Піч

Реферат: Пристрій для обробки матеріалу, такого як відходи з органічним покриттям і органічні матеріали, містить піч (1), що нахиляється і обертається, засіб (25) обертання печі (1) навколо її подовжньої осі, засіб (32, 102) нахилу печі, засіб (6, 31) окиснення летких органічних речовин (VOC), газоаналізатор для моніторингу рівня кисню і монооксиду вуглецю в газі і забезпечення сигналу, що відображає кожний рівень, засіб (106) керування для регулювання температури печі (1) і засіб окиснення (6, 31). Засіб (106) керування виконаний з можливістю визначення завершення обробки матеріалу за рахунок визначення вирівнювання сигналів від газоаналізатора, що відображають рівні СО і О2. Заявлено також спосіб для обробки матеріалу, такого як відходи з органічним покриттям і органічні матеріали, який здійснюється за допомогою описаного вище пристрою. UA 100239 C2 (12) UA 100239 C2 UA 100239 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Галузь техніки, до якої належить винахід Даний винахід стосується пристрою для способу і самого способу обробки відходів з органічним покриттям і органічних матеріалів, що включає в себе біомасу, промислові відходи, комунально-побутові тверді відходи і шлам. Рівень техніки Хитну піч (карусельну), що обертається, з одним відкритим кінцем використовують в металургійній промисловості для переплавлення забрудненого металу (див., наприклад, Патент США 6572675, виданий Йерушалмі (Yerushalmi), і Патент США 6676888, виданий Манселлу (Mansell)), такого як алюміній, з металевого брухту, який містить домішки, що включають в себе органічні матеріали. Точніше кажучи, ці печі використовують для обробки алюмінієвої окалини. Як правило, ці печі функціонують при високій температурі, наприклад, в діапазоні 1400-2000 °F, що звичайно, після обробки металевого брухту, відповідає розплавленому стану (рідкому стану). У цих печах використовують або повітряно-паливні пальники, або киснево-паливні пальники для нагрівання і плавлення металевого брухту в печі. Як правило, в цих печах використовують пальники, які функціонують при співвідношенні між киснем і паливом в діапазоні 1,8 - 1,21, як зазначалось в Патенті США № 6572675, виданому Йерушалмі. Цей діапазон забезпечує те, що має місце окиснення майже всього палива, що впорскується у внутрішній об’єм печі. Це високе співвідношення кисень/паливо забезпечує високий ККД палива (BTU (British thermal unit, британська теплова одиниця) палива, що використовується на фунт розплавленого алюмінію) в цих хитних печах, що обертаються. Крім того, за допомогою всіх типів печей відпрацьований газ збирають у відкритій системі відведення конвертерних газів, як представлено в Патентах США № 6572675, виданому Йерушалмі, і № 6676888, виданому Манселлу. Відкрита система відведення конвертерних газів сконструйована для поглинання і накопичення відпрацьованих газів, випущених з печі, що обертається. Відкрита система відведення конвертерних газів, нарівні з гарячими відпрацьованими газами, збирає широкий діапазон домішок (неспалені органічні речовини, тверді частинки і інші домішки). Ці домішки попадають в гарячі гази і переносяться з ними. Відкрита система відведення конвертерних газів, крім гарячих відпрацьованих газів, також захоплює значну кількість атмосферного повітря (зовні печі) в шлейну частину печі, що приводить до повного перемішування повітря і забруднених відпрацьованих газів. У Патентній заявці США № 2005/0077658 (Здольшек) Zdolshek обговорюється відкрита система відведення конвертерних газів, яка приймає забруднені гази, нарівні із зосередженим повітрям і пропускає їх через систему обробки диму, де тверді частинки значною мірою віддаляються циклоном, а вуглеводні спалюються в окремому автономному сміттєспалювачі. Гази, що виходять з сміттєспалювача, випускаються в пиловловлювач. Ця установка сконструйована таким чином, щоб обробка газів здійснювалася перед їх випусканням. Приклад використання відпрацьованих газів для відновлення деякої частини тепла з димаря розкритий в Патенті США № 4697792, виданому Фінку (Fink). У даному патенті гарячі гази рухаються всередині рекуператора, в якому ці гази використовуються для підігрівання повітря для горіння, яке потім продувають через повітродувку в пальник. Отже, це є незамкненою системою, де відпрацьовані гази використовують тільки для підігрівання повітря для горіння. Як правило, в цих печах в кінці циклу плавлення печі нахиляють уперед, а розплавлений метал спорожняють спочатку в контейнер для охолодження металу. Потім залишок, який може являти собою поєднання заліза і інших залишкових домішок, включаючи солі, що використовуються в процесі, і оксидів алюмінію, виливають з внутрішнього простору печі через виступаючі пристрої для збирання розплавленого металу. Переваги печі (печі з одним входом), що нахиляється і обертається, вказані в Патентах США: № 4697792, виданому Фінку, № 6572675, видану Йерушалмі, і 6676888, виданому Манселлу, перед стандартною фіксованою піччю (з двома протилежними входами), що обертається є: - швидке заливання розплавленого металу (що контролюється за рахунок сили тяжіння); - швидке заливання залишку розплавленого металу (солей, оксидів алюмінію, і т.д.), яка приводить до подальшої обробки металевого брухту. Велика поверхня теплопередачі стінок печі, яка сприяє більшому теплоперенесенню між внутрішніми вогнетривкими стінками печі і металевим брухтом, таким чином, прискорює процес плавлення, при зниженому споживанні палива. Підвищений відносний час знаходження газів в печі, - два проходження для гарячих димових газів вздовж подовжнього напряму печі обертається (два прогони), що - забезпечує підвищене теплоперенесення, що також перетворюється в підвищену плавильну потужність. 