початок розділу Виробничі, аматорські радіоаматорські Авіамодельний, ракетомодельного Корисні, цікаві	хитрощі майстру електроніка фізика технології винаходи	таємниці космосу таємниці Землі таємниці Океану хитрощі Карта розділу
Використання матеріалів сайту дозволяється за умови посилання (для сайтів - гіперпосилання)

ВИНАХІД
Патент Російської Федерації RU2293918

СПОСІБ ТЕРМІЧНОЇ ПЕРЕРОБКИ ПОБУТОВИХ ВІДХОДІВ
І ПРИСТРІЙ ДЛЯ ЙОГО ЗДІЙСНЕННЯ

Ім'я винахідника: Неклеса Анатолій Тимофійович
Ім'я патентовласника: Неклеса Анатолій Тимофійович
Адреса для листування: 49027, г. Днепропетровск, ул. Дзержинського, 35Б, корп.1, кв.13, А.Т. Неклеса
Дата початку дії патенту: 2005.06.17

Об'єкт винаходу: Спосіб термічної переробки побутових відходів та пристрій для його здійснення. Область застосування: Переробка побутових і промислових відходів, що містять органічні речовини, а й рослинних відходів в сільськогосподарському виробництві. Спосіб термічної переробки побутових відходів включає підготовку, завантаження в шахту, нагрів в плазмових струменях в окислювальному середовищі з циркуляцією газів в герметизированном реакційному просторі з подальшим випуском утворюються розплавів шлаку, металу і газів з очищенням і утилізацією останніх, повернення частини газів, що відходять в реакційний простір. Підготовлені відходи піддають об'ємному стиску, нейтралізують виділену рідку фазу, а отриманий твердий продукт направляють на підсушування, яку виробляють тепловим впливом відходить після утилізації газу. Підсушений продукт періодично завантажують в шахтну піч без теплового впливу плазмових струменів. Після повного завантаження печі продукт ущільнюють при одночасному нагріванні продуктів плазмовими струменями, при цьому в процесі ущільнення знижують вихідний рівень стовпа продуктів в реакційному просторі печі зі швидкістю, пропорційною швидкості газифікації. Отриманий піролізний газ за рахунок тиску в шахтної печі, яке створюють плазмотронами, відводять з верхньої частини шахтної печі, перепускают через систему газоочистки, акумулюють в ресівері і направляють на утилізацію теплової та хімічної енергії. Робочим тілом плазмотронов служать очищений, стиснений в компресорі газ, що відходить після підсушування, і вода, а що залишилися в шахтної печі відходи ущільнюють і плавлять плазмовим струменем, після чого зливають метал і шлак з шахтної печі. Технічний результат: забезпечення високої продуктивності при переробці сміття з підвищеними екологічними параметрами.

ОПИС ВИНАХОДИ

Взаємопов'язана група винаходів відноситься до техніки переробки побутових і промислових відходів, що містять органічні речовини, а й рослинних відходів в сільськогосподарському виробництві.

Відомий спосіб піролізу твердих побутових відходів, що включає завантаження відходів з подальшим їх подрібненням і подачею в реактор піролізу, що обігрівається спалюванням в навколишньому його сорочці пиролитического газоподібного палива, вивантаження відходів з відділенням фракцій чорних металів, введення солей в піролізний газ за реактором для зв'язування токсичних газоподібних речовин , подальшу очистку газів від солей і подачу очищеного піролізного газу в камеру спалювання, поділ газів, що відходять з камери спалювання на два потоки і подачу одного з них в котел-утізізатор для вироблення пари, а іншого в сорочку реактора, в якому здійснюють циркуляцію потоків газів шляхом відбору частини очищених піролізних газів за газоочисниками з подальшим нагріванням її в камері спалювання і подачею в реактор, в якому здійснюють спільне пересипання і ворушіння відходів струменями очищених піролізних газів, а горючі гази з сорочки реактора відсмоктують, змішують зі свіжим повітрям і суміш газів подають в камеру спалювання (А.с. СРСР №1548601, кл. F 23 G 5/027, пріоритет 20.01.88, дата публікації Бюл. №9, 1990).

Недолік способу полягає в складності технологічної схеми, а отримані продукти потребують подальшої нейтралізації і переробці, що частково веде до значних навантажень на навколишнє середовище.

