RU2408819C1

RU2408819C1 - Installation for processing solid organic waste

Info

Publication number: RU2408819C1
Application number: RU2009136202/03A
Authority: RU
Inventors: Юрий Николаевич Шаповалов (RU); Юрий Николаевич Шаповалов; Андрей Николаевич Ульянов (RU); Андрей Николаевич Ульянов; Евгений Владимирович Скляднев (RU); Евгений Владимирович Скляднев
Original assignee: Андрей Николаевич Ульянов
Priority date: 2009-09-30
Filing date: 2009-09-30
Publication date: 2011-01-10

Abstract

FIELD: machine building.

SUBSTANCE: installation consists of loading device, of pyrolysis reactor with vertical case and loading, reaction and ash chambers inside this case. Also, the reactor is equipped with a steam-gas outlet located in an upper part of the case and with sluice metering devices for raw material loading with a receiving hopper and sluice metering devices for solid residue unloading. The installation has a circular furnace chamber communicating with the reaction chamber of the reactor by means of radial outlets. The furnace chamber is equipped with a tangential supply of return gas and air through a burner and with a device for ionisation and arc ignition of introduced fuel components. Further, the installation is equipped with a system of steam and air mixture separation. A skip hoist with self-dumping bucket is used as a loading device for supply of raw material into the receiving hopper. The reactor is furnished with a mechanism of a furnace bar positioned in a lower part of the case between the circular furnace and ash chambers and containing rotary drives. The system of steam gas mixture separation consists of two successively arranged injector scrubbers with two interchangeable filters of liquid fraction, of two condensers, of an entrainment trap and of a system of recirculation of cooling water with a mechanism of air cooling, a liquid fraction collector and a pump. The sluice metering devices of raw material loading and solid residue unloading have upper and lower movable sealed driven gates with fixed sluice reservoirs between them. The sluice reservoir of the metering device for solid residue unloading is equipped with two circular collectors with channels for supply of water into this reservoir.

EFFECT: raised efficiency of installation and raised degree of purification of produced liquid and gaseous fuel components.

7 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к установкам для термической переработки твердых органических отходов путем пиролиза и может быть использовано, в частности, для термохимической переработки углеводородных отходов в виде изношенных шин и других резинотехнических изделий, отходов термопластов и твердых бытовых отходов в топливные газообразные и жидкие компоненты, а также углеродосодержащий твердый остаток.The invention relates to plants for the thermal processing of solid organic waste by pyrolysis and can be used, in particular, for the thermochemical processing of hydrocarbon waste in the form of used tires and other rubber products, waste thermoplastics and solid household waste into fuel gaseous and liquid components, as well as carbon-containing solid residue.

Известны многочисленные установки, предназначенные для переработки изношенных шин или резиносодержащих отходов, содержащие реактор с загрузочным бункером и разгрузочным устройством, блок конденсации и очистки пирогаза, содержащий циклон, фильтр, конденсатор, адсорбер насадочный (Свидетельство на полезную модель РФ №43546, C10J 3/02, 2005) или скруббер мокрой очистки и конденсатор (Свидетельство на полезную модель РФ №72223, C08J 11/00, C10J 3/02, 2008), каплеотбойник, узлы подачи газообразного топлива и охлаждающей конденсаторы воды.Numerous plants are known for the processing of worn tires or rubber waste, containing a reactor with a loading hopper and an unloading device, a condensation and purification unit for pyrogas containing a cyclone, a filter, a condenser, a nozzle adsorber (Certificate for Utility Model of the Russian Federation No. 43546, C10J 3/02 , 2005) or a wet scrubber and condenser (Utility Model Certificate of the Russian Federation No. 72223, C08J 11/00, C10J 3/02, 2008), a droplet eliminator, gaseous fuel supply units and cooling water condensers.

Недостатками известных установок являются: слабая очистка пиролизного газа от примесей в виде сажи и смолистых соединений, обусловливающая быстрое загрязнение газоходов, фильтров, конденсатора и особенно насадочной колонны; неэффективное течение процесса пиролиза в главном устройстве установок - реакторе - ввиду отсутствия ворошения сырья в реакционной зоне реактора; отсутствие механизированной загрузки сырья в реактор, что требует присутствия оператора у загрузочного бункера на высоте 10…12 м; недостаточная герметичность устройств загрузки сырья и разгрузки твердого остатка, вследствие чего не исключается возможность попадания пирогаза в окружающую среду и воздуха в реактор.The disadvantages of the known installations are: poor cleaning of the pyrolysis gas from impurities in the form of soot and resinous compounds, causing rapid contamination of the flues, filters, condenser and especially the packed column; inefficient pyrolysis process in the main unit of the plants - the reactor - due to the lack of tedding of raw materials in the reaction zone of the reactor; the lack of mechanized loading of raw materials into the reactor, which requires the presence of an operator at the loading hopper at a height of 10 ... 12 m; insufficient tightness of the devices for loading raw materials and unloading the solid residue, as a result of which the possibility of pyrogas entering the environment and air into the reactor is not excluded.

