УСТАНОВКА ДЛЯ УТИЛИЗАЦИИ ОТХОДОВ ПИЩЕВОГО ПРОИЗВОДСТВА Российский патент 2021 года по МПК B09B3/00 F23G5/12 

Настоящие изобретение относится к производству, утилизации и переработки отходов пищевых продуктов и может быть использовано для утилизации таких отходов пищевого производства как пивная дробина, жом свекловичный, помет птичий с высокой влажностью, а также косточек фруктовых продуктов (слив, персиков, абрикосов, оливок и т.п.).

Из существующего уровня техники известны следующие методы переработки отходов пищевых производств: использование отходов в качестве сырья для получения биогаза, вывоз на поля в качестве удобрения, компостирование. Однако большая часть указанных отходом не перерабатывается в РФ организованно с получением полезной продукции, а вывозится на полигоны. Тем самым теряется возможность получить полезную вторичную продукцию, загрязняется окружающая среда. Указанные отходы также представляют опасность для человека, так как являются питательной средой для размножения болезнетворных бактерий.

Наиболее близким к заявленному техническому решению является установка для утилизации птичьего помета /Патент RU 2447045 С1, C05F 3/00, C05F 3/06, В09В 3/00, 2012 г./, содержащая реактор пиролиза, состоящий из горизонтального цилиндрического корпуса камеры термообработки с рубашкой, двумя торцевыми крышками, одна из которых снабжена фильерой, узлами отвода парогазовой смеси и твердого углеродоминерального остатка, содержащего разгрузочный патрубок, соединенный со шнековым транспортером, перемешивающим устройством, выполненным в виде приводного вала с установленными на нем лопастями со скребками, и питателем, выполненным из корпуса с теплообменной рубашкой, бункером для загрузки исходного сырья и шнеком с приводом с переменным шагом и ножом на его торце, дымосос, соединенный с патрубком отвода парогазовой смеси, циклон, конденсатор воздушного охлаждения, осуши гель несконденсированной части парогазовой смеси, устройство для отделения жидкого топлива от воды, фильтр жидкого топлива, топку для сжигания топлива и получения топливных газов и смеситель топливных газов с воздухом после конденсатора воздушного охлаждения, соединенный со входом рубашки реактора пиролиза, выход которой соединен со входом теплообменной рубашки питателя, при этом питатель соединен с камерой термообработки реактора пиролиза через фильеру, причем шнек питателя выполнен с шагом витков, уменьшающимся по ходу движения сырья, при этом скребки лопастей перемешивающего устройства реактора пиролиза выполнены в виде отрезков с профилем винтовой линии, а разгрузочный патрубок на входе снабжен решеткой, установленной заподлицо с внутренней цилиндрической поверхностью корпуса камеры термообработки.

Недостатками указанного технического решения является отсутствие возможности переработки сырья с высокой влажностью вследствие существенных энергетических затрат на предварительный подогрев сырья и парообразование в реакторе, что резко снижает эффективность использования получаемого пиролизного газа в качестве топлива для нагрева сырья в процессе переработки и может привести к невозможности реализации собственного энергообеспечения установки; отсутствие возможности реализации избыточного количества пиролизного газа стороннему потребителю; отсутствие возможности применения твердых пиролизных остатков в качестве сырья для получения энергии.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является расширение ее технологических возможностей путем введения в ее состав устройств для подготовки исходного влажного сырья к условиям пиролизной переработки, предварительного измельчения образующеюся твердого остатка, получения электроэнергии из вторичного газового топлива.

Данная задача решается за счет того, что заявленная установка для утилизации отходов пищевого производства, содержащая реактор в составе шнекового питателя с уменьшающимся от входа к выходу шагом шнека, ножа на его торце и фильеры, термокамеры, оснащенной мешалкой с приводом, разгрузочного устройства для твердого остатка, топку для сжигания топлива и получения теплоносителя, дымосос, теплообменник, средства очистки, осушки и накопления вторичного газового топлива, отличается тем, что установка дополнительно снабжена бункером-накопителем сырья, выполненным в форме вертикального корпуса прямоугольного поперечного сечения, охватываемого наружной рубашкой, с расположенной внутри него мешалкой и приводом, состоящей из горизонтального вала с лопастями и приводом, расположенным вне корпуса, шнеком для вывода сырья из бункера-накопителя и продвижения его в питатель и затем в реактор, при этом нижняя часть бункера накопителя, где размещен шнек, и корпус питателя выполнены перфорированными и оснащены рубашками для сбора и отвода жидкой фракции из сырья; разгрузочное устройство снабжено также шиберным затвором, ножом и фильерой, расположенными соответственно на входном патрубке в разгрузочное устройство, на выходном торце шнека и выходном торце корпуса бункера-накопителя, снабженного приемной камерой с патрубком для выхода измельченного твердого остатка; в качестве устройства для получения электроэнергии использована газодизельная электростанция; для энергообеспечения процесса пиролиза сырья установка снабжена средством для получения суспензионного топлива.

