RU2744225C1 - Method of low-temperature processing of organic solid municipal waste and installation for its implementation - Google Patents
Method of low-temperature processing of organic solid municipal waste and installation for its implementation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2744225C1 RU2744225C1 RU2020124265A RU2020124265A RU2744225C1 RU 2744225 C1 RU2744225 C1 RU 2744225C1 RU 2020124265 A RU2020124265 A RU 2020124265A RU 2020124265 A RU2020124265 A RU 2020124265A RU 2744225 C1 RU2744225 C1 RU 2744225C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- feeder
- screw
- unloading
- zone
- grained
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B09—DISPOSAL OF SOLID WASTE; RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
- B09B—DISPOSAL OF SOLID WASTE
- B09B3/00—Destroying solid waste or transforming solid waste into something useful or harmless
-
- 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
Abstract
Description
Изобретение относится к химической, нефтехимической, деревообрабатывающей и теплоэнергетической промышленности, а также к жилищно-коммунальному хозяйству, связанному с комплексной переработкой органических твердых коммунальных отходов, резинотехнических, полимерных, целлюлозно-бумажных, древесных и др. The invention relates to the chemical, petrochemical, woodworking and thermal power industries, as well as to the housing and communal services associated with the complex processing of organic solid municipal waste, rubber, polymer, pulp and paper, wood, etc.
Известен способ для термолизной переработки органо-минеральных продуктов - «Способ обработки углеродсодержащих веществ посредством парового термолиза» [патент RU на изобретение № 2627107, МПК C08J 11/14, С10B 53/07, опубликован 31.05.2017, бюл. №16], содержащий термолизный реактор, средства загрузки измельченных отходов углеродсодержащего вещества в реактор, и шнековый транспортер разгрузки углерода. Однако недостатком данного способа, является сложность в реализации из-за большого количества ступеней технологических процессов и невозможность быть использованным для переработки твердых органических материалов способом термолиза. There is a known method for thermolysis processing of organo-mineral products - "Method for processing carbon-containing substances by steam thermolysis" [RU patent for invention No. 2627107, IPC C08J 11/14, C10B 53/07, published 05/31/2017, bull. No. 16], containing a thermolysis reactor, means for loading crushed waste of carbonaceous substances into the reactor, and a screw conveyor for unloading carbon. However, the disadvantage of this method is the complexity of implementation due to the large number of stages of technological processes and the impossibility of being used for processing solid organic materials by thermolysis.
Наиболее близким техническим решением, принятым за прототип, является патент на изобретение «Процесс и установка по переработке резиносодержащих отходов», [патент RU № 2460743, МПК С08J 11/20, С08L 21/00, опубликован 27.11.2011], предусматривающий термолизную переработку резиновой крошки при температуре 350-4000С в среде циркулирующего перегретого и испаренного теплоносителя при давлении, близком к атмосферному. Продуктами термолиза являются: технический углерод, синтетическая нефть и углеводородный газ. Резинотехнические отходы перерабатываются в цилиндрическом термолизном реакторе со спиралевидным транспортирующим органом. Образующиеся продукты в реакторе продуваются воздухом, являющимся теплоносителем.The closest technical solution adopted for the prototype is the patent for the invention "Process and installation for the processing of rubber waste", [patent RU No. 2460743, IPC С08J 11/20, С08L 21/00, published on November 27, 2011], providing for thermolysis processing of rubber crumbs at a temperature of 350-400 0 С in an environment of a circulating superheated and evaporated heat carrier at a pressure close to atmospheric. Thermolysis products are carbon black, synthetic oil and hydrocarbon gas. Rubber waste is processed in a cylindrical thermolysis reactor with a spiral conveying body. The resulting products in the reactor are blown through with air, which is a coolant.
С существенными признаками изобретения в части способа совпадает следующая совокупность признаков прототипа: термолизная переработка органического материала – резинотехнических отходов при температуре до 4000С в реакторе со спиралевидным транспортирующим органом.The following set of prototype features coincides with the essential features of the invention in terms of the method: thermolysis processing of organic material - rubber waste at temperatures up to 400 0 C in a reactor with a spiral conveying body.
К недостаткам известного способа следует отнести то, что данный способ и установка не могут обеспечить высокое качество получаемой продукции, в первую очередь при термолизной переработке органических твердых коммунальных отходов – ТКО (полимерсодержащих, целлюлозно-бумажных, древесных и др.), имеющих нестабильные физико-механические характеристики: размеры, форму, плотность, влажность, сыпучесть и др.), а также физико-химические свойства. Резинотехнические отходы (после измельчения – резиновая крошка) более стабильны в своих характеристиках и позволяют легче управлять процессом термолиза, чем при использовании различных органических ТКО. Кроме того, ввиду специфических особенностей ТКО (малая их исходная плотность, часто изменяющийся состав, невысокая сыпучесть шихты, сложность обеспечения герметичности термолизного реактора для исключения поступления в него кислорода воздуха из атмосферы), - все это не позволяет получать качественную продукцию: технический углерод, жидкое углеродное топливо и синтетический газ. The disadvantages of the known method include the fact that this method and installation cannot provide high quality of the resulting products, primarily during thermolysis processing of organic solid municipal waste - MSW (polymer-containing, pulp and paper, wood, etc.), which have unstable physical and mechanical characteristics: dimensions, shape, density, moisture, flowability, etc.), as well as physical and chemical properties. Rubber waste (after crushing - rubber crumb) is more stable in its characteristics and makes it easier to control the thermolysis process than when using various organic MSW. In addition, due to the specific features of MSW (their low initial density, frequently changing composition, low flowability of the charge, the difficulty of ensuring the tightness of the thermolysis reactor to exclude the entry of air oxygen into it from the atmosphere), all this does not allow obtaining high-quality products: carbon black, liquid carbon fuels and syngas.
