Установка шахтного типу для утилізації твердих побутових і промислових відходів з внутрішнім допалюванням

Установка шахтного типу для утилізації твердих побутових і промислових відходів з внутрішнім допалюванням, що має дві теплообмінні камери, перша - для нагріву повітря до температур 700...850°С, яке подається в зону горіння через сопла, які розташовані в центрі поду реактора, 3 13410 4 Однак відома сукупність ознак не дозволяє в установці передбачено конденсатор, у якому з досягнути необхідного технічного результату, а газу виділяються волога і смола. Це обладнання є саме: коштовнім та енергоємним що значно збільшує - на охолодження піролізного газу від темпевартість і складність самої установки. Сконденсована вода та смолка потребують очищення, це ратур 850 до 200-250 необхідно велика кількість знов потребує спеціальне обладнання енергії та охолоджувача (води), але для його також необхідкошти на їх виготовлення і обслуговування. ні теплообмінники, або градирні. Теплообмінник - Наявність значної кількості обслуговуючого для охолодження піролізного газу це досить велиобладнання потребує спеціальної апаратури, що ка споруда з складним і дорогим устаткуванням та також є недоліком, бо вона, в свою чергу, потребує обслуговуванням кошти для обслужуючого персоналу. - к недолікам відноситься те, що піролізні гази - Але найбільш суттєвим недоліком є те що відводяться патрубками які проходять крізь чотири рух відходів в реакторі зверху - вниз, а газу навпаметалеві стінки, але при нагріві, вони розширюки, тобто одночасно йде процес сушки, низькотемються в залежності від температури на різну велипературний, середньотемпературний та високотечину, тому ці патрубки будуть зламані. мпературний піроліз. При цьому, найбільш нагрітій - отриманий піролізний газ має низьке теплотгаз проходить по висоті весь реактор, отож охоловорення і на його спалювання необхідні спеціальні дження проходить повільно особливо в інтервалі пальники у яких газ заздалегідь нагрівається, тобто на його утилізацію потрібне спеціальне облад700-200 С. В результаті цього піролізний газ вміснання, обслуговування, площу, та інше. тить суміш газових фаз усіх продуктів, які долучені - відома установка по сухому піролізу відходів послідовно на різних рівнях по висоті реактора. В повинна знаходитися коло котельних або інших тому числі і важкі вуглеводи (C20 Н12 - бензапірен) установок, де є можливість використовувати оденапівзруйновані галогеноорганічні поєднання (діоржаний газ. Але це може бути як окремий випадок ксани), пари відновлених тяжких легкоплавких меі не може використовуватися самостійно в автоноталів (Zn. Cd). Доцільно при цьому привести, що мному режимі умовами їхнього утворення і виділення є: - наявність значної кількості обслуговуючого - низькі температури нагрівання або горіння обладнання потребує спеціальної апаратури, що матеріалу, при яких утворяться продукти неповнотакож є недоліком, бо вона, в свою чергу, потребує го згоряння; кошти для обслужуючого персоналу. - недолік кисню (менш 8,0%), при якому відбуВ основу корисної моделі поставлена задача ваєтеся термічний вплив на оброблюваний матеудосконалення установки для здійснення безпереріал; рвного процесу піроліза вуглеводних твердих по- недолік часу (менш 2с) впливу при темперабутових і промислових відходів методом сухого турі нагрівання більш 850 С на молекулярні зв'язпіроліза, у якій за рахунок зміни конструкції забезки цих речовин з метою їхнього руйнування. печується можливість уникнення забрудниня проТобто умови повністю співпадають з роботою дуктів пролізу діоксанами, смолкою, фуранами та реактора. Ці домішки є найбільш шкідливими для водою, підігріву повітря для спалювання коксового людини і в багатьох розвитих країнах світу були залишку до температур понад 800 С, без зовнішзакриті підприємства по знищенню побутових віднього пристрою, регулювання температурного реходів. З цієї точки зору така установка повинна жиму процесу піроліза і повна