ПИРОЛИЗНАЯ УСТАНОВКА НЕПРЕРЫВНОГО ДЕЙСТВИЯ И СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ТВЕРДЫХ БЫТОВЫХ ОТХОДОВ Российский патент 2020 года по МПК F23G5/27 C10B47/00 

Изобретение относится к способам термической переработки твердых органических бытовых отходов с получением пиролизного газа, может быть использовано в коммунально-бытовом хозяйстве, химии, нефтехимии и других отраслях промышленности. Например, для переработки опилок, пластика и т.д.

Известно решение RU 2434928 С2 “Пиролизная установка для утилизации твердых бытовых отходов”, МПК F23G 5/00, С10В 53/00. Твердые бытовые отходы из приемного бункера с помощью герметичного дозатора ящичного типа через спускную трубу подают во внутреннюю полость трубчатой пиролизной камеры, стенки которой перфорированы продольными щелями для выхода пиролизного газа. Пиролизные газы из пиролизной камеры проходят в трубчатую камеру сбора пиролизного газа, которая в свою очередь заключена в наружную трубчатую камеру с внешним теплоизолирующим слоем, Нагревание твердых бытовых отходов и их термохимическое разложение осуществляется за счет горячих дымовых газов от газовой горелки, поступающих в трубчатую камеру первоначального нагрева через тангенциальные сопла, и за счет горячих выхлопных газов, поступающих от газотурбинного электроагрегата через входное отверстие наружной трубчатой камеры.

Недостатком данного решения является то, что устройство конструкции пиролизной установки для утилизации твердых бытовых отходов не предусматривает раздел пиролизных газов на воду и пиролизное масло. При большой влажности топлива, вместе с пиролизными газами образуется водяной пар, который мешает горению. В связи с этим мощность резко падает. (RU 2434928 С2, www1.fips.ru).

Известно решение RU 2081894 С1 “Установка для получения генераторного газа из вторичного древесного или растительного сырья”, МПК C10J 3/20, включающая камеру газификации из огнеупорного кирпича, отходящий от нее вверх металлический бункер с прямоугольным поперечным сечением и люком для загрузки сырья,

Недостатком этой установки является отсутствие качественного прогрева сырья в емкой камере для выделения генераторного газа, а также цикличность загрузки сырья в камеру газификации. (RU 2081894 C1, www1.fips.ru).

Из известных технических решений наиболее близким по назначению и технической сущности к заявляемому объекту является решение SU 1679140 А1 “Вертикальная печь для термической переработки твердых отходов”, МПК F23G 5/027. Печь содержит загрузочное устройство, узел выгрузки продуктов пиролиза и камеры пиролиза, разделенные прямоугольной шахтой для отбора и распределения паро-газообразных продуктов с перфорированной конической крышкой. Под каждой из камер пиролиза размещены два один над другим перфорированных наклонных желоба-классификатора, а узел выгрузки включает систему транспортеров, содержащую расположенные друг над другом два общих для камер пиролиза ситчатых транспортера и индивидуальные для каждой камеры боковые ленточные транспортеры, расположенные под каждым желобом-классификатором,

Недостатком данного решения является маленький КПД работы установки, так как после разделения паро-газообразных продуктов не происходит их предварительный нагрев дожигания в горелке. (SU 1679140 A1, www1.fips.ru).

Сущность изобретения

Задача, на которую направлено заявленное решение, это разработка конструкции пиролизной установки с непрерывным процессом работы, предусматривающей конструктивную возможность прогрева сырья в камере, разделение пиролизных газов на воду и пиролизное масло, и после разделения паро-газообразных продуктов предусматривающей их нагрев.

Заявленная пиролизная установка непрерывного действия фиг. 1 включает в себя реактор (1) фиг. 1, 2, который соединен при помощи трубок (1.6) (2.1) фиг. 1 с конденсатором (2) фиг, 4, который в свою очередь сопряжен с горелкой (3) фиг. 5 при помощи патрубков (2.10) (3.1) фиг. 1. Так же горелка (3) фиг. 1 соединена с вентилятором (4) фиг. 1 при помощи воздуховода (3.8) фиг. 5. Все эти элементы образуют единый контур.

Реактор (1) фиг. 2 действующий на основе экзотермической реакции, для переработки твердых бытовых отходов включает в себя фиг. 1, 2, 3: загрузочный гибкий транспортер (1.1), вал привода ножей (1.2), вертикальную лопасть ножа (1.3) фиг. 2, 3, горизонтальную лопасть ножа (1.4) фиг. 2, ребра (1.5) фиг. 2, 3, патрубок пиролизных газов (1.6), выхлопную трубу (1.7) фиг. 2, наружную трубчатую камеру (1.8), внутреннюю трубчатую пиролизную камеру (1.9), шнек (1.10), разгрузочный транспортер (1.11) фиг. 1, 2, 3.

