СПОСОБ И УСТРОЙСТВО УТИЛИЗАЦИИ УГЛЕРОДОСОДЕРЖАЩИХ ОТХОДОВ ПИРОЛИЗОМ Российский патент 2011 года по МПК C10B1/04 

Изобретение относится к способам и устройствам пиролиза органических веществ, в частности, для разложения углеродосодержащих отходов пиролизом с последующим удалением конечного остатка.

Способы пиролиза углеродосодержащих веществ известны давно и описаны в литературе [1]. Сущность процесса заключается в разложении их без доступа воздуха. Процесс широко используется, например, для получения древесного угля и других сопутствующих газообразных веществ.

Известны устройство и способ получения древесного угля [2]. Сущность изобретения в том, что нагрев сырья производят последовательно в разных

температурных интервалах в стальной вертикальной реторте, снабженной несколькими связанными между собой камерами, отделяемыми друг от друга дырчатыми шиберами, обеспечивающими при поднятии перемещение древесины в каждую последующую камеру-секцию.

Недостаток устройства в том, что при перемещении древесины из секции в секцию происходит ее разрушение, что удлиняет процесс пиролиза из-за прерывания процесса. Тот же недостаток присущ устройству для пиролиза древесины [3]. Перемещение углеродосодержащего материала по шахтам приводит к ее дроблению и неполному разложению.

Известен пиролизер для производства топливных углей [4], который включает две печные камеры, одна предназначена для пиролиза древесины, другая - для просушки. В топочных устройствах расположены две реторты.

Недостаток конструкции в том, что проведение процесса пиролиза в одной реторте затрудняет изменение температурного режима, необходимого для переработки большого количества сырья.

Известен способ получения древесного угля пиролизом углеродосодержащего сырья [5], например, древесины, отличительной особенностью которого является то, что пиролиз осуществляют в герметичных перемещаемых ретортах, нагрев которых осуществляют в печи ступенчато в разных температурных режимах, перемещая последние в зоны с разными температурами нагрева, при этом сначала в каждой реторте производят просушку сырья при температуре 180…200°С в первой зоне нагрева до полного удаления воды, затем ее перемещают во вторую зону нагрева, где производят отделение смол, кислот и спирта, нагревая реторту до 380°…400°С, причем в начале этого периода подводят внешнее тепло, а в конце уменьшают подачу тепла извне, извлекая реторту из печи, сохраняя указанную температуру процесса за счет экзотермической реакции сырья, затем на третьей стадии снова увеличивают подачу тепла извне, нагревая реторту до 480…500°С в третьей зоне нагрева, при этом производят разделение смеси газов и твердых фракций продукта, причем первые утилизируют и/или направляют в топку печи, а готовую продукцию выгружают после охлаждения реторты до температуры ниже самовоспламенения продукта.

Для реализации способа предложена установка для получения древесного угля пиролизом из углеродосодержащего сырья [5], например, древесины, содержащая ретортную печь, топку и герметичные нагреваемые реторты, устройства отделения горючих газов и выгрузки готового продукта. Особенностью конструкции является то, что печь выполнена многопозиционной по числу стадий процесса и снабжена таким же количеством герметичных реторт с патрубками для отвода смеси горючих газов в приемный коллектор ресивера для утилизации и/или сжигания в топке, и установленных в отдельные топочные камеры с разной температурой нагрева, сообщающееся между собой газоходами, входные и выходные отверстия которых в каждой камере расположены на различных уровнях, установка снабжена площадкой для охлаждения реторт с готовым продуктом, грузоподъемным устройством для перемещения реторт между загрузочной площадкой, топочными камерами и кантователем для выгрузки реторт, снабженными приемным бункером готового продукта.

Известна установка [6] для ликвидации углеродосодержащих отходов, содержащая ретортную печь с топкой, герметичные нагреваемые реторты, устройства отделения горючих газов из реторт, охлаждения реторт, загрузки сырья и выгрузки. Топка печи снабжена двумя параллельными секциями с местами установки реторт и секцией дожига горючих газов, реторты снабжены выпускными трубопроводами, направленными в топку печи, печь снабжена охладителем отходящих топочных газов и дымососом, соединенным с вытяжной трубой.

Недостаток упомянутого устройства в том, что в этом техническом решении недостаточно эффективно утилизируются отходящие газы, но по своей технической сущности последнее изобретение может служить прототипом предлагаемым способу и устройству.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение эффективности работы установки.

Для решения поставленной задачи авторами предложен способ утилизации углеродосодержащих отходов пиролизом в ретортах, заключающийся в нагреве реторт снаружи в печи, разложении отходов на газообразные и твердые составляющие, удалении из реторт отходящих газов во время пиролиза и последующем удалении твердых составляющих из охлажденных реторт. Кроме того, дополнительно и одновременно с наружным нагревом топочные газы нагнетают внутрь реторт, смешивают с отходящими горючими газами, произведенными в результате пиролиза, полученную смесь газов направляют последовательно из одной реторты в другую, а затем в топку печи, где сжигают.

