СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ОТХОДОВ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 2001 года по МПК F23G5/02 

Описание патента на изобретение RU2165052C1

Изобретение относится к области коммунального хозяйства и может быть использовано при переработке бытовых и других отходов, находящихся в твердом и жидком агрегатном состоянии, расположенных на действующих и завершенных захоронениях и свалках независимо от их морфологического состава.

Наиболее близким аналогом к заявленному является техническое решение, позволяющее реализовать способ переработки отходов, включающий сбор отходов, сортировку от примесей: цветных и черных металлов; инертных материалов, бетонной крошки, стекла, керамики и т. п. ; крупных габаритных инертных строительных фрагментов, последующее измельчение т.е. подготовкой отходов и утилизацию, например, сжиганием (Матросов А.С. Управление отходами. - М.: Изд. ГАРДАРИКИ, 1999. - С. 331-335 [I]), причем способ реализуется посредством мусоросжигающего завода, включающего заводскую площадку с бункерами для сбора отходов, узлом сепарации черного и цветного металлов, инертных материалов, бетонной крошки, стеклолома и т.п., узлом измельчения и узлом утилизации печью.

Основными недостатками известного технического решения по [I] являются следующие:
- большие материальные и энергетические затраты, связанные с сортировкой различных видов твердых бытовых отходов;
- большая стоимость оборудования специальных мусоросжигательных заводов и занимаемых ими земельных участков;
- невысокая технологичность процесса, невозможность переработки в печах любых жидких отходов, включая горючие и бактериальные;
- невозможность применять для термической переработки отходов серийное оборудование, а для утилизации котлы, находящиеся в эксплуатации;
- оборудование подачи вторичного дутья для дожигания отходов;
- ограничения по минимальной теплотворной способности, т.е. по морфологии отходов;
- устройство специального вихревого кипящего слоя;
- необходимость подогрева дутьевого воздуха;
- невозможность розжига на твердом топливе;
- низкая степень экологической защиты окружающей среды в процессе переработки, хранения.

Технический результат изобретения заключается в повышении степени экологической защиты окружающей среды, расширении технологических возможностей с помощью обеспечения безотходного цикла утилизации и возможности переработки различных видов отходов, в твердом и жидком агрегатном состоянии, включая горючие и/или негорючие, в том числе бактериальные и канализационные стоки (исключение составляют радиоактивные материалы). Снижение материальных затрат осуществляется за счет применения стандартного перерабатывающего оборудования и котлов в т.ч., находящихся в эксплуатации, размещении мобильной установки непосредственно на территории захоронения до полной его выработки.

Указанный технический результат достигается тем, что в предлагаемом способе переработки отходов, включающем сбор отходов, их сортировку, подготовку и последующую их утилизацию, процесс сортировки ограничивается отбором утиля черных и цветных металлов, подготовку к термической переработке осуществляют влажным измельчением, мокрым дроблением, ультразвуковым истиранием с последующей электрохимической очисткой от токсичных элементов и ионов тяжелых металлов с образованием энергетического промпродукта коллоидного жидкого (ЭПКЖ), а утилизацию осуществляют термическим способом, подавая энергический промпродукт коллоидный жидкий струей в котел с кипящим слоем, расположенный на месте производства ЭПКЖ или доставляя его наливным а/транспортом к потребителям (одному или нескольким котлам).

При этом в установке для переработки отходов, включающей бункер для сбора отходов, узлы сортировки подготовки к утилизации и узел утилизации, узел сортировки образован сепараторами черных и цветных металлов с бункерами для их сбора, узел подготовки к утилизации состоит из последовательно герметически соединенных агрегатов измельчения, дробления, шаровой мельницы, высокочастотного измельчителя и агрегата для автоматической подачи реагентов, при этом установка снабжена емкостями для накопления и подачи жидких отходов в бункер для сбора отходов, в агрегат измельчения и в шаровую мельницу, а также смесителем электрохимической очистки, резервуаром для накопления и структуризации энергетического промпродукта коллоидного жидкого (ЭПКЖ) и расходным баком ЭПКЖ, причем смеситель электрохимической очистки подключен к шаровой мельнице и высокочастотному измельчителю, а через трубопроводы с насосом - к резервуару для накопления и структуризации энергетического промпродукта коллоидного жидкого (ЭПКЖ), в качестве узла утилизации использован котел с топкой, оборудованной кипящим слоем, подключенный к расходному баку ЭПКЖ.

