RU2523322C2 - Device for thermal catalytic utilisation of wastes - Google Patents
Device for thermal catalytic utilisation of wastes Download PDFInfo
- Publication number
- RU2523322C2 RU2523322C2 RU2012132753/03A RU2012132753A RU2523322C2 RU 2523322 C2 RU2523322 C2 RU 2523322C2 RU 2012132753/03 A RU2012132753/03 A RU 2012132753/03A RU 2012132753 A RU2012132753 A RU 2012132753A RU 2523322 C2 RU2523322 C2 RU 2523322C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- pyrolysis
- waste
- reactor
- installation
- gas
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к области переработки и утилизации путем каталитического пиролиза бытовых, сельскохозяйственных и промышленных отходов, содержащих древесину, полимерные соединения и углеводороды.The invention relates to the field of processing and utilization by catalytic pyrolysis of household, agricultural and industrial wastes containing wood, polymer compounds and hydrocarbons.
Изобретение может использоваться в промышленных целях и в коммунальном хозяйстве при обезвреживании и утилизации отходов, складируемых на свалках, для получения ценных целевых продуктов в виде пирокарбона, а также различных фракций жидких углеводородов с извлечением черных и цветных металлов и получения сырья для строительных и дорожных работ.The invention can be used for industrial purposes and in public utilities for the neutralization and disposal of waste stored in landfills, to obtain valuable target products in the form of pyrocarbon, as well as various fractions of liquid hydrocarbons with the extraction of ferrous and non-ferrous metals and to obtain raw materials for construction and road works.
Известен ряд методов переработки бытовых отходов в режиме горения. Более перспективными являются методы, основанные на предварительной газификации бытовых отходов с получением топливного газа, который намного легче очистить, чем дымовые газы, хотя бы вследствие многократно меньшего объема первого. Одним из наиболее эффективных методов переработки мусора, содержащего полимерные отходы, является пиролиз - термическая деструкция с ограничением доступа кислорода для горения.A number of methods are known for the processing of household waste in the combustion mode. More promising are methods based on the preliminary gasification of household waste to produce fuel gas, which is much easier to clean than flue gases, if only because of the much smaller volume of the first. One of the most effective methods for processing waste containing polymer waste is pyrolysis - thermal degradation with limited access to oxygen for combustion.
Конечные продукты пиролиза представляют собой сырье - черные и цветные металлы и другие энергоносители - пирогенное печное топливо, генераторный газ и древесный уголь.The final products of pyrolysis are raw materials - ferrous and non-ferrous metals and other energy sources - fired furnace fuel, generator gas and charcoal.
Конденсация жидких углеводородов, и водяного пара, резко сокращает объем дымовых газов и выбросов в атмосферу. Поэтому пиролиз требует значительно меньших затрат на создание системы очистки отходящих газов, образующихся при традиционном сжигании органических соединений.Condensation of liquid hydrocarbons and water vapor dramatically reduces the amount of flue gas and air emissions. Therefore, pyrolysis requires significantly lower costs for the creation of a system for purification of exhaust gases generated during the traditional combustion of organic compounds.
Горение отходов происходят в режиме «таяния» или тления. Низкие линейные скорости газового потока в реакторе и его фильтрация через слой перерабатываемого материала обеспечивают крайне низкий выброс пылевых частиц с выносимым продуктом - газом.Waste burning occurs in the mode of "melting" or smoldering. The low linear velocity of the gas stream in the reactor and its filtration through the layer of the processed material provide an extremely low emission of dust particles with the product removed - gas.
При газификации происходит частичное разложение азотсодержащих органических соединений в безкислородной среде, что дает меньшее количество окислов азота в дымовых газах.During gasification, a partial decomposition of nitrogen-containing organic compounds occurs in an oxygen-free environment, which gives a smaller amount of nitrogen oxides in flue gases.
В процессе газификации за счет длительного пребывания токсичных веществ в зоне окисления (десятки минут), при недостатке кислорода и умеренной температуре ≈400-500°С происходит разложение сложных циклических соединений с получением газогенераторного газа, содержащего водород и угарный газ.In the process of gasification due to the long stay of toxic substances in the oxidation zone (tens of minutes), with a lack of oxygen and a moderate temperature of ≈400-500 ° С, complex cyclic compounds decompose to produce a gas-generating gas containing hydrogen and carbon monoxide.
Предлагаемый способ утилизации мусора, резко сокращает вредные выбросы в атмосферу. Режим пиролиза (температура, долевое соотношение компонентов катализатора горения и др.) определяется в каждом конкретном случае в зависимости от состава смеси отходов.The proposed method of waste disposal, dramatically reduces harmful emissions. The pyrolysis mode (temperature, proportion of the components of the combustion catalyst, etc.) is determined in each case depending on the composition of the waste mixture.
В результате пиролиза соединения сложной органической структуры, из которых состоят полимерные материалы, преобразуются в более простые нетоксичные соединения. Эти соединения парафинового (метанового), олефинового, циклического, ароматического и гетероциклического ряда. Эта смесь жидких углеводородов является готовой товарной продукцией - пирогенным печным топливом.As a result of pyrolysis, the compounds of the complex organic structure that make up the polymeric materials are converted into simpler, non-toxic compounds. These compounds are paraffinic (methane), olefinic, cyclic, aromatic and heterocyclic. This mixture of liquid hydrocarbons is a finished commodity product - pyrogenic stove fuel.
Для подавления выбросов в атмосферу галогенсодержащих продуктов, серы и фосфора процесс горения происходит при участии катализаторов горения. Катализаторы горения вводятся в соотношении 0,01-3,0% от веса отходов. Катализаторами горения служат, в основном, гидроокиси и окиси щелочных и щелочноземельных металлов (Li, Na, К, Mg/ Ca), как в виде порошка, так и разведенные в воде. Катализаторы горения связывают основную массу галогенов - ртуть, серу и фосфор - в виде нелетучих соединений в шлаке. Унесенные с золой уноса соединения галогенов ртути, серы и фосфора осаждаются в циклоне и электростатическом фильтре.To suppress emissions of halogen-containing products, sulfur and phosphorus into the atmosphere, the combustion process occurs with the participation of combustion catalysts. Combustion catalysts are introduced in a ratio of 0.01-3.0% of the weight of the waste. The combustion catalysts are mainly hydroxides and oxides of alkali and alkaline earth metals (Li, Na, K, Mg / Ca), both in powder form and diluted in water. Combustion catalysts bind the bulk of the halogens - mercury, sulfur and phosphorus - in the form of non-volatile compounds in the slag. The halogen compounds of mercury, sulfur and phosphorus carried out with fly ash are deposited in a cyclone and an electrostatic filter.
Высокая влажность мусора и недостаток кислорода не позволяет развиться высокой температуре в газогенераторе. Низкая температура горения подавляет процессы образования соединений азота. Как только в газогенераторе испарится вся влага и температура горения начинает расти, в каталитические испарители подается пирогенная вода с растворенными в ней гидроокисями и окисями щелочных и щелочноземельных металлов (Li, Na, К, Mg, Ca). Образующийся водяной пар способствует синтезу генераторного газа и подавлению дымообразования. Летучие соединения щелочных и щелочноземельных металлов попадают совместно с паром в очаг горения, где связывают основную массу галогенов - серу и фосфор в виде нелетучих соединений в шлаке. Аэрозоль углерода частично осаждается с жидкими углеводородами, частично осаждается в циклоне и полностью осаждается в электростатическом фильтре.High humidity of the garbage and lack of oxygen does not allow the development of high temperature in the gas generator. Low combustion temperatures inhibit the formation of nitrogen compounds. As soon as all the moisture has evaporated in the gas generator and the combustion temperature begins to increase, pyrogenic water with dissolved hydroxides and alkali and alkaline earth metal oxides (Li, Na, K, Mg, Ca) is fed into the catalytic evaporators. The resulting water vapor contributes to the synthesis of the generator gas and the suppression of smoke formation. Volatile compounds of alkali and alkaline earth metals, together with steam, enter the combustion zone, where the bulk of the halogens, sulfur and phosphorus, are bound in the form of non-volatile compounds in the slag. Carbon aerosol is partially precipitated with liquid hydrocarbons, partially precipitated in a cyclone, and completely precipitated in an electrostatic filter.
