Комплекс утилизации отхода газификации - RU2692718C1

Чертежи

Описание

Изобретение относится к химической технологии, в частности, утилизации отхода газификации, и охране окружающей среды, в частности, безопасной утилизации отхода газификации внутри почвы, что обеспечит повышение плодородия почвы и создаст предпосылки для повышения уровня здоровья почвы.

Вещество, содержащее органические соединения, является фракцией твердых и жидких бытовых, сельскохозяйственных, промышленных отходов. Для переработки вещества, содержащего органические соединения, применяют технологий метанового брожения, пиролиза, газификации, которые позволяют извлечь из отхода и использовать синтез-газ, метан. Проблемами указанных технологий являются очистка получаемого газа и утилизация значительного объема побочного продукта.

Имеется техническое решение реактора газификации, которое содержит лопастный ворошитель. Применение ворошителя увеличивает химический коэффициент выхода горючих газов (Силантьева Лариса Яковлевна (RU). RU 2482164 С1. Реактор газификации. МПК C10J 3/20(2006.01). Патентообладатель(и): Силантьева Лариса Яковлевна (RU). Заявка: 2011146926/05, 21.11.2011. Опубликовано: 20.05.2013 Бюл. №14. 8 с.: ил.).

Имеется техническое решение комплекса энергогенерирующего, в которое заложен способ обратной газификации. Комплекс энергогенерирующий снабжен блоком детоксикации золы и получения строительных материалов, а также зоной удаления золы. Применена закалка газа, что обеспечивает его высокое качество (Силантьева Лариса Яковлевна (RU). RU 2477421 С1. Комплекс энергогенерирующий. МПК F22В 33/18 (2006.01). Патентообладатель(и): Силантьева Лариса Яковлевна (RU). Заявка: 2011146925/06, 21.11.2011. Опубликовано: 10.03.2013 Бюл. №7. 9 с.: ил).

Недостатки рассмотренных существующих технических решений реактора газификации и комплекса энергогенерирующего следующие:

Имеется техническое решение, ориентированное на получение путем пиролиза и, при необходимости, кондиционирования путем дополнительной газификации, стабильного к микробиологической и любой другой деградации биочара в фокусе надежного секвестра углерода (David Shearer, John Gaunt, George Vernon Cordner Peacocke. Patent US 8361186 Bl. Biochar. Original Assignee Full Circle Biochar, Inc. Application number US 12/796,629. Publication date 29 Jan 2013).

Недостаток существующего технического решения - относительно низкая температура процесса 250°С, при которой обеспечивается искомое заявителем сохранение в биочаре большого количества углерода. Причем автор стремиться достичь этой цели и при большей температуре процесса. Избыточное содержание углерода является балластом в случае транспортирования биочара. Кроме того, углерод не следует необратимо убирать из биосферы путем секвестра стабильного бочара, переводя его в состояние антропогенного геологического отложения литосферы. Вместо этого следует, утилизируя загрязнения, расширять за счет биочара биологическую фазу углерода, и получать дополнительную биомассу, продовольствие, сырье, химическую энергию, кислород.

Имеется техническое решение, которое предусматривает внесение биочара и перемешивание его с поверхностным слоем почвы 10 см (Wei Zheng; В.К. Sharma; Nandakishore Rajagopalan. Using Biochar as a Soil Amendment for Sustainable Agriculture. Illinois Sustainable Technology Center University of Illinois at Urbana-Champaign

https://www.ideals.illinois.edu/bitstream/handle/2142/25503/Using%20Biochar20%as20% a%20Soil%20Amendment%20for%20Sustainable%20Agriculture-final%20report%20from%20Zheng.pdf?sequence=2)

Недостаток существующего технического решения - влияние канцерогенов - продуктов пиролиза, содержащихся в биочаре на растения на уязвимой начальной стадии органогенеза, возможность поступления содержащихся в биочаре фитотоксичных и канцерогенных субстанций, внесенных в верхний слой почвы, в эоловый и водный перенос и загрязнение окружающей среды, слабая переработка биочара сапрофитами в поверхностном слое почвы, избыточная сорбционная емкость поверхностного слоя почвы за счет биочара, что препятствует эффективному применению почвенных гербицидов.