1 UA 100239 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Приклад використання субстехіометричних гарячих газів для газифікації відходів з печі, що обертається, наведений в Патенті США № 5553554, виданому Urich, в якому описане використання безперервно працюючої печі з двома протилежними вікнами (а печі, що обертається і не нахиляється -з одним входом) для газифікації відходів. У вищезазначеному патенті органічні відходи безперервно подають через бункер з поршневою подачею у піч, що обертається. Більш того в цій системі у печі, що обертається, встановлений пальник з підведенням повітря для подачі прямого відкритого полум'я в пальник. Керування технологічним процесом в системі не має механізму прогнозу, коли органічні речовини будуть повністю газифіковані. Отже, система функціонує при фіксованій тривалості обробки відходів, незалежно від кількості органічних речовин у відходах. Це природно приводить або до перетримання відходів (розтрачуванню енергії), або до недостатньої теплової обробки відходів (органічні речовини не повністю згоряють), а відходи ще і гасяться на виході з печі зольними речовинами (що призводить, як до екологічних проблем, так і до втрат потенційної енергії в формі неспаленого вуглеводню). Суть винаходу Даний винахід призначений для забезпечення способу і пристрою для обробки органічного матеріалу і металів, покритих органікою. Отже, в даному винаході забезпечений пристрій для обробки таких матеріалів, як відходи з органічним покриттям, а органічні матеріали включають в себе біомасу, промислові відходи, комунально-побутові тверді відходи і шлам, що містить піч, що нахиляється і повертається, яка має корпус, вхід, виготовлений з одного матеріалу, і звужувань частину між згаданим входом і згаданим корпусом печі, засіб для обертання печі навколо своєї подовжньої осі, засіб для нахилу печі, засіб для окиснення щонайменше для часткового окиснення летких органічних речовин в випускних газах внаслідок обробки згаданих речовин, і засіб пропускання для проходження згаданих газів із згаданої печі в згаданий засіб окиснення, газоаналізатор для моніторингу рівня кисню і монооксиду вуглецю в газі і для забезпечення сигналу, що відображає кожний рівень, і засіб (106) керування для регулювання температури згаданої печі і згаданого засобу окиснення, причому згаданий засіб (2) пропускання герметично з'єднаний із згаданою піччю і згаданим засобом окиснення для запобігання, тим самим, проникненню зовнішнього повітря, і згаданий засіб керування виконаний з можливістю визначення завершення обробки матеріалу за рахунок визначення вирівнювання згаданих сигналів від згаданого газоаналізатора, що відображають рівні СО і О2. У даному винаході також забезпечений спосіб обробки такого матеріалу, як відходи з органічними покриттями, і органічні речовини, що включає в себе біомасу, промислові відходи, комунально-побутові тверді відходи і шлам, і даний спосіб включає в себе: встановлення печі, що нахиляється і повертається, яка має корпусну частину, вхід, виготовлений з одного матеріалу, і звужувань частину, розташовану між згаданим входом і згаданою корпусною частиною печі, обертання печі навколо її подовжньої осі, введення матеріалу в піч, нагрівання матеріалу до температури, при якій органічна речовина згоряє з утворенням газів, що включають в себе леткі органічні речовини, підтримання рівня кисню в печі нижче еквівалентного стехіометричному рівня в ході процесу, пропускання газів через засіб пропускання в засіб для окиснення для спалення летких органічних речовин, причому згаданий засіб пропускання є герметизованим контуром для виключення зовнішнього повітря в згадані газів, що випускаються з печі, до термічного окислювача, і підтримання відповідних температур всередині печі і засобу окиснення на вибраних рівнях для ефективної роботи, проводять моніторинг рівня кисню і монооксиду вуглецю в газі, забезпечують сигнали, що відображають кожний рівень, і керують роботою печі (1), залежно від них, і причому згаданий засіб керування визначає завершення обробки матеріалу за рахунок ι визначення вирівнювання згаданих сигналів, що відображають рівні СО і О2. Спосіб видалення покривних органічних матеріалів або відхідних матеріалів, таких як біомаса, комунально-побутових твердих відходів, рідких відходів, і т.д. з металевого брухту (скрапу) з використанням процесу, в основному відомого як газифікація. У переважному способі використана піч, що нахиляється і обертається, з одним входом, причому піч має форму пляшки і футерована вогнетривким матеріалом, який може витримувати важкі навантаження і високі температури, і така піч може повертатися навколо її центральної подовжньої осі. Піч має один вхід і включає в себе пальник для нагрівання матеріалу, що обробляється, і повітронепроникні двері, забезпечені димарем для виведення відхідних газів. Також забезпечений термічний окислювач, в якому спалюють газоподібні леткі органічні речовини (volatile organic compounds, VOC), що випускаються з металевого брухту або відходів всередині печей, що обертаються. 2 UA 100239 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Термічний окислювач може містити комбінований пальник, який можна використовувати, як для самородного палива (наприклад природний газ або нафту), так і/або для VOC-газів. Система атмосферного кондиціонування забезпечена для регулювання температури всередині печі, а також забезпечена друга система атмосферного кондиціонування, яка регулює температуру у напрямі до рукавного пиловловлювача. Автоматизована система керування технологічним процесом забезпечена для підтримання рівня кисневого горіння в системі печі нижче стехіометричного в ході процесу газифікації (