Найбільш близьким за технічною сутністю і досягається результату (прототип) прийнятий спосіб термічної переробки побутових відходів в шахтній печі, що включає підготовку, завантаження в шахту, нагрів в плазмових струменях в окислювальному середовищі з подальшим випуском утворюються розплавів шлаку, металу і газів з очищенням і утилізацією останніх , відповідно до винаходу переробку ведуть в герметизированном реакційному просторі, а гази пропускають спочатку через що утворився розплав, після чого впливають на них електроіскровим розрядом, а частина, що відходять після очищення газів повертають в реакційний простір, при цьому в реакційній зоні здійснюють циркуляцію газів, а шлак перед випуском підігрівають (Патент Росії №1836603, кл. F 23 G 5/00, пріоритет 24.06.91, дата публікації Бюл. №31, 1993).

Однак відомий спосіб не придатний для обробки таких відходів, як, наприклад, пастоподібні, а й рідкі субстанції, як з точки зору техніки та рентабельності, так і в екологічному відношенні, отримуючи при цьому придатні для повторного застосування сировинні матеріали, крім того, до недоліків слід віднести низьку ефективність використання фізичної теплоти піролізних газів.

Відомо пристрій для переробки сміття та побутових відходів, що містить корпус, футерований вогнетривким матеріалом, завантажувальний бункер, що звужується донизу з вікном в нижній частині, що прилягає до корпусу, і кришкою у верхній частині, патрубки подачі газу і повітря і відводу газів, при цьому корпус по висоті розділений на зони сушки, піролізу і спалювання за допомогою парних стулок, розташованих під кутом один до одного, причому пари стулок, розташовані на вході і виході в корпус, виконані суцільними, а пари стулок, що розділяють зони, виконані з отворами, патрубок подачі газу і повітря розташований над парою стулок, розташованих на виході, а патрубок відводу газів, що відходять - над парою стулок, розташованих на вході, а бункер забезпечений патрубком відводу повітря (Патент Росії №2023211, кл. F 23 G 5/00, пріоритет 18.06.92 , дата публікації Бюл. №21, 1994).

Технологія переробки сміття та побутових відходів, що здійснюється в описаному реакторі, є непродуктивною і неефективною внаслідок низького ступеня управління і підтримки температурного рівня процесів, що відбуваються паралельно в сусідніх зонах з урахуванням певних вимог до складу і розмірам вихідної сировини.

Найбільш близьким за технічною сутністю і досягається результату (прототип) прийнято пристрій для термічної переробки побутових відходів, що включає шахту з завантажувальним пристроєм у верхній частині, плазмові пальники, встановлені в надгірній зоні шахти по її периметру, летку для випуску шлаку і газохід для газів, що відходять, відповідно до винаходу воно забезпечене примикає до горну шахти підсклепінного ванній з вічком для випуску розплаву металу, а герметичні робочі простору шахти і ванни розділені вертикальною перегородкою з вікном в придонному частини з утворенням гідрозатвори, причому вічка для випуску шлаку виконана сифонной і розташована на далекому від шахти кінці ванни з рівнем зливного порога вище вікна перегородки, а газохід встановлений перед вічком, в якому встановлено Електророзрядне пристрій, при цьому в ванні із зливним порогом сифонной льотки встановлений один електропічний електрод або плазмотрон, а по периметру шахти над плазмотронами розташовані паливні пальники (Патент Росії № 1836603, кл. F 23 G 5/00, пріоритет 24.06.91, дата публікації Бюл. №31, 1993).

Недоліком пристрою є низька продуктивність печі, обумовлена ​​двоступінчастим процесом - спалювання і піроліз, крім того, пристрій не призначений для переробки таких відходів, як рідкі субстанції, пастоподібні відходи та інші матеріали, що володіють високими в'язкопружні властивості.

В основу першого з групи винаходів поставлено завдання удосконалення способу термічної переробки побутових відходів, в якому за рахунок створення замкнутої технологічної системи переказу відходів в металеву, шлакову і газову складові і утилізації при цьому тепла і хімічної енергії газів, що відходять для енергопреобразующіх пристроїв, нейтралізації виділеної рідкої фази з відходів, забезпечити ефективність переробки відходів, скоротити шкідливі викиди в атмосферу і підвищити продуктивність процесу.

В основу другого з групи винаходів поставлена ​​задача удосконалення пристрою для термічної переробки побутових відходів, в якій шляхом зміни конструкції реактора, а й технологічної схеми компонування вузлів і зв'язків між ними, можна забезпечити економічно вигідний режим роботи пристрою, підвищити його питому продуктивність і знизити забруднення навколишнього середовища.

