RU204070U1 - WASTE RECOVERY DEVICE - Google Patents

WASTE RECOVERY DEVICE Download PDF

Info

Publication number
RU204070U1
RU204070U1 RU2021103024U RU2021103024U RU204070U1 RU 204070 U1 RU204070 U1 RU 204070U1 RU 2021103024 U RU2021103024 U RU 2021103024U RU 2021103024 U RU2021103024 U RU 2021103024U RU 204070 U1 RU204070 U1 RU 204070U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
waste
reactor
unit
microwave
superheater
Prior art date
Application number
RU2021103024U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Святослав Олегович Лавриненко
Сергей Евгеньевич Гаркуша
Алексей Иванович Козлов
Марк Валентинович Балановский
Original Assignee
Святослав Олегович Лавриненко
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Святослав Олегович Лавриненко filed Critical Святослав Олегович Лавриненко
Priority to RU2021103024U priority Critical patent/RU204070U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU204070U1 publication Critical patent/RU204070U1/en

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10JPRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J3/00Production of combustible gases containing carbon monoxide from solid carbonaceous fuels
    • C10J3/72Other features
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23GCREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G5/00Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor
    • F23G5/08Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor having supplementary heating

Abstract

Полезная модель относится к устройству утилизации промышленных (резина, нефтяной шлам, растворители, отходы полиграфии, полимерные отходы), бытовых (несортированный бытовой мусор), опасных (медицинские отходы, кислые гудроны, промышленная и бытовая электроника) и многих других промышленных отходов, которое перерабатывает такие отходы в промышленно применимый продукт - синтез-газ, основными сферами применения синтез-газа являются производство электрической и тепловой энергии, получение оксида углерода и водорода, синтез Фишера-Тропша и др.Техническим результатом является повышение эффективности утилизации органических, медицинских и других опасных промышленных отходов с получением высококачественного получаемого синтез-газа, не требующего дополнительных мер по его разделению и очистке при сохранении небольших массогабаритных характеристик устройства.Технический результат достигается тем, что устройство для утилизации отходов содержит узел загрузки, реактор и, по меньшей мере, два блока СВЧ-излучателей, установленные по внешнему периметру реактора, между каждым блоком СВЧ-излучателей и реактором введен узел пароперегревателя с экранирующей рубашкой, выполненный с возможностью подачи в него пара, при этом узел пароперегревателя содержит пористую керамику с возможностью поглощения СВЧ-излучения.The utility model relates to a device for the disposal of industrial (rubber, oil sludge, solvents, printing waste, polymer waste), household (unsorted household waste), hazardous (medical waste, acid tars, industrial and consumer electronics) and many other industrial waste, which recycles such waste into an industrially applicable product - synthesis gas, the main areas of application of synthesis gas are the production of electrical and thermal energy, the production of carbon monoxide and hydrogen, the Fischer-Tropsch synthesis, etc. The technical result is an increase in the efficiency of disposal of organic, medical and other hazardous industrial waste to obtain high-quality synthesized gas that does not require additional measures for its separation and purification while maintaining small mass and size characteristics of the device. The technical result is achieved by the fact that the device for waste disposal contains a loading unit, a reactor and at least two blocks Microwave emitters installed along the outer perimeter of the reactor, between each unit of microwave emitters and the reactor, a superheater unit with a shielding jacket is introduced, made with the possibility of supplying steam to it, while the superheater unit contains porous ceramics with the ability to absorb microwave radiation.

Description

Техническое решение относится к устройству утилизации промышленных (резина, нефтяной шлам, растворители, отходы полиграфии, полимерные отходы), бытовых (несортированный бытовой мусор), опасных (медицинские отходы, кислые гудроны, промышленная и бытовая электроника) и многих других промышленных отходов, которое перерабатывает такие отходы в промышленно применимый продукт - синтез-газ, основными сферами применения синтез-газа являются производство электрической и тепловой энергии, получение оксида углерода и водорода, синтез Фишера-Тропша и др.The technical solution refers to a device for the disposal of industrial (rubber, oil sludge, solvents, printing waste, polymer waste), household (unsorted household waste), hazardous (medical waste, acid tars, industrial and consumer electronics) and many other industrial waste, which recycles such waste into an industrially applicable product - synthesis gas, the main areas of application of synthesis gas are the production of electrical and thermal energy, the production of carbon monoxide and hydrogen, the Fischer-Tropsch synthesis, etc.

Аналогом принципа работы заявляемого устройства является техническое решение по патенту RU 2697912, «СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ГЕНЕРАТОРНОГО ГАЗА ИЗ ТВЕРДЫХ КОММУНАЛЬНЫХ И ОРГАНИЧЕСКИХ ОТХОДОВ И КОМБИНИРОВАННЫЙ ГАЗОГЕНЕРАТОР ОБРАЩЕННОГО ПРОЦЕССА ГАЗИФИКАЦИИ ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ», опубликовано: 21.08.2019 Бюл. №24. Группа изобретений относится к области горения и газификации и предназначена для получения силового генераторного газа для производства электрической и тепловой энергии.An analogue of the principle of operation of the claimed device is a technical solution according to the patent RU 2697912, "METHOD FOR OBTAINING GENERATOR GAS FROM SOLID Municipal and Organic Wastes AND COMBINED GAS GENERATOR OF A REVERSED GASIFICATION PROCESS. No. 24. The group of inventions relates to the field of combustion and gasification and is intended to obtain a power generator gas for the production of electrical and thermal energy.

