Способ получения альтернативного топлива из твердых коммунальных отходов

Изобретение описывает способ получения альтернативного топлива из твердых коммунальных отходов, включающий сортировку отходов с выделением горючих фракций с последующим их измельчением, сушку, характеризующийся тем, что предварительно проводят подготовку ТКО путем деления основного потока ТКО на две фракции, мелкую и крупную, и сортировку крупной фракции с выделением вторичного сырья, в процессе которой образуются «хвосты» сортировки, из которых при последующей сортировке отделяют горючую фракцию, после измельчения горючей фракции к ней добавляют подсушенный отсев – мелкую фракцию, выделенную на стадии подготовки ТКО, и смешивают их. Технический результат заключается в получении твердого топлива из ТКО с высокой теплотой сгорания, безопасного и экологически чистого. 1 ил., 1 табл.

 

Изобретение относится к области охраны окружающей среды, а именно к области обращения с отходами, а более конкретно к производству твердого топлива, изготовленного из твердых коммунальных отходов (ТКО) и которое может применяться как самостоятельно, так и в качестве добавки к основному топливу в различных энергоемких технологических процессах на тепловых электростанциях, в цементном производстве, металлургии, а также в специализированных установках по сжиганию отходов с целью получения электрической и тепловой энергии.

Твердые коммунальные отходы представляет собой гетерогенную смесь различных по физическому состоянию, крупности и свойствам органических и неорганических элементов сложного компонентного и химического состава. В состав ТКО входят такие компоненты, как макулатура, черные и цветные металлы, стекло, пластмасса, текстиль, пищевые и растительные отходы, инертные материалы, электронные отходы, кожа, дерево, резиновые изделия, опасные материалы и т.п.). Состав ТКО меняется во времени (в том числе по сезонам года) и зависит от места расположения населенного пункта, его величины, состояния благоустройства, уровня развития промышленности и ряда других показателей.

Важным элементом в современной системе обращения с отходами является обработка отходов. При обработке ТКО выделяют первичную и вторичную их сортировку. В процессе первичной сортировки образуются:

1) вторичное сырье, которое используется повторно в производственном цикле;

2) отсев;

3) «хвосты» (остатки сортировки).

Они являются неутилизируемыми отходами и направляются на объекты захоронения отходов. Процент извлечения вторичного сырья на станциях ручной сортировки составляет 7-15%, на автоматизированных станциях сортировки - до 35%.

Исследования, проведенные авторами, показали, что в зависимости от вида технологической линии сортировки ТКО в составе «хвостов» первичной сортировки содержатся следующие горючие компоненты: макулатура - 8-20%, полимеры - 13-22%, дерево - до 3,5%, текстиль - до 5%, что позволяет рассматривать «хвосты» как ресурс для производства твердого топлива. Также в составе «хвостов» сортировки встречаются инертные материалы, органические отходы, опасные материалы, отсев и прочее, которые понижают качество топлива: уменьшают его теплоту сгорания, увеличивают зольность, влажность топлива и выход токсичных веществ в атмосферу.

Известен способ производства твердого топлива, изготовленного из промышленных и бытовых отходов, который осуществляется в 4 этапа технологического процесса. На первом этапе осуществляют сортировку промышленных и бытовых отходов на три группы: первая группа содержит крупногабаритные металлические объекты, шнуры и опасные вещества, которые удаляются из общей массы исходных объектов для изготовления твердого топлива и впоследствии утилизируются. Вторая группа состоит из оставшихся крупногабаритных промышленных и бытовых отходов, которые попадают в шнековую дробилку для уменьшения их размеров менее 150 мм (второй этап технологической линии). Третья группа содержит отходы, которые по размерам меньше 150 мм. На втором этапе осуществляют первый этап обработки промышленных и бытовых отходов для уменьшения их габаритных размеров менее 150 мм, при этом отходы второй группы помещают в шнековую дробилку. На третьем этапе осуществляют второй этап обработки промышленных и бытовых отходов, в процессе которого отходы второй и третьей групп подают в горизонтальную установку разбивания для уменьшения их объема. На четвертом этапе в полученные в горизонтальной установке разбивания отходы добавляют известь, затем осуществляют формовку круглых брикетов при высоких давлении и температуре, сушку полученных круглых брикетов с образованием конечного продукта диаметром 15-30 мм, длиной 30-150 мм, калорийностью свыше 6000 ккал/кг и температурой горения свыше 1100°С (патент RU 2405027, МПК C10L 5/48, 5/46 (2006.01)).

