Пристрій для термічної переробки органічних відходів

1. Пристрій для термічної переробки органічних відходів, який містить топкову камеру, встановлену в ній термічну камеру, принаймні одну камеру спалювання, на виході якої змонтований димохід, та систему для завантаження сміття та для видалення залишкових після термічної переробки продуктів, який відрізняється тим, що всі камери, а саме: топкова, термічна та камера спалювання, зв'язані між собою, при цьому система для завантаження сміття та для видалення залишкових після термічної переробки продуктів являє собою окремо для топкової та термічної камер вузол для завантаження сміття та вузол для видалення залишкових після термічної переробки продуктів. 2. Пристрій для термічної переробки органічних відходів за п.1, який відрізняється тим, що має дві камери спалювання, кожна з яких з'єднана з топковою та термічною камерами. 3. Пристрій для термічної переробки органічних відходів за п.1, який відрізняється тим, що топкова камера зв'язана з вузлом подачі повітря. 4. Пристрій для термічної переробки органічних відходів за п.1, який відрізняється тим, що вузол для завантаження сміття та вузол для видалення залишкових після термічної переробки продуктів топкової камери розташовані у нижній частині камери. 5. Пристрій для термічної переробки органічних відходів за п.4, який відрізняється тим, що вузол для завантаження топкової камери виконаний у вигляді трубопроводу. 6. Пристрій для термічної переробки органічних відходів за п.4, який відрізняється тим, що вузол для видалення залишкових після термічної переробки продуктів топкової камери включає колосники та розташовану під ними систему нахилених лотків. 7. Пристрій для термічної переробки органічних відходів за п.1, який відрізняється тим, що вузол 2 (19) 1 3 13421 4 відходів за п.1, який відрізняється тим, що він ва камера оснащена контрольно-регулювальними приладами. оснащений витяжною системою. 19. Пристрій для термічної переробки органічних Корисна модель відноситься до галузі утилізації відходів, а саме до конструкції обладнання, призначеного для переробки побутових і промислових відходів і може бути використана для знищення термічною обробкою органічного сміття та побутових і промислових відходів в хімічній, деревообробній промисловості, у комунальнопобутовому господарстві, а також сільськогосподарському виробництві. Термічна переробка задовольняє як санітарноепідеміологічним так і екологічним вимогам. Відома велика кількість обладнання для термічної переробки сміття та відходів. Зокрема, відомі печі, які як правило, мають футеровану топкову камеру для спалювання сміття, в якій сміття розташовують безпосередньо в камері [заявки ЄПВ №0405375, F23G5/00; №0509774, F23G9/00; патент США №5099771] або на спеціальних решітках [заявка РСТ №92/20965, F23G1/00; заявка Франції №2665749, F23G5/26]. Камера, а разом з нею і сміття розігрівають за допомогою електричного нагрівача [заявка Японії №1-169227, F23G5/00] або під дією паливної форсунки [а.с. СССР №1135969, F23G5/00; №1605092, F23G7/06; заявка РСТ №89/077036, F23G5/14]. Відомі конструкції, в яких спалювання сміття і відходів здійснюють або шляхом підводу повітря, необхідного для горіння [пат. США №5054405, F23G5/00; заявка РСТ №90/04741, F23G5/00], або без доступу повітря - піролізу [заявка ЄПВ №0486728, F23G5/027; а.с. СССР №1548601, F23G5/027; пат. США №5040972, F23G5/12]. Таким чином, у обладнанні відомих конструкцій сміття спалюють або навалом у топковій камері, або на колосниковій решітці топкової камери. У першому випадку установка має значні габарити та масу. У другому - установка має компактний вигляд, проте спостерігається значний винос із топкової камери частин сміття, які не догоріли, що забруднює навколишнє середовище та потребує додаткової камери спалювання. За прототип обраний пристрій для термічної переробки таких органічних відходів як сміття, який містить топкову камеру, встановлену в ній термічну камеру та з'єднану з нею камеру спалювання. Пристрій має вузол для завантаження сміття та вузол для видалення залишкових після термообробки продуктів. Вузол для завантаження сміття виконаний у верхній частині топкової камери у вигляді люку з кришкою, який е засобом для завантаження сміттям термічної камери. Вузол для видалення залишкових після термообробки продуктів розташований унизу термічної камери та виконаний у вигляді люку з кришкою. Топкова камера має димохід, зв'язаний з атмосферою, з яким зв'язана камера спалювання. За топкову камеру обрана піролізна камера. Топкова камера виконана з теплоізоляційного матеріалу. Пристрій оснащений верхньою та нижньою форсунками, верхня з яких розташована над термічною камерою, а нижня - унизу топкової камери у основи термічної камери [патент RU №2117871, F23G5/00, публ. 20.08.1998р.]