RU2808265C1 - Waste disposal method - Google Patents
Waste disposal method Download PDFInfo
- Publication number
- RU2808265C1 RU2808265C1 RU2022135007A RU2022135007A RU2808265C1 RU 2808265 C1 RU2808265 C1 RU 2808265C1 RU 2022135007 A RU2022135007 A RU 2022135007A RU 2022135007 A RU2022135007 A RU 2022135007A RU 2808265 C1 RU2808265 C1 RU 2808265C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- zone
- waste
- grate
- fluidized bed
- thermoreactor
- Prior art date
Links
- 239000002699 waste material Substances 0.000 title claims abstract description 58
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 34
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims abstract description 40
- 230000005684 electric field Effects 0.000 claims abstract description 24
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 21
- 238000000197 pyrolysis Methods 0.000 claims abstract description 15
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 claims abstract description 7
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 10
- 230000005670 electromagnetic radiation Effects 0.000 claims description 8
- 230000003068 static effect Effects 0.000 claims description 6
- 230000005672 electromagnetic field Effects 0.000 claims description 2
- 239000010791 domestic waste Substances 0.000 abstract description 4
- 239000002440 industrial waste Substances 0.000 abstract description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 239000002154 agricultural waste Substances 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 23
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 8
- 239000003546 flue gas Substances 0.000 description 8
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 8
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 8
- 238000002309 gasification Methods 0.000 description 7
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 7
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 7
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 5
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 5
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 5
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 4
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 4
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 4
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- WSFSSNUMVMOOMR-UHFFFAOYSA-N Formaldehyde Chemical compound O=C WSFSSNUMVMOOMR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N Nitric oxide Chemical compound O=[N] MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 3
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 3
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RAHZWNYVWXNFOC-UHFFFAOYSA-N Sulphur dioxide Chemical compound O=S=O RAHZWNYVWXNFOC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 2
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 2
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 2
- MGWGWNFMUOTEHG-UHFFFAOYSA-N 4-(3,5-dimethylphenyl)-1,3-thiazol-2-amine Chemical compound CC1=CC(C)=CC(C=2N=C(N)SC=2)=C1 MGWGWNFMUOTEHG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000012935 Averaging Methods 0.000 description 1
- FMMWHPNWAFZXNH-UHFFFAOYSA-N Benz[a]pyrene Chemical compound C1=C2C3=CC=CC=C3C=C(C=C3)C2=C2C3=CC=CC2=C1 FMMWHPNWAFZXNH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N Dioxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N Fluorane Chemical compound F KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 240000005616 Vigna mungo var. mungo Species 0.000 description 1
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 229910002090 carbon oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000002301 combined effect Effects 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 1
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 230000005288 electromagnetic effect Effects 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 1
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 1
- 229910000041 hydrogen chloride Inorganic materials 0.000 description 1
- IXCSERBJSXMMFS-UHFFFAOYSA-N hydrogen chloride Substances Cl.Cl IXCSERBJSXMMFS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000040 hydrogen fluoride Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 239000010813 municipal solid waste Substances 0.000 description 1
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 1
- 230000003472 neutralizing effect Effects 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- JCXJVPUVTGWSNB-UHFFFAOYSA-N nitrogen dioxide Inorganic materials O=[N]=O JCXJVPUVTGWSNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000008520 organization Effects 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 230000008439 repair process Effects 0.000 description 1
- 238000012216 screening Methods 0.000 description 1
- 239000002893 slag Substances 0.000 description 1
- 239000004071 soot Substances 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 239000004753 textile Substances 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
Abstract
Description
Изобретение может быть использовано для утилизации бытовых, сельскохозяйственных и промышленных отходов.The invention can be used for recycling household, agricultural and industrial waste.
Из патента РФ № 96217 на полезную модель известно устройство для переработки бытовых и промышленных отходов органического происхождения, содержащее реактор пиролиза, состоящий из двух частей, и систему разделения парогазовых продуктов пиролиза, при этом в него дополнительно введен источник электромагнитного воздействия, установленный с возможностью воздействия на продукты пиролиза во второй части реактора, выход которой соединен с системой разделения парогазовых продуктов пиролиза.From the RF patent No. 96217 for a utility model, a device for processing household and industrial waste of organic origin is known, containing a pyrolysis reactor consisting of two parts and a system for separating steam-gas pyrolysis products, while a source of electromagnetic influence is additionally introduced into it, installed with the possibility of influencing pyrolysis products in the second part of the reactor, the output of which is connected to the system for separating steam-gas pyrolysis products.
