УСТАНОВКА ДЛЯ ТЕРМИЧЕСКОЙ ПЕРЕРАБОТКИ БИТУМНО-РУБЕРОИДНЫХ ОТХОДОВ Российский патент 2009 года по МПК C10B53/00 C10B47/44 

Изобретение относится к области переработки использованных мягких кровельных материалов и может быть использовано для получения битумных мастик из битумно-рубероидных отходов.

Известны установки для пиролиза отходов мягкой кровли в реакторе, выполненном в виде вертикального цилиндрического корпуса с камерой обогрева, устройством для загрузки отходов, узлами выгрузки образующихся жидких и газообразных продуктов и мешалкой, установленной на вертикальном валу с приводным устройством/Авторское свидетельство СССР №1604818, C08L 95/00, 1990 г.; авторское свидетельство СССР №1713921, C10G 1/10, 1990 г./.

Недостатками известных технических решений являются большая длительность процесса переработки (3 часа для одной загрузки), обусловленная низкой эффективностью использования верхней части камеры обогрева - сырье не соприкасается с горячей стенкой, что в итоге снижает производительность установки, а также невысокий тепловой коэффициент полезного действия из-за отсутствия системы использования получаемого пирогаза для собственного обогрева реактора.

Известна установка для термической обработки измельченных твердых отходов, в частности, городских отходов, опилок, гранулированного угля, измельченных шин и пр., содержащая горизонтально расположенный удлиненный реактор пиролиза с камерой обогрева за счет сжигания топливовоздушной смеси, в которой могут быть использованы газообразные продукты, полученные в процессе пиролиза при температуре от 400 до 900°С. В реакторе расположен вал с установленными на нем веслообразными лопатками. Привод вала расположен вне реактора, который находится под разрежением, создаваемым вакуум-насосом, за счет чего отсасываются летучие вещества из ректора. Подачу измельченных отходов в реактор осуществляют шнековым питателем с бункером для загрузки измельченных отходов и шнеком обычной конструкции с приводом /Патент США №4123332, С10В 1/06, 1/10; 1978 г./.

Недостатком известной установки является ее сложность, в частности, из-за того, что из реактора отводят газожидкостную фракцию, которая требует дополнительного разделения на газообразные и жидкие продукты, что приводит к увеличению длительности процесса переработки и снижению производительности.

Технический результат предлагаемого изобретения заключается в повышении производительности и упрощении аппаратурного исполнения установки.

Технической результат достигается за счет того, что установка для термической переработки битумно-рубероидных отходов содержит горизонтальный цилиндрический реактор пиролиза с выходной торцевой стенкой, камерой обогрева с горелками для газообразного топлива, патрубком вывода пирогаза и узлом вывода жидких продуктов пиролиза, расположенным около торцевой стенки реактора, внутри которого расположен шнек с установленными на валу ленточными витками, соединенными между собой планками, параллельными валу шнека, реактор снабжен питателем с цилиндроконическим корпусом, снабженным дополнительной выходной цилиндрической частью, рубашкой охлаждения, бункером для подачи измельченных отходов и питающим шнеком, состоящим из установленных на валу сплошных витков с шагом, уменьшающимся по ходу движения отходов, при этом питатель соединен с реактором разъемным соединением, а валы обоих шнеков расположены соосно и имеют общую опору, размещенную в дополнительной выходной цилиндрической части питателя и выполненную с обеспечением возможности вращения валов шнеков один относительно другого, а установка снабжена устройствами для очистки и охлаждения пирогаза и дымососом.

Предпочтительно, что узел вывода жидких продуктов пиролиза выполнен в форме воронки и снабжен на входе решеткой, а на выходе клапаном.

Предложенная установка схематически изображена на чертеже.

Установка содержит горизонтальный цилиндрический реактор 1 с выходной торцевой стенкой 2, с камерой обогрева 3 с горелками для газообразного топлива 4 и патрубком отвода продуктов его сжигания 5, патрубком вывода пирогаза 6, соединенным с газоходом 7, на котором установлены устройства для очистки и охлаждения пирогаза 8 и дымосос 9, соединенный с горелками 4 через нагнетательный газоход 10. Дымосос 9 обеспечивает движение пирогаза из устройств 8 к горелкам 3 и/или стороннему потребителю. Узел вывода жидких продуктов пиролиза расположен около торцевой стенки 2 реактора 1 и выполнен в форме воронки 11, снабженной на входе решеткой 12, а на выходе - клапаном 13. Узел вывода жидких продуктов пиролиза служит для отвода жидкой фракции переработки - битумной мастики.

