[go: up one dir, main page]

WO2011014094A1 - Способ и устройство для утилизации влажных отходов, содержащих органические материалы - Google Patents

Способ и устройство для утилизации влажных отходов, содержащих органические материалы Download PDF

Info

Publication number
WO2011014094A1
WO2011014094A1 PCT/RU2009/000560 RU2009000560W WO2011014094A1 WO 2011014094 A1 WO2011014094 A1 WO 2011014094A1 RU 2009000560 W RU2009000560 W RU 2009000560W WO 2011014094 A1 WO2011014094 A1 WO 2011014094A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
retort
waste
combustion chamber
combustion
chamber
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/RU2009/000560
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Александр Яковлевич ШВАРЦМАН
Виктор Анатольевич МАЛКОВ
Емельян Иванович БАРБУС
Игорь Игоревич СМИРНОВ
Андрей Васильевич САМЧУК
Михаил Ремович ПАХОЛКОВ
Сергей Васильевич БЕШЕНЦЕВ
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from RU2009129077/03A external-priority patent/RU2009129077A/ru
Application filed by Individual filed Critical Individual
Publication of WO2011014094A1 publication Critical patent/WO2011014094A1/ru
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G5/00—Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor
    • F23G5/02—Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor with pretreatment
    • F23G5/027—Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor with pretreatment pyrolising or gasifying stage
    • F23G5/0276—Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor with pretreatment pyrolising or gasifying stage using direct heating
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G5/00—Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor
    • F23G5/32—Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor the waste being subjected to a whirling movement, e.g. cyclonic incinerators
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G5/00—Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor
    • F23G5/44—Details; Accessories
    • F23G5/46—Recuperation of heat
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G2201/00—Pretreatment
    • F23G2201/30—Pyrolysing
    • F23G2201/303—Burning pyrogases
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G2205/00—Waste feed arrangements
    • F23G2205/12—Waste feed arrangements using conveyors
    • F23G2205/121—Screw conveyor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G2206/00—Waste heat recuperation
    • F23G2206/10—Waste heat recuperation reintroducing the heat in the same process, e.g. for predrying