Степень обезвреживания дымовых газов в газогенераторном процессе увеличивается примерно в 1000 раз по сравнению с обычным сжиганием. Глубина разложения отходов регулируется подачей воздуха в газогенератор и введением катализаторов горения в топливо и каталитический испаритель.The degree of neutralization of flue gases in the gas generation process increases by about 1000 times compared with conventional combustion. The depth of decomposition of the waste is regulated by the air supply to the gas generator and the introduction of combustion catalysts into the fuel and the catalytic evaporator.
Известно устройство для газификации бытовых и промышленных отходов (Baur A. Atzger J. - Energiegewinnung ans Kunststoffabfallen-Kunststoffe, 73 /1983/, 7, 349-351), содержащее горизонтальный корпус, средства для подачи сырья и выгрузки коксозольного остатка, расположенную снаружи корпуса обогревательную камеру, в которую подаются дымовые газы из выносного топочного устройства, снабженного средствами для подачи и сжигания топлива, подачи воздуха и вывода продуктов сгорания.A device for the gasification of domestic and industrial waste (Baur A. Atzger J. - Energiegewinnung ans Kunststoffabfallen-Kunststoffe, 73/1983 /, 7, 349-351), containing a horizontal housing, means for supplying raw materials and unloading coke residue, located outside the housing a heating chamber into which flue gases are supplied from an external combustion device equipped with means for supplying and burning fuel, air supply and exhaust products.
Недостатком данного устройства является то, что при влажном сырье в нем трудно обеспечить эффективные сушку и пиролиз только за счет внешнего обогрева корпуса газовым теплоносителем из-за плохих условий теплопередачи через стенку. При этом существует предельное значение влажности исходного сырья, выше которой данный процесс вообще неосуществим из-за необходимости увеличения теплообменной поверхности аппарата или температуры его стенок до нереальных значений.The disadvantage of this device is that with wet raw materials it is difficult to ensure effective drying and pyrolysis only due to external heating of the body with a gas coolant due to poor heat transfer conditions through the wall. At the same time, there is a limit value for the humidity of the feedstock, above which this process is generally not feasible because of the need to increase the heat-exchange surface of the apparatus or the temperature of its walls to unrealistic values.
Известно устройство для переработки твердых отходов по патенту РФ №2076272, содержащее горизонтально расположенный корпус, средства для подачи сырья и выгрузки коксозольного остатка, расположенную снаружи корпуса обогревательную камеру с топкой и средствами для подачи и сжигания топлива, подачи воздуха и вывода продуктов сгорания, снабженную разновеликими подвижными перемычками, прикрепленными к верхней стенке корпуса, делящими его внутренний объем на зоны сушки, пиролиза и дожигания, причем верхняя часть зоны дожигания соединена внешним каналом с нижней частью зоны пиролиза; верхняя часть зоны пиролиза соединена внешним каналом с нижней частью зоны сушки, а верхняя часть зоны сушки соединена внешним каналом с топкой.A device for processing solid waste according to the patent of the Russian Federation No. 2076272 is known, containing a horizontally located housing, means for supplying raw materials and unloading coke residue, a heating chamber located on the outside of the housing with a furnace and means for supplying and burning fuel, air supply and output of combustion products, equipped with different sizes movable jumpers attached to the upper wall of the housing, dividing its internal volume into zones of drying, pyrolysis and afterburning, and the upper part of the afterburning zone is connected externally them channel with the lower part of the pyrolysis zone; the upper part of the pyrolysis zone is connected by an external channel to the lower part of the drying zone, and the upper part of the drying zone is connected by an external channel to the furnace.
Недостатком данного устройства является то, что при неоднородности поступающего на переработку исходного сырья имеют место значительные колебания в количестве и калорийности газообразных продуктов, выделяющихся при пиролизе и поступающих затем в топку устройства. А поскольку тепловой потенциал сжигаемых в топке продуктов, передаваемый затем дымовыми газами в зону пиролиза через стенку устройства, является источником основной части тепловой энергии, необходимой для осуществления процесса пиролиза, происходит либо затухание процесса при слишком низкой калорийности сырья, либо, наоборот, его чрезмерная интенсификация при высокой калорийности, приводящая к неуправляемому "разгону" процесса и нерасчетному росту температур, следствием чего может стать разрушение конструкции.The disadvantage of this device is that with the heterogeneity of the feedstock received for processing, there are significant fluctuations in the quantity and calorific value of gaseous products released during pyrolysis and then transferred to the furnace of the device. And since the thermal potential of the products burned in the furnace, which is then transferred by the flue gases to the pyrolysis zone through the device wall, is the source of the main part of the thermal energy necessary for the pyrolysis process, the process attenuates when the raw materials are too low in calories or, on the contrary, its excessive intensification at high calorific value, leading to uncontrolled "acceleration" of the process and an uncalculated rise in temperature, which may result in destruction of the structure.
Термическая обработка удовлетворяет санитарно-эпидемиологическим и экологическим требованиям, поэтому известно большое количество печей - утилизаторов отходов аналогичных конструкций.Heat treatment satisfies the sanitary-epidemiological and environmental requirements, therefore, a large number of furnaces are known - waste heat exchangers of similar designs.
Известен инсинератор по патенту РФ на изобретение №2117871, содержащий топочную камеру из теплоизоляционного материала с закрываемым люком для загрузки мусора, дымоход, соединенный с атмосферой, и, по крайней мере, одну форсунку, расположенные в верхней части топочной камеры. Дополнительно в нижней части топочной камеры с установленной в ней камерой сжигания размещена, по крайней мере, одна форсунка и вертикальный дымоход для выхода газообразных продуктов сгорания из нижней части топочной камеры в ее верхнюю часть, при этом дымоход в верхней части топочной камеры расположен так, что факел форсунки, установленной над камерой сжигания, перекрывает всю площадь проходного сечения потока газообразных продуктов сгорания.Known incinerator according to the patent of the Russian Federation for invention No. 2117871, containing a combustion chamber made of heat-insulating material with a lockable hatch for loading debris, a chimney connected to the atmosphere, and at least one nozzle located in the upper part of the combustion chamber. In addition, at least one nozzle and a vertical chimney are placed in the lower part of the combustion chamber with the combustion chamber installed for the exit of gaseous products of combustion from the lower part of the combustion chamber to its upper part, while the chimney in the upper part of the combustion chamber is located so that the torch of the nozzle mounted above the combustion chamber covers the entire passage area of the flow of gaseous products of combustion.
В инсинераторе известной конструкции предусмотрена верхняя загрузка, что не всегда является удобным при эксплуатации, кроме того, устройство снабжено единой камерой сжигания, не позволяющей осуществлять многократную загрузку перерабатываемого материала. Устройство известной конструкции снабжено горелками в нижней и верхней частях топочной камеры, что является экономически нецелесообразным. Не предусмотрена подача вторичного воздуха, вследствие чего количество вредных веществ, выбрасываемых в атмосферу, резко возрастает.In the incinerator of known construction, a top loading is provided, which is not always convenient during operation, in addition, the device is equipped with a single combustion chamber that does not allow multiple loading of the processed material. A device of known design is equipped with burners in the lower and upper parts of the combustion chamber, which is economically impractical. Secondary air supply is not provided, as a result of which the amount of harmful substances emitted into the atmosphere increases sharply.
Известна пиролизная установка по патенту РФ на изобретение №2168676, содержащая термореактор с непосредственным и косвенным нагревом, систему отвода дымовых газов с очисткой и систему отвода пиролизных газов, включающую конденсатор-холодильник, отстойник жидких осадков, гидрозатвор с катализатором, а также гидрозатвор измерительный с катализатором, при этом приемники жидких углеводородов гидрозатворов и гидрофильтра, а также приемник жидких осадков отстойника соединены через насосы с форсунками, размещенными в реакторе.Known pyrolysis installation according to the patent of the Russian Federation for invention No. 2168676, containing a thermoreactor with direct and indirect heating, a flue gas exhaust system with purification and a pyrolysis gas exhaust system, including a condenser-cooler, a liquid sedimentation tank, a water trap with a catalyst, as well as a measuring trap with a catalyst while the receivers of liquid hydrocarbons, water traps and hydraulic filters, as well as the receiver of liquid sediment of the sump are connected through pumps to nozzles placed in the reactor.
Недостатками известной пиролизной установки являются наличие выбросов в атмосферу, сложность конструкции и недостаточная эффективность процесса пиролиза, вызванная тем, что пиролизный газ не полностью восстанавливается, уходя через газоход.The disadvantages of the known pyrolysis installation are the presence of emissions into the atmosphere, the complexity of the design and the lack of efficiency of the pyrolysis process, due to the fact that the pyrolysis gas is not completely restored, leaving through the flue.
