Установка для очищення металевої стружки від органічних забруднень

Изобретение относится к конструкции комплексных установок для очистки сыпучей металлической стружки от масел и други х органических загрязнителей, входящих в состав смазочно-охлаждающих жидкостей, перед ее переплавом, преимущественно в электропечах. Такие установки могут быть использованы, преимущественно, на крупных машиностроительных предприятиях, имеющих собственные металлургические цеха или участки, на базах по переработке вторичного металлосырья перед переплавом и на металлургических заводах. Общеизвестно, что замасленную стружку опасно заваливать непосредственно в металлургические агрегаты. Во-первых, потому что при высокой концентрации масел и т.п. загрязнителей (более 2% по массе) возможны выбросы жидкого металла. Во-вторых, потому, что даже при отсутствии указанных выше нарушений режимов плавки возникают экологически недопустимые выбросы токсичных газов, сажи и пыли, Поэтому подобное сырье очищают от органических загрязнителей до переплава. Поскольку химсостав загрязнителей весьма разнообразен, а количество стружки на одном предприятии достигает сотен и тысяч (иногда - десятков тысяч) тонн в год, для очистки стружки обычно применяют методы, предусматривающие нагрев до температур пиролиза (термодеструкции), загрязнителей и сжигание газообразных продуктов пиролиза (желательно - с рекуперацией тепла). Соответственно конструируют и технологические установки. Известно устройство, содержащее наклонный барабан с расположенными по его торцам камерами загрузки и выгрузки, топку для дожигания масла с горелками и циркуляционным вентилятором с системой газопроводов и снабженное камерой предварительного разложения масла, размещенной в верхней части, топки и выполненной в виде радиационного рекуператора и соединенного с камерами загрузки и выгрузки барабана [1]. Устройство снабжено также установленным на газоходе между камерой предварительного разложения масла и камерой Выгрузки датчиком отбора проб, соединенным с кислородным газоанализатором, связанным с регулировочным воздушным клапаном. Как видно из описания известного устройства. нагрев стружки в нем обеспечивается за счет внешнегоэнергрносителя, а его эффективность может быть обеспечена лишь при наличии кислородного газоанализатора и регулировочного воздушного клапана. Наиболее близким к заявляемому устройству является установка для очистки металлической стружки от органических загрязнителей[2]. Эта установка имеет барабанную печь. устройство для подачи загрязненной Стружки в эту печь, устройство для приема обработанной стружки, устройство для подготовки газообразного теплоносителя, имеющее: по меньшей мере, одну горелку; средство подключения горелки к загрузочному торцу барабанной печи для подачи в нее паров и продуктов пиролиза органических загрязнителей; патрубок для подачи воздуха на разбавление продуктов сгорания с регулятором расхода воздуха; дымосос, дымовую тр убу для сброса избытка теплоносителя, оборудованную регулятором расхода, трубопровод рециркуляции с регулятором расхода, подключенный к выгрузочному торцу барабанной печи. В известной установке энергопотенциал загрязнителей утилизируется путем их сжигания и использования продуктов сгорания на получение теплоносителя. Нагрев в противотоке способствует повышению устойчивости процесса и степени очистки, поскольку наиболее горячий теплоноситель воздействует на уже нагретую стр ужку и обеспечивает эффективный пиролиз неиспарившейся части органических загрязнителей. Однако, подмешивание окислителя (воздуха) к теплоносителю, подаваемому в барабанную печь, не исключает возгорания паров и продуктов пиролиза загрязнителей в печном пространстве, что приводит к дестабилизации процесса термообработки стружки, к локальным перегревам и угару металла. Задачей, решаемой изобретением, является разработка установки для очистки стружки от органических загрязнителей, позволяющей стабилизировать процесс термообработки стружки, в результате чего возможно исключить воспламенение паров масел и продуктов пиролиза в печном пространстве ив дальнейшем уменьшить угар стружки при ее