Внутри реактора 1 расположен шнек с установленными на валу 14 ленточными витками 15, соединенными между собой планками 16, расположенными параллельно валу 14 шнека. Реактор 1 посредством разъемного соединения 17 соединен с питателем 18, имеющим цилиндроконический корпус, снабженный дополнительной выходной цилиндрической частью 19, рубашкой охлаждения 20, бункером для подачи измельченных битумно-рубероидных отходов 21 и питающим шнеком, состоящим из установленных на валу 22 питающего шнека сплошных витков 23 с шагом, уменьшающимся по ходу движения отходов. Вал 14 шнека реактора 1 и вал 22 питающего шнека расположены соосно и с одной стороны установлены в опорах 24 и 25 и соединены с приводами 26 и 27 соответственно, а с другой стороны имеют общую опору 28, размещенную в дополнительной выходной цилиндрической части 19 питателя 18 и выполненную с возможностью вращения валов шнеков один относительно другого. Для пуска установки в работу она снабжена баллоном с природным газом 29, соединенным с горелками 4.

Установка работает следующим образом.

Исходное сырье - измельченные отходы использованной мягкой кровли, получаемые при ударном измельчении использованной мягкой кровли и предварительного ситового отделения полученного в холодном твердом состоянии битума, так называемые «хвосты», засыпают в бункер для подачи битумно-рубероидных отходов 21, из которого они самотеком поступают в питатель 18, имеющий цилиндроконический корпус с дополнительной выходной цилиндрической частью 19. В питателе 18 за счет приведенного во вращение от привода 27 вала 22 питающего шнека со сплошными витками 23 обрабатываемые отходы перемещаются в сторону реактора 1 с одновременным уплотнением за счет уменьшения шага сплошных витков 23 по ходу движения отходов. Питатель 18 охлаждают водой, направляемой в рубашку охлаждения 20. Охлаждение отходов в питателе 18 необходимо для того, чтобы не происходило их размягчение и прилипание к виткам 23 питающего шнека. Уплотненные измельченные отходы в дополнительной выходной цилиндрической части 19 питателя 18 обеспечивают такое гидравлическое сопротивление, при котором пирогаз не попадает в питающий шнек и далее - в атмосферу, а атмосферный воздух не проходит в реактор 1, что исключает возгорание пирогаза, образующегося в реакторе 1. Из питателя 18 отходы поступают в реактор 1, который обогревают теплом, полученным от сжигания пирогаза (или природного газа во время пуска установки в работу), поступающего из патрубка вывода пирогаза 6 реактора 1 в газоход 7, а затем после очистки и охлаждения в устройствах 8 дымососом 9 по нагнетательному газоходу 10 пирогаз подают в горелки 4 камеры обогрева 3. Внутри цилиндрического реактора 1 создается температура 350…400°С. Отходы, поступившие в реактор 1, подвергаются нагреву, плавлению (для битумной составляющей отходов) и пиролизной переработке (для наполнителя отходов - бумаги, картона и т.п.). Большая часть теплоты передается отходам путем теплопроводности от горячей стенки реактора 1. Интенсификацию процесса теплообмена, а значит, сокращение времени плавления и пиролиза отходов обеспечивают за счет более частого отбора от стенки реактора 1 горячих (расплавленных) отходов и доставки к стенке новых порций менее нагретых частиц и слоев отходов и перемешивания массы отходов во всем объеме. Эту функцию выполняет шнек с ленточными витками 15 и планками 16, которые соединяют витки 15 между собой и расположены параллельно валу 14 шнека реактора 1 на близком от его стенки расстоянии. Ленточная форма витков 15 выполняет в большей мере перемешивающую функцию, чем транспортирующую. Вал 14 шнека реактора 1 приводят во вращение приводом 26.

Во время пиролизной переработки вал 22 питающего шнека не вращается, обрабатываемые отходы занимают плотным слоем все его межвитковые объемы и выходную цилиндрическую часть 19 питателя 18 и служат гидравлическим затвором. Шнек реактора 1 с ленточными витками 15 вращается в течение всего периода пиролиза со средней, требуемой для эффективного перемешивания материала, частотой. Во время выгрузки жидкой фракции - битумной мастики частоту вращения шнека 15 увеличивают, что ускоряет разгрузку и, следовательно, повышает производительность процесса. Битумную мастику - товарный продукт - выгружают через узел вывода жидкой фракции, расположенный у выходной торцевой стенки 2 реактора 1 и выполненный в виде воронки 11 с решеткой 12 для предотвращения попадания неразложившихся твердых отходов и клапаном 13 для предотвращения попадания атмосферного воздуха в реактор 1. Получаемый в реакторе 1 пирогаз отводят через патрубок 6 и подают по газоходу 7 в устройство 8, где его очищают от твердых частиц, охлаждают и откуда отводят с помощью дымососа 9 в нагнетательный газоход 10, а затем на сжигание в горелки 4 камеры обогрева 3 и/или стороннему потребителю. Продукты сгорания пирогаза в камере обогрева 3 отводят через патрубок 5 в атмосферу. Во время пуска установки в работу используют природный газ из баллона 29, соединенного с горелками 4. После вывода мастики из реактора 1 цикл работы возобновляют без открытия реактора 1, т.е. вновь включают привод 27 питающего шнека, и новую порцию отходов направляют в реактор 1 на переработку. Вал 14 шнека реактора 1 и вал 22 питающего шнека расположены соосно и с одной стороны установлены в опорах 24 и 25 и соединены с приводами 26 и 27 соответственно. Наличие общей опоры 28 валов 14 реактора 1 и 22 питающего шнека питателя 18 позволяет сделать установку компактной и упростить ее аппаратурное исполнение, а наличие разъемного соединения 17 упрощает ее обслуживание и эксплуатацию. Предлагаемое изобретение позволяет:

1. Получить товарный продукт - битумную мастику.

2. Сократить длительность переработки предварительно измельченных битумно-рубероидных отходов и тем самым повысить производительность процесса.

3. Использовать для обогрева реактора пирогаз, получаемый на установке.

4. Полнее использовать теплоту, передаваемую из камеры обогрева обрабатываемым в реакторе отходам, за счет интенсификации их перемешивания шнеком с ленточными витками и соединяющими их планками для постоянной смены слоев у горячих стенок цилиндрического реактора.

Реализация третьего и четвертого вышеизложенных пунктов приводит к повышению теплового коэффициента полезного действия установки.

Изобретение может быть использовано для получения битумных мастик из битумно-рубероидных отходов. Исходное сырье засыпают в бункер для подачи битумно-рубероидных отходов 21, из которого они самотеком поступают в питатель 18, имеющий цилиндроконический корпус с дополнительной выходной цилиндрической частью 19. В питателе 18 за счет приведенного во вращение вала 22 питающего шнека со сплошными витками 23 обрабатываемые отходы перемещаются в сторону реактора 1, одновременно уплотняясь за счет уменьшения шага сплошных витков 23. Реактор 1 пиролиза снабжен камерой обогрева 3 с горелками 4 для газообразного топлива, патрубком вывода пирогаза 6 и узлом вывода жидких продуктов пиролиза. Внутри реактора 1 пиролиза расположен шнек 14 с расположенными на валу ленточными витками 15, соединенными между собой планками 16. Изобретение позволяет повысить производительность и упростить аппаратурное оформление установки. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Установка для термической переработки битумно-рубероидных отходов, характеризующаяся тем, что содержит горизонтальный цилиндрический реактор пиролиза с выходной торцевой стенкой, камерой обогрева с горелками для газообразного топлива, патрубком вывода пирогаза и узлом вывода жидких продуктов пиролиза, расположенным около торцевой стенки реактора, внутри которого расположен шнек с установленными на валу ленточными витками, соединенными между собой планками, параллельными валу шнека, реактор снабжен питателем с цилиндроконическим корпусом, снабженным дополнительной выходной цилиндрической частью, рубашкой охлаждения, бункером для подачи измельченных отходов и питающим шнеком, состоящим из установленных на валу сплошных витков с шагом, уменьшающимся по ходу движения отходов, при этом питатель соединен с реактором разъемным соединением, а валы обоих шнеков расположены соосно и имеют общую опору, размещенную в дополнительной выходной цилиндрической части питателя и выполненную с обеспечением возможности вращения валов шнеков один относительно другого, а установка снабжена устройствами для очистки и охлаждения пирогаза и дымососом.

2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что узел вывода жидких продуктов пиролиза выполнен в форме воронки и снабжен на входе решеткой, а на выходе клапаном.