Техническим результатом является расширение технологических возможностей по подготовке исходного влажного сырья к условиям пиролиза, измельчению получаемого твердого остатка, получению энергии.

На фиг. 1 приведена схема предлагаемой установки; на фиг. 2 - бункер-накопитель и питатель сырья (схематично); на фиг. 3 - разгрузочное устройство с шиберным затвором (схематично).

Предлагаемая установка содержит (фиг. 1) бункер-накопитель 1, питатель 2, реактор 3, дымосос 4, фильтр-циклон 5, конденсатор 6, осушитель неконденсируемого газа (газового топлива) 7, газгольдер 8, газодунку 9, фильтр газовый 10, газодизельную электростанцию 11, топку для сжигания топлива 12, вентилятор 13, сборник для жидкой фракции 14, насос 15, фильтр для жидкостей 16, средства для получения суспензионного топлива 17.

Основное оборудование, заявляемое в предлагаемой установке, выполнено следующим образом.

Бункер-накопитель (фиг. 2) содержит вертикальный корпус 18, имеющий в поперечном сечении прямоугольную форму. Внутри корпуса 18 размешена мешалка (ворошитель), состоящая из вала 19 с лопастями, опорами 20 приводом 21, расположенными вне корпуса 18. В нижней донной части корпуса 18 установлен шнек 22, имеющий привод 23 и нож 24, одетый на квадратную цапфу вала 22. Нож контактирует с поджатой к нему фильерой 25, заложенной без проворачивания в гнездо на входном торце корпуса питателя 26. Нижняя часть корпуса 18, охватывающая шнек 22, и цилиндрический корпус питателя 26 выполнены с перфорациями «а» и «б» и окружены рубашками 27, которые служат для сбора и отвода воды, содержащейся в исходном сырье. Корпус бункера-накопителя 18 заключен в рубашку 28, в которую поступают дымовые газа из реактора 3.

Реактор (фиг. 3) содержит цилиндрическую термокамеру 2е), крышки 30, мешалку, которая в предлагаемой установке состоит из вала 31 с жестко закрепленными на нем лопастями 32 со скребками и двумя-тремя сплошными витками 33 на участке входа сырья (на фиг. 3 - слева) и на участке выхода твердого остатка (на фиг. 3 - справа), на котором витки имеют противоположное направление для подачи твердого остатка от правой крышки к разгрузочному патрубку 34. Мешалка имеет опоры 35 и привод 36, смонтированные вне термокамеры 28.

Термокамера 28 охвачена рубашкой 37, выполненной в виде винтообразного канала 38, снабженной патрубком 39 для входа газового теплоносителя и патрубкам 40 для его выхода. Термокамера 28 имеет патрубок 41 для выхода парогазовой смеси.

Для контроля параметров процесса пиролиза термокамера 28 и рубашка 37 снабжены патрубками 42 и 43 для установки соответственно термопар и манометра.

Разгрузочное устройство (фиг. 4) содержит шиберный затвор, выполненный в предлагаемой установке в виде лотка 44, внутри которого помещен с возможностью возвратно-поступательного движения шибер 45. Лоток 44 закрывается крышкой 46, образуя тем самым канал для шибера 45. Посредством кронштейна 47 шибер 45 жестко соединяется со щитками двух пневмоцилиндров 48, которые закреплены по двум противоположным стенкам шлюзовой камеры 49. В нижней донной части шлюзовой камеры 49 установлен шнек 50, снабженный, как в питателе, ножом 51, фильерой 52 и приводом 53, размещенным вне шлюзовой камеры 49. Последняя снабжена камерой 54 для приема измельченного твердого остатка.

Введенная в установку газодизельная электростанция] 1 содержит газодизельный двигатель внутреннего сгорания и электрогенератор, подбираемые в соответствии с объемом направляемого на двигатель внутреннего сгорания газового топлива и величиной получаемой электрической мощности.

Средство приготовления суспензионного топлива 17 содержит диспергатор (или виброкавитационную, или ультразвуковую мельницу) для сверхтонкого измельчения твердого остатка и жидкой фракции, питатель для твердой и жидкой фракции, фильтр для суспензионного жидкого топлива, сборник и насос для него. Остальное оборудование, показанное на фиг. 1, не является заявленным и поэтому не имеет описания.

