RU2437030C1 - Heat treatment method of crude urban ore - Google Patents
Heat treatment method of crude urban ore Download PDFInfo
- Publication number
- RU2437030C1 RU2437030C1 RU2010111586/03A RU2010111586A RU2437030C1 RU 2437030 C1 RU2437030 C1 RU 2437030C1 RU 2010111586/03 A RU2010111586/03 A RU 2010111586/03A RU 2010111586 A RU2010111586 A RU 2010111586A RU 2437030 C1 RU2437030 C1 RU 2437030C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- gasification
- reactor
- temperature
- zone
- pyrolysis
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 21
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 title claims description 7
- 238000002309 gasification Methods 0.000 claims abstract description 31
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims abstract description 20
- 238000000197 pyrolysis Methods 0.000 claims abstract description 18
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims abstract description 16
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 16
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 12
- 239000003039 volatile agent Substances 0.000 claims abstract description 11
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 5
- 239000010813 municipal solid waste Substances 0.000 claims description 22
- 239000011874 heated mixture Substances 0.000 claims description 4
- 238000011068 loading method Methods 0.000 claims description 2
- 239000002699 waste material Substances 0.000 claims description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 abstract description 14
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical group [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 8
- 239000002737 fuel gas Substances 0.000 abstract description 8
- 239000002910 solid waste Substances 0.000 description 12
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 6
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004939 coking Methods 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 description 2
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 2
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- 239000000123 paper Substances 0.000 description 2
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 2
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- 239000005060 rubber Substances 0.000 description 2
- 239000002023 wood Substances 0.000 description 2
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000003915 air pollution Methods 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 239000000571 coke Substances 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000007717 exclusion Effects 0.000 description 1
- 239000003546 flue gas Substances 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 239000010985 leather Substances 0.000 description 1
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 1
- 239000002893 slag Substances 0.000 description 1
- 239000004449 solid propellant Substances 0.000 description 1
- 239000004753 textile Substances 0.000 description 1
- 229920001187 thermosetting polymer Polymers 0.000 description 1
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
- Gasification And Melting Of Waste (AREA)
Abstract
Description
Предлагаемое изобретение относится к способам переработки твердых бытовых отходов (ТБО), содержащих пластмассы, бумагу, дерево, текстиль, стекло, кожу, резину и другие органические составляющие, посредством пиролиза и газификации в термореакторе с целью получения горючего газа (термогаза).The present invention relates to methods for processing municipal solid waste (MSW) containing plastics, paper, wood, textiles, glass, leather, rubber and other organic components by pyrolysis and gasification in a thermoset to produce combustible gas (thermogas).
Проблема утилизации ТБО в настоящее время является актуальной, так как ее решение связано с обеспечением нормальной жизнедеятельности населения, санитарного состояния городов и населенных пунктов, экологии и ресурсосбережения.The problem of solid waste disposal is currently relevant, as its solution is associated with ensuring the normal functioning of the population, the sanitary state of cities and settlements, the environment and resource conservation.
Существует ряд способов переработки ТБО в режиме горения. Наиболее распространенным является способ непосредственного сжигания ТБО в печах на колосниковых решетках. Недостатком является загрязнение атмосферного воздуха ядовитыми продуктами горения, предотвратить который можно лишь путем использования дорогостоящей очистки дымовых газов.There are a number of ways of processing solid waste in the combustion mode. The most common is the method of direct burning of solid waste in furnaces with grates. The disadvantage is atmospheric air pollution with toxic combustion products, which can only be prevented by using expensive flue gas treatment.
Более перспективными являются способы, основанные на термообработке ТБО процессами газификации и пиролиза с получением топливного газа. Его очистка упрощается вследствие меньшего объема. ТБО входят в класс твердых высокозольных топлив, которые можно перерабатывать посредством пиролиза с последующей газификацией твердого углеродистого остатка. ТБО содержат значительное количество органических веществ: бумаги, древесины, пластмасс, резины и тому подобное, которые при нагреве без доступа кислорода образуют горючий газ. Твердые неорганические остатки, образующиеся после термообработки, неагрессивны к окружающей среде.More promising are methods based on the heat treatment of solid waste by gasification and pyrolysis processes to produce fuel gas. Its cleaning is simplified due to its smaller volume. MSW is included in the class of high-ash solid fuels that can be processed by pyrolysis followed by gasification of the solid carbon residue. MSW contains a significant amount of organic substances: paper, wood, plastics, rubber and the like, which when heated without oxygen, form a combustible gas. Solid inorganic residues formed after heat treatment are non-aggressive to the environment.