Недостатком аналога является рассогласование волноводного тракта в связи с постоянным изменением характеристик поглощающего материала.The disadvantage of the analogue is the mismatch of the waveguide path due to the constant change in the characteristics of the absorbing material.

Аналогом заявляемого устройства также является устройство для переработки изношенных шин и/или резинотехнических изделий, патент RU2361731, опубликовано: 20.07.2009 Бюл. №20. Устройство для переработки изношенных шин и/или резинотехнических изделий содержит по меньшей мере, одну камеру пиролиза, транспортер, СВЧ-излучатели и разгрузочное устройство, одну камеру пиролиза, каждая камера пиролиза выполнена в виде корпуса, состоящего из цилиндрической и конусной части, соединенной с газоотводной сильфонной трубой, сообщенной с трубой отвода газообразных продуктов, причем, по меньшей мере, по четыре СВЧ-излучателя установлено на середине высоты цилиндрической части каждой камеры пиролиза снаружи равномерно по окружности, а на конусной части каждой камеры пиролиза снаружи установлены диаметрально противоположно по две форсунки для подачи перегретого водяного пара, центральные продольные оси обеих форсунок каждой камеры пиролиза расположены под углом 90° к пересекающим их прямым линиям, лежащим диаметрально противоположно на внешней боковой конусной поверхности и проходящим через две точки, находящиеся на внешних окружностях верхнего и нижнего оснований конуса, при этом транспортерная лента выполнена из поперечных звеньев и снабжена микроволновыми затворами в виде сегментов, образующих два концентрично расположенных кольца.An analogue of the claimed device is also a device for processing worn-out tires and / or rubber products, patent RU2361731, published: 20.07.2009 Bull. No. 20. A device for processing worn-out tires and / or rubber products contains at least one pyrolysis chamber, a conveyor, microwave emitters and an unloading device, one pyrolysis chamber, each pyrolysis chamber is made in the form of a body consisting of a cylindrical and a conical part connected to a gas outlet a bellows pipe communicated with a pipe for removing gaseous products, and at least four microwave radiators are installed in the middle of the height of the cylindrical part of each pyrolysis chamber from the outside evenly around the circumference, and on the conical part of each pyrolysis chamber, two nozzles are installed on the outside diametrically opposite for superheated steam supply, the central longitudinal axes of both nozzles of each pyrolysis chamber are located at an angle of 90 ° to the straight lines intersecting them, lying diametrically opposite on the outer lateral conical surface and passing through two points located on the outer circumferences of the upper and lower bases of the cone, pr and the conveyor belt is made of transverse links and is equipped with microwave closures in the form of segments, forming two concentrically arranged rings.

Основными недостатками известного устройства является сложность герметизации рабочей камеры и сложность экранирования рабочей камеры, которая может приводить к утечкам СВЧ излучения.The main disadvantages of the known device are the complexity of sealing the working chamber and the complexity of shielding the working chamber, which can lead to leakage of microwave radiation.

Ближайшим аналогом заявляемого устройства является МИКРОВОЛНОВОЙ ПЛАЗМЕННЫЙ ГАЗИФИКАТОР БИОМАССЫ С НЕПОДВИЖНЫМ СЛОЕМ И СПОСОБ ГАЗИФИКАЦИИ, патент RU2588211, опубликовано 27.06.2016 Бюл. №18, изобретение относится к газификатору биомассы с неподвижным слоем на основе микроволновой плазмы и способу газификации биомассы и твердых отходов в синтез-газ высокого качества. Газификатор биомассы с неподвижным слоем на основе микроволновой плазмы содержит вертикально расположенный корпус печи, блок мониторинга и устройство генерации микроволновой плазмы, где корпус печи содержит впуск для материала и топлива, выпуск для синтез-газа, впуск для кислорода/пара и выпуск для шлака, где корпус печи содержит свободную зону в своей верхней части и зону неподвижного слоя в своей нижней части; выпуск для шлака находится в нижней части корпуса печи; блок мониторинга расположен вблизи выпуска для синтез-газа; и, по меньшей мере, одно устройство генерации микроволновой плазмы расположено на корпусе печи.The closest analogue of the claimed device is a MICROWAVE PLASMA GASIFICATOR OF BIOMASS WITH A FIXED LAYER AND A METHOD OF GASIFICATION, patent RU2588211, published 06/27/2016 Byull. No. 18, the invention relates to a fixed bed biomass gasifier based on microwave plasma and a method for gasification of biomass and solid waste into high quality synthesis gas. The fixed bed biomass gasifier based on microwave plasma contains a vertically positioned furnace body, a monitoring unit and a microwave plasma generating device, where the furnace body contains an inlet for material and fuel, an outlet for syngas, an inlet for oxygen / steam and an outlet for slag, where the furnace body contains a free zone in its upper part and a fixed bed zone in its lower part; the slag outlet is located in the lower part of the furnace body; the monitoring unit is located near the synthesis gas outlet; and at least one microwave plasma generating device is located on the oven body.