Известен также способ обезвреживания отходов, включающий обогащение массы отходов отделением твердой неуглеродсодержащей фракции, измельчение углеродсодержащей фракции и последующее ее газифицирование в газогенераторе (см. статью Тихомирова А.Г. и др. Твердые бытовые отходы важный источник энерго- и ресурсосбережения. -Промышленная энергетика, 1990, № 12, с.45-47).There is also a known method of waste treatment, including the enrichment of the waste mass by separating the solid non-carbon-containing fraction, grinding the carbon-containing fraction and its subsequent gasification in a gas generator (see the article by Tikhomirova A.G. et al. Solid household waste is an important source of energy and resource conservation. - Industrial energy, 1990, No. 12, pp. 45-47).
Недостаток этого технического решения - необходимость последующей утилизации или захоронения отходов процесса газификации, отвлечение больших площадей под сооружение комплексов по переработке отходов. необходимость ограниченных температурных параметров процесса газификации или, соответственно, необходимость использования специальных термостойких материалов, что удорожает комплекс оборудования, используемого при газификации.The disadvantage of this technical solution is the need for subsequent disposal or disposal of waste from the gasification process, the diversion of large areas for the construction of waste processing complexes. the need for limited temperature parameters of the gasification process or, accordingly, the need to use special heat-resistant materials, which increases the cost of the complex of equipment used in gasification.
Известны пиролизные установки для утилизации отходов, предусматривающие нагрев и термическое разложение углеродосодержащих отходов с ограниченной подачей воздуха в реактор (см. Бобович Б. Б., Девяткин В. В. «Переработка отходов производства и потребления».-М.: «Интермет инжиниринг», 2000, с.218-236).Known pyrolysis plants for waste disposal, providing for the heating and thermal decomposition of carbon-containing waste with a limited air supply to the reactor (see Bobovich B. B., Devyatkin V. V. “Processing of production and consumption waste.” - M.: “Intermet engineering” , 2000, p. 218-236).
Недостатками известных установок являются наличие вредных выбросов в атмосферу, сложность конструкции и недостаточная эффективность процесса пиролиза, вызванная тем, что пиролизный газ не полностью восстанавливается, уходя через газоход.The disadvantages of the known installations are the presence of harmful emissions into the atmosphere, the complexity of the design and the lack of efficiency of the pyrolysis process, due to the fact that the pyrolysis gas is not completely restored, leaving through the flue.
Известно устройство для переработки бытовых отходов по авторскому свидетельству SU №1343187.A device for the processing of household waste according to copyright certificate SU No. 1343187.
В известном техническом решении, выполненном в виде насыпного сооружения и содержащем коллектор в виде газонепроницаемого слоя, внешнюю изоляцию поверхности слоя, газосборные перфорированные патрубки, размещенные внутри коллектора, утилизатор тепловой энергии газов, устройство газоочистки и технологические коммуникации, подсоединенные к коллектору, утилизатор расположен внутри коллектора и может быть выполнен соответствующим форме коллектора, а внешняя изоляция выполнена выше утилизатора и имеет проемы для регулированного засоса воздуха.In the known technical solution, made in the form of a bulk structure and containing a collector in the form of a gas-tight layer, external insulation of the layer surface, gas-perforated nozzles placed inside the collector, a gas heat energy utilizer, a gas purification device and process communications connected to the collector, the utilizer is located inside the collector and can be made appropriate to the shape of the collector, and the outer insulation is made higher than the utilizer and has openings for regulated suction air.
Известное устройство для реализации данного способа переработки отходов на свалке предусматривает использование выработанного карьера или насыпного грунтового сооружения с натянутыми над ним стальными тросами, на которых размещена металлическая сетка, засыпанная коллектором - газопроницаемым теплоизоляционным слоем грунта. Образованный таким образом каркас прикреплен к фундаменту, оконтуренному по периметру свалки отходов. Внутри газопроницаемого слоя расположен утилизатор тепловой энергии газов, содержащий набор колец, внутри которых размещен трубчатый змеевик с циркулирующей водой для обеспечения полной утилизации тепловой энергии газа при его сжигании. Конструктивно утилизатор выполнен в виде устройства, позволяющего сжигать горючие газы при больших колебаниях подводящего воздуха.A known device for implementing this method of processing waste in a landfill involves the use of a developed quarry or bulk soil structure with steel cables stretched over it, on which a metal mesh is placed, covered with a collector - a gas-permeable heat-insulating soil layer. The frame thus formed is attached to the foundation, contoured around the perimeter of the landfill. Inside the gas-permeable layer there is a gas heat energy utilizer containing a set of rings, inside of which there is a tubular coil with circulating water to ensure complete utilization of the gas’s thermal energy when it is burned. Structurally, the utilizer is made in the form of a device that allows burning combustible gases with large fluctuations in the supply air.
На выходе из газопроницаемого коллектора утилизатор подсоединяют к устройству контроля выходящих газов и к установке очистки газов от вредных примесей. Внешняя изоляция коллектора осуществляется за счет газопроницаемого термостойкого слоя из песка и бетона, скрепленного с фундаментом, расположенного ниже утилизатора, и глинистого слоя, расположенного выше коллектора. Засос воздуха, подаваемого внутрь коллектора, для сжигания газов, образованных из отходов, производится через окна в глинистом слое. Расход воздуха, подаваемого внутрь коллектора, регулируется при помощи воздухозаборов с регулировочной арматурой. Таким образом, окна для засоса воздуха с воздухозаборами позволяют вести процесс утилизации газов с наименьшими тепловыми потерями.At the outlet of the gas-permeable collector, the utilizer is connected to an exhaust gas control device and to a gas purification unit from harmful impurities. External insulation of the collector is carried out by a gas-permeable heat-resistant layer of sand and concrete, bonded to the foundation, located below the utilizer, and a clay layer located above the collector. The intake of air supplied into the collector for the combustion of gases generated from waste is made through windows in the clay layer. The flow rate of air supplied into the manifold is regulated by air intakes with control valves. Thus, windows for air intake with air intakes allow the process of gas utilization with the lowest heat loss.
На стадии утилизации газов в свалку отходов засасывают вентилятором воздух, чем инициируют и интенсифицируют разложение отходов. Созданный в основании свалки очаг горения с температурой 600-1000°С постепенно перемещается кверху, в результате чего происходит газификация отходов. При этом образуется горючий газ, мигрирующий к коллектору. Полученный газ через нижний слой пористого коллектора с помощью вентилятора засасывают в утилизатор газов. В утилизаторе происходит сжигание газов за счет поступления необходимого количества воздуха через окна с воздухозаборами. Таким образом, в утилизаторе происходит утилизация теплоты сгорания газа и его физического тепла. Повышенная температура в насыпном слое коллектора и наличие в его нижней части окислов щелочноземельных металлов, присутствующих в перегоревших в шахтных породах, способствует очистке газа от вредных примесей. На выходе из коллектора охлажденный газ контролируют по составу в специальном устройстве и через установку очистки газа и дымовую трубу выбрасывают в атмосферу.At the stage of gas utilization, air is sucked into the waste dump by a fan, which initiates and intensifies the decomposition of waste. A burning center created at the base of the landfill with a temperature of 600-1000 ° C gradually moves upward, resulting in gasification of waste. In this case, combustible gas migrates to the collector. The resulting gas is sucked into the gas utilizer through a fan through the bottom layer of the porous collector. In the utilizer, gas is burned due to the intake of the required amount of air through the windows with air intakes. Thus, the utilizer utilizes the heat of combustion of the gas and its physical heat. The increased temperature in the bulk layer of the collector and the presence of alkaline earth metal oxides in its lower part, which are present in blown in mine rocks, helps to clean the gas from harmful impurities. At the outlet of the collector, the cooled gas is controlled by composition in a special device and is discharged into the atmosphere through a gas treatment unit and a chimney.
Достаточное содержание органики в отходах и газопроницаемость свалки предопределяет возможность переработки бытовых отходов на месте размещения. Подача рабочего агента в массив свалки обеспечивает интенсификацию процесса разложения отходов. В результате увеличивается выход газа, повышается его качество и обеспечивается более полная переработка органического материала на месте размещения. Этим устраняется вредное воздействие на окружающую среду и снижаются затраты на переработку по сравнению с утилизацией отходов в наземных установках.A sufficient content of organic matter in the waste and gas permeability of the landfill determines the possibility of processing household waste at the location. The supply of a working agent to the landfill array intensifies the process of decomposition of waste. As a result, the gas yield increases, its quality increases and a more complete processing of organic material at the location is ensured. This eliminates the harmful effects on the environment and reduces the cost of processing compared with the disposal of waste in surface installations.
