РЕАКТОР ДЛЯ ПИРОЛИЗА

Полезная модель относится к устройствам для сжигания отходов со стадией пиролиза, а именно к печам вертикальной цилиндрической формы, и может быть использована для утилизации бытовых и коммунальных отходов, в частности, для пиролиза отработанных автопокрышек или другого углеродсодержащего сырья с преобразованием его в газомазутную смесь и твердый остаток.
Известна установка для переработки органического сырья в топливные компоненты по патенту РФ №2182684 (МПК7: F23G 5/027, 7/00, заявлено 16.06.2000 г., опубликовано 20.05.2002 г.), включающая реактор для пиролиза. Указанный реактор содержит водоохлаждаемый корпус, внутри которого размещена реакционная камера, газовую камеру с патрубком для отвода парогазообразной смеси, над которой установлен дозатор загрузки с шиберной плитой, в которой выполнена полость для размещения порции сырья. Шиберная плита связана с приводом возвратно-поступательного перемещения, обеспечивающим совмещение полости с порцией сырья с верхней частью газовой камеры для выгрузки сырья в реактор. В нижней части реакционной камеры расположена кольцевая топочная камера с патрубками тангенциального подвода пиролизного газа и воздуха, а под топочной камерой находится камера выгрузки твердого остатка с шибером, снабженным приводом возвратно-поступательного перемещения.
Указанный реактор не может быть использован для переработки такого углеродсодержащего сырья, как отработанные автопокрышки, которые для сохранения непрерывности процесса пиролиза целесообразно резать на крупные куски. В зоне пиролиза крупные куски сырья образуют расклиненный слой, способный удерживать верхние слои, что обеспечивает постепенную осадку загруженного сырья по мере частичной выгрузки
и создает возможность дозированной загрузки сырья небольшими порциями без нарушения непрерывности процесса. Однако, крупные части автопокрышек вследствие хаотичности загрузки будут застревать в окнах устройства загрузки. При порезке автопокрышек на мелкие кусочки нарушается непрерывность процесса пиролиза, так как при необходимости частичной выгрузки выпадет вся масса загруженного сырья. При пиролизе автопокрышек выделяется парогазомазутная смесь, сохраняющая летучесть при температуре около 170°. При более низкой температуре, имеющейся в водоохлаждаемом реакторе, часть парогазомазутной смеси начнет конденсироваться в самом реакторе, а капли мазута будут оседать в топку и сгорать. Для поддержания требуемой температуры в реакторе необходима дополнительная подача теплоносителя извне, что потребует дополнительных материальных и энергетических затрат и снизит эффективность переработки углеродсодержащего сырья. Кроме того, вследствие непосредственного контакта корпуса реактора с обрабатываемым сырьем, в том числе в зоне высоких температур, снижается долговечность работы реактора.
Задачей настоящего технического решения является разработка такой конструкции реакционной камеры, которая обеспечила бы возможность отбора парогазомазутной смеси с температурой, превышающей температуру конденсации мазута, и имела бы улучшенную теплоизоляцию корпуса от зоны высоких температур.
Поставленная задача решается тем, что в реакторе для пиролиза, содержащем корпус с размещенной внутри реакционной камерой, газовую камеру с патрубком отвода парогазовой смеси, дозатор загрузки, снабженный приводом возвратно-поступательного перемещения шиберной задвижки, кольцевую топочную камеру с патрубками тангенциального подвода пиролизного газа и воздуха и камеру выгрузки с шибером, снабженным приводом возвратно-поступательного перемещения, реакционная камера разделена по вертикали на две зоны, верхняя из которых выполнена
в виде перфорированной обечайки, установленной соосно с корпусом и с кольцевым зазором относительно него и снабжена патрубком отвода парогазообразной смеси, а нижняя зона отделена от корпуса реактора огнеупорной футеровкой.
Сущность предлагаемого технического решения поясняется чертежом, на котором схематически изображен реактор для пиролиза в разрезе.
