Пиролизное устройство для термической переработки бытовых и промышленных отходов

просмотров: 91
19 февраля 2019

Устройство может быть использовано в коммунальном хозяйстве и в промышленности для термической переработки бытовых и промышленных отходов, в частности при утилизации автомобильных покрышек. Пиролизное устройство для термической переработки бытовых и промышленных отходов содержит газогенератор с теплоизолирующим кожухом и камерами дозированной загрузки и выгрузки зольных остатков и шлаков, а также швелькамеру с соосно расположенными наружным и внутренним вращающимися шнеками с перфорированными витками и с приводами прямой и обратной подачи. Рабочие кольцевые полости между витками наружного шнека на входе сообщены с камерой загрузки, а на выходе - с камерой выгрузки, а внутреннего шнека - соответственно с камерой выгрузки и газоотводом. Верхние части рабочих кольцевых полостей между витками наружного и внутреннего шнеков сообщены между собой и с газоотводом, а нижняя часть внутреннего шнека сообщена с патрубком подвода выхлопных газов двигателя. Колосниковая решетка выполнена конической. Витки наружного шнека выполнены внутренними и образуют совместно с наружными витками внутреннего шнека и цилиндрической стенкой швелькамеры замкнутый контур циркуляции отходов в виде тороидальной рабочей камеры. Витки и стенки стволов шнеков и швелькамеры выполнены полыми со встроенными теплоэлектронагревателями, образующими воздухонагреватель замкнутого контура. Коническая колосниковая решетка выполнена вращающейся и заодно целое с нижней частью стенки ствола наружного шнека. Двигатель оснащен электрогенератором для приводов шнеков и теплоэлектронагревателей, а также дозатором подвода горючих газов от газогенератора. Газоотводные патрубки ствола внутреннего шнека сообщены с катализатором для отделения угарного газа и с камерой прокаливания остатков выхлопных газов. Технический результат: расширение области применения в условиях суши и в повышении коэффициента полезного действия, а также в снижении загрязненности окружающей среды. 1 з.п. ф-лы, 1ил.

Изобретение относится к устройствам для термической переработки бытовых и промышленных отходов и может быть использовано в коммунально-бытовом хозяйстве и промышленности для их утилизации.

Известна установка для пиролиза отходов, содержащая газогенератор с размещенной внутри его швельшахтой, загрузочное устройство, устройство для подачи воздуха и газоход с заслонкой, причем она снабжена дополнительным газоходом для отвода дымовых газов с заслонкой и газоанализатором, соединенным с исполнительным механизмом заслонок, а загрузочное устройство выполнено в виде вертикального стояка, снабженного дозирующем механизмом (SU 699287, F 23 G 5/00, 25.11.1979).

Недостатком известного устройства является выброс в атмосферу дымовых газов, а также низкий коэффициент полезного действия газогенератора из-за отсутствия замкнутости цикла термической переработки бытовых отходов, связанного с предварительным нагревом воздуха в воздухонагревателе от отдельного источника энергии.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для термической переработки бытовых отходов, содержащее вертикальный кожух, снабженный в верхней части камерами загрузки отходов и выгрузки зольных остатков, в нижней части - камерой сгорания с топливными форсунками и во внутренней полости - соосно расположенными наружным и внутренним вращающимися шнеками с перфорированными витками и с противоположной подачей. Рабочие кольцевые полости наружного и внутреннего шнеков на входе и выходе сообщены соответственно с камерой загрузки и с сообщающейся с газоотводным трубопроводом камерой выгрузки. Верхние части рабочих концевых полостей наружного и внутреннего шнеков сообщены между собой и газоотводным трубопроводом рециркуляционным патрубком, образующим с рабочими кольцевыми полостями шнеков замкнутый контур циркуляции отходов. Нижние части рабочих кольцевых полостей обоих шнеков сообщены с патрубком подвода выхлопных газов двигателя через полость камеры сгорания, при этом в основании полого цилиндрического вала наружного шнека выполнены окна с захватывающими лопатками, а колосниковая решетка выполнена конической (SU 1474381 A1, F 23 G 5/00, 23.04.1989).