Недостатком способа является использование отходов только размером менее 150 мм (третья группа), в состав которых входят стекло, инертные материалы, имеющие высокое содержание золы, что снижает теплоту сгорания топлива, а также значительно затрудняет процесс горения и эксплуатацию печей.

Наиболее близким к заявляемому способу является способ изготовления топливных брикетов из твердых бытовых отходов (ТБО) и других органических отходов, включающий гидромеханическую сортировку ТБО с выделением горючей массы, измельчение выделенной горючей массы с влажностью 40-55%, сушку измельченного материала, подогрев измельченного материала в интервале температур 550-1000°С, формирование из измельченного материала гранул. Энергообеспечение производства топливных брикетов производится полностью за счет скрытой внутренней энергии горючей массы ТКО, в качестве связующего при формировании брикетов используется смолистый конденсат, выделенный из газообразных продуктов термического распада горючей массы, нагретой до температуры 550-1000°С (патент RU 2567861, МПК C10L 5/46, 5/00, 5/40 (2006.01)).

Недостатками данного способа являются следующие:

- вымывание из отходов при гидравлической сепарации солей тяжелых металлов и других токсичных веществ, и, как следствие, загрязнение чистых компонентов отходов - макулатуры, полимеров, дерева и т.п.;

- пониженная теплота сгорания топлива ввиду наличия избыточной влаги в компонентах (т.к. используется гидравлическая сепарация);

- так как гидравлическая сепарация проводится в помещении, воздух в помещении насыщается влагой и вредными испарениями, что является опасным для обслуживающего персонала;

- недостаточно полное использование твердых коммунальных отходов, т.к. для изготовления топлива используют только горючую массу твердых коммунальных отходов (ТКО), остальная же часть отходов подлежит захоронению.

Общими признаками заявляемого способа и способа по прототипу является получение топлива из твердых коммунальных отходов с выделением с последующей ее измельчением, сушка.

Задачей настоящего изобретения является создание способа получения топлива из твердых коммунальных отходов с максимальным их использованием, с высокой теплотой сгорания, безопасного и экологически чистого.

При решении поставленной задачи достигаются следующие технические результаты:

- снижение объема подлежащих захоронению отходов (остаток после выделения альтернативного топлива составляет 5-8%), и, как следствие, снижение нагрузки на окружающую среду и здоровье человека;

- практическое отсутствие в топливе опасных компонентов, что позволяет соблюдать нормативные требования к топливу;

- снижение потребления первичных энергетических ресурсов (древесины, торфа, угля на промышленных предприятиях), что позволяет значительно снизить прямые затраты на его использование;

- отсутствие влаги и вредных испарений в помещении (за счет исключения гидравлической сепарации;

- увеличение теплоты сгорания за счет выделения высококалорийных компонентов с исходной влажностью.

Поставленная задача была решена за счет того, что в известном способе получения топлива, включающем сортировку отходов с выделением горючих фракций с последующим их измельчением и сушку, предварительно проводят подготовку ТКО путем деления основного потока ТКО на две фракции, мелкую и крупную, и сортировку крупной фракции с выделением вторичного сырья, в процессе которой образуются "хвосты" сортировки, из которых при последующей сортировке отделяют горючую фракцию, после измельчения горючей фракции к ней добавляют подсушенный отсев - мелкую фракцию, выделенную на стадии подготовки ТКО, и смешивают их.

Признаки, являющиеся отличительными от прототипа, предварительно проводят подготовку ТКО путем деления основного потока ТКО на две фракции, мелкую и крупную, и сортировку крупной фракции с выделением вторичного сырья, в процессе которой образуются "хвосты" сортировки, из которых при последующей сортировке отделяют горючую фракцию, после измельчения горючей фракции к ней добавляют подсушенный отсев - мелкую фракцию, выделенную на стадии подготовки ТКО, и смешивают их.

