Спосіб переробки органічних побутових та промислових відходів методом високотемпературного піролізу

Реферат: Спосіб переробки органічних побутових та промислових відходів в твердопаливному апараті для високотемпературного піролізу включає сушіння сировини, нагрівання її в завантажувальній камері до температури деструкції, нагнітання первинного повітря в цю камеру, відведення піролізних газів через пальниковий пристрій в зону горіння між пальниковим пристроєм та полум'яуловлювачем. В завантажувальній камері підтримують інтенсивне горіння нижніх шарів сировини, органовмісну сировину нагрівають до температури 850-1100 °C. Вторинне повітря збагачують озоном, далі через принаймні один відповідний канал пальникового пристрою збагачене озоном вторинне повітря подають в ядро полум'я згоряння піролізного газу, спалювання піролізного газу з температурою 1200-1800 °C. UA 101275 U (54) СПОСІБ ПЕРЕРОБКИ ОРГАНІЧНИХ ПОБУТОВИХ ТА ПРОМИСЛОВИХ ВІДХОДІВ МЕТОДОМ ВИСОКОТЕМПЕРАТУРНОГО ПІРОЛІЗУ UA 101275 U UA 101275 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до термічних способів утилізації/переробки органовмісної сировини, такої як дерево (дрова, обрізки), відходи деревини (тріска, стружка, тирса), відходи меблевого виробництва (ДВП, ДСП, фанера), відходи швейного та взуттєвого виробництв (тканини, шкіра), брикети тирси, залізничні шпали, куски пластикових матеріалів, автомобільні шини та інше органічне паливо з метою отримання теплової енергії, і може знайти застосування в теплоенергетиці, комунальному і сільському господарстві, лісопереробній, хімічній, швейній, автотранспортній та інших галузях промисловості, а також знайти застосування для обігріву житлових і промислових приміщень та постачання гарячої води для побутових цілей. З рівня техніки відомий спосіб піролізу шин, які обробляють цілими або порізаними на великі шматки непрямим нагріванням до температури 200-1000 °C, переважно до 300-800 °C, у піролізаторі, що має форму горизонтального каналу, в який шини завантажують рухомими вагонетками. Під час нагрівання шини піролізуються і утворюються піролізний газ і пари мінеральної олії, що виносяться піролізним газом, а також твердий вуглець. Процес обіймає три стадії: нагрівання шин, власне піроліз і охолодження отриманого твердого вуглецю. Непряме нагрівання здійснюють гарячими топковими газами, утвореними під час згоряння частини піролізного газу. Отримані піролізні гази очищають від сульфур оксидів (Патент GB 2 303 859). Відомий ще один спосіб, згідно з яким автомобільні шини нагрівають до температури 600950 °C. Піролізні гази, отримані у процесі піролізу, охолоджують до температури 150-300 °C і після охолодження розділяють на два струмені. Один з цих струменів додатково охолоджують до температури 80-100 °C, в результаті частина мінеральних олій, що міститься у цьому струмені, конденсується, після чого цей струмінь змішують з іншим, неохолодженим струменем піролізних газів. Отримані гази спалюють, причому лише частину гарячих топкових газів використовують для піролізу, і гази після охолодження очищають від сульфур оксидів і виводять в атмосферу (патент України на винахід № 89534). Недоліком вказаних способів є висока енергоємність процесів, складність технологічного обладнання процесу утилізації побутових та промислових відходів, необхідність додаткової фільтрації продуктів деструкції органовмісної сировини та продуктів згоряння піролізних газів. В основу корисної моделі поставлена задача удосконалення способу піролізу органічних побутових та промислових відходів, в якому за рахунок введення нових операцій та їх послідовності, підвищується ефективність процесу утилізації різних органовмісних речовин, значно зменшується кількість шкідливих викидів в атмосферу незалежно від виду та стану цих речовин та підвищення ефективності використання енергії під час цієї утилізації. Поставлена задача вирішується запропонованим способом переробки органовмісної сировини в твердопаливному апараті для високотемпературного піролізу, що включає сушіння сировини, нагрівання її в завантажувальній камері до температури деструкції, нагнітання первинного повітря в цю камеру, відведення піролізних газів через пальниковий пристрій в зону горіння між пальниковим пристроєм та полум'яуловлювачем, згідно з корисною моделлю, в завантажувальній камері підтримують інтенсивне горіння нижніх шарів сировини, органовмісну сировину нагрівають до температури 850-1100 °C, вторинне повітря збагачують озоном, далі через принаймні один відповідний канал пальникового пристрою збагачене озоном вторинне повітря подають в ядро полум'я згоряння піролізного газу, спалювання піролізного газу з температурою 1200-1800 °C, при цьому продукти згоряння піролізного газу рівномірно розподіляється в зоні спалювання піролізного газу, а далі подається до теплообмінника через принаймні один відповідний канал, який утворюється завдяки суміщенню пальникового пристрою та полум'яуловлювача. Реалізація способу здійснюється наступним чином: Через засоби завантаження палива в завантажувальну камеру піролізного апарата закладають і запалюють стартове паливо в режимі прямого горіння, наприклад дрова, при цьому може відбуватися як природний доступ повітря, так і нагнітання в зону горіння первинного повітря. Після розпалювання палива до жару та прогріву завантажувальної камери закладають основне паливо, закривають камеру, а апарат переводять в режим піролізу палива з температурою 850 °C-1100 °C. У процесі горіння паливо газифікується, перетворюючись у піролізний газ, який далі проходить через пальниковий пристрій. Одночасно за допомогою засобу подавання вторинного повітря та через відповідні канали пальникового пристрою в зону догоряння подають вторинне повітря, яке збагачене озоном завдяки засобу генерації озону. Після цього піролізний газ догорає в зоні між пальниковим пристроєм та полум'я уловлювачем з температурою 1200 °C-1800 °C. Продукти згоряння піролізного газу через канали, які утворені завдяки суміщенню напівкруглих канавок пальникового пристрою та полум'яуловлювачем, рівномірно проходять та заповнюють камеру догоряння та далі подаються на теплообмінник, максимально віддаючи тепло, а далі - у димохід. 1 UA 101275 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Первинне та вторинне повітря подають в апарат окремими засобами нагнітання повітря. Таке рішення дозволяє забезпечити оптимальний режим керування піролізом, досягаючи максимального повного піролізу незалежно від типу та складу палива, а також процесом догоряння піролізного газу. Додавання озону у вторинне повітря, яке подають в ядро полум'я піролізного газу, забезпечує максимальне згоряння піролізного газу при температурі 12001800 °C. Приклад: При утилізації автомобільних шин основними компонентами високотемпературного піролізу є: метан (СН4) - до складу якого входить 75 % вуглецю і 25 % водню; вуглець (Сажа), теплота згоряння якого є 34,1 МДж/кг; 3 3; водень - теплота згоряння 10,8 МДж/м або 2579 ккал / м 3 оксид вуглецю (СО) теплота згоряння 13250 кДж/м з температурою горіння від 1600 до 1860 °C; бензин - 42 МДж/кг при щільності 0,75 кг/л; дизельне паливо - 36,12 М Дж/л; мазут - 39-40 МДж /кг (9400-9600 ккал/кг); масова частка сірки не більше - 1,5 %. Під час допалу піролізних газів, що утворюються при термічному розкладанні гуми з температурою понад 1100 °C, відбувається знешкодження вихідних димових газів від таких отруйних речовин як хлорований діоксин і фуран, створюється умови для повного згоряння каучуків гуми без виділення токсичних органічних речовин. Також при підвищенні температури піролізу спостерігається різке зменшення виходу твердого залишку, при цьому збільшується вихід газоподібних продуктів. Підвищення температури призводить до зменшення вмісту окису і двоокису вуглецю, при цьому збільшується концентрація водню і метану. Крім метану в газі міститься ряд граничних вуглеводнів - нижчих гомологів метану. З підвищенням температури зменшується щільність газу, що пояснюється збільшенням вмісту в ньому таких легких компонентів як метан і водень, при цьому підвищується і теплота згоряння газу, досягаючи при температурі реакції 525 °С 3 теплоти згоряння - 56,8 МДж/м . Цим способом можна утилізувати дерево (дрова, обрізки), відходи деревини (тріска, стружка, тирса), відходи меблевого виробництва (ДВП, ДСП, фанера), відходи швейного та взуттєвого виробництв (тканини, шкіра), брикети тирси, залізничні шпали, куски пластикових матеріалів, автомобільні шини та інше органічне паливо. Зазначені особливості способу забезпечують підвищення температури піролізу та температури згоряння піролізного газу, підвищення ефективності процесу утилізації органічних речовин, значне зменшення кількості шкідливих викидів в довкілля незалежно від виду та стану цих речовин та підвищення ефективності використання енергії під час цієї утилізації. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ Спосіб переробки органічних побутових та промислових відходів в твердопаливному апараті для високотемпературного піролізу, що включає сушіння сировини, нагрівання її в завантажувальній камері до температури деструкції, нагнітання первинного повітря в цю камеру, відведення піролізних газів через пальниковий пристрій в зону горіння між пальниковим пристроєм та полум'яуловлювачем, який відрізняється тим, що в завантажувальній камері підтримують інтенсивне горіння нижніх шарів сировини, органовмісну сировину нагрівають до температури 850-1100 °C, вторинне повітря збагачують озоном, далі через принаймні один відповідний канал пальникового пристрою збагачене озоном вторинне повітря подають в ядро полум'я згоряння піролізного газу, спалювання піролізного газу з температурою 1200-1800 °C, при цьому продукти згоряння піролізного газу рівномірно розподіляється в зоні догоряння піролізних газів завдяки принаймні одному відповідному каналу, який утворюється шляхом суміщення пальникового пристрою та полум'яуловлювача, а потім продукти згоряння піролізного газу подають на теплообмінник. 55 Комп’ютерна верстка Д. Шеверун Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 2