RU2767786C1 - Method and device for pyrolysis of municipal and other waste - Google Patents
Method and device for pyrolysis of municipal and other waste Download PDFInfo
- Publication number
- RU2767786C1 RU2767786C1 RU2021110964A RU2021110964A RU2767786C1 RU 2767786 C1 RU2767786 C1 RU 2767786C1 RU 2021110964 A RU2021110964 A RU 2021110964A RU 2021110964 A RU2021110964 A RU 2021110964A RU 2767786 C1 RU2767786 C1 RU 2767786C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- reactor
- waste
- chamber
- microwave
- walls
- 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
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B09—DISPOSAL OF SOLID WASTE; RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
- B09B—DISPOSAL OF SOLID WASTE
- B09B5/00—Operations not covered by a single other subclass or by a single other group in this subclass
-
- 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
-
- 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
- F23G5/08—Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor having supplementary heating
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
- Y02P20/141—Feedstock
- Y02P20/143—Feedstock the feedstock being recycled material, e.g. plastics
Abstract
Description
Изобретение относится к области переработки твердых коммунальных и прочих органических отходов, включая загрязненные утилизируемые материалы, биоматериалы, и, в частности, может быть использовано в области утилизации опасных и особо опасных органических и неорганических отходов с использованием СВЧ-энергии. Изобретение может быть использовано в области утилизации опасных и особо опасных органических и неорганических отходов, а также может применяться в области транспорта, включая автомобильный, водный и железнодорожный транспорт. The invention relates to the field of processing solid municipal and other organic waste, including contaminated recyclable materials, biomaterials, and, in particular, can be used in the field of disposal of hazardous and highly hazardous organic and inorganic waste using microwave energy. The invention can be used in the field of disposal of hazardous and highly hazardous organic and inorganic waste, and can also be used in the field of transport, including road, water and rail transport.
Проблема обезвреживания отходов и переработки твердых коммунальных и прочих органических отходов, включая загрязненные утилизируемые материалы, биоматериалы, существует уже долгое время и уже приобрела постоянно возрастающее значение вследствие все увеличивающегося количества отходов, как промышленных, так и из других источников.The problem of waste disposal and recycling of solid municipal and other organic waste, including contaminated recyclable materials, biomaterials, has existed for a long time and has already become increasingly important due to the ever-increasing amount of waste, both industrial and from other sources.
Уровень техникиState of the art
Одним из способов утилизации бытовых (коммунальных) отходов, пластмасс, шин и биологических отходов является пиролиз /газификация. В результате этого процесса образуются такие газы, как водород, монооксид углерода и углеводороды, которые затем могут сжигаться, или подаваться в двигатели внутреннего сгорания, соединенные с электрогенераторами. Это конкурентоспособное решение применяется при сжигании отходов в крупных мусоросжигательных печах. One of the ways to dispose of household (communal) waste, plastics, tires and biological waste is pyrolysis / gasification. This process produces gases such as hydrogen, carbon monoxide and hydrocarbons, which can then be burned or fed into internal combustion engines coupled to power generators. This competitive solution is used for waste incineration in large incinerators.
Существует много технических решений для газификации отходов. There are many technical solutions for waste gasification.
Известные технические решения установок пиролиза /газификации основаны на процессах совместного сгорания, в которых реактор частично сжигает газифицированные отходы и нагревает материал за счет энергии, полученной от сжигания, или процесс нагревания материала осуществляется контактным способом за счет теплопроводности стенок реактора. Такие способы нагрева газифицированного материала имеют ряд недостатков. Например, при совместном сжигании обычно используется газ с составом, содержащим большое количество углекислого газа, и поэтому состав этого газа не позволяет увеличить питание двигателей внутреннего сгорания. Поэтому часто получаемые таким образом газы смешиваются с чистым природным газом для того, чтобы обогатить смесь и получить лучшие энергетические параметры.Known technical solutions for pyrolysis/gasification plants are based on co-combustion processes, in which the reactor partially burns gasified waste and heats the material using the energy obtained from combustion, or the material is heated by contact method due to the thermal conductivity of the reactor walls. Such methods of heating gasified material have a number of disadvantages. For example, co-combustion usually uses a gas with a composition containing a large amount of carbon dioxide, and therefore the composition of this gas does not allow to increase the supply of internal combustion engines. Therefore, the gases obtained in this way are often mixed with pure natural gas in order to enrich the mixture and obtain better energy parameters.
Известен контактный способ нагрева, основанный на теплопроводности стенок реактора характеризуется эффектом создания слоев мелкого кокса и шлака на внутренней поверхности реактора, что снижает теплопроводность стенок и замедляет скорость процесса нагрева. Кроме того, в этом процессе энергетическая эффективность нагрева газифицированного материала является низкой. Known contact method of heating based on the thermal conductivity of the walls of the reactor is characterized by the effect of creating layers of fine coke and slag on the inner surface of the reactor, which reduces the thermal conductivity of the walls and slows down the speed of the heating process. In addition, in this process, the energy efficiency of heating the gasified material is low.