На чертеже представлена технологическая схема получения топлива. На схеме обозначены:

1 - Грохот;

2 - Участок ручной/автоматизированной сортировки;

3 - Участок механизированной/ автоматизированной сортировки;

4 - Термическая печь;

5 - Дробилка/измельчитель;

6 - Смеситель.

Процесс производства топлива протекает в следующей последовательности.

В грохоте 1, куда поступают твердые коммунальные отходы (ТКО), производится разделение основного потока ТКО на две фракции: мелкую (отсев размером до 35 мм) и крупную (ТКО без отсева). ТКО без отсева поступают на участок 2 ручной или автоматизированной сортировки, где выделяют вторичное сырье и "хвосты" сортировки. В качестве вторичного сырья выделяют ценные компоненты (например, картон, бумагу, полиэтиленовые бутылки и т.д.), которые отправляют на повторное использование. Перечень выделяемых компонентов вторичного сырья может меняться в зависимости от условий заказчика. "Хвосты" сортировки поступают на участок 3 механизированной или автоматизированной сортировки, где происходит выделение горючей фракции (бумага, картон, полиэтиленовые пленки, дерево, текстиль и т.д.). Далее горючая фракция поступает в дробилку 5 для последующего дробления до получения фракций размером до 30 мм. Мелкая фракция из грохота 1 (подгрохотная фракция) поступает в термическую печь 4, где происходит усушка влаги отсева до 20-25%. Далее подсушенная мелкая фракция из термической печи 4 и измельченная в дробилке 5 горючая фракция поступают в смеситель 6, где происходит их перемешивание. На выходе из смесителя 6 получается топливо, которое представляет собой измельченный гомогенизированный продукт с измененными физическими и химическими свойствами совокупного материала. Полученный продукт по теплотехническим свойствам сравним с природными видами топлива (таблица).

Основные теплотехнические свойства различных видов топлива*

* Теплотехнические свойства различных топлив изменяются в зависимости от способа его производства, транспортировки, хранения и способа подготовки.

Предлагаемый способ позволяет получить экологически чистое, безопасное, высококалорийное топливо из неутилизируемых отходов, снизить объем подлежащих захоронению твердых коммунальных отходов и, таким образом, минимизировать негативное воздействие на окружающую среду и здоровье человека, а также снизить потребление первичных энергетических ресурсов.

Альтернативное топливо из неутилизируемых отходов (АТНО), приготовленное предлагаемым способом, является энергетическим ресурсом для энергоемких технологических процессов с нулевой стоимостью (т.е. часто производители аналогичного топлива готовы поставлять его промышленным предприятиям бесплатно или за минимальную стоимость) и не уступает по теплотехническим свойствам некоторым видам традиционного топлива.

АТНО может применяться как самостоятельное топливо, так и в качестве добавки к основному топливу в различных энергоемких технологических процессах, использующих в качестве энергоресурса твердое природное топливо (каменный и бурый уголь, торф, антрацит, древесину и т.п.).

При возможности проведения лабораторных исследований по определению опасных химических веществ в компонентах, можно управлять качественными и количественными характеристиками АТНО (например, исключить пластмассы, содержащих соединения хлора, кадмия), что позволит не превышать допустимых норм выброса вредных веществ в атмосферу при этом обеспечить снижение затрат на систему газоочистки.

Способ получения альтернативного топлива из твердых коммунальных отходов, включающий сортировку отходов с выделением горючих фракций с последующим их измельчением, сушку, отличающийся тем, что предварительно проводят подготовку ТКО путем деления основного потока ТКО на две фракции, мелкую и крупную, и сортировку крупной фракции с выделением вторичного сырья, в процессе которой образуются "хвосты" сортировки, из которых при последующей сортировке отделяют горючую фракцию, после измельчения горючей фракции к ней добавляют подсушенный отсев - мелкую фракцию, выделенную на стадии подготовки ТКО, и смешивают их.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области термической переработки углеродсодержащих материалов и предназначено для утилизации твердых коммунальных отходов. Мусороперерабатывающий комплекс содержит блок пиролиза, включающий по меньшей мере две пиролизные установки, конвейерную линию для подачи подготовленных отходов к реакторам, конвейерную линию для транспортировки углеродистого остатка в приемный бункер.