Твердые бытовые отходы поступающие через загрузочный гибкий транспортер (1.1) фиг. 1, 2 попадают во внутреннюю трубчатую пиролизную камеру (1.9). Внутренняя трубчатая пиролизная камера (1.9) установлена в конструкционном пространстве наружной трубчатой камеры (1.8) и имеет ребра (1.5) фиг. 1, 2, Под воздействием высокой температуры воздуха, проходящего через наружную трубчатую камеру (1.8) фиг. 1, 2 и ребра (1.5) к выхлопной трубе (1.7), нагревается внутренняя трубчатая пиролизная камера (1.9), где твердые бытовые отходы начинают разлагаться на пиролизный газ. Пиролизный газ через жестко соединенный с камерой (1.8) патрубок пиролизных газов (1.6) попадает в конденсатор (2) фиг. 4.

Наружная трубчатая камера (1.8) фиг. 1 в верхней части жестко соединена с выхлопной трубой (1.7) фиг. 1.2 и горелкой (3) фиг. 1, 5 в нижней части,

Получение ускоренного процесса пиролиза твердых бытовых отходов и снятие их со стенок трубчатой пиролизной камеры (1.9) при нагреве осуществляется за счет вертикальных лопастей (1.3), горизонтальных лопастей (1.4) ножа фиг. 1, 2. Двигатель (1.12) фиг. 1 передает крутящий момент на вал (1.2) фиг. 2, который сопряжен с горизонтальными лопастями (1.4), а вертикальные лопасти (1.3) жестко соединены с краями горизонтальных лопастей, тем самым приводя нож во вращение.

Конденсатор (2) фиг. 1, 4 предназначен для разделения пиролизного газа на воду (1.13) фиг. 1, 4 и пиролизное масло (1.14) фиг. 1, 4. Включает в себя фиг. 4: пиролизную трубку (2.1), трубки охлаждения (2.2), корпус конденсатора (2.3) сопряженный с пиролизной трубкой (2.1), датчик уровня жидкостей (2.4), гидрозатвор для воды (2.5), гидрозатвор для пиролизного масла (2.6), кран с электроприводом (2.7), сливную трубку для воды (2.8), сливную трубку для пиролизного масла (2.9), патрубок с неконденсируемым газом (2.10).

Пиролизный газ поднимаясь наверх через патрубок пиролизных газов (1.6) фиг.1 поступает в пиролизную трубку (2.1) фиг. 1, 4, а затем в конденсатор (2). Попадая в конденсатор (2) газ охлаждается за счет трубок охлаждения (2.2) установленных в корпусе (2.3) конденсатора, из-за этого происходит раздел пиролизного газа на воду (1.13) фиг. 1, 4, пиролизное масло (1.14) фиг. 1, 4 и неконденсируемый газ. Вода и пиролизное масло скапливаются в нижней части корпуса конденсатора (2.3) фиг. 4, Для контроля уровня воды (1.13) фиг. 1, 4 и масла (1.14) фиг. 1, 4 в корпусе конденсатора установлен датчик уровня жидкостей (2.4). Воду (1.13) фиг. 1, 4 и пиролизное масло (1.14) фиг. 1, 4 удаляют через конструкции включающие гидрозатвор для воды (2.5), гидрозатвор для пиролизного масла (2.6), сливную трубку для воды (2.8), сливную трубку для пиролизного масла (2.9), кран с электропроводом (2.7). После разделения пиролизного газа, неконденсируемый газ выходит из конденсатора через патрубок (2.10).

Горелка (3) фиг. 1, 5 обеспечивает устойчивое сгорание неконденсируемого газа, который через газовый патрубок поступает в горелку на сжигание и поддержание процесса пиролиза, Включает в себя фиг. 5: газовый патрубок (3.1), рубашку охлаждения (3,2), камеру сгорания (3.3), корпус горелки (3.4), отверстия (3.5), сопло (3.6), форсунку (3.7), воздуховод (3.8). Через патрубок с неконденсируемым газом (2.10) газ попадает в газовый патрубок (3.1) фиг. 1, 5 горелки. По патрубку газ перемещается в рубашку охлаждения (3.2) камеры сгорания (3.3) фиг. 1, 5, Так как газ после процесса конденсации имеет невысокую температуру, он используется для охлаждения стенок камеры сгорания (3.3). Забирая тепло от стенок, газ тем самым увеличивает свою собственную температуру, что позволяет протекать экзотермической реакции, без дополнительного подогрева, а значит не требуется постоянная работа форсунки (3.7), которая установлена в корпус горелки (3.4) фиг. 5. Газ попадает в камеру сгорания (3.3) через отверстия (3.5) фиг. 1, 5.

