Установка для термохімічної переробки органічної сировини

1. Установка для термохімічної переробки органічної сировини, що містить термохімічний реактор з камерою газифікації, засіб для завантаження органічної сировини, блок підготовки газоподібного теплоносія, пристрій введення газоподібного теплоносія в камеру газифікації, систему розділення парогазової суміші вугле воднів на фракції та засіб для вивантаження вуглецевмісно U 2 (19) 1 3 36989 для вивантаження вуглецевмісного твердого залишку. Ефективність переробки органічної сировини в термохімічному реакторі залежить від багатьох факторів, зокрема, від рівномірності та повноти попереднього прогрівання сировини перед завантаженням у реактор, а також від рівномірності та повноти обробки сировини в реакторі. Аналіз технічних властивостей прототипу, обумовлених його ознаками, показує, що одержанню очікуваного технічного результату при використанні прототипу перешкоджають такі причини. Використання прототипу не дозволяє забезпечити рівномірне, повне та швидке попереднє прогрівання сировини після її завантаження у замкнутий об'єм камери, що розташована над реактором, а також рівномірну, повну та швидку обробку сировини в термохімічному реакторі газоподібним теплоносієм, що обумовлюється недостатнім розпушенням органічної сировини, яка перероблюється, безпосередньо в реакторі потоками газоподібного теплоносія, які спрямовані через порожнисті кільця знизу нагору за периферією завантажених у реактор відходів та не взаємодіють між собою. Крім того, використання прототипу не дозволяє забезпечити рівномірне нагрівання органічної сировини за всім об'ємом камери газифікації, оскільки через втрати теплоти крізь стінки камери газифікації відходи нагріваються біля її стінок менше, ніж всередині реактора. Пристрій за прототипом внаслідок створення в реакторі неоднакових умов для термохімічної переробки сировини характеризується низькою ефективністю переробки органічної сировини, при цьому отриманий твердий вуглецевмісний залишок характеризується низькою якістю, що обумовлюється незакінченістю процесів термохімічної переробки для всієї органічної сировини, яка знаходиться в реакторі, та його тривалим окислюванням на повітрі після вивантаження, а процеси одержання рідких фракцій вуглеводнів характеризуються їхнім низьким виходом. В основу об'єкта, що заявляється, поставлена технічна задача створити таку установку для термохімічної переробки органічної сировини, в якій удосконалення шляхом введення нових елементів дозволяють при використанні об'єкта, що заявляється, забезпечити досягнення технічного результату, який полягає у підвищенні ефективності термохімічної переробки органічної сировини. Установка для термохімічної переробки органічної сировини, що заявляється, містить термохімічний реактор з камерою газифікації, засіб для завантаження органічної сировини, блок підготовки газоподібного теплоносія, пристрій введення газоподібного теплоносія в камеру газифікації, систему розділення парогазової суміші вуглеводнів на фракції та засіб для вивантаження вуглецевмісного твердого залишку. Відмітними особливостями установки, що заявляється, є те, що засіб для завантаження органічної сировини містить камеру попереднього підігрівання, яка з'єднана з камерою газифікації через шлюзовий затвор. Всередині камери попереднього підігрівання встановлений конвеєр для завантаження органічної, сиро 4 вини та трубчасті електронагрівники, які розташовані між висхідною та спадною гілками конвеєра. Пристрій для введення газоподібного теплоносія в камеру газифікації містить трубопровід, який встановлений вздовж вертикальної осі камери газифікації, та розташовані на різних рівнях цього трубопроводу сопла з конусною робочою поверхнею, яка розширюється донизу, для спрямування газоподібного теплоносія на кожному рівні за конусною поверхнею зверху вниз. При цьому термохімічний реактор обладнаний трубчастими електронагрівниками, розташованими ззовні камери газифікації. В