Definitions

  • the present invention relates to methods for the disposal of organic waste with high humidity and a high concentration of harmful substances that are hazardous to the environment, by the method of thermochemical processing, in particular, chicken droppings, excrement of other domestic animals, lignin, wood waste, silt sediment, etc.
  • thermochemical processing of organic waste Three comparable methods of thermochemical processing of organic waste are known: direct burning, gasification, and pyrolysis. At the same time, each method has its own sector, determined by technological features.
  • a known method of disposing of waste containing organic materials according to the patent of the Russian Federation N ° 2338122. The method and device described in this patent, as the closest to the proposed solution by its essential feature, are taken as a prototype.
  • a known solution includes loading waste into a thermal decomposition chamber (KTP), heating and decomposing organic matter in KTP to form gaseous and solid products, burning them, catalytic decontamination, cooling in a heat exchanger and dust cleaning of flue gases. The waste is loaded into the thermal decomposition chamber through a sluice device constantly flushed with inert gas.
  • the waste is subjected to oxygen-free thermal decomposition at a temperature of 550-700 ° C in a metal chamber heated externally by flue gases from burning external fuel in a burner located in the immediate vicinity of it, flue gases from a cyclone furnace obtained from burning therein at a temperature of 1200-1300 ° C gaseous pyrolysis products, and flue gases from combustion on the grate of solid pyrolysis products.
  • the heat transfer in the internal volume of the thermal decomposition chamber is intensified by constant mixing of the waste and the creation of artificial circulation of the gas phase by supplying inert gas heated to 600-700 ° C to its lower part, the preparation of which is carried out due to the thermal potential of the flue gases.
  • Gaseous products from the thermal decomposition chamber are introduced into the cyclone furnace by injection.
  • injection medium pressurized air is used, preheated to 350-400 ° C with flue gases, the sludge trapped in the scrubber is sent for re-pyrolysis to the thermal decomposition chamber, and the entire process is carried out under vacuum.
  • EFFECT waste utilization with ensuring conditions for safe operation of equipment and environmental emissions acceptable under environmental conditions.
  • the objective of the invention is the development of such a method and device for the disposal of organic waste, which would ensure high environmental safety of the proposed process, the possibility of disposal a wide range of waste, would have low energy intensity, high efficiency and productivity.
  • the combustion chamber is proposed to be made in the form of a cyclone-vortex combustion chamber, in the lower zone of which the coal residue is burned, in the middle and upper zones, the coal residue is burned and gaseous products from the retort are burned to produce useful thermal energy and ash residue.
  • the dimensions of the retort are determined by the required performance of the device, while the ratio of its length to diameter should be 15: 1;
  • - part of the pyrolysis gases is diverted from the retort to the gas piston power plant; - as wet waste containing organic materials, there may be chicken droppings, excrement of other domestic animals, lignin, wood waste, silt deposits, etc.
  • a device for the disposal of wet waste including a thermally insulated body, inside which there is a thermal decomposition chamber connected to the combustion chamber, at
  • the thermal decomposition chamber is equipped with a gas-tight device for loading waste waste and a gas-tight device for unloading pyrolysis products
  • the combustion chamber is equipped with a flue gas outlet connected through a heat exchanger to the chimney
  • the thermal decomposition chamber is connected by a gas exhaust pipe to the combustion chamber
  • the thermal decomposition chamber perform in the form of a continuous charcoal retort.
  • the combustion chamber is proposed to be made in the form of a cyclone-vortex chamber and equipped with blow fans.
  • the dimensions of the retort are determined by the required performance of the device, while the ratio of its length to diameter should be 15: 1,
  • thermochemical processing of organic waste Wastes coming to incineration (with humidity up to 75%) are subjected to preliminary thermodynamic treatment (pyrolysis) immediately before incineration as part of the incinerator due to part of the incineration energy.
  • Thermodynamic treatment ensures the combination of drying processes with the release of water vapor, the beginning of their gasification and thermal decomposition (pyrolysis) with the release of unbound carbon (coal residue).
  • gaseous ⁇ , H 2 , CnHm (hydrocarbons), as well as a coal residue with a sufficient calorific value enter the combustion ability providing stable and complete combustion, as well as water vapor, which provides reduced emissions of NOx and SOx.
  • the result of the process is useful heat for steam supply, heating and hot water supply, ash and coal residues as products for various purposes (fertilizers, etc.).
  • a continuous process is ensured without the use of extraneous energy sources organized by burning other types of fuels, and using the utilized product released during the combustion of pyrolysis gases and coal residue to conduct the process of its own energy ..
  • the product is disposed of with a moisture content of up to 75%, and the released moisture ("vapor") in the form of water vapor, performs useful functions for disposal:
  • the method also differs in that due to the precise dosing of the utilized product during its transportation in the retort in the direction of increasing temperature, its "zone" heat treatment is provided.
  • the first zone with a temperature of 100 ° C ⁇ 200 ° C provides evaporation of moisture.
  • the 2nd zone with a temperature of 200 ° C ⁇ 400 ° C provides heating and the beginning of pyrolysis.
  • the 3rd zone with a temperature of 400 ° C ⁇ 800 0 C provides fast pyrolysis and the release of coal residue and pyrolysis gases.
  • Such “zone” treatment provides in retort the concentration of a mixture of gases and water vapor (vapor) with a constant composition necessary for stable combustion.
  • the proposed device is an energy technology unit that produces technological and energy products.
  • a cyclone-vortex burner device and the supply of flue gases into the rotor pipe were used.
  • Figure l shows a diagram of a device for the disposal of wet waste containing organic materials, where:
  • the cyclone-vortex combustion chamber 1 consists of 3 combustion zones that are spaced apart along its height and are serviced by draft blower fans 15 with an adjustable combustion air supply.
  • coal residue is burned as solid fuel coming from retort 3.
  • the excess air ( ⁇ t) (on which the content of toxic NOx and SOx depends) is regulated in each zone within the necessary limits - 0.9 ⁇ 1.16.
  • the combustion chamber 1 with its boron part 2 is connected with a thermally insulated housing 11, in which the retort 3 is placed, and the retort 3 is in turn connected with the combustion chamber 1 with a gas-tight discharge device 4 and a gas exhaust pipe 16.
  • combustion gases from the furnace enter the housing 1 1, where along the path of their movement to the chimney 7, through the spark-collecting chamber 5 and the heat exchanger 6, the walls of the retort and the utilized product moving inside it are heated.
  • the movement of the utilized product and its intensive mixing is ensured by being placed in the retort 3 body by the rotor 8.
  • the rotor 8 is a pipe to which the blades are welded (screw).
  • the movement of the product to be disposed of from the metering device 9 to the unloading device 4 occurs along the inner surface of the retort 3 with a temperature from IQO 0 C to 800 0 C inside the retort 3.
  • thermal decomposition of the product to be disposed of The products of thermal decomposition of coal residue and combined-cycle gases through the discharge device 4 and the exhaust pipe 16 are fed into the combustion chamber 1 for low-temperature combustion. If necessary, the coal residue can be discharged separately as a technological product, and pyrolysis gases can be discharged to a gas piston power plant.
  • flue gases enter the rotor, increasing the hot contact surface, for additional heating of the utilized product.
  • the design of the retort 3 (its dimensions - length and diameter) is determined by the required performance of the device. Determining is the necessary contact surface of the heating, along which the utilized product moves.
  • the ratio of the length of the retort to its diameter> 15: 1 was derived empirically and by calculation, so for a productivity of 500 kg / h the length of the retort is 9 m and its diameter is 0.6 m. In this case, the useful (contact) heating surface is 8.5 m 2 .
  • a pre-dried fuel is loaded into the receiving hopper 10 with a metering device 9 equipped with level sensors of the feed material (this can be a recyclable product or other fuel, for example, dry sawdust). Based on 30 - 50 minutes of operation of the device.
  • the drive of the device’s transport system (the drive of the dosing device, the drive of the retort mixer, the drive of the draft blowing machines) is turned on.
  • the utilized product goes through the drying - evaporation stage, heating and pyrolysis.
  • the coal residue heated to a temperature of ⁇ 700 ° C enters the unloading device 4, and the vapor-gas mixture enters the gas exhaust pipe 16, which enter the combustion chamber for combustion.
  • the energy of combustion provides constant heating of the retort.
  • the burning of coal residue occurs in the lower part of the combustion chamber and is provided by its blow fan 15.
  • Combustion of a gas-vapor mixture occurs in the upper part of the combustion chamber and is supported by a torch from burning coal residue.
  • the air supply to the upper and middle part of the combustion chamber is also carried out by separate blower fans 15.
  • Cyclonic air supply by fans provides:
  • the high pressure in the combustion chamber which is created by the blower fans, provides overpressure in the entire system without the use of a smoke exhaust (fan for smoke extraction) and the effective operation of the gravitational spark trap 5.
  • the temperature in the combustion chamber is 1150 ° C
  • the temperature in the combustion chamber is 1050 0 C
  • the applied method and device for the disposal of wet waste reduce the volume, tonnage and hazard class of waste disposed, thereby reducing the environmental burden on the environment and significantly reducing the cost of waste disposal and maintenance.
  • Both products ash and coal residue, consisting of 29% activated carbon and 71% mineral component

