Модуль для піролізу органічних побутових відходів

1. Модуль для піролізу органічних побутових відходів, який містить реактор піролізу з системою зовнішнього обігріву, бункери завантаження та розвантаження, патрубок для відведення парогазової суміші із реактора, багатоконтурну циркуляційну систему, кожний контур якої має охолоджувач і трубопроводи для повернення у реактор важкої рідкої фракції, який відрізняється тим, що реактор виконаний багатосекційним, секції розташовані одна над другою, кожна із них виконана у вигляді повздовжнього короба, всередині якого вмонтований горизонтально ланцюговий кільцевий скребковий транспортер, з двох сторін всередині кільця якого, на прямій ділянці, по всій висоті короба установлені дві повздовжні пластини, кінці яких з'єднані овальною перемичкою, а патрубок для відведення парогазової суміші розташований зверху короба в центрі транспортера, на одному із округлень транспортера установлена ведуча зірочка з електричним приводом, а на другому - ведена зірочка, оснащена натяжним механізмом, зі сторони ведучої зірочки, на початку прямої ділянки транспортера, зверху короба встановлений патру C2 2 (19) 1 3 97585 4 теристиками прирівняні до дизельного палива та - багатоконтурна циркуляційна система, кожприродного газу. Винахід може бути використаний ний контур якої має трубопроводи для повернення в комунальному господарстві, хімічній, нафтохіміу реактор важкої рідкої фракції. чній та інших галузях промисловості для регенеПричини, що перешкоджають одержанню нерації органічних відходів у низькомолекулярне обхідного технічного результату: рідке та газоподібне паливо. - виходячи із основних законів теплопередачі, Відомо про установку для реалізації способу при зовнішньому обігріві реактора, корпус реактоутилізації органічних відходів (див. деклараційний ра нагрівається до більш високої температури, ніж патент України № 40442 МПК 7 F23G5/027, шнек, який розташований всередині корпусу. А при C10G1/00, опубл. 16.07.01. Бюл. № 6, яка включає подачі в реактор холодних відходів, які мають в циліндричний реактор, що розташований під кусвоєму складі полімери, останні частково розплатом, два шнеки, приводи яких установлені на торвляються і приклеюються до менш нагрітого шнека цях реактора, бункер для подачі відходів, бункер й крутяться разом з ним, оскільки на внутрішній для видалення пірокарбону та патрубок для відбоповерхні корпусу, який має більш високу темперару парогазової суміші в багатоконтурну циркулятуру, полімери розплавляються більш інтенсивно і ційну систему, що має, наприклад, три контури. утворюють слизьку поверхню, що затрудняє проКожен контур має індивідуальні ступені охолоцес шнекової подачі відходів у реактор, в резульдження, з'єднані з реактором, а останній ступінь таті продуктивність відомої установки низька. Для з'єднаний з вихідним конденсатором, який охолозабезпечення необхідної продуктивності установка джується водою і має трубопроводи для виходу потребує необґрунтованого збільшення габаритів піролізного газу та рідкого палива. установки, відповідно збільшуються теплові витраОзнаки, що збігаються з суттєвими ознаками ти для забезпечення робочих режимів, що суттєво модуля, який заявляється: знижує технічні характеристики установки і збіль- реактор піролізу; шує експлуатаційні витрати. Таким чином, відома - система зовнішнього обігріву; конструкція установки не може забезпечити надій- бункери завантаження та розвантаження; ну термічну утилізацію побутових відходів. - патрубок для відведення парогазової суміші В основу даного винаходу поставлено задачу із реактора; удосконалити модуль для піролізу органічних по- багатоконтурна циркуляційна система, трубутових відходів шляхом введення нових конструбопроводи для повернення у реактор важкої рідкої ктивних елементів, які дозволять надійно просувафракції. ти відходи по всій довжині реактора незалежно від Причини, що перешкоджають одержанню неїх складу і температури елементів конструкції, які обхідного технічного результату: беруть участь у пересуванні указаних відходів, що - відома установка має великі габарити і