Однако эксплуатация известного устройства требует проведения значительного объема земляных работ с использованием ручного труда. После каждого цикла сжигания отходов необходимо заново формировать насыпной коллектор, снимать и переустанавливать закопанный на определенной высоте утилизатор тепла. Специальный фундамент, оконтуривающий периметр свалки, теряет свою функцию после заполнения насыпного сооружения золой. При каждой новой загрузке мусора требуется трудоемкая разборка теплоизоляционного каркаса. Вес теплоизоляционного грунта при высокой температуре создает предельно высокую нагрузку на тросы каркаса, и в случае их обрыва или прогара сетки произойдет обрушение насыпного слоя теплоизоляции и начнется неконтролируемое открытое горение отходов на свалке. При обрушении насыпного коллектора деформируется и разрушается стальная сетка каркаса.However, the operation of the known device requires a significant amount of excavation using manual labor. After each waste incineration cycle, it is necessary to re-form the bulk collector, remove and reinstall the heat exchanger buried at a certain height. The special foundation that outlines the perimeter of the landfill loses its function after filling the bulk structure with ash. With each new load of garbage, laborious disassembly of the heat-insulating frame is required. The weight of the heat-insulating soil at a high temperature creates an extremely high load on the frame cables, and if they break or burn out the mesh, the bulk insulation layer will collapse and uncontrolled open burning of waste in the landfill will begin. When the bulk collector collapses, the steel frame mesh is deformed and destroyed.
Для нагнетания воздуха в толщу свалки отходов необходимо проводить трудоемкие работы по бурению скважин и установке труб подачи воздуха с фиксирующей цементацией их в насыпном слое теплоизолятора. Процесс выжигания отходов не регулируется и, т.к. горение идет снизу вверх, на дне сооружения среди отходов остаются непрогоревшие локальные зоны. Необходимо поддерживать температуру отходящих газов не менее 150°С, чтобы пирогенный кислый водяной пар, образующийся при горении отходов, не конденсировался в дымовой трубе, дымососе и утилизаторе тепла.To inject air into the thickness of the landfill, it is necessary to carry out laborious work on drilling wells and installing air supply pipes with fixing cementing them in the bulk layer of the heat insulator. The process of burning waste is not regulated and, since combustion is from bottom to top; at the bottom of the structure, unburned local zones remain among the waste. It is necessary to maintain the temperature of the exhaust gases at least 150 ° C so that the pyrogenic acidic steam generated during the combustion of the waste does not condense in the chimney, exhaust fan and heat recovery unit.
Эффективная работа устройства возможна только при благоприятных климатических условиях. Повышенные осадки - проливные дожди и снегопад, при длительной загрузке отходов увеличивают их влажность выше критического значения, обеспечивающего переработку.Effective operation of the device is possible only under favorable climatic conditions. Increased rainfall - heavy rains and snowfall, with prolonged loading of waste, increase their humidity above the critical value that ensures recycling.
Известное устройство не позволяет выделить из отходов и сохранить содержащиеся в них черные и цветные металлы, а также получать целевые продукты при промышленной коммерческой эксплуатации.The known device does not allow to separate from waste and save the ferrous and non-ferrous metals contained in them, as well as to obtain target products in industrial commercial operation.
Ближайшим аналогом заявляемого технического решения принято устройство для сжигания горючих веществ с твердыми компонентами по патенту РФ №2098718. Известное устройство для сжигания горючих веществ с твердыми компонентами, включающее камеру сжигания с гравием или кусками иного негорючего материала и, по крайней мере, один канал для воздуха, по крайней мере, один из выводов которого является всасывающим, а другой нагнетающим. Канал образован тремя перегородками, одна из которых расположена между двумя другими и соединена с дном камеры нижним краем, а ее верхний край расположен ниже верхних краев двух других перегородок. Нижние края последних установлены с зазором по отношению к дну камеры, а сам канал соединен с отсасывающе-нагнетающим средством, связанным с блоком переключения каналов из режима всасывания на режим нагнетания и наоборот. При этом нижняя часть камеры и каналы заполнены гравием или кусками иного негорючего материала.The closest analogue of the claimed technical solution is a device for burning combustible substances with solid components according to RF patent No. 2098718. A known device for burning combustible substances with solid components, comprising a combustion chamber with gravel or pieces of other non-combustible material and at least one channel for air, at least one of the terminals of which is suction and the other discharge. The channel is formed by three partitions, one of which is located between the other two and is connected to the bottom of the chamber by a lower edge, and its upper edge is located below the upper edges of the two other partitions. The lower edges of the latter are set with a gap with respect to the bottom of the chamber, and the channel itself is connected to a suction-discharge means associated with a unit for switching channels from the suction mode to the discharge mode and vice versa. In this case, the lower part of the chamber and channels are filled with gravel or pieces of other non-combustible material.
В верхней части каждого из каналов расположена система для подачи в канал воды, а в нижней их части - система для сбора воды. Это позволяет обеспечить эффективную очистку отходящих газов, образующихся при сжигании мусора. Камера для размещения мусора может быть выполнена с возможностью перемещения по направляющим, что обеспечивает возможность замены верхней, зашлакованной части наполнителя, расположенного в каналах и в нижней части камеры.In the upper part of each channel there is a system for supplying water to the channel, and in the lower part there is a system for collecting water. This allows for efficient cleaning of the exhaust gases generated by the burning of garbage. The chamber for accommodating garbage can be arranged to move along the guides, which makes it possible to replace the upper, slagged part of the filler located in the channels and in the lower part of the chamber.
Часть камеры (торцовая) может быть выполнена открытой сверху, что обеспечивает возможность загрузки в камеру со стороны этой части новых порций мусора и наполнителя (после удаления зашлакованного мусора), и обеспечивает простое решение задачи распределения вновь загруженного мусора и наполнителя по камере.Part of the chamber (end) can be made open from above, which provides the possibility of loading new portions of garbage and filler into the chamber from this part (after removing slagged garbage), and provides a simple solution to the problem of distributing newly loaded garbage and filler throughout the chamber.
Однако известная установка имеет следующие недостатки. However, the known installation has the following disadvantages.
1. Для герметизации кожуха камеры сгорания используется узел скольжения с плоскими направляющими. Герметизирующие плоскости трутся друг о друга. Учитывая высокую температуру камеры сгорания, коэффициент трения скольжения при такой температуре будет в несколько раз больше коэффициента трения качения.1. To seal the casing of the combustion chamber, a sliding unit with flat guides is used. Sealing planes rub against each other. Given the high temperature of the combustion chamber, the sliding friction coefficient at this temperature will be several times greater than the rolling friction coefficient.
2. Возможны «прихватывание» и «закоксовывание» плоскостей трения скольжения легкоплавкими пластиками и смолами с температурами плавления менее 90°С и сплавами цветных металлов - припоями, с температурами плавления менее 130°С, попавшими из мусора на направляющие скольжения кожуха камеры сгорания.2. Possible "grabbing" and "coking" of the sliding friction planes with low-melting plastics and resins with melting points less than 90 ° C and non-ferrous metal alloys - solders, with melting points less than 130 ° C, that got from the debris onto the sliding guides of the combustion chamber casing.
3. В момент страгивания кожуха камеры сгорания коэффициент трения скольжения многократно превышает табличные значения. Поэтому придется значительно увеличивать вес и запас прочности камеры сгорания. Из-за тяжелой конструкции и ограничений по прочности конструкции кожуха камеры сгорания объем единовременно перерабатываемого мусора будет ограничен несколькими кубометрами.3. At the moment of stragging of the casing of the combustion chamber, the coefficient of sliding friction is many times higher than the table values. Therefore, it will be necessary to significantly increase the weight and margin of safety of the combustion chamber. Due to the heavy construction and limitations on the structural strength of the casing of the combustion chamber, the volume of garbage processed at one time will be limited to a few cubic meters.
4. Из-за ограничения объема единовременно перерабатываемого мусора требуется постоянная догрузка мусора «на ходу» (во время работы установки), что сопряжено с опасностью прорыва горючих газов и возникновения пожара в загрузочной камере.4. Due to the limitation of the volume of garbage processed at one time, constant loading of garbage is required “on the fly” (during installation operation), which is fraught with the danger of breakthrough of combustible gases and the occurrence of a fire in the loading chamber.
