Установка для циркуляційного піролізу інфікованих медичних відходів

Установка для циркуляційного піролізу інфікованих медичних відходів, яка містить реактор, систему обігріву реактора, що включає камеру згорання з пальником для палива, додатковим пальником та димохід, пристрій для відводу піролізних газів, конденсатор та розподільчу ємність, яка відрізняється тим, що конденсатор виконаний у вигляді багатоконтурної циркуляційної системи парогазової суміші, який складається із трьох з'єд C2 2 (19) 1 3 Відома установка призначена для первинного піролізу та одноступеневого охолодження парогазової суміші, що не дозволяє досягти потрібної глибини та рівня термічного розкладу високомолекулярних складових компонентів, та знезараження різних мікробів, які знаходяться в інфікованих медичних відходах, що не забезпечує їх повного обеззаражування. Найбільш близькою за технічною суттю до установки, що заявляється, є "Установка для утилізації інфікованих медичних шприців", патент України №58616 МПК 7, кл. F23G5/027, опубл. 15.08.2003, Бюл.№ 8. 2003р., яка має реактор, систему обігріву реактора, яка включає камеру згорання з пальником для палива, пристрій для відводу піролізних газів, що включає конденсатор і розподільчу ємність, верхня частина якої з'єднана з камерою згорання, резервуар для палива, який розміщений у відсіку димоходу і сполучений з нижньою частиною розподільчої ємності, додатковим пальником, виконаним у вигляді кільця, яке охоплює пальник для палива і з'єднане з верхньою частиною розподільчої ємності, повітропроводом, який сполучає відсік димоходу з пальником для палива і системами управління нагрівом реактора та прокачування гарячого повітря через відсік димоходу. Резервуар для палива сполучений з пальником для палива за допомогою двох паралельно розміщених у повітропроводі засувок, одна з них обладнана електромагнітним приводом, а у верхній та нижній частинах відсіку димоходу розташовані шибери. Ознаки, які збігаються з суттєвими ознаками запропонованої установки: - реактор; - система обігріву реактора, яка включає камеру згорання з пальником для палива; - додатковий пальник; - димохід. - пристрій для відводу піролізних газів; - конденсатор; - розподільча ємність; Причини, які перешкоджають отриманню потрібного технічного результату: Відома установка не передбачає повного знешкодження патогенних мікробів, які присутні в медичних відходах, що не забезпечує повного їх знезараження. Крім цього, конструкція даної установки дуже складна і громіздка, що потребує високої кваліфікації обслуговуючого персоналу, а відсутність системи охолодження в контурі розподільчої ємності обмежує кількість робочих циклів за одиницю часу, наприклад до одного за 8 годин. В основу запропонованого винаходу поставлено задачу удосконалити установку для циркуляційного піролізу інфікованих медичних відходів, в якій введення нових конструктивних елементів дозволить забезпечити повний розклад патогенних мікробів за рахунок циркуляції важких фракцій парогазової суміші полімерних компонентів інфікованих відходів між запропонованою конструкцією конденсатора і реактором, таким чином тяжкі фракції полімерів разом з мікробами багаторазово нагріваються до температури 600-800 °C, а потім охолоджуються до температури 100-120 °C і у ви 96080 4 гляді рідкої фракції уже більш легких полімерів стікають знову в реактор, де вони знову нагріваються до 600-800 °C і так багато разів, до одержання на виході знезараженого твердого залишку і легких рідких фракцій за характеристиками порівняних до дизельного палива, які в подальшому використовується для нагріву реактора і організації повторного процесу циркуляційного піролізу нової партії інфікованих відходів. Суть винаходу полягає в тому, що установка для циркуляційного піролізу інфікованих медичних відходів, яка містить реактор, систему обігріву реактора, що включає камеру згорання з пальником для палива, додатковим пальником та димохід, пристрій для відводу піролізних газів, конденсатор та розподільчу ємність, згідно з винаходом, конденсатор виконаний у вигляді багатоконтурної циркуляційної системи парогазової суміші, який складається із трьох з'єднаних між собою ємностей, нижня ємність конденсатора з'єднана з пристроєм для відводу піролізних газів, який виконаний у вигляді двох вертикальних газопроводів, вмонтованих на боковій поверхні реактора, а в середні частини їх вмонтовано горизонтальний розподільчий циліндр, при цьому середня ємність конденсатора виконана у вигляді трубчатого теплообмінника з системою повітряного охолодження вентилятором, вхід якого з'єднаний повітропроводом із забірником повітря, розташованим над реактором, а вихід вентилятора з'єднаний з ежекторним пристроєм, який розташований по периметру димоходу, верхня ємність конденсатора оснащена ребристим теплообмінником з камерою водяного охолодження і з'єднана газоходом з розподільчою ємністю, при цьому додатковий пальник розташований в камері згорання під реактором і з'єднаний через іскрогасник з верхньою частиною розподільчої ємності, яка виконана у вигляді циліндра, охопленого циліндричною камерою водяного охолодження, крім того, в верхню частину розподільчої ємності вмонтовано запобіжний клапан, вихід якого з'єднаний з ежекторним пристроєм димоходу. Розкриваючи причинно-наслідковий зв'язок між суттєвими ознаками запропонованої конструкції та досягнутим технічним результатом, слід визначити наступне: Ознаки «…конденсатор виконаний у вигляді багатоконтурної циркуляційної системи парогазової суміші, який складається із трьох з'єднаних між собою ємностей, нижня ємність конденсатора з'єднана з пристроєм для відводу піролізних газів, який виконаний у вигляді двох вертикальних газопроводів, вмонтованих на боковій поверхні реактора, а в середні частини їх вмонтовано горизонтальний розподільчий циліндр, при цьому середня ємність конденсатора виконана у вигляді трубчатого теплообмінника з системою повітряного охолодження вентилятором, верхня ємність конденсатора оснащена ребристим теплообмінником з камерою водяного охолодження і з'єднана газоходом з розподільчою ємністю…» дозволяють забезпечити, по-перше, ефективне охолодження тяжких фракцій первинної гарячої парогазової суміші і перехід їх в рідку фракцію в ємностях, подруге, подальше повернення тяжких рідких фрак 5 цій знову в реактор для повторного розкладу і утворення уже вторинної парогазової суміші, яка знову проходить через конденсатор, і важкі фракції, які ще не перейшли в розряд легких, знову повертаються в реактор, таким чином процес циркуляції між реактором і конденсатором проходить до тих пір, поки всі високомолекулярні компоненти відходів не перейдуть у низькомолекулярні, при цьому відходи проходять повне знезараження. Виконання пристрою для відводу піролізних газів із реактора у вигляді двох вертикальних газопроводів з розподільчим циліндром забезпечує розподіл двох потоків: потік парогазової суміші, яка піднімається в конденсатор, і потік важкої рідкої фракції, яка опускається в реактор із конденсатора. Ознаки «… вхід вентилятора з'єднаний повітропроводом із забірником повітря, розташованим над реактором, а вихід вентилятора з'єднаний з ежекторним пристроєм, який розташований по периметру димоходу…» дозволяють забезпечити, по-перше, поступове охолодження високотемпературної парогазової суміші, за рахунок повітряного охолодження в середній ємності конденсатора, а потім водяне - в верхній ємності, таким чином утворюється циркуляція важких фракцій парогазової суміші, утвореної при термічному розкладі медичних відходів, по-друге, забір вентилятором повітря над реактором виключає розповсюдження будь-яких запахів у робочому приміщенні, потретє, вихід повітря із вентилятора в ежекторний пристрій, який розташований по периметру димоходу, з однієї сторони зменшує нагрів димоходу гарячими димовими газами, а з другої - створює додаткову тягу димових газів, що виключає необхідність установки додаткового димососа. Ознаки «… додатковий пальник розташований в камері згорання під реактором і з'єднаний через іскрогасник з верхньою частиною розподільчої ємності…» дозволяють забезпечити, по-перше, ефективний нагрів реактора за допомогою згорання піролізних газів, по-друге, згорання проходить при температурі 1100-1200 °C, що сприяє повному знешкодженню всіх мікробів і інших токсичних продуктів. Проходження піролізних газів через іскрогасник задовольняє всі вимоги вибухопожежобезпеки, а умови згорання піролізних газів в запропонованій установці відповідають всім вимогам по екологічній безпеці по шкідливих викидах. Ознаки «… розподільча ємність виконана у вигляді циліндра, охопленого циліндричною камерою водяного охолодження, в верхню частину розподільчої ємності вмонтовано запобіжний клапан, вихід якого з'єднаний з ежекторним пристроєм димоходу" дозволяють забезпечити охолодження легких фракцій парогазової суміші до температури навколишнього середовища і відповідно повної конденсації легких рідких фракцій і збір їх в розподільчій ємності. А запобіжний клапан виключає збільшення тиску в реакторі більше, ніж допустима величина 1,25Рн - номінального тиску. З'єднання виходу клапана з ежекторним пристроєм відповідає вимогам по екологічній безпеці по шкідливих викидах. 96080 6 Таким чином, сукупність істотних ознак дозволить в екологічно безпечному режимі забезпечити повний розклад важких компонентів парогазової суміші, яка утворюється при термічному розкладі високомолекулярних полімерних компонентів медичних відходів за рахунок циркуляції важких фракцій парогазової суміші полімерних і інших органічних компонентів інфікованих відходів. В результаті забезпечується знищення всіх патогенних мікробів і повне знезараження медичних відходів. Суть винаходу пояснюється кресленнями: - на Фіг. 1 Структурна схема установки; - на Фіг. 2 Зовнішній вигляд пілотної установки; - на Фіг. 3 Установка з відкритими дверима, знятою кришкою реактора і видаленим із реактора кошиком, для медичних відходів. Установка для циркуляційного піролізу інфікованих медичних відходів (Фіг. 1, 2, 3), яка містить реактор 1, систему обігріву реактора, що включає камеру згорання 2 з пальником для палива 3 та додатковим пальником 4, пристрій 5, для відводу піролізних газів, конденсатор 6, розподільчу ємність 7 і димохід 8. Конденсатор 6 виконаний у вигляді багатоконтурної циркуляційної системи парогазової суміші, який складається із трьох герметично з'єднаних між собою ємностей 9, 10, 11, нижня ємність конденсатора з'єднана з пристроєм 5 для відводу піролізних газів, який виконаний у вигляді двох вертикальних газопроводів 12 та 13 (Фіг. 3), нижня частина яких з'єднана з боковою поверхнею реактора 1, а верхня - з нижньою ємністю 9 конденсатора 6. В середніх частинах газопроводів 12 і 13 вмонтовано горизонтальний розподільчий циліндр 14. Середня ємність 10 конденсатора 6 виконана у вигляді трубчатого теплообмінника з системою повітряного охолодження вентилятором 15. Вхід вентилятора 15 з'єднаний повітропроводом із збірником повітря 16, розташованим над реактором 1, а його вихід 17 з'єднаний з ежекторним пристроєм 18, який розташований по периметру димоходу 8. Верхня ємність 11 споряджена ребристим теплообмінником 19, з камерою 20 водяного охолодження і з'єднана газоходом 21 з розподільчою ємністю 7. При цьому, додатковий пальник 4 розташований в камері згорання 2 під реактором 1 і з'єднаний через іскрогасник 22 з верхньою частиною розподільчої ємності 7, яка виконана у вигляді циліндра, охопленого циліндричною камерою 23 водяного охолодження. В верхній частині розподільчої ємності 7 вмонтований запобіжний клапан 24, вихід якого з'єднаний з ежекторним пристроєм 18 димоходу 8. В реакторі 1 установлений завантажувальний кошик 25. Пальник 3 споряджений баком 26 з дизельним паливом, що забезпечує стабільну роботу пальника. Система водяного охолодження складається з двох баків 27 і 28, камери 23 водяного охолодження і водяного насоса 29. Видалення рідкого палива з розподільчої ємності 7 забезпечується через кран 30. Установка для циркуляційного піролізу інфікованих медичних відходів працює наступним чином: Виймають кошик 25 із реактора 1 і наповнюють його інфікованими медичними відходами, в 7 тому числі і полімерними корпусами шприців з голками, закритими ковпачками, потім установлюють цей кошик у реактор і додатково заповнюють реактор до рівня кришки вказаними відходами, після чого реактор герметизують кришкою. Заповнюють бак 26 раніше напрацьованим паливом. В разі відсутності такого для запуску головного пальника 3 використовують дизельне паливо. При роботі пальника 3 гарячі димові гази останнього нагрівають корпус реактора, а далі через димохід 8 виходять в навколишнє середовище. Відповідно всередині реактора температура підвищується до 600-800 °C. При даній температурі всі органічні відходи починають розкладатися з утворенням парогазової суміші (ПГС), температура якої досягає 450 °C. При цьому в реакторі збільшується тиск, за