Способ обработки твердых коммунальных отходов

Авторы патента:

Торопов Игорь Викторович (RU)

C10L5/46 - сточных вод, домашних отбросов или уличного мусора

B09B3/00 - Уничтожение твердых отходов или переработка их в нечто полезное или безвредное

B03B9/06 - для прочих отходов

Владельцы патента RU 2774418:

Торопов Игорь Викторович (RU)

Изобретение относится к переработке мусора для использования в качестве топлива для сжигания в энергетических установках и может быть реализовано для использования отходов в качестве классифицированного твердого топлива или его компонента, а также в качестве альтернативного топлива в цементном производстве. Способ обработки твердых коммунальных отходов характеризуется тем, что после негативной и позитивной сортировки твердых коммунальных отходов в устройство для биотермической сушки отходов методом компостирования подают остатки сортировки размером более 100 мм и отсев грохочения размером менее 100 мм. После биотермической сушки отходы направляют на устройство грохочения для разделения на две фракции. Полученную после разделения нижнюю фракцию грохочения размером менее 50 мм, представляющую собой аэробно стабилизированный отсев с содержанием органического вещества менее 10%, отправляют на захоронение (утилизацию), а верхнюю фракцию грохочения - компонент твердого топлива подают на устройство измельчения, где достигают требуемого потребителем фракционного состава топлива твердого из твердых коммунальных отходов влажностью 20% и менее. Перед подачей на устройство измельчения верхнюю фракцию грохочения - компонент твердого топлива подают на магнитный сепаратор для удаления металлических включений. При этом размер верхней фракции грохочения после разделения составляет более 50 мм, содержание органического вещества в верхней фракции грохочения составляет 70% и более, зольность - менее 10%, теплотворная способность - 10 кДж/кг и более. Изобретение обеспечивает уменьшение влажности отходов, уменьшение их зольности, увеличение теплотворной способности отходов. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к переработке мусора для использования в качестве топлива для сжигания в энергетических установках, и может быть реализовано для использования отходов в качестве классифицированного твердого топлива или его компонента с характеристиками, соответствующими нормативно-технической документации, а также в качестве альтернативного топлива в цементном производстве [МПК B03B 9/06, B07B 9/00, B09B 3/00, C10L 5/48, F23G 5/02].

Из уровня техники известен СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ МУСОРА, БРИКЕТИРОВАННОЕ ТОПЛИВО И ПРИСАДКА [RU2109035, опубл. 20.04.1998], который включает предварительную сортировку и переработку исходного мусора с отделением фракции мягкого мусора, содержащего органические остатки, измельчение этой фракции, смешение с измельченным углем, добавление жиросодержащих остатков, например отбеливающей земли, уплотнение смеси в брикеты, последующее их сжигание, при этом брикетированное топливо содержит смесь в равных по массе частях измельченного угля и фракции мягкого мусора, содержащего органические остатки, и жиросодержащие остатки, например отбеливающую землю, а присадка к сжигаемому углю содержит фракцию мягкого мусора, содержащего органические остатки, и жиросодержащие остатки, например отбеливающую землю.

Существенным недостатком аналога является обусловленная предложенным способом необходимость добавления к переработанным твердых коммунальных отходов (ТКО) угля или угольной пыли, что приводит к повышенным выбросам углекислого газа и серы, также полученное топливо обладает высокой зольностью, которая не позволяет сжигать топливо максимально эффективно.

