Устройство для переработки твердых органосодержащих веществ и отходов в газообразное и жидкое топливо

Виталий 19 февраля 2019

Изобретение относится к области переработки твердых органических веществ, в частности, к технике переработки древесины, продуктов растениеводства, органосодержащего ископаемого топлива, а также промышленных и бытовых отходов, содержащих органические составляющие, и может найти применение в энергетике, коммунальном хозяйстве, химической, лесо- и нефтеперерабатывающей и других отраслях промышленности. Способ переработки твердых органосодержащих веществ и отходов в газообразное и жидкое топливо ведут путем нагрева их с заданной скоростью нагрева с последующим направлением полученных газообразных фракций на дальнейшую переработку конденсацией. Органосодержащие вещества и отходы измельчают до размеров частиц 0,05-5 мм, а высокоскоростной нагрев осуществляют без доступа воздуха со скоростью нагрева 10-10 град/сек при температуре 751-1000°С в течении 10-10^-5 сек. Полученное газообразное топлива очищают путем пропускания через жидкую фракцию предварительно сконденсированного топлива. Органосодержащее вещество и отходы спрессовывают между вращающимися валами при температуре валов 751-1000°С в течение 10-10^-5 сек, а скорость подачи органосодержащего вещества и отходов устанавливают в пределах V=(0,02-0,2)D, где V - скорость подачи, г/сек, D - диаметр валов, см, при скорости вращения валов 1-100 об/мин. Предложен также способ переработки твердых органических веществ и отходов в газообразное и жидкое топливо путем измельчения твердой фракции до размеров частиц 0,05-5 мм и нагрева ее в газовой среде или в вакууме в двухстадийном процессе путем высокоскоростного нагрева без доступа воздуха со скоростью нагрева 10-10⁶ град/сек на первой стадии в различных камерах при температуре 371-550°С в первой стадии и 751-1000°С во второй стадии в течение 10-10^-5 сек. Описаны также устройства для одностадийного и двухстадийного процессов. Изобретение позволяет значительно повысить выходы газообразных топлив. 4 н. и 18 з.п. ф-лы. 3 ил.

Пиролиз из твердых отходов

Изобретение относится к области переработки твердых органических веществ, в частности к технике переработки древесины, продуктов растениеводства, органосодержащего ископаемого топлива, а также промышленных и бытовых отходов, содержащих органические составляющие, и может найти применение в энергетике, коммунальном хозяйстве, химической, лесо- и нефтеперерабатывающей и других отраслях промышленности.

Изобретение может использоваться при уничтожении отходов, вредных для окружающей среды, и композиций, переработка которых запрещена законом, например отходов санитарных и медицинских учреждений.

Известен способ термической переработки органических веществ, заключающийся в том, что термическую переработку осуществляют за счет нагрева веществ до температуры разложения при одновременном и непрерывном уплотнении, а защитную среду создают за счет газов, образующихся при разложении материалов с недостатком окислителя (патент РФ №2119124, МКИ⁷ F 23 G 5/027, 1998).

Недостатком этого способа являются:

- необходимость высокоинтенсивного подвода энергии, что ограничивает количество перерабатываемого продукта;

- необходимость удаления после пиролиза влаги при получении газообразного и жидкого топлива;

- сложность разделения компонентов, полученных по известному способу, при использовании их самостоятельно;

- известный способ является энергоемким, недостаточно производительным;

- процесс идет при температурах разложения.

Известен способ переработки мелкодисперсных влагосодержащих органических веществ путем нагрева их в газовой среде или в вакууме, причем переработку выполняют постадийно вблизи границы существования выделяемого вещества в конденсированном состоянии, достижение которой осуществляется путем высокоскоростного нагрева со скоростью 10³-10⁵ град/с, которая для каждой стадии различна, а количество стадий определяется количеством выводимых из процесса продуктов или увеличивается при существовании температурных интервалов, в которых не протекает химических реакций, причем на одной из стадий при температуре 200-375°С из системы удаляют влагу, а температура последней стадии равна 550-750°С, а газообразные фракции, получаемые на каждой стадии процесса переработки, выводят из системы и направляют для дальнейшей конденсации, переработки или сжигают, твердые продукты, оставшиеся после последней стадии, также отправляют на переработку или сжигают (патент РФ №2201951, МКИ F 23 G 5/100 2003).

