Установка безперервного піролізу полімерних відходів з платформою

Реферат: Винахід належить до галузі машинобудування, зокрема до пристроїв термічної утилізації суміші твердих високомолекулярних органічних відходів, які в процесі утилізації нагріваються і розкладаються на рідку, тверду та газоподібну фракції в екологічно безпечному режимі і може бути використаний в комунальному господарстві, хімічній, нафтохімічній та інших галузях промисловості для регенерації твердих органічних відходів у низькомолекулярне рідке та газоподібне паливо. Установка безперервного піролізу полімерних відходів з платформою містить реактор піролізу з системою зовнішнього обігріву, бункер завантаження, установлений на вході плунжерного пристрою з конусом і вихідним отвором, поршень з гідроциліндром подвійної дії, платформу. Платформа використана як загрузочна і виконана у вигляді круглої горизонтальної площадки з буртом, розташованим по її периметру, а бункер з плунжерним пристроєм розташований під платформою і установлений в центрі останньої, крім того плунжерний пристрій оснащений додатковим герметичним плунжерним пристроєм за межею UA 103723 C2 (12) UA 103723 C2 загрузочної платформи, над буртом круглої площадки установлена Π-подібна балка, в центр якої вмонтована вісь, на якій, зі сторони бункера, змонтований конусний шнек з електроприводом, вершина шнека направлена до центру бункера, а на боковій поверхні шнека діаметрально протилежно, під прямим кутом до горизонтальної площадки загрузочної платформи установлено два крила серповидної форми, ввігнута поверхня яких направлена в сторону обертання шнека. Запропонована конструкція установки безперервного піролізу полімерних відходів з платформою дозволяє забезпечити надійну механічну подачу відходів у бункер і відповідно в реактор, при цьому виключає прорив розплавленого полімеру із реактора в аварійних ситуаціях, забезпечує виконання вимог охорони праці та охорони навколишнього середовища, а також зменшує об'єм ручної праці при підготовці відходів і подальшій термічній утилізації твердих побутових відходів, що забезпечує надійну безперервну роботу установки в екологічно безпечному режимі. UA 103723 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Винахід належить до галузі машинобудування, зокрема до пристроїв термічної утилізації суміші твердих високомолекулярних органічних відходів, які в процесі утилізації нагріваються і розкладаються на рідку, тверду та газоподібну фракції в екологічно безпечному режимі і може бути використаний в комунальному господарстві, хімічній, нафтохімічній та інших галузях промисловості для регенерації твердих органічних відходів у низькомолекулярне рідке та газоподібне паливо. Відомо про установку для утилізації органічних відходів (див. патент України № 52840, МПК 7 F23G 5/027, C10G 1/00, опубл. 15.01.03. Бюл. № 1), яка включає циліндричний реактор піролізу зі шнеком, системою зовнішнього обігріву, бункерами для завантаження та розвантаження реактора і патрубком для відведення парогазової суміші із реактора, багатоконтурну циркуляційну систему, кожний контур якої має охолоджувач парогазової суміші з повітряним охолодженням і трубопроводи для повернення у реактор важкої рідкої фракції, блок управління температурою охолоджувачів, останній охолоджувач з'єднаний з вихідним конденсатором з водяним охолодженням. Ознаки, які збігаються з істотними ознаками установки, що заявляється: - реактор піролізу; - система зовнішнього обігріву реактора; - бункер для завантаження реактора. Причини, що перешкоджають одержанню необхідного технічного результату: по-перше, бункерна система завантаження реактора формує направлений потік відходів, але не забезпечує примусову безперервну подачу відходів у реактор після вивантаження їх із сміттєвоза; по-друге, бункер не забезпечує необхідну герметизацію реактора в процесі подачі відходів у реактор; по-третє, бункер не забезпечує протидію гарячому розплаву полімерів при розташуванні реактора під кутом та тиску парогазової суміші, яка утворюється в реакторі в процесі піролізу органічних відходів. Таким чином, відома конструкція не може забезпечити надійну безперервну термічну утилізацію полімерних відходів в режимі екологічної безпеки. Найбільш близькою за технічною суттю до заявленої установки є установка для безперервного піролізу органічних відходів, (див. патент України на винахід № 96079, МПК 7 F23G 7/00, C10G 1/00, опубл. 