низьзабезпечить збільшення інтенсивності теплопереку продуктивність, що потребує необґрунтованого дачі від поверхні корпусу до холодних відходів за збільшення капіталовкладень; рахунок їх перемішування в процесі пересування, - великі габарити установки збільшують теппри цьому продуктивність модуля по сировині збілові витрати для забезпечення необхідних робольшується в два - три рази, а габарити модуля чих режимів, що суттєво знижує технічні характезменшуються на 12-23 %. ристики установки і збільшує експлуатаційні Суть винаходу полягає в тому, що модуль для витрати. піролізу органічних побутових відходів, який вклюНайбільш близькою за технічною суттю до зачає реактор піролізу з системою зовнішнього обігявленого модуля є установка для реалізації споріву, бункери завантаження та розвантаження, собу утилізації органічних відходів (див. патент патрубок для відведення парогазової суміші із реУкраїни № 52840 МПК 7 F23G5/027, C10G1/00, актора, багатоконтурну циркуляційну систему, коопубл. 15.01.03. Бюл. № 1), яка включає: реактор жний контур якої має охолоджувач і трубопроводи зі шнеком, бункерами для завантаження та розвадля повернення у реактор важкої рідкої фракції, нтаження реактора і патрубок для відведення павідповідно до винаходу, реактор виконаний багарогазової суміші із реактора; багатоконтурну циртосекційним, секції розташовані одна над другою, куляційну систему, кожний контур якої має кожна із них виконана у вигляді повздовжнього охолоджувач парогазової суміші з повітряним охокороба, всередині якого вмонтований горизонталодженням і трубопроводи для повернення у реально ланцюговий кільцевий скребковий транспорктор важкої рідкої фракції; блок управління темпетер, з двох сторін всередині кільця якого, на пряратурою охолоджувачів, останній охолоджувач мій ділянці, по всій висоті короба установлені дві з'єднаний з вихідним конденсатором з водяним повздовжні пластини, кінці яких з'єднані овальною охолодженням. перемичкою, а патрубок для відведення парогазоОзнаки, що збігаються з суттєвими ознаками вої суміші розташований зверху короба в центрі установки, що заявляється: транспортера, на одному із округлень транспорте- реактор; ра установлена ведуча зірочка з електричним при- бункери завантаження та розвантаження; водом, а на другому - ведена зірочка, оснащена - патрубок для відведення парогазової суміші натяжним механізмом, зі сторони ведучої зірочки, із реактора; на початку прямої ділянки транспортера, зверху - трубопроводи для повернення у реактор короба встановлений патрубок входу відходів, на важкої рідкої фракції; якому, в верхній секції, змонтований бункер для завантаження, а в нижній частині короба, в місці закруглення короба, установлений патрубок вихо 5 97585 6 ду оброблених відходів, а трубопроводи поверпродуктивності модуля. Розташування скребків і нення у реактор важкої рідкої фракції встановлені відповідно відходів на найбільш нагрітій частині зверху короба над прямолінійною частиною трансреактора, днищі короба, забезпечує найбільший портера зі сторони входу відходів, бункер розвантепловий контакт між холодними відходами і гарятаження змонтований на патрубку виходу обробчим корпусом. По-третє, повздовжні пластини залених відходів нижньої секції, а у всіх проміжних безпечують, з однієї сторони, формування напрасекціях патрубок входу відходів наступної секції вленого потоку відходів, а з другої - утворюють герметично встановлений над патрубком виходу, порожнину, в якій через отвір, утворений овальпри цьому система зовнішнього обігріву виконана ною перемичкою, збирається парогазова суміш у вигляді короба димоходу, встановленого навко(ПГС), яка частково перегрівається, відстоюється і ло кожної секції реактора, димохід оснащений нив подальшому ламінарним потоком надходить на жнім каналом в прямому і верхнім в зворотному контури, при цьому всі тверді часточки, які знахонапрямках руху димових газів, нижній і верхній дяться в об'ємі ПГС, осідають на дно, що виклюканали димоходу, відповідно, оснащені вхідним і чає попадання їх в патрубок для відведення паровихідним димовими патрубками, на вхідному дигазової суміші в контури. мовому патрубку нижньої секції встановлений па2. Ознаки: «...