Центробежно-пневматический сепаратор твёрдых бытовых отходов (ТБО) Российский патент 2020 года по МПК B07B7/08 B03B9/06 

Изобретение относится к сфере коммунального хозяйства и используется с целью разделения (сепарации) свежих ТБО из городских и поселковых контейнеров для сбора твердых бытовых отходов, подаваемых мусоровозами непосредственно на заводы по сепарации, переработке и вторичному использованию ТБО, минуя свалки и полигоны.

Центробежно-пневматические сепараторы твердых бытовых отходов работают в составе оборудования Пилотной установки, а после ее испытания и отработки узлов и систем Пилотной установки, в составе Заводов по сепарации, переработке и вторичному использованию, проектируемых авторами.

Сущность изобретения состоит в том, что:

а) разделение свежих ТБО на группы однотипных материалов, удобных для дальнейшей переработки и вторичному использования происходит с помощью центробежных сил, возникающих на винтообразном вращающемся аппарате, а также с помощью пневматического отдува легких фракций ТБО в противоположном действию центробежных сил направлении.

б) технологический процесс запроектирован так, что сепарация, переработка и вторичное использование ТБО происходит без промежуточного складирования ТБО на полигонах и свалках.

в) технологический процесс осуществляется без использования технологической воды, а значит и без необходимости ее очистки, что значительно упрощает и удешевляет процесс переработки ТБО.

Главными составными частями центробежно-пневматического сепаратора являются (см. рис. 1): скиповый подъемник 1, дезинтегратор 2, загрузочное устройство 3, винтовой сепаратор 4, кольцеобразые уловители, то-есть емкости для приема отсепарированного материала 5, пневматическая система для отдува легких фракций ТБО в противоположном действию центробежных сил направлении 6.

Изобретение позволяет повысить эффективность сепарации и переработки ТБО, вводя в хозяйственный оборот миллионы тонн полезных ресурсов, навсегда избавляя нас от таких понятий, как «мусорная свалка» и «полигон твердых бытовых отходов», сберегая земли России и подземные воды нашей страны от отравления разлагающимися бытовыми отходами, а воздушный бассейн вокруг наших городов от крайне ядовитых, канцерогенных веществ - диоксинов и фуранов, неизбежно образующихся при низкотемпературном сжигании бытового не сепарированного мусора.

Известны устройства для сепарирования горно-химического сырья, например, «Винтовой пневмосепаратор», патент №2194581

Изобретение относится к области обогащения горнохимического сырья. Пневмосепаратор состоит из вертикально установленной рабочей разделительной камеры в виде винтообразно уложенного закрытого желоба, загрузочного патрубка, верхнего патрубка для разгрузки хвостов и нижнего для разгрузки концентрата, устройства для нагнетания основного потока воздуха, при этом желоб установлен вокруг несущего корпуса с возможностью вращения, и оснащен рифлями и рыхлителями потока, а на участке подачи исходного материала оснащен пластиной - подвесным днищем для разделения поступающих струй исходного материала от сползающих вниз частиц высокой плотности, при этом устройство для нагнетания основного потока воздуха расположено снизу.

Рассматривая прототип (Винтовой пневмосепаратор по патенту №2194581) нужно отметить, что он содержит конструктивные особенности, затрудняющие его применение для целей настоящего изобретения, хотя и центробежные силы на винтовой поверхности и пневматическая составляющая технологии имеются в наличии в обоих сепараторах. В чем различия?

В прототипе сепарируемый материал, подаваемый в сепаратор сверху, разделяется на две части: на так называемые «хвосты», (т.е. пустая порода, относительно легкая, в том числе пыль и мелкие фракции), разгружаемые из верхнего патрубка с помощью потока воздуха, нагнетаемого пневматической системой снизу, и «концентрат». В данном случае тяжелый материал, движущийся вниз по винтообразному желобу под действием сил тяжести и разгружаемый из нижнего патрубка.

В патентуемом центробежно-пневматическом сепараторе, (см. рис. 1) ТБО подаются в верхнюю часть устройства с помощью скипового подъемника 1, разделяются на относительно равные по площади фрагменты в дезинтеграторе 2, загружаются посредством загрузочного устройства 3 на поверхность винтового сепаратора 4.