Из уровня техники известен СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТОПЛИВА ИЗ ТВЕРДЫХ КОММУНАЛЬНЫХ ОТХОДОВ [RU2729638, опубл. 12.08.2020], включающий прием исходных ТКО, их сортировку с отсевом негорючих фракций, таких как элементы питания, камни, отходы стройматериалов, стеклобой и керамика, уличный смет, пищевые отходы, листья и др., извлечение вторичных материалов: бумаги, ветоши, пластика, в том числе черных и цветных металлов, измельчение оставшейся влажной горючей массы, ее сушку, дальнейший подогрев и термопластическую экструзию, отличающийся тем, что оставшуюся горючую массу влажностью более 15% предварительно обезвоживают в шнековых прессах, валковых прессах, сушилах либо другим образом до влажности 5÷15%, измельчают до фракции 5÷50 мм, подогревают до температуры 180÷250°С и подвергают термопластической экструзии с получением топливных гранул или брикетов, а отходящие при подогреве горючей массы пары воды и газообразные продукты подвергают очистке от содержащихся в них галогенводородов. Технический результат заключается в повышении физико-механической прочности получаемого твердого (RDF) топлива, в повышении водопоглощения, в предотвращении попадания галогенов в изготовленное топливо, в снижении энергоемкости его производства, а также в улучшении экологической обстановки, в том числе за счет уменьшения объема вывозимых на полигоны ТКО «хвостов».

Недостатком аналога является повышенное энергопотребление, обусловленное этапом подогрева обрабатываемой массы ТКО до температуры 180…250°С перед выполнением термопластической экструзии с получением топливных гранул или брикетов.

Наиболее близким по технической сущности является СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ТВЕРДОГО БИОТОПЛИВА ИЗ ТВЕРДЫХ КОММУНАЛЬНЫХ ОТХОДОВ [RU2749055, опубл. 03.06.2021], включающий сортировку ТКО на две фракции, мелкую - до 80 мм и крупную - более 80 мм, характеризующийся тем, что при сортировке крупной фракции осуществляют отбор компонентов биогенного происхождения, с последующим измельчением компонентов биогенного происхождения. Технический результат заключается в улучшении качества топлива за счет полного исключения опасных компонентов.

Основной технической проблемой прототипа является повышенное энергопотребление (сушка компонентов после отсева), а также повышенная зольность (более 10%) в совокупности с пониженным содержанием органического вещества (менее 70%), что приводит к снижению эффективности использования ТКО в качестве топлива.

Задачей изобретения является устранение недостатков прототипа.

Техническим результатом изобретения является уменьшение влажности отходов, уменьшение зольности, увеличение теплотворной способности отходов.

Указанный технический результат достигается за счет того, что способ обработки твердых коммунальных отходов, характеризующийся тем, что после негативной и позитивной сортировки твердых коммунальных отходов в устройство для биотермической сушки отходов методом компостирования подают остатки сортировки размером более 100 мм и отсев грохочения размером менее 100 мм, после чего отходы после биотермической сушки направляют на устройство грохочения для разделения на две фракции, при этом полученную после разделения нижнюю фракцию грохочения размером менее 50 мм, представляющую собой аэробно стабилизированный отсев с содержанием органического вещества менее 10%, отправляют на захоронение (утилизацию), а верхнюю фракцию грохочения - компонент твердого топлива подают на устройство измельчения, где достигают требуемого потребителем фракционного состава топлива твердого из твердых коммунальных отходов влажностью 20% и менее, отличающийся тем, что перед подачей на устройство измельчения верхнюю фракцию грохочения - компонент твердого топлива подают на магнитный сепаратор для удаления металлических включений, размер верхней фракции грохочения после разделения составляет более 50 мм, содержание органического вещества в верхней фракции грохочения составляет 70% и более, зольность - менее 10%, теплотворная способность - 10 кДж/кг и более.

В частности, остатки сортировки размером более 100 мм и отсев грохочения размером менее 100 мм подают в устройство для биотермической сушки отходов методом компостирования совместно.

В частности, остатки сортировки размером более 100 мм и отсев грохочения размером менее 100 мм подают в устройство для биотермической сушки отходов методом компостирования отдельно друг от друга.

Краткое описание чертежей.

На фиг. 1 показана блок-схема обработки твердых коммунальных отходов.

