RU2659924C1 - Способ пиролизной утилизации твердых углеродсодержащих отходов и мусороперерабатывающий комплекс для его осуществления - Google Patents
Способ пиролизной утилизации твердых углеродсодержащих отходов и мусороперерабатывающий комплекс для его осуществления Download PDFInfo
- Publication number
- RU2659924C1 RU2659924C1 RU2017131665A RU2017131665A RU2659924C1 RU 2659924 C1 RU2659924 C1 RU 2659924C1 RU 2017131665 A RU2017131665 A RU 2017131665A RU 2017131665 A RU2017131665 A RU 2017131665A RU 2659924 C1 RU2659924 C1 RU 2659924C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- waste
- reactor
- pyrolysis
- gas
- water
- Prior art date
Links
- 239000002699 waste material Substances 0.000 title claims abstract description 68
- 238000000197 pyrolysis Methods 0.000 title claims abstract description 62
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 37
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 30
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 13
- 239000007787 solid Substances 0.000 title claims abstract description 13
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 36
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 34
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims abstract description 20
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims abstract description 17
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 10
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims abstract description 9
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims abstract description 8
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims abstract 3
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 41
- 238000009833 condensation Methods 0.000 claims description 21
- 230000005494 condensation Effects 0.000 claims description 21
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 20
- 238000009835 boiling Methods 0.000 claims description 14
- 238000011068 loading method Methods 0.000 claims description 13
- 239000010813 municipal solid waste Substances 0.000 claims description 8
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 claims description 7
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 7
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 claims description 7
- 238000003973 irrigation Methods 0.000 claims description 7
- 230000002262 irrigation Effects 0.000 claims description 7
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims description 7
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 5
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 3
- 239000011368 organic material Substances 0.000 claims description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims 1
- 230000035939 shock Effects 0.000 claims 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 abstract description 7
- 238000004064 recycling Methods 0.000 abstract description 6
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 5
- 238000003756 stirring Methods 0.000 abstract 1
- 230000001698 pyrogenic effect Effects 0.000 description 11
- 210000003739 neck Anatomy 0.000 description 10
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 8
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 7
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 6
- 239000010791 domestic waste Substances 0.000 description 6
- 239000003546 flue gas Substances 0.000 description 5
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 4
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 4
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000006386 neutralization reaction Methods 0.000 description 4
- 239000004071 soot Substances 0.000 description 4
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 239000002910 solid waste Substances 0.000 description 3
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 3
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 2
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 2
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 2
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 2
- -1 ferrous metals Chemical class 0.000 description 2
- 239000012634 fragment Substances 0.000 description 2
- 239000002828 fuel tank Substances 0.000 description 2
- 239000003502 gasoline Substances 0.000 description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 2
- 239000002440 industrial waste Substances 0.000 description 2
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011147 inorganic material Substances 0.000 description 2
- 239000003350 kerosene Substances 0.000 description 2
- 239000010815 organic waste Substances 0.000 description 2
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 2
- 239000010801 sewage sludge Substances 0.000 description 2
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 2
- 239000002341 toxic gas Substances 0.000 description 2
- CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N Fe2+ Chemical compound [Fe+2] CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 238000011956 best available technology Methods 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000004566 building material Substances 0.000 description 1
- 239000010782 bulky waste Substances 0.000 description 1
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 238000012272 crop production Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000004821 distillation Methods 0.000 description 1
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 1
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 239000006148 magnetic separator Substances 0.000 description 1
- 239000002906 medical waste Substances 0.000 description 1
- 230000000877 morphologic effect Effects 0.000 description 1
- 231100000252 nontoxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000003000 nontoxic effect Effects 0.000 description 1
- 230000009965 odorless effect Effects 0.000 description 1
- 235000011837 pasties Nutrition 0.000 description 1
- 238000009374 poultry farming Methods 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 238000004886 process control Methods 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 239000010819 recyclable waste Substances 0.000 description 1
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 1
- 238000012216 screening Methods 0.000 description 1
- 239000002893 slag Substances 0.000 description 1
- 239000004575 stone Substances 0.000 description 1
- 239000002352 surface water Substances 0.000 description 1
- 239000010891 toxic waste Substances 0.000 description 1
- 239000012808 vapor phase Substances 0.000 description 1
- 238000009423 ventilation Methods 0.000 description 1