Установка работает следующим образом. Исходное сырье загружается в бункер-накопитель 1, постоянно перемешивается имеющейся в нем мешалкой и опускается в донную часть бункера, где захватывается шнеком 22 и транспортируется в питатель 2, постоянно уплотняясь. При этом вода, содержащаяся в отходах, выдавливается в отверстия «а» и «б» перфорированных стенок дна бункера-накопителя 1 и корпуса питателя 2, собирается в рубашках 27 и отводится из бункера-накопителя 1.

Сырье дополнительно измельчается в питателе 2 с помощью ножа 24 и фильеры 25 и в виде цилиндриков попадает через окно «в» в термокамеру 28 реактора 3. Здесь сырье продвигается посредством 2-3 сплошных витков мешалки вдоль термокамеры, тщательно перемешивается лопастями 32 и скребками мешалки, подвергаясь при этом химико-термическому разложению, которое ведется при температуре 400…550°С. Такая температура внутри термокамеры 28 достигается путем подачи газового теплоносителя в рубашку 37 реактора 3. Этот теплоноситель образуется в топке 12 при сжигании в основном жидкого суспензионного топлива. Последнее образуется в средстве его приготовления 17, к которому поступает измельченный в разгрузочном устройстве (фиг. 4) твердый остаток и жидкая фракция из сборника 14, которая подается насосом 15 через фильтр 16. В случае недостатка своей жидкой фракции или малой ее теплотворной способности в средство тля приготовления суспензионного топлива может подаваться жидкая фракция, полученная при пиролизе углеводородного сырья (например, изношенных шин, резинотехнических изделий, нефтепродуктов, а также сорбстов, загрязненных при их розливе в водоемах, и т.п.), которые могут быть также переработаны на данной установке. В топку 12 при необходимости подается для полного сжигания нагретый воздух, выходящий из конденсатора 6, или из атмосферы с помощью вентилятора 13. Теплоноситель (дымовые газы) выходит из рубашки 37 через патрубок 40 и поступает в патрубок Л рубашки 28 бункера-накопителя 1, откуда выходит в атмосферу через пат рубок Б.

Твердый остаток поступает через патрубок 34 термокамеры 28 реактора 3 через затвор 44 в шлюзовую камеру 49. Шибер 45 затвора 44 открывается и закрывается периодически по мере заполнения шлюзовой камеры 49. Когда шлюзовая камера 49 заполнена твердым остатком шибер 45 задвигается с помощью двух пневмоцилиндров 48, перекрывая поступление твердого остатка из термокамеры в шлюзовую камеру (как показано на фиг. 4).

Попавший в шлюзовую камеру 49 твердый остаток опускается под действием собственного веса в нижнюю донную часть, где подхватывается вращающимся шнеком 50 и выводится из шлюзовой камеры 49 разгрузочного устройства, измельчается с помощью ножа, установленного на валу шнека 50, и фильеры 52, укрепленной в гнезде стенки шлюзовой камеры 49. Измельченный твердый остаток продавливается через отверстия фильеры (по аналогии с питателем 2) и в виде гранул поступает в камеру 54, откуда направляется в средство 17 для приготовления суспензионного топлива. В термокамере 28 образуется в процессе пиролиза парогазовая смесь, в составе которой пары воды, пары углеводородных соединений, частицы твердых веществ, захваченные данной смесью в термокамере, и другие компоненты. Данная парогазовая смесь выходит из термокамеры 28, проходит запорную арматуру «Г» (например, задвижку газовую), обратный клапан «d», захватывается дымососом 4 и направляется в фильтр-циклон 5. где очищается от твердых примесей и большей части капелек смолистых веществ. Очищенная парогазовая смесь поступает из фильтр-циклона 5 в конденсатор воздушного охлаждения 6, где конденсируются все фракции, температура кипения которых находится выше 50…60°С. Сконденсированная часть парогазовой смеси - жидкость - стекает в сборник 14. Здесь жидкая фракция отстаивается для выделения воды и некоторых минеральных веществ, которые будут собираться в нижней части сборника, т.к. их плотность выше плотности углеводородных компонентов (керосина, бензина, смеси углеводородов С₂…С₅ и др.). Из сборника 14 жидкие фракции подаются на приготовление суспензионного топлива с помощью насоса 15 и фильтра 16.

Неконденсирующийся пирогаз (газовое топливо) выходит из конденсатора 6, поступает в осушитель 7, в котором из него отбирается излишняя влага (в основном - вода) до ее содержания в пирогазе не более 0,5 %, и вентилятором 13 направляется в газгольдер 8. Из газгольдера газ отбирается газодувкой 9 и через фильтр 10 подается на газодизельную электростанцию 11 для получения электроэнергии напряжением до 380 В и различной мощности. От газохода, идущего после газодувки 9, сделано ответвление «е», по которому газовое топливо, в случае необходимости, может подаваться в топку 12 для сжигания.

