Спосіб термічної переробки твердих органічних, побутових і промислових відходів

Номер патенту: 68482

Опубліковано: 16.08.2004

Автори: Гакієв Сулейман Галсаєвич, Ішков Володимир Іванович

Завантажити PDF файл.

Формула / Реферат

1. Спосіб термічної переробки твердих органічних, побутових і промислових відходів, що включає спалювання відходів рослинного походження в багатокамерній горизонтальній печі з колосниковими гратами, піроліз інших відходів в одній чи декількох піролітичних трубах, що проходять через камери печі, з утворенням парогазових продуктів і твердого залишку, подальший поділ парогазових продуктів на рідкі і газоподібні, з можливістю подачі газоподібних продуктів у зону горіння камери печі по відповідних трактах, який відрізняється тим, що піроліз здійснюють при температурі 375-550°С в негазощільних циліндричних контейнерах, розташовуваних у трубах, твердий залишок після вивантаження контейнерів піддають охолодженню, сортуванню і подальшій переробці, причому кількість і якість одержуваних продуктів піролізу програмується співвідношенням кількостей контейнерів, що завантажуються визначеним видом відходів, у тому числі змішаних і несортованих.

2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що парогазові продукти перед їхнім поділом мають можливість періодичної подачі в зону горіння однієї чи декількох камер печі, минаючи поділ.

3. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що охолодження твердого залишку здійснюють в контейнерах при нормальних атмосферних умовах.