Известен способ нагрева материала в реакторе с помощью СВЧ-энергии (международная заявка WO2014184290A1, а также Европейский патент EP2997110). В этом способе материал перемешивается внутри барабана, выполненного из керамики, и нагревается микроволновым излучением от одного или нескольких СВЧ-генераторов. Этот метод позволяет получить пиролитический газ лучшего состава. Однако недостаток этого метода состоит в том, что вместе с газом из реактора в систему охлаждения газа поступают также тяжелые углеводородные фракции, сажа, что приводит к быстрому загрязнению труб и фильтров. Другой важной технической проблемой в этом решении является необходимость применения барабана, выполненного из керамики, размеры которого и вероятность растрескивания керамики ограничивают производительность процесса. A known method of heating the material in the reactor using microwave energy (international application WO2014184290A1, as well as European patent EP2997110). In this method, the material is mixed inside a ceramic drum and heated by microwave radiation from one or more microwave generators. This method makes it possible to obtain a pyrolytic gas of a better composition. However, the disadvantage of this method is that, along with the gas from the reactor, heavy hydrocarbon fractions and soot also enter the gas cooling system, which leads to rapid contamination of pipes and filters. Another important technical problem in this solution is the need to use a drum made of ceramic, the size of which and the possibility of cracking ceramics limit the productivity of the process.
При применении способа пиролиза и газификации отходов образуются высокоэнергетические газы, содержащие такие горючие газы как водород, метан, монооксид углерода, а также сложные углеводороды, которые после охлаждения превращаются в смолистые вещества, а сажа осаждается. Эти вещества должны быть отделены от горючих газов (и от жидких углеводородных фракций, образующихся при пиролизе). Как правило, для этого используются специальные системы фильтров с применением термического крекинга и плазменных систем. Недостатком системы фильтров является их быстрое засорение поглощаемыми веществами и, как следствие, необходимость частой замены фильтров. Кроме того, использованные фильтры содержат вредные вещества и должны быть утилизированы как опасные отходы. When using the method of pyrolysis and gasification of waste, high-energy gases are formed, containing such combustible gases as hydrogen, methane, carbon monoxide, as well as complex hydrocarbons, which, after cooling, turn into tarry substances, and soot is deposited. These substances must be separated from combustible gases (and from liquid hydrocarbon fractions formed during pyrolysis). As a rule, special filter systems using thermal cracking and plasma systems are used for this. The disadvantage of the filter system is their rapid clogging with absorbed substances and, as a result, the need for frequent replacement of filters. In addition, used filters contain harmful substances and must be disposed of as hazardous waste.
Для отделения водорода, метана, этана, пропана, бутана и других газов, используемых в качестве ценных источников энергии, используются методы фильтрации, мембранные методы и адсорбция с изменением давления. Фильтрация является самым старым методом, однако имеет большой недостаток: фильтры очень быстро расходуются и сложны для последующей утилизации побочных продуктов. Кроме того, эффективность работы фильтров во время работы снижается из-за засорения пылью и тяжелыми углеводородными фракциями, и смолистыми веществами. Filtration methods, membrane methods and pressure swing adsorption are used to separate hydrogen, methane, ethane, propane, butane and other gases used as valuable energy sources. Filtration is the oldest method, but it has a big drawback: the filters are consumed very quickly and are difficult to dispose of by-products. In addition, the efficiency of the filters during operation is reduced due to clogging with dust and heavy hydrocarbon fractions and tarry substances.
Метод адсорбции с изменением давления, часто применяемый в настоящее время, характеризуется относительно высокой эффективностью. Однако этот способ дорог и сложен при эксплуатации оборудования в промышленных условиях. Кроме того, тяжелые фракции, адсорбированные на активных слоях, трудно удалить во время фазы очистки колонны. Этот метод также очень чувствителен к водяному пару, присутствующему в отходящих после газификации газах. The pressure swing adsorption method, which is often used today, is characterized by a relatively high efficiency. However, this method is expensive and complicated when operating equipment in industrial conditions. In addition, the heavy ends adsorbed on the active beds are difficult to remove during the purification phase of the column. This method is also very sensitive to water vapor present in the gasification off-gases.
Еще одним из испытанных в настоящее время методов является метод мембранного разделения с высокой селективностью. Правильный подбор мембраны обеспечивает очень высокую эффективность (выше, чем для фильтров). Мембраны, также, как и фильтры изнашиваются, и представляют собой опасный побочный продукт, требующий дальнейшей особой утилизации. Присутствие соединений серы или летучих аминов, которые после процесса газификации в большом количестве попадают в поток отходящих газов, вызывает старение мембран, которые теряют свою эффективность. По причинам, изложенным выше, мембранные методы имеют ограниченное применение в промышленных условиях. Another method currently tested is the high selectivity membrane separation method. Proper selection of the membrane ensures very high efficiency (higher than for filters). Membranes, like filters, wear out and are a hazardous by-product requiring further special disposal. The presence of sulfur compounds or volatile amines, which, after the gasification process, enter the flue gas stream in large quantities, causes aging of the membranes, which lose their effectiveness. For the reasons outlined above, membrane methods are of limited use in industrial settings.