ізоляція навколишбути заборонена. нього середовища від виходу димових газів з Поставлена задача досягається тим, що устатопкового простору реактора. новка має дві внутрішні теплообмінні камери. ПеОднак відома сукупність ознак не дозволяє рша камера для відводу суміші продуктів згорання досягнути необхідного технічного результату, а коксового залишку і піролізного газу, утворена косаме: рпусом реактора та корпусом повітроводу. Друга - Несиметричне температурне поле навколо камера потрібна для підводу повітря в зону горіння швельшахте через однобічне підведення повітря коксового залишку і газової суміші. Камери сполуна горіння коксового залишку, а також відкритий чаються через металеву перегородку. Продукти отвір жужільної льотки, через яке виходить частигоріння обігрівають реактор і нагрівають повітря. на димових газів у навколишнє середовище. Повітровід починається зверху штуцером для під- Зовнішній нагрів повітря в теплообміннику від воду повітря від вентилятора, колектора, далі пропродуктів згорання, який подається в зону паління, ходить вздовж реактору, під горном і закінчується при цьому максимально можлива температура кільцевим соплом який знаходиться в верхній частині вертикального водяного шлюзу для стікання може бути не більш 300 С бо значна кількість тепрідкого мінерального залишку. Продукти піролізу, ла продуктів згорання пішла на нагрів відходів в які утворилися в реакторі примушені проходити реактору для процесу їх піролізу. Крім того, при скрізь розжарений коксовий залишок тому, що витранспортуванні гарячих газів (повітря та диму) по хід піролізного газу і продуктів горіння коксівного зовнішнім трубам втрачається частина тепла, тобзалишку відбувається через сопло яке розташовато додатково знижується їх тепло. Використане не між горном і реактором. Між першою і другою зовнішніх теплообмінників, особливо колі вони камерою в районі виходу суміші продуктів горіння і обладнані газовими горілками, суттєво ускладнює піролізного газів з реактора розташовані щелинне конструкцію установки взагалі і її вартість в зокресопло через яке частина нагрітого повітря потрапма. ляє в першу камеру і сприяє допаливаню піроліз- Наявність баласту в вигляді пару та смолки в ного газу з виділенням тепла. Це тепло сприяє піролізном газу істотно знижує його вартість, тому 5 13410 6 підвищенню температури в реакторі, прискоренню галі відсутні такі компоненти як діоксини, смолка, процесу піроліза і загальному підвищенню ступеня фурани, таким чином продукти піролізу є безпечні. використовування устаткування в цілому. ДогоТак як передача тепла на піроліз йде крізь мерання піролізного газу в об'ємі установки сприяє талеву стінку, тобто не в об'ємі, то на швидкість та значному зниженню шкідливих речовин в вихідних повноту реакції має великий вплив теплопровідгазах і може використовуватися автономно. ність відходів. Але теплопровідність відходів дуже Суттєві ознаки відомого пристрою, які співпамала, на рівні теплоізоляції, тому при діаметрі дають з ознаками запропонованої корисної моделі: більш 450мм температури в центрі стовпа відходів 1. пристрій вертикального типу з двома теплов реакторі нижче ніж потрібна для процесу низькообмінними камерами; температурного піролізу. Отже, в зону горіння пос2. можливість відводити продукти піролізу четупає вуглецевий залишок сумісно з відходами і рез штуцери в нижній частини реактору, на рівні чим діаметр реактору більший тим більше відходів коксового залишку; попаде в зону горіння. Це явище украй небажано з 3. проводити внутрішнім теплообмінником набагатьох причин і основні з них це те, що темперагрів повітря, яке подається в зону горіння, продуктура в зоні горіння істотно знижується, отже, теплове навантаження на реактор знижується, швидтами горіння, до температур 700...850 С; кість, і повнота процесу піроліза знижується. 