КОМПЛЕКС ТЕРМИЧЕСКОГО ОБЕЗЗАРАЖИВАНИЯ, ПЕРЕРАБОТКИ И УТИЛИЗАЦИИ МЕДИЦИНСКИХ, БИОЛОГИЧЕСКИХ, БЫТОВЫХ И ПРОМЫШЛЕННЫХ ОТХОДОВ

Изобретение относится к устройствам обеззараживания, переработки и утилизации медицинских, биологических, бытовых и промышленных отходов, конкретно к утилизаторам мусора.

Известны утилизаторы твердых медицинских отходов RU №№2082436, 2089786, 2089787, 2128522, 2157951, 2204447, 2265774, 2290268, 2294802, 2331020, US №№5089228, 5193468, 6551563, 7296688, 7373903, 7454358, FR №№2089445, 2520091, DE №№2425007, 3513731, EP №№0173628, 0350406.

Недостатками известных утилизаторов являются узость функциональных возможностей, сложность схемы, построенной с помощью большого количества логических элементов, и, обусловленные этим, недостаточное быстродействие и надежность.

Известен утилизатор (RU 2128522, кл. A61L 11/00, 1999) для стерилизации или дезинфекции отходов, содержащее камеру диаметром 600 мм и высотой 800 мм, оборудованную коаксиальным ротором с ножами, вращающимся со скоростью 750-1500 об/мин и содержащим две лопатки с ножами, присоединенным к электродвигателю мощностью 50 кВт, а также противоизносные защитные элементы и 6 стационарных ребер, расположенных по нижней окружности камеры, загружают 29 кг инфицированных медицинских отходов и 7 кг цветной полиэтиленовой массы и закрывают камеру крышкой. Устройство запускают в соответствии с запрограммированным циклом, при котором достигается и поддерживается температура 160°С. Эта температура достигается за 5 мин, после чего выключается система регулирования и подачи воды и температура поддерживается на этом уровне в течение приблизительно 29 мин. В конце данного этапа скорость ротора автоматически уменьшается до 750 об/мин и температура уменьшается до 80°С за 2 мин за счет дозированной подачи воды. Начинается этап охлаждения путем вдувания воздуха в рубашку в течение 10 мин, после чего температура материала достигает 60°С; открывание задвижки вызывает автоматическую выгрузку гранулированного и стерилизованного материала в течение приблизительно 1 мин.

Известен также утилизатор бытовых отходов (SU 699287, F23G 5/00, 25.11.1979), содержащий газогенератор с размещенной внутри его швельшахтой, загрузочное устройство, устройство для подачи воздуха и газоход с заслонкой, причем он снабжен дополнительным газоходом для отвода дымовых газов с заслонкой и газоанализатором, соединенным с исполнительным механизмом заслонок, а загрузочное устройство выполнено в виде вертикального стояка, снабженного дозирующем механизмом).

Недостатком известного утилизатора является выброс в атмосферу дымовых газов, а также низкий коэффициент полезного действия газогенератора, связанного с предварительным нагревом воздуха в воздухонагревателе от отдельного источника энергии.

Известен утилизатор бытовых отходов путем термической переработки бытовых отходов (SU 1474381 A1, F23G 5/00, 23.04.1989), содержащий вертикальный кожух, снабженный в верхней части камерами загрузки отходов и выгрузки зольных остатков, в нижней части - камерой сгорания с топливными форсунками и во внутренней полости - соосно расположенными наружным и внутренним вращающимися шнеками с перфорированными витками и с противоположной подачей. Рабочие кольцевые полости наружного и внутреннего шнеков на входе и выходе сообщены соответственно с камерой загрузки и с сообщающейся с газоотводным трубопроводом камерой выгрузки. Верхние части рабочих концевых полостей наружного и внутреннего шнеков сообщены между собой и газоотводным трубопроводом рециркуляционным патрубком, образующим с рабочими кольцевыми полостями шнеков замкнутый контур циркуляции отходов. Нижние части рабочих кольцевых полостей обоих шнеков сообщены с патрубком подвода выхлопных газов двигателя через полость камеры сгорания, при этом в основании полого цилиндрического вала наружного шнека выполнены окна с захватывающими лопатками, а колосниковая решетка выполнена конической.