Реализация заявленного способа переработки отходов и работа установки позволяют обеспечить такие условия переработки отходов (на действующих и завершенных захоронениях и свалках, а также производимых вновь производством и сферой потребления), при которых обеспечивается экологическая безопасность и исключается глубокая сортировка твердых бытовых и других отходов, причем в процессе выемки твердое гетерогенное тело свала захоронения перерабатывается в энергетический промпродукт коллоидный жидкий (ЭПКЖ), утилизация которого в котлах с кипящим слоем и обеспечивает возможности значительно повысить экологическую защиту окружающей среды, расширить перечень видов перерабатываемых отходов, например промышленные жидкие и т.п., кроме радиоактивных, а также резко снизить материальные затраты.

Способ переработки отходов и установка иллюстрируется чертежом, где на фиг. 1 изображена схема установки для переработки отходов, на фиг. 2 - схема топки котла в разрезе, на фиг. 3 - под топки котла.

Установка для переработки отходов, узел сортировки (N 17), образованный бункером (N 1) для сбора отходов, сепараторами (N 2) для черных и цветных (N 3) металлов с бункерами (NN 4, 5) для их сбора, узел (N 18) подготовки отходов к утилизации состоит из последовательно соединенных агрегата (N 6) измельчения, агрегата (N 7) дробления, шаровой мельницы (N 8), высокочастотного измельчителя (N 10) и агрегата (N 11) для автоматической подачи реагентов в шаровую мельницу (N 8), емкость (N 12) для накопления и структуризации энергетического промпродукта коллоидного жидкого, смеситель (N 9) электрохимической очистки подключен к шаровой мельнице (N 8) и высокочастотному измельчителю, а через узел (N 19), трубопровод с насосом (N 13) - к емкости (N 12). Емкости (N 14) для накопления и подачи жидких отходов в бункер (N 1) для сбора отходов, агрегат (N 6) измельчения и шаровую мельницу (N 8). Узел (N 20), расходный бак (N 15) для ЭПКЖ и котла (N 16) для термической переработки (утилизации) ЭПКЖ для реализации узла (N 20) может использоваться котельными, обеспечивающими выработку тепла для жилых массивов или промпредприятий, в этом случае промпродукт доставляется наливным а/транспортом.

Способ для переработки отходов реализуется через работу установки следующим образом.

Отходы бытовые, либо другие отходы, как-то: любые промышленные отходы с площадок сбора или захоронений, поступают в бункер сбора отходов, из которого в дальнейшем они поступают на сортировку. При сортировке производят отбор черных и цветных металлов посредством сепараторов цветных (N 2) и черных (N 3) металлов, а также фрагментов изделий, в состав которых входят черные и цветные металлы, отсортированные металлы попадают в бункеры (NN 4,5) сбора металлов. В процессе сортировки из емкостей (N 14) подаются в бункер (N 1) жидкие отходы, исключая бактериальные и канализационные стоки, для защиты окружающей среды от пылевой составляющей.

Освобожденные от металлических включений отходы подвергаются процессу подготовки к утилизации: поступают в агрегат влажного измельчения: в агрегат (N 6) поступают также жидкие отходы из емкостей (N 14), в том числе бактериальные и канализационные стоки. Далее обрабатываемый твердый материал подвергается мокрому дроблению в агрегате (N 7) и затем - в шаровую мельницу (N 8). В последнюю поступают также жидкие отходы из емкостей (N 14), а из агрегата (N 11) автоматической подачи поступают реагенты и катализаторы, необходимые для связывания серы, хлора и фтора. Затем часть получаемого материала из шаровой мельницы (N 8) подвергается высокочастотному (ультразвуковому) измельчению или истиранию. При этом в процессе подготовки отходов к утилизации из твердых гетерогенных отходов диспергационным методом создается твердая грубополидисперсионная среда с одновременным добавлением нормированной по объему жидкой фазы, гетерогенных горючих и/или негорючих полярных растворов.

Дальнейшее совместное диспергирование при фиксированном количестве вещества в твердом и жидком агрегатном состоянии гетерогенного состава дает возможность получить ЭПКЖ в виде гетерогенной грубодисперсной системы, классифицируемой по агрегатному состоянию как Т/Ж (фиг. 1, N 6, 7).

В результате первичного измельчения и физико-химических превращений получается полуфабрикат промпродукта ЭПКЖ, состоящий из гетерогенной грубополидисперсионной системы с твердой средой и жидкой фазой Т/Ж.