на одному із округлень транспольник, а на вихідному патрубку верхньої секції ртера установлена ведуча зірочка з електричним встановлений димосос та димова труба, у всіх приводом, а на другому ведена зірочка, вісь якої проміжних секціях нижній димовий патрубок верхзверху і знизу оснащена натяжним механізмом у ньої секції герметично з'єднаний з верхнім димовигляді двох тяг, на яких з зовнішньої сторони реавим патрубком нижньої секції. ктора установлені пружини натягу ланцюга трансВісь веденої зірочки зверху і знизу оснащена портера, із сторони ведучої зірочки, на початку двома тягами, на яких з зовнішньої сторони реакпрямої ділянки транспортера, зверху короба устатора установлені пружини натягу ланцюга трансновлений патрубок входу відходів, на якому, в портера. верхній секції, змонтований бункер для завантаМіж нижнім каналом димоходу і верхнім встаження...», в процесі нагріву реактора, ланцюг посновлена повздовжня горизонтальна перегородка, тійно міняє свою довжину, для її компенсації устаяка розташована герметично посередині висоти новлені пружини, які постійно натягують ланцюг секції реактора на внутрішній боковій поверхні транспортера, який розширюється, що запобігає короба димоходу, верхній і нижній канали димохойого заклинюванню. Крім цього, при попаданні в ду оснащені поперечними перегородками, які розреактор негабаритного предмета, наприклад каміташовані в шаховому порядку для формування нця, ланцюг за допомогою пружин може змінювати зигзагоподібного руху димових газів. свою форму, що також виключає його заклинюРозкриваючи причинно-наслідковий зв'язок вання і що забезпечить надійне просування відхоміж суттєвими ознаками модуля, що заявляється, і дів, в даному разі камінця по реактору. Пружини технічним результатом, що досягається, необхідно винесені за межі реактора і димоходу, що виклювідзначити наступне. чає вплив на них високої температури, що збіль1. Ознаки: «...реактор виконаний багатосекційшує надійність їх роботи. Розташування патрубка ним, секції розташовані одна над другою, кожна із входу відходів зверху короба на початку прямої них виконана у вигляді повздовжнього короба, ділянки транспортера, забезпечує рівномірну і всередині якого вмонтований горизонтально ланнадійну подачу відходів на транспортер, при цьому цюговий кільцевий скребковий транспортер, з двох відходи, які мають меншу температуру, ніж середсторін середнього кільця якого, на прямій ділянці, ня температура реактора, надходять на ту частину по всій висоті короба установлені дві повздовжні транспортера, яка має найнижчу температуру, пластини, кінці яких з'єднані овальною перемичхарактерну для даної секції, таким чином, виклюкою, а патрубок для відведення парогазової суміші чається температурний удар на конструкцію реакрозташований зверху короба в центрі середнього тора, що зменшує вірогідність його деформації і кільця...», що по-перше, виконання реактора багазбільшує надійність його роботи. тосекційним забезпечує ступінчате розподілення 3. Ознаки: «...в нижній частині короба, в місці температур, починаючи з температури 600-800 °С його закруглення установлений патрубок виходу на нижній секції, вона знижується до 150-200 °С на оброблених відходів, а трубопроводи повернення верхній, що виключає різкі температурні удари на у реактор важкої рідкої фракції установлені зверху нагрітому матеріалі корпусу секції реактора, при короба над прямолінійною частиною транспортера подачі і просуванні холодних відходів по кожній зі сторони входу відходів, а бункер розвантаження секції. Крім цього, розташування секцій одна над змонтований на патрубку виходу оброблених віддругою дозволяє зменшити габарити модуля на ходів нижньої секції, у всіх проміжних секціях пат12-23 % в порівнянні з відомою конструкцією реакрубок входу відходів наступної секції герметично тора. По-друге, виконання секції у вигляді короба з установлений над патрубком виходу...», таким горизонтальним ланцюговим кільцевим скребкочином, розташування патрубка виходу оброблених вим транспортером