RU2422478C1

RU2422478C1 - Method of processing organic wastes and device to this end

Info

Publication number: RU2422478C1
Application number: RU2009144483A
Authority: RU
Inventors: Дмитрий Викторович Аристархов (RU); Дмитрий Викторович Аристархов
Original assignee: Общество С Ограниченной Ответственностью "Сервис Порт. Аг"
Priority date: 2009-12-02
Filing date: 2009-12-02
Publication date: 2011-06-27

Abstract

FIELD: process engineering.

SUBSTANCE: invention relates to treatment of organic industrial and household wastes and may be used in municipal utilities, power engineering and production of general rubber goods. Proposed method comprises feeding wastes into reactor, wastes thermolysis in reactor in heat carrier medium forced through layer of wastes to produce gas and sold phases, discharging gas phase from reactor, its cooling and condensing and further separation of condensed gas phase to be discharged from reactor after thermolysis. Solid phase is discharged from container and subjected to magnetic treatment. Note here that heat carrier represents gas mix of combustion products fed into heat exchange and reactor air. Said heat carrier is heated to 750-1150°C and forced through layer of wastes at 2-15 m/s and reactor pressure of 0.1-1.0 MPa.

EFFECT: power savings, reduced harmful emission, higher quality of treatment products.

5 cl, 2 dwg, 1 ex

Description

Изобретение относится к технологии переработки органических промышленных и бытовых отходов, в частности к способам и устройствам для переработки органических отходов, и может быть использовано в жилищно-коммунальном хозяйстве для утилизации отходов, топливно-энергетическом комплексе, промышленности органического синтеза, а также в резинотехнической промышленности.The invention relates to a technology for processing organic industrial and household waste, in particular to methods and devices for processing organic waste, and can be used in the housing and communal services for waste management, the fuel and energy complex, the organic synthesis industry, as well as in the rubber industry.

Известен способ переработки органических отходов, включающий подачу отходов в реактор в передвижном контейнере из первой камеры загрузки/выгрузки, их термолиз в реакторе в среде содержащего водяной пар теплоносителя, пропускаемого через слой отходов, с образованием газообразной и твердой фаз, вывод газообразной фазы из реактора, возврат части газообразной фазы в реактор, вывод твердой фазы из реактора путем перемещения контейнера с твердой фазой из реактора по окончании процесса термолиза в реакторе в первую камеру загрузки/выгрузки, выгрузку твердой фазы при повороте контейнера относительно продольной оси, измельчение твердой фазы и ее магнитную обработку, охлаждение газообразной фазы, отделение жидкой фазы, сконденсированной при охлаждении газообразной фазы, сжигание несконденсированной газообразной фазы для нагрева водяного пара в теплообменнике, последующее повторение процесса, в котором подачу отходов в реактор в передвижном контейнере осуществляют из второй камеры загрузки/выгрузки, и контейнер по окончании процесса термолиза в реакторе перемещают из реактора во вторую камеру загрузки/выгрузки (см. международную заявку WO 2008/030137, кл. В29В 17/00, опубл. 13.03.08).A known method of processing organic waste, including the supply of waste to the reactor in a mobile container from the first loading / unloading chamber, their thermolysis in the reactor in a medium containing water vapor coolant, passed through the waste layer, with the formation of a gaseous and solid phases, the withdrawal of the gaseous phase from the reactor, returning part of the gaseous phase to the reactor, withdrawing the solid phase from the reactor by moving the container with the solid phase from the reactor at the end of the thermolysis process in the reactor to the first loading / unloading chamber, unloading the solid phase when the container is rotated relative to the longitudinal axis, grinding the solid phase and its magnetic treatment, cooling the gaseous phase, separating the liquid phase condensed by cooling the gaseous phase, burning the non-condensed gaseous phase to heat water vapor in the heat exchanger, and then repeating the process in which waste into the reactor in a movable container is carried out from the second loading / unloading chamber, and the container at the end of the thermolysis process in the reactor is moved from the reactor torus to the second loading / unloading chamber (see international application WO 2008/030137, cl. B29B 17/00, publ. 03/13/08).

Известно устройство для переработки органических отходов, содержащее реактор термолиза в виде камеры с газоходами для подачи и вывода парогазовой смеси, парогенератор, теплообменник для перегрева пара, образующегося в парогенераторе, топку для обогрева теплообменника, вентилятор для циркуляции парогазовой смеси через реактор и теплообменник, конденсатор и сепаратор, последовательно подключенные к газоходу для вывода парогазовой смеси из реактора, а также две камеры загрузки/выгрузки с контейнерами на тележках, расположенные с двух противоположных сторон реактора и соединенные с ним шлюзовыми затворами, причем каждый контейнер содержит в нижней части камеру с беспровальной решеткой и патрубком подвода парогазовой смеси, а также механизм поворота вокруг продольной оси, а каждая камера загрузки/выгрузки в донной части своим выходом подключена к ленточному транспортеру, к которому последовательно подключены измельчитель и магнитный сепаратор (см. международную заявку WO 2008/030137, кл. В29В 17/00, опубл. 13.03.08).A device for processing organic waste containing a thermolysis reactor in the form of a chamber with flues for supplying and outputting a steam-gas mixture, a steam generator, a heat exchanger for overheating the steam generated in the steam generator, a furnace for heating the heat exchanger, a fan for circulating the gas mixture through the reactor and heat exchanger, a condenser and a separator connected in series to the gas duct for withdrawing the gas mixture from the reactor, as well as two loading / unloading chambers with containers on trolleys located on two sides on the opposite sides of the reactor and locks connected with it, each container in the lower part containing a chamber with a wireless grate and a supply pipe for gas-vapor mixture, as well as a rotation mechanism around the longitudinal axis, and each loading / unloading chamber in the bottom part is connected to the conveyor belt by its outlet to which the chopper and magnetic separator are connected in series (see international application WO 2008/030137, class B29B 17/00, publ. 03/13/08).

Недостатки известного способа - использование в качестве теплоносителя парогазовой смеси, что приводит к высокому расходу энергии на процесс переработки отходов, большим выбросам в окружающую среду вредных соединений, которые содержатся в продуктах сгорания топлива, используемого для обогрева реактора и перегрева больших количеств водяного пара, низкому качеству продуктов переработки из-за наличия в твердой фазе золы и в жидкой фазе непредельных соединений, а также значительного количества воды, что, как следствие, снижает удельную теплоту сгорания и приводит к невозможности хранить топливо при температуре ниже нуля.The disadvantages of this method are the use of a gas-vapor mixture as a coolant, which leads to a high energy consumption for the waste processing process, large emissions of harmful compounds into the environment that are contained in the products of fuel combustion used for heating the reactor and overheating of large quantities of water vapor, and low quality processing products due to the presence of unsaturated compounds in the solid phase of the ash and in the liquid phase, as well as a significant amount of water, which, as a result, reduces the specific the combustion raft and makes it impossible to store fuel at temperatures below zero.

Недостатком известного устройства является низкое качество жидких и твердых продуктов переработки из-за наличия в твердой фазе золы и в жидкой фазе непредельных соединений.A disadvantage of the known device is the low quality of liquid and solid processed products due to the presence of unsaturated compounds in the solid phase of the ash and in the liquid phase.

Технический результат предложенного способа - снижение расходов энергии на процесс переработки, снижение вредных выбросов в окружающую среду, повышение качества продуктов переработки.The technical result of the proposed method is to reduce energy costs for the processing process, reducing harmful emissions into the environment, improving the quality of processed products.

Технический результат предложенного устройства - снижение расходов энергии на процесс переработки, снижение вредных выбросов в окружающую среду, повышение качества продуктов переработки.The technical result of the proposed device is to reduce energy costs for the processing process, reducing harmful emissions into the environment, improving the quality of processed products.

Указанный технический результат в отношении способа достигается тем, что в способе переработки органических отходов, включающем подачу отходов в реактор, их термолиз в реакторе в среде теплоносителя, пропускаемого через слой отходов, с образованием газообразной и твердой фаз, вывод газообразной фазы из реактора, ее охлаждение, отделение жидкой фазы, сконденсированной при охлаждении газообразной фазы, сжигание несконденсированной газообразной фазы, вывод твердой фазы из реактора по окончании процесса термолиза, ее охлаждение, выгрузку твердой фазы из контейнера и ее магнитную обработку, согласно изобретению в качестве теплоносителя используют газообразную смесь из продуктов сгорания, поступающих в теплообменник, и воздуха в реакторе, при этом теплоноситель нагревают до температуры 750-1150°С и пропускают через слой отходов со скоростью 2-15 м/с при давлении в реакторе в пределах 0,1-1,0 МПа.The specified technical result in relation to the method is achieved by the fact that in the method of processing organic waste, including feeding the waste into the reactor, thermolizing it in the reactor in a coolant medium passed through the waste layer to form a gaseous and solid phase, withdrawing the gaseous phase from the reactor, and cooling it separation of the liquid phase condensed during cooling of the gaseous phase, burning of the non-condensed gaseous phase, removal of the solid phase from the reactor at the end of the thermolysis process, its cooling, unloading of the solid phase from the container and its magnetic treatment, according to the invention, a gaseous mixture of combustion products entering the heat exchanger and air in the reactor is used as the heat carrier, while the heat carrier is heated to a temperature of 750-1150 ° C and passed through the waste layer at a speed of 2- 15 m / s at a pressure in the reactor in the range of 0.1-1.0 MPa.