переплавке. Поставленная задача решена тем, что в установке для очистки металлической стружки от органических загрязнений, имеющей барабанную печь, подключенную с входного конца к питателю для подачи загрязненной стружки, а с выходного - к приемнику очищенной стружки, устройство для приготовления газообразного теплоносителя, содержащее, по меньшей мере, одну горелку, вход которой по горючему подключен к печному пространству, дымосос и трубопровод рециркуляции продуктов сгорания через барабанную печь в противотоке с нагреваемой стружкой и патрубок для сброса избытка продуктов сгорания в атмосферу, согласно изобретению, за горелкой установлен рекуперативный холодильник продуктов сгорания, а дымосос и трубопровод рециркуляции продуктов сгорания подключены ко входу и к выходу этого холодильника и через снабженные регуляторами расхода патрубки. Рекуперативный теплообменник выполнен двухступенчатым и имеет в первой ступени воздухоподогреватель, выход которого связан со входом горелки по окислителю, а во второй - экономайзер. Тем самым расширяется диапазон регулирования температур газообразного теплоносителя, что позволяет в одной установке обрабатывать стружку из разных материалов: стали, алюминия и Аl-сплавов, меди и ее сплавов. Патрубок для сброса избытка продуктов сгорания установлен за экономайзером и подключен к атмосфере через осадитель пыли. Перед питателем для подачи загрязненной стружки в барабанную печь установлена обогреваемая центрифуга для о тжига избытка органических загрязнителей, полость которой подключена к рекуперативному холодильнику. Тем самым существенно расширяется диапазон замасленности (загрязненности) исходной стружки, в котором может в целом устойчиво работать заявляемая установка. Сущность изобретения поясняется чертежом. Предлагаемая установка для очистки металлической стружки от органических загрязнений (преимущественно масел) имеет наклонно установленную барабанную печь 1 (с не показанным отдельно приводом вращения). С входного конца печи установлен питатель 2 для подачи загрязненной стружки, который в случае особо высокой замасленности сырья целесообразно подключить к центрифуге 3 для отжима избытка масел в сборник 4 (в этом случае над горловиной центрифуги размещают ленточный или иной транспортер 5 для подачи стружки с промежуточного склада). На выходе из печи 1 установлен сборник 6 для очищенной стружки. Над входной частью печи 1, которая одновременно служит коллектором 7 для сбора газов из печного пространства. расположено устройство для приготовления газообразного теплоносителя, содержащее последовательно установленные один над другим: дожигатель 8, оборудованный внутри, по меньшей мере, одной газовой горелкой 23; рекуперативный теплообменник 9 для частичного охлаждения продуктов сгорания топливного газа и продуктов испарения и/или пиролиза органических загрязнений: экономайзер 10 с выпускным трубопроводом 11 .который через циклон 12 для осаждения твердых примесей из отходящи х газов (пылеосадитель) подключен к тяговому вентилятору 13 и через него - к выхлопной трубе 14. Кроме того, в устройство для приготовления газообразного теплоносителя для нагрева очищаемой стружки включены совместно открывающиеся во входное колено 15 дымососа 16 патрубки 17 и 18 с регуляторами расхода 19 и 20. Один из патрубков (17) подключен к дожигателю 8 перед рекуперативным теплообменником 9, а второй патрубок (18) подключен к тракту Выпуска продуктов сгорания - за этим холодильником, в частности, после экономайзера 10, который служит второй ступенью рекуперации тепла. Центрифуга 3 может быть одним из потребителей тепла, рекуперируемого в теплообменнике 9, для чего предусмотрен трубопровод 21. Экономайзер 10 может включаться в работу в зависимости от количества и теплосодержания получаемых в дожигателе 8 продуктов сгорания. Отбираемое в экономайзере 10'тепломожет быть использовано для заводских нужд, например для подогрева технического воздуха или воды (на чертеже потребители этого тепла, как и не относящиеся к заявляемой установке, не показаны). От дымососа 16 к нижнему (выгр узочному по стружке) концу печи 1 подключен трубопровод 