Установка для термического разложения несортированных твердых органических отходов

Авторы патента:

Горинов Олег Иванович (RU)

Самышина Ольга Васильевна (RU)

Скворцов Илья Александрович (RU)

Долинин Денис Александрович (RU)

Габитов Рамиль Наилевич (RU)

Колибаба Ольга Борисовна (RU)

F23G5/027 - со стадией пиролиза или газификации (пиролиз отстоя сточных вод C02F 11/00; деструктивная перегонка углеродсодержащих материалов C10B 53/00)

Владельцы патента RU 2645029:

федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина" (ИГЭУ) (RU)

Изобретение относится к устройствам для термической переработки твердых органических отходов, в том числе бытовых, без предварительной сортировки и может быть использовано в народнохозяйственном комплексе для обезвреживания и уничтожения отходов. Установка для термического разложения несортированных твердых органических отходов содержащая загрузочное устройство, камеру пиролиза, установленную внутри камеры сжигания в корпусе, с образованием зоны отбора пиролизного газа для подачи его внешнему потребителю и в камеру сжигания, снабжена накопительной камерой, в камере пиролиза установлен воронкообразный козырек, образующий кольцевую зону для удаления через отверстия в корпусе камеры пиролиза водяных паров и легких летучих соединений, камера пиролиза установлена с манжетным уплотнением внутри камеры сжигания с образованием зоны отбора смеси технологических газов, при этом камера сжигания снабжена патрубком для отвода смеси технологических газов через теплообменник-подогреватель воздуха, соединенный воздуховодом горячего воздуха через коллектор с газовыми горелками. Камера пиролиза снабжена щелевым коллектором для отбора пиролизного газа для подачи его внешнему потребителю и в камеру сжигания. Камера сжигания выполнена с возможностью подачи в нее твердого топлива. Техническим результатом изобретения является повышение эффективности и надежности термической переработки несортированных твердых органических отходов с получением горючего газа высокого качества. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Известны установки для обезвреживания и уничтожения твердых отходов, включающие камеру газификации печи-утилизатора с зонами сушки, пиролиза и газификации с отверстиями для ввода кислородосодержащего газифицирующего агента и выходными отверстиями для вывода газообразных продуктов в камеру дожигания, устройство для регулирования расхода газифицирующего агента, при этом одно отверстие для ввода кислородосодержащего агента расположено в зоне газификации, другое в зоне сушки (Патент на изобретение РФ №2089786, МПК F23G 5/00, 1997 г., патент на изобретение РФ №2089787 МПК F23G 5/00, 1997 г.).

Недостатками указанных устройств являются низкая надежность работы вследствие зависания перерабатываемых отходов в верхней части камеры газификации, связанного с выделением смол из отходов пиролизным газом, поднимающимся из нижней части камеры газификации, сложная конструкция, обусловленная наличием дополнительных энергоемких устройств для получения газифицирующего агента.

Известна установка обезвреживания и уничтожения твердых бытовых отходов (ТБО), (патент на изобретение РФ №2201552, МПК F23G 5/027, F23G 5/14, 2003 г.), содержащая загрузочное устройство, камеру газификации с отверстиями вывода газообразных продуктов, камеру дожигания, приемный контейнер отходов, устройство отвода газообразных продуктов переработки и камеры сгорания, одни из которых расположены в нижней части камеры дожигания тангенциально внешней поверхности рабочего пространства камеры, а другие расположены в нижней части камеры газификации по радиусу к центру камеры и соединены с отверстиями вывода газообразных продуктов камеры газификации. Камера дожигания охватывает зону сушки и зону пиролиза камеры газификации, нижняя часть которой расположена в корпусе с образованием кольцевого пространства, соединенного с внутренним объемом камеры газификации и с отверстиями вывода газообразных продуктов. Камеры сгорания, расположенные по радиусу к центру камеры газификации, установлены между корпусом и камерой дожигания.

Недостатком указанной установки является низкая эффективность работы из-за засорения разогретыми массами непереработанных ТБО канала выхода пиролизного газа, приводящее к уменьшению проходного сечения канала, накоплению пиролизного газа в камере газификации и невозможности его поступления к потребителю.

