Термическая утилизация медицинских отходов

Оно должно отвечать следующим требованиям:уровень развития технологии – средний, так какпроизводство малотоннажное, ремонтопригодность и срок эксплуатации – высокие, поскольку для предприятия важна надежность устройства, рабочая температура, °С – не ниже 1500, ведь только при такой температуре можно использовать печь с различными классами медицинских веществ, суммарная стоимость оборудования – средняя, необходимость подготовки ТБО – минимальная, вследствие их большой номенклатуры, рабочий реагент установки – природный газ, пропан, пусковой период – короткий, так как объемы отходов небольшие,Также для исключения дополнительных затрат на содержание установки, установка должна отвечать всем требованиям взрыво- и пожаробезопасности для использования в производстве, степень утилизации шлака – высокая, так как предприятие работает с опасными для окружающей среды медицинскими препаратами 1-5 классами опасности, чьяактивность после утилизации должна быть полностью ликвидирована, требования к персоналу – средние, иными словами, устройство должно быть простым в использовании, мощность по сжиганию – 0,1 т/ч, ведь, как было сказано выше, производство предприятия малотоннажное, режим работы – периодический, а для этого важен короткий пусковой период.Необходимо создать устройство собственного производства, обеспечивающее утилизациютвердых и жидких химико-фармацевтических отходов.В настоящее время переработка всего многообразия промышленных и бытовых органических отходов является довольно актуальной проблемой, что обусловлено их постоянным увеличением объемов и,одновременно, недостатком эффективных методов утилизации с получением полезной продукции.Каждый год в нашей стране, да и во всем мире, миллиарды тонн жидких, твердых, газообразных, пастообразных отходов попадает в биосферу, где наносит непоправимый урон как неживой, таки живой природе.Из множества различных методов обработки отходов химико-фармацевтической промышленности только термические гарантируют полную дезинфекцию и уничтожение, что предотвращаетвозникновение потенциальной опасности и развитие ее в ЧС. Ведь возможность использовать технологию плазменной деструкции для переработки разнородного исходного сырья при его минимальнойподготовке уникальна. Способ сжигания твердых бытовых отходов при температуре 1500°С не требует предварительной подготовки мусора, отличается высокой надежностью, обеспечивает выполнение экологических требований к продуктам сгорания и позволяет резко снизить потребность в полигонах для складирования остатков переработанных ТБО [5].Несмотря на то, что плазменная технология добавляет значение стоимости энергозатратвследствие увеличения температуры процесса, в конечном итоге снижается стоимость утилизацииотходов. Это происходит за счет снижения капитальных затрат, уменьшения технологических стадийпроцесса и материалоемкости оборудования.2.1 Анализ блок-схем и выбор технологического процесса термической утилизации медицинских отходовВыбор конкретного метода обезвреживания отходов следует вести с учетом многих факторов и показателей, наиболее важными из которых являются: - капитальные и эксплуатационные затраты; - технико-экономические показатели работы оборудования и неизменность себестоимости производимых работ или продукции с учетом вносимых изменений в технологию производства; - экологические показатели конкретного метода переработки; - практическая возможность внедрения данного метода в условиях конкретного производства; - возможность утилизации образующихся побочных продуктов от утилизации основного первоначального отхода на самом предприятии без увеличения негативной техногенной нагрузки на окружающую среду; - сведение к минимуму практической вероятности аварийного или опасного состояния работы предприятия. Рассмотрим 3 блок-схемы наиболее эффективных технологий утилизации медицинских отходов.На рисунке 1 представлена схема технологического процесса утилизации медицинских отходов на базе методов пиролиза.Процесс представляет собой совокупность элементарных реакций разложения (деструкции) органического вещества на продукты с меньшей молекулярной массой. При этом под сухим пиролизом понимают процесс деструкции, протекающий в реакторе без доступа кислорода, под низкотемпературным пиролизом понимается процесс деструкции при поддержании температуры в пиролизном реакторе до550 °C.Рисунок 1 Блок-схема технологического процесса утилизации медицинских отходов на базе методов пиролизаОсновным преимуществом этого метода является получение топлива из отходов. К недостаткам можно отнести: низкая производительность реактора, загрязнение ОС отходящими газами, высокое потребление электроэнергии.На рисунке 2 представлена схема технологического процесса утилизации медицинских отходов на базе методов газификации.Согласно схеме, отходы поступают в блок загрузки, откуда потом попадают в газификатор, где они обрабатываются и выходят в виде газов из дымовой трубы, в виде зольного остатка и охлажденных продуктов газов.