СПОСОБ ОБРАБОТКИ ТВЕРДЫХ КОММУНАЛЬНЫХ ОТХОДОВ Российский патент 2022 года по МПК B09B3/00 B03B9/06 C10L5/46 

Изобретение относится к переработке мусора для использования в качестве топлива для сжигания в энергетических установках, и может быть реализовано для использования отходов в качестве классифицированного твердого топлива или его компонента с характеристиками, соответствующими нормативно-технической документации, а также в качестве альтернативного топлива в цементном производстве [МПК B03B 9/06, B07B 9/00, B09B 3/00, C10L 5/48, F23G 5/02].

Из уровня техники известен СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ МУСОРА, БРИКЕТИРОВАННОЕ ТОПЛИВО И ПРИСАДКА [RU2109035, опубл. 20.04.1998], который включает предварительную сортировку и переработку исходного мусора с отделением фракции мягкого мусора, содержащего органические остатки, измельчение этой фракции, смешение с измельченным углем, добавление жиросодержащих остатков, например отбеливающей земли, уплотнение смеси в брикеты, последующее их сжигание, при этом брикетированное топливо содержит смесь в равных по массе частях измельченного угля и фракции мягкого мусора, содержащего органические остатки, и жиросодержащие остатки, например отбеливающую землю, а присадка к сжигаемому углю содержит фракцию мягкого мусора, содержащего органические остатки, и жиросодержащие остатки, например отбеливающую землю.

Существенным недостатком аналога является обусловленная предложенным способом необходимость добавления к переработанным твердых коммунальных отходов (ТКО) угля или угольной пыли, что приводит к повышенным выбросам углекислого газа и серы, также полученное топливо обладает высокой зольностью, которая не позволяет сжигать топливо максимально эффективно.

Из уровня техники известен СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТОПЛИВА ИЗ ТВЕРДЫХ КОММУНАЛЬНЫХ ОТХОДОВ [RU2729638, опубл. 12.08.2020], включающий прием исходных ТКО, их сортировку с отсевом негорючих фракций, таких как элементы питания, камни, отходы стройматериалов, стеклобой и керамика, уличный смет, пищевые отходы, листья и др., извлечение вторичных материалов: бумаги, ветоши, пластика, в том числе черных и цветных металлов, измельчение оставшейся влажной горючей массы, ее сушку, дальнейший подогрев и термопластическую экструзию, отличающийся тем, что оставшуюся горючую массу влажностью более 15% предварительно обезвоживают в шнековых прессах, валковых прессах, сушилах либо другим образом до влажности 5÷15%, измельчают до фракции 5÷50 мм, подогревают до температуры 180÷250°С и подвергают термопластической экструзии с получением топливных гранул или брикетов, а отходящие при подогреве горючей массы пары воды и газообразные продукты подвергают очистке от содержащихся в них галогенводородов. Технический результат заключается в повышении физико-механической прочности получаемого твердого (RDF) топлива, в повышении водопоглощения, в предотвращении попадания галогенов в изготовленное топливо, в снижении энергоемкости его производства, а также в улучшении экологической обстановки, в том числе за счет уменьшения объема вывозимых на полигоны ТКО «хвостов».

Недостатком аналога является повышенное энергопотребление, обусловленное этапом подогрева обрабатываемой массы ТКО до температуры 180…250°С перед выполнением термопластической экструзии с получением топливных гранул или брикетов.

Наиболее близким по технической сущности является СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ТВЕРДОГО БИОТОПЛИВА ИЗ ТВЕРДЫХ КОММУНАЛЬНЫХ ОТХОДОВ [RU2749055, опубл. 03.06.2021], включающий сортировку ТКО на две фракции, мелкую - до 80 мм и крупную - более 80 мм, характеризующийся тем, что при сортировке крупной фракции осуществляют отбор компонентов биогенного происхождения, с последующим измельчением компонентов биогенного происхождения. Технический результат заключается в улучшении качества топлива за счет полного исключения опасных компонентов.

Основной технической проблемой прототипа является повышенное энергопотребление (сушка компонентов после отсева), а также повышенная зольность (более 10%) в совокупности с пониженным содержанием органического вещества (менее 70%), что приводит к снижению эффективности использования ТКО в качестве топлива.

Задачей изобретения является устранение недостатков прототипа.

Техническим результатом изобретения является уменьшение влажности отходов, уменьшение зольности, увеличение теплотворной способности отходов.