Недостатком известного утилизатора является ограниченное его применение в условиях суши, где использование двигателя, с целью получения выхлопных газов для разогрева газогенератора, становится экономически нецелесообразно ввиду больших затрат топлива для его работы. Низкий коэффициент полезного действия установки также определяется и дополнительными затратами энергии для электропривода наружного и внутреннего шнеков и дополнительным расходом топлива для сжигания его в топливных форсунках. Выброс горючих дымовых и выхлопных газов в атмосферу ведет к загрязнению окружающей среды.

Прототипом является утилизатор бытовых отходов (RU 2235947, МПК: F23G 5/027, 2004), содержащий последовательно установленные и технологически связанные бункер загрузки утилизируемых отходов, загрузочный винтовой контейнер, камеру нагрева утилизируемых отходов и разгрузочный винтовой контейнер, электроприводы шнеков которых соединены по электропитанию с электрическим выходом дизельгенератора электрического тока, причем камера нагрева снабжена электронагревателем, транспортирующим шнеком, установленным внутри камеры, и теплоизолирующим кожухом, снабженным патрубками для подачи горячих выхлопных газов от дизель-генератора в полость между внешними стенками камеры нагрева и ее кожухом, а также снабжена патрубками для подачи элегаза и вредных газовых выделений утилизируемых отходов в камеру сгорания дизельгенератора.

При этом камера нагрева утилизируемых отходов выполнена в виде газогенератора, снабженного двумя шнеками со встречным вращением для циклической прогонки утилизируемых отходов через его камеру.

Недостатком известного утилизатора является повышенный расход электроэнергии, связанный с недостаточной универсальностью его применения для переработки медицинских, биологических и бытовых отходов.

Задачей изобретения является снижение расхода энергии на утилизацию медицинских, биологических и бытовых отходов.

Техническим результатом, обеспечивающим решение этой задачи, является повышение универсальности утилизатора путем оптимального управления энергией нагрева утилизируемых отходов в зависимости от их видов и структуры.

Достижение заявленного технического результата и, как следствие, решение поставленной задачи обеспечивается тем, что комплекс для обеззараживания и переработки отходов без сжигания, содержащий последовательно установленные и технологически связанные бункер загрузки утилизируемых отходов, загрузочный винтовой контейнер, камеру нагрева утилизируемых отходов и разгрузочный винтовой контейнер, электроприводы шнеков которых соединены по электропитанию с электрическим выходом дизельгенератора электрического тока, причем камера нагрева снабжена электронагревателем, транспортирующим шнеком, установленным внутри камеры, и теплоизолирующим кожухом, снабженным патрубками для подачи горячих выхлопных газов от дизель-генератора в полость между внешними стенками камеры нагрева и ее кожухом, а также снабжена патрубками для подачи элегаза и вредных газовых выделений утилизируемых отходов в камеру сгорания дизель-генератора, согласно изобретению он дополнительно содержит датчик температуры утилизируемых отходов в камере нагрева, блок управления, электронный коммутатор, электромагнит для улавливания металлических предметов в обеззараженных отходах, измельчитель обеззараженных отходов, трехходовой электромагнитный вентиль для подачи выхлопных газов дизель-генератора в полость камеры для прямого нагрева утилизируемых газов и/или в полость между внешней поверхностью камеры и внутренней стенкой ее кожуха, двухходовой управляемый вентиль для подачи газовых выделений из камеры нагрева в атмосферу и/или в камеру сгорания дизель-генератора, причем электронный коммутатор установлен на выходе дизель-генератора в цепи электропитания электроприводов шнеков, электромагнита для улавливания металлических предметов, измельчителя обеззараженных отходов, трех- и двухходового электромагнитных вентилей, а управляющий вход электронного коммутатора через блок управления соединен с выходом датчика температуры утилизируемых отходов в камере нагрева.

При этом трехходовой и двухходовой электромагнитные вентили снабжены ручным приводом переключения направлений подачи газов.

