RU108556U1

RU108556U1 - Pyrolysis Plant

Info

Publication number: RU108556U1
Application number: RU2011112452/03U
Authority: RU
Inventors: Дмитрий Александрович Афанасьев; Наталия Александровна Афанасьева; Александр Борисович Афанасьев
Original assignee: Наталия Александровна Афанасьева
Priority date: 2010-04-16
Filing date: 2011-04-01
Publication date: 2011-09-20

Abstract

1. Пиролизная установка, содержащая реактор, имеющий трубчатый вращающийся корпус с приемным бункером-питателем, расположенным над загрузочной камерой, а также приводной питатель и камеру отвода продуктов, отличающаяся тем, что приводной питатель выполнен в виде дифференциального гидравлически приводного толкателя, который имеет пару поршней, телескопически установленных с возможностью взаимодействия при помощи возвратной пружины в загрузочной камере, при этом торцевые площади поршней толкателя имеют соотношение 1:4, а загрузочная камера выполнена конической, конуса ее поверхностей к устью выбраны из соотношения 1:50, причем на боковом окне, имеющемся в корпусе загрузочной камеры на входе, установлен приемный бункер-питатель, днище которого выполнено в виде крышки-уплотнителя. ! 2. Пиролизная установка по п.1, отличающаяся тем, что в загрузочной камере установлен датчик максимального давления или концевой переключатель. ! 3. Пиролизная установка по п.1, отличающаяся тем, что приводной толкатель и привод крышки-уплотнителя выполнены в виде гидроцилиндров. 1. A pyrolysis installation comprising a reactor having a tubular rotating housing with a receiving hopper-feeder located above the loading chamber, as well as a drive feeder and a product removal chamber, characterized in that the drive feeder is made in the form of a differential hydraulic drive pusher, which has a pair of pistons telescopically mounted with the possibility of interaction using a return spring in the loading chamber, while the end areas of the plunger pistons have a ratio of 1: 4, and the loading space EPA is conical, the cone surface thereof to the mouth selected from 1:50, and on the side window, existing in the loading chamber housing inlet, mounted receiving hopper-feeder, which is designed as a bottom of the seal cover. ! 2. The pyrolysis installation according to claim 1, characterized in that a maximum pressure sensor or limit switch is installed in the loading chamber. ! 3. The pyrolysis installation according to claim 1, characterized in that the drive pusher and the drive of the sealing cap are made in the form of hydraulic cylinders.

Description

Полезная модель относится к сфере коммунального хозяйства, а более конкретно, к оборудованию для утилизации бытовых или промышленных отходов (материалов).The utility model relates to the field of public utilities, and more specifically to equipment for the disposal of domestic or industrial waste (materials).

Известна установка для переработки твердых отходов, выполненная в виде печи (аналог описан в авторском свидетельстве СССР №1599621, F23G 5/20 1988 г.), имеющая вращающийся корпус с горелкой, входными каналами для подачи воздуха и дифференцированного распределения его по зонам горения.A known installation for processing solid waste, made in the form of a furnace (an analogue is described in the USSR author's certificate No. 1599621, F23G 5/20 1988), having a rotating casing with a burner, inlet channels for air supply and its differentiated distribution over the combustion zones.

Корпус этой установки, в середине, теплоизолирован путем обмуровки огнеупорным кирпичом. Установка снабжена питателем начального материала и устройством для отвода полученных продуктов.The casing of this installation, in the middle, is thermally insulated by lining with refractory bricks. The installation is equipped with a feeder of the initial material and a device for diverting the resulting products.

В предварительно разогретый до рабочей температуры корпус свободно поступает неклассифицированный, но отсортированный материал. Для его сжигания подают вентиляторный воздух, организовывают дутье, направляя к местам значительного скопления отходов - под пласт.Unclassified, but sorted material freely enters the housing preheated to operating temperature. For its combustion, fan air is supplied, blowing is organized, directing to places of significant accumulation of waste - under the formation.