Имеется техническое решение утилизации биочара путем снятия верхнего слоя почвы, после чего на открытую поверхность укладывают слой биочара, затем накрывают уложенный на открытую поверхность биочар почвой (Julie Major. Guidelines on Practical Aspects of Biochar Application to Field Soil in Various Soil Management International Biochar Initiative Systems. Document Version Information: Ver. 1.0, 9 November 2010. http://www.biochar-international.org/sites/default/files/IBI_Biochar_Application.pdf)

Недостаток существующего технического решения - способ не предусматривает дисперсного контакта биочара и внутреннего слоя почвы, что ухудшает условия протекания в почве биологического процесса, ослабляет биологическую деградацию биочара, не используются предпосылки улучшения здоровья почвы за счет дисперсного внесения биочара внутрь почвы и активизации в ней биологического процесса.

Имеется техническое решение для внесения жидких, пастообразных веществ внутрь почвы в процессе фрезерования ее внутреннего слоя (Калиниченко В.П. Патент на изобретение RU №2387115 С2. Зарегистрировано в Государственном реестре изобретений Российской Федерации 27 апреля 2010 г.Устройство для внесения вещества при ротационном внутрипочвенном рыхлении. МПК А01В 33/02 (2006.01) А01С 23/00 (2006.01). Патентообладатель: ИППЮР. Заявка №2008124500/12(029710) от 16.06.2008. Опубликовано 27.04.2010. Бюл. №12. 6 с.: 2 ил.).

Недостаток существующего технического решения - неравномерное распределение вносимого в почву вещества ввиду использования одного канала подачи вещества в диске, причем канал имеет ограниченную пропускную способность, обусловленную малым поперечным размером диска, причем распределительных отверстий два, и их суммарная гидравлическая проводимость больше, чем канала. Поэтому различие гидравлических свойств распределительных отверстий приводит к значительной неравномерности внесения вещества в почву. Не предусмотрен импульсный аэро-гидродинамический режим внесения вещества внутрь почвы. Существующее техническое решение не позволяет вносить внутрь почвы сыпучие вещества.

Имеется техническое решение утилизации золы уноса как сырья для производства строительных вяжущих веществ (Делицын Л.М., Рябов Ю.В., Власов А.С. Возможные технологии утилизации золы. https://www.abok.ru/for_spec/articles.php?nid=5784).

Недостаток технического решения состоит в необходимости дополнительных технологических операций, обеспечивающих надлежащее качество золы уноса как сырья для производства строительных вяжущих веществ путем удаления С и Fe из золы уноса.

Технической задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является создание условий, при которых обеспечивается получение золы уноса - высококачественного сырья для производства строительных вяжущий веществ, повышение степени очистки газа (синтез-газ или метан), получаемого при газификации, за счет его пропускания сквозь увлажненную смесь побочного продукта газификации и тяжелой фракции золы уноса, причем за счет сорбции в смеси продуктов очистки газа повысить качества синтезированного биочара как удобрения, структурообразователя, мелиоранта, утилизация биочара посредством импульсного пневмо- и гидротранспорта дисперсным образом по двум раздельным каналам в диске во внутренний слой почвы в процессе внутрипочвенного фрезерования.

Техническим результатом, получаемым при практическом использовании изобретения, является создание возможности получить золу уноса для производства строительных вяжущий веществ, повысить качество газа (синтез-газ или метан), получаемого при газификации, синтезировать и утилизировать биочар в фокусе охраны окружающей среды как удобрение, структурообразователь, мелиорант посредством его дисперсного внесения импульсным пневмо- и гидротранспортом по двум раздельным каналам в диске во внутренний слой почвы в процессе его внутрипочвенного фрезерования в целях защиты окружающей среды, повышения плодородия и обеспечения здоровья почвы.

Комплекс утилизации отходов газификации снабжен накопителем, газификатором с системой нижнего ворошения. Комплекс содержит блок детоксикации и переработки твердого побочного продукта газификации.