В трещиноватости твердой фракции диффундируют ионы и полярные молекулы жидкой фазы, образуется ионный обмен за счет двойного электрического слоя. Происходит развитие коллоидной системы, заряженных частиц, в том числе и атомарных, включая ионы тяжелых металлов. Добавление жидких отходов или водных растворов, электролитов и т.п. на этом этапе также регламентировано обеспечением мокрого, экологически щадящего окружающую среду дробления и конструкцией технологического оборудования (устройства). На данном этапе в (фиг. 1, N 8, 11) добавляются реагенты и катализаторы, необходимые для связывания серы, хлора и фтора. Таким образом, начинается подготовка коллоидной системы для очистки химическим и/или электрохимическим способом от вредных и токсичных, включая тяжелые металлы, примесей.

Количественный состав реагентов рассчитывается согласно технологической карте, спроектированной на основании анализа морфологического состава твердых и особенно жидких горючих и негорючих отходов, и автоматически подается из агрегата N 11.

На данном этапе производство ЭПКЖ осуществляется в агрегате N 8, 10 (шаровой мельнице и ультразвуковом измельчителе) для приготовлений коллоидно-дисперсной системы.

Основным процессом в приготовлении ЭПКЖ на этом этапе является перевод полидисперсионной гетерогенной системы в гидрозоль, классифицируемой по агрегатному состоянию Ж/Т и Ж/Ж за счет добавления отходов в жидком агрегатном состоянии, то есть полярных гетерогенных горючих и негорючих жидкостей из емкостей N 14. Перевод отходов в гидрозоль обусловливается требованиями, предъявляемыми к условиям не только термической переработки отходов, но и необходимостью создать условия к экологически щадящему окружающую среду окислительному процессу.

Полученный из отходов энергетический промпродукт коллоидный жидкий (ЭПКЖ) подвергается очистке от токсичных элементов, ионов тяжелых металлов - в смесителе (N 9) электрохимической очистки, где осуществляется электрохимическое селективное извлечение ионов тяжелых металлов, других токсичных элементов за счет приложения различных потенциалов осаждения химических элементов.

Далее готовый энергетический промпродукт, состоящий в зависимости от морфологического состава отходов на 50-70% из полярного электролитического полидисперсного коллоидного раствора поступает в резервуар (N 12) для накопления и структуризации его. В последнем структуризация энергетического промпродукта происходит электростатическим способом. После чего осуществляют утилизацию ЭПКЖ, например сжиганием его в печи (N 16) с кипящим слоем путем подачи его струей из расходного бака (N 15).

Имитация кипящего слоя в котле (печи) (N 16) осуществляется с помощью засыпанной кварцевым песком реконструированной топки серийного котла. Движение песчинок обеспечивает подаваемый неподогретый воздух, пневматически преобразующий и значительно увеличивающий активную поверхность песка. Твердые частицы во взвешенном состоянии напоминает кипящий слой. После разогрева песка за счет горения газа или твердого топлива до 750-800oC образуется тепловое электромагнитное поле (фиг. 2).

Струя, структурированная электрическим полем в цепочки капель, состоит из жидкой гетерогенной полидисперсной среды твердой и/или жидкой горючей или инертной фазы. Поступая в топку котла, струя, состоящая из жидкого коллоидного гидрозоля ЭПКЖ, в тепловом электромагнитном поле преобразуется в капли аэрозоля, которые разбегаются по кипящему слою, не касаясь поверхности песчинок.

Заряженные капли проникают и в глубину кипящего слоя, находясь там во взвешенном состоянии за счет электромагнитных сил. Глубина погружения обусловлена гравитационными силами и величиной объемного заряда полидисперсных, гетерогенных капель. От этих параметров зависит также и время термической переработки аэрозоля.

Скорость подачи струи ЭПКЖ рассчитана так, что количество промпродукта в виде жидкости в объеме кипящего слоя не дает понизиться температуре горения до затухания. Достаточно долгое время нахождения капли в кипящем слое (5 сек) без доступа кислорода обеспечивает полное выгорание внутренней твердой и/или жидкой и вновь образованной газообразной фазы (летучих).

Режим скорости подачи струи, регулирующей температуру кипящего слоя, а также глубина погружения заряженной капли в тепловое электромагнитное поле обеспечивают снижение образования NOx.

Капли, образованные в топке, разнообразны по своему составу из-за морфологии ПиБО в твердом и жидком агрегатном состоянии.

Одни капли имеют поверхность, созданную полярными молекулами растворов, твердого эмульгатора и жидкой углеводородной или электролитической фазы Ж/Ж, в другие упакованы дисперсные фазы, состоящие из твердых, горючих или инертных частиц Ж/Т.