Основным недостатком этого аналога является необходимость использования и согласования между собой достаточно большого количества контролирующих устройств параметров техпроцесса: регулирование подачи порции воздуха для сжигания и осуществление организации направленного дутья с учетом параметров загруженного в топку материала, регулирование температурного поля и др., что вызывает значительные погрешности. Кроме того, при сжигании отходов выделяются токсичные трудно утилизируемые вещества. Таким образом, установка для переработки твердых отходов в виде печи малоэффективна, технологический процесс уничтожения отходов труднорегулируемый.The main disadvantage of this analogue is the need to use and coordinate with each other a sufficiently large number of control devices of the process parameters: regulating the supply of a portion of air for combustion and organizing directed blast taking into account the parameters of the material loaded into the furnace, regulating the temperature field, etc., which causes significant errors. In addition, toxic waste materials are released during waste incineration. Thus, the installation for processing solid waste in the form of a furnace is ineffective, the waste disposal process is difficult to control.

Известна также пиролизная установка для термического утилизация бытовых отходов, которая содержит реактор, в его корпусе в придонной части (в углублении) расположен нагреватель, а для загрузки воздуха и отвода продуктов пиролиза предусмотрены входные отверстия (аналог описан в патенте Японии №62-213471, F23G 5/00 1987 г.).A pyrolysis installation for thermal utilization of household waste is also known, which contains a reactor, a heater is located in its bottom part (in the recess), and inlets are provided for loading air and removing pyrolysis products (an analogue is described in Japanese patent No. 62-213471, F23G 5/00 1987).

В установке реализуется малоэффективный способ термического утилизация бытовых отходов. Параметры технологического процесса при утилизации материала (отходов) в реакторе сложно регулировать. В итоге: продолжительное время разогрева отходов, неравномерность разогрева. Бытовые отходы, находящиеся в углубленной придонной части корпуса реактора (непосредственно в зоне нагревателя), разогреваются сильнее, чем основная масса, а в узкой части - оплавляются, образовываются неоднородные куски, которые препятствуют перемещению материала и усложняют процесс терморазогрева, это отрицательно влияет на стабильность протекания пиролиза, потому что именно в зоне пиролиза осуществляется неравномерное тление и плавление материала, не все компоненты расплавляются.The installation implements an inefficient method of thermal utilization of household waste. The process parameters during the disposal of material (waste) in the reactor are difficult to regulate. The result: a long time for heating the waste, uneven heating. Household waste located in the deepened bottom part of the reactor vessel (directly in the heater zone) is heated more than the bulk, and in the narrow part it is melted, heterogeneous pieces are formed that impede the movement of the material and complicate the process of thermal heating, this negatively affects the stability of the course pyrolysis, because it is in the pyrolysis zone that non-uniform smoldering and melting of the material occurs, not all components melt.

Кроме того, в описанной конструкции при утилизации бытовых отходов регулируют температурное поле в реакторе путем подачи воздуха на горение. Это отрицательно влияет на окружающую среду.In addition, in the described construction, when disposing of household waste, the temperature field in the reactor is controlled by supplying combustion air. This negatively affects the environment.

Известное устройство (авторское свидетельство СССР №690247, F23К 3/00, 1977 г.) предназначено для загрузки пылеобразного топлива в камеру с противодавлением. В состав этого устройства входит приводной питатель с загрузочной камерой в виде транспортной трубы, по длине которой установлено аэрирующее устройство. Для обеспечения равномерности загрузки материала имеется бункер-питатель, который выполнен с двумя течками, под ними между входным торцом и аэрирующим устройством дополнительно установлен шнек. Шнек транспортирует материал не по всей длине устройства, поэтому в зоне аэрирующего устройства выпадают из движущегося потока крупные куски материала, которые закупоривают аэрирующее устройство, тем самым нарушается режим загрузки и работы топки.The known device (USSR author's certificate No. 690247, F23K 3/00, 1977) is intended for loading dust-like fuel into a counter-pressure chamber. The structure of this device includes a drive feeder with a loading chamber in the form of a transport pipe, along the length of which an aeration device is installed. To ensure uniform loading of the material, there is a hopper feeder, which is made with two estruses, an auger is additionally installed under them between the inlet end and the aeration device. The auger does not transport material along the entire length of the device, so large pieces of material that clog the aeration device fall out of the moving stream in the area of the aeration device, thereby disrupting the loading and operation of the furnace.