Способ реализуется в устройстве для утилизации углеродосодержащих отходов пиролизом, содержащем печь с топкой и дымоходом, в которой установлены герметичные реторты, снабженные газоотводящими трубопроводами. Топка печи выполнена из последовательно установленных отдельных секций, в каждой из которых установлены реторты, в стенках секций выполнены входные и выходные газоходные отверстия для топочных газов, причем в нечетных секциях входные газоходные отверстия выполнены внизу, а выходные - в верху секции, а в четных секциях - наоборот, последняя секция снабжена вытяжным дымососом, кроме того, топка снабжена нагнетающим дымососом, вход которого установлен в топке, а выход направлен во входную трубу, установленную в верхней части первой реторты ряда последовательно расположенных аналогичных реторт, каждая из которых снабжена выходным газоотводящим трубопроводом, соединенным с входной трубой каждой из последующих реторт, при этом выходной трубопровод последней реторты направлен в топку печи.

На чертеже изображена установка по переработке углеродосодержащих отходов.

Установка содержит печь 1 с топкой 2 и дымоходом 3. Топка 2 печи 1 выполнена из последовательно установленных отдельных секций 7, в каждой из которых установлены реторты 4, снабженные газоподводящими трубопроводами 5 и газоотводящими трубопроводами 6.. Секции 7 сообщаются газоходными отверстиями 8 для топочных газов, причем в нечетных секциях входные газоходные отверстия выполнены внизу, а выходные - вверху секции, а в четных секциях - наоборот, последняя секция снабжена вытяжным дымососом 9, кроме того, топка снабжена нагнетающим дымососом 10, вход которого установлен в топке 2, а выход направлен во входную трубу газоподводящего трубопровода 5, установленную в верхней части первой реторты 4 ряда последовательно расположенных аналогичных реторт, каждая из которых снабжена выходным газоотводящим трубопроводом 6, соединенным с входной трубой каждой из последующих реторт, при этом выходной трубопровод последней реторты направлен в топку 2.

Устройство работает следующим образом. Сначала в реторты 4 загружают углеродосодержащие отходы, подлежащие утилизации. Нагревают реторты 4 снаружи в печи 1. При нагреве отходы разлагаются на газообразные и твердые составляющие. Одновременно с наружным нагревом топочные газы нагнетают внутрь реторт, последующих за первой ретортой 4, смешивают их с отходящими горючими газами, произведенными в результате пиролиза. Полученную смесь газов по трубам 5 и 6 направляют последовательно из одной реторты 4 в другую, а затем в топку 2 печи 1, где сжигают. Твердые остатки (2…3% от первоначальной массы) удаляют из реторт 4 после охлаждения, а полученные газы сжигают в собственной топке 2. Затем загружают в реторты новую партию удаляемых отходов. Процесс циклически повторяют.

Таким образом, получают экологически чистый замкнутый процесс утилизации отходов.

Заявителем изготовлена опытная установка, которая дала положительные результаты.

Источники информации

1. Бугге Г., Новейшие способы углежжения, Л., 1928.

2. Патент РФ №2045568, Устройство и способ получения древесного угля, 1995, Россия.

4. Заявка №93016377, Устройство для пиролиза древесины, 1996, Россия.

5. Патент РФ №2115659, Устройство для получения древесного угля, 1998, Россия.

6. Патент РФ №2312123, Способ и установка получения древесного угля, Россия,

7. Патент на ПМ №55771, Установка для ликвидации углеродосодержащих отходов (прототип).

Изобретение может быть использовано в химической промышленности. Реторты 4 с загруженными в них углеродосодержащими отходами нагревают снаружи в печи 1. Одновременно с наружным нагревом топочные газы нагнетают внутрь реторт 4 и смешивают их с отходящими горючими газами, полученными в результате пиролиза. Полученную смесь газов по трубам 5 и 6 направляют последовательно из одной реторты 4 в другую, а затем в топку 2 печи 1, где сжигают. Твердые остатки удаляют из реторт 4 после охлаждения. Изобретение позволяет повысить эффективность работы установки. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ утилизации углеродосодержащих отходов пиролизом в ретортах, заключающийся в нагреве реторт снаружи в печи, разложении отходов на газообразные и твердые составляющие, удалении из реторт отходящих газов во время пиролиза и последующем удалении твердых составляющих из охлажденных реторт, отличающийся тем, что дополнительно и одновременно с наружным нагревом топочные газы нагнетают внутрь реторт, смешивают с отходящими горючими газами, произведенными в результате пиролиза, полученную смесь газов направляют последовательно из одной реторты в другую, а затем в топку печи, где сжигают.

2. Устройство для утилизации углеродосодержащих отходов пиролизом, содержащее печь с топкой и дымоходом, в которой установлены герметичные реторты, снабженные газоотводящими трубопроводами, отличающееся тем, что топка печи выполнена из последовательно установленных отдельных секций, в каждой из которых установлены реторты, в стенках секций выполнены входные и выходные газоходные отверстия для топочных газов, причем в нечетных секциях входные газоходные отверстия выполнены внизу, а выходные - в верху секции, а в четных секциях - наоборот, последняя секция снабжена вытяжным дымососом, кроме того, топка снабжена нагнетающим дымососом, вход которого установлен в топке, а выход направлен во входную трубу, установленную в верхней части первой реторты ряда последовательно расположенных аналогичных реторт, каждая из которых снабжена выходным газоотводящим трубопроводом, соединенным с входной трубой каждой из последующих реторт, при этом выходной трубопровод последней реторты направлен в топку печи.