Устройство для плазменной переработки отходов

Полезная модель относится к области переработки твердых бытовых отходов, отходов нефтяной и химической промышленности, медицины, энергетики и пр. Техническим результатом, на которое направлена полезная модель, является оптимизация процессов плазменной переработки отходов за счет создания управляемого потока плазмы и температурного поля камеры плазменной переработки отходов. Для этого предложено устройство, состоящее из камеры плазменной переработки отходов, плазмотронов, установленных в камере, систем отвода газообразных продуктов сжигания и расплава, систем охлаждения газообразных продуктов сжигания и расплава, при этом плазмотроны установлены с возможностью перемещения для изменения направления и мощности потока плазмы. При этом плазмотроны устанавливают по периметру камеры плазменной переработки отходов на разных уровнях, в том числе и на уровне сбора расплава. 1 нез. п.ф., 2 зав. п.ф.,1 ил.

Полезная модель относится к области переработки твердых бытовых отходов, отходов нефтяной и химической промышленности, медицины, энергетики и др.

Существует ряд решений по переработки отходов промышленности и бытовой деятельности, основой которых являются процессы высокотемпературной обработки, в частности с помощью плазматронов.

Известна установка для плазменной переработки отходов (патент РФ 2108517, МПК F23G 5/00, от 10.04.98). Установка включает печь пиролиза с плазмотроном с автономным источником электропитания, выходы которой соединены с входами гранулятора шлака, приемника металла, системы очистки пирогаза, линию водоподготовки, теплообменник, энергетический блок, включающий электрогенераторы.

Другим аналогичным изобретением является устройство для плазменной переработки отходов путем пиролиза - прототип (патент РФ 2143086, МПК F23G 5/00, оп. 20.12.99). Устройство используется при переработке бытовых и промышленных отходов, выработке тепловой и электрической энергии. Установка для плазменной переработки отходов включает печь пиролиза с плазмотроном с автономным источником электропитания, выходы которой соединены с входами гранулятора шлака, приемника металла, системы очистки пирогаза, линию водоподготовки, теплообменник, энергетический блок. Линия водоподготовки содержит приемный коллектор солоноватой или морской воды, выполненный по крайней мере с двумя рукавами, в каждом из которых установлен по крайней мере один теплообменник. Выход системы очистки пирогаза соединен со входом энергетического блока. Один рукав приемного коллектора расположен внутри теплообменника, соединенного с плазмотроном и источником электроэнергии.

Недостатком существующих устройств плазменной переработки отходов является применение плазмотронов жестко и неподвижно установленных в камере плазменной переработки отходов. Так как практически каждая установка такого типа индивидуальна, то моделирование и перенос результатов расчетов и исследований в стендовых условиях на реальный объект с иными масштабными факторами, как правило, требуют коррекции при проведении пуско-наладочных работах. Например, при запуске и эксплуатации такой установки на первом в мире демонстрационном заводе в Израиле по плазменной

переработке твердых бытовых отходов, при установке плазмотронов с мощностью несколько отличающейся от проектной, произошло прожигание высокотемпературной футеровки камеры. Так как на этой установке используются плазмотроны с неизменяемой мощностью и неизменяемой геометрией потока плазмы, то проблема предотвращения прожигания футеровки в рамках существующего оборудования является практически не решаемой. Необходимо менять либо плазмотроны, либо всю камеру плазменной обработки, либо и то и другое вместе.

Техническим результатом, на которое направлена полезная модель является оптимизация процессов плазменной переработки отходов за счет создания управляемого потока плазмы и температурного поля камеры плазменной переработки отходов.

Для этого предложено устройство для плазменной переработки отходов, состоящее из камеры плазменной переработки отходов, плазмотронов, установленных в камере, систем отвода газообразных продуктов сжигания и расплава, систем охлаждения газообразных продуктов сжигания и расплава, при этом плазмотроны установлены с возможностью перемещения для изменения направления и мощности потока плазмы.

При этом плазмотроны установлены по периметру камеры плазменной переработки отходов на разных уровнях.

Плазмотроны установлены на уровне сбора расплава.

На фигуре представлена принципиальная схема устройства, где

1 - корпус,

2 - камера плазменной переработки отходов,

3 - подача отходов,

4 - плазмотроны,

5 - подача в плазмотрон ионизируемой среды: вода, воздух и др.,

6- поток плазмы,

7 - поток образовавшихся газов и расплава негорючих компонентов,

8 - сконденсированный расплав негорючих компонентов перерабатываемых отходов,

9 - отвод газов из зоны плазменной переработки отходов: водорода, окиси углерода и др.,

10 - наклонная плита, по которой стекает расплав негорючих компонентов,

11 - датчики температуры,

12 - система охлаждения газов.

Устройство работает следующим образом.

Внутри корпуса устройства 1 в камере плазменной переработки отходов 2 производят запуск плазмотронов 4. В качестве рабочего тела 5 ионизируемого в

плазмотроне и подаваемого в камеру 2 при температуре 7000-9000°С используется вода или смесь воды с углеводородами (воздух). Формирование температурного поля внутри камеры 2 осуществляется в соответствии с результатами расчетов и предварительных исследований. Это достигается путем установки расчетного угла подачи потока плазмы 6 в камере 2. Температурное поле должно обеспечивать сжигание подаваемых отходов 3 без образования диоксинов и фуранов и обеспечивать целостность (отсутствие прожигания) футеровки камеры 2. Для контроля температурного режима футеровки устанавливают датчики температуры 11. Плазмотроны 4 имеют возможность изменять угол подачи плазмы 6 в камеру 2, за счет чего можно корректировать температурное поле. Это позволяет найти оптимальный режим работы устройства и полноты режима плазменной переработки отходов с образованием требуемых продуктов переработки. Кроме того, такое решение установки плазмотронов с возможностью перемещения позволит изменять угол подачи потока плазмы 6, что позволит вносить существенные коррективы при переходе с сжигания одних материалов, например, твердых бытовых отходов, на другие, например, нефтяные шламы, так как сжигание низкокалорийных продуктов и высококалорийных будет существенно влиять на изменение температурного поля в камере 2.

Продукты плазменной переработки отходов 7 разделяются на два основных потока: газовый 9, который отводится и используется в качестве топлива, для генерации пара в теплообменных аппаратах 12 с целью выработки электроэнергии или в качестве химического сырья для ряда технологических процессов.

Несгораемые отходы превращаются в расплав 8, который стекает на наклонную плиту 10 и по ней стекает за пределы устройства, как правило, в специальные формы с охлаждением расплава (на фигуре не показаны) для получения высокопрочных строительных изделий.

Чтобы расплав не застыл на наклонной плите, в зоне устройства на уровне стекания расплава с плиты также можно устанавливать плазмотроны, которые поддерживают необходимый уровень температуры расплава. Контроль за температурным режимом расплава осуществляют с помощью датчиков температуры 11.

Таким образом, данное устройство позволит оптимизировать процессы плазменной переработки отходов путем изменения температурного поля в камере.

1. Устройство для плазменной переработки отходов, состоящее из камеры плазменной переработки отходов, плазмотронов, установленных внутри камеры, систем охлаждения и отвода газообразных продуктов сжигания и расплава, отличающееся тем, что плазмотроны установлены с возможностью перемещения для изменения направления и мощности потока плазмы.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что плазмотроны устанавливают по периметру камеры плазменной переработки отходов на разных уровнях.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что плазмотроны устанавливают на уровне сбора расплава.