Комплекс содержит раму, редуктор с ведущей шестерней, кронштейны, на каждом из которых установлен роторный щелерез, снабженный диском, кольцевым щелерезом, кольцевой щелерез снабжен наружными режущими органами и наружным зубчатым зацеплением, которым соединен с ведущей шестерней, кольцевой щелерез снабжен внутренним зубчатым зацеплением, которым соединен с ведомой шестерней, которая выполнена на одной оси с внутрипочвенным фрезерным рабочим органом, выполненным симметрично относительно роторного щелереза, диск выполнен с каналами.

Блок детоксикации и переработки твердого побочного продукта газификации состоит из приемника побочного продукта, соединенного с газификатором, охладителя побочного продукта, присоединенного к приемнику побочного продукта.

Комплекс содержит охладитель газа, вход которого присоединен к газификатору, приемника золы уноса, присоединенного к выходу охладителя газа, причем выход приемника золы уноса соединен с газификатором, буфера золы уноса, присоединенного к выходу приемника золы уноса, очистителя газа, который напрямую или через шлюз соединен через приемник золы уноса с выходом газификатора, напрямую или через шлюз соединен с выходом приемника побочного продукта, буфера газа, который присоединен к выходу очистителя газа через приемник золы уноса.

Кроме того, комплекс дополнительно снабжен источником орошения с системой впрыска в очиститель газа воды, или воды с реагентом,, буфером биочара, который соединен с выходом очистителя газа, линией герметичной фасовки, присоединенной к выходу буфера биочара, транспортной системой, системой утилизации, которая включает блок герметичного присоединения тары, к которому присоединен дисковый объемный дозатор, к которому присоединен клапан дискретной подачи воздуха из ресивера, каналы в диске, выполнены параллельно, соединены с дисковым объемным дозатором, каждый канал снабжен выходными отверстиями, выполненными противоположно на боковой поверхности диска.

Изобретение поясняется прилагаемыми схемами, где на фиг. 1 показана блок-схема предлагаемого комплекса утилизации отходов газификации; на фиг. 2 показана система утилизации отхода газификации внутри почвы.

Комплекс утилизации отходов газификации по фиг. 1. содержит накопитель 1, газификатор 2, снабженный системой нижнего ворошения, приемник побочного продукта 3, охладитель газа 4, охладитель побочного продукта 5, очиститель газа 6, источник орошения 7, буфер биочара 8, линию герметичной фасовки 9, транспортную систему 10, систему утилизации 11? приемник золы уноса 27, буфер золы уноса 28, буфер газа 29.

По фиг. 2 система утилизации 11 содержит раму 12, редуктор 13, ведущую шестерню 14, кронштейн 15, роторный щелерез 16, диск 17 с кольцевой щелерезом 18, ведомую шестерню 19, внутрипочвенный фрезерный рабочий орган 20, каналы 21, 22, дисковый объемный дозатор 23, блок герметичного присоединения тары 24, клапана 25, ресивер воздуха 26.

Предлагаемый комплекс утилизации отхода газификации функционирует следующим образом.

Вещество, содержащее органические соединения, подается в накопитель 1, и из него поступает в газификатор 2, снабженный системой нижнего ворошения, в котором выполняется процесса газификации. Побочный продукт под действием гравитации поступает в приемник побочного продукта 3. Зола уноса под действием потока газа поступает в приемник золы уноса 27. Из приемников 3, 27 побочный продукт и зола уноса частично возвращаются в газификатор 2 для повышения степени переработки вещества в газ, что обеспечивает сокращение содержания углерода в побочном продукте и золе уноса. Поток частичного возврата побочного продукта из приемника 3 в газификатор 2 определен параметрами процесса в связи с размером фракции и содержанием в ней углерода.

Основной поток побочного продукта из приемника 3 поступает в охладитель побочного продукта 5. Охладитель газа 4 и охладитель побочного продукта 5 через теплообменник отдают тепло в стандартную систему утилизации энергии газификации (на фиг. 1 не показана).

