Многошнековый реактор термолиза для переработки отходов, содержащих органические вещества, в том числе, замасленных отходов стекловолокна
THERMOLYSIS MULTI-SCREW REACTOR FOR WASTE TREATMENT, CONTAINING ORGANIC SUBSTANCES, INCLUDING OILED GLASS FIBER WASTE

Группа изобретений относится к области термической переработки отходов и может быть использовано для обеззараживания органических отходов, утилизации шин и замасленных отходов производства стекловолокна.
Известно устройство для переработки нефтяных отходов, включающее корпус шнекового транспортера, в верхней части выполненного в виде прямоугольного короба, а в нижней части корпус выполнен в виде двух полуцилиндрических желобов, установленных параллельно и соединенных по образующей цилиндрической поверхности, шнек выполнен в виде двух спиралей, каждая из которых установлена в полуцилиндрическом желобе (RU 2627784 С1, опубл. 11.08.2017). Недостатком данного устройства является расположение каждого из двух шнеков в своем полуцилиндрическом желобе, что способствует налипанию продукта на ленту и вал шнека при переработке дробленых шин и некоторых вязких органических отходов, что приводит к снижению производительности и остановки вращения шнеков. Также недостатком данного устройства является невозможность интенсивного перемешивания отходов двумя шнеками, что снижает производительность установки и не позволяет получить качественный продукт на выходе.
Наиболее близким к предложенному реактору является устройство для переработки резиновых отходов, содержащее камеру нагрева, в которой расположен реактор, снабженный шнеками и пароперегревателем, шнеки установлены в реакторе так, что ленты одного шнека при вращении соприкасаются ребром с трубами другого шнека (RU 2632837 С1, опубл. 10.10.2017). Недостатком данного устройства является наличие только двух самоочищающихся шнеков, что не позволяет в полной мере использовать нижнюю часть реактора для увеличения производительности установки при тех же ее размерах.
Техническая проблема, решаемая предлагаемой группой изобретений, заключается в устранении указанных выше недостатков, повышении эффективности теплообменных процессов и повышении производительности с гарантированным получением обработанных отходов, пригодных для использования в хозяйственных целях.
Технический результат, достигаемый группой изобретений, заключается в увеличении площади контакта перерабатываемого сырья с обогреваемым корпусом реактора при сохранении размеров реактора, а также в интенсификации процесса перемешивания перерабатываемого сырья.
Технический результат достигается реактором термолиза, содержащим герметичную емкость с патрубками подачи отходов, выхода твердых продуктов и выхода газообразных продуктов, нижняя часть емкости имеет выпуклое криволинейное поперечное сечение, при этом в нижней части емкости размещены шнеки с параллельными осями вращения и с зазором между краями лент каждого шнека и дном емкости, в котором, согласно изобретению, в нижней части емкости размещены четыре шнека, при этом два шнека, расположенных с одной стороны от центральной продольной плоскости емкости, имеют возможность вращения в одном направлении навстречу направлению вращения других двух шнеков, расположенных с другой стороны от этой плоскости.
В одном варианте выполнения реактора ленты каждого шнека не заходят в пространство между лентами соседнего шнека.
При этом расстояние между краями лент соседних шнеков в радиальном направлении предпочтительно составляет от 10 до 25 мм.
В другом варианте выполнения реактора ленты каждого шнека заходят в пространство между лентами соседнего шнека.
При этом расстояние между краями лент каждого шнека и поверхностью вала соседнего шнека в радиальном направлении предпочтительно составляет от 10 до 25 мм.
Кроме того, выпуклое криволинейное поперечное сечение нижней части емкости может иметь форму дуги окружности либо форму ломаной линии со скругленными углами, при этом во втором случае шнеки размещены с минимальными зазорами между краями лент и дном емкости в зоне скругленных углов.
Изобретение поясняется чертежами.
На фиг. 1 показан предложенный реактор, вид спереди.
На фиг. 2 - то же, вид сверху.
На фиг. 3 - разрез по А-А на фиг. 1.
На фиг. 4 - разрез по Б-Б на фиг. 1 для варианта выполнения реактора с непересекающимися лентами шнеков.
На фиг. 5 - разрез по Б-Б на фиг. 1 для варианта выполнения реактора с пересекающимися лентами шнеков.
Многошнековый реактор термолиза представляет собой герметичную горизонтальную емкость 1 с подводящей и отводящей камерами 2 и 3, соединенными с ее нижней частью с обеих сторон. На подводящей камере 2 имеется патрубок 4 подачи отходов, а на отводящей камере имеется патрубок 5 выхода твердых продуктов термолиза. Верхняя часть емкости 1 имеет люк 6 обслуживания и соединена с патрубком 7 выхода газообразных продуктов термолиза. По нижним образующим емкости 1 реактора расположены четыре шнека 8, 9, 10 и 11 с зазором между краями лент шнеков и поверхностью дна емкости 1. Центральные шнеки 8 и 9 за счет зубчатой передачи вращаются навстречу друг другу, а шнеки 10 и 11 за счет цепной передачи вращаются как ведомые к шнекам 8 и 9.