Нагрев теплоносителя до указанной температуры является существенным признаком. При нагреве стенок реактора до температуры ниже 750°С резко снижается интенсивность передачи тепла излучением к стенкам контейнера с отходами, поэтому необходимое для разложения отходов время значительно взрастает, что приводит к росту тепловых потерь, а значит, увеличиваются затраты энергии на процесс переработки отходов. Известно, что разложение основных видов органических веществ (резина, древесина, бумага, текстиль и др.) завершается при температуре не ниже 700-800°С, т.е. нагрев стенок реактора до температуры ниже 750°С не обеспечит полного разложения органических отходов, а также уничтожения вредных микроорганизмов. С ростом температуры стенок интенсифицируется передача тепла к отходам. В то же время нагрев стенок выше 1150°С приведет к снижению прочности металла и возможности разрушения реактора, резкому увеличению тепловых потерь, а также коксованию стенок реактора (отложению кокса в результате термической деструкции органических составляющих газовой фазы) и снижению эффективность теплопередачи за счет роста теплового сопротивления стенок (кокс играет роль тепловой изоляции). Интенсификация термического разложения органических составляющих газовой фазы при температуре выше 1150°С приводит к снижению качества газообразных продуктов разложения (растет количество взрывоопасного водорода в газовой смеси, снижается количество жидких продуктов разложения). Таким образом для снижения энергетических затрат на процесс переработки органических отходов, получения качественных (не взрывоопасных) продуктов разложения необходимо температуру стенок реактора поддерживать в пределах 750-1150°С.Heating the coolant to the indicated temperature is an essential feature. When the walls of the reactor are heated to a temperature below 750 ° C, the intensity of heat transfer by radiation to the walls of the waste container decreases sharply, so the time required for decomposition of the waste increases significantly, which leads to an increase in heat losses, which means that energy costs for the waste processing process increase. It is known that the decomposition of the main types of organic substances (rubber, wood, paper, textiles, etc.) is completed at a temperature not lower than 700-800 ° С, i.e. heating the walls of the reactor to a temperature below 750 ° C will not ensure the complete decomposition of organic waste, as well as the destruction of harmful microorganisms. With increasing wall temperature, heat transfer to waste is intensified. At the same time, heating the walls above 1150 ° C will lead to a decrease in the strength of the metal and the possibility of destruction of the reactor, a sharp increase in heat loss, as well as coking of the walls of the reactor (coke deposition as a result of thermal degradation of the organic components of the gas phase) and a decrease in the heat transfer efficiency due to the increase in heat wall resistance (coke plays the role of thermal insulation). The intensification of the thermal decomposition of the organic components of the gas phase at temperatures above 1150 ° C leads to a decrease in the quality of gaseous decomposition products (the amount of explosive hydrogen in the gas mixture increases, the amount of liquid decomposition products decreases). Thus, to reduce the energy costs of the process of processing organic waste, to obtain high-quality (non-explosive) decomposition products, it is necessary to maintain the temperature of the walls of the reactor in the range of 750-1150 ° C.

Признак «теплоноситель пропускают через слой отходов со скоростью 2-15 м/с» является существенным признаком. Снижение скорости циркуляционного потока теплоносителя ниже 2 м/с приводит к резкому падению интенсивности передачи тепла к отходам в контейнере, т.к. при таких скоростях движения теплоносителя снижается турбулентность потока в слое отходов и, как следствие, снижается теплообмен между потоком и отходами. Увеличение скорости циркуляционного потока теплоносителя выше 15 м/с приводит к резкому росту энергетических затрат на циркуляцию теплоносителя за счет роста гидродинамического сопротивления слоя отходов в контейнере. При этом также резко возрастает вынос мелкой фракции твердых продуктов разложения из контейнера, в результате чего газообразная фаза загрязняется твердыми частицами, что приведет к отложению данных частиц в конденсаторе и выходу его из строя. В результате этого из-за загрязнения твердыми частицами ухудшается качество получаемой жидкой фазы.The sign "coolant is passed through the waste layer at a speed of 2-15 m / s" is an essential sign. A decrease in the rate of circulation of the coolant below 2 m / s leads to a sharp drop in the intensity of heat transfer to waste in the container, because at such velocities of the coolant, the turbulence of the flow in the waste layer decreases and, as a result, the heat transfer between the flow and the waste decreases. An increase in the velocity of the circulation of the coolant above 15 m / s leads to a sharp increase in energy costs for circulation of the coolant due to the growth of the hydrodynamic resistance of the waste layer in the container. At the same time, the removal of the fine fraction of solid decomposition products from the container also sharply increases, as a result of which the gaseous phase is contaminated with solid particles, which will lead to the deposition of these particles in the capacitor and its failure. As a result of this, the quality of the resulting liquid phase deteriorates due to contamination with solid particles.

Давление в реакторе находится в пределах 0,1-1,0 МПа. Использование высоких давлений в реакторе увеличивает материалоемкость оборудования, так как необходимо усиливать стенки реактора путем увеличения их толщины. При этом перед выводом контейнера из реактора необходимо снижать в нем давление, т.к. открытие шлюза при высоком давлении в реакторе неизбежно приведет к выбросу газовой среды в камеру выгрузки, или разрушению данной камеры. Увеличение давления в реакторе выше 1,0 МПа приводит к резкой интенсификации вторичных реакций между компонентами газообразных продуктов разложения отходов, требует существенного увеличения прочности реактора за счет увеличения толщины стенок, применения специальных шлюзовых затворов. Снижение давления в реакторе ниже 0,1 МПа резко снижает интенсивность передачи тепла, в результате возрастает необходимое для разложения отходов время. Кроме того, при давлении ниже 0,1 МПа необходимо принимать дополнительные меры для герметизации реактора, т.к. возрастает интенсивность притока в реактор воздуха из окружающей среды, что неизбежно приведет к образованию взрывоопасной смеси в реакторе и взрыву. Таким образом, для эффективной переработки органических отходов путем термолиза необходимо давление в реакторе поддерживать в пределах 0,1-1,0 МПа.The pressure in the reactor is in the range of 0.1-1.0 MPa. The use of high pressures in the reactor increases the material consumption of the equipment, since it is necessary to strengthen the walls of the reactor by increasing their thickness. In this case, before withdrawing the container from the reactor, it is necessary to reduce the pressure in it, because opening the lock at high pressure in the reactor will inevitably lead to the release of the gaseous medium into the discharge chamber, or the destruction of this chamber. The increase in pressure in the reactor above 1.0 MPa leads to a sharp intensification of secondary reactions between the components of the gaseous waste decomposition products, requires a significant increase in the strength of the reactor by increasing the wall thickness, and the use of special locks. The decrease in pressure in the reactor below 0.1 MPa dramatically reduces the intensity of heat transfer, resulting in increased time required for decomposition of waste. In addition, at pressures below 0.1 MPa, additional measures must be taken to seal the reactor, as the intensity of the influx of air from the environment into the reactor increases, which will inevitably lead to the formation of an explosive mixture in the reactor and to an explosion. Thus, for the efficient processing of organic waste by thermolysis, it is necessary to maintain the pressure in the reactor in the range of 0.1-1.0 MPa.

