Номер патенту: 9040

Опубліковано: 15.09.2005

Автор: Рожновскій Ігорь Антоновіч

Завантажити PDF файл.

Формула / Реферат

1. Пристрій для переробки гумових відходів, що містить тепловий реактор з корпусом циліндричної форми, який має робочу камеру, засіб завантаження гумових відходів, розміщений на вході робочої камери, засіб відведення рідкої фази продукту піролізу і засіб вилучення твердої фази продукту піролізу, розміщений на виході робочої камери, і нагрівальний пристрій, що взаємодіє з реактором на певній ділянці поверхні корпусу, причому реактор оснащений засобом накопичення й розподілу теплової енергії по поверхні робочої камери, розміщеним на зовнішній поверхні корпусу реактора, засіб відведення рідкої фази продукту піролізу містить охолоджувач, конденсатор газоподібної фази і роздільник конденсату на газоподібну і рідку фази, який відрізняється тим, що додатково містить засіб безперервної подачі теплової енергії в робочу камеру реактора, виконаний у вигляді трубопроводу, щонайменше одна ділянка якого розміщена з можливістю прямого контакту з нагрівальним пристроєм і має вихід в робочу камеру реактора, причому у відповідній зоні корпусу реактора виконаний впускний отвір, форма і розмір якого відповідають формі і розміру поперечного перерізу трубопроводу, причому трубопровід і отвір в корпусі реактора сполучені герметично, а ділянка трубопроводу, що входить в робочу камеру, оснащена засобом рівномірного розподілу теплоносія по об'єму робочої камери, реактор додатково містить камеру завантаження і оснащену засобом подачі охолоджуючого теплоносія камеру охолодження, які розташовані до і після робочої камери відповідно, з можливістю ізоляції від робочої камери за допомогою засобу герметизації, засіб завантаження гумових відходів і засіб вилучення твердої фази продукту піролізу виконаний у вигляді транспортного засобу, виконаного з можливістю здійснення поступального переміщення від входу реактора до його виходу на напрямних, причому корпус реактора в зоні робочої камери виконаний суміжним з нагрівальним пристроєм, а реактор встановлений так, що його вісь орієнтована горизонтально.

2. Пристрій за п. 1, який відрізняється тим, що ділянка трубопроводу, що входить у робочу камеру, містить щонайменше одне відгалуження, при цьому кожна з гілок трубопроводу розташована горизонтально в придонній ділянці робочої камери і як засіб рівномірного розподілу пари по об'єму робочої камери оснащена щонайменше однією парою випускних отворів, виконаних із можливістю випуску струменів пари під кутом приблизно 45° відносно горизонтальної площини і приблизно 90° один відносно одного.

3. Пристрій за будь-яким із пп. 1, 2, який відрізняється тим, що засіб подачі охолоджуючого теплоносія виконаний у вигляді щонайменше одного розпилювача охолоджуючої рідини.

4. Пристрій за будь-яким із пп. 1-3, який відрізняється тим, що транспортний засіб виконаний у вигляді транспортних візків.

5. Пристрій за п. 4, який відрізняється тим, що транспортний засіб містить 4 групи транспортних візків.

