопительном бункере подачи исходных отходов, и вторая секция, расположенная собственно в сушильной камере и представляющая установленные на перфорированном валу с форсунками попеременно чередующиеся толкающе-перемешивающие лопасти и плоские трубчатые ворошители, причем оси соседних лопастей, а также плоскости соседних ворошителей взаимно перпендикулярны, накопительные бункеры подачи исходных отходов и выгрузки высушенных отходов снабжены герметизирующими крышками, а накопительный бункер выгрузки высушенных отходов снабжен сортировочной камерой с виброситом и лотками отвода мелких и крупных частиц.
Предпочтительно, что между конденсатором отработанного пара и пароперегревателем установлена система очистки конденсата от примесей.
Кроме того, каждая из трех групп многоствольного соплового аппарата содержит сопла, расположенные между собой на одинаковых расстояниях по равноудаленным дугам поперечных сечений цилиндрического корпуса сушильной камеры.
В частности, герметичный накопительный бункер высушенных отходов сообщен с сушильной камерой посредством открытого люка, расположенного в нижней части сушильной камеры.
Предпочтительно, что сушильная камера установлена под углом 2-5° к горизонту.
Изобретение поясняется чертежами.
На Фиг. 1 схематически изображена установка для обработки твердых коммунальных отходов; на Фиг. 2 - вид по Б-Б на Фиг. 1; на Фиг. 3 - узел А на Фиг. 1; на Фиг. 4 - вид по В-В на Фиг. 3; на Фиг. 5 - секция вала установки, расположенная в сушильной камере, в аксонометрии.
Для большей наглядности соотношение между отдельными элементами установки изменены.
Установка для обработки твердых коммунальных отходов (Фиг. 1.) представляет собой герметичную термоизолированную систему и содержит цилиндрическую сушильную камеру 1, сообщающуюся с герметичными накопительными бункерами подачи исходных отходов 2 и выгрузки высушенных отходов 3, снабженными герметизирующими крышками 4 и 5 соответственно. Накопительный бункер подачи исходных отходов 2 снабжен питателем 6, отделенным от бункера 2 герметизирующей крышкой 4, и расположен на входе в сушильную камеру 1. Накопительный бункер выгрузки высушенных отходов 3 расположен на выходе сушильной камеры 1, сообщен с ней посредством открытого люка 7, расположенного в нижней части сушильной камеры 1, и снабжен сортировочной камерой 8 с виброситом 9 и лотками отвода мелких 10 и крупных 11 частиц. На выходе сушильная камера 1 снабжена также выпускным устройством отработанного пара 12, соединенным последовательно с конденсатором 13 и посредством водяного насоса 14 через возвратную магистраль 15 с патрубком подачи сконденсированного отработанного пара 16 пароперегревателя 17. Патрубок отвода перегретого пара 18 пароперегревателя 17, соединен через общий коллектор перегретого пара 19 с многоствольным сопловым аппаратом 20 подачи перегретого пара в сушильную камеру 1. Сопла 21 многоствольного соплового аппарата 20 расположены на внутренней поверхности цилиндрического корпуса сушильной камеры 1 заподлицо с ней тремя группами I, II и III, равномерно распределенными в нижней части цилиндрического корпуса по его длине и по равноудаленным дугам поперечных сечений цилиндрического корпуса на равном расстоянии между собой.
Каждая из групп многоствольного соплового аппарата на разветвлениях общего коллектора 19 снабжена регулятором давления 22 (а, б и в) и регулятором температуры 23 (а, б и в).