Наиболее близкой по технической сущности к предложенной является установка для переработки органического сырья, содержащая загрузочное устройство (на чертеже не показано) для подачи сырья, шлюзовой дозатор загрузки сырья, выполненный в виде коробчатого корпуса, верхней и нижней плит, между которыми установлен в возможностью возвратно-поступательного перемещения прямоугольный блок с цилиндрической камерой в средней части, реактор для пиролиза с загрузочной, реакционной и зольной камерами, снабженный кольцевой топочной камерой, расположенной в нижней части вокруг его реакционной камеры и снабженной тангенциальными подводами топливных компонентов, входом для размещения горелки с приспособлением для ионизации и дугового воспламенения вводимых топливных компонентов и радиальными выходами, расположенными по периметру реакционной камеры реактора для пиролиза, систему разделения парогазовой смеси и средство для выгрузки твердого остатка, при этом система разделения парогазовой смеси содержит последовательно установленные циклон, каталитическую насадку, конденсатор, массообменную колонну, центробежный вентилятор и шиберный регулятор, а в качестве средства для выгрузки твердого остатка используют шлюзовой дозатор выгрузки, выполненный в виде коробчатого корпуса с верхней и нижней плитами, прямоугольный блок, имеющий цилиндрическую камеру и установленный с возможностью возвратно-поступательного перемещения между верхней и нижней плитами (Патент РФ №2182684, F23G 5/027, 2002).The closest in technical essence to the proposed one is a plant for processing organic raw materials, containing a loading device (not shown in the drawing) for supplying raw materials, a gateway dispenser for loading raw materials, made in the form of a box-shaped case, upper and lower plates, between which it is installed in the return translational movement a rectangular block with a cylindrical chamber in the middle part, a pyrolysis reactor with loading, reaction and ash chambers, equipped with an annular combustion chamber, position at the bottom around its reaction chamber and equipped with tangential inlets of fuel components, an input for a burner with a device for ionization and arc ignition of the introduced fuel components and radial outlets located around the perimeter of the reaction chamber of the pyrolysis reactor, a gas-vapor mixture separation system, and a means for unloading solid residue, while the gas-vapor mixture separation system contains sequentially mounted cyclone, catalytic nozzle, condensate , a mass transfer column, a centrifugal fan and a slide regulator, and as a means for unloading the solid residue, a gate discharge dispenser made in the form of a box-shaped housing with upper and lower plates, a rectangular block having a cylindrical chamber and mounted with the possibility of reciprocating movement between the upper and lower plates (RF Patent No. 2182684, F23G 5/027, 2002).

Недостатками известной установки являются: отсутствие механизированной загрузки сырья в реактор, требующей присутствия оператора у загрузочного бункера на высоте 10…12 м; недостаточная очистка пирогаза, выходящего из реактора, от сажи и смолистых веществ; невысокая эффективность процесса пиролиза и, следовательно, небольшая производительность установки ввиду отсутствия ворошения сырья в зоне реакции; громоздкость и высокое энергопотребление загрузочного и разгрузочного шлюзовых дозаторов, поскольку требуется перемещать в этих дозаторах большие массы; а также невысокая степень герметизации и надежности подвижных соединений в упомянутых дозаторах.The disadvantages of the known installation are: the lack of mechanized loading of raw materials into the reactor, requiring the presence of an operator at the loading hopper at a height of 10 ... 12 m; inadequate purification of the pyrogas leaving the reactor from soot and resinous substances; low efficiency of the pyrolysis process and, therefore, low productivity of the installation due to the lack of tedding of raw materials in the reaction zone; bulkiness and high power consumption of loading and unloading gateway batchers, since it is necessary to move large masses in these batchers; as well as a low degree of sealing and reliability of movable joints in said dispensers.

Технический результат от использования предложенного изобретения заключается в повышении производительности процесса пиролиза, повышении степени очистки пирогаза от сажи и смолистых веществ, повышении уровня механизации загрузки сырья в реактор и снижении металлоемкости и энергопотребления шлюзовых дозаторов загрузки и выгрузки твердого остатка, а также в повышении экологической безопасности установки.The technical result from the use of the proposed invention is to increase the productivity of the pyrolysis process, to increase the degree of purification of pyrogas from soot and resinous substances, to increase the level of mechanization of the loading of raw materials into the reactor and to reduce the metal consumption and energy consumption of the gateway dispensers for loading and unloading solid residue, as well as to increase the environmental safety of the installation .

Технический результат достигается за счет того, что в установке для переработки твердых органических отходов, содержащей загрузочное устройство, реактор для пиролиза, состоящий из вертикального корпуса с размещенными внутри него загрузочной, реакционной и зольной камерами, снабженного отводом парогазовой смеси, расположенным в верхней части корпуса, а также шлюзовыми дозаторами загрузки сырья с приемным бункером и выгрузки твердого остатка и кольцевой топочной камерой, расположенной в нижней части реактора вокруг его реакционной камеры, сообщающейся с реакционной камерой реактора радиальными выходами и снабженной тангенциальным подводом обратного газа и воздуха через горелку с приспособлением для ионизации и дугового воспламенения вводимых топливных компонентов, и систему разделения парогазовой смеси, в качестве загрузочного устройства для подачи сырья в приемный бункер используют скиповый подъемник с саморазгружающимся ковшом, реактор снабжен механизмом колосника, расположенным в нижней части корпуса между кольцевой топочной и зольной камерами и содержащим поворотные приводы, система разделения парогазовой смеси содержит два последовательно установленных эжекторных скруббера с двумя взаимно заменяющимися фильтрами жидкой фракции, два конденсатора, каплеотбойник и систему циркуляции охлаждающей воды, содержащую аппарат воздушного охлаждения, сборник жидкой фракции и насос, а шлюзовые дозаторы загрузки сырья и выгрузки твердого остатка содержат верхний и нижний подвижные шиберы с уплотнениями и приводами, между которыми расположены неподвижные шлюзовые емкости, при этом шлюзовая емкость дозатора выгрузки твердого остатка снабжена двумя кольцевыми коллекторами с каналами для подачи воды в эту емкость.The technical result is achieved due to the fact that in the installation for processing solid organic waste containing a loading device, a pyrolysis reactor, consisting of a vertical body with loading, reaction and ash chambers inside it, equipped with a vapor-gas mixture outlet located in the upper part of the body, as well as lock dispensers for loading raw materials with a receiving hopper and unloading solid residue and an annular furnace chamber located in the lower part of the reactor around its reaction chamber a reactor connected with the reaction chamber of the reactor with radial outlets and provided with a tangential supply of return gas and air through a burner with a device for ionization and arc ignition of the injected fuel components, and a vapor-gas mixture separation system, a skip hoist is used as a loading device for supplying raw materials to the receiving hopper with self-unloading ladle, the reactor is equipped with a grate mechanism located in the lower part of the body between the annular combustion and ash chambers and containing rotary drives, a gas-vapor mixture separation system contains two sequentially installed ejector scrubbers with two mutually changing liquid fraction filters, two condensers, a droplet eliminator and a cooling water circulation system containing an air cooling apparatus, a liquid fraction collector and a pump, and gateway dosers for loading raw materials and discharging solid the remainder contains the upper and lower movable gates with seals and actuators, between which there are fixed gateway containers, while the gateway is capacitive five dispenser unloading of the solid residue provided with two annular collectors with channels for feeding water into the container.