- 239000002918 waste heat Substances 0.000 description 1
- 238000004056 waste incineration Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10B—DESTRUCTIVE DISTILLATION OF CARBONACEOUS MATERIALS FOR PRODUCTION OF GAS, COKE, TAR, OR SIMILAR MATERIALS
- C10B47/00—Destructive distillation of solid carbonaceous materials with indirect heating, e.g. by external combustion
- C10B47/28—Other processes
- C10B47/30—Other processes in rotary ovens or retorts
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B09—DISPOSAL OF SOLID WASTE; RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
- B09B—DISPOSAL OF SOLID WASTE NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B09B3/00—Destroying solid waste or transforming solid waste into something useful or harmless
- B09B3/40—Destroying solid waste or transforming solid waste into something useful or harmless involving thermal treatment, e.g. evaporation
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10B—DESTRUCTIVE DISTILLATION OF CARBONACEOUS MATERIALS FOR PRODUCTION OF GAS, COKE, TAR, OR SIMILAR MATERIALS
- C10B49/00—Destructive distillation of solid carbonaceous materials by direct heating with heat-carrying agents including the partial combustion of the solid material to be treated
- C10B49/02—Destructive distillation of solid carbonaceous materials by direct heating with heat-carrying agents including the partial combustion of the solid material to be treated with hot gases or vapours, e.g. hot gases obtained by partial combustion of the charge
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
- C10L5/00—Solid fuels
- C10L5/40—Solid fuels essentially based on materials of non-mineral origin
- C10L5/48—Solid fuels essentially based on materials of non-mineral origin on industrial residues and waste materials
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
- F23G5/00—Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor
- F23G5/02—Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor with pretreatment
- F23G5/027—Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor with pretreatment pyrolising or gasifying stage
- F23G5/0273—Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor with pretreatment pyrolising or gasifying stage using indirect heating
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
- F23G5/00—Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor
- F23G5/38—Multi-hearth arrangements
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области термической переработки углеродсодержащих материалов и предназначено для утилизации твердых коммунальных отходов. Мусороперерабатывающий комплекс содержит блок пиролиза, включающий по меньшей мере две пиролизные установки, конвейерную линию для подачи подготовленных отходов к реакторам, конвейерную линию для транспортировки углеродистого остатка в приемный бункер. B барабанном реакторе (13) цилиндрическая камера сгорания (14) размещена соосно и сопряжена с внутренним контуром обогрева рабочего объема реактора. Возле внутренней стенки цилиндра реактора по всей его длине размещен шнековый транспортер (16), под реактором расположен шнековый транспортер-охладитель (23). Термическое воздействие на подготовленные отходы осуществляют последовательно в два этапа: сначала удаляют поверхностную (капиллярную) воду при температуре 120-150°С, а затем применяют термическую деструкцию в диапазоне температур 200-450°С при непрерывном ворошении сырья в барабанном реакторе (13). Разделяют парогазовую смесь на воду и топливные фракции. Обеспечивается повышение эффективности термической деструкции при низких температурах пиролиза, увеличение удельной производительности реакторов, снижение энергетических затрат. 2 н.п. ф-лы, 3 ил.
Description
Изобретение относится к области термической переработки углеродсодержащих материалов методом пиролиза и может быть использовано в коммунальном хозяйстве для создания комплексов утилизации твердых коммунальных отходов (ТКО) и обезвоженных канализационных илов, а также на предприятиях агропромышленного комплекса для утилизации отходов птицеводства, животноводства, растениеводства. Изобретение включает технологию термической деструкции органических материалов при низких температурах пиролиза в бескислородной среде во вращающемся реакторе барабанного типа, использует известные подходы при организации теплового обмена в технологическом процессе и метод разделения парогазовой смеси на жидкие фракции путем управляемой конденсации, что позволяет получать из углеродсодержащих отходов топливные фракции с заданными температурными диапазонами кипения (конденсации), горючий газ, высокоуглеродистый мелкодисперсный материал. При этом энергозатраты технологического цикла с использованием внешних энергоносителей снижаются за счет применения режима последовательно-параллельной работы нескольких пиролизных установок в производственном процессе мусороперерабатывающего комплекса.
Барабанные вращающиеся печи широко используют за рубежом для сжигания твердых и пастообразных промышленных, бытовых и медицинских отходов, а также обезвоженных осадков сточных вод. В технологическом отношении барабанные вращающиеся печи являются наиболее универсальными термическими реакторами для переработки крупнокусковых отходов переменного состава. Низкотемпературный сухой пиролиз при температуре 450-500°С относится к одной из технологий в сфере обезвреживания твердых отходов термическим способом. Общая схема пиролиза включает следующие этапы: сортировка и подготовка отходов, загрузка в пиролизный реактор, подача энергоносителя к горелкам реактора, охлаждение пиролизных газов, конденсация и сбор жидких фракций, очистка дымовых газов, сбор и использование продуктов пиролиза: неконденсируемая часть пиролизного газа, жидкое топливо пиролиза, твердый углеродсодержащий остаток (Информационно-технический справочник по наилучшим доступным технологиям. ИТС 9-2015. С. 56, 57, 129).
Известны способ экологически чистой переработки твердых бытовых отходов с производством тепловой энергии и строительных материалов и мусоросжигательный завод для его осуществления (RU Патент №2502017 С1, 10.05.12). Отходы сжигают в наклонной вращающейся печи барабанного типа, дымовые газы дожигают в вихревом дожигателе. Образующуюся при сжигании отходов золу утилизируют в плазменном реакторе с получением инертного шлака и нетоксичных газовых выбросов.
Существенным недостатком известного способа являются значительные капитальные и эксплуатационные затраты, связанные со сложной системой обезвреживания загрязненных газообразных и твердых продуктов сжигания, а также низкая экономическая эффективность с точки зрения получения ценных товарных продуктов.