Установка снабжена транспортирующим устройством, состоящим из двух секций, расположенных на едином валу 24 с приводом 25. Первая секция транспортирующего устройства расположена в герметичном накопительном бункере подачи исходных отходов 2 и выполнена в форме шнека 26 на первой секции 27 единого вала 24. Внутри первой секции 27 вала 24 проходит паропровод (на чертеже не показан), который соединен с патрубком отвода перегретого пара 18 из пароперегревателя 17. Вторая секция транспортирующего устройства расположена в сушильной камере 1 и представляет установленные на перфорированной части 28 единого вала 24, снабженной форсунками 29, попеременно чередующиеся толкающе-перемешивающие лопасти 30 и плоские трубчатые ворошители 31, при этом оси соседних лопастей 30, а также плоскости соседних ворошителей 31 взаимно перпендикулярны. Паропровод, проходящий внутри первой секции 27 единого вала 24, на входе в сушильную камеру 1 переходит в перфорированную часть 28 единого вала 24. Сушильная камера может быть установлена под углом 2-5° к горизонту, что дополнительно способствует прохождению отходов вдоль сушильной камеры 1 к выходу из нее. Между конденсатором отработанного пара 13 и пароперегревателем 17 может быть установлена система очистки конденсата от примесей (на чертеже не показана). Установка содержит конвейер загрузки твердых коммунальных отходов 32.
На Фиг. 2 изображены равномерно распределенные в нижней части цилиндрического корпуса по дуге поперечного сечения цилиндрического корпуса на равном расстоянии между собой сопла 21 многоствольного соплового аппарата 20.
Фиг. 3, Фиг. 4 и Фиг. 5 поясняют конструкцию второй секции транспортирующего устройства, расположенной в сушильной камере 1 установки для обработки твердых коммунальных отходов.
Установка работает следующим образом.
Установка работает циклично. Первый цикл начинается с того, что несортированные ТКО после освобождения от групногабаритного мусора по конвейеру загрузки 32 подают в питатель 6. Открывают гермитизирующую крышку 4 и загружают обрабатываемые отходы в накопительный бункер подачи исходных отходов 2, сообщающийся с герметичной сушильной камерой 1. Гермитизирующую крышку 4 закрывают. Гермитизирующая крышка 5 накопительного бункера выгрузки высушенных отходов 3 также закрыта. Установка герметизирована и теплоизолирована. Включают в работу пароперегреватель 17 и двухсекционное транспортирующее устройство, привод 25 которого обеспечивает вращение единого вала 24. Расположенный в накопительном бункере подачи исходных отходов 2 и установленный на валу первой секции 27 единого вала 24 шнек 26, выполненный, например, в форме спирали Архимеда, начинает перемещать отходы в сушильную камеру 1. Внутри секции 27 вала 24 расположен паропровод, по которому через патрубок отвода перегретого пара 18 из пароперегревателя 17 подают перегретый пар с температурой 105-125°С, ТКО начинают нагреваться и поступают во входную зону сушильной камеры 1, в которую через форсунки 29 перфорированной части 28 вала 24 перегретый пар подается как по длине сушильной камеры 1, так и поперек нее, создавая попутно-перекрестный транспортируемым вдоль сушильной камеры отходам поток перегретого пара. Одновременно перегретый пар из пароперегревателя 17 через патрубок отвода перегретого пара 18 через общий коллектор перегретого пара 19 распределяется по трем группам многоствольного соплового аппарата 20 для подачи через сопла 21 в сушильную камеру 1. Для подачи во входную зону сушильной камеры 1 перегретый пар охлаждают до температуры 85-95°С посредством регуляторов давления 22а и температуры 23а. Пар с температурой 85-95°С распределяется первой группой сопел 21, расположенных равномерно по длине и по равноудаленным дугам поперечных сечений цилиндрического корпуса сушильной камеры 1 и подается, как вдоль сушильной камеры, так и поперек нее, образуя второй попутно-перекрестный поток пара. Таким образом, введенные во входную зону сушильной камеры отходы, подвергаются обработке и попутными и перекрестными потоками пара. Одновременно с воздействием попутно-перекрестными потоками пара отходы, поступившие в сушильную камеру 1, перемещаются по длине сушильной камеры толкающе-перемешивающими лопастями 30 и подвергаются ворошению плоскими трубчатыми ворошителями 31. Для более равномерной обработки перемещаемых по длине сушильной камеры отходов оси соседних лопастей 30 и плоскости соседних ворошителей 31 взаимно перпендикулярны. В результате такой обработки в условиях возникающего трения фракций отходов одни о другие, а также об элементы конструкции сушильной камеры 1, происходит более полная подсушка обрабатываемых отходов и измельчение влажных фракций отходов, в частности, пищевых. Влага из ТКО более полно испаряется с поверхности фракций, поскольку она подводится из внутренних слоев в таком количестве, что поверхность остается влажной (подвод из крупных пор). В зависимости от массы поступающих в объем ТКО и их начальной влажности продолжительность подсушки может составлять от 0,5 до 1,5 часов.