26.09.11. Бюл. № 18), що містить реактор піролізу зі шнеком, систему зовнішнього обігріву реактора, бункери завантаження та розвантаження, бункер завантаження змонтований на плунжерному пристрої, який містить платформу з закріпленим на ній корпусом, вихідний кінець якого виконано у вигляді зрізаного конуса, своїм меншим отвором герметично з'єднаного з реактором, при цьому в корпусі розташований поршень у вигляді стакана, всередині якого установлено гідроциліндр подвійної дії, один кінець його закріплено до внутрішньої поверхні дна поршня, а другий - до платформи, а на стику бункера з корпусом, зі сторони конуса, вмонтовано ніж, лезо якого спрямовано в сторону відкритого отвору бункера. На внутрішній поверхні конуса по периметру розташовані виступи, кожен із яких в перерізі має вигляд трикутника, вершина якого направлена в сторону більшого отвору конуса. Відносна довжина поршня L - визначається за формулою: V  á   10 3 L V 10 3 S ,   1  á á S  á á де:  á - довжина вхідного отвору в корпусі із бункера, м; V - об'єм порції відходів, які подаються 3 2 в реактор за один прохід поршня, м ; S - площа поршня, м . Ознаки, які збігаються з істотними ознаками установки, що заявляється: - реактор піролізу з системою зовнішнього обігріву; - бункер завантаження, установлений на вході плунжерного пристрою, з конусом і вихідним отвором; - поршень з гідроциліндром подвійної дії; - платформу. Причини, що перешкоджають одержанню необхідного технічного результату: відома конструкція установки з плунжерним пристроєм завантаження забезпечує формування щільного потоку твердих органічних відходів, що забезпечує надійну герметичність реактора, в результаті парогазова суміш під дією тиску не може прорватися в навколишнє середовище, що також забезпечує екологічну безпеку технологічного процесу. Але при розташуванні реактора під кутом на щільний прошарок полімерних відходів, які герметизують реактор, постійно діє не тільки тиск парогазової суміші, але і розплав полімеру, під дією якого з часом щільний прошарок становиться пластичним, при цьому рідкий розплав може прорватися в бункер і створити 1 UA 103723 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 аварійну ситуацію, яка загрожує життю обслуговуючого персоналу. Використання охолоджувальної водяної оболонки на вихідному конусі плунжера, який ущільнює відходи, також не забезпечує необхідної надійності, оскільки в процесі безперервної роботи установки не виключені перебої в водопостачанні системи охолодження. Крім того, відома конструкція не забезпечує захист від розлітання при вітрі легких компонентів відходів і поступову подачу їх із площадки в бункер у випадку, коли сміттєвоз скине велику кількість відходів на площадку в районі бункера, в даному випадку необхідно використовувати ручну працю допоміжного робітника, який вручну буде подавати відходи в бункер, що обмежує функціональні можливості відомої установки і не задовольняє вимогам охорони праці. Таким чином, відома конструкція установки не може забезпечити безпечну і надійну безперервну термічну утилізацію твердих органічних відходів, забезпечуючи при цьому жорсткі умови екологічної безпеки. В основу даного винаходу поставлено задачу удосконалити установку для безперервного піролізу органічних полімерних відходів з платформою шляхом введення нових конструктивних