Прототипом является пиролизная установка, описанная в патенте Украины на полезную модель №12177, F23G 5/00, С01В 53/00, 2005 г., в ней за счет осуществления низкотемпературного пиролиза устранены некоторые недостатки, присущие аналогам.The prototype is the pyrolysis installation described in the patent of Ukraine for utility model No. 12177, F23G 5/00, СВВ 53/00, 2005, in it, due to the implementation of low-temperature pyrolysis, some of the disadvantages inherent in analogues are eliminated.

Установка содержит низкотемпературный вращающийся реактор, имеющий наклоненный трубообразный корпус и загрузочную камеру (камеру загрузки материала) со шнековым питателем и бункером-питателем. Герметизация входа осуществлена путем использования камеры-кожуха, охватывающей зону загрузки материала. Загружаемый материал предварительно проклассифицирован и отсортирован. Герметизируют камеру загрузки при помощи прессованного пробкообразного слоя материала, заполняющего ее пустоту во время беспрерывной шнековой подачи материала в корпус реактора.The installation comprises a low-temperature rotating reactor having an inclined tube-shaped body and a loading chamber (material loading chamber) with a screw feeder and a hopper-feeder. The entrance is sealed by using a casing chamber covering the material loading zone. Downloadable material is pre-classified and sorted. The loading chamber is sealed with a pressed cork-like layer of material filling its void during continuous screw feed of the material into the reactor vessel.

Недостатком прототипа является то, что устройство рассчитано на предварительную загрузку мелких отсортированных отходов. В случае проникновения неотсортированного материала, происходит разгерметизация всей системы, в результате этого нарушается режим работы питателя и в целом реактора. В реактор поступает воздух, а в атмосферу выходят исходные пиролизные газы. Это препятствует бесперебойному плавлению компонентов, ухудшает температурную обработку материала, вызывает появление окислительных процессов, препятствует получение качественных продуктов пиролиза.The disadvantage of the prototype is that the device is designed for preloading small sorted waste. In the case of penetration of unsorted material, depressurization of the entire system occurs, as a result of this, the mode of operation of the feeder and the reactor as a whole is violated. Air enters the reactor, and the initial pyrolysis gases exit into the atmosphere. This prevents the uninterrupted melting of components, worsens the temperature treatment of the material, causes the appearance of oxidative processes, and prevents the production of high-quality pyrolysis products.

В основу полезной модели поставлена техническая задача улучшения активации процесса переработки отходов в низкотемпературном реакторе для повышения эффективности и надежности работы пиролизной установки.The utility model is based on the technical task of improving the activation of the waste processing process in a low-temperature reactor to increase the efficiency and reliability of the pyrolysis installation.

Это достигается путем усовершенствования пиролизной установки, содержащей реактор, имеющий трубчатый вращающийся корпус с приемным бункером-питателем, расположенным над загрузочной камерой, приводной питатель и камеру отвода продуктов. Согласно полезной модели приводной питатель выполнен в виде дифференциального гидравлического приводного толкателя, установленного в конической камере загрузки материала (загрузочной камере). Конуса ее поверхностей к устью имеют соотношение 1:50. Толкатель имеет пару поршней, телескопически установленных между собой с возможностью взаимодействия с помощью возвратной пружины. Торцевые площади поршней выбраны из соотношения 1:4. Для возвращения поршней в начальное положение используется датчик максимального давления или концевой переключатель.This is achieved by improving the pyrolysis installation containing a reactor having a tubular rotating casing with a receiving hopper-feeder located above the loading chamber, a drive feeder and a chamber for removal of products. According to a utility model, the drive feeder is made in the form of a differential hydraulic drive pusher installed in a conical material loading chamber (loading chamber). The cones of its surfaces to the mouth have a ratio of 1:50. The pusher has a pair of pistons telescopically mounted with each other with the possibility of interaction using a return spring. The end areas of the pistons are selected from a ratio of 1: 4. To return the pistons to their initial position, a maximum pressure sensor or limit switch is used.