Текст

Винахід твердих органічних, побутови х і промислових сортованих і несортованих відходів може бути застосований для одержання штучни х палив, цінних продуктів для хімічної, будівельної й іншої галузей промисловості, а також вирішення екологічної проблеми - утилізація і знищення відходів. Відомі установки для здійснення засобу низькотемпературної конверсії з одержанням твердих, рідких і газоподібних палив з органічних матеріалів, компонентів побутового і промислового сміття (Заявка ФРН №3805302 МКВ4 С02 F11/10, публ. 89.08.31), що включає спалювання органічних відходів, у тому числі і відходів рослинного походження в горизонтальній печі з виносною камерою горіння, піролізом інших відходів у піролізному реакторі (трубі), з утворенням парогазових продуктів і твердого залишку, подальший поділ парогазових продуктів піролізу на рідкі та газоподібні з можливістю подачі твердих продуктів безпосередньо в камеру горіння, причому піроліз здійснюється при температурах 200-400°С при транспортуванні відходів у піролізній трубі з визначеною швидкістю на стрічковому конвеєрі, а газоподібні продукти піролізу мають можливість через байпас повертатися в піролізну тр убу. Ознаки, що збігаються з істотними ознаками способу, що заявляється: - спалювання відходів рослинного походження в камері горіння горизонтальної печі; - піроліз інших відходів у піролізній трубі (реакторі), з утворенням парогазових продуктів і твердого залишку; - подальший поділ парогазових продуктів на рідкі та газоподібні. Причини, що перешкоджають одержанню необхідного результату У відомому засобу здійснюється низькотемпературна конверсія (піроліз) відходів тільки у гранульованому і порошкоподібному виді, що обмежує його область застосування. Значні енерговитрати для підготовки відходів та переробки їх у даний засобу, погіршують його економічну ефективність і роблять його неконкурентоспроможним, як в економічному плані, так і в екологічному. Застосування стрічкового конвеєра, в умовах повільного піролізу, але при досить високих температурах (до 400°С), вимагає герметизації вала трансмісії в корпусі піролізній труби і корпусі печі, що разом зі складністю герметизації вузлів завантаження відходів і вивантаження твердого залишку піролізу, ускладнює процес та знижує надійність засобу і пристроїв для його здійснення. За прототип прийняті пристрої - промислові казани (заявка Великобританії №1549187 МКВ F22 В33/18, публ. 1979р.) які реалізують засіб температурної конверсії твердих і вуглецевих відходів, що включає спалювання твердих відходів органічного походження в горизонтальній однокамерній, двокамерній печі (варіанти) з колошниковими ґратами, піроліз інших відходів в одній чи декількох піролітичних трубах (варіанти), що проходять через камери печі, з утворенням парогазових продуктів і твердого залишку, причому продукти піролізу мають можливість повернення в зону горіння камер печі по відповідним трактах, а усередині печі організована водяна порожнина. Ознаки, що збігаються з істотними ознаками засобу, що заявляється: - спалювання твердих органічних матеріалів, у тому числі і відходів рослинного походження в однокамерній чи двукамерній (багатокамерній) горизонтальній печі з колошниковими ґратами; - піроліз інших відходів в одній чи декількох піролітичних труба х, що проходять через камери печі з утворенням парогазових продуктів і твердого залишку; - продукти піролізу мають можливість повернення (подачі) у зону горіння камери печі по відповідним трактах. У даних установках реалізується засіб переробки органічної сировини і відходів методом піролізу з метою одержання палив, що мають можливість повернення в камеру горіння на підтримку як процесу піролізу, так і парогенеращї, що значно підвищує ККД таких установок за рахунок більш ефективного використання внутрішньої циклової енергії екзотермічних реакцій і робить даний засіб більш універсальним, але в цьому ж і причини, що перешкоджають одержанню необхідного результату, а саме: - піроліз органічних і високоорганічних відходів - процес відомий і один із самих екологічних, але піроліз різноманітних, змішаних відходів і не тільки органічного походження, як основа засіб, при якому неконтрольовані і неопрацьовані продукти піроліза безпосередньо подаються на спалювання в зону горіння камери печі різко знижують його екологічність; - водяна порожнина організована в монотрубному просторі печі настільки ускладнює контроль і керування параметрами взаємозалежних термічних процесівспалювання, піроліза і парогенерації, що стави ть під сумнів технологічну реалізацію цього засобу, ті досягненням якого-небудь економічного ефекту. В основу винаходу поставлене завдання спрощення і здешевлення засобу переробки різноманітних відходів з одночасним підвищенням якості продуктів піролізу, економічної ефективності і ступеню його екологічності. Сутність винаходу полягає в тому, що засіб термічної переробки твердих органічних, побутови х і промислових відходів, що включає спалювання відходів рослинного походження в багатокамерній горизонтальній печі з колошниковими ґратами, піролізом інших відходів в одній чи декількох піролітичних тр убах, що проходять через камери з утворенням парогазових продуктів і твердого залишку, подальший поділ парогазових продуктів на рідкі і газоподібні, з можливістю подачі газоподібних продуктів у зону горіння камер печі по відповідним трактам; піроліз відбувається при температурах 375-550°С в негазощільних циліндричних контейнерах розташованих у тр уба х, твердий залишок після вивантаження контейнерів піддається охолодженню, сортуванню і подальшій переробці, причому кількість і якість одержуваних продуктів піролізу програмується співвідношенням кількості контейнерів, що завантажуються визначеним видом відходів, у тому числі, змішаних і не сортованих, парогазові продукти мають можливість періодичної подачі в зону горіння однієї чи декількох камер печі, минаючи поділ, а охолодження твердого залишку здійснюється в контейнерах при нормальних атмосферних умовах. Розкриваючи причинно-наслідковий зв'язок між істотними ознаками засобу, що заявляється, і технічними результатами, необхідно відзначити наступне. Здійснення низькотемпературного піролізу в циліндричних контейнерах розташованих у піролітичних трубах дозволяє здійснювати термічну переробку будь-яких відходів без сортування і їхньої попередньої підготовки (дроблення, пресування і т.