RU2749389C1 - Способ и установка для переработки углеродсодержащих веществ - Google Patents
Способ и установка для переработки углеродсодержащих веществ Download PDFInfo
- Publication number
- RU2749389C1 RU2749389C1 RU2020121900A RU2020121900A RU2749389C1 RU 2749389 C1 RU2749389 C1 RU 2749389C1 RU 2020121900 A RU2020121900 A RU 2020121900A RU 2020121900 A RU2020121900 A RU 2020121900A RU 2749389 C1 RU2749389 C1 RU 2749389C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- pyrolysis
- processing
- gas
- fluidized bed
- raw material
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 39
- 238000009434 installation Methods 0.000 title claims abstract description 35
- 239000000126 substance Substances 0.000 title claims abstract description 33
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 24
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 24
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims abstract description 82
- 238000000197 pyrolysis Methods 0.000 claims abstract description 69
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 46
- 239000010802 sludge Substances 0.000 claims abstract description 29
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 20
- 239000007921 spray Substances 0.000 claims abstract description 14
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims abstract description 13
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims abstract description 13
- 239000003415 peat Substances 0.000 claims abstract description 11
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims abstract description 9
- 229920005610 lignin Polymers 0.000 claims abstract description 9
- 238000011068 loading method Methods 0.000 claims abstract description 9
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 8
- 230000018044 dehydration Effects 0.000 claims abstract description 6
- 238000006297 dehydration reaction Methods 0.000 claims abstract description 6
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 claims abstract description 5
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 abstract 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 58
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 11
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 7
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 7
- 239000000463 material Substances 0.000 description 5
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 4
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 4
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 4
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 4
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 3
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000003077 lignite Substances 0.000 description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 2
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 2
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 2
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002154 agricultural waste Substances 0.000 description 1
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 230000005495 cold plasma Effects 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 239000010791 domestic waste Substances 0.000 description 1
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 238000004880 explosion Methods 0.000 description 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000004435 hydrogen atom Chemical class [H]* 0.000 description 1
- 239000002440 industrial waste Substances 0.000 description 1
- 230000000977 initiatory effect Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 102200118166 rs16951438 Human genes 0.000 description 1
- 238000007873 sieving Methods 0.000 description 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002916 wood waste Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- 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
-
- 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
- C10B53/00—Destructive distillation, specially adapted for particular solid raw materials or solid raw materials in special form
-
- 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
-
- 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
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Treatment Of Sludge (AREA)
Abstract
Изобретение касается способа переработки углеродсодержащих веществ, который включает их пиролизную переработку в установке путем нагрева в камере переработки с получением в качестве продукта пиролиза газообразного топлива. Предварительно подготовленное сырье из равного количества опилок, лигнина и торфа с размером частиц до 3 мм измельчают при помощи шредера и загружают потоком сжатого воздуха в печь кипящего слоя, где подвергают пиролизу при температуре 600-800°С в два этапа. На первом этапе измельченное сырье распыляют сжатым воздухом во встречном потоке нагретого до температуры 600-700°С пиролизного газа, получаемого над решеткой кипящего слоя, где дисперсная часть сырья подвергается пиролизу, а не прореагировавшая часть сырья поступает на второй этап, где на решетке кипящего слоя при температуре 700-800°С в кипящем слое частицы измельчаются и взаимодействуют с воздухом, подаваемым через решетку вентилятором высокого давления, с образованием пиролизного газа. Пиролизный газ из печи кипящего слоя подают в газосборник, где его охлаждают до температуры 100-105°С распыляемой водой, нагретой до температуры 90-95°С, и направляют газодувкой в газгольдер для использования потребителями. Уловленные в газосборнике принесенные пиролизным газом частицы сырья через гидрозатвор направляют в емкость для шлама, куда также поступают частицы сырья, провалившиеся сквозь решетку печи, отделяют их в отстойнике и после обезвоживания в распылительной сушилке вторично используют в процессе пиролиза. Изобретение также касается установки для переработки углеродсодержащих веществ, которая содержит бункер перерабатываемого сырья, камеру переработки сырья и емкость для твердого остатка. Камера переработки сырья выполнена в виде печи кипящего слоя, разделенной на две части решеткой и снабженной расположенным над ней загрузочным устройством, содержащим шредер в виде двухвалкового шнека и патрубок для подачи сжатого воздуха. Установка снабжена газосборником, газодувкой, газгольдером, емкостью горячей воды, емкостью для шлама, отстойником с механизмом удаления шлама, шламовым насосом, распылительной сушилкой, вентиляторами низкого и высокого давления и емкостью для твердого остатка в виде бункера не прореагировавших частиц сырья. Техническим результатом является повышение процента переработки углеродсодержащих веществ и снижение потерь в установке в процессе их переработки. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 1 табл., 1 ил.