Перша поставлена ​​задача вирішується тим, що в способі термічної переробки побутових відходів, що включає підготовку, завантаження в шахту, нагрів в плазмових струменях в окислювальному середовищі з циркуляцією газів в герметизированном реакційному просторі з подальшим випуском утворюються розплавів шлаку, металу і газів з очищенням і утилізацією останніх , повернення частини газів, що відходять в реакційний простір, відповідно до винаходу підготовлені відходи піддають об'ємному стиску, нейтралізують виділену рідку фазу, а отриманий твердий продукт направляють на підсушування, яку виробляють тепловим впливом відходить після утилізації газу, періодично завантажують підсушений продукт в шахтну піч без теплового впливу плазмових струменів, а після повного завантаження печі продукт ущільнюють при одночасному нагріванні продуктів плазмовими струменями, при цьому в процесі ущільнення знижують вихідний рівень стовпа продуктів в реакційному просторі печі зі швидкістю, пропорційною швидкості газифікації, а отриманий піролізний газ за рахунок тиску в шахтної печі, яке створюють плазмотронами, відводять з верхньої частини шахтної печі, перепускают через систему газоочистки, акумулюють в ресівері і направляють на утилізацію теплової та хімічної енергії, при цьому робочим тілом плазмотронов служать очищений, стиснений в компресорі газ, що відходить після підсушування, і вода, а що залишилися в шахтної печі відходи ущільнюють і плавлять плазмовим струменем, після чого зливають метал і шлак з шахтної печі.

Спосіб включає чотири етапи:

- Підготовка відходів, екологічне знешкодження в них рідкої фази і сушка;

- Завантаження, ущільнення осушених відходів в шахтній печі з одночасним нагріванням їх в окислювальному середовищі плазмовими струменями, піроліз і отримання піролізного газу;

- Транспортування піролізного газу по замкнутому тракту, що включає очищення і утилізацію тепла, використання газів, що відходять для отримання електроенергії та пари, виділення і акумулювання конденсату води, використання її і піролізного газу для роботи плазмотронів, повернення частини води в теплообмінник і відбір з нього нагрітого газу для сушки відходів;

- Отримання металу і шлаку в результаті впливу плазмової струменем на ущільнений шар відходів в печі, отриманих після піролізу.

Послідовність здійснюваних дій даного процесу, регулювання теплового режиму в печі шляхом зміни потужності і витрат плазмообразующего газу в плазмотронах, забезпечують достатню гнучкість технологічного процесу щодо температурних умов на окремих етапах, що призводить до повної утилізації відходів в заданому режимі і завершеності всього технологічного циклу при збереженні чистоти навколишнього середовища.

Друга поставлена ​​задача вирішується тим, що в пристрої для термічної переробки побутових відходів, що включає шахтну піч з завантажувальним пристроєм, плазмотрони, встановлені в нижній частині шахтної печі, льотки для випуску шлаку і розплаву металу, додатковий плазмотрон і газохід для газів, що відходять, відповідно до винаходу, шахтна піч у верхній торцевій частині забезпечена штоком з перфорованим поршнем з розміщеними в ньому термопарами і встановленим в порожнині печі з можливістю фіксованого поздовжнього переміщення по висоті реакційного простору печі, при цьому термопари електрично пов'язані з блоком пам'яті, механізмом приводу поршня і перемикачем режиму роботи печі, взаємодіє з упором на штоку під час його переміщення, а в нижній частині шахтної печі розташований копильник з додатковим плазмотроном, а вище копильника, по зовнішньому периметру шахтної печі, розташований газовий колектор, пов'язаний з плазмохімічним газогенератором з встановленими в ньому плазмотронами, при цьому завантажувальний пристрій повідомлено з прес-фільтром для зневоднення відходів, з яким послідовно з'єднані пристрій для сушки, шлюзовий пристрій, виконане у вигляді приймальні ємності осушених відходів з двома приводними шиберами, в нижній частині якої встановлено шнековий живильник, пов'язаний з внутрішньою порожниною печі через отвір, виконаний в її боковій стінці, нижче межі верхнього положення поршня, а у верхній частині печі розташований трубопровід відведення піролізного газу, який через зворотний клапан пов'язаний з газоочисниками циклонного типу, пристроєм для видалення сірки і ресивером, вихід якого через керований вентиль і компресор пов'язаний з пристроєм утилізації теплової і хімічної енергії піролізного газу, трубопровід відпрацьованих газів якого через теплообмінник парогенератора з'єднаний з пристроєм для сушіння, а контур газу, що відходить з пристрою сушіння, через повітродувку підключений до плазмохімічним газогенератор і через додатковий теплообмінник, фільтр і компресор - до плазмотронів плазмохимического газогенератора, при цьому плазмотрони плазмохимического газогенератора, в момент розігріву шахтної печі, підключені до зовнішнього джерела електричної енергії і до повітряного компресора, а внутрішня порожнину печі через допоміжну систему підведення з'єднана з пристроєм для сушіння через керуючий вентиль, додатковий плазмотрон, встановлений в копильник, підключений до балона зі зрідженим газом, наприклад пропаном, і до повітряного компресора, а пристрій для сушки забезпечено пластинчастим конвеєром, встановленим по довжині його внутрішньої порожнини. Пристрій утилізації теплової енергії може бути виконано у вигляді газової турбіни або двигуна внутрішнього згоряння, а прес-фільтр забезпечений ємністю для збору рідкої фази, пов'язаної з баком нейтралізації, при цьому поршень виконаний водоохолоджуваним.