В корпусе загрузочной камеры на входе смонтировано боковое окно. Над ним установлен приемный бункер-питатель. Его днище выполнено в виде крышки-уплотнителя для загрузочной камеры.A side window is mounted in the housing of the loading chamber at the entrance. A receiving hopper-feeder is installed above it. Its bottom is made in the form of a cover-seal for the loading chamber.

Гидравлический привод толкателя и привод крышки-уплотнителя выполнены в виде гидроцилиндров.The hydraulic drive of the pusher and the drive of the seal cap are made in the form of hydraulic cylinders.

В предлагаемой полезной модели процесс пиролиза активизирован, устранено влияние негативных факторов, которые имели место при загрузке материала в камеру и при подаче материала в реактор. Бункер-питатель практически не засоряется, поэтому не требуется его периодическая очистка, а постоянство герметизации конической камеры загрузки материала, уплотнение отходов с вытеснением воздуха при перемещении по ней предотвращает появление неприятных запахов и образование взрывных смесей с выделением газа за пределами пиролизного реактора. Достигнута также возможность расширения спектра отходов для переработки, повышена возможность механизации и автоматизации технологического процесса и улучшено экологическое состояние производства.In the proposed utility model, the pyrolysis process is activated, the influence of negative factors that occurred when loading the material into the chamber and when feeding the material to the reactor was eliminated. The hopper-feeder practically does not become clogged, so it does not require periodic cleaning, and the constancy of the sealing of the conical material loading chamber, compaction of waste with air displacement when moving along it prevents the formation of unpleasant odors and the formation of explosive mixtures with gas evolution outside the pyrolysis reactor. The possibility of expanding the range of waste for processing has also been achieved, the possibility of mechanization and automation of the process has been increased, and the environmental status of production has been improved.

Полезная модель иллюстрируется чертежом, на котором изображен общий вид установки.The utility model is illustrated in the drawing, which shows a general view of the installation.

Пиролизная установка состоит из реактора, включающего трубчатый вращающийся корпус 1, установленный на опорах 2 с роликами 3. Реактор расположен наклонно к горизонту. В средину реактора, через приемный бункер-питатель 4 и камеру загрузки 5, подается материал (отходы любой консистенции) приводным питателем, выполненным в виде дифференциального гидравлически приводного толкателя, который имеет пару телескопических поршней 6 (внешний) и 7 (внутренний), установленных с возможностью упругого взаимодействия в камере загрузки материала 5.The pyrolysis installation consists of a reactor, including a tubular rotating housing 1, mounted on supports 2 with rollers 3. The reactor is located obliquely to the horizon. In the middle of the reactor, through the receiving hopper-feeder 4 and the loading chamber 5, material (waste of any consistency) is fed by a drive feeder made in the form of a differential hydraulic drive pusher, which has a pair of telescopic pistons 6 (external) and 7 (internal) installed with the possibility of elastic interaction in the material loading chamber 5.

Для эффективной работы устройства при перемещении материала по камере загрузки 5 пиролизного реактора, торцевые площади поршней 6 и 7 толкателя имеют зависимое друг от друга экспериментально установленное соотношение 1:4.For effective operation of the device when moving material along the loading chamber 5 of the pyrolysis reactor, the end areas of the pistons 6 and 7 of the pusher have an experimentally established ratio of 1: 4 that is dependent on each other.