А также за счет того, что реакционная камера реактора снабжена подводом воздуха.And also due to the fact that the reaction chamber of the reactor is equipped with an air supply.

А также за счет того, что механизм колосника выполнен в виде горизонтального вала с цапфами, установленного в двух опорах, содержащих стаканы, термостойкие вкладыши и уплотнения, и крышки, снабженного жестко соединенными с ним колосниковыми элементами разной длины, образующими колосниковое полотно с размерами щелей, равными расстоянию между колосниковыми элементами, при этом обе цапфы вала соединены с поворотными приводами, укрепленными через теплоизоляционные прокладки на внешней поверхности корпуса реактора, при этом в качестве поворотных приводов для вала механизма колосника используют поворотные пневмо- или гидродвигатели.And also due to the fact that the grate mechanism is made in the form of a horizontal shaft with pins installed in two supports containing cups, heat-resistant liners and seals, and a lid equipped with grate elements rigidly connected to it of different lengths, forming a grate with a gap size, equal to the distance between the grate elements, while both shaft trunnions are connected to rotary drives, mounted through heat-insulating gaskets on the outer surface of the reactor vessel, while rotary pneumatic or hydraulic motors are used for rotary drives for the shaft of the grate mechanism.

А также за счет того, что шиберы в шлюзовых дозаторах загрузки сырья и выгрузки твердого остатка выполнены в виде металлических досок с отверстиями, диаметры которых одинаковы с диаметрами шлюзовых емкостей и входным и выходным патрубками конических воронок, жестко соединенных с корпусами шиберов, содержащими коробчатое основание, уплотнения и крышку, при этом в качестве приводов для шиберов шлюзовых дозаторов используют пневматические цилиндры - по два цилиндра на каждый шибер.And also due to the fact that the gates in the sluice batchers for loading raw materials and unloading the solid residue are made in the form of metal boards with holes whose diameters are the same as the diameters of the sluice tanks and the inlet and outlet nozzles of conical funnels rigidly connected to the gate bodies containing a box-shaped base, seals and a cover, while pneumatic cylinders are used as drives for the gateways of the gateway dispensers - two cylinders for each gate.

А также за счет того, что кольцевые коллекторы шлюзовой емкости дозатора выгрузки твердого остатка выполнены из герметически укрепленных на наружной поверхности шлюзовой емкости труб, а каналы для подачи воды в шлюзовую емкость выполнены сквозными через стенки кольцевого коллектора и шлюзовой емкости. Изобретение поясняется чертежами.And also due to the fact that the ring collectors of the airlock capacity of the solid residue unloading batcher are made of pipes hermetically mounted on the outer surface of the airlock capacity, and the channels for supplying water to the airlock capacity are made through through the walls of the annular collector and airlock capacity. The invention is illustrated by drawings.

На фиг.1 изображена технологическая схема установки; на фиг.2 - продольный разрез реактора пиролиза; на фиг.3 - вид А на фиг.2; на фиг.4 - разрез Б-Б на фиг.2.Figure 1 shows the technological scheme of the installation; figure 2 is a longitudinal section of a pyrolysis reactor; figure 3 is a view a in figure 2; figure 4 is a section bB in figure 2.

