ПИРОЛИЗНЫЙ РЕАКТОР Российский патент 2010 года по МПК C10B53/00 F23G5/00 

Изобретение относится к оборудованию пиролизной установки для термической обработки углеродосодержащих отходов.

Известен пиролизный реактор для термической обработки углеродосодержащих отходов, выполненный в виде вертикального реактора с внутренним нагревом, в который периодически загружают отходы. Горячие газы, 600-900°С, не содержащие кислорода, поступают в основание реактора и проходят сквозь слой углеродосодержащих отходов. При этом происходит сушка отходов и снижается их вес на 30-60%. В результате термохимической конверсии углеродные составляющие превращаются в пиролизный горючий газ, который сжигают в газовой горелке для подачи во внутреннюю полость пиролизного реактора (см. Б.Б.Бобович, В.В.Девяткин «Переработка отходов производства и потребления», М.: изд-во «Интермет Инжиниринг», 2000 г., с.224-225).

Недостатком такого реактора является низкая теплотворная способность пиролизного газа, содержащего до 50% инертного азота, не позволяющая использовать его в газомоторных или газотурбинных установках для выработки электрической энергии. Кроме этого, необходима дорогостоящая футеровка термостойским материалом внутренней поверхности реактора.

В качестве прототипа принята «Установка для получения генераторного газа из вторичного древесного или растительного сырья», включающая камеру газификации из огнеупорного кирпича, отходящий от нее вверх металлический бункер с прямоугольным поперечным сечением и люком для загрузки сырья (см, патент РФ № 2081894 от 20.06.1997 г., заявитель Томский государственный университет).

Недостатком этой установки является отсутствие качественного прогрева сырья в емкой камере для выделения генераторного газа, а также цикличность загрузки сырья в камеру газификации. Кроме этого, не решен вопрос эффективного использования генераторного газа непосредственно на объекте с целью получения электрической и тепловой энергии.

Задачей настоящего изобретения является создание эффективного пиролизного реактора, работающего на углеродосодержащих отходах.

Решение поставленной задачи достигается тем, что наряду с нагревом углеродосодержащих отходов горячим газом внутри пиролизного реактора, дополнительно осуществляется нагрев углеродосодержащих отходов за счет передачи тепловой энергии через металлические оребренные стенки пиролизного реактора, помещенного в газоплотную теплоизоляционную камеру.

Пример выполнения пиролизного реактора представлен на чертеже.

Пиролизный реактор включает вертикально установленную оребренную трубчатую металлическую камеру 1, помещенную в газоплотную теплоизоляционную камеру 2, выполненную из бетонных колец. Внутри оребренной трубчатой металлической камеры расположена перфорированная отверстиями труба 3 для сбора пиролизного газа. К верхней части трубчатой металлической камеры присоединен трубчатый коллектор 4 пиролизного газа. Выше трубчатого коллектора расположен приемный бункер 5 с двумя затворами для пропуска углеродосодержащих отходов во внутреннюю полость реактора. От трубчатого коллектора отходит газопровод, по которому пиролизный газ поступает в блок очистки и охлаждения пиролизного газа 6. Кондиционный пиролизный газ по газопроводу поступает в газотурбинный электроагрегат 7 для выработки электрической энергии. Горячие отходящие газы по теплоизолированному трубопроводу поступают во внутреннюю полость газоплотной теплоизоляционной камеры для внешнего нагрева оребренной трубчатой металлической камеры. Для нагрева углеродосодержащих отходов, находящихся внутри оребренной трубчатой металлической камеры, к ней присоединена в нижней части жаропрочная труба от газовой горелки 8, работающей на пиролизном газе. После сушки и термохимической конверсии углеродосодержащих отходов остаточные отходы выгружают из нижней части трубчатой металлической камеры, покрытой теплоизоляционным материалом, через два затвора в контейнер 9.

Работа пиролизного реактора осуществляется следующим образом.

