УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТЕРМИЧЕСКОЙ ПЕРЕРАБОТКИ ОТХОДОВ

Полезная модель относится к технике переработке дробленых отходов -резинотехнических изделий, полимеров, древесных отходов и др., в частности к устройствам для переработки резинотехнических изделий (РТИ).
Известно устройство для термической переработки отходов, содержащее корпус с дном и патрубками подвода воздуха, пара, возвращаемой дымо-газовой смеси и вывода продукт-газа (RU №2062284, 1996).
Недостатками этого устройств являются низкая производительность продукт-газа и узкие возможности по переработке отходов разнородного состава, сложность специальной сортировки сырья, а также регулирования влажности сырья.
В качестве прототипа выбрано устройство для переработки органических отходов, содержащее корпус с дном и патрубками подвода воздуха, пара, возвращаемой дымо-газовой смеси и вывода продукт-газа бункером для загрузки отходов и выходом для удаления зольного остатка (US №5504267, 1996)
Признаками, совпадающими с существенными признаками предлагаемого способа, являются: связанные трубопроводами печь, конденсатор-холодильник, сборник-сепаратор жидких продуктов и газожидкостный сепаратор, а также система наддува и манометр, причем в нижней части шахты печи установлены колосники и горелка.
Причинами, препятствующими достижению ожидаемого технического результата, являются: сложность конструкции, обусловленная последовательной обработкой сырья в нескольких емкостях и сложность сортировки и загрузки сырья, низкая износостойкость и сложности при ремонте устройства.
Технический результат заключается в расширении функциональных возможностей для переработки отходов разнородного состава, повышение эффективности технологического процесса переработки органического сырья за счет обеспечения переработки сырья, имеющего значительный разброс
размеров частиц и содержание влаги в органическом веществе, что меняется во времени, повышение износостойкости и ремонтопригодности, а также снижение энергетических затрат на единицу теплотворной способности продуктов термохимической переработки.
Технической задачей полезной модели является создание эффективного устройства для термической переработки отходов, в основном резинотехнических изделий (РТИ), и расширение арсенала указанных устройств.
Поставленная задача решается тем, что в устройстве для термической переработки отходов, содержащем связанные трубопроводами печь, конденсатор-холодильник, сборник-сепаратор жидких продуктов и газожидкостный сепаратор, а также систему наддува и манометр, причем в нижней части шахты печи установлены колосники и горелка, согласно полезной модели, введены сменная реторта с возможностью установки в шахту печи, крышка, затвор по периметру сопрягаемых поверхностей реторты и печи, и сильфонный компенсатор деформаций, связывающий печь с конденсатором-холодильником; согласно полезной модели, шахта печи выполнена с футеровкой огнеупорным бетоном и высокотемпературной теплоизоляцией на основе керамического волокна; согласно полезной модели, горелка печи содержит коаксиально расположенные и сочлененные уплотнительным фланцем трубу подвода воздуха, регулятор воздушного сопла для подачи газа и внешнюю трубу связанную фланцем с камерой газовоздушной смеси, смесителем и эжектором, причем на регуляторе воздушного сопла выполнены газовые сопла; согласно полезной модели, на торцевой части трубы подвода воздуха расположены вихревые стабилизаторы; согласно полезной модели, регулятор воздушного сопла выполнен с возможностью осевого перемещения; согласно полезной модели, внешняя труба выполнена съемной; согласно полезной модели, трубопроводы выполнены с возможностью их очистки.
Между совокупностью существенных признаков предлагаемого устройства и ожидаемым техническим результатом, который может быть достигнут, проявляется следующая причинно-следственная связь: введение в устройство переменной реторты с возможностью установки в шахту печи, крышки, затвора по периметру сопряженных поверхностей реторты и печи, и сильфонного компенсатора деформаций, связывающего печь с конденсатором-холодильником, позволяет расширить функциональные возможности устройства для термической переработки отходов разнородного состава, повысить эффективность технологического процесса переработки за счет организации непрерывной работы печи при периодической перезагрузке реторт, а также значительно снизить энергетические затраты на единицу теплотворной способности продуктов термохимической переработки.
На фиг. 1 приведен чертеж ретортной печи;
На фиг. 2 приведен вид сверху устройства для термической переработки отходов;
На фиг. 3 приведен вид сбоку устройства для термической переработки отходов;
На фиг. 4 приведен чертеж горелки в разрезе.
