Установка піролізу

Пропонований винахід відноситься до хімічної техніки і до тепло електро енергетики, зокрема до установок піролізу побутових і промислових відходів і нафти, а також для виготовлення пари для котелень і ТЭЦ, виготовлення водню, сажі. Відомі установки піролізу органічних речовин, що містять реактор у виді шахтної печі, вузли завантаження і розвантаження твердих побутови х відходів і патрубки для виходу піролізних газів з обсягу твердих побутови х відходів. Це установки Торакс, Пьюрокс, Лангард (США), [1]. П.П. Пальгунов, М.В. Сумароков, бібліотечка "Охорона навколишнього середовища". Утилізація промислових відходів, Стройіздат, 1990, с. 75 Найбільш близьким технічним рішенням, обраним як прототип, є установка піролізу що містить герметичний реактор, що містить шар розплаву речовин, вузли завантаження і розвантаження твердих побутових відходів, патрубки для ви ходу піролізних газів і вуглецю [пат України № 5 7984]. У відомих установках піролізу складними є механізми очищення герметичного реактора, видалення вуглецю і шлаків. Недовговічні нагрівачі і вогнетриви. Складними й енергоємними є механізми сортування, здрібнювання і подачі сміття. У них застосовані дорогі вогнетриви до 50 $ кг, вагою 100 тонн, яки необхідно щомісяця змінювати чи ремонтувати. При швидкому відключенні установки і швидкому завантаженню вологих твердих поб утови х відходів смороду р уйнуються. В основу винаходу поставлена задача виготовлення реактора легко розбірним, використання шлаку замість нагрівачів і вогнетривів, здрібнювання, подачі й ущільнення відходів у реакторі одним простим і економічним механізмом. Технічний результат, що може бути отриманий при здійсненні винаходу, складається в підвищенні кпд, надійності, ефективності розкладання (чи синтезу) речовин. У зниженні шкідливих викидів, маса габаритних характеристик вартості і тр удомісткості. Здрібнюванні, подачі в реактор і ущільненні відходів одним простим механізмом. Нагріванні реактора за рахунок струмів у шар у шлаку з добавками графіту і вуглецю. Поставлена задача виконується за рахунок того, що реактор виконаний із сурми з установленою зверху склянкою, шар розплаву містить частки провідних матеріалів, наприклад вуглецю і графіту, а здрібнювання, подача й ущільнення відходів виробляються штоком пробивного преса з крайками, що ріжуть. Сутність винаходу пояснюється кресленням. На фіг. 1 представлений загальний вид пропонованої установки піролізу. Установка піролізу містить реактор 1, виконаний із заточеної знизу сурми ( камери) 2, установленої зверху склянки 3 і сопла виходу вуглецю і водню 4 утримує пласт розплаву речовин 5, який містить частки вуглецю і графіту, електроди 6 і пробивний прес 7 зі штоком 8 із крайками, що ріжуть, 9 для одночасного здрібнювання, подачі й ущільнення відходів бункера 10 і патрубка вводу повітря 11. Робота піролізной установки здійснюється таким чином. Вхідна сировина, у якості які використовуються, промислові, побутові відходи чи вугілля з бункера, ріжуться на пластини, подрібнюються крайками, що ріжуть, пресуються і завантажуються пуансоном у камеру реактора. Сортування, сушіння і дроблення сировини не потрібні. Розігрів і нагрівання реактора роблять за рахунок струмів у шар у шлаку з добавками графіту і вуглецю між електродами. Надалі установка працює автономно. Температурний режим підтримується за рахунок внутрішнього окислювання в розплаві солей частини газу і коксу, що виділяються при піролізу. Повітря подається через патрубок 11. При повному окислюванні вуглецю в розплаві 95% хімічної енергії палива використовується на нагрівання розплаву і відходів. Тобто кпд і швидкість піролізу збільшуються до 10 разів, у порівнянні з відомими установками. Відповідно зменшуються маса габаритні характеристики і вартість установок. Усе це тепло відбирається теплопровідністю на одержання парі в розплаві й у змійовиках, установлених на корпусі установки (не показано), а передача тепла теплопровідністю солі в сотні разів вище, ніж конвекційним нагріванням повітря. Тобто кпд підвищується в два рази. Відходи в реакторі прогріваються зверху до 1000°С і до 3000°С у центрі розплаву. У розплаві, відбувається піроліз твердих побутови х відходів, тобто відбувається руйнування структури сировини і його розкладання на вуглець і водень, за рахунок впливу на кожну молекулу по всьому обсязі речовини температури, електрохімічних і хімічних каталізаторів. Гази, вуглець і парі води барботіруют через розплав. При цьому розкладаються до елементарних складових і шкідливі речовини, що залишилися. Водень і вуглець спливають нагору і через сопло віддаляються в чи баки спалюються. Шлак осідає на стінках камери і на дні і служить вогнетривом. За рахунок рівномірного нагрівання і тільки в обсязі розплаву твердих побутови х відходів у розплаві при температурі 850-3000°С, практично не утворяться шкідливі речовини - сірководень, двооксині. Для додаткового очищення до складу легкоплавкої речовини в реактор введені обпилювання активних речовин і каталізаторів, наприклад, бокситу, заліза й окислів, що утворять хлориди і сульфіди металів. Уводяться також чи крейда вапняк. Практично немає необхідності їхнього введення, тому що в складі твердих побутових відходів присутні металеві банки й ін. брухт, будівельна штукатурка, а розплави багатьох солей розчиняють метали. При застосуванні суміші солей з металами й окислами солей на порядок збільшується швидкість нагрівання і передачі тепла ТБО в порівнянні з відомими установками піролізу типу Торакс, Пьюрокс, Лангард і ін., причому одночасно з піролізом відбувається очищення від шкідливих речовин. Відповідно збільшуються продуктивність установок піролізу і зменшуються маса габаритні характеристики і вартість. Зменшення температури нагрівання корпуса до 800-1000 дозволяє виготовляти надійні малогабаритні промислові установки при зменшенні до 10 разів їхньої вартості. Солі й окисли прискорюють розкладання вугілля за рахунок упровадження К, Са в межбазисные грати графіту, зменшують енергію зв'язку і служать каталізатором горіння вуглецю і СО. Наприклад, СаСО3 прискорює швидкість їхнього горіння в 7 разів, NaCl у 3 рази. Пари води також служать каталізатором горіння. Без пара води оксид вуглецю не горить. За таких умов у зоні окислювання розвиваються високі температури і тиски. Швидкістю горіння легко керувати. Наприклад, уведення 1% чи йоду його солей зменшує швидкість окислювання в 100 разів. При повному окислюванні вуглецю і водню установка експлуатується в замкнутому режимі роботи. Піролізні установки можуть установлюватися безпосередньо на борті транспорту, а їхні двигуни при цьому працюють від будь-якого виду палива. Установка ПК 1, розміром з цебро дозволяє одержати з відходів, водень і синтез газ у кількості достатнім для роботи легкового автомобіля. При застосуванні ПК для забезпечення паливом двигунів автомобілів, тракторів, літаків вони стають абсолютно пожаро безпечними, тому що у секунди з ТБО виділяються грами водню і вуглецю, що при вибуху не можуть заподіяти шкоди транспортному засобу. Комплекс не чуттєвий до хімічного і тепло фізичного складу сировини. Сортування не потрібно. Працює і на рудах і на отрута хімікатах і на вугільній породі і на сланцях і на токсичному паливі. Одночасно при роботі може відновлювати метали, миттєво плавити алюміній, плавити, гартувати і нагрівати для вигину стекло, запікати кераміку, виробляти до 50% по масі чи коксу активованого вуглецю, вапно і цемент, одержувати пара з температурою 1000°С, одержувати недосяжні для хімічних палив температури і тиску. Фізико-хімічні процеси, що відбуваються в реакторі пропонованої піролізної установки дозволяють перетворити шкідливі речовини, наприклад, сірководень і хлор в екологічно безпечні з'єднання і чисту сірку і довести викиди в атмосферу до необхідних ГОСТ. Склад газоподібних продуктів і коксу відповідає екологічним вимогам і припустимим концентраціям. Результати іспитів продукції піролізної установки приведені нижче. 1. Технічний аналіз технічного вуглецю отриманого при газифікації відходів гуми, (%): волога аналітична, Wa - 0,6; Зольність, Аa - 6,7. Зміст загальної сірки, Sat - 0,93; Вихід летучи х речовин, Vd - 2,7. Вуглець, Сd - 90,7. Водень, Ηa - 0,62. Кисень + азот, (O+N)dd - 0,05, теплота згоряння. Вища, Qsdaf 7760ккал/кг (32,47 МДж/кг). Нижча, Qir - 7150ккал/кг (29,95 МДж/кг) Результати аналізу складу газу: Водень - 40%, метан - 42%, CO - 15%, азот - 2%, інше - домішки.