5. Для охлаждения металлического кожуха камеры сгорания она должна постоянно поливаться водой. Каждый квадратный метр металлического кожуха камеры сгорания испаряет примерно 15 литров воды в час. Испаряющийся горячий водяной пар и кислород воздуха вызывает скоростную кислородную коррозию металлических конструкций, машин и механизмов, обслуживающих камеру сгорания.5. To cool the metal casing of the combustion chamber, it must be constantly watered. Each square meter of the metal casing of the combustion chamber evaporates approximately 15 liters of water per hour. Evaporating hot water vapor and atmospheric oxygen causes high-speed oxygen corrosion of metal structures, machines and mechanisms serving the combustion chamber.
6. Испаряющийся горячий водяной пар создает антисанитарные условия в рабочей зоне (повышенная температура и 100% влажность) для обслуживающего персонала. Создается опасность ожогов персонала горячим водяным паром.6. Evaporating hot water vapor creates unsanitary conditions in the working area (elevated temperature and 100% humidity) for maintenance personnel. There is a danger of burns to personnel by hot water vapor.
7. Откидной нож, рыхлитель спекшегося шлака, постоянно находится в зоне горения. Для его изготовления требуются дорогие высокотемпературные сплавы или дополнительная система охлаждения.7. The folding knife, a cultivator of sintered slag, is constantly in the combustion zone. Its manufacture requires expensive high-temperature alloys or an additional cooling system.
8. Несгоревший расплавленный пластик, тяжелые фракции углеводородов и расплавленные смолы, содержащиеся в мусоре, увлекаемые раскаленными дымовыми газами, стекут на всю глубину гравия всасывающего канала и, встретившись с охлаждающей водой, затвердеют, что вызовет аварию установки из-за непроходимости дымовых газов. Авария влечет за собой длительный простой, ручную прочистку всасывающего канала и выгрузку застывшего «закоксованного» гравия с пластиком.8. Unburned molten plastic, heavy hydrocarbon fractions and molten resins contained in the garbage, carried away by hot flue gases, drain to the entire depth of the gravel of the suction channel and, when they meet with cooling water, harden, which will cause the unit to fail due to flue gas obstruction. The accident entails a long simple, manual cleaning of the suction channel and unloading of the frozen “coked” gravel with plastic.
9. Через верхнюю открытую загрузочную часть камеры неизбежны прорывы раскаленных горючих газов с неизбежными постоянными пожарами в загрузочной камере.9. Through the upper open loading part of the chamber, breakthroughs of incandescent combustible gases are inevitable with inevitable constant fires in the loading chamber.
10. Неохлаждаемая раскаленная стенка в загрузочной камере, соприкасаясь с легко воспламеняемыми отходами (аэрозольные баллончики, зажигалки, парфюмерные отходы и отходы лакокрасочные), будет также вызывать постоянные пожары.10. Uncooled hot wall in the loading chamber, in contact with easily flammable waste (aerosol cans, lighters, perfume waste and waste paint), will also cause constant fires.
11. Из-за низкой температуры оборотной охлаждающей, технологически грязной, воды теплообменник должен иметь большую площадь теплообмена и изготавливаться из химически стойких материалов (графит, нержавейка) с низкими коэффициентами теплопроводности, что значительно увеличит себестоимость изготовления установки.11. Due to the low temperature of the return cooling, technologically dirty water, the heat exchanger should have a large heat exchange area and be made of chemically resistant materials (graphite, stainless steel) with low heat conductivity coefficients, which will significantly increase the cost of manufacturing the installation.
12. Установка, при скромной перерабатывающей способности по мусору и малой тепловой мощности для бесперебойной работы и обслуживания, требует для обслуживания большое количество высококвалифицированного персонала и очень длительный срок окупаемости при условии коммерческого сбыта низкотемпературного тепла.12. The installation, with a modest processing capacity for garbage and low heat capacity for uninterrupted operation and maintenance, requires a large number of highly qualified personnel and a very long payback period for commercialization of low-temperature heat.
Целью настоящего изобретения является устранение указанных выше недостатков аналогов и создание многофункционального универсального устройства с высокой производительностью, безопасностью работы, повышением эффективности процесса пиролиза за счет наиболее полной переработки твердых, жидких и газообразных составляющих процесса в топливный газ, и высокими показателями экологических характеристик термической каталитической утилизации отходов.The aim of the present invention is to eliminate the above disadvantages of analogues and to create a multifunctional universal device with high performance, safety, increase the efficiency of the pyrolysis process due to the most complete conversion of solid, liquid and gaseous components of the process into fuel gas, and high environmental performance of thermal catalytic waste disposal .
Поставленная цель достигается тем, что в заявляемой установке термической каталитической утилизации отходов, содержащей не менее двух приямков для отходов, реактор в виде термоизолированной камеры сжигания из негорючего материала, перемещающийся между приямками на опорных катках по направляющим и, по крайней мере, один канал для воздуха, по крайней мере, один вывод которого является всасывающим, а другой нагнетающим, утилизатор тепловой энергии газов, устройство газоочистки и технологические коммуникации, подсоединенные к реактору, корпус реактора выполнен в виде арочной конструкции с воротами на торцах или в виде сдвижной крышки, нагнетающий воздушный вентилятор выполнен в виде акустического свистка, а конденсаторы пиролизного топлива выполнены в виде каталитических насадочных колонн.This goal is achieved by the fact that in the inventive installation of thermal catalytic waste disposal containing at least two pits for waste, a reactor in the form of a thermally insulated combustor made of non-combustible material moving between pits on the support rollers along rails and at least one air channel at least one output of which is suction and the other injection, a heat energy utilizer of gases, a gas purification device and process communications connected to the reactor, the reactor shell is made in the form of an arched structure with gates at the ends or in the form of a sliding cover, the blowing air fan is made in the form of an acoustic whistle, and the pyrolysis fuel capacitors are made in the form of catalytic packed columns.
Заявляемая установка термической каталитической утилизации отходов снабжена нагнетающим воздушным вентилятором в виде акустического свистка для создания фронта акустического бездымного экологически чистого горения. Для повышения рентабельности процесса, получения различных фракций углеводородов и уменьшения вредных выбросов в атмосферу заявляемая установка снабжена несколькими каталитическими насадочными колоннами - конденсаторами пиролизного топлива. Для экономии средств на котле-утилизаторе и продлении срока службы конструкции в жарких странах имеется водоохлаждаемая рубашка. Для создания условий аэрозольного, объемно фильтрационного горения и снижения уровня вредных выбросов в атмосферу установка снабжена каталитическим испарителем-нейтрализатором. Для остановки процесса горения на нужной стадии и охлаждения получаемого пирокарбона и продукта «терра прета», а также других целевых продуктов, заявляемая установка снабжена внутренними водяными форсунками. При необходимости уменьшения затрат на капитальное строительство корпус реактора может быть выполнен в виде сдвижной крышки, расположенной над естественной или искусственной ямой, оврагом, карьером и т.п.The inventive thermal catalytic waste disposal plant is equipped with a blowing air fan in the form of an acoustic whistle to create a front of smokeless environmentally friendly burning. To increase the profitability of the process, to obtain various fractions of hydrocarbons and reduce harmful emissions into the atmosphere, the inventive installation is equipped with several catalytic packed columns - pyrolysis fuel capacitors. To save money on the waste heat boiler and extend the life of the structure in hot countries, there is a water-cooled shirt. To create conditions for aerosol, volumetric filtration combustion and reduce the level of harmful emissions into the atmosphere, the installation is equipped with a catalytic evaporator-converter. To stop the combustion process at the desired stage and cool the resulting pyrocarbon and the product "terra preta", as well as other target products, the inventive installation is equipped with internal water nozzles. If it is necessary to reduce the cost of capital construction, the reactor vessel can be made in the form of a sliding cover located above a natural or artificial pit, ravine, quarry, etc.
Техническим результатом заявляемого изобретения является повышение производительности из-за отсутствия простоя реактора на период загрузки-выгрузки, повышение термического коэффициента полезного действия всего цикла, а также повышение экологической безопасности проведения переработки отходов в связи с уменьшением вредных выбросов в атмосферу.The technical result of the claimed invention is to increase productivity due to the absence of downtime of the reactor for the loading and unloading period, to increase the thermal efficiency of the entire cycle, as well as to increase the environmental safety of waste processing in connection with the reduction of harmful emissions into the atmosphere.
