Модульний комплекс для переробки гумових відходів, відпрацьованих автошин, пет-пляшок, полімерних тканин, поролону в альтернативні види палива

1. Модульний комплекс для переробки гумових відходів, відпрацьованих автошин, ПЕТпляшок, полімерних тканин, поролону в альтернативні види палива, що включає котел-утилізатор, трубопровід відводу парогазової суміші та газів, газопровід низького тиску, систему очистки парогазової суміші, проміжні та накопичувальні ємності, який відрізняється тим, що котел-утилізатор виконаний горизонтальним, у вигляді циліндра з зовнішнім підігрівачем, розміщеним під ним, та має глуху задню стінку, котел-утилізатор виконаний з можливістю обертання навколо подовжньої осі, а зверху та із сторони завантажувальнорозвантажувального отвору ущільнюється куполоподібною кришкою та має зсувний тепловий екран, модульний комплекс додатково містить блок попередньої очистки, блок охолодження з функцією розподілу на низько- та висококиплячі складові та обладнаний системою примусового замкнутого або проточного циркуляційного охолодження, пристрій вакуумування системи та видалення газу, блок додаткової очистки газу від шкідливих домішок, проміжні ємності для накопичення газу, і трубопровід низького тиску подачі газу на спалювання в зовнішньому підігрівачі, при цьому котелутилізатор за допомогою трубопроводу поєднаний U 2 (11) 1 3 передньої підготовки сировини (подрібнення) та необхідність значних капіталовкладень. Відомий пристрій для переробки зношених шин (див. патент Японії № 60-106694; 24.05.1986 р.) що включає в себе котел-утилізатор, патрубок відведення парогазової суміші, конденсаційну установку, накопичувальні ємності, блок фільтрації газу, блок ректифікації та газопроводи. Пристрій має таки недоліки: невелика глибина переробки, великі розміри та енергоємність, необхідність попередньої підготовки сировини (подрібнення) та необхідність значних капіталовкладень. Найближчим до корисної моделі, що заявляється, по сукупності співпадаючих ознак і результату, що досягається, є модуль для одержання альтернативних видів палива із полімерних органічних відходів (див. патент України № 6809; 16.05.2005 р. МПК 7 F23G5/00; Бюл. № 5, 2005 р.) що включає котел-утилізатор із завантажувальним і розвантажувальним люками, патрубок відведення парогазової суміші, конденсаційну установку, накопичувальні ємності із водовідстійниками, блок фільтрів і накопичення газі, блок ректифікації та газопроводи низького і середнього тиску, при цьому котел-утилізатор виконаний у вигляді вертикального, закритого з торців, трубчастого корпусу, розділеного по висоті на три секції за допомогою перегородок із отворами, розвантажувальний люк виконаний з боку трубчастого корпусу в нижній частині його середньої секції для вивантаження твердого залишку, в якому розміщені жарові подовжні труби, пропущені через отвори в перегородках, відвідний патрубок під парогазову суміш і завантажувальний люк виконані у верхній частині середньої секції, нижня секція виконана у вигляді жароміцної ванни із завантажувальним вікном під тверде паливо і формами під регульовану подачу повітря і газоподібного теплоносія, конденсаційна установка містить конденсаційну колону із дефлегматором і відвідним патрубком під газоподібну суміш, при цьому конденсаційна колона виконана у вигляді сполучених між собою за допомогою перехідних труб, встановлених одна над одною ємностей із зливними патрубками під текучу і в'язку рідину, відповідно сполучені із накопичувальними ємностями із водовідстійниками, діаметри перехідних труб і ємності згаданої конденсаційної колони узято в співвідношенні не більше 1:3, блок фільтрів і накопичення газів містить циклон, вхід якого сполучений із відвідним патрубком під газоподібну суміш дефлегматора, а вихід через фільтр грубого очищення, газгольдер низького тиску і фільтр тонкого очищення із розподільною рампою, із двома виходами, один із виходів якого через компресор і газгольдер середнього тиску підключений через