В свою очередь, методы термического крекинга требуют нагревания газов, содержащих смолистые вещества, для разложения сложных углеводородных веществ на простые соединения, такие как метан, этан, пропан, монооксид углерода и т. д. Одним из известных методов такого термического крекинга является плазменный метод, при котором происходит разложение сложных углеводородных веществ в газовой плазме при очень высоких температурах. Термические методы, в том числе плазменный, требуют больших затрат энергии и строительства специальных дорогостоящих установок. Эффективность очистки смолистого газа также ограничена из-за реакций DE NOVO (охлаждение газовой смеси вызывает неблагоприятные химические реакции и, как следствие, вновь самостоятельно синтезируются вредные вещества).In turn, thermal cracking methods require heating gases containing tarry substances to decompose complex hydrocarbon substances into simple compounds such as methane, ethane, propane, carbon monoxide, etc. One of the well-known methods of such thermal cracking is the plasma method, in which complex hydrocarbon substances are decomposed in a gas plasma at very high temperatures. Thermal methods, including plasma, require large amounts of energy and the construction of special expensive installations. The efficiency of tar gas purification is also limited due to DE NOVO reactions (cooling the gas mixture causes unfavorable chemical reactions and, as a result, harmful substances are synthesized again on their own).
Раскрытие сущности изобретения Disclosure of the essence of the invention
Задачей настоящего изобретения является полная утилизация твердых коммунальных и прочих органических отходов, включая загрязненные утилизируемые материалы, биоматериалы.The objective of the present invention is the complete disposal of solid municipal and other organic waste, including contaminated recyclable materials, biomaterials.
Задача решается за счет способа пиролиза бытовых, органических и особо опасных органических и неорганических отходов. При осуществлении способа фрагментированные отходы в фракциях до диаметра 5 - 20 мм из резервуара вводят в питатель (1). Затем периодическим образом вводят в технологическую камеру реактора (2), в которой материал нагревают от горячих стенок реактора (2) и с помощью СВЧ- энергии, излучаемой в камере реактора (5) СВЧ-излучателями (6). При этом материал дополнительно нагревается до температуры от 600°С до 900°С, а образующиеся в результате термического разложения газы поступают в двухсекционный сепаратор (4), тяжелые углеводородные фракции и осажденную сажу удаляют и возвращают в технологическую камеру (5) ректора (2) с помощью ленточного конвейера (9), а оставшиеся очищенные газы направляют в двигатель (13) электрогенератора (14) или сжимают в емкостях. The problem is solved due to the method of pyrolysis of household, organic and especially hazardous organic and inorganic waste. When implementing the method, fragmented waste in fractions up to a diameter of 5 - 20 mm from the tank is introduced into the feeder (1). Then, it is periodically introduced into the process chamber of the reactor (2), in which the material is heated from the hot walls of the reactor (2) and with the help of microwave energy emitted in the reactor chamber (5) by microwave emitters (6). In this case, the material is additionally heated to a temperature from 600°C to 900°C, and the gases formed as a result of thermal decomposition enter the two-section separator (4), heavy hydrocarbon fractions and precipitated soot are removed and returned to the process chamber (5) of the reactor (2) using a belt conveyor (9), and the remaining purified gases are sent to the engine (13) of the electric generator (14) or compressed in containers.
В соответствии с частным случаем осуществления способа стенки сепаратора (4) охлаждают в двух секциях. Причем в первой секции (10) охлаждение осуществляют потоком воздуха, с помощью вентилятора, а во второй секции (11) водой, охлаждаемой теплообменником с замкнутой циркуляцией. In accordance with a particular case of the implementation of the method, the walls of the separator (4) are cooled in two sections. Moreover, in the first section (10) cooling is carried out by air flow, using a fan, and in the second section (11) by water cooled by a closed circulation heat exchanger.
Кроме того, задача решается за счет того, что устройство для пиролиза бытовых, органических и особо опасных органических и неорганических отходов включает контейнер, дозатор, технологическую камеру, питатель (1), реактор (2), СВЧ-излучатели (6), подключенные к СВЧ-генераторам мощностью 3 кВт каждый, с частотой 2,45 ГГц, а так же/ или СВЧ-генераторам с частотой в диапазоне от 900 МГц до 4000 МГц, а так же циклон или мультициклон (15), скруббер (12) и двигатель (13), соединенный с электрогенератором (14). Реактор (2) включает камеру (5) с теплоизоляцией и встроенными на стенках СВЧ-излучателями (6), соединенными с СВЧ-генераторами и с мешалкой (7), которая размещена внутри камеры (5) реактора (2), сепаратор (4) со стенками, охлаждаемыми в двух секциях (10;11), трубу (8), расположенную в верхней части камеры (5) реактора (2), два или более ленточных конвейера (9). In addition, the problem is solved due to the fact that the device for the pyrolysis of household, organic and highly hazardous organic and inorganic waste includes a container, a dispenser, a process chamber, a feeder (1), a reactor (2), microwave emitters (6) connected to Microwave generators with a power of 3 kW each, with a frequency of 2.45 GHz, as well as / or microwave generators with a frequency in the range from 900 MHz to 4000 MHz, as well as a cyclone or multicyclone (15), a scrubber (12) and a motor (13) connected to an electric generator (14). The reactor (2) includes a chamber (5) with thermal insulation and built-in microwave emitters (6) on the walls, connected to microwave generators and with a stirrer (7), which is placed inside the chamber (5) of the reactor (2), separator (4) with walls cooled in two sections (10;11), a pipe (8) located in the upper part of the chamber (5) of the reactor (2), two or more belt conveyors (9).