Известны способ и устройство переработки бытовых и промышленных органических отходов (RU Патент №2392543 С2, 22.02.08). Переработку отходов осуществляют методом пиролиза, при этом парогазовую смесь разделяют на фракции путем отделения среды жидких углеводородов от воды, отвода газообразных продуктов, их охлаждения и конденсации. Устройство содержит группу конденсаторов, каждый из которых представлен в виде охлаждаемых внешнего и внутреннего цилиндров. Конденсаторы соединены с узлом разделения жидких сред, где осуществляется сбор жидких продуктов пиролиза и разделение их на составляющие: жидкие углеводороды и водные продукты пиролиза.
К недостаткам рассмотренного изобретения следует отнести: низкую эффективность термической деструкции органических веществ, связанную с наличием в перерабатываемых отходах большого количества поверхностной воды; низкое качество жидкого топлива, получаемого после отделения от воды.
Известны способ переработки бытовых и производственных отходов в печное топливо и углеродное вещество и устройство для его осуществления (RU Патент №2552259 С2, 10.06.13). Предварительным этапом перед утилизацией бытовых отходов является измельчение отходов до 95%-ного содержания класса крупности 1…10 мм, извлечение балластных (неорганических) компонентов, состоящих из фракций металла, стекла, строительного мусора, смета, отсева, в пневмосепараторе под действием напора разделяющего агента (в частности, воздуха). Процесс пиролиза проводят в полунепрерывном режиме в течение 12 часов. Низконапорную газопаровую фазу направляют в скруббер, где осуществляется контакт с промывной водой. Сконденсированную фракцию углеводородов направляют в колонные аппараты на ректификацию, откуда выходит аналог-заменитель печного топлива с температурой кипения 100-250°С. Углеродное вещество выводят из печных камер к общему разгрузочному питателю, представляющему собой пластинчатый конвейер в герметичном корпусе. При этом в корпус газодувкой подают охлажденные инертные газы для тушения (охлаждения) углеродного вещества.
Рассмотренному способу и установке для его осуществления присущи сложность аппаратного исполнения, значительные эксплуатационные и энергетические затраты, связанные с мелкодисперсным дроблением отходов и охлаждением углеродного вещества, небольшое количество получаемого печного топлива с широкими углеводородными фракциями.
Известно устройство технологической линии утилизации твердых бытовых отходов с применением термической деструкции (RU Патент №2576711 С2, 10.10.14). Отходы перерабатывают методом медленного низкотемпературного пиролиза в горизонтальном реакторе барабанного типа, внутри которого смонтирована камера сгорания с отходящим от нее трубчатым пирозмеевиком для нагрева отходов в бескислородной среде. Образуемые в процессе деструкции отходов пиролизные газы выходят из реактора через соответствующие выпускные трубы и поступают в теплообменники, первый из которых представляет собой металлический бак с рубашкой водяного охлаждения, а второй реализован в виде цилиндрической колонны-разделителя с установленными на разных уровнях двумя контактными устройствами тарельчатого типа. Отходы загружают в реактор через люк загрузки, после чего герметично закрывают крышку и начинают разогрев реактора. Оставшаяся после пиролиза твердая часть удаляется из реактора механическим (специальным совком) или пневматическим (пылесосом) путем.
К недостаткам рассмотренного устройства можно отнести: небольшая производительность и повышенные энергетические затраты из-за необходимости длительного охлаждения углеродистого остатка в реакторе перед выгрузкой и последующим нагревом реактора для проведения пиролиза; низкое качество получаемых жидких фракций в связи с малоэффективным разделением парогазовой смеси на воду и топливные фракции в применяемых теплообменниках.
В качестве прототипа к заявленному изобретению выбраны способ термической переработки твердых органических отходов и установка для его осуществления (RU Патент № 2393200 С2, 12.09.08). Согласно изобретению загрузку отходов и выгрузку углеродистого остатка из реактора производят циклически. Парогазовую смесь перед конденсацией предварительно очищают от сажистых и смолистых фракций орошением органической и/или водно-органической жидкостью при температуре 500-350°С при пропускании парогазовой смеси через барботер-промыватель. Конденсацию парогазовой смеси осуществляют с разделением ее на несколько фракций топливной жидкости и пиролизный газ. Для получения заданного состава топливных фракций контролируют температуру последних на выходе из трех конденсаторов, выполненных в виде трубчатых газоводяных теплообменников. При выходе из первого конденсатора температура газовой фазы равняется 250°С, из второго конденсатора - 150°С, из третьего конденсатора - 70°С, что позволяет исключить попадание воды в жидкое топливо. Вода конденсируется в четвертом конденсаторе при температуре 25-60°С. Конденсаторы охлаждают подаваемой из циркуляционной емкости водой с температурой 25°С. Нагретую в конденсаторах воду до температуры 50°С направляют в холодильник, а затем возвращают в циркуляционную емкость.
Указанный способ и установка для его осуществления имеют технологическую линию конденсации парогазовой смеси с использованием трубчатых газоводяных теплообменников, что не позволяет точно выдерживать заданные температуры газовой фазы при выходе из конденсаторов и, как следствие, затрудняет получение топливных фракции с требуемыми температурными диапазонами кипения.
Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является создание способа пиролизной утилизации твердых углеродсодержащих отходов и мусороперерабатывающего комплекса для его осуществления, позволяющих повысить качество термической деструкции отходов при низких температурах пиролиза, увеличить удельную производительность реактора, максимально эффективно извлекать из парогазовой смеси топливные фракции, снизить энергозатраты технологического процесса.