Известен ряд способов, основанных на последовательной слоевой термообработке твердых органических топлив в потоке газа - окислителя в печах шахтного типа (патент США №2796390, МПК F23G 5/027, 1957 г. и патент США №2798032, МПК F23G 5/027, 1957 г.).A number of methods are known based on sequential layer-by-layer heat treatment of solid organic fuels in an oxidizing gas stream in shaft-type furnaces (US patent No. 2796390, IPC F23G 5/027, 1957 and US patent No. 2798032, IPC F23G 5/027, 1957 .).
В качестве аналога можно принять способ газификации (Патент США №4732091, МПК F23G 5/027, 1988 г.), согласно этому способу твердые бытовые отходы загружают в верхнюю часть вертикальной шахтной печи. ТБО проходит последовательно ряд камер, разделенных горизонтальными решетками, на которых ТБО пиролизуется с последующим сжиганием твердого углеродистого остатка паровоздушного газифицирующего агента. Топливный газ выводится из верхней части реактора с температурой 430-450°С, а температура горения составляет 870-930°С. Основной недостаток способа заключается в использовании движущихся решеток, которые подвержены быстрому загрязнению и изнашиванию.As an analogue, you can take the gasification method (US Patent No. 4732091, IPC F23G 5/027, 1988), according to this method, municipal solid waste is loaded into the upper part of a vertical shaft furnace. MSW passes successively a series of chambers separated by horizontal gratings, on which the MSW is pyrolyzed, followed by the combustion of the solid carbon residue of the vapor-air gasifying agent. Fuel gas is discharged from the upper part of the reactor with a temperature of 430-450 ° C, and the combustion temperature is 870-930 ° C. The main disadvantage of this method is the use of moving gratings, which are prone to rapid contamination and wear.
Известен способ термической переработки ТБО, содержащих твердую органическую часть, воду и твердую негорючую часть (Патент РФ №2079051, МПК F23G 5/027, 1994 г.), который можно принять за прототип.A known method of thermal processing of solid waste containing solid organic part, water and a solid non-combustible part (RF Patent No. 2079051, IPC F23G 5/027, 1994), which can be taken as a prototype.
Согласно этому способу частично горючие ТБО загружают в реактор (печь шахтного типа), где осуществляется последовательно сушка, пиролиз и газификация горючих составляющих ТБО. Кислородосодержащий газ-окислитель, например воздух, подается в ту часть реактора, где накапливается твердый углеродистый остаток, и направляется противотоком через слой ТБО, последовательно через ряд зон (сушки, пиролиза и коксования, горения и газификации, охлаждения). За счет фильтрации газа в слой ТБО происходит предварительный нагрев газа в слое твердого углеродистого остатка и горячие газообразные продукты передают свое тепло загружаемым ТБО. Распределение температур в реакторе следующее: в зоне сушки - до 200°С, в зоне пиролиза и коксования - от 200 до 800°С. Максимальная температура в зоне горения и газификации поддерживается в пределах 700-1400°С, а температура продукта - газа на выходе ниже 400°С.According to this method, partially combustible solid waste is loaded into a reactor (shaft type furnace), where drying, pyrolysis and gasification of combustible solid waste components are carried out sequentially. An oxygen-containing oxidizing gas, such as air, is supplied to that part of the reactor where a solid carbon residue is accumulated and is directed countercurrently through a solid waste layer, sequentially through a series of zones (drying, pyrolysis and coking, combustion and gasification, cooling). By filtering the gas into the MSW layer, gas is preheated in the solid carbon residue layer and hot gaseous products transfer their heat to the loaded MSW. The temperature distribution in the reactor is as follows: in the drying zone - up to 200 ° C, in the pyrolysis and coking zone - from 200 to 800 ° C. The maximum temperature in the combustion and gasification zone is maintained within 700-1400 ° С, and the temperature of the product - gas at the outlet is lower than 400 ° С.
