УСТАНОВКА ДЛЯ ПЕРЕРАБОТКИ ТВЕРДЫХ БЫТОВЫХ ОТХОДОВ

Полезная модель относится к устройствам для термического обезвреживания отходов путем пиролиза и может быть использовано при переработке бытовых и промышленных отходов, выработке тепловой и электрической энергии.
Известны промышленные энергетические парогазовые установки комбинированного цикла на базе газотурбинных двигателей, применяемых в авиации, и утилизационных паровых турбин, работающие на природном газе. В этих установках используют тепло выхлопных газов газотурбинных двигателей, которые при температуре 350-450°С направляют в котел-утилизатор, где вырабатывают пар, который затем направляют в паровую турбину с электрогенератором.
Известны и схемы плазменных мусороперерабатывающих установок и технологических комплексов, в которых горючий газ либо сжигают с последующим использованием высокотемпературных продуктов сгорания для получения пара в котлах-утилизаторах (бойлерах) и привода паротурбинных агрегатов, либо пирогаз после газоочистки используют как топливо для работы дизельных или газотурбинных электрогенераторов.
Известна установка, содержащая блок пиролиза сланцев с технологической топкой, котел-утилизатор, соединенный с технологической топкой, систему очистки и конденсации парогазовой смеси, накопительные емкости для полукоксового газа и фракций жидких топлив, паротурбинный энергоблок, газотурбинный энергоблок, подключенный к емкости с фракциями дополнительный газотурбинный энергоблок, подключенный к емкости полукоксового газа. Патент Российской Федерации №2152526, МПК: F01K 13/00, 2000.
Известна установка для плазменной переработки отходов, содержащая печь пиролиза с плазмотроном с автономным источником электропитания, системы очистки пирогаза, линию водоподготовки, теплообменник,
энергетический блок. Один из выходов дистилляционной опреснительной установки соединен со входом системы охлаждения источника электропитания плазмотрона и со входом энергетического блока, а выход по пару энергетического блока соединен с соответствующими входами печи пиролиза и дистилляционной опреснительной установки. Патент Российской Федерации №2143086. МПК: F23G 5/00, 1999 г.
Приведенные выше аналоги представляют собой сложные, высокогабаритные сооружения.
Известна установка для сжигания мусора с утилизацией тепла отходящих газов в системах водоснабжения и энергоснабжения, включающая бункер для мусора, печь для сжигания мусора, воздухоподающим устройством, устройством для подогрева воды отходящими газами, блок очистки отходящих газов и систему энергоснабжения, в которой устройство для подогрева воды отходящими газами в системах питьевого водоснабжения выполнено в виде котла-дистиллятора, теплообменник и насос для подачи и раздачи воды, причем теплообменник соединен с рекуператором, связанным с котлом-дистиллятором, а блок очистки отходящих газов снабжен дожигателем отходящих газов в кислородной среде, воздухоподающее устройство снабжено блоком концентрирования кислорода с помощью короткоцикловых цеолитов и устройством для отделения азота. атмосферного воздуха с камерой горения. Патент Российской Федерации №2303050, МПК: F23B 99/00, 2007. Прототип.
Прототип, как и аналоги, представляет собой сложную установку.
Задачей полезной модели является разработка пиролизной энергетической установки переработки твердых бытовых отходов совмещенной с малогабаритными промышленными энергоблоками парогазовых установок комбинированного цикла (например, ГТУ-ТЭЦ "Янус" Пермского завода с двумя турбинами ГТУ-4П).
Техническим результатом полезной модели является упрощение конструкции, экономичность, компактность.
Технический результат достигается тем, что установка для переработки твердых бытовых отходов, содержащая блок плазменной переработки твердых бытовых отходов, энергоблок электроснабжения и теплоснабжения, газоочистки и газового выброса с газотурбинной и паротурбинной установками с электрическим генератором, выполнена на основе, по крайней мере, на одной спаренной линии, содержащей общий узел первичной сортировки твердых бытовых отходов, по крайней мере, один плазменный реактор, соединенный с компрессором, и узел водоподготовки, выходы компрессоров соединены с входом газотурбинной установки, энергоблок электроснабжения и теплоснабжения выполнен, по крайней мере, на спаренной линии, содержащей газотурбинную установку с газотурбинным электрогенераторами и котел-утилизатор, паротурбинную установку с паротурбинным электрогенератором, выходы газотурбинных установок соединены с входами котлов-утилизаторов, выходы которых последовательно соединены с газоочисткой и входами дымососов, а выходы дымососов соединены с входом узла выброса газов, вторые выходы котлов-утилизаторов предназначены для внешнего потребителя. Установка для переработки твердых бытовых отходов снабжена дополнительным газопроводом.
Структура полезной модели схематично представлена на чертеже, где: I - блок плазменной переработки, II - комплексный энергоблок электроснабжения и теплоснабжения. III - блок газоочистки и газового выброса. Блок плазменной переработки I содержит: 1 - узел первичной сортировки твердых бытовых отходов (ТБО), 2 - плазменный реактор, 3 - компрессор, 4 - узел водоподготовки. Энергоблок электроснабжения и теплоснабжения II содержит: 5 - газотурбинная установка (ГТУ), 6 - газотурбинный электрогенератор, 7 - котел-утилизатор (бойлер), 8 - паротурбинная установка (ПТУ), 9 - паротурбинный электрогенератор. Блок газоочистки и газового выброса III содержит: 10 - газоочистка, 11 - дымосос, 12 - узел выброса газов, 13 - система управления, 14 - газопровод.
Установка работает следующим образом. После узла первичной сортировки 1 ТБО поступают в плазменные реакторы 2. Полученный в результате пиролиза газ, генерируемый в результате переработки отходов в плазменных реакторах 2, имеет на выходе температуру 200-250°С.
Пиролизный газ предварительно очищают от пыли и агрессивных хлористых и сернистых компонентов, и после сжатия в компрессоре 3 до давления 12-15 атм. подают непосредственно в камеры сгорания газовых турбин газотурбинных установок 5. При необходимости (в зависимости от характеристик камеры сгорания) к нему может подмешиваться 10-15% природного газа от газопровода 14.
Отработавший газ из газотурбинной установки 5, при температуре около 400°С, подают в котел-утилизатор (бойлер) 7, где получают пар с температурой около 300°С, который затем под давлением 4-5 атм. подают на паротурбинную установку (ПТУ) 8. Сбросной поток отработавшего газа, а также отработавший пар из паровой турбины используют для теплоснабжения. Протяжка продуктов сгорания через систему газоочистки обеспечивается дымососом 11.
В нашем случае использована промышленная установка ГТУ-ТЭЦ "Янус" Пермского завода с двумя турбинами ГТУ-4П по 4 МВт и одной паровой турбиной мощностью 3 МВт.
Четыре плазменных реактора суммарной производительностью 8-10 тонн отходов в час с паротурбинным энергоблоком на 3 МВт в комбинации с промышленной газотурбинной установкой из двух ГТУ мощностью по 4 МВт способны обеспечить утилизацию около 50 тыс. тонн твердых бытовых отходов в год. Выработка электроэнергии для поставки внешним потребителям составит 80-85 тыс. МВт-ч. За счет отходящих газов и отработавшего горячего пара ПТУ можно получить более 150 тыс. Гкал/год тепловой энергии при температуре теплоносителя не менее 90-110°С. Суммарный к.п.д. установки может составлять не менее 32%.