По мере продвижения обрабатываемых отходов по длине сушильной камеры 1, они подвергаются в центральной зоне сушильной камеры обработке, аналогичной обработке во входной зоне сушильной камеры 1, но при температуре 105-125°С подачи второго потока попутно-перекрестного пара через вторую группу сопел 21 многоствольного соплового аппарата 20, равномерно расположенных по длине и по равноудаленным дугам поперечных сечений цилиндрического корпуса сушильной камеры 1. Температуру подаваемого перегретого пара варьируют в диапазоне 105-125°С посредством регуляторов давления 22б и температуры 23б. Принудительное перемещение по длине сушильной камеры с одновременным ворошением в условиях обработки попутно-перекрестным потоком перегретого пара углубляет и ускоряет процесс сушки. Повышается степень отделения влажных фракций от остальных.
По мере прохождения отходов вдоль сушильной камеры 1 к выходу из нее в выходной зоне сушильной камеры 1 их подвергают обработке, аналогичной обработке в предыдущих зонах сушильной камеры 1, но при температуре попутно-перекрестного потока перегретого пара 130-160°С, подаваемого через третью группу сопел 21 многоствольного соплового аппарата 20, расположенных равномерно по длине и по равноудаленным дугам поперечных сечений цилиндрического корпуса сушильной камеры 1, и нагретого посредством регуляторов давления 22в и температуры 23в.
Отработанный пар, насыщенный парами, выделившимися в процессе сушки, через выпускное устройство отработанного пара 12, расположенное на выходе сушильной камеры 1, подают в конденсатор 13 и посредством водяного насоса 14 через возвратную магистраль 15 и патрубок подачи сконденсированного отработанного пара 16 направляют в парогенератор 17, создавая замкнутый цикл теплоносителя. Из пароперегревателя 17 перегретый пар подают в новый цикл обработки следующей партии ТКО. Перед пароперегревателем 17 на выходе из конденсатора 13 отработанный пар может быть подвергнут многостадийной очистке, например, на зернистом фильтре, сорбционном фильтре и модуле ультрафильтрации. В качестве выпускного устройства отработанного пара 12 используют клапан сброса, а в качестве пароперегревателя может быть использован трубчатый проточный перегреватель с газоплазменным обогревом.
Высушенные отходы через открытый люк 7, расположенный в нижней части выходной зоны сушильной камеры 1, транспортирующим устройством продвигают в герметичный накопительный бункер выгрузки высушенных отходов 3. После выгрузки всех высушенных отходов герметизирующую крышку 5 открывают и высыпают отходы в сортировочную камеру 8, сообщенную с атмосферой. Герметизирующую крышку 5 закрывают. После чего установка готова к новому циклу обработки новой партии ТКО. Сортировочная камера 8 снабжена наклонным виброситом 9, через которое высушенные влажные фракции, имеющие меньший размер частиц, отсеиваются и попадают в лоток мелких частиц 10, а остальные высушенные и измельченные отходы, включая в том числе, отработанные источники тока, поступают в лоток отвода крупных частиц 11, откуда поступают на дальнейшую сортировку. Отделенные высушенные влажные фракции из лотка мелких частиц 10 подвергают рециклингу.
Предложенная конструкция транспортирующего устройства, с установленными на едином валу 24 шнеком 26, толкающе-перемешивающими лопастями 30 и ворошителями 31 в совокупности с конструкцией многоствольного соплового аппарата 20 позволяет вести обработку отходов попутно-перекрестными потоками перегретого пара при одновременных принудительной транспортировке и ворошении отходов, что позволяет существенно интенсифицировать процесс сушки ТКО, представляющих собой смесь многочисленных фракций бытовых отходов, смешанных и хаотично связанных между собой, разных размеров и степени влажности, с ограниченной сыпучестью.