дозволяє надійно захоплювати відходів із реактора забезпечує проходження їх у скребками вхідні відходи, незалежно від різниці реакторі по максимальній траєкторії, що дозволяє температур корпусу реактора, скребків і відходів. нагріти їх до максимальної температури в даній Крім того, в процесі просування відходів по реаксекції. Герметичне розташування у всіх проміжних тору вони перемішуються, при цьому збільшується секціях патрубка входу відходів наступної секції коефіцієнт теплопередачі між гарячим корпусом і над патрубком виходу забезпечує поверхове розхолодними відходами, що забезпечує збільшення ташування секцій реактора, при цьому габарити 7 97585 8 модуля зменшуються на 12-23 % в порівнянні з М - вихід парогазової суміші важких фракцій відомою конструкцією реактора. Крім цього, указадо багатоконтурної циркуляційної системи; не розташування забезпечує послідовне прохоN - повернення у реактор сконденсованих вадження відходів по всіх секціях зі зростанням темжких рідких фракцій; ператури, що сприяє повному видаленню летких С - вихід твердого залишку (технічного вуглефракцій із утилізованої органіки і відповідно збіцю); льшує продуктивність модуля. ПГСл - вихід парогазової суміші летких фрак4. Ознаки: «...система зовнішнього обігріву вицій; конана у вигляді короба димоходу, встановленого Г - рух димових газів в системі зовнішнього навколо кожної секції реактора, димохід, оснащеобігріву реактора. ний нижнім каналом в прямому і верхнім в зворотМодуль для піролізу органічних побутових відному напрямках руху димових газів, нижній і верхходів, який включає секцію реактора піролізу 1 ній канали димоходу, відповідно, оснащені вхідним (фіг. 1, 2, 3, 4, 5) з системою 2 зовнішнього обігріву і вихідним димовими патрубками, на вхідному ди(фіг. 3, 4, 5), бункери завантаження 3 та розвантамовому патрубку нижньої секції встановлений паження 4, патрубок 5 для відведення парогазової льник, а на вихідному патрубку верхньої секції суміші із реактора в багатоконтурну циркуляційну встановлений димосос та димова труба, у всіх систему, кожний контур 6, 7, 8 якої має повітряний проміжних секціях нижній димовий патрубок верхохолоджувач 9, 10, 11 з електроприводом 12, 13, ньої секції герметично з'єднаний з верхнім димо14 і відповідно трубопровід з патрубком 15 для вим патрубком нижньої секції, між нижнім і верхнім повернення у реактор важкої рідкої фракції. Реакканалами димоходу встановлена повздовжня готор виконаний багатосекційним, наприклад трисеризонтальна перегородка, яка розташована геркційним, секції 1, 16, 17 розташовані одна над друметично посередині висоти секції реактора на внугою, кожна із них виконана у вигляді трішній боковій поверхні короба димоходу, верхній повздовжнього короба, всередині якого вмонтоваі нижній канали димоходу оснащені поперечними ний горизонтально ланцюговий кільцевий скребкоперегородками, які розташовані в шаховому повий транспортер 18 (фіг. 2), всередині якого з двох рядку для формування зигзагоподібного руху дисторін, на прямій ділянці, по всій висоті короба, мових газів», що по-перше, за рахунок установлеустановлені дві повздовжні пластини 19, кінці яких ної повздовжньої горизонтальної перегородки на з'єднані овальними перемичками 20, 21, а патрубреакторі забезпечується більш інтенсивний нагрів ки 5, 22, 23 відповідної секції 1, 16, 17 (фіг. 1, 2) нижньої частини реактора, що суттєво збільшує для відведення парогазової суміші розташовані його продуктивність. По-друге, послідовне з'єдзверху короба в центрі транспортера 18. На однонання димоходу секцій забезпечує зменшення му із округлень короба установлена ведуча зірочка температури кожної наступної секції, починаючи з 24 з електричним приводом 25 (фіг. 2, 3), а на друнижньої, що забезпечує зменшення температурногому - ведена зірочка 26, вісь 27 якої зверху і знизу го удару на конструкцію верхньої секції при подачі оснащена двома тягами 28 і 29, на яких з зовнішв неї холодних відходів. По-третє, зигзагоподібний ньої сторони реактора установлені пружини 30, 31 рух димових газів забезпечує максимальну теплонатягу ланцюга транспортера 18. Зверху