Текст

Корисна модель стосується пристрою для переробки промислових і побутови х відходів, перш за все, виробів з гуми, що відпрацювали свій ресурс, або гумових відходів, наприклад зношених автомобільних шин, зокрема за допомогою піролізу в середовищі теплоносія. Заявлений пристрій може бути використаний в найрізноманітніших областях життєдіяльності людини, наприклад в гумотехнічній промисловості, паливно-енергетичному комплексі, нафтохімії, промисловості нафтооргсинтезу, а також в житлово-комунальному господарстві для отримання паливних і сировинних ресурсів. При цьому заявлений пристрій забезпечує ефективну і екологічно безпечну утилізацію гумовмісних відходів, а також повторне використання вуглеводеньвмісної сировини. Проблема утилізації гумових відходів з кожним днем стає все більш актуальною. Викинуті на звалище або закопані гумові відходи, зокрема зношені шини, розкладаються в природних умовах не менше 100 років. Контакт гумових відходів з водою (осідання, ґрунтові води) супроводжується вимиванням з них цілого ряду токсичних органічних сполук, які потрапляють в ґрунт і забруднюють навколишнє середовище. З ура хуванням щорічного об'єму гумових відходів тільки у вигляді зношених шин, який в світових масштабах обчислюється сотнями тисяч, стає зрозумілою актуальність проблеми ефективної і екологічно чистої переробки таких відходів. В даний час відома велика кількість різних способів переробки гумових відходів, зокрема з використанням властивості гуми розкладатися в певному середовищі, зокрема під дією високої температури, з утворенням різних фаз вуглеводеньвмісних продуктів. Відомий спосіб переробки зношених шин, що включає завантаження шин у високотемпературний реактор, подачу в реактор газоподібного вуглеводню і нагрівання від 250°С до 425°С в нижній частині реактора і від 130°С до 290°С у верхній частині реактора з отриманням рідких і газоподібних продуктів і твердого залишку, а також відповідний пристрій для реалізації даного способу [патент РФ №2128196 С1, опубл. 27.03.1999]. Спосіб є достатньо економічним з погляду енерговитрат, а пристрій має досить просту конструкцію. Але, в той же час, значним залишається час «розгону» (нагрівання до робочої температури) робочої камери реактора. Крім того, спосіб в об'ємі заявлених суттєви х ознак не може бути реалізований в безперервному режимі, а при завантаженні шин в реактор і вивантаженні твердого залишку з реактора відбувається викид в навколишнє середовище певної кількості робочого середовища реактора, яке може містити шкідливі домішки, наприклад у вигляді продуктів піролізу шин попереднього (при завантаженні) або поточного (при вивантаженні) циклу. Недоліком є також висока температура твердого залишку, одержуваного на виході реактора. Більшість інших відомих пристроїв, призначених для переробки гумових відходів шля хом піролізу, в тій чи іншій мірі також не позбавлені згаданих вище недоліків. Найближчим до заявленого є пристрій для переробки, зокрема піролізу, гумових відходів, зокрема зношених автомобільних покришок [заявка РБ №1018 від 25.11.1993, опубл. 15.12.1995р.]. Пристрій має тепловий реактор з корпусом циліндричної форми, що містить робочу камеру, засіб завантаження гумових відходів, розміщений на вході робочої камери, засіб відведення рідкої фази продукту піролізу і засіб вилучення твердої фази продукту піролізу, розміщений на виході робочої камери, і нагрівальний пристрій, що взаємодіє з реактором на певній ділянці поверхні корпусу, причому реактор оснащений засобом накопичення і розподілу теплової енергії по поверхні робочої камери, розміщеним на зовнішній поверхні корпусу реактора, засіб відведення рідкої фази продукту піролізу містить охолоджувач, конденсатор газоподібної фази і роздільник. конденсату на газоподібну і рідку фази. В описаному пристрої зроблені спроби ще більше підвищити ефективність процесу піролізу, підвищити вихід кінцевих продуктів, знизити енерговитрати за рахунок повторного використання в процесі продуктів піролізу, проте, в цілому, для них залишаються справедливими недоліки, згадані вище у зв'язку з