На фиг. 1 обозначено: о1 – остатки сортировки, о2 – отсев грохочения, 1 – устройство для биотермической сушки отходов методом компостирования, 1а – отходы после биотермической сушки, 2 – устройство грохочения, 2а – верхняя фракция грохочения-компонент твердого топлива, 2б – нижняя фракция грохочения, 3 – магнитный сепаратор, 3а – верхняя фракция грохочения после удаления металлических включений, 4 – устройство измельчения, 4а – топливо твердое из твердых коммунальных отходов.

Осуществление изобретения

При реализации предлагаемого способа обработки ТКО отсев грохочения ТКО при их негативной (выделение ручным или механизированным способом из общего потока сортируемых ТКО опасных отходов, включая хлорорганические отходы, содержание которых в твердом топливе (RDF) ограничено нормативно технической документацией) и позитивной (выделение ручным или механизированным способом из общего потока сортируемых ТКО вторичных материальных ресурсов, которые в качестве вторичного сырья могут иметь потребительский спрос) сортировке, содержащий фракцию менее 100 мм, и остатки сортировки ТКО, содержащие фракцию более 100 мм, раздельно или в смеси направляются на биотермическую сушку в устройство для биотермической сушки отходов методом компостирования в соответствии с техническим решением, описанным в [RU 198939 U1, опубл. 03.08.2020]. После биотермической сушки отходы направляются на устройство грохочения для разделения как минимум на 2 фракции, размером менее 50 мм и более 50 мм. Первая нижняя фракция представляет собой аэробно стабилизированный отсев с содержанием органического вещества менее 10%. Вторая (верхняя) фракция грохочения представляет собой компонент топлива твердого из ТКО влажностью 20% и менее, фракционным составом 50 мм и более, с содержанием органического вещества 70% и более.

При необходимости на выходе устройства грохочения вторая, верхняя фракция подвергается магнитной сепарации для удаления металлических включений.

Далее компонент топлива твердого из ТКО (вторая, верхняя фракция грохочения) подается на устройство измельчения, где достигается требуемый фракционный состав топлива твердого из ТКО, заказанный потребителем.

Заявленное техническое решение используется для изготовления топлива твердого из ТКО с характеристиками, соответствующими требованиям действующей нормативно-технической документации, используемого на любых твердотопливных установках для выработки тепловой, электрической энергии, а также в качестве альтернативного топлива в цементном производстве.

Заявленный технический результат достигается за счет однократной биотермической сушки отходов методом компостирования, что снижает влажность ТКО (до 20% и менее) и при этом позволяет снизить энергопотребление (по сравнению с прототипом); за счет магнитной сепарации верхней фракции грохочения, при которой удаляются металлические включения и таким образом повышается эффективность сгорания топлива из ТКО; за счет повторной операции грохочения для разделения после биотермической сушки отходов, что приводит к более тщательному отбору органического вещества и повышению его процентного содержания (до 70% и более) в топливе, при этом зольность ввиду отсеивания снижается до доли менее 10%, что приводит к повышению теплотворной способности получаемого топлива до 10000 кДж/кг и более.

Пример достижения технического результата

Для реализации предложенного способа твердые коммунальные отходы (мусор от офисных и бытовых помещений, мусор и смёт от уборки парков и зон массового отдыха, отходы очистки воздуховодов вентиляционных систем) подали на устройство грохочения, где была произведена позитивная и негативная их сортировка, после которой отсев грохочения размером менее 100 мм и остатки сортировки размером более 100 м направили на устройство для биотермической сушки методом компостирования.

После биотермической сушки отходы направили на устройство грохочения для разделения на 2 фракции, размером менее 50 мм и более 50 мм. Нижняя фракция составила аэробно стабилизированный отсев с содержанием органического вещества менее 10% (направлен на утилизацию), верхняя фракция грохочения - компонент топлива твердого из ТКО.