Инертные частицы после испарения воды компенсируют унесенный песок, добавляясь к частицам кипящего слоя. Привнесенная с отходами измельченная известь и добавленные реагенты связывают токсичные соединения кислой природы диоксид серы, хлориды и фториды, унося их в золу в виде обожженных коагулированных частиц.

Все агрегаты, емкости, расходный бак могут комплектоваться в мобильную установку контейнерного типа или модульных блоков.

Отбор в процессе сортировки только черных и цветных металлов и фрагментов, содержащих их, позволяет сэкономить материальные затраты, время на процесс.

Благодаря тому, что при переработке отходов происходит превращение гетерогенного тела отходов в энергетический промпродукт коллоидный жидкий, обеспечивается резкое повышение степени экологической защиты окружающей среды, возможности переработки различных отходов (кроме радиоактивных).

Похожие патенты RU2165052C1

название год авторы номер документа
СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ БУМАЖНОЙ МАКУЛАТУРЫ, СОДЕРЖАЩЕЙ СОЕДИНЕНИЯ ТЯЖЕЛЫХ И ЦВЕТНЫХ МЕТАЛЛОВ 1998
  • Лыков А.С.
  • Никитина Т.М.
RU2140476C1
Способ переработки лежалых твердых бытовых отходов 2019
  • Власов Олег Анатольевич
  • Власова Фарида Георгиевна
RU2711634C1
СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ТВЕРДЫХ ОРГАНОСОДЕРЖАЩИХ ОТХОДОВ 1996
  • Андросов А.Г.
RU2119902C1
СПОСОБ КОМПЛЕКСНОГО ОСВОЕНИЯ МЕСТОРОЖДЕНИЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ УГЛЕЙ 2018
  • Анферов Борис Алексеевич
  • Кузнецова Людмила Васильевна
RU2691220C1
СПОСОБ И УСТАНОВКА ПО ПЕРЕРАБОТКЕ ТВЕРДЫХ КОММУНАЛЬНЫХ ОТХОДОВ 2008
  • Гольмшток Эдуард Ильич
  • Кожицев Дмитрий Васильевич
  • Блохин Александр Иванович
  • Салихов Руслан Минуллаевич
  • Петров Михаил Сергеевич
  • Стельмах Геннадий Павлович
  • Овчинникова Наталия Сергеевна
RU2407772C2
СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ТВЕРДЫХ БЫТОВЫХ И ПРОМЫШЛЕННЫХ ОТХОДОВ И УСТАНОВКА ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ 2014
  • Михалев Андрей Васильевич
  • Широков Василий Иванович
RU2570331C1
СПОСОБ ЛОКАЛИЗАЦИИ ЗАГРЯЗНЕНИЙ И ХРАНИЛИЩЕ ДЛЯ ОТХОДОВ 1997
  • Копин Е.М.
RU2130654C1
СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ГОРЮЧИХ УГЛЕРОД- И/ИЛИ УГЛЕВОДОРОДСОДЕРЖАЩИХ ПРОДУКТОВ И РЕАКТОР ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ 2014
  • Анигуркин Максим Викторович
  • Важненков Алексей Алексеевич
  • Гопоненко Евгений Трофимович
  • Ерусланов Алексей Васильевич
  • Рассохин Игорь Васильевич
RU2544669C1
СПОСОБ БЕЗОТХОДНОЙ ТЕРМИЧЕСКОЙ ПЕРЕРАБОТКИ ТВЕРДЫХ КОММУНАЛЬНЫХ ОТХОДОВ 2006
  • Голубев Анатолий Анатольевич
  • Гудим Юрий Александрович
RU2343353C2
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ТОПЛИВНЫХ ДИСТИЛЛЯТОВ 2001
  • Канатаев Ю.А.
  • Юлин М.К.
  • Ружников Е.А.
RU2198199C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 165 052 C1