Известны также устройства, обеспечивающие переработку бытовых и промышленных органических отходов и получение углеводородов, например, патент на изобретение «Способ и устройство переработки бытовых и промышленных органических отходов» [патент RU на изобретение №2392543, МПК F23G 5/027, F23G 5/20, опубл. 20.06.2010 бюл. №17] Недостатками аналога является низкое качество получаемой продукции при переработке сыпучих материалов, в первую очередь твердых коммунальных отходов, с различными физико-механическими характеристиками: гранулометрией, формой, размерами, сыпучестью и др., что характерно для органических твердых коммунальных отходов, подлежащих термопереработке, в т.ч. резиносодержащих и полимерных отходов. Так же, невозможность получения на установке качественной продукции. There are also known devices that ensure the processing of household and industrial organic waste and the production of hydrocarbons, for example, a patent for the invention "Method and device for processing household and industrial organic waste" [RU patent for invention No. 2392543, IPC F23G 5/027, F23G 5/20, publ. 20.06.2010 bul. No. 17] The disadvantages of the analogue are the low quality of the products obtained during the processing of bulk materials, primarily solid municipal waste, with different physical and mechanical characteristics: granulometry, shape, size, flowability, etc., which is typical for organic solid municipal waste subject to thermal processing , incl. rubber and polymer waste. Also, the impossibility of obtaining high-quality products at the installation.
Наиболее близкой по технической сущности к заявленной установке, является «Установка для утилизации отходов» принятая за прототип [патент RU на изобретение №2667398, МПК F 23G 5/027, опубл. 19.09.2018, бюл. №26], содержащий пиролизный (термолизный) реактор с шлюзовыми загрузочными и разгрузочными устройствами, внутренний объем которого снабжен перемешивающим устройством непрерывного действия, выполненного в виде шнека с очищающими его скребками, а выход пиролизной камеры соединен с устройством выгрузки, включающим шнековый транспортер. The closest in technical essence to the claimed installation is "Installation for waste disposal" taken as a prototype [RU patent for invention No. 2667398, IPC
С признаками прототипа, в части установки, совпадает следующая совокупность признаков: наличие загрузочного и разгрузочного герметизирующих устройств термолизного трубчатого реактора, внутри которого расположен транспортирующий и перемешивающий орган непрерывного действия. With the features of the prototype, in terms of the installation, the following set of features coincides: the presence of loading and unloading sealing devices of the thermolysis tubular reactor, inside which there is a transporting and mixing organ of continuous action.
Недостатками установки являются ограниченные технологические возможности установки при термолизной переработке органических коммунальных отходов с различными физико-механическими характеристиками, обуславливающие низкое качество продукции, вследствие отсутствия возможности полной герметизации реактора при нестабильных характеристиках перерабатываемых ТКО: фракционного состава, сыпучести, влажности, разнородности компонентов, их плотности, морфологии и др., что характерно для ТКО; сложность обеспечения высокоэффективного тепломассообмена в трубчатом реакторе при использовании в нем шнекового транспортирующего органа, при изменяющихся, по длине реактора, физических параметров материала: плотности, подвижности, содержания жидкой фазы вследствие деструкции углеводородов и др. The disadvantages of the installation are the limited technological capabilities of the installation for thermolysis processing of organic municipal waste with different physical and mechanical characteristics, which cause low product quality, due to the lack of the possibility of complete sealing of the reactor with unstable characteristics of the processed MSW: fractional composition, flowability, humidity, heterogeneity of components, their density, morphology, etc., which is typical for TCR; the difficulty of providing highly efficient heat and mass transfer in a tubular reactor when using a screw transporting body in it, with varying, along the length of the reactor, physical parameters of the material: density, mobility, liquid phase content due to the destruction of hydrocarbons, etc.
Изобретение направлено на расширение технологических возможностей при реализации способа термолизной переработки органических твердых отходов, в частности, твердых коммунальных отходов с различными физико-механическими характеристиками, при помощи предлагаемой установки и повышение качества, получаемой из них товарной продукции. The invention is aimed at expanding technological capabilities in the implementation of the method of thermolysis processing of organic solid waste, in particular, municipal solid waste with various physical and mechanical characteristics, using the proposed installation and improving the quality of the resulting product.
Предлагаемый способ низкотемпературной переработки органических твердых коммунальных отходов при температуре до 4500С позволяет получать качественную продукцию: технический углерод, жидкое углеродное топливо и синтетический газ в среде циркулирующего углеводородного теплоносителя – перегретого и испаренного пара и соответствующего разложения органических компонентов. Способ позволяет использовать перерабатываемые органические ТКО различного морфологического состава и физического состава: мелкокусковые полимерные, древесные, целлюлозно-бумажные, резинотехнические и др. отходы в сыпучем или уплотненном состоянии при термо-влажностной обработке со связующими. The proposed method for low-temperature processing of organic solid municipal waste at temperatures up to 450 0 C allows you to obtain high-quality products: carbon black, liquid carbon fuel and synthetic gas in a circulating hydrocarbon coolant - superheated and evaporated steam and the corresponding decomposition of organic components. The method makes it possible to use the processed organic MSW of various morphological composition and physical composition: small-sized polymer, wood, pulp and paper, mechanical rubber goods and other waste in a loose or compacted state during thermal and moisture treatment with binders.