Из патента РФ № 2573137 на изобретение известен способ переработки и утилизации отходов, включающий загрузку отходов в герметичную теплоизолированную камеру сжигания, в которой размещены термические стержни, разогрев стержней излучателями электромагнитных волн сверхвысокой частоты, разогрев утилизируемых отходов до температуры их горения, отвод продуктов горения через канал их отвода в герметичную теплоизолированную камеру дожигания, оснащенную термическими стержнями и сообщенную через трубу с атмосферой, отличающийся тем, что разогрев стержней в камере сжигания и камере дожигания сначала осуществляют в пределах от 800 до 1200°C, затем при нагреве и сжигании отходов в камере сжигания, а также при испарении воды из отходов давление газов и пара в камере сжигания повышают, для чего одновременно или попеременно подают в камеру сжигания под давлением воздух и доводят разогрев стержней в камере дожигания до температуры 1200-1400°C, доводят давление продуктов горения в камере сжигания до момента появления летучих компонентов продуктов горения и появления воздушной тяги в камере дожигания, под давлением принудительно подают продукты горения через канал из камеры сжигания в камеру дожигания, где их дожигают при указанной температуре и нейтрализуют, а затем утилизируют путем выброса в атмосферу или в специальный контейнер, причем скорость горения отходов и дожигания продуктов горения регулируют интенсивностью излучения излучателей и наддувом подаваемого воздуха в камеру сжигания, во время прохождения продуктов горения в камере дожигания регулируют перепад давления продуктов горения в камере сжигания и камере дожигания путем увеличения или уменьшения давления воздуха, подаваемого в камеру сжигания.From the RF patent No. 2573137 for the invention, a method for processing and recycling waste is known, including loading waste into a sealed, heat-insulated combustion chamber in which thermal rods are placed, heating the rods with emitters of electromagnetic waves of ultra-high frequency, heating the disposed waste to its combustion temperature, removing combustion products through a channel their discharge into a sealed, heat-insulated afterburning chamber equipped with thermal rods and connected through a pipe to the atmosphere, characterized in that the heating of the rods in the combustion chamber and afterburning chamber is first carried out in the range from 800 to 1200°C, then during heating and combustion of waste in the combustion chamber , as well as when water evaporates from the waste, the pressure of gases and steam in the combustion chamber is increased, for which air is simultaneously or alternately supplied to the combustion chamber under pressure and the heating of the rods in the afterburning chamber is brought to a temperature of 1200-1400°C, the pressure of the combustion products in the chamber is increased combustion until the appearance of volatile components of the combustion products and the appearance of air draft in the afterburning chamber, the combustion products are forced under pressure through a channel from the combustion chamber into the afterburning chamber, where they are afterburned at a specified temperature and neutralized, and then disposed of by release into the atmosphere or into a special container, and the rate of combustion of waste and afterburning of combustion products is regulated by the intensity of the radiation of the emitters and the pressurization of the air supplied to the combustion chamber; during the passage of combustion products in the afterburning chamber, the pressure difference of the combustion products in the combustion chamber and the afterburning chamber is regulated by increasing or decreasing the air pressure supplied to combustion chamber.
Способ по патенту РФ № 2573137 выбран в качестве наиболее близкого аналога.The method according to RF patent No. 2573137 was chosen as the closest analogue.
Недостатком аналогов является их низкая эффективность, особенно при утилизации влажных отходов.The disadvantage of analogues is their low efficiency, especially when recycling wet waste.
Техническая проблема, решаемая предлагаемым изобретением – создание высокоэффективного способа утилизации отходов, в том числе влажных отходов.The technical problem solved by the proposed invention is the creation of a highly efficient method for recycling waste, including wet waste.
Технический результат, достигаемый изобретением – повышение полноты утилизации отходов, в том числе влажных, повышение эффективности способа.The technical result achieved by the invention is increasing the completeness of waste disposal, including wet waste, and increasing the efficiency of the method.
Технический результат достигается за счет того, что в способе утилизации отходов, осуществляемом в термореакторе, содержащем три функциональные зоны, первая функциональная зона представляет собой зону пиролизных газов, расположенную над колосниковой решеткой, вторая функциональная зона представляет собой зону кипящего слоя, расположенную около колосниковой решетки, третья функциональная зона представляет собой камеру сгорания, расположенную под колосниковой решеткой, предварительно определяют количество тепла, генерируемого реактором, осуществляют подачу в зону пиролизных газов отходов с расходом до 25кг/сек, обеспечивающей сгорание отходов теплом, генерируемым реактором, одновременно обеспечивают тангенциальную подачу в зону кипящего слоя пара с температурой не ниже 400ºС и тангенциальную подачу окислителя в зону кипящего слоя и/или в камеру сгорания, в зоне кипящего слоя между внутренней поверхностью термореактора и колосниковой решеткой организуют электрическое поле напряжением от 1 кВ до 10 кВ, при этом электрическое поле организуют с изменяющейся напряженностьюв диапазоне (1,0 ÷ 2,0)×104 В/см.The technical result is achieved due to the fact that in the waste disposal method carried out in a thermoreactor containing three functional zones, the first functional zone is a pyrolysis gas zone located above the grate, the second functional zone is a fluidized bed zone located near the grate, the third functional zone is a combustion chamber located under the grate, the amount of heat generated by the reactor is preliminarily determined, waste pyrolysis gases are supplied to the zone at a flow rate of up to 25 kg/sec, ensuring combustion of the waste with the heat generated by the reactor, and at the same time a tangential supply of boiling water is provided to the zone layer of steam with a temperature not lower than 400ºС and tangential supply of the oxidizer to the fluidized bed zone and/or to the combustion chamber; in the fluidized bed zone between the inner surface of the thermoreactor and the grate, an electric field with a voltage of 1 kV to 10 kV is organized, while the electric field is organized with varying voltage in the range (1.0 ÷ 2.0) × 10 4 V/cm.
