СПОСОБ ОБЕЗВРЕЖИВАНИЯ ОТХОДОВ Российский патент 1996 года по МПК B09B3/00 E21B43/295 

Изобретение относится к области переработки и утилизации отходов бытовых и (или) промышленных, предпочтительно включающих отходы углеродсодержащих материалов.

Известен способ обезвреживания отходов, включающий обезвоживание отходов и последующий их пиролиз в реторте, с воспламенением материала за счет работы высокоинтенсивного лазера. Лазер используют до тех пор, пока не образуется количество метана и других летучих компонентов, достаточное для поддержания процесса пиролиза (см. пат. США, кл. F 23 С 5/12, 1988).

Недостатки этого способа безвозвратное уничтожение материала, потенциально пригодного для производства энергетического топлива, и загрязнение окружающей среды как тепловое, так и продуктами снижения отходов.

Известен также способ обезвреживания отходов, включающий обогащение массы отходов отделением твердой неуглеродсодержащей фракции, измельчение углеродсодеpжащей фракции и последующее ее газифицирование в газогенераторе (см. статью Тихомирова А.Г. и др. Твердые бытовые отходы важный источник энерго- и ресурсосбережения. Промышленная энергетика, 1990, N 12, с.45-47).

Недостаток этого технического решения необходимость последующей утилизации или захоронения отходов процесса газификации, отвлечение больших площадей под сооружение комплексов по переработке отходов, необходимость ограниченных температурных параметров процесса газификации или, соответственно, необходимость использования специальных термостойких материалов, что удорожает комплекс оборудования, используемого при газификации.

Задача, на решение которой направлено заявленное решение, выражается в исключении комплекса работ по утилизации и захоронению отходов процесса газификации и обеспечение возможности использования узлов и аппаратов из обычных конструкционных материалов, при обеспечении возможности работы газогенератора в форсированном тепловом режиме.

Технический результат, достигаемый при решении поставленной задачи, выражается в исключении необходимости дополнительных операций по захоронению отходов газификации, повышении термической стойкости газогенератора, упрощение работ по монтажу демонтажу рабочего комплекса обеспечивающего функционирование утилизационной установки, уменьшении потребных площадей для монтажа такой установки.

Поставленная задача решается тем, что способ обезвреживания отходов, включающий обогащение массы отходов, отделением твердой неуглеродсодержащей фракции, измельчение углеродсодержащей фракции и последующее ее газифицирование в газогенераторе отличается тем, что газогенератор формируют в массиве твердого углеродсодержащего полезного ископаемого, путем частичного выгазовывания массива с формированием подземной полости, в которую затем подают отходы подлежащие газификации и дутье, а отводят газообразные продукты газификации, при этом, процесс газификации отходов и их подачу в газогенератор ведут без перемещения огневого забоя, до полного заполнения подземной части твердыми отходами газификации, поддерживая скорость подачи газифицируемого материала не выше скорости его газифицирования.

Кроме того, из газообразных продуктов газификации отводимых из подземной полости отбиpают вредные твердые и жидкие компоненты, которые смешивают с отходами подлежащими газификации перед подачей последних в подземную полость.

Кроме того, подачу дутья и отвод газообразных продуктов газификации ведут по скважинам пробуренным с поверхности до залежи углеродсодержащего полезного ископаемого.

Сопоставительный анализ признаков заявленного решения с признаками прототипа и аналогов свидетельствует о его соответствии критерию новизна.

Признаки первого пункта формулы изобретения являются необходимыми и достаточными для решения поставленной задачи, а их функциональное назначение заключается в создании условий, позволяющих производить газифицирование отходов в произвольном тепловом режиме, при использовании обычных материалов для изготовления оборудования обеспечивающего процесс утилизации.

Признаки второго пункта формулы изобретения, направлены на исключение возможности загрязнения летучими отходами газификации окружающей среды.

Признаки третьего пункта формулы конкретизируют условия реализации способа способствующие локализации процесса газификации.

На фиг. 1 схематически показан разрез газогенератора на начальном этапе газификации; на фиг. 2 то же, на завершающем этапе работы газогенератора.

На фиг. 1 и 2 показаны дутьевая (закладочная) 1 скважина, газоотводящая скважина 2, подземная полость 3, залежь 4 углеродсодержащего материала, например угля, отходы 5, оборудование 6 очистки отходящих газов.

Конструктивно скважины 1 и 2 могут быть одинаковы и отличаются только оборудованием подключенным на их вход-выход.

Подготовка подземного газогенератора к работе сводится к бурению скважин 1 и 2 с поверхности до залежи угля, сбойка забоев скважин 1 и 2 с последующим розжигом огневого забоя в каналах соединяющих забои скважин 1 и 2. Объем формируемой подземной полости определяется временем работы огневого забоя в режиме газификации вмещающего массива угля. Величину этого объема задают из условия свободного размещения в его части прилегающей к скважине 1, наименьшей возможной порции отходов, время газификации которой соответствует интервалу между подачей порций отходов, по крайней мере, на начальном этапе работы подземного газогенератора. По мере выгазовывания угля и увеличения объема полости 3, объемы подачи отходов можно увеличить.