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Processing Of Solid Wastes (AREA)

Abstract

Изобретение относится к способам утилизации органических отходов с повышенной влажностью и высокой концентрацией вредных веществ. Утилизацию влажных отходов, содержащих органические материалы, осуществляют в камере термического разложения - металлической углевыжигательной реторте непрерывного действия. Продвижение отходов внутри реторты осуществляют с помощью ротора. За счет дозированной загрузки отходов обеспечивают состав газообразных продуктов пиролиза, поддерживающий устойчивое горение в камере сгорания. Камера сгорания выполнена в виде циклонно-вихревой камеры и снабжена дутьевыми вентиляторами. В нижней зоне камеры сгорания сжигают угольный остаток, в средней и верхней зонах происходит дожигание угольного остатка и сжигание газообразных продуктов пиролиза, поступающих из реторты. Дымовые газы пропускают снаружи реторты и внутри ротора для нагрева утилизируемых отходов. Технический результат: обеспечение экологической безопасности процесса, расширение диапазона утилизируемых отходов, снижение энергоемкости, повышение производительности.

Description

Способ и устройство для утилизации влажных отходов, содержащих органические материалы
Предлагаемое изобретение относится к способам утилизации органических отходов с повышенной влажностью и высокой концентрацией вредных веществ, представляющих опасность для окружающей среды, методом термохимической переработки, в частности, куриного помета, экскрементов других домашних животных, лигнина, древесных отходов, иловых отложений и др.
Известны три сравнимых между собой метода термохимической переработки органических отходов: прямое сжигание, газификация и пиролиз. При этом, каждый метод имеет свой сектор, определяемый технологическими особенностями.
При большом многообразии технологических решений, предложенных, как отечественными, так и зарубежными специалистами, приоритетными способами утилизации органических отходов должны стать технологии, которые обеспечивают:
1. высокую экологическую безопасность предложенного технологического процесса;
2. утилизацию отходов непосредственно на месте их возникновения;
3. унифицированную технологию для утилизации широкого диапазона отходов, имеющих различный химико-минералогический состав;
4. низкую энергоемкость самого процесса утилизации;
5. безотходный технологический процесс;
6. получение выходных продуктов, безопасных для размещения, или имеющих коммерческую ценность. Известен способ утилизации отходов, содержащих органические материалы, по патенту РФ N° 2338122. Способ и устройство, описанные в данном патенте, как наиболее близкие к предлагаемому решению по своим существенным признаком, приняты за прототип. Известное решение включает загрузку отходов в камеру термического разложения (KTP), нагрев и разложение органики в KTP с образованием газообразных и твердых продуктов, их сжигание, каталитическое обезвреживание, охлаждение в теплообменнике и пылеочистку дымовых газов. Загрузку отходов в камеру термического разложения производят через шлюзовое устройство, постоянно промываемое инертным газом. Отходы подвергают бескислородному термическому разложению при температуре 550-700°C в металлической камере, нагреваемой снаружи комплексно дымовыми газами от сжигания внешнего топлива в расположенной в непосредственной близости к ней горелке, дымовыми газами из циклонной топки, полученными от сжигания в ней при температуре 1200-1300°C газообразных продуктов пиролиза, и дымовыми газами от сжигания на колосниковой решетке твердых продуктов пиролиза. Теплообмен во внутреннем объеме камеры термического разложения интенсифицируют постоянным перемешиванием отходов и созданием искусственной циркуляции газовой фазы за счет подачи в ее нижнюю часть нагретого до 600-700°C инертного газа, приготовление которого осуществляют за счет теплового потенциала дымовых газов. Газообразные продукты из камеры термического разложения вводят в циклонную топку посредством инжекции. В качестве инжектирующей среды используют нагнетаемый под давлением воздух, предварительно подогретый до 350-400°C отходящими дымовыми газами, уловленный в скруббере шлам направляют на повторный пиролиз в камеру термического разложения, а весь технологический процесс проводят под разрежением. Технический результат - утилизация отходов с обеспечением условий безопасной эксплуатации оборудования и допустимых по условиям экологии выбросов в окружающую среду. Недостатками известного способа и устройства являются:
1. высокая энергоемкость и недостаточная экономичность, так как требуется применение посторонних источников тепла и инертного газа;
2. недостаточная производительность, так как невозможна непрерывная загрузка утилизируемых отходов и их непрерывная переработка. Задачей предлагаемого изобретения является разработка такого способа и устройства утилизации органических отходов, которые бы обеспечивали высокую экологическую безопасность предложенного процесса, возможность утилизации широкого диапазона отходов, имели бы низкую энергоемкость, высокую экономичность и производительность.