Description
Изобретения относятся к области переработки углеродсодержащих веществ, в частности, к способам их переработки пиролизом, и могут быть использованы для переработки отходов деревообработки, торфа, отходов бурого угля и шламов пищевого производства с получением топливных продуктов.
Известен способ переработки углеродсодержащих веществ, описанный в патенте Российской Федерации №2451880 на изобретение «Способ переработки углеродсодержащих твердых веществ методом быстрого пиролиза (варианты)» по классу F23G 5/02, F23G 5/027, F23G 5/04, В09В 3/00, заявленном 18.09.2009 года и опубликованном 27.05.2012 года.
Известный способ переработки углеродсодержащих веществ, таких как твердые бытовые и промышленные отходы, включая отходы сельскохозяйственного производства, заключается в том, что отходы высушивают при температуре не более 170°С до влажности не более 2,0%, при этом образовавшуюся паровоздушную смесь очищают и отводят, а высушенный материал подвергают последующему быстрому пиролизу без доступа кислорода при температуре 570-950°С в течение не более 5 с, а образовавшийся пиролизный газ через теплообменник направляют в систему конденсации для разделения на жидкое топливо и синтез-газ, при этом теплообменник служит для передачи части тепловой энергии пиролизного газа для процесса высушивания. Исходный перерабатываемый материал подают в вибрационную сушильную камеру с кипящим слоем и высушивают до требуемой влажности, При необходимости, перед сушкой исходный материал дробят до требуемого размера частиц от 0,1 до 5 мм в зависимости от вида материала. Далее, высушенный материал направляют в реактор быстрого пиролиза, где его подвергают термической деструкции путем инициации энтропийных взрывов, время нахождения материала в реакторе устанавливают, исходя из вида перерабатываемого материала.
Недостатком этого способа переработки углеродсодержащих веществ является его низкая эффективность из-за необходимости предварительного измельчения сырья и технологического разделения процессов сушки и пиролиза, проводимых в устройствах разного типа.
Наиболее близкими по технической сущности к заявляемым являются способ и установка для переработки углеродсодержащих веществ, описанные в патенте Российской Федерации №2349624 на изобретение «Способ и установка для переработки органического и минерального вещества в жидкое и газообразное топливо» по классу С10В 53/00, C10G 1/00, С10В 53/02, заявленном 06.09.2007 года и опубликованном 20.03.2009 года.
Данный способ переработки органического и/или минерального вещества в жидкое и газообразное топливо включает его пиролизную переработку в установке путем нагрева без доступа кислорода в камере переработки в присутствии холодно-плазменного высокочастотного разряда с получением в качестве продуктов пиролиза газообразного топлива с последующей конденсацией его в жидкое топливо и твердого остатка, причем сырье помещают на конвейер в герметичном реакторе и обрабатывают на конвейере в дуге плазменного разряда с температурой 500-1500°С и затратах энергии 0,2-0,6 кВт⋅ч на 1 кг сырья при скорости обработки 0,1-10 тонн сырья в час.