Окислителем является воздух.The oxidizing agent is air.
В зону кипящего слоя подают пар, образующийся в первой зоне реактора от нагрева отходов с влажностью не менее 50% и температурой до 900°С.Steam generated in the first zone of the reactor from heating waste with a humidity of at least 50% and a temperature of up to 900°C is supplied to the fluidized bed zone.
В зону кипящего слоя через канал, выполненный в стенке термореактора, подают пар из парового котла с температурой 450°С.Steam from a steam boiler at a temperature of 450°C is supplied to the fluidized bed zone through a channel made in the wall of the thermoreactor.
В зону кипящего слоя подают пар, образующийся в первой зоне реактора от нагрева отходов с влажностью не менее 50% и температурой до 900°С, одновременно в зону кипящего слоя подают пар из парового котла с температурой 450°С через канал, выполненный в стенке термореактора.Steam generated in the first zone of the reactor from heating waste with a humidity of at least 50% and a temperature of up to 900°C is supplied to the fluidized bed zone; at the same time, steam from a steam boiler with a temperature of 450°C is supplied to the fluidized bed zone through a channel made in the wall of the thermoreactor .
Электрическое поле организуют за счет внешних источников электромагнитного излучения, для этого поверхность термореактора в зоне расположения источников электромагнитного поля выполняют прозрачной для электромагнитного излучения.The electric field is organized due to external sources of electromagnetic radiation; for this purpose, the surface of the thermoreactor in the area where the electromagnetic field sources are located is made transparent to electromagnetic radiation.
Электрическое поле организуют в виде статического электрического поля за счет выполнения верхней части колосниковой решетки в виде расширяющегося книзу усеченного конуса с щелями, за счет выполнения нижней части колосниковой решетки цилиндрической с щелями вдоль цилиндрической поверхности, а также за счет выполнения внутренней поверхности термореактора электропроводной.The electric field is organized in the form of a static electric field by making the upper part of the grate in the form of a truncated cone expanding downwards with slots, by making the lower part of the grate cylindrical with slots along the cylindrical surface, and also by making the internal surface of the thermoreactor electrically conductive.
На фиг. 1 изображено сечение термореактора для осуществления заявляемого способа.In fig. Figure 1 shows a cross-section of a thermoreactor for implementing the proposed method.
На фиг. 2 показано поперечное сечение термореактора, иллюстрирующее тангенциальную подачу пара и воздуха.In fig. 2 is a cross-section of a thermoreactor illustrating the tangential supply of steam and air.
Заявляемый способ осуществляли на установке (термореакторе), схематичный вид которой представлен на фиг. 1 и 2. The inventive method was carried out on an installation (thermoreactor), a schematic view of which is shown in Fig. 1 and 2.
Термореактор содержит корпус 1, крышку 2 с отверстием 3 для загрузки отходов, колосниковую решетку 4 со щелями 5 в верхней части 4.1 в виде усеченного конуса и в нижней цилиндрической части 4.2; канал 6 для подвода пара из парового котла, канал 7 для подвода воздуха; электроды 8; патрубок 9 выхода дымовых газов; патрубок 10 выхода шлака; патрубки 11 выхода пиролизных газов.The thermoreactor contains a housing 1, a cover 2 with a hole 3 for loading waste, a grate 4 with slots 5 in the upper part 4.1 in the form of a truncated cone and in the lower cylindrical part 4.2; channel 6 for supplying steam from the steam boiler, channel 7 for supplying air; electrodes 8; pipe 9 for flue gas outlet; slag outlet pipe 10; pipes 11 for the outlet of pyrolysis gases.
Термореакторразделен на три функциональные зоны: первая функциональная зона А представляет собой зону пиролизных газов, расположенную над колосниковой решеткой 4; вторая функциональная зона Б представляет собой зону кипящего слоя, расположенную около колосниковой решетки 4; третья функциональная зона В представляет собой камеру сгорания, расположенную под колосниковой решеткой 4.The thermoreactor is divided into three functional zones: the first functional zone A is a zone of pyrolysis gases located above the grate 4; the second functional zone B is a fluidized bed zone located near the grate 4; the third functional zone B is a combustion chamber located under the grate 4.