. Пристрій-прототип працює таким чином. Через завантажувальний люк у термічну камеру завантажують сміття та закривають двері люка. При цьому люк у нижній частині термічної камери зачинений. Включають верхню та нижню форсунки. Сміття у нижній частині термічної камери підпалюється. Під дією полум'я факелів форсунок термічна камера розжарюється. Сміття під дією високих температур по всій довжині камери розкладається. Парогазоподібні продукти, які утворилися під час піролізу, з термічної камери попадають на факел верхньої форсунки топкової камери, де відбувається їх спалювання. У камері згоряння димоходу відбувається їх повне спалювання. Після повного спалювання сміття форсунки виключають, відкривають люк для відвантаження у термічній камері, видаляють золу. Після чого проводять повторне завантаження пристрою. Таким чином, відомий пристрій характеризується невисокою ефективністю спалювання сміття, обумовлену тим, що для повного спалювання сміття та згоряння парогазоподібних продуктів, які утворилися під час пролізу, у пристрої необхідно підтримувати високу температуру, що здійснюють за рахунок природних енергоресурсів таких як газ, продукти переробки нафти, наслідком чого є їх великі витрати. Задачею корисної моделі є удосконалення конструкції пристрою для термічної переробки органічних відходів, в якому шляхом змін зв'язків між топковою та термічною камерами та камерою спалювання забезпечують можливість проведення термічного впливу на органічні відходи одночасно у топковій і термічній камерах та за рахунок парогазових відходів термічної камери активізують процес горіння у топковій камері, що сприяє максимальному спалюванню сміття у топковій камері з мінімальним використанням природних енергоресурсів. При цьому забезпечують можливість максимального спалювання у камері спалювання залишків парогазових відходів як з топкової так і з термічної камер, чим усувається забруднення навколишнього середовища. Поставлена задача вирішується тим, що у пристрої для термічної переробки органічних відходів, який містить топкову камеру, встановлену в ній термічну камеру, принаймні одну камеру спалювання, на виході якої змонтований димохід, та систему для завантаження сміття та для видалення залишкових після термічної переробки продуктів, згідно корисної моделі всі камери, а саме: топкова, термічна та камера спалювання зв'язані між собою, при цьому система для завантаження сміття та для видалення залишкових після термічної переробки продуктів являє собою окремо для топкової та термічної камер вузол для завантаження сміття та вузол для видалення залишкових після 5 13421 6 термічної переробки продуктів. су горіння та термічної обробки топкової та терміПристрій може мати дві камери спалювання, чної камер, чим запобігається викидання їх в аткожна з яких з'єднана з топковою та термічною мосферу, що сприяє підтриманню екології навкокамерами. лишнього середовища Для активізації процесу горіння у початковий Суть корисної моделі пояснюється кресленперіод процесу підпалювання сміття у топковій ням, де наведені: камері топкова камера зв'язана з вузлом подачі на Фіг.1 - схематичне зображення пристрою повітря. для переробки органічних відходів; При цьому: на Фіг.2 - переріз А-А на Фіг.1. вузол для завантаження сміття та вузол для Пристрій для термічної переробки органічних видалення залишкових після термічної переробки відходів, який містить топкову камеру 1, встановпродуктів топкової камери розташовані у нижній лену в ній термічну камеру 2, принаймні дві симетчастині камери; вузол для завантаження топкової рично розташовані камери спалювання 3 та сискамери виконаний у вигляді трубопроводу, вузол тему для завантаження сміття та для видалення для видалення залишкових після термічної перезалишкових після термічної переробки продуктів. робки продуктів топкової камери включає колосниВсі камери, а саме: топкова 1, термічна 2 та камеки та розташовану під ними систему нахилених ра спалювання 3 зв'язані між собою. Кожна з калотків; мер спалювання 3 з'єднана з топковою 1 та термівузол для завантаження сміття термічної качною 2 камерами. Всі камери для виключення мери виконаний у вигляді розташованого над верскупчення в них