Газ (синтез-газ или метан - при наличии в газификаторе зоны синтеза метана) поступает из газификатора 2 снизу из-под зоны газификации в охладитель газа 4, где проходит закалку, за счет которой преодолевается образование нежелательных химических продуктов, практически отсутствуют вторичные продукты органического синтеза, кроме угарного газа и водорода, и обеспечивается высокое качество газа.

Получают золу уноса.

Дополнительную очистку газа ведут с использованием побочного продукта газификации.

Финальным продуктом комплекса утилизации отхода газификации, предназначенным для внесения в почву, является биочар.

Сложившееся понимание термина «биочар» нуждается в уточнении. Предлагаем различать «стандартный высокоуглеродный бичар» как продукт низкотемпературного пиролиза и «низкоуглеродный высокотемпературный биочар» как продукт газификации.

Стандартный высокоуглеродный бичар, именуя просто «бичар», обычно обсуждают в связи со стандартной технологией его производства и утилизации в почве, построенной, в основном, в фокусе опасного необратимого секвестра углерода из биосферы. В стандартном высокоуглеродном бичаре содержание углерода может быть 50 и более %. Это содержание углерода мы полагаем избыточным. Оно неблагоприятно для почвы, опасно для перспективы биосферы ввиду вероятной утраты углерода из биологической фазы за счет прямого перехода в стадию седиментации, особенно в случае сосредоточенного размещения биочара под слоем почвы. Этот углерод кардинально отличается от форм углерода в гумусе почвы, поэтому избыток углерода в биочаре будет переработан сапрофитами, и в виде парникового газа поступит в атмосферу. Применение такого биочара в почву обусловливает значительные затраты на транспорт и внесение ввиду того, что избыточный с точки зрения применения в почву углерод представляет собой балласт.

Мы используем обсуждаемую тему для того, чтобы показать - газификация позволяет не только производить газ, уменьшить количество отхода, но и получить отход лучшего качества в фокусе внесения его в почву, чем «стандартный высокоуглеродный бичар».

Это - «низкоуглеродный высокотемпературный биочар».

Следует также обосновать способ внесения такого побочного продукта газификации в почву, ориентируясь на усиления биологического эффекта от утилизации, т.е. возврат углерода и других веществ биочара в биосферный процесс, возобновление и увеличение нормы и объема ресурсов, получаемых в биосфере.

В химической технологии побочный продукт газификации по аналогии с продуктом сжигания углеводородов называют «зольным остатком», и даже просто - «золой». Однако полагаем, что такое заимствование старых терминов вредит пониманию сути новых процессов и технологий, особенно в фокусе расширенного применения побочного продукта газификации, незаслуженно отвращая от него потребителя.

Свойства побочного продукта газификации кардинально отличаются от стандартной золы.

Простое сжигание дает окисленные продукты, получить газ нельзя, зола и шлак получаются пережженными, не имеют свойств биочара. В результате открытого горения многие вещества необратимо преобразованы, оплавлены, зола и шлак, а именно они - натуральные зола и шлак - продукты горения, но не газификации, не имеют нужной дисперсности, значительно хуже для применения в почву, чем биочар, в процессе горения огромные количества вещества выбрасываются в атмосферу - канцерогенные аэрозоли и пр.

Процесс газификации выполняют при направленном ограничении в технологии поступления кислорода в зону реакции, чтобы получать угарный газ и водород, но не углекислый газ и воду, как это происходит при открытом горении. Температура в активной зоне газификации ниже, чем при горении, поэтому плавление золы ограничено, и степень извлечения углерода выше. Образовавшиеся в процессе газификации пустоты в материале остаются открытыми, пористость отхода высокая. Потому продукт-отход имеет высокую дисперсность и сорбционную емкость, а это - свойство биочара. Хотя, например в RU 2607397 С2 продукт-отход назван "шлак и зола", в RU 2482164 С1 - "зольный остаток", но это оттого, что у химиков сложились такие, в общем-то, привычные термины для отхода горения. Хотя сами же химики настаивают, что газификация - не горение.

С нашей точки зрения, биочар после газификации - это другой отход по сравнению с собственно шлаком и золой. Химикам проще использовать сложившиеся термины, у них своя задача - газификация, однако такие названия с точки зрения почвоведения не годятся - полагаем, в рассматриваемом контексте они дезориентируют читателя.