Известна установка обезвреживания и уничтожения твердых отходов (патент на изобретение РФ №2282788, МПК F23G 5/027, F23G 5/24, 2006 г.), принятая за прототип, содержащая загрузочное устройство, камеру газификации с отверстиями вывода пиролизого газа, установленную в корпусе с возможностью образования зоны отбора пиролизного газа для подачи его в камеры сжигания и к внешнему потребителю, камеру дожигания, устройство отвода газообразных продуктов сжигания. Часть камер выполнена с возможностью полного сжигания пиролизного газа, другая часть камер сжигания - с возможностью получения при сжигании пиролизного газа газифицирующего агента и размещена в корпусе с возможностью подачи газифицирующего агента в камеру газификации. Установка снабжена дефлекторами, расположенными в камере дожигания и выполненными в виде плоских лент, охватывающих по винтовой линии камеру газификации. Камеры сжигания пиролизного газа установлены под углом наклона винтовых линий дефлекторов таким образом, что образующиеся на выходе камер сжигания высокотемпературные скоростные потоки продуктов сгорания поступают в каналы, образованные винтовыми поверхностями дефлекторов и, двигаясь вдоль канала, омывают наружную поверхность камеры газификации, передавая ей большую часть тепловой энергии.

Недостатками указанной установки являются получение топливного газа низкого качества вследствие насыщения его водяными парами в зоне сушки и низкая надежность из-за сложности конструкции загрузочного устройства.

Техническим результатом изобретения является повышение эффективности и надежности термической переработки несортированных твердых органических отходов с получением горючего газа высокого качества.

Техническим результат достигается тем, что установка для термического разложения несортированных твердых органических отходов, содержащая загрузочное устройство, камеру пиролиза, установленную внутри камеры сжигания в корпусе, с образованием зоны отбора пиролизного газа для подачи его внешнему потребителю и в камеру сжигания, снабжена накопительной камерой, в камере пиролиза установлен воронкообразный козырек, образующий кольцевую зону для удаления через отверстия в корпусе камеры пиролиза водяных паров и легких летучих соединений, камера пиролиза установлена с манжетным уплотнением внутри камеры сжигания с образованием зоны отбора смеси технологических газов, при этом камера сжигания снабжена патрубком для отвода смеси технологических газов через теплообменник-подогреватель воздуха, соединенный воздуховодом горячего воздуха через коллектор с газовыми горелками. Камера пиролиза снабжена щелевым коллектором для отбора пиролизного газа для подачи его внешнему потребителю и в камеру сжигания. Камера сжигания выполнена с возможностью подачи в нее твердого топлива.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображен общий вид установки для термического разложения несортированных твердых органических отходов в разрезе; на фиг. 2 изображена зона отбора технологических газов.

На чертежах использованы следующие обозначения: накопительная камера 1, камера пиролиза 2, щелевой коллектор 3, патрубки для отвода пиролизного газа 4, отверстия для удаления водяных паров и легких летучих соединений 5, воронкообразный козырек 6, камера сжигания 7, горелки 8, топочная дверка 9, патрубок для отвода смеси технологических газов 10, манжетное уплотнение 11, теплообменник-подогреватель воздуха 12, коллектор 13 горячего воздуха, вентилятор 14, регулировочная арматура 15, колосниковая решетка 16, приемный контейнер 17.

Установка для термического разложения несортированных твердых органических отходов содержит накопительную камеру 1, камеру пиролиза 2, установленную внутри камеры сжигания 7 в корпусе, с образованием зоны отбора пиролизного газа через щелевой коллектор 3 для отбора пиролизного газа для подачи его внешнему потребителю и в камеру сжигания 7. Камера сжигания 7 выполнена с возможностью подачи в нее твердого топлива через топочные дверки 9. В камере пиролиза 2 установлен воронкообразный козырек 6, образующий кольцевую зону с отверстиями для удаления водяных паров и легких летучих соединений 5. Камера пиролиза 2 установлена с манжетным уплотнением 11 внутри камеры сжигания 7 с образованием зоны отбора смеси технологических газов, при этом камера сжигания 7 снабжена патрубком для отвода смеси технологических газов 10 через теплообменник-подогреватель воздуха 12. Теплообменник-подогреватель воздуха 12 соединен воздуховодом горячего воздуха через коллектор 13 с газовыми горелками 8.

Установка работает следующим образом. Твердые органические отходы загружают в накопительную камеру 1 без предварительной сортировки. Накопительная камера 1 является своего рода затвором, поскольку высота слоя перерабатываемого сырья, обладая высоким гидравлическим сопротивлением, препятствует выходу газов в атмосферу. Производят загрузку твердого топлива (например, дров) в камеру сжигания 7 через топочные дверки 9 и осуществляют его розжиг. При этом образуются высокотемпературные потоки продуктов сгорания, которые передают тепловую энергию перерабатываемому сырью, омывая наружную поверхность камеры пиролиза 2, и обеспечивают равномерность прогрева всех зон камеры пиролиза 2, а именно зоны подсушки и зоны получения пиролизного газа и, отдав большую часть тепловой энергии перерабатываемому сырью через стенку камеры пиролиза 2, обеспечивают проведение процесса сушки и пиролиза. Полученный в результате запуска установки пиролизный газ, отбирают в щелевой коллектор 3. Часть отобранного газа направляют стороннему потребителю, а другую часть направляют в горелки 8 и используют как основное топливо, обеспечивая его полное сжигание посредством подачи горячего воздуха из коллектора 13, который получают в теплообменнике-нагревателе воздуха 12 за счет отдачи тепла технологическими газами, поступающими по патрубку для отвода смеси технологических газов 10 из зоны отбора смеси технологических газов камеры сжигания 7. Подачу холодного воздуха в теплообменник-нагреватель 12 производят посредством вентилятора 14. Образовавшиеся в результате сушки сырья в зоне подсушки камеры пиролиза 2 водяные пары и легкие летучие соединения через отверстия для удаления водяных паров и легких летучих соединений 5 в кольцевой зоне образованной воронкообразным козырьком 6 поступают в верхнюю часть камеры сжигания 7 (в зону отбора смеси технологических газов), где они, смешиваясь с продуктами сгорания, образуют смесь технологических газов, которые через патрубок для отвода смеси технологических газов 10 и теплообменник-нагреватель воздуха 12 направляются на дожигание.

Для обеспечения свободного перемещения корпуса камеры пиролиза 2 в вертикальном направлении в результате температурного расширения при его нагреве и для изолирования узла отбора смеси технологических газов от окружающей среды устанавливают манжетное уплотнение 11 из огнеупорного волокна.

После выхода печи на рабочий режим пусковое твердое топливо не используют. Регулирование процесса горения пиролизного газа осуществляют при помощи регулировочной арматуры 15.

Рабочий процесс термического разложения осуществляется за счет энергии, полученной от сжигания пиролизного газа.

Перерабатываемые отходы перемещаются из зоны подсушки в зону пиролиза под действием силы тяжести, подвергаясь непрерывной тепловой обработке.

Оставшиеся непереработанные частицы поступают на колосниковую решетку 16, а затем в приемный контейнер 17, откуда их удаляют для дальнейшего использования.

Использование изобретения позволяет повысить эффективность и надежность работы установки термической переработки несортированных твердых органических отходов с получением горючего газа высокого качества.

1. Установка для термического разложения несортированных твердых органических отходов, содержащая загрузочное устройство, камеру пиролиза, установленную внутри камеры сжигания в корпусе, с образованием зоны отбора пиролизного газа для подачи его внешнему потребителю и в камеру сжигания, отличающаяся тем, что снабжена накопительной камерой, в камере пиролиза установлен воронкообразный козырек, образующий кольцевую зону для удаления через отверстия в корпусе камеры пиролиза водяных паров и легких летучих соединений, камера пиролиза установлена с манжетным уплотнением внутри камеры сжигания с образованием зоны отбора смеси технологических газов, при этом камера сжигания снабжена патрубком для отвода смеси технологических газов через теплообменник-подогреватель воздуха, соединенный воздуховодом горячего воздуха через коллектор с газовыми горелками.

2. Установка для термического разложения несортированных твердых органических отходов по п. 1, отличающаяся тем, что камера пиролиза снабжена щелевым коллектором для отбора пиролизного газа для подачи его внешнему потребителю и в камеру сжигания.

3. Установка для термического разложения несортированных твердых органических отходов по п. 1, отличающаяся тем, что камера сжигания выполнена с возможностью подачи в нее твердого топлива.

Изобретение относится к области переработки углеродсодержащих отходов растительного происхождения и может применяться для генерации электрической и тепловой энергии и получения углеродных сорбентов.

Способ переработки углеродсодержащих отходов растительного происхождения // 2644895

Способ финишной деструкции продуктов пиролиза твердых коммунальных отходов // 2644371

Изобретение относится к области переработки твердых коммунальных и прочих органических отходов, в частности может быть использовано в коммунально-бытовом хозяйстве при сжигании отходов с гарантированным подавлением вредных веществ, в том числе диоксинов, и утилизацией теплоты сгорания отходов.

Установка для термической переработки твердых отходов с получением горючего газа // 2631721

Изобретение относится к оборудованию комбинированной термической переработки твердых отходов органического происхождения, включает процессы сжигания, пиролиза и газификации.

Способ получения электроэнергии из некондиционной (влажной) топливной биомассы и устройство для его осуществления // 2631456

Изобретение относится к электроэнергетике на основе возобновляемых источников энергоресурсов и местных видов топлива, в частности биомассы, децентрализованному электроснабжению, а также к переработке и утилизации твердых органических, в том числе бытовых, отходов.

Способ получения электроэнергии из некондиционной топливной биомассы и устройство для его осуществления // 2631450

Способ и устройство для обезвреживания и утилизации массива бытовых отходов // 2630456

Способ для обезвреживания и утилизации массива бытовых отходов содержит бурение скважин в толще массива и установку в них вертикальных перфорированных отводящих труб, солнечный нагрев и увлажнение массива, размещенного под пирамидальными прозрачными колпаками, атмосферными осадками и питательной водой из канавок между колпаками, анаэробное брожение в толще массива с получением био–газа (метана), вывод его из колпаков и пор массива через вертикальные перфорированные отводящие трубы, соединенные через газопроводы с компрессором, который создает разрежение в полости колпаков и соединенных с ним на всасе газопроводов и сжимает на выходе биогаз, который под давлением поступает в трубное пространство воздушного холодильника, охлаждаемого наружным воздухом за счет естественной тяги, где происходит его охлаждение с конденсацией значительной части водяных паров и тяжелых углеводородов.

Устройство для термического обезвреживания опасных отходов // 2629721

Изобретение относится к устройствам для термического обезвреживания опасных отходов, а также отсортированных органических компонентов твердых бытовых отходов, углерод - и углеводородсодержащих отходов, в том числе нефтешламов, отходов предприятий органического синтеза, иловых осадков канализационных очистных сооружений, отходов медицинских и лечебно-профилактических учреждений и прочих горючих, биоразлагаемых отходов.

Способ обеспечения теплом и электричеством автономного объекта // 2618129

Предложен способ обеспечения теплом и электричеством компактных автономных объектов, расположенных в полевых условиях. Согласно способу в пиролизном котле, установленном в автономном объекте, сжигают твердое топливо в верхней части котла 1 с недостаточным количеством окислителя и дожигают пиролизный газ в нижней части котла 2, где подогревают теплоноситель замкнутой системы отопления 10, при этом часть пиролизного газа из верхней части котла 1 выводят наружу, отчищают от примесей и подают в двигатель внутреннего сгорания 8, на валу которого установлен электрогенератор 9.

Способ термической переработки бытовых и промышленных отходов и устройство для его осуществления // 2616630

Изобретения относятся к области пиролизной утилизации бытовых и промышленных отходов. Утилизированные бытовые и промышленные отходы направляют винтовым конвейером из бункера-накопителя в металлическую жаропрочную трубу корпуса мобильной пиролизной камеры, где винтовым конвейером перемещаются вдоль пиролизной камеры с разогревом и поддержанием температуры пиролиза в интервале 800-900°C.

Способ утилизации медицинских и биологических отходов // 2645057

Изобретение относится к области термической утилизации органосодержащих отходов. Решаемая техническая задача - термическая, экологически безопасная утилизация медицинских и биологических отходов, увеличение сменной производительности установки. Технический результат достигается тем, что загрузку отходов в камеру сжигания производят механизированным загрузочным устройством через шлюзовой поворотный лоток, что исключает возможность выхода дымовых газов в окружающую среду. Процессы сушки, термического разложения и сжигания совмещают: отходы подсушивают и частично пиролизуют на поворотном лотке в верхней части камеры утилизации, одновременно сжигая твердый остаток в нижней части камеры утилизации. Тепловой баланс такой организации процесса положительный, поэтому необходимости в использовании внешнего топлива нет, а время процесса сокращается вдвое. Безопасность окружающей среды достигается за счет огневого обезвреживания газообразных продуктов в камере дожигания, их очистке от твердых включений в циклоне, промывке в мокром скруббере и проведении процесса под постоянным разрежением. 3 ил.

Способ переработки твердых отходов производства кальцинированной соды аммиачным методом // 2647931

Изобретение относится к способу переработки твердых отходов производства соды и может найти применение в химической промышленности при решении экологических, технологических и экономических проблем. Способ переработки твердых отходов производства кальцинированной соды аммиачным методом осуществляется для отходов, полученных фильтрацией дистиллерной жидкости с использованием промышленных фильтр-прессов. Твердые отходы, полученные после фильтрации дистиллерной жидкости, имеющие состав, мас. %: карбонат кальция 38,4-40,0, гидрат оксида кальция 29-31, сульфат кальция 6,5-7,0, неактивные и нерастворимые в воде оксиды металлов, а также оксиды тяжелых металлов и двойные, тройные оксиды кальция, магния, алюминия и кремния 22,0-22,5, хлористый кальций 0,10-2,77, хлористый натрий 0,20-1,2, подают в печь обжига. При этом процесс ведут при температуре 900-950°C. Технический результат изобретения заключается в разработке способа переработки твердых отходов содового производства, обеспечивающего получение вторичного сырья для производства соды. 2 з.п. ф-лы, 3 пр.