СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ОТХОДОВ Российский патент 1994 года по МПК F23G5/34 

Изобретение относится к переработке бытовых и промышленных отходов.

Известен способ переработки отходов, включающий сжигание отходов в шахте и утилизацию тепловой энергии газов с последующей их очисткой (авт.св. СССР N 976222, кл. F 23 G 5/34, 1982).

Однако этому способу присущи недостатки - необходимость наличия дополнительных площадей, а также загрязнение окружающей среды при извлечении и транспортировании продуктов сжигания на полигоны.

Техническим результатом способа переработки отходов является обеспечение высокой производительности переработки отходов при уменьшении загрязнения окружающей среды.

Указанная задача решена за счет того, что в способе переработки отходов, включающем сжигание отходов и утилизацию тепловой энергии газов, отходы подают в подземные горные выработки через вскрывающие горные выработки и сжигают их при подаче окислителя в зону горения с последующим отводом образовавшихся газов на дневную поверхность через вскрывающие горные выработки, а продуктами сжигания заполняют выработанное пространство, причем часть тепловой энергии газов используют для термической подготовки участков подземного сжигания. При наличии подземного газогенератора отходы подают в зону горения, а при наличии одной или нескольких горных выработок шахты отходы сжигают в этих выработках или в зоне сопряжения вскрывающих выработок с подземной выработкой шахты. При этом продукты сжигания в подземном газогенераторе оставляют на месте их сжигания или перемещают газовоздушным потоком в выработанное пространство, а при сжигании в подземных горных выработках шахты или в зоне сопряжения их с вскрывающими горными выработками перемещают под действием потока газовоздушной смеси или воды, в частности шахтной воды. Кроме того, часть отходов возможно складировать в подземных горных выработках.

При подаче отходов в подземные горные выработки и в зону их горения с последующим отводом образовавшихся газов на дневную поверхность через вскрывающие горные выработки обеспечивают эффективное их сжигание без использования дополнительных площадей на поверхности земли, а использование продуктов сжигания для закладки выработанного пространства улучшает экологическую обстановку окружающей среды. Для более полного заполнения выработанного пространства отходы, не подлежащие сжиганию, целесообразно складировать в подземных горных выработках. Перемещение продуктов сжигания под действием потока воды снижает трудоемкость перемещения их в выработанное пространство, а под действием газовоздушного потока дополнительно обеспечивает непрерывность процесса переработки отходов. В зависимости от условий разработки угольного месторождения отходы подают в зону горения подземного газогенератора или горной выработки, или в зону сопряжения вскрывающих горных выработок с подземной горной выработкой шахты, что позволяет более эффективно использовать подземное пространство. Часть тепловой энергии газов, направленной для термической подготовки участков, обеспечивает сокращение сроков выхода их на номинальный режим работы.

На фиг. 1 показана схема переработки отходов в горных выработках; на фиг. 2 - в подземных газогенераторах.

Способ переработки отходов осуществляется следующим образом.

Промышленные и бытовые отходы подают через одну или несколько вскрывающих горных выработок 1 в подземную горную выработку 2.

Розжиг осуществляют известными средствами с поверхности, например, газовой горелки. Для обеспечения процесса горения отходов направляют через нагнетательную выработку 3 окислитель в зону их горения. В качестве нагнетательной выработки можно использовать выработку 1, через которую подают отходы. Образовавшиеся при сжигании отходов газы поступают в газоотводящую выработку 4. Утилизацию тепловой энергии газов осуществляют с помощью, например, погружного теплообменника 5, установленного в газоотводящей выработке 4. Далее газы проходят механическую и химическую очистку известными средствами, например циклонами 6 и очистным устройством 7, и поступают в тягодутьевое оборудование, например дымосос 8.

Для обеспечения нагнетательно-всасывающего режима подачи окислителя в зону горения отходов на входе нагнетательной выработки 3 устанавливают тягодутьевое оборудование 9. Производительность участка по переработке отходов в горных выработках зависит от размеров горных выработок и расхода окислителя. Поскольку шахта имеет большую протяженность горных выработок, то возможно обеспечение сжигания необходимого количества отходов за счет увеличения зоны горения, с выхода дымососа часть тепловой энергии газа направляют по подземным или поверхностным коммуникациям 10 для термической подготовки участка 11. В результате утилизации тепловой энергии газов теплоноситель в виде горячей воды по трубам 12 поступает к потребителю 13. Продукты сжигания отходов под действием воздушного потока или потока воды, в частности шахтной воды, перемещают по каналам 14 и заполняют выработанное пространство 15. Для более полного его заполнения складируют в нем отходы, не подлежащие сжиганию. При имеющихся угольных запасах, не пригодных для добычи по традиционной технологии, производят их сжигание в подземных газогенераторах 16 (фиг.2). При этом отходы подают через вскрывающую горную выработку 17 в зону огневого забоя 18 подземного газогенератора 16. Подвод окислителя в зону огневого забоя осуществляют по нагнетательной выработке 19. В качестве нагнетательной горной выработки можно использовать выработку 17, через которую подают отходы. Образовавшиеся при сжигании отходов совместно с углем газы поступают в газоотводящую выработку 20. Обеспечение режима подачи окислителя в зону горения отходов, утилизацию тепловой энергии газов, образовавшихся при сжигании отходов и угля, а также термическую подготовку следующего участка сжигания осуществляют аналогично вышеописанному способу переработки отходов в горных выработках. Производительность участка по сжиганию отходов совместно с углем в подземных газогенераторах зависит от скорости подвигания огневого забоя 18 и количества подаваемого окислителя. В случае, когда скорость подвигания огневого забоя не обеспечивает достаточного объема выработанного пространства 21 для размещения продуктов сжигания, их перемещают на некоторое расстояние от места поступления в огневой забой потоком окислителя, подаваемого под давлением в нагнетательную выработку 19. При небольших, но постоянных объемах переработки отходов, целесообразно сжигать их в зоне 22 сопряжения одной или нескольких вскрывающих выработок с подземной горной выработкой. Отвод газов, образовавшихся при сжигании отходов, утилизацию их тепловой энергии, а также перемещение продуктов сжигания отходов осуществляют аналогично вышеизложенному.