Изобретение раскрывает способ получения топливных гранул, включающий дозирование и смешивание активного ила, образующегося на станциях биологической очистки сточных вод, с обезвоживающей добавкой, обезвоживание полученной смеси и последующее формование смеси, при этом используют активный ил с содержанием воды 97-99% масс., в качестве обезвоживающей добавки используют шлам химводоочистки тепловой электрической станции (ТЭС) влажностью не более 3%, дозирование и смешение активного ила с шламом химводоочистки ТЭС осуществляют в соотношении (7-10):(1-2)% масс., полученную смесь обезвоживают в две стадии, при этом на первой стадии осуществляют центрифугирование в течение 1-3 минут до получения смеси влажностью 69-74%, а на второй стадии - осуществляют сушку на ленточной сушилке при температуре 105-115°С в течение 20-40 минут до получения смеси влажностью 40-45%, далее обезвоженную смесь формуют путем гранулирования и затем гранулы покрывают органической добавкой, при этом топливные гранулы содержат, % масс.: активный ил - 65-75, шлам химводоочистки ТЭС - 6-10, органическая добавка - остальное.

Изобретение раскрывает установку термохимической переработки углеродсодержащего сырья, которая содержит термохимический реактор для пиролиза сырья, средства загрузки сырья и технологических добавок в верхнюю часть реактора, устройство для получения газообразного теплоносителя, подсоединенное к нижней части реактора, и устройство отвода твердой фазы переработанного сырья - пироугля, размещенное у нижней части реактора, а также устройство очистки полученных в реакторе парогазов от твердой фазы и аппарат разделения парогазов на компоненты, при этом устройство для получения газообразного теплоносителя представляет собой вихревой газогенератор, оснащенный коллектором для подачи в его полость воздуха от воздуходувки по воздушному каналу, в корпусе реактора по его высоте наклонно размещены выполненные из сетчатого материала полки с наклоном вниз от стенок реактора к его центру, верхняя часть реактора, по отношению к другим его частям, имеет увеличенное поперечное сечение, устройство выгрузки пироугля из реактора выполнено в виде шнека, вдоль которого проложены теплосъемные пластины, шнек и пластины помещены в кожух, полость которого встроена в воздушный канал, соединяющий воздуходувку и коллектор газогенератора, при этом устройство очистки полученных в реакторе парогазов от твердой фазы включено между реактором и аппаратом разделения парогазов на компоненты и выполнено в виде сепаратора.

Изобретение раскрывает способ производства высушенного горючего материала, включающий в себя: этап смешивания со смешиванием множества частиц, изготовленных из горючего материала, содержащего влагу, и дегидрирующей жидкости, изготовленной из эмульсии, содержащей синтетическую смолу, для формирования смеси, в которой поверхности частиц вступают в контакт с дегидрирующей жидкостью; а также этап сушки с формированием покрытия из синтетической смолы, изготовленного из дегидрирующей жидкости, высушенной на поверхностях частиц, с испарением влаги из частиц, чтобы сформировать покрытые частицы, включающие в себя частицы, имеющие пониженный процент влагосодержания, и покрытие из синтетической смолы, которое покрывает поверхность частиц, причем синтетическая смола, содержащаяся в дегидрирующей жидкости, представляет собой акриловую смолу, уретановую смолу или поливинилацетатную смолу, при этом получают высушенный горючий материал, образованный из покрытых частиц.

Изобретение раскрывает способ получения брикетов, включающий обезвоживание шлама и последующее его прессование при давлении 30-35 МПа, характеризующийся тем, что используют высушенный замазученный карбонатный шлам химводоочистки тепловых электрических станций с влажностью не более 4%, зольностью не более 31,5% и низшей теплотой сгорания не менее 5480,4 ккал/кг.

Изобретение описывает твердое топливо, состоящее исключительно из компонентов растительного происхождения, при этом топливо содержит связующее вещество в виде крахмала, полученного из морских водорослей (компонент А), формообразующее вещество в виде натурального каучука (компонент В) и вещество, содержащее растительное масло, в виде семян Ricinus communis или Jatropha curcas либо в виде семян этих растений в порошкообразном состоянии (компонент С); топливо изготавливают из смеси данных компонентов формованием прессованием; при этом количество компонента А составляет от 1 до 85 весовых частей из расчета на 100 весовых частей смеси, количество компонента В - от 1 до 55 весовых частей из расчета на 100 весовых частей смеси, а количество компонента С составляет от 10 до 85 весовых частей из расчета на 100 весовых частей смеси.