Устройство для переработки дробленых отходов содержит ретортную печь 1, сменную реторту 2, с крышкой 9, песочный затвор 10 по периметру сопрягаемых поверхностей сменной реторты и печи, что обеспечивает герметизацию внутреннего пространства печи, конденсатор-холодильник 3, сборник-сепаратор 4 жидких продуктов, газожидкостный сепаратор 5, система наддува 6, манометр 7, кран шаровой муфтовый 8, шахту 11 печи с футеровкой 12 огнеупорным бетоном и высокотемпературной теплоизоляцией на основе керамического волокна, в нижней части шахты печи установлены колосники 13, горелка 14, сильфонный компенсатор 15 деформаций, связывающий крышку 9 сменной реторты 2 с конденсатором-холодильником 3 при помощи трубопровода 16 и быстроразъемного соединения 17. Горелка 14 содержит коаксиально распложенные внешнюю
трубу 18, трубу 19 подвода воздуха, регулятор 20 воздушного сопла с газовыми соплами 21, направляющую 22 и фланцы 23, 24, 25 и камеру 26 газо-воздушной смеси. Кроме того, горелка содержит смеситель 27, корпус 28 эжектора, сопло 29 эжектора, вихревые стабилизаторы 30, расположенные на торцевой части трубы 19 подвода воздуха, и уплотнительный фланец 31. Устройство работает следующим образом.
Переработка РТИ осуществляется с целью их утилизации и получения ценных продуктов - жидкого топлива, горючего газа, углеродистого остатка (полукокса), металла (для РТИ с металлокордом).
Сырье (дробленые отходы РТИ) загружается в реторту 2 (сосуд из жаростойкого материала). В шахту 11 печи через открытый верх шахты помещается реторта 2 с сырьем.
Реторта 2 представляет собой цилиндрический сосуд из жаростойкой стали, с крышкой 9. Песочный затвор 10 по периметру сопрягаемых поверхностей реторты 2 и печи 1 обеспечивает герметизацию внутреннего пространства печи 1.
Сырье нагревается посредством теплопередачи через стенки реторты 2 и подвергается термическому разложению (пиролизу) с образованием парогазовой смеси и углеродистого остатка - полукокса. Парогазовая смесь выводится из реторты по трубопроводу, охлаждается в конденсаторе-холодильнике 3, пары конденсируются и полученная жидкость отделяется от неконденсирующихся газов в газожидкостном сепараторе 5. Жидкость накапливается в сборнике-сепараторе 4 жидких продуктов, газ частично или полностью используется для поддержания процесса (сжигается в печи). По окончании процесса пиролиза реторту 2 с полукоксом извлекают из печи 1 и устанавливают в печь 1 реторту 2 с сырьем.
Вертикальная шахта 11 печи 1 снабжена футеровкой 12 из огнеупорного бетона и высокотемпературной теплоизоляции на основе керамического волокна. В нижней части шахты 11 печи 1 установлены колосники 13 для сжигания твердого топлива и горелка 14 для сжигания
горючих газов. Интенсификация горения и перемешивания топочных газов обеспечивается системой наддува 6.
Конденсатор-холодильник 3 предназначен для охлаждения и конденсации паров жидких продуктов пиролиза. Парогазовая смесь поступает из реторты 2 в конденсатор-холодильник 3 по трубопроводу 16 через быстроразъемное соединение 17 и сильфонный компенсатор 15 деформаций. Конденсат и неконденсирующиеся газы отводятся по трубопроводу 16 в сборник-сепаратор 4.
Сборник-сепаратор 4 выполнен в виде цилиндрической емкости и предназначен для сбора жидких продуктов пиролиза и частичного улавливания брызги жидких продуктов из газового потока.
Окончательная очистка газа от капель жидкости осуществляется в газожидкостном сепараторе 5.
Горючий газ поступает в горелку печи и/или другим потребителям.
Реторта 2 загружается сырьем вне печи в горизонтальном или вертикальном положении. После загрузки реторта 2 закрывается крышкой 9.
Загруженная реторта 2 устанавливается в печь 1 и при помощи быстроразъемного соединения подключается к трубопроводу холодильника-конденсатора 3. Манометр 7 контролирует давление в холодильнике-конденсаторе 3.
Реторта 2 может устанавливаться как в горячую печь так и в холодную (при запуске).