Технический результат достигается тем, что в заявляемой установке термической каталитической утилизации отходов, содержащей не менее двух приямков для отходов, реактор в виде термоизолированной камеры сжигания из негорючего материала, перемещающийся между приямками на опорных катках по направляющим и, по крайней мере, один канал для воздуха, по крайней мере, один вывод которого является всасывающим, а другой нагнетающим, утилизатор тепловой энергии газов, устройство газоочистки и технологические коммуникации, подсоединенные к реактору, корпус реактора выполнен в виде арочной конструкции с воротами на торцах или в виде сдвижной крышки, нагнетающий воздушный вентилятор выполнен в виде акустического свистка, а конденсаторы пиролизного топлива выполнены в виде каталитических насадочных колонн.The technical result is achieved by the fact that in the inventive installation of thermal catalytic waste disposal containing at least two pits for waste, a reactor in the form of a thermally insulated combustor made of non-combustible material moving between pits on support rollers along rails and at least one air channel at least one output of which is suction and the other discharge, a gas heat energy utilizer, a gas purification device and process communications connected to the reactor y, the reactor vessel is made in the form of an arched structure with a gate at the ends or in the form of a sliding cover, the blowing air fan is made in the form of an acoustic whistle, and the pyrolysis fuel capacitors are made in the form of catalytic packed columns.
Передвижной реактор выполнен в виде арочной конструкции с внутренней термоизоляцией толщиной 100 мм. Корпус реактора с двух боковых сторон опирается на опорные катки, катящиеся по рельсам или иным жестким направляющим. Суммарное количество катков 14 шт. Рельсы длиной по 54 м, проложены либо по 18-ти бетонным разгрузочным плитам размером 6×1 м, либо по деревянным шпалам.The mobile reactor is made in the form of an arched structure with internal thermal insulation 100 mm thick. The reactor vessel from two sides is supported by track rollers rolling along rails or other rigid guides. The total number of rollers is 14 pcs. Rails 54 m long, laid either on 18 concrete unloading slabs 6 × 1 m in size, or along wooden sleepers.
Корпус реактора по торцам имеет шарнирные термоизолированные подъемные ворота с тросовыми лебедками и трещеткой. Перемещение реактора и надвигание на мусорный бурт осуществляется с помощью электролебедки или трактора. Вентилятор подачи воздуха выполнен в виде акустического свистка мощностью 1,5 кВт для создания акустического фронта горения.The reactor vessel at the ends has hinged thermally insulated lifting gates with cable winches and a ratchet. The reactor is moved and pushed onto the garbage collar using an electric winch or tractor. The air supply fan is made in the form of an acoustic whistle with a power of 1.5 kW to create an acoustic combustion front.
Отсасывание пиролизного газа производится дымососом мощностью 1,5 кВт. Движение пиролизного газа и его конденсация идет по трубам 0 220 мм. Колонны воздушных конденсаторов пиролизного газа собраны в единый узел с дымовой трубой 0 220 мм и служат разгрузочными опорами для дымовой трубы. Колонны конденсаторов заполнены специальной каталитической насадкой. Замена насадки и чистка труб производится с торцов конденсаторной трубы, снабженных стандартными фланцами. Отсасывание пиролизного газа регулируется двумя шиберными задвижками с рабочего пиролизного реактора.The pyrolysis gas is aspirated by a 1.5 kW smoke exhaust. The movement of the pyrolysis gas and its condensation goes through pipes 0 220 mm. The columns of pyrolysis gas air condensers are assembled in a single unit with a chimney of 0 220 mm and serve as discharge supports for the chimney. Condenser columns are filled with a special catalytic nozzle. The nozzle is replaced and the pipes are cleaned from the ends of the condenser pipe equipped with standard flanges. The suction of the pyrolysis gas is regulated by two slide gate valves from the working pyrolysis reactor.
Конденсат из колонн воздушных конденсаторов самотеком поступает в три отстойника накопителя пиролизной жидкости емкостью по 5 м3. По мере расслоения конденсата на отстойную пирогенную воду и пиролизную жидкость пирогенная вода сливается в четвертую накопительную емкость объемом 5 м3. Из этой емкости электронасосом 20 пирогенная вода подается на установку растворения катализаторов горения 16. В установке 16 в смесительной емкости производится ее нейтрализация известковым молочком СаОН. В нейтрализованной воде растворяются окиси и гидроокиси щелочных и щелочноземельных металлов, выбранные из ряда - Li, Na, К, Mg, Ca, и самотеком подаются в каталитический нейтрализатор, где постепенно испаряются. Оставшаяся часть нейтрализованной пирогенной воды используется для быстрого охлаждения золы или для остановки процесса горения и охлаждения товарной продукции древесного угля и «терра претты». При организации производства тротуарной и дорожной плитки из золы и шлака, пирогенная вода используется на заторении вяжущей смеси.Condensate from the columns of air condensers flows by gravity into three sumps of a pyrolysis liquid storage tank with a capacity of 5 m 3 . As the condensate separates into settling pyrogenic water and pyrolysis liquid, the pyrogenic water is discharged into the fourth storage tank with a volume of 5 m 3 . Pyrogenic water is supplied from this tank by
Три фракции кислого пиролизнрго топлива, по мере накопления, нейтрализуются известковым молочком, откачиваются и отвозятся на реализацию. Все продукты отстоя и нейтрализации воды, кислого пиролизного топлива, золы уноса с циклона, угольный осадок электростатического фильтра загружаются в пиролизный реактор и сжигаются совместно с остальными отходами.Three fractions of acid pyrolysed fuel, as they accumulate, are neutralized with milk of lime, pumped out and transported for sale. All products of sludge and neutralization of water, acid pyrolysis fuel, fly ash from a cyclone, carbon sediment of an electrostatic filter are loaded into a pyrolysis reactor and burned together with other waste.
Неконденсируемые горючие углеводородные газы, смешанные с продуктами горения, через дымосос поступают по трубе в печь дожигания. Низкокалорийные пиролизные газы предварительно смешиваются с воздухом в специальной инжекторной горелке.Non-condensable combustible hydrocarbon gases mixed with combustion products through a smoke exhauster enter the afterburner through a pipe. Low-calorie pyrolysis gases are pre-mixed with air in a special injection burner.
В случае отсутствия по близости котельной строится печь дожигания колпакового типа. Печь топится твердым топливом, выбираемым из привезенных отходов. Дымовые газы, раскаленные до 1000°С, направляются в котел-утилизатор. Охлажденные до 200-300°C, дымовые газы самотягой или вторым дымососом мощностью 1,5 кВт направляются на сухую очистку в циклон и электростатический фильтр. Очищенные дымовые газы, с температурой 150-200°С, самотягой или вторым дымососом выбрасываются в атмосферу через трубу высотой 20 метров. Если рядом расположена котельная, то строительство печи дожига, циклона, электростатического фильтра и дымовой трубы не требуется.In case of absence near the boiler room, a bell-type afterburner is built. The furnace is heated by solid fuels selected from the delivered waste. Flue gases heated to 1000 ° C are sent to a waste heat boiler. Cooled to 200-300 ° C, flue gases with a self-draft or second smoke exhauster with a power of 1.5 kW are sent for dry cleaning to a cyclone and an electrostatic filter. Purified flue gases with a temperature of 150-200 ° C, self-draft or a second smoke exhaust are emitted into the atmosphere through a
Размер площадки для размещения установки 54×38 метров. Площадь, занимаемая установкой вместе с подъездными путями, составляет 2052 м2.The size of the site for the installation is 54 × 38 meters. The area occupied by the installation along with access roads is 2052 m 2 .
Заявляемая установка термической каталитической утилизации отходов, конструкция которой представлена на фиг.1, состоит из корпуса передвижного реактора 1, газохода-коллектора 2, воздуховода - распределителя 3, каталитического испарителя 4, четырехколонного конденсатора пиролизного топлива 5, дымососа 6, отстойников для конденсата печного топлива 7, отстойника для конденсата пирогенной воды 8, шиберных задвижек 9, колпаковой печи дожигания пирогазов 10, котла - утилизатора тепловой энергии 11, циклона - уловителя золы уноса 12, электростатического фильтра - осадителя сажи 13, дымовой трубы 14, нагнетательного вентилятора 15, установки растворения катализаторов горения 16, направляющих в виде рельсовых путей 17, опорных катков 18, приямка 19, водяного электронасоса 20, электронасоса для форсунок 21 и раздаточных задвижек 22.The inventive thermal catalytic waste disposal plant, the design of which is shown in Fig. 1, consists of a mobile reactor casing 1, a manifold gas duct 2, a
Установка термической каталитической утилизации отходов работает следующим образом.Installation thermal catalytic waste disposal works as follows.