Дополнительное введение датчика температуры утилизируемых отходов в камере нагрева, блока управления, электронного коммутатора, электромагнита для улавливания металлических предметов в обеззараженных отходах, измельчителя обеззараженных отходов, а также дополнительное введение трехходового электромагнитного вентиля для подачи выхлопных газов дизель-генератора в полость камеры для прямого нагрева утилизируемых газов и/или в полость между внешней поверхностью камеры и внутренней стенкой ее кожуха, двухходовой управляемый вентиль для подачи газовых выделений из камеры нагрева в атмосферу и/или в камеру сгорания дизель-генератора, с установкой электронного коммутатора на выходе дизель-генератора в цепи электропитания электроприводов шнеков, электромагнита для улавливания металлических предметов, измельчителя обеззараженных отходов, трех- и двухходового электромагнитных вентилей, а также соединение управляющего входа электронного коммутатора через блок управления с выходом датчика температуры утилизируемых отходов в камере нагрева позволяет регулировать температуру нагрева отходов и их оптимальную переработку в зависимости от видов утилизируемых медицинских, биологических и бытовых отходов и степени их опасности для экологии окружающей среды. Следствием этого является снижение расхода энергии на утилизацию медицинских, биологических и бытовых отходов за счет повышения универсальности применения утилизатора, оптимального подбора режимов его работы по каждому виду утилизируемых отходов.

Дополнительное снабжение трехходового и двухходового электромагнитных вентилей ручным приводом переключения направлений подачи газов позволяет дополнительно повысить надежность работы утилизатора и возможность аварийного разъединения по газовым входам/выходам камеры нагрева и дизель-генератора.

На фиг.1 представлена функциональная схема комплекса; на фиг.2 - его внешний вид, а на фиг.3 - пример конструкции его нагревательной камеры.

Утилизатор медицинских, биологических и бытовых отходов содержит последовательно установленные и технологически связанные между собой бункер 1 загрузки утилизируемых отходов, загрузочный винтовой контейнер 2, камеру 3 нагрева утилизируемых отходов и разгрузочный винтовой контейнер 4. Загрузочный 2 и разгрузочный 4 винтовые контейнеры, а также камера 3 нагрева снабжены транспортирующими шнеками 5. Электроприводы 6 шнеков 5 соединены по электропитанию с электрическим выходом дизель-генератора 7 электрического тока через электронный коммутатор 8. Камера 3 нагрева снабжена теплоизолирующим кожухом 9 и патрубками для подачи через трехходовой электромагнитный вентиль 10 горячих выхлопных газов от дизель-генератора 7 в полость между внешними стенками камеры 3 нагрева и ее кожухом 9, внутрь камеры 3 и/или через выхлопную трубу 11 в атмосферу в зависимости от требуемой температуры нагрева утилизируемых отходов и режимов их обработки. В верхней части камеры 3 нагрева установлен коллектор 12 для сбора и подачи горючего элегаза, образующегося при термохимической реакции нагретых отходов, а также вредных газовых выделений утилизируемых отходов через двухходовой электромагнитный вентиль 13 в камеру сгорания дизель-генератора 7 или через выхлопную трубу 11 в атмосферу. В камере 3 установлен датчик 14 температуры, соединенный с сигнальным входом блока 15 управления. Выход блока 15 управления соединен по сигналам управления с управляющим входом электронного коммутатора 8, электропитающий вход которого соединен с трехфазным выходом дизель-генератора 7. Выходы коммутатора 8 соединены с электрическими обмотками электромагнитных вентилей 10 и 13, с электроприводами 6 шнеков 5, электроприводом 16 измельчителя 17 обеззараженных отходов, с электрической обмоткой электромагнита 18 для улавливания металлических предметов в обеззараженных отходах, а также соединены с электронагревателем 19. Для аварийного переключения газов камеры 3 и дизель-генератора 7 электромагнитные вентили 10 и 13 дополнительно снабжены ручным приводом (не показано) переключения направлений подачи газов.

