Пиролизная печь

Пиролизная печь

Реферат

Изобретение относится к переработке органических материалов методом термической переработки без кислорода для получения пиролизного газа и пиролизного топлива и может быть использовано для переработки отходов животноводства и птицеводства в сельском хозяйстве и обеспечения теплом и энергией ЖКХ при переработке бытовых отходов.

Известно устройство «ПИРОЛИЗНАЯ ПЕЧЬ С U-ОБРАЗНЫМ ЗМЕЕВИКОМ С ВНУТРЕННИМ ОРЕБРЕНИЕМ». RU. Патент №2211854. С2. МПК 7 C10G 9/20, F28D 7/06. Заявка: 2000100273/12, 09.06.1998. Опубликовано: 10.09.2003.

Нагреватель для нагрева технологической текучей среды имеет радиационную камеру с расположенными в нем двухпроходными трубчатыми секциями, которые содержат по меньшей мере одну входную ветвь, соединенную по меньшей мере с одной выходной ветвью, изогнутый трубчатый элемент, соединяющий входную ветвь с выходной ветвью, устройство для подачи технологической текучей среды во входную ветвь, устройство для воздействия тепловым излучением на наружную поверхность трубчатых секций, выходное устройство для охлаждения и сбора текучей среды. Каждая трубчатая секция имеет внутренние ребра. Способ получения олефинов включает предварительное нагревание углеводородного сырья, подачу сырья во множество радиационных змеевиков, нагревание радиационных змеевиков множеством горелок, сбор прошедшего крекинг углеводородного сырья, охлаждение прошедшего крекинг углеводородного сырья, отбор по меньшей мере одного олефина из прошедшего крекинг углеводородного сырья. Каждый радиационный змеевик имеет по меньшей мере одну входную ветвь, соединенную с возможностью прохода потока текучей среды по меньшей мере с одной выходной ветвью, и изогнутый трубчатый элемент, соединяющий входную ветвь с выходной ветвью, которая у всех трубчатых секций имеет внутренние ребра.

Недостатком является невозможность постоянной загрузки и выгрузки переработанного сырья при непрерывном цикле переработки. Необходимо останавливать печь для загрузки сырья.

Известно устройство «РЕАКТОР ЗОЛОТАРЕВА ПИРОЛИЗНОЙ УСТАНОВКИ». RU. Заявка №2008131765. А. МПК С10В 1/00 (2006.01). ЗАЯВКА НА ИЗОБРЕТЕНИЕ. По данным на 10.12.2010 состояние делопроизводства: экспертиза завершена. Дата публикации заявки: 10.02.2010.

Реактор пиролизной установки, включающий герметичные трубчатые камеры с внешним нагревом, помещенные в газоплотную теплонагревательную камеру, отличается тем, что реактор состоит из двух вертикальных с внешним винтовым оребрением трубчатых герметичных камер, установленных одна над другой и разделенных двумя автоматически управляемыми затворами, помещенными в свою очередь во внешние газоплотные теплонагревательные камеры, снабженные входными и выходными газоходами с последовательной подачей горячего агента для внешнего нагрева реакторов, причем верхняя трубчатая герметичная камера снабжена приемным бункером для загрузки сырья с двумя автоматически управляемыми затворами и трубопроводом от вакуумного насоса для откачки воздуха после загрузки камеры, а нижняя трубчатая герметичная камера снабжена внутренними вертикальными перфорированными теплопередающими элементами с верхним коллектором для отбора пиролизного газа и двумя автоматически управляемыми затворами в нижней части камеры для выгрузки остаточных инертных золо-шлаков.

Недостатком является невозможность постоянной загрузки и выгрузки переработанного сырья без потери мощности в период перезагрузки.

Известен «СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СИНТЕЗ-ГАЗА И ПОЛУКОКСА ПИРОЛИЗОМ БИОМАССЫ». RU. Патент №2346026. С2. МПК C10J 3/00 (2006.01). Заявка: 2007112818/04, 06.04.2007.