Поршень в шахтної печі виконаний перфорованим для забезпечення перетікання газу під час його переміщення, а завдяки наявності встановлених на поршні термопар, електрично пов'язаних з механізмом приводу штока, блоком пам'яті, перемикачем режиму роботи, забезпечується керований реверсивний хід поршня, стиснення відходів в печі при одночасному їх нагріванні, що призводить до зменшення розмірів пустот в завантажених відходах, збільшення теплопровідності відходів і прискоренню їх розігріву.

Наявність поршня з автономним приводом дозволяє в більш широких межах варіювати режим деформації стиснення відходів в шахтній печі, що в комплексі забезпечує істотне підвищення питомої продуктивності печі по переробляється відходів, знижує питомі витрати тепла на переробку і підвищує якість і енергосодержаніе піролізного газу.

Газовий колектор призначений для формування спрямованих нагрітих газових струменів в герметизированном реакційному просторі печі.

Запропонована конструкція шахтної печі забезпечує заданий тепловий режим плазмотронами плазмохимического газогенератора шляхом зміни їх потужності і витрати плазмообразующего газу, а при значному збільшенні висоти шахтної печі і її діаметра, кількість плазмохимических газогенераторів встановлюється з урахуванням масштабного фактора.

Система підготовки відходів включає прес-фільтр, в якому відбувається пресування відходів та відділення рідини від твердої маси, при цьому рідка фаза відводиться в бак, де її нейтралізують, а тверда маса надходить в пристрій для сушки, обладнане, наприклад, пластинчастим конвеєром, і через шлюзовий пристрій - у внутрішню порожнину печі.

Енергія відходить з печі піролізного газу реалізується за допомогою пристроїв утилізації теплової енергії, наприклад двигуна внутрішнього згоряння або газової турбіни з електрогенератором. Відходить з пристрою утилізації газ надходить в теплообмінник парогенератора, з якого газ надходить в пристрій для сушки. Частина газу, що відходить з пристрою для сушіння, через газодувки, фільтр, додатковий теплообмінник і компресор надходить в плазмотрони плазмохимического газогенератора, а друга частина - безпосередньо в плазмохімічний газогенератор.

При значних розмірах шахтної печі і, як наслідок, отримання великих обсягів піролізного газу, для додаткової утилізації тепла, в пристрої після теплообмінника парогенератора встановлена ​​парова турбіна з електрогенератором, відпрацьований пар з якої конденсується в конденсаторі і надходить в резервуар живильної води, з якого насосом подається назад в теплообмінник парогенератора і через керований регулятор на плазмотрони плазмохимического газогенератора.

Таким чином, пристрій дозволяє повністю використовувати теплосодержание відпрацьованого газу, навіть якщо його енергетичне зміст не дуже високо, не надаючи вплив на навколишнє середовище.

Пристрій забезпечує високу продуктивність переробки сміття з підвищеними екологічними параметрами, переробку нерассортірованних відходів, створює умови збільшення обсягів переробки відходів у міру зростання потреб і, при цьому виробляється в самому пристрої електроенергію перетворювати в тепло плазмотронами і - в механічну енергію, за рахунок підключення електроустаткування, задіяного в технологічній схемі.

Спосіб здійснюється наступним чином.

Спосіб термічної переробки побутових відходів включає попередній прогрів шахтної печі плазмотронами плазмохимического газогенератора, які на час прогріву працюють від зовнішнього джерела електроенергії і повітряного компресора без відведення відхідних з печі піролізних газів. Після прогріву шахтної печі до температури 150-200 ° С тверді і рідкі побутові відходи направляють в завантажувальний пристрій прес-фільтра, в якому їх піддають об'ємному стиску з одночасним вижиманням рідкої фази, яку збирають в окрему ємність і нейтралізують хімічним розчином. Отриманий твердий продукт направляють на сушку, де в якості гріючого агента служать нагріті в реакційній зоні печі гази, які надходять через допоміжну систему підведення.