Согласно технологической схеме (фиг.1) установка включает загрузочное устройство 1, в качестве которого используют скиповый подъемник с саморазгружающимся ковшом 2, реактор для пиролиза 3, содержащий вертикальный цилиндрический корпус 4 с размещенными внутри него (фиг.2) загрузочной 5, реакционной 6 и зольной 7 камерами, имеющими теплоизолирующую футеровку 8, шлюзовые дозаторы загрузки сырья 9 с приемным бункером 10 и разгрузки твердого остатка 11, кольцевую топочную камеру 12, которая сообщается с реакционной камерой 6 выходами 13 и снабжена тангенциальным подводом газообразного топлива 14 от газопровода газообразного топлива 15, соединенного с баллоном 16 через газопровод подачи природного газа 17, с дымососом 18 через газопровод обратного газа 19 и с вентилятором 20 через воздуховод 21, через горелку с приспособлением 22 для ионизации и дугового воспламенения вводимых газообразных топливных компонентов, и механизм колосника 23. Реактор 3 снабжен также штуцерами для датчиков температуры и давления (на чертежах не показаны). Реактор 3 содержит отвод парогазовой смеси 24, расположенный в верхней части корпуса 4, и подвод воздуха 25 в реакционную камеру 6 от вентилятора 20. Отвод парогазовой смеси 24 через трубопровод отвода парогазовой смеси 26 из реактора 3 соединен с последовательно установленными эжекторными скрубберами 27 и 28, отводы очищенной парогазовой смеси которых 29 и 30 соответственно через трубопровод очищенной парогазовой смеси 31 соединены с кожухотрубными конденсаторами первой ступени 32 и второй ступени 33. Отводы жидкой фракции 34 и 35 скрубберов 27 и 28 соответственно через трубопроводы отвода жидкой фракции 36 и 37 соединены со сборником жидкой фракции 38, снабженным змеевиком 39, соединенным с аппаратом воздушного охлаждения 40, трубопроводом охлажденной воды 41 и насосом 42. На выходе насоса 42 установлены два взаимно заменяющиеся фильтра жидкой фракции 43, соединенные через трубопровод рециркуляции жидкой фракции 44 со скрубберами 27 и 28. Кожухотрубный конденсатор первой ступени 32 через отвод конденсата первой ступени 45 соединен со сборником конденсата первой ступени 46, снабженным насосом 47 отвода конденсата первой ступени на склад и/или потребителю, а также через отвод несконденсировавшейся парогазовой смеси первой ступени 48 соединен с кожухотрубным конденсатором второй ступени 33, отвод конденсата которого 49 соединен со сборником конденсата второй ступени 50, соединенным в свою очередь трубопроводом 51 со сборником жидкой фракции 38. Конденсаторы первой и второй ступеней снабжены трубопроводами отвода воды 52, соединенными со сборником воды 53, соединенным с трубопроводом сети водоподготовки и с аппаратом воздушного охлаждения 40 насосом 54. Аппарат воздушного охлаждения 40 трубопроводами охлажденной воды 55 и 56 соединен с кожухотрубными конденсаторами 32 и 33 первой и второй ступеней соответственно. Конденсатор второй ступени 33 через отвод несконденсировавшейся парогазовой смеси 57 соединен с каплеотбойником 58, снабженным трубопроводом отвода парогазовой смеси 59, с установленным на нем дымососом 18, а через отвод конденсата 60 - со сборником конденсата второй ступени 50. Трубопровод отвода парогазовой смеси 59 соединен с газопроводом обратного газа 19 и газопроводом подачи парогазовой смеси 61 в газовый парогенератор или водогрейный котел 62, соединенный через насос 63 с трубопроводом отвода воды 52 из конденсаторов 32 и 33. Установка содержит тележку 64 для твердого углеродсодержащего остатка. Трубопроводы 36, 37, 45, 49 и 60 выполнены с сифонными трубами, являющимися гидрозатворами для газовых фракций.According to the technological scheme (Fig. 1), the installation includes a loading device 1, which is used as a skip hoist with a self-unloading bucket 2, a pyrolysis reactor 3, containing a vertical cylindrical body 4 with a loading 5, reaction 6 and inside it (Fig. 2) ash 7 chambers having a heat-insulating lining 8, airlock dispensers for loading raw materials 9 with a receiving hopper 10 and unloading the solid residue 11, an annular combustion chamber 12, which communicates with the reaction chamber 6 with outputs 13 and is equipped with a tang with a gaseous fuel supply 14 from a gaseous fuel gas pipeline 15 connected to a cylinder 16 through a natural gas supply pipeline 17, to a smoke exhauster 18 through a return gas pipeline 19 and to a fan 20 through an air duct 21, through a burner with a device 22 for ionizing and arc ignition of introduced gaseous fuel components, and the grate mechanism 23. The reactor 3 is also equipped with fittings for temperature and pressure sensors (not shown in the drawings). The reactor 3 comprises a vapor-gas mixture outlet 24 located in the upper part of the housing 4, and an air supply 25 to the reaction chamber 6 from the fan 20. The vapor-gas mixture 24 is diverted through the vapor-gas mixture withdrawal pipe 26 from the reactor 3 to successively mounted ejector scrubbers 27 and 28, taps of the cleaned vapor-gas mixture of which 29 and 30, respectively, through the pipeline of the cleaned gas-vapor mixture 31 are connected to the shell-and-tube condensers of the first stage 32 and second stage 33. The taps of the liquid fraction 34 and 35 of the scrubbers 27 and 28, respectively Naturally, through the liquid fraction discharge pipelines 36 and 37, they are connected to a liquid fraction collector 38, equipped with a coil 39, connected to an air cooling apparatus 40, a chilled water pipe 41, and a pump 42. At the outlet of the pump 42, two mutually replaceable liquid fraction filters 43 are connected, connected through liquid fraction recirculation pipeline 44 with scrubbers 27 and 28. The shell-and-tube condenser of the first stage 32 is connected via a condensate drain of the first stage 45 to a condensate collector of the first stage 46 equipped with a drain pump 47 and the condensate of the first stage to the warehouse and / or the consumer, as well as through the outlet of the non-condensing vapor-gas mixture of the first stage 48, is connected to the shell-and-tube condenser of the second stage 33, the condensate drain of which 49 is connected to the condensate collector of the second stage 50, which in turn is connected by a pipe 51 to the liquid collector fractions 38. Condensers of the first and second stages are equipped with water drainage pipes 52 connected to a water collector 53 connected to a pipeline of a water treatment network and to an air cooling apparatus 40 a pump 54. An air-cooling apparatus 40 is connected by pipelines of chilled water 55 and 56 to shell-and-tube condensers 32 and 33 of the first and second stages, respectively. The condenser of the second stage 33 through the outlet of the non-condensable vapor-gas mixture 57 is connected to a drop collector 58, equipped with a pipe for exhausting the gas-vapor mixture 59, with a smoke exhauster 18 installed on it, and through the drain of condensate 60 - with a condensate collector of the second stage 50. The pipeline for exhausting the gas-vapor mixture 59 is connected to the gas pipeline a return gas 19 and a gas supply line for supplying a gas-vapor mixture 61 to a gas steam generator or a hot water boiler 62 connected via a pump 63 to a water discharge pipe 52 from the capacitors 32 and 33. The installation comprises trolley 64 for solid carbonaceous residue. Pipelines 36, 37, 45, 49 and 60 are made with siphon pipes, which are watertight gates for gas fractions.