рахунок його ПГС піднімається по пристрою 5 для відводу піролізних газів із реактора і потрапляє в конденсатор 6. В нижній ємності 9 конденсатора 6 ПГС рівномірно розподіляється по всій площі, при цьому температура її знижується до 350 °C, всі важкі фракції з температурою конденсації вище 350 °C конденсуються і у вигляді рідкої фракції самостійно стікають назад у реактор. Оскільки в нижній ємності конденсатора 6 розташовані два газопроводи 12 і 13, то це забезпечує розділення потоків ПГС, яка піднімається в конденсатор 6 по одному газопроводу 12, а рідкі фракції, які відповідно опускаються назад у реактор, по другому газопроводу 13. Горизонтальний розподільчий циліндр 14 також остаточно забезпечує розподіл газоподібної і рідкої фракцій відповідно по своїх каналах. Далі та частина ПГС, яка залишилася після конденсації в ємності 9, надходить в середню ємність 10 конденсатора 6, яка виконана у вигляді трубчатого теплообмінника з системою повітряного охолодження вентилятором 15. Повітря, яке пройшло через теплообмінник, охолоджує його і надходить в ежекторний пристрій 18, який розташований по периметру димоходу 8, що забезпечує, по-перше, додаткову тягу димових газів, по-друге, за рахунок введення додаткового об'єму повітря в димові гази зменшує в них концентрацію шкідливих домішок. При проходженні ПГС через теплообмінник температура її знижується до 250 °C, при цьому всі важкі фракції з температурою конденсації вище 250 °C конденсуються і у вигляді рідкої фракції також самостійно стікають назад у реактор. Та частина ПГС, яка залишилася після конденсації в ємності 10 надходить в верхню ємність 11 конденсатора 6, яка має камеру 20 водяного охолодження, що забезпечує зниження температури ПГС до 150 °C, також спонукає кон 96080 8 денсацію чергової порції важких фракцій з температурою конденсації вище 250 °C, далі важка рідка фракція також самостійно стікає назад у реактор. Таким чином, послідовна багаторазова конденсація ПГС в конденсаторі і випаровування важких рідких фракцій у гарячому реакторі забезпечує послідовне зниження молекулярної маси високомолекулярних компонентів органічних відходів і забезпечує їх глибоке розкладання, в результаті знижується токсичність самих компонентів, при цьому забезпечується знищення всіх патогенних мікробів і повне обеззараження медичних відходів. Частина ПГС, яка залишилася, містить низькомолекулярні компоненти і далі через газохід 21 надходить в розподільчу ємність 7, де вона охолоджується до температури 20-35 °C, що забезпечує конденсацію легкої рідкої фракції, яка за своїми фізичними характеристиками відповідає дизельному паливу і яка накопичується в нижній частині розподільчої ємності 7, а в верхній її частині накопичується піролізний газ, який надходить через іскрогасник 22 по трубопроводу на додатковий пальник 4, розташований в камері згорання 2. Весь піролізний газ спалюється на додатковому пальнику, забезпечуючи додатковий нагрів реактора. Видалення рідкого палива з розподільчої ємності 7 забезпечується через кран 30, одержане рідке паливо використовується в головному пальнику З при наступному циклі знешкодження інфікованих медичних відходів. Фактором закінчення процесу піролізу і відповідно закінчення процесу повного знешкодження інфікованих медичних відходів є закінчення горіння піролізного газу на додатковому пальнику 4. Після чого, відключають установку від електричного струму до повного охолодження реактора. Потім відкривають кришку реактора, виймають кошик 25 із знешкодженими голками та залишками вуглецю, що залишився після розкладання органіки, і висипають їх в окрему ємність, потім процес повторюють. Запропонована конструкція установки для циркуляційного піролізу інфікованих медичних відходів дозволить в екологічно безпечному режимі забезпечити повний розклад токсичних важких компонентів парогазової суміші, яка утворюється при термічному розкладі високомолекулярних полімерних компонентів медичних відходів за рахунок циркуляції важких фракцій парогазової суміші полімерних і других органічних компонентів інфікованих відходів, при цьому забезпечується знищення всіх патогенних мікробів і повне знезараження медичних відходів. 9 96080 10 11 Комп’ютерна верстка Г. Паяльніков 96080 Підписне 12 Тираж 23 прим. Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601