При досягненні значень температури внутрішніх стінок печі в діапазоні 300-400 ° С в зоні піролізу, підсушений твердий продукт через шлюзову камеру завантажують в піч без теплового впливу на нього плазмовими струменями. Замикають допоміжну систему підведення агента сушіння і включають контур відходять з печі піролізних газів. Після повного завантаження печі підсушеним продуктом його ущільнюють при одночасному нагріванні плазмовими струменями з регульованою температурою газів на вході в піч від 300 до 600 ° С. У процесі нагрівання йде піроліз органічною складовою відходів. У міру піролізу в процесі ущільнення знижують вихідний рівень стовпа продуктів в реакційному просторі печі зі швидкістю, пропорційною швидкості газифікації.

Вплив тиску та зсувів на твердий продукт відбувається в процесі його нагрівання. Матеріал піддають поступового стиску, при цьому зменшуються розміри наявних в матеріалі порожнеч. В результаті збільшується теплотворність матеріалу, починається інтенсивне тепловиділення всього обсягу матеріалу, що переробляється, що приводить до швидкого розігріву.

Піролізний газ в шахтної печі йде від низу до верху під тиском, необхідним для подолання гідравлічного опору всього стовпа завантаженого матеріалу і забезпечує тиск, який задається споживачем піролізного газу на виході, при цьому тиск газових струменів, що надходять в шахтну піч з плазмохимического газогенератора, регулюють в межах 0 , 05-0,1 МПа через відносного низького вмісту вологи в підсушених твердих продуктах. За рахунок тиску в реакційному просторі печі піролізний газ відводять з її верхній частині і акумулюють в ресівері. Температура газу на виході з печі становить 200-500 ° С. При накопиченні в ресівері достатньої кількості газу, останній, після очищення від твердих частинок і сірки утилізують, наприклад, в двигуні внутрішнього згоряння або в газовій турбіні, з метою отримання електроенергії. Відпрацьований після утилізації газ відводять в теплообмінник парогенератора, а пар подають в парову турбіну, яка приводить в обертання електрогенератор. Для освіти замкнутого термодинамічної циклу, відпрацьований в паровій турбіні пар конденсується, а конденсат акумулюють в резервуарі живильної води, з якого воду знову підводять до теплообмінника парогенератора. Нагріте в теплообміннику газ з температурою 150-200 ° С направляють в зону сушіння підготовлених відходів. Частина газу після сушки, із залишковою температурою 50-120 ° С, за допомогою газодувки направляють в плазмохімічний газогенератор, а другу частину газу фільтрують, знижують його температуру до значення менш 30 ° С і подають на плазмотрони плазмохимического газогенератора. Воду з резервуару живильної води під тиском до 4 атм подають на плазмотрони плазмохимического газогенератора і додатковий плазмотрон. При потужності плазмотрона 0,5 МВт, витрата води становить до 10 г / с. Після кожної повного завантаження печі і термічного розкладання підготовлених твердих відходів, процес піролізу завершується утворенням і накопиченням твердих відходів в копильник і в нижній частині печі.

Що залишилися в результаті піролізу тверді відходи залишаються в нижній частині печі, а іншу частину печі завантажують новими порціями підсушеного твердого продукту, який піддають ущільненню і нагрівання так, як це описано вище. У міру накопичення відходів, що залишилися після піролізу, їх ущільнюють і нагрівають при температурі 1500-2000 ° С плазмовим струменем плазмотрона, встановленого в копильник, до освіти розплаву, після чого зливають отриманий метал і шлак.

Таким чином, для забезпечення екологічної чистоти газів, що відходять побутові відходи піддаються дворазовому розкладанню при температурах, що виключають утворення або збереження складних хімічних сполук.

Енергія отриманого піролізного газу може бути використана різними способами, а й поєднанням декількох способів використання. Пропонований спосіб дозволяє в енергопреобразующіх пристроях використовувати електроенергію, вироблювану в самій системі переробки відходів, і приводити в дію механізми, задіяні для реалізації способу.

На кресленні представлена ​​принципова схема пристрою для термічної переробки побутових відходів.