Дымовые газы из газодизельной электростанции 11 выбрасываются в атмосферу.

Как следует из вышеизложенного, основные отличия предлагаемой установки состоят в том, что она в новом решении дополнена бункером-накопителем, содержащим мешалку, шнек для отвода сырья и подачи ею а питатель, а затем - в реактор, при этом нижняя пирамидообразная донная часть корпуса бункера-накопителя, в которой находится шнек, и цилиндрический корпус питателя выполнены перфорированными и помещены в рубашки, предназначенные для сбора и отвода воды, содержащейся в сырье в количестве от 40 до 75%, кроме того, в предлагаемой установке предлагается твердый остаток предварительно измельчать, чтобы в дальнейшем получить суспензионное топливо. Это измельчение реализуется путем установки ножа и фильеры (как у питателя) у выходною горца разгрузочного устройства. Наконец, в предлагаемой установке предусматривается использование газодизельной электростанции, которая будет работать на образующемся в установке вторичном газовом топливе, и средством для получения суспензионного топлива, являющимся тонкодисперсной глубоко диспергированной смесью, состоящей из собственного твердого остатка и жидкой фракции собственного получения или образуемой при пиролизе углеводородного сырья, например, изношенных шин, резинотехнических отходов и т.п.

Изобретение может быть использовано для утилизации таких отходов пищевого производства, как пивная дробина, жом свекловичный, помет птичий с высокой влажностью, а также косточек фруктовых продуктов. Установка содержит реактор в составе шнекового питателя с уменьшающимся от входа к выходу шагом шнека, ножа на его торце и фильеры, термокамеры, оснащенной мешалкой с приводом, разгрузочного устройства для твердого остатка, а также топку для сжигания топлива и получения теплоносителя, дымосос, теплообменник, средства очистки, осушки и накопления вторичного газового топлива. Установка снабжена бункером-накопителем сырья, выполненным в форме вертикального корпуса прямоугольного поперечного сечения, охватываемого наружной рубашкой. Внутри корпуса расположена мешалка, состоящая из горизонтального вала с лопастями. Привод расположен вне корпуса. Шнек служит для вывода сырья из бункера-накопителя и продвижения его в питатель и затем в реактор. Нижняя часть бункера накопителя, где размещен шнек, и корпус питателя выполнены перфорированными и оснащены рубашками для сбора и отвода жидкой фракции из сырья. Разгрузочное устройство снабжено также шиберным затвором, ножом и фильерой, расположенными соответственно на входном патрубке в разгрузочное устройство, на выходном торце шнека и выходном торце корпуса бункера-накопителя, снабженного приемной камерой с патрубком для выхода измельченного твердого остатка. В качестве устройства для получения электроэнергии использована газодизельная электростанция. Для энергообеспечения процесса пиролиза сырья установка снабжена средством для получения суспензионного топлива. Обеспечивается расширение технологических возможностей установки. Изобретение позволяет обезводить сырье перед пиролизной утилизацией, что существенно ускоряет процесс и повышает качество вторичной продукции, измельчить предварительно твердый остаток для последующего приготовления суспензионного топлива, получить электроэнергию, которую можно использовать на собственные нужды и поставлять стороннему потребителю. 4 ил.

Установка для утилизации отходов пищевого производства, содержащая реактор в составе шнекового питателя с уменьшающимся от входа к выходу шагом шнека, ножом на его торце и фильерой, термокамеры, оснащенной мешалкой с приводом, разгрузочного устройства для твердого остатка, топку для сжигания топлива и получения теплоносителя, дымосос, теплообменник, средства очистки, осушки и накопления вторичного газового топлива, отличающаяся тем, что снабжена бункером-накопителем сырья, выполненным в форме вертикального корпуса прямоугольного поперечного сечения, охватываемого наружной рубашкой, с расположенной внутри него мешалкой, состоящей из горизонтального вала с лопастями, и приводом, расположенным вне корпуса, шнеком для вывода сырья из бункера-накопителя и продвижения его в питатель и затем в реактор, при этом нижняя часть бункера накопителя, где размещен шнек, и корпус питателя выполнены перфорированными и оснащены рубашками для сбора и отвода жидкой фракции из сырья; разгрузочное устройство снабжено также шиберным затвором, ножом и фильерой, расположенными соответственно на входном патрубке в разгрузочное устройств, на выходном торце шнека и выходном торце корпуса бункера-накопителя, снабженного приемной камерой с патрубком для выхода измельченного твердого остатка; в качестве устройства для получения электроэнергии использована газодизельная электростанция; для энергообеспечения процесса пиролиза сырья установка снабжена средством для получения суспензионного топлива.