Недостатком ближайшего аналога является использование в конструкции плазмотрона, что снижает возможность регулировки технологического процесса и существенно влияет на стоимость устройства.The disadvantage of the closest analogue is the use of a plasmatron in the design, which reduces the possibility of adjusting the technological process and significantly affects the cost of the device.

Техническим результатом является повышение эффективности утилизации органических, медицинских и других опасных промышленных отходов с получением высококачественного получаемого синтез-газа, не требующего дополнительных мер по его разделению и очистке при сохранении небольших массогабаритных характеристик устройства.The technical result is to increase the efficiency of utilization of organic, medical and other hazardous industrial waste to obtain high-quality synthesis gas that does not require additional measures for its separation and purification while maintaining small mass and size characteristics of the device.

Технический результат достигается тем, что в устройстве для утилизации отходов, содержащее узел загрузки, реактор и два блока СВЧ-излучателей, установленные по внешнему периметру реактора, согласно настоящей полезной модели, между каждым блоком СВЧ-излучателей и реактором введен узел пароперегревателя с экранирующей рубашкой, выполненный с возможностью подачи в него пара, при этом узел пароперегревателя содержит пористую керамику с возможностью поглощения СВЧ-излучения.The technical result is achieved by the fact that in a device for waste disposal containing a loading unit, a reactor and two units of microwave emitters installed along the outer perimeter of the reactor, according to the present utility model, a superheater unit with a shielding jacket is introduced between each unit of microwave emitters and the reactor, made with the possibility of supplying steam to it, while the superheater assembly contains porous ceramics with the ability to absorb microwave radiation.

А также тем, что теплоизолирующая рубашка узла пароперегревателя изготовлена из оксида алюминия.And also by the fact that the heat-insulating jacket of the superheater unit is made of aluminum oxide.

А также тем, что в качестве пористой керамики использован карбид кремния.And also by the fact that silicon carbide is used as a porous ceramic.

А также тем, что узел перегревателя выполнен из комбинации пористой и плотной керамики.And also by the fact that the superheater unit is made of a combination of porous and dense ceramics.

А также тем, что в качестве пористой керамики использован пористый карбид кремния, а в качестве плотной керамики - оксид алюминия.And also by the fact that porous silicon carbide is used as a porous ceramic, and aluminum oxide is used as a dense ceramic.

Техническое решение поясняется фигурой 1, на которой изображена принципиальная схема заявляемого устройства.The technical solution is illustrated by figure 1, which shows a schematic diagram of the inventive device.

На фигуре введены следующие обозначения:The figure introduced the following designations:

1. узел загрузки;1. download node;

2. реактор;2. reactor;

3. блок СВЧ-излучателей;3. unit of microwave emitters;

4. узел пароперегревателя;4. superheater unit;

5. блок управления;5. control unit;

6. холодильник;6. refrigerator;

7. источник пара;7. source of steam;

8. сепаратор;8. separator;

9. экранирующая рубашка;9.shielding shirt;

10. паропровод для подвода пара;10. steam line for steam supply;

11. паропровод для вывода синтез-газа;11. steam line for withdrawal of synthesis gas;

12. сборник сухого остатка;12. collection of dry residue;

13. патрубок для отбора газа.13. branch pipe for gas sampling.

Устройство для утилизации отходов содержит узел загрузки 1, реактор 2 и, по меньшей мере, два блока 3 СВЧ-излучателей, установленных по внешнему периметру реактора 2, между каждым блоком 3 СВЧ-излучателей и телом реактора 2 дополнительно введен узел 4 пароперегревателя с теплоизолирующей рубашкой 9, выполненный с возможностью подачи в него пара посредством паропровода 10, при этом узел 4 пароперегревателя выполнен из пористой керамики с возможностью поглощения СВЧ-излучения. Сам узел 4 пароперегревателя помещен в экранирующую рубашку 9, которая может быть выполнена из оксида алюминия. Экранирующая рубашка обеспечивает теплоизоляцию узла перегревателя 4, а также функцию экранирования внешней среды от электро-магнитного излучения, поступающего в узел перегревателя 4 из блока 3 СВЧ-излучателя.The device for waste disposal contains a loading unit 1, a reactor 2 and at least two units 3 of microwave emitters installed along the outer perimeter of the reactor 2, between each unit 3 of microwave emitters and the body of the reactor 2, a unit 4 of a superheater with a heat-insulating jacket is additionally introduced 9, made with the possibility of supplying steam to it through the steam line 10, while the superheater unit 4 is made of porous ceramics with the ability to absorb microwave radiation. The unit 4 of the superheater itself is placed in a shielding jacket 9, which can be made of aluminum oxide. The shielding jacket provides thermal insulation of the superheater unit 4, as well as the function of shielding the external environment from electromagnetic radiation entering the superheater unit 4 from the unit 3 of the microwave emitter.