Недостатками данного способа являются: во-первых, регулирование температурного режима процесса за счет поддержания необходимого соотношения массовых долей горючих и негорючих компонентов ТБО, что предполагает обязательную тщательную подготовку ТБО; во-вторых, повышенная влажность топливного газа на выходе, который, последовательно пройдя все зоны, насыщается влагой в зоне подсушки, что, в свою очередь, вызывает снижение его теплотворной способности, требует установки конденсатора для конденсации влаги из топливного газа.The disadvantages of this method are: firstly, the regulation of the temperature regime of the process by maintaining the necessary ratio of mass fractions of combustible and non-combustible components of solid waste, which requires mandatory thorough preparation of solid waste; secondly, the increased humidity of the fuel gas at the outlet, which, having successively passed all the zones, is saturated with moisture in the drying zone, which, in turn, causes a decrease in its calorific value, requires the installation of a condenser to condense moisture from the fuel gas.
Техническим результатом предлагаемого технического решения является повышение эффективности технологических операций переработки ТБО, выраженное в исключении затрат на предварительную подготовку ТБО и улучшение качества топливного газа (термогаза) за счет подачи подогретой смеси воздуха, водяных паров и легких летучих на газификацию.The technical result of the proposed technical solution is to increase the efficiency of technological operations for processing solid waste, expressed in the exclusion of costs for the preliminary preparation of solid waste and improving the quality of fuel gas (thermogas) by supplying a heated mixture of air, water vapor and light volatile gasification.
Технический результат достигается тем, что в способе термической переработки несортированных твердых бытовых отходов, включающем непрерывную загрузку отходов в реактор, подачу в нижнюю часть реактора смеси горячего воздуха, водяных паров и легких летучих, последовательные сушку, пиролиз и газификацию и последующее удаление из нижней части реактора твердых неорганических веществ, а также вывод из зоны газификации продуктов пиролиза и газификации в виде термогаза, организуют рециркуляционный контур по газовой смеси водяных паров и легких летучих, подогреваемой до температуры в пределах 5000°С-7000°С за счет тепла термогаза, из зоны подсушки, при этом воздух для газификации твердого углеродистого остатка нагревают не выше 500°С и подают по двум воздуховодам в зону газификации, в одном из которых к нагретому воздуху производят добавку подогретой смеси водяных паров и легких летучих из зоны подсушки. Температуру в зоне подсушки поддерживают в пределах 120-3500°С.The technical result is achieved in that in a method for the thermal processing of unsorted municipal solid waste, which includes continuous loading of waste into the reactor, feeding a mixture of hot air, water vapor and light volatiles to the lower part of the reactor, sequential drying, pyrolysis and gasification and subsequent removal from the lower part of the reactor solid inorganic substances, as well as the withdrawal from the gasification zone of the products of pyrolysis and gasification in the form of thermogas, organize a recirculation loop through a gas mixture of water vapor and light their volatiles, heated to a temperature within 5000 ° C-7000 ° C due to the heat of thermogas, from the drying zone, while the air for gasification of the solid carbon residue is heated up to not higher than 500 ° C and fed through two ducts to the gasification zone, in one of which to the heated air is supplemented with a heated mixture of water vapor and light volatiles from the drying zone. The temperature in the drying zone is maintained within the range of 120-3500 ° C.
На чертеже схематично представлена схема осуществления способа. Несортированные ТБО загружают в реактор шахтного типа 1. ТБО проходят последовательно через зоны подсушки 2, пиролиза 3 и газификации 4. Неорганический остаток удаляют из зоны шлакоудаления 5 в нижней части реактора. Термогаз отбирают из термокамеры в зоне газификации 4 и охлаждают последовательно в теплообменниках 6 и 7. Смесь водяных паров и легких летучих отбирают из зоны подсушки 2 и направляют в теплообменник 6 для подогрева, затем направляют в зону газификации 4 для дальнейшего использования в процессе газификации. Воздух подогревают в теплообменнике 7 и подают в зону газификации 4 по двум воздуховодам. В один из воздуховодов подмешивается смесь водяных паров и легких летучих из теплообменника 6, образуя, таким образом, рециркуляционный контур по смеси водяных паров и легких летучих.The drawing schematically shows a diagram of a method. Unsorted MSW is loaded into a shaft-type reactor 1. MSW passes sequentially through the zones of drying 2, pyrolysis 3 and gasification 4. The inorganic residue is removed from the slag removal zone 5 at the bottom of the reactor. Thermogas is taken from the heat chamber in gasification zone 4 and cooled sequentially in heat exchangers 6 and 7. A mixture of water vapor and light volatiles is taken from drying zone 2 and sent to heat exchanger 6 for heating, then sent to gasification zone 4 for further use in the gasification process. The air is heated in the heat exchanger 7 and served in the gasification zone 4 through two ducts. A mixture of water vapor and light volatiles from the heat exchanger 6 is mixed into one of the ducts, thereby forming a recirculation loop of the mixture of water vapor and light volatiles.