Поставленная задача решается путём проведения технологической подготовки сыпучих сред, включающей классификацию предварительно измельченных мелкокусковых материалов или уплотненных тел полифракционного состава на крупнозернистые и мелкозернистые фракции; герметизацию процессов загрузки и выгрузки уплотненной шихты способами формирования раздельных материальных потоков различного фракционного состава: плотной упаковки зерен шихты вибрационным воздействием на них или, теплотехнической обработкой легкоплавких компонентов уплотненного слоя отходящими газами, а также создание регулируемых скоростных режимов движения термообрабатываемой шихты в термолизном реакторе, возврат из зоны парогазовыделения теплоносителя и дополнительный ввод распыленной жидкой фазы (воды) в зону деструкции сырья для интенсификации тепломассообмена и снижения окислительных процессов. Обеспечение равномерной загрузки уплотненной сырьевой шихты и выгрузки готовых продуктов в заданном диапазоне варьируемых технологических параметров из термолизного реактора, герметизация его загружающих и выгружающих устройств, стабилизируют скоростные режимы движения термообрабатываемых материалов, что обеспечивает повышение качества получаемой продукции. Кроме того, возврат из зоны парогазовыделения теплоносителя в процесс тепломассообмена и дополнительный ввод распыленной жидкой фазы в зону охлаждения сырья интенсифицирует тепломассообмен, что исключает окислительные процессы, приводящие к возгоранию кислородосодержащей среды. Способ низкотемпературной переработки органических ТКО, проводят при температурах до 4500 С, что позволяет получить больший выход жидких продуктов и меньший выход углеводородного газа.The task is solved by carrying out the technological preparation of bulk media, including the classification of pre-crushed small-sized materials or compacted bodies of a polyfractional composition into coarse-grained and fine-grained fractions; sealing the processes of loading and unloading the compacted charge by methods of forming separate material flows of various fractional composition: dense packing of grains of the charge by vibration action on them or, heat treatment of low-melting components of the compacted layer with exhaust gases, as well as creating controlled high-speed modes of movement of the heat-treated charge in a thermolysis reactor, return from zones of steam and gas release of the coolant and additional injection of the sprayed liquid phase (water) into the zone of destruction of raw materials to intensify heat and mass transfer and reduce oxidative processes. Ensuring uniform loading of the compacted raw charge and unloading of finished products in a given range of varying technological parameters from the thermolysis reactor, sealing of its loading and unloading devices, stabilize the high-speed modes of movement of heat-treated materials, which improves the quality of the resulting product. In addition, the return of the coolant from the vapor-gas release zone to the heat and mass transfer process and the additional introduction of the sprayed liquid phase into the raw material cooling zone intensifies heat and mass transfer, which excludes oxidative processes leading to the ignition of the oxygen-containing medium. The method of low-temperature processing of organic MSW is carried out at temperatures up to 450 0 С, which allows to obtain a higher yield of liquid products and a lower yield of hydrocarbon gas.
Для реализации описанного способа разработана установка, содержащая трубчатый реактор с винтообразным транспортирующим органом непрерывного действия, герметизирующими загрузочными и разгрузочными устройствами; устройствами очистки, охлаждения и конденсации парогазовой смеси в которой загрузочный питатель-уплотнитель-затвор выполнен в виде наклоненного под углом α=20-450 к горизонту питающего устройства с внутренним винтообразным рабочим органом, состоящим из трёх частей размещённых, соответственно, в трёх зонах: часть винтообразного рабочего органа, расположенная в зоне загрузки материала, выполнена в виде шнека с постоянным шагом, средняя, цилиндрическая часть устройства выполнена в виде, попарно установленных, разнонаправленных двухзаходных геликоидальных лопастей, а коническая часть устройства, расположенная в зоне выгрузки, выполнена в виде конусообразного шнека, при этом на наружной поверхности двухзаходных геликоидальных лопастей, по их периметру, закреплен перфорированный классифицирующий корпус, расположенный в зоне выгрузки мелкозернистого материала; в нижней части загрузочного устройства, в зоне выгрузки крупнозернистого и отсеянного мелкозернистого материала, установлен герметизирующий питатель-уплотнитель-затвор с дугообразными лопастями, а выгрузочный питатель-уплотнитель, установленный на выходе трубчатого реактора с комбинированным транспортирующим органом, выполнен в виде, закрепленной на приводном валу отдельного привода, двухвитковой захватывающей лопасти, расположенной в цилиндрическом корпусе, сопряженном с конической частью. To implement the described method, a plant has been developed that contains a tubular reactor with a continuous screw-shaped conveying body, sealing loading and unloading devices; devices for purification, cooling and condensation of the vapor-gas mixture in which the loading feeder-sealant-gate is made in the form of a feeder inclined at an angle α = 20-45 0 to the horizon with an internal screw-shaped working body, consisting of three parts located, respectively, in three zones: the part of the screw-shaped working body, located in the material loading zone, is made in the form of a screw with a constant pitch, the middle, cylindrical part of the device is made in the form of pairwise installed, multidirectional two-start helical blades, and the conical part of the device located in the unloading zone is made in the form of a conical the auger, while on the outer surface of the two-start helicoidal blades, along their perimeter, a perforated classifying body is fixed, located in the area of unloading fine-grained material; in the lower part of the loading device, in the area of unloading coarse-grained and screened out fine-grained material, a sealing feeder-seal-shutter with arcuate blades is installed, and the unloading feeder-sealant, installed at the outlet of a tubular reactor with a combined conveying body, is made in the form of fixed on the drive shaft a separate drive, a two-turn gripping blade located in a cylindrical body mated with a conical part.
Технический результат от реализации способа низкотемпературной переработки органических твердых коммунальных отходов, осуществляемого при помощи предлагаемой установки, заключается в обеспечении высокоэффективного процесса переработки органических ТКО с различными физико-механическими характеристиками и физико-химическими свойствами, получение из отходов товарной продукции (технического углерода, жидкого углеводородного топлива и синтетического газа) при исключении выброса загрязняющих веществ в атмосферу, что сохраняет в чистоте окружающую среду. Кроме того, повышается качество продукции, получаемой в результате его реализации. The technical result from the implementation of the method of low-temperature processing of organic solid municipal waste, carried out using the proposed installation, is to provide a highly efficient process for the processing of organic MSW with various physical and mechanical characteristics and physicochemical properties, obtaining marketable products from waste (carbon black, liquid hydrocarbon fuel and syngas) while avoiding the emission of pollutants into the atmosphere, which keeps the environment clean. In addition, the quality of products obtained as a result of its sale is improved.
Предполагаемое изобретение иллюстрируется чертежами, где The alleged invention is illustrated in the drawings, where
на фиг. 1 изображена общая схема термолизной установки для переработки органических твердых коммунальных отходов;in fig. 1 shows a general diagram of a thermolysis plant for the processing of organic solid municipal waste;
на фиг. 2 – загрузочный питатель-уплотнитель-затвор установки;in fig. 2 - loading feeder-sealant-shutter of the installation;
на фиг. 3 – схема расположения двухзаходных геликоидальных лопастей загрузочного питателя в цилиндрическом корпусе разрез А-А на фиг. 2; in fig. 3 is a diagram of the arrangement of two-start helical blades of the loading feeder in a cylindrical body, section A-A in FIG. 2;
на фиг. 4 – герметизирующие маятниковые элементы выгрузочного корпуса; in fig. 4 - sealing pendulum elements of the unloading body;
на фиг. 5 - герметизирующий барабанный питатель-затвор с дугообразными лопастями;in fig. 5 - a sealing drum feeder-gate with arcuate blades;
на фиг. 6 – выгрузочный питатель уплотнитель; in fig. 6 - unloading feeder sealant;
на фиг. 7 – разрез В-В на фиг. 6in fig. 7 - section b-b in fig. 6
Установка содержит приемный бункер со встроенным загрузочным питателем-уплотнителем-затвором 1 (фиг.1). Трубчатый реактор термолиза органических коммунальных отходов 2. Внутри трубчатого реактора термолиза органических коммунальных отходов находится винтообразный транспортирующий рабочий орган непрерывного действия 3, кинематически связанный с мотор-редуктором 4. Винтообразный транспортирующий рабочий орган непрерывного действия 3 выполнен из трёх частей: в зоне подачи и нагрева уплотненного сырья - в виде ленточного винтового питателя 5, в зоне деструкции промежуточного вязко-жидкого продукта - в виде сегментно-спиралевидного транспортирующего органа 6, а в зоне охлаждения конечного продукта - в виде консольно-расположенной спирали 7. Реактор имеет рубашку обогрева 8, включающую штуцер выхода дымовых газов 9. Газожидкостную горелку 10 и дымовую трубу 11. Фильтр очистки парогазовой смеси 12, колонну охлаждения и конденсации парогазовой смеси 13 (фиг.1). Колонна содержит штуцер отбора светлого углеводородного топлива 14, штуцер отбора технической воды 15, штуцер отбора темного углеводородного топлива 16, конденсатор 17, теплообменник 18, штуцер выхода углеводородного газа 19. Трубчатый реактор термолиза 2 сопряжен с цилиндрическим корпусом 20 выгрузочного питателя уплотнителя 21, который включает в себя двухвитковую захватывающую лопасть 22, конический корпус 23, с установленным в нем уплотняющим винтовым устройством 24. Конический корпус 23 по меньшему диаметру сопряжен с цилиндрическим корпусом выгрузочной части 25, где расположены выгрузочные однозаходные винтовые лопасти 26, кинематически связанные с мотор-редуктором 27. Трубчатый реактор термолиза имеет штуцер ввода технической воды 28, подаваемой насосом 29, штуцер отбора пара 30 и штуцер подачи пара 31. (фиг.1) The installation contains a receiving hopper with a built-in loading feeder-seal-lock 1 (figure 1). Tubular reactor for thermolysis of organic
На фиг. 2 представлен загрузочный питатель-уплотнитель-затвор органических твердых коммунальных отходов установки реализации способа низкотемпературной переработки органических твёрдых коммунальных отходов. Загрузочный питатель-уплотнитель-затвор 1 включает ленточный питатель 32, приемный бункер 33 с расположенным внутри шнеком 34 (с постоянным шагом), наклоненным под углом α = 20÷450 к горизонту. На приводном валу шнека 35, в цилиндрической части 36 корпуса загрузочного питателя-уплотнителя-затвора закреплены, попарно установленные, разнонаправленные, двухзаходные геликоидальные лопасти 37, 38, с углом раскрытия ϕ1=ϕ2=900, повернутые относительно друг друга на угол ξ1=70-1200, (фиг.3) . Поверхность лопастей выполнена из стержней 39, рабочая сторона которых от цилиндрической поверхности покрыта сплошными пластинами 40 высотой hпл=(0,15÷0,3)rв.л где rв.л – радиус винтовых лопастей (фиг. 2,3). На наружной поверхности лопастей 37, 38, по их периметру, закреплен перфорированный классифицирующий корпус 41, расположенный в зоне выгрузки мелкозернистого материала (фиг. 2). FIG. 2 shows the loading feeder-sealant-gate of organic solid municipal waste of the installation for the implementation of the method of low-temperature processing of organic solid municipal waste. The loading feeder-
В выгрузочном корпусе мелкозернистого материала 42 внутри шарнирно (в точке 0) закреплена транспортирующая пластина 43, обеспечивающая направленную выгрузку материала через герметизирующие маятниковые элементы 44 (фиг. 2, 4). In the unloading housing of fine-
В конической части 45 корпуса 42, расположен уплотняющий шнек 46 с уменьшающимся шагом в сторону выгрузки материала (фиг.2). В нижней части выгрузочного цилиндрического патрубка крупнозернистого материала 47 и выгрузочном корпусе мелкозернистого материала 42 установлен герметизирующий питатель-затвор 48 с дугообразными пластинами 49, на концах которых закреплены упругие пластины 50 (Фиг. 2, 5), наклоненные в сторону, противоположную движению материала. При этом питающий ротор с лопастями герметизирующего барабанного питателя-уплотнителя смещен относительно центра питателя вниз, вдоль центральной оси загрузочного патрубка мелкозернистого материала 51, на величину эксцентриситета ℮ = (0,05÷0,1)Rл.п, где Rл.п – радиус лопастей питателя. В загрузочном патрубке мелкозернистого материала 51 и выгрузочном цилиндрическом патрубке крупнозернистого материала 47 закреплены направляющие упругие пластины 52 и 53, а на боковой стороне питателя-затвора 48, в зоне выгрузки мелкозернистого материала, закреплена подпружиненная и соединенная с вибратором (на фиг. не показан), дугообразная пластина 54.In the
Выгрузочный питатель-уплотнитель 21 (фиг.1, 6), установленный за винтообразным транспортирующим рабочим органом непрерывного действия 7 трубчатого реактора термолиза 2 выполнен в виде, закрепленной на приводном валу от отдельного привода, двухвитковой захватывающей лопасти 22, установленной в цилиндрическом корпусе 20, сопряженном, с коническим корпусом 23, с установленным в нем уплотняющим винтовым устройством 24. Конусность корпуса 23 составляет =0,2÷0,35, где D,d – соответственно больший и меньший диаметр конического корпуса, l – длина корпуса. Конический корпус, по меньшему диаметру d, сопряжен с цилиндрическим корпусом выгрузочной части 25, где расположены выгрузочные однозаходные винтовые лопасти 26, с углом раскрытия винтовой поверхности Ψ1=Ψ2=Ψ3=Ψ4=1800 и повернутыми относительно друг друга на угол ξ2=90-1400 по ходу движения материала (фиг. 7).The unloading feeder-compactor 21 (Fig. 1, 6), installed behind the screw-shaped conveying working body of
Трубчатый реактор термолиза органических коммунальных отходов, загрузочный и выгрузочный питатели работают следующим образом. Tubular reactor for thermolysis of organic municipal waste, loading and unloading feeders operate as follows.
Исходные органические твердые коммунальные отходы в предварительно измельченном (или предварительно уплотненном-спрессованном) состоянии, в виде отдельных конгломератов полифракционного состава, загружаются ленточным питателем 32 в приемный бункер 33 и с помощью установленного в нем шнекового питателя 34 с постоянным шагом на приводном волу 35 и наклоненного под углом α = 20÷450, подаются в цилиндрическую часть 36 корпуса питателя-уплотнителя-затвора, фиг.2. Заданный угол α = 20÷450 определяется сыпучестью перерабатываемого материала и значениями коэффициентов внутреннего трения его компонентов или конгламератов. С помощью попарно установленных разнонаправленных двухзаходных геликоидальных лопастей 37, 38, с углом раскрытия ϕ1=ϕ2=900 и повернутых относительно друг друга на угол ξ1=70-1200, обеспечивается внутренний рециклинг (перемещение материала полифракционного состава) между двумя разнонаправленными геликоидальными лопастями, например 37 и 38, вдоль внутренней боковой поверхности перфорированного классифицирующего корпуса 41, закрепленного по наружному контуру указанных лопастей. Выполнение лопастей из стержней 39, на рабочей поверхности которых закреплены, от цилиндрической поверхности корпуса, сплошные пластины 40, обеспечивает большую интенсивность классифицирующего и перемешивающего воздействия при перемещении материала. Высота пластины составляет Нпл=(0,15÷0,3)rв.л, где rв.л – радиус винтовых лопастей, что обеспечивает в заданном диапазоне надежный захват материала и его перемещение в рабочем пространстве.The original organic solid municipal waste in a pre-crushed (or pre-compacted-compressed) state, in the form of separate conglomerates of a polyfractional composition, is loaded by a
Угол раскрытия винтовых поверхностей ϕ1=ϕ2=ϕ3=ϕ4=900, обеспечивает полное перекрытие сечения сетчатого корпуса (3600) при повороте лопастей относительно друг друга на угол ξ1=70-900, (фиг.3). Диапазон изменяющихся углов ξ1 позволяет изменять скорость продвижения классифицируемых материалов вдоль сетчатой поверхности, в зависимости от размеров, влажности, сыпучести, гранулометрии и др. показателей перерабатываемых материалов.The opening angle of the helical surfaces ϕ 1 = ϕ 2 = ϕ 3 = ϕ 4 = 90 0 , provides complete overlap of the section of the mesh body (360 0 ) when the blades are rotated relative to each other at an angle ξ 1 = 70-90 0 , (Fig. 3) ... The range of varying angles ξ 1 allows you to change the speed of advancement of classified materials along the mesh surface, depending on the size, moisture, flowability, granulometry, and other indicators of the processed materials.
Мелкозернистый материал, после классификации, поступает в зону выгрузки через выгрузочный корпус мелкозернистого материала 42, а крупнозернистый – подвергается уплотнению в коническом корпусе 45 устройства с помощью конусообразного уплотняющего шнека 46 с уменьшающимся шагом в сторону выгрузки. Через выгрузочный цилиндрический патрубок крупнозернистого материала 47, уплотненный крупнозернистый материал, вместе с мелкозернистым материалом из выгрузочного корпуса мелкозернистого материала 42, поступают в герметизирующий питатель-затвор 48 с дугообразными лопастями 49, (фиг. 2, 5). На концах лопастей закреплены съемные упругие пластины 50, наклоненные в сторону, противоположную движению материала, что исключает заклинивание лопастей в корпусе и снижает их износ. Для обеспечения направленного движения крупнозернистого и мелкозернистого материалов в зону их дальнейшего уплотнения установлены, соответственно упругие пластины 52 и 53. Для исключения зависания материалов, вращающиеся дугообразные лопасти воздействуют на указанные пластины, встряхивая находящийся на них материал. Для улучшения условий уплотнения материалов, движущихся по пластинам 52 и 53 (фиг. 5), рационального использования рабочего пространства герметизирующего питателя-затвора 48 его ротор с лопастями смещен относительно центра питателя вниз вдоль центральной оси загрузочного патрубка мелкозернистого материала 51. Выбранный диапазон эксцентриситета обеспечивает выполнение вышеуказанных условий. Кроме того, направление потока уплотненного мелкозернистого материала, с минимальной порозностью слоя, из выгрузочного корпуса мелкозернистого материала 42 в сужающееся пространство, - между упругой пластиной 52 и подпружиненной вибрирующей дугообразной пластиной 54, - обеспечивает достаточно высокую герметизацию барабанного питателя-затвора 48, и, т.о., минимизирует попадание кислорода воздуха в трубчатый реактор термолиза. Fine-grained material, after classification, enters the unloading zone through the unloading body of fine-
Способ термолизной переработки органических твердых коммунальных отходов реализуется следующим образом. The method of thermolysis processing of organic solid municipal waste is implemented as follows.
Органические твердые коммунальные отходы с различными физико-механическими характеристиками (формой, размерами, плотностью, влажностью, сыпучестью и др.) в предварительно измельченном состоянии в виде мелкокусковых материалов или уплотненных тел полифракционного состава подаются в загрузочный питатель-уплотнитель-затвор 1, после прохождения которого попадают в трубчатый реактор термолиза органических коммунальных отходов 2. Перемещение сырья в реакторе происходит с помощью винтообразного транспортирующего рабочего органа непрерывного действия 3, вращаемого мотор-редуктором 4. По мере продвижения сырья в трубчатом реакторе термолиза органических коммунальных отходов 2 под воздействием температуры и без доступа кислорода воздуха происходит реакция термодеструкции. В результате данной реакции образуется парогазовая смесь и твердые углеродные продукты. Парогазовая смесь, пройдя через фильтр очистки парогазовой смеси 12 и теплообменник 18 попадает в колонну охлаждения и конденсации парогазовой смеси 13. С помощью конденсатора 17 происходит конденсация жидких углеводородов, находящихся в парообразном состоянии. Светлое углеводородное топливо отбирается из штуцера отбора светлого углеводородного топлива 14 и направляется в газожидкостную горелку 10, туда же направляется углеводородный газ, отбираемый из штуцера выхода углеводородного газа 19. Тепло горелки подается в рубашку обогрева 8. Дымовые газы выводятся из рубашки обогрева 8 через штуцер выхода дымовых газов 9 в дымовую трубу 11. Техническая вода, частично, подается через штуцер ввода технической воды 28 при помощи насоса 29, в зону охлаждения конечного продукта, а частично отбирается из штуцера отбора технической воды 15 в емкость для хранения и дальнейшее использование на внутризаводские нужды. Пар, образующийся при охлаждении конечного продукта, выводится через штуцер отбора пара 30 и направляется в зону деструкции промежуточного вязко-жидкого продукта, через штуцер подачи пара 31 для интенсификации процесса. Темное углеводородное топливо обирается из штуцера отбора темного углеводородного топлива 16 в емкость для хранения и дальнейшею реализацию потребителю. Консольно расположенная спираль 7, обеспечивает подвижную транспортировку твердого продукта – технического углерода в цилиндрический корпус 20 выгрузочного питателя-уплотнителя 21. Далее твердый продукт продвигается двухвитковой захватывающей винтовой лопасть 22, обеспечивающей нагнетание продукта в конический корпус 23 с винтовой уплотняющей лопастью 24. При этом обеспечивается герметизация выгрузочного питателя уплотнителя. Для стабилизации процесса выгрузки уплотненного конечного продукта в сопряженном с коническим уплотняющим устройством цилиндрическом корпусе выгрузочной части 25 установлены на приводном валу выгрузочные однозаходные винтовые лопасти 26. Твердые углеродные продукты, выведенные из трубчатого реактора термолиза с помощью выгрузочного питателя уплотнителя, направляются для дальнейшей реализации потребителю. Organic solid municipal waste with various physical and mechanical characteristics (shape, size, density, moisture, flowability, etc.) in a pre-crushed state in the form of small lumpy materials or compacted bodies of a polyfractional composition are fed into the loading feeder-
На первой стадии, в зоне подачи уплотненного сырья, используется ленточный винтовой питатель – (фиг.1), установленный в трубчатом корпусе реактора – аксиально (эксцентрично) – со смещенной осью приводного вала в нижнюю полуокружность. Развитая рабочая поверхность винтовой ленты питателя, увеличивающаяся по ходу движения материала ее шаг, а так же объем пространства под питателем, по сравнению с шнековым транспортирующим органом прототипа, исключает забивание межвиткового пространства питателя уплотненным материалом, обеспечивает ускоренный его вывод в зону деструкции, а возросшее пространство под питателем (за счет его эксцентричного расположения в корпусе реактора) повышает интенсивность термонагрева и паросъем из увлажненного сырья. At the first stage, in the zone of feeding compacted raw materials, a belt screw feeder is used - (Fig. 1), installed in the tubular reactor body - axially (eccentrically) - with an offset axis of the drive shaft in the lower semicircle. The developed working surface of the screw tape of the feeder, which increases in the direction of movement of the material, its step, as well as the volume of space under the feeder, in comparison with the screw conveyor of the prototype, eliminates clogging of the interturn space of the feeder with compacted material, ensures its accelerated output to the destruction zone, and the increased space under the feeder (due to its eccentric location in the reactor vessel) increases the intensity of thermal heating and steam removal from the moistened raw material.
На второй стадии – в зоне деструкции органических твердых коммунальных отходов (фиг.1), с учетом уменьшающегося объема материала и его вязко-жидкостного состояния, соответственно, повышенной адгезии с рабочей поверхностью винтообразного транспортирующего рабочего органа непрерывного действия, последний выполнен ввиде сегментно-спиралевидного транспортирующего органа. At the second stage - in the zone of destruction of organic solid municipal waste (Fig. 1), taking into account the decreasing volume of the material and its viscous-liquid state, respectively, increased adhesion with the working surface of the screw-shaped transporting working body of continuous action, the latter is made in the form of a segment-spiral transporting organ.
Пошаговое крепление упрочняющих сегментов к виткам спирали обеспечивает упруго-жесткое состояние питателя, исключает залипание его витков адгезионным материалом, а также обеспечивает достаточную надежность от воздействия деформационных нагрузок при трансформации материала. The step-by-step fastening of the reinforcing segments to the spiral turns provides an elastic-rigid state of the feeder, excludes sticking of its turns with an adhesive material, and also provides sufficient reliability against deformation loads during material transformation.
Использование на третьей стадии термолизной обработки органических ТКО, в зоне охлаждения, винтообразного транспортирующего органа непрерывного действия в виде консольно расположенной спирали 7 (фиг.1) обеспечивает подвижную транспортировку твердого продукта – технического углерода к выгрузочному питателю уплотнителю (фиг. 6). The use at the third stage of the thermolysis treatment of organic MSW, in the cooling zone, of a continuous screw-shaped conveying body in the form of a cantilevered spiral 7 (Fig. 1) provides a mobile transportation of a solid product - carbon black to the unloading feeder and a compactor (Fig. 6).
Использование указанного комбинированного сочетания транспортирующих органов: ленточного, сегментно-спирального и спирального (установленного консольно) в трубчатом реакторе термолиза органических коммунальных отходов, учитывает реальные условия переработки органических ТКО: изменяющуюся плотность и объем термообрабатываемого материала по длине реактора, повышенный паросъем на первой стадии и интенсивную деструкцию углеводородного сырья – на второй, значительные динамические нагрузки при транспортировании материала на первых двух стадиях и их снижение на последней стадии охлаждения поризованного продукта и др. The use of the specified combined combination of transporting bodies: tape, segment-spiral and spiral (installed cantilever) in a tubular reactor for thermolysis of organic municipal waste, takes into account the real conditions for processing organic MSW: varying density and volume of heat-treated material along the length of the reactor, increased steam removal at the first stage and intensive destruction of hydrocarbon raw materials - on the second, significant dynamic loads during the transportation of material in the first two stages and their reduction at the last stage of cooling the porous product, etc.
Предлагаемые технологические и технические решения способствуют повышению эффективности термолизного способа на каждой стадии переработки органических ТКО, препятствуют образованию «пробок» из уплотненного материала, и, следовательно, – созданию зон повышенного давления по длине реактора, что, в конечном итоге, стабилизирует процесс термообработки сырьевых материалов с различными физико-механическими характеристиками, повышает производительность трубчатого реактора термолиза и способа в целом, а также повышает качество получаемой товарной продукции. The proposed technological and technical solutions help to increase the efficiency of the thermolysis method at each stage of processing organic MSW, prevent the formation of "plugs" from the compacted material, and, consequently, - the creation of zones of increased pressure along the length of the reactor, which ultimately stabilizes the process of heat treatment of raw materials with different physical and mechanical characteristics, increases the productivity of the thermolysis tubular reactor and the process as a whole, and also improves the quality of the resulting marketable product.
С учетом уменьшенного объема готового продукта по сравнению с первоначальным объемом сырья, в цилиндрической (переходной части между трубчатым реактором термолиза и выгрузочным питателем уплотнителем) установлена двухвитковая захватывающая винтовая лопасть 22, обеспечивающая нагнетание продукта в конический корпус 23 с винтовой уплотняющей лопастью 24. При этом обеспечивается герметизация выгрузочного питателя уплотнителя. Для обеспечения возможности варьирования степени уплотнения продукта, соответственно, герметизации устройства, необходимо соблюдать заданную конусность =0,2÷0,35, где D,d – соответственно больший и меньший диаметр конического корпуса, l – длина корпуса.(фиг.1)Taking into account the reduced volume of the finished product in comparison with the initial volume of raw materials, a two-turn gripping
Для стабилизации процесса выгрузки уплотненного конечного продукта в сопряженном с коническим уплотняющим устройством цилиндрическом корпусе выгрузочной части 25 установлены на приводном валу выгрузочные однозаходные винтовые лопасти 26 с углом раскрытия винтовой поверхности Ψ1=Ψ2=Ψ3=Ψ4=1800 (фиг.7).To stabilize the process of unloading the compacted end product in the cylindrical body of the unloading
Для обеспечения дополнительной герметизации выгрузочного устройства и равномерной выгрузки товарной продукции лопасти повернуты относительно друг друга, по ходу движения материала, на угол ξ2=90-1400. Заданный диапазон углов ξ2 обеспечивает (фиг.7) дополнительную герметизацию узла и равномерную выгрузку уплотненного в коническом затворе материала.To provide additional sealing of the unloading device and uniform unloading of marketable products, the blades are rotated relative to each other, in the direction of material movement, at an angle ξ 2 = 90-140 0 . The specified range of angles ξ 2 provides (Fig. 7) additional sealing of the assembly and uniform discharge of the material compacted in the conical seal.
Предлагаемый способ и установка для термолизной переработки органических твердых коммунальных отходов обеспечивает низкотемпературный и высокоэффективный способ переработки органических ТКО с различными физико-механическими характеристиками и физико-химическими свойствами, получение из отходов товарной продукции (технического углерода, жидкого углеводородного топлива и синтетического газа), при исключении выброса загрязняющих веществ в атмосферу. The proposed method and installation for thermolysis processing of organic solid municipal waste provides a low-temperature and highly efficient method for processing organic MSW with various physical and mechanical characteristics and physicochemical properties, obtaining marketable products from waste (carbon black, liquid hydrocarbon fuel and synthetic gas), with the exception of emission of pollutants into the atmosphere.