Отходы, независимо от их физического состояния (твердые, жидкие, газообразные) поступают в блок приема отходов (например, Силос СС ТУ25.29.11-001-32459602-2015), в котором осуществляется накопление отходов, подлежащих утилизации. Определяют характеристики сырья, направляемого на утилизацию, и устанавливают их соответствие предъявляемым требованиям.Waste, regardless of its physical state (solid, liquid, gaseous) enters a waste reception unit (for example, Silo SS TU25.29.11-001-32459602-2015), in which waste to be disposed of is accumulated. The characteristics of raw materials sent for disposal are determined and their compliance with the requirements is established.
В случае несоответствия параметров сырья установленным требованиям, сырье направляют в блок обработки отходов (например, Мусоросортировочная линия "7GReenLine-М" завода "Текстиль Маш» г. Коломна; шредерная обработка, например, Двухвальный шредер TX-800 АО «Сибирская полимерная компания»). В блоке обработки отходов осуществляют корректировку состава сырья с целью обеспечения его необходимых свойств. Обработку сырья осуществляют путем, например, разделения/отделения фракций сырья (отходов), путем обезвреживания отходов любым известным способом (могут использоваться термические, химические способы). Также обработка сырья может осуществляться путем дробления/измельчения, усреднения, грохочения и т.п.If the parameters of the raw materials do not meet the established requirements, the raw materials are sent to a waste processing unit (for example, the 7GReenLine-M waste sorting line at the Textile Mash plant in Kolomna; shredder processing, for example, the TX-800 twin-shaft shredder of Siberian Polymer Company JSC) In the waste processing unit, the composition of the raw material is adjusted in order to ensure its required properties. The processing of raw materials is carried out by, for example, separation/separation of fractions of raw materials (waste), by neutralizing waste by any known method (thermal, chemical methods can be used). Also processing of raw materials can be carried out by crushing/grinding, averaging, screening, etc.
Сырье, в состоянии, соответствующем предъявляемым требованиям, поступает в бункер сбора сырья для его последующей транспортировки в термореактор. Raw materials, in a condition that meets the requirements, enter the raw material collection bunker for its subsequent transportation to the thermoreactor.
Сырье в реактор поступает в соответствии с установленными правилами, а именно: количество подаваемого сырья должно быть пропорционально количеству тепловой энергии, вырабатываемой реактором. Для этого предварительно определяют количество тепла, вырабатываемого реактором, на единицу объема реактора. В общем случае расходотходов не должен превышать 12 кг/сек для установки производительностью 5 т/ч; для установки производительностью 10 т/ч расход отходов не должен превышать 25 кг/сек; для установки производительностью 3 т/ч расход отходов не должен превышать 7 кг/сек; Raw materials enter the reactor in accordance with established rules, namely: the amount of raw materials supplied must be proportional to the amount of thermal energy generated by the reactor. To do this, the amount of heat generated by the reactor per unit volume of the reactor is first determined. In general, waste flow should not exceed 12 kg/sec for an installation with a capacity of 5 t/h; for an installation with a capacity of 10 t/h, waste consumption should not exceed 25 kg/sec; for an installation with a capacity of 3 t/h, waste consumption should not exceed 7 kg/sec;
Соблюдение указанного правила, определяющего количество сырья, подаваемого в термореактор в единицу времени, позволяет исключить предъявление к сырью дополнительных требований, связанных с наличием у сырья собственной теплоты сгорания. Поэтому в заявляемом способе можно использовать сырье с любой теплотой сгорания, которая может варьироваться в широком диапазоне.Compliance with the specified rule, which determines the amount of raw material supplied to the thermoreactor per unit of time, makes it possible to eliminate the imposition of additional requirements on the raw material related to the presence of the raw material’s own heat of combustion. Therefore, in the inventive method it is possible to use raw materials with any calorific value, which can vary over a wide range.
Сырье поступает в реактор, как правило, через верхнюю часть термореактора, в котором происходит процесс деструкции сырья при температурах выше 1200°С и давлении 0,02-0,05 МПа.Raw materials enter the reactor, as a rule, through the upper part of the thermoreactor, in which the process of destruction of raw materials occurs at temperatures above 1200 ° C and a pressure of 0.02-0.05 MPa.
В термореакторе обеспечено комбинированное воздействие на сырье в виде сочетания термического и электромагнитного воздействия.The thermoreactor provides a combined effect on raw materials in the form of a combination of thermal and electromagnetic effects.
Первоначальный холодный запуск процессов деструкции в реакторе обеспечивается растопочным блоком, который может работать на любом виде топлива (твердом, жидком, газообразном). Процесс самоподдерживающей деструкции входящего сырья начинается при температуре входящего сырья выше 400°С. Поэтому после достижения указанной температуры подача в реактор топлива из растопочного блока прекращается.The initial cold start of the destruction processes in the reactor is ensured by the ignition unit, which can operate on any type of fuel (solid, liquid, gaseous). The process of self-sustaining destruction of incoming raw materials begins when the temperature of the incoming raw materials is above 400°C. Therefore, after reaching the specified temperature, the supply of fuel to the reactor from the ignition block is stopped.
