Спосіб переробки твердих відходів і пристрій для його здійснення

1.Спосіб переробки твердих відходів , переважно автопокришок, включаючий завантажування та термічну обробку їх електронагрівом у ванні шлакового розплаву без доступу повітря при температурі 1300-1800 С з послідуючим розділенням шлаку і металевого розплаву, а також очистку газів, який відрізняється тим , що термічну обробку проводять індукційним методом шляхом наведення е.р.с. в металокорді автопокришок. 2. Спосіб по п.1.,який відрізняється тим , що наведення е.р.с. здійснюють перемінним магнітним полем за допомогою силового трансформатора. 3. Спосіб по п.1, який відрізняється тим, що автопокришки розміщують безпосередньо на роз'ємний магнитопровід силового трансформатора. 4. Спосіб по п.1, який відрізняється тим , що знешкодження і охолодження газів, які відходять , здійснюють на ректифікаційній колоні методом розділення вуглеводнів , хлоропрену, сірковуглецю та інш. A (54) СПОСІБ П ЕРЕРОБКИ ТВЕРДИХ ВІД-ХОДІВ І ПРИСТРІЙ ДЛЯ ЙОГО ЗДІЙСНЕННЯ 33954 корпусу нагрівач. Ємкість заповнюють твердими побутовими відходами, розігрівають шляхом пропускання електроструму через нагрівач, який входить у сформоване в донній частині ємкості заглиблення. Корпус установки має отвори для подачі повітря і газовипускні отвори. Недоліком даного способу ,який реалізується на установці, є те, що розігрів відходів тривалий і нерівномірний, так як нагрівальний елемент знаходиться в заглибленні і більш сильно розігріває близьколежачі до нагрівального елементу куски побутових відходів. Крім цього, використовують подачу повітря для прискорення і ефективності горіння, що обусловлює окисні процеси і наявність викидів в атмосферу. Відомий також спосіб і плавильна піч для склування порошкоподібних або кускових матеріалів і пристрій для завантаження матеріалів в піч по патенту Франції № 9506574 від 02.06.1995р.,опуб.06.12.1996р.,МПК Р 23 О 5/24,використовуючий як нагріваючий елемент електроди і розплавлену ванну. Спосіб забезпечує переведення залишків від спалювання побутових і промислових відходів в інертний безпечний стан. В корпусі плавильної печі з нагрівальними пристроями в верхній частині утворюють декілька розміщених один над другим прошарків. Нижній прошарок утворений призначеними для оброблення матеріалами верхній - розплавленими матеріалами проміжний прошарок утворений частково або повністю спеченими матеріалами. Цей спосіб більш ефективний ніж попередні, так як забезпечує пересування матеріалів в корпусі печі і більш ефективну термічну переробку при високій ( 1300°С ) температурі. Але і цей метод і пристрій мають недоліки, які полягають у тому, що необхідно формувати декілька розміщених один над другим прошарків матеріалів для постійного їх переміщення, що ускладнює конструкцію і затрачується більше часу на процес терморозігріву. Найбільш близьким по технічній сутності і досягнутому результату є спосіб переробки твердих побутових і промислових відходів по патенту Росії № 2117217 від 30.05.1996р.,опуб. 10.08.1998р,Бюл. № 22,МПК Р 23 О 5/00,5/027,5/10. Цей спосіб включає завантаження і термообробку твердих побуто вих відходів в шлаковій ванні без доступу повітря при температурі 1300-1800°С, знешкоджування і охолодження відхідних газів шляхом пропускання їх протитоком через кусковий матеріал. Температура шлакової ванни підтримується шляхом пропускання через розплавлений шлак електричного струму за допомогою занурених електродів. Спосіб реалізується на установці, яка містить герметичну ванну печі, гра фітові електроди, на які подається струм від понижуючого трансформатора, дозатор для заливки шлаку при рідинному старті і засипки шлаку при твердому старті, а також завантажувальну колону. Цей спосіб дозволяє підвищити ефективність і швидкість процесу розігріву ,так як термообробку відходів