Для решения поставленной задачи предлагается в способе утилизации влажных отходов, содержащих органические материалы, включающем непрерывную загрузку отходов в камеру термического разложения, пиролиз отходов с постоянным их перемешиванием в камере термического разложения, нагреваемой снаружи дымовыми газами, полученными от сжигание продуктов пиролиза в камере сгорания, в качестве камеры термического разложения использовать металлическую углевыжигательную реторту непрерывного действия. Внутри реторты предлагается разместить ротор, осуществляющий продвижение отходов по реторте в сторону нарастания температуры. При этом за счет дозированной загрузки утилизируемых отходов обеспечивается такая концентрация смеси газов и водяного пара, выделяемых в процессе пиролиза отходов, которая необходима для поддержания устойчивого горения в камере сгорания. Дымовые газы предлагается дополнительно пропускать внутри ротора, увеличивая тем самым контактную поверхность нагрева утилизируемых отходов. Камера сгорания предлагается выполнить в виде циклонно-вихревой камеры сгорания, в нижней зоне которой сжигается угольный остаток, в средней и верхней зонах происходит дожигание угольного остатка и сжигание газообразных продуктов, поступающих из реторты, с получением полезной тепловой энергии и зольного остатка.
Дополнительными отличиями предлагаемого способа является то, что:
- размеры реторты определяются необходимой производительностью устройства, при этом отношение ее длины к диаметру должно быть 15:1;
- часть пиролизных газов отводится из реторты в газопоршневую электростанцию; - в качестве влажных отходов, содержащих органические материалы, могут быть куриный помет, экскременты других домашних животных, лигнин, древесные отходы, иловые отложения и др.
Для решения поставленной задачи предлагается в устройстве для утилизации влажных отходов, включающем теплоизолированный корпус, внутри которого размещена камера термического разложения, соединенная с камерой сгорания, при этом камера термического разложения снабжена газоплотным устройством для загрузки утилизируемых отходов и газоплотным устройством для выгрузки продуктов пиролиза, тогда как камера сгорания снабжена выходом для дымовых газов, соединенным через теплообменник с дымовой трубой, а камера термического разложения соединена газоотводной трубой с камерой сгорания, камеру термического разложения выполнить в виде углевыжигательной реторты непрерывного действия. Внутри реторты предлагается поместить ротор, соединенный с камерой сгорания второй газоотводной трубой. Загрузку утилизируемых отходов предлагается проводить с помощью газоплотного дозирующего устройства. Тогда как, камеру сгорания предлагается выполнить в виде циклонно-вихревой камеры и снабдить дутьевыми вентиляторами.
Дополнительными отличиями предлагаемого устройства является то, что:
- размеры реторты определяются необходимой производительностью устройства, при этом отношение ее длины к диаметру должно быть 15:1,
- что реторта соединена с газопоршневой электростанцией.
- в качестве влажных отходов, содержащих органические материалы, могут быть куриный помет, экскременты других домашних животных, лигнин, древесные отходы, иловые отложения и др.
Таким образом, решение поставленной задачи в описываемом способе достигается за счет применения методов термохимической переработки органических отходов. Отходы, поступающие на сжигание (с влажностью до 75%), подвергаются предварительной термодинамической обработке (пиролизу) непосредственно перед сжиганием в составе устройства для сжигания за счет части энергии сжигания.
Термодинамическая обработка обеспечивает совмещение процессов подсушки отходов с выделением водяного пара, начало их газификации и термическое разложение (пиролиз) с выделением несвязанного углерода (угольного остатка).
В результате на сжигание поступают газообразные СО, H2, CnHm (углеводороды), а также угольный остаток с достаточной теплотворной способностью, обеспечивающей устойчивое и полное сгорание, а также водяной пар, обеспечивающий пониженную эмиссию NOx и SOx.
Результатом процесса является полезное тепло для пароснабжения, отопления и горячего водоснабжения, зольный и угольный остатки в качестве продуктов различного назначения (удобрения и др.).
Предлагаемое решение имеет следующие преимущества:
1. Обеспечивается непрерывный процесс без применения посторонних источников энергии, организованных путем сжигания других видов топлив, и использованием для ведения процесса собственной энергии утилизируемого продукта, выделяемой при сжигании пиролизных газов и угольного остатка..
2. Утилизируется продукт с влажностью до 75%, причем выделяемая влага ("выпар") в виде водяного пара, выполняет полезные для утилизации функции:
- служит при сжигании для подавления эмиссии вредных NOx и Sох, обеспечивая экологичность процесса утилизации;
- служит в качестве теплоносителя для интенсификации теплообмена в реакторе-реторте;
- вместе с пиролизными газами создает избыточное давление в реторте, что препятствует попаданию ("подсосу") атмосферного воздуха и обеспечивает безкислородный процесс термического разложения утилизируемого продукта (помета).