Реализующая данный способ установка пиролизной переработки органического и/или минерального вещества в жидкое и газообразное топливо содержит бункер приема перерабатываемого сырья, дозатор, камеру переработки, емкость для твердого остатка и устройство конденсации топлива, причем камера переработки представляет собой герметический реактор, в котором установлен конвейер для перемещения сырья из бункера в емкость для твердого остатка с производительностью 0,1-10 тонн сырья в час, над конвейером установлен плазмотрон, совмещающий функции устройства получения плазмы высокочастотного разряда и устройства высокоскоростного нагрева сырья до температуры 500-1500°С электрической мощностью 180-600 кВт на одну тонну перерабатываемого сырья в час. Установка установлена на мобильном транспортном средстве с автономным источником энергии.
Недостатком указанных способа и установки для переработки органического и/или минерального вещества в жидкое и газообразное топливо является недостаточная эффективность, обусловленная тем, что нагрев сырья осуществляют в толстом слое на холодном конвейере, вследствие чего прилегающая к нему часть сырья не прогревается до нужной температуры и остается не переработанной, а также тем, что диапазон температур нагрева сырья, а также значительное время пребывания парогазовой смеси при высокой температуре существенно превышают параметры, необходимые для максимального выхода жидкой фракции, и значительно снижают ее долю в продуктах пиролиза. Кроме того, стенки реактора в процессе переработки сырья остаются холодными, что приводит к конденсации на них парогазовой смеси и неконтролируемым потерям и загрязнению установки.
Задачей заявляемого изобретения является повышение эффективности способа и установки для переработки углеродсодержащих веществ.
Техническим результатом, позволяющим решить указанную задачу, является повышение процента переработки углеродсодержащих веществ и снижение потерь в установке в процессе их переработки.
Указанный результат достигается тем, что:
1. В способе переработки углеродсодержащих веществ, включающем их пиролизную переработку в установке путем нагрева в камере переработки с получением в качестве продукта пиролиза газообразного топлива, согласно изобретению, предварительно подготовленное сырье из равного количества опилок, лигнина и торфа с размером частиц до 3 мм измельчают при помощи шредера и загружают потоком сжатого воздуха в печь кипящего слоя, где подвергают пиролизу при температуре 600-800°С в два этапа, при этом на первом этапе измельченное сырье распыляют сжатым воздухом во встречном потоке нагретого до температуры 600-700°С пиролизного газа, получаемого над решеткой кипящего слоя, где дисперсная часть сырья подвергается пиролизу, а не прореагировавшая часть сырья поступает на второй этап, где на решетке кипящего слоя при температуре 700-800°С в кипящем слое частицы измельчаются и взаимодействуют с воздухом, подаваемым через решетку вентилятором высокого давления, с образованием пиролизного газа, который из печи кипящего слоя подают в газосборник, где его охлаждают до температуры 100-105°С распыляемой водой, нагретой до температуры 90-95°С, и направляют газодувкой в газгольдер для использования потребителями, а уловленные в газосборнике принесенные пиролизным газом частицы сырья через гидрозатвор направляют в емкость для шлама, куда также поступают частицы сырья, провалившиеся сквозь решетку печи, отделяют их в отстойнике и после обезвоживания в распылительной сушилке вторично используют в процессе пиролиза.
2. В установке для переработки углеродсодержащих веществ, содержащей бункер перерабатываемого сырья, камеру переработки сырья и емкость для твердого остатка, согласно изобретению, камера переработки сырья выполнена в виде печи кипящего слоя, разделенной на две части решеткой и снабженной расположенным над ней загрузочным устройством, содержащим шредер в виде двухвалкового шнека и патрубок для подачи сжатого воздуха, кроме того, установка снабжена газосборником, газодувкой, газгольдером, емкостью горячей воды, емкостью для шлама, отстойником с механизмом удаления шлама, шламовым насосом, распылительной сушилкой, вентиляторами низкого и высокого давления и емкостью для твердого остатка в виде бункера не прореагировавших частиц сырья.
3. В установке по п. 2, согласно изобретению, высоту камеры печи кипящего слоя выбирают, исходя из размера частиц, подаваемых на переработку веществ.