окремих випадках використання об'єкт, що заявляється, характеризується тим, що установка обладнана пристроєм для прискореного охолодження вуглецевмісного твердого залишку повітрям, яке через засіб для подачі нагрітого повітря з'єднане з блоком підготовки газоподібного теплоносія. При використанні об'єкта, що заявляється, забезпечується досягнення технічного результату, який полягає у підвищенні ефективності термохімічної переробки органічної сировини. Між сукупністю суттєвих ознак об'єкта, що заявляється, та технічним результатом, що досягається, існує такий причинно-наслідковий зв'язок. Наявність камери попереднього підігрівання, з'єднаної з камерою газифікації через шлюзовий затвор, розміщення всередині камери попереднього підігрівання конвеєра для завантаження органічної сировини та трубчасти х електронагрівників з їхнім розташуванням між висхідною та спадною гілками конвеєра забезпечує в процесі завантаження сировини в термохімічний реактор попереднє прогрівання органічної сировини на висхідній гілці конвеєра, за рахунок теплоти, яка генерується трубчастими електронагрівниками, а це, в свою чергу, гарантує рівномірне попереднє прогрівання за всім об'ємом тонкого шару сировини на конвеєрній стрічці та видалення з нього вологи впродовж часу, за який сировина піднімається в зону завантаження вертикального термохімічного реактора. Виконання пристрою введення газоподібного теплоносія в камеру газифікації у вигляді тр убопроводу, який встановлений вздовж вертикальної осі камери газифікації, та розташування на різних рівнях цього трубопроводу сопел з конусною робочою поверхнею, яка розширюється донизу, для спрямування газоподібного теплоносія на кожному рівні за конусною поверхнею зверху вниз забезпечує під час термохімічної обробки органічної сировини створення в реакторі рівномірного розподілення теплоносія за всім об'ємом камери газифікації та інтенсивне розпушення органічної сировини, яка переробляється, її рівномірну та повну термохімічну обробку за рахунок взаємодії потоків газоподібного теплоносія з нижнього рівня, які, піднімаючись знизу нагору, взаємодіють з потоками газоподібного теплоносія, які надходять в сировину через сопла зверху вниз на більш високому рівні. Обладнання термохімічного реактора трубчастими електронагрівниками, розташованими ззовні камери газифікації, забезпечує додаткове нагрі 5 36989 вання органічної сировини з боку стінок камери газифікації за рахунок теплоти, яка генерується трубчастими електронагрівниками. Використання трубчасти х електронагрівників з одного боку сприяє більш рівномірному нагріванню сировини за об'ємом камери газифікації, яке забезпечується за рахунок спільної дії теплоти, що генерується потоками газоподібного теплоносія зсередини, та теплоти, яка генерується трубчастими електронагрівниками, розташованими в реакторі ззовні стінок камери газифікації, а з іншого боку, забезпечує компенсацію втрат теплоти через стінки камери газифікації під час термохімічної переробки відходів. Комбіноване підведення теплоти до органічної сировини в камері газифікації (всередину сировини за допомогою газоподібного теплоносія, який подається через сопла осьового трубопроводу на різних рівнях, та за периметром камери газифікації за допомогою трубчасти х електронагрівників) забезпечує рівномірне нагрівання органічної сировини за всім об'ємом камери газифікації та однакові температурні умови термохімічної переробки органічної сировини в термохімічному реакторі. Підігрівання органічної сировини в замкнутому об'ємі камери попереднього підігрівання та комбіноване підведення теплоти до органічної сировини в камері газифікації дозволяє забезпечити інтенсивне протікання процесів термохімічної переробки одночасно у всьому об'ємі органічної сировини при постійних температурних умовах, при цьому забезпечується скорочення тривалості переробки та збільшення продуктивності переробки органічної сировини в термохімічному реакторі при одержанні твердого