3. Внутри ротора движутся раскаленные дымовые газы, в результате нет необходимости в применении инертного газа (как в прототипе) и лишних затрат тепловой энергии для его нагревания.
4. Способ также отличается тем, что за счет точного дозирования утилизируемого продукта в процессе его транспортирования в реторте в сторону нарастания температуры, обеспечивается его "зонная" термообработка.
1-ая зона с температурой 100°C ÷ 200°C обеспечивает выпаривание влаги. 2-ая зона с температурой 200°C ÷ 400°C обеспечивает нагрев и начало пиролиза.
3-я зона с температурой 400°C ÷ 8000C обеспечивает быстрый пиролиз и выделение угольного остатка и пиролизных газов.
Такая "зонная" обработка обеспечивает в реторте концентрацию смеси газов и водяного пара (пароrаз) с постоянным составом, необходимым для устойчивого горения.
5. При влажности утилизируемого продукта менее 70% возможно выделить часть угольного остатка в качестве полезного технологического продукта, или отводить часть пиролизных газов в газопоршневую электростанцию, так как при такой влажности теплотворной способности пиролизных газов или угольного остатка достаточно для ведения процесса утилизации. Предлагаемое устройство представляет собой энерготехнологический агрегат, который вырабатывает технологический и энергетические продукты. Для интенсификации технологической переработки отходов применено циклонно- вихревое горелочное устройство и подача дымовых газов внутрь трубы ротора. На фиг.l изображена схема устройства для утилизации влажных отходов, содержащих органические материалы, где:
1 Циклонно-вихревая камера сгорания
2 Боровная часть
3 Реторта
4 Газоплотное устройство выгрузки
5 Камера искрозолоулавливания
6 Теплообменник
7 Дымовая труба
8 Ротор
9 Газоплотное дозирующее устройство
10 Газоплотное устройство загрузки
11 Корпус реторты
12 Золосборник с охладителем
13 Привод ротора
14 Привод дозирующего устройства
15 Дутьевые вентиляторы
16 Газоотводящая труба
17 Вторая газоотводящая труба для отвода
дымовых газов в ротор
> Утилизируемый продукт
Продукты термического разложения утилизируемого продукта (парогазы)
, Зола
ι Угольный остаток
> Дымовые газы
-=»- Воздух
Циклонно-вихревая камера сгорания 1 состоит из 3-х зон горения, которые разнесены по её высоте и обслуживаются тяго дутьевыми вентиляторами 15 с регулируемой подачей воздуха для горения.
В нижней зоне камеры сгорания сжигается угольный остаток как твердое топливо, поступающее из реторты 3.
В средней и верхней зоне происходит дожигание угольного остатка и сжигание газообразных продуктов, поступающих из реторты 3.
Избыток воздуха (αт) (от которого зависит содержание ядовитых NOx и SOx) регулируется в каждой зоне в необходимых пределах - 0,9 ÷ 1,16.
В верхней зоне сжигается газовая смесь - пиролизный газ + H2O (пар) - парогаз, что также подавляет появление NOx и SOx в газах сгорания. Присутствие достаточной концентрации водяного пара обеспечивает условия для снижения содержания NOx и SOx:
- температура 1300 - HOO0C;
- впрыскивание в зону горения H2O.
Камера сгорания 1 своей боровной частью 2 связана с теплоизолированным корпусом 11, в который помещена реторта 3, а реторта 3 в свою очередь связана с камерой сгорания 1 газоплотным устройством выгрузки 4 и газоотводящей трубой 16.
Через боровную часть газы сгорания из топки поступают в корпус 1 1 , где по пути своего движения к дымовой трубе 7, через камеру искрозолоулавливания 5 и теплообменник 6, нагревают стенки реторты и движущийся внутри его утилизируемый продукт.
Движение утилизируемого продукта и его интенсивное перемешивание обеспечивается, помещенным в корпус реторты 3, ротором 8. Ротор 8 представляет собой трубу, к которой приварены лопасти (винт).
Движение утилизируемого продукта от дозирующего устройства 9 к устройству выгрузки 4 происходит по внутренней поверхности реторты 3 с температурой от IQO0C до 8000C внутри реторты 3. В результате происходит термическое разложение утилизируемого продукта. Продукты термического разложения угольный остаток и парогазы через устройство выгрузки 4 и газоотводящую трубу 16 подаются в камеру сгорания 1 для низкотемпературного сжигания. При необходимости угольный остаток может выгружаться отдельно как технологический продукт, а пиролизные газы могут отводиться в газопоршневую электростанцию. По газоотводящей трубе 17 дымовые газы поступают внутрь ротора, увеличивая раскаленную контактную поверхность, для дополнительного обогрева утилизируемого продукта. Конструкция реторты 3 (её размеры - длина и диаметр) определяются необходимой производительностью устройства. Определяющей является необходимая контактная поверхность нагрева, по которой движется утилизируемый продукт.
Опытным и расчетным путем выведено соотношение длины реторты к её диаметру > 15 : 1, так для производительности 500 кг/час длина реторты составляет 9 м, а её диаметр 0,6 м. При этом полезная (контактная) поверхность нагрева составляет 8,5 м2.