д.), що значно спрощує й здешевлює процес і вузли завантаження відходів І вивантаження твердого залишку. Твердий залишок охолоджується в контейнерах після вивантаження при нормальних природних умовах, не має можливості самозайматися і абсолютно стерильний, що здешевлює, спрощує його подальше сортування, переробку і підвищує ступінь екологічності засобу. Негазощільні контейнери забезпечують виділення парогазових продуктів термічної переробки відходів під деяким надлишковим тиском, що розраховується з досвіду, не більш 0,07МПа, в піролітичних труба х, причому на перший стадії в інтервалі температур від 100 до 375°С утворення парогазових продуктів відбувається мимоволі і вони представлені переважно оксидом вуглецю і водяним паром сушки відходів. У цьому інтервалі температур парогазові продукти піролізу мають можливість приділятися відповідно до винаходу, минаючи розділовий пристрій у зону горіння однієї чи декількох камер печі де здійснюється підтримки горіння відходів рослинного походження. Причому, горіння екологічно чисте, з виділенням тієї кількості Со 2, що ці рослини поглинули. При досягненні температури парогазової фази 375°С, вони відводяться на пристрій поділу, через який в інтервалі температури піролізу 375-550°С пройде більш 75% всіх утворюючих летучи х речовин, у тому числі і водню. У такий спосіб забезпечується пряме підвищення якості газоподібних і рідких продуктів піролізу, як вуглеводного палива. При наявності сортованих органічних відходів, органічною складової ТПВ (твердих побутови х відходів), промислових вискоорганічних відходів; поліетилену і його сополімерів, ГТВ (гумово-технічних виробів) і змішаних відходів, характеристики яких досить добре відомі в літературі, можна забезпечити запрограмовану кількість і якість одержуваних рідких і газоподібних продуктів піролізу і твердого залишку, шляхом завантаження контейнерів визначеної кількості визначеним видом відходів і співвідношенням цих контейнерів розташованих у труба х. Досвід переробки вищевказаних відходів в експериментальній установці, у дослідно-промисловій установці в період з 1994 по дійсний час виконаних із утіленням засобу, що заявляється, доводить його технічну спроможність і високу економічну ефективність. На фіг.1 зображена принципова схема пристрою для опису запропонованого засобу. Пристрій містить: багатокамерну піч 1 з камерами 2 і ґратами З, завантажувальними механізмами 4, піролітичні труби (трубу) 5 з люками 6, контейнерами 7, патрубком відводу 8, розподільний пристрій (байпас) 9, роздільник-конденсатор 10,патрубок 11 відводу рідких продуктів до споживачів (ІІ), патрубок відводу газоподібних продуктів 12, розподільник 13, відвід газу 14 до споживача, наприклад, до утилізаційного казана 15, тракт газу 16, димар 4. Переробка відходів здійснюється в такий спосіб. Рослинні тверді відходи: відходи деревопереробки, лісові, паркові відходи, солома (бажано брикетована) і т.п. завантажуються в камери 2 через верхні люки 4 на грати 3 і підпалюються. У трубу 5 через водоохолоджуючі люки 6 завантажуються контейнери 7 з іншими складними відходами, розподіленими у визначеному співвідношенні від складу і якості сортування і т.д., люки 6 герметично закриваються. Відходи в контейнерах підігріваються, до 375°С протягом 1,5-2 години. Парогазові продукти, що складаються в основному з диоксиду вуглецю і пари води через відвід 8 труби 5 і розподільник 9 надходять, минаючи роздільник 10 по тракті 12, у визначені камери 2 печі 1, де беруть участь у спалюванні рослинних відходів. Димові гази з камер надходять і виводяться в трубу 4, які є і верхніми люками завантаження. При досягненні температури 375°С, розподільником 9 парогазові продукти надходять до розподільника 10, а від нього рідкі продукти надходять до споживачів (ІІ) або в ємність 16 для збереження або переробки, газоподібні продукти через розподільник 10 мають можливість або подавати на підтримку процесу піролізу, при недостатній кількості рослинних відходів по тракті 17, чи до споживача. Контроль за температурами в процесі здійснюється манометрами. Обмеження верхньої границі температури піролізу - 550°С зв'язано з закінченням виділення основної маси летучи х продуктів з відходів, що просто контролюється по падінню надлишкового тиску в тр убі 5, до величини, обумовленої гідравлічним опором тракту 12 і контролюється манометром (М), що і сигналізує про закінчення процесу переробки відходів. Пристрій може містити тракт підведення до труб балону з інертним газом (не схемі не вказано) для витиснення залишкового гарячого продукту в піч, перед вивантаженням контейнерів 7 із пристрою, але як показує досвід, у цьому немає необхідності. Далі відкриваються люки 6 і контейнери 7 вивантажуються на площадку охолодження в природних умовах, а наступна підготовлена партія контейнерів завантажується в трубу 5 і люки 6 герметизуються, процес спалювання відходів у топці не переривається, починається наступний цикл піролізу інших відходів. Практично процес переробки різноманітних відходів за запропонованим засобом можна вести безупинно при наявності їхнього запасу. Паралельно йде процес охолодження контейнерів зі стерильним твердим залишком, сортуванням, добіром металів і переробка іншої частини в стерильних розчинах, дорожніх покриттів. До речі і деревна зола з камер горіння може використовуватися разом із твердим залишком. Процес цілком безвідхідний. Запропонований засіб термічної переробки різних відходів дозволяє зменшити забруднення навколишнього середовища газами термічної переробки, що відходять, відходів, зменшити парниковий ефект і запобігти скидання забруднених стоків від відходів у поверхню ґрунтів і водойм, причому з одержанням коштовних рідких і газоподібних продуктів, що можуть замінити традиційні палива й одержати екологічно чисті тверді продукти для різних галузей промисловості. Простота і дешевина засобу дозволяє переробляти будь-які локальні відходи на малих мобільних установках. Економічного ефективно з вирішенням місцевих енергетичних і екологічних проблем. Характеристики одержуваних продуктів термічної переробки відходів по запропонованому винаходу на дослідно-промислових установках, з висновками відповідних державних і екологічних служб України при необхідності, можуть бути прикладені до матеріалів заявки.

Дивитися

Додаткова інформація

Назва патенту англійською

Method for thermal processing of solid organic, domestic and industrial wastes

Автори англійською

Ishkov Volodymyr Ivanovych

Назва патенту російською

Способ термической переработки твердых органических, бытовых и промышленных отходов

Автори російською

Ишков Владимир Иванович

МПК / Мітки

МПК: C10B 49/00, F23G 5/027

Мітки: переробки, термічної, твердих, промислових, побутових, органічних, спосіб, відходів

Код посилання

<a href="http://uapatents.com/3-68482-sposib-termichno-pererobki-tverdikh-organichnikh-pobutovikh-i-promislovikh-vidkhodiv.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Спосіб термічної переробки твердих органічних, побутових і промислових відходів</a>

Подібні патенти