Способ переработки топлива, получаемого из отходов, и устройство для его осуществления - RU2260617C2
Код документа: RU2260617C2
Описание
Область техники.
Настоящее изобретение относится к области переработки отходов и соответствует требованиям, предъявляемым к охране окружающей среды.
Уровень техники.
Существуют разнообразные типы отходов, нуждающиеся в переработке, что приводит к необходимости использовать очень сложные и разнообразные технологии переработки.
Среди разнообразных типов отходов особый интерес представляет топливо, получаемое из отходов, обычно обозначаемое аббревиатурой RDF (ТПО), также известное под названием «альтернативное топливо».
ТПО получают после процесса сортировки, при котором отделяют все несгораемые компоненты, такие как железо, стекло, алюминий, инертные материалы, а также любые другие материалы, не предусмотренные правилами производства ТПО, включая органические фракции, обычно состоящие из остатков пищи, и другие подверженные гниению материалы.
Остаток обычно называют топливом, получаемым из отходов (ТПО). Топливо, получаемое из отходов, в настоящее время перерабатывают в так называемых "мусоросжигателях", посредством чего оно превращается в золу и газообразные продукты сгорания.
Газообразные продукты сгорания в значительной степени загрязняют окружающую среду, так как содержат различные оксиды, являющиеся токсичными. Наиболее распространенными оксидами являются монооксид углерода, оксиды серы и особенно оксиды азота.
На выходе мусоросжигателей известного типа должны быть установлены средства для переработки вышеуказанных оксидов, что приводит к увеличению стоимости этих устройств и увеличению стоимости переработки отходов.
Целью настоящего изобретения является создание устройства для переработки топлива, получаемого из отходов, которое обладало бы значительно более низкой стоимостью функционирования, по сравнению с существующими устройствами, и позволяло бы получать на выходе не загрязняющие среду продукты сгорания или продукты сгорания, приносящие лишь незначительное загрязнение и которые могут быть частично использованы в виде топливного газа.
Сущность изобретения.
Цель настоящего изобретения достигается в основном посредством деаэрации материала, который затем будет подвергнут обработке, перед нагреванием его до высокой температуры, что в значительной степени уменьшает образование оксидов.
Согласно настоящему изобретению, материал подвергают воздействию высокой температуры в глубоком вакууме для того, чтобы облегчить процесс протекания термического крекинга при недостатке кислорода, с образованием газов, богатых не полностью разрушенными органическими компонентами. Этот результат достигается посредством подачи материала порциями в реакционную камеру термического крекинга устройства, в которой при помощи насоса создан глубокий вакуум, причем наличие вакуума облегчает противоточный вход горячих газов из реактора, соединенного с выходом реакционной камеры термического крекинга.
В реакторе образуется псевдоожиженный слой золы, поверх которого подают кислород или воздух, посредством чего обеспечивают дальнейшее повышение температуры для увеличения газификации ТПО.
При нормальном режиме работы система является самоподдерживающейся, в том смысле, что внутри реактора автоматически создается необходимая температура, в то время как начало цикла необходимо инициировать при помощи вспомогательной горелки, расположенной в реакционной камере.
Газ, который отводят из камеры термического крекинга для создания вакуума, обогащен кислородом для облегчения беспламенного окисления летучих продуктов. Этот газ перед использованием в качестве топливного газа подается в выпускной трубопровод реактора для последующей обработки.
Газ, выходящий из реактора, обогащен газообразным хлором и пылью, состоящей как из первичной золы из реактора, так и из порошка несгоревшего материала.
Для удаления этих нежелательных компонентов газ подается в очиститель (скруббер), снабженный фильтром, в котором при помощи карбоната кальция происходит нейтрализация хлора. Фильтр очистителя собирает загрязняющие продукты, насыщенные хлором, которые затем при соблюдении необходимых норм выбрасываются.
Получающийся на выходе очистителя газ может быть использован в качестве топлива, при необходимости для окончательной очистки он может быть пропущен через один или более рукавных фильтров.
Преимущества и характерные особенности изобретения станут понятны из последующего детального описания, проиллюстрированного чертежом устройства для осуществления способа, приведенного в качестве примера, не ограничивающего рамки изобретения.
На чертеже представлено устройство по настоящему изобретению.
Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения.
На чертеже показан подающий цилиндр 1, снабженный поршнем 2, установленным с возможностью скольжения. Цилиндр закрыт с конца, противоположного поршню, при помощи клапана 3 и соединен с верхней загрузочной воронкой 4, в которую помещают измельченное до подходящего размера ТПО, которое будет подвергнуто обработке.
В загрузочной области 30, расположенной рядом с закрывающим клапаном 3, расположены средства для создания небольшого вакуума с использованием вакуумного насоса 31, что позволяет держать материал при небольшом вакууме от 450 ст. до 550 мм рт. ст., посредством чего происходит деаэрация материала. Деаэрация материала необходима для того, чтобы уменьшить в газообразных отходах термического крекинга содержание азота и, следовательно, оксидов азота NOx .