Работа устройства происходит следующим образом. Для выведения устройства в рабочий режим в приемный бункер 10 с дозирующим устройством 9, оснащенным датчиками уровня загружаемого материала, загружается предварительно высушенное топливо (это может быть утилизируемый продукт или другое топливо, например сухие опилки). Из расчета на 30 - 50 минут работы устройства.
Включаются привода транспортной системы устройства (привод дозирующего устройства, привод смесителя реторты, привод тяго дутьевых машин).
При прохождении высушенного топлива по всей системе и попадании его в камеру сгорания, оно поджигается. Происходит его сжигание. В результате реторта
3 нагревается до температуры > 800°C в своей передней части, находящейся над боровной частью камеры сгорания 1, в течение ~ 30 минут.
С этого времени из дозирующего устройства 9 начинается подача утилизируемого продукта и устройство переходит в рабочий режим.
По мере продвижения по постоянно прогреваемой реторте и, интенсивно перемешиваясь, утилизируемый продукт проходит стадию сушки - выпаривания, нагрева и пиролиза. В результате на устройство выгрузки 4 поступает раскалённый до температуры ~ 700°C угольный остаток, а в газоотводящую трубу 16 - парогазовая смесь, которые поступают в камеру сгорания для сжигания. Энергия сжигания обеспечивает постоянное нагревание реторты.
Сжигание угольного остатка происходит в нижней части камеры сгорания и обеспечивается своим дутьевым вентилятором 15.
Сжигание парогазовой смеси происходит в верхней части камеры сгорания и поддерживается факелом от сжигания угольного остатка. Подача воздуха в верхнюю и среднюю часть камеры сгорания также осуществляется отдельными дутьевыми вентиляторами 15.
Циклонная подача воздуха вентиляторами обеспечивает:
- многократную циркуляцию горящих топливных частиц и за счет этого устойчивое и полное сгорание;
- высокое давление в камере сгорания не дает угольному остатку и золе оседать на дно.
Высокое давление в камере сгорания, которое создают дутьевые вентиляторы, обеспечивает избыточное давление во всей системе без применения дымососа (вентилятора для дымоудаления) и эффективную работу гравитационного искрозолоуловителя 5.
Когда для поддержания процесса утилизации достаточно энергии сжигания парогазовой смеси, весь угольный остаток выгружается в бункер-тушитель.
Пример практического применения предлагаемого способа. На установке с конструкцией, рассчитанной на утилизацию 500 кг/час куриного помета, перерабатывалось ~ 2000 кг с влажностью 72%.
После розжига топки сухими древесными опилками в течение 25 минут в устройстве установились следующие параметры: 1. Температура в камере сгорания - 1150°C
2. Температура на передней части реторты
(на выходе из борова) - 970°C
3. Температура газов сгорания на выходе из корпуса - 5040C
4. Температура в реторте - в передней части - 730°C
- в задней части (у дозирующего устройства) - 28O0C
После того, как установились эти параметры, началась подача помета в реторту.
В течение 15 минут после начала подачи помета установились следующие параметры: 1. Температура в камере сгорания - 940°C
2. Температура на передней части реторты
(на выходе из борова) - 790°C
3. Температура газов сгорания на выходе из корпуса - 48O0C
4. Температура в реторте
- в передней части - 6900C
- в задней части (у дозирующего устройства) - 1 100C
В течение следующих 20 минут установился режим, который сохранялся в течение последующих 180 минут переработки 2000 кг помета.
1. Температура в камере сгорания - 10500C
2. Температура на передней части реторты
(на выходе из борова) - 8700C
3. Температура газов сгорания на выходе из корпуса - 4900C 4. Температура в реторте
- в передней части - 69O0C
- в задней части (у дозирующего устройства) - 115°C
По результатам измерения температуры и объема отходящих в дымовую трубу газов - выработано 480 кВт тепловой энергии.
По результатам контроля концентрации выбросов в атмосферу, выбросы вредных веществ не превысили ПДК.
Окислы азота - 0,042 мг/нм3
Двуокись серы - 0,25 мr/нм3 Результаты исследования свойств произведенного угольного остатка приведены в табл. 1 и 2.
Табл.l Результаты исследования некоторых свойств пиролизованных углеродных образцов.
Figure imgf000013_0001
1 П - пиролизованный помет,
2K - пиролизованный комбикорм,
Образец Ш - зольность 71% мacc.(600°C), образец 2K - зольность 65% масс.
Taбл.2
Результаты исследования некоторых сорбционных свойств пиролизованных углеродных образцов в сопоставлении с активным углем БАУ
Figure imgf000014_0001
*) начальная концентрация 0,98 мг/л;
**) начальная концентрация 1,01 мг/л;
***) окисляемость исходн.дист.воды 0,75 мгОг/л.
Из таблиц видно, что пиролизованный помет обладает ярковыраженными сорбционными свойствами.
Результаты исследований позволяют сделать следующие выводы:
1. Применяемые способ и устройство для утилизации влажных отходов уменьшают объем, тоннаж и класс опасности размещаемых отходов, тем самым, уменьшая экологическую нагрузку на окружающую среду и значительно снижая расходы на размещение и содержание отходов. Оба продукта (зола и угольный остаток, состоящий из 29% активированного углерода и 71% минеральной составляющей) имеют широкий спектр применяемости - от кормовых добавок и удобрений до наполнителей и связующих в стройиндустрии.