Рисунок 2 Блок-схема технологического процесса утилизации медицинских отходов на базе методов газификацииДостоинства: получаемые горючие газы могут быть использованы в качестве энергетического и технологического топлива.Недостатки: выбросы золы и сернистых соединений в атмосферу,энергозатраты, образование зольного остатка.Наиболее распространенным методом является сжигание (огневой метод), используемый для обезвреживания и переработки жидких, твердых, пастообразных отходов. Блок-схема сжигания приводится на рисунке 3.Рисунок 3 Блок-схема технологического процесса утилизации медицинских отходов на базе методов сжиганияДостоинства: малый вынос тепла и небольшая запыленность отходящих газов; возможность обрабатывать осадки с высокой зольностью и большой влажностью; возможность установки вращающейся части печей на открытом воздухе (топочная часть и камера загрузки размещаются обычно в помещениях); наличие серийного заводского их изготовления. Недостатки: громоздкость оборудования, большая масса, высокие капитальные затраты, относительная сложность эксплуатации.Метод сжигания применяется на современных предприятиях и считается наиболее универсальным, надежным и эффективным по сравнению с другими термическими методами обезвреживания отходов [6]. Таким образом, на основе сделанного анализа общих блок-схем технологического процесса термической утилизации отходов, целесообразнее всего выбрать последний метод сжигания отходов. 2.2 Описание принятой технологической схемыПринципиальная технологическая схема оборудования по сжиганию медицинских отходов представлена на рисунке 4.Рисунок 4 Принципиальная технологическая схема сжигания медицинских отходов1-блок загрузки сырья, 2-вращающиеся барабанная печь, 3-золосборник, 4-камера дожига,, 5-блок теплоиспользования, 6-блок пылеосаждения , 7 -блок очистки кислых газов, 8-блок очистки и подготовки раствора, 9-вентилятор, 10-дымовая труба, 11- вентилятор, 12- емкость хранения энергоносителей, 13- буферная емкость жидких отходов, 14- мацератор.Основным аппаратом в технологической схеме является вращающиеся барабанная печь. Барабанные вращающиеся печи широко используют для сжигания твердых и пастообразных промышленных, бытовых и медицинских отходов, а также обезвоженных осадков сточных вод. Обычно барабанная вращающаяся печь представляет собой стальной барабан, имеющий футеровку из огнеупорного кирпича, бетона или водоохлаждаемую, который вращается со скоростью 0,05–2 об/мин. Барабанные печи устанавливаются с небольшим наклоном в направлении движения отходов. Температуру в барабанной печи в зависимости от вида сжигаемых отходов поддерживают в пределах 900 °C — 1400 °C. В случае необходимости дополнительное топливо или жидкие горючие отходы подаются через горелочное устройство, повышая температуру внутри печи. Поступившие отходы, перемешиваясь при вращении печи, подсушиваются, частично газифицируются и перемещаются в зону горения. Излучение от пламени в этой зоне раскаляет футеровку печи и способствует выгоранию органической части отходов и подсушки вновь поступивших. Отходы и топливо, а также окислитель (воздух) подаются со стороны загрузки, шлак выгружается с противоположного торца печи в твердом виде или в виде расплава.Определение геометрических размеров барабана производят исходя из следующих условий[11]:- температура сжигания отходов - 900 - 1100 °С, при наличии галогенсодержащих соединений - до 1200 °С;- скорость дымовых газов в барабане - 2 - 3 м/с, максимальная - 5 м/с;- теплонапряжение по объему - 0,4 ГДж/ (м3  × ч) [1,0  × 105 ккал/(м3  × ч)], максимальное - 0,6 ГДж / (м3  × ч) [1,5  × 105 ккал/ (м3  × ч)];- теплонапряжение по сечению - 6 ГДж/ (м2  × ч) [1,5  × 106 ккал/(м2  × ч)], максимальное - 8 ГДж/ /(м2  × ч)[2  × 106 ккал/(м2  × ч)];- время нахождения отходов в печи - 0,5 - 2 ч.Время нахождения зависит от состава отходов. Если в отходах содержатся углеводороды с двойными связями (остатки смолы и полимеры), то для достижения полного выгорания требуется более продолжительное время нахождения отходов в печи по сравнению с горением летучих отходов и легко расщепляемых углеводородов;- коэффициент избытка воздуха в печи - a = 2,2 - 2,5;- продолжительность работы печи в году - 6000 - 6500 ч.Образующиеся при сжигании токсичных промышленных отходов дымовые газы содержат значительное количество различного вида пыли, аэрозолей, хлористого водорода, двуокиси серы, фтористого водорода, тяжелых металлов. Следовательно, дымовые газы перед выбросом их в атмосферу должны быть очищены до такой степени, чтобы их загрязнения не превышали предельно допустимый выброс. В технологической схеме для такой цели предусмотрены блоки пылеосаждения и очистки кислых газов.В настоящее время система очистки дымовых газов аналогичных установок, эксплуатирующаяся в ФРГ, обеспечивает следующее содержание загрязнений в дымовых газах, мг/м3:пыли - менее 100, фтористых соединений (в пересчете на F) –5, окиси углерода–100, органического углерода- 50, двуокиси серы–100, Размеры частичек пыли, содержащейся в дымовых газах, составляют 10-6 - 10-3 м.