Под реактором 2 выполнен сборник сухого остатка 12 от отходов, которые не газифицировались и превратились в зольный остаток.Under the reactor 2, a collection of dry residue 12 is made from wastes that were not gasified and turned into ash residue.

Каждый блок 3 СВЧ-излучателя представляет собой стандартный источник микроволнового излучения, применяемый для бесконтактного нагрева тел, основным элементом которого служат магнетроны. Для эффективной работы устройства достаточно двух блоков 3 СВЧ-излучателей. Также устройство может содержать большее количество блоков 3 СВЧ-излучателей, установленных радиально относительно реактора как на одном, так и на разных уровнях и расстояниях относительно друг друга (на фигуре не показано). Очевидно, что увеличение количества блоков 3 СВЧ-излучателей позволяет увеличивать интегральную мощность излучения, сократить время утилизации или увеличить количество утилизируемых отходов на единицу времени. Однако выбор количества блоков не влияет качественно на условия протекания процесса утилизации и на принципиальную работу заявляемого устройства. Количество блоков 3 СВЧ-излучателей может быть обусловлено, в том числе, площадью, имеющейся для размещения устройства для утилизации отходов, количеством отходов, от которого может зависеть и размер реактора 2, т.е. от целей и задач использования устройства (больницы, крупные предприятия и т.п., где различается требуемое количество отходов для утилизации).Each unit 3 of the microwave emitter is a standard microwave source used for contactless heating of bodies, the main element of which are magnetrons. For effective operation of the device, two blocks of 3 microwave emitters are sufficient. Also, the device may contain a greater number of units 3 microwave emitters installed radially relative to the reactor, both at the same and at different levels and distances relative to each other (not shown in the figure). Obviously, an increase in the number of blocks 3 microwave emitters allows you to increase the integrated radiation power, reduce the disposal time or increase the amount of waste disposed of per unit time. However, the choice of the number of blocks does not qualitatively affect the conditions of the recycling process and the fundamental operation of the proposed device. The number of blocks 3 of microwave emitters can be determined, inter alia, by the area available to accommodate the waste disposal device, the amount of waste, on which the size of the reactor 2 can also depend, i.e. from the purposes and tasks of using the device (hospitals, large enterprises, etc., where the required amount of waste for disposal differs).

Между телом реактора 2 и каждым блоком 3 СВЧ-излучателя введен узел 4 пароперегревателя. В качестве СВЧ-поглощающей керамики может быть использована пористая керамика на основе карбида кремния. При этом, для оптимизации температуры пара в узле пароперегревателя целесообразно применять комбинацию СВЧ-поглощающей и СВЧ-прозрачной керамики. В качестве СВЧ-прозрачной плотной керамики может быть использована керамика на основе оксида алюминия. Каждый узел 4 пароперегревателя выполнен с возможностью подвода к нему пара из генератора пара 7 по паропроводу 10.A superheater unit 4 is inserted between the body of the reactor 2 and each unit 3 of the microwave emitter. Porous silicon carbide-based ceramics can be used as microwave-absorbing ceramics. At the same time, to optimize the steam temperature in the superheater unit, it is advisable to use a combination of microwave-absorbing and microwave-transparent ceramics. Alumina-based ceramics can be used as microwave-transparent dense ceramics. Each unit 4 of the superheater is configured to supply steam to it from the steam generator 7 through the steam line 10.

Заявляемое устройство, т.е. его основные узлы и блоки могут управляться посредством единого блока 5 управления. Место установки блока 5 управления не имеет принципиального значения и специалисту из данной области техники понятно, что блок 5 управления может быть связан со всеми узлами и блоками как посредством проводных электрических соединений, так и посредством беспроводных соединений, где это возможно. Также в устройство могут быть введены необходимые контрольно-измерительные приборы - датчики температуры, датчики давления и газоанализаторы воздуха. Применение данных приборов очевидно, поэтому не является предметом полезной модели. Все они регулируются посредством единого блока 5 управления, отвечающего за автоматизацию процесса.The inventive device, i.e. its main units and blocks can be controlled by means of a single control unit 5. The place of installation of the control unit 5 is not critical, and a person skilled in the art will understand that the control unit 5 can be connected to all units and units both through wired electrical connections and through wireless connections, where possible. Also, the necessary instrumentation can be entered into the device - temperature sensors, pressure sensors and air gas analyzers. The use of these devices is obvious, therefore it is not the subject of a utility model. All of them are regulated by a single control unit 5, which is responsible for the automation of the process.