На выходе устройства грохочения верхнюю фракцию подвергли магнитной сепарации для удаления металлических включений, на выходе которой получили компонент топлива твердого из бытовых (коммунальных отходов) согласно ГОСТ 33564.

Далее верхнюю фракцию грохочения подали на устройство измельчения, где был достигнут требуемый фракционный состав топлива твердого из ТКО (классифицированного по ГОСТ 33516), заказанный потребителем, со следующими характеристиками:

- влажность 16 %;

- зольность 7%;

- содержание органического вещества 78%;

- теплотворная способность отходов 16500 кДж/кг.

1. Способ обработки твердых коммунальных отходов, характеризующийся тем, что после негативной и позитивной сортировки твердых коммунальных отходов в устройство для биотермической сушки отходов методом компостирования подают остатки сортировки размером более 100 мм и отсев грохочения размером менее 100 мм, после чего отходы после биотермической сушки направляют на устройство грохочения для разделения на две фракции, при этом полученную после разделения нижнюю фракцию грохочения размером менее 50 мм, представляющую собой аэробно стабилизированный отсев с содержанием органического вещества менее 10%, отправляют на захоронение (утилизацию), а верхнюю фракцию грохочения - компонент твердого топлива подают на устройство измельчения, где достигают требуемого потребителем фракционного состава топлива твердого из твердых коммунальных отходов влажностью 20% и менее, отличающийся тем, что перед подачей на устройство измельчения верхнюю фракцию грохочения - компонент твердого топлива подают на магнитный сепаратор для удаления металлических включений, размер верхней фракции грохочения после разделения составляет более 50 мм, содержание органического вещества в верхней фракции грохочения составляет 70% и более, зольность - менее 10%, теплотворная способность - 10 кДж/кг и более.

2. Способ по п. 1, характеризующийся тем, что остатки сортировки размером более 100 мм и отсев грохочения размером менее 100 мм подают в устройство для биотермической сушки отходов методом компостирования совместно.

3. Способ по п. 1, характеризующийся тем, что остатки сортировки размером более 100 мм и отсев грохочения размером менее 100 мм подают в устройство для биотермической сушки отходов методом компостирования отдельно друг от друга.

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к переработке помета при клеточном содержании птицы. Способ глубокой переработки птичьего помета включает подогрев сырья до температуры 30-35°, механическое обезвоживание сырья, сушку, подачу части сырья в реактор для газификации помета, где без доступа кислорода в результате термохимической конверсии получают горючий газ и золу.

Способ получения твердого биотоплива из твердых коммунальных отходов // 2749055

Изобретение описывает способ получения биотоплива из твердых коммунальных отходов (ТКО), включающий сортировку ТКО на две фракции, мелкую - до 80 мм и крупную - более 80 мм, характеризующийся тем, что при сортировке крупной фракции осуществляют отбор компонентов биогенного происхождения, с последующим измельчением компонентов биогенного происхождения.

Способ изготовления топлива из твердых коммунальных отходов // 2729638

Предложен способ переработки твердых коммунальных отходов (ТКО) в твердое топливо (RDF топливо), включающий прием исходных ТКО, их сортировку с отсевом негорючих фракций, таких как элементы питания, камни, отходы стройматериалов, стеклобой и керамика, уличный смет, пищевые отходы, листья и др., извлечение вторичных материалов: бумаги, ветоши, пластика, в том числе черных и цветных металлов, измельчение оставшейся влажной горючей массы, ее сушку, дальнейший подогрев и термопластическую экструзию, отличающийся тем, что оставшуюся горючую массу влажностью более 15% предварительно обезвоживают в шнековых прессах, валковых прессах, сушилах либо другим образом до влажности 5÷15%, измельчают до фракции 5÷50 мм, подогревают до температуры 180÷250°С и подвергают термопластической экструзии с получением топливных гранул или брикетов, а отходящие при подогреве горючей массы пары воды и газообразные продукты подвергают очистке от содержащихся в них галогенводородов.

