УСТАНОВКА ДЛЯ ПЕРЕРАБОТКИ ОРГАНИЧЕСКОГО СЫРЬЯ В ТОПЛИВО

Полезная модель относится к области переработки органического сырья в различные виды топлива (газообразное, жидкое, твердое) путем низкотемпературного пиролиза и может быть использовано при переработке, например, древесины, птичьего помета, лигнина, соломы и т.п.
Известна установка для переработки органического сырья, состоящая из механизма для подачи исходного сырья, реактора для пиролиза с реакционной камерой и системы для разделения парогазообразной смеси. Система для разделения включает в себя циклон, каталитическую насадку, конденсатор, массообменную колонну, центробежный активный циклон, вентилятор и шиберный регулятор. В качестве механизма для выгрузки используется шлюзовой дозатор. Реактор для пиролиза снабжен кольцевой топочной камерой, расположенной в его нижней части вокруг его реакционной камеры. (RU 2182684 C1, опубликовано 20.06.2011).
Способ переработки органического сырья включает загрузку сырья в реакционную камеру реактора для пиролиза, и проведение там процесса низкотемпературного пиролиза, осуществляемого под небольшим разряжением, с последующей выгрузкой полученных в камере твердых топливных компонентов. В процессе осуществления пиролиза из реакционной камеры реактора проводят вывод объема образующейся там парогазообразной смеси с последующим разделением ее на отдельные составляющие. Для этого используют циклон, каталитическую насадку и конденсатор.
Очищенную от воды газообразную смесь подают на массообменную колонну, где и отделяется топливная жидкость, после этого оставшийся пиролизный газ пропускают через активный циклон, в котором осаждаются остатки топливной жидкости. Затем струя пиролизного газа с помощью шиберного регулятора разделяется на два потока. Один из них направляют в кольцевую топочную камеру реактора пиролиза, а второй - в теплогенератор для дожигания. Полученные в теплогенераторе продукты горения направляют на сушку исходного сырья, подсушенное сырье загружают в реактор для пиролиза через шлюзовой дозатор загрузки.
Использование разделительной системы позволяет выделить из парообразной смеси, выходящей из реактора, воду, взвешенные твердые частицы, вредные примеси и топливные компоненты. Реактор в известном устройстве выполнен в виде цилиндра, состоящего из двух коаксиально расположенных обечаек с внутренней теплоизоляцией. Полость внутри такого реактора играет роль реакционной камеры, в которой и осуществляется процесс пиролиза. Для изоляции реакционной камеры от наружной атмосферы применяются подвижные плиты, установленные на противоположных концах корпуса реактора.
Этому техническому решению присущи следующие недостатки. Несмотря на применение достаточно сложного загрузочного шлюзового дозатора, в момент загрузки в реакционную камеру пиролиза вместе с атмосферным воздухом в массу сырья неизбежно попадают все новые и новые порции кислорода. Кроме того, обязательным будет появление там и других присутствующих в наружной атмосфере газов, например, таких как углекислый газ, попадание которых оказывает негативное влияние на качественные характеристики получаемого топливного продукта. Недостатком является также сложность конструкции из-за большого количества применяемого оборудования.
Задачей настоящей полезной модели является устранение указанных недостатков и создание установки для переработки органического сырья для получения чистых топливных продуктов (газообразных, жидких, твердых) из различных углеводородных отходов, обеспечивающей защиту окружающей среды от выброса в атмосферу вредных газов, снижение себестоимости готового продукта, экономию энергоресурсов и материальных затрат.
Технический результат заключается в проведении быстрого низкотемпературного пиролиза, в поддержании в бункере необходимого давления пиролизных газов, которое обеспечивает непроникновение воздуха из бункера в газовзвесь и далее в реактор, в использовании рециркуляции пиролизного газа, в проведении процесса дезодорации, в использовании для дезодорации сорбента, полученного из собственного углистого вещества, а также в увеличении «выхода» жидкого топлива с повышенной теплотой сгорания.
Технический результат достигается тем, что установка для переработки органического сырья в топливо содержит последовательно установленные по ходу технологического процесса и герметично соединенные между собой бункер с подготовленным исходным сырьем, струйный питатель и снабженный рубашкой низкотемпературный реактор быстрого пиролиза, который посредством трубопроводов соединен с вентиляторами высокого давления, один из которых подключен к топке с газомазутной горелкой для частичной подачи подогретого рециркуляционного пиролизного газа в струйный питатель и рубашку низкотемпературного реактора быстрого пиролиза, а другой вентилятор высокою давления подключен через блок дезодорации и очистки к холодильнику-конденсатору, который соединен с тарельчатой центрифугой для частичного обезвоживания топлива, при этом тарельчатая центрифуга подключена к волновому генератору для получения готового топлива, который, в свою очередь, через насос соединен со сборником жидкого топлива.