описом аналогічного пристрою з рівня техніки. Таким чином, задачею створення цієї корисної моделі є розробка пристрою для переробки гумових відходів шля хом піролізу в середовищі теплоносія в безперервному циклічному режимі. Заявлений пристрій має забезпечувати можливість повторного використання різних робочих і технологічних середовищ, а також продуктів піролізу з попередніх циклів, а також зниження енергоємності і значне скорочення (аж до повного виключення) викидів шкідливих речовин в навколишнє середовище. Поставлена задача розв'язана запропонованим пристроєм для переробки гумових відходів, що містить тепловий реактор, корпус якого має циліндричну форму, що містить робочу камеру, засіб завантаження гумових відходів, розміщений на вході робочої камери, засіб відведення рідкої фази продукту піролізу і засіб вилучення твердої фази продукту піролізу, розташований на виході робочої камери, і нагрівальний пристрій, що взаємодіє з реактором на певній ділянці поверхні корпусу, причому реактор оснащений засобом накопичення і розподілу теплової енергії по поверхні робочої камери, розміщеним на зовнішній поверхні корпусу реактора, засіб відведення рідкої фази продукту пролізу містить охолоджувач, конденсатор газоподібної фази і роздільник конденсату на газоподібну і рідку фази, при цьому пристрій додатково містить засіб безперервної подачі теплової енергії в робочу камеру реактора, виконаний у вигляді тр убопроводу, щонайменше одна ділянка якого розташована з можливістю прямого контакту з нагрівальним пристроєм і має вихід в робочу камеру реактора, причому у відповідній зоні корпусу реактора виконаний впускний отвір, форма і розмір якого відповідають формі і розміру поперечного перерізу трубопроводу, при цьому трубопровід і отвір в корпусі реактора сполучені герметично, а ділянка трубопроводу, що входить в робочу камеру оснащена засобом рівномірного розподілу теплоносія по об'єму робочої камери, реактор додатково містить камеру завантаження і камеру охолодження, оснащену засобом подачі охолоджуючого середовища, які розташовані до і після робочої камери відповідно, з можливістю ізоляції від робочої камери за допомогою засобу герметизації, засіб завантаження гумових відходів і засіб витягання твердої фази продукту піролізу виконаний у вигляді транспортного засобу, виконаного з можливістю здійснення поступального руху від входу реактора до його виходу на напрямних, при цьому корпус реактора в зоні робочої камери виконаний суміжним з нагрівальним пристроєм на площі, що становить до 70% від загальної площі поверхні корпусу в зоні робочої камери, а реактор встановлений так, що його вісь орієнтована горизонтально. В переважному варіанті реалізації пристрою ділянка трубопроводу, що входить в робочу камеру, містить, щонайменше, одне відгалуження, при цьому кожна з гілок трубопроводу розташована горизонтально біля донної частини робочої камери і як засіб рівномірного розподілу пари за об'ємом робочої камери має, щонайменше, одну пару випускних отворів, виконаних з можливістю випуску струменів пари під кутом приблизно 45° відносно горизонтальної площини і приблизно 90° один відносно іншого. Така конструкція забезпечує рівномірний розподіл теплоносія, що безперервно надходить до робочої камери, рівномірно поступально по всьому об'єму робочої камери. При цьому розміщення гілок трубопроводу з випускними отворами в придонній області робочої камери забезпечує безперервне проходження теплоносія у висхідному потоці через шар гумових відходів, розміщений на транспортному засобі. Засіб подачі охолоджуючого теплоносія, переважно, може бути виконаний у вигляді, щонайменше, одного розпилювача охолоджуючої рідини. Для отримання тонкодисперсних фаз розпиленої рідини розпилювач може бути виконаний, наприклад, у вигляді форсунки з відповідним розміром вихідних отворів. В пристрої, що заявляється, транспортний засіб може бути виконаний, переважно, у вигляді транспортних візків, і найбільш переважно містить 4 групи транспортних візків, найбільш переважно по 4 візки в кожній групі, які поступально переміщаються від входу реактора