Способ обработки кислого гудрона // 2709508

Изобретение относится к переработке кислых гудронов. Способ обработки кислого гудрона, заключается в нанесении на поверхность гранул микропористой осадочной породы аморфного кремнезема одного или более слоев, состоящих из кислого гудрона, микронизированного материала, содержащего оксид кальция, и микронизированной микропористой осадочной породы аморфного кремнезема.

Способ переработки твердых коммунальных отходов и устройство для переработки твердых коммунальных отходов // 2677297

Изобретение описывает способ переработки твердых коммунальных отходов, где предварительно извлекают крупногабаритные отходы, а оставшуюся массу измельчают и сушат, при этом измельчение и сушку осуществляют одновременно в барабанной мельнице до конгломерации твердых составляющих оставшейся массы. Также раскрывается устройство для переработки твердых коммунальных отходов, которое содержит подающие конвейеры, тепловой узел, бункер готовой продукции, барабанную мельницу, циклон с одним вентилятором, конденсатор, воздуховоды, заслонку, тепловой узел снабжен отсекателем и другим вентилятором, выход теплового узла через отсекатель и выход подающего конвейера подключены ко входу барабанной мельницы, выход которой через воздуховоды подключен ко входу циклона и через заслонку - ко входу конденсатора, выход которого подключен ко входу теплового узла, выход циклона через дозатор подключен ко входу бункеров готовой продукции.

Фотонный радиолиз отходов // 2607632

Изобретение раскрывает способ получения продукта из отходов, включающий: a) обеспечение отходов; b) воздействие на отходы низкочастотным макроволновым излучением с длиной волны в диапазоне от 700 нм до 1 мм, с достижением температуры от 205°С до 900°С и давления от 1,0 бар до 19,0 бар, с образованием вследствие этого угля; при этом указанные отходы подвергают воздействию излучения в реакционном сосуде, имеющем двойную металлическую стенку, с обеспечением нагрева наружной металлической стенки указанного реакционного сосуда с помощью первичного источника излучения, нагретого до по меньшей мере 700°С, вследствие чего указанная наружная стенка препятствует переносу тепловой энергии путем проводимости и конвекции и в результате чего указанная наружная металлическая стенка представляет собой вторичный источник излучения для указанного материала, содержащегося в пределах указанной внутренней металлической стенки; и где указанные отходы содержат углерод в количестве от 9 до 85%, водород в количестве от 1 до 15% и кислород в количестве от 0 до 65% в пересчете на сухую массу материала.

Способ производства высушенного горючего материала // 2604724

Изобретение раскрывает способ производства высушенного горючего материала, включающий в себя: этап смешивания со смешиванием множества частиц, изготовленных из горючего материала, содержащего влагу, и дегидрирующей жидкости, изготовленной из эмульсии, содержащей синтетическую смолу, для формирования смеси, в которой поверхности частиц вступают в контакт с дегидрирующей жидкостью; а также этап сушки с формированием покрытия из синтетической смолы, изготовленного из дегидрирующей жидкости, высушенной на поверхностях частиц, с испарением влаги из частиц, чтобы сформировать покрытые частицы, включающие в себя частицы, имеющие пониженный процент влагосодержания, и покрытие из синтетической смолы, которое покрывает поверхность частиц, причем синтетическая смола, содержащаяся в дегидрирующей жидкости, представляет собой акриловую смолу, уретановую смолу или поливинилацетатную смолу, при этом получают высушенный горючий материал, образованный из покрытых частиц.