Переработка предварительно подготовленного сырья из равного количества опилок, лигнина и торфа с размером частиц до 3 мм, которое измельчают при помощи шредера и загружают потоком сжатого воздуха в печь кипящего слоя, где подвергают пиролизу при температуре 600-800°С в два этапа, при этом на первом этапе измельченное сырье распыляют сжатым воздухом во встречном потоке нагретого до температуры 600-700°С пиролизного газа, получаемого над решеткой кипящего слоя, где дисперсная часть сырья подвергается пиролизу, а не прореагировавшая часть сырья поступает на второй этап, где на решетке кипящего слоя при температуре 700-800°С в кипящем слое частицы измельчаются и взаимодействуют с воздухом, подаваемым через решетку вентилятором высокого давления, с образованием пиролизного газа, который из печи кипящего слоя подают в газосборник, где его охлаждают до температуры 100-105°С распыляемой водой, нагретой до температуры 90-95°С, и направляют газодувкой в газгольдер для использования потребителями, а уловленные в газосборнике принесенные пиролизным газом частицы сырья через гидрозатвор направляют в емкость для шлама, куда также поступают частицы сырья, провалившиеся сквозь решетку печи, отделяют их в отстойнике и после обезвоживания в распылительной сушилке вторично используют в процессе пиролиза, а также выполнение камеры переработки сырья в виде печи кипящего слоя, разделенной на две части решеткой и снабженной расположенным над ней загрузочным устройством, содержащим шредер в виде двухвалкового шнека и патрубок для подачи сжатого воздуха, кроме того, снабжение установки газосборником, газодувкой, газгольдером, емкостью горячей воды, емкостью для шлама, отстойником с механизмом удаления шлама, шламовым насосом, распылительной сушилкой, вентиляторами низкого и высокого давления и емкостью для твердого остатка в виде бункера не прореагировавших частиц сырья, позволяют повысить процент переработки углеродсодержащих веществ и снизить потери в установке в процессе их переработки, что дает возможность повысить эффективность способа и установки для переработки углеродсодержащих веществ.
При этом высоту камеры печи кипящего слоя могут выбирать, исходя из размера частиц, подаваемых на переработку веществ.
Заявляемый способ переработки углеродсодержащих веществ обладает новизной по сравнению с ближайшим аналогом, отличаясь от него тем, что предварительно подготовленное сырье из равного количества опилок, лигнина и торфа с размером частиц до 3 мм измельчают при помощи шредера и загружают потоком сжатого воздуха в печь кипящего слоя, где подвергают пиролизу при температуре 600-800°С в два этапа, при этом на первом этапе измельченное сырье распыляют сжатым воздухом во встречном потоке нагретого до температуры 600-700°С пиролизного газа, получаемого над решеткой кипящего слоя, где дисперсная часть сырья подвергается пиролизу, а не прореагировавшая часть сырья поступает на второй этап, где на решетке кипящего слоя при температуре 700-800°С в кипящем слое частицы измельчаются и взаимодействуют с воздухом, подаваемым через решетку вентилятором высокого давления, с образованием пиролизного газа, который из печи кипящего слоя подают в газосборник, где его охлаждают до температуры 100-105°С распыляемой водой, нагретой до температуры 90-95°С, и направляют газодувкой в газгольдер для использования потребителями, а уловленные в газосборнике принесенные пиролизным газом частицы сырья через гидрозатвор направляют в емкость для шлама, куда также поступают частицы сырья, провалившиеся сквозь решетку печи, отделяют их в отстойнике и после обезвоживания в распылительной сушилке вторично используют в процессе пиролиза.
Заявляемая установка для переработки углеродсодержащих веществ обладает новизной по сравнению с ближайшим аналогом, отличаясь от него тем, что:
1. камера переработки сырья выполнена в виде печи кипящего слоя, разделенной на две части решеткой и снабженной расположенным над ней загрузочным устройством, содержащим шредер в виде двухвалкового шнека и патрубок для подачи сжатого воздуха, кроме того, установка снабжена газосборником, газодувкой, газгольдером, емкостью горячей воды, емкостью для шлама, отстойником с механизмом удаления шлама, шламовым насосом, распылительной сушилкой, вентиляторами низкого и высокого давления и емкостью для твердого остатка в виде бункера не прореагировавших частиц сырья,
2. высоту камеры печи кипящего слоя выбирают, исходя из размера частиц, подаваемых на переработку веществ.