Цилиндр соединяется посредством клапана 3 с камерой 5 термического крекинга, которая в общем случае имеет сечение в виде сужающегося полуцилиндра и имеет выход в область расширения 73 газового разрядного трубопровода 72 фактического реактора 7. Этот реактор состоит из резервуара 71, выполненного из подходящего материала, способного выдерживать очень высокие температуры, от вершины реактора отходит трубопровод 72, и в реактор входят два трубопровода 74 для подачи кислорода и воздуха, реактор также снабжен вспомогательной горелкой 75. Число трубопроводов 74 также может отличаться от двух.
По достижении определенного уровня, определяющего количество золы, присутствующей в реакторе в псевдоожиженном состоянии, используют переливной трубопровод, проходящий от реакционной камеры к наполненному водой резервуару 77, в котором гасят золу, а затем удаляют ее при помощи ленточного конвейера 78.
На входе в камеру 5 термического крекинга вакуумный насос 31 в режиме противотока отводит газы, поступающие в камеру 5 из области 73 трубопровода 72, поддерживая камеру 5 под вакуумом.
Температура газов, проходящих через камеру 5, составляет от 500 до 700°С, таким образом поддерживается температура, при которой происходит термический крекинг материала, которая составляет от 400 до 600° С.
Вакуумный насос 51 подает отведенные газы в область расширения 73 трубопровода 72, причем эти газы до достижения трубопровода 72 насыщают кислородом в точке 52 для того, чтобы облегчить беспламенное окисление летучих продуктов.
После прохождения области расширения 73 трубопровод 72 ведет к очистителю 8, в котором происходит не только уменьшение температуры газа с последующим уменьшением его объема, но также удаляются зола и порошок несгоревших продуктов, захваченные газом. В очиститель 8 также подается карбонат кальция для очистки от хлора, что приводит к образованию и осаждению хлорида кальция CaCl2.
Работа устройства осуществляется следующим образом.
В начале цикла предварительно деаэрированный материал, который будет подвергаться обработке, подается в камеру термического крекинга, в реакторе процесс инициируется посредством вспомогательной горелки 75. Когда процесс газификации материала в реакторе достигнет той стадии, на которой он становится самоподдерживающимся при помощи увеличения температуры из-за подачи кислорода, озона или воздуха через трубопроводы 74, горелка может быть потушена.
Газы из реактора проходят область расширения разрядного трубопровода реактора, покрывая материал, находящийся в камере 5 термического крекинга, при помощи вакуума, созданного в ней при помощи вакуумного насоса 51.
Материал начинает переходить в газообразное состояние под действием процесса пиролиза при недостатке кислорода, газ при помощи насоса 51 нагнетается в разрядный трубопровод 72, находящийся за камерой термического крекинга.
В качестве примера можно принять, что температура в камере термического крекинга составляет 500°С, предпочтительно она должна находиться в диапазоне от 400 до 600°С.
Материал из камеры 5 термического крекинга поступает в камеру реактора 7 и заменяется в камере 5 свежим материалом, подаваемым с временными интервалами при помощи поршня 2.
Внутри камеры 5 термического крекинга образуется слой золы, который уменьшает область контакта между камерой и газовым разрядным трубопроводом 72, так что работа вакуумного насоса 51 постепенно становится более эффективной.
В качестве примера можно принять, что в камере термического крекинга объемом 8 м3 может быть обработано около 1000 кг/ч ТПО, в результате может быть получено 3500 Нм3 топливного газа, характеризующегося теплотворной способностью от 2000 до 3000 ккал/Нм3, что соответствует теплотворной способности ТПО примерно 5000 ккал/кг.
Реферат
Настоящее изобретение относится к области переработки отходов. Способ переработки топлива, получаемого из отходов, заключается в получении из него топливного газа при помощи термического крекинга, в котором исходное сырьё подвергают предварительной деаэрации; получают слой материала в вакууме при изоляции от внешнего воздействия в камере термического крекинга при температуре от 400 до 600°С, поддерживаемой при помощи противоточно направленного потока горячих газов, которые охватывают материал. Подают материал, прошедший камеру термического крекинга, в реактор, в котором его подвергают воздействию температур от 1200 до 1800°С. Вблизи входа камеры термического крекинга отводят газы, полученные в результате термического крекинга, а также отводят газы, покрывающие слой материала, для поддержания вакуума в камере термического крекинга. Отведенные газы подают в разрядный трубопровод, предназначенный для газов, образующихся в реакторе. Очищают и фильтруют полученные газы для их использования в качестве топливных газов. Описано также устройство для осуществления описываемого способа. Изобретение позволяет получать продукты, не загрязняющие окружающую среду и используемые в качестве топливного газа. Предлагаемое устройство имеет более низкую стоимость по сравнению с существующими устройствами. 2 н. и 15 з.п. ф-лы, 1 ил.