Шлюзовые дозаторы загрузки сырья 9 в реактор 3 и разгрузки твердого остатка 11 в тележку 64 содержат (фиг.3) шиберы 65, выполненные в виде металлических досок, расположенных в корпусах 66, и шлюзовые цилиндрические емкости 67. Шиберы 65 имеют отверстия, диаметры которых равны диаметрам шлюзовых емкостей 67. Корпус 66 состоит из коробчатого основания 68, крышек 69 и 70, уплотнений 71 и 72, торцевых планок 73 и 74. На крышках 69 и 70 укреплены воронки 75 и 76, имеющие фланцы соответственно 77 и 78. Воронка 75 шлюзового дозатора загрузки сырья 9 совмещена с приемным бункером 10.Gateway dispensers loading raw materials 9 into the reactor 3 and unloading the solid residue 11 into the trolley 64 contain (Fig. 3) gates 65 made in the form of metal boards located in the bodies 66 and gateway cylindrical tanks 67. Gates 65 have openings with diameters equal to the diameters of the lock containers 67. The housing 66 consists of a box-shaped base 68, covers 69 and 70, seals 71 and 72, end plates 73 and 74. On the covers 69 and 70, funnels 75 and 76 have flanges having flanges 77 and 78, respectively. Funnel 75 lock raw material loading batcher 9 combined with a receiving hopper m 10.

Шиберы 65 приводятся в возвратно-поступательное движение двумя пневмоцилиндрами 79, расположенными по обеим сторонам шлюзовой емкости 67, укрепленными на плитах 80 и 81, которые в свою очередь крепятся к коробчатому основанию 68. Штоки пневмоцилиндров 79 жестко соединены с шиберами 65 посредством кронштейнов 82. Шлюзовая емкость 67 в дозаторе разгрузки твердого остатка 11 снабжена кольцевыми коллекторами 83, выполненными из труб и герметически (без зазоров) укрепленными на наружной поверхности шлюзовой емкости 67, например, посредством сварки. В стенке шлюзовой емкости 67 и кольцевом коллекторе 83 образованы каналы «c», например, путем сверления после приваривания коллекторов 83, по которым вода поступает из коллекторов 83 во внутреннюю полость шлюзовой емкости 67.The gates 65 are driven in reciprocating motion by two pneumatic cylinders 79 located on both sides of the sluice tank 67, mounted on plates 80 and 81, which in turn are attached to the box base 68. The rods of the pneumatic cylinders 79 are rigidly connected to the gates 65 by means of brackets 82. Airlock the container 67 in the dispenser for unloading the solid residue 11 is equipped with annular collectors 83 made of pipes and hermetically (without gaps) mounted on the outer surface of the lock tank 67, for example, by welding. Channels “c” are formed in the wall of the lock chamber 67 and the annular collector 83, for example, by drilling after welding the collectors 83, through which water flows from the collectors 83 into the internal cavity of the lock chamber 67.

Механизм колосника 64 содержит (фиг.4) вал 84 с цапфами, установленный в двух опорах 85, содержащих стаканы 86, термостойкие вкладыши 87 и уплотнения 88, и крышки 89. На вал 84 насажены колосниковые элементы, состоящие из ступиц 90 с жестко соединенными с ними лопастями 91, имеющими разную длину, которые образуют колосниковое полотно с размерами щелей «d», равными расстоянию между лопастями. Обе цапфы вала 84 соединены с поворотными приводами 92, которые укреплены через теплоизоляционные прокладки 93 на корпусе реактора 2 на зольной камере 56. В качестве поворотных приводов используют пневмо- или гидромоторы. Вал 84 и ступицы 90 колосниковых элементов связаны между собой для передачи крутящих моментов двумя шпонками 94.The grate mechanism 64 contains (FIG. 4) a shaft 84 with pins installed in two bearings 85, containing cups 86, heat-resistant liners 87 and seals 88, and covers 89. Grate elements consisting of hubs 90 with rigidly connected to them blades 91, having different lengths, which form a grate cloth with slit sizes "d" equal to the distance between the blades. Both axles of the shaft 84 are connected to rotary drives 92, which are mounted through heat-insulating gaskets 93 on the reactor vessel 2 on the ash chamber 56. Pneumatic or hydraulic motors are used as rotary drives. The shaft 84 and the hub 90 of the grate elements are interconnected to transmit torques with two keys 94.

Установка работает следующим образом.Installation works as follows.