П р и м е р 1. Промышленные и бытовые отходы сжигают в подземном газогенераторе на горном отводе станции "Подземгаз" в Кузнецком угольном бассейне. При этом имеющиеся две ранее пробуренные в пласте угля скважины используются в качестве нагнетательной 19 и газоотводящей 20 скважин. Для обеспечения процесса горения отходов с углем устанавливают всасывающий режим поступления воздуха в количестве 1500-2000 нм³/ч в зону горения 18 с помощью дымососа ВГДН-17, установленного на газоотводящей скважине 20. Депрессия на устье газоотводящей скважины составляет до 3500 МПа. В течение суток сжигают 5-10 т угля. В результате этого образуется выработанное пространство 5м³, что позволяет подать в выработанное пространство 21 не менее 2 м³/ч отходов. Увеличение количества подаваемого воздуха до 10000 м³/ч обеспечивает сжигание отходов до 10 м³/ч. На данном газогенераторе имеется 12 скважин, что позволяет увеличить объем сжигаемых отходов в 6 раз, т.е. до 60 м³/ч. Увеличение диаметра скважин до 0,35 м и более позволяет снизить аэродинамическое сопротивление участка сжигания и увеличить размер подаваемых в газогенератор отходов. Температура газа на устье газоотводящей скважины составляет 170^оС, утилизация тепловой энергии в водотрубном теплообменнике площадью 25 м² позволяет получить теплоноситель в виде горячей воды с температурой 65-75^оС в количестве 6 м³/ч, которая была использована для обогрева тепличного хозяйства станции "Подземгаз". Поочередное использование скважин 19 и 20 для подачи воздуха и отходов обеспечивает равномерное распределение продуктов сжигания в выработанном пространстве 21.

П р и м е р 2. При подготовке к дожиганию целика угля в районе околоствольного двора шахты "Киреевская-3" в Подмосковном угольном бассейне в выработку околоствольного двора 2 сечением 12,7 м² на длину 120 м были уложены промышленные и бытовые отходы объемом 1100 м³. Через ствол 3 отработанной шахты в выработку 2 подавался воздух в количестве до 2 м³/с. Розжиг был осуществлен дистанционно с помощью нити накаливания. Горение отходов продолжалось 20 сут. При этом в период стабилизации процесса температура газов на устье газоотводящей скважины 4 диаметром 500 мм составляла 130^оС. В результате утилизация тепловой энергии в газотрубном теплообменнике площадью нагрева 50 м² получен теплоноситель в виде горячей воды с температурой 50-70^оС, которая использовалась для обогрева поверхностного комплекса закрытой шахты "Киреевская-3" и подсобного хозяйства. Продукты сжигания были удалены из выработки путем их смыва в зумпф ствола, для чего использовалась вода шахтного водоотлива. Образовавшиеся при сжигании газы направлялись к газоотводящей скважине по подготовленным каналам участка подземного сжигания целика угля. В результате термической подготовки розжигового канала и газоотводящей выработки период выхода участка на стационарный режим, т.е. достижения температуры более 180^оС, сократился на 9 дней. Объем сжигаемых отходов при использовании дополнительных выработок околоствольного двора увеличился в 4 раза. Производительность процесса переработки отходов увеличивается в 3-5 раз при снижении доли окислителя, не принимавшего участия в процессе горения.

Использование: переработка бытовых и промышленных отходов. Сущность: отходы подают в подземные горные выработки через вскрывающие горные выработки и сжигают их при подаче окислителя в зону горения, а продуктами сжигания заполняют выработанное пространство. Часть тепловой энергии газов используют для термической подготовки следующего участка сжигания. Отходы и окислитель подают в подземные горные выработки по отдельным вскрывающим горным выработкам или совместно в одной выработке. Отходы могут быть переработаны в горных выработках шахты или в подземном газогенераторе при их сжигании совместно с углем. В первом случае продукты сжигания потоком воздуха или воды направляют в выработанное пространство. Для этих целей может быть использована вода шахтного водоотлива. Во втором случае продукты сжигания оставляют в пространстве, образованном от сжигания, или перемещают на некоторое расстояние. Часть тепловой энергии газов, образованных при сжигании отходов, направляют на термическую подготовку участка подземного сжигания. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ОТХОДОВ, включающий сжигание отходов в шахте при подаче окислителя в зону горения с последующим отводом отработанных газов на дневную поверхность и утилизацию тепловой энергии газов, отличающийся тем, что отходы подают в зону огневого забоя подземного газогенератора, при этом часть тепловой энергии газов используют для термической подготовки следующего участка подземного сжигания, а продуктами сжигания заполняют выработанное пространство. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что продукты сжигания перемещают в выработанное пространство газогенератора шахтной водой. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что продукты сжигания перемещают в выработанное пространство газогенератора газовоздушным потоком.