В газообразную фазу в реакторе можно подавать водяной пар и устанавливать массовое соотношение водяного пара и газообразной фазы в смеси в пределах 1:6,0-1:20,0. Подача водяного пара в газообразную фазу приводит к эффекту очистки стенок реактора и стенок контейнера от отложений кокса, в результате того, что кокс (углерод) вступает в реакцию с водяным паром с образованием оксида углерода, водорода и диоксида углерода, т.е. газообразных продуктов. Снижение массового соотношения содержания водяного пара и газообразной фазы ниже 1:20,0 (менее 1 кг пара на 20 кг газообразной фазы) не обеспечивает подавления химических реакций между компонентами газообразной фазы. При снижении массового соотношения водяного пара и газообразной фазы ниже 1:20 (менее 1 кг пара на 20 кг газообразной фазы) реакция взаимодействия водяного пара с коксом практически не протекает. Увеличение массового соотношения водяного пара и газообразной фазы более 1:6 (более 1 кг пара на 6 кг газообразной фазы) приводит к повышенному расходу пара и образованию (после охлаждения газообразной фазы в конденсаторе) повышенного количества воды, что, в свою очередь, приводит к росту энергетических затрат, т.к. для получения водяного пара расходуется топливо, а при его конденсации необходимо отводить большие количества тепловой энергии (теплоту охлаждения и конденсации).Water vapor can be supplied to the gaseous phase in the reactor and the mass ratio of water vapor and gaseous phase in the mixture to be set within the range of 1: 6.0-1: 20.0. The supply of water vapor to the gaseous phase leads to the effect of cleaning the walls of the reactor and container walls from coke deposits, as a result of the fact that coke (carbon) reacts with water vapor to form carbon monoxide, hydrogen and carbon dioxide, i.e. gaseous products. The decrease in the mass ratio of the content of water vapor and the gaseous phase below 1: 20.0 (less than 1 kg of steam per 20 kg of the gaseous phase) does not suppress the chemical reactions between the components of the gaseous phase. When the mass ratio of water vapor and the gaseous phase decreases below 1:20 (less than 1 kg of steam per 20 kg of the gaseous phase), the reaction of interaction of water vapor with coke practically does not proceed. An increase in the mass ratio of water vapor and gaseous phase to more than 1: 6 (more than 1 kg of steam per 6 kg of gaseous phase) leads to increased steam consumption and the formation (after cooling of the gaseous phase in the condenser) of an increased amount of water, which, in turn, leads to increase in energy costs, as fuel is consumed to produce water vapor, and when it is condensed, large quantities of thermal energy (heat of cooling and condensation) must be removed.

Продукты сгорания несконденсированной газообразной фазы можно использовать в качестве дополнительного топлива для получения теплоносителя, что позволяет снизить количество жидкого топлива.The products of combustion of the non-condensed gaseous phase can be used as additional fuel to obtain a coolant, which reduces the amount of liquid fuel.

Указанный технический результат в отношении устройства достигается тем, что в устройстве для переработки органических отходов, содержащем реактор с теплообменником и вентилятором, камеру с затворами, контейнер, сообщенный с накопителем отходов, бункер для твердых отходов, сообщенный с контейнером и подсоединенный к ленточному транспортеру, связанному последовательно с мельницей и магнитным сепаратором, при этом реактор сообщен с парогенератором, топкой и конденсатором, а контейнер имеет возможность перемещения в реактор и из реактора через затворы камеры, согласно изобретению дополнительно содержит газоход для вывода из контейнера воздуха в реактор, теплообменник выполнен в виде двойных боковых стенок реактора и сообщен с топкой нагрева газов, в качестве теплоносителя используют газообразную смесь из продуктов сгорания, поступающих в теплообменник, и воздуха в реакторе, при этом газоход выходом расположен в реакторе и имеет возможность герметичного соединения по входу с верхней частью контейнера при размещении контейнера в реакторе, вентилятор размещен в верхней части реактора, контейнер выполнен с перфорированным дном и с возможностью перемещения сначала в камеру, а затем в реактор помощи устройства для перемещения.The specified technical result in relation to the device is achieved by the fact that in the device for processing organic waste containing a reactor with a heat exchanger and a fan, a chamber with shutters, a container in communication with the waste storage device, a solid waste bin connected to the container and connected to a conveyor belt connected in series with the mill and the magnetic separator, while the reactor is in communication with the steam generator, furnace and condenser, and the container has the ability to move into and out of the reactor through the gates of the chamber, according to the invention further comprises a gas duct for outputting air from the container into the reactor, the heat exchanger is made in the form of double side walls of the reactor and is in communication with the heating furnace of gases, a gaseous mixture of combustion products entering the heat exchanger and air in the reactor is used as a heat carrier while the outlet duct is located in the reactor and has the possibility of tight connection at the inlet with the upper part of the container when placing the container in the reactor, the fan is located in the upper parts of the reactor, the container is made with a perforated bottom and can be moved first into the chamber, and then into the reactor using the device for moving.

Устройство перемещения контейнера может быть выполнено в виде рельсового пути, связанного с транспортером, что упрощает перемещение контейнера в камеру и реактор.The device for moving the container can be made in the form of a rail connected to the conveyor, which simplifies the movement of the container into the chamber and reactor.

На фиг.1 схематично изображено устройство для переработки органических отходов;Figure 1 schematically shows a device for the processing of organic waste;

На фиг.2 - реактор с установленным внутри него контейнером.Figure 2 - reactor with a container installed inside it.

Устройство содержит накопитель 1 с весовым дозатором 2, подключенным к бункеру - смесителю 3, снабженному мешалкой 4, транспортер 5 для загрузки контейнера 6, выполненного с перфорированным дном 7.The device comprises a drive 1 with a weighing batcher 2 connected to a bunker - mixer 3, equipped with a mixer 4, a conveyor 5 for loading a container 6 made with a perforated bottom 7.

Устройство также содержит шлюзовую камеру 8 с затвором 9, подключенным к двигателю 10. При помощи транспортера 11 по рельсам 12 контейнер 6 имеет возможность перемещения в (из) камеру 8. Шлюзовой затвор 9 с примыкающими к нему рельсами 12 представляет собой модуль загрузки/выгрузки камеры 8. Двигатель 13 подключен к шлюзовому затвору 14 с клапаном 15. В камере 8 расположены форсунки 16. Температуру охлаждения камеры 8 контролируют по показаниям датчика температуры 17.The device also contains a lock chamber 8 with a shutter 9 connected to the engine 10. Using a conveyor 11 along the rails 12, the container 6 is able to move into (out of) the chamber 8. The lock shutter 9 with the rails 12 adjacent to it is a camera loading / unloading module 8. The engine 13 is connected to the lock gate 14 with the valve 15. In the chamber 8 are nozzles 16. The cooling temperature of the chamber 8 is controlled by the readings of the temperature sensor 17.

В реакторе 18 термолиза, выполненном в виде камеры и с газоходом 19 для вывода воздуха, имеющим выход 20 и вход, расположены теплообменник 21, выполненный в виде двойных боковых стенок реактора 18, вентилятор 22 в верхней части реактора 18, датчик 23 температуры нагрева стенок реактора 18 и датчик 24 для контроля температуры нагрева теплоносителя, датчик давления 25, датчик 26 контроля объемного расхода теплоносителя в реакторе 18.In the thermolysis reactor 18, made in the form of a chamber and with a gas duct 19 for air outlet having an outlet 20 and an inlet, a heat exchanger 21 is arranged in the form of double side walls of the reactor 18, a fan 22 in the upper part of the reactor 18, a sensor 23 for heating the walls of the reactor 18 and a sensor 24 for monitoring the temperature of heating the coolant, a pressure sensor 25, a sensor 26 for controlling the volumetric flow rate of the coolant in the reactor 18.

Емкость 27 для жидкого топлива сообщена с топкой 28 для сжигания топлива. Парогенератор 29, дымосос 30 и дымовая труба 31. Через кран 32 подают в топку 28 неконденсирующийся газ. Через кран - расходомер 33 в пароперегреватель 34 с заданным расходом подают водяной пар из парогенератора 29. Пароперегреватель 34 сообщен через кран 35 с емкостью 27. Температуру перегрева пара контролируют по показаниям датчика температуры 36.The liquid fuel tank 27 is in communication with the combustion chamber 28. A steam generator 29, a smoke exhauster 30 and a chimney 31. Non-condensing gas is supplied to the furnace 28 through a faucet 32. Through the faucet-flowmeter 33, steam is supplied to the superheater 34 at a predetermined flow rate from the steam generator 29. The superheater 34 is communicated through a faucet 35 with a capacity of 27. The temperature of the superheat is monitored by the temperature sensor 36.

Реактор 18 гидравлически сообщен с конденсатором 37 через кран 38.The reactor 18 is hydraulically in communication with the capacitor 37 through a valve 38.

Воздушный теплообменник 39 выполнен с вентилятором 40. Температуру охлаждения газообразной фазы, находящейся в конденсаторе 37, контролируют по показаниям датчика температуры 41.The air heat exchanger 39 is made with a fan 40. The cooling temperature of the gaseous phase located in the condenser 37 is controlled by the readings of the temperature sensor 41.

Из емкости с водой 42 через кран 43 с помощью насоса 44 в форсунки 16 подают воду.From the tank with water 42 through the valve 43 using the pump 44 in the nozzle 16 serves water.