Заявителю неизвестны способ и установка для переработки углеродсодержащих веществ, обладающие вышеуказанными отличительными существенными признаками, позволяющими явным образом достичь такого же технического результата, они не следуют явным образом из изученного им уровня техники, поэтому заявитель считает, что заявляемое изобретение соответствует критерию «изобретательский уровень».
Заявляемые способ и установка могут найти широкое применение в области переработки углеродсодержащих веществ, в частности, в способах и установках их переработки пиролизом, и могут быть использованы для переработки отходов деревообработки, торфа, отходов бурого угля и шламов пищевого производства с получением топливных продуктов, поэтому заявляемое изобретение соответствует критерию «промышленная применимость».
Заявляемый способ переработки углеродсодержащих веществ представляет собой совокупность операций, позволяющих повысить долю переработанного сырья и снизить потери в установке в процессе его переработки, и заключается в том, что предварительно подготовленное сырье из равного количества опилок, лигнина и торфа с размером частиц до 3 мм измельчают при помощи шредера и загружают потоком сжатого воздуха в печь кипящего слоя, где подвергают пиролизу при температуре 600-800°С в два этапа, при этом на первом этапе измельченное сырье распыляют сжатым воздухом во встречном потоке нагретого до температуры 600-700°С пиролизного газа, получаемого над решеткой кипящего слоя, где дисперсная часть сырья подвергается пиролизу, а не прореагировавшая часть сырья поступает на второй этап, где на решетке кипящего слоя при температуре 700-800°С в кипящем слое частицы измельчаются и взаимодействуют с воздухом, подаваемым через решетку вентилятором высокого давления, с образованием пиролизного газа, который из печи кипящего слоя подают в газосборник, где его охлаждают до температуры 100-105°С распыляемой водой, нагретой до температуры 90-95°С, и направляют газодувкой в газгольдер для использования потребителями, а уловленные в газосборнике принесенные пиролизным газом частицы сырья через гидрозатвор направляют в емкость для шлама, куда также поступают частицы сырья, провалившиеся сквозь решетку печи, отделяют их в отстойнике и после обезвоживания в распылительной сушилке вторично используют в процессе пиролиза.
Заявляемый способ реализуют с помощью установки для переработки углеродсодержащих веществ, схема которой приведена на чертеже.
Установка для переработки углеродсодержащих веществ содержит бункер 1 перерабатываемого сырья, загрузочную камеру 2, содержащую шредер в виде двухвалкового шнека и патрубок для подачи сжатого воздуха (на чертеже не показаны), расположенную под загрузочной камерой 2 печь 3 кипящего слоя, разделенную на две части решеткой, газосборник 4, газодувку 5, газгольдер 6, емкость 7 горячей воды, емкость 8 для шлама, отстойник 9 с механизмом удаления шлама, шламовый насос 10, распылительную сушилку 11, бункер 12 не прореагировавших частиц сырья, вентилятор 13 низкого и вентилятор 14 высокого давления.
Высота камеры печи 3 кипящего слоя выбрана, исходя из размера частиц, подаваемых на переработку веществ, при этом при размере частиц до 3 мм высота камеры составляет 25 м, при размере частиц до 2 мм - 20 м, а при размере частиц до 1 мм соответственно 15 м.
Заявляемый способ переработки углеродсодержащих веществ реализуют с помощью заявляемой установки следующим образом.
В таблице приведен химический состав перерабатываемых на установке веществ и их технические характеристики. Расчет теплотворной способности проведен по формуле Q=81С+300Н-26(О-S) ккал/кг.