В данном способе для получения водяного пара и горючих газов нагрев осуществляется в две стадии: до температуры нагрева 200-375°С на первой стадии и до температуры 550-750°С на второй в зависимости от вида органического вещества. Водяной пар, полученный на первой стадии, направляют через трубопровод в паровую машину и/или теплообменник для производства теплоты и электроэнергии, а газообразное топливо, полученное на последующих стадиях, через другие трубопроводы направляют в тепловую машину и /или в теплообменник для получения энергии теплоты, жидкого топлива или других разных химических веществ для использования в промышленности. Невозгоняемый твердый остаток, оставшийся после последней стадии процесса, подвергают окислению кислородом воздуха в окислительной камере или направляют для дальнейшего использования. Оставшийся на любой предыдущей стадии многостадийного процесса остаток вещества направляют на дальнейшую переработку или утилизацию.

В качестве перерабатываемого вещества можно использовать древесину, продукты растениеводства или их отходы, органосодержащие полезные ископаемые, промышленные или бытовые отходы, содержащие органические соединения.

В известном способе холодное вещество подвергают высокоскоростному нагреву в горячей системе до температуры, приближающейся к температуре границы существования вещества в конденсированной фазе.

В результате использования способа переработки органических веществ получают газообразное и жидкое топливо или продукты дальнейшей переработки.

Недостатком известного способа переработки органических веществ является большая доля жидкой фракции получаемого топлива и сравнительно малая доля газообразного топлива. Получаемое после конденсации жидкое топливо по своим параметрам обладает свойствами печного топлива и для его использования в двигателях внутреннего сгорания требуется фильтрация, модификация и удаление остаточной конденсированной влаги. Кроме того, его теплотворная способность в случае использования растительных и древесных отходов примерно в 2 раза ниже, чем у дизельного топлива.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является способ производства и регенерации химических веществ и горючих веществ из твердых веществ, в котором органическое вещество, содержащее отбросный материал, мусор, отходы, нагревают при температуре 150 и 1400°С в течение 0,05-10 сек и из зоны пиролиза выводят газообразные вещества (патент DE 25 38391, С 10 В 53/00 от 24.02.77).

Недостатками известного способа является низкий выход получаемого газообразного топлива.

Задачей предлагаемого изобретения является увеличение объема производства газообразного топлива за счет снижения доли получаемого жидкого топлива.

Технический результат заключается в увеличении объема получаемого газового топлива, которое может непосредственно использоваться в двигателях внутреннего сгорания, газовых турбинах и котельных установках для получения электроэнергии, пара и горячей воды.

Технический результат достигается тем, что в способе переработки твердых органосодержащих веществ и отходов в газообразное и жидкое топливо путем нагрева их с заданной скоростью нагрева с последующим направлением полученных газообразных фракций на дальнейшую конденсацию переработки органосодержащие вещества и отходы измельчают до размеров частиц 0,05-5 мм, а высокоскоростной нагрев осуществляют без доступа воздуха со скоростью нагрева 10-10^-6 град/сек при температуре 751-1000°С в течение 10-10^-5 сек и очисткой полученного газообразного топлива путем пропускания через жидкую фракцию предварительно сконденсированного топлива, при этом органосодержащее вещество и отходы спрессовывают между вращающимися валами при температуре валов 751-1000°С в течение 10-10^-5 сек, а скорость подачи органосодержащего вещества и отходов устанавливают в пределах

V=(0,02-0,2)D, где V - скорость подачи, г/сек, D - диаметр валов, см, при скорости вращения валов 1-100 об/мин.

Для снижения затрат энергии нагрев валов осуществляют токами высокой частоты от индуктора через стенки теплоизолированного и прозрачного для электромагнитного поля реактора.

В другом варианте способа переработки нагрев валов осуществляют с помощью светового излучения через прозрачные для светового излучения стенки реактора.