Для запуска реактора 3 в начале работы его загружают дровами, которыми заполняют ковш 2 загрузочного устройства 1, включают скиповый подъемник, который поднимает саморазгружающийся ковш 2 с дровами и разгружает их в приемный бункер 10, совмещенный с воронкой 75 шлюзового дозатора загрузки сырья 9. Верхний шибер 65 шлюзового дозатора загрузки сырья 9 выдвинут так, что отверстие в нем совпадает с отверстием воронки 75 и шлюзовой емкости 67. Нижний шибер 65 находится в состоянии, когда он перекрывает поперечное сечение шлюзовой емкости 67. Дрова высыпаются из ковша 2 в воронку 75 и из нее - в шлюзовую емкость 67. Закрывают верхний шибер 65 и открывают нижний шибер 65 - дрова выгружаются под действием собственного веса в загрузочную камеру 5 реактора 3. Далее аналогичным образом в реактор 3 загружают сырье. В кольцевую топочную камеру 12 через тангенциальный подвод газообразного топлива из баллона природного газа 16 по газопроводам природного газа 17 и газообразного топлива 15 подают природный газ. Включают горелку с приспособлением 22 для ионизации и дугового воспламенения газообразного топлива. После заполнения реактора сырьем, о чем сигнализирует датчик уровня, дрова, попавшие в реакционную камеру 6 реактора 3, зажигаются от горения природного газа в кольцевой топочной камере 12. Начинается процесс пиролиза. Для горения дров и части сырья в реакторе 3 в реакционную камеру 6 непрерывно подают воздух: вначале от вентилятора 20, а затем от аппарата воздушного охлаждения 40 через воздуховод 21 для горения природного газа из баллона 16 и подвод 25 для горения сырья. В процессе пиролиза образуется парогазовая смесь, которая выходит через отвод парогазовой смеси 24, и по трубопроводу отвода парогазовой смеси из реактора 3 поступает к первому эжекторному скрубберу 27, а после него - во второй скруббер 28. В скрубберы 27 и 28 по трубопроводу рециркуляции жидкой фракции 44 из сборника жидкой фракции 38 с помощью насоса 42 подают также жидкую фракцию, которая проходит фильтр 43 и подается к эжекторам в скрубберах 27 и 28. Из эжекторов 27 и 28 жидкая фракция выходит с большой скоростью, распыляется на капли и увлекает за собой парогазовую смесь. Находящиеся в парогазовой смеси примеси частиц сажи и смолистых веществ адсорбируются на поверхности капель и увлекаются ими. Отработанная жидкая фракция выходит из эжекторных скрубберов 27 и 28 через отводы жидкой фракции 34 и 35 соответственно и по трубопроводам 36 и 37 возвращается в сборник жидкой фракции 38, где освобождается от уловленных частиц путем отстаивания. Густой осадок периодически удаляется из сборника жидкой фракции 38, который при этом пополняется свежей жидкой фракцией из сборника конденсата второй ступени 50. Очищенная парогазовая смесь по трубопроводу очищенной парогазовой смеси 31 подается в первый кожухотрубчатый конденсатор 32 и далее - во второй конденсатор 33. В конденсаторе 32 часть паров, образовавшихся при высокой температуре в реакторе 3, конденсируется, и полученная жидкая фракция - жидкое котельное топливо - по трубопроводу 45 стекает в сборник конденсата первой ступени 46, откуда периодически откачивается на склад с помощью насоса 47. В конденсаторе 33 конденсируется оставшаяся часть паров из парогазовой смеси, в том числе и вода. Жидкая фракция из конденсатора 33 сливается по трубопроводу 49 в сборник конденсата второй ступени 50, откуда периодически отбирается и через трубопровод 51 пополняет сборник жидкой фракции 39. По мере загрязнения фильтры 43 переключаются и регенерируются.To start the reactor 3 at the beginning of work, it is loaded with firewood, which fill the bucket 2 of the loading device 1, a skip hoist is turned on, which lifts the self-unloading bucket 2 with firewood and unloads them into the receiving hopper 10, combined with the funnel 75 of the gateway dispenser for loading raw materials 9. The upper gate 65 of the airlock dispenser for loading raw materials 9 is extended so that the hole in it coincides with the opening of the funnel 75 and the airlock 67. The lower gate 65 is in a state where it overlaps the cross section of the airlock 67. Firewood from the ladle 2 to the funnel 75 and from it to the sluice tank 67. The upper gate 65 is closed and the lower gate 65 is opened - the firewood is unloaded under its own weight into the loading chamber 5 of the reactor 3. Then, in a similar manner, raw materials are loaded into the reactor 3. Natural gas is supplied to the annular combustion chamber 12 through the tangential supply of gaseous fuel from a natural gas cylinder 16 through natural gas pipelines 17 and gaseous fuel 15. Turn on the burner with the device 22 for ionization and arc ignition of gaseous fuels. After filling the reactor with raw materials, as indicated by the level sensor, the firewood trapped in the reaction chamber 6 of the reactor 3 is ignited by the combustion of natural gas in the annular combustion chamber 12. The pyrolysis process begins. For burning wood and part of the raw materials in the reactor 3, air is continuously supplied into the reaction chamber 6: first, from the fan 20, and then from the air cooling apparatus 40 through the air duct 21 for burning natural gas from the cylinder 16 and the supply 25 for burning the raw materials. During the pyrolysis, a vapor-gas mixture is formed, which exits through the outlet of the vapor-gas mixture 24, and through the pipeline for discharging the gas-vapor mixture from the reactor 3 to the first ejector scrubber 27, and after it to the second scrubber 28. In the scrubbers 27 and 28, through the liquid fraction recirculation pipeline 44 from the collector of the liquid fraction 38, by means of a pump 42, a liquid fraction is also supplied, which passes through the filter 43 and is supplied to the ejectors in scrubbers 27 and 28. From the ejectors 27 and 28, the liquid fraction leaves at a high speed, is sprayed onto drops and carries away second steam-gas mixture. Impurities of soot particles and tarry substances in the vapor-gas mixture are adsorbed on the surface of droplets and are carried away by them. The spent liquid fraction leaves the ejector scrubbers 27 and 28 through the outlets of the liquid fraction 34 and 35, respectively, and through pipelines 36 and 37 is returned to the collector of the liquid fraction 38, where it is freed from the trapped particles by settling. Thick sediment is periodically removed from the liquid fraction collector 38, which is then replenished with fresh liquid fraction from the condensate collector of the second stage 50. The purified vapor-gas mixture is piped to the first shell-and-tube condenser 32 through the pipeline of the purified vapor-gas mixture 31 and then to the second condenser 33. In the condenser 32 part of the vapors generated at high temperature in reactor 3 condenses, and the resulting liquid fraction - liquid boiler fuel - flows through line 45 to the first stage condensate collector 46, periodically pumped to storage by means of pump 47. In the condenser 33 condenses vapor from the remainder of the gas mixture, including water. The liquid fraction from the condenser 33 is discharged through line 49 to the condensate collector of the second stage 50, from where it is periodically taken and replenished through the line 51 to collect the liquid fraction 39. As the filters become dirty, the filters 43 are switched and regenerated.