парогазової суміші та для запобіхньою частиною камери бункера, оснащеного загання вибуху при скупченні газів мають форму тіл собами для його почергового відкривання та обертання та не мають закутків, пазів, перегорозакривання, розташованими у верхній та нижній док тощо, тобто усього того, що може утворювати його частинах, та дозатором; вузол для видалення просторові кишені, лагуни, ємності (Фіг.1). залишкових після термічної переробки продуктів Система для завантаження сміття та для витермічної камери виконаний у вигляді трубопроводалення залишкових після термічної переробки ду, який розташований у нижній частині термічної продуктів являє собою окремо для топкової 1 та камери та проходить через топкову камеру. термічної 2 камер вузол для завантаження сміття Для можливості утилізації тепла пристрій для та вузол для видалення залишкових після термічтермічної переробки органічних відходів оснащеної переробки продукті . ний водогрійним котлом з порожниною, в якій розТопкова камера 1 виконана з теплоізоляційноташовані топкова камера та завантажувальний го матеріалу, а саме з вогнетривкої цегли. Вузол бункер, форма якої повторює контури топкової для завантаження сміття та вузол для видалення камери та завантажувального бункера. Водогрійзалишкових після термічної переробки продуктів ний котел у нижній частині має люки, з'єднані з топкової камери 1 розташовані у нижній частині трубопроводами топкової камери та трубопровокамери. При цьому вузол для завантаження сміття дами для видалення продуктів термічної камери виконаний у вигляді трубопроводу 4. після термічної переробки. Крім того, водогрійний Вузол для видалення залишкових після термікотел оснащений дозатором кількості води та рочної переробки продуктів топкової камери 1 вклюзширювальним баком. чає колосники 5 та розташовану під ними систему При цьому димохід оснащений фільтрами, ренахилених лотків 6. В нижній частині камери 1 під гулятором газодимового потоку а топкова камера колосниками 5 знаходиться піддувало 7 (Фіг.2), оснащена контрольно-регулювальними приоснащене отвором 7' (Фіг.1), яке є також отвором ладами. для видалення продуктів згоряння. З вузлом заваПристрій для термічної переробки органічних нтаження сміття на вході у трубопровід 4 змонтовідходів оснащений витяжною системою. ваний вузол подачі повітря у вигляді вентилятоВиконання топкової і термічної камер та камера 8. ри спалювання зв'язаними між собою та оснащенТопкова камера 1 оснащена контрольноня топкової і термічної камер автономними вузларегулювальними приладами (на креслені не поками для завантаження кожної з них органічними зані). відходами та вузлами для видалення залишків Термічна камера 2 являє собою герметичну після їх термічної переробки надає можливість камеру з горловиною 9. одночасного проведення термічної переробки у Вузол для завантаження сміття термічної катопковій і термічній камерах одного і того же виду. мери 2 виконаний у вигляді розташованого безпоПри цьому природне паливо використовують лише середньо над горловиною 9 камери бункера 10 з під час запалювання сміття у топковій камері. Далі горловиною, яка співпадає з горловиною 9 камери процес переробки здійснюють активізацією проце2, та оснащеного у верхній частині пристроєм 11 су горіння відходів у топковій камері за рахунок для відкривання та закривання камери 2. Зверху парогазової суміші з термічної камери, що сприяє бункер 10 має ляди 12 для відкривання бункеру 10 згорянню навіть вологого сміття. Це дозволяє та для його завантаження. Бункер 10 оснащений ефективно проводити термічну переробку органічзасобами для його почергового відкривання та них відходів майже без використання природного закривання, розташованими у верхній та нижній вугілля та газу. При цьому у всіх камерах постійно його частинах (на кресленні не показаний). Бункер підтримується висока температура, що надає мо10 оснащений дозатором (на креслені не пожливість максимально спалювати у них відходи, а казаний). у камері спалювання переробляти залишки процеВузол для видалення залишкових після тер 7 13421 8 мообробки продуктів термічної камери 2 виконадля завантаження термічної камери 2. У топкову ний у вигляді трубопроводу 13, який розташований камеру 1 сміття завантажують через трубопроводи у нижній частині термічної камери 2 та проходить 4. У термічну камеру 2 сміття подають через горчерез топкову камеру 1. ловину 9. Для цього закривають верхню частину Термічна камера 2 оснащена двома обвідними бункера 10, відкривають пристроєм 11 горловину 9 каналами 14, 15, розташованими понад її стінками. термічної камери 2 та нижню частину бункера 10. Канали 14 зв'язаний з топковою камеру 1, а канали Потім сміття одночасно подають у топкову камеру 15 - з камерами спалювання 3. 1 та термічну камеру 2. При цьому термічну камеНа виході кожної з камер спалювання 3 змонру 2 завантажують відходами вагою у двічі більтований димохід 16, який являє собою металеву шою ніж топкову камеру 1. трубу, діаметр якої залежить від кількості газодиПісля завантаження сміття у камери 1 та 2 замової суміші, робочої площі труби, швидкості викривають отвори вузла 4 завантаження топкової носу. Димохід 16 оснащений фільтром 17 для камери 1, нижню частину бункера 10 та пристроєм очищення спалених газових сумішей, що виходять 11 закривають горловину 9 термічної камери 2. у атмосферу, розташованим за межами промисТаким чином, термічна камера 2 стає герметично лового підприємства, в якому установлений призакритою. Після завантаження термічної камери 2 стрій для очищення органічних відходів. ляди 12 відкривають і бункер 10 знову наповнюють Димохід 16 оснащений регулятором газодимовідходами. Заповнений відходами бункер 10 знову вого потоку (на кресленні не показаний). закривають. Через отвори 7' піддувала 7 підпалюПристрій для термічної переробки органічних ють сміття в топковій камері 1. Для поширення відходів оснащений водогрійним котлом 18 з повогню по всьому об'єму камери 1 на 2-3 хвилини рожниною, в якій розташовані топкова камера 1 та включають вентилятор 8. Коли вогонь займає весь завантажувальний бункер 10. Форма порожнини об'єм топкової камери 1, вентилятор 8 вимикають. котла 18 повторює контури топкової камери 1 та Через оглядові вікна у двері (накреслені не показавантажувального бункера 10. Котел 18 виконазані) контролюють процес горіння у камері 1 і при ний з листової вогнетривкої сталі завтовшки 10 мм необхідності додають чергову порцію сміття. Неі змонтований безпосередньо на місці його устадогорілі залишки органічних речовин з високою новки. температурою з камери 1 попадають у камеру Водогрійний котел 18 у нижній частині має моспалювання 3, де догоряють повністю. нтажні отвори (на кресленні не показані), герметиПід час горіння сміття у топковій камері 1 розчно з'єднані з трубопроводами завантаження 4 жарюється термічна камера 2 і у неї підвищується топкової камери 1, та монтажні отвори (на крестемпература. При цьому відсутність кисню і тяги у ленні не показані), герметично з'єднані з трубопкамері 2 сприяє створенню у неї необхідних умов роводами для видалення 13 після термообробки для пролізу органічних відходів. При температурі продуктів термічної камери 2. Крім того, водогрій70°С у термічній камері 2 починає виділятися фений котел 18 має трубопровід 19 діаметром 100нол. При досягненні температури 450-600°С у ка150 мм і більше для подачі гарячої води до об'єкмері 2 починають виділятися метан (СН4), сірковотів обігрівання та трубопровід 20, по якому відпрадень H2S), метанол (СН3ОН) - деревинний спирт, а цьована та охолоджена вода повертається у копотім згоряють смоли і та ін. Таким чином, у камері тел 18. 2 утворюється газодимова суміш, яку розділюють Водогрійний котел 18 оснащений дозатором на два потоки. Один потік по обвідному каналу 14 21 кількості води, який являє собою бак з водою, поступає у топкову камеру 1, а другий потік по одрозташований вище рівня котла 18. відному каналу 15-у камеру кінцевого спалювання Для регулювання тиску пару гарячої води во3. При попаданні у топкову камеру 1 газодимова догрійний котел 18 оснащений розширювальним суміш, яка складається з фенолу з теплотворною баком 22. спроможністю 9000ккал/м3, метану з теплотворПристрій оснащений витяжною вентиляцією ною спроможністю 10000ккал/м3, сірководню з те23, розташованою над лядами 12 бункера 10, яка плотворною спроможністю 9000ккал/м3 та метанозабезпечує видалення продуктів розкладу органічлу з теплотворною спроможністю 11000них речовин, що в невеликій кількості можуть пот12000ккал/м3, підвищує температуру у топковій рапляти до робочого приміщення (на кресленні не камері 1 та активізує процес горіння до такої темпоказане). ператури, що у камері 1 без використання додатПристрій для термічної переробки органічних кового природного палива може горіти навіть моквідходів є не що інше як міні-завод для спалюванре сміття. Другий потік недогорілих залишків ня сміття (Фіг.2). органічних речовин топкової камери 1, який попаПристрій для термічної переробки органічних дає у