Способ получения синтез-газа пиролизом биомассы, включающий шнековую транспортировку сырья сквозь зону пиролиза, в которой производят пиролиз органических веществ с получением газа, имеющего высокую теплотворную способность, процесс сепарации твердых и газообразных веществ с отделением твердого остатка, утилизацию водяного пара и твердого остатка с передачей получившегося тепла в другие стадии процесса, отличается тем, что способ осуществляют при непрерывной одновременной работе системы шнеков трех камер: сушильной, пиролизной и разделительной, при которой сначала предназначенную для пиролиза биомассу направляют в бункер для сырья, затем биомассу проталкивают через зону сушки, производя одновременный обогрев зоны сушки дымовыми газами и собирая выделяющийся при сушке конденсат коллектором для сбора пара и выводя пар отдельно от дымовых газов, при этом выводимый пар направляют снова в камеру сушки для оптимизации температуры сушки и исключения перегрева сушильного пространства до предпочтительной температуры в 400°С, при этом избыток пара убирают из сушильной камеры при достижении оптимальной температуры, высушенное сырье собирают в бункере сухого сырья, откуда часть его с помощью шнека поступает на сжигание с получением дымовых газов для обогрева шнекового пиролизера, остальную часть высушенного сырья подают посредством шнека в пиролизную камеру и транспортируют в течение промежутка времени от 2 до 7 минут через обогреваемое пиролизное шнековое пространство с обеспечением равномерности толщины прогреваемого слоя биомассы, в котором происходит разложение биомассы с помощью непрерывного конвекционного теплообмена между стенками шнековой камеры и сырьем, а выделяющийся при пиролизе высококалорийный газ собирают в коллекторе для сбора газа, откуда направляют потребителю, при этом твердый углеродный остаток используют в камере сгорания с утилизацией вредных жидких и твердых примесей в виде смол и дегтя, а полукокс собирают в камере приема газа и полукокса и посредством водоохлаждаемого шнека отгружают потребителю, причем дымовые газы после обогрева пиролизного шнека и шнека для сушки отводят через дымоход, а обратный прорыв газа предотвращают газовыми пробками (прототип).

Недостатком является незавершенность процесса переработки органических веществ в жидкое и газообразное топливо, который происходит в отсутствие кислорода, а значит нет синтеза новых вредных веществ.

Целью изобретения является переработка в жидкое и газообразное топливо отходов, состоящих из органических веществ.

Техническое решение достигается тем, что в пиролизную печь сырье, состоящее из отходов жизнедеятельности человека и животных (навоз, фекалии, бытовой мусор, отходы пищевых и промышленных производств и др.), подается из бункера, который взаимодействует со шнековьм прессом для удаления значительной части воды, а далее по этому шнеку сырье подается в тепловую камеру с горелками на пиролизном газе, где внутри корпуса шнекового механизма расположен под углом к направлению движения сырья отсекатель потока, а выше этого шнека расположены встречно по движению сырья, как правило, больше одного, пиролизные шнековые механизмы со своими отсекателями потока, причем привод на каждый шнековый механизм, как правило, от одного мотора с редуктором, и верхние шнековые механизмы имеют присоединенные к ним трубы для удаления пиролизного или синтез-газа для полезного использования и работы горелок тепловой камеры, а нижний шнековый механизм подачи сырья имеет отверстия для выхода пара в тепловую камеру, а тепловая камера имеет на боковых стенках и под потолком трубы водяного котла для полезного использования тепла от горелок. На чертеже изображено устройство «Пиролизная печь».

Статика

Пиролизная печь (чертеж) выполнена так, что сырье (1) подается из бункера (2), взаимодействует со шнековым прессом (3) для удаления значительной части воды (4), далее по этому шнеку (3) сырье (1) подается в тепловую камеру (5) с горелками (не показаны) на пиролизном газе (6), где внутри корпуса (7) шнекового механизма (8) расположен под углом к направлению движения сырья (1) отсекатель (9) потока, а выше этого шнека (3/8) расположены встречно по движению сырья (1), как правило, больше одного, пиролизные шнековые механизмы (8/26) со своими отсекателями (9) потока, причем привод (10) на каждый шнековый механизм (3/8), как правило, от одного мотора (11) с редуктором (12), и верхние шнековые механизмы (8) имеют присоединенные к ним трубы (13) для удаления пиролизного газа (6) для полезного использования и работы горелок тепловой камеры, а нижний шнековый механизм подачи сырья (3) имеет отверстия (14) для выхода пара в тепловую камеру (5), а тепловая камера (5) имеет на боковых стенках и под потолком трубы (15) водяного котла (16) для полезного использования тепла от горелок.