В соответствии с частными случаями выполнения устройства мешалка (7) имеет форму вращающегося конуса. Кроме того, вращающийся конус выполнен из жаропрочной стали, предпочтительно со встроенными элементами из карбида кремния (SiC). In accordance with special cases of the device, the agitator (7) has the shape of a rotating cone. In addition, the rotating cone is made of heat-resistant steel, preferably with built-in silicon carbide (SiC) elements.
Краткое описание чертежей: Brief description of drawings:
Фиг. 1: Блок-схема системы; Fig. 1: Block diagram of the system;
Фиг. 2: Схема устройства; Fig. 2: Diagram of the device;
Фиг. 3: Схема устройства по примеру 1; Fig. 3: Scheme of the device according to example 1;
Фиг. 4: Схема устройства по примеру 2; Fig. 4: Diagram of the device according to example 2;
Фиг. 5: Схема устройства по примеру 4. Fig. 5: Diagram of the device according to example 4.
Обозначение на рисунках: питатель (1), реактор (2), система СВЧ-нагревателей (3), сепаратор (4), камера реактора (5), СВЧ-излучатели (6), мешалка (7), труба сепаратора (8), ленточный конвейер (9), воздухо-охлаждаемая секция сепаратора (10), водоохлаждаемая секция сепаратора (11), скруббер (12), двигатель (13), электрогенератор (14), циклон/ мультициклон (15). Designation in the figures : feeder (1), reactor (2), microwave heater system (3), separator (4), reactor chamber (5), microwave emitters (6), agitator (7), separator tube (8) , belt conveyor (9), air-cooled separator section (10), water-cooled separator section (11), scrubber (12), motor (13), electric generator (14), cyclone/multicyclone (15).
Технический результат заключается в том, что отходы коммунальные, медицинские, отходы из пластика, иные отходы на первом этапе измельчают до фракции Ø5-20 мм, высушивают и предварительно нагревают газами, поступающими из теплообменника. Затем отходы вводят через дозатор с помощью специального конвейера в рабочую камеру. Система дозирования, в качестве которой предпочтительно используют систему сотового дозатора или поршневую конвейерную систему с импульсным впрыском материала, сжимает порции материала для того, чтобы предотвратить попадание слишком большого количества воздуха в технологическую камеру вместе с газифицированным материалом. Этот материал внутри технологической камеры реактора предварительно нагревают с помощью стенок реактора и дополнительно нагревают внутри второй технологической камеры с помощью СВЧ-энергии до температуры в диапазоне 600-900°С, одновременно материал медленно перемещают по камере реактора используя ленточный конвейер или вибрационный конвейер с помощью толкающих стержней. The technical result consists in the fact that municipal waste, medical waste, plastic waste, other waste at the first stage is crushed to a fraction of Ø5-20 mm, dried and preheated with gases coming from the heat exchanger. Then the waste is introduced through the dispenser using a special conveyor into the working chamber. The dosing system, preferably a honeycomb dosing system or a pulsed material injection piston conveyor system, compresses the material portions to prevent too much air from entering the process chamber along with the gasified material. This material inside the process chamber of the reactor is preheated using the walls of the reactor and additionally heated inside the second process chamber using microwave energy to a temperature in the range of 600-900°C, at the same time the material is slowly moved through the reactor chamber using a belt conveyor or a vibrating conveyor using pushers. rods.
В конце первой технологической камеры, в ее нижней части, имеется отверстие, через которое твердые фракции, оставшиеся после газификации, высыпают в емкость, расположенную за пределами реактора, размер (объем), которой обычно составляет около 0,2 - 1 м3. At the end of the first process chamber, in its lower part, there is an opening through which the solid fractions remaining after gasification are poured into a container located outside the reactor, the size (volume), which is usually about 0.2 - 1 m3.
Материал (твердые фракции - карбонизат) удаляют в изолированные емкости (без воздуха или емкости, заполненные азотом). Горячие газы из второй технологической камеры возвращают в первую секцию камеры устройства разделения (сепаратор, в котором происходит последующая конденсация тяжелых углеводородных фракций на охлаждаемых стенках. В первой секции, обычно размещаемой в верхней части камеры сепаратора, стенки выполнены из керамики, которая хорошо проводит тепло (например, из карбида кремния), или из жаропрочной стали, и охлаждаются потоком холодного воздуха, поступающим из вентилятора. Затем газы направляют во вторую секцию со стенками, охлаждаемыми водой. Охлаждающая вода предпочтительно циркулирует в замкнутом контуре в теплообменнике вода-воздух, в котором она охлаждается, что позволяет снизить ее температуру примерно до 40-50 °С. The material (solid fractions - carbonizate) is removed into insulated containers (without air or containers filled with nitrogen). Hot gases from the second process chamber are returned to the first section of the chamber of the separation device (separator, in which the subsequent condensation of heavy hydrocarbon fractions on the cooled walls occurs. In the first section, usually located in the upper part of the separator chamber, the walls are made of ceramic, which conducts heat well ( silicon carbide) or heat-resistant steel, and are cooled by a cold air flow from a fan. The gases are then directed to a second section with water-cooled walls. cooled, which allows to reduce its temperature to about 40-50 ° C.
