RU2816423C1 - Установка для переработки твердых органических отходов - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к перерабатывающей отрасли и может быть использовано для быстрой переработки органического сырья. Установка переработки органического сырья, в том числе твердых бытовых отходов, содержит технологически последовательно соединенные разгрузочно-загрузочными патрубками загрузочный бункер, горизонтально расположенные две цилиндрические рабочие камеры в теплоизолированном корпусе с установленными внутри каждой из них полыми шнековыми механизмами, камерой сгорания, бункером сбора сырья. Дополнительно содержит систему сепарации, систему очистки газов, блок подогрева пара совмещенный с камерой сгорания, систему охлаждения сырья, выполненную в виде шнекового механизма. В загрузочном бункере выполнены патрубок подвода топочных газов, сообщающийся с полым шнековым механизмом первой рабочей камеры, и патрубок отвода отработанных топочных газов, сообщающийся системой газоочистки. Между загрузочным бункером и первой рабочей камерой установлен роторный питатель. Первая и вторая камеры сообщаются с системой сепарации. Полый вал шнекового механизма второй камеры выполнен перфорированным, разгрузочный патрубок между первой и второй камерами оснащен шнековым транспортером. Система сепарации сообщается с блоком подогрева пара. Система охлаждения сообщается с блоком подогрева пара и системой газоочистки. Блок подогрева пара сообщается с полыми шнековыми механизмами первой и второй камеры. Вторая рабочая камера сообщается с системой охлаждения сырья, которая через роторный питатель сообщается с бункером сбора сырья. Изобретение обеспечивает улучшение качества продуктов переработки. 1 ил.

Description

Изобретение относится к перерабатывающей отрасли и может быть использовано для быстрой переработки твердого органического сырья с получением углеродистых сорбентов и пиролизного дистиллята.

Известна установка пиролизной переработки органического и/или минерального сырья в жидкое и газообразное топливо, содержащая бункер приема перерабатываемого сырья, дозатор, камеру переработки, емкость для твердого остатка и устройство конденсации топлива, причем камера переработки представляет собой герметический реактор, в котором установлен конвейер для перемещения сырья из бункера в емкость для твердого остатка с производительностью 0,1-10 тонн сырья в час, над конвейером установлен плазмотрон, совмещающий функции устройства получения плазмы высокочастотного разряда и устройства высокоскоростного нагрева сырья до температуры 500-1500°С электрической мощностью 180-600 кВт на одну тонну перерабатываемого сырья в час, см. патент РФ на изобретение № 2349624 по кл. МПК С10В53/00, опуб. 20.03.2009.

Недостатками представленного решения является то, что в данном решении, сырье нагревается дистанционно на конвейере инфракрасным излучением. В результате верхний слой нагревается, а нижние слои материала остаются холодными. Это происходит вследствие того, что, тепловое излучение нагревает наружную поверхность, а все что находится внутри закрыто от теплового излучения. Верхние слои в данном случае служат изолятором. Время реакции и расходы энергии многократно увеличиваются. В принципе для разложения 1000 кг органики требуется в классическом варианте не более 80квт. электроэнергии в случае использования плазмы расход в несколько раз выше.

Наиболее близкой по конструкции к предложенному изобретению является «Установка пиролизной высокотемпературной переработки органического сырья» содержащая технологически последовательно соединенные патрубками загрузочный бункер, пиролизный реактор, имеющий ступенчато и горизонтально расположенные две цилиндрические рабочие камеры с установленным внутри корпуса каждой из них шнековым механизмом, имеющим вал с винтовой поверхностью, бункер сбора переработанного сырья со шнековым механизмом, и блок нагрева, валы выполнены полыми с возможностью транспортировки по ним продуктов горения газа, каждая рабочая камера имеет теплоизоляционный кожух, а блок нагрева выполнен с возможностью независимого нагрева внешней стенки корпуса рабочей камеры и внутренней стенки вала, при этом установка дополнительно содержит камеру сгорания между корпусом и кожухом, блок нагрева содержит газовые горелки, установленные со стороны одной из торцевых поверхностей каждого из валов шнековых механизмов рабочих камер, и горелочные устройства для нагрева внешней стенки корпуса рабочих камер, см RU 2725790 C1 по кл. МПК C10B 53/00, опуб. 07.06.2020.