Поставленная задача решается предлагаемым способом пиролизной утилизации твердых углеродсодержащих отходов, заключающемся: в разделении процесса термической переработки подготовленных отходов в горизонтальном вращающемся реакторе барабанного типа на два последовательных этапа - вначале удаляется поверхностная (капиллярная) вода из отходов при температуре 120-150°С, а затем осуществляется низкотемпературный пиролиз в диапазоне температур 200-450°С при непрерывном ворошении сырья; в регулируемой конденсации парогазовой смеси для получения топливных фракций с заданными температурами кипения, извлечения пирогенной воды и неконденсируемых газов; в применении шнековой выгрузки углеродистого остатка сразу после цикла пиролиза в отводящий шнековый транспортер-охладитель с последующей шнековой загрузкой отходов в реактор; в применении режима последовательно-параллельной работы нескольких пиролизных установок с использованием конвейерной линии подачи отходов к реакторам и конвейерной линии транспортировки углеродистого остатка к месту складирования.
Технические результаты предлагаемого способа заключается в том, что:
1. Повышается эффективность термической деструкции отходов при низких температурах пиролиза в барабанном реакторе за счет разделения процесса на два последовательных этапа - удаление поверхностной (капиллярной) воды из отходов при температуре 120-150°С и термическая деструкция при температурах 200-450°С.
2. Парогазовая смесь после реактора разделяется на топливные фракции с заданными температурными диапазонами кипения за счет автоматического регулирования процесса конденсации парогазовой смеси.
3. Повышается производительность удельного рабочего объема барабанного реактора за счет уменьшения времени технологического цикла благодаря шнековой выгрузке углеродистого остатка сразу после цикла пиролиза в отводящий шнековый траспортер-охладитель и последующей шнековой загрузке отходов в реактор.
4. Снижаются энергетические затраты на проведение технологического процесса с использованием внешних энергоносителей за счет последовательно-параллельной работы нескольких пиролизных установок в составе мусороперерабатывающего комплекса, при этом получаемый пиролизный газ используется для питания горелочных устройств реакторов, теплогенераторов сушилок, газоэлектрогенераторных установок без компримирования и резервирования газа в газгольдерах.
5. Способ экологически чист и позволяет практически полностью утилизировать твердые коммунальные отходы методом низкотемпературного пиролиза, так как хвосты сортировки после отбора полезных фракций вторсырья, неорганических и хлорсодержащих материалов подвергаются термической деструкции в бескислородной среде без образования токсичных отходов и газовых выбросов.
Разработанный способ реализуется в мусороперерабатывающем комплексе, в состав которого входят: площадка приема ТКО и отбора крупногабаритного мусора; конвейерная линия полуавтоматической сортировки для отбора неорганических материалов (земля, песок, камни, стекло), хлорсодержащих компонентов и полезных фракций вторсырья (при необходимости), включающая разрыватель пакетов с бытовым мусором, сепараторы мелкой фракции, посты ручной сортировки, металлоотделители; участок дробления хвостов сортировки; участок предварительной сушки измельченных отходов; согласно изобретению блок пиролиза хвостов сортировки, содержащий по меньшей мере две пиролизные установки с реакторами барабанного типа и блоками конденсации парогазовой смеси, конвейерную линию для подачи подготовленных отходов к реакторам, конвейерную линию для транспортировки углеродистого остатка в приемный бункер, систему транспортировки и временного накопления жидких и газообразных продуктов пиролиза, блок нейтрализации пирогенной воды, при этом в барабанном реакторе цилиндрическая камера сгорания размещена соосно и вынесена за пределы реакционной зоны реактора, камера сгорания сопряжена с внутренним контуром обогрева рабочего объема реактора, выполненного в виде горизонтально и радиально расположенных труб различного диаметра для отвода топочных газов наружу, возле внутренней стенки цилиндра реактора по всей его длине размещен шнековый транспортер с разделяемым приводом и газоплотной шиберной задвижкой, предназначенный как для выгрузки из реактора мелкодисперсного углеродистого остатка после цикла пиролиза в шнековый транспортер-охладитель, так и для загрузки отходов с максимальным размером фрагментов, не превышающем шага витка спирали шнека, блок конденсации парогазовой смеси содержит скруббер ударно-инерционного действия для очистки парогазовой смеси от сажи и тяжелых углеводородных фракций, по меньшей мере два насадочных скруббера для разделения парогазовой смеси на углеводородные фракции с заданными температурами кипения, кожухотрубный теплообменник для конденсации пирогенной воды, причем орошение парогазовой смеси в скрубберах осуществляется пирогенной водой (смесь легкокипящих топливных фракций с водой), а заданные температуры кипения (конденсации) разделяемых жидких фракций достигают автоматическим регулированием подачи орошающей жидкости в каждый скруббер с контролем установленного максимального значения температуры парогазовой смеси на выходе из соответствующего скруббера.
Сущность изобретения поясняется на фиг. 1, где представлена блок-схема мусороперерабатывающего комплекса, на фиг. 2, где показана схема пиролизной установки, на фиг. 3, где показана циклограмма производственного процесса блока пиролиза (вариант).
