УСТРОЙСТВО НИЗКОТЕМПЕРАТУРНОГО ПИРОЛИЗА ИЗНОШЕННЫХ ШИН НЕПРЕРЫВНЫМ МЕТОДОМ БЕЗ ПРЕДВАРИТЕЛЬНОЙ ПОДГОТОВКИ Российский патент 2010 года по МПК B29B17/00 F23G5/27 

Изобретение относится к устройствам, позволяющим мобильно осуществлять утилизацию цельных изношенных шин с одновременным получением вторичных углеводородных энергоносителей.

С каждым годом проблема утилизации отработанных шин заставляет искать новые технологии и устройства переработки шин, согласующиеся с новыми жесткими требованиями экологии, простоты устройства и его обслуживания, минимума оборудования и рабочих мест, актуальности и полезности, получения максимума полезного дешевого продукта, который был бы применим, как печное топливо, так и в ДВС.

Кардинальное решение этой проблемы поможет не только решить вопрос утилизации шин, но и получить в большем количестве вторичные углеводородные энергоносители, т.к. 100% массы шин после пиролиза переходит во вторичное, полезное сырье; 10-12% - металлокорд, 10-15% - газ, 30-35% - твердая составляющая, по теплотворной способности приравненная к антрациту, до 50% - жидкая составляющая, из которой путем крекинга получают бензин, керосин, солярку, мазут, которые можно использовать как печное топливо, так и для ДВС.

В практике все большее применение находит ретортный метод пиролиза, предусматривающий заполнение емкости измельченным продуктом, герметизацию, проверку на герметизацию углекислым газом, помещение емкости в нагревательную камеру, прогрев, извлечение емкости из камеры, охлаждение углекислым газом и выгрузку продукта из емкости.

Цикличность операций, низкий КПД, большее количество оборудования и соответственно большее количество рабочих мест, резкое увеличение энергозатрат ведет к значительному удорожанию себестоимости полученного вторичного продукта.

Предлагается много способов и устройств проведения процесса непрерывным способом, но все они имеют те или иные недостатки и не находят применения.

В RU 2062284 C1, опубл. 20.06.1996, раскрывается способ утилизации шин, предусматривающий предварительное измельчение шин, загрузку в реактор совместно с негорючим материалом, составляющим до 50% и обработку при высоких температурах до 1700°С. Все это повышает энергозатраты, требует дополнительного оборудования, лишних рабочих мест, а также увеличивает процент содержания серы в полученном продукте.

Оригинальностью конструкции и решения вопроса герметизации пространства реактора отличается техническое решение по патентному документу RU 2251483 C2, опубл. 10.05.2005, но основным недостатком также является необходимость предварительной подготовки шин, кроме того, вызывает сомнение безупречная гарантия и надежность правильной загрузки (посадка шин на конус) и выгрузки остаточного продукта.

Техническое решение по патентному документу RU 2139187 C1, опубл. 10.10.1999, обеспечивает непрерывность, упрощение и удешевление процесса и предусматривает загрузку в реактор цельных шин, выгрузку твердой фракции совместно с металлокордом. Однако в нем не раскрывается конструкция шлюзовых загрузочной и выгрузочной камер и не описывается, как избежать подсоса атмосферного воздуха в камеру пиролиза с температурой 800°С или выброса парогазовой смеси из камеры. Кроме того, высокотемпературная обработка продукта обязательно повлечет за собой образование на поверхностях камеры накипи, нагара и закоксовывания.

Наиболее близким является техническое решение по патентному документу US 5167772 А, опубл. 01.12.1992, в котором раскрывается устройство для низкотемпературного пиролиза без предварительной подготовки шин. Устройство предусматривает загрузку цельных шин и прогрев их в загрузочном устройстве. Загрузочная и пиролизная камеры разделены заслонкой. В герметичной цилиндрической камере, оснащенной средством для выхода парогазовой смеси, осуществляется пиролиз. Предусмотрено устройство прогрева технологического газа и выхода его в пиролизную камеру. Защитный кожух устройства покрыт огнеупорным теплозащитным материалом. В него вмонтированы нагревательные элементы, которые могут быть выполнены в виде газовых горелок. Предусмотрены воздуховоды и средства выхода дымовых газов. Твердая фракция и металлокорд подлежат сбору в соответствующие камеры. Однако конструкция и система управления данного устройства достаточно сложна, а само устройство не является мобильным и компактным.

Настоящее изобретение направлено на создание компактного мобильного устройства, смонтированного на шасси автомобильного полуприцепа.