Зола и шлак, образующиеся в процессе сжигания отходов в печи с вращающимся барабаном, камеры дожигания, котла-утилизатора и сушилки должны быть собраны в специальную емкость (золосборник) и направлены на захоронение с соблюдением всех мер предосторожности[11].3 Расчет основного оборудования технологической схемы3.1 Расчет вращающиеся барабанной печиПроизводительность печей зависит от типа, конструктивных особенностей и размеров рабочего пространства, в котором происходит тепловая обработка материалов.В большей степени производительность зависит от продолжительности тепловой обработки материалов, вида и состава шихтовых материалов и температур, при которых происходит тепловая обработка, т.е. в целом от теплового режима печи.Вид материала и температура тепловой обработки определяет продолжительность, размеры рабочего пространства, емкость печи. Производительность печи равна[12]:Где G – емкость печи или вес одновременной загрузки, т; – продолжительность тепловой обработки, ч.Примем вес одновременной загрузки 120 т, время сжигания – 2ч. Производительность печи равна:Диаметр печи находится по формуле:Длина вращающиеся печи равна:Удельная производительность печи определяется по формуле:Где – внутренний диаметр печи, м.Где Q – тепловая мощность печи, млн.ккал/ч.Где q – удельный расход тепла (1600 ккал/кг).Тогда внутренний диаметр равен:Отсюда удельная производительность печи равна:Скорость движения отходов в печи и скорость вращения находим по формуле:Количество оборотов равно:Принимая находимСкорость движения отходов печи определяем по формуле:Длина зоны горения равна:Отсюда скорость в зоне горения равна:Длины зоны спекания и охлаждения равны:Скорость вращения печи при уклоне 3,5% равна:Отсюда 3.2 Расчет сборного бункера для золыВ процессе сжигания отходов в барабанной печи образуется вторичные отходы, одними из которых является зола и шлак. Зола — это несгораемый остаток, который образуется из минеральных примесей топлива при полном его сгорании.При сжигании отходов зола и шлак образуются в количестве 2-10% от общей массы отходов. Выводятся зола и шлак из барабана печи и камеры дожигания в специальные емкости для хранения (бункеры) и вывозятся после на захоронение.Определим объем такого бункера:  Где G –емкость печи или вес одновременной загрузки, т.Примем бункер стандартной конструкции, вместительностью 7 м3 (приложение 3).ЗаключениеПроблема обезвреживания медицинских отходов термическими методами состоит в основном из экологических и экономических аспектов. С одной стороны, избавляясь от опасных медицинских отходов с помощью высоких температур, мы, с другой стороны, загрязняем окружающую среду газами и вторичными отходами, которые образуются от процесса сжигания. В данной курсовой работе были рассмотрены проблемы и методы утилизации медицинских отходов термическими методами. Так же были анализированы 3 блок – схемы, из которых был выбран наиболее оптимальный по всем параметрам технологический процесс сжигания медицинских отходов. В 3 главе представлен расчет основной в ТС установки, барабанной печи, были определены ее производительность и габаритные размеры.Список используемой литературыГербель Д. П. Определение наиболее оптимального способа утилизации производственных отходов медицинской промышленности / Д. П. Гербель, К. О. Фрянова ; науч. рук. И. Н. Войткевич // Прогрессивные технологии и экономика в машиностроении : сборник трудов VI Всероссийской научно-практической конференции для студентов и учащейся молодежи, 9-11 апреля 2015 г., Юрга. — Томск : Изд-во ТПУ, 2015. — [С. 767-769].Дюсембаева А.С., Пчелинцева Т.Р., Бауедимова А. М. «Современные проблемы утилизации отходов здравоохранения» [Электронный ресурс], URLhttp://group-global.org/ru (дата обращения 04.04.17г).Бернадинер М. Н., Шурыгин А. П. Огневая переработка и обезвреживание промышленных отходов. М. : Химия, 1990. — 304 с. Бобович Б.Б. Управление отходами: Учебное пособие / Б.Б. Бобович. – М.: ФОРУМ: ИНФРА-М, 2013. – 88 с. – (Высшее образование.Бакалавриат).Шубов Л.Я. Технология твердых бытовых отходов: учебник / Л.Я. Шубов, М.Е. Ставровский, А.В. Олейник; под ред. Проф. Л.Я. Шубова. – М: ИНФРА – М, 2011. –400с.Информационно-технический справочник по наилучшим доступным технологиям. — Москва: Бюро НДТ, 2015. — 258 с.ISO 14001:2004 (ГОСТ Р ИСО 14001—2007) Системы экологического менеджмента. Требования и руководство по применению. Ершов А. Г., Шубников В. Л. Термическое обезвреживание отходов: теория и практика, мифы и легенды. Журнал ТБО. — 2014. — № 5. — С. 47–52. Ершов А. Г., Шубников В. Л., Шульц Л. А. Термическое обезвреживание отходов: теория и практика, мифы и легенды. Журнал ТБО. — 2014. — № 6. — С. 54–60. Бернадинер М. Н., Шурыгин А. П. Огневая переработка и обезвреживание промышленных отходов. М. : Химия, 1990. — 304 с. Пособие к СНиП 2.01.28-85. Пособие по проектированию полигонов по обезвреживанию и захоронению токсичных промышленных отходов.Лисиенко В.Г., Щелоков Я.М., Ладыгичев М.Г. Вращающиеся печи: теплотехника, управление и экология: Справочное издание: В 2-х книгах. Книга 2 / Под ред. В.Г. Лисиенко. – М.: Теплотехник, 2004. – 592с. .