Таким образом, задача, стоящая перед изобретением, решена.Thus, the problem facing the invention has been solved.
Claims (7)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020124265A RU2744225C1 (en) | 2020-07-22 | 2020-07-22 | Method of low-temperature processing of organic solid municipal waste and installation for its implementation |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020124265A RU2744225C1 (en) | 2020-07-22 | 2020-07-22 | Method of low-temperature processing of organic solid municipal waste and installation for its implementation |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2744225C1 true RU2744225C1 (en) | 2021-03-03 |
Family
ID=74857654
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2020124265A RU2744225C1 (en) | 2020-07-22 | 2020-07-22 | Method of low-temperature processing of organic solid municipal waste and installation for its implementation |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2744225C1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2766091C1 (en) * | 2021-05-19 | 2022-02-07 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Девон Инжиниринг" | Rotor element for use in an ablative pyrolysis reactor, an ablative pyrolysis reactor and a pyrolysis method |
RU2773396C1 (en) * | 2021-11-24 | 2022-06-03 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова" | Installation for low-temperature thermolysis of solid municipal and industrial waste |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0934489B1 (en) * | 1996-10-22 | 2003-07-02 | Traidec S.A. | Plant for thermolysis and energetic upgrading of waste products |
KR100976770B1 (en) * | 2010-03-17 | 2010-08-18 | 황창성 | Apparatus for treating burnable radioactive wastes using microwave |
WO2011038546A1 (en) * | 2009-09-29 | 2011-04-07 | Niu Bin | Method for sealingly conveying flexible material and feeding machine |
RU2460743C2 (en) * | 2010-05-21 | 2012-09-10 | Кирилл Зыськович Бочавер | Process and apparatus for processing rubber-containing wastes |
CN104192514A (en) * | 2014-08-19 | 2014-12-10 | 佛山市金凯地过滤设备有限公司 | High-dryness-degree material conveying device |
RU2667398C1 (en) * | 2017-11-02 | 2018-09-19 | Александр Филиппович Клеймёнов | Installation for wastes recycling |
-
2020
- 2020-07-22 RU RU2020124265A patent/RU2744225C1/en active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0934489B1 (en) * | 1996-10-22 | 2003-07-02 | Traidec S.A. | Plant for thermolysis and energetic upgrading of waste products |
WO2011038546A1 (en) * | 2009-09-29 | 2011-04-07 | Niu Bin | Method for sealingly conveying flexible material and feeding machine |
KR100976770B1 (en) * | 2010-03-17 | 2010-08-18 | 황창성 | Apparatus for treating burnable radioactive wastes using microwave |
RU2460743C2 (en) * | 2010-05-21 | 2012-09-10 | Кирилл Зыськович Бочавер | Process and apparatus for processing rubber-containing wastes |
CN104192514A (en) * | 2014-08-19 | 2014-12-10 | 佛山市金凯地过滤设备有限公司 | High-dryness-degree material conveying device |
RU2667398C1 (en) * | 2017-11-02 | 2018-09-19 | Александр Филиппович Клеймёнов | Installation for wastes recycling |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2766091C1 (en) * | 2021-05-19 | 2022-02-07 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Девон Инжиниринг" | Rotor element for use in an ablative pyrolysis reactor, an ablative pyrolysis reactor and a pyrolysis method |
RU2773396C1 (en) * | 2021-11-24 | 2022-06-03 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова" | Installation for low-temperature thermolysis of solid municipal and industrial waste |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP2477747B1 (en) | Enzymatic treatment of household waste | |
US4123332A (en) | Process and apparatus for carbonizing a comminuted solid carbonizable material | |
RU2392543C2 (en) | Method and device for processing of domestic and industrial organic wastes | |
WO2006117006A1 (en) | A method and a mobile unit for collecting and pyrolysing biomass | |
US20130075061A1 (en) | Vibratory heat exchanger unit for low temperature conversion for processing organic waste and process for processing organic waste using a vibratory heat exchanger unit for low temperature conversion | |
RU2659924C1 (en) | Solid carbon-containing waste pyrolysis utilization method and waste treatment system for its implementation | |
WO2012093982A1 (en) | Pyrolysis plant for processing carbonaceous feedstock | |
CN103028595A (en) | Energy utilization method for household garbage | |
MX2011003732A (en) | System and method for activating carbonaceous material. | |
CN111989169B (en) | Waste treatment system and waste treatment method | |
KR102328505B1 (en) | Eco-friendly organic waste disposal system | |
RU2744225C1 (en) | Method of low-temperature processing of organic solid municipal waste and installation for its implementation | |
KR200420688Y1 (en) | Reusing system for organic dry active solid waste | |
RU2421502C1 (en) | Method of processing organic material into fuel components and apparatus for implementing said method | |
RU2666559C1 (en) | Installation for thermal processing of waste | |
WO2014167141A1 (en) | Screw conveyor reactor and use for pyrolysis or torrefaction of biomass | |
US7507386B2 (en) | Catalytic reactor | |
US20140110242A1 (en) | Biomass converter and methods | |
PL227338B1 (en) | Method of processing biomasses to renewable fuel and a device for processing biomasses to renewable fuel | |
JP2009136764A (en) | Heat treating system and dryer | |
EA043162B1 (en) | METHOD OF LOW-TEMPERATURE PROCESSING OF ORGANIC SOLID MUNICIPAL WASTE AND INSTALLATION FOR ITS IMPLEMENTATION | |
JP2023012957A (en) | Manufacturing method of carbonized product and carbonization treatment equipment | |
AU2006243569B2 (en) | A method and a mobile unit for collecting and pyrolysing biomass | |
WO2008091042A1 (en) | Method and apparatus for drying and carbonizing untreated waste material | |
KR102325950B1 (en) | Waste material pyrolysis system with improved chlorine removal efficiency |