Технический результат состоит в повышении КПД и высокой производительности устройства, которое легко в управлении по температурным режимам, а также обеспечивает получение жидкой составляющей с максимально низким процентом содержания серы.

Указанный технический результат достигается тем, что в устройстве низкотемпературного пиролиза без предварительной подготовки цельных изношенных шин, включающем в себя загрузочное устройство, заслонку перекрытия загрузочной и пиролизной камер, устройство прогрева продукта перегретым газом, цилиндрическую герметичную пиролизную камеру с выходом парогазовой смеси, камеры сбора соответственно твердой фракции и металлокорда, устройство прогрева технологического газа и вывода его в пиролизную камеру, защитный кожух, футерованный огнеупорным теплозащитным материалом, с вмонтированными в него газовыми горелками, воздуховодами и выходом дымовых газов, согласно изобретению загрузочное устройство с герметично закрывающейся крышкой размещено в малом цилиндре, а большой цилиндр выполняет роль бутары в процессе пиролиза, заслонка перекрытия загрузочной и пиролизной камеры сконструирована герметичной, а ее уплотняющее устройство оснащено устройством водяного охлаждения, устройство оснащено шнеком выдачи продукта, а камера сбора металлокорда - устройством прессовки его в брикеты.

На чертеже изображено мобильное устройство низкотемпературного пиролиза изношенных шин.

Поступающие на утилизацию цельные шины пакетами в несколько штук загружают через загрузочное окно 4 в загрузочную камеру и закрывают крышкой 5 с резиновым уплотнением. После закрытия крышки производят продувку дымовыми газами через патрубки 1, 6. После открытия заслонки 7 с резиновым уплотнением гидроцилиндр 3 поршнем проталкивает вперед партию шин в камеру пиролиза. Прогрев продукта струями газа 11 начинается во второй половине малого неподвижного цилиндра 2 реактора 10. Затем уже прогретые шины из малого цилиндра 2 выпадают в бутару. К бутаре приварен венец 9 с направляющей канавкой и зубьями внутренней нарезки для зацепления с ведущей шестерней 25 с приводом. Венцы 9 и 18 перекатываются по роликам 21, поэтому для исключения перекосов нагрузок устройство устанавливается по уровню. Опорные ролики и ведущая шестерня имеют устройство водяного охлаждения. Малый цилиндр 2 реактора 10 в непосредственной близости от заслонки 7 подвергается водяному охлаждению по каналам 8. Бутара внутри имеет винтовое оребрение 24 с вырезанными вдоль него окнами для разрушения продукта при перекатывании для осыпания мелких разрушенных, прошедших стадию пиролиза, частиц шин в сборник 23 для охлаждения и удаления шнеком 26 с приводом 19, также конусную часть с внутренним оребрением обратного направления и окнами. Прогрев реактора 10 и приваренных к нему полутруб для прокачки перегретого газа в полость бутары и реактора осуществляется газовыми горелками 12, вмонтированными в кожух защиты 13 с огнеупорной футеровкой и теплозащитой. Выход дымовых газов осуществляется через дымоход 14 с вмонтированными в него теплообменниками для прогрева технологического газа и воздуха, т.к. выходная температура дымовых газов 450-500°С. Металлокорд, освобожденный от переработанного материала, проталкивают из бутары в сборник 20, где его подвергают охлаждению, прессованию в стандартные пакеты гидроцилиндром с поршнем 16, выталкивают наружу через шлюзовую камеру, аналогичную загрузочной камере 4. Продукты пиролиза через выход 15 подают в циклон для отделения твердых частиц, подхваченных потоком парогазовой смеси, и через катализатор подают в охладитель-разделитель на фракционные составляющие жидкой фракции и газ, который используется в технологических целях обеспечения работы установки.

На чертеже обозначены соответственно:

1. Патрубок подачи дымовых газов;

2. Корпус загрузки и прогрева шин;

3. Поршень с гидроцилиндром загрузки шин;

4. Окно загрузки шин;

5. Крышка загрузочного окна с резиновым уплотнением;

6. Патрубок выхода дымовых газов после вентиляции камеры загрузки;

7. Заслонка перекрытия загрузочной камеры от камеры пиролиза с резиновым уплотнением;

8. Кольцевые камеры водяного охлаждения;

9. Направляющий венец с ведомой шестерней;

10. Газоходы с перегретым газом, приваренные к корпусу реактора;

11. Струи перегретого газа;

12. Газовые горелки с факелами;

13. Внешний корпус с огнеупорной футеровкой и теплозащитой;