Пристрій включає шахтну піч 1, виконану з металевого вертикально розташованого корпусу, футерованого вогнетривкою цеглою. У верхній торцевій частині печі на штоку 2 розташований поршень 3, встановлений у внутрішній порожнині печі з можливістю фіксованого поздовжнього переміщення за допомогою механізму 4 приводу. Поршень виконаний з наскрізними отворами 5 для перетоку газу і внутрішніми каналами для охолоджуючого агента (на кресленні не показано). На поршні 3 встановлені термопари 6 і 7. Пристрій і включає блок пам'яті 8, електрично пов'язаний з термопарами 6 і 7, механізмом приводу 4 і перемикачем 9 режиму роботи печі, взаємодіє з упором 10 на штоку 2 під час переміщення останнього. У нижній частині шахтної печі 1 розташований копильник 11 з додатковим плазмотроном 12. У копильник розміщені льотки 13 і 14 для випуску металу і шлаку. По зовнішньому периметру печі 1, вище копильника, розташований газовий колектор 15, з'єднаний теплоізольованим каналом з плазмохімічним газогенератором 16 з встановленими в ньому плазмотронами 17. У верхній частині печі розташований трубопровід 18 відводу піролізного газу з витратоміром 19, який через контролер 20 пов'язаний з механізмом приводу 4. Трубопровід 18 через зворотний клапан 21 з'єднаний з газоочисниками 22 циклонного типу, пристроєм 23 для видалення сірки і її з'єднань і ресивером 24. Завантажувальний пристрій 25 повідомлено з прес-фільтром 26, службовцям для зневоднення відходів і відведення рідкої фази в ємність 27. Бак 28 заповнений речовиною для нейтралізації рідкої фази. З прес-фільтром 26 послідовно з'єднані пристрій 29 для сушіння, шлюзовий пристрій 30, виконане у вигляді приймальні ємності осушених відходів з двома приводними шиберами 31 і 32, в нижній частині якої встановлено шнековий живильник 33, пов'язаний з внутрішньою порожниною печі 1 через отвір 34, виконаний в її боковій стінці нижче межі верхнього положення поршня 3. Пристрій 29 для сушіння забезпечено пластинчастим конвеєром 35, встановленим по довжині його внутрішньої порожнини. Додатковий плазмотрон 12, встановлений в копильник 11, приєднаний до балона 36 із зрідженим газом, наприклад пропаном, і до повітряного компресора 37.

У запропонованому винаході можливе використання будь-яких пристроїв утилізації теплової енергії, що диктується запитами споживача.

На наведеній схемі пристрою для термічної переробки побутових відходів ресивер 24 через керований вентиль 38 з'єднаний з компресором 39, повідомленими з камерою 40 спалювання газотурбінної установки 41, до якої приєднано електрогенератор 42. Трубопровід відводу з турбіни з'єднаний з теплообмінником парогенератора 43. Теплообмінник 43 паропроводом пов'язаний з паровою турбіною 44, яка служить для обертання електрогенератора 45. Трубопровід відводу пара з парової турбіни 44 підключений до конденсатора 46 і далі через конденсаційний насос 47 - до резервуару живильної води 48, з якого вода за допомогою живильного насоса 49 підводиться назад до теплообмінника 43 і через керований регулятор 50 до плазмотронів 17 плазмохимического газогенератора 16 і до додаткового плазмотрону 12. Теплообмінник 43, крім того, газопроводом підключений до пристрою 29 для сушіння, з якого відвідний газопровід через газодувки 51 розгалужується - одна гілка підведена до плазмохімічним газогенератори 16, а друга - через фільтр 52, додатковий теплообмінник 53, компресор 37 на плазмотрони 17 плазмохимического газогенератора 16 і додатковий плазмотрон 12. Плазмотрони 17 плазмохимического газогенератора 16, в момент розігріву шахтної печі підключені до зовнішнього джерела електричної енергії і до повітряного компресора 37, а внутрішня порожнину печі 1 через допоміжну систему 54 з'єднана з пристроєм 29 для сушіння через керований вентиль 55.

Пристрій працює наступним чином

Прогрів шахтної печі 1 здійснюють низькотемпературної плазмою, що генерується плазмохімічним газогенератором 16, в якому на час прогріву печі плазмотрони 17 харчуються від зовнішнього джерела електроенергії і повітряного компресора 37. Зворотний клапан 21 трубопроводу 18 відводу піролізного газу закритий. Через завантажувальний пристрій 25 побутові відходи надходять в прес-фільтр 26, в якому відходи пресують і при цьому відокремлюють рідина від твердої маси. Рідка фаза відводиться в ємність 27, куди одночасно подається нейтралізує речовина з бака 28. Тверді відходи після прес-фільтра надходять в пристрій 29 для сушіння, безпосередньо на пластинчастий конвеєр 35. Під час прогріву печі включають допоміжну систему підведення гарячого газу 54, яка пов'язує внутрішню порожнину печі 1 з пристроєм 29 для сушіння. Прогрів печі 1 здійснюють до отримання значень температур 500-700 ° С внутрішніх стінок. Після прогріву печі відключають керованим вентилем 55 допоміжну систему 54, відкривають шибер 31 і за допомогою конвеєра 35 перевантажують осушене матеріал в приймальну ємність 30. Відключають плазмотрони 17 плазмохимического газогенератора 16, відкривають шибер 32, включають шнековий живильник 33 і через отвір 34 матеріал надходить в шахтну піч до повного заповнення її обсягу. Закривають шибер 32 і включають плазмотрони 17. Включають механізм 4 приводу штока 2. Поршень 3 опускається вниз і ущільнює осушене матеріал в порожнині печі при одночасному його нагріванні плазмовими струменями з регульованою температурою газів на вході в піч від 300 до 600 ° С. У процесі нагрівання відбувається піроліз органічною складовою відходів і при підвищенні тиску газу в печі, спрацьовує зворотний клапан 21 і піролізний газ надходить через газоочисникам 22, пристрій 23 для видалення сірки в ресивер 24. За величиною електричного сигналу, який видає витратомір 19, визначають швидкість газифікації . Під час піролізу, матеріал піддається поступовому стисненню поршнем, який переміщається зі швидкістю, пропорційною швидкості газифікації. Термопарами 6 і 7 контролюють температуру нагрівання поршня в міру його переміщення в сторону зони піролізу.