елементів, які дозволять забезпечити надійну технологічну пробку, утворену твердими полімерними відходами в процесі їх порціонної подачі в реактор, а також забезпечити механічну подачу відходів вивантажених сміттєвозом на площадку в бункері, при цьому забезпечити всім вимогам охорони праці. Суть винаходу полягає в тому, що в установці безперервного піролізу полімерних відходів з платформою, що містить реактор піролізу з системою зовнішнього обігріву, бункер завантаження, установлений на вході плунжерного пристрою з конусом і вихідним отвором, поршень з гідроциліндром подвійної дії, платформу, відповідно до винаходу, платформа використана як загрузочна і виконана у вигляді круглої горизонтальної площадки з буртом, розташованим по її периметру, а бункер з плунжерним пристроєм розташований під платформою і установлений в центрі останньої, на рівні горизонтальної площадки загрузочної платформи, крім того плунжерний пристрій оснащений додатковим герметичним плунжерним пристроєм, розташованим за межею загрузочної платформи, вхідний отвір якого розташований збоку герметичного плунжерного пристрою і з'єднаний коробом з вихідним отвором плунжерного пристрою, що розташований під загрузочною платформою, а вихідний отвір - з реактором піролізу, при цьому над буртом круглої площадки установлена Π-подібна балка, в центр якої вмонтована вісь, на якій, зі сторони бункера, змонтований конусний шнек з електроприводом, вершина шнека направлена до центру бункера, а на боковій поверхні шнека діаметрально протилежно, під прямим кутом до горизонтальної площадки загрузочної платформи установлено два крила серповидної форми, ввігнута поверхня яких направлена в сторону обертання шнека. До верхнього краю бурта загрузочної платформи (частково по периметру) закріплено фартух з тканини. Ознаки: «...платформа використана як загрузочна і виконана у вигляді круглої горизонтальної площадки з буртом, розташованим по її периметру, а бункер з плунжерним пристроєм розташований під платформою і установлений в центрі останньої, на рівні горизонтальної площадки загрузочної платформи, крім того плунжерний пристрій оснащений додатковим герметичним плунжерним пристроєм, розташованим за межею загрузочної платформи, вхідний отвір якого розташований збоку герметичного плунжерного пристрою і з'єднаний коробом з вихідним отвором плунжерного пристрою, що розташований під загрузочною платформою, а вихідний отвір - з реактором піролізу...», які дозволяють забезпечити: по-перше, горизонтальна площадка загрузочної платформи з буртом дозволяє сміттєвозу висипати відходи локально на задану площу при мінімальному розкиданні вітром легких полімерів, по-друге, розташування бункера під площадкою забезпечує можливість подальшої механічної подачі відходів в бункер, по-третє, ущільнені відходи, перед тим як потрапити в реактор, послідовно перебувають в плунжерному пристрої, який розташований під платформою, далі в коробі, а потім в додатковому герметичному плунжерному пристрої, який розташований за межею платформи. Таким чином в аварійній ситуації гарячий розплав полімерів, перед тим як вилитись із реактора, повинен пройти зворотній шлях, проте в даному випадку, проходячи указаний шлях, розплавлений полімер охолоне і сам закупорить його, а при самій критичній ситуації розплав виллється на огороджену буртом площадку, що гарантує виконання вимог охорони праці. Ознаки: «...