Бункер выгрузки 45 связан с ленточным транспортером 46 и расположен под перфорированным дном 7 контейнера 6.The discharge hopper 45 is connected to the conveyor belt 46 and is located under the perforated bottom 7 of the container 6.

С помощь ленточного транспортера 46 твердую фазу подают в мельницу 47, связанную с магнитным сепаратором 48. Накопитель 49 предназначен для металла, а накопитель 50 - для углеродистого остатка.Using a conveyor belt 46, the solid phase is fed to a mill 47 connected to a magnetic separator 48. The accumulator 49 is for metal, and the accumulator 50 is for carbon residue.

Жидкую фазу подают в сепаратор 51. Воду через кран 52, подключенный к емкости 42, подают в эту емкость, выполненную с фильтром.The liquid phase is fed to a separator 51. Water is supplied through a tap 52 connected to a container 42 to this container, which is made with a filter.

В накопитель 53 через кран 54 подают жидкую фазу.In the drive 53 through the valve 54 serves the liquid phase.

Способ реализуется, а устройство работает следующим образом.The method is implemented, and the device operates as follows.

Из накопителя 1 через весовой дозатор (весы) 2 в бункер - смеситель 3 в заданном количестве подают измельченные отходы, например резиновые шины и бытовые отходы, которые содержат пластмассу, древесину, текстиль, кожу, бумагу. В бункере -смесителе 3 с помощью мешалки 4 отходы перемешивают до равномерного распределения компонентов в образующейся смеси. Далее полученную смесь с помощью транспортера 5 загружают в контейнер 6 до его полного заполнения, что контролируют визуально. С помощью двигателя 10 открывают путем смещения в сторону затвор 9 камеры 8, включают транспортер 11 и контейнер 6 по рельсам 12 подают в камеру 8 и устанавливают его там. После этого затвор 9 закрывают и таким образом камеру 8 герметизируют. С помощью двигателя 13 открывают путем смещения в сторону шлюзовой затвор 14 и транспортером 11 контейнер 6 с отходами из камеры 8 перемещают в реактор 18 и устанавливают его там. Затем затвор 14 закрывают, в результате чего реактор 18 герметизируется.Shredded waste, for example rubber tires and household waste, which contain plastic, wood, textiles, leather, paper, is fed from the drive 1 through the weighing batcher (scales) 2 into the hopper-mixer 3 in a predetermined quantity. In the bunker-mixer 3 using a mixer 4, the waste is mixed until the components are distributed evenly in the resulting mixture. Next, the resulting mixture using the conveyor 5 is loaded into the container 6 until it is completely filled, which is controlled visually. Using the engine 10, the chamber 8 is opened by offsetting the shutter 9 of the chamber 8, the conveyor 11 is turned on, and the container 6 is fed into the chamber 8 along the rails 12 and installed there. After that, the shutter 9 is closed and thus the chamber 8 is sealed. Using the engine 13, open by moving to the side of the lock gate 14 and the conveyor 11, the container 6 with the waste from the chamber 8 is moved to the reactor 18 and set it there. Then the shutter 14 is closed, as a result of which the reactor 18 is sealed.

Контейнер 6 с отходами устанавливают таким образом, что газоход 19 своим входом герметично подключается к верхней части контейнера 6 (контейнер при перемещении въезжает под газоход 19 и стыкуется верхней частью (по периметру ее) с газоходом).The waste container 6 is installed in such a way that the gas duct 19 is sealed by its inlet to the upper part of the container 6 (the container enters under the gas duct 19 when moving and joins the upper part (along its perimeter) with the gas duct).

Из емкости 27 в топку 28 с заданным расходом подают жидкое топливо и сжигают, а продукты сгорания подают в теплообменник 21 реактора 18. Проходя через теплообменник 21, продукты сгорания топлива нагревают боковые стенки реактора 18 до температуры 750-1150°С, что контролируют по показаниям датчика температуры 23, нагрев стенок регулируют путем изменения количества сжигаемого в топке 28 топлива, в результате чего регулируется количество продуктов сгорания, подаваемых в теплообменник 21.From the tank 27 to the furnace 28 with a given flow rate, liquid fuel is fed and burned, and the combustion products are fed into the heat exchanger 21 of the reactor 18. Passing through the heat exchanger 21, the fuel combustion products heat the side walls of the reactor 18 to a temperature of 750-1150 ° C, which is controlled by indications temperature sensor 23, the heating of the walls is regulated by changing the amount of fuel burned in the furnace 28, as a result of which the amount of combustion products supplied to the heat exchanger 21 is regulated.

Из теплообменника 21 «разбавленные» продукты сгорания подают в топку парогенератора 22 по дымоходу в качестве вторичного дутья, а затем с помощью дымососа 30 продукты сгорания выводят в дымовую трубу 31. Это позволяет повысить температуру горения топлива в горелке парогенератора 29 и повысить коэффициент использования топлива для получения водяного пара.From the heat exchanger 21, “diluted” combustion products are fed into the furnace of the steam generator 22 through the chimney as secondary blasting, and then with the help of a smoke exhauster 30, the combustion products are discharged into the chimney 31. This makes it possible to increase the combustion temperature of the fuel in the burner of the steam generator 29 and increase the fuel utilization for receiving water vapor.

Одновременно с подачей продуктов сгорания в теплообменник 21 включают вентилятор 22 и создают циркуляционный поток воздушной среды в реакторе 18. Воздух, который присутствует в реакторе 18 на начальном этапе переработки отходов, под действием вентилятора 22 через перфорированное дно 7 контейнера 6 затягивается в контейнер 6, проходит через слой отходов, выбрасывается через выход 19 газохода 17 в верхнюю часть реактора, протекает в пространстве между стенками контейнера 6 и стенками реактора 18 и вновь поступает через перфорированное дно 7 в контейнер 6 (см. фиг.2).Simultaneously with the supply of combustion products to the heat exchanger 21, a fan 22 is turned on and an air flow in the reactor 18 is created. The air that is present in the reactor 18 at the initial stage of waste processing is drawn into the container 6 through the perforated bottom 7 of the container 6 and passes through the waste layer, it is ejected through the outlet 19 of the gas duct 17 into the upper part of the reactor, flows in the space between the walls of the container 6 and the walls of the reactor 18, and again enters through the perforated bottom 7 in the loop ner 6 (see FIG. 2).

Проходя в пространстве между стенками контейнера 6 и реактора 18, воздух интенсифицирует конвективную передачу (в результате образования турбулентного потока) от нагретых стенок теплообменника 21 к стенкам контейнера 6.Passing in the space between the walls of the container 6 and the reactor 18, the air intensifies the convective transfer (as a result of the formation of a turbulent flow) from the heated walls of the heat exchanger 21 to the walls of the container 6.

Одновременно, воздух в реакторе 18 в результате теплообмена со стенками теплообменника 21 нагревается до температуры 750-1150°С и переносит тепло от теплообменника непосредственно к отходам в контейнере 6, в результате чего отходы нагреваются и при достижении некоторой температуры (для каждого вида отходов это определенная температура) начинают претерпевать термическое разложение с выделением газообразной фазы. Температуру нагрева теплоносителя в виде газообразной смеси из продуктов сгорания, поступающих в теплообменник, и воздуха в реакторе, контролируют по показаниям датчика температуры 24 (она соответствует температуре в реакторе), а регулируют путем изменения оборотов вентилятора, в результате чего изменяется скорость циркуляции теплоносителя, а это приводит к тому, что изменяется время контакта теплоносителя с нагретыми стенками теплообменника. При увеличении времени контакта (снижении скорости циркуляции) температура теплоносителя повышается, а при снижении времени контакта (увеличении скорости циркуляции) температура теплоносителя снижается.At the same time, the air in the reactor 18, as a result of heat exchange with the walls of the heat exchanger 21, is heated to a temperature of 750-1150 ° C and transfers heat from the heat exchanger directly to the waste in the container 6, as a result of which the waste heats up when a certain temperature is reached (for each type of waste this is a certain temperature) begin to undergo thermal decomposition with the release of a gaseous phase. The heating temperature of the coolant in the form of a gaseous mixture of combustion products entering the heat exchanger and air in the reactor is controlled by the temperature sensor 24 (it corresponds to the temperature in the reactor), and is controlled by changing the fan speed, as a result of which the coolant circulation speed changes, and this leads to the fact that the contact time of the coolant with the heated walls of the heat exchanger changes. With an increase in contact time (decrease in circulation speed), the temperature of the coolant rises, and with a decrease in contact time (increase in circulation rate), the temperature of the coolant decreases.