Устройство работает следующим образом:The device works as follows:

В узел 1 загрузки помещают утилизируемый материал, в узле 1 загрузки, при необходимости, он может быть измельчен, например, при помощи вращающегося шнека с переменным диаметром - шнекового измельчителя (на фигуре не показано, может быть выполнено стандартными средствами) и далее измельченные отходы поступают в реактор 2. Одновременно с подачей материала в реактор, происходит генерация пара в генераторе 7 и запуск блоков 3 СВЧ-излучателей. Насыщенный пар из генератора 7 по паропроводу 10 поступает в узел 4 пароперегревателя, который содержит пористую керамику с возможностью поглощения СВЧ-излучения. Одновременно направленное СВЧ-излучение от блоков 4 СВЧ-излучателей попадает внутрь узлов 4 пароперегревателя, в том числе на пористую керамику. При этом, тело узла 4 пароперегревателя уже заполнено насыщенным паром, который проходит через поры керамики и стремится в рабочую зону реактора. В процессе прохождения насыщенного пара через пористую керамику, пористая керамика также поглощает СВЧ-излучение, за счет чего разогревается и за счет вторичного инфракрасного излучения от стенок пористой керамики, дополнительно перегревает насыщенный пар. Таким образом, пар разогревается до температур 1000-1150 градусов и поступает в реактор 2. Далее остаточное СВЧ-излучение, которое генерирует каждый блок 3 СВЧ-излучателя (остаточное излучение, которое не превратилось в тепловую энергию в пароперегревателе), дополнительно прогревает утилизируемый материал в реакторе. Рабочая температура в реакторе таким образом достигает 850-1050 градусов Цельсия. В результате действия пара высокой температуры происходит так называемый СВЧ-паровой термолиз утилизируемых отходов, обеспечивая разрушение органических и биологических материалов, токсичных соединений, патогенных микроорганизмов, в результате протекающих реакций окисления и гидратации происходит превращение органических соединений в синтез-газ и зольный остаток. Синтез-газ из реактора поступает в паропровод 11 для вывода синтез-газа, а зольный остаток отстаивается в сборнике сухого остатка 12.The recyclable material is placed in the loading unit 1, in the loading unit 1, if necessary, it can be crushed, for example, using a rotating auger with a variable diameter - a screw grinder (not shown in the figure, it can be done by standard means) and then the crushed waste is fed into reactor 2. Simultaneously with the supply of material to the reactor, steam is generated in the generator 7 and the units 3 of microwave emitters are started. Saturated steam from the generator 7 through the steam line 10 enters the unit 4 of the superheater, which contains porous ceramics with the ability to absorb microwave radiation. Simultaneously directed microwave radiation from the units 4 of microwave emitters falls inside the units 4 of the superheater, including the porous ceramics. In this case, the body of the unit 4 of the superheater is already filled with saturated steam, which passes through the pores of the ceramic and tends to the working area of the reactor. During the passage of saturated steam through porous ceramics, porous ceramics also absorbs microwave radiation, due to which it heats up and, due to secondary infrared radiation from the walls of porous ceramics, additionally overheats saturated steam. Thus, the steam is heated to temperatures of 1000-1150 degrees and enters the reactor 2. Further, the residual microwave radiation, which is generated by each unit 3 of the microwave emitter (residual radiation that has not turned into thermal energy in the superheater), additionally heats the material to be disposed of in reactor. The operating temperature in the reactor thus reaches 850-1050 degrees Celsius. As a result of the action of high-temperature steam, the so-called microwave steam thermolysis of the utilized waste occurs, ensuring the destruction of organic and biological materials, toxic compounds, pathogenic microorganisms, as a result of the ongoing oxidation and hydration reactions, the conversion of organic compounds into synthesis gas and ash residue occurs. The synthesis gas from the reactor enters the steam line 11 for the withdrawal of the synthesis gas, and the ash residue is settled in the dry residue collector 12.

Из паропровода 11 синтез-газ далее попадает в холодильник 6, откуда синтез-газ далее попадает в сепаратор 8 далее охлаждается и очищается для дальнейшего использования. При необходимости, синтез-газ может быть выведен через патрубок 13 для отбора газа и использоваться для дальнейшего производство электрической и тепловой энергии, получение оксида углерода и водорода, синтез Фишера-Тропша и др. Также синтез-газ поступает в генератор 7, обеспечивая его работу и, соответственно, работу устройства для утилизации, обеспечивая его автономность.From the steam line 11, the synthesis gas then enters the refrigerator 6, from where the synthesis gas then enters the separator 8, then it is cooled and purified for further use. If necessary, synthesis gas can be discharged through the gas outlet 13 and used for further production of electrical and thermal energy, production of carbon monoxide and hydrogen, Fischer-Tropsch synthesis, etc. Also, synthesis gas enters generator 7, ensuring its operation and, accordingly, the operation of the device for disposal, ensuring its autonomy.

Таким образом устройство позволяет реализовать процесс СВЧ-термолиза, который обеспечивает чистую переработку сырья (отходов) без образования смол, диоксинов, аэрозолей с полным извлечением всего углерода из материала, переработанного в реакторе. Процесс СВЧ-парового термолиза утилизирует 100% обрабатываемых материалов.Thus, the device makes it possible to implement the process of microwave thermolysis, which ensures the clean processing of raw materials (waste) without the formation of resins, dioxins, aerosols with complete extraction of all carbon from the material processed in the reactor. The microwave steam thermolysis process utilizes 100% of the processed materials.

Продуктом СВЧ-парового термолиза является высококалорийный «синтез-газ» (Н2+СО) и нейтральный твердый остаток (шлак).Product microwave steam thermolysis is a high-calorie "syngas" (H 2 + CO) and the neutral solid residue (slag).