вуглецевмісного залишку та рідких компонентів з високими якісними показниками. Наявність пристрою для прискореного охолодження вуглецевмісного твердого залишку повітрям, який через засіб для подачі нагрітого повітря з'єднаний з блоком підготовки газоподібного теплоносія, забезпечує прискорене охолодження повітрям вуглецевмісного твердого залишку після його вивантаження, а також використання нагрітого при цьому повітря, зокрема, для приготування газоподібного теплоносія. Це дозволяє забезпечити повернення теплоти в термохімічний реактор, а, отже, забезпечує зниження витрат палива для здійснення термохімічної переробки органічної сировини, підвищення ефективності її переробки в термохімічному реакторі при збільшенні продуктивності та покращенні якості отриманого твердого вуглецевмісного залишку за рахунок скорочення тривалості його перебування на повітрі в гарячому стані. Суть об'єкта, що заявляється, пояснюється графічним матеріалом, на якому зображена принципова схема установки для термохімічної переробки органічної сировини. На графічних матеріалах проставлені такі позначення: 1 - термохімічний реактор; 2 - камера газифікації; 3 - засіб для завантаження органічної сировини; 4 - блок підготовки газоподібного теплоносія; 6 5 - пристрій введення газоподібного теплоно сія; 6 - система розділення парогазової суміші вуглеводнів на фракції; 7 - шлюзовий затвор; 8 - камера попереднього підігрівання; 9 - шлюзовий затвор; 10 - конвеєр для завантаження органічної сировини; 11 - трубчасті електронагрівники; 12 - висхідна гілка конвеєра; 13 - спадна гілка конвеєра; 14 - завантажувальний люк; 15 - трубопровід; 16 - сопло; 17 - сопло; 18 - сопло; 19 - трубчасті електронагрівники; 20 - пристрій для прискореного охолодження вуглецевмісного твердого залишку повітрям; 21 - засіб для подачі нагрітого повітря; 22 - факел. В конкретному прикладі виконання установка для термохімічної переробки органічної сировини, що заявляється, містить термохімічний реактор 1 з камерою газифікації 2, засіб 3 для завантаження органічної сировини, блок 4 підготовки газоподібного теплоносія, який з'єднаний з пристроєм 5 введення газоподібного теплоносія в камеру газифікації 2, систему б розділення парогазової суміші вуглеводнів на фракції. Блок 4 підготовки газоподібного теплоносія підключений до джерела природного газу (на креслені не зображений) та через газопровід з нагнітачем додатково приєднаний до джерела газу в системі 6 розділення парогазової суміші вуглеводнів на фракції. Засіб для вивантаження вуглецевмісного твердого залишку виконаний у вигляді шлюзового затвора 7. Засіб 3 для завантаження органічної сировини містить камеру 8 попереднього підігрівання, яка з'єднана з камерою газифікації 2 через шлюзовий затвор 9. Всередині камери 8 попереднього підігрівання встановлений конвеєр 10 для завантаження органічної сировини та трубчасті електронагрівники 11, які розташовані між висхідною гілкою 12 та спадною гілкою 13 конвеєра 10. Завантаження сировини в камеру 8 попереднього підігрівання здійснюється через завантажувальний люк 14. Пристрій 5 введення газоподібного теплоносія містить трубопровід 15, встановлений вздовж вертикальної осі камери газифікації 2. На трубопроводі 15 на різних рівнях розташовані сопла 16, 17 та 18 з конусною робочою поверхнею, що розширюється донизу, для спрямування газоподібного теплоносія на кожному рівні по конусній поверхні зверху вниз. При цьому в термохімічному реакторі 1 ззовні камери газифікації 2 встановлені трубчасті електронагрівники 19. Під шлюзовим затвором 7 встановлений пристрій 20 для прискореного охолодження вуглецевмісного твердого залишку повітрям, який з'єднаний з блоком 4 підготовки газоподібного теплоносія через засіб 21 для подачі нагрітого повітря, до складу якого входять вентилятор і повітровід. 7 36989 В конкретному прикладі виконання установка для термохімічної переробки органічної сировини, що заявляється, працює в такий спосіб. В якості вихідної органічної сировини можуть використовуватись тверді виробничі та побутові відходи, зокрема зношені автопокришки, лушпайка соняшника, промаслене дрантя, відходи деревообробної промисловості тощо. Органічна сировина через завантажувальний люк 14 завантажується в камеру 8 попереднього підігрівання та потрапляє на конвеєр 10 для завантаження органічної сировини. При переміщенні органічної сировини на висхідній гілці 12 конвеєра 10 під час завантаження сировини у вертикальний термохімічний реактор 1 здійснюється її попереднє прогрівання. Попереднє прогрівання здійснюють за рахунок теплоти, що генерується трубчастими електронагрівниками 11 марки ТЭН-70Б13/1Т220 в кількості 24 штук з сумарною потужністю 27кВт. Електронагрівники 11 встановлені між висхідною гілкою 12 та спадною гілкою 13 конвеєра 10. Швидкість конвеєра - 1,0м/хв. Тривалість прогрівання органічної сировини становить 45 хвилин. З камери 8 попереднього підігрівання рівномірно прогріта органічна сировина через шлюзовий затвор 9 завантажується в камеру газифікації 2 реактора 1. Після заповнення камери газифікації 2 заданою порцією органічної сировини шлюзовий затвор 9 закривається. Для здійснення термохімічної переробки органічної сировини в камеру газифікації 2 по трубопроводу 15, встановленому вздовж вертикальної осі камери газифікації 2, подають газоподібний теплоносій, який підготовлений у блоці 4 підготовки газоподібного теплоносія. Газоподібний теплоносій готовлять на основі природного газу або газу, який виділяється в системі 6 розділення парогазової суміші вуглеводнів на фракції, з використанням двопровідного пальника продуктивністю 4м 3/год, коефіцієнт надлишку повітря a=0,45-0,9. Через сопла 16, 17 та 18, які розташовані на трубопроводі 15 на трьох різних рівнях, газоподібний теплоносій по конусній робочій поверхні, яка розширюється донизу, вводиться в органічну сировину на кожному рівні зверху вниз. Потоки газоподібного теплоносія з ниж 8 нього рівня, піднімаючись знизу нагору, взаємодіють з потоками газоподібного теплоносія, який подають в сировину через сопла зверху вниз на більш високому рівні, що забезпечує рівномірний розподіл теплоносія по всьому об'єму камери газифікації та інтенсивне розпушення органічної сировини, що перероблюється. При цьому органічну сировину додатково нагрівають з боку стінок камери газифікації 2 за рахунок теплоти, що генерується трубчастими електронагрівниками 19 марки ТЭН-200Д13/ЗТ-350 в кількості 9 штук сумарною потужністю 27кВт, що розташовані ззовні камери газифікації 2. Швидкість нагрівання органічної сировини в реакторі 1 становить 3°C/хв. Термохімічна переробка органічної сировини здійснюється при температурі 300-600°C впродовж 60-80 хвилин. Парогазову суміш, що утворюється під час термохімічної переробки органічних відходів, відводять з термохімічного реактора 1 в систему 6 розділення парогазової суміші вугле воднів на фракції, де її розділяють на рідку та газоподібну складові. Рідку складову для подальшого використання розділяють на фракції з температурою кипіння: 250-300°C, 150-250°C та 20-150°C. Газоподібну складову, появу якої визначають за наявністю полум'я на технологічному факелі 22, направляють в блок 4 підготовки газоподібного теплоносія, відключаючи його при цьому від джерела природного газу. Після завершення термохімічної переробки органічної сировини відкривають шлюзовий затвор 7 та здійснюють вивантаження нагрітого до температури 400°C вуглецевмісного твердого залишку в пристрій 20 для прискореного охолодження вуглецевмісного твердого залишку повітрям. В пристрої 20 вуглецевмісний твердий залишок прискорено охолоджують повітрям, а нагріте повітря через засіб 21 для подачі нагрітого повітря, який містить вентилятор та повітропровід, подають у блок 4 підготовки газоподібного теплоносія для використання під час приготування газоподібного теплоносія. 9 Комп’ютерна в ерстка А. Рябко 36989 Підписне 10 Тираж 28 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601