Предлагаемый способ реализуется следующим образом: несортированные твердые бытовые отходы загружают в реактор шахтного типа (термореактор). ТБО проходят процесс сушки в зоне подсушки 2, где температура ТБО достигает 120-350°С, производят нагрев и сушку слоя ТБО за счет теплообмена с фильтрацией потока газа, подаваемого из зоны пиролиза 3. Удаляемую из ТБО влагу в виде водяного пара и легких летучих соединений с температурой не менее 120°С собирают в коллектор и направляют в теплообменник 6 для подогрева до температуры в пределах 500-700°С за счет теплоты термогаза. Подогретую смесь водяного пара и легких летучих вместе с горячим воздухом подают под слой твердого углеродистого остатка (ТУО) для организации процесса газификации.The proposed method is implemented as follows: unsorted municipal solid waste is loaded into a shaft type reactor (thermoreactor). MSW undergo a drying process in drying zone 2, where the temperature of the MSW reaches 120-350 ° С, the layer of MSW is heated and dried by heat exchange with filtration of the gas flow supplied from the pyrolysis zone 3. Moisture removed from the MSW in the form of water vapor and light volatile compounds with a temperature of at least 120 ° C are collected in a collector and sent to a heat exchanger 6 for heating to a temperature in the range of 500-700 ° C due to the heat of the thermogas. A heated mixture of water vapor and light volatiles together with hot air is fed under a layer of solid carbon residue (TOC) to organize the gasification process.
Далее ТБО поступают в зону пиролиза 3, где за счет теплообмена с газовым потоком температура постепенно возрастает до 1300°С. Горючие составляющие ТБО пиролизуются, образуется твердый углеродистый остаток - кокс и газообразные продукты - пиролизный газ, которые отводят в термокамеру, расположенную под зоной пиролиза, и затем отбирают из реактора, последовательно охлаждая в двух теплообменниках: в теплообменнике 6 до температуры не выше 800°С, в теплообменнике 7 до температуры не выше 400°С.Then the MSW enters the pyrolysis zone 3, where due to heat exchange with the gas stream, the temperature gradually rises to 1300 ° C. The combustible components of MSW are pyrolyzed, a solid carbon residue is formed - coke and gaseous products - pyrolysis gas, which are taken to a heat chamber located under the pyrolysis zone, and then taken from the reactor, sequentially cooled in two heat exchangers: in heat exchanger 6 to a temperature of no higher than 800 ° С , in the heat exchanger 7 to a temperature not exceeding 400 ° C.