короба віддачу нагрітих димових газів корпусу реактора. кожної секції 1, 16, 17 установлені патрубки 33, 34, По-четверте, розташування пальника на нижній 35 відповідно входу відходів від верхньої секції в секції створює умови для максимального нагріву нижню. А на верхній секції 1, над патрубком 33, нижньої частини корпусу реактора нижньої секції, змонтований бункер 3 для завантаження відходів що забезпечує максимальний нагрів твердого осВ, в нижній частині короба в місці закруглення котатку відходів, перед виходом їх із реактора, з мароба установлені патрубки 36, 37, 38, на останксимальним видаленням з них летких компонентів. ньому 38 нижньої секції 17 змонтований бункер 4 Таким чином, сукупність суттєвих ознак модувиходу твердого залишку (технічного вуглецю С). ля забезпечує надійну роботу всіх технологічних У всіх проміжних секціях, наприклад 16, патрубок елементів модуля, при високому ступені утилізації 34 входу відходів герметично установлений з патшкідливих для навколишнього середовища відхорубком виходу 36, а на секції 17 патрубок 35 входу дів з одержанням на виході якісного альтернативвідходів герметично установлений з патрубком ного палива. При цьому продуктивність модуля по виходу 37 секції 16. Трубопроводи з патрубками сировині збільшується в 2-3 рази, а габарити мо15, 39, 40 повернення у реактор важкої рідкої фрадуля зменшуються на 12-23 %. кції установлені зверху короба відповідної секції Суть винаходу пояснюється рисунками, де: над прямолінійною частиною 32 транспортера 18, - на фіг. 1 зображена схема загального виглязі сторони входу сировини. Система зовнішнього ду модуля (головний вигляд модуля збоку); обігріву 2 (фіг. 3) виконана у вигляді короба димо- на фіг. 2 зображений розріз секції реактора ходу, встановленого навколо кожної секції реактопо А-А; ра 1, 16, 17, димохід (фіг. 3) оснащений нижнім - на фіг. 3 зображений розріз секції реактора каналом 41 в прямому і верхнім 42 в зворотному по Б-Б; напрямках руху димових газів (фіг. 3, 4, 5), нижній - на фіг. 4 зображений розріз секції реактора 41 і верхній 42 канали димоходу секції 1 оснащені по К-К; вхідним 43 і вихідним 44 димовими патрубками, - на фіг. 5 зображений розріз секції реактора відповідно секція 16 - вхідним 45 і вихідним 46, а по С-С. секція 17 - вхідним 47 і вихідним 48 патрубками. Стрілками позначені потоки: На вхідному димовому патрубку нижньої секції 17 В - подача сировини; встановлений пальник 49, а на вихідному патрубку 9 97585 10 44 верхньої секції 1 встановлений димосос 50 та змінювати свою форму, що також виключає його димова труба 51, у всіх проміжних секціях нижній заклинювання в аварійній ситуації і забезпечує димовий патрубок верхньої секції герметично з'єднадійне просування відходів (В) по реактору. Прунаний з верхнім димовим патрубком нижньої секжини 30, 31 винесені за межі реактора і димоходу, ції, наприклад 43 із 46, 45 із 48. Між нижнім канащо виключає вплив на них високої температури і лом димоходу 41 і верхнім 42 розташована збільшує надійність їх роботи. В процесі просуванповздовжня горизонтальна перегородка 52, яка ня відходи нагріваються з утворенням парогазової встановлена герметично посередині висоти секції суміші важких компонентів, які у вигляді парогазореактора на внутрішній боковій поверхні короба вої суміші (ПГС) надходять через індивідуальні димоходу. Верхній 42 і нижній 41 канали димоходу патрубки 5, 22, 23 від кожної секції 1, 16, 17 (потік (фіг. 3, 4, 5), оснащені поперечними перегородкаМ) у відповідні контури 6, 7, 8, багатоконтурної ми 53, які розташовані в шаховому порядку для циркуляційної системи. Кожен із контурів має сисформування зигзагоподібного руху димових газів. тему повітряного охолодження у вигляді вентиляМодуль для піролізу органічних побутових відторів 9, 10, 11 і їх електроприводів 12, 13, 14. Пісходів працює наступним чином: ля проходження транспортером 18 всього кола, Попередньо реактор розігрівається до необвідходи провалюються в патрубок 36, а далі в хідної робочої температури 600-800 °С за рахунок патрубок 34 нижньої секції 16, де вони також захогарячих димових газів (Г), які рухаються послідовплюються транспортером 18 секції 16, яка нагріта но по секціях 1, 16, 17 реактора від пальника 49, до температури, наприклад 500 °С, більшої, ніж розташованого на вхідному димовому патрубку 47 температура верхньої секції 1. Відходи в секції 16 нижньої секції 17. З пальника 49 димові гази вихорухаються аналогічно як в секції 1 також з утводять з максимальною температурою 900-1100 °С і ренням парогазової суміші, яка надходить на віднадходять в нижній канал 41 димоходу (фіг. 3, 4) повідний контур 7 багатоконтурної циркуляційної нижньої секції 17, в якій вони рухаються по всій системи, через патрубки 5, 22, 23 відповідної секції довжині реактора зигзагоподібно за рахунок попе(потік М), після чого частково оброблені відходи речно встановлених перегородок 53, забезпечуюпровалюються в патрубок 37 секції 16, далі потрачи максимальний нагрів нижньої частини корпусу пляють в патрубок 35 секції 17, де вони рухаються реактора. В кінці горизонтальної перегородки 52, аналогічно, нагріваючись до максимальної темпеяка розділяє димохід 2 на нижній канал 41 і верхратури 600-800 °С, також з утворенням парогазоній канал 42, димові гази переходять в верхній вої суміші, яка надходить у контур багатоконтурної канал 42 (фіг. 3, 4, 5), де вони також рухаються циркуляційної системи, після чого утворений тверзигзагоподібно, за рахунок поперечно встановледий залишок у вигляді технічного вуглецю прованих перегородок 53, по всій довжині реактора в люється в патрубок 38 секції 17 і далі надходить зворотному напрямку. Далі димові гази переходо бункера 4 для видалення його із реактора. Гадять по патрубках 48 і 45 на середню секцію 16, ряча ПГС, яка надійшла до контурів 6, 7, 8 охолопотім по патрубках 46 і 43 - у верхню секцію 1. Для джуються в них за допомогою вентиляторів 9, 10, забезпечення необхідної тяги димових газів і їх 11, які обертаються з допомогою відповідних елекстабілізації при проходженні їх через секції 1, 16, троприводів 12, 13, 14, при цьому утворюється 17 на вихідному патрубку 44 секції 1 установлений конденсат, рідка фракція N, яка стікає по трубопдимосос 50 і димова труба 51. Після нагріву реакроводу кожного контуру і надходить до реактора тора до температури 300 °С включають електриччерез патрубки 15, 39, 40 на тверді розігріті відхоний привод 25 ведучої зірочки 24 ланцюгового ди, які пересуваються по реактору, де вони повтотранспортера 18 (фіг. 3), а при досягненні у верхрно нагріваються до температури, характерної для ній секції температури 400 °С в бункер 3 подаютьданої секції, при цьому відбувається деструкція ся відходи, які будуть утилізуватися, далі вони важких компонентів рідкої фракції з утворенням через патрубок 33 надходять у секцію 1 реактора і більш легкої вторинної ПГС і так далі. Таким чизахоплюються скребками ланцюгового транспорном, процес циркуляції проходить до тих пір, поки тера 18 (фіг. 2, 3), який просуває їх в реакторі по на виході не утворяться компоненти летких фракколу. Повздовжні пластини 19 установлені всерецій (потік ПГСл), які надходять від кожного кондендині реактора, не дають відходам виходити за месатора 6, 7, 8 на вихідний конденсатор (на рис. не жі дії транспортера. Ланцюг транспортера 18 показано), де проходить розділення на рідкі легкі оснащений натяжним механізмом, який в процесі фракції (дизельне пальне) і піролізний газ. роботи забезпечує постійний натяг ланцюга за Таким чином, модуль забезпечує надійну родопомогою веденої зірочки 26, вісь якої зв'язана боту при високому ступені утилізації шкідливих штоками 28, 29 з пружинами 30, 31, які постійно для навколишнього середовища відходів з одернаходяться в натягнутому положенні. А при потражанням на виході якісного альтернативного палиплянні в реактор негабаритних відходів, в тому ва. При цьому продуктивність модуля по сировині числі великих камінців, ланцюг 18 за рахунок прузбільшується в 2-3 рази, а габарити модуля зменжин 30, 31, штоків 28, 29 і веденої зірочки 26, може шуються на 12-23 %. 11 97585 12 13 97585 14 Комп’ютерна верстка В. Мацело Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601