до його виходу на напрямних, виконаних, наприклад у вигляді рейок. Наявність чотирьох груп візків забезпечує реалізацію способу переробки гумових відходів в безперервному режимі. В той же час, для фахівців в даній області техніки має бути очевидним, що можуть бути запропоновані й інші форми реалізації транспортного засобу і відповідних напрямних. Нижче корисна модель пояснюється з посиланням на позиції креслень, на яких схематично представлені: Фіг.1 - процес переробки гумових відходів відповідно до одного з можливих переважних варіантів способу переробки гумових відходів з використанням одного з можливих переважних варіантів реалізації пристрою, що заявляється; Фіг.2 - один з можливих переважних варіантів реалізації засобу безперервної подачі теплової енергії в робочу камеру реактора; Фіг.3 - один з можливих переважних варіантів розподілу теплоносія за допомогою засобу рівномірного розподілу теплоносія по об'єму робочої камери. На Фіг.1 схематично зображені завантажувальний бункер 1, реактор 2, візки 3, 4, 5, 6, що перебувають на різних стадіях те хнологічного процесу (3 - візок на стадії завантаження, 4 - візок на стадії піролізу, 5 - візок на стадії охолодження, 6 - візок на стадії вивантаження), шлюзові затвори 7, 8, 9, 10 (7 - шлюзовий затвор входу в реактор, 8 - шлюзовий затвор „камера завантаження - робоча камера”, 9 - шлюзовий „затвор робоча камера камера охолодження”, 10 - шлюзовий затвор виходу реактора), напрямні 11, по яких поступально переміщаються візки 3, 4, 5 і 6 під дією штовхачів 12 в камеру 13 завантаження, робочу камеру 14, камеру охолодження 15 і до бункера 16 розвантаження, нагрівальний пристрій, виконаний у вигляді топки 17. Топка 17 переважно встановлена в зоні робочої камери 14 реактора 2 таким чином, що є суміжною з корпусом реактора 2, приблизно, на 70% площі поверхні реактора 2 в зоні робочої камери 14, що забезпечує значне зниження втрат тепла при передачі від топки 17 в робочу камеру 14. Пристрій також містить витяжку 18 диму і димар 19. Трубопровід 20, по якому здійснюється подача перегрітої пари безпосередньо в робочу камеру 14, містить пропущен у через топку 17 ділянку 21, і ділянку 22, що входить в робочу камеру 14. Камера 15 охолодження містить форсунки 23 для розпилення охолоджуючої рідини, в даному випадку - води. Робоча камера 14 оснащена газоаналізатором 24, барометром 25 і датчиком 26 температури. До складу пристрою входять також теплообмінники 27 і 28 з датчиками 29, 30 температури, відповідно, і збірниками 31, 32 для рідких продуктів, сепаратор 33 для розділення твердої фази продукту піролізу, збірник 34 для металу і збірник 35 для вуглецевого залишку і підйомний кран 36. Розміщення датчика 37 температури передбачено також в камері 15 охолодження. З робочої камери 14 відведення газоподібної фази продукту піролізу в теплообмінник 27 здійснюється по трубопроводу 38, оснащеному витратоміром. Крім того, гілки 39 і 40 трубопроводу 38 сполучені з камерою 13 завантаження і камерою 15 охолодження, відповідно. Трубопровід 20 для подачі перегрітої пари в робочу камеру 14 оснащений на ділянці, розташованій зовні топки 17, краном 41, а на ділянці, що входить в робочу камеру 14 - засобом 42 рівномірного розподілу теплоносія по об'єму робочої камери. Реактор 2 встановлений таким чином, що його вісь 43 орієнтована горизонтально. Більш детально один з можливих переважних варіантів реалізації засобу безперервної подачі теплової енергії в робочу камеру 14 реактора 2 у вигляді ділянки 22 трубопроводу 20, що входить в робочу камеру 14, представлений на Фіг.2. Ділянка 22 трубопроводу 20 містить дві гілки 44 і 45, які горизонтально, а в даному прикладі реалізації і паралельно один відносно одного, розміщені в придонній області робочої камери 14. На торцях гілок 44 і 45 встановлені заглушки 46, а на ділянках поверхні гілок 44 і 45, що протилежать донній частині реактора 2, виконано велику кількість пар випускних отворів 47. Розташування отворів 47 вибрано таким чином, що випуск стр уменів теплоносія з пари випускних отворів 47 здійснюється під кутом a, що становить переважно