Жидкие углеводородные фракции и сажу осаждают во время охлаждения на стенках сепаратора и переносят обратно в технологическую камеру с помощью двух- или трехполосного конвейера. Эти фракции повторно вводят в зону высокой температуры, нагревают с помощью СВЧ-энергии до высокой температуры в диапазоне 600-900 °С, что приводит к дальнейшему разложению сложных углеводородов на простые углеводороды, водород, монооксид углерода и карбонизат. Liquid hydrocarbon fractions and soot are deposited during cooling on the walls of the separator and are transferred back to the process chamber using a two- or three-lane conveyor. These fractions are re-introduced into the high temperature zone, heated by microwave energy to a high temperature in the range of 600-900 ° C, which leads to further decomposition of complex hydrocarbons into simple hydrocarbons, hydrogen, carbon monoxide and carbonizate.
Газы из камеры сепаратора, очищенные от тяжелых углеводородных фракций, направляют в циклон или мультициклон, в котором улавливается пыль, переносимая в потоке газа. Затем газы, предварительно обработанные в циклоне или мультициклоне, направляют в контейнеры, в которых размещены полки со слоями негашеной извести и активированным углем для поглощения серы, хлора и фтора. Затем, таким образом очищенный газ сжигают в горелке парогенератора, в нагревателе или они поступают в двигатель внутреннего сгорания, соединенный с электрогенератором. The gases from the separator chamber, purified from heavy hydrocarbon fractions, are sent to a cyclone or multicyclone, which captures the dust carried in the gas stream. Then the gases, previously treated in a cyclone or multicyclone, are sent to containers in which shelves are placed with layers of quicklime and activated carbon to absorb sulfur, chlorine and fluorine. Then, the thus purified gas is burned in the burner of the steam generator, in the heater, or they enter the internal combustion engine connected to the electric generator.
СВЧ-излучатели излучают электромагнитные волны, типа E01 (TM01) и/или E02 (TM02), а расположенные рядом излучатели излучают поляризованные электромагнитные волны с взаимно перпендикулярными полярностями. Microwave emitters emit electromagnetic waves, type E01 (TM01) and/or E02 (TM02), and adjacent emitters emit polarized electromagnetic waves with mutually perpendicular polarities.
Для реализации этого способа используется устройство (фиг.1), включающее контейнер и дозатор, в котором размещен утилизируемый материал, питатель (1) который выполнен в виде продолговатой гильзы с поршнем, реактор (2), который состоит из камеры (5) с теплоизоляцией и СВЧ-излучатели (6), встроенные в стенки камеры, соединенные с СВЧ-генераторами мощностью 3 кВт каждый, с частотой 2,45 ГГц, а так же/ или СВЧ-генераторами с частотой в диапазоне от 900 МГц до 4000 МГц, и с мешалкой (7), расположенной в камере реактора (5), для удаления пиролитических газов через трубу (8), расположенную в верхней части камеры (5) реактора (2) газы поступают в сепаратор (4) со стенками, охлаждаемыми в двух секциях (10;11): в первой секции (10) холодным воздухом, а во второй секции (11) водой, при помощи двух или более ленточных конвейеров (9) внутри трубы (8), транспортирующей вещества, осевшие на внутренних стенках трубы (8), с возвратом обратно внутрь камеры (5) реактора (2). Газы, очищенные от тяжелых углеводородных фракций и шлама, направляют через циклон (или мультициклон) (15) в скруббер (12), и после удаления хлора, фтора и серы газы вводят в двигатель (13), соединенный с электрогенератором (14). СВЧ-излучатели (6) излучают электромагнитные волны, типа E01 (TM01) и/или E02 (TM02), а расположенные рядом излучатели излучают поляризованные электромагнитные волны с взаимно перпендикулярными полярностями. To implement this method, a device (figure 1) is used, including a container and a dispenser in which the recyclable material is placed, the feeder (1) which is made in the form of an elongated sleeve with a piston, the reactor (2), which consists of a chamber (5) with thermal insulation and microwave emitters (6) built into the walls of the chamber, connected to microwave generators with a power of 3 kW each, with a frequency of 2.45 GHz, as well as / or microwave generators with a frequency in the range from 900 MHz to 4000 MHz, and with a stirrer (7) located in the reactor chamber (5), to remove pyrolytic gases through a pipe (8) located in the upper part of the chamber (5) of the reactor (2), the gases enter the separator (4) with walls cooled in two sections (10;11): in the first section (10) with cold air, and in the second section (11) with water, using two or more belt conveyors (9) inside the pipe (8), transporting substances deposited on the inner walls of the pipe (8 ), with return back inside the chamber (5) of the reactor (2). Gases, purified from heavy hydrocarbon fractions and sludge, are sent through a cyclone (or multicyclone) (15) to a scrubber (12), and after removing chlorine, fluorine and sulfur, the gases are introduced into an engine (13) connected to an electric generator (14). Microwave emitters (6) emit electromagnetic waves, type E01 (TM01) and/or E02 (TM02), and adjacent emitters emit polarized electromagnetic waves with mutually perpendicular polarities.