Конденсаторы 32 и 33 охлаждаются водой, которая забирается из сборника воды 53, соединенного с трубопроводом сети водоподготовки, подается посредством насоса 54 в аппарат воздушного охлаждения 40, где охлаждается, и далее из него передается по двум направлениям: большая часть идет по трубопроводам 55 и 57 к конденсаторам 32 и 33 соответственно, а меньшая часть - направляется в змеевик 39 сборника жидкой фракции 38, где охлаждает жидкую фракцию для эжекторных скрубберов 27 и 28. Вода из конденсаторов 32 и 33 сливается по трубопроводу 52 в сборник воды 53, часть теплой воды из этого трубопровода отбирается насосом 63 и подается в парогенератор 62.The condensers 32 and 33 are cooled by water, which is taken from the water collector 53, connected to the pipeline of the water treatment network, is fed by means of a pump 54 to the air cooling apparatus 40, where it is cooled, and then it is transferred from it in two directions: most of it goes through pipelines 55 and 57 to the condensers 32 and 33, respectively, and the smaller part is sent to the coil 39 of the liquid fraction collector 38, where it cools the liquid fraction for ejector scrubbers 27 and 28. Water from the condensers 32 and 33 is discharged through line 52 to the water collector 53, often warm water from the pipeline shown pump 63 and is supplied to the steam generator 62.

Неконденсированный газ, содержащий водород, окись и двуокись углерода, метан и другие углеводородные газовые компоненты и являющийся жидким топливом, освободившийся от конденсируемой части парогазовой смеси через отвод несконденсировавшейся парогазовой смеси 57, попадает в каплеотбойник 58, откуда отсасывается дымососом 16 по трубопроводу отвода парогазовой смеси 59 и разделяется на два потока, один из которых по газопроводу обратного газа 19 через газопровод газообразного топлива 15 возвращается в реактор 3, где сжигается в качестве обратного газа вместо природного газа, поступавшего в начале процесса из баллона 16, а второй поток направляется по газопроводу 61, подается в парогенератор или водогрейный котел 62, где также сжигается.Non-condensed gas containing hydrogen, carbon monoxide and dioxide, methane and other hydrocarbon gas components and being liquid fuel freed from the condensed part of the vapor-gas mixture through the discharge of the non-condensable vapor-gas mixture 57, enters the droplet eliminator 58, from where it is sucked out by the smoke exhauster 16 through the vapor-gas mixture discharge pipe 59 and is divided into two streams, one of which returns through the gas return pipeline 19 through the gas fuel pipeline 15 to the reactor 3, where it is burned as a return th gas instead of natural gas flowing in the process beginning from the cylinder 16, and the second flow is directed through the gas pipeline 61 is supplied into the steam generator or boiler 62, which also burned.

Небольшое количество жидкой фракции из каплеотбойника 58 стекает по трубопроводу 60 также в сборник конденсата второй ступени 50.A small amount of the liquid fraction from the droplet eliminator 58 flows through the pipeline 60 also into the condensate collector of the second stage 50.

Эффективность процесса пиролиза сырья зависит от интенсивности контакта газа с сырьем, чего можно достичь путем ворошения сырья, особенно в реакционной камере 6 реактора 3. Такое ворошение достигается посредством снабжения реактора 3 механизмом колосника 64. При вращении вала 84 лопасти 91 колосниковых элементов обеспечивают ворошение сырья в реакционной 6 и зольной 7 камерах реактора 3. Вал 84 может вращаться периодически, в частности во время выгрузки твердого остатка, или непрерывно. При периодическом вращении вал 84 останавливается в таком положении, когда лопасти 91 располагаются горизонтально и образуют колосник.The effectiveness of the pyrolysis of raw materials depends on the intensity of gas contact with the raw material, which can be achieved by tedding the raw material, especially in the reaction chamber 6 of reactor 3. Such tedding is achieved by supplying the reactor 3 with the grate mechanism 64. When the shaft 84 rotates, the blades 91 of the grate elements provide tedding of the raw material in reaction chamber 6 and ash chamber 7 of the reactor 3. The shaft 84 can rotate periodically, in particular during the unloading of the solid residue, or continuously. During periodic rotation, the shaft 84 stops in a position where the blades 91 are horizontal and form a grate.

Отработанное сырье в виде твердого углеродсодержащего остатка выгружается в шлюзовой дозатор разгрузки твердого остатка 11. В начале разгрузки срабатывает первая пара пневмоцилиндров 79, и открывается верхний шибер 65 шлюзового дозатора разгрузки твердого остатка 11, при этом нижний шибер 65 закрыт. Включается вал 84 ворошителя, отработанный твердый остаток высыпается в шлюзовую емкость 67. После ее заполнения через кольцевые коллекторы 83 подается вода под давлением, которая проходит через каналы «с» и попадает в горячий твердый остаток. Он охлаждается, а образовавшийся водяной пар поднимается и проходит в реакционную камеру 6 реактора 3, способствуя повышению доли водорода в парогазовой смеси, который образуется здесь от взаимодействия водяного пара и углерода при высокой температуре. Затем ворошитель поворачивается до горизонтального положения, образуя колосник, закрывается верхний шибер 65, подводится тележка 64, открывается с помощью нижней пары пневмоцилиндров 79 нижний шибер 65 - твердый остаток высыпается из шлюзовой емкости 65 в ковш тележки 64, закрывают нижний шибер 65, и разгрузка завершена.The spent raw materials in the form of a solid carbon-containing residue are discharged into the airlock for discharging a solid residue 11. At the beginning of unloading, the first pair of pneumatic cylinders 79 is activated and the upper gate 65 of the airlock dispenser for unloading a solid residue 11 is opened, while the lower gate 65 is closed. The agitator shaft 84 is turned on, the spent solid residue is poured into the sluice tank 67. After filling it, pressure water is supplied through the annular collectors 83, which passes through channels “c” and enters the hot solid residue. It is cooled, and the resulting water vapor rises and passes into the reaction chamber 6 of reactor 3, contributing to an increase in the proportion of hydrogen in the gas-vapor mixture, which is formed here from the interaction of water vapor and carbon at high temperature. Then the agitator rotates to a horizontal position, forming a grate, the upper gate 65 closes, the trolley 64 is brought in, the lower gate 65 is opened with the help of the lower pair of pneumatic cylinders 79 - the solid residue is poured from the lock tank 65 into the bucket of the trolley 64, the lower gate 65 is closed, and the unloading is completed .