Вентилятор (4) фиг. 1 перемещает воздух в камеру сгорания горелки (3) фиг. 5 с целью создания экзотермической реакции с пиролизным газом. Воздуховод (3.8) фиг. 5 расположен в нижней правой части горелки под форсункой и требуется для нагнетания подогретого воздуха от вентилятора (4) фиг. 1 в камеру сгорания (3.3). Подогретый воздух осуществляется системой охлаждения жидкости предназначенной для охлаждения воды в трубках охлаждения (2.2) фиг. 4 конденсатора. Вода циркулирует по замкнутому контуру через радиатор с вентилятором. Вентилятор пропуская воздушный поток через решетки радиатора, создает нагретый воздух в воздуховоде. Для подачи воздуха с определенной скоростью и в требуемом направлении в конструкции горелки предусмотрено сопло (3.6).

Технический результат заявленного изобретения, заключается в непрерывном процессе работы пиролизной установки, имеющей конструктивную возможность прогрева сырья в пиролизной камере, разделение пиролизных газов на воду и пиролизное масло в конденсаторе, и предусматривающей предварительный нагрев паро-газообразных продуктов после их отделения.

Краткое описание чертежей:

фиг. 1 - схематичное изображение пиролизной установки непрерывного действия. Общий вид.

фиг. 2 - схематичное изображение реактора пиролизной установки непрерывного действия. Общий вид,

фиг. 3 - схематичное изображение поперечного разреза реактора пиролизной установки непрерывного действия. Вид А-А.

фиг. 4 - схематичное изображение конденсатора. Общий вид.

фиг. 5 - схематичное изображение горелки. Общий вид.

Краткое описание конструктивных элементов:

1 - реактор

1.1 - загрузочный гибкий транспортер

1.2 - вал привода ножей

1.3 - вертикальная лопасть ножа

1.4 - горизонтальная лопасть ножа

1.5 - ребра

1.6 - патрубок пиролизных газов

1.7 - выхлопная труба

1.8 - наружная трубчатая камера

1.9 - внутренняя трубчатая пиролизная камера

1.10 - шнек

1.11 - разгрузочный транспортер

1.12 - двигатель

1.13 - вода

1.14 - масло

1.15 - твердые бытовые отходы

2 - конденсатор

2.1 - пиролизная трубка

2.2 - трубки охлаждения

2.3 - корпус конденсатора

2.4 - датчик уровня жидкостей

2.5 - гидрозатвор для воды

2.6 - гидрозатвор для пиролизного масла

2.7 - кран с электроприводом

2.8 - сливная трубка для воды

2.9 - сливная трубка для пиролизного масла

2.10 - патрубок с неконденсируемым газом

3 - горелка

3.1 - газовый патрубок

3.2 - рубашка охлаждения

3.3 - камера сгорания

3.4 - корпус горелки

3.5 - отверстия

3.6 - сопло

3.7 - форсунка

3.8 - воздуховод

4 - вентилятор

Осуществление изобретения

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

Твердые бытовые отходы поступают через загрузочный гибкий транспортер (1.1) фиг. 1, 2 и попадают во внутреннюю трубчатую пиролизную камеру (1.9). По средствам горелки (3) фиг. 1 и вентилятора (4), прогревается воздух в пространстве между наружной трубчатой камерой (1.8) фиг. 1, 2 и внутренней трубчатой пиролизной камерой (1.9). Под воздействием высокой температуры воздуха, проходящего через наружную трубчатую камеру (1.8) фиг. 1, 2 и ребра (1.5) к выхлопной трубе (1.7), нагревается внутренняя трубчатая пиролизная камера (1.9), где твердые бытовые отходы начинают разлагаться на пиролизный газ. Двигатель (1.12) фиг. 1 передает крутящий момент на вал (1.2) фиг. 2 сопряженный с горизонтальными (1.4) и вертикальными лопастями (1.3) ножа, тем самым перемешивая отходы в камере (1.9) для ускорения процесса пиролиза. Пиролизный газ поднимается в верхнюю часть внутренней трубчатой пиролизной камеры (1.9) и поступает по патрубку пиролизных газов (1.6) фиг. 1, 2, пиролизной трубке (2.1) в конденсатор (2), где за счет трубок охлаждения (2.2) происходит раздел пиролизного газа на воду (1.13) и пиролизное масло (1.14). Неконденсируемый газ выходит из конденсатора (2) по патрубку с неконденсируемым газом (2.10), газовому патрубку (3.1) фиг. 1, 5 и попадает в рубашку охлаждения (3.2) фиг. 1, 5 горелки (3). Забирая тепловую энергию со стенок, газ повышает свою температуру, и через отверстия (3.5) попадает в камеру сгорания (3.3), куда от вентилятора (4) фиг. 1, 5 через воздуховод (3.8) фиг. 5, сопло (3.6) поступает подогретый воздух для экзотермической реакции. Воздух подогревается за счет прохождения через радиатор системы охлаждения воды в трубках охлаждения (2.2) фиг. 4 конденсатора (3). За счет такой системы подогрева топливной смеси форсунка (3.7) фиг. 5 работает только на этапе пуска установки.