14. Выход дымовых газов;

15. Выход парогазовой смеси;

16. Поршень с гидроцилиндром опрессовки металлокорда;

17. Окна просыпа твердой составляющей;

18. Направляющий венец;

19. Редуктор выгрузочного шнека;

20. Шлюзовая камера сбора, прессовки и выгрузки пакетов металлокорда;

21. Направляющие опорные ролики с водяным охлаждением;

22. Вращающийся внутренний корпус реактора пиролиза - бутара;

23. Камера сбора просыпи (твердой составляющей);

24. Винтовые направляющие для разрушения шин при вращении бутары;

25. Ведущая шестерня и привод с водяным охлаждением и каналом смазки;

26. Выгрузочный шнек.

Дополнительно следует отметить, что перевозка данной установки и перевозка полученного продукта на его место складирования будет стоить значительно дешевле, чем перевозка шин на постоянное место дислокации установки.

Устройство предназначено для утилизации цельных автомобильных шин без предварительной подготовки. Шины загружают в малый цилиндр - загрузочное устройство с герметично закрывающейся крышкой и патрубками входа и выхода дымовых газов. Загрузочная и пиролизная камеры разделены герметичной заслонкой с устройством водяного охлаждения. Большой цилиндр выполняет роль бутары в процессе пиролиза. В цилиндрической герметичной пиролизной камере вмонтирован привод с ведущей шестерней с устройством водяного охлаждения. К бутаре приварены два направляющих венца, один из которых имеет внутреннюю нарезку зуба для соединения с ведущей шестерней. На внутренней поверхности бутары имеются винтовые оребрения с вырезанными вдоль них окнами. Бутара имеет также конусную часть с внутренним оребрением обратного направления и окнами. Защитный кожух устройства футерован огнеупорным теплозащитным материалом с вмонтированными в него газовыми горелками. Предусмотрены воздуховоды, выходы парогазовой смеси и дымовых газов с теплообменниками. Парогазовая смесь на выходе попадает в циклон и через катализатор - в охладитель-разделитель. Устройство оснащено камерами сбора твердой фракции и металлокорда с устройством прессовки последнего в брикеты. Устройство оснащено шнеком выдачи продукта. Обеспечивается возможность мобильного эффективного, отвечающего экологическим требованиям осуществления процесса утилизации шин. 9 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Устройство для низкотемпературного пиролиза без предварительной подготовки цельных изношенных шин, включающее в себя загрузочное устройство, заслонку перекрытия загрузочной и пиролизной камер, устройство прогрева продукта перегретым газом, цилиндрическую герметичную пиролизную камеру с выходом парогазовой смеси, камеры сбора, соответственно, твердой фракции и металлокорда, устройство прогрева технологического газа и вывода его в пиролизную камеру, защитный кожух, футерованный огнеупорным теплозащитным материалом с вмонтированными в него газовыми горелками, воздуховодами и выходом дымовых газов, отличающееся тем, что загрузочное устройство с герметично закрывающейся крышкой размещено в малом цилиндре, а большой цилиндр выполняет роль бутары в процессе пиролиза, заслонка перекрытия загрузочной и пиролизной камеры сконструирована герметичной, а ее уплотняющее устройство оснащено устройством водяного охлаждения, при этом устройство оснащено шнеком выдачи продукта, а камера сбора металлокорда - устройством прессовки его в брикеты.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что загрузочная камера снабжена патрубками входа и выхода дымовых газов.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в пиролизной камере вмонтирован привод с ведущей шестерней, имеющей устройство водяного охлаждения.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в кожух защиты вмонтированы направляющие опорные ролики с водяным охлаждением.

5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что к бутаре приварены два направляющих венца, один из которых имеет внутреннюю нарезку зуба для соединения с ведущей шестерней.

6. Устройство по п.1, отличающееся тем, что на внутренней поверхности бутары имеются винтовые оребрения с вырезанными вдоль них окнами.

7. Устройство по п.1, отличающееся тем, что бутара имеет конусную часть с внутренним оребрением обратного направления и окнами.

8. Устройство по п.1, отличающееся тем, что камера сбора металлокорда оснащена прессовочной камерой и шлюзовой разгрузочной камерой, аналогичной загрузочной камере.

9. Устройство по п.1, отличающееся тем, что на выходе дымохода имеются теплообменники технологического газа и воздуха.

10. Устройство по п.1, отличающееся тем, что парогазовая смесь на выходе попадает в циклон и через катализатор в охладитель-разделитель.