Указанный технический результат достигается за счет того, что способ обработки твердых коммунальных отходов, характеризующийся тем, что после негативной и позитивной сортировки твердых коммунальных отходов в устройство для биотермической сушки отходов методом компостирования подают остатки сортировки размером более 100 мм и отсев грохочения размером менее 100 мм, после чего отходы после биотермической сушки направляют на устройство грохочения для разделения на две фракции, при этом полученную после разделения нижнюю фракцию грохочения размером менее 50 мм, представляющую собой аэробно стабилизированный отсев с содержанием органического вещества менее 10%, отправляют на захоронение (утилизацию), а верхнюю фракцию грохочения - компонент твердого топлива подают на устройство измельчения, где достигают требуемого потребителем фракционного состава топлива твердого из твердых коммунальных отходов влажностью 20% и менее, отличающийся тем, что перед подачей на устройство измельчения верхнюю фракцию грохочения - компонент твердого топлива подают на магнитный сепаратор для удаления металлических включений, размер верхней фракции грохочения после разделения составляет более 50 мм, содержание органического вещества в верхней фракции грохочения составляет 70% и более, зольность - менее 10%, теплотворная способность - 10 кДж/кг и более.

В частности, остатки сортировки размером более 100 мм и отсев грохочения размером менее 100 мм подают в устройство для биотермической сушки отходов методом компостирования совместно.

В частности, остатки сортировки размером более 100 мм и отсев грохочения размером менее 100 мм подают в устройство для биотермической сушки отходов методом компостирования отдельно друг от друга.

Краткое описание чертежей.

На фиг. 1 показана блок-схема обработки твердых коммунальных отходов.

На фиг. 1 обозначено: о1 – остатки сортировки, о2 – отсев грохочения, 1 – устройство для биотермической сушки отходов методом компостирования, 1а – отходы после биотермической сушки, 2 – устройство грохочения, 2а – верхняя фракция грохочения-компонент твердого топлива, 2б – нижняя фракция грохочения, 3 – магнитный сепаратор, 3а – верхняя фракция грохочения после удаления металлических включений, 4 – устройство измельчения, 4а – топливо твердое из твердых коммунальных отходов.

Осуществление изобретения

При реализации предлагаемого способа обработки ТКО отсев грохочения ТКО при их негативной (выделение ручным или механизированным способом из общего потока сортируемых ТКО опасных отходов, включая хлорорганические отходы, содержание которых в твердом топливе (RDF) ограничено нормативно технической документацией) и позитивной (выделение ручным или механизированным способом из общего потока сортируемых ТКО вторичных материальных ресурсов, которые в качестве вторичного сырья могут иметь потребительский спрос) сортировке, содержащий фракцию менее 100 мм, и остатки сортировки ТКО, содержащие фракцию более 100 мм, раздельно или в смеси направляются на биотермическую сушку в устройство для биотермической сушки отходов методом компостирования в соответствии с техническим решением, описанным в [RU 198939 U1, опубл. 03.08.2020]. После биотермической сушки отходы направляются на устройство грохочения для разделения как минимум на 2 фракции, размером менее 50 мм и более 50 мм. Первая нижняя фракция представляет собой аэробно стабилизированный отсев с содержанием органического вещества менее 10%. Вторая (верхняя) фракция грохочения представляет собой компонент топлива твердого из ТКО влажностью 20% и менее, фракционным составом 50 мм и более, с содержанием органического вещества 70% и более.

При необходимости на выходе устройства грохочения вторая, верхняя фракция подвергается магнитной сепарации для удаления металлических включений.

Далее компонент топлива твердого из ТКО (вторая, верхняя фракция грохочения) подается на устройство измельчения, где достигается требуемый фракционный состав топлива твердого из ТКО, заказанный потребителем.

Заявленное техническое решение используется для изготовления топлива твердого из ТКО с характеристиками, соответствующими требованиям действующей нормативно-технической документации, используемого на любых твердотопливных установках для выработки тепловой, электрической энергии, а также в качестве альтернативного топлива в цементном производстве.

Заявленный технический результат достигается за счет однократной биотермической сушки отходов методом компостирования, что снижает влажность ТКО (до 20% и менее) и при этом позволяет снизить энергопотребление (по сравнению с прототипом); за счет магнитной сепарации верхней фракции грохочения, при которой удаляются металлические включения и таким образом повышается эффективность сгорания топлива из ТКО; за счет повторной операции грохочения для разделения после биотермической сушки отходов, что приводит к более тщательному отбору органического вещества и повышению его процентного содержания (до 70% и более) в топливе, при этом зольность ввиду отсеивания снижается до доли менее 10%, что приводит к повышению теплотворной способности получаемого топлива до 10000 кДж/кг и более.