В процессе нагрева отходов кислород воздуха расходуется на окисление органических веществ с образованием оксида и диоксида углерода, водяного пара. Поскольку количество воздуха в реакторе незначительное в сравнении с тем количеством, которое необходимо для полного окисления всей массы отходов в контейнере 6 (реактор герметизирован), то процесса горения в реакторе 18 не возникает. В результате окисления части отходов выделяется дополнительное к подводимому с воздухом тепло, и процесс нагрева отходов ускоряется (начинает резко возрастать температура), что приводит к интенсификации термического разложения отходов и росту давления в реакторе. При этом температуру в реакторе 18 контролируют по показаниям датчика температуры 24, а давление - по показаниям датчика давления 25.In the process of waste heating, air oxygen is consumed for the oxidation of organic substances with the formation of carbon monoxide and dioxide, water vapor. Since the amount of air in the reactor is insignificant in comparison with the amount necessary for the complete oxidation of the entire mass of waste in the container 6 (the reactor is sealed), the combustion process in the reactor 18 does not occur. As a result of the oxidation of part of the waste, additional heat is generated to the heat supplied to the air, and the process of heating the waste is accelerated (the temperature begins to increase sharply), which leads to an intensification of the thermal decomposition of the waste and an increase in pressure in the reactor. The temperature in the reactor 18 is controlled according to the readings of the temperature sensor 24, and the pressure according to the readings of the pressure sensor 25.

При нагреве отходов до температуры 400°С начинается интенсивное термическое разложение их с образованием газообразной фазы и твердой фазы (твердых продуктов), что приводит к росту давления в реакторе 18. Для поддержания давления в реакторе в пределах 0,1-1,0 МПа открывают кран 38, и часть газовой фазы выводят из реактора 17 в конденсатор 37 по трубопроводу.When the waste is heated to a temperature of 400 ° C, they begin intensive thermal decomposition with the formation of a gaseous phase and a solid phase (solid products), which leads to an increase in pressure in the reactor 18. To maintain the pressure in the reactor within 0.1-1.0 MPa, open a valve 38, and part of the gas phase is withdrawn from the reactor 17 to the condenser 37 through a pipeline.

В конденсаторе 37 газообразную фазу охлаждают до температуры ниже 100°С путем теплообмена с циркулирующей через конденсатор 37 водой, которую в свою очередь охлаждают в воздушном теплообменнике 39 путем прокачки воздуха через теплообменник 39 с помощью вентилятора 40. Температуру газообразной фазы в конденсаторе 37 контролируют по показаниям датчика температуры 41. В конденсаторе 37 в результате охлаждения газообразной фазы образуется жидкая фаза и неконденсирующийся газ. Жидкую фазу подают в сепаратор 51, отделяют воду, которую через кран 52 подают в емкость 42 с фильтром, а жидкую фазу через кран 54 подают в накопитель 53.In the condenser 37, the gaseous phase is cooled to a temperature below 100 ° C by heat exchange with water circulating through the condenser 37, which in turn is cooled in the air heat exchanger 39 by pumping air through the heat exchanger 39 using the fan 40. The temperature of the gaseous phase in the condenser 37 is controlled according to the readings temperature sensor 41. In the condenser 37, as a result of cooling of the gaseous phase, a liquid phase and a non-condensable gas are formed. The liquid phase is supplied to the separator 51, water is separated, which is supplied through the valve 52 to the filter container 42, and the liquid phase is supplied through the valve 54 to the accumulator 53.

Неконденсирующийся газ через кран 32 подают в топку 28 и при этом снижают расход топлива, подаваемого из емкости 27 в топку 28. Сжигание неконденсирующихся газов позволяет снизить расход топлива, т.е. использовать энергию самих отходов для их термической переработки.Non-condensable gas is supplied through the valve 32 to the furnace 28 and at the same time the consumption of fuel supplied from the tank 27 to the furnace 28 is reduced. Combustion of non-condensable gases reduces fuel consumption, i.e. use the energy of the waste itself for its thermal processing.

Для предотвращения вторичных реакций между компонентами в газообразную фазу, циркулирующую в реакторе, подают водяной пар и устанавливают массовое соотношение водяного пара и газообразной фазы в пределах 1:(6,0-20,0). Для этого от парогенератора 29 через кран - расходомер 33 в пароперегреватель 34 с заданным расходом подают водяной пар. Пар перегревают до температуры 750-1150°С путем сжигания топлива в пароперегревателе 34, которое через кран 35 подают из емкости 27. Температуру перегрева пара контролируют по показаниям датчика температуры 36. Массовое содержание водяного пара и газообразной фазы контролируют по показаниям датчика 6 концентрации водяного пара в образующейся парогазовой смеси.To prevent secondary reactions between the components in the gaseous phase circulating in the reactor, water vapor is supplied and the mass ratio of water vapor and gaseous phase is set in the range 1: (6.0-20.0). To this end, steam is supplied from the steam generator 29 through a faucet-flow meter 33 to the superheater 34 with a predetermined flow rate. The steam is overheated to a temperature of 750-1150 ° C by burning fuel in a superheater 34, which is supplied from the tank 27 through the valve 35. The temperature of the steam superheat is monitored by the temperature sensor 36. The mass content of water vapor and the gaseous phase is controlled by the readings of the sensor 6 for water vapor concentration in the resulting vapor-gas mixture.

Поскольку тепло, необходимое для термической переработки органических отходов, в контейнер 6 с отходами подводится с теплоносителем, то для повышения эффективности процесса переработки необходимо подводить оптимальное количество тепла, т.е. расход теплоносителя должен быть оптимальным (минимально возможным).Since the heat necessary for the thermal processing of organic waste is supplied to the waste container 6 with a coolant, in order to increase the efficiency of the processing process, it is necessary to supply the optimum amount of heat, i.e. coolant flow rate should be optimal (minimum possible).

Циркуляционный поток теплоносителя в реакторе 18 устанавливают таким, чтобы его скорость в контейнере с отходами был в пределах 2-15 м/с. Для этого при заданной площади поперечного сечения контейнера 6 и пористости слоя отходов определяют пределы необходимого объемного расхода теплоносителя, при котором скорость потока теплоносителя в контейнере будет изменяться в пределах 2-15 м/с. Объемный расход теплоносителя поддерживают путем регулирования оборотов вентилятора 22 и контролируют по показаниям датчика расхода 26.The circulation flow of the coolant in the reactor 18 is set so that its speed in the waste container is within 2-15 m / s. For this, for a given cross-sectional area of the container 6 and the porosity of the waste layer, the limits of the necessary volumetric flow rate of the coolant are determined, at which the flow rate of the coolant in the container will vary within 2-15 m / s. The volumetric flow rate of the coolant is supported by controlling the speed of the fan 22 and is controlled by the readings of the flow sensor 26.

При термическом разложении органических отходов количество выделяющейся газообразной фазы возрастает во времени, достигает своего максимума и затем начинает снижаться. Момент полного прекращения выделения газообразной фазы соответствует моменту завершения процесса разложения отходов. Этот момент определяется следующим образом. Так как давление в реакторе 18 регулируют путем вывода части газообразной фазы из реактора через кран 38 в конденсатор 37, то с ростом количества выделяющейся газообразной фазы для поддержания давления в реакторе 18 открытие крана увеличивают до максимальной величины, а затем постепенно закрывают при падении количества выделяющейся газообразной фазы. Таким образом, момент полного закрытия крана 38 будет соответствовать моменту прекращения выхода газообразной фазы, т.е. моменту завершения процесса разложения отходов.During the thermal decomposition of organic waste, the amount of gaseous phase released increases in time, reaches its maximum, and then begins to decrease. The moment of complete cessation of the evolution of the gaseous phase corresponds to the moment of completion of the decomposition of waste. This moment is defined as follows. Since the pressure in the reactor 18 is regulated by withdrawing a part of the gaseous phase from the reactor through the valve 38 to the condenser 37, with the increase in the amount of gaseous phase released to maintain the pressure in the reactor 18, the opening of the valve is increased to a maximum value and then gradually closed when the amount of gaseous gas is released phase. Thus, the moment of complete closing of the valve 38 will correspond to the moment of the termination of the exit of the gaseous phase, i.e. the moment the waste decomposition process is completed.

После завершения процесса термического разложения органических отходов открывают кран 38 и снижают давление в реакторе до атмосферного путем вывода остаточной газообразной фазы из реактора 18 в конденсатор 37, а затем с помощью двигателя 13 открывают шлюзовой затвор 14 и транспортером 11 контейнер 6 перемещают из реактора 18 в камеру 8, после чего затвор 14 закрывают.After the process of thermal decomposition of organic waste is completed, the valve 38 is opened and the pressure in the reactor is reduced to atmospheric by withdrawing the residual gaseous phase from the reactor 18 to the condenser 37, and then, using the engine 13, the lock gate 14 is opened and the conveyor 11 moves the container 6 from the reactor 18 to the chamber 8, after which the shutter 14 is closed.