редукційний клапан до газопроводу низького тиску, інший вихід через систему замкової арматури - до газопроводу низького тиску, блок ректифікації містить колону ректифікації із відвідними патрубками, під відповідну фракцію продукту ректифікації і куб колони із нагрівальним елементом для підведення теплоти до киплячої в кубі рідини, як киплячу рідину куба колони використовують текучу рідину з виходу накопичувальних ємностей із водовідстійниками, відвідні патрубки колони ректифікації спо 60317 4 лучені із розгінними ємностями, останні сполучені із відповідними ємностями під альтернативне паливо. Недоліком цього модуля є невелика глибина переробки, великі розміри та енергоємність, необхідність попередньої підготовки сировини (подрібнення) та необхідність значних капіталовкладень для його виготовлення. Відомий модуль обрано як найближчий аналог. Найближчий аналог і корисна модель, що заявляється мають такі загальні ознаки: - котел-утилізатор; - трубопровід відводу парогазової суміші; - пристрої для очистки парогазової суміші; - газопровід низького тиску; - проміжні та накопичувальні ємності. В основу корисної моделі покладена задача створення нового модульного комплексу для переробки різних видів відходів в альтернативні паливні компоненти, який би мав малі капіталовкладення, невеликі розміри, малу енергоємність, та не потребував попередньої підготовки сировини. Поставлена задача була вирішена за допомогою модульного комплексу для переробки гумових відходів, відпрацьованих автошин, ПЕТ-пляшок, полімерних тканин, поролону в альтернативні види палива, що включає котел-утилізатор, трубопровід відводу парогазової суміші та газів, газопровід низького тиску, систему очистки парогазової суміші, проміжні та накопичувальні ємності тим, що котел-утилізатор виконаний горизонтальним, у вигляді циліндру з великим завантажувальнорозвантажувальним отвором, з зовнішнім підігрівачем, розміщеним під ним, та має глуху задню стінку, котел-утилізатор виконаний з можливістю обертання навколо подовжньої осі, а зверху та із сторони завантажувально-розвантажувального отвору ущільнюється куполоподібною кришкою та має зсувний тепловий екран, модульний комплекс додатково містить блок попередньої очистки, блок охолодження з функцією розподілу на низько- та висококиплячі складові та обладнаний системою примусового замкнутого або проточного циркуляційного охолодження, пристрій вакуумування системи та видалення газу, блок додаткової очистки газу від шкідливих домішок, проміжні ємності для накопичення газу, і трубопровід низького тиску подачі газу на спалювання в зовнішньому підігрівачі, при цьому котел-утилізатор за допомогою трубопроводу поєднаний з блоком попередньої очистки, а далі - з блоком охолодження, який обладнаний системою примусового охолодження та вакуумуючим пристроєм, який через фільтр пов'язаний з проміжною ємністю для газу та по трубопроводу низького тиску для газу з'єднаний з зовнішнім підігрівачем, блок охолодження також обладнаний приєднаними накопичувальними ємностями для роздільного збору та зберігання на низько та високо киплячих складових рідкої фракції. Котел-утилізатор виконаний таким, що дозволяє використовувати сировину без попереднього подрібнення, а також завантажувати сировину та вивантажувати продукти переробки із застосуванням механізмів, а блок охолодження виконаний 5 двосекційним з можливістю розподілу низько та високо киплячих вуглеводневих складових, вакуумуючий пристрій виконаний з можливістю видалення газових компонентів з блоку охолодження. Згідно корисної моделі, котел-утилізатор виконаний у вигляді горизонтального циліндру великого діаметру з великим завантажувальнорозвантажувальним отвором, що дозволяє завантажувати відпрацьовані шини великих розмірів без попереднього подрібнення. Котел-утилізатор має глуху задню стінку, а із сторони завантажувально-розвантажувального отвору ущільнюється куполоподібною кришкою, для більш швидкого охолодження котелутилізатор має зсувний тепловий