Углеродосодержащие отходы любой влажности загружают в приемный бункер 5 и через два затвора пропускают во внутреннюю полость перфорированной отверстиями трубы 3, которая находится внутри оребренной трубчатой металлической камеры 1. В свою очередь оребренная трубчатая металлическая камера помещена в газоплотную теплоизоляционную камеру 2. Первоначальный нагрев углеродосодержащих отходов осуществляют за счет подачи во внутреннюю полость перфорированной отверстиями трубы горячих газов от газовой горелки 8, работающей от газового баллона пропана. После нагрева углеродосодержащие отходы начинают выделять пиролизный газ, который собирается в трубчатом коллекторе 4. Пиролизный газ доводится до кондиции в блоке охлаждения и очистки 6 и поступает в газовую горелку для нагрева углеродосодержащих отходов во внутренней полости перфорированной отверстиями трубы. В дальнейшем газовая горелка работает на пиролизном газе, а газовый баллон пропана отключают. Большая часть пиролизного газа поступает в газотурбинный электроагрегат 7, где вырабатывается электрическая энергия. Горячие отходящие газы от газовой турбины по газоходу подают в газоплотную теплоизоляционную камеру для внешнего нагрева оребренной трубчатой камеры, через которую поступает тепловая энергия на нагрев углеродосодержащих отходов.

Осушенные и термически обработанные углеродосодержащие остаточные отходы выгружают через два затвора в контейнер 9.

В процессе работы пиролизного реактора регулируют количество подаваемого пиролизного газа в горелку таким образом, чтобы температура внутри оребренной трубчатой металлической камеры не превышала температуру отходящих газов из газотурбинного электроагрегата.

Таким образом, конструкция пиролизного реактора с внутренним и внешним нагревом углеродосодержащих отходов решает поставленную задачу - создание эффективного пиролизного реактора.

Благодаря тому, что нагрев углеродосодержащих отходов осуществляется как за счет подачи во внутреннюю полость реактора горячих газов от газовой горелки, так и за счет передачи тепловой энергии от отходящих дымовых газов газотурбинного электроагрегата через оребренные металлические стенки трубчатой камеры, достигается эффективная деструкция углеродосодержащих отходов по всему внутреннему объему пиролизного реактора.

При этом пиролизный газ будет содержать минимальное количество инертного азота, а его теплотворная способность будет существенно выше, чем у аналогичных пиролизных реакторов.

Изобретение может быть использовано для термической обработки углеродосодержащих отходов. Углеродосодержащие отходы загружают в приемный бункер 5 и пропускают во внутреннюю полость перфорированной отверстиями трубы 3, которая находится внутри оребренной трубчатой металлической камеры 1. Оребренная трубчатая металлическая камера 1 помещена в газоплотную теплоизоляционную камеру 2. Углеродосодержащие отходы нагревают за счет подачи во внутреннюю полость перфорированной отверстиями трубы 3 горячих газов от газовой горелки 8. Пиролизный газ собирается в трубчатом коллекторе 4, после чего поступает в блок очистки и охлаждения пиролизного газа 6. Блок очистки и охлаждения пиролизного газа 6 соединен с газовой горелкой 8 и газотурбинным агрегатом 7. Газотурбинный агрегат 7 соединен газоходом с газоплотной теплоизоляционной камерой 2. Изобретение позволяет создать эффективный пиролизный реактор, работающий на углеродосодержащих отходах. 1 ил.

Пиролизный реактор для термической обработки углеродосодержащих отходов, включающий вертикально установленную металлическую камеру со средствами для загрузки и разгрузки, помещенную в газоплотную теплоизоляционную камеру, блок очистки и охлаждения пиролизного газа и газовую горелку, отличающийся тем, что газоплотная теплоизоляционная камера выполнена из бетонных колец, а вертикальная металлическая камера выполнена трубчатой и оребренной, причем внутри трубчатой металлической камеры расположена перфорированная отверстиями труба для сбора пиролизного газа, а к верхней части трубчатой металлической камеры присоединен трубчатый коллектор пиролизного газа, соединенный с блоком очистки и охлаждения пиролизного газа, соединенным, в свою очередь, с газовой горелкой и газотурбинным агрегатом, причем газотурбинный агрегат соединен газоходом с газоплотной теплоизоляционной камерой.