Для получения пиролизного газа сырье из смеси опилок, лигнина и торфа, взятых в равном соотношении, с размером частиц до 3 мм подвергают пиролизу при температуре 600-800°С, при этом процесс пиролиза каждой составляющей части сырья протекает с образованием продуктов в зависимости от их состава по приведенным ниже реакциям:
1. При пиролизе опилок и лигнина
С6Н10 O5+2O2→6СО+2H2+3H2O+Q1;
2CxHyOz+xO2→2xCO+(y-z)H2+zH2O+Q2.
2. При пиролизе торфа в зависимости от его состава
CnHmOp+(n+m)O2+→(n+p)CO+mH2+Q3;
C14H10+7 O2→14СО+5Н2+Q4
Средний состав горючих компонентов смеси применяемых веществ в соответствии с принятым соотношением составляет: оксида углерода - 49,2%, водорода - 25,2%, воды - 4,6. Теплотворная способность такого газа равна 4679-60307 кг, в среднем 5343 ккал/кг газа, а выход газа из 1 т отходов составит 1270-1734 м3, в среднем 1502 м3. Исходя из этого, определяют оптимальный состав сырья и режимы его переработки.
Запуск процесса переработки и разогрев печи 3 кипящего слоя производят путем сжигания отработанного масла, подаваемого из специальной емкости (на чертеже не показана) в форсунку печи 3 вместе с воздухом. Кипящий слой в печи 3 создают путем поддержания скорости образуемого ожижающего агента пиролизного газа и кислорода 0,5-0,6 м/с при 95-100%-ном окислении веществ.
Предварительно подготовленное сырье в виде смеси взятых в равном соотношении опилок, лигнина и торфа с размером частиц до 3 мм, полученных путем просева на грохоте (на чертеже не показан), помещают в бункер 1 перерабатываемого сырья, оттуда сырье поступает в загрузочную камеру 2, где его измельчают при помощи шредера в виде двухвалкового шнека (на чертеже не показан) и загружают сверху в печь 3 кипящего слоя, распыляя сжатым воздухом, подаваемым вентилятором 13 низкого давления через патрубок (на чертеже не показан) в загрузочной камере 2.
На первом этапе процесса пиролиза сырье распыляют в печи 3 во встречном потоке имеющего температуру 600-700°С пиролизного газа, полученного над решеткой кипящего слоя. При этом дисперсная часть сырья подвергается пиролизу, а непрореагировавшие частицы сырья поступают на решетку печи 3 кипящего слоя. Там, на втором этапе процесса переработки при температуре 700-800°С в кипящем слое частицы сырья измельчаются и взаимодействуют с воздухом, подаваемым вентилятором 14 высокого давления снизу через решетку печи 3 кипящего слоя, с образованием пиролизного газа, который из печи 3 вместе с пылью поступает в газосборник 4.
Здесь газ охлаждают до температуры 100-105°С распыляемой водой, нагретой до 90-95°С и подаваемой из емкости 7 горячей воды, после чего газ через воздуходувку 5 подают в газгольдер 6 для использования потребителями.
Уловленные в газосборнике 4 принесенные пиролизным газом частицы сырья с водой направляют через гидрозатвор (на чертеже не показан) в емкость 8 для шлама, куда также поступают непрореагировавшие частицы сырья, провалившиеся вниз сквозь решетку печи 3. Шлам из емкости 8 поступает в отстойник 9 с механизмом удаления шлама, откуда с помощью шламового насоса 10 его подают в распылительную сушилку 11 и далее в бункер 12 не прореагировавших частиц сырья для их вторичного использования в процессе пиролиза. Таким образом, при реализации заявляемого способа с помощью заявляемой установки в процессе пиролиза происходит переработка всей массы углеродсодержащего сырья без потерь его не переработанным.
Заявляемые способ и установка для переработки углеродсодержащих отходов по сравнению с ближайшим аналогом имеют большую эффективность за счет повышения процента переработки углеродсодержащих веществ и снижения потерь в установке в процессе их переработки.