над буртом круглої площадки установлена Π-подібна балка, в центр якої вмонтована вісь, на якій, зі сторони бункера, змонтований конусний шнек з електроприводом, вершина шнека направлена до центру бункера, а на боковій поверхні шнека діаметрально протилежно, під прямим кутом до горизонтальної площадки загрузочної платформи установлено два крила серповидної форми, ввігнута поверхня яких направлена в сторону обертання шнека. До верхнього краю бурта загрузочної платформи (частково по периметру) 2 UA 103723 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 закріплено фартух з тканини.» дозволяють забезпечити механічне переміщення відходів і концентрацію їх в центрі круглої загрузочної площадки за рахунок двох крил серповидної форми при подальшому формуванні потоку відходів і подачу їх в бункер за рахунок конусного шнека. Шнек забезпечує попереднє ущільнення відходів в процесі їх просування по бункеру і перед тим як вони потраплять в плунжерний пристрій, що розташований під платформою. Установка фартуха із тканини забезпечує мінімальне розкидання вітром легких полімерів. Таким чином, сукупність істотних ознак дозволить забезпечити надійну механічну подачу відходів у бункер і відповідно в реактор, при цьому виключити прорив розплавленого полімеру із реактора в аварійних ситуаціях, забезпечити виконання вимог охорони праці та зменшити об'єм ручної праці при термічній утилізації твердих побутових відходів і забезпечити безперервну роботу установки в екологічно безпечному режимі. Нові ознаки відповідають критерію «винахідницький задум», оскільки не є очевидними і в сукупності (або окремо) не зустрічалися в доступних авторам літературних і патентних джерелах. Суть винаходу пояснюється рисунком (стрілками позначені потоки): ГДГ - гарячі димові гази, які обігрівають реактор піролізу; ДГ - вихідні димові гази, які віддали своє тепло реактору і далі надходять в димову трубу; ПГС - парогазова суміш, утворена при термічному розкладанні органічних відходів, яка надходить у багатоконтурну циркуляційну систему. на Фіг. 1 Блок-схема установки безперервного піролізу полімерних відходів з платформою; на Фіг. 2 Поперечний розріз (А-А) загрузочної платформи; на Фіг. 3 Зовнішній вигляд загрузочної платформи. Установка безперервного піролізу полімерних відходів з платформою, (Фіг. 1, 2, 3), що містить реактор піролізу 1 з системою зовнішнього обігріву 2, бункер завантаження 3, установлений на вході 4 плунжерного пристрою 5 з конусом 6 і вихідним отвором 7, поршень 8 з гідроциліндром 9 подвійної дії і платформу 10. Платформа 10 виконана у вигляді круглої горизонтальної площадки з буртом 11, розташованим по її периметру, а бункер 3 з плунжерним пристроєм 5 розташований під платформою 10 і установлений в центрі платформи 10, верхній отвір бункера 3 розташований на рівні площини платформи 10 (Фіг. 2). Плунжерний пристрій 5 оснащений додатковим герметичним плунжерним пристроєм 12, який розташований за межею платформи 10, вхідний отвір 13 його розташований збоку плунжерного пристрою 12 і з'єднаний коробом 14 з вихідним отвором 7 плунжерного пристрою 5, який розташований під платформою 10, а вихідний отвір 15 - з реактором піролізу 1. По діаметру круглої площадки 10, над буртом 11, установлена Π-подібна балка 16, в центр якої вмонтована вісь 17, на якій із сторони бункера 3, під балкою 16, змонтований конусний шнек 18, вершина якого направлена в центр бункера 3, а на боковій поверхні шнека 18 діаметрально протилежно під прямим кутом до платформи установлено два крила 19 серповидної форми, а зверху балки 16 на осі 17 вмонтований електропривод 20. Герметичний плунжерний пристрій 12 оснащений конусом 21, поршнем 22 з гідроциліндром 23. Герметичність плунжерного пристрою 12 забезпечується сальником 24, установленим на рухомому штоку гідроциліндра 23. До верхнього краю бурта 11 загрузочної платформи 10 (частково по периметру) закріплено фартух 24 з тканини. Установка для безперервного піролізу органічних відходів з платформою працює наступним чином: Полімерні відходи або інші органічні відходи подаються, наприклад, транспортером (на рис. не показаний) на круглу загрузочну платформу 10, висота відходів визначається висотою бурта 11, після чого включається електропривод 20, який жорстко установлений на Π-подібній балці 16. Електропривод 20 обертає вісь 17 і відповідно конусний шнек 18 з обома крилами 