ПИРОЛИЗНАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ УТИЛИЗАЦИИ ТВЕРДЫХ БЫТОВЫХ ОТХОДОВ Российский патент 2011 года по МПК C10B53/00 F23G5/00 

Изобретение относится к оборудованию пиролизной установки для термической обработки твердых бытовых отходов.

Известна пиролизная установка для термической обработки твердых бытовых отходов, включающая вертикальный реактор с внутренним нагревом измельченных твердых бытовых отходов. Горячие газы от сжигания углеродосодержащего топлива при температуре 600-900°C, не содержащие кислорода, поступают в основание реактора и проходят сквозь слой твердых бытовых 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.: 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 термостойким 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 эффективной пиролизной установки, работающей на твердых бытовых отходах.

Решением поставленной задачи является:

- применение в составе пиролизной установки трубчатой пиролизной камеры, перфорированной щелевыми отверстиями, заключенной в трубчатую камеру сбора пиролизного газа, которая, в свою очередь, размещена в наружной трубчатой камере внешнего нагрева, причем нагрев твердых бытовых отходов для обеспечения их термохимического разложения осуществлен как за счет подачи горячих дымовых газов, поступающих от газовой горелки, во внутреннюю полость трубчатой пиролизной камеры, так и за счет подачи горячих выхлопных газов от газотурбинного электроагрегата в полость между трубчатой пиролизной камерой и наружной трубчатой камерой, покрытой теплоизоляционным слоем;

- снабжение пиролизной установки блоком очистки и охлаждения пиролизного газа для получения кондиционного пиролизного газа;

- снабжение пиролизной установки газотурбинным электроагрегатом, горячие выхлопные газы которого используются для внешнего нагрева твердых бытовых отходов через металлическую стенку трубчатой камеры сбора пиролизного газа;

- применение загрузочного устройства твердых бытовых отходов и разгрузочного устройства охлажденного зольного остатка, выполненных в виде герметичных дозаторов ящичного типа с возвратно-поступательным движением;

- устройство на выходе трубчатой камеры сбора пиролизного газа трубчатой камеры первичного нагрева твердых бытовых отходов с тангенциально расположенными в нижней части соплами подвода горячего газа от газовой горелки, работающей на собственном пиролизном газе;

- устройство на выходе из трубчатой камеры первичного нагрева трубчатой камеры зольного остатка с охлаждаемой водяной рубашкой.

Пример выполнения пиролизной установки для утилизации твердых бытовых отходов представлен на чертеже.

В приемный бункер 1, под которым установлен герметичный дозатор ящичного типа 2, загружают твердые бытовые отходы. К выходному прямоугольному отверстию дозатора присоединена спускная труба 3, по которой твердые бытовые отходы поступают через коллектор пиролизного газа 4 с водяным охлаждением во внутреннюю полость трубчатой пиролизной камеры 5. Стенки трубчатой пиролизной камеры перфорированы продольными щелями для выхода пиролизного газа. Трубчатая пиролизная камера помещена в трубчатую камеру сбора пиролизного газа 6. В свою очередь, трубчатая камера сбора пиролизного газа помещена в наружную трубчатую камеру 7 с внешним теплоизоляционным слоем. Ниже трубчатой пиролизной камеры расположена трубчатая камера первоначального нагрева твердых бытовых отходов 8 с теплоизолирующим корпусом.

Пиролизные газы поступают в блок очистки и сепарации 9, где выделяют газообразное топливо и жидкое топливо. Осушенный и охлажденный пиролизный газ поступает в газотурбинный электроагрегат 10 и газовую горелку 11.

Вырабатываемая в газотурбинном электроагрегате электроэнергия поступает в централизованную электросеть. Горячие выхлопные газы от газотурбинного электроагрегата направляют в наружную трубчатую камеру для нагрева металлического корпуса трубчатой пиролизной камеры сбора пиролизного газа.

Определенная часть осушенного и охлажденного пиролизного газа поступает в газовую горелку и в виде горячих дымовых газов подается во внутреннюю полость трубчатой камеры первоначального нагрева твердых бытовых отходов.

Работа пиролизной установки для утилизации твердых бытовых отходов осуществляется следующим образом.