Claims (3)
1. Способ переработки углеродсодержащих веществ, включающий их пиролизную переработку в установке путем нагрева в камере переработки с получением в качестве продукта пиролиза газообразного топлива, отличающийся тем, что предварительно подготовленное сырье из равного количества опилок, лигнина и торфа с размером частиц до 3 мм измельчают при помощи шредера и загружают потоком сжатого воздуха в печь кипящего слоя, где подвергают пиролизу при температуре 600-800°С в два этапа, при этом на первом этапе измельченное сырье распыляют сжатым воздухом во встречном потоке нагретого до температуры 600-700°С пиролизного газа, получаемого над решеткой кипящего слоя, где дисперсная часть сырья подвергается пиролизу, а не прореагировавшая часть сырья поступает на второй этап, где на решетке кипящего слоя при температуре 700-800°С в кипящем слое частицы измельчаются и взаимодействуют с воздухом, подаваемым через решетку вентилятором высокого давления, с образованием пиролизного газа, который из печи кипящего слоя подают в газосборник, где его охлаждают до температуры 100-105°С распыляемой водой, нагретой до температуры 90-95°С, и направляют газодувкой в газгольдер для использования потребителями, а уловленные в газосборнике принесенные пиролизным газом частицы сырья через гидрозатвор направляют в емкость для шлама, куда также поступают частицы сырья, провалившиеся сквозь решетку печи, отделяют их в отстойнике и после обезвоживания в распылительной сушилке вторично используют в процессе пиролиза.
2. Установка для переработки углеродсодержащих веществ, содержащая бункер перерабатываемого сырья, камеру переработки сырья и емкость для твердого остатка, отличающаяся тем, что камера переработки сырья выполнена в виде печи кипящего слоя, разделенной на две части решеткой и снабженной расположенным над ней загрузочным устройством, содержащим шредер в виде двухвалкового шнека и патрубок для подачи сжатого воздуха, кроме того, установка снабжена газосборником, газодувкой, газгольдером, емкостью горячей воды, емкостью для шлама, отстойником с механизмом удаления шлама, шламовым насосом, распылительной сушилкой, вентиляторами низкого и высокого давления и емкостью для твердого остатка в виде бункера не прореагировавших частиц сырья.
3. Установка по п. 2, отличающаяся тем, что высоту камеры печи кипящего слоя выбирают, исходя из размера частиц, подаваемых на переработку веществ.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020121900A RU2749389C1 (ru) | 2020-06-26 | 2020-06-26 | Способ и установка для переработки углеродсодержащих веществ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020121900A RU2749389C1 (ru) | 2020-06-26 | 2020-06-26 | Способ и установка для переработки углеродсодержащих веществ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2749389C1 true RU2749389C1 (ru) | 2021-06-09 |
Family
ID=76301675
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2020121900A RU2749389C1 (ru) | 2020-06-26 | 2020-06-26 | Способ и установка для переработки углеродсодержащих веществ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2749389C1 (ru) |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0795595A1 (en) * | 1996-01-19 | 1997-09-17 | Texas Instruments Inc. | A method for processing industrial liquid and solid waste material |
| RU74629U1 (ru) * | 2008-01-31 | 2008-07-10 | Общество с ограниченной ответственностью Предприятие Вторичной переработки "ЭКОВТОРРЕСУРС" | Установка переработки углеродсодержащего сырья в топливные компоненты |
| RU2451880C2 (ru) * | 2009-09-18 | 2012-05-27 | Владимир Александрович Котельников | Способ переработки углеродсодержащих твердых веществ методом быстрого пиролиза (варианты) |
| WO2014111910A2 (en) * | 2013-01-17 | 2014-07-24 | Amass Energy LLC | Device and methods for processing carbon based materials |
| RU2544669C1 (ru) * | 2014-02-03 | 2015-03-20 | Закрытое Акционерное Общество Научно-Производственная Компания "Интергаз" | Способ переработки горючих углерод- и/или углеводородсодержащих продуктов и реактор для его осуществления |