Недостатком известного устройства является ограниченное его применение в условиях суши, где использование двигателя, с целью получения выхлопных газов для разогрева газогенератора, становится экономически нецелесообразно ввиду больших затрат топлива для его работы. Низкий коэффициент полезного действия установки также определяется и дополнительными затратами энергии для электропривода наружного и внутреннего шнеков и дополнительным расходом топлива для сжигания его в топливных форсунках. Выброс горючих дымовых и выхлопных газов в атмосферу ведет к загрязнению окружающей среды.

Технический результат предлагаемого изобретения заключается в расширении области применения в условиях суши и повышении коэффициента полезного действия устройства по переработке бытовых и промышленных отходов, а также в снижении загрязненности окружающей среды.

Технический результат достигается за счет того, что в пиролизном устройстве для термической переработки бытовых и промышленных отходов, содержащем газогенератор с теплоизолирующим кожухом и камерами дозированной загрузки и выгрузки зольных остатков и шлаков, а также швелькамеру с соосно расположенными наружным и внутренним вращающимися шнеками с перфорированными витками и с приводами прямой и обратной подачи, причем рабочие кольцевые полости между витками наружного шнека на входе сообщены с камерой загрузки, а на выходе - с камерой выгрузки, а внутреннего шнека – соответственно с камерой выгрузки и газоотводом, верхние части рабочих кольцевых полостей между витками наружного и внутреннего шнеков сообщены между собой и с газоотводом, а нижняя часть внутреннего шнека сообщена с патрубком подвода выхлопных газов двигателя, а колосниковая решетка выполнена конической, витки наружного шнека выполнены внутренними и образуют совместно с наружными витками внутреннего шнека и цилиндрической стенкой швелькамеры замкнутый контур циркуляции отходов в виде тороидальной рабочей камеры, витки и стенки стволов шнеков и швелькамеры выполнены полыми со встроенными теплоэлектронагревателями, образующими воздухонагреватель замкнутого контура, коническая колосниковая решетка выполнена вращающейся и заодно целое с нижней частью стенки ствола наружного шнека, двигатель оснащен электрогенератором для приводов шнеков и теплоэлектронагревателей, а также дозатором подвода горючих газов от газогенератора, причем газоотводные патрубки ствола внутреннего шнека сообщены с катализатором для отделения угарного газа и с камерой прокаливания остатков выхлопных газов.

Для термической переработки резины автомобильных покрышек без предварительного их измельчения швелькамера выполнена со съемной крышкой, а между стенкой швелькамеры и витками внутреннего шнека выполнен зазор для размещения автомобильных покрышек так, чтобы внутренний шнек проходил через их отверстия, а сам внутренний шнек выполнен съемным с крышкой и его приводом, установленным на крышке.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором схематично представлено пиролизное устройство для термической переработки бытовых и промышленных отходов.


Пиролизное устройство содержит газогенератор 1 с теплоизолирующим кожухом 2 и камерами 3 и 4 дозированной загрузки и выгрузки зольных остатков и шлаков, а также швелькамеру 5 с цилиндрической стенкой 6 и с соосно расположенными относительно ее наружным и внутренним вращающимися шнеками 7 и 8 с перфорированными соответственно внутренними и наружными витками 9 и 10 и с приводом 11, 12 (мотор-редукторы) прямой и обратной подачи, причем кольцевые полости 13 между витками наружного шнека на входе сообщены с камерой загрузки 3, а на выходе - с камерой 4 выгрузки, а кольцевые полости 14 внутреннего шнека - соответственно с нижней камерой выгрузки 4, верхние части рабочих кольцевых полостей шнеков сообщены между собой и с газоотводом 15, нижняя и верхняя часть ствола внутреннего шнека 8 сообщена с патрубком 16 подвода выхлопных газов двигателя 17 и с газоотводным патрубком 18, сообщающимся с катализатором 19 для отделения угарного газа и далее с камерой 20 прокаливания остатков выхлопных газов, газоотвод 15 выполнен сообщающимся с конденсатором 21 горючих газов и патрубками 22, 23 подвода горючих газов и горючих жидких продуктов в дозатор 24 двигателя 17, при этом внутренние витки 9 наружного шнека 7 образуют с наружными витками 10 внутреннего шнека 8 и с цилиндрической стенкой 6 швелькамеры замкнутый тороидальный контур циркуляции отходов, витки 9, 10 и стенки 6, 7, 8 стволов шнеков и швелькамеры выполнены полыми со встроенными теплоэлектронагревателями (ТЭНами) 25, образующими воздухонагреватель внутри газогенератора замкнутого контура и соединенными электрической цепью с электрогенератором 26 двигателя 17, причем коническая колосниковая решетка 27 выполнена вращающейся и заодно целое с нижней частью стенки 7 ствола наружного шнека 7, приводы 10, 11 шнеков 7, 8 и камера 20 прокаливания также соединены электрической цепью с электрогенератором 26; крышка 28 швелькамеры совместно с приводом 11 и внутренним шнеком могут быть выполнены съемными для загрузки автопокрышек, а между стенкой 6 и наружными витками 10 внутреннего шнека выполнен зазор для размещения автопокрышек.