22 для подачи газообразного теплоносителя в печное пространство. Рекуперативный теплообменник 9 снабжен дутьевым вентилятором 4. Металлическую стр ужку очищают с помощью описанной установки от органических загрязнений следующим образом. Стружку сортируют на "сливную" и сыпучую. "Сливн ую" стружку дробят на мелкие не сцепляющиеся одна с другой частицы длиной по 50 мм и объединяют с сыпучей стр ужкой. Далее определяют степень загрязненности (замасленности) стружки. Если она не превышает заданного значения (обычно 2% от массы сырья), то ее питателем 2 непосредственно загружают в печь 1. Если же замасленность выше заданного значения, стружку транспортером 5 подают в обогреваемую горячим воздухом от рекуперативного теплообменника 9 центрифугу 3 и избыток загрязнений отжимают, сливая полученную жидкость в сборник 4. Эта операция (отжима) не обязательна, ибо дожигатель 8 способен работать в широком диапазоне концентраций горючих примесей в газах, отходящих от печи 1 через коллектор 7. Однако, ее выполнение способствует стабилизации режима и качества очистки стружки от, загрязнений и дает в качестве побочного продукта пригодные отчасти для регенерации смазочные материалы. Механически очищенная стружка из центрифуги 3 также поступает на питатель 2 и далее в печь 1. Во вращающейся барабанной печи 1 стружка постепенно пересыпается от загрузочного к выгрузочному концу, взаимодействуя с противоточно движущимся газообразным теплоносителем, содержащим продукты полного сгорания углеводородов, нагревается и очищается от органических загрязнений, вследствие испарения летучи х и пиролиза нелетучих компонентов). В пусковой период такой состав теплоносителя обеспечивают только с помощью встроенной в дожигатель 8 горелки 23, а в выведенной на стационарный режим установке путем совместного сжигания подаваемого извне топлива и продуктов испарения и/или пиролиза загрязнений на стружке, В обоих Случая х конструкция устройства для приготовления теплоносителя и тракта его подачи в печь 1 практически исключает подмешивание воздуха и тем самым исключает воспламенение паров и продуктов пиролиза органических загрязнений в печном пространстве). Отделенными следствиями этого преимущества являются повышение надежности установки и стабилизация качества очистки. Продукты испарения и/или пиролиза загрязнений, образующиеся при нагреве стружки в печном пространстве, через коллектор 7 поступают в дожигатель 8, который обеспечивает, во-первых, реализацию теплотворной способности отходов очистки сч р ужки и впоследствии частичную и х утилизацию на нагрев загрязненного сырья; во-вторых, обезвреживание токсичных продуктов испарения и-или пиролиза органических загрязнений при их сжигании до нетоксичных конечных продуктов типа диоксида углерода (СО2) и паров воды (Н2О); в-третьих, подготовку безопасного газообразного теплоносителя, исключающего возможность воспламенения и-или взрыва продуктов испарения и-или пиролиза органических загрязнений в печном пространстве. Поскольку температура продуктов сгорания на выходе издожигателя 8 составляет 700… 1000°С, их охлаждают в рекуперативном теплообменнике 9 (а при недостаточности охлаждения только в нем - и в экономайзере 10) и часть из них через патрубки 17 и 18 и колено 15 дымососом 16 подают в печное пространство по трубопроводу 22, а избыток через трубопровод 11 и циклон-пылеосадитель 12 вентилятором 13 подают в выхлопную тр убу 15. Температуру газообразного теплоносителя, подаваемого в печь 1, регулируют изменением расхода более горячих (после дожигателя 8) и более холодных (после экономайзера 10) продуктов сгорания с помощью регуляторов 19 и 20. Предлагаемая установка имеет следующие преимущества: а) она обеспечивает подготовку газообразного теплоносителя для нагрева стружки только на основе нейтральных продуктов полного сгорания углеводородов; б) исключает воспламенение продуктов испарения и пиролиза органических загрязнений в печном пространстве и повышается надежность работы установки и качество очистки; в) экономия от использования одной установки производительностью по очищенной. стружке 10 тыс. т в год составит 95 тыс.руб.