приблизно 45° відносно горизонтальної площини, в якій розміщена вісь 43 реактора, тобто переважно під кутом 90° один відносно іншого. В пристрої також передбачений кран 48, що контролює подачу обчищеної парогазової суміші повторно в топку 17. Заявлений пристрій працює таким чином (на прикладі одного не початкового циклу безперервного технологічного процесу). З бункера 1 у візок 3 завантажують гумові відходи, відкривають шлюзовий затвор 7 (входу реактора) і за допомогою штовхача 12 заштовхують візок 3 в камеру 13 завантаження, після чого затвор 7 (входу реактора) закривають і відкривають затвор 8 (камера завантаження - робоча камера). Потім візок 3 штовхачем 12 заштовхують в робочу камеру 14 і закривають затвор 8 (камера завантаження - робоча камера). Затвор 9 (робоча камера - камера охолодження) також закритий. В топку 17 подають паливо, наприклад, дрова. Продукти згоряння палива після фільтрації з топки 17 виводяться в димар 19, при цьому тепло згоряння передається через корпус реактора 2 в робочу камеру 14. За допомогою крана 41 регулюють подачу в тр убопровід 20 насиченої водяної пари. Проходячи по трубопроводу 20, пара на ділянці 21 трубопроводу 20, розташованому в топці 17, нагрівається до температури від 280°С до 750°С. У зв'язку з високотемпературним режимом як зовнішнього, так і внутрішнього середовища трубопровід 20 виготовлений з жароміцних тр уб і може бути виконаний, наприклад, у вигляді плоского змійовика. Перегріта насичена водяна пара далі поступає безпосередньо в робочу камеру 14. Для цього трубопровід 20 має ділянку 22, що входить в порожнину робочої камери 14 в придонній області робочої камери 14. В описуваному прикладі реалізації ділянка 22 має дві гілки 44 і 45, розташовані горизонтально під напрямними 11, а отже, під візком 4, що перебуває в робочій камері 14. Перегріта пара поширюється спочатку в придонній області робочої камери, а потім у висхідному потоці проходить через розміщені на візку 4 гумові відходи. Для поліпшення проникності дно візка 4 може бути виконано ґратчастим і оснащене піддоном. Надходження перегрітої пари в робочу камеру 14 реактора 2 в безперервному режимі забезпечує активне протікання процесу піролізу. Розміщення трубопроводу 20 безпосередньо в топці 17 дозволяє нагрівати пару до високої температури і найбільш ефективно передавати тепло з потоком пари з топки 17 в робочу камеру 14. За допомогою крана 41, змінюючи потік перегрітої пари, що надходить до робочої камери 14, можна регулювати температуру в робочій камері 14 для забезпечення оптимальної температури протікання процесу піролізу гумових відходів. Гумові відходи, що знаходяться на візку 4 в робочій камері 14, нагріваються до температури близько 400500°С, внаслідок чого протікає процес піролізу (термічного розкладання) з утворенням твердої і газоподібної фаз продуктів піролізу. Кількість утворених в робочій камері 14 в процесі піролізу продуктів газоподібної фази контролюють за показаннями газоаналізатора 24, а температуру нагрівання відходів контролюють за допомогою датчика 26 температури. При зниженні температури в робочій камері 14 нижче 400°С збільшують подачу палива в топку 17, а при зростанні температури вище 500°С зменшують подачу палива в топку 17, за допомогою витяжки 18 знижують кількість відведених в димар продуктів згоряння і збільшують подачу пари через трубопровід 20. Газоподібну фазу продукту піролізу гумових відходів в суміші з водяною парою через трубопровід 38 з витратоміром подають в теплообмінник 27, де в результаті теплообміну з проточною водою охолоджують їх і частково конденсують. При цьому залежно від заданих умов (наприклад, при необхідності виділити фракцію з температурою кипіння не нижче 200°С) забезпечують таку витрату охолоджуючої води через теплообмінник 27, при якій парогазова суміш, що ви ходить, матиме температуру 200°С. Контроль температури суміші, що виходить з теплообмінника 27, контролюють за показаннями датчика 29 температури. Конденсовані продукти (рідка фаза) з теплообмінника 27 зливають до збірника 31 для рідких продуктів. Далі несконденсовану