Работа

Сырье (1), содержащее органическую составляющую и состоящее из отходов жизнедеятельности человека и животных (навоз, фекалии, бытовой мусор, отходы пищевых и промышленных производств и др.), допускается с высокой влажностью, засыпается в бункер - накопитель (2). Шнек пресса (3) захватывает его и продвигает к конусной части (17) корпуса (7). На конусе (17) расположены отверстия (18), через которые вода (4) выжимается в сток (19). Отжатое сырье (1) попадает в нагреваемый участок (20) тепловой камеры (5), где корпус (7) нагрет до 200 градусов, и происходит подготовка сырья (1) для пиролиза (высушивание, перемешивание, гранулирование), в дальнейшем сырье (1) попадает на отсекатель (9) и создает уплотнительную пробку (21) для исключения попадания пара в верхние шнековые механизмы (8). Выше расположенный шнековый механизм (8) отбирает часть пробки (21) и продвигает сырье (1) по корпусу (7), имеющему температуру до 450 градусов Цельсия. В конце этого шнекового механизма (8) также стоит отсекатель (9) для создания пробки (21) из сырья и шлака. В этом корпусе располагаются отверстия (22) в верхней части (23) корпуса (7), соединенные с трубами (24) для удаления пиролизного газа (6) (состоящего из: СO₂; СО; Н₂O; смолы; СН₄; С₂Н₄; N₂; Н₂; прочие газы), который частично используется для работы горелок теплой камеры (5). При необходимости получения высококачественного пиролизного топлива над вторым шнековым механизмом (8) расположен третий шнековый механизм (25), отбирающий из пробки (26) второе сырье для переработки при температуре да 800 градусов Цельсия. В завершении шнека также расположен отсекатель (9) для создания пробки из шлака (27), исключающий выход синтез-газа вне труб отвода пиролизного газа. По мере накопления шлака (27) он сам выдавливается в специальный контейнер для утилизации. После сгорания 1 тонны сырья может оставаться 30-100 кг шлака.

Технико-экономические показатели устройства «Пиролизная печь» значительно выше прототипа, т.к. происходит полная переработка сырья в энергию, а пиролизный газ можно использовать для получения тепла и электроэнергии при подаче его в электрический генератор и возможна более точная по температуре переработка сырья в отдельные фракции, состоящие из пиролизного топлива и пиролизного газа, и полезное использование получаемого тепла.

Перечень позиций

1 - сырье

2 - бункер

3 - шнековый пресс

4 - вода

5 - тепловая камера

6 - пиролизный газ

7 - корпус

8 - шнековый механизм

9 - отсекатель

10 - привод

11 - мотор

12 - редуктор

13 - труба

14 - отверстие

15 - труба

16 - водяной котел

17 - конусная часть

18 - отверстия

19 - сток

20 - нагреваемый участок

21 - уплотнительная пробка

22 - отверстия

23 - верхняя часть

24 - труба

25 - третий шнековый механизм

26 - пробка

27 - шлак

Пиролизная печь отличается тем, что сырье подается из бункера, взаимодействует со шнековым прессом для удаления значительной части воды, далее по этому шнеку сырье подается в тепловую камеру с горелками на пиролизном газе, где внутри корпуса шнекового механизма расположен под углом к направлению движения сырья отсекатель потока, а выше этого шнека расположены встречно по движению сырья, как правило больше одного, пиролизные шнековые механизмы со своими отсекателями потока, причем привод на каждый шнековый механизм, как правило от одного мотора с редуктором, и верхние шнековые механизмы имеют присоединенные к ним трубы для удаления пиролизного газа для полезного использования и работы горелок тепловой камеры, а нижний шнековый механизм подачи сырья имеет отверстия для выхода пара в тепловую камеру, а тепловая камера имеет на боковых стенках и под потолком трубы водяного котла для полезного использования тепла от горелок.