1 пример осуществления способа согласно изобретению: 1 exemplary implementation of the method according to the invention:
Утилизируемый материал из емкости дозатора подают в питатель (1). Материал из питателя (1) подают в реактор (2), в котором нагревают СВЧ-энергией, излучаемой тубовыми излучателями (3), соединенными с СВЧ-генераторами мощностью 3 кВт каждый, с частотой 2,45 ГГц. Утилизируемый материал нагревают во второй камере до температуры в диапазоне от 600 до 900 °С. В результате нагревания в атмосфере без кислорода, или с большим недостатком кислорода, материал разлагают и газифицируют. Удаляемые из камеры реактора (5) газы всасываются в сепаратор (4), включающий две секции (10;11) со стенками, охлаждаемыми холодным воздухом и водой (фиг.2). The material to be disposed of from the dispenser tank is fed into the feeder (1). The material from the feeder (1) is fed into the reactor (2), in which it is heated by microwave energy emitted by tubular radiators (3) connected to microwave generators with a power of 3 kW each, with a frequency of 2.45 GHz. The material to be disposed of is heated in the second chamber to a temperature in the range from 600 to 900 °C. As a result of heating in an atmosphere without oxygen, or with a large lack of oxygen, the material is decomposed and gasified. The gases removed from the reactor chamber (5) are sucked into the separator (4), which includes two sections (10;11) with walls cooled by cold air and water (figure 2).
На холодных стенках сепаратора (4), имеющего секции (10;11), смолистые фракции и сажа конденсируются из газов, которые, далее при помощи двойного ленточного конвейера (9) возвращают во вторую камеру (2), в которой за счет высокой температуры разлагают на простые углеводороды, окись углерода и водород (фиг.2). Газы, предварительно очищенные в сепараторе (4) от смолистых веществ и сажи, направляют в систему очистки (12), в которой поглощаются хлор, фтор и сера. Для этой цели применяют так называемый скруббер (12)- устройство, в котором поглощается хлор, фтор и сера соединениями кальция. Очищенные газы вводят в двигатель (13) внутреннего сгорания (например, бензиновый двигатель), приводящий в действие электрогенератор (14). On the cold walls of the separator (4), which has sections (10;11), resinous fractions and soot condense from gases, which, then, using a double belt conveyor (9), are returned to the second chamber (2), in which, due to high temperature, they decompose into simple hydrocarbons, carbon monoxide and hydrogen (figure 2). The gases previously cleaned in the separator (4) from resinous substances and soot are sent to the purification system (12), in which chlorine, fluorine and sulfur are absorbed. For this purpose, the so-called scrubber (12) is used - a device in which chlorine, fluorine and sulfur are absorbed by calcium compounds. The purified gases are introduced into an internal combustion engine (13) (eg, a gasoline engine) driving an electric generator (14).
Твердые фракции (карбонизат) выгружают из камеры (5) реактора (2), и они поступают в резервуар (ёмкость для твердых частиц). Solid fractions (carbonizate) are discharged from the chamber (5) of the reactor (2) and they enter the tank (tank for solids).
Например, при введении пластиковых отходов, раздробленных на частицы размером до 3-5 см, в резервуар, и введении этих отходов в первую камеру, и использовании 16 микроволновых генераторов мощностью 3 кВт каждый, в реакторе (2) может быть достигнута температура около 900°C. При производительности утилизации около 300 кг отходов в час, из таких отходов вырабатываются высокоэнергетические газы, которые после обработки позволяют получать до 350-400 кВт электроэнергии.For example, by introducing plastic waste, crushed into particles up to 3-5 cm in size, into the tank, and introducing this waste into the first chamber, and using 16 microwave generators with a power of 3 kW each, a temperature of about 900 ° C can be reached in the reactor (2). C. With a recycling capacity of about 300 kg of waste per hour, high-energy gases are produced from such waste, which, after processing, make it possible to obtain up to 350-400 kW of electricity.
2 пример осуществления способа согласно изобретению: 2 exemplary implementation of the method according to the invention:
Устройство (фиг. 3) состоит из камеры (5), в которую встроены СВЧ-излучатели (6). Измельченный утилизируемый материал вводят в камеру реактора (5) и перемещают с помощью толкателей. Пиролизные газы выделяются при нагреве материала СВЧ-волнами в диапазоне частот от 900 МГц до 4000 МГц внутри камеры (5) при температуре в диапазоне 650 - 900 °C, засасываются в трубу сепаратора (8), внутри которой расположен ленточный конвейер (9). На трубе (8) установлены две секции охлаждения: секция (10), охлаждаемая холодным воздухом, и секция (11), охлаждаемая холодной водой. В результате охлаждения трубы (8), тяжелые углеводородные фракции и сажа оседают на ее поверхности и возвращают в камеру (5) с помощью ленточного конвейера (9). Тяжелые углеводороды, вводимые в камеру (5), и сажу, нагретую до высокой температуры, дополнительно разлагают и газифицируют. Пиролизные газы после конденсации (отделения) тяжелых углеводородов по трубе (8) вводят в сепаратор, затем перемещают в циклон (15), а затем в систему очистки хлора, фтора, серы скруббера (12).The device (Fig. 3) consists of a chamber (5) in which microwave emitters (6) are embedded. The crushed recyclable material is introduced into the reactor chamber (5) and moved using pushers. Pyrolysis gases are released when the material is heated by microwave waves in the frequency range from 900 MHz to 4000 MHz inside the chamber (5) at a temperature in the range of 650 - 900 °C, they are sucked into the separator pipe (8), inside which the belt conveyor (9) is located. Two cooling sections are mounted on the pipe (8): a section (10) cooled by cold air and a section (11) cooled by cold water. As a result of pipe (8) cooling, heavy hydrocarbon fractions and soot settle on its surface and are returned to the chamber (5) by means of a belt conveyor (9). Heavy hydrocarbons introduced into the chamber (5) and soot heated to a high temperature are further decomposed and gasified. Pyrolysis gases after condensation (separation) of heavy hydrocarbons through the pipe (8) are introduced into the separator, then transferred to the cyclone (15), and then to the chlorine, fluorine, sulfur purification system of the scrubber (12).