В способе переработки твердых органосодержащих веществ и отходов в газообразное и жидкое топливо путем измельчения твердой фракции и нагрева ее в газовой среде или в вакууме в двухстадийном процессе путем высокоскоростного нагрева измельчение проводят до размеров частиц 0,05-5 мм, а нагрев осуществляют без доступа воздуха со скоростью нагрева 10¹-10⁶ град/сек в каждой стадии в различных камерах при температуре 371-550°С в первой стадии и температуре 751-1000°С во второй стадии при времени перемещения и переработки 10-10^-5 сек в обеих стадиях, полученный пар, в первой стадии, отправляют в систему парового отопления или в паровую электростанцию или паровой двигатель, а газообразное топливо из второй стадии пропускают через жидкую фракцию предварительно сконденсированного топлива и направляют в тепловую электростанцию, двигатель внутреннего сгорания, газовую котельную или компримируют при давлении 3-300 атмосфер в газовых баллонах.

Для увеличения производительности способа переработки органосодержащее вещество и отходы спрессовывают между вращающимися валами при температуре валов 371-550°С в первой стадии и 751-1000°С во второй стадии при времени перемещения между стадиями и переработке в течении 10-10^-5 сек, а скорость подачи органосодержащего вещества и отходов на каждой стадии устанавливают в пределах V=(0,02-0,2)D, где V - скорость подачи, г/сек, D - диаметр валов см при скорости вращения валов 1-100 об/мин.

Для снижения затрат энергии нагрев по крайней мере в одной камере осуществляют токами высокой частоты от индуктора через стенки теплоизолированного и прозрачного для электромагнитного поля реактора.

Еще в одном варианте способа переработки нагрев реактора осуществляют токами высокой частоты от индуктора путем нагрева стенок непрозрачного для электромагнитного поля теплоизолированного с внешней стороны стенок реактора.

В устройстве для переработки твердых органосодержащих веществ и отходов в газообразное и жидкое топливо, содержащем вращающиеся валы, помещенные в камере реактора, узел нагрева реактора, устройство подачи вещества и отходов в реактор и устройство очистки газообразного топлива на выходе из реактора, реактор выполнен однокамерным, вращающиеся валы изготовлены из чугуна или стали и снабжены устройством подпрессовывания органического вещества и отходов между валами, устройство очистки несконденсированного газового топлива совмещено с приемником-конденсатором жидкой фракции сконденсированного топлива, а узел нагрева реактора выполнен в виде электрического индуктора, установленного с наружной стороны камеры, а стенки реактора снабжены с внутренней стороны теплоизоляцией и выполнены из материала, прозрачного для электромагнитного поля индуктора, например из латуни.

Для снижения затрат энергии вращающиеся валы имеют осевую часть из немагнитного материала, наружную цилиндрическую поверхность из чугуна или стали, а между осями валов и наружной цилиндрической поверхностью установлена теплоизоляция, например из керамики.

В другом варианте устройства для переработки твердых органосодержащих веществ и отходов стенки реактора снабжены с внешней стороны слоем теплоизоляции и выполнены из материала, непрозрачного для электромагнитного поля индуктора, а вращающиеся валы содержат выполненные из стали ось вращения и наружную цилиндрическую оболочку, между осью и оболочкой установлен слой теплоизоляции, например из керамики.

Еще в одном варианте устройства для переработки твердых органосодержащих веществ и отходов узел нагрева выполнен в виде светового излучателя, установленного с наружной стороны камеры реактора, стенки камеры выполнены из теплоизоляционного материала, прозрачного для светового излучения, например из кварца, а вращающиеся валы имеют на поверхности покрытие с низким коэффициентом отражения, а в поперечном сечении валы имеют слоистую осесимметричную структуру: металлическую ось, слой теплоизоляции и металлическую цилиндрическую оболочку.

В устройстве для переработки твердых органосодержащих веществ и отходов в газообразное и жидкое топливо, содержащем два однокамерных реактора с установленными в каждом реакторе вращающимися валами, устройство подачи вещества и отходов в первый реактор и между реакторами, узлы нагрева реакторов и устройство удаления нагретого пара из первого реактора и газообразного топлива из второго реактора, вращающиеся валы выполнены из чугуна или стали и снабжены устройством подпрессовывания органического вещества и отходов между валами, первый реактор соединен теплоизолированным паропроводом с паровой электростанцией, с паровым двигателем или с системой парового отопления, устройство удаления газообразного топлива из второго реактора совмещено с устройством очистки несконденсированного газообразного топлива и приемником-конденсатором жидкой фракции сконденсированного газообразного топлива, а узел нагрева по крайней мере одного реактора выполнен в виде электрического индуктора, установленного с наружной стороны камеры реактора, а стенки реактора снабжены с внутренней стороны слоем теплоизоляции и выполнены из материала, прозрачного для электромагнитного поля индуктора, например из латуни.