Твердые бытовые отходы из приемного бункера 1 с помощью герметичного дозатора ящичного типа 2 через спускную трубу 3, пропуская коллектор пиролизного газа 4, с заданной производительностью подают во внутреннюю полость трубчатой пиролизной камеры 5, стенки которой перфорированы продольными щелями для выхода пиролизного газа. Под воздействием высокой температуры твердые бытовые отходы разлагаются на пиролизные пары и твердый инертный осадок. Проникая через щелевые отверстия перфорированной трубы, пиролизные газы поступают в трубчатую камеру сбора пиролизного газа 6, которая, в свою очередь, заключена в наружную трубчатую камеру 7 с внешним теплоизолирующим слоем. Нагревание твердых бытовых отходов и их термохимическое разложение осуществляется за счет горячих дымовых газов от газовой горелки 11, поступающих в трубчатую камеру первоначального нагрева 8 через тангенциальные сопла, и за счет горячих выхлопных газов, поступающих от газотурбинного электроагрегата 10 через входное отверстие наружной трубчатой камеры. Поднимаясь вверх, пиролизные газы собираются в коллекторе пиролизного газа и выводятся по газопроводу в блок охлаждения и очистки пиролизного газа 9, откуда поступают в газотурбинный электроагрегат и в газовую горелку.

После термической деструкции остаточная зола инертных составляющих отходов опускается вниз в трубчатую камеру зольного остатка 12, которая охлаждается водяной рубашкой. Выгрузку охлажденного зольного остатка осуществляют с помощью нижнего герметичного дозатора ящичного типа 13 в контейнер для последующей отправки в плазменную высокотемпературную установку.

В процессе работы пиролизной установки регулируют количество подаваемого пиролизного газа в горелку таким образом, чтобы температура внутри трубчатой пиролизной камеры не превышала температуру поступающих в наружную трубчатую камеру выхлопных газов от газотурбинного электроагрегата, 500°С. Это позволяет использовать обычные стальные трубы для изготовления перфорированной продольными щелями металлической трубчатой камеры и обеспечить долговечность эксплуатации пиролизной установки для утилизации твердых бытовых отходов.

Изобретение может быть использовано для термической обработки твердых бытовых отходов. Твердые бытовые отходы из приемного бункера 1 с помощью герметичного дозатора ящичного типа 2 через спускную трубу 3 подают во внутреннюю полость трубчатой пиролизной камеры 5, стенки которой перфорированы продольными щелями для выхода пиролизного газа. Пиролизные газы из пиролизной камеры 5 проходят в трубчатую камеру сбора пиролизного газа 6, которая в свою очередь заключена в наружную трубчатую камеру 7 с внешним теплоизолирующим слоем. Нагревание твердых бытовых отходов и их термохимическое разложение осуществляется за счет горячих дымовых газов от газовой горелки 11, поступающих в трубчатую камеру первоначального нагрева 8 через тангенциальные сопла, и за счет горячих выхлопных газов, поступающих от газотурбинного электроагрегата 10 через входное отверстие наружной трубчатой камеры 7. Изобретение позволяет создать эффективную пиролизную установку, работающую на твердых бытовых отходах. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Пиролизная установка для утилизации твердых бытовых отходов, включающая вертикально расположенные трубчатые камеры для термического разложения твердых бытовых отходов с загрузочными и разгрузочными устройствами, устройствами нагрева твердых бытовых отходов с использованием собственного пиролизного газа, отличающаяся тем, что пиролизная установка содержит трубчатую камеру первичного нагрева, газотурбинный электроагрегат, сообщенный по потоку горячих выхлопных газов с полостью между трубчатой пиролизной камерой и наружной трубчатой камерой, покрытой теплоизоляционным слоем, а также газовую горелку, сообщенную посредством тангенциальных сопел по потоку горячих дымовых газов с трубчатой камерой первоначального нагрева.

2. Пиролизная установка по п.1, отличающаяся тем, что в состав пиролизной установки включен блок очистки и охлаждения пиролизного газа для получения кондиционного пиролизного газа.

3. Пиролизная установка по п.1, отличающаяся тем, что трубчатая камера первичного нагрева твердых бытовых отходов расположена ниже пиролизной камеры и снабжена соплами подвода горячего газа от газовой горелки, работающей на собственном пиролизном газе.

4. Пиролизная установка по п.1, отличающаяся тем, что на выходе из трубчатой камеры первичного нагрева расположена трубчатая камера зольного остатка с охлаждаемой водяной рубашкой.