4. повітря подавати через сопла яки розташоАвтоматично це приводить до збільшення кількості вані в центру поду реактора; відходів в зоні горіння, подальше зменшення теп5. продукти горіння відводити з зони їх утволового навантаження зі всіма витікаючими наслідрювання через теплообмінний зазор який утвореками. При діаметрі реактора менше ніж 350мм ний стінкою реактора та повітряним теплообмінниможе відбуватися зависання відходів, особливо ком; якщо це відходи з крупними фрагментами або ті, 6. відводити розплав твердого залишку через що підплавляясь приварюються до стінок реактогидрозатвор який розташовано в центру поду. ра. Крім того, з досвіду встановлено, що при діаВідмітними від прототипу істотними ознаками метрі менше 350мм сили тертя об стінки реактора, корисної моделі є: перешкоджаючі руху відходів, тому швидкість опу1. вихід піролізного газу і продуктів горіння коскання відходів під власною вагою знижується ксівного залишку відбувається через щілисте горинастільки, що відходи починають горіти в зоні пізонтально розташоване в районі верхньої межі роліза, вигоряють і процес припиняється. зони горіння, сопло яке утворене зазором між стінРозташування повітряного сопла, яке утворекою реактора та горном; не зазором між низом стінки теплообмінника та 2. діаметр реактору дорівнюється 300-450мм; горном, між першою і другою камерою в районі 3. між першою і другою камерою в районі вивиходу суміші продуктів горіння і піролізного газів з ходу суміші продуктів горіння і піролізного газів з реактора, сприяє процесу допалюванням піролізреактора розташовані щілисте сопло, яке утвореного газу при цьому в зоні реакції розвивається не зазором між низом стінки теплообмінника та досить висока температура що перешкоджає втогорном, через яке частина нагрітого повітря потраринному утворенню таких сполучень як фурани і пляє в першу камеру; діоксини. Цьому ж сприяє надлишок кисню в газах, 4. догорання піролізного газу в об'ємі першої що відходять. камери установки. Реакція утворення піролізного газу є ендотерСукупність істотних властивостей винаходу є мічна тобто потребує теплову енергію. Коли цей необхідною і достатньою для усіх випадків, на які газ спалюють поза установкою то в тепловому поширюється область використання винаходу. балансі процесу необхідно цю частку тепла відняСуттєвими ознаками корисної моделі і технічти. В випадку коли піролізний газ спалюється в ним результатом - конструктивне удосконалення об'ємі першої камери установки, тепловий баланс установки для здійснення безперервного процесу поповнюється теплової енергією від спалювання піроліза вуглеводних твердих побутових і промиспіролізного газу і установка в цілому значно підлових відходів методом сухого піроліза, з внутрішвищує свою продуктивність і коефіцієнт корисної нім допалюванням піролізного газу у якій за рахудії. нок зміни конструкції забезпечується можливість, Допалювання газу в установки значно знижує підвищення теплового навантаження реактору, навантаження на навколишнє середовище, що в підвищення ступеня використовування теплоти свою чергу дає можливість експлуатувати її в авреакцій в роботі установки, зниження екологічного тономному режимі, тобто така установка є більш навантаження на навколишнє середовище, а тауніверсальна ніж відомі. кож можливістю роботи установки в автономному На фігурі схематично наведений поперечний режимі існує причинно-наслідковий зв'язок. Поясрозріз установки шахтного типу для утилізації твенюється цей зв'язок наступними доказами. рдих побутових і промислових відходів з внутрішСпільний вихід піролізного газу і продуктів гонім опалюванням. Установка має реактор 1 в виріння коксівного залишку що відбувається через гляді швельшахти де йде процес сухого піролізу, щілисте горизонтально розташоване в районі вертеплообмінник 2 де проходять продукти горіння які хньої межі зони горіння сопло, яке утворене зазовідають тепло реактору та повітрю, теплообмінник ром між стінкою реактора та горном, сприяє тому, 3 де проходить повітря на горіння яке нагрівається що всі органічні речовини, завдяки високої темпевід продуктів