Мусороперерабатывающий комплекс содержит: площадку приема ТКО (1) и отбора крупногабаритного мусора; конвейерную линию (2) полуавтоматической сортировки отходов; участок дробления (3) хвостов сортировки; участок предварительной сушки (4) измельченных отходов; блок пиролиза (5) хвостов сортировки, содержащий по меньшей мере две пиролизные установки (6), конвейерную линию (7) для подачи подготовленных отходов к реакторам, конвейерную линию (8) для транспортировки углеродистого остатка в приемный бункер (9); систему транспортировки и временного накопления жидких и газообразных продуктов пиролиза, включающую топливные емкости (11) и газовые ресиверы (10); блок нейтрализации пирогенной воды (12).
Пиролизный реактор (13) барабанного типа содержит соосно размещенную цилиндрическую камеру сгорания (14), вынесенную за пределы реакционной зоны реактора и сопряженную с внутренним контуром обогрева рабочего объема реактора, выполненного в виде горизонтально и радиально расположенных труб различного диаметра и заканчивающегося патрубками (15) для отвода топочных газов наружу. Камера сгорания содержит соосно размещенное горелочное устройство (19). Возле внутренней стенки цилиндра реактора по всей его длине размещен шнековый транспортер (16) с разделяемым приводом мотор-редуктора (17) и газоплотной шиберной задвижкой (18). Под реактором расположен шнековый транспортер-охладитель (23) с рубашкой для циркуляции охладительного агента, загрузочная горловина которого находится в плоскости перемещения загрузочно-выгрузной горловины шнекового транспортера (16) при вращении реактора, а выгрузная горловина шнекового транспортера-охладителя совмещена с приемным устройством закрытого пластинчатого конвейера (24) конвейерной линии (8) для транспортировки углеродистого остатка в приемный бункер (9). Над реактором в плоскости перемещения загрузочно-выгрузной горловины шнекового транспортера (16) размещено устройство (33) для ссыпки отходов, подаваемых в реактор с ленточного конвейера (34) конвейерной линии (7).
Газоотводная труба (20) реактора соединена с блоком конденсации (21) парогазовой смеси через соосно расположенную соединительную муфту (22). Блок конденсации парогазовой смеси содержит скруббер (25) ударно-инерционного действия, по меньшей мере два насадочных скруббера (26), кожухотрубный теплообменник (27), переливной бак (28) пирогенной воды с перекачивающим насосом (29), оросительный бак (30). Скруббера (25,26) содержат соленоидные клапаны (31) и оснащены гидравлическими затворами (32).
Способ осуществляется следующим образом.
Отходы разгружаются на площадке приема ТКО (1), где после отбора крупногабаритного мусора они подаются на конвейерную линию (2) полуавтоматической сортировки отходов, включающую разрыватель пакетов с бытовым мусором, сепараторы мелкой фракции, посты ручной сортировки, магнитный сепаратор черных металлов, вихретоковый отделитель цветных металлов. После отбора неорганических материалов, хлорсодержащих компонентов и полезных фракций вторсырья хвосты сортировки измельчаются на участке дробления (3) и поступают на участок предварительной сушки (4), где в сушильных аппаратах влажность отходов снижается до 20-30%. Далее подготовленные отходы по конвейерной линии (7) направляются в блок пиролиза (5) к одной из пиролизных установок (6). С ленточного конвейера (34) через устройство (33) отходы ссыпаются в горловину шнекового транспортера (16) и через открытую шиберную задвижку (18) поступают на вращающийся шнек и перемещаются в реактор. Вращение шнека осуществляется через разъемный привод мотор-редуктора (17). При этом в ходе загрузки отходов в горячий реактор (в случае непродолжительного временного интервала между технологическими циклами) обеспечивается дополнительная сушка отходов, а образующаяся парогазовая смесь поступает в газоотводную трубу (20) и через соединительную муфту (22) направляется в блок конденсации (21), откуда, минуя скруббера (25, 26), выводится через кожухотрубный теплообменник (27) наружу.
После заполнения отходами рабочего объема реактора разъединяется привод мотор-редуктора (17), закрывается газоплотная шиберная задвижка (18) и запускается горелочное устройство (19). Топочные газы из камеры сгорания (14) поступают в трубы внутреннего контура обогрева реактора, передают тепло загруженным отходам через стенки труб, нагревают внутренний объем реактора и направляются через патрубки (15) в приемное устройство системы вентиляции (на чертеже не показана).
На первом этапе термической переработки отходов осуществляется разогрев внутреннего объема реактора до температуры 120-150°С при его непрерывном вращении и поддержание заданного диапазона температур автоматическим регулированием режима работы горелочного устройства. Парогазовая смесь из реактора отводится, минуя скруббера (25, 26), в кожухотрубный теплообменник (27), где разделяется на воду и неконденсируемые газы. Охлаждение теплообменника осуществляется с помощью системы циркуляции охладительного агента (на чертеже не показана).