Для розжига печи твердое топливо (дрова, уголь, полукокс) загружается на колосники через дверь печи и поджигается. Интенсификация горения обеспечивается наддувом воздуха под колосники, интенсификация перемешивания газов в печи и регулирование температуры в печи обеспечивается наддувом воздуха через воздушное сопло горелки.
Газ пиролиза поступает в горелку и воспламеняется. По мере увеличения потока газа наддув воздуха под колосники (для горения твердого топлива) уменьшают.
Окончание процесса пиролиза определяется по уменьшению потока газа. Для получения высококачественного полукокса процесс ведут до прекращения выделения газа ("прокалка").
По окончании процесса примерно на 30 мин прекращают наддув и подачу газа с целью несколько снизить температуру реторты 2 и футеровки 12 печи 1 перед извлечением реторты 2.
После снижения температуры реторта 2 отключается (быстроразъемным соединением) от трубопровода холодильника-конденсатора 3 и извлекается из печи 1, после чего устанавливается загруженная реторта 2.
Извлеченная горячая реторта 2 остывает на воздухе. После остывания открывается крышка 9 реторты 2 и производится выгрузка полукокса опрокидыванием.
Во время работы устройства кран шаровой муфтовый 8 должен быть закрыт.
Огнеупорный бетон и керамическое волокно обеспечивают высокую стойкость футеровки 12 и долговечность печи. Бетонная футеровка ремонтопригодна. По окончании срока службы изношенная футеровка 12 может быть заменена.
Наддув позволяет эффективно сжигать низкосортные топлива и минимизировать время разогрева печи 1.
Реторта 2 из жаростойкой нержавеющей стали обладает высокой стойкостью к условиям эксплуатации и небольшой массой. Съемная реторта 2 позволяет эксплуатировать печь практически непрерывно, устанавливая и извлекая реторты 2. Остывание полукокса в закрытых ретортах 2 на воздухе позволяет отказаться от тушения полукокса водой и снизить экологическую нагрузку. Разгрузка опрокидыванием позволяет отказаться от трудоемкой, медленной и опасной для здоровья ручной разгрузки. Съемная реторта 2 ремонтопригодна, по мере необходимости можно заменить наиболее напряженную (и небольшую по массе) часть - днище.
Трубопроводы парогаза и холодильник-конденсатор 3 выполнены доступными для очистки от возможных отложений.
В горелке 14 сжигается газо-воздушная смесь, образующаяся из воздуха подающегося через трубу 19 и газа, поступающего через внутреннюю полость регулятора 20 воздушного сопла в газовые сопла 21. Осевым перемещением регулятора 20 воздушного сопла в направляющей 22 регулируется подача воздуха.
Запальная газо-воздушная смесь для запального пламени образуется в камере 26, из которой она по зазору между внешней трубой 18 и внутренней трубой 19 формирует запальное пламя на торце этих труб. Постоянство давления и соотношения газ/воздух этой запальной газо-воздушной смеси обеспечивает устойчивость запального пламени.
Выполнение внешней трубы 18 съемной обеспечивает возможность очистки зазора с внутренней трубой 19.
Воздух и газ для запальной газо-воздушная смеси поступают соответственно из сопла 29 в корпус 28 эжектора. Далее смесь через смеситель 27 тангенциально поступает в камеру 26, где газ с воздухом надежно перемешиваются за счет вихревого движения струи. Фланцы 23, 24, 25 и 31 обеспечивают сочленение между собой камеры 26, внешней трубы 18 и части внутренней трубы 19 с направляющей 22.
Стабилизация пламени горелки обеспечивается наличием запального пламени, стабилизируемого вихревыми стабилизаторами 30, за счет создания обратных токов продуктов горения, обеспечивающих непрерывное воспламенение газо-воздушной смеси и сохранение устойчивости пламени при сжигании газа в широком диапазоне нагрузок по газу (до 20-кратных), при любом расходе газа при любой атмосфере в печи, при любом соотношении газ-воздух.
Таким образом, создано эффективное устройство для переработки дробленых отходов и расширен арсенал указанных устройств. Повышена
износостойкость и ремонтопригодность устройства для переработки дробленых отходов.
При этом расширены функциональные возможности для переработки дробленых отходов разнородного состава, повышена эффективность технологического процесса переработки, за счет организации непрерывной работы печи при периодической перезагрузке реторт, а также снижены энергетические затраты на единицу теплотворной способности продуктов термохимической переработки.