УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТЕРМОХИМИЧЕСКОЙ ПЕРЕРАБОТКИ ТВЕРДЫХ ОРГАНИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ

Полезная модель относится к области техники машиностроения, а более конкретно к области переработки твердых веществ полимерного строения, получения энергии и различных видов топлива.
Известно устройство, у которого в топочной камере, вращающейся вокруг своей продольной оси, параллельно расположено множество нагревательных труб, которые обтекаются топочным газом, чтобы нагреть твердый материал. Внутри труб выполнены завихрительные кольца и вытесняющие тела [патент РФ №2138535 МПК С10В 53/02, F27B 7/34 опубл. 27.09.1997 г. «Топочная камера для твердого материала»].
Недостатком данного устройства является громоздкость, сложность, наличие газообразного теплоносителя, низкая энергетическая эффективность.
Известно также устройство, у которого камера переработки выполнена в виде двух коаксиальных барабанов и имеет на внешней поверхности внутреннего барабана выступ переменной высоты в виде спирали таким образом, что вершина выступа по всей его длине касается внутренней поверхности внешнего барабана, в стенке внутреннего барабана имеется множество сквозных отверстий для выхода газифицированных продуктов в его внутреннюю полость, сообщающуюся с патрубком вывода газифицированных продуктов [патент РФ №2242677 МПК F23G 5/027, С10В 53/006 опубл. 20.12.2004 г. «Способ и устройство для термохимической переработки твердых органических материалов» авторы Ерхов М.В., Стребков Д.С. и др.].
Данное техническое решение выбрано в качестве прототипа.
Техническим результатом является повышение выхода газифицированного продукта за счет увеличения переработки твердых органических материалов.
Технический результат достигается тем, что в устройство для термохимической переработки твердых органических материалов, содержащее бункер загрузки, камеру переработки с нагревателем, выполненную в виде коаксиальных барабанов, вставленных один в другой, внешний неподвижный и внутренний в форме усеченного конуса, расширяющегося книзу, устройства загрузки органического вещества и выгрузки твердого остатка, патрубки ввода органического вещества и выхода газифицированных продуктов и твердого остатка и устройство конденсации, в данном устройстве внешний барабан выполнен разъемным с крышкой и дополнительными патрубками для подсоединения второго бункера загрузки и придонных для вывода твердого осадка, а его днище выполнено из двух коаксиально концентрических частей, внутренний барабан в форме усеченного конуса расширяющегося книзу жестко закреплен на пилонах к крышке верхнего барабана, выполнен разъемным со съемным днищем и внутри установлен нагреватель, а дополнительно между внутренним и внешним барабанами установлен цилиндрический средний барабан с наружной и внутренней стенками со множеством сквозных отверстий в стенках, образуя вторую загрузочную камеру, и жестко закреплен к внутренней концентрической части днища, которое со стенками неