Плавильна піч для термічного знищення отрутохімікатів

1. Плавильна піч для термічного знищення отрутохімікатів, що містить розміщену в термостійкому футерованому корпусі камеру піролізу отрутохімікатів у розплаві придатного матеріалу із завантажувальним вікном, пальником, системою для перемішування розплаву, вихідним патрубком та льоткою, яка відрізняється тим, що в камері піро C2 2 88577 1 3 має нижнє вікно та верхнє вікно для циркуляції розплаву між плавильною камерою і камерою піролізу. Зазначена нижня льотка для видалення розплаву з печі розташована в придонній зоні камери піролізу. Крім того, камера піролізу оснащена додатковою верхньою льоткою, що розташована нижче нижньої переливної крайки верхнього вікна у вертикальній жаростійкій перегородці. Така льотка призначена тільки для зливу надлишку розплаву, який у стаціонарному режимі роботи може формуватися в печі з мінеральних домішок з речовини, що знешкоджується. Засіб завантаження мінеральної основи для формування розплаву виконаний у вигляді завантажувального вікна в кришці плавильної камери, а для завантаження речовин, які знешкоджуються, передбачений окремий засіб, установлений в кришці камери піролізу (Патент України на корисну модель №16042, МПК8 F23G7/00, опубл. 17.07.2006.). У об’єкті, що заявляється, і прототипі збігаються такі суттєві ознаки. Обидві плавильні печі для термічного знищення отрутохімікатів містять термостійкий футерований корпус, в якому розміщена камера піролізу отрутохімікатів, що знищуються, у розплаві придатного матеріалу, яка має завантажувальне вікно, паливний пальник, систему для перемішування розплаву, вихідний патрубок та льотку. Аналіз технічних властивостей прототипу, обумовлених його ознаками, показує, що одержанню очікуваного технічного результату при використанні прототипу перешкоджають такі причини. Розташування верхньої льотки для видалення розплаву з печі у придонній зоні камери піролізу та розташування додаткової верхньої льотки нижче нижньої переливної крайки верхнього вікна у вертикальній жаростійкій перегородці не дозволяє забезпечити видалення тільки знешкодженого шлаку в міру його накопичення, а забезпечує повне видалення розплаву з печі або зливання надлишку розплаву, який в стаціонарному режимі роботи може формуватися в печі з мінеральних домішок у речовині, що знешкоджується, та може містити не знешкоджені шлаки. Такі відходи створюють досить високу екологічну небезпеку, через те що з печі разом з розплавом видаляються неповністю знешкоджені продукти розкладу, які утворюються при спалюванні непридатних отрутохімікатів і подібних до них хімічних речовин. У ряді випадків продукти розкладу, що утворюються при спалюванні непридатних отрутохімікатів і подібних до них хімічних речовин, взагалі не утворюють з розплавом мінеральної речовини, який використовується, безпечні інертні з’єднання. Через недостатньо високу ефективність знешкодження продуктів розкладу, що утворюються при спалюванні непридатних отрутохімікатів і подібних до них хімічних речовин, відома плавильна піч для знешкодження токсичних речовин не забезпечує достатньо високу екологічну безпеку. Крім того, виконання плавильної печі з окремою плавильною камерою та окремою камерою піролізу, між якими забезпечена циркуляція розплаву і які містять засоби для індивідуального завантаження мінеральної основи для формування 88577 4 розплаву та знешкоджуваних речовин у піч, ускладнює конструкцію печі та обумовлює збільшення її габаритів. В основу винаходу, що заявляється, поставлено задачу створити таку плавильну піч для термічного знищення отрутохімікатів, в якій удосконалення шляхом введення нових елементів дозволять при використанні винаходу забезпечити досягнення технічного результату, який полягає у підвищенні ефективності знешкодження продуктів розкладу, що утворюються при спалюванні непридатних отрутохімікатів і подібних до них хімічних речовин. Плавильна піч для термічного знищення отрутохімікатів, що заявляється як винахід, містить термостійкий футерований корпус, в якому розміщена камера піролізу отрутохімікатів, що знищуються у розплаві придатного матеріалу. Камера піролізу має завантажувальне вікно для спільного завантаження матеріалу для розплаву і отрутохімікатів, що знищуються, пальник, систему для перемішування розплаву, вихідний патрубок та льотку для видалення знешкодженого шлаку. У камері піролізу як придатний для розплавлювання матеріал розміщений лужний реагент та встановлене сопло для подачі гарячого повітря, яке забезпечує підтримання горіння отрутохімікатів. Причому камера піролізу розділена жаростійкою перегородкою, яка виступає над заданим рівнем розплаву, на камеру для розплаву і камеру для знешкодженого шлаку, яка нижче заданого рівня розплаву з’єднана з камерою для розплаву. При цьому льотка розташована на заданому рівні розплаву в камері для знешкодженого шлаку та обладнана вентилем. В окремому випадку виконання плавильної печі для термічного знищення отрутохімікатів площа камери для знешкодженого шлаку становить 0,10,2 площі камери піролізу. Камера піролізу виконана в поперечному перерізі у формі подовженого прямокутника. Завантажувальне вікно розташоване збоку корпусу на більшій (подовженій) стороні камери піролізу поруч з меншою її стороною. Камера для знешкодженого шлаку розташована з боку завантажувального вікна у віддаленому від нього куті камери піролізу. Льотка в камері для знешкодженого шлаку розташована на меншій стороні камери піролізу. Пальник розташований у камері для розплаву на тій же стороні, що й льотка в камері для знешкодженого шлаку, практично на рівні льотки. При цьому пальник спрямований у напрямку сторони камери піролізу з завантажувальним вікном і розташований в горизонтальній площині під кутом 60-80° відносно меншої сторони камери піролізу. При використанні винаходу забезпечується досягнення технічного результату, який полягає у підвищенні ефективності знешкодження продуктів розкладання, які утворюються при спалюванні непридатних отрутохімікатів і подібних до них хімічних речовин. Крім того, при використанні винаходу забезпечується досягнення додаткового технічного результату, який полягає у спрощенні конструкції 5 плавильної печі для термічного знищення отрутохімікатів. Між сукупністю суттєвих ознак винаходу, що заявляється, і технічним результатом, що досягається, є наступний причино-наслідковий зв’язок. Розміщення в камері піролізу саме лужного реагенту (наприклад, каустичної соди) як придатного для розплавлювання матеріалу дозволяє конструктивно просто, використовуючи тільки одну камеру для розплаву, створити рідку ванну з високою плинністю розплаву, наприклад, каустичної соди, температуру якої підтримують паливним пальником на рівні 850°С (замість 1000-1350°С, як це передбачено в прототипі при використанні мінерального матеріалу для одержання розплаву). У рідкій ванні з розплаву каустичної соди органічні сполуки отрутохімікатів розкладаються і, в основному, згоряють, а неорганічний наповнювач вступає в реакції з лугом та утворює рідкі шлаки. Значна частина неорганічних і кислих неорганічних сполук, які містять хлор, фосфор та сірку, зв’язується з лугом в інертні сполуки типу NaCl, NaPO4, Na2SO4, Na2S, залишається в шлаку, що спливає на поверхню розплаву, та після витримки в печі не містить розчинних сполук важких металів і отрутохімікатів, які не розклалися. Шлак з печі в рідкому стані надходить у шлаківню де кристалізується та охолоджується. Середній розрахунковий склад шлаку такий: Na - 25%, NaCl - 4%, Na2SO3 - 1,5%, Na3PO4 1,5%, Si2 - 45%, Al2O3 - 12%, K2O - 3%, Ca - 5%, Mg - 3%. Такий шлак відноситься до речовин четвертої категорії шкідливості, що дозволяє вивозити його на прилеглі полігони для заховання або використовувати як заповнювач для бетону. Постійне перемішування розплаву та подача через відповідне сопло гарячого повітря, нагрітого до 350400°С, забезпечує підтримання горіння отрутохімікатів, інтенсифікує процес їхнього розкладання та утворення рідкого знешкодженого шлаку. Вихід такого шлаку становить 110-130% від ваги отрутохімікатів. Розділення камери піролізу виступаючою над рівнем розплаву жаростійкою перегородкою, наприклад, з хромонікелевої сталі, на камеру для розплаву і камеру для знешкодженого шлаку, яка нижче заданого рівня розплаву з’єднана з камерою для розплаву, дозволяє конструктивно просто при перемішуванні розплаву у всьому об’ємі камери піролізу концентрувати рідкий шлак на поверхні розплаву в камері для знешкодженого шлаку та витримувати його там до повного знешкодження при запобіганні змішуванню витриманого знешкодженого шлаку з отрутохімікатами, які ще не розклалися, на поверхні камери для розплаву. Розташування льотки на заданому рівні розплаву в камері для знешкодженого шлаку та обладнання льотки вентилем забезпечує своєчасне видалення заданої кількості тільки витриманого протягом заданого часу знешкодженого шлаку і підтримання заданого рівня розплаву при спільному періодичному завантаженні через завантажувальне вікно отрутохімікатів, що знищуються, і лужного реагенту. Виконання камери для знешкодженого шлаку з площею, яка становить менше 0,1 площі камери 88577 6 піролізу, недоцільно, бо при цьому обсяг зливання гарантовано знешкодженого шлаку буде меншим від оптимального його обсягу, який, зокрема, обумовлений заданою продуктивністю плавильної печі для термічного знищення отрутохімікатів. Виконання камери для знешкодженого шлаку з площею, яка становить більше 0,2 площі камери піролізу, призведе до зменшення продуктивності печі, бо об’єм камери для розплаву, куди періодично завантажують отрутохімікати на знищення, буде меншим від оптимального її об’єму, який, зокрема, обумовлений заданою продуктивністю плавильної печі для термічного знищення отрутохімікатів. Виконання камери піролізу в поперечному перерізі у формі подовженого прямокутника, розташування завантажувального вікна збоку корпусу на більшій (подовженій) стороні камери піролізу поруч з меншою її стороною, розташування камери для знешкодженого шлаку з боку завантажувального вікна у віддаленому від нього куті камери піролізу, розташування льотки в камері для знешкодженого шлаку на меншій стороні камери піролізу, розташування паливного пальника в камері для розплаву на тій же стороні, що й льотка в камері для знешкодженого шлаку, практично на рівні льотки, та орієнтація при цьому паливного пальника в напрямку сторони камери піролізу з завантажувальним вікном дозволяє конструктивно просто при мінімальних розмірах плавильної печі для термічного знищення отрутохімікатів забезпечити ефективне спалювання кожної нової порції отрутохімікатів при перемішуванні розплаву. При цьому витриманий і знешкоджений шлак накопичується в камері для знешкодженого шлаку на максимальному віддаленні від отрутохімікатів, що не розклалися, і не змішується з ними. Розташування пальника в горизонтальній площині під кутом меншим за 60° або більшим за 80° відносно меншої сторони камери піролізу знижує ефективність спалювання отрутохімікатів, що знищуються, через недостатньо повне використання теплової потужності паливного пальника. Плавильна піч для термічного знищення отрутохімікатів, що заявляється, може бути компактно виконана для розміщення на спеціальній вантажній автомобільній платформі, яка забезпечує транспортування установки для термічного знищення отрутохімікатів безпосередньо до місця накопичення отрутохімікатів, що знищуються. Суть винаходу пояснюється кресленнями, на яких зображено: на Фіг.1 - вертикальний розріз плавильної печі для термічного знищення отрутохімікатів; на Фіг.2 - горизонтальний розріз плавильної печі для термічного знищення отрутохімікатів за АА на Фіг.1; На кресленні проставлені такі позначення: 1 - корпус; 2 - камера піролізу; 3 - завантажувальне вікно; 4 - пальник; 5 - система для перемішування розплаву; 6 - вихідний патрубок; 7 - льотка; 7 8 - сопло для подачі гарячого повітря; 9 - перегородка; 10 - камера для розплаву; 11 - камера для знешкодженого шлаку; 12 - заданий рівень розплаву; 13 - вентиль; 14 - жолоб для випуску шлаку; 15 - привідна заслінка; 16 - контрольне вікно. У конкретному прикладі виконання плавильна піч для термічного знищення отрутохімікатів, що заявляється як винахід, містить термостійкий футерований корпус 1, у якому розміщена камера піролізу 2 для отрутохімікатів, що знищуються у розплаві придатного матеріалу. Камера піролізу 2 має завантажувальне вікно 3 для спільного завантаження матеріалу для розплаву і отрутохімікатів, що знищуються, паливний пальник 4, систему для перемішування розплаву 5, вихідний патрубок 6 і льотку 7 для видалення з печі знешкодженого шлаку. У камері піролізу 2 як придатний для розплавлювання матеріал розташований лужний реагент (наприклад, каустична сода) та встановлене сопло для подачі гарячого повітря 8, що забезпечує підтримання горіння отрутохімікатів. Камера піролізу 2 розділена виступаючою над рівнем розплаву жаростійкою перегородкою 9 на камеру для розплаву 10 і камеру для знешкодженого шлаку 11, яка нижче заданого рівня розплаву 12 з’єднана з камерою для розплаву 10. Жаростійка перегородка 9 установлена на 100мм вище та на 150мм нижче заданого рівня розплаву. Льотка 7 розташована на заданому рівні розплаву в камері для знешкодженого шлаку 11 та обладнана вентилем 13. Під льоткою 7 розташований жолоб для випуску шлаку 14. Закривання завантажувального вікна 3 здійснюється привідною заслінкою 15. Контроль заданого рівня розплаву здійснюється через контрольне вікно 16. В плавильній печі для термічного знищення отрутохімікатів площа камери для знешкодженого шлаку становить 0,14 площі камери піролізу 2. При цьому камера піролізу 2 виконана в поперечному перерізі у формі подовженого прямокутника зі співвідношенням сторін 1:2. Завантажувальне вікно 3 розташоване збоку корпусу на подовженій стороні камери піролізу 2 поруч з меншою її стороною. Камера для знешкодженого шлаку 11 розташована з боку завантажувального вікна 3 у віддаленому від нього куті камери піролізу. Льотка 7 розташована в камері для знешкодженого шлаку 11 на меншій стороні камери піролізу 2. Пальник 4 розташований в камері для розплаву 10 на тій же стороні, що й льотка 7 у камері для знешкодженого шлаку 11, практично на рівні льотки 7. При цьому пальник 4 орієнтований в напрямку сторони камери піролізу 2 з завантажувальним вікном 3 і розташований в горизонтальній площині під кутом a=70° відносно меншої сторони камери піролізу. Плавильна піч для термічного знищення отрутохімікатів працює так. При відкритій привідній заслінці 15 через завантажувальне вікно 3 у камеру для розплаву 10 завантажують лужний реагент (наприклад, каустичну соду) та за допомогою пальника 4 створюють первісну кількість розплаву 88577 8 для термічного знищення отрутохімікатів. Непридатні отрутохімікати в герметичних мішках масою 20-30кг і пакети з каустичною содою масою 10-15кг подають завантажувальним механізмом у плавильну піч з рідкою ванною з розплаву каустичної соди, температуру якої підтримують пальником 4 на рівні 850°С. Через сопло для подачі гарячого повітря 8 у піч подається повітря горіння, нагріте до 350-400°С, що забезпечує підтримання горіння отрутохімікатів, інтенсифікує процес їхнього розкладання і утворення рідкого знешкодженого шлаку. У рідкій ванні з розплаву каустичної соди органічні сполуки отрутохімікатів розкладаються і, в основному, згоряють, а неорганічний наповнювач вступає в реакції з лугом і утворює рідкий шлак. Значна частина неорганічних і кислих неорганічних сполук, що містять хлор, фосфор та сірку, зв’язується з лугом в інертні сполуки типу NaCl, NaPО4, Na2SO4, Na2S і залишається в шлаку, який спливає на поверхню розплаву. Рідка ванна з розплаву каустичної соди постійно перемішується повітрям, що подається під тиском через заставні труби системи для перемішування розплаву 5. Перемішування розплаву здійснюється за всім об’ємом камери піролізу 2, бо камера для знешкодженого шлаку 11 нижче заданого рівня розплаву з’єднана з камерою для розплаву 10, а шлак, що утворився, розташовується на поверхні розплаву роздільно в межах камери для знешкодженого шлаку 11 і камери для розплаву 10. Це дозволяє при перемішуванні розплаву по всьому об’єму камери піролізу 2 концентрувати певну кількість рідкого шлаку на поверхні розплаву в камері для знешкодженого шлаку 11 та витримувати цей шлак там до повного знешкодження. При цьому витриманий і знешкоджений шлак не змішується з отрутохімікатами, які ще не розклалися, на поверхні камери для розплаву 10, куди періодично додають непридатні отрутохімікати та каустичну соду. Шлак, що утворився після витримки в камері для знешкодженого шлаку 11, не містить отрутохімікатів, що не розклалися, і розчинних сполук важких металів. Своєчасне видалення знешкодженого шлаку з камери для знешкодженого шлаку 11 та підтримання заданого рівня розплаву при спільному періодичному завантаженні через завантажувальне вікно отрутохімікатів, що знищуються, і лужного реагенту контролюється через контрольне вікно 16, а здійснюється через льотку 7 регулюючим вентилем 13. З плавильної печі знешкоджений шлак по жолобу для випуску шлаку 14 надходить у шлаківню, де кристалізується і охолоджується. Димові гази, що утворюються після термічного знищення отрутохімікатів, направляються через вихідний патрубок 6 у систему газоочищення. Так завдяки розміщенню в камері піролізу в якості придатного для розплавлювання матеріалу саме лужного реагенту конструктивно просто, використовуючи тільки одну камеру для розплаву 10, в якій перегородкою відділена камера для знешкодженого шлаку 11, при відносно невисоких температурах (850°С) забезпечується розкладання отрутохімікатів та утворення з лугом інертних сполук, 9 88577 які залишаються в шлаку. Завдяки запобіганню змішування витриманого знешкодженого шлаку з отрутохімікатами, які ще не розклалися в камері для розплаву, та видаленню з печі тільки знешкодженого шлаку забезпечується ефективне зне Комп’ютерна верстка Н. Лиcенко 10 шкодження продуктів розкладання, що утворюються при спалюванні непридатних отрутохімікатів і подібних до них хімічних речовин, при мінімальних викидах шкідливих речовин у навколишнє середовище на рівні європейських норм. Підписне Тираж 28 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