горіння, теплоізоляція 4, штуцер для ратури, розпадаються на складові частини, тобто подачі повітря 5, вихід продуктів горіння 6, пристопри високій температури в продуктах піролізу взасування для примусової подачі відходів 7, бункер 7 13410 8 для прийняття відходів 8, колектор 9 для виходу шіння з виділенням пари, у середній зоні вихід продуктів горіння, щілисте горизонтально розталетучих складових та піролізний смолки і в нижній шоване в районі верхньої межі зони горіння, сопло зоні утворюється коксовий залишок. Завдяки прияке утворене зазором між стінкою реактора та горстроєві для примусової подачі відходів 7, створюном 11, повітряне сопло 10, яке утворене зазором ється газонепроникна пробка в лейці прийомного між низом стінки теплообмінника та горном, для бункера. Пар і летучі складових відходів проходять виходу нагрітого повітря в зону допалюваня прочерез тверді складові вниз і через щілисте горизодуктів піролізу, сопла 12 для подачі нагрітого повінтально розплоджене в районі верхньої межі зони тря в зону горіння коксового залишку, горн 13, вергоріння кільцеве сопло 11 разом з продуктами готикальний канал 14 для виходу рідкого ріння коксового залишку попадають у теплообмінмінерального залишку та гідрозатвору, гидрозатник 2 де завдяки повітрю що подається через сопвор 15, мінеральний залишок 16. ло 10 починається допалюваня суміші піролізного Установка шахтного типу для утилізації твергазу та продуктів горіння коксового залишку. Тепло дих побутових і промислових відходів з внутрішнім реакції поповнює тепловий баланс установки в опалюванням працює наступним чином: цілому, а теплоізоляція 4 запобігає втратам цього На подину горна укладають пальний матеріал, тепла в навколишнє середовище не менш чим до наприклад дрова або кокс і розпалюють. Для підт1000 С. Таке нагрівання сприяє повному руйнуримки горіння включається надув повітря при цьованню молекул диоксинов і фуранів, крім того, му повітря через штуцер 5 проходить по теплообволога відходів, реагуючи з вуглецем коксового міннику 3 попадає в сопла 12 відкіля у залишку і піролізний смолки сприяють реакції гавертикальний канал 14. Завдяки гідрозатвору 15 зифікації з утворенням пальних компонентів CO і повітря піднімається нагору в зону горіння. ОдноН2. Процес роботи установки шахтного типу для часно починають робити завантаження відходів у утилізації твердих побутових і промислових відхоприйомний бункер 8. З прийомного бункера за додів методом сухого піроліза працює безупинно. помогою пристрою для примусової подачі 7 відхоТаким чином, запропонована корисна модель ди проходять у реактор 1. Одночасно включається забезпечує можливість для здійснення безперерввідсос продуктів горіння, що завдяки горизонтального процесу піроліза вуглеводних твердих побуно розплоджене в районі верхньої межі зони горінтових і промислових відходів методом сухого піроня, кільцеве сопло 11 евакуюються в порожнину ліза, у якій за рахунок зміни конструкції теплообмінника 2 відкіля попадають у кільцевий забезпечується можливість внутрішнього дополюколектор 9 і через штуцер 6 у навколишнє середовання продуктів піролізу і уникнення забруднення вище. При проходженні гарячих продуктів горіння продуктів піролізу діоксанами, смолкою, фуранами стінки теплообмінника 3 і стінки реактора 1 нагріта водою, додаткового підігріву повітря без зовніваються, і нагріте повітря збільшує фізичне тепло шнього пристрою, до температур понад 800 С для горіння відходів, починається процес піроліза, і спалювання коксового залишку, регулювання темпри повному завантаженні реактора і при його діпературного режиму процесу піроліза і повна ізоаметрі 350-450мм процес переходить у стаціонарляція навколишнього середовища від виходу заний режим. При нагріванні відходів без доступу бруднених шкідливими домішками піролізних газів. кисню відбувається послідовно у верхній зоні су 9 Комп’ютерна верстка А. Крижанівський 13410 Підписне 10 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