ведуть в ванні шлакового розплаву без доступу повітря при температурі 1300-1800°С,що виключає окисні процеси і появу в результаті окисних процесів шкідливих речовин.0днак,недоліком і цього способу є його складність і тривалість, що обумовлює значне споживання електроенергії, а складність установки робить весь процес дуже високої вартості. Крім цього, як і в попередніх способах, розігрів відходів проходить нерівномірно, так як швидче розігріваються відходи, що знаходяться безпосередньо біля графітових електродів і на поверхні шлакової ванни, а потім вже розігрівається решта завантажених відходів. Головною задачею, на рішення якої направлений винахід, що заявляється, розробка такого способу і пристрою переробки твердих побутови х і промислових відходів, зокрема старих автопокришок, який би дозволяв при мінімальному споживанні електроенергії повністю переробити автопокришки, не витрачаючи часу і устаткування для їх подрібнення і не використовуючи спеціального теплоагенту, а також істотно скоротити час безпосередньо на проведення процесу і значно спростити конструкцію пристрою, розробленого для здійснення цього способу ,підвищити екологічність усього процесу. Поставлена задача вирішується тим, що в способі переробки твердих відходів, зокрема старих автопокришок, переважно з металокордом, який включає завантаження і їх термопереробку електронагрівом в ванні шлакового розплаву без доступ у повітря при температурі 1300-1800°С з послідуючим розділенням шлаку і металічного розплаву, а також очистку відхідних газів, термічну обробку проводять індукційним методом шляхом наведення е.р.с. в металокорді автопокришок (електрорушійна сила). Наведення е.р.с. здійснюють змінним магнітним полем за допомогою силового трансформатора, який використовує стр ум промислової частоти. При цьому автопокришки розміщують на роз'ємному магнітопроводі силового трансформатора, а вздовж магнітопроводу для його охолодження виконаний повітряний прошарок. Знешкодження, уловлюваня і розділення газів проводять шляхом охолодження на ректіфікаційній колоні вуглеводородів, хлоропрену, сіровуглецю і т.п. У пристроєна якому здійснюється спосіб переробки твердих відходів, зокрема автопокришок, який має камеру піролізу зі шлаковим розплавом, отвори для зливу шлаку і металу ,газовідвід та кришку, камера піролізу додатково обладнана роз'ємним магнітопроводом силового трансформатора і виконана у вигляді сковзаючого затвору з вікном завантаження під автопокришки. Роз'ємний магнітопровід розміщений вздовж вертикальної осі камери піролізу і має вставний елемент, який забезпечує його роз'ємність. Роз'ємний магнітопровід, виконаний таким чином, що служить місцем для розміщення автопокришок, а металокорд останніх - вторинною обмоткою силового трансформатора, при цьому вн утрішній діаметр автопокришок сумірний з перетину роз'ємного магнітопроводу. Відрізняльними ознаками заявляємого способу є використання індукційного методу розігріву шляхом наведення е.р.с. безпосередньо в металокорді автопокришок, а в пристрої, який реалізує цей спосіб, камера піролізу додатково обладнана 2 33954 роз'ємним магнітопроводом завдяки вставному елементу магнітопроводу силового трансформатора, на який надіваються автопокришки, а кришка камери виконана у вигляді сковзаючого затвору, який сполучений зі вставним елементом роз'ємного магнітопроводу. При цьому металокорд автопокришок відіграє роль вторинної обмотки трансформатора, а роз'ємний магнітопровід розміщений безпосередньо в камері, вздовж її вертикальної осі. Причинно-наслідковий зв'язок між сукупністю суттєвих ознак і досягнутим технічним результатом заключається в тому, що при розміщенні автопокришок з металокордом безпосередньо на виконаному для цих цілей роз'ємному магнітопроводу силового трансформатора, при подачі на первинну обмотку трансформатора електроструму в металокорді, який служить при такому способі вторинною обмоткою трансформатора, наводиться е.р.с., забезпечуючи швидкий розігрів автопокришок з середини без додаткового теплоагенту. Для виконання магнітопроводу роз'ємним останній має вставний елемент. Відсутність додаткового теплоагенту в системна також індукційний ( а не контактний, як у відомих рішеннях ) спосіб розігріву матеріалу обумовлюють високу економічність процесу піролізу і його швидкість. Завдяки оптимальній температурі піролізу 1300-1800°С і хімічній однорідності відходів одержані продукти піролізу розділяються і очищуються за одну стадію і без додаткової переробки можуть бути використані в хімічній промисловості, зокрема для виготовлення бензину ,каучуку та інш. Застосування в конструкції камери піролізу кришки у вигляді сковзаючого затвору з вікном для завантаження автопокришок дозволяє повністю запобігти викиду шкідливих речовин в атмосферу під час завантаження нової партії автопокришок, а також уловлювати і використовувати 100% летучих речовин, які виділяються при піролізі. Висока температура в нижній частині камери піролізу спрощує видалення неорганічної частини продуктів шляхом їх простого зливання. При цьому шлак являє собою інертний в хімічному відношенні матеріал, який може бути використаний в виробництві будівельних матеріалів. Наявність приведених відмінних ознак дозволяє зробить висновок про новизну способу і пристрою, які заявляються. Ефективність і оригінальність указаних відмінних ознак знаходяться в тісному зв'язку з досягнутим технічним результатом. Дані відмінні ознаки не витікають логічним шляхом з сучасного рівня розвитку знань по темі переробки твердих відходів, які містять в собі резину, наприклад автопокришок,! досягнуті за рахунок творчого рішення технічної задачі шляхом використання індукційного способу розігріву автопокришок і розміщення їх безпосередньо на роз'ємному магнітопроводі за рахунок вставного елементу. Роз'ємний магнітопровід проходить крізь камеру піролізу, яка має кришку у вигляді сковзаючогого затвору, сполученого зі вставним елементом магнітопроводу, при цьому кришка має вікно для завантаження автопокришок, а металокорд останніх є вторинною обмоткою силового трансформатора, що і обумовлює їх швидкий і ефективний розігрів. Все це дозволяє зробить висновок про відповідність заявляємого рішення критерію "винахідницький рівень". Практична реалізація даного способу і пристрою для його здійснення дозволяє зробити висновок про відповідності їх критерію "промислова придатність". Винаходи поясняються кресленням, на якому на фіг.1 зображений загальний вигляд пристрою, а на фіг.2-5 схематично робота кришки пристрою. Запропонований спосіб реалізується слідуючим чином. Тверді побутові і промислові відходи, зокрема автопокришки, розігрівають індуктивним методом шляхом наведення е.р.с. в металокорді автопокришок без доступу повітря при температурі 300-500°С в верхній зоні камери піроліза. Для цього автопокришки розміщують безпосередньо на роз'ємному магнітопроводу. При цьому відбувається інтенсивний піроліз полімерних складових резини - каучука, капрона, лавсана і інш. Продукти розкладу являють собою суміш газів:ізобутілену,хлоропрену,ізопрену,бутадіону,сірк овуглецю,вуглекислого газу і інш., які через газовідвід направляються на ректифікаційну колону для охолодження, розділення і наступної очистки.3алишки,які не розклалися і які включають в себе металокорд, карбонат кальція, окис цинку, тальк, сажу, опускаються в нижню частину камери, де при температурі 1300-1800°С,плавляться і розділяються на металічний і шлаковий прошарки, які потім періодично зливають через випускні отвори. Весь процес нагріву матеріалу, який підлягає піролізу, здійснюють наведенням і проходженням струму в металокорді автопокришок і рідкому металі на дні камери шляхом індуціювання е.р.с. магнітним полем від розміщеного в середині камери роз'ємного магнітопроводу силового трансформатора, на первинну обмотку якого подається напруга промислової частоти, а вторинною обмоткою при цьому являється металокорд автопокришок. Пристрій, який реалізує даний спосіб, складається з піролізної камери 1,вздовж вертикальній осі якої проходить роз'ємний магнітопровід 2 силового трансформатора, який охолоджується повітряним проміжком 3 .Камера 1 обладнана герметичне закриваючою кришкою 4,яка виконана у вигляді сковзаючого затвору, дозволяючого проводити загрузку автопокришок 5 через завантажувальне вікно 6 без розгерметизації камери 1 .Нижня частина камери 1 має отвори 7 і 8 для зливу металу і шлаку, а вер хня частина камери має газовідвід 9.Подача електроенергії забезпечується первинною обмоткою 10 силового трансформатора, а вторинною обмоткою є металокорд автопокришок 5. Роз'ємність магнітопроводу 2 забезпечується вставним елементом 11,що дозволяє проводити періодичне завантаження автопокришок 5 практично без зупинки камери. Переміщення кришки 4 камери 1 забезпечується штоком 12. Пристрій діє слідуючим чином. Автопокришку 5 завантажують в вікно 6 (фіг.2) кришки 4 піролізної камери 1. Кришку 4 у вигляді сковзаючого затвору переміщують за допомогою штоку 12 в крайнє ліве положення (фіг.4).Переміщуючись, кришка 1 тягне за собою автопокришку 5 до суміщення її з роз'ємним магнітопроводом 2 таким чином, що автопокришка 3 33954 5,падає в камеру, надіваючись на роз'ємний магнітопровід 2,розміщенний в середині камери 1 вздовж її вертикальної осі. Після чого кришку 4 камери 1 вертають в крайнє праве положення (фіг.5),закриваючи камеру і одночасно замикаючи вставним елементом 11 роз'ємний магнітопровід 2 і відкриваючи завантажувальне вікно 6. Далі проводять наступне завантаження автопокришки. Цикл повторюється. На базі запропонованого винаходу розроблена експериментальна установка з діаметром піролізної камери К-13-К.-14 (де К. - радіус автопокришки в дюймах), розрахована на одночасну переробку 3-х автопокришок масою біля 20 кг. Потужність силового трансформатора складає біля 10кВт,середній проміжок часу переробки автопокришок складає 30-40 хвилин. Вихід літучих продуктів становить в середньому 45-50% від маси автопокришок. Літучі продукти згодом уловлюються і конденсуються. По даним випробувань на переробку 1 тони автопокришок затрачують від 300 до 500кВт/ч електроенергії в залежності від продуктивності піролізної камери. Запропонований спосіб легко реалізується, так як відрізняється простотою, дозволяє суттєво скоротити час переробки автопокришок, бо останні розігріваються з середини індукційним методом без попереднього подрібнення і без використовування додаткового теплоагента. Простота пристрою забезпечує його виготовлення без усяких ускладнень. В екологічному аспекті запропонований спосіб та пристрій при їх експлуатації дозволяє усунути забруднення навколишнього середовища завдяки проведенню термопроцесів без доступу повітря, а також знешкоджувати токсичні речовини, які виділяються при цьому. Крім того, виключаються витрати на будівництво громіздкого устаткування по переробці відходів і очисних споруд. Фіг.1 4 33954 Фіг.2 Фіг.3 Фіг.4 Фіг.5 5 33954 __________________________________________________________ ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Україна, 01133, Київ-133, бульв. Лесі Українки, 26 (044) 295-81-42, 295-61-97 __________________________________________________________ Підписано до друку ________ 2001 р. Формат 60х84 1/8. Обсяг ______ обл.-вид. арк. Тираж 50 прим. Зам._______ ____________________________________________________________ УкрІНТЕІ, 03680, Київ-39 МСП, вул. Горького, 180. (044) 268-25-22 ___________________________________________________________ 6