Отходы выгружаются из самосвалов и мусоровозов в приямок 19. Каждая порция мусора пересыпается порошком катализатора горения или смачивается жидкой эмульсией катализатора горения из установки растворения катализаторов горения 16, в зависимости от силы ветра. По заполнению приямка объемом 64 м3, сверху над ним формируется бурт из мусора объемом до 403 м3. Формирование бурта сопровождается пересыпанием его порошком катализатора горения или смачиванием жидкой эмульсией катализатора горения, также в зависимости от силы ветра. Суммарный объем разовой загрузки пирогенного газификатора может достигать 467 м3 насыпного мусора.Waste is discharged from dump trucks and garbage trucks into the
После того как в приямке 19 сформируется бурт, на него наезжает корпус реактора 1 с открытыми торцовыми воротами. Корпус реактора перемещается между приямками 19 по направляющим в виде рельсовых путей 17 на опорных катках 18. Затем торцовые ворота закрываются, и боковые щели реактора 1 герметизируется стекловатой.After the collar is formed in the
Включается дымосос 6 и мусорный бурт поджигается через запальное отверстие таким образом, чтобы гарантировать образование сплошного поперечного фронта горения мусора. Горение происходит с недостатком кислорода воздуха. Подается 1,3 объема воздуха, необходимого для нормального горения. В таких условиях происходит процесс неполного горения с образованием генераторного газа. Для создания акустического фронта горения вентилятор подачи воздуха 15 выполнен в виде акустического свистка.The smoke exhauster 6 is turned on and the garbage collar is ignited through the ignition hole in such a way as to guarantee the formation of a continuous transverse combustion front of the garbage. Combustion occurs with a lack of oxygen. 1.3 volumes of air are required for normal combustion. Under such conditions, the process of incomplete combustion with the formation of generator gas occurs. To create an acoustic combustion front, the
Движение пиролизного газа и его конденсация идет по трубам газохода коллектора 2 и воздуховода - распределителя 3. Колонны воздушных конденсаторов пиролизного газа 5 собраны в единый узел с дымовой трубой ⌀220 мм и служат разгрузочными опорами для дымовой трубы. Колонны конденсаторов заполнены специальной медно-никелевой каталитической насадкой. Замена насадки и чистка труб производится с торцов конденсаторной трубы, снабженных стандартными фланцами. Отсасывание пиролизного газа регулируется двумя шиберными задвижками 9 с рабочего пиролизного реактора 1.The movement of the pyrolysis gas and its condensation proceeds through the pipes of the manifold 2 duct and the
Конденсат из колонн воздушных конденсаторов самотеком поступает в три отстойника для конденсата печного топлива 7 объемом по 5 м3. По мере расслоения конденсата на отстойную воду и пиролизную жидкость вода сливается в четвертую накопительную емкость отстойника для конденсата пирогенной воды 8 объемом 5 м3. Из этой емкости электронасосом 20 пирогенная вода подается на установку растворения катализаторов горения 16. В установке 16 в смесительной емкости производится ее нейтрализация известковым молочком (СаОН). В нейтрализованной воде растворяются окиси и гидроокиси щелочных и щелочноземельных металлов, выбранные из ряда - Li, Na, К, Mg, Ca, и самотеком через регулировочные задвижки 22 подаются на рабочий каталитический нейтрализатор 4, где постепенно испаряются.Condensate from the columns of air condensers flows by gravity into three sumps for condensate of
Неконденсируемые горючие углеводородные газы, смешанные с продуктами горения, через дымосос 6 поступают по трубе в колпаковую печь дожигания пирогазов 10. Низкокалорийные пиролизные газы предварительно смешиваются с воздухом в специальной инжекторной горелке. Дымовые газы, раскаленные до 1000°С, направляются в котел-утилизатор тепловой энергии 11. Охлажденные до 200-300°С, дымовые газы идут на сухую очистку в циклон - уловитель золы уноса 12 и электростатический фильтр - осадитель сажи 13. Очищенные дымовые газы с температурой 150-200°С, самотягой или дымососом 6 выбрасываются в атмосферу через дымовую трубу 14 высотой 20 метров. После окончания выгорания мусора электронасосом 21 подается нейтрализованная вода из смесительной установки 16 на форсунки (не показаны). Вода, разбрызганная форсунками в реакторе, ускоряет охлаждение золошлаков до пожаробезопасной температуры. Таким же образом происходит разбрызгивание нейтрализованной воды в реакторе при производстве древесного угля и «терра преты».Non-condensable combustible hydrocarbon gases mixed with combustion products through a smoke exhauster 6 pass through a pipe into the bell-type pyrolysis
Три фракции кислого пиролизного топлива, по мере накопления, нейтрализуются известковым молочком, откачиваются и отвозятся на реализацию. Все продукты отстоя и нейтрализации воды, кислого пиролизного топлива, золы уноса с циклона, угольный осадок электростатического фильтра загружаются в пиролизный реактор 1 и сжигаются совместно с остальными отходами.Three fractions of acid pyrolysis fuel, as they accumulate, are neutralized with milk of lime, pumped out and transported for sale. All products of sludge and neutralization of water, acid pyrolysis fuel, fly ash from the cyclone, carbon sediment of the electrostatic filter are loaded into the pyrolysis reactor 1 and burned together with other waste.
Размер площадки для размещения установки 54х38 метров. Площадь, занимаемая установкой вместе с подъездными путями, составляет 2052 м2.The size of the site to accommodate the installation is 54x38 meters. The area occupied by the installation along with access roads is 2052 m 2 .
В настоящее время существует ряд методов газификации твердого топлива. Метод газификации зависит от рода и качества топлива. Крупные и мелкие фракции одного и того же топлива требуют применения различных методов газификации.Currently, there are a number of methods for gasification of solid fuels. The method of gasification depends on the type and quality of fuel. Large and small fractions of the same fuel require the use of various gasification methods.
Предлагаемый метод стоит ближе к поперечному процессу газификации топлива, учитывая непредсказуемый состав мусора как по фракционному, так и по химическому содержанию, поперечный процесс газификации топлива является оптимальным.The proposed method stands closer to the transverse process of gasification of fuel, given the unpredictable composition of garbage in both fractional and chemical contents, the transverse process of gasification of fuel is optimal.
Установку рационально размещать в производственной зоне, вблизи потребителей тепла (горячей воды): мастерские, депо, автомобильные мойка.It is rational to place the installation in the production zone, close to heat (hot water) consumers: workshops, depots, car washes.
Вблизи крупных производственных зон рациональнее размещать стационарную конструкцию установки, рассчитанную на многолетнюю эксплуатацию. При решении задачи утилизации в локальных зонах, на участках скопления фиксированного объема отходов, рациональнее использовать заявляемую установку, имеющую конструкцию, состоящую из сборно-разборных, легко транспортируемых модулей. Это позволит оперативно, качественно и экономично решить проблему утилизации отходов ряда локальных зон скопления отходов, расположенных на значительном расстоянии друг от друга, с помощью одной установки. Известно, что определенное количество локальных зон скопления отходов располагается вблизи различных по характеру водоемов, от озер до морей. Для решения задачи утилизации отходов, скопившихся на берегах водоемов, заявляемую установку конструктивно можно выполнить с возможностью перемещения по воде в виде самостоятельного плавсредства.Near large production zones, it is more rational to place a stationary installation design designed for many years of operation. When solving the disposal problem in local areas, in areas of accumulation of a fixed amount of waste, it is more rational to use the inventive installation having a design consisting of collapsible, easily transported modules. This will allow to quickly, efficiently and economically solve the problem of waste disposal in a number of local waste accumulation zones located at a considerable distance from each other using one installation. It is known that a certain number of local zones of waste accumulation is located near water bodies of various types, from lakes to seas. To solve the problem of disposal of waste accumulated on the shores of water bodies, the claimed installation can be structurally performed with the ability to move through the water in the form of an independent craft.
Заявляемая установка термической каталитической утилизации отходов обладает следующими преимуществами по сравнению с аналогами.The inventive thermal catalytic waste disposal plant has the following advantages compared to analogues.
Установка позволяет перерабатывать отходы со значительными колебаниями по химическому и морфологическому составу без дробления, предварительной сортировки и сушки, обеспечивая решение острейшей социально-экологической проблемы ликвидации бытовых отходов путем создания системы предприятий - модулей, которые могут быть построены в короткие сроки.The installation allows you to process waste with significant variations in chemical and morphological composition without crushing, pre-sorting and drying, providing a solution to the most acute socio-environmental problem of eliminating household waste by creating a system of enterprises - modules that can be built in a short time.