Синтез-газ и шлак от СВЧ-парового термолиза отходов имеют коммерческую ценность. Газ может быть использован в качестве источника энергии в электрогенераторах типа Отто, либо быть использован как сырье для получения высокооктановых углеводородов по методу Фишера-Тропша.Synthesis gas and slag from microwave steam thermolysis of waste are of commercial value. The gas can be used as an energy source in Otto-type electric generators, or it can be used as a feedstock for the production of high-octane hydrocarbons by the Fischer-Tropsch method.

Зольный остаток может быть использован как наполнитель в строительных смесях, асфальтах.Ash residue can be used as filler in building mixes, asphalt.

Заявляемое устройство не требует больших помещений, может быть размещено и интегрировано в существующие инфраструктуры городов и жилых массивов, может быть масштабировано под разные габариты, в зависимости от количества и необходимой скорости утилизации. Масштабирован как с точки зрения размеров, так и с точки зрения количества СВЧ-излучателей, как было сказано выше.The claimed device does not require large premises, it can be placed and integrated into the existing infrastructure of cities and residential areas, it can be scaled to different dimensions, depending on the number and the required disposal rate. Scaled both in terms of size and in terms of the number of microwave emitters, as mentioned above.

Стоимость монтажа модульной установки, эксплуатация, техническое обслуживание и ремонт дешевле любой современной системы утилизации бытовых пластиков.The cost of installing a modular unit, operation, maintenance and repair is cheaper than any modern system for recycling household plastics.

Результаты испытаний свидетельствуют о том, что при использовании технологии СВЧ-парового термолиза количества токсичных выбросов в атмосферу и в виде твердого зольного остатка существенно ниже существующих стандартов России и Европы.The test results indicate that when using the technology of microwave steam thermolysis, the amount of toxic emissions into the atmosphere and in the form of solid ash residue is significantly lower than the existing standards of Russia and Europe.

Проведенные лабораторные испытания показывают, что для переработки 1-го килограмма медицинских отходов (целлюлоза, пластик, биологические жидкости) потребуется 1 кВт электроэнергии для получения синтез газа в количестве 1,1 - 1,4 м3 из одного килограмма отходов. В процессе работы происходит следующая химическая реакция:The laboratory tests carried out show that for the processing of 1 kilogram of medical waste (cellulose, plastic, biological fluids), 1 kW of electricity will be required to obtain synthesis gas in the amount of 1.1 - 1.4 m 3 from one kilogram of waste. In the process of work, the following chemical reaction occurs:

- целлюлозы:- cellulose:

С6Н10О5+тепло+Н2O ⇒ СН4+2СО+3Н2O+3С ⇒ nCO+mH2 С 6 Н 10 О 5 + heat + Н 2 O ⇒ СН 4 + 2СО + 3Н 2 O + 3С ⇒ nCO + mH 2

- полиэтилена:- polyethylene:

CH2-CH2-]n+Н2O+тепло ⇒ х СН4+у Н2+zCO ⇒ nCOCH 2 -CH 2 -] n + Н 2 O + heat ⇒ х СН 4 + у Н 2 + zCO ⇒ nCO

При сгорании синтез - газа выделяется тепло:The combustion of synthesis gas produces heat:

СО+1/2O2=CO2, ΔН=- 67,63 ккал.CO + 1 / 2O 2 = CO 2 , ΔH = - 67.63 kcal.

Н2+1/2O2=H2O, ΔН=- 57,82 ккал.H 2 + 1 / 2O 2 = H 2 O, ΔH = - 57.82 kcal.

с общей энергией Н=125,45 ккал на один грамм - моль. Это соответствует 2800 ккал/м, что эквивалентно 3.2 кВт электроэнергии. То есть в результате пиролиза 1 кг полимерных отходов образуется энергоноситель 3,59-4,56 кВт в пересчете на электроэнергию. При использовании образующегося в процессе переработки синтез - газа для питания установки СВЧ парового термолиза и с учетом КПД газового - электрогенератора Отто на уровне 29-36% обеспечивается положительный энергетический баланс, что позволяет питать СВЧ установку парового термолиза электроэнергий генерируемой выделяющимся синтез-газом.with a total energy of H = 125.45 kcal per gram - mole. This corresponds to 2800 kcal / m, which is equivalent to 3.2 kW of electricity. That is, as a result of pyrolysis of 1 kg of polymer waste, an energy carrier of 3.59-4.56 kW is formed in terms of electricity. When using the synthesis gas generated in the process of processing to power the microwave steam thermolysis unit and taking into account the efficiency of the Otto gas generator at the level of 29-36%, a positive energy balance is ensured, which allows the microwave steam thermolysis unit to be powered by the generated synthesis gas.

Соответственно, для обеспечения производительности установки порядка 200 тонн отходов в год, потребуется установка мощностью 40 кВт.Accordingly, to ensure the capacity of the installation of about 200 tons of waste per year, an installation with a capacity of 40 kW will be required.