В побочном продукте газификации есть углерод.

Дисперсность и содержание углерода позволяют называть побочный продукт газификации биочаром.

Биочар, получаемый при высокотемпературной газификации, мы рассматриваем как «низкоуглеродный высокотемпературный биочар». Содержание углерода в нем составляет в пределах единицы процента, или немногим более. Малое количество углерода не опасно для почвы, поскольку весь углерод будет переработан сапрофитами и использован биотой почвы и растениями. Этот биочар имеет дисперсную структуру, благотворную для синтеза и улучшения структуры почвы, для питания растений, улучшения химических и физико-химических свойств почвы, содержит минеральные вещества, из которых были в свое время ассимилированы живым веществом продукты, поступившие на газификацию.

Полагаем, что значительно точнее по сравнению с использованием термина «зола» будет наименование низкоуглеродного высокотемпературного биочара кратким термином «биочар». Краткий и полный термины мы применяем в этом смысле при изложении заявки.

В силу наличия в предлагаемом техническом решении нескольких стадий формирования биочара как продукта для внесения в почву, для однозначного понимания стадий процесса в тексте заявки для обозначения каждой стадии используем соответствующие индивидуальные термины.

Низкоуглеродный высокотемпературный биочар, полученный на стадии газификации, поступающий в приемник побочного продукта 3, называем «побочный продукт».

Приоритетное извлечение углерода, железа и других примесей и помещение их в побочный продукт газификации - низкоуглеродный высокотемпературный биочар полезно в целях повышения качества другого побочного продукта газификации - золы уноса. Качество золы уноса как сырья для изготовления строительных вяжущих веществ страдает от содержания в ней углерода и железа. Особенно при сжигании топлива, когда в высокотемпературной топочной зоне происходит выгорание летучих веществ и большей части углерода из частицы угля, и образовавшаяся в результате частица золы подвергается полному или частичному плавлению, при этом несгоревший остаток топлива капсулирован, изолирован от кислорода топочного газа, и остается в составе золы. Одновременно за счет оплавления уменьшается пористость золы.

В охладитель газа 4 вместе с газом за счет турбулентности потока попадает зола уноса. Поток газа и золы уноса поступает в приемник твердого побочного продукта газификации - золы уноса 27, где в циклоне турбулентность потока газа уменьшается, тонкая (поперечный размер структурных отдельностей порядка<80 мкм) фракция золы уноса осаждается на электрофильтрах и поступает в буфер золы уноса 28, откуда в качестве сырья для производства строительного вяжущего вещества направляется потребителю.

Тяжелая, неприемлемая для гранулометрического и вещественного состава золы уноса как сырья для производства строительного вяжущего вещества, ее фракция>80 мкм гравитационным образом осаждается в циклоне до зоны действия электрофильтров. Далее из приемника золы уноса 27 тяжелая фракция золы уноса поступает в очиститель газа 6. Самые крупные структурные элементы фракции золы уноса, которые обогащены углеродом, возвращают в газификатор 2 на дожигание, как указано выше.

Поскольку избыточное содержание углерода, железа и других примесей неблагоприятно для качества получаемого газа и золы уноса, извлечение таких веществ из газа и золы уноса, и размещение их в низкоуглеродный высокотемпературный биочар полезно, причем свойства биочара в фокусе применения в почву улучшаются в свою очередь.

Предлагаемое техническое решение позволяет решить задачу повышения качества строительных вяжущих веществ, одновременно, возврат веществ, нежелательных для качества газа и золы уноса, в зону газификации, и повышение их содержания в биочаре повышает качество биочара как удобрения, структурообразователя, мелиоранта.

Основной поток побочного продукта из охладителя побочного продукта 5 поступает в очиститель газа 6. К этому потоку добавляется поток извлеченной в приемнике золы уноса 27 тяжелой фракции золы уноса, свойства которой практически те же, что и у материала из охладителя побочного продукта 5.

Формируется совмещенный поток твердого побочного продукта и тяжелой фракции золы уноса.