Claims

Формула изобретения
1. Способ утилизации влажных отходов, содержащих органические материалы, включающий загрузку отходов в камеру термического разложения, пиролиз отходов с постоянным их перемешиванием в камере термического разложения, нагреваемой снаружи дымовыми газами, полученными от сжигание продуктов пиролиза в камере сгорания,
о т л и ч а ю щ и й с я тем, что камера термического разложения представляет из себя металлическую углевыжигательную реторту непрерывного действия, внутри которой расположен ротор, осуществляющий продвижение отходов по реторте в сторону нарастания температуры, при этом за счет дозированной загрузки утилизируемых отходов обеспечивается такая концентрация смеси газов и водяного пара, выделяемых в процессе пиролиза отходов, которая необходима для поддержания устойчивого горения в камере сгорания, дымовые газы дополнительно пропускают внутри ротора, увеличивая тем самым контактную поверхность нагрева утилизируемых отходов, камера сгорания выполнена в виде циклонно-вихревой камеры сгорания, в нижней зоне которой сжигается угольный остаток, в средней и верхней зонах происходит дожигание угольного остатка и сжигание газообразных продуктов, поступающих из реторты, с получением полезной тепловой энергии и зольного остатка
2. Способ по п.1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что размеры реторты определяются необходимой производительностью устройства, при этом отношение ее длины к диаметру должно быть 15:1.
3. Способ по п. 2, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что часть пиролизньгх газов отводится из реторты в газопоршневую электростанцию.
4. Способ по п.З., о т л и ч а ю щ и й с я тем, что в качестве влажных отходов, содержащих органические материалы, могут быть куриный помет, экскременты других домашних животных, лигнин, древесные отходы, иловые отложения и др.
5. Устройство для утилизации влажных отходов, включающее теплоизолированный корпус, внутри которого размещена камера термического разложения, соединенная с камерой сгорания, при этом камера термического разложения снабжена газоплотным устройством для загрузки утилизируемых отходов и газоплотным устройством для выгрузки продуктов пиролиза, тогда как камера сгорания снабжена выходом для дымовых газов, соединенным через теплообменник с дымовой трубой, а камера термического разложения соединена газоотводной трубой с камерой сгорания,
отличающее ся тем, что камера термического разложения выполнена в виде углевыжигательной реторты непрерывного действия, внутри которой расположен ротор, соединенный с камерой сгорания второй газоотводной трубой, загрузка утилизируемых отходов происходит с помощью газоплотного дозирующего устройства, камера сгорания выполнена в виде циклонно-вихревой камеры и снабжена дутьевыми вентиляторами.
6. Устройство по п.5, отличающееся тем, что размеры реторты определяются необходимой производительностью устройства, при этом отношение ее длины к диаметру должно быть 15:1
7. Устройство по п.6, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что реторта соединена с газопоршневой электростанцией.
8. Устройство по п.7., отличающееся тем, что в качестве влажных отходов, содержащих органические материалы, могут быть куриный помет, экскременты других домашних животных, лигнин, древесные отходы, иловые отложения и др.
PCT/RU2009/000560 2009-07-29 2009-10-16 Способ и устройство для утилизации влажных отходов, содержащих органические материалы Ceased WO2011014094A1 (ru)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009129080 2009-07-29
RU2009129080 2009-07-29
RU2009129077/03A RU2009129077A (ru) 2009-07-29 2009-07-29 Способ и устройство для утилизации влажных отходов, содержащих органические материалы
RU2009129077 2009-07-29

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2011014094A1 true WO2011014094A1 (ru) 2011-02-03

Family

ID=43529540

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/RU2009/000560 Ceased WO2011014094A1 (ru) 2009-07-29 2009-10-16 Способ и устройство для утилизации влажных отходов, содержащих органические материалы