19. Серповидні крила 19 захвачують відходи і пересувають їх у центр платформи 10, далі відходи захвачуються шнеком 18, який ущільнює їх в бункері 3 і подає на вхід 4 плунжерного пристрою 5. Далі гідроциліндр 9 штовхає поршень 8, який подає порцію відходів в конус 6, де вони ущільнюються і через вихідний отвір 7 поступають в короб 14 і при багаторазовій подачі їх поршнем 8 проштовхуються до вхідного отвору 13 додаткового герметичного плунжерного пристрою 12, в якому відходи додатково ущільнюються в конусі 21 за рахунок дії гідроциліндра 23 і поршня 22, через вихідний отвір 15 поступають в реактор 1, який нагрівається за рахунок зовнішнього обігріву 2, при цьому вони розкладаються при високій температурі і піддаються піролізу. Герметичність плунжерного пристрою 12 забезпечується сальником 24 установленим на рухомому штоку гідроциліндра 23. В аварійній ситуації тиск в реакторі 1 може збільшитись до критичної величини, в цьому випадку ущільнені полімери, які знаходяться в конусі 21, коробі 14 і конусі 6 і утворюють необхідну технологічну пробку, яка забезпечує герметичність реактора, не в змозі протистояти тиску в реакторі і тоді розплав полімерів, рухаючись в зворотному 3 UA 103723 C2 5 10 напрямку, може прорватися в бункер, але бурт 11 не дасть йому розлитися, що забезпечує виконання вимог охорони праці. А закріплення фартуха 25 з тканини, до верхнього краю бурта 11 загрузочної платформи 10 (частково по периметру) виключає розлітання легких полімерів після розгрузки сміттєвозом відходів на загрузочну платформу 10. Запропонована конструкція установки безперервного піролізу полімерних відходів з платформою дозволяє забезпечити надійну механічну подачу відходів у бункер і відповідно в реактор, при цьому виключає прорив розплавленого полімеру із реактора в аварійних ситуаціях, забезпечує виконання вимог охорони праці та охорони навколишнього середовища, а також зменшує об'єм ручної праці при підготовці відходів і подальшій термічній утилізації твердих побутових відходів, що забезпечує надійну безперервну роботу установки в екологічно безпечному режимі. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 15 20 25 30 1. Установка безперервного піролізу полімерних відходів з платформою, що містить реактор піролізу з системою зовнішнього обігріву, бункер завантаження, установлений на вході плунжерного пристрою з конусом і вихідним отвором, поршень з гідроциліндром подвійної дії, платформу, яка відрізняється тим, що платформа використана як загрузочна і виконана у вигляді круглої горизонтальної площадки з буртом, розташованим по її периметру, а бункер з плунжерним пристроєм розташований під платформою і установлений в центрі останньої, на рівні горизонтальної площадки загрузочної платформи, крім того плунжерний пристрій оснащений додатковим герметичним плунжерним пристроєм, розташованим за межею загрузочної платформи, вхідний отвір якого розташований збоку герметичного плунжерного пристрою і з'єднаний коробом з вихідним отвором плунжерного пристрою, що розташований під загрузочною платформою, а вихідний отвір - з реактором піролізу, при цьому над буртом круглої площадки установлена Π-подібна балка, в центр якої вмонтована вісь, на якій, зі сторони бункера, змонтований конусний шнек з електроприводом, вершина шнека направлена до центру бункера, а на боковій поверхні шнека діаметрально протилежно, під прямим кутом до горизонтальної площадки загрузочної платформи установлено два крила серповидної форми, ввігнута поверхня яких направлена в сторону обертання шнека. 2. Установка безперервного піролізу полімерних відходів з платформою за п. 1, яка відрізняється тим, що до верхнього краю бурта загрузочної платформи (частково по периметру) закріплено фартух з тканини. 4 UA 103723 C2 5 UA 103723 C2 6 UA 103723 C2 Комп’ютерна верстка А. Крулевський 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 7