На стадии совмещенного потока количество углерода в нем, за счет добавления в очистителе газа 6 к побочному продукту тяжелой фракции золы уноса, содержащей углерод, несколько возрастает, на 1% или около того.

В очистителе газа 6, равномерно распределенная вдоль него смесь

побочного продукта и тяжелой фракции золы уноса движется равномерно (или дискретно со шлюзованием). В этот поток из источника орошения 7 рассредоточено сверху (сверху-сбоку) впрыскивают воду (или воду с реагентом), из расчета обеспечения влажности потока 20-25%.

Из охладителя газа 4 через приемник золы уноса 27 в очиститель газа 6 подается газ. Газ подается снизу рассредоточено сквозь увлажненный поток. Газ отдает в дисперсный фильтрующий адсорбирующий и абсорбирующий поток оставшиеся в газе после прохождения приемника золы уноса 27 неблагоприятные для качества газа ингредиенты. Процесс очистки газа частью обусловлен высокой дисперсностью, абсорбцией и абсорбцией вещества в потоке, который улавливает из газа механические и химические примеси. Кроме того, процесс частью протекает в силу различия растворимости газов в воде: СН₄, СО, Н₂ слаборастворимы в воде, наоборот, Сl₂, НС1, H₂S, NH₃3, N₂O, SO и др. имеют высокую или очень высокую растворимость в воде, причем химически соединяются между собой, с водой, и с веществом потока. Эффект селективного поглощения можно усилить, вводя в источник орошения необходимые реагенты, например, подщелачивая раствор, что дополнительно благотворно скажется на очистке газа от NOx, SO, которые в водном растворе имеют кислую реакцию.

Очищенный газ подается в буфер 29, откуда используется по назначению.

Смесь побочного продукта, тяжелой фракции золы уноса, воды (воды и реагента) получает из очищаемого газа дополнительное количество вещества, которое, как и основная масса поступающего в очиститель газа 6 продукта, является веществом для питания растений.

Количество углерода в рассматриваемом биочаре дополнительно возрастает.

Такое обогащение биочара углеродом не является критическим, к тому же, дополнительное количество других элементов, которые поступают в побочный продукт, полезно для почвы и растений в фокусе качества биочара как удобрения, структурообразователя, мелиоранта.

По прохождении очистителя газа 6, полная масса дисперсной смеси твердого вещества в виде полученного из разных источников низкоуглеродного высокотемпературного биочара - финальный твердый дисперсный продукт, из буфера биочара 8, поступает на стадию утилизации в почву.

В целом относительно небольшое финальное количество углерода в рассматриваемом биочаре, сложившееся к моменту его поступления в буфер биочара 8, позволяет при дисперсном внесении биочара внутрь почвы скорее сформировать в ней приоритетную среду для деятельности сапрофитов, т.е. хорошие условия для переработки внесенных в почву веществ в элементы питания. Ввиду небольшого количества углерода, отсутствует опасность утраты внесенного в почву углерода путем его прямого перехода в стадию биологической, химической, физико-химической деградации, или седиментации.

После утилизации биочара внутри почве ее биологическая активность будет усилена. Потребность в дополнительном углероде для синтеза свежего органического вещества будет реализована за счет использования растениями углерода из воздуха, что обеспечит приоритетный биологический секвестр углерода из атмосферы. Достигается замкнутый обогащенный биогеохимический цикл биосферы, увеличивается ее биологический продукт и устойчивость, происходит секвестр углерода не в виде мертвых депозитов, а в биологической фазе.

Влажность биочара в буфере биочара 8 составляет 15-20%. Она меньше влажности в начале этапа орошения побочного продукта и тяжелой фракции золы уноса в очистителе газа 6, поскольку за счет прохождения газа сквозь смесь часть воды испаряется и уносится газом, затем влага удаляется из газа в отдельном блоке.

Биочар из буфера биочара 8 поступает на линию герметичной фасовки 9, оттуда в возвратной или регенерируемой таре транспортной системой 10 доставляется к месту утилизации, и посредством системы утилизации 11 вносится внутрь почвы. Линия герметичной фасовки 9 обеспечивает кондиционирование размера агрегатов продукта до приемлемого для работы системы утилизации 11.