Режим работы ректора поддерживается в зависимости от вида поступающего сырья шиберной заслонкой, посредством которой регулируют количество подаваемого сырья в установленном количестве.The operating mode of the rector is maintained depending on the type of incoming raw materials by a gate valve, through which the amount of supplied raw materials is regulated in a set quantity.
Актуальной задачей с точки зрения повышения энергетической эффективности процесса переработки отходов является увеличение выхода пиролизных газов. Так известно повышение выхода пиролизных газов за счет газификации твердого углеродистого остатка, который после выделения из него неорганической фракции подается в реактор газификации совместно с паром и кислородом. Полученный синтез-газ, содержащий водород, углекислый газ, окись углерода и водяной пар, подают в пиролизный реактор ().An urgent task from the point of view of increasing the energy efficiency of the waste recycling process is to increase the yield of pyrolysis gases. It is known that the yield of pyrolysis gases is increased due to gasification of the solid carbonaceous residue, which, after separating the inorganic fraction from it, is fed into the gasification reactor together with steam and oxygen. The resulting synthesis gas, containing hydrogen, carbon dioxide, carbon monoxide and water vapor, is fed into the pyrolysis reactor ().
Газификация отходов представляет собой высокотемпературное превращение органических компонентов в горючий газ, состоящий из CO и H2, в присутствии окислителя (газифицирующего агента). Для процесса газификации отходов с использованием в качестве газифицирующего агента паро-воздушной смеси требуется температура не менее 600°С.Waste gasification is the high-temperature transformation of organic components into a flammable gas consisting of CO and H 2 in the presence of an oxidizing agent (gasifying agent). The waste gasification process using a steam-air mixture as a gasifying agent requires a temperature of at least 600°C.
Газификацию можно рассматривать как неполное окисление углерода. Чаще всего окислителями служат кислород и водяной пар. Однако при окислении углерода чистым кислородом в реакторе создается слишком высокая температура, поэтому в качестве газифицирующего агента (дутья) обычно используют воздух, парокислородную или паровоздушную смесь. Теплота сгорания продукта - газа выше, если его получают парокислородной газификацией. При воздушной или паровоздушной газификации образовавшийся газ содержит значительное количество азота и имеет более низкую теплоту сгорания.Gasification can be considered as incomplete oxidation of carbon. The most common oxidizing agents are oxygen and water vapor. However, when carbon is oxidized with pure oxygen, the temperature in the reactor is too high, so air, a steam-oxygen or steam-air mixture is usually used as a gasifying agent (blown). The heat of combustion of the product, gas, is higher if it is produced by steam-oxygen gasification. During air or steam-air gasification, the resulting gas contains a significant amount of nitrogen and has a lower calorific value.
В заявляемом способе подача пара может быть организована тремя способами:In the proposed method, steam supply can be organized in three ways:
- от нагрева отходов, имеющих влажность не менее 50%, при этом температура образующегося пара составляет до 900°С. В этом случае тангенциальная подача пара обеспечивается конструкцией колосниковой решетки – ее выполняют в виде усеченного конуса, расширяющегося книзу. Соответственно, направление пара, поступающего из верхней части термореактора, будет тангенциальным по отношению к поверхности колосниковой решетки.- from heating waste with a humidity of at least 50%, while the temperature of the resulting steam is up to 900°C. In this case, the tangential supply of steam is ensured by the design of the grate - it is made in the form of a truncated cone, expanding downward. Accordingly, the direction of steam coming from the top of the thermoreactor will be tangential to the surface of the grate.
- через специальный канал подачи пара из парового котла с температурой до 450°С. Тангенциальная подача воздуха и пара обеспечивается выполнением соответствующих каналов так, как это показано на фиг. 2;- through a special channel for supplying steam from a steam boiler with a temperature of up to 450°C. The tangential supply of air and steam is ensured by creating the corresponding channels as shown in Fig. 2;
- одновременной подачи пара из первой зоны и из парового котла.- simultaneous supply of steam from the first zone and from the steam boiler.
Подаваемые тангенциально в кипящую зону термореактора пар и воздух (который также может подаваться в камеру сгорания под колосниковой решеткой) организуют вихревой поток с паровым пристеночным слоем, существенно активизируя поток газа во всем объеме реактора. Steam and air supplied tangentially to the boiling zone of the thermoreactor (which can also be supplied to the combustion chamber under the grate) organize a vortex flow with a steam wall layer, significantly activating the gas flow throughout the entire volume of the reactor.
Для интенсификации процесса деструкции газов в объеме термореактора создают электрическое поле напряжением от 1 до 10 кВ.To intensify the process of gas destruction in the volume of the thermoreactor, an electric field with a voltage of 1 to 10 kV is created.
Влияние электрического поля на деструкцию газов, образующихся при сгорании отходов известно. The influence of the electric field on the destruction of gases formed during the combustion of waste is known.