Пиролизное устройство для термической переработки бытовых и промышленных отходов работает следующим образом.

Перед загрузкой устройства отходами в патрубок 16 подвода выхлопных газов двигателя 17 подают горячие выхлопные газы и включают теплоэлектронагреватели 25 и приводы 10, 11 вращения наружного и внутреннего шнеков 7, 8 соответственно, питающиеся от электрической энергии электрогенератора 26, связанного с работающим двигателем 17. Газогенератор 1 в теплоизолирующем кожухе 2 прогревают и далее отходы, очищенные от металлического лома и строительного мусора, дозировано подают в загрузочную камеру 3, где они захватываются внутренними витками 9 наружного шнека 7 и подаются в его рабочие полости 13 и далее на колосниковую решетку 27 конической формы, часть зольных остатков и шлаков проходит через колосники в камеру 4 выгрузки, а непереработанную часть мусора подхватывают наружные витки 10 внутреннего шнека и поднимают вверх по рабочим полостям 14, продолжая пиролиз отходов до их выноса в верхнюю полость газогенератора, сообщающуюся с камерой 3 загрузки, и снова подают на витки 9 наружного шнека 7.

Пиролиз отходов проводят путем перемещения отходов по замкнутому тороидальному контуру с одного шнека на другой в горячих газах с выжиганием углеродистых остатков. Зольные остатки и шлаки просеиваются через колосниковую вращающуюся решетку 27, накапливаются в камере 4 и периодически выгружаются. Проход дымовых и горючих газов в рабочих полостях 13 и 14 шнеков по высоте швелькамеры осуществляется через перфорации витков 9, 10, а выхлопных газов двигателя - через вертикальную цилиндрическую полость в стволе внутреннего шнека 8. Далее накапливающиеся в верхней полости генератора газы и выхлопные газы внутреннего шнека 8 поступают через газоотводный патрубок 18 в катализатор 19 для отделения угарного газа и далее - в камеру 20 прокаливания остатков. Горючие газы из верхней части газогенератора направляют в газоотвод 15, конденсируют в жидкие продукты в конденсаторе 21 и направляют через патрубки 22 и 23 в дозатор двигателя 17.

При переработке автопокрышек крышку 28 швелькамеры вместе с приводом 11 и внутренним шнеком 8 извлекают из газогенератора 1, в швелькамеру нагружают автопокрышки через люк крышки 28 доверху, и шнек 8 пропускают через полости автопокрышек в швелькамеру, после чего крышку 28 закрывают и производят пиролиз резины автопокрышек, при вращающихся шнеках 7, 8 шнек 8 встряхивает автопокрышки, разрушает их и выносит продукты пиролиза вверх на витки 9 наружного шнека 7, которым они прогоняются вниз с дожиганием и выбросом в камеру 4 выгрузки остатков через колосниковые решетки 27.

В процессе работы предлагаемого устройства в двигателе один-два цилиндра могут полностью переключаться на работу с горючими отходами пиролиза, а генератор двигателя - питать электроэнергией три и более установок и давать освещение в ночное время работы. Используя два-три и более устройств с различными зазорами S между витками внутреннего шнека и стенкой швелькамеры, можно перерабатывать соответственно два-три и более типоразмера автопокрышек одновременно. Устройство позволяет по всему замкнутому контуру теплоэлектронагревателями и горячими выхлопными газами по всей высоте швелькамеры производить пиролиз отходов при заданной температуре без ее перепада. Дымовые и выхлопные газы после газогенератора подвергаются очистке и полному дожиганию путем прокаливания остатков в камере прокаливания без выноса вредных частиц в атмосферу, а горючие газы используют для работы двигателя при экономии основного топлива. Вращающаяся колосниковая решетка лучше выносит остатки пиролиза при очистке швелькамеры.