Блок дезодорации и очистки включает в себя водяной холодильник, адсорбер и набор фильтров, последовательно установленных и соединенных между собой.
Размещение в установке струйного питателя, герметично соединенного с бункером и низкотемпературным реактором быстрого пиролиза, является отличительной особенностью данной полезной модели, что обеспечивает непроникновение воздуха из бункера в газовзвесь, которая поступает далее в низкотемпературный реактор быстрого пиролиза.
Отличительной особенностью полезной модели является также то, что низкотемпературный реактор быстрого пиролиза снабжен рубашкой для поступления дымовых газов, обеспечивающих поддержание изотермических условий протекания химических реакций.
Новым является размещение в установке блока дезодорации и очистки с использованием собственного сорбента, полученного из углистого вещества. Установка блока дезодорации и очистки позволяет обеспечить защиту окружающей среды от выброса в атмосферу неприятных запахов, возникающих в результате переработки некоторых видов органического сырья.
Новым является также размещение в установке тарельчатой центрифуги и волнового генератора. Экспериментальным путем установлено, что размещение тарельчатой центрифуги с волновым генератором позволяет увеличить «выход» жидкого топлива с теплотой сгорания 33-35 МДж/кг на 4-5% за счет сохранения в топливе измельченной до размеров 5-30 мкм и равномерно распределенной воды.
Опытным путем доказано, что вся вышеперечисленная совокупность существенных признаков направлена на достижение технического результата и решение поставленной задачи.
Полезная модель поясняется чертежом, где представлена общая схема установки.
Установка для переработки органического сырья в топливо содержит последовательно установленные по ходу технологического процесса и герметично соединенные между собой бункер 1 с подготовленным исходным сырьем, струйный питатель 2 и снабженный рубашкой 3 низкотемпературный реактор 4 быстрого пиролиза, который посредством трубопроводов 5 соединен с вентиляторами 6 и 7 высокого давления, один из которых 6 подключен к топке 8 с газомазутной горелкой для частичной подачи подогретого рециркуляционного пиролизного газа в струйный питатель 2 и рубашку 3 низкотемпературного реактора 4 быстрого пиролиза, а другой вентилятор 7 высокого давления подключен через блок дезодорации и очистки 9 к холодильнику-конденсатору 10, который соединен с тарельчатой центрифугой 11 для частичного обезвоживания топлива, при этом тарельчатая центрифуга 11 подключена к волновому генератору 12 для получения готового топлива, который, в свою очередь, через насос 13 соединен со сборником жидкого топлива 14.
Блок дезодорации и очистки 9 включает в себя водяной холодильник 15, адсорбер 16 и набор фильтров 17, последовательно установленных и соединенных между собой.
Установка работает следующим образом.
2
Предварительно подготовленное сырье с влажностью 10-15% и размером частиц менее 1,0 мм загружается в бункер 1. Далее необходимая порция сырья из бункера 1 подается струйным питателем 2, работающим на рециркуляционном газе, в газовый поток. Получаемая в струйном питателе 2 газовзвесь направляется в реактор быстрого пиролиза 4, в котором в результате реакции одна часть сырья превращается в пиролизный газ, а другая становится углистым веществом. Протекание реакций в реакторе быстрого пиролиза 4 обеспечивается поддержанием изотермических условий в рубашке 3 за счет поступления в нее дымовых газов. Полученное в реакторе быстрого пиролиза 4 углистое вещество охлаждается и выгружается из него и далее направляется на переработку, в частности для получения сорбента для адсорбера 16 блока дезодорации и очистки 9. На выходе из реактора быстрого пиролиза 4 пиролизные газы разделяются на два потока. Первый поток по трубопроводу 5 направляется с помощью вентилятора высокого давления 6 в топку 8, работающей на собственном пиротопливе. После нагрева пиролизного газа до необходимой температуры он направляются и в струйный питатель 2. Продукты сгорания пиротоплива из топки 8 направляются в рубашку реактора 3. Второй поток пиролизных газов направляется по трубопроводу 5 с помощью вентилятора высокого давления 7 в блок дезодорации и очистки 9, где газ последовательно проходит водяной холодильник 15 с пульпой СаО, Са(ОН) и пирожидкости, адсорбер 16 работающий на собственном сорбенте, и набор фильтров 17. Далее пиролизный газ направляется в холодильник-конденсатор 10 для получения пирожидкости. Далее пирожидкость направляется в тарельчатую центрифугу 11 для ее обезвоживания, отрегулированную на содержание воды до 4-5%. Далее, полученный таким образом, продукт направляется в волновой генератор 12, где путем его измельчения и перемешивания получается готовое топливо. Полученное топливо направляется с помощью насоса 13 в сборник жидкого топлива 14.
В настоящее время установка прошла опытно-производственные испытания и подтвердила высокую надежность в эксплуатации.