парогазову суміш подають в др угий теплообмінник 28, де в результаті теплообміну з проточною водою встановлюють температуру суміші 100°С і вище. Контроль температури здійснюють за показаннями датчика 30 температури. Температуру 100°С і вище встановлюють шляхом регулювання витрати охолоджуючої води для того, щоб запобігти конденсації водяної пари. У разі протікання конденсації водяної пари утворюється забруднений продуктами розкладу гумових відходів конденсат, виділяється велика кількість тепла (2300кДж на 1кг сконденсованої пари), яке необхідне відводити, для чого слід забезпечити велику витрату охолоджуючої води. З другого теплообмінника 28 парогазову суміш з температурою 100°С і вище виводять в топку 17 і спалюють. Подачу парогазової суміші регулюють краном 48. Таким чином запобігають скиданню забрудненого конденсату в навколишнє середовище і теплота згоряння низькокиплячих продуктів розкладання відходів використовують для енергозабезпечення процесу. При цьому також знижується витрата палива. Конденсовані продукти (рідина) з теплообмінника 28 зливають в збірник 32 для рідких продуктів. Після закінчення процесу розкладання відходів (після припинення виходу газоподібних продуктів з відходів, яке встановлюють за показаннями газоаналізатора 24) відкривають шлюзовий затвор 9 і за допомогою штовхача 12 візок 4 з твердою фазою продукту піролізу, що включає твердий вуглецевий залишок і металевий корд, переміщають в камеру 15 охолодження, після чого закривають затвор 9. Після переміщення візка 4 в камеру 15 охолодження за допомогою насоса (на кресленнях не зображений) через форсунки 23 подають воду і розпилюють її на розміщену на візку 5 тверду фазу продукту піролізу. Контроль температури твердої фази продукту піролізу здійснюють за показаннями датчика температури 37, і при встановленні температури Т=150-170°С (такий рівень температури дозволяє без займання вивести візок 5 з твердою фазою продукту піролізу з камери 15 охолодження) припиняють зрошування, відкривають шлюзовий затвор 10 і за допомогою штовхача 12 візок 5 виштовхують з камери 15 охолодження і подають на розвантаження. Для розвантаження візка 5 відкривають люки, виконані в її днищі, і тверда фаза продукту піролізу під дією власної ваги просипається в бункер 16 вивантаження і далі в сепаратор 33, де метал відділяють від вуглецевої складової і вивантажують в збірник 34, а вуглецеву складову вивантажують в збірник 35. Після розвантаження візок 5 за допомогою підйомного крана 36 переміщають до бункера 1 і цикл повторюють. Слід зазначити також, що навіть при короткочасному відкритті шлюзових затворів 8 і 9, відбувається витікання парогазового середовища в камеру 13 завантаження і в камеру 15 охолодження. Для утилізації парогазового середовища камера 13 завантаження і камера 15 охолодження оснащені виходами в гілки 39 і 40, відповідно, трубопроводу 38 для відведення газоподібної фази продукту піролізу. При цьому слід враховувати, що опис повного циклу технологічного процесу був даний тільки для одного візка, в той час, як в один і той же момент в те хнологічному процесі беруть участь всі чо тири візки, причому перехід візків на подальші стадії те хнологічного процесу здійснюється одночасно. Нижче наводяться приклади переробки гумових відходів за допомогою заявленого пристрою. Дані приклади слід розглядати лише як ілюстративний матеріал, що підтверджує переваги заявленого пристрою, а не як єдино можливі варіанти реалізації, що обмежують домагання заявника. Приклад 1 Здійснюють переробку зношених шин за описаною вище схемою технологічного процесу. В кожний візок 3 завантажують 350кг гумових відходів (зношені шини) і здійснюють один цикл переробки. В топку 17 завантажують 280кг дров (вологість 20%, зольність 2%, теплота згоряння 14МДж/кг). Для повного згоряння дров в топку 17 необхідно подати 4,5м 3 повітря на 1кг дров, тобто 1575м 3 протягом 2 годин. При згорянні дров утворюється 5,3м 3/кг продуктів згоряння, що у результаті становить 1484м 3. Витрата дров визначена таким чином: - на нагрівання елементів пристрою - 157кг; - на перегрівання 350кг