В заявляемом способе организуют электрическое поле с различной напряженностью (диапазон (1,0 ÷ 2,0)×104 В/см) с тем, чтобы обеспечить стабильный электрически разряд во всем объеме зоны кипящего слоя в зависимости от геометрии колосниковой решетки.In the proposed method, an electric field with different strengths is organized (range (1.0 ÷ 2.0)×10 4 V/cm) in order to provide a stable electrical discharge throughout the entire volume of the fluidized bed zone, depending on the geometry of the grate.
Можно обеспечивать однородное электрическое поле с заведомо более высокой напряженностью с тем, чтобы обеспечить стабильный электрический разряд во всем объеме зоны кипящего слоя. Однако, при этом будет иметь место повышенный расход электрической энергии, необходимой для создания электрического поля, что существенно снизит эффективность процесса утилизации отходов.It is possible to provide a uniform electric field with a obviously higher intensity in order to ensure a stable electric discharge throughout the entire volume of the fluidized bed zone. However, in this case there will be an increased consumption of electrical energy necessary to create an electric field, which will significantly reduce the efficiency of the waste disposal process.
Организация электрического поля с изменяющейся в диапазоне (1,0 ÷ 2,0)×104 В/см напряженностью, позволяет обеспечить необходимый и достаточный расход электрической энергии для стабильного электрического разряда во всем объеме зоны кипящего слоя.The organization of an electric field with a intensity varying in the range (1.0 ÷ 2.0)×10 4 V/cm makes it possible to ensure the necessary and sufficient consumption of electrical energy for a stable electrical discharge throughout the entire volume of the fluidized bed zone.
Необходимая напряженность организуется расположением источников электромагнитного излучения, значением их выходных параметров. Электродами в этом случае являются как источники электромагнитного излучения и/или внутренний кожух термореактора, так и поверхность колосниковой решетки, между которыми должна быть обеспечена разность потенциалов в диапазоне, например от 400 до 800 В. Такой разности потенциалов достаточно для обеспечения стабильного электрического разряда в около колосниковой зоне (в зоне кипящего слоя). При этом сопротивление изоляции между электродами должно быть не менее 20 МОм.The required tension is organized by the location of the sources of electromagnetic radiation and the value of their output parameters. The electrodes in this case are both sources of electromagnetic radiation and/or the internal casing of the thermoreactor, and the surface of the grate, between which a potential difference must be provided in the range, for example, from 400 to 800 V. Such a potential difference is sufficient to ensure a stable electrical discharge of about grate zone (in the fluidized bed zone). In this case, the insulation resistance between the electrodes must be at least 20 MOhm.
Необходимая напряженность электрического поля может быть обеспечена и при отсутствии специальных источников электромагнитного излучения, а только за счет создания статического электричества от вихревых потоков образующихся дымовых газов и продуктов горения, соударяющихся о поверхность колосниковой решетки.The required electric field strength can be ensured even in the absence of special sources of electromagnetic radiation, but only through the creation of static electricity from the vortex flows of the generated flue gases and combustion products colliding with the surface of the grate.
Для обеспечения необходимого электрического поля за счет статического электричества около колосниковой решетки, во-первых, обеспечивают необходимую скорость подачи пара и воздуха (определяемую расчетным путем), а также геометрией колосниковой решетки, выполненной со щелями как в верхней конусообразной части, так и в нижней цилиндрической части. To ensure the necessary electric field due to static electricity near the grate, firstly, they provide the necessary speed of steam and air supply (determined by calculation), as well as the geometry of the grate, made with slots both in the upper cone-shaped part and in the lower cylindrical part parts.
Выполнение колосниковой решетки состоящей из двух частей (конусообразной и цилиндрической), а также выполнение указанных частей с щелями, призвано существенно увеличить длительность нахождения дымовых газов и продуктов горения в зоне кипящего слоя (в около колосниковой зоне), поскольку в процессе соударения дымовых газов и продуктов горения о колосниковую решетку образуется статическое электричество, позволяющее исключить необходимость использования внешних источников электромагнитного излучения.Making a grate consisting of two parts (cone-shaped and cylindrical), as well as making these parts with slots, is designed to significantly increase the residence time of flue gases and combustion products in the fluidized bed zone (in the vicinity of the grate zone), since during the collision of flue gases and products combustion on the grate produces static electricity, eliminating the need to use external sources of electromagnetic radiation.
Двигаясь в электрическом поле, электроны приобретают энергию, превышающую пороговую энергию ионизации нейтральных частиц (молекул) газа и ионизуют их, что приводит к образованию так называемых «вторичных» электронов и развитию электронной лавины. В результате образуется неравновесная низкотемпературная плазма с температурой более 3000°С.Moving in an electric field, electrons acquire energy exceeding the threshold ionization energy of neutral gas particles (molecules) and ionize them, which leads to the formation of so-called “secondary” electrons and the development of an electron avalanche. As a result, a nonequilibrium low-temperature plasma with a temperature of more than 3000°C is formed.