Изобретение относится к установке для получения угольных брикетов из смеси угольных шламов с влажностью до 60 мас.%, включающей бункер с питателем, узел активации угольного шлама, узел смешения угольного шлама с гидрофобизирующей добавкой, узел прессования, при этом узел активации угольного шлама включает устройство для грубого помола угольного шлама без гидрофобизирующей добавки, устройство для тонкого помола угольного шлама и обогреваемую емкость для накопления угольного шлама тонкого помола, узел смешения имеет два смесителя, где первый смеситель выполнен без подогрева угольного шлама с гидрофобизирующей добавкой и второй смеситель с возможностью подогрева смеси, узел прессования содержит винтовой пресс, части которого покрыты абразивостойким композиционным материалом.

Изобретение относится к топливу и способу его получения, способу получения тепловой энергии из биомассы с низкой температурой плавления золы, в частности из барды процесса производства биоэтанола.

Изобретения относятся к промышленной переработке горючих углерод- и углеводородсодержащих продуктов. Способ переработки горючих углерод- и/или углеводородсодержащих продуктов реализуют в реакторах, оснащенных температурными датчиками (18, 20).
Изобретение относится к способу получения оксидно-топливных брикетов, включающему приготовление смеси для брикетирования, содержащей мелочь угля, колошниковую пыль и/или железную окалину, известь, производное сульфокислоты или мелассу, уплотнение смеси в виброформах и сушку брикетов, отличающийся тем, что на стадии приготовления смеси для брикетирования берут, мас.%: мелочь угля - 45-64, колошниковую пыль и/или железную окалину - 5-10, известь - 5-6, производное сульфокислоты или мелассу - 5-6, добавляют шлак ферромарганцевого производства и/или мелочь марганцевой руды, содержащую оксиды марганца, мас.% - 30-60, для повышения содержания марганца в получаемом чугуне; поваренную соль, мас.% - 20-30, а после просушивания полученных брикетов их помещают в воду для полного растворения соли и повторяют процесс просушки для образования в брикете пор.

Изобретение описывает способ переработки твердых коммунальных отходов, где предварительно извлекают крупногабаритные отходы, а оставшуюся массу измельчают и сушат, при этом измельчение и сушку осуществляют одновременно в барабанной мельнице до конгломерации твердых составляющих оставшейся массы.

Изобретение раскрывает установку для получения биотоплива из березовой коры, включающую буферный запас кусковых фракций березовой коры, секционный реактор прямого нагрева, сборник конденсата, приемник газов, теплогенератор, бункер-накопитель карбонизированной шихты, пресс-гранулятор, камеру охлаждения, участок упаковки продукта, систему межоперационных связей, отличающуюся тем, что установка снабжена участком объемного трехосного прессования технологических брикетов из кусковых фракций березовой коры, дезинтегратором карбонизированной биомассы, сепаратором для отделения частично торрефицированных частиц шихты.
Изобретение раскрывает пеллеты из гидролизного лигнина, выполненные в виде топливных гранул, спрессованных из гидролизного лигнина, полученного методом гидролиза древесных отходов растворами серной кислоты, характеризующиеся тем, что перед переработкой гидролизный лигнин обогащается производными отходами гидролизного производства, а перед прессованием проходит тонкую очистку с сортировкой на фракции с последующим удалением минеральных элементов и уменьшением зольности.

Изобретение описывает способ изготовления топливных брикетов из древесных отходов, включающий загрузку древесных отходов, их прессование и сушку, при этом после загрузки древесных отходов дополнительно производят их уплотнение ультразвуком с последующим одновременным прессованием и обработкой древесных отходов высокочастотным электрическим полем.