Пример достижения технического результата

Для реализации предложенного способа твердые коммунальные отходы (мусор от офисных и бытовых помещений, мусор и смёт от уборки парков и зон массового отдыха, отходы очистки воздуховодов вентиляционных систем) подали на устройство грохочения, где была произведена позитивная и негативная их сортировка, после которой отсев грохочения размером менее 100 мм и остатки сортировки размером более 100 м направили на устройство для биотермической сушки методом компостирования.

После биотермической сушки отходы направили на устройство грохочения для разделения на 2 фракции, размером менее 50 мм и более 50 мм. Нижняя фракция составила аэробно стабилизированный отсев с содержанием органического вещества менее 10% (направлен на утилизацию), верхняя фракция грохочения - компонент топлива твердого из ТКО.

На выходе устройства грохочения верхнюю фракцию подвергли магнитной сепарации для удаления металлических включений, на выходе которой получили компонент топлива твердого из бытовых (коммунальных отходов) согласно ГОСТ 33564.

Далее верхнюю фракцию грохочения подали на устройство измельчения, где был достигнут требуемый фракционный состав топлива твердого из ТКО (классифицированного по ГОСТ 33516), заказанный потребителем, со следующими характеристиками:

- влажность 16 %;

- зольность 7%;

- содержание органического вещества 78%;

- теплотворная способность отходов 16500 кДж/кг.

Изобретение относится к переработке мусора для использования в качестве топлива для сжигания в энергетических установках и может быть реализовано для использования отходов в качестве классифицированного твердого топлива или его компонента, а также в качестве альтернативного топлива в цементном производстве. Способ обработки твердых коммунальных отходов характеризуется тем, что после негативной и позитивной сортировки твердых коммунальных отходов в устройство для биотермической сушки отходов методом компостирования подают остатки сортировки размером более 100 мм и отсев грохочения размером менее 100 мм. После биотермической сушки отходы направляют на устройство грохочения для разделения на две фракции. Полученную после разделения нижнюю фракцию грохочения размером менее 50 мм, представляющую собой аэробно стабилизированный отсев с содержанием органического вещества менее 10%, отправляют на захоронение (утилизацию), а верхнюю фракцию грохочения - компонент твердого топлива подают на устройство измельчения, где достигают требуемого потребителем фракционного состава топлива твердого из твердых коммунальных отходов влажностью 20% и менее. Перед подачей на устройство измельчения верхнюю фракцию грохочения - компонент твердого топлива подают на магнитный сепаратор для удаления металлических включений. При этом размер верхней фракции грохочения после разделения составляет более 50 мм, содержание органического вещества в верхней фракции грохочения составляет 70% и более, зольность - менее 10%, теплотворная способность - 10 кДж/кг и более. Изобретение обеспечивает уменьшение влажности отходов, уменьшение их зольности, увеличение теплотворной способности отходов. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ обработки твердых коммунальных отходов, характеризующийся тем, что после негативной и позитивной сортировки твердых коммунальных отходов в устройство для биотермической сушки отходов методом компостирования подают остатки сортировки размером более 100 мм и отсев грохочения размером менее 100 мм, после чего отходы после биотермической сушки направляют на устройство грохочения для разделения на две фракции, при этом полученную после разделения нижнюю фракцию грохочения размером менее 50 мм, представляющую собой аэробно стабилизированный отсев с содержанием органического вещества менее 10%, отправляют на захоронение (утилизацию), а верхнюю фракцию грохочения - компонент твердого топлива подают на устройство измельчения, где достигают требуемого потребителем фракционного состава топлива твердого из твердых коммунальных отходов влажностью 20% и менее, отличающийся тем, что перед подачей на устройство измельчения верхнюю фракцию грохочения - компонент твердого топлива подают на магнитный сепаратор для удаления металлических включений, размер верхней фракции грохочения после разделения составляет более 50 мм, содержание органического вещества в верхней фракции грохочения составляет 70% и более, зольность - менее 10%, теплотворная способность - 10 кДж/кг и более.

2. Способ по п. 1, характеризующийся тем, что остатки сортировки размером более 100 мм и отсев грохочения размером менее 100 мм подают в устройство для биотермической сушки отходов методом компостирования совместно.

3. Способ по п. 1, характеризующийся тем, что остатки сортировки размером более 100 мм и отсев грохочения размером менее 100 мм подают в устройство для биотермической сушки отходов методом компостирования отдельно друг от друга.