пари (Т=500°С) - 25кг; - для забезпечення нагрівання до 500°С і термічного розкладання 350кг гумових відходів - 42кг. Таким чином, повна витрата дров на енергозабезпечення процесу (з урахуванням 25% тепловтрат) становить: (157кг+42кг+25кг)´1,25=280кг Температура перегрітої пари, що подається в робочу камеру 14 по трубопроводу 20, становить 500°С. Температура в робочій камері 14 підтримується на рівні 500°С. За показаннями газоаналізатора 24 і витратоміра трубопроводу 38 здійснюють контроль протікання процесу піролізу. Наприклад, за отриманими показаннями газоаналізатора 24 концентрація газоподібної фази продукту піролізу становить 0,1458кг/м 3, а витрата парогазової суміші за показаннями витратоміра трубопроводу 38 становить 600м 3/г. При цьому повний вихід газоподібної фази продукту піролізу гумових відходів становить 175кг, тобто 50% від початкової кількості 350кг. Таким чином, за сталих умов 140кг продуктів розкладання буде виведено з робочої камери за час: (175кг)/(0,1458кг/м 3´600 м 3/г)=2 години. Таким чином, в даному прикладі інтенсивність підведення тепла до гумових відходів забезпечує їх повне розкладання за заданий час 2 години. У разі, коли з розрахунків ви ходить, що повний час розкладання більше заданого, необхідно інтенсифікувати процес теплообміну будь-яким з описаних вище способів так, щоб отримати заданий час розкладання 2 години. Газоподібну фазу продукту піролізу гумових відходів в суміші з водяною парою з витратою 600м 3/г подають в теплообмінник 27, де в результаті теплообміну з проточною водою охолоджують їх до температури 250°С, внаслідок чого конденсується 79% газоподібної фази продукту піролізу, тобто 55,3кг/г. Несконденсовану парогазову суміш подають в другий теплообмінник 28, де в результаті теплообміну з проточною водою встановлюють температур у суміші 193°С. В результаті конденсується ще 7,7кг/г газоподібної фази продукту піролізу гумових відходів. З другого теплообмінника 28 несконденсовану парогазову суміш з температурою 193°С через кран 48 в кількості 199,5кг/г виводять в топку 17 і спалюють. В даному випадку спалюється 7кг/г продуктів піролізу з теплотою згоряння 40МДж/кг і 17,5кг/г несконденсованих газів з теплотою згоряння 30МДж/кг. Загальна кількість тепла, одержуваного від спалювання продуктів розкладання гумових відходів складе 805МДж/г. При спалюванні 140кг/г дров (280кг дров витрачається за 2г) виділяється 1960МДж/г тепла. Таким чином, витрата дров знижується до величини: (1960МДж/г-805МДж/г)/14МДж/кг=82,5кг/г. Витрата води на зрошування твердої фази продукту піролізу визначається вагою твердої фази продукту піролізу, його початковою температурою і заданою кінцевою температурою. В нашому випадку вага твердої фази продукту піролізу складає 175кг, його початкова температура 500°С, задана кінцева температура 150°С, питома теплоємність 1,3кДж/кг°С. В цьому випадку для охолодження твердої фази необхідно відвести тепло в кількості 79625кДж. Тепло відводиться в результаті нагрівання і випаровування води. Таким чином, для відведення даної кількості тепла необхідно (за умови, що початкова температура води становить 20°С) подати на зрошування 30,2кг води. Наведені в прикладі розрахунки демонструють високу ефективність технічного рішення, що заявляється, перш за все, з погляду зниження енерговитрат і викиду забруднень в навколишнє середовище. Приклад 2 Здійснюють переробку зношених шин за описаною вище схемою технологічного процесу. В кожний візок 3 завантажують 1000кг гумових відходів (подрібнених до розмірів 300-400мм зношених шин) і здійснюють один цикл переробки. В топку 17 завантажують 400кг дров (вологість 10%, зольність 2%, теплота згоряння 16МДж/кг). Для повного згоряння дров в топку 17 необхідно подати 5м 3 повітря на 1кг дров, тобто 2000м 3. При згорянні дров утворюється 5,8м 3/кг продуктів згоряння, що у результаті складе 2320м 3. Витрата дров визначена таким чином: - на нагрівання елементів пристрою - 157кг; - на перегрівання 1000кг пари (Т=500°С) - 70кг; - для забезпечення нагрівання до 500°С і термічного розкладання 1000кг гумових відходів - 118кг. Таким