екран. Розташований котел-утилізатор на суцільному зовнішньому підігрівачі, за допомогою якого відбувається розігрів котла-утилізатора до робочої температури. Завдяки особливості конструкції було суттєво знижено механічне та теплове навантаження на котел-утилізатор, що дало змогу використати в конструкції звичайні матеріали та суттєво знизити собівартість. З верхньої частини котла-утилізатора парогазова суміш, за допомогою паропроводу відводиться в блок очистки і далі подається до блоку охолодження, звідки, після відділення рідкої фракції, газ потрапляє по газопроводу низького тиску до проміжної ємності, де очищується і подається на спалювання в підігрівачі, рідка фракція по трубопроводах подається в накопичувальну ємність. Виконання котла утилізатора у вигляді горизонтально розташованого циліндра з суцільним підігрівачем знизу, дозволило завантажувати сировину без попереднього подрібнення та здійснювати завантаження сировини з застосуванням механізмів, що дозволило виключити ручну працю та значно прискорити процес розігріву та охолодження, призвело до збільшення його корисного об'єму, що дало значне підвищення ККД котла-утилізатора, а в цілому призвело до зменшення питомих витрат на переробку одиниці ваги сировини. Застосування блоку попередньої очистки парогазової суміші безпосередньо за котломутилізатором дозволило значно підвищити якісні показники газу та рідкої фракції. Виконання блоку охолодження у вигляді двосекційного конденсатора з примусовим рідинним охолодженням дозволило одночасно з охолодженням реалізувати розподіл рідкої фракції на низько та високо киплячі вуглеводневі компоненти. Водночас до блоку охолодження приєднаний вакуумуючий пристрій, що дало змогу збільшити глибину переробки сировини та створити умови для запобігання шкідливих викидів в разі втрати герметичності котла-утилізатора, а також значною мірою поліпшило якість вуглецевого залишку переробки гуми. Застосування двоступінчастих фільтрів очистки газу та накопичення його залишків в проміжній ємності дає змогу використовувати ці залишки для побутових потреб переробного модульного комплексу. Для монтажу всього обладнання за умови його максимально потужності потрібна територія з тве2 рдим покриттям площею 280 м (з урахуванням 60317 6 2 допоміжних приміщень) та 2000 м для складу сировини, твердої фракції переробки та залишків металокорду. Встановлена споживана потужність не перевищує 10 кВт. В технологічному процесі вода не має застосування, немає потреб в очисних спорудах. Витрати води для побутових цілей не пере3 вищують 1,5 м на добу. Модульний комплекс для переробки відходів гуми наведено на фіг. 1. Модульний комплекс містить котел-утилізатор 1, який, на відміну від прототипу, виконаний у вигляді горизонтального циліндру великого діаметра з глухою задньою стінкою та герметичним завантажувальнорозвантажувальним отвором 1а, призначеним для завантаження сировини та вивантаження вуглецевого залишку переробки гуми. Задня стінка та передня кришка мають зовнішній утеплюючий шар. Верхня частина котла утилізатора захищена з'ємним утеплюючим екраном 16, що дало змогу значною мірою зменшити час охолодження в зрівнянні з найближчим аналогом. Розташований котелутилізатор на суцільному підігрівачі 2, який, на відміну від найближчого аналогу, не потребує застосування вогнетривкої цегли та має завдяки цьому подовжений термін придатності. Підігрівач обладнаний дверцятами для завантаження твердого палива та форсунками для спалювання газу. Така конструкція котла-утилізатора, на відміну від прототипу, дозволила без застосування ручної праці завантажувати сировину без попереднього подрібнення, розвантажувати котел-утилізатор за допомогою механізмів без застосування ручної праці, значно збільшити площу нагрівання, збільшити швидкість нагрівання, зменшити механічне та теплове навантаження на поверхню котла та подовжити термін його служби. Завантажена в котел сировина розігрівається за допомогою підігрівача до температури розкладання