Для снижения затрат энергии вращающиеся валы имеют осевую часть из немагнитного материала, наружную цилиндрическую поверхность из чугуна или стали, а между осями валов и наружной цилиндрической поверхностью установлен слой теплоизоляции, например из керамики.

Еще в одном варианте устройства для переработки твердых органосодержащих веществ и отходов узел нагрева выполнен в виде светового излучателя, установленного с наружной стороны камеры реактора, стенки камеры выполнены из теплоизоляионного материала, прозрачного для светового излучения, например из кварца, а вращающиеся валы имеют на поверхности покрытие с низким коэффициентом отражения, а в поперечном сечении валы имеют слоистую структуру: металлическую ось, слой теплоизоляции и металлическую цилиндрическую оболочку.

В устройстве расстояние между валами Δ и размер d перерабатываемых частиц связаны соотношением Δ=(0,1-0,5)d.

В устройстве расстояние между валами составляет Δ=(0,1-0,5)d, где d - диаметр измельченных частиц органосодержащего вещества.

В предлагаемом способе скорость подачи органосодержащего вещества и отходов устанавливают в пределах V=(0,02-0,2)D, где V - скорость подачи, г/сек, D - диаметр валов, на единицу длины, см, при скорости вращения валов 1-100 об/мин.

Загрузка перерабатываемого материала зависит от диаметра и длины вала, но диаметр D имеет определяющее значение, так как от диаметра вала и скорости вращения вала зависит способность узла пиролиза восстанавливать температуру после контакта валов с веществом, поскольку при этом происходит охлаждение вала за счет отбора энергии на процесс пиролиза и восстановление необходимой температуры 751-1000°С происходит за те К оборота вала, когда оставшая часть вала не контактирует с загружаемым сырьем.

Способ и устройство для переработки органосодержащих веществ и отходов в газообразное и жидкое топливо поясняется фиг.1-3.

На фиг.1 - представлена блок-схема способа и устройства переработки органосодержащих веществ и отходов в газообразное и жидкое топливо.

На фигуре 2 - схема устройства для переработки с двумя камерами-реакторами.

На фиг.3 - сечение вращающихся валов в реакторах.

Блок-схема способа и устройства на фиг.1 включает блок измельчения 1, блок подачи 2 органосодержащих веществ и отходов в реактор 3, блок нагрева вращающихся валов 4, 5 камеры реактора 3 с помощью узла нагрева 6, выполненного в виде электрического индуктора, блок подпрессовывания 7 вращающихся валов 4, 5, блок очистки 8 несконденсированного газообразного топлива в приемнике-конденсаторе 9 жидкой фракции сконденсированного газообразного топлива, блок 10 использования газообразного топлива.

Согласно блок-схеме на фиг.1 органосодержащее вещество и отходы измельчают в блоке измельчения 1 и с помощью блока подачи 2 направляют в камеру реактора 3. Вещество и отходы спрессовываются на вращающихся валах 4, 5 при температуре 751-1000°С в течение 10-10^-5сек.

Нагрев вращающихся валов 4, 5 осуществляют с помощью электрического индуктора 6. Скорость вращения валков 4,5 регулируется оборотами электродвигателя 11. Несконденсированная и сконденсированная фракции газообразного топлива поступают в приемник-конденсатор 9, где образуется жидкая фракция топлива. В блоке очистки 8 газообразное топливо проходит через жидкую фракцию, охлаждается и очищается от примесей и поступает в блок использования 10 газообразного топлива. Здесь газообразное топливо компримируют и хранят в балонах при давлении 3-300 атмосфер и/или направляют в газовую котельную, газовую электростанцию или в тепловую машину.