Зона плазмы является источником химически активных частиц, как это имеет место и в описанном выше типе разряда с металлическими электродами. Положительные ионы с энергией, достигающей сотни электронвольт, бомбардируют продукты утилизации в кипящем слое, вызывая ряд важнейших эффектов. Первый из них − эмиссия электронов, необходимая для поддержания разряда. Образующийся при электроразряде пар оказывает существенное влияние на состав и свойства плазмы.The plasma zone is a source of chemically active particles, as is the case in the type of discharge with metal electrodes described above. Positive ions with energy reaching hundreds of electron volts bombard the waste products in the fluidized bed, causing a number of important effects. The first of these is the emission of electrons necessary to maintain the discharge. The vapor generated during electric discharge has a significant effect on the composition and properties of the plasma.
Водяные пары, подающиеся в зону кипящего слоя (при обоих случаях формирования электрического поля), способствуют электролизу дымовых газов за счет образования разрядов статического электричества между колосниковой решеткой и внутренней поверхностью термореактора, являющихся, соответственно, катодом и анодом. Подаваемые в зону кипящего слоя способствуют повышению разности потенциалов между поверхностью колосниковой решетки и внутренней поверхностью термореактора (выполняемой электропроводной) до 10 кВ, еще более повышая процесс интенсификации деструкции дымовых газов, образующихся при сгорании отходов. Water vapor supplied to the fluidized bed zone (in both cases of formation of an electric field) promotes the electrolysis of flue gases due to the formation of static electricity discharges between the grate and the inner surface of the thermoreactor, which are, respectively, the cathode and anode. Those supplied to the fluidized bed zone help to increase the potential difference between the surface of the grate and the internal surface of the thermoreactor (which is electrically conductive) to 10 kV, further increasing the process of intensifying the destruction of flue gases generated during waste combustion.
При этом интенсификация деструкции обеспечивается достаточно простым способом, не являющимся энергозатратным и энергоемким, способствуя эффективности заявляемого способа.At the same time, intensification of destruction is ensured in a fairly simple way, which is not energy-intensive and energy-intensive, contributing to the effectiveness of the proposed method.
Наличие постоянного электрического поля в атмосфере дымовых газов и пара, подаваемого в зону кипящего слоя, приводит к образованию кислорода и водорода. При горении водорода происходит выделение тепловой энергии, водород сгорает и дает дополнительные калории в топливной смеси в зоне кипящего слоя, а кислород увеличивает объем воздуха в зоне кипящего слоя, способствуя лучшему и полному сгоранию отходов. Одновременно зона кипящего слоя «получает» кислород из воздуха, подаваемого или непосредственно в зону кипящего слоя или в камеру сгорания (под колосниковую зону). The presence of a constant electric field in the atmosphere of flue gases and steam supplied to the fluidized bed zone leads to the formation of oxygen and hydrogen. When hydrogen burns, thermal energy is released, hydrogen burns and provides additional calories in the fuel mixture in the fluidized bed zone, and oxygen increases the volume of air in the fluidized bed zone, promoting better and complete combustion of waste. At the same time, the fluidized bed zone “receives” oxygen from the air supplied either directly to the fluidized bed zone or to the combustion chamber (under the grate zone).
Воздух может подаваться посредством установок ВДН-10.Air can be supplied through VDN-10 units.
Эффективность заявляемого способа проверялась на Установке компании АО «Фонд Компас» СНПО.90.00.00.000 с характеристиками в соответствие с табл.1. The effectiveness of the proposed method was tested on the Installation of the company JSC "Fond Compass" SNPO.90.00.00.000 with characteristics in accordance with Table 1.
Табл.1Table 1
из 9 двадцатифутовых контейнеров, мм
(ширина, длина, высота)dimensions
of 9 twenty-foot containers, mm
(width Length height)
ГОСТ 12.1.0072-5 classes
GOST 12.1.007
2. Создание однородной массы с использованием шредерной установки1. Removal of metals and construction waste
2. Creation of a homogeneous mass using a shredder
Т=115 0С, Р= 5Бар), МВт в часTransfer of thermal energy (coolant water:
Т=115 0С, Р= 5Bar), MW per hour
В процессе эксперимента задавались следующие параметры:During the experiment, the following parameters were set:
- расход отходов для установки производительностью 5т/ч составлял12 кг/сек; для установки производительностью 10 т/ч расход отходов составлял 25 кг/сек; для установки производительностью 3 т/ч расход отходов составлял 7 кг/сек.- waste consumption for an installation with a capacity of 5 t/h was 12 kg/sec; for an installation with a capacity of 10 t/h, the waste consumption was 25 kg/sec; for an installation with a capacity of 3 t/h, the waste consumption was 7 kg/sec.