гумових відходів і отримана в результаті розкладання парогазова суміш по трубопроводу 3, під'єднаного в верхній частині котла, направляється до блоку попередньої очистки 4, де з неї видаляються тверді сажові включення. Блок попередньої очистки 4 з'єднаний трубопроводом 5 з блоком охолодження 6, до якого направляється очищена парогазова суміш, де, здійснюється конденсація парогазової суміші, та, на відміну від прототипу і лише в разі потреби, здійснюється її розділення на низько киплячі та високо киплячі складові. Для забезпечення високої ефективності конденсації парогазової суміші блок охолодження 6, на відміну від прототипу, обладнаний системою 17 примусового замкнутого або проточного циркуляційного охолодження, що забезпечує його стабільну роботу в незалежності від температури навколишнього середовища. Конструкція блоку охолодження 6 дає змогу, в разі потреби, розділяти сконденсовану рідину на низько киплячі та високо киплячі складові. Блок охолодження 6 поєднаний до трубопроводів 7 та 9, по яких сконденсовані низько киплячі та високо киплячі складові відокремлено направляються в накопичувальні ємності 8 і 10. До блоку охолодження 6 приєднаний вакуумуючий пристрій 11, за допомогою якого, на відміну 7 від найближчого аналогу, в усій системі створюється вакуум та здійснюється виділення газової складової, що забезпечує більш глибоку переробку сировини та унеможливлює шкідливі викиди в довкілля. З вакуумуючого пристрою 11 виділений газ подається на фільтри 12 для подальшого очищення, звідки він потрапляє в проміжну ємність 13. З проміжної ємності 13 по трубопроводу низького тиску 14 газ потрапляє на форсунки підігрівача 2, де спалюється, підтримуючи процесу розкладання сировини. Надлишковий газ, який накопичується в проміжній ємності 13, може використовуватися для побутових потреб обслуговуючого персоналу (підігрів води, приготування їжі). По закінченні процесу переробки спалювання газу припиняється, з котлаутилізатора знімається з'ємний утеплюючий екран 16, що дає змогу звести до мінімуму втрати часу на охолодження котла-утилізатора. За допомогою вакуумуючого пристрою видаляється газова ком 60317 8 понента, чим унеможливлюються шкідливі викиди в довкілля. Газова компонента після видалення піддається очищенню та накопиченню в проміжній ємності 13, а надлишок газу може використовуватися на побутові потреби підприємства. Після охолодження котла-утилізатора до температури 60-70 °С відкривається його завантажувально-розвантажувальний отвір 1а та провадиться механізоване вивантаження вуглецевого залишку переробки гуми та залишків металокорду. В разі мимовільного запалювання вуглецевого залишку передня кришка знову закривається, а котел-утилізатор завдяки пристрою 15 наповнюється вуглекислим газом із балона. Після заповнення та подальшого зниження температури відновляється розвантаження котла-утилізатора. Техніко-економічні показники промислової експлуатації зразка модульного комплексу (умовна назва УПВ-2-01) наведені в таблиці. Таблиця Показник Кількість обслуговуючого персоналу Кількість котлів-утилізаторів Режим роботи Добова продуктивність переробки гуми (1 котел) Витрати твердого палива для початкового розігріву Споживання електроенергії Споживання води на побутові потреби Вихід продукції переробки ( 1 котел): - піролізний газ - рідка фракція - тверда фракція (вуглецевий залишок) - залишки металокорду Кількість котлів-утилізаторів Процес переробки на всьому протязі контролюється та регулюється за допомогою цифрових вимірювальних приладів та за допомогою програ Кількість 5 чоловік від 1 до 6 цілодобовий 1,7 тонн/доба 0,6 складометрів (дрова) 7 кВт/доба 3 1,5 м /доба 3 255 м (+/-10 %), або 360 кг до 700 л до 600 кг до 170 кг Згідно замовлення много забезпечення документується на комп'ютері. Контроль параметрів дублюється механічними контрольно-вимірювальними приладами. 9 Комп’ютерна верстка А. Крулевський 60317 Підписне 10 Тираж 24 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