Недостатком и технической проблемой данной установки является низкое качество продуктов пиролиза

Техническая проблема улучшения качества продуктов пиролиза достигается созданием установки переработки органического сырья в том числе твердых бытовых отходов, содержащей технологически последовательно соединенными разгрузочно-загрузочными патрубками загрузочный бункер, горизонтально расположенные две цилиндрические рабочие камеры с патрубками подвода и отвода газов с установленными внутри каждой из них полыми шнековыми механизмами, камерой сгорания, бункером сбора сырья, Согласно изобретению установка дополнительно включает: систему сепарации с патрубками: подвода газов пиролиза и активации, отвода горючих газов, отвода пиролизного дистиллята; систему очистки газов с патрубками: подвода отработанных топочных газов, подвода и отвода воды; блок подогрева пара, совмещенный с камерой сгорания, имеющий патрубки: отвода топочного газа, отвода перегретого пара, подвода пара, подвода горючего газа; систему охлаждения сырья, выполненную в виде шнекового транспортера, с патрубками: подвода воды, отвода пара, также загрузочном бункере, выполнен патрубок подвода топочных газов, сообщающийся с полым шнековым механизмом первой камеры через патрубок отвода газов, и патрубок отвода отработанных топочных газов, сообщающийся с патрубком подвода отработанных топочных газов системы газоочистки; между загрузочным бункером и первой камерой установлен роторный питатель; первая и вторая рабочие камеры через патрубки отвода газов сообщаются с патрубком подвода газов пиролиза и активации системы сепарации; полый вал шнекового механизма второй рабочей камеры выполнен перфорированным; разгрузочный патрубок между первой и второй камерами оснащен шнековым транспортером; патрубок отвода горючих газов системы сепарации сообщается с патрубком подвода горючих газов блока подогрева пара; патрубок подвода воды системы охлаждения сообщается патрубком отвода воды системы газоочистки; патрубок отвода пара системы охлаждения сырья сообщается с патрубком подвода пара блока подогрева пара; патрубок отвода топочных газов блока подогрева пара сообщается с патрубком подвода газов полого шнекового механизма первой рабочей камеры; патрубок отвода перегретого пара блока подогрева пара сообщается с патрубком подвода газа полого перфорированного шнекового механизма второй рабочей камеры; вторая рабочая камера сообщается со шнековым транспортером охлаждения сырья; шнековый транспортер охлаждения сырья через роторный питатель сообщается с бункером сбора сырья.

Решение технической задачи позволяет получать более высококачественные продукты пиролиза: активированный уголь, пиролизный дистиллят.

Изобретение поясняется схемой, изображенной на фиг. 1 и включает в себя: загрузочный бункер 1 с патрубками: подвода топочных газов 2 и отвода отработанных топочных газов 3; роторные питатели 4,18; камеру пиролиза (первую рабочую камеру) 5 с патрубком отвода пиролизных газов 9; полый шнековый механизм 6 с патрубками: подвода топочных газов 7 и отвода топочных газов 8; шнековый транспортер 10; камеру активации (вторую рабочую камеру) 11 с патрубком отвода газов активации 14; полый перфорированный шнековый механизм 12 с патрубком подвода перегретого пара 13; шнековый транспортер охлаждения сырья 15 с патрубками: подвода воды 16 и отвода пара 17; бункер сбора активированного угля 19; блок подогрева пара, содержащий в себе топку 20, с патрубками: отвода топочного газа 21, отвода перегретого пара 22, подвода горючего газа 23, подвода пара 24; систему сепарации пиролизных газов и газов активации 25 с патрубками: подвода газов пиролиза и активации 26, отвода горючих газов 27; сборник пиролизного дистиллята 28; газодувку 29; систему газоочистки 30 с патрубками: подвода отработанных топочных газов 31, подвода воды 32, отвода воды 33; насоса 34; теплоизолированный корпус 35.

Устройство работает следующим образом

Заявляемое устройство предназначено для конверсии органических веществ посредством их нагрева в бескислородной среде. Для успешной работы установки сырье измельчается до размеров 5÷7 мм.

Сырье подается в загрузочный бункер 1, продвижение сырья по загрузочному бункеру происходит за счет сил гравитации. Затем через роторный питатель 4 сырье подают в камеру пиролиза 5, где происходит термическое разложение сырья. Перемещение сырья по камере пиролиза осуществляется посредством вращения лопастей полого шнекового механизма 6. Пространство внутри вала полого шнекового механизма прогревается топочными газами, тем самым разогревается внешняя стенка вала полого шнекового механизма поддерживая температуру 500 С° внутри первой камеры. Углеродистый остаток из камеры пиролиза через шнековый транспортер 10 подается в камеру активации 11. Попадающий в камеру активации углеродистый остаток продвигается посредством вращения лопастей полого перфорированного шнекового механизма 12. Через перфорированные стенки вала полого шнекового механизма пар, подогретый до температуры 900 С°, орошает слой углеродистого остатка в результате он превращается в активированный уголь, который затем перемещается из второй камеры в шнековый транспортер охлаждения сырья 15. Проходя по шнековому транспортеру охлаждения сырья активированный уголь охлаждается водой и паром. Далее охлажденный активированный уголь через роторный питатель 18 выгружается в бункер сбора активированного угля 19.