Country Status (1)

Country Link
WO (1) WO2011014094A1 (ru)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015005755A1 (en) * 2013-07-11 2015-01-15 Uab "Enasa" Installation for sewage sludge recovery and recycling into ecological products
WO2019234436A1 (en) * 2018-06-06 2019-12-12 Syngas International Limited Apparatus and method for heating waste material to produce hydrocarbon gas and solid char
CZ308259B6 (cs) * 2019-04-11 2020-03-25 Jaroslav Kopic Zařízení pro termický rozklad a způsob provádění termického rozkladu

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1548601A1 (ru) * 1988-01-20 1990-03-07 Специализированное Проектно-Конструкторское И Технологическое Бюро Специализированного Транспортного Управления По Очистке Городских Территорий И Водных Протоков Ленгорсовета Способ пиролиза твердых бытовых отходов
RU2084760C1 (ru) * 1995-05-29 1997-07-20 Товарищество с ограниченной ответственностью "ИНЭКО" Способ подготовки к сжиганию твердого топлива
US5669317A (en) * 1993-08-19 1997-09-23 Siemens Aktiengesellschaft Plant for thermal waste disposal and process for operating such a plant
RU75711U1 (ru) * 2008-04-07 2008-08-20 Общество С Ограниченной Ответственностью "Сигл" Технологическая схема установки для термического обезвреживания промышленных нефтесодержащих и твердых бытовых отходов

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1548601A1 (ru) * 1988-01-20 1990-03-07 Специализированное Проектно-Конструкторское И Технологическое Бюро Специализированного Транспортного Управления По Очистке Городских Территорий И Водных Протоков Ленгорсовета Способ пиролиза твердых бытовых отходов
US5669317A (en) * 1993-08-19 1997-09-23 Siemens Aktiengesellschaft Plant for thermal waste disposal and process for operating such a plant
RU2084760C1 (ru) * 1995-05-29 1997-07-20 Товарищество с ограниченной ответственностью "ИНЭКО" Способ подготовки к сжиганию твердого топлива
RU75711U1 (ru) * 2008-04-07 2008-08-20 Общество С Ограниченной Ответственностью "Сигл" Технологическая схема установки для термического обезвреживания промышленных нефтесодержащих и твердых бытовых отходов

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015005755A1 (en) * 2013-07-11 2015-01-15 Uab "Enasa" Installation for sewage sludge recovery and recycling into ecological products
WO2019234436A1 (en) * 2018-06-06 2019-12-12 Syngas International Limited Apparatus and method for heating waste material to produce hydrocarbon gas and solid char
CZ308259B6 (cs) * 2019-04-11 2020-03-25 Jaroslav Kopic Zařízení pro termický rozklad a způsob provádění termického rozkladu

Similar Documents

Publication Publication Date Title
AU2010268415B2 (en) Waste management system
US6619214B2 (en) Method and apparatus for treatment of waste
US20140223908A1 (en) Waste Management System
JP4996416B2 (ja) 汚泥燃料化装置
JP2008248161A (ja) 熱分解処理方法及び熱分解処理システム
CN205316329U (zh) 移动式农村垃圾热解气化装置
RU2663312C1 (ru) Устройство для термической утилизации углеводородсодержащих отходов, оснащенное вихревой камерой сгорания с внутренним пиролизным реактором, и способ его работы
CN105371280B (zh) 一种固废有机物质清洁焚烧的装置与方法
KR102429348B1 (ko) 가연물의 처리 방법 및 처리 장치
US7621225B2 (en) Method and apparatus for treatment of waste
WO2011014094A1 (ru) Способ и устройство для утилизации влажных отходов, содержащих органические материалы
JP2015224795A (ja) 有機物の燃料ガス化発生装置とその熱利用
RU89670U1 (ru) Устройство для утилизации влажных отходов, содержащих органические материалы
CN201842746U (zh) 一种用于有机污泥处理的磁气热解装置
KR101311849B1 (ko) 유기폐기물 처리용 친환경 탄화장치
JP2006205027A (ja) 含水有機汚泥等の減容・減量装置及びその方法
RU2406747C1 (ru) Пиролизный комплекс для утилизации твердых бытовых отходов
US20130087085A1 (en) System and Method for Cleaning Coal and Biomass in Efficient Integration with Fuel Delivery to a Boiler
RU2335700C2 (ru) Способ утилизации органосодержащих твердых отходов, загрязненных радиоактивными компонентами
RU50635U1 (ru) Установка для утилизации отходов
EP3850271B1 (en) A reactor capable of carbonized drying and burning volatile gases together with toxic gases
RU2688990C1 (ru) Способ утилизации твердых углеводородных отходов (в том числе медицинских и биологических) и установка для его осуществления
CN219063467U (zh) 一种干湿垃圾焚烧发电的设备
CN217763445U (zh) 一种工业固废及污泥处置系统
JP2001129357A (ja) 都市ごみ焼却炉における排ガス中のダイオキシン除去方法

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 09847880

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 09847880

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1