камеру спалювання 3, з урахуванням уже відходів працює так. відміченої його високої теплоспроможності також Відсортоване за призначенням побутове та згоряє під дією високої температури. Таким чином, промислове сміття доставляють до міні-заводу у топковій камері 1 відбувається фізичний процес сміттєвозами. Перед завантаженням відкривають спалювання органічних речовин у присутності кисотвори у трубопроводі 4 та верхню частину бункеню, а в термічній камері 2 в герметичних умовах ра 10 - ляди 12. Нижня частина бункера 10 та горвідбувається фізико-хімічний процес розкладу орловина 9 термічної камери 2 закриті. За допомоганічних речовин на летючо-горючі компоненти з гою стрічкового конвеєра або скреперного подальшим спалюванням цих компонентів у камері навантажувача через відкриті ляди 12 завантажукінцевого спалювання 3. ють бункер 10, об'єм якого є одноразовою дозою Кількість камер спалювання 3 може бути 2-4-6 9 13421 10 в залежності від об'єму термічної камери 2 та виду розплавлених поліетиленових пакетів тощо утвопалива (деревина, вугілля, шрот насіння соняшнирюється мало у зв'язку з тим, що у камері 2 постійка, гречки тощо). Кількість газів, що виділяються в но підтримується велика температура. Тому автонаслідок термічної реакції розкладу органічних матизувати процес видаляння нема сенсу, і їх речовин у камері 2 можуть мати критичний об'єм, видаляють за допомогою звичайної кочерги через що при змішуванні з киснем є вибухонебезпечним. трубопроводи 13. Вибух може відбутися у тому випадку, коли на Завантаження термічної камери 2 наступною одиницю об'єму кисню припадає дві одиниці об'єпорцією відходів проводять тільки після того, як му водню та дев'ять одиниць об'єму метану. Таким буде відпрацьована попередня порція повністю. чином, знаючи об'єм кисню, який надходить з топОснащення пристрою водогрійним котлом 18 кової камери 1 у камеру спалювання 3, завжди сприяє передачі тепла від топкової камери до води можна підрахувати, на скільки частин треба роздікотла 18, яку використовують для обігрівання лити об'єм газу, що виділився в наслідок термічної будь-яких приміщень. реакції у камері 2, щоб не допустити критичної У процесі роботи частина води з водогрійного маси для вибуху. Тому кількість камер 3 може бути котла 18 випаровується, інша губиться, проходячи різною. Збільшення кількості кисню вдвічі призвочерез насоси, муфти тощо. Кількість води у водогдить до безпечної ситуації. Для уникнення такої рійному котлі визначається дозатором 21. Для ситуації здійснюють примусовий піддув повітря. регулювання тиску парів гарячої води у результаті Із камери спалювання 3 по димоходу 16 через перегріву служать розширювальні бачки 22, в які фільтри 17 відпрацьовані та очищені продукти переливається частина води з дозатора 21, чим згоряння у вигляді газодимової суміші виходять в забезпечується цілісність конструкції та безаварійатмосферу. на робота пристрою. У період відкривання ляд 12 працює витяжна Таким чином, у запропонованій конструкції система вентиляції для витяжки газодимової суміпристрою для термічної переробки органічних відші, яка може накопичуватися у відходах, в бунходів природне паливо з балонів зі скрапленим кері 10. газом використовують лише під час запалювання На міні-заводі діє автоматизована система косміття у топковій камері 1. Далі для згоряння смітнтролю за станом повітря, яка негайно сповіщає тя у топковій камері 1 використовують продукти про відхилення від норми стану повітря звуковими термічної переробки камери 7, а саме парогазову або світовими сигналами; крім того, діє відособлесуміш, що виключає використання дорогих прирона витяжна система вентиляції, яка забезпечує дних енергетичних продуктів. Крім того, з викориснормальні санітарні умови праці відносно складу танням продуктів термічної переробки, які вихоповітря та його достатньої кількості (на кресленні дять з камери 2, у камері спалювання 3 згоряють не показані). недогорілі продукти камери 1, чим запобігається Продукти згоряння топкової камери 1 попадавикидання їх в атмосферу, що сприяє підтриманню ють у отвір 7', звідки їх видаляють за допомогою екології навколишнього середовища. гідрозмиву через систему лотків і золоприймальЗа запропонованим рішенням виконаний діюників. чий експериментальний зразок на ОлександрійсьЗалишків від термічного процесу у термічній кому судоремонтному заводі. камері 2 таких як вуглець, деревне вугілля, згустки Комп’ютерна верстка Н. Лисенко Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601