Реактор для пиролиза содержит корпус 1 реакционной камеры, на котором сверху закреплена газовая камера 2 с патрубком 3 отвода парогазомазутной смеси с низкой температурой (до 80°) и предохранительным клапаном 4 избыточного давления. Реакционная камера разделена по вертикали на две зоны: верхнюю 5 и нижнюю 6. Полость нижней зоны 6 отделена от корпуса 1 кольцом 7 огнеупорной футеровки. В верхней зоне 5 соосно корпусу 1 и с кольцевым зазором 8 относительно него установлена перфорированная обечайка 9, и от корпуса 1 выведен патрубок 10 отвода из кольцевого зазора 8 парогазомазутной смеси с высокой температурой (≥170°). В нижней части реакционной камеры расположена кольцевая топочная камера 11 с горелкой 12 для сжигания пиролизного газа, патрубком 13 подачи воздуха к горелке 12 и патрубками 14 тангенциальной подачи воздуха в топочную камеру 11. Под топочной камерой 11 расположена шиберная задвижка 15 камеры выгрузки 16. Шиберная задвижка 15 соединена с приводом 17 возвратно-поступательного перемещения, а камера выгрузки 16 снабжена колосниковой решеткой 18. Над газовой камерой 2 размещен дозатор 19 загрузки, между которым и газовой камерой 2 расположена шиберная задвижка 20, соединенная с приводом 21 возвратно-поступательного перемещения. Дозатор 19 снабжен верхним люком 22 с песочным затвором. В верхней части перфорированной обечайки 9 установлен щуп 23 для контроля уровня загрузки реактора сырьем. К камере выгрузки 16 пристыковывают тигель 24 для сбора металлокорда и тигель 25 для сбора твердого углеродистого остатка.
Реактор работает следующим образом.
При закрытой шиберной задвижке 15 и открытых шиберной задвижке 20 и верхнем люке 22 заполняют реакционную камеру углеродсодержащим сырьем, например, порезанными на крупные куски автопокрышками до верхнего уровня обечайки 9, контролируемого щупом 23. Закрывают шиберную задвижку 20, открывают задвижки на патрубках 3 и 10. Частично приоткрывают шиберную задвижку 15, включают вентиляторы работы (на схеме не показаны) и разжигают переносную газовую форсунку от баллона с пропаном (на схеме не показаны) для розжига реактора (в дальнейшей работе не используется). Факел подают в образовавшуюся щель и направляют на углеродсодержащее сырье. После вхождения реактора в рабочий режим (через 20-40 минут) пропановый факел тушат, шиберную задвижку 15 закрывают и опускают заслонку подачи воздуха на горелке 12 подачи пиролизного газа в зону пиролиза реактора. Образующаяся в процессе пиролиза парогазомазутная смесь отводится из газовой камеры 2 через патрубок 3, а из зазора 8 внутри реактора через патрубок 10 и направляется на циклон (на схеме не показан) для дальнейшего разделения. Уровень углеродсодержащего сырья контролируют каждые 20 минут рабочего режима реактора, и при необходимости производят дозагрузку мелкой дозировкой сырья для устранения больших колебаний температур при загрузке. Для этого открывают верхний люк 22 с песочным затвором и в дозатор 19 укладывают до заполнения подготовленное для загрузки сырье. Для предотвращения попадания воздуха в реактор шиберную задвижку 20 открывают лишь после закрытия люка 22, и сырье поступает в реактор. Каждые 10-15 минут с помощью щупа прочистки (на схеме не показан), приоткрывая шиберную задвижку 15, осуществляют ворошение тлеющего слоя сырья в реакторе в трех-четырех местах для равномерного прохождения воздуха и пиролизных газов через слой тления. Для выгрузки твердого углеродистого остатка к реактору пристыковывают тигель 25, приоткрывают на 20-40% шиберную задвижку 15 и выгружают равномерно
прогретый остаток и образовавшийся металлокорд металлическим крючком через прочистной люк (на схеме не показан) на колосниковую решетку 18. Первичное разделение металлокорда и твердого остатка производят посредством закрепленного на колосниковой решетке 18 вибратора (на схеме не показан), включаемого дистанционно. Твердый остаток просыпается в тигель 25, а металлокорд выгружают в тигель 24 транспортировки металлокорда. Остаточный металлокорд, находящийся в твердом углеродистом остатке, в дальнейшем удаляется посредством магнитного сепаратора.