Режими реверсу поршня визначаються значенням температури нагріву нижній його частині, відповідним віддалі від перемикача 9 режиму роботи печі до місця установки на поршні упору 10, яке підбирається експериментально в залежності від типу матеріалу, що переробляється. Сигнали з термопар 6 і 7 і перемикача 9 режиму роботи печі введені в блок пам'яті 8, вихід якого пов'язаний з механізмом 4 приводу. Якщо під час переміщення поршня його температура досягла 400 ° С після спрацьовування сигналу перемикача 9 режиму роботи печі, то блок пам'яті 8 виробляє сигнал повернення поршня у вихідне положення за допомогою механізму 4 приводу і видає команду на повторну завантаження. Якщо під час переміщення поршня його температура досягла 400 ° С до спрацьовування сигналу перемикача 9, то блок пам'яті 8 видає сигнал на початок плавлення, при цьому відключається плазмохімічний газогенератор 16 і включається додатковий плазмотрон 12, а поршень продовжує рух вниз до температури нагріву 600 ° С його нижньої частини, і після досягнення температури цього значення, поршень повертається у вихідне положення, а плавка триває до закінчення плавлення відходів піролізу.

Після заповнення ресивера піролізні газом вся система приведена в готовність. У цей момент відкривають керований вентиль 38, і газ після очищення через компресор 39 подають на його утилізацію, наприклад в двигун внутрішнього згоряння або на газову турбіну 41. Відпрацьований після утилізації газ відводять в теплообмінник парогенератора 43, пар з якого подають в парову турбіну 44, яка обертає електрогенератор 45. Відібраний в турбіні пар направляють в конденсатор 46, а конденсат акумулюють в резервуарі 48 живильної води, з якого за допомогою живильного насоса 49 окремими трубопроводами воду подають в теплообмінник 43 і через керований регулятор 50 на плазмотрони 17 або додатковий плазмотрон 12. газ з теплообмінника парогенератора 43 подають в пристрій 29 для сушіння. Відходить після сушки газ через газодувки 51 транспортують газовим трактом в плазмохімічний газогенератор 16, а через відходить з газового тракту магістраль газ пропускають через фільтр 52, додатковий теплообмінник 53, в якому газ охолоджують до температури менше 30 ° С, і через компресор 37 направляють в залежності від режиму роботи печі на плазмотрони 17 плазмохимического газогенератора або на додатковий плазмотрон 12. Підготовлений в плазмохімічному газогенераторе газ подають у газовий колектор 15 і далі в реакційну зону печі 1.

Аналіз протікають фізико-хімічних і електротермічних процесів показує, що при використанні заявлених способу і пристрою якісно змінюється механізм утилізації відходів, підвищується ефективність утилізації, збільшується коефіцієнт використання одержуваного тепла за рахунок вироблення електроенергії безпосередньо в процесі переробки відходів і забезпечується екологічна чистота процесу при замкнутої циркуляції теплоносія .

ФОРМУЛА ВИНАХОДУ

1. Спосіб термічної переробки побутових відходів, що включає підготовку, завантаження в шахту, нагрів в плазмових струменях в окислювальному середовищі з циркуляцією газів в герметизированном реакційному просторі з подальшим випуском утворюються розплавів шлаку, металу і газів, з очищенням і утилізацією останніх, повернення частини газів, що відходять в реакційний простір, який відрізняється тим, що підготовлені відходи піддають об'ємному стиску, нейтралізують виділену рідку фазу, а отриманий твердий продукт направляють на підсушування, яку виробляють тепловим впливом відходить після утилізації газу, періодично завантажують підсушений продукт в шахтну піч без теплового впливу плазмових струменів, а після повного завантаження печі продукт ущільнюють при одночасному нагріванні продуктів плазмовими струменями, при цьому в процесі ущільнення знижують вихідний рівень стовпа продуктів в реакційному просторі печі зі швидкістю, пропорційною швидкості газифікації, а отриманий піролізний газ за рахунок тиску в шахтної печі, яке створюють плазмотронами, відводять з верхньої частини шахтної печі, перепускают через систему газоочистки, акумулюють в ресівері і направляють на утилізацію теплової та хімічної енергії, при цьому робочим тілом плазмотронов служать очищений, стиснений в компресорі газ, що відходить після підсушування, і вода, а що залишилися в шахтної печі відходи ущільнюють і плавлять плазмовим струменем, після чого зливають метал і шлак з шахтної печі.