Способ переработки помёта птиц в топливные брикеты // 2599130

Изобретение раскрывает способ переработки помета птиц в топливные брикеты, предусматривающий предварительную подготовку компонентов исходного сырья, дозирование каждого компонента, измельчение исходного сырья, смешивание в смесителе принудительного типа с получением однородной массы, подготовленную массу подают в загрузочную воронку брикетера, в котором происходит уплотнение массы и формование формы и длины брикета, последующую сушку брикетов, при этом измельчение исходного сырья осуществляют после его перемешивания в смесителе, перед подачей на брикетирование, измеряют влажность полученной после измельчения массы и в зависимости от ее величины выбирают величину давления формования брикетов из диапазона 0, 2-1,0 МПа, сушку брикетов осуществляют в диапазоне температур 50-100°С в три этапа с различной выдержкой времени на каждом этапе, причем на первом этапе при температуре 50-60°С в течение 20-40 минут, на втором этапе при температуре 75-85°С в течение 3-4 часов, а на третьем этапе при температуре 80-100°С в течение 50-70 минут, затем брикеты охлаждают до температуры 40-30°С естественным или принудительным путем.

Аппарат для производства твердого топлива и способ производства твердого топлива // 2598375

Изобретение раскрывает аппарат (10; 110; 210; 310) для производства твердого топлива, включающий в себя: средство (10А; 210A; 310A) для изготовления смеси, выполненное чтобы изготавливать смесь (3) путем перемешивания горючих отходов (1), содержащих влагу, и дегидрирующего агента (2), служащего для ускорения удаления влаги из горючих отходов; средство (30; 130; 230) для хранения смеси, выполненное в виде цилиндра и с возможностью его вращения, и с возможностью хранения смеси (3) во внутреннем пространстве (30S; 130S, 230S); средство (33) для забора воздуха, выполненное с возможностью подачи атмосферного воздуха в средство для хранения смеси; средство (41; 241) отвода воздуха, выполненное с возможностью выпуска отработавшего воздуха из средства для хранения смеси; приводное устройство (51; 151; 251), выполненное с возможностью вращения средства для хранения смеси; средство (60; 160; 260) управления, выполненное с возможностью управления работой приводного устройства; и средство (72; 272) для измельчения, выполненное с возможностью измельчения смеси (3), содержащейся в средстве для хранения смеси, при этом дегидрирующий агент представляет собой вещество для обработки, изготовленное из эмульсии, содержащей синтетическую смолу; и средство для измельчения размещено вдоль внутренней периферийной стены (31; 231) средства для хранения смеси и выполнено с возможностью перемещения смеси (3) вверх во внутреннем пространстве и с обеспечением смеси (3) возможности свободного падения сверху во внутреннем пространстве с помощью вращения средства для хранения смеси.

Экологически чистый и высокоэффективный способ получения твердого топлива с использованием органических отходов с высоким содержанием воды и комбинированная теплоэлектрическая система с использованием данного способа // 2586332

Настоящее изобретение относится к экологически чистому и высокоэффективному способу получения твердого топлива с использованием органических отходов с высоким содержанием воды, который включает: (a) стадию смешивания отходов, на которой органические отходы с высоким содержанием воды и твердые бытовые отходы подаются в реактор на Fe основе и смешиваются; (b) стадию гидролиза, на которой в реактор на Fe основе подается высокотемпературный пар для гидролиза смеси; (c) стадию снижения давления, на которой пар из реактора сбрасывается и давление внутри реактора быстро, чтобы обеспечить низкомолекулярный вес органических отходов после стадии (b) или так, чтобы увеличить удельную площадь поверхности бытовых отходов после стадии (b); (d) стадию вакуума или дифференциального давления для удаления воды; и (e) стадию получения твердого топлива, на которой продукт реакции после стадии (d) подвергается естественной сушке и компрессионному прессованию с получением твердого топлива с содержанием воды от 10 до 20%.

Установка для низкотемпературного термолиза твердых коммунальных и промышленных отходов // 2773396

Изобретение относится к установке для переработки твердых коммунальных и промышленных отходов с использованием низкотемпературного термолиза. Технический результат - повышение эффективности термолизной переработки ТКО с различными физико-механическими характеристиками, повышение качества получаемой продукции, а также эксплуатационной надежности трубчатого реактора и его устройств.