На фиг.2 устройство для переработки органосодержащего вещества и отходов содержит измельчитель 12, шнековый транспортер 13 для подачи вещества и отходов в первый реактор 14, шнековый транспортер 15 для подачи вещества и отходов из реактора 14 во второй реактор 16, узел нагрева 17 в виде электрического индуктора для нагрева вращающихся валов 18 в однокамерных реакторах 14 и 16, устройство подпрессовывания 19 валов 18, устройство 20 конденсации жидкой фракции, совмещенное с устройством 21 очистки и охлаждения несконденсированной фракции газообразного топлива. Первый реактор 14 имеет теплоизолированный паропровод 22 для подачи пара к потребителю 23.

Второй реактор 16 имеет трубопровод 24 для подачи несконденсированного, газообразного топлива через охлаждающее устройство 21 к потребителю 25. В качестве потребителя 25 установлен газопоршневой двигатель с генератором 26.

Устройство для переработки твердого органосодержащего топлива и отходов работает следующим образом.

Измельченное до размеров 0,5-5 мм органосодержащее вещество и поступает из измельчителя 12 по шнековому транспортеру 13 в первый реактор 14 и проходит через вращающиеся валы 18, при этом происходит подпрессовывание и нагрев вещества и отходов до температуры 371-550°С за время 10-10^-5 сек, которое определяется скоростью подачи V вещества, диаметром D и скоростью вращения валков в соответствии с формулой V=(K)D, где V - г/сек, D - см, К=(0,02-0,2) г/сек, см, при скорости вращения валов 1-100 об/мин. Образующийся пар по теплоизоляционному паропроводу 22 поступает потребителю 23. Обезвоженное вещество и отходы по шнековому транспортеру 15 поступают во второй однокамерный реактор 16, где вещество и отходы нагреваются до температуры 751-1000°С. Время термообработки во втором реакторе составляет 10^-5 сек-10 сек. Скорость нагрева 10¹-10⁶ град/сек. Несконденсированное газовое топливо после очистки в приемнике-конденсаторе 20-21 поступает в трубопровод 24 к потребителю 25. Стенки камер реакторов 14 и 16 выполнены из немагнитного материала, прозрачного для электромагнитного поля индуктора 17. Изнутри камеры реакторов 14 и 16 имеют слой теплоизоляции 27.

Вращающиеся валы 18 (фиг.3) в обоих реакторах в разрезе имеют трехслойную структуру. Центральная осевая их часть выполнена из немагнитного материала. Периферийная цилиндрическая часть выполнена из чугуна или стали с высоким коэффициентом поглощения электромагнитного поля индуктора 17. Средняя часть валов выполнена из теплоизоляционной керамики. Такое исполнение валов, а также реакторов позволяет снизить расход энергии на их нагрев и потери энергии через подшипники валов, а также стенки 28 камер реакторов. Расстояние Δ между валками составляет Δ=(0,1-0,5)d, где d - средний диаметр измельченных частиц перерабатываемого вещества.

На фиг.3 схематично представлена камера реактора 14 в разрезе с вращающимися навстречу друг другу валами 18, которые нагреваются индуктором 17 до требуемой температуры. Расстояние между валами 18 выбирают в соотношении Δ=(0,1-0,5)d, где d - средний диаметр измельченных частиц перерабатываемого вещества. При этом обеспечивается плотный его контакт с нагретой поверхностью валов 18. Контактный способ взаимодействия (в данном случае двухсторонний) перерабатываемого вещества с нагретой поверхностью способствует достижению большего эффекта разложения органосодержащего вещества, а следовательно, повышению экономичности процесса пиролиза и производительности установки в целом

Увеличенное время и температура процесса снижают долю жидкой сконденсированной фракии топлива до 10-20% и увеличивают долю несконденсированной газовой фракции до 30-50%, при этом снижается твердый углеподобный остаток до 5-10% от сухой массы органосодержащего топлива и отходов.

Получаемое жидкое топливо требует очистки и модификации для использования в двигателе внутреннего сгорания. Газообразное топливо, получаемое согласно предлагаемому изобретению, и состоящее в основном из низкомолекулярных углеродов может непосредственно подаваться в двигатель внутреннего сгорания, например в дизель-электрический агрегат, и использоваться для получения электрической энергии и теплоты.

Пример 1.