| RU2649446C1 (ru) * | 2017-04-03 | 2018-04-03 | Николай Анатольевич Дорощук | Способ и устройство переработки углеродсодержащих отходов |
| RU2668447C1 (ru) * | 2017-09-25 | 2018-10-01 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центр эксплуатации объектов наземной космической инфраструктуры" (ФГУП "ЦЭНКИ") | Способ газификации твердого топлива и устройство для его осуществления |
-
2020
- 2020-06-26 RU RU2020121900A patent/RU2749389C1/ru active
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0795595A1 (en) * | 1996-01-19 | 1997-09-17 | Texas Instruments Inc. | A method for processing industrial liquid and solid waste material |
| RU74629U1 (ru) * | 2008-01-31 | 2008-07-10 | Общество с ограниченной ответственностью Предприятие Вторичной переработки "ЭКОВТОРРЕСУРС" | Установка переработки углеродсодержащего сырья в топливные компоненты |
| RU2451880C2 (ru) * | 2009-09-18 | 2012-05-27 | Владимир Александрович Котельников | Способ переработки углеродсодержащих твердых веществ методом быстрого пиролиза (варианты) |
| WO2014111910A2 (en) * | 2013-01-17 | 2014-07-24 | Amass Energy LLC | Device and methods for processing carbon based materials |
| RU2544669C1 (ru) * | 2014-02-03 | 2015-03-20 | Закрытое Акционерное Общество Научно-Производственная Компания "Интергаз" | Способ переработки горючих углерод- и/или углеводородсодержащих продуктов и реактор для его осуществления |
| RU2649446C1 (ru) * | 2017-04-03 | 2018-04-03 | Николай Анатольевич Дорощук | Способ и устройство переработки углеродсодержащих отходов |
| RU2668447C1 (ru) * | 2017-09-25 | 2018-10-01 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центр эксплуатации объектов наземной космической инфраструктуры" (ФГУП "ЦЭНКИ") | Способ газификации твердого топлива и устройство для его осуществления |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CA2570278C (en) | Method and apparatus for drying wet bio-solids using excess heat recovered from cement manufacturing process equipment | |
| CA1313591C (en) | Method for obtaining utilizable gas from garbage | |
| US20160053182A1 (en) | Method & Apparatus for Producing Biochar | |
| RU2505588C2 (ru) | Топливо, способ и установка для получения тепловой энергии из биомассы | |
| US7434332B2 (en) | Method and apparatus for drying wet bio-solids using excess heat from a cement clinker cooler | |
| CN102666881B (zh) | 高炉操作方法 | |
| WO2007128370A1 (en) | Process and plant for producing char and fuel gas | |
| FR2535734A1 (fr) | Procede de gazeification de produits ligno-cellulosiques et dispositif pour sa mise en oeuvre | |
| EP2710098B1 (en) | Method of cooling a torrefied material | |
| US9557105B2 (en) | Method and arrangement for torrefaction with controlled addition of cooling liquid to the torrefied material | |
| CN107365601A (zh) | 一种利用农林废弃物的生物质气化发电方法 | |
| RU2749389C1 (ru) | Способ и установка для переработки углеродсодержащих веществ | |
| CN1017060B (zh) | 将煤和石膏转化为价值较高的产品的方法 | |
| US7461466B2 (en) | Method and apparatus for drying wet bio-solids using excess heat from a cement clinker cooler | |
| CN113028418A (zh) | 一种循环流化床锅炉掺烧气化细渣的处理系统及方法 | |
| RU2408820C1 (ru) | Установка для мультифазового пиролиза органического сырья | |
| RU104672U1 (ru) | Установка для переработки твердых отходов | |
| US2966400A (en) | Lignite processing method | |
| US2773018A (en) | Continuous process for drying, preheating, and devolatilization of carbonaceous materials | |
| RU106246U1 (ru) | Установка для переработки органического сырья | |
| RU2799638C1 (ru) | Технологическая линия по производству карбонизированных брикетов на основе угля (варианты) | |
| RU2785170C1 (ru) | Способ и установка для получения активированного угля из отходов зерноперерабатывающей и лесной промышленности | |
| US20240191151A1 (en) | Method for providing raw material for an industrial process | |
| CN1249353A (zh) | 高炉用烧结矿的制造方法 | |
| SU1120009A1 (ru) | Способ термической переработки пылевидного твердого топлива |