UA18708U

UA18708U - Apparatus for waste utilization

Info

Publication number: UA18708U
Application number: UAU200605842U
Authority: UA
Inventors: Oksana Volodymyrivna Luniova; Viktor Klementiiovych Kostenko; Yevhen Semenovych Matlak; Viktor Ivanovych Horda
Original assignee: Univ Donetsk Nat Technical
Priority date: 2006-05-29
Filing date: 2006-05-29
Publication date: 2006-11-15

Abstract

Apparatus for waste utilization has means for waste loading to shaft reactor, pyrolysis chamber with electrodes and openings for gas and melt discharge. Behind the opening for gas discharge one places gas turbine the shaft of which is connected to electric generator and the nozzle of the gas turbine is connected to heat exchanger.

Description

Опис винаходуDescription of the invention

Корисна модель відноситься до області утилізації та знешкодження твердих відходів довільного хімічного 2 складу і може бути використана для переробки побутових, промислових та токсичних відходів.The useful model refers to the field of utilization and disposal of solid waste of arbitrary chemical 2 composition and can be used for the processing of household, industrial and toxic waste.

Відома установка для утилізації відходів (Патент Ки 2135896 С1, кл. Е23055/027, опубл. 27.08.1999), що включає камеру піролізу з отвором для відводу газів, яка сполучається з плавильною піччю, обладнаною електродами та отворами для випуску розплаву.A known installation for waste disposal (Patent Ki 2135896 C1, class E23055/027, publ. 27.08.1999), which includes a pyrolysis chamber with an opening for the removal of gases, which is connected to a melting furnace equipped with electrodes and openings for the release of melt.

Аналог установки для утилізації відходів не дозволяє сформувати теплове поле підвищеної питомої 70 щільності в заданому об'ємі піролізної камери і тим самим забезпечити високий ступінь деструкції відходів, що знижує коефіцієнт корисної дії процесу, а також не дозволяє зробити необхідну високотемпературну обробку газоподібних складових піролізу до їхнього повного знешкодження, що призводить до імовірності повторного синтезу високотоксичних речовин.An analogue of a waste disposal unit does not allow for the formation of a heat field of increased specific density 70 in the given volume of the pyrolysis chamber and thereby ensure a high degree of waste destruction, which reduces the efficiency of the process, and also does not allow for the necessary high-temperature treatment of the gaseous components of pyrolysis to their complete neutralization, which leads to the possibility of re-synthesis of highly toxic substances.

Найбільш близьким аналогом є установка для утилізації відходів (Патент ОА 35979А, кл. Е23(035/027, опубл. 72 16.04.2001, бюл. МоЗ3|, що включає вузол завантаження відходів у шахтний реактор, камеру піролізу з електродами й отворами для випуску газів і розплаву. Завантажені зверху відходи піддаються термічній деструкції за рахунок Джоулевого тепла, яке вводиться за допомогою електродів, розташованих у нижній частині камери піролізу. Продукти піролізу: розплав і газоподібні компоненти видаляються через відповідні отвори, також розташовані в нижній зоні камери піролізу. Це дозволяє зробити високотемпературну обробку продуктів піролізу.The closest analogue is a waste disposal plant (Patent OA 35979A, class E23(035/027, publ. 72 16.04.2001, bulletin MoZ3|), which includes a unit for loading waste into a mine reactor, a pyrolysis chamber with electrodes and holes for discharge gases and melt. Top-loaded waste is subjected to thermal destruction due to Joule heat, which is introduced with the help of electrodes located in the lower part of the pyrolysis chamber. Pyrolysis products: melt and gaseous components are removed through appropriate openings, also located in the lower zone of the pyrolysis chamber. This allows perform high-temperature processing of pyrolysis products.

Найбільш близька установка для утилізації відходів не дозволяє ефективно використовувати Її, це пов'язано з високою температурою газів, які випускаються з реактора, що сприяє виносу значної кількості тепла та знижує коефіцієнт корисної дії процесу, також виникає імовірність повторного синтезу високотоксичних речовин при їх випуску із реактора. Винос пилу з реактора ніяк не обмежується, що приводить до забруднення газів пилом, чим 22 знижується екологічна безпека процесу. -оThe closest facility for waste disposal does not allow to use it effectively, this is due to the high temperature of the gases released from the reactor, which contributes to the removal of a significant amount of heat and reduces the efficiency of the process, as well as the possibility of re-synthesis of highly toxic substances when they are released from reactor The removal of dust from the reactor is not limited in any way, which leads to contamination of gases with dust, which reduces the environmental safety of the process. -at

Ознаки, що збігаються з суттєвими ознаками заявляємої корисної моделі: - вузол завантаження відходів у шахтний реактор; - електроди для підтримки постійної високої температури; - камера піролізу з отворами для випуску газів і розплаву. соFeatures that coincide with the essential features of the proposed utility model: - a unit for loading waste into a mine reactor; - electrodes for maintaining constant high temperature; - a pyrolysis chamber with holes for the release of gases and melt. co

В основу корисної моделі поставлена задача удосконалення установки у якій шляхом розташування позаду Га») отвору для випуску газів газової турбіни підвищується екологічна безпека та ефективність установки для утилізації відходів, спрощується конструкція, забезпечується стабільність процесу, зведена до мінімуму в можливість виникнення високотоксичних речовин та знижені витрати на виробництво електроенергії, що Ге) забезпечує заощадження паливно-енергетичних ресурсів. 3о Поставлена задача вирішується тим, що в установці для утилізації відходів, що включає вузол завантаження -- відходів у шахтний реактор, камеру піролізу, з електродами й отворами для випуску газів і розплаву, згідно корисної моделі, позаду отвору для випуску газів розташовують газову турбіну, вал якої з'єднаний із електрогенератором, а сопло газової турбіни поєднане з теплообмінником. «The basis of the useful model is the task of improving the installation, in which, by locating the gas turbine outlet behind the gas turbine, the environmental safety and efficiency of the installation for waste disposal is increased, the design is simplified, the stability of the process is ensured, the possibility of the occurrence of highly toxic substances is reduced to a minimum, and costs are reduced. for the production of electricity, which Ge) ensures saving of fuel and energy resources. 3о The task is solved by the fact that in a waste disposal plant, which includes a loading unit - waste into a mine reactor, a pyrolysis chamber, with electrodes and holes for the release of gases and melt, according to a useful model, a gas turbine is placed behind the hole for the release of gases, the shaft of which is connected to the electric generator, and the gas turbine nozzle is connected to the heat exchanger. "

Указані ознаки складають суть корисної моделі, так як являються необхідними та достатніми для досягнення З 70 технічного результату. с Причинно-наслідковий зв'язок ознак, що складають суть корисної моделі і технічним результатом, що з» досягається і пояснюється наступним.The specified features make up the essence of a useful model, as they are necessary and sufficient to achieve Z 70 technical result. c The cause-and-effect relationship of the features that make up the essence of a useful model and the technical result that is achieved is explained as follows.

ПрикладExample

Технічна сутність корисної моделі пояснюється кресленням, де на Фіг.1: 1 - вузол завантаження відходів, 2 - камера піролізу З - електроди, 4 - отвір для випуску шлакового - розплаву, 5 - отвір для випуску газа, 6 -теплообмінник, 7 - газова турбіна, 8 - електрогенератор, 9 - шахтний о реактор. Стрілками показано напрям руху.The technical essence of the useful model is explained by the drawing, where in Fig. 1: 1 - waste loading unit, 2 - pyrolysis chamber With - electrodes, 4 - hole for the release of slag - melt, 5 - hole for the release of gas, 6 - heat exchanger, 7 - gas turbine, 8 - electric generator, 9 - mine reactor. Arrows show the direction of movement.

Завантажувальний вузол 1 являє собою герметизований шлюзовий пристрій, що забезпечує порціонне і завантаження відходів у шахтний реактор 9 без контакту з атмосферою. Камера піролізу виконана круглого о 20 перетину, футерована вогнетривкою цеглою і обладнана розташованими на подині графітовими електродами 3.The loading unit 1 is a sealed sluice device that provides portioned and loading of waste into the mine reactor 9 without contact with the atmosphere. The pyrolysis chamber is made of a circular cross-section of 20, lined with refractory bricks and equipped with graphite electrodes 3 located on the floor.

Установка працює наступним способом. со Камера піролізу 2 заповнювалась відходами через вузол завантажування відходів 1 до рівня, що покривають електроди 3. Електродами З підводився електричний струм і за рахунок Джоулевого тепла стовп відходів, завантажених у камеру піролізу 2 теж нагрівся з поступовим формуванням теплового поля. В нижній зоні камери 29 піролізу 2 стовп відходів підплавлявся, а зверху завантажувалась свіжа сировина - безперервно, або порціями, с і таким чином здійснювався послідовно-поступовий рух відходів зверху вниз.The installation works in the following way. The pyrolysis chamber 2 was filled with waste through the waste loading unit 1 to the level covering the electrodes 3. An electric current was supplied to the electrodes C and due to Joule heat, the column of waste loaded into the pyrolysis chamber 2 was also heated with the gradual formation of a thermal field. In the lower zone of chamber 29 of pyrolysis 2, the column of waste was melted, and fresh raw materials were loaded from above - continuously or in portions, and in this way, a sequential-gradual movement of waste from top to bottom was carried out.

Оскільки температура в камері піролізу 2 може сягати вище точки плавлення будь-якого з можливих неорганічних компонентів відходів, то всі неорганічні включення відходів розплавились, і в вигляді шлакового розплаву 4 безперервно відводились із камери піролізу 2. Таким чином, теплове забезпечення процесу, за 60 рахунок електричного струму гарантує стабільну роботу вузла шлаковидалення при будь-якому складі відходів.Since the temperature in the pyrolysis chamber 2 can reach above the melting point of any of the possible inorganic components of the waste, all the inorganic inclusions of the waste melted, and in the form of slag melt 4 were continuously removed from the pyrolysis chamber 2. Thus, the heat supply of the process, at the expense of 60 of electric current guarantees stable operation of the slag removal unit with any composition of waste.

Термічна деструкція органічної частини відходів починалась в верхній частині шахти реактора 9 при температурі близько 2002 виділенням летучих, переважно в вигляді важких вуглеводнів, які рухаються в прямотоці з масою сировини. Проходячи зверху вниз послідовно ділянки з монотонно зростаючою температурою, складні органічні компоненти відходів розкладались на простіші, ії чим вище температура, тим бо простіші залишались сполуки. При цьому продукти низькотемпературної деструкції піддавались вторинному піролізу.Thermal destruction of the organic part of the waste began in the upper part of the shaft of reactor 9 at a temperature of about 2002 with the release of volatiles, mainly in the form of heavy hydrocarbons, which move in a direct current with the mass of raw materials. Passing from top to bottom successively through areas with a monotonously increasing temperature, the complex organic components of the waste decomposed into simpler ones, and the higher the temperature, the simpler the compounds remained. At the same time, the products of low-temperature destruction were subjected to secondary pyrolysis.

В інтервалі температур 1200-1500 практично всі метали, що містяться у вихідній сировині, цілком відновляються, а вуглецевий залишок - газифікується в синтез-газ (суміш СО і Н 5» - горючий газ). Далі в інтервалі 1700-18002С. мінеральні складові відходів розплавляються до рідкого стану і виводяться з камери піролізу через отвір для випуску газа 5.In the temperature range of 1200-1500, almost all metals contained in the raw materials are completely recovered, and the carbon residue is gasified into synthesis gas (a mixture of CO and H 5" - combustible gas). Further in the interval 1700-18002С. mineral components of the waste are melted to a liquid state and removed from the pyrolysis chamber through the gas outlet 5.

Позаду отвору для випуску газів 5 розташували газову турбіну 7, вал якої з'єднали з електрогенератором 8, а вихлопні гази газової турбіни спрямовували в теплообмінник 5. На виході отримали нешкідливі гази, в виглядіBehind the gas outlet 5, a gas turbine 7 was placed, the shaft of which was connected to an electric generator 8, and the exhaust gases of the gas turbine were directed to the heat exchanger 5. At the output, harmless gases were obtained in the form

Ссо,, ного, О» і т.д.Sso,, nogo, O», etc.

Таким чином, в результаті використання запропонованої спрощеної конструкції установки для утилізації відходів підвищили екологічну безпеку та ефективність установки, забезпечили стабільність процесу, звели до мінімуму можливість виникнення високотоксичних речовин та знизили витрати на виробництво електроенергії, чим забезпечили заощадження паливно-енергетичних ресурсів.Thus, as a result of using the proposed simplified design of the waste disposal plant, the environmental safety and efficiency of the plant were increased, the stability of the process was ensured, the possibility of the occurrence of highly toxic substances was minimized, and the costs of electricity production were reduced, which ensured the saving of fuel and energy resources.

Відповідно до приведеної вище послідовності дій, реалізуючих запропоновану установку для утилізації 75 Відходів, здійснювали утилізацію відходів.In accordance with the above sequence of actions implementing the proposed installation for the disposal of 75 Waste, waste disposal was carried out.

В таблиці приведені показники, що характеризують екологічну безпеку процесу в залежності від місця відбору проб.The table shows indicators characterizing the environmental safety of the process depending on the place of sampling.

Таблиця 1Table 1

Хімічний склад газів (95) на вході і виході з газової турбіни на вході в газову турбіну, 95 на виході з газової турбіни, 90 ввChemical composition of gases (95) at the inlet and outlet of the gas turbine at the inlet of the gas turbine, 95 at the outlet of the gas turbine, 90 vv

ПІ с: оо Пс з 81100654 вва 71102310 Фо ї - вв 01м ооо оPI s: oo Ps z 81100654 vva 71102310 Fo i - vv 01m ooo o

З таблиці видно, що в результаті конструктивних внесків відбувається якісна зміна викинутих в атмосферу газів, причому забезпечується стабільність процесу та зводиться до мінімуму можливість виникнення (ее) високотоксичних речовин. ьоIt can be seen from the table that as a result of the constructive contributions, there is a qualitative change in the gases released into the atmosphere, and the stability of the process is ensured and the possibility of the occurrence of (ee) highly toxic substances is minimized. oh

Claims

The formula of the invention. Installation for waste disposal, which includes a unit for loading waste into a mine reactor, chamber 7

70 pyrolysis with electrodes and holes for gas and melt discharge, which differs in that a gas turbine is located behind the gas discharge hole, the shaft of which is connected to the electric generator, and the gas turbine nozzle is connected to the heat exchanger.

- (ee) -i

((c) IR e)

60 b5