Система утилизации 11 предусматривает внесение биочара в процессе фрезерной обработки слоя почвы 20-50 см согласно фиг. 2, обеспечивает дисперсный контакт биочара с почвой.

Система утилизации 11 содержит раму 12, с помощью которой выполняется присоединение к трактору. Крутящий момент от вала отбора мощности трактора через редуктор 13 передается к ведущей шестерне 14, которой выполняют привод установленного на кронштейне 15 роторного щелереза 16, снабженного диском 17, и кольцевым щелерезом 18. Кольцевой щелерез 18 снабжен наружными режущими органами и наружными элементами зубчатого зацепления, через которые соединен с элементами зубчатого зацепления ведущей шестерни 14, от которой получает крутящий момент привода. Кольцевой щелерез 18 снабжен элементами внутреннего зубчатого зацепления, которым соединен с элементами зубчатого зацепления ведомой шестерни 19, на которую передает крутящий момент привода. Часть крутящего момента расходуется на резание почвы наружными режущими органами кольцевого щелереза 18, причем формируется щель для прохода в ней роторного щелереза 16 без пассивного тягового сопротивления с ведомой шестерни 19, которая выполнена на одной оси с внутрипочвенным фрезерным рабочим органом 20, крутящий момент поступает на проведение операции фрезерного рыхления и перемешивания почвы в забое фрезами. Диск 17 выполнен с каналами 21, 22. По каждому каналу 21, 22 в зону фрезерования почвы вправо и влево от плоскости роторного щелереза по фиг. 2 поступает биочар, где перемешивается с почвой фрезами.

Каналы 21, 22 доставки материала по сравнению с прошлым техническим решением, где канал был единственным, выполнены параллельно в диске, что обеспечивает уменьшение гидравлического и аэродинамического сопротивления тракта доставки материала внутрь почвы, поскольку при заданной наперед толщине диска канал имеет ограничение по диаметру и, следовательно, ограниченную пропускную способность. В прошлом техническом решении различие свойств выходных отверстий на концах канала определяло неравенство подачи материала в правую и левую зоны обработки почвы. Новое техническое решение обеспечивает равенство условий доставки материала вправо и влево, уменьшает неблагоприятное влияние различия гидродинамических и аэродинамических свойств выходных отверстий. Равенство обеспечивается тем, что правый и левый тракты доставки материала разнесены за счет применения двух каналов 21, 22, каждый канал снабжен выходным отверстием, отверстия выполнены на противоположных боковых поверхностях диска. Поскольку аэрогидродинамическое сопротивление переносу материала со стороны тракта в канале диска больше, чем выходного отверстия, кроме того, обеспечить близость величины проводящих свойств каналов проще, чем выходных отверстий, то это обусловливает равенство расхода материала в каждом канале 21, 22, обеспечивает преимущество нового способа доставки материала по сравнению с известным ранее.

Для подачи биочара в почву каналы 21, 22 соединены с дисковым объемным дозатором 23, который каналом соединен с блоком герметичного присоединения тары 24. Для улучшения диспергирования биочара в почву и повышения надежности его транспорта сквозь диск 17 по каналам 21, 22, дисковый объемный дозатор 23 соединен с клапаном дискретной подачи воздуха 25, который соединен с ресивером воздуха 26, соединенным с компрессором воздуха. Дискретная подача воздуха клапаном дискретной подачи воздуха 25 выполняется в процессе вращения диска дозатора 23 в момент расположения очередной пары дозирующих емкостей на диске объемного дозатора 23 напротив каналов 21, 22 посредством кратковременного открытия клапана дискретной подачи воздуха 25, воздух из которого в импульсном режиме транспортирует твердый побочный продукт из емкости дискового объемного дозатора 23 в каналы 21, 22. Импульсный режим подачи воздуха обеспечивает экономию энергии, также уменьшается неблагоприятная вероятность аэродинамического транспорта вносимого материала их почвы сквозь щели над зоной фрезерования, образующиеся в процессе механической обработки почвы.