После выхода поверхностной (капиллярной) воды из отходов, что определяется падением давления в реакторе до соответствующего значения (определяется опытным путем), температуру в реакторе увеличивают до 450°С, а парогазовую смесь из реактора направляют последовательно в скруббера (25, 26) и кожухотрубный теплообменник (27). В скруббере (25) ударно-инерционного действия из парогазовой смеси отделяются сажа и тяжелые углеводородные фракции с температурой кипения 300°С и более. В насадочных скрубберах (26) осаждаются топливные фракции (керосиновые, дизельные, бензиновые) с заданными температурами кипения. В кожухотрубном теплообменнике (27) парогазовая смесь разделяется на пирогенную воду и неконденсируемые горючие газы. При этом подача орошаемой жидкости в каждом скруббере осуществляется автоматически через соленоидный клапан (31) по заданной программе в момент превышения установленного значения температуры паргогазовой смеси, измеряемого термодатчиком на выходе из соответствующего скруббера. При снижении температуры парогазовой смеси ниже установленного значения орошение прекращается. Осаждаемые в скрубберах жидкие фракции через гидрозатворы (32) отводятся в соответствующие топливные емкости (11). Пирогенная вода из кожухотрубного теплообменника (27) поступает в переливной бак (28), откуда используется для наполнения оросительного бака (30) с помощью перекачивающего насоса (29). Излишки пирогенной воды из переливного бака направляются в блок нейтрализации пирогенной воды (12), где с использованием известных технологий легкокипящие углеводородные соединения нейтрализуются, а полученная техническая вода используется для собственных технологических нужд или сбрасывается в канализацию.
Горючие пиролизные газы после блока конденсации направляются в газовые ресиверы (10), откуда распределяются между потребителями (горелочные устройства реакторов, теплогенераторы сушилок, газовые котлы котельных, газоэлектрогенераторные установки) и/или сжигаются в факеле.
После окончания цикла пиролиза и выключения горелочного устройства (19) выгрузку углеродистого остатка из горячего реактора осуществляют шнековым транспортером (16), для чего совмещают его горловину с горловиной шнекового транспортера-охладителя (23) и за счет вертикального перемещения последнего герметично соединяют горловины друг с другом. Далее открывают шиберную задвижку (18), подключают приводы мотор-редукторов (17) и выгружают углеродистый остаток, одновременно охлаждая его в ходе перемещения по шнековому транспортеру-охладителю, в рубашку которого подают охладительный агент из системы циркуляции охладительного агента (на чертеже не показана). Далее охлажденный углеродистый остаток по закрытому пластинчатому конвейеру (24) конвейерной линии (8) транспортируется в приемный бункер (9).
После выгрузки углеродистого остатка из реактора отключают приводы мотор-редукторов, отводят горловину шнекового транспортера-охладителя (23) вниз и вращением реактора подводят горловину шнекового транспортера (16) к ленточному конвейеру (34) для загрузки отходов, тем самым заканчивая технологический цикл пиролизной установки.
Процесс переработки отходов в блоке пиролиза (5) включает последовательно-параллельную работу пиролизных установок (фиг. 3). Загрузка реакторов осуществляется поочередно с помощью конвейерной линии (7). Термическая переработка отходов в реакторе длится 12-14 часов. Благодаря последовательному запуску в работу нескольких реакторов с интервалом 2-3 часа (время загрузки одного реактора) и примерно одинаковым по времени технологическим циклам пиролизных установок, блок пиролиза мусороперерабатывающего комплекса вырабатывает горючий газ в постоянном режиме. Общее количество получаемого газа в единицу времени зависит от количества пиролизных установок, режима их работы, массы перерабатываемого сырья, влажности и морфологического состава отходов. Топливные фракции и углеродистый остаток отводятся в накопительные емкости, а пирогенная вода после нейтрализации органической составляющей используется для технологических нужд или сбрасывается в канализацию.
Предлагаемый способ апробирован на опытно-промышленной установке низкотемпературного пиролиза с реактором барабанного типа и предлагаемым блоком конденсации парогазовой смеси. В ходе проведения опытно-экспериментальных исследований подтверждено, что термическая деструкция углеродсодержащих отходов, в частности отсортированных твердых коммунальных отходов, проходит эффективно при выполнении следующих технологических этапов: предварительно крупные фрагменты отходов измельчаются до 100-150 мм, сырье высушивается до влажности 20-30%, из отходов во вращающемся реакторе удаляется поверхностная (капиллярная) вода при температуре 120-150°С и отводится через кожухотрубный теплообменник, сухое сырье подвергается термической деструкции в диапазоне температур 200-450°С при непрерывном ворошении сырья. Из парогазовой смеси в скруббере ударно-инерционного действия извлекаются сажа и тяжелые фракции с температурой кипения 450-300°С, а в насадочных скрубберах осаждаются керосиновые, дизельные и бензиновые фракции, причем составы фракций по температурам кипения регулируются с помощью автоматической системы управления процессом конденсации. В топливных фракциях отсутствует вода. Газ и жидкое топливо используются для работы горелочного устройства реактора. Углеродистый остаток после цикла пиролиза практически не имеет запаха и представляет собой порошкообразную массу.