Отводимый газ пропускают через оборудование очистки 6, обеспечивающее удаление вредных жидких и твердых примесей (для чего отводимый газ охлаждают до температуры конденсации паров смолы и подвергают очистке от пыли и сажистых частиц, после чего передают потребителю.

До начала процесса утилизации бытовых и промышленных отходов, отходы процесса газификации накапливаются в герметичных емкостях.

В качестве исходного материала для приготовления газифицируемого материала используют отходы промышленного производства, (в том числе и отходы гальванического производства и нефтесодержащие воды), твердые бытовые отходы (макулатура, текстиль, пластмассы, органика в том числе и пищевая), либо в смеси, либо порознь.

Указанные твердые отходы подвергают обогащению с выделением твердой фракции (металла, стекла, керамики и т.п.), что позволяет вернуть эти материалы в хозяйственный оборот.

Операцию обогащения выполняют либо непосредственно в районе размещения газогенератора, либо на городских пунктах сбора отходов, располагающих соответствующим оборудованием, что предпочтительнее, т.к. позволяет уменьшить объемы перевозок. Технический процесс разделения отходов на фракции аналогичен процессу используемому в объединении "Спецтранс" (г.Ленинград) и является следующим: (на чертежах не показан) отходы из приемного отделения подают во вращающиеся теплоизолированные барабаны, обеспечивающие измельчение и перемешивание отходов. Постоянная аэрация (на 1 кг подают 0,2-0,8 м³ воздуха пробуждает аэробную микрофлору, которая разогревает массу сначала до 20-30^o, а потом до 50^oС. Затем, за счет воздействия термофильной микрофлоры температура возрастает до 60^oC. При этом происходит обеззараживание массы твердых бытовых отходов. Процесс продолжается 2 суток, после чего обеззараженные отходы подаются ленточным конвейером на сортировку, где из отходов выделяют металлы, стекло и т.п. твердую фракцию.

Подготовленные таким образом твердые отходы смешивают с отходами газификации (непосредственно перед их подачей в выработанное пространство газогенератора), а добавив к этой смеси жидкие бытовые и (или) промышленные отходы доводят газифицированный материал до текучего (пастообразного) состояния.

Далее газифицируемый материал подают в полость 3 поддерживая скорость его подачи (объем в единицу времени) таким образом, чтобы она не превышала скорости выгазовывания материала (в противном случае забьются дутьевые 1 скважины и процесс газификации заглохнет).

По мере выгазовывания угольного массива 4 скорость подачи газифицируемого материала 5 увеличивают до максимального допустимой по пропускной способности скважины, поскольку объем полости 3 увеличивается.

При необходимости форсирования теплового режима в газогенераторе, в дутье подаваемом в полость 3 увеличивают содержание кислорода. Поскольку непосредственного контакта с рабочим объемом газогенератора 4 агрегатов и узлов используемых при отводе исходящих газов нет, то и требования к их материалу не существенно зависят от режима работы газогенератора.

По мере заполнения твердыми негорючими отходами газификации всего объема полости 3 обслуживаемого скважинами 1-2, включают в работу скважины 2-2' или 2-2'' и т.д. для чего подключают их к соответствующим трубопроводам подачи дутья и отвода газа (на чертежах не показаны).

Таким образом, при наличии в окрестностях крупных населенных пунктов запасов углеродсодержащих твердых полезных ископаемых, даже непригодных к широкому промышленному использованию, обеспечивается возможность утилизации с захоронением бытовых и промышленных отходов.

При этом дополнительно обеспечивается возможность получения товарного газа.

Изобретение относится к области переработки и утилизации отходов бытовых и/или/ промышленных, предпочтительно, включающих отходы углеродсодержащих материалов. Технический результат выражается в исключении необходимости дополнительных операций по захоронению отходов газификации, повышении термической стойкости газогенератора, уменьшении потребных площадей для монтажа такой установки. Сущность: газогенератор формируют в массиве твердого углеродсодержащего полезного ископаемого путем частичного выгазовывания массива с формированием подземной полости, в которую затем подают отходы подлежащие газификации и дутье, а отводят газообразные продукты газификации. Процесс газификации отходов и их подачу в газогенератор ведут без перемещения огневого забоя, до полного заполнения подземной полости твердыми отходами газификации, поддерживая скорость подачи газифицируемого материала не выше скорости его газифицирования. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ обезвреживания отходов, включающий обогащение массы отходов, отделение твердой неуглеродсодержащей фракции, измельчение углеродсодержащей фракции и последующую ее газификацию в газогенераторе, отличающийся тем, что газогенератор формируют в массиве твердого углеродсодержащего полезного ископаемого путем частичного выгазовывания массива с формированием подземной полости, в которую затем подают отходы, подлежащие газофикации, и дутье, а отводят газообразные продукты газификации, при этом процесс газификации отходов и их подачу в газогенератор ведут без перемещения огневого забоя до полного заполнения подземной полости твердыми отходами газификации, поддерживая скорость подачи газифицируемого материала не выше скорости его газифицирования. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что из газообразных продуктов газификации, отводимых из подземной полости, отбирают вредные твердые и жидкие компоненты, который смешивают с отходами, подлежащими газификации, перед подачей последних в подземную полость. 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что подачу дутья и отходов и отвод газообразных продуктов газификации ведут по скважинам, которые бурят с поверхности до залежи углеродсодержащего полезного ископаемого.