Из емкости с водой 42 через кран 43 с помощью насоса 44 в форсунки 16 подают воду и распыляют ее над контейнером 6. Вода попадает в контейнер, орошает твердую фазу, нагревается и испаряется, в результате чего контейнер и твердая фаза охлаждаются.Water is supplied from the water tank 42 through the valve 43 using the pump 44 to the nozzles 16 and sprayed over the container 6. Water enters the container, irrigates the solid phase, heats and evaporates, as a result of which the container and solid phase are cooled.

Образующийся водяной пара через клапан 15 из камеры 8 выходит в реактор 18 и затем поступает в конденсатор 37, где конденсируется.The resulting water vapor through the valve 15 from the chamber 8 goes into the reactor 18 and then enters the condenser 37, where it condenses.

Температуру охлаждения контейнера 6 и твердой фазы контролируют по показаниям датчика температуры 17 и при достижении температуры, равной 100-140°С, распыление воды прекращают.The cooling temperature of the container 6 and the solid phase is controlled according to the readings of the temperature sensor 17 and when the temperature reaches 100-140 ° C, the spraying of water is stopped.

С помощью двигателя 10 открывают шлюзовой затвор 9 камеры 8, включают транспортер 11 и контейнер 6 по рельсам 12 выводят из камеры 8 и устанавливают его над бункером выгрузки 45. Поворачивают перфорированное дно 7, и твердая фаза под действием собственного веса вываливается в бункер выгрузки 45. После выгрузки твердой фазы перфорированное дно 7 поворачивают в исходное положение, и в контейнер 6 загружают отходы.Using the engine 10, the lock gate 9 of the chamber 8 is opened, the conveyor 11 is turned on, and the container 6 is removed from the chamber 8 along the rails 12 and placed above the discharge hopper 45. The perforated bottom 7 is turned and the solid phase falls out into the discharge hopper 45 under the influence of its own weight. After unloading the solid phase, the perforated bottom 7 is turned to its original position, and waste is loaded into the container 6.

С помощь ленточного транспортера 46 твердую фазу подают в мельницу 47, где ее размалывают, после чего подают в магнитный сепаратор 48 и отделяют металл от углеродистого остатка. Металл подают в накопитель 49, а углеродистый остаток подают в накопитель 50.Using a conveyor belt 46, the solid phase is fed to a mill 47, where it is ground, then fed to a magnetic separator 48 and the metal is separated from the carbon residue. The metal is fed to the accumulator 49, and the carbon residue is fed to the accumulator 50.

Как вариант исполнения, устройство может быть выполнено еще с одним накопителем с весовым дозатором, транспортером для загрузки еще одного контейнера, выполненного с перфорированным дном, камерой, которые выполнены аналогично и имеют аналогичные с перечисленными выше признаки. Работа устройства с дополнительными элементами аналогична и осуществляется по окончании работы одного из них.As an embodiment, the device can be made with yet another drive with a weight dispenser, a conveyor for loading another container made with a perforated bottom, a camera, which are made in the same way and have the same features listed above. The operation of the device with additional elements is similar and is carried out at the end of one of them.

ПримерExample

Из накопителя 1 через весовой дозатор (весы) 2 в бункер - смеситель 3 подают 100 кг измельченных до размеров 50 мм изношенных шин и подают 100 кг отсортированных (удалены металл, стекло, камни) бытовых отходов, которые содержат 35 кг полиэтилена, 30 кг древесины, 5 кг текстиля, 5 кг кожи, 25 кг бумаги. В бункере - смесителе 3 с помощью мешалки 4 отходы перемешивают до равномерного распределения компонентов в образующейся смеси. Далее полученную смесь в количестве 200 кг с помощью транспортера 5 загружают в контейнер 6 до полного заполнения контейнера, что контролируют визуально. С помощью двигателя 10 открывают затвор 9 камеры 10, включают транспортер 11, и контейнер 6 по рельсам 12 подают в камеру 8 и устанавливают его там. После этого затвор 9 закрывают, и таким образом камеру герметизируют. С помощью двигателя 13 открывают путем смещения в сторону шлюзовой затвор 14 и транспортером 11 контейнер 6 с отходами из камеры 8 перемещают в реактор 18 и устанавливают его там. Затем затвор 14 закрывают, в результате чего реактор герметизируется.From drive 1 through a weighing batcher (scales) 2 into the hopper - mixer 3 serves 100 kg of worn tires crushed to sizes of 50 mm and serves 100 kg of sorted (removed metal, glass, stones) household waste that contains 35 kg of polyethylene, 30 kg of wood , 5 kg of textile, 5 kg of leather, 25 kg of paper. In the bunker - mixer 3 using a mixer 4, the waste is mixed until the components are evenly distributed in the resulting mixture. Next, the resulting mixture in an amount of 200 kg using the conveyor 5 is loaded into the container 6 until the container is completely filled, which is controlled visually. Using the engine 10, the shutter 9 of the chamber 10 is opened, the conveyor 11 is turned on, and the container 6 is fed along the rails 12 into the chamber 8 and installed there. After that, the shutter 9 is closed, and thus the chamber is sealed. Using the engine 13, open by moving to the side of the lock gate 14 and the conveyor 11, the container 6 with the waste from the chamber 8 is moved to the reactor 18 and set it there. Then the shutter 14 is closed, as a result of which the reactor is sealed.

Контейнер 6 с отходами устанавливают таким образом, что газоход 19 своим входом 20 герметично подключается к верхней части контейнера 6 (контейнер при перемещении въезжает под газоход 19 и стыкуется верхней частью (по периметру ее) с газоходом).The waste container 6 is installed in such a way that the gas duct 19 through its inlet 20 is hermetically connected to the upper part of the container 6 (the container enters under the gas duct 19 when moving and joins the upper part (along its perimeter) with the gas duct).

Из емкости 27 в топку 28 с расходом 30 кг/ч подают жидкое топливо и сжигают, а продукты сгорания с расходом 330 кг/ч подают в теплообменник 21 реактора 18. Проходя через теплообменник 21, продукты сгорания топлива нагревают боковые стенки реактора 18 до температуры 750°С, что контролируют по показаниям датчика температуры 23.Liquid fuel is supplied from the tank 27 to the furnace 28 with a flow rate of 30 kg / h and burned, and the combustion products with a flow rate of 330 kg / h are fed into the heat exchanger 21 of the reactor 18. Passing through the heat exchanger 21, the fuel combustion products heat the side walls of the reactor 18 to a temperature of 750 ° C, which is controlled by the temperature sensor 23.

Из теплообменника 21 продукты сгорания с расходом 330 кг/ч подают в топку парогенератора 29, а затем с помощью дымососа 30 продукты сгорания выводят в дымовую трубу 31. Это позволят использовать теплоту продуктов сгорания топлива для получения водяного пара и одновременно снизить их температуру до 150°С перед выбросом в дымовую трубу, чтобы исключить выброс тепла в окружающую среду, т.е. повысить эффективность использования топлива. Так как из теплообменника 21 продукты сгорания выходят с температурой 750°С, а в дымовую трубу 31 выбрасываются при температуре 150°С, то количество тепла Q_п, которое используется в парогенераторе 29 для получения водяного пара, будет равно:From the heat exchanger 21, the products of combustion with a flow rate of 330 kg / h are fed into the furnace of the steam generator 29, and then with the help of a smoke exhauster 30, the products of combustion are discharged into the chimney 31. This will allow the heat of the products of combustion of fuel to be used to produce water vapor and at the same time reduce their temperature to 150 ° C before being discharged into the chimney, in order to exclude the release of heat into the environment, i.e. increase fuel efficiency. Since the combustion products exit the heat exchanger 21 with a temperature of 750 ° C, and are emitted into the chimney 31 at a temperature of 150 ° C, the amount of heat Q _p that is used in the steam generator 29 to produce water vapor will be equal to:

Q_п=С_п.с.М_п.с.(Т_т-Т_д.т.)=(1,2 кДж/кг°С) 330 кг/ч (750°С-150°С)=237600 кДж/ч, Q _p = C _p.s. M _ps (T _t -T _dt ) = (1.2 kJ / kg ° C) 330 kg / h (750 ° C-150 ° C) = 237600 kJ / h

где С_п.с.=1,2 кДж/кг°С - удельная теплоемкость продуктов сгорания;where C _ps = 1.2 kJ / kg ° C - specific heat of combustion products;

М_п.с.=330 кг/ч - расход продуктов сгорания;M _ps = 330 kg / h - consumption of combustion products;

Т_т=750°С - температура продуктов сгорания, подаваемых в парогенератор;T _t = 750 ° C - the temperature of the combustion products supplied to the steam generator;

Т_д.т.=150°С - температура продуктов сгорания, выбрасываемых в дымовую трубу.T _dt = 150 ° С - temperature of combustion products emitted into the chimney.