ТБО, постепенно опускаясь в нижнюю часть реактора, в виде ТУО поступают в зону газификации 4. В зоне газификации ТУО взаимодействует с горячей паровоздушной смесью, подаваемой снизу противотоком, образуя топливный газ. Смесь пиролизного и топливного газов (термогаз) собирают в термокамере, откуда, пройдя двухступенчатое охлаждение в теплообменниках - сначала в теплообменнике 6 смесью водяных паров, затем в теплообменнике 7 холодным воздухом, подают потребителю.MSW, gradually descending into the lower part of the reactor, in the form of MSW enter the gasification zone 4. In the gasification zone, the MSW interacts with the hot steam-air mixture supplied from below from the countercurrent, forming fuel gas. A mixture of pyrolysis and fuel gases (thermogas) is collected in a heat chamber, from where, after passing through two-stage cooling in heat exchangers - first in a heat exchanger 6 with a mixture of water vapor, then in a heat exchanger 7 with cold air, it is supplied to the consumer.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010111586/03A RU2437030C1 (en) | 2010-03-25 | 2010-03-25 | Heat treatment method of crude urban ore |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010111586/03A RU2437030C1 (en) | 2010-03-25 | 2010-03-25 | Heat treatment method of crude urban ore |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2010111586A RU2010111586A (en) | 2011-09-27 |
| RU2437030C1 true RU2437030C1 (en) | 2011-12-20 |
Family
ID=44803800
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2010111586/03A RU2437030C1 (en) | 2010-03-25 | 2010-03-25 | Heat treatment method of crude urban ore |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2437030C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2525558C1 (en) * | 2013-03-06 | 2014-08-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина" (ИГЭУ) | Thermal portion-by-portion treatment of bulk solid household wastes at landfill |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4732091A (en) * | 1985-09-30 | 1988-03-22 | G.G.C., Inc. | Pyrolysis and combustion process and system |
| RU2079051C1 (en) * | 1994-06-23 | 1997-05-10 | Институт химической физики в Черноголовке РАН | Method of processing of solid domestic garbage |
| WO2008034424A1 (en) * | 2006-09-20 | 2008-03-27 | Dinano Ecotechnology Llc | Method of thermochemical processing of carbonaceous raw materials |
-
2010
- 2010-03-25 RU RU2010111586/03A patent/RU2437030C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4732091A (en) * | 1985-09-30 | 1988-03-22 | G.G.C., Inc. | Pyrolysis and combustion process and system |
| RU2079051C1 (en) * | 1994-06-23 | 1997-05-10 | Институт химической физики в Черноголовке РАН | Method of processing of solid domestic garbage |
| WO2008034424A1 (en) * | 2006-09-20 | 2008-03-27 | Dinano Ecotechnology Llc | Method of thermochemical processing of carbonaceous raw materials |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2525558C1 (en) * | 2013-03-06 | 2014-08-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина" (ИГЭУ) | Thermal portion-by-portion treatment of bulk solid household wastes at landfill |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2010111586A (en) | 2011-09-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8226798B2 (en) | Method of converting pyrolyzable organic materials to biocarbon | |
| RU2079051C1 (en) | Method of processing of solid domestic garbage | |
| KR101319737B1 (en) | Method for producing biomass charcoal and device for producing biomass charcoal to be used therefor | |
| US9446376B2 (en) | Apparatus for pyrolysis using molten metal | |
| AU2010295138B2 (en) | External combustion and internal heating type coal retort furnace | |
| RU2152561C1 (en) | Condensed combustibles recovery method | |
| CN102417822A (en) | Method for performing solid heat carrier pyrolysis on coal by using self-return revolving furnace | |
| SU862835A3 (en) | Method of oil shale preheating | |
| CA3135937A1 (en) | Continuous reactor device and process for treatment of biomass | |
| RU2649446C1 (en) | Method and device for processing carbon-containing waste | |
| CN111019711B (en) | Thermal cracking gasification process for household garbage | |
| CN105385465B (en) | Garbage pyrolysis device and method | |
| CN103642530B (en) | Counter-burning type gasification of coal furnace apparatus and technique | |
| CN102746902A (en) | Gasification method of organic wastes and special gasification furnace | |
| CN107699294A (en) | A kind of Lutao formula town and country debirs harmless resource utilization handling process | |
| CN107876542A (en) | A kind of method of revolving bed pyrolysis oven and processing rubbish | |
| US7736603B2 (en) | Thermal waste recycling method and system | |
| RU97727U1 (en) | DEVICE FOR THERMAL CONVERSION OF GRANULATED BIOMASS TO CARBON MONODOXIDE AND HYDROGEN | |
| CN104789270A (en) | Biomass two-section type dry distillation gasification process and device | |
| EA036674B1 (en) | Plant for producing biocoal and corresponding process | |
| RU2437030C1 (en) | Heat treatment method of crude urban ore | |
| RU2083633C1 (en) | Method of thermal processing of wood | |
| RU2408820C1 (en) | Installation for multi-phase pyrolysis of organic raw material | |
| CN201520746U (en) | External combustion and internal heating coal carbonization furnace | |
| RU2359006C1 (en) | Method of coal processing |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20160326 |