Твердый остаток в виде углерода поступает в нижнюю часть внутренней трубчатой пиролизной камеры (1.9) фиг. 2, где через шнек (1.10) поступает на выгрузку в разгрузочный транспортер (1.11).

Изобретение относится к способам и устройствам для термической переработки твердых органических бытовых отходов с получением пиролизного газа и может быть использовано в коммунально-бытовом хозяйстве, химии, нефтехимии и других отраслях промышленности. Пиролизная установка непрерывного действия включает в себя реактор, конденсатор, горелку, вентилятор. Реактор соединен при помощи трубок с конденсатором, который в свою очередь сопряжен с горелкой при помощи патрубков, а горелка соединена с вентилятором при помощи воздуховода. Наружная трубчатая камера реактора в верхней части жестко соединена с выхлопной трубой и горелкой в нижней части. Конденсатор включает в себя пиролизную трубку, трубки охлаждения, корпус конденсатора, датчик уровня жидкостей, гидрозатвор для воды, гидрозатвор для пиролизного масла, кран с электроприводом, сливную трубку для воды, сливную трубку для пиролизного масла, патрубок с неконденсируемым газом. Горелка включает в себя газовый патрубок, рубашку охлаждения, камеру сгорания, корпус горелки, отверстия, сопло, форсунку, воздуховод. Технический результат: ускорение непрерывного процесса пиролиза, сжигание газа с высоким КПД. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Способ переработки твердых бытовых отходов, включающий загрузку твердых бытовых отходов через загрузочный гибкий транспортер во внутреннюю трубчатую пиролизную камеру, где посредствам горелки и вентилятора производят прогрев воздуха в пространстве между наружной трубчатой камерой и внутренней трубчатой пиролизной камерой, воздействуют температурой воздуха, проходящего через наружную трубчатую камеру и ребра внутренней трубчатой пиролизной камеры к выхлопной трубе, на внутреннюю трубчатую пиролизную камеру с возможностью ее нагрева и последующего разложения бытовых отходов на пиролизный газ, при помощи их перемешивания горизонтальными и вертикальными лопастями ножа, с последующим подъемом пиролизного газа в верхнюю часть внутренней трубчатой пиролизной камеры, и дальнейшего его поступления через патрубок пиролизных газов в пиролизную трубку, а затем – в конденсатор, где за счет трубок охлаждения производят разделение пиролизного газа на воду, пиролизное масло и неконденсируемый газ, который выходит из конденсатора по газовому патрубку с неконденсируемым газом и подается в рубашку охлаждения камеры сгорания горелки, где через отверстия поступает в камеру сгорания горелки, куда от вентилятора, через воздуховод и сопло, подают подогретый воздух для экзотермической реакции, а получаемый твердый остаток в виде углерода подают в нижнюю часть внутренней трубчатой пиролизной камеры, откуда твердый остаток выгружают в разгрузочный транспортер.

2. Пиролизная установка непрерывного действия для реализации способа по п. 1, включающая реактор, конденсатор, горелку, вентилятор, причем реактор состоит из загрузочного устройства, наружной трубчатой камеры, внутренней трубчатой пиролизной камеры, патрубка пиролизных газов и разгрузочного транспортера, отличающаяся тем, что загрузочное устройство выполнено в виде загрузочного гибкого транспортера, а внутренняя трубчатая пиролизная камера имеет ребра, при этом наружная трубчатая камера в верхней части выполнена с возможностью жесткого соединения с выхлопной трубой, а в нижней части – с горелкой, причем реактор соединен через патрубок пиролизных газов с пиролизной трубкой конденсатора, который, в свою очередь, сопряжен с горелкой при помощи газового патрубка с неконденсируемым газом, при этом горелка, включающая в себя корпус, камеру сгорания, рубашку охлаждения камеры сгорания с отверстиями, сопло и форсунку, выполнена с возможностью соединения с вентилятором при помощи воздуховода, причем реактор дополнительно включает двигатель, передающий крутящий момент на вал, установленный во внутренней трубчатой пиролизной камере, с возможностью сопряжения с горизонтальными и вертикальными лопастями ножа, при этом вертикальные лопасти жестко соединены с краями горизонтальных лопастей.

3. Установка по п. 2, отличающаяся тем, что конденсатор включает в себя датчик уровня жидкостей, гидрозатвор для воды, гидрозатвор для пиролизного масла, кран с электроприводом, сливную трубку для воды, сливную трубку для пиролизного масла.