Образующиеся пиролизные и активационные газы выводятся из первой и второй рабочих камер через патрубки 9 и 14, в систему сепарации пиролизных газов и газов активации 25 через патрубок 26. Сепарированный горючий газ выводится из системы сепарации через патрубок отвода горючих газов 27 и поступает на сжигание в топку 20 через патрубок подвода горючего газа 23. Выгоревший газ отводится из топки, через патрубок отвода топочного газа 21, и подводится в полый шнековый механизм, через патрубок подвода топочных газов 7. Топочные газы проходят через полый вал, прогревают стенки шнекового механизма и выводятся через патрубок отвода топочных газов 8, в загрузочный бункер через патрубок подвода топочных газов 2 и используются в качестве теплоносителя для сушки сырья в бункере 1. Отработанные топочные газы отводится из загрузочного бункера через патрубок отвода топочных газов 3 газодувкой 29 и подаются в систему газоочистки 30 через патрубок 31. Из системы газоочистки очищенные газы удаляются в атмосферу.

В систему газоочистки подается вода (абсорбент) через патрубок 32. Отработанная техническая вода отводится, из системы газоочистки насосом 34 через патрубок отвода воды 33, подается в шнековый транспортер охлаждения сырья через патрубок 16. Проходя через слой горячего активированного угля вода превращается в пар и отводится через патрубок отвода пара 17 в топку через патрубок 24. В топке пар перегревается и отводится через патрубок 22 в полый перфорированный шнековый механизм через патрубок подвода перегретого пара 13. В результате взаимодействия перегретого пара с углеродистым остатком образуются активированный уголь и газы активации. Последний выводится, через патрубок 14.

Пиролизный дистиллят отводится из системы сепарации в сборник пиролизного дистиллята 28.

Таким образом, совокупность признаков заявленной установки для переработки органического сырья позволяет получать активированный уголь применимый в промышленности и бытовых нуждах. Полное задействование ресурсов переработки в заявленной установке позволяет получить безотходное производство активированного угля из различных видов органических отходов. Энергия сжигания, сепарированного несконденсированного горючего газа, используется для активации карбонизата, тем самым снижая общие энергозатраты для переработки сырья. Пиролизный дистиллят имеет высокую степень очистки и может использоваться в качестве топлива.

Claims (1)

1. Установка переработки органического сырья, в том числе твердых бытовых отходов, содержащая технологически последовательно соединенными разгрузочно-загрузочными патрубками загрузочный бункер, горизонтально расположенные две цилиндрические рабочие камеры с патрубками подвода и отвода газов с установленными внутри каждой из них полыми шнековыми механизмами, камерой сгорания, бункером сбора сырья, отличающаяся тем, что введены: система сепарации с патрубками: подвода газов пиролиза и активации, отвода горючих газов, отвода пиролизного дистиллята; система очистки газов с патрубками: подвода отработанных топочных газов, подвода и отвода воды; блок подогрева пара, совмещенный с камерой сгорания, имеющий патрубки: отвода топочного газа, отвода перегретого пара, подвода пара, подвода горючего газа; система охлаждения сырья, выполненная в виде шнекового транспортера, с патрубками: подвода воды, отвода пара; в загрузочном бункере, выполнен патрубок подвода топочных газов, сообщающийся с полым шнековым механизмом первой камеры через патрубок отвода газов, и патрубок отвода отработанных топочных газов, сообщающийся с патрубком подвода отработанных топочных газов системы газоочистки; между загрузочным бункером и первой рабочей камерой установлен роторный питатель; первая и вторая рабочие камеры через патрубки отвода газов сообщаются с патрубком подвода газов пиролиза и активации системы сепарации; полый вал шнекового механизма второй рабочей камеры выполнен перфорированным; разгрузочный патрубок, между первой и второй рабочими камерами, оснащен шнековым транспортером; патрубок отвода горючих газов системы сепарации сообщается с патрубком подвода горючих газов блока подогрева пара; патрубок подвода воды системы охлаждения сообщается патрубком отвода воды системы газоочистки; патрубок отвода пара системы охлаждения сырья сообщается с патрубком подвода пара блока подогрева пара; патрубок отвода топочных газов блока подогрева пара сообщается с патрубком подвода газов полого шнекового механизма первой рабочей камеры; патрубок отвода перегретого пара блока подогрева пара сообщается с патрубком подвода газа полого перфорированного шнекового механизма второй рабочей камеры; вторая рабочая камера сообщается со шнековым транспортером охлаждения сырья; шнековый транспортер охлаждения сырья через роторный питатель сообщается с бункером сбора сырья.