Установка проста в эксплуатации, не требуют сложной контрольно-измерительной, регулирующей аппаратуры и может быть построена в течение одного года при небольших капитальных затратах, практически в любом регионе России и за рубежом. Капитальные затраты могут быть снижены в два раза, если в расположении заказчика есть действующая ТЭЦ или котельная, на которой будет дожигаться пирогаз, частично заменяя природный газ, мазут, или твердое топливо-каменный уголь, бурый уголь и т.д.The installation is easy to operate, does not require sophisticated instrumentation, control equipment and can be built in one year at low capital cost, in almost any region of Russia and abroad. Capital costs can be halved if the customer’s location has an operating thermal power station or boiler room where pyrogas will be burned, partially replacing natural gas, fuel oil, or solid fuel-coal, lignite, etc.
Произведенные затраты быстро окупаются за счет экономии на отвод и благоустройство новых свалок, уменьшения плеча перевозок отходов, уменьшении объемов работ по захоронению золошлаков, продажи древесного угля «терра преты» печного топлива, металлов, тепла, дорожной и тротуарной плитки.The costs incurred quickly pay off due to savings on the removal and improvement of new landfills, reduction of the waste transportation shoulder, reduction of the volume of works on the disposal of ash and slag, sale of terra preta charcoal, heating oil, metals, heat, road and paving slabs.
Установка является универсальной и может использоваться также для переработки других типов горючих отходов. К такому типу горючих отходов относятся отходы целлюлозно-бумажной промышленности, в том числе лигнина, торфозаготовок, лесозаготовок, иловых осадков очистных сооружений канализационных стоков.The installation is universal and can also be used for processing other types of combustible waste. This type of combustible waste includes waste from the pulp and paper industry, including lignin, peat harvesting, logging, silt sludge from sewage treatment plants.
Утилизация низкосортных отходов углей сланцев и нефтешламов широкого спектра позволяет дополнительно получить до 50% пиролизного печного топлива, содержащегося в отходах. Утилизация резиновых отходов и изношенных шин позволяет получить до 30% печного пиролизного топлива.Utilization of low-grade coal waste from shale and oil sludge of a wide range allows you to additionally receive up to 50% of pyrolysis furnace fuel contained in the waste. Recycling rubber waste and used tires allows you to get up to 30% of pyrolysis furnace fuel.
Утилизация промышленных отходов, содержащих лакокрасочные отходы, отходы полимеров, отработанные фильтры, промасленные опилки, промасленную ветошь, также дают значительный выход пиролизного печного топлива.Utilization of industrial wastes containing paint and varnish wastes, waste polymers, used filters, oiled sawdust, oiled rags also give a significant yield of pyrolysis furnace fuel.
Заявляемая установка термической каталитической утилизации отходов может быть изготовлена с использованием современного стандартного технологического оборудования.The inventive thermal catalytic waste disposal plant can be manufactured using modern standard technological equipment.
Claims (6)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012132753/03A RU2523322C2 (en) | 2012-07-31 | 2012-07-31 | Device for thermal catalytic utilisation of wastes |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012132753/03A RU2523322C2 (en) | 2012-07-31 | 2012-07-31 | Device for thermal catalytic utilisation of wastes |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2012132753A RU2012132753A (en) | 2014-02-10 |
| RU2523322C2 true RU2523322C2 (en) | 2014-07-20 |
Family
ID=50031834
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2012132753/03A RU2523322C2 (en) | 2012-07-31 | 2012-07-31 | Device for thermal catalytic utilisation of wastes |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2523322C2 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2723033C2 (en) * | 2018-05-08 | 2020-06-08 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Поволжский государственный технологический университет" | Device for utilization of wood stores wood waste |
| RU2758677C1 (en) * | 2020-07-07 | 2021-11-01 | Изатбек Асламбекович Дзгоев | Pyrolysis incinerating unit |
| RU2758815C1 (en) * | 2021-03-10 | 2021-11-02 | Николай Евгеньевич Ляпухов | Device for thermal neutralisation of wastes |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4859177A (en) * | 1988-02-16 | 1989-08-22 | Fuller Company | Apparatus for incinerating combustible material |
| RU2098718C1 (en) * | 1994-12-22 | 1997-12-10 | Акционерное общество закрытого типа "НОВЕК" | Device for burning combustible materials with solid components |
| US6202577B1 (en) * | 1999-12-09 | 2001-03-20 | Anatoly Boguslavsky | Method and apparatus for treating refuse |
| RU2008144166A (en) * | 2006-03-30 | 2010-05-10 | Юрий РАБИНЕР (US) | METHOD AND PLANT FOR WASTE PROCESSING |
| RU2423647C1 (en) * | 2009-12-08 | 2011-07-10 | Александр Петрович Коропчук | Thermogas chemical plant for solid domestic wastes recycling |
-
2012
- 2012-07-31 RU RU2012132753/03A patent/RU2523322C2/en active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4859177A (en) * | 1988-02-16 | 1989-08-22 | Fuller Company | Apparatus for incinerating combustible material |
| RU2098718C1 (en) * | 1994-12-22 | 1997-12-10 | Акционерное общество закрытого типа "НОВЕК" | Device for burning combustible materials with solid components |
| US6202577B1 (en) * | 1999-12-09 | 2001-03-20 | Anatoly Boguslavsky | Method and apparatus for treating refuse |
| RU2008144166A (en) * | 2006-03-30 | 2010-05-10 | Юрий РАБИНЕР (US) | METHOD AND PLANT FOR WASTE PROCESSING |
| RU2423647C1 (en) * | 2009-12-08 | 2011-07-10 | Александр Петрович Коропчук | Thermogas chemical plant for solid domestic wastes recycling |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2723033C2 (en) * | 2018-05-08 | 2020-06-08 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Поволжский государственный технологический университет" | Device for utilization of wood stores wood waste |
| RU2758677C1 (en) * | 2020-07-07 | 2021-11-01 | Изатбек Асламбекович Дзгоев | Pyrolysis incinerating unit |
| RU2758815C1 (en) * | 2021-03-10 | 2021-11-02 | Николай Евгеньевич Ляпухов | Device for thermal neutralisation of wastes |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2012132753A (en) | 2014-02-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US20170218274A1 (en) | Waste Incinerator | |
| CN203893191U (en) | Multi-cavity smoke incineration chamber | |
| US7611576B2 (en) | Method and plant for processing waste | |
| CN101561144B (en) | Clean incineration system of refuse and organic wastes and device thereof | |
| US8197565B2 (en) | System of the chemical engineering processes generating energy and utilizing municipal solid waste or a carbon content material mixture | |
| CN102322630A (en) | The macromolecular substances high-efficiency cleaning uses method and device | |
| WO2008014645A1 (en) | An environment protection and energy source recovery type waste treatment equipment | |
| CN102003713A (en) | Method and device for combustible solid waste gasification combustion | |
| CN106949480A (en) | A kind of pyrogenation incinerator | |
| CN105114956B (en) | High temperature garbage gasification power generation system | |
| CN101880551B (en) | Calcium oxide and plasma body cooperative gasified domestic garbage gasification system and equipment | |
| CN105546548A (en) | Multifunctional solid waste treatment device and solid waste treatment method thereof | |
| CN109631042A (en) | A kind of refuse pyrolysis volume reduction method | |
| RU2523322C2 (en) | Device for thermal catalytic utilisation of wastes | |
| CN207577108U (en) | Magnetic air low temperature thermal decomposition handles garbage apparatus | |
| CN104100980B (en) | A kind of small-sized rubbish charing combustion furnace | |
| CN102317687A (en) | Be used to handle the method and apparatus of solid waste | |
| CN204943498U (en) | High temperature garbage gasification power generation system | |
| CN204625560U (en) | Oil-sand harmless resource utilization device | |
| CN107335677B (en) | A kind of hazardous waste method for innocent treatment and device | |
| CN204388070U (en) | A kind of energy-saving domestic garbage pyrolysis gasification treatment device | |
| CN201078701Y (en) | Petroleum sludge grate firing helix grate incineration furnace | |
| CN201276542Y (en) | Gasification system and apparatus for garbage and organic wastes | |
| US3884163A (en) | Waste disposal and energy recovery reactor apparatus and method | |
| CN104789249A (en) | Harmless recycling treatment method and special device for oil sand |