Комплекс работает следующим образом. Оператор устанавливает на блоке 15 управления конкретный вид утилизируемых отходов: медицинских, биологических или бытовых отходов. При этом контроллер блока 15 управления задает требуемую температуру и время выдержки отходов в камере 3 нагрева, например, для медицинских отходов 200°С и время 30 мин. Затем оператор с блока 15 управления включает вентиль 10 на подачу выхлопных газов от дизельного генератора 7 внутрь камеры 3 и в пространство между внешней стороной камеры 3 и ее кожухом 9, включает также вентиль 13 для вывода отработанных выхлопных газов из коллектора 12 в выхлопную трубу 11 и запускает дизельный генератор 7. При выходе на рабочий режим генератор 7 вырабатывает трехфазное переменное напряжение мощностью 30 кВт, которое через электронный коммутатор 8 подается на шины электронагревателя 19 камеры 3 нагрева. В течение 0,5 часа утилизационная камера 3 прогревается отработанными выхлопными газами и электронагревателем 19. Датчик 14 измеряет текущие значения температуры металлических стенок утилизационной камеры 3 и выдает их в цифровой форме на блок 15 управления. Контроллер блока 15 управления сравнивает текущие значения температуры в камере 3 нагрева с установленными в памяти блока 15 контрольными значениями температуры для утилизируемого вида отходов. При достижении температуры корпуса камеры 3 контрольных значений блок 15 управления через электронный коммутатор 8 снимает электропитание с электронагревателя 19, переключает вентилями 10 и 13 газовые выходы камеры 3 и дизель-генератора 7 на выхлопную трубу 11. Далее отдельным транспортером или вручную производится загрузка утилизируемых отходов в бункер 1 и далее загрузочным винтовым контейнером 2 - в разогретую камеру 3. После загрузки камеры 3 ее герметично закрывают. Далее в блоке 15 управления включается программа обеззараживания и дезинфекции утилизируемых отходов. При этом повторно включается электронагреватель 19 и одновременно выхлопные газы дизель-генератора 7 через вентиль 10 и футеровку 20 подаются в камеру 3 нагрева. Загруженные отходы нагреваются и выдерживаются в камере 3 при температуре, достаточной для дезинфекции отходов, например, при температуре 300°С и в течение 40 минут. При данных параметрах происходит разложение и распад отходов. Полученные в результате распада отходов горячие газы направляются в теплообменники, где происходит их частичная конденсация в безопасную жидкую фракцию - конденсат, которая сливается в канализацию (стационарный вариант) или собирается в специальную емкость (мобильный вариант). Не конденсируемая газообразная часть горючего газа, в котором присутствуют вредные вещества, поднимается вверх в коллектор 12 и из него направляется вентилем 13 в камеру сгорания двигателя дизель-генератора 7, где при температуре более 2000°С и более 100 атмосфер давления полностью нейтрализуется. Далее по истечении заданного времени дезинфекции производится охлаждение и увлажнение остатков отходов (не показано). Открывается задняя крышка камеры 3, включаются шнеки 5 камеры 3 и разгрузочного винтового контейнера 4 для выгрузки отходов от утилизации. При прохождении отходов утилизации по контейнеру 4 металлические отходы захватываются электромагнитом 18, остальные обеззараженные отходы измельчаются электромеханическим измельчителем 17 и расфасовываются в соответствующую тару, например в мешки. После окончания утилизации и прибытии других видов отходов оператор вводит данные привезенного мусора и степени их опасности в блок 15 управления, и процесс утилизации повторяется с уточненными температурными и временными режимами.

Данное изобретение не ограничивается приведенным примером его осуществления. В рамках данного изобретения возможны и другие варианты исполнения утилизатора, не выходящие за пределы его описания. Так в качестве нагревателя может быть использован СВЧ-нагреватель, плазмотрон. Для ускорения дезинфекции медицинских отходов возможна предварительная обработка последних дезинфицирующим химическим или биохимическим раствором.

Изобретение «Утилизатор медицинских, биологических и бытовых отходов» разработано на уровне опытного образца. Его испытания в ООО НПО «Союз» показали следующее: удельный расход дизельного топлива (в летнее и зимнее время) при номинальной мощности дизель-генератора составляет в среднем 210 грамм на 1 кВт/ч, при 100% нагрузке 10 л в час. Во всем производственном цикле задействовано 2 человека, специального образования и подготовки не требуется, достаточно наглядной демонстрации и изучения инструкции по эксплуатации. Один человек обслуживает работу утилизатора, другой человек визуально осматривает подаваемые транспортером отходы с целью недопущения попадания в бункер 1 крупногабаритных отходов металла, строительных отходов, стеклотары. Мелкие отходы (алюминиевые банки, изделия из стекла и т.д.) отбираются отдельно. В процессе работы утилизатора производилось принудительное водяное охлаждение камеры 3 путем подачи холодной воды в полость между камерой 3 и ее кожухом 9. В результате в холодное время года нагретая вода использовалась для обогрева производственного помещения ООО НПО «Союз» площадью 420 кв.м. По заявкам ООО НПО «Союз» аккредитованными учреждениями проведены независимые оценки утилизатора и анализ его газовых выбросов в атмосферу, уровень шума и другие его параметры, всего по 21-му показателю. Все учреждения дали положительные заключения и рекомендовали для промышленного производства предложенный утилизатор под наименованием «Комплекс для обеззараживания, переработки и утилизации медицинских, биологических, бытовых и промышленных отходов».