Реферат патента 2001 года СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ОТХОДОВ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Изобретение относится к коммунальному хозяйству, в частности к переработке отходов. В способе переработки отходов, в процессе сортировки, производят только отбор черных и цветных металлов, подготовку к переработке осуществляют влажным измельчением, мокрым дроблением, ультразвуковым истиранием и последующей очисткой получаемого энергетического промпродукта от токсичных элементов, ионов тяжелых металлов. Образованный энергетический промпродукт коллоидный жидкий термически перерабатывают, подавая его струей в котел, оборудованный топкой с кипящим слоем. В установке переработки отходов узел для подготовки гетерогенных отходов в твердом и жидком агрегатном состоянии к утилизации выполнен в виде последовательно соединенных агрегатов: измельчения, дробления, шаровой мельницы, высокочастотного измельчителя, агрегата автоматической подачи реагентов в шаровую мельницу, смесителя электрохимической очистки, резервуара для накопления и структуризации энергетического промпродукта коллоидного жидкого и расходного бака. Реализация изобретения обеспечивает повышение степени экологической защиты окружающей среды при переработке отходов, расширение безотходных технологических возможностей по техническому обращению с различными видами отходов, включая отходы в твердом и жидком агрегатном состоянии, кроме радиоактивных, значительную экономию затрат на проведение процесса переработки. 2 с.п. ф-лы, 3 ил.

Формула изобретения RU 2 165 052 C1

1. Способ переработки отходов, включающий сбор отходов, поступающих в твердом и жидком агрегатном состоянии, сортировку, подготовку к безотходной утилизации, отличающийся тем, что процесс сортировки ограничивают отбором черных и цветных металлов, а подготовку к утилизации ведут влажным измельчением, мокрым дроблением, ультразвуковым истиранием с образованием энергетического промпродукта коллоидного жидкого и последующей очисткой его от токсичных элементов, ионов тяжелых металлов, а утилизацию осуществляют термическим способом, подавая энергетический промпродукт коллоидный жидкий струей в топку котла с кипящим слоем. 2. Установка для переработки отходов, включающая бункер и емкости для сбора отходов в твердом и жидком агрегатном состоянии, узлы сортировки, подготовки отходов и узел утилизации, отличающаяся тем, что узел сортировки образован сепараторами черных и цветных металлов с бункерами для их сбора, узел подготовки отходов к утилизации состоит из последовательно герметически соединенных агрегатов мокрого измельчения, дробления, шаровой мельницы, высокочастотного измельчителя и агрегата для автоматической подачи реагентов, при этом установка снабжена емкостями для накопления и подачи жидких отходов для увлажнения в бункер сбора твердых отходов, агрегат мокрого измельчения и в шаровую мельницу, смесителем электрохимической очистки, резервуаром для накопления и структуризации энергетического промпродукта коллоидного жидкого и расходным баком энергетического промпродукта коллоидного жидкого, причем смеситель электрохимической очистки подключен к шаровой мельнице и высокочастотному измельчителю и через трубопроводы с насосом к резервуару для накопления и структуризации энергетического промпродукта коллоидного жидкого, а в качестве узла термической переработки использован котел, оборудованный топкой с кипящим слоем, подключенный к расходному баку.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2001 года RU2165052C1

Матросов А.С
Управление отходами
- М.: Изд
ГАРДАРИКИ, 1999, с.331-335
УСТАНОВКА ДЛЯ ПЕРЕРАБОТКИ ТВЕРДЫХ БЫТОВЫХ И ПРОМЫШЛЕННЫХ ОТХОДОВ 1992
  • Денисов Владимир Филиппович
  • Гречко Александр Васильевич
  • Лобанов Владимир Николаевич
  • Кубасов Владимир Леонидович
  • Мечев Валерий Валентинович
  • Зиберов Валентин Евгеньевич
  • Хайлов Евгений Георгиевич
  • Калнин Евгений Иванович
  • Шишкина Лариса Дмитриевна
  • Герцева Марина Ивановна
  • Беньямовский Давид Наумович
  • Холоднов Евгений Григорьевич
RU2062949C1
СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ТВЕРДЫХ БЫТОВЫХ ОТХОДОВ 1997
  • Грудинин В.П.
  • Юфит С.С.
  • Грудинин А.В.
RU2135305C1
GB 1484737, 01.09.1977
US 3818846 A, 25.06.1974
ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ПЕРЕМЕННОЕ 0
  • А. М. Дкин, В. Б. Пац Л. В. Титкина
  • Гузк Лпщ
SU365785A1
0
SU199866A1
Домовый номерной фонарь, служащий одновременно для указания названия улицы и номера дома и для освещения прилежащего участка улицы 1917
  • Шикульский П.Л.
SU93A1
ПРИСПОСОБЛЕНИЕ ДЛЯ ОБРЕЗАНИЯ НИТИ 0
  • Г. И. Дашевский Уфимский Завод Текстильного Стеклово Чокна
SU397571A1

RU 2 165 052 C1

Авторы

Копин Е.М.

Сараф Б.А.

Даты

2001-04-10Публикация

2000-06-26Подача