Claims (2)
1. Способ пиролизной утилизации твердых углеродсодержащих отходов, включающий термическую деструкцию подготовленных органических материалов в реакторах барабанного типа при низких температурах пиролиза без доступа кислорода, отличающийся тем, что термическое воздействие на частицы материала осуществляют последовательно в два этапа, сначала удаляют поверхностную (капиллярную) воду при температуре 120-150°С, а затем применяют термическую деструкцию в диапазоне температур 200-450°С при непрерывном ворошении сырья, разделение парогазовой смеси на воду и топливные фракции осуществляют регулированием процесса конденсации, при этом на первом этапе термической переработки сырья парогазовую смесь охлаждают в трубчатом теплообменнике, а на втором этапе применяют орошение, причем заданные температуры кипения (конденсации) разделяемых топливных фракций достигают автоматическим регулированием подачи орошающей жидкости, шнековую выгрузку углеродистого остатка из реакторов выполняют сразу после цикла пиролиза с одновременным его охлаждением, шнековую загрузку отходов в реактор осуществляют сразу после выгрузки углеродистого остатка, работу пиролизных установок организуют в режиме последовательно-параллельного прохождения технологических циклов.
2. Мусороперерабатывающий комплекс для осуществления способа по п. 1, содержащий площадку приема твердых коммунальных отходов, конвейерную линию полуавтоматической сортировки отходов, участок дробления хвостов сортировки, участок предварительной сушки измельченных отходов, отличающийся тем, что комплекс содержит блок пиролиза, включающий по меньшей мере две пиролизные установки, конвейерную линию для подачи подготовленных отходов к реакторам, конвейерную линию для транспортировки углеродистого остатка в приемный бункер, при этом в барабанном реакторе цилиндрическая камера сгорания размещена соосно, вынесена за пределы реакционной зоны и сопряжена с внутренним контуром обогрева рабочего объема реактора, выполненного в виде горизонтально и радиально расположенных труб различного диаметра, возле внутренней стенки цилиндра реактора по всей его длине размещен шнековый транспортер с разделяемым приводом и газоплотной шиберной задвижкой, а под реактором расположен шнековый транспортер-охладитель, блок конденсации парогазовой смеси содержит скруббер ударно-инерционного действия, по меньшей мере два насадочных скруббера с системой автоматического управления процессом орошения, кожухотрубный теплообменник.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017131665A RU2659924C1 (ru) | 2017-09-08 | 2017-09-08 | Способ пиролизной утилизации твердых углеродсодержащих отходов и мусороперерабатывающий комплекс для его осуществления |
PCT/RU2018/000450 WO2019050431A1 (ru) | 2017-09-08 | 2018-07-09 | Способ пиролизной утилизации твердых углеродсодержащих отходов и мусороперерабатывающий комплекс для его осуществления |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017131665A RU2659924C1 (ru) | 2017-09-08 | 2017-09-08 | Способ пиролизной утилизации твердых углеродсодержащих отходов и мусороперерабатывающий комплекс для его осуществления |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2659924C1 true RU2659924C1 (ru) | 2018-07-04 |
Family
ID=62815592
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2017131665A RU2659924C1 (ru) | 2017-09-08 | 2017-09-08 | Способ пиролизной утилизации твердых углеродсодержащих отходов и мусороперерабатывающий комплекс для его осуществления |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2659924C1 (ru) |
WO (1) | WO2019050431A1 (ru) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2678089C1 (ru) * | 2018-02-06 | 2019-01-23 | Общество с ограниченной ответственностью "ПРОМЕТЕЙ" | Промышленный комплекс для производства древесного угля безотходным способом низкотемпературного пиролиза из брикетированных древесных отходов |
RU2706847C1 (ru) * | 2019-03-20 | 2019-11-21 | Гершович Нора Александровна | Способ экологически безопасной и безотходной утилизации воспроизводимых и накопленных твёрдых коммунальных отходов (тко) с использованием магнезиально-вяжущих веществ и промышленный комплекс без отходов для его осуществления |
RU205264U1 (ru) * | 2021-02-15 | 2021-07-06 | Виктор Иванович Карпенок | Аппарат для пиролиза углеродного материала |
RU2758677C1 (ru) * | 2020-07-07 | 2021-11-01 | Изатбек Асламбекович Дзгоев | Пиролизная мусоросжигательная установка |
RU2783823C1 (ru) * | 2021-12-22 | 2022-11-18 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технологический университет" (ФГБОУ ВО "КНИТУ") | Установка для производства пиролизного топлива |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN114307033B (zh) * | 2021-12-21 | 2022-12-02 | 山东天力能源股份有限公司 | 一种废盐干燥热解系统及方法 |
WO2023158727A1 (en) * | 2022-02-18 | 2023-08-24 | Res Polyflow Llc | A batch system for the production of chemical compounds and/or gases from a pyrolyzed plastic waste feedstock |
CN115488138A (zh) * | 2022-09-26 | 2022-12-20 | 华星智能物联(温州)有限公司 | 一种医疗废物热裂解连续处理工艺 |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU924974A1 (ru) * | 1980-06-16 | 1986-10-30 | Всесоюзный Научно-Исследовательский,Экспериментально-Конструкторский Институт Коммунального Машиностроения | Установка дл переработки бытового мусора |
JP2002161282A (ja) * | 2000-11-29 | 2002-06-04 | Yoshio Kobayashi | 環境に優しいごみのエネルギ−資源化方法 |
GB2378498B (en) * | 2001-08-11 | 2005-08-24 | Thomas John Stubbing | Processing of organic material |
RU2393200C2 (ru) * | 2008-09-12 | 2010-06-27 | Михаил Сергеевич Семенов | Способ термической переработки твердых органических отходов и установка для его осуществления |
RU2482160C1 (ru) * | 2011-11-24 | 2013-05-20 | Алексей Викторович Тимофеев | Способ термической переработки органического сырья и устройство для его осуществления |
-
2017
- 2017-09-08 RU RU2017131665A patent/RU2659924C1/ru active
-
2018
- 2018-07-09 WO PCT/RU2018/000450 patent/WO2019050431A1/ru active Application Filing
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU924974A1 (ru) * | 1980-06-16 | 1986-10-30 | Всесоюзный Научно-Исследовательский,Экспериментально-Конструкторский Институт Коммунального Машиностроения | Установка дл переработки бытового мусора |
JP2002161282A (ja) * | 2000-11-29 | 2002-06-04 | Yoshio Kobayashi | 環境に優しいごみのエネルギ−資源化方法 |
GB2378498B (en) * | 2001-08-11 | 2005-08-24 | Thomas John Stubbing | Processing of organic material |
RU2393200C2 (ru) * | 2008-09-12 | 2010-06-27 | Михаил Сергеевич Семенов | Способ термической переработки твердых органических отходов и установка для его осуществления |
RU2482160C1 (ru) * | 2011-11-24 | 2013-05-20 | Алексей Викторович Тимофеев | Способ термической переработки органического сырья и устройство для его осуществления |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2678089C1 (ru) * | 2018-02-06 | 2019-01-23 | Общество с ограниченной ответственностью "ПРОМЕТЕЙ" | Промышленный комплекс для производства древесного угля безотходным способом низкотемпературного пиролиза из брикетированных древесных отходов |
RU2706847C1 (ru) * | 2019-03-20 | 2019-11-21 | Гершович Нора Александровна | Способ экологически безопасной и безотходной утилизации воспроизводимых и накопленных твёрдых коммунальных отходов (тко) с использованием магнезиально-вяжущих веществ и промышленный комплекс без отходов для его осуществления |
RU2758677C1 (ru) * | 2020-07-07 | 2021-11-01 | Изатбек Асламбекович Дзгоев | Пиролизная мусоросжигательная установка |
RU205264U1 (ru) * | 2021-02-15 | 2021-07-06 | Виктор Иванович Карпенок | Аппарат для пиролиза углеродного материала |
RU2783823C1 (ru) * | 2021-12-22 | 2022-11-18 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технологический университет" (ФГБОУ ВО "КНИТУ") | Установка для производства пиролизного топлива |
RU2784299C1 (ru) * | 2022-04-06 | 2022-11-23 | Владимир Михайлович Кондратьев | Установка для утилизации отходов |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2019050431A1 (ru) | 2019-03-14 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2659924C1 (ru) | Способ пиролизной утилизации твердых углеродсодержащих отходов и мусороперерабатывающий комплекс для его осуществления | |
US10435638B2 (en) | Pyrolysis processing of solid waste from a water treatment plant | |
KR100935446B1 (ko) | 고 함수율 유기폐기물의 건조 및 탄화 방법과 그 장치 | |
CN101463261B (zh) | 污泥制油和垃圾焚烧集成系统和方法 | |
GB2445467A (en) | Municipal waste classification and bio-fuel production | |
CN101318759A (zh) | 城市污泥的资源化处理方法与设备 | |
CN101992204A (zh) | 城市生活垃圾和污水污泥资源生态分离回收工艺及设备 | |
CN110759627A (zh) | 污泥间接换热蒸发脱水耦合热解碳化方法及系统 | |
CN103822213A (zh) | 一种城市污泥热脱水、余热干燥及流化焚烧一体化工艺及系统 | |
CN112845504A (zh) | 生活垃圾资源化利用处理工艺 | |
CN214767749U (zh) | 微波热解析装置和含油固废处理系统 | |
CN110043909A (zh) | 一种化工污泥焚烧工艺 | |
KR100935447B1 (ko) | 고 함수율 유기폐기물의 건조장치 | |
CN206279174U (zh) | 撬装式油泥热解处理系统 | |
CN209024387U (zh) | 一种间接传热式污泥热解碳化装置及污泥热解碳化系统 | |
CN113503544B (zh) | 一种针对生活垃圾及禽畜粪便的废弃物减量处理系统 | |
CN105753274B (zh) | 一种污泥处置系统及处置工艺 | |
CN108911457A (zh) | 一种间接传热式污泥热解碳化装置及污泥热解碳化系统 | |
CN213596130U (zh) | 一种干化-热解气化污泥处理系统 | |
CN213407831U (zh) | 一种用于处理海绵生产废水的处理系统 | |
KR100933437B1 (ko) | 고 함수율 유기폐기물의 무연화장치 | |
CN113735410A (zh) | 一种市政污泥处理方法及其系统 | |
CN113501653A (zh) | 用于污泥的分段式电磁热解资源化处理方法及系统 | |
KR100933438B1 (ko) | 고 함수율 유기폐기물의 탄화장치 | |
RU96572U1 (ru) | Установка для термической переработки твердых горючих материалов |