Предлагаемый способ прошел опытно-лабораторные испытания на модели предлагаемого газогенератора при пиролизе кусков автопокрышек с помощью выхлопных газов двигателя внутреннего сгорания и теплоэлектронагревателей, работающих от генератора двигателя, при этом один из цилиндров двигателя работал на топливной смеси с горючими газами пиролиза резины.

Положительные результаты позволяют надеяться на решение проблемы утилизации коммунальных и промышленных отходов с помощью предлагаемых способа и устройства. Имеется значительный интерес промышленников и муниципальных служб в скорейшем внедрении предлагаемого изобретения.

Предлагаемое устройство может быть изготовлено различной производительности и легко реализовано на судах, автотранспорте (мусоровозы), а также на базе автомобильного полуприцепа в целях доставки для работы на объектах утилизации мусора, а также изготовлены для работы в стационарных условиях свалок или крупных промышленных предприятий, где коэффициент полезного действия по переработке бытовых и промышленных отходов повышается за счет замкнутого цикла переработки с использованием продуктов переработки - горючих газов в качестве топлива двигателя.

Особенно экономично устройство работает при пиролизе автопокрышек, где горючие продукты их переработки получаются более высокого качества и используются в дозаторе для получения более обогащенной топливной смеси двигателя. Многократное перемещение перерабатываемых отходов вдоль прерываемых стенок шнеков и швелькамеры при их перемешивании и по замкнутому контуру установки делает процесс пиролиза эффективным и более производительным. Оснащение устройства конденсатором СО и камерой прокаливания остатков дымовых и выхлопных газов сохраняет окружающую среду от загрязнения. Удаление зольных остатков и шлаков через вращающуюся колосниковую решетку является более эффективным.

Формула изобретения

1. Пиролизное устройство для термической переработки бытовых и промышленных отходов, содержащее газогенератор с теплоизолирующим кожухом и камерами дозированной загрузки и выгрузки зольных остатков и шлаков, а также швелькамеру с соосно расположенными наружным и внутренним вращающимися шнеками с перфорированными витками и с приводами прямой и обратной подачи, причем рабочие кольцевые полости между витками наружного шнека на входе сообщены с камерой загрузки, а на выходе - с камерой выгрузки, а внутреннего шнека - соответственно с камерой выгрузки и газоотводом, верхние части рабочих кольцевых полостей между витками наружного и внутреннего шнеков сообщены между собой и с газоотводом, а нижняя часть внутреннего шнека сообщена с патрубком подвода выхлопных газов двигателя, а колосниковая решетка выполнена конической, отличающееся тем, что витки наружного шнека выполнены внутренними и образуют совместно с наружными витками внутреннего шнека и цилиндрической стенкой швелькамеры замкнутый контур циркуляции отходов в виде тороидальной рабочей камеры, витки и стенки стволов шнеков и швелькамеры выполнены полыми со встроенными теплоэлектронагревателями, образующими воздухонагреватель замкнутого контура, коническая колосниковая решетка выполнена вращающейся и за одно целое с нижней частью стенки ствола наружного шнека, двигатель оснащен электрогенератором для приводов шнеков и теплоэлектронагревателей, а также дозатором подвода горючих газов от газогенератора, причем газоотводные патрубки ствола внутреннего шнека сообщены с катализатором для отделения угарного газа и с камерой прокаливания остатков выхлопных газов.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что для катализа резины автомобильных покрышек без предварительного их измельчения швелькамера выполнена со съемной крышкой, а между стенкой швелькамеры и витками внутреннего шнека выполнен зазор для размещения автомобильных покрышек, так, чтобы внутренний шнек проходил через их отверстия, а сам внутренний шнек выполнен съемным с крышкой и его приводом, установленным на крышке.