чином, повна витрата дров на енергозабезпечення процесу (з урахуванням 16% тепловтрат) складе (157кг+118кг+70кг)´1,16=400кг Температура перегрітої пари, що подається в робочу камеру 14 по трубопроводу 20, становить 500°С. Температура в робочій камері 14 підтримується на рівні 500°С. Наприклад, за показаннями газоаналізатора 24 і витратоміра трубопроводу 38 здійснюють контроль протікання процесу піролізу. За отриманими показаннями газоаналізатора 24 концентрація газоподібної фази продукту піролізу становить 0,100кг/м 3, а витрата парогазової суміші за показаннями витратоміра трубопроводу 38 становить 2000м 3/г. При цьому повний вихід газоподібної фази продукту піролізу гумових відходів складає 400кг, тобто 40% від початкової кількості 1000кг. Таким чином, за сталих умов 400кг продуктів розкладання буде виведено з робочої камери за час: (400кг)/(0,100кг/м 3´2000м 3/г)=2 години. Таким чином, в даному прикладі інтенсивність підведення тепла до гумових відходів забезпечує їх повне розкладання за заданий час 2 години. У разі, коли з розрахунків виходить, що повний час розкладання більше заданого, слід інтенсифікувати процес теплообміну будь-яким з описаних вище способів так, щоб отримати заданий час розкладання 2 години. Газоподібну фазу продукту піролізу гумових відходів в суміші з водяною парою з витратою 2000м 3г подають в теплообмінник 27, де в результаті теплообміну з проточною водою охолоджують їх до температури 250°С, внаслідок чого конденсується 79% газоподібної фази продукту піролізу, тобто 138,25кг/г. Несконденсовану парогазову суміш подають в другий теплообмінник 28, де в результаті теплообміну з проточною водою встановлюють температур у суміші 193°С. В результаті конденсується ще 19,25кг/г газоподібної фази продукту піролізу гумових відходів. З другого теплообмінника 28 несконденсовану парогазову суміш з температурою 193°С через кран 48 в кількості 567,5кг/г виводять в топку 17 і спалюють. В даному випадку спалюють 19,25кг/г продуктів піролізу з теплотою згоряння 40МДж/кг і 25кг/г несконденсованих газів з теплотою згоряння 30МДж/кг. Загальна кількість тепла, одержуваного від спалювання продуктів розкладання гумових відходів складе 1520МДж/г. При спалюванні 200кг/г дров (400кг дров витрачається за 2г) виділяється 2800МДж/г тепла. Таким чином, витрата дров знижується до величини: (2800МДж/г-1520МДж/г)/14МДж/кг=91,4кг/г. Витрата води на зрошення твердої фази продукту піролізу визначається вагою твердої фази продукту піролізу, його початковою температурою і заданою кінцевою температурою. В нашому випадку вага твердої фази продукту піролізу складає 600кг, його початкова температура 500°С, задана кінцева температура 150°С, питома теплоємність 1,3кДж/кг°С. В цьому випадку для охолодження твердої фази необхідно відвести тепло в кількості 273000кДж. Тепло відводиться в результаті нагрівання і випаровування води. Таким чином, для відведення даної кількості тепла необхідно (за умови, що початкова температура води становить 20°С) подати на зрошення 103,5кг води. Наведені в прикладі розрахунки, як і в попередньому прикладі, також демонструють високу ефективність технічного рішення, що заявляється, перш за все, з погляду зниження енерговитрат і викиду забруднень в навколишнє середовище. Заявлений пристрій для переробки гумових відходів пройшов випробування в умовах експериментального виробництва і вигідно відрізняється від відомих поліпшеними показниками питомих енергетичних витрат на процес переробки відходів, а також більш низькими викидами шкідливих речовин в навколишнє середовище.

Дивитися

Додаткова інформація

Назва патенту англійською

Device for processing of rubber waste

Назва патенту російською

Устройство для переработки резиновых отходов

Автори російською

Рожновский Игорь Антонович

МПК / Мітки

МПК: C08J 11/04, B29B 17/00

Мітки: пристрій, відходів, переробки, гумових

Код посилання

<a href="https://ua.patents.su/6-9040-pristrijj-dlya-pererobki-gumovikh-vidkhodiv.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Пристрій для переробки гумових відходів</a>

Подібні патенти