В отличие от прототипа, материал (ТБО) загружаемый в центре винтообразного сепаратора 4, в верхней его части, разделяется на пять составных частей по плотности во время вращения сепаратора от действия центробежных сил. Для разгрузки каждой из пяти составных частей ТБО в нижней части винтообразного сепаратора имеется разгрузочная кромка 7 с отсекателями 6, чтобы разгрузочная поверхность винтового сепаратора перекрывала все кольцевые уловители и разделенные на поверхности винтового сепаратора на фракции ТБО попадали в соответствующие кольцевые уловители. ТБО разделяются на фракции под действием центробежных сил из-за разной плотности составных частей ТБО, поступающих на винтовую поверхность сепаратора, при его вращении.

Известно, что центробежная сила инерции возникает во вращающейся системе отсчета, процесс при этом описывается формулой:

Где: m - масса фрагмента ТБО;

a_n - ускорение движущегося по поверхности винтового сепаратора фрагмента ТБО;

ω - угловая скорость движущегося фрагмента ТБО;

- радиус - вектор, направленный перпендикулярно оси вращения от нее.

На процесс сепарации ТБО оказывает влияние и угол наклона винтовой поверхности

Имеем формулу: ma = mg_X+N+F_TP+F

где mg_X = mg sin α

Где: g_X - ускорение свободного падения;

α - угол наклона винтовой линии сепаратора.

Таким образом, чем больше масса тела, тем больше силы инерции и соответственно центробежные силы, разделяющие фрагменты ТБО по их плотности, а чем больше угол наклона винтовой линии, и тем меньше сила трения, тем быстрее фрагмент ТБО будет двигаться от центра сепаратора к его периферии и попадать при разгрузке в более удаленный от центра кольцевой уловитель фракции ТБО.

Центробежная сила инерции у легких фрагментов ТБО, например у полиэтиленовых и поликарбонатных пленок, меньше и это замедляет их движение от центра винтового сепаратора к его перефирии, но сила трения у легких фрагментов ТБО будет меньше, и это могло бы им позволить им перемещаться быстрее к периферии винтовой поверхности, но их удерживает у центра система пневматического отдува 6, увеличивая тем самым эффект сепарации.

Силы вибрации от подвесного вибратора 8 на вращающемся винтовом сепараторе будут уменьшать силы трения, и обеспечивать более быстрое движение тяжелых фрагментов ТБО к периферии винтового сепаратора, также повышая эффект сепарации.

Процесс сепарации различных фракций ТБО продолжается на других устройствах Пилотной установки по разделению ТБО, работающих отдельно от центробежно-пневматического сепаратора, например, магнитный сепаратор, электростатический сепаратор, щековая дробилка, виброгрохот.

Предложенное изобретение относится к сфере коммунального хозяйства и используется с целью разделения (сепарации) свежих ТБО из городских и поселковых контейнеров для сбора твердых бытовых отходов, подаваемых мусоровозами непосредственно на заводы по сепарации, переработке и вторичному использованию ТБО, минуя свалки и полигоны. Устройство для центробежно-пневматической сепарации твердых бытовых отходов (ТБО) содержит установленный с возможностью вращения вокруг своей оси винтовой сепаратор, подвесные вибраторы винтового сепаратора, загрузочное устройство, установленное в верхней части сепаратора с возможностью подачи ТБО в его центр, систему пневматического отдува, установленную с возможностью отдува легкой фракции ТБО к центру сепаратора в направлении противоположном действию центробежных сил, расположенные в нижней части сепаратора отсекатели для разгрузки каждой из пяти отсепарированных фракций в кольцевые приемники. Технический результат – повышение эффективности сепарации ТБО, а также снижение загрязнения окружающей среды. 1 ил.

Устройство для центробежно-пневматической сепарации твердых бытовых отходов (ТБО), содержащее установленный с возможностью вращения вокруг своей оси винтовой сепаратор, подвесные вибраторы винтового сепаратора, загрузочное устройство, установленное в верхней части сепаратора с возможностью подачи ТБО в его центр, систему пневматического отдува, установленную с возможностью отдува легкой фракции ТБО к центру сепаратора в направлении, противоположном действию центробежных сил, расположенные в нижней части сепаратора отсекатели для разгрузки каждой из пяти отсепарированных фракций в кольцевые приемники.