В современных парогенераторах удельный расход тепла на производство 1 кг водяного пара не превышает q_пара=3500 кДж/кг. В нашем случае за счет использования тепла продуктов сгорания может производиться в парогенераторе следующее количество водяного пара:In modern steam generators, the specific heat consumption for the production of 1 kg of water vapor does not exceed q _steam = 3500 kJ / kg. In our case, by using the heat of the combustion products, the following amount of water vapor can be produced in the steam generator:

М_пара=Q_п/q_пара=(237600 кДж/ч)/(3500 кДж/кг)=68 кг/чM _pair = Q _p / q _pair = (237600 kJ / h) / (3500 kJ / kg) = 68 kg / h

Одновременно с подачей продуктов сгорания в теплообменник 21 включают вентилятор 22 и создают циркуляционный поток воздушной среды в реакторе. Воздух, который присутствует в реакторе на начальном этапе переработки отходов, под действием вентилятора 22 через перфорированное дно 7 контейнера 6 затягивается в контейнер 6, проходит через слой отходов, выбрасывается через выход 20 газохода 19 в верхнюю часть реактора термолиза 18, протекает в пространстве между стенками контейнера 6 и стенками реактора 18 и вновь поступает через перфорированное дно 7 в контейнер 6. Проходя в пространстве между стенками, воздух интенсифицирует конвективную передачу (за счет образования турбулентного потока) от нагретых стенок теплообменника к станкам контейнера 8.Simultaneously with the supply of combustion products to the heat exchanger 21, a fan 22 is turned on and a circulating air flow in the reactor is created. The air that is present in the reactor at the initial stage of waste processing, under the influence of the fan 22, is drawn into the container 6 through the perforated bottom 7 of the container 6, passes through the waste layer, is discharged through the outlet 20 of the gas duct 19 to the upper part of the thermolysis reactor 18, flows in the space between the walls container 6 and the walls of the reactor 18 and again enters through the perforated bottom 7 into the container 6. Passing in the space between the walls, the air intensifies convective transmission (due to the formation of a turbulent flow ) from the heated walls of the heat exchanger to the machines of the container 8.

Одновременно воздух в результате теплообмена со стенками теплообменника 21 нагревается до температуры 750°С и переносит тепло от теплообменника непосредственно к отходам в контейнере 6, в результате чего отходы нагреваются и при достижении температуры 275°С начинается термическое разложение резины, древесины, бумаги с выделением газообразной фазы. Температуру нагрева теплоносителя контролируют по показаниям датчика температуры 24 (она соответствует температуре в реакторе), а регулируют путем изменения оборотов вентилятора 22. Давление в реакторе контролируют по показаниям датчика давления 25.At the same time, as a result of heat exchange with the walls of the heat exchanger 21, the air is heated to a temperature of 750 ° C and transfers heat from the heat exchanger directly to the waste in the container 6, as a result of which the waste heats up and when the temperature reaches 275 ° C, the thermal decomposition of rubber, wood, and paper begins to produce gaseous phase. The heating temperature of the coolant is controlled by the temperature sensor 24 (it corresponds to the temperature in the reactor), and is controlled by changing the speed of the fan 22. The pressure in the reactor is controlled by the pressure sensor 25.

При дальнейшем нагреве отходов до температуры 400°С начинается интенсивное термическое разложение всех составляющих смеси отходов с образованием газообразной фазы и твердой фазы (твердых продуктов), что приводит к росту давления в реакторе 18. Для поддержания давления 0,1 МПа в реакторе открывают кран 38, и часть газообразной фазы выводят из реактора 18 в конденсатор 37.Upon further heating of the waste to a temperature of 400 ° C, an intensive thermal decomposition of all components of the waste mixture begins with the formation of a gaseous phase and a solid phase (solid products), which leads to an increase in pressure in the reactor 18. To maintain a pressure of 0.1 MPa, the valve 38 is opened in the reactor , and part of the gaseous phase is withdrawn from the reactor 18 to the capacitor 37.

В конкретном примере полное разложение смеси отходов завершается в течение 3600 с, а количество выделившейся газообразной фазы для компонентов смеси составит следующие величины: резиновые отходы - 40 кг; полиэтилен - 28 кг; древесина - 21 кг; текстиль - 3 кг; кожа - 3 кг; бумага - 20 кг. Общее количество выделившейся газообразной фазы составит величину 115 кг, а количество образующейся твердой фазы (твердых продуктов) будет равно 200 кг - 115 кг=85 кг.In a specific example, the complete decomposition of the waste mixture is completed within 3600 s, and the amount of gaseous phase released for the components of the mixture will be as follows: rubber waste - 40 kg; polyethylene - 28 kg; wood - 21 kg; textiles - 3 kg; skin - 3 kg; paper - 20 kg. The total amount of gaseous phase released will be 115 kg, and the amount of solid phase (solid products) formed will be 200 kg - 115 kg = 85 kg.

В конденсаторе 37 газообразную фазу охлаждают до температуры ниже 100°С путем теплообмена с циркулирующей через конденсатор 37 водой, которую в свою очередь охлаждают в воздушном теплообменнике 39 путем прокачки воздуха через теплообменник с помощью вентилятора 40. Температуру охлаждения газообразной фазы контролируют по показаниям датчика температуры 41. В конденсаторе 37 в результате охлаждения газообразной фазы образуется жидкая фаза и неконденсирующийся газ.In the condenser 37, the gaseous phase is cooled to a temperature below 100 ° C by heat exchange with water circulating through the condenser 37, which, in turn, is cooled in the air heat exchanger 39 by pumping air through the heat exchanger using the fan 40. The cooling temperature of the gaseous phase is monitored by the temperature sensor 41 In the condenser 37, as a result of cooling of the gaseous phase, a liquid phase and a non-condensable gas are formed.

В данном примере при охлаждении 115 кг газообразной фазы образуется 65 кг жидкой фазы и 50 кг неконденсирующихся газов, которые содержат в своем составе водород, метан, оксид углерода, этилен, водяной пар, диоксид углерода и др., т.е. образуется горючий газ, удельная теплота сгорания которого составляет 20 МДж/кг.In this example, when cooling 115 kg of the gaseous phase, 65 kg of the liquid phase and 50 kg of non-condensable gases are formed, which contain hydrogen, methane, carbon monoxide, ethylene, water vapor, carbon dioxide, etc., i.e. a combustible gas is formed, the specific heat of combustion of which is 20 MJ / kg.

Жидкую фазу в количестве 65 кг подают в сепаратор 51, отделяют воду в количестве 20 кг, которую через кран 52 подают в емкость 42 с фильтром, а жидкую фазу в количестве 45 кг через кран 54 подают в накопитель 53. Неконденсирующийся газ через кран 32 в количестве 50 кг подают в топку 28 и сжигают. Сжигание 50 кг неконденсирующихся газов с удельной теплотой сгорания 20 МДж/кг эквивалентно сжиганию 25 кг жидкого топлива с удельной теплотой сгорания 40 МДж/кг.The liquid phase in the amount of 65 kg is fed to the separator 51, the water in the amount of 20 kg is separated, which is supplied through the valve 52 to the filter container 42, and the liquid phase in the amount of 45 kg is fed through the valve 54 to the accumulator 53. Non-condensing gas through the valve 32 into the amount of 50 kg is fed into the furnace 28 and burned. The burning of 50 kg of non-condensable gases with a specific calorific value of 20 MJ / kg is equivalent to burning 25 kg of liquid fuel with a specific calorific value of 40 MJ / kg.

Сжигание неконденсирующихся газов позволяет снизить расход топлива с 30 кг/ч до 5 кг/ч, которое подают из емкости 27 в топку 28.The combustion of non-condensable gases allows to reduce fuel consumption from 30 kg / h to 5 kg / h, which is fed from the tank 27 to the furnace 28.

Для предотвращения вторичных реакций между компонентами в газообразную фазу, циркулирующую в реакторе 18, подают водяной пар и устанавливают массовое соотношение водяного пара и газообразной фазы в пределах 1: 6,0. Для этого от парогенератора 29 через кран - расходомер 33 в пароперегреватель 34 подают водяной пар. Пар перегревают до температуры 750°С путем сжигания топлива в пароперегревателе 34, которое через кран 35 подают из емкости 27. Температуру перегрева пара контролируют по показаниям датчика температуры 36. Массовое содержание водяного пара и газообразной фазы контролируют по показаниям датчика 6 концентрации водяного пара в образующейся парогазовой смеси.To prevent secondary reactions between the components in the gaseous phase circulating in the reactor 18, water vapor is supplied and the mass ratio of water vapor and gaseous phase is set within 1: 6.0. For this, steam is supplied from the steam generator 29 through a faucet-flow meter 33 to the superheater 34. The steam is superheated to a temperature of 750 ° C by burning fuel in a superheater 34, which is supplied from the tank 27 through the valve 35. The temperature of the steam superheat is monitored by the temperature sensor 36. The mass content of water vapor and the gaseous phase is controlled by the readings of the sensor 6 for the concentration of water vapor in the resulting gas-vapor mixture.