Использовали материал: горючие сланцы-порошок темнобурого цвета, измельченный до размеров частиц 0,05-3 мм. Высокоскоростной нагрев осуществляли без доступа воздуха в одностадийном процессе при температуре в реакторе пиролиза, равной 850°С. Скорость нагрева частиц составляла 10² град/сек, время нагрева 10^-5 сек. Полученное газообразное топливо очищали путем пропускания через жидкую фракцию предварительно сконденсированного топлива и направляли в электростанцию с двигателем внутреннего сгорания мощностью 40 лошадиных сил. При этом сланцы-порошок спрессовывают между вращающимися валами при температуре валов 850°С в течение 10^-5 сек, а скорость подачи органосодержащего вещества и отходов устанавливают в пределах V=0,2·40=8 г/сек, где диаметр валов равен 40 см, при скорости вращения валов 60 об/мин. Валы нагревали токами высокой частоты от индуктора.

В сутки перерабатывают 691 кг материала.

Выход газа в процессе пиролиза составляет 70%, т.е. 483 кг/сутки.

Анализируемая проба - жидкая фракция биотоплива. Методом хроматографии получены анализы с содержанием: углерод 69,5%, водород 9,42%, азот 0,88%, сера 0,23%.

Пример 2.

Использовали сырье древесные опилки влажностью 8% с размером частиц 0,05-1 мм. Высокоскоростной нагрев осуществляют в среде аргона в одностадийном процессе при температуре нагрева валов токами высокой частоты от индуктора 900°С. Скорость нагрева составляла 10³ град/сек. Полученное газообразное топливо очищали путем пропускания через жидкую фракцию предварительно сконденсированного топлива и направляли в электростанцию с двигателем внутреннего сгорания мощностью 40 лошадиных сил. Спрессовывают сырье по примеру 1.

При обработке 700 кг материала получают около 490 кг/сутки газообразного топлива.

Анализируемая газообразная проба содержала углерода - 57%, водорода - 12%, азота - 1,1%, сера - 0,2%, кислород - 28,7%.

Пример 3.

Исходный материал - торфяная масса с размером частиц 0,1-2 мм.

В результате высокоскоростного пиролиза в вакууме получены газообразные продукты и жидкая фракция.

В первой камере двухстадийного процесса происходило выделение воды при температуре 400°С при скорости нагрева 10² град/сек, а во второй камере температура составляет 900°С при скорости нагрева 10³ град/сек.

При обработке 780 кг материала получают около 585 кг/сутки газообразного топлива. Выход газа в процессе пиролиза составляет 75%.

Состав газообразных продуктов: метан 43,2%, этилен плюс этан 24,7%, пропилен 12,9%, пропан 7,8%, изобутилен 2,3%, бутан-1 - 6,1%.

Пример 4.

Исходный материал - торфяная масса с размером частиц 0,1-2 мм.

В результате высокоскоростного пиролиза в вакууме получены газообразные продукты и жидкая фракция.

При этом торфяную массу спрессовывают между вращающимися валами при температуре валов 400°С течение 10^-5 сек в первой камере, а во второй камере температура валов составляет 900°С при скорости нагрева 10³ град/сек. Скорость подачи органосодержащего вещества и отходов устанавливают в пределах V=0,15·60=9 г/сек, где диаметр валов равен 60 см, при скорости вращения валов 80 об/мин. В сутки перерабатывают 744 кг материала.

Выход газа в процессе пиролиза составляет 70%, т.е. 510 кг/сутки.

Пример 5.

Исходный материал - измельченный бурый уголь с приведенным диаметром частиц 0,1-1,0 мм.

В результате высокоскоростного пиролиза получены газообразные продукты и жидкая фракция.

В первой камере нагрев валов осуществляют токами высокой частоты от индуктора до температуры 400°С при скорости нагрева 10² град/сек в двухстадийном процессе для удаления паров воды, а во второй камере нагрев валов осуществляют токами высокой частоты от индуктора при температуре 800°С при скорости нагрева 10³ град/сек, при этом происходило разложение (деструкция) органосодержащего вещества с выделением газообразной (горючий газ) и твердой фракции.

В сутки перерабатывают 600 кг материала.

Выход газа в процессе пиролиза составляет 68%, т.е. 408 кг/сутки.