3 пример осуществления способа согласно изобретению: 3 exemplary implementation of the method according to the invention:
Измельченный утилизируемый материал (коммунальные или другие отходы) вводят в камеру реактора (5), где установлены СВЧ-излучатели (6) (фиг.4). Этот материал нагревают с помощью СВЧ-энергии до температуры около 650-900 °C, разлагают и газифицируют. Утилизируемый материал перемещают внутри камеры реактора (5) с помощью мешалки (7). Пиролизные газы всасывают в трубу сепаратора (8), внутри которой размещен ленточный конвейер (9). Труба (8) охлаждается в секции (10) холодным воздухом и в секции (11) водой. В результате охлаждения поверхности трубы (8), тяжелые углеводороды и сажу накапливают на ее внутренней поверхности и возвращают в камеру (5) посредством ленточного конвейера (9), где в результате нагревания до высокой температуры разлагают и газифицируют. Очищенные от тяжелых углеводородов и сажи пиролизные газы направляют в двигатель (13) с электрогенератором (14). Crushed recyclable material (municipal or other waste) is introduced into the reactor chamber (5), where microwave emitters (6) are installed (figure 4). This material is heated using microwave energy to a temperature of about 650-900 °C, decomposed and gasified. The material to be disposed of is moved inside the reactor chamber (5) by means of a stirrer (7). Pyrolysis gases are sucked into the separator pipe (8), inside which a belt conveyor (9) is placed. Pipe (8) is cooled in section (10) with cold air and in section (11) with water. As a result of cooling the surface of the pipe (8), heavy hydrocarbons and soot accumulate on its inner surface and are returned to the chamber (5) by means of a belt conveyor (9), where, as a result of heating to a high temperature, they decompose and gasify. Purified from heavy hydrocarbons and soot, pyrolysis gases are sent to the engine (13) with an electric generator (14).
4 пример осуществления способа согласно изобретению: 4 exemplary implementation of the method according to the invention:
Измельченный утилизируемый материал вводится в камеру реактора (5), на которой установлены СВЧ-излучатели (6), а внутри камеры реактора (5), в результате производимого нагрева до температуры в диапазоне 650 - 900 °C, материал разлагают и газифицируют. Утилизируемый материал перемещают внутри камеры (5) с помощью мешалки (7), имеющей форму вращающегося конуса (фиг.5). Пиролизные газы, выделяющиеся в процессе нагревания, всасываются в трубу сепаратора (8), внутри которой расположен ленточный конвейер (9). Труба (8) охлаждается в секции (10) холодным воздухом, а в секции (11) водой. В результате охлаждения поверхности трубы (8) тяжелые углеводороды и сажа накапливаются на ее внутренней поверхности и возвращаются в камеру реактора (5) с помощью ленточного конвейера (9), где в результате нагревания до высокой температуры разлагаются и газифицируются. Очищенные пиролизные газы направляются в двигатель (13).The crushed recyclable material is introduced into the reactor chamber (5), on which microwave emitters (6) are installed, and inside the reactor chamber (5), as a result of heating to a temperature in the range of 650–900 °C, the material is decomposed and gasified. The material to be disposed of is moved inside the chamber (5) by means of a stirrer (7) having the shape of a rotating cone (FIG. 5). The pyrolysis gases released during the heating process are sucked into the separator pipe (8), inside which a belt conveyor (9) is located. Pipe (8) is cooled in section (10) with cold air, and in section (11) with water. As a result of cooling the surface of the pipe (8), heavy hydrocarbons and soot accumulate on its inner surface and return to the reactor chamber (5) using a belt conveyor (9), where, as a result of heating to a high temperature, they decompose and gasify. Purified pyrolysis gases are sent to the engine (13).
В примерах 2, 3, 4 система очистки газа от хлора, серы и фтора производится как описано в примере 1, а также двигатель (13) и электрогенератор (14), как в примере 1.In examples 2, 3, 4, the gas purification system from chlorine, sulfur and fluorine is produced as described in example 1, as well as the engine (13) and electric generator (14), as in example 1.
