Спосіб переробки твердих відходів
Номер патенту: 55006
Опубліковано: 25.11.2010
Автори: Афанасьєва Наталья Алєксандровна, Афанасьєв Дмитро Олександрович, Афанас'єв Олександр Борисович
Формула / Реферат
1. Спосіб переробки твердих відходів, при якому відсортовані відходи ущільнюють, завантажують у піролізний реактор, розігрівають під час постійного перемішування і пересування в його корпусі з отриманням, шляхом піролізу без доступу вільного кисню, газоподібних і твердих продуктів піролізу, вивантаження твердих продуктів з протилежного від завантажуваного кінця реактора, у зоні найбільшого скупчення матеріалу, і відведення піролізного газу крізь тяговий газовивідний канал, який відрізняється тим, що в зоні вивантажування отримані продукти піролізу класифікують, шар твердого грудкоподібного вуглецю, що не цілком пройшов газифікацію, просипається у шахту термічного реактора на допалювання, при цьому розігріті до 850 °С - 1000 °С відхідні гази з термічного реактора направляють крізь шар твердого грудкоподібного вуглецю до піролізного реактора двома течіями, одну з течій направляють зовні під корпус піролізного реактора для підігрівання піролізного реактора, а другу - у середину корпусу крізь зону вивантаження твердих продуктів для догазифікації матеріалу при температурі 650 °С - 850 °С.
2. Спосіб переробки твердих відходів за п. 1, який відрізняється тим, що течія, яку направляють зовні під корпус піролізного реактора, та течія, яку подають у середину корпусу крізь зону вивантаження вуглецю, мають співвідношення 10:4.
3. Спосіб переробки твердих відходів за п. 1, який відрізняється тим, що у придонній зоні термічного реактора здійснюють екзотермічну реакцію горіння вуглецю в середовищі кисню при температурі горіння 1500 °С - 2000 °С.
Текст
1. Спосіб переробки твердих відходів, при якому відсортовані відходи ущільнюють, завантажують у піролізний реактор, розігрівають під час постійного перемішування і пересування в його корпусі з отриманням, шляхом піролізу без доступу вільного кисню, газоподібних і твердих продуктів піролізу, вивантаження твердих продуктів з протилежного від завантажуваного кінця реактора, у зоні найбільшого скупчення матеріалу, і відведення піролізного газу крізь тяговий газовивідний канал, який відрізняється тим, що в зоні вивантажування отримані продукти піролізу класифікують, шар твердого грудкоподібного вуглецю, що не U 2 (19) 1 3 екологічно небезпечні важкі метали й інші продукти згорання, це негативно впливає на навколишнє середовище і на саму людину. Крім того, до недоліків описаного способу, що обраний за аналог і описаний вище, відноситься наявність великої кількості регульованих основних технологічних параметрів (регулювання подачі порції повітря для спалювання матеріалу, регулювання подаваного повітря в кожну із зон скупчення відходів за всією довжиною корпуса, організація спрямованого дуття під шар, регулювання температурного поля у реакторі при спалюванні відходів), що негативно впливає на протікання технологічного процесу. Відомий також спосіб переробки твердих відходів, який описаний в патент Німеччини № 4329871 /93429871/, С 10 В 53/00, від 03.09.93. Для реалізації способу використовується високотемпературна піролізна установка (реактор). Спосіб переробки твердих відходів характеризується тим, що відходи ущільнюють, завантажують у піролізний обертовий реактор за допомогою шнекового завантажника. Під час постійного перемішування і пересування матеріалу в корпусі його нагрівають за допомогою нагрівальних трубок, що встановлені біля внутрішніх стінок корпуса. Шляхом високотемпературного піролізу отримують газоподібні і тверді продукти піролізу. Тверді продукти вивантажують, а піролізний газ відводять крізь тяговий газовивідний канал. До недоліків даного способу є те, що в початковий період піроліза під час надходження матеріалу до попередньо розігрітого корпуса він оплавляється в зоні звуженого входу, при цьому утворюються спечені неоднорідні шматки, які приймають участь в подальшому технологічному процесі, ускладнюють не тільки переміщення матеріалу, але й процес терморозігріву. По вказаним причинам відбувається негативне коректування подальшого процесу термічного розкладання матеріалу, його тління і плавлення, у зоні піроліза. У зв'язку з цим не усі компоненти відходів розплавляються, це порушує переміщення матеріалу, стабільність протікання процесу піроліза з безперебійним плавленням матеріалу і дестабілізує процес у цілому. Таким чином, хід процесу піроліза не є стабільним, тому що не забезпечене безперебійне тління різнорідних компонентів відходів без підвищення процесу окислювання. Газоподібні продукти піроліза, що виводяться з реактора, у неповній мері придатні для подальшого використання, оскільки містять домішки олій, вологи, окислювачів і токсичних з'єднань. Крім того, для знищення відходів у технології для застосування високотемпературного піролізу необхідно постійно підтримувати високу температуру у реакторі, що обумовлює значне споживання теплової енергії, та така технологія не є безпечною. В якості прототипу обраний спосіб переробки твердих відходів, при якому відсортовані відходи ущільнюють, завантажують у піролізний реактор, розігрівають під час постійного перемішування і пересування в його корпусі з отриманням, шляхом низькотемпературного піролізу без доступу вільно 55006 4 го кисню, газоподібних і твердих продуктів піролізу, вивантаження твердих продуктів з протилежного від завантажуваного кінця реактора, у зоні найбільшого скупчення матеріалу, і відведення піролізного газу крізь тяговий газовивідний канал (деклараційний патент України на корисну модель № 13082, F 23G 5/00, С 10 В 53/00 , 19.09.2005р.). У реакторі під час низькотемпературного піроліза підтримується порівняно невелика температура (300-450 °С), а нагрівальні трубки, що є в корпусі реактора, мають температуру до 1000 °С. Головним недоліком є те, що під час використання низькотемпературного піролізу не є стабільним хід процесу щодо знищення відходів, не забезпечене безперебійне плавління всіх без винятку неорганічних компонентів без підвищення температурного потенціалу. Для покращення технологічного процесу передбачається підняття температури до 1000°С нагрівальних трубок та створення умов для активного струму і забезпечення безпеки протікання процесу розкладання матеріалів (відходів). Для цього ізолюють електронагрівники від продуктів піроліза з одночасним їхнім контактом з вогненим каталізаторним корпусом трубки і за рахунок зовнішнього електроз'єднання з джерелом струму. Та ці міри не тільки ускладнюють конструкцію установки, але і ефективність процесу становлять у залежність від цих обставин. В основу корисної моделі поставлена задача: підвищення ефективності здійснення процесу піролізу і підвищення безпеки роботи та енергозбереження. Поставлена задача досягається тим, що удосконалено спосіб переробки твердих відходів, при якому відсортовані відходи ущільнюють, завантажують у піролізний реактор, розігрівають під час постійного перемішування і пересування в його корпусі з отриманням, шляхом низькотемпературного піролізу (без доступу вільного кисню) газоподібних і твердих продуктів піролізу. Вивантаження твердих продуктів здійснюють з протилежного від завантажуваного кінця реактора, у зоні найбільшого скупчення матеріалу, а відведення піролізного газу - крізь тяговий газовивідний канал. В зоні вивантажування отримані продукти піролізу класифікують. Шар твердого грудкоподібного матеріалу (вуглець), який не цілком пройшов газифікацію, просипається (надходить) у шахту термічного реактора на допалювання, при цьому розігріті до 850 °С – 1000 °С відхідні гази з термічного реактора направляють крізь шар твердого грудкоподібного матеріалу до піролізного реактору двома течіями, одну з течій направляють під корпус піролізного реактора для підігравання піролізного реактора, а другу- у середину корпусу крізь зону вивантаження твердих продуктів для догазифікації матеріалу і підіймання температури в його корпусі до 650°С 850°С, причому течії мають відповідне співвідношення 10:4. У придонній зоні термічного реактору 2 здійснюють екзотермічну реакцію горіння вуглецю в середовищі кисню при температурі горіння 1500 °С - 2000 °С. В результаті протікання технологічного процесу, здійснюється регенерація теплової енергії, яка використовується для підігравання піролізного 5 реактора та сприяє якісному плавлінню матеріалу, покращує газовиділення, тим самим підвищується ефективність протікання піролізу. Крім того, піроліз протікає при мінімальному процесі окислювання. В корисній моделі, яка заявляється, усунуті небезпечні операції щодо розігріву піролізного реактора. Спосіб переробки твердих відходів пояснюється креслення, де схематично зображена установка для знищення відходів, в якій він використовується. До складу установки для знищення відходів входять піролізний 1 і термічний (високотемпературний) 2 реактори. Піролізний реактор 1 установлений на опорних роликах 3 і постійно знаходиться в обертовому русі. Ректор 1 установлений похило до обрію. За рахунок зміни швидкості обертання та його нахилу регулюється швидкість пересування відходів, що переробляються, наприклад пірокарбону. Термічний реактор 2 установлений під піролізним реактором 1 в зоні вивантажування твердих продуктів піролізу (у зоні найбільшого скупчення матеріалу). В його шахті є придонна зона для допалювання твердого грудкоподібного матеріалу, що не цілком пройшов газифікацію під час піролізу, та є патрубок 4 для відведення шлаку. Відсортовані відходи (пірокарбон) завантажують через бункер 5 пресованими в піролізний реактор 1 для здійснення піролізу без доступу вільного кисню, для цього їх розігрівають будь яким нагрівачем під час постійного перемішування. Для розігріву реактора 1 може надаватися природний газ і кисень у придонну зону реактора 2. Як тільки реактор 1 нагрівається до початку процесу піроліза, подача природного газу і кисню припиняється. В зоні вивантажування а отриманні продукти піролізу класифікують, шар твердого вуглуцю, що не цілком пройшов газифікацію під час піролізу, просипається у шахту термічного реактора 2 на допалювання. Гази, що відходять під час горіння, піднімаються нагору і догазіфіковують матеріал, що знаходиться у верхній частині термічного реактора 2, охолоджуються під час протікання цього процесу до температури 1000 °С. 55006 6 Гарячі (850°С - 1000°С) відхідні гази з термічного реактора 2 направляють крізь шар твердого грудкоподібного матеріалу до піролізного реактору 1 двома течіями. Одну з течій направляють під корпус піролізного реактора 1 (зона в) для підігравання піролізного реактора. Корпус піролізного реактору 1 зовні повністю омивається гарячими вихідними газами цієї течії. Другу течію впускають у середину корпусу крізь зону вивантаження п шару твердих продуктів для їх догазіфікації, попадає усередину піролізного реактора 1, підіймає температуру до 750 °С -850 °С . Експериментально встановлені найбільш ефективні для технологічного процесу порції течії, які характеризуються співвідношенням однієї течії до другої, як 10:4. В результаті цього в піролізному реакторі створюються сприятливі температурні умови для піролізу - температура коливається від 100 °С (у місці завантаження відходів) до 700-850 °С (у місці вивантаження твердого продукту). Та у придонній зоні термічного реактору 2 здійснюють екзотермічну реакцію горіння вуглецю в середовищі кисню при температурі горіння 1500 °С – 2000 °С. Гази, що відходять під час горіння, піднімаються нагору і догазіфіковують матеріал, що знаходиться у верхній частині термічного реактора 2, охолоджуються під час протікання цього процесу до температури 1000 °С. Поверхня раектору 1 нагрівається, та поступово підвищується температура в корпусі піролізного 1 реактора 100 °С – 600 °С -850 °С. Діоксид вуглецю, що утворюється від горіння вуглецю в середовищі кисню, проходячи крізь шар вуглецю, перетворюється в оксид вуглецю-пальний газ, тим самим підвищується загальна калорійність одержуваного газу. Отриманий газ направляють на господарські нужди. У такий спосіб досягається стабільний хід процесу піроліза, тому що забезпечено послідовне безперебійне плавлення різнорідних компонентів відходів з мінімальним окислюванням. Виведені з реактора 1 високоякісні газоподібні продукти піроліза придатні для безпосереднього використання у виробництві, незалежно від складу відходів. Стихійні газові викиди відсутні. 7 Комп’ютерна верстка Д. Шеверун 55006 8 Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601
ДивитисяДодаткова інформація
Назва патенту англійськоюMethod for processing solid wastes
Автори англійськоюAfanasiev Dmytro Oleksandrovych, Afanasieva Natalia Aleksandrovna, Afanasiev Oleksandr Borysovych
Назва патенту російськоюСпособ переработки твердых отходов
Автори російськоюАфанасьев Дмитрий Александрович, Афанасьева Наталья Александровна, Афанасьев Александр Борисович
МПК / Мітки
МПК: F23G 5/00, C10B 53/00
Мітки: твердих, спосіб, переробки, відходів
Код посилання
<a href="https://ua.patents.su/4-55006-sposib-pererobki-tverdikh-vidkhodiv.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Спосіб переробки твердих відходів</a>
Попередній патент: Піролізна установка
Наступний патент: Лінія для переробки твердих відходів типу побутових чи промислових
Випадковий патент: Пляшка для розливу рідини