ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНЫЙ МОБИЛЬНЫЙ КОМПЛЕКС УТИЛИЗАЦИИ ОТРАБОТАННЫХ ДЕРЕВЯННЫХ ШПАЛ

Полезная модель может быть использована при утилизации отходов деревообрабатывающих предприятий, в частности для утилизации отработанных деревянных шпал (ОШД) методом пиролиза с полезным выходом активированного угля.
В настоящий момент существуют различные технологии термической утилизации ОДШ:
патент России №2087803 - недостатками технологии являются: отсутствие выхода полезных продуктов, стационарное размещение установки и потребность в большом количестве природного газа;
патент России №2346023 - недостатками являются: стационарное размещение установки, отсутствие газоочистных устройств, что приводит к загрязнению атмосферы дымовыми газами (продуктами горения) и отсутствие камеры активации угля, что снижает энергоэффективность процесса утилизации.
В настоящее время отработанные деревянные шпалы ОАО "РЖД" размещаются во временных складах, расположенных на значительном удалении от населенных пунктов, что вызывает необходимость транспортирования ОДШ к месту утилизации, либо строительство стационарных установок, расположенных вдали от населенных пунктов. Это приводит: 1) к удорожанию самого строительства; 2) необходимости доставки обслуживающего персонала от места жительства к месту работы.
Техническим результатом предлагаемой полезной модели является:
- утилизация ОДШ с получением полезных товарных продуктов:
а) активированного угля;
б) конденсированного продукта пиролиза (смеси каменноугольного масла и смол);
- снижение загрязнения атмосферного воздуха и количество отходов за счет глубокой очистки выбросов загрязняющих веществ и вторичного использования сырья, используемого для пропитки шпал.
Технический результат достигается тем, что энергоэффективный мобильный комплекс для утилизации отработанных деревянных шпал, включает камеру сушки измельченной шпальной массы, камеру пиролиза, топку, соединенную воздуховодом с камерой сушки, конденсатор и камеру для сбора конденсата пиролизных газов. Согласно полезной модели, комплекс, расположенный на железнодорожном вагоне-платформе, включает установку механической очистки поверхности шпал, рубильную машину для измельчения шпал, воздуховод с газоочистительной установкой, газовый ресивер, топочный экономайзер, камеру активации угля, с возможностью активации угля за счет перегретого в топочном экономайзере водяного пара, при этом, имеется возможность прогрева в камере пиролиза шпальной массы за счет тепла пиролизного газа, нагретого в топочном экономайзере, и отбора в качестве топлива в топке несконденсировавшейся части пиролизных газов, накопленных в газовом ресивере.
На рис.1 - мобильный комплекс утилизации отработанных деревянных шпал; на рис.2 - увеличенный вид ректора и систем сбора пиролизного газа, пиролизной жидкости и угля, установки активации угля и газоочистительной установки.
Стрелками показаны направления движения газа (жидкости).
Энергоэффективный мобильный комплекс для утилизации отработанных деревянных шпал содержит следующие основные элементы: установку механической очистки поверхности шпал (ОДШ) (1); рубильную машину для измельчения шпал (2), камеру сушки измельченной шпальной массы (3); транспортер (4); камеру пиролиза (реактор) (5); конденсатор (6); радиатор (7); газовый ресивер (8); емкость с водой (9); топку (10), соединенную воздуховодом с камерой сушки (3); топочный экономайзер (11); камеру для сбора конденсата пиролизных газов (12); газоочистную установку (13); измельчительную установку (14); камеру активации угля (15); газораспределительное устройство (16); воздуховод (17), расположенный между топкой (10) и камерой сушки (3).
Процесс утилизации ОДШ является периодическим и происходит следующим образом: шпалы подаются в установку механической очистки (1), где происходит очистка поверхности шпалы от грунта и минерального налета. Затем шпалы перемещаются в рубильную машину (2), в которой происходит их измельчение. Измельченная шпальная масса подается далее в камеру сушки измельченной шпальной массы (3), в которой происходит процесс ее сушки за счет теплоты топочных газов. Из камеры сушки (3) посредством транспортера (4) высушенная шпальная масса поступает в камеру пиролиза (5), в которой и осуществляется процесс пиролиза.
Процесс пиролиза в камере пиролиза (5) проходит в две стадии:
1. Первоначальный нагрев. На этой стадии поступающие из газового ресивера (8) газы нагреваются в топочном экономайзере (11), подаются в камеру пиролиза (5) и начинают прогревать шпальную массу, до тех пор, пока температура в камере пиролиза (5) не достигнет 150÷200°С и не начнется карбонизация сырья, газораспределительное устройство (16) подает газы, выходящие из камеры пиролиза (5) непосредственно в топочный экономайзер (11), где газы повторно нагреваются и снова подаются в камеру пиролиза (5). В качестве топлива в топке (10) используются также пиролизные газы, поступающие в горелочное устройство топки из газового ресивера (8) по независимому трубопроводу с запорно-регулирующей арматурой.
2. Процесс пиролиза. Когда температура в камере пиролиза (5) достигает 150÷200°С и начинается выделение пиролизных газов из сырья, газораспределительное устройство (16) начинает подавать пиролизные газы в конденсатор (6), в котором за счет теплообмена с проточной водой, охлаждаемой в радиаторе (7), происходит их конденсация. Полученный таким образом дистиллят стекает в камеру для сбора конденсата (12). Несконденсировавшаяся (газообразная) компонента пиролизных газов с помощью компрессора подается в газовый ресивер (8), в котором находится под давлением. Часть пиролизных газов из газового ресивера (8) используется в качестве топлива в топке (10). Топочные газы после очистки в газоочистной установке (13) подаются в камеру сушки (3) в качестве сушильного агента. Другая часть газа из газового ресивера (8) подается в топочный экономайзер (11), после нагревания в котором поступает в камеру пиролиза (5), обеспечивая прогрев шпальной массы.
По окончании процесса пиролиза твердый остаток (уголь), извлекается из реактора, измельчается в измельчительной установке (14) и подается в камеру активации угля (15). Активация угля осуществляется перегретым в топочном экономайзере (11) водяным паром.
Отходы механической обработки поверхности шпал, загрязненные нефтепродуктами, также методом пиролиза термически обезвреживаются в камере пиролиза (5) и подлежат захоронению на полигонах ТБО.
Электроснабжение мобильного комплекса осуществляется от дизель-генератора (на рисунке 1 не показан), либо - от стационарной электросети.
Предлагаемый комплекс предназначен для размещения на запасных железнодорожных путях непосредственно в местах складирования ОДШ, что позволяет:
1) снизить затраты на перевозку ОДШ к месту их утилизации, за счет размещения на базе железнодорожного вагона-платформы комплекса утилизации ОДШ, систем сбора пиролизного газа, пиролизной жидкости (конденсата) и твердого остатка (угля), установки активации угля и газоочистных устройств;
2) повысить экологическую безопасность комплекса за счет применения современных газоочистных устройств и его расположением вдали от мест проживания населения;
3) реализовать энергоэффективное и экологичное решение проблемы утилизации ОДШ;
4) благодаря своей мобильности утилизировать большое количество отработанных шпал, размещенных в удаленных местах временного хранения на территории России.