Процесс СВЧ - нагрева и парового термолиза не чувствителен к влажности и составу отходов, что не требует их предварительной выдержки либо подготовки, а также сортировки. Отсутствие газообразных азота и кислорода воздуха в реакторе устраняет проблему образования оксидов азота. Обеспечивает высокое качество получаемого синтез-газа и не требует дополнительных мер по его разделению и очистке.The process of microwave heating and steam thermolysis is not sensitive to humidity and composition of waste, which does not require their preliminary exposure or preparation, as well as sorting. The absence of gaseous nitrogen and oxygen in the air in the reactor eliminates the problem of nitrogen oxides formation. Provides high quality of the obtained synthesis gas and does not require additional measures for its separation and purification.

Использование СВЧ-парового термолиза приводит к высокой степени превращения опасных отходов (независимо от их состава) в целевой продукт синтез-газ. При температуре паровой конверсии более 900 градусов и дополнительному СВЧ нагреву, химические реакции превращения органических соединений в синтез-газ проходят с полной конверсией. Превращение углерода в синтез-газ зависит только от кинетики процесса.The use of microwave steam thermolysis leads to a high degree of conversion of hazardous waste (regardless of their composition) into the target product, synthesis gas. At a steam reforming temperature of more than 900 degrees and additional microwave heating, chemical reactions of the conversion of organic compounds into synthesis gas take place with full conversion. The conversion of carbon to synthesis gas depends only on the kinetics of the process.

Установка на основе СВЧ-паровой утилизации характеризуется высокой производительностью, малой массой и габаритами (в 4-6 раз по сравнению с лучшими аналогами). Данное оборудование может быть выполнено как в стационарном, так и в мобильном вариантах (на автомобильном, морском, и железнодорожном), что позволяет проводить утилизацию отходов (пластиков, органических отходов, упаковки) в местах их накопления: жилые массивы, больницы и пр.The installation based on microwave steam utilization is characterized by high productivity, low weight and dimensions (4-6 times compared to the best analogs). This equipment can be made both in stationary and in mobile versions (on automobile, sea, and railway), which allows for the disposal of waste (plastics, organic waste, packaging) in places of their accumulation: residential areas, hospitals, etc.

Введение в конструкцию узлов пароперегревателя, в основе которого лежит пористая керамика с возможностью поглощения СВЧ-излучения, между каждым источником СВЧ-излучения и реактором позволяет существенно повысить рабочую температуру в реакторе и осуществить эффективную утилизацию отходов.The introduction of a superheater into the design of the units, which is based on porous ceramics with the ability to absorb microwave radiation, between each microwave radiation source and the reactor makes it possible to significantly increase the operating temperature in the reactor and effectively utilize waste.

В качестве объекта для переработки с помощью СВЧ-нагрева могут быть предложены различные отходы, такие, как автомобильные покрышки, нефтешламы, ядохимикаты, электронные компоненты (материнские платы, пластиковые корпуса), отходы производства РТИ и многие другие опасные отходы.As an object for processing using microwave heating, various wastes can be offered, such as car tires, oil sludge, pesticides, electronic components (motherboards, plastic cases), industrial rubber goods and many other hazardous waste.

Указанные выше достоинства и преимущества устройства утилизации отходов позволяют реализовать процесс СВЧ-парового термолиза и справиться с недостатками других известных процессов. Модульная система обеспечивает возможность монтажа установки в широком пределе генерируемой мощности 4 до 200 кВт с возможностью последующей модификации и модернизации. При этом, получаемый в процессе СВЧ парового термолиза синтез-газ повторно используется для генератора пара в качестве источника энергии, обеспечивая автономность заявляемого устройства, что привлекательно с точки зрения отсутствия необходимости подключения установки к существующим электросетям.The aforementioned advantages and advantages of the waste disposal device make it possible to implement the process of microwave steam thermolysis and to cope with the disadvantages of other known processes. The modular system provides the possibility of installing the unit in a wide range of generated power from 4 to 200 kW with the possibility of subsequent modification and modernization. At the same time, the synthesis gas obtained in the process of microwave steam thermolysis is reused for a steam generator as an energy source, ensuring the autonomy of the proposed device, which is attractive from the point of view of the absence of the need to connect the installation to existing power grids.

Claims (5)

1. Устройство для утилизации отходов, содержащее узел загрузки, реактор и два блока СВЧ-излучателей, установленные по внешнему периметру реактора, отличающееся тем, что между каждым блоком СВЧ-излучателей и реактором введен узел пароперегревателя с экранирующей рубашкой, выполненный с возможностью подачи в него пара, при этом узел пароперегревателя содержит пористую керамику с возможностью поглощения СВЧ-излучения.1. A device for waste disposal, containing a loading unit, a reactor and two units of microwave emitters installed along the outer perimeter of the reactor, characterized in that between each unit of microwave emitters and the reactor, a superheater unit with a shielding jacket is introduced, made with the possibility of feeding it steam, while the superheater assembly contains porous ceramics with the ability to absorb microwave radiation. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что экранирующая рубашка узла пароперегревателя изготовлена из оксида алюминия.2. The device according to claim 1, characterized in that the shielding jacket of the superheater unit is made of aluminum oxide. 3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что в качестве пористой керамики использован карбид кремния.3. The device according to claim 1, characterized in that silicon carbide is used as the porous ceramic. 4. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что узел пароперегревателя выполнен из комбинации пористой и плотной керамики.4. The device according to claim 1, characterized in that the superheater assembly is made of a combination of porous and dense ceramics. 5. Устройство по п. 5, отличающееся тем, что в качестве пористой керамики использован пористый карбид кремния, а в качестве плотной керамики - оксид алюминия.5. The device according to claim 5, characterized in that porous silicon carbide is used as the porous ceramic, and aluminum oxide is used as the dense ceramic.
RU2021103024U 2021-02-08 2021-02-08 WASTE RECOVERY DEVICE RU204070U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021103024U RU204070U1 (en) 2021-02-08 2021-02-08 WASTE RECOVERY DEVICE