В данном примере образуется 115 кг газообразной фазы, а значит, для установления массового соотношения 1: 6,0 потребуется 19,17 кг водяного пара.In this example, 115 kg of the gaseous phase are formed, which means that 19.17 kg of water vapor will be required to establish a mass ratio of 1: 6.0.

Циркуляционный поток теплоносителя в реакторе устанавливают таким, чтобы его скорость в контейнере с отходами была в пределах 2 м/с. Пусть площадь поперечного сечения контейнера составляет 1 м², а пористость слоя отходов в контейнере составляет 0,40. Следовательно, площадь сечения каналов для течения теплоносителя через слой отходов в контейнере составит величину S=0,40 м². В этом случае объемный расход теплоносителя будет равен V=2 м/с×0,40 м²=0,8 м³/с. Объемный расход теплоносителя, равный 0,8 м³/с, поддерживают путем регулирования оборотов вентилятора 22 и контролируют по показаниям датчика расхода 56.The circulation flow of the coolant in the reactor is set so that its velocity in the waste container is within 2 m / s. Let the container cross-sectional area be 1 m ² and the porosity of the waste layer in the container be 0.40. Therefore, the cross-sectional area of the channels for the flow of coolant through the waste layer in the container will be S = 0.40 m ² . In this case, the volumetric flow rate of the coolant will be equal to V = 2 m / s × 0.40 m ² = 0.8 m ³ / s. The volumetric flow rate of the coolant equal to 0.8 m ³ / s is maintained by adjusting the speed of the fan 22 and is controlled by the readings of the flow sensor 56.

При термическом разложении органических отходов количество выделяющейся газообразной фазы возрастает во времени, достигает своего максимума и затем начинает снижаться. Момент полного прекращения выделения газообразной фазы соответствует моменту завершения процесса разложения отходов. Этот момент определяется следующим образом. Так как давление в реакторе 18 регулируют путем вывода части газообразной фазы из реактора 18 через кран 38 в конденсатор 37, то с ростом количества выделяющейся газообразной фазы для поддержания давления в реакторе 18 открытие крана увеличивают до максимальной величины, а затем постепенно закрывают при падении количества выделяющейся газообразной фазы. Таким образом, момент полного закрытия крана 38 будет соответствовать моменту прекращения выхода газообразной фазы, т.е. моменту завершения процесса разложения отходов.During the thermal decomposition of organic waste, the amount of gaseous phase released increases in time, reaches its maximum, and then begins to decrease. The moment of complete cessation of the evolution of the gaseous phase corresponds to the moment of completion of the decomposition of waste. This moment is defined as follows. Since the pressure in the reactor 18 is regulated by withdrawing a part of the gaseous phase from the reactor 18 through the valve 38 to the condenser 37, with the increase in the amount of the gaseous phase released to maintain the pressure in the reactor 18, the opening of the valve is increased to a maximum value and then gradually closed when the amount of released gaseous phase. Thus, the moment of complete closing of the valve 38 will correspond to the moment of the termination of the exit of the gaseous phase, i.e. the moment the waste decomposition process is completed.

Из емкости с водой 42 через кран 43 с помощью насоса 44 в форсунки 16 подают воду и распыляют ее над контейнером 6 в количестве 25 кг. Вода попадает в контейнер, орошает твердую фазу, нагревается и испаряется, в результате чего контейнер и твердая фаза охлаждаются.From the water tank 42 through the valve 43 using the pump 44, water is supplied to the nozzles 16 and sprayed over the container 6 in an amount of 25 kg. Water enters the container, irrigates the solid phase, heats up and evaporates, as a result of which the container and the solid phase are cooled.

Образующийся водяной пар через клапан 15 в количестве 25 кг из камеры 8 выходит в реактор 18 и затем поступает в конденсатор 37, где конденсируется.The resulting water vapor through the valve 15 in an amount of 25 kg from the chamber 8 goes into the reactor 18 and then enters the condenser 37, where it condenses.

Температуру охлаждения контейнера 6 и твердой фазы контролируют по показаниям датчика температуры 17, и при достижении температуры, равной 100°С, распыление воды прекращают.The cooling temperature of the container 6 and the solid phase is controlled by the readings of the temperature sensor 17, and when the temperature reaches 100 ° C, the spraying of water is stopped.

С помощью двигателя 10 открывают шлюзовой затвор 9 камеры 10, включают транспортер 11 и контейнер 6 по рельсам 12 выводят из камеры 8 и устанавливают его над бункером выгрузки 45. Поворачивают перфорированное дно 7, и твердая фаза под действием собственного веса в количестве 85 кг вываливается в бункер выгрузки 45. После выгрузки твердой фазы перфорированное дно 7 поворачивают в исходное положение, и в контейнер 6 загружают отходы.Using the engine 10, the lock gate 9 of the chamber 10 is opened, the conveyor 11 is turned on, and the container 6 is removed from the chamber 8 along the rails 12 and placed above the discharge hopper 45. The perforated bottom 7 is turned and the solid phase falls out under the action of its own weight in the amount of 85 kg into discharge hopper 45. After unloading the solid phase, the perforated bottom 7 is turned to its original position, and waste is loaded into the container 6.

С помощь ленточного транспортера 46 твердую фазу подают в мельницу 47, где ее размалывают до частиц 1-5 мм, после чего подают в магнитный сепаратор 48 и отделяют металл в количестве 8 кг от углеродистого остатка. Металл подают в накопитель 49, а углеродистый остаток в количестве 77 кг подают в накопитель 50.Using a conveyor belt 46, the solid phase is fed to a mill 47, where it is ground to particles of 1-5 mm, then fed to a magnetic separator 48 and the metal is separated in an amount of 8 kg from the carbon residue. The metal is fed to the accumulator 49, and the carbon residue in the amount of 77 kg is fed to the accumulator 50.

Таким образом заявленное изобретение позволяет снизить энергетические затраты на переработку органических отходов, снизить выбросы в окружающую среду и повысить качество получаемых продуктов переработки отходов.Thus, the claimed invention allows to reduce energy costs for the processing of organic waste, reduce emissions into the environment and improve the quality of the resulting waste products.

Claims

1. A method of processing organic waste, including the supply of waste to the reactor, their thermolysis in the reactor in a coolant passing through the waste layer with the formation of a gaseous and solid phases, the withdrawal of the gaseous phase from the reactor, its cooling, separation of the liquid phase condensed by cooling the gaseous phase, burning the non-condensed gaseous phase, withdrawing the solid phase from the reactor at the end of the thermolysis process, cooling it, unloading the solid phase from the container and its magnetic treatment, characterized in that as the heat carrier use a gaseous mixture of combustion products entering the heat exchanger and air in the reactor, while the heat carrier is heated to a temperature of 750-1150 ° C and passed through the waste layer at a speed of 2-15 m / s at a pressure in the reactor of 0, 1-1.0 MPa.

2. The method according to claim 1, characterized in that steam is supplied to the gaseous phase in the reactor in a weight ratio of water vapor to gaseous phase in the mixture within the range of 1: (6-20).

3. The method according to any one of claims 1 and 2, characterized in that the products of combustion of the non-condensed gaseous phase are used as additional fuel to obtain a coolant.

4. A device for processing organic waste, comprising a reactor with a heat exchanger and a fan, a chamber with gates, a container in communication with the waste storage device, a solid waste bin connected to the container and connected to a conveyor belt connected in series with the mill and the magnetic separator, the reactor is in communication with a steam generator, a furnace and a condenser, and the container has the ability to move into and out of the reactor through the gates of the chamber, characterized in that it further comprises a gas duct To remove air from the container into the reactor, the heat exchanger is made in the form of double side walls of the reactor and communicated with the furnace; as a heat carrier, a gaseous mixture of combustion products entering the heat exchanger and air in the reactor is used, while the gas outlet is located in the reactor and has the possibility airtight connection at the entrance to the upper part of the container when placing the container in the reactor, the fan is located in the upper part of the reactor, the container is made with a perforated bottom and can be moved sn Chal into the chamber, and then into the reactor apparatus to aid movement.

5. The device according to claim 4, characterized in that the device for moving the container is made in the form of a rail connected to a conveyor.