Состав газообразных продуктов: метан 46,0%, этан 22,0%, пропилен 20,0%, пропан 10,0%, 2% неучтенные потери.

Нагрев валов осуществляют с помощью светового излучения (инфракрасными лучами). Источник излучения - электроспирали 500 Вт. Теми же способами осуществляют нагрев реактора.

В пределах изменения диаметров валов и скорости их вращения минимальная скорость подачи органосодержащего вещества, т.е. производительность установки, составит 180 г/мин, а максимальная - 1,8 кг/мин.

1. Способ переработки твердых органосодержащих веществ и отходов в газообразное и жидкое топливо путем нагрева их с заданной скоростью нагрева, с последующим направлением полученных газообразных фракций на дальнейшую переработку конденсацией, отличающийся тем, что органосодержащие вещества и отходы измельчают до размеров частиц 0,05-5 мм, а высокоскоростной нагрев осуществляют без доступа воздуха со скоростью нагрева 10-10⁶ град/с при температуре 751-1000°С в течение 10-10^-5 с, очистку полученного газообразного топлива осуществляют путем пропускания через жидкую фракцию предварительно сконденсированного топлива, при этом органосодержащее вещество и отходы спрессовывают между вращающимися валами при температуре валов 751-1000°С в течение 10-10^-5 с, а скорость подачи органосодержащего вещества и отходов устанавливают в пределах V=(0,02÷0,2)D, где V - скорость подачи, г/с, D - диаметр валов, см, при скорости вращения валов 1-100 об/мин.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что нагрев валов осуществляют токами высокой частоты от индуктора.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что нагрев реактора осуществляют токами высокой частоты от индуктора.

4. Способ по п.2, отличающийся тем, что нагрев валов осуществляют с помощью светового излучения.

5. Способ переработки твердых органических веществ и отходов в газообразное и жидкое топливо путем измельчения твердой фракции до размеров частиц 0,05-5 мм и нагрева ее в газовой среде или в вакууме в двухстадийном процессе путем высокоскоростного нагрева без доступа воздуха со скоростью нагрева 10-10⁶ град/с на первой стадии в различных камерах при температуре 371-550°С в первой стадии и 751-1000°С во второй стадии в течение 10-10^-5 с.

6. Способ по п.5, отличающийся тем, что органосодержащее вещество и отходы спрессовывают между вращающимися валами при температуре валов 371-550°С в первой стадии и 751-1000°С во второй стадии при времени перемещения между стадиями и переработке в течение 10-10^-5 с, а скорость подачи органосодержащего вещества и отходов на каждой стадии устанавливают в пределах V=(0,02-0,2)D, где V - скорость подачи, г/с, D - диаметр валов см, при скорости вращения валов 1-100 об/мин.

7. Способ по п.6, отличающийся тем, что нагрев валов по крайней мере в одной камере осуществляют токами высокой частоты.

8. Способ по п.6, отличающийся тем, что нагрев реактора осуществляют токами высокой частоты от индуктора.

9. Способ по п.6, отличающийся тем, что нагрев валов осуществляют с помощью светового излучения.

10. Способ по п.6, отличающийся тем, что несконденсированное газовое топливо очищают пропусканием через совмещенный приемник-конденсатор жидкой фракции сконденсированного топлива, а нагрев реактора осуществляют токами высокой частоты от электрического индуктора, установленного с наружной стороны камеры, через теплоизолированные стенки реактора, прозрачного для электромагнитного поля индуктора.

11. Способ по п.6, отличающийся тем, что полученный пар в первой стадии отправляют в систему парового отопления, или в паровую электростанцию, или паровой двигатель, а газообразное топливо из второй стадии пропускают через жидкую фракцию предварительно сконденсированного топлива и направляют в тепловую электростанцию, двигатель внутреннего сгорания, газовую котельную или компримируют при давлении 3-300 атмосфер в газовых балонах.

12. Устройство для переработки твердых органосодержащих веществ и отходов в газообразное и жидкое топливо, содержащее вращающиеся валы, помещенные в камере реактора, устройство нагрева реактора, устройство подачи вещества и отходов в реактор и устройство очистки газообразного топлива на выходе из реактора, отличающееся тем, что реактор выполнен однокамерным, вращающиеся валы изготовлены из чугуна или стали и снабжены устройством подпрессовывания органического вещества и отходов между валами.