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021103024U RU204070U1 (en) 2021-02-08 2021-02-08 WASTE RECOVERY DEVICE

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU204070U1 true RU204070U1 (en) 2021-05-05

Family

ID=75851234

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2021103024U RU204070U1 (en) 2021-02-08 2021-02-08 WASTE RECOVERY DEVICE

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU204070U1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2785873C1 (en) * 2021-09-02 2022-12-14 Общество с ограниченной ответственностью «Технологические Системы и Комплексы» Method for producing synthesis gas and reactor for producing synthesis gas

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7361303B2 (en) * 2000-09-22 2008-04-22 Environmental Waste International Inc. Medical waste treatment unit
RU2361731C1 (en) * 2008-01-09 2009-07-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Иркутский государственный технический университет" (ГОУ ИрГТУ) Method of reprocessing worn-out tires and/or industrial rubber products and device to this end
RU2614168C1 (en) * 2015-12-04 2017-03-23 Общество с ограниченной ответственностью "Вятская угольная компания" Pyrolysis reactor for producing synthesis gas
RU2729301C1 (en) * 2020-03-10 2020-08-05 Акционерное общество «Радиотехнические и Информационные Системы Воздушно-космической обороны (АО «РТИС ВКО») Domestic waste recycler

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7361303B2 (en) * 2000-09-22 2008-04-22 Environmental Waste International Inc. Medical waste treatment unit
RU2361731C1 (en) * 2008-01-09 2009-07-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Иркутский государственный технический университет" (ГОУ ИрГТУ) Method of reprocessing worn-out tires and/or industrial rubber products and device to this end
RU2614168C1 (en) * 2015-12-04 2017-03-23 Общество с ограниченной ответственностью "Вятская угольная компания" Pyrolysis reactor for producing synthesis gas
RU2729301C1 (en) * 2020-03-10 2020-08-05 Акционерное общество «Радиотехнические и Информационные Системы Воздушно-космической обороны (АО «РТИС ВКО») Domestic waste recycler

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2785873C1 (en) * 2021-09-02 2022-12-14 Общество с ограниченной ответственностью «Технологические Системы и Комплексы» Method for producing synthesis gas and reactor for producing synthesis gas

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5687409B2 (en) Waste treatment method and apparatus
AU2006263623B2 (en) Waste treatment process and apparatus
Xiao et al. Air gasification of polypropylene plastic waste in fluidized bed gasifier
CA1113881A (en) Process and apparatus for treating a comminuted solid carbonizable material
CN101747943B (en) Method by utilizing livestock manure to produce hydrogenous gas and other products in a step-by-step thermal decomposition way and device
EP2285939B1 (en) Method for multistage gasification
CA2095665A1 (en) Method and apparatus for gasifying organic materials
RU2524110C2 (en) Fast pyrolysis of biomass and hydrocarbon-bearing products and device to this end
CN104109560B (en) Method for preparing industrial fuel gas through pyrolysis treatment of garbage
RU204070U1 (en) WASTE RECOVERY DEVICE
RU2760246C1 (en) Waste disposal device
CN205295250U (en) Two sections pyrolysis gasification system of solid waste based on fluidized bed and removal bed
CN104704087A (en) System and method for producing carbon monoxide
RU2680135C1 (en) Device and method of plasma gasification of a carbon-containing material and unit for generation of thermal/electric energy in which the device is used
RU2434928C2 (en) Pyrolysis plant for urban ore utilisation
RU96217U1 (en) DEVICE FOR THE PROCESSING OF HOUSEHOLD AND INDUSTRIAL ORGANIC WASTE
RU61844U1 (en) COMPLEX FOR THE PROCESSING OF SOLID DOMESTIC WASTE
RU2767786C1 (en) Method and device for pyrolysis of municipal and other waste
RU2803703C1 (en) Block plant for complete carbonization of organic substances
CN212955012U (en) External heating type gas producer
Kuo et al. Effect of operating conditions on emission concentration of PAHs during fluidized bed air gasification of biomass
CN106477848A (en) The system and method that a kind of recycling sludge is processed
RU61390U1 (en) INSTALLATION FOR THE PROCESSING OF FLAMMABLE SOLID WASTE
CN206408079U (en) A kind of system of recycling sludge processing
UA148052U (en) INSTALLATION FOR UTILIZATION OF WASTE CONTAINING HYDROCARBONS

Legal Events

Date Code Title Description
MG9K Termination of a utility model due to grant of a patent for identical subject

Ref document number: 2760246

Country of ref document: RU

Effective date: 20211123