Техническое решение позволяет вносить внутрь почвы вещество в жидком виде или виде пульпы. Протекание процесса внесения улучшается ввиду применения дополнительного импульсного аэро-гидродинамического усиления процесса за счет применения клапана дискретной подачи воздуха 25.

Использование новых элементов, включенных в блок детоксикации и переработки твердого побочного продукта газификации, в числе которых: приемник твердого побочного продукта газификации - биочара 3; охладитель твердого побочного продукта газификации - биочара 5; приемник золы уноса 27;буфер золы уноса 28; очиститель газа 6; источник орошения 7 с системой впрыска воды (воды с реагентом) сверху в очиститель газа 6; буфер газа 29%; буфер биочара 8; линия герметичной фасовки 9; система утилизации 11; каналы 21, 22 которые соединены с дисковым объемным дозатором 23, который каналом для подачи твердого продукта газификации соединен с блоком герметичного присоединения тары 24; дисковый объемный дозатор 23, соединенный с клапаном дискретной подачи воздуха 25; позволяет производить золу уноса, выполнять очистку газа в дисперсной смеси побочного продукта и тяжелой фракции золы уноса, синтезировать биочар и, изолировав его от окружающей среды в процессе доставки к объекту утилизации и при установке в таре на систему утилизации 11, обеспечить надежный транспорт большого расхода биочара внутрь почвы, его дисперсное перемешивание с почвой в процессе фрезерования слоя почвы 20-50 см, и таким образом создать условия для последующей переработки твердого побочного продукта сапрофитами почвы. Это улучшит условия питания растений, физические, химические и физико-химические свойства почвы, позволит исключить попадание биочара на поверхность почвы и его опасное неконтролируемое эоловое и гидрологическое распространение в биосфере, повысить качество экосферы, создать предпосылки улучшения здоровья и плодородия почвы.

Реферат

Изобретение относится к химической технологии, в частности к комплексу утилизации отходов газификации. Комплекс содержит накопитель 1, газификатор 2, снабженный системой нижнего ворошения, блок детоксикации и переработки твердого побочного продукта газификации, который включает приемник твердого побочного продукта газификации - биочара 3, охладитель газа 4, приемник золы уноса 27, буфер золы уноса 28, охладитель побочного продукта 5, очиститель газа 6, причем охладитель газа 4 через приемник золы уноса 27 присоединен к входу очистителя газа 6. К входу очистителя газа 6 также присоединен выход охладителя побочного продукта 5, в очистителе газа 6 смешиваются тяжелая фракция золы уноса из приемника золы уноса 27 и побочный продукт из охладителя побочного продукта 5. Далее в смесь из источника орошения 7 впрыскивают воду или реагент, после чего сквозь смесь в очистителе газа 6 пропускают газ, который при этом очищается и поступает в буфер газа 29, а смесь обогащается извлеченными из газа продуктами. Затем получают финальную композицию биочара, которая поступает в буфер биочара 8, к выходу которого присоединена линия герметичной фасовки 9. Кроме того, комплекс содержит транспортную систему 10, а также систему утилизации, которая содержит раму 12, редуктор 13 с ведущей шестерней 14, кронштейны 15, на каждом из которых установлен роторный щелерез 16, снабженный диском 17, кольцевым щелерезом 18, соединенным с ведущей шестерней 14 и ведомой шестерней 19, расположенной на одной оси с внутрипочвенным фрезерным рабочим органом 20. Диск 17 выполнен с каналами 21, 22, по которым сквозь выходные отверстия на боковой поверхности диска в зону внутрипочвенного фрезерования подается биочар. Каналы 21, 22 соединены с дисковым объемным дозатором 23, который соединен каналом для подачи твердого продукта газификации с блоком герметичного присоединения тары 24, поступающей по транспортной системе 10. Дисковый объемный дозатор 23 соединен с клапаном дискретной подачи воздуха 25, который соединен с ресивером воздуха 26. Технический результат заключается в повышении качества газа, получаемого при газификации, получении золы уноса - высококачественного сырья для производства строительных вяжущий веществ, и в получении биочара высокого качества, как удобрение. 2 ил.

Формула