Внешний 6 и внутренний 7 поршни установлены с возможностью взаимодействия между собой с помощью возвратной пружины 8. Перемещение поршней 6 и 7 осуществляется с помощью гидроцилиндра 9 и регулируется с помощью датчика максимального давления или концевого переключателя, которые установлены в камере загрузки материала 5.The outer 6 and inner 7 pistons are mounted to interact with each other using a return spring 8. The movement of the pistons 6 and 7 is carried out using a hydraulic cylinder 9 and is controlled by a maximum pressure sensor or limit switch, which are installed in the material loading chamber 5.

Камера загрузки материала 5 выполнена конической, конуса ее поверхностей выбраны экспериментально в соотношении 1:50 к ее устью, что необходимо для оптимальной загрузки материала в пиролизный реактор.The material loading chamber 5 is conical, its surface cones are selected experimentally in a ratio of 1:50 to its mouth, which is necessary for optimal material loading into the pyrolysis reactor.

В корпусе камеры загрузки материала 5 на входе выполнено боковое окно 10, над которым установлен приемный бункер-питатель 4, днище которого образует крышку-уплотнитель 11, открывающуюся (закрывающуюся) с помощью гидроцилиндра 12.A side window 10 is made in the housing of the material loading chamber 5 at the inlet, over which a receiving hopper-feeder 4 is installed, the bottom of which forms a cover-seal 11, which opens (closes) using the hydraulic cylinder 12.

Для регулирования скорости продвижения материала в полости наклонного корпуса 1 реактора, он установлен с возможностью осуществления плавного изменения скорости вращения. Параметры реактора, задают в зависимости от вида и объема перерабатываемых отходов.To regulate the speed of advancement of the material in the cavity of the inclined body 1 of the reactor, it is installed with the possibility of smooth changes in the speed of rotation. The parameters of the reactor are set depending on the type and volume of waste processed.

В средине корпуса 1 реактора по периферии возле внутренней стенки установлены нагревательные трубки 13, нагревающиеся от источника электроэнергии (источника тока, теплоносителя) 14.In the middle of the reactor vessel 1, on the periphery near the inner wall, heating tubes 13 are installed, which are heated from an electric power source (current source, coolant) 14.

Корпус 1 реактора извне теплоизолирован.The reactor vessel 1 is thermally insulated from the outside.

Внутри корпуса нагревательных трубок 13 размещены электрические нагреватели 15 с катализатором 16. Каждый нагреватель 15 с помощью проводников 17 через коллектор 18 и щеточное устройство 19 связан с источником электрического снабжения. Вращение корпуса 1 обеспечивается электроприводом 20 и цепной передачей 21.Inside the casing of the heating tubes 13, electric heaters 15 with a catalyst 16 are placed. Each heater 15 is connected via a collector 18 through a collector 18 and a brush device 19 to an electrical supply source. The rotation of the housing 1 is provided by an electric drive 20 and a chain gear 21.

Установка работает следующим образом.Installation works as follows.

Отходы с помощью грейдера порционно загружаются в приемный бункер-питатель 4. С помощью гидроцилиндра 12 крышка-уплотнитель 11 закрывается, в верхней части камеры загрузки материала 5 происходит уплотнение отходов. Далее гидроцилиндр 9 давит на дифференциальный толкатель внутреннего поршня 7, с помощью пружины 8 он перемещается и упруго толкает внешний поршень 6, последний перемещается в камере загрузки 5, там материал уплотняется с выталкиванием воздуха в процессе перемещения по упомянутой конической камере 5. После остановки внешнего поршня 6, за счет обратной реакции отходов вступает в работу внутренний поршень 7, это создает в четыре раза большее удельное давление, при сжатой пружине происходит доуплотнение отходов в камере 5 и поступление в низкотемпературный реактор для переработки. При срабатывании датчика максимального давления (концевого переключателя) поршни 6 и 7 возвращаются в крайние положения, цикл повторяется.Waste using a grader is portion-loaded into the receiving hopper-feeder 4. Using the hydraulic cylinder 12, the lid-seal 11 closes, and the waste is compacted in the upper part of the material loading chamber 5. Next, the hydraulic cylinder 9 presses on the differential pusher of the internal piston 7, with the help of a spring 8 it moves and elastically pushes the external piston 6, the latter moves in the loading chamber 5, there the material is compressed with air expelling during movement along the mentioned conical chamber 5. After the external piston stops 6, due to the reverse reaction of the waste, the internal piston 7 comes into operation, this creates a four times higher specific pressure, with a compressed spring, the waste is compacted in the chamber 5 and entering the low temperature reactor for processing. When the maximum pressure sensor (limit switch) is activated, the pistons 6 and 7 return to their extreme positions, the cycle repeats.