Параметры электрического поля (Табл. 2):Electric field parameters (Table 2):
Замеры производились при производительности 10, 5 и 3 т/ч по утилизации твердых коммунальных отходов. Результаты отражены в табл.3Measurements were made at a productivity of 10, 5 and 3 t/h for the disposal of municipal solid waste. The results are shown in Table 3
%Humidity,
%
Таким образом, заявляемый способ обеспечивает высокую эффективность при утилизации отходов, в том числе влажных.Thus, the proposed method provides high efficiency in waste disposal, including wet waste.
Claims (7)
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2808265C1 true RU2808265C1 (en) | 2023-11-28 |
Family
ID=
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2117870C1 (en) * | 1995-06-06 | 1998-08-20 | Валерий Дмитриевич Дудышев | Method and device for incineration of waste and refuse |
RU2480674C1 (en) * | 2011-08-15 | 2013-04-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Самарский государственный университет путей сообщения" (СамГУПС) | Method to burn solid domestic wastes and garbage and device for its realisation |
RU2524110C2 (en) * | 2012-11-08 | 2014-07-27 | Федеральное Государственное Бюджетное Учреждение Науки Институт Биохимической Физики Им. Н.М. Эмануэля Российской Академии Наук (Ибхф Ран) | Fast pyrolysis of biomass and hydrocarbon-bearing products and device to this end |
RU2573137C1 (en) * | 2014-12-26 | 2016-01-20 | Вадим Васильевич Наумов | Method of processing and utilisation of wastes |
CN109855100A (en) * | 2019-01-31 | 2019-06-07 | 北京航天国环技术有限公司 | A kind of multilayer solid waste treatment furnace |
GB2594713A (en) * | 2020-05-04 | 2021-11-10 | Millennium E & C M Sdn Bhd | An apparatus and method for solid waste management |
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2117870C1 (en) * | 1995-06-06 | 1998-08-20 | Валерий Дмитриевич Дудышев | Method and device for incineration of waste and refuse |
RU2480674C1 (en) * | 2011-08-15 | 2013-04-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Самарский государственный университет путей сообщения" (СамГУПС) | Method to burn solid domestic wastes and garbage and device for its realisation |
RU2524110C2 (en) * | 2012-11-08 | 2014-07-27 | Федеральное Государственное Бюджетное Учреждение Науки Институт Биохимической Физики Им. Н.М. Эмануэля Российской Академии Наук (Ибхф Ран) | Fast pyrolysis of biomass and hydrocarbon-bearing products and device to this end |
RU2573137C1 (en) * | 2014-12-26 | 2016-01-20 | Вадим Васильевич Наумов | Method of processing and utilisation of wastes |
CN109855100A (en) * | 2019-01-31 | 2019-06-07 | 北京航天国环技术有限公司 | A kind of multilayer solid waste treatment furnace |
GB2594713A (en) * | 2020-05-04 | 2021-11-10 | Millennium E & C M Sdn Bhd | An apparatus and method for solid waste management |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7752983B2 (en) | Method and apparatus for plasma gasification of waste materials | |
US4644877A (en) | Plasma pyrolysis waste destruction | |
US7718120B2 (en) | RF plasma system for medical waste treatment | |
RU2633565C1 (en) | Method and device for conjugated pyrolysis of biomass under pressure | |
JP6550567B2 (en) | Processing system and processing apparatus | |
BRPI0607812A2 (en) | process for waste treatment and apparatus for carrying out the process | |
CN212329220U (en) | Coal fired power plant abandoned fan blade treatment device based on plasma technology | |
CN111780116B (en) | Naval vessel organic waste gasification incineration disposal system based on plasma | |
US7665407B2 (en) | Cyclonic plasma pyrolysis/vitrification system | |
CN111468504A (en) | Solid waste treatment apparatus and solid waste treatment method | |
CN204063061U (en) | A kind of plasma furnace for the treatment of domestic waste incineration flue gas | |
CN104479743A (en) | Garbage plasma gasification furnace taking vapor as gasification medium | |
CN111550795A (en) | Oxygen-deficient gasification plasma solid waste treatment system and method | |
US20060144305A1 (en) | Method and apparatus for plasma gasification of waste materials | |
RU2808265C1 (en) | Waste disposal method | |
US20240003540A1 (en) | Structural configuration and method for environmentally safe solid waste and biomass processing to increase the efficiency of power generation dn production of other useful products | |
JP2007297527A (en) | Method and apparatus for electric power generating using waste material | |
US3733271A (en) | Waste disposal apparatus and method | |
KR101456258B1 (en) | Waste treatment mehtod using plasma pyrolysys | |
BR112020011060A2 (en) | method for the production of synthesis gas | |
KR100340263B1 (en) | Apparatus and method for the treatment of mixed wastes with high liquid fraction by plasma pyrolysis/gasfication and melting | |
Van Oost | Plasma for environment | |
CN212051240U (en) | Pyrolysis gasification system | |
CN214108256U (en) | Solid waste treatment device | |
Baskakov | The prospects for incineration of municipal solid waste in Russia in order to produce heat and electric power |