Изобретение раскрывает топливные брикеты из двухкомпонентной смеси древесного происхождения: первый компонент - измельченные древесные отходы деревозаготовительных предприятий и/или предприятий деревопереработки, а второй компонент - древесный уголь, при этом двухкомпонентная смесь представлена в виде гомогенизированного композиционного материала, полученного компаундированием матрицы из измельченных древесных отходов и упрочняющих дисперсных частиц древесного угля, осуществляемым в два этапа: первый этап - при совмещении следующих одновременно протекающих процессов: сушка древесных отходов с исходной естественной влажностью, диспергирование исходного древесного угля и адсорбция матрицей диспергированного древесного угля; а второй этап - в процессе брикетирования композиционного материала, предпочтительно, экструзией, причем совмещение сушки, диспергирования и адсорбции осуществляют в динамичном закольцованном тепловом потоке смеси топочных газов с выделяемыми в процессе сушки парами влаги древесных отходов, при этом содержание древесного угля в исходном сырье поддерживают в пределах 5÷30 мас.

Изобретение описывает способ получения топливных брикетов из древесных отходов, включающий измельчение, сушку до влажности 12-16%, смешение компонентов смеси, включающей технический гидролизный лигнин, причем подготовку связующей шихты осуществляют путем добавления к техническому гидролизному лигнину 70-80% карбоната натрия 5-10% и дальнейшей механоактивации с последующим добавлением подогретого до 90°C таллового пека 15-20%, полученную шихту в количестве 10-15% смешивают с древесными отходами, измельченными до 1-5 мм в количестве 85-90%, а брикетирование смеси осуществляют при температуре 90±2°C и давлении 45-50 МПа.

Изобретение раскрывает способ получения топливных гранул, включающий дозирование и смешивание активного ила, образующегося на станциях биологической очистки сточных вод, с обезвоживающей добавкой, обезвоживание полученной смеси и последующее формование смеси, при этом используют активный ил с содержанием воды 97-99% масс., в качестве обезвоживающей добавки используют шлам химводоочистки тепловой электрической станции (ТЭС) влажностью не более 3%, дозирование и смешение активного ила с шламом химводоочистки ТЭС осуществляют в соотношении (7-10):(1-2)% масс., полученную смесь обезвоживают в две стадии, при этом на первой стадии осуществляют центрифугирование в течение 1-3 минут до получения смеси влажностью 69-74%, а на второй стадии - осуществляют сушку на ленточной сушилке при температуре 105-115°С в течение 20-40 минут до получения смеси влажностью 40-45%, далее обезвоженную смесь формуют путем гранулирования и затем гранулы покрывают органической добавкой, при этом топливные гранулы содержат, % масс.: активный ил - 65-75, шлам химводоочистки ТЭС - 6-10, органическая добавка - остальное.

Изобретение описывает изделие из древесного угля, содержащее цилиндрическое тело и опорные элементы, причём его донная поверхность выполнена в форме вогнутой линзы, а опорные элементы разделены воздушными проходами-диффузорами, имеющими с внешней стороны арочно-криволинейную конфигурацию и расширяющимися вовнутрь.

Изобретение раскрывает способ производства топливных брикетов и гранул, включающий измельчение, сушку, дозирование, подачу, смешивание, брикетирование, гранулирование и охлаждение, характеризующийся тем, что брикеты и гранулы производят на основе смеси соломенной резки с добавлением до 20-30% стеблей топинамбура или подсолнечника и его корзинок, или 30-40% высушенных измельченных древесных лесных или садовых отходов, или до 20% опилок.

Изобретение раскрывает способ производства высушенного горючего материала, включающий в себя: этап смешивания со смешиванием множества частиц, изготовленных из горючего материала, содержащего влагу, и дегидрирующей жидкости, изготовленной из эмульсии, содержащей синтетическую смолу, для формирования смеси, в которой поверхности частиц вступают в контакт с дегидрирующей жидкостью; а также этап сушки с формированием покрытия из синтетической смолы, изготовленного из дегидрирующей жидкости, высушенной на поверхностях частиц, с испарением влаги из частиц, чтобы сформировать покрытые частицы, включающие в себя частицы, имеющие пониженный процент влагосодержания, и покрытие из синтетической смолы, которое покрывает поверхность частиц, причем синтетическая смола, содержащаяся в дегидрирующей жидкости, представляет собой акриловую смолу, уретановую смолу или поливинилацетатную смолу, при этом получают высушенный горючий материал, образованный из покрытых частиц.

Изобретение относится к переработке твердых бытовых и промышленных отходов. Способ утилизации твердых бытовых отходов включает получение продуктов утилизации твердых бытовых отходов - тепло, электричество и продукты плазменной обработки.
Наверх