Включают источник электропитания нагревательных трубок 13, предварительно нагревают вращающийся корпус 1 реактора, и задают постоянную температуру в нем. Материал поступает в предварительно нагретый корпус 1 реактора, падает в пустоту корпуса 1, попадая в зону пиролиза. Наклоненный цилиндрический корпус 1 реактора оборачивается и в нем осуществляется терморазогрев материала, который беспрепятственно перемещается с сопровождением благоприятного термического разложения при тлении и плавлении его компонентов. Ход процесса пиролиза осуществляется без поступления воздуха, сокращая до минимума процесс окисления, при этом корпус 1 реактора постоянно получает электропитание от источника тока 14 для поддержки в нем температуры, а на нагревательные трубки 13 с нанесенным на них катализатором 16 ускоряют процесс пиролиза.Turn on the power source of the heating tubes 13, pre-heat the rotating housing 1 of the reactor, and set a constant temperature in it. The material enters the preheated reactor vessel 1, falls into the void of the vessel 1, falling into the pyrolysis zone. The tilted cylindrical body 1 of the reactor is wrapped and thermal heating of the material is carried out in it, which moves freely, accompanied by favorable thermal decomposition during smoldering and melting of its components. The course of the pyrolysis process is carried out without air intake, minimizing the oxidation process, while the reactor vessel 1 constantly receives power from the current source 14 to maintain the temperature in it, and the pyrolysis process is accelerated on the heating tubes 13 with the catalyst 16 applied to them.

Электрические нагреватели 15 нагреваются от источника тока с помощью проводников 17 через коллектор 18, взаимодействующий со щеточным устройством 19 при вращении корпуса 1 реактора.Electric heaters 15 are heated from the current source using conductors 17 through the collector 18, which interacts with the brush device 19 during rotation of the reactor vessel 1.

Получаемые высококачественные продукты в результате пиролиза из реактора 1 поступают в камеру отвода 22 и дальше отправляются с помощью выпускных устройств 23 (для газообразного вещества) и 24 (для твердого вещества) потребителю.The resulting high-quality products as a result of pyrolysis from the reactor 1 enter the exhaust chamber 22 and then are sent using the exhaust devices 23 (for a gaseous substance) and 24 (for a solid substance) to the consumer.

Claims

1. A pyrolysis installation comprising a reactor having a tubular rotating housing with a receiving hopper-feeder located above the loading chamber, as well as a drive feeder and a product removal chamber, characterized in that the drive feeder is made in the form of a differential hydraulic drive pusher, which has a pair of pistons telescopically mounted with the possibility of interaction using a return spring in the loading chamber, while the end areas of the plunger pistons have a ratio of 1: 4, and the loading space EPA is conical, the cone surface thereof to the mouth selected from 1:50, and on the side window, existing in the loading chamber housing inlet, mounted receiving hopper-feeder, which is designed as a bottom of the seal cover.

2. The pyrolysis installation according to claim 1, characterized in that a maximum pressure sensor or limit switch is installed in the loading chamber.

3. The pyrolysis installation according to claim 1, characterized in that the drive pusher and the drive of the sealing cap are made in the form of hydraulic cylinders.