Результат интеллектуальной деятельности: УСТАНОВКА ДЛЯ УТИЛИЗАЦИИ ЛЮМИНЕСЦЕНТНЫХ ЛАМП

Изобретение относится к установкам для утилизации люминесцентных ламп.

В Москве за год потребляется 6000 тонн изделий только люминесцентных ламп радиоэлектронной, электротехнической и медицинской отраслей промышленности, содержащих ртуть и ее соединения. Ежегодно на свалки только люминесцентных ламп вывозится 7 млн штук.

Ртуть является весьма дорогостоящим элементом, и относится к первому классу опасности, и является веществом чрезвычайно опасным, причем наличие ртути в воздухе обнаруживается только с помощью специальной аппаратуры. Ртуть легко сорбируется из воздуха отделочными и декоративными материалами. При изменении внешних условий (механические воздействия, температура и т.д.) может попадать в помещение за счет процесса десорбции. Относительно легко ртуть проникает сквозь строительные материалы (бетон, кирпич, лакокрасочные покрытия и т.д.), способна испаряться через слой воды и других жидкостей. По токсическому (вредному) эффекту на организм человека ртуть и ее соединения оказывают общетоксическое и мутагенное воздействие, а также влияют на репродуктивную (детородную) функцию.

Именно поэтому особое внимание уделяется созданию специальной системы утилизации ртутьсодержащих отходов, при которой последние изымаются из общего потока отходов и перерабатываются на специальных предприятиях. Раздельный сбор и переработка ртутьсодержащих отходов потребления не только способствует снижению уровня загрязнения среды обитания ртутью, но и увеличивает экологическую безопасность и экономическую эффективность утилизации основной массы отходов, образующихся в городах.

Ртуть является составной частью газоразрядных люминесцентных ламп, в которых свечение создается от электрического разряда в парах металла или в смеси газа и пара. Ртутные лампы широко используются для освещения улиц, жилых, общественных и промышленных помещений, местного освещения, в медицинских и оздоровительных целях, в прожекторных установках, светокопировальных аппаратах, сельскохозяйственных объектах. В общем случае можно различить два основных типа ртутных ламп: лампы, в которые входит металлическая (жидкая) ртуть и амальгамные лампы, в которых жидкая ртуть заменяется амальгамой.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому объекту является утилизатор по патенту РФ №2415721, C02B 1/10, содержащий два блока: первый блок разделения ламп; второй блок многоступенчатой системы очистки отходящих газов (прототип).

Недостатком известного устройства является сравнительно невысокая степень ресурсосбережения и очистки газов.

Технический результат повышение эффективности и энерго- ресурсосбережения переработки лома и очистки газов.

Это достигается тем, что в установке для утилизации люминисцентных ламп, содержащей два блока: первый блок разделения ламп; второй блок многоступенчатой системы очистки отходящих газов, первый блок содержит устройство для разделения ламп, включающее узел загрузки, пневмовибрационный сепаратор с дробилкой и циклоном, бункер для сбора измельченного стекла ламп, контейнер для приема цоколей ламп, контейнер для люминофора; а второй блок выполнен в виде многоступенчатой системы очистки отходящих газов, включающей рукавный фильтр, адсорберы, газодувку с компрессором, который создает в установке разряжение от 5…8 кПа в зоне загрузки ламп и до 19…23 кПа перед газодувкой, что исключает вероятность пылегазовых выбросов в производственное помещение, при этом установка оборудована последовательной системой очистки пылегазовых выбросов, включающей циклон, рукавные фильтры, рабочий адсорбер, работающий на активированном угле, что позволяет снизить содержание ртути в отходящих газах до уровня менее 0,0001 мг/м³.

На фиг.1 представлена схема установки для утилизации люминесцентных ламп, на фиг.2 схема комбинированного рукавного фильтра.

Установка для утилизации люминесцентных ламп (фиг.1) состоит из двух основных блоков: первый блок устройство для разделения ламп, включающее узел загрузки, пневмовибрационный сепаратор 1 с дробилкой и циклоном, бункер 2 для сбора измельченного стекла ламп, контейнер 3 для приема цоколей ламп, контейнер 4 для люминофора; второй блок - многоступенчатая система 5 очистки отходящих газов, включающая рукавный фильтр (фиг.2), адсорберы (на чертеже не показано), газодувку с компрессором (на чертеже не показано). Компрессор создает в установке разряжение (от 5…8 кПа в зоне загрузки ламп и до 19…23 кПа перед газодувкой), что практически исключает вероятность пылегазовых выбросов в производственное помещение. Установка оборудована последовательной системой очистки пылегазовых выбросов, включающей циклон (на чертеже не показано) (эффективность очистки 95…97%). рукавные фильтры (99,96%), рабочий адсорбер (с активированным углем), что позволяет практически полностью улавливать пыль люминофора и снизить содержание ртути в отходящих газах до уровня менее 0,0001 мг/м³.

Установка для утилизации люминисцентных ламп работает следующим образом.