Верхняя часть емкости 1 может иметь форму части цилиндра (как показано на фиг. 1. 2), либо форму прямоугольного короба. В частном случае вся емкость имеет цилиндрическую форму.
В одном варианте выполнения ленты шнеков не пересекаются друг с другом (фиг. 4), то есть ленты каждого шнека не заходят в пространство между лентами соседнего шнека. При этом расстояние между краями лент соседних шнеков в радиальном направлении предпочтительно составляет от 10 до 25 см. На фиг. 4 показан вариант выполнения нижней части емкости 1 с выпуклым криволинейным сечением в форме дуги окружности.
Такой вариант конструкции позволяет более равномерно распределить продукт по нижним образующим цилиндра емкости 1 и соответственно увеличить площадь контакта продукта с обогреваемой емкостью 1, что позволяет увеличить производительность при сохранении тех же габаритных размеров емкости (в сравнении с двухшнековыми конструкциями). Также применение данной конструкции позволяет интенсифицировать процесс перемешивания продукта и таким образом увеличивается теплоотдача от стенок емкости 1 реактора к продукту, что способствует получению более качественному продукту на выходе и уменьшить время пребывания продукта в реакторе.
Данную конструкцию эффективно применять для термолизной переработки волокнистых и кусковых не налипающих продуктов, например, замасленных отходов производства стекловолокна.
В другом варианте выполнения ленты шнеков пересекаются друг с другом (фиг. 5), то есть ленты каждого шнека заходят в пространство между лентами соседнего шнека, что позволяет шнеком самоочищаться. При этом расстояние между краями лент каждого шнека и поверхностью вала соседнего шнека в радиальном направлении предпочтительно составляет от 10 до 25 мм.
На фиг. 5 показан вариант выполнения нижней части емкости 1 с выпуклым криволинейным сечением в форме ломаной линии со скругленными углами, при этом шнеки 7-10 размещены с минимальными зазорами между краями лент и дном емкости 1 в зонах скругленных углов. В данном варианте может также использоваться емкость 1 с цилиндрической нижней частью. Однако форма нижней части, показанная на фиг. 5 предпочтительней, поскольку самоочищающиеся шнеки используются для переработки липких отходов, а использование плоских участков дна емкости 1 между шнеками позволяет убрать мертвые зоны, в которых может скапливаться продукт.
Такой вариант конструкции позволяет помимо более равномерного распределения продукта по нижней части емкости 1 реактора еще и обеспечить самоочищение шнеков 8-11 за счет того, что ленты шнеков 8-11 заходят друг за друга (пересекаются), что эффективно при переработке липких и вязких материалов (дробленые шины, нефтешламы, мастики и т.д.) Так же как и в первом варианте, данная многошнековая конструкция позволяет увеличить площадь контакта продукта с обогреваемым корпусом реактора и интенсифицировать процесс перемешивания продукта, с тем е положительным эффектом.
Предложенный многошнековый термолизный реактор работает следующим образом.
Подготовленные отходы с помощью герметичного шлюзового устройства через патрубок 4 подаются в емкость 1 реактора. С помощью шнеков 8-11 отходы равномерно перемешиваются и тонким слоем распределяются по теплопередающей поверхности емкости 1 реактора, что позволяет равномерно распределить подводимое через стенки реактора тепло. Кроме того шнеки 8-11 имеют возможность плавного регулирования скорости вращения, что позволяет в зависимости от подаваемых отходов регулировать производительность и получать более качественный продукт на выходе.
Для контроля технологического процесса термической деструкции реактор оснащен датчиками температуры и давления. В реакторе термолиза происходит конвективный нагрев отходов без доступа кислорода, испарение и деструкция органических компонентов отхода при температуре 350-500°С. Нагрев отходов происходит плавно, за счет постепенного перемещения перерабатываемого продукта шнеками 8-11 вдоль емкости 1 реактора. Давление в емкости 1 реактора термолиза поддерживается в пределах 5 кПа (избыточное) за счет изменения расхода горелочного топлива, подаваемого на горелочные устройства. Образующиеся в процессе термолиза твердые отходы разгружаются через патрубок 5 в вертикальный герметичный золоприемник.
Полученная в результате термолиза парогазовая смесь, содержащая низкомолекулярные продукты деструкции органических компонентов и пары воды, по патрубку 7 и газоотводному трубопроводу отбирается из реактора и направляется на дальнейшую переработку.