Загрузка сырья и выгрузка твердого остатка происходит периодически с промежутками, зависящими от характеристик сырья, а парогазовая смесь выходит из реактора 3 непрерывно, обеспечивая работу установки также в непрерывном режиме.Loading of raw materials and unloading of the solid residue occurs periodically at intervals depending on the characteristics of the raw material, and the gas-vapor mixture leaves the reactor 3 continuously, ensuring the operation of the installation also in a continuous mode.

Таким образом, предложенная установка позволяет осуществить механизированную загрузку сырья скиповым подъемником с саморазгружающимся ковшом без подъема оператора к шлюзовому дозатору на высоту 10…12 м; обеспечить повышение производительности получения газообразных и жидких топливных компонентов за счет ворошения сырья в реакционной камере реактора, надежную герметизацию в шлюзовых дозаторах загрузки и выгрузки твердого остатка с помощью шиберов и их уплотнений, повышение степени очистки парогазовой смеси от частиц сажи и смолистых веществ за счет двухступенчатой мокрой очистки в двух последовательно установленных эффективных эжекторных скрубберах, а за счет конденсации паров парогазовой смеси в две ступени в двух конденсаторах в первом конденсаторе получить основную часть жидкого котельного топлива с минимальной примесью влаги, а во втором - оставшуюся часть конденсируемых компонентов парогазовой смеси, включая воду.Thus, the proposed installation allows for mechanized loading of raw materials with a skip hoist with a self-unloading bucket without lifting the operator to the lock dispenser to a height of 10 ... 12 m; to increase the productivity of producing gaseous and liquid fuel components due to tedding of raw materials in the reaction chamber of the reactor, reliable sealing in the sluice batchers of loading and unloading the solid residue using gates and their seals, increasing the degree of purification of the vapor-gas mixture from soot particles and resinous substances due to the two-stage wet cleaning in two successively installed effective ejector scrubbers, and due to the condensation of the vapor-gas mixture in two stages in two capacitors in the first condenser to receive the bulk of the liquid boiler fuel with a minimum admixture of moisture, and in the second, the remainder of the condensable components of the gas-vapor mixture, including water.

Установка является практически безотходной, экологически безопасной, а также экономически и энергетически выгодной.The installation is virtually waste-free, environmentally friendly, as well as economically and energetically profitable.

Claims

1. Installation for processing solid organic waste, containing a loading device, a pyrolysis reactor, consisting of a vertical vessel with a loading, reaction and ash chambers inside, equipped with a vapor-gas mixture outlet located in the upper part of the vessel, as well as lock feed batchers a receiving hopper and unloading the solid residue and an annular combustion chamber located in the lower part of the reactor around its reaction chamber in communication with the reaction chamber of the reactor other outputs and equipped with a tangential supply of return gas and air through a burner with a device for ionization and arc ignition of the introduced fuel components, and a vapor-gas mixture separation system, characterized in that a skip hoist with a self-unloading bucket is used as a loading device for supplying raw materials to the receiving hopper, the reactor is equipped with a grate mechanism located in the lower part of the body between the annular combustion and ash chambers and containing rotary drives, the system p The steam-gas mixture separation contains two successively installed ejector scrubbers with two mutually changing liquid fraction filters, two condensers, a droplet separator and a cooling water circulation system containing an air cooling apparatus, a liquid fraction collector and a pump, and the sluice batchers for loading raw materials and discharging solid residue contain an upper and lower movable gates with seals and drives, between which there are fixed lock containers, while the lock container of the solid discharge dispenser the remainder is equipped with two annular collectors with channels for supplying water to this tank.

2. Installation according to claim 1, characterized in that the reaction chamber of the reactor is equipped with an air supply.

3. Installation according to claim 1 or 2, characterized in that the grate mechanism is made in the form of a horizontal shaft with pins installed in two supports containing cups, heat-resistant liners and seals, and a cover equipped with grate elements rigidly connected to it with different lengths, forming a grate sheet with slit sizes equal to the distance between the grate elements, while both shaft pins are connected to rotary drives, mounted through heat-insulating linings on the outer surface of the reactor vessel.

4. Installation according to claim 3, characterized in that rotary pneumatic or hydraulic motors are used as rotary drives for the shaft of the grate mechanism.

5. Installation according to claim 1 or 2, characterized in that the gates in the sluice batchers for loading raw materials and unloading the solid residue are made in the form of metal boards with holes whose diameters are the same as the diameters of the sluice tanks and the inlet and outlet nozzles of conical funnels rigidly connected to gate housings containing the box base, seals and cover.

6. The installation according to claim 5, characterized in that pneumatic cylinders are used as drives for the gate valves of the gateway dispensers - two cylinders for each gate.

7. Installation according to claim 1 or 2, characterized in that the annular collectors of the airlock capacity of the dispenser for unloading solid residue are made of pipes hermetically mounted on the outer surface of the airlock capacity, and the channels for supplying water to the airlock capacity are made through through the walls of the annular collector and airlock capacity .