2. Пристрій для термічної переробки побутових відходів, що включає шахтну піч з завантажувальним пристроєм, плазмотрони, встановлені в нижній частині печі, льотки для випуску шлаку і розплаву металу, додатковий плазмотрон і газохід для газів, що відходять, що відрізняється тим, що шахтна піч у верхній торцевій частині забезпечена штоком з перфорованим поршнем з розміщеними в ньому термопарами і встановленим в порожнині печі з можливістю фіксованого поздовжнього переміщення по висоті реакційного простору печі, при цьому термопари електрично пов'язані з блоком пам'яті, механізмом приводу поршня і перемикачем режиму роботи печі, взаємодіє з упором на штоку під час його переміщення, а в нижній частині шахтної печі розташований копильник з додатковим плазмотроном, а вище копильника по зовнішньому периметру шахтної печі розташований газовий колектор, пов'язаний з плазмохімічним газогенератором з встановленими в ньому плазмотронами, при цьому завантажувальний пристрій повідомлено з прес-фільтром для зневоднення відходів , з яким послідовно з'єднані пристрій для сушки, шлюзовий пристрій, виконане у вигляді приймальні ємності осушених відходів з двома приводними шиберами, в нижній частині якої встановлено шнековий живильник, пов'язаний з внутрішньою порожниною печі через отвір, виконаний в її боковій стінці, нижче межі верхнього положення поршня, а у верхній частині печі розташований трубопровід відведення піролізного газу, який через зворотний клапан з'єднаний з газоочисниками циклонного типу, пристроєм для видалення сірки і ресивером, вихід якого через керований вентиль і компресор пов'язаний з пристроєм утилізації теплової та хімічної енергії піролізного газу, трубопровід відходить з пристрою утилізації газу через теплообмінник парогенератора з'єднаний з пристроєм для сушіння, а контур газу, що відходить з пристрою сушіння, через повітродувку підключений до плазмохімічним газогенератор і через додатковий теплообмінник, фільтр і компресор - до плазмотронів плазмохимического газогенератора.

3. Пристрій за п.2, що відрізняється тим, що плазмотрони плазмохимического газогенератора в момент розігріву шахтної печі підключені до зовнішнього джерела електричної енергії і до повітряного компресора, а внутрішня порожнину печі через допоміжну систему підведення з'єднана з пристроєм для сушіння через керуючий вентиль.

4. Пристрій за п.2, що відрізняється тим, що додатковий плазмотрон, встановлений в копильник, підключений до балона зі скрапленим газом, наприклад пропаном, і до повітряного компресора.

5. Пристрій за п.2, що відрізняється тим, що пристрій для сушки забезпечено пластинчастим конвеєром, встановленим по довжині його внутрішньої порожнини.

6. Пристрій за п.2, що відрізняється тим, що пристрій утилізації теплової енергії виконано у вигляді газової турбіни.

7. Пристрій за п.2, що відрізняється тим, що пристрій утилізації теплової енергії виконано у вигляді двигуна внутрішнього згоряння.

8. Пристрій за п.2, що відрізняється тим, що прес-фільтр забезпечений ємністю для збору рідкої фази, пов'язаної з баком нейтралізації.

9. Пристрій за п.2, що відрізняється тим, що поршень виконаний водоохолоджуваним.

Версія для друку
Дата публікації 21.02.2007гг

НОВІ СТАТТІ ТА ПУБЛІКАЦІЇ
	Технологія виготовлення універсальних муфт для бесварочного, безрезьбовиє, бесфлянцевого з'єднання відрізків труб в трубопроводах високого тиску (мається відео)
	Технологія очищення нафти і нафтопродуктів
	Про можливість переміщення замкнутої механічної системи за рахунок внутрішніх сил
	Світіння рідини в тонких діелектричних каналох
	Взаємозв'язок між квантової і класичної механікою
	Міліметрові хвилі в медицині. Новий погляд. ММВ терапія
	магнітний двигун
	Джерело тепла на базі нососних агрегатів