Таким образом, предложенные способ и установка обработки твердых коммунальных отходов позволяют интенсифицировать процесс сушки, повысить степень их очистки от влажных фракций, что приводит к увеличению количества и качества вторичных материальных ресурсов и снижает количество отходов, направляемых на полигонное захоронение, что в свою очередь сокращает количество земель, отчуждаемых под полигонное захоронение и снижает риски загрязнения окружающей среды.
1. Способ обработки твердых коммунальных отходов, характеризующийся тем, что несортированные твердые коммунальные отходы после освобождения от крупногабаритного мусора подвергают цикличной обработке в условиях герметичности и термоизоляции путем трехстадийной сушки попутно-перекрестными потоками перегретого пара при их одновременных принудительной транспортировке и ворошении с последующим отводом отработанного пара и механическим разделением высушенных отходов на высушенные влажные фракции и сухие отходы, свободные от высушенных влажных фракций, при этом первую стадию сушки ведут при температуре 85-95°С, вторую стадию - при температуре 105-125°С, третью стадию - при температуре 130-160°С, высушенные влажные фракции направляют на рециклинг, сухие отходы, свободные от высушенных влажных фракций, направляют на дальнейшую сортировку, отработанный пар конденсируют, нагревают до состояния перегретого пара с температурой 105-125°С, делят на четыре потока и подают попутно-перекрестно транспортировке отходов, один из которых подают равномерно рассредоточенно по всем трем стадиям сушки, второй охлаждают до 85-95°С и подают на первую стадию сушки, третий с температурой 105-125°С подают на вторую стадию сушки, а четвертый нагревают до 130-160°С и подают на третью стадию сушки.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что после конденсации отработанного пара его подвергают очистке.
3. Установка для обработки твердых коммунальных отходов, характеризующаяся тем, что представляет собой герметичную термоизолированную систему, содержащую сушильную камеру с цилиндрическим корпусом, сообщающуюся с герметичными накопительными бункерами подачи исходных и выгрузки высушенных отходов, расположенными на входе в сушильную камеру и на выходе из нее соответственно, с выпускным устройством отработанного пара, соединенным последовательно с конденсатором отработанного пара, пароперегревателем с патрубками подачи сконденсированного отработанного пара из конденсатора и отвода перегретого пара, соединенным через общий коллектор перегретого пара с многоствольным сопловым аппаратом подачи перегретого пара в сушильную камеру, сопла которого расположены на внутренней поверхности цилиндрического корпуса заподлицо с ней тремя группами, равномерно распределенными в нижней части цилиндрического корпуса по его длине, при этом установка снабжена двухсекционным транспортирующим устройством, на едином валу которого, расположенном коаксиально цилиндрическому корпусу сушильной камеры и снабженном паропроводом, соединенным с патрубком отвода перегретого пара пароперегревателя, установлены первая секция, выполненная в форме шнека и расположенная в накопительном бункере подачи исходных отходов, и вторая секция, расположенная собственно в сушильной камере и представляющая установленные на перфорированном валу с форсунками попеременно чередующиеся толкающе-перемешивающие лопасти и плоские трубчатые ворошители, причем оси соседних лопастей, а также плоскости соседних ворошителей взаимно перпендикулярны, накопительные бункеры подачи исходных отходов и выгрузки высушенных отходов снабжены герметизирующими крышками, а накопительный бункер выгрузки высушенных отходов снабжен сортировочной камерой с виброситом и лотками отвода мелких и крупных частиц.
4. Установка по п. 3, отличающаяся тем, что между конденсатором отработанного пара и пароперегревателем установлена система очистки конденсата от примесей.
5. Установка по п. 3, отличающаяся тем, что каждая из трех групп многоствольного соплового аппарата содержит сопла, расположенные между собой на одинаковых расстояниях по равноудаленным дугам поперечных сечений цилиндрического корпуса сушильной камеры.
6. Установка по п. 3, отличающаяся тем, что герметичный накопительный бункер выгрузки высушенных отходов сообщен с сушильной камерой посредством открытого люка, расположенного в нижней части сушильной камеры.
7. Установка по п. 3, отличающаяся тем, что сушильная камера установлена под углом 2-5° к горизонту.