Claims (5)
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
LVLVP2020000031 | 2020-04-30 | ||
LVP-20-31A LV15605A (en) | 2020-04-30 | 2020-04-30 | Method and equipment for pyrolysis of domestic and other waste |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2767786C1 true RU2767786C1 (en) | 2022-03-21 |
Family
ID=78611084
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2021110964A RU2767786C1 (en) | 2020-04-30 | 2021-04-19 | Method and device for pyrolysis of municipal and other waste |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
LV (1) | LV15605A (en) |
RU (1) | RU2767786C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2793026C1 (en) * | 2022-07-21 | 2023-03-28 | Виктор Николаевич Стародубцев | Device for cleaning flue gases during waste disposal |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20040054240A1 (en) * | 2000-09-22 | 2004-03-18 | Kantor Steven L. | Medical waste treatment unit |
KR200380005Y1 (en) * | 2004-12-31 | 2005-03-28 | 한국전기연구원 | Tire recycling apparatus |
RU77864U1 (en) * | 2008-03-26 | 2008-11-10 | Игорь Витальевич Горячев | PLANT FOR PRODUCING HYDROGEN FROM SOLID DOMESTIC WASTE |
WO2014184290A1 (en) * | 2013-05-16 | 2014-11-20 | Barczyk Robert | A method and a system for processing plastic waste |
RU2552259C2 (en) * | 2013-06-10 | 2015-06-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Инженерные транспортные системы" | Method of processing of domestic and industrial wastes to furnace fuel and hydrocarbon substance and device to this end |
RU2700614C1 (en) * | 2019-03-26 | 2019-09-18 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина" (ИГЭУ) | Apparatus for heat treatment of solid municipal wastes by pyrolysis |
RU2729301C1 (en) * | 2020-03-10 | 2020-08-05 | Акционерное общество «Радиотехнические и Информационные Системы Воздушно-космической обороны (АО «РТИС ВКО») | Domestic waste recycler |
-
2020
- 2020-04-30 LV LVP-20-31A patent/LV15605A/en unknown
-
2021
- 2021-04-19 RU RU2021110964A patent/RU2767786C1/en active
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20040054240A1 (en) * | 2000-09-22 | 2004-03-18 | Kantor Steven L. | Medical waste treatment unit |
KR200380005Y1 (en) * | 2004-12-31 | 2005-03-28 | 한국전기연구원 | Tire recycling apparatus |
RU77864U1 (en) * | 2008-03-26 | 2008-11-10 | Игорь Витальевич Горячев | PLANT FOR PRODUCING HYDROGEN FROM SOLID DOMESTIC WASTE |
WO2014184290A1 (en) * | 2013-05-16 | 2014-11-20 | Barczyk Robert | A method and a system for processing plastic waste |
RU2552259C2 (en) * | 2013-06-10 | 2015-06-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Инженерные транспортные системы" | Method of processing of domestic and industrial wastes to furnace fuel and hydrocarbon substance and device to this end |
RU2700614C1 (en) * | 2019-03-26 | 2019-09-18 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина" (ИГЭУ) | Apparatus for heat treatment of solid municipal wastes by pyrolysis |
RU2729301C1 (en) * | 2020-03-10 | 2020-08-05 | Акционерное общество «Радиотехнические и Информационные Системы Воздушно-космической обороны (АО «РТИС ВКО») | Domestic waste recycler |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2793026C1 (en) * | 2022-07-21 | 2023-03-28 | Виктор Николаевич Стародубцев | Device for cleaning flue gases during waste disposal |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
LV15605A (en) | 2021-11-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2572998C2 (en) | Synthetic gas produced by plasma arc gasification | |
US8647401B2 (en) | Steam reformation system | |
RU2554970C2 (en) | Method and device for processing of wastes | |
EP0764196B1 (en) | Improved pyrolytic conversion of organic feedstock and waste | |
RU2392543C2 (en) | Method and device for processing of domestic and industrial organic wastes | |
EP2997110B1 (en) | A method and a system for processing plastic waste | |
RU2763026C2 (en) | Furnace | |
JP7391088B2 (en) | How to catalytically convert plastic waste into liquid fuel | |
RU2649446C1 (en) | Method and device for processing carbon-containing waste | |
RU2666559C1 (en) | Installation for thermal processing of waste | |
WO2008092964A1 (en) | Liquid and liquid/gas stabilized plasma assisted combustion/gasification process | |
RU2767786C1 (en) | Method and device for pyrolysis of municipal and other waste | |
RU2644895C2 (en) | Method of processing carbon-containing waste of vegetable origin | |
KR20120083759A (en) | Waste water treating apparatus using pyrolysis of flammable wastes | |
RU2696231C1 (en) | Method of recycling carbon-containing materials | |
KR101293272B1 (en) | Apparatus for continuous pyrolysis and method thereof | |
LV15605B (en) | METHOD AND APPARATUS FOR PYROLYSIS OF HOUSEHOLD AND OTHER WASTE | |
RU2479617C1 (en) | Gas generator for reverse gasification process | |
RU2688990C1 (en) | Method of utilization of solid hydrocarbon wastes (including medical and biological wastes) and installation for its implementation | |
RU2793026C1 (en) | Device for cleaning flue gases during waste disposal | |
RU2760246C1 (en) | Waste disposal device | |
SU917493A1 (en) | Installation for thermal decontamination of petroleum slimes | |
RU2785096C1 (en) | Gas generator set and method for gas generation for producing hydrogen-containing synthesis gas | |
RU204070U1 (en) | WASTE RECOVERY DEVICE | |
RU2816423C1 (en) | Installation for processing solid organic waste |