13. Устройство по п.12, отличающееся тем, что узел нагрева реактора выполнен в виде электрического индуктора, установленного с наружной стороны камеры, а стенки реактора снабжены с внутренней стороны теплоизоляцией и выполнены из материала, прозрачного для электромагнитного поля индуктора, например из латуни.

14. Устройство по п.13, отличающееся тем, что валы имеют осевую часть из немагнитного материала, наружную цилиндрическую поверхность из чугуна или стали, а между осями валков и наружной цилиндрической поверхностью установлен слой теплоизоляции, например, из керамики.

15. Устройство по п.13, отличающееся тем, что стенки реактора снабжены с внешней стороны слоем теплоизоляции и выполнены из материала, непрозрачного для электромагнитного поля индуктора, а вращающиеся валы содержат выполненные из стали ось вращения и наружную цилиндрическую оболочку, а между осью и оболочкой установлен слой теплоизоляции, например, из керамики.

16. Устройство по п.13, отличающееся тем, что узел нагрева выполнен в виде светового излучателя, установленного с наружной стороны камеры реактора, стенки камеры выполнены из теплоизоляционного материала, прозрачного для светового излучения, например из кварца, а поверхности вращающихся валов имеют покрытие с низким коэффициентом отражения, в поперечном сечении имеют слоистую структуру: металлическую ось, слой теплоизоляции и металлическую цилиндрическую оболочку.

17. Устройство по п.13, отличающееся тем, что расстояние между валами Δ и размер d перерабатываемых частиц связаны соотношением Δ=(0,1÷0,5)d.

18. Устройство для переработки твердых органосодержащих веществ и отходов в газообразное и жидкое топливо, содержащее два однокамерных реактора с установленными в каждом реакторе вращающимися валами, устройство подачи вещества и отходов в первый реактор и между реакторами, узел нагрева реакторов и устройство удаления нагретого пара из первого реактора и газообразного топлива из второго реактора, отличающееся тем, что вращающиеся валы выполнены из чугуна или стали и снабжены устройством подпрессовывания органического вещества и отходов между валами, первый реактор соединен теплоизолированным паропроводом с паровой электростанцией, с паровым двигателем или с системой парового отопления, устройство удаления газообразного топлива из второго реактора совмещено с устройством очистки несконденсированного газообразного топлива и приемником - конденсатором жидкой фракции сконденсированного газообразного топлива, а узел нагрева, по крайней мере одного реактора выполнен в виде электрического индуктора, установленного с наружной стороны камеры реактора, а стенки реактора снабжены с внутренней стороны слоем теплоизоляции и выполнены из материала, прозрачного для электромагнитного поля индуктора, например из латуни.

19. Устройство по п.18, отличающееся тем, что вращающиеся валы имеют осевую часть из немагнитного материала, наружную цилиндрическую поверхность из чугуна или стали, а между осями валов и наружной цилиндрической поверхностью установлен слой теплоизоляции, например, из керамики.

20. Устройство по п.19, отличающееся тем, что стенки реактора снабжены с внешней стороны слоем теплоизоляции и выполнены из материала, непрозрачного для электромагнитного поля индуктора, а вращающиеся валы содержат выполненные из стали ось вращения и наружную цилиндрическую оболочку, между осью и оболочкой установлен слой теплоизоляции, например из керамики.

21. Устройство по п.19, отличающееся тем, что узел нагрева выполнен в виде светового излучателя, установленного с наружной стороны камеры реактора, стенки камеры выполнены из теплоизоляционного материала, прозрачного для светового излучения, например из кварца, а вращающиеся валы имеют на поверхности покрытие с низким коэффициентом отражения, а в поперечном сечении валы имеют слоистую структуру: металлическую ось, металлическую цилиндрическую оболочку и слой теплоизоляции между ними.

22. Устройство по п.19, отличающееся тем, что расстояние между валами составляет Δ=(0,1÷0,5)d, где d - диаметр измельченных частиц органосодержащего вещества.

Как сделать пиролизную установку для переработки пластика в топливо

Теги: