РЕАКТОР ПИРОЛИЗНОЙ УСТАНОВКИ Российский патент 2010 года по МПК C10B53/00 F23G5/00 

Изобретение относится к оборудованию пиролизной установки для получения пиролизного газа и жидкого топлива из углеродосодержащих веществ: отходов растительного происхождения, осадков сточных вод, твердых бытовых отходов, отходов животного происхождения, торфа, древесины, бурого угля.

Известны пиролизные установки для термического нагрева без доступа воздуха отходов растительного происхождения, включая твердые бытовые отходы (см. Б.Б.Бобович, В.В.Девяткин. «Переработка отходов производства и потребления». - М.: изд-во «Интермет Инжиниринг», 2000 г., с.223).

Пиролизная установка выполнена в виде вертикального реактора, в который периодически загружают отходы. Горячие газы проходят сквозь слой отходов и по трубопроводу поступают в камеру сгорания.

Недостатком этой установки является низкое качество пиролизного газа и загрязненность его мельчайшими твердыми частицами.

В качестве прототипа принята биоэлектростанция, известная из RU 35257, B09B 3/00, 10.01.2004 г., 7 с.

Из этого прототипа следует, что пиролизная установка содержит печь с нагревательными элементами, герметичную камеру внутри печи, газгольдер и газоэлектростанцию.

Недостатком этой установки является низкая эффективность процесса передачи тепла от внешнего источника нагрева к внутреннему объему камеры большого диаметра, заполненному плотной массой отходов. Образующиеся при пиролизе газы испытывают большое сопротивление при отводе их из камеры через эту массу и процесс становится менее интенсивным и с опасностью разгерметизации камеры из-за создающегося давления пиролизного газа.

Кроме того, применение в качестве внешнего источника электронагревательных элементов сужает область применения пиролизных установок на территории, не охваченной централизованным электроснабжением.

Задачей настоящего изобретения является создание эффективного реактора пиролизной установки, работающей на углеродосодержащих отходах и топливных углеродосодержащих веществах с целью выработки пиролизного газа и жидкого топлива.

Решение поставленной задачи достигается тем, что реактор Золотарева пиролизной установки состоит из двух вертикальных с внешним винтовым оребрением трубчатых герметичных камер, установленных одна над другой и разделенных двумя автоматически управляемыми затворами, помещенными в свою очередь во внешние газоплотные теплонагревательные камеры, снабженные входными и выходными газоходами с последовательной подачей горячего агента для внешнего нагрева реакторов, причем верхняя трубчатая герметичная камера снабжена приемным бункером для загрузки сырья с двумя автоматически управляемыми затворами и трубопроводом от вакуумного насоса для откачки воздуха после загрузки камеры, а нижняя трубчатая герметичная камера снабжена внутренними вертикальными перфорированными теплопередающими элементами с верхним коллектором для отбора пиролизного газа и двумя автоматически управляемыми затворами в нижней части камеры для выгрузки остаточных инертных золошлаков.

Пример выполнения реактора пиролизной установки представлен на фиг.1 и 2.

Реактор пиролизной установки включает вертикально установленную верхнюю трубчатую герметичную камеру 1 с внешним винтовым оребрением и нижнюю трубчатую герметичную камеру 2 с внешним винтовым оребрением. Верхняя и нижняя трубчатые герметичные камеры разделены двумя автоматически управляемыми затворами 3. Верхняя трубчатая герметичная камера помещена в верхнюю газоплотную теплонагревательную камеру 4. Нижняя трубчатая герметичная камера помещена в нижнюю газоплотную теплонагревательную камеру 5. Горячие дымовые газы от топки кипящего слоя поступают в нижнюю газоплотную теплонагревательную камеру по нижнему входному газоходу 6 и выводятся из нее через верхний выходной газоход 7. Затем выходные газы поступают в верхнюю газоплотную теплонагревательную камеру через входной газоход 8. Выходные газы отводятся через верхний выходной газоход 9. Охлажденные до температуры 100-130°С дымовые газы направляют в устройство очистки и утилизации тепла отходящих дымовых газов и после очистки выбрасываются в атмосферу.

Образование пиролизного газа в результате термохимической конверсии углеродосодержащих отходов осуществляется следующим образом.

В приемный бункер 10, расположенный над верхней трубчатой герметичной камерой, загружают углеродосодержащие отходы. Через два автоматически управляемых затвора 11 углеродосодержащие отходы поступают в верхнюю трубчатую герметичную камеру реактора, где производится сушка мокрых углеродосодержащих отходов за счет горячих дымовых газов, протекающих через верхнюю газоплотную теплонагревательную камеру. Одновременно с сушкой из верхней трубчатой герметичной камеры отсасывается через трубопровод 12 с помощью вакуумного насоса воздух, в котором содержится нейтральный азот.

Благодаря вакуумной загрузке углеродосодержащих отходов теплотворная способность пиролизного газа возрастает в два раза по сравнению с технологией термохимической конверсии без отсоса инертного азота, входящего в состав воздуха.

После определенного времени, установленного для сушки загруженной порции углеродосодержащих отходов, открываются два автоматических затвора и высушенная порция отходов под собственным весом поступает в нижнюю трубчатую герметичную камеру. По периметру внутренней поверхности металлического корпуса реактора приварены вертикальные перфорированные теплопередающие элементы 13. Оптимальным является треугольное заостренное сечение теплопередающих перфорированных элементов, которые позволяют многократно увеличить теплопередающую площадь от металлических стенок реактора к высушенным углеродосодержащим отходам. Через отверстия в стенках теплопередающих элементов в результате термохимической конверсии углеродосодержащих отходов выделяется пиролизный газ, который отводится вверх и через коллектор выводится наружу из реактора. Благодаря отводу газа через перфорированные теплопередающие элементы достигается обеспыливание пиролизного газа от мельчайших твердых частиц.

К основанию нижней герметичной трубчатой камеры присоединены два автоматически управляемых затвора 14 для разгрузки остаточных инертных золошлаков без попадания воздуха в реактор.

Работа реактора пиролизной установки осуществляется следующим образом.

В приемный бункер 10 загружают углеродосодержащие отходы или углеродосодержащие топливные вещества. Через два автоматически управляемых затвора 11 углеродосодержащие отходы заполняют верхнюю трубчатую герметичную камеру 1. После того как закроются затворы, вакуумный насос через трубопровод 12 откачивает из трубчатой камеры воздух. В течение определенного времени производится сушка углеродосодержащих отходов за счет нагрева металлического корпуса верхней трубчатой герметичной камеры при протекании по винтовому оребрению горячих дымовых газов, которые поступают в верхнюю газоплотную теплонагревательную камеру 4 через нижний входной газоход 8 и отводятся через верхний выходной газоход 9.

После окончания сушки углеродосодержащих отходов они проваливаются в нижнюю трубчатую герметичную камеру 2 через два автоматически управляемых затвора 3. Термохимическая конверсия углеродосодержащих отходов с выделением пиролизного газа в нижней трубчатой герметичной камере осуществляется за счет нагрева ее металлического корпуса в газоплотной теплонагревательной камере 5 протекающими по винтовому оребрению горячими дымовыми газами. Поступление горячих дымовых газов от топки кипящего слоя в газоплотную камеру производится через нижний входной газоход 6.

После обтекания по винтовой линии металлического корпуса нижней трубчатой герметичной камеры дымовые газы выводятся из нижней газоплотной теплонагревательной камеры через верхний выходной газоход 7 и поступают в нижний входной газоход верхней трубчатой герметичной камеры.

Пиролизный газ по перфорированным теплопередающим элементам 13 отводится вверх по внутреннему периметру нижней трубчатой герметичной камеры и через коллектор поступает в блок очистки пиролизного газа и далее потребителю.

Остаточные инертные золошлаки через два автоматически управляемых затвора 14 выгружаются в контейнер для использования в качестве сорбентов или строительных материалов.

Реактор пиролизной установки позволяет эффективно получать пиролизный газ для использования в качестве топлива для газомоторных электростанций, а также после охлаждения и очистки паров пиролизного газа получать биодизельное топливо.

Изобретение может быть использовано для получения пиролизного газа и жидкого топлива из углеродосодержащих веществ. В приемный бункер 10 загружают углеродосодержащие отходы. Через два автоматически управляемых затвора 11 углеродосодержащие отходы загружают в верхнюю трубчатую герметичную камеру 1. Сушка осуществляется за счет нагрева металлического корпуса верхней трубчатой герметичной камеры 1 при протекании по винтовому оребрению горячих дымовых газов, которые поступают в верхнюю газоплотную теплонагревательную камеру 4 через нижний входной газоход 8 и отводятся через верхний выходной газоход 9. После окончания сушки углеродосодержащие отходы проваливаются в нижнюю трубчатую герметичную камеру 2 через два автоматически управляемых затвора 3. Термохимическая конверсия углеродосодержащих отходов с выделением пиролизного газа в нижней трубчатой герметичной камере 2 осуществляется за счет нагрева ее металлического корпуса в газоплотной теплонагревательной камере 5 протекающими по винтовому оребрению горячими дымовыми газами. Изобретение обеспечивает эффективность реактора. 1 ил.

Реактор пиролизной установки, включающий герметичную трубчатую камеру с внешним нагревом, помещенную в газоплотную теплонагревательную камеру, отличающийся тем, что реактор состоит из двух вертикальных с внешним винтовым оребрением трубчатых герметичных камер, установленных одна над другой и разделенных двумя автоматически управляемыми затворами, причем каждая из этих камер помещена, в свою очередь, во внешнюю газоплотную теплонагревательную камеру, снабженную входными и выходными газоходами с последовательной подачей горячего агента для внешнего нагрева камер, причем верхняя трубчатая герметичная камера снабжена приемным бункером для загрузки сырья с двумя автоматически управляемыми затворами и трубопроводом от вакуумного насоса для откачки воздуха после загрузки, а нижняя трубчатая герметичная камера снабжена внутренними вертикальными перфорированными теплопередающими элементами с верхним коллектором для отбора пиролизного газа и двумя автоматически управляемыми затворами в ее нижней части для выгрузки остаточных инертных золошлаков.