Исследования, выполненные в последнее время за рубежом и в России, показали, что не менее 95…97% ртути в лампе, бывшей в эксплуатации, связано с люминофором и лишь 3…5% со стеклом и прочими ее деталями. Установлено, что люминофор в отработанной лампе является своеобразным барьером для ртути и депонирует ее в разнообразных формах, определенная часть из которых достаточно прочно связывается с веществом и удаляется из люминофора лишь при очень высоких температурах (>450°С). Такое поведение ртути объясняется электрохимическими эффектами и наличием плазмы «ртуть/разряженный газ» в колбе работающей лампы. Эти исследования были положены в основу разработки принципиально новых способов обезвреживания люминесцентных ламп, основанных на использовании «сухих» и «холодных» технологических процессов, главной целью которых является максимально полное выделение из лампы люминофора - основного носителя ртути.

Лом из ламп поступает на предприятие в специальных оборотных транспортных контейнерах и направляется в узел загрузки и через ускорительную трубу за счет высокого разряжения непрерывно подается в сепаратор 1 с дробилкой, где измельчаются до крупности стекла менее 8 мм. Отделение стекла от люминофора производится за счет выдувания его в противоточно движущейся системе «стеклобой-воздух» в условиях вибрации. Эта технология базируется на холодном и сухом процессе дробления и сепарации изделий в системе с пониженным давлением, которое создается специальным компрессором. Перерабатываемая лампа разделяется на металлические цоколи, которые поступают в контейнер 3 для приема цоколей ламп; измельченное стекло, поступающее в бункер 2 для сбора измельченного стекла; ртутьсодержащий люминофор, также отправляемый в контейнер 4 для люминофора.

Очищенное от люминофора стекло поступает в бункер-накопитель. Цоколи отделяются от стекла на вибрирующей решетке и поступают в специальный сборник (на чертеже не показано), который после заполнения направляется в демеркуризационно-отжиговую электрическую печь (на чертеже не показано), где цоколи демеркуризируются. Отходящие газы указанной печи отводятся в существующую систему очистки.

Многоступенчатая система 5 очистки отходящих газов выполнена двухступенчатой в виде комбинированного фильтра, корпус которого состоит из трех объемных частей, выполненных, например, коробчатой формы, в виде прямоугольных параллелепипедов или цилиндрических обечаек. Первая часть 7 - первая ступень очистки, вторая часть 8 - вторая ступень очистки, между которыми расположена глухая (сплошная) перегородка 9, третья часть 6 - система регенерации 20 фильтров сжатым воздухом с соплами 21, расположенными внутри фильтрующих элементов, которая разделена перегородкой 10 на две камеры 12 и 13, соответственно загрязненного и чистого воздуха с образованием промежуточного канала 11, соединяющего первую ступень очистки, например в виде рукавного фильтра 16 со второй ступенью очистки, например в виде картриджного фильтра 17. Для входа загрязненного воздуха служит патрубок 15, расположенный в верхней части первой ступени очистки, а для выхода чистого воздуха - патрубок 14, расположенный в камере чистого воздуха 13, соединенной с выходом картриджного фильтра 17. В нижней части каждой из ступеней расположены бункеры 18 и 19 соответственно рукавного фильтра 16 и картриджного фильтра 17, а в бункере 18 рукавного фильтра 16 расположен датчик 22 уровня пыли.

Принцип работы первой ступени очистки основан на улавливании пыли фильтрующей тканью при прохождении через нее запыленного воздуха.

Запыленный воздух по воздуховоду 15, выполненному в корпусе комбинированного фильтра, поступает в первую ступень 16 очистки, представляющую собой рукавный фильтр, при этом газопылевая смесь проходит через рукава из фильтровальной ткани, и частицы пыли задерживаются на их наружной поверхности, а очищенный до 10÷20 мг/м³ воздух поступает по промежуточному каналу 11 в рабочую камеру второй ступени 17 очистки (картриджный фильтр тонкой очистки). Далее, проходя через высокоэффективные фильтровальные картриджи, воздух дочищается до 2 мг/м, поступает в камеру чистого воздуха 13 и выбрасывается через патрубок 14 из фильтра в помещение. По мере увеличения толщины слоя пыли на поверхности фильтрующих рукавов и картриджей тонкой очистки возрастает сопротивление движению воздуха и снижается пропускная способность фильтра. Затем включается система регенерации 20 фильтров сжатым воздухом с соплами 21, включающая ресивер сжатого воздуха с электромагнитными клапанами (на чертеже не показано). Сжатый воздух из ресивера через электромагнитные клапаны поступает в продувочные трубы. Электромагнитный клапан генерирует короткий импульс сжатого воздуха, сбивающий пыль с поверхности фильтрующих элементов. Пыль, сбиваемая с фильтровальных элементов, осыпается в бункера и через устройства выгрузки (на чертеже не показано) удаляется из фильтра.

Основная масса люминофора (95…97%) улавливается в циклоне и аккумулируется в удобных для транспортировки металлических емкостях-бочках с полиэтиленовым мешком-вкладышем и герметичной крышкой (на чертеже не показано). Не уловленный в циклоне люминофор осаждается в приемнике рукавного фильтра и затем упаковывается в такие же емкости. Ртутьсодержащий люминофор отправляется на переработку на специализированные предприятия (для выделения металлической ртути); а очищенные от ртути измельченное стекло и цоколи используются как вторичное сырье. Установка позволяет вместе с люминофором извлекать из каждой лампы не менее 95…97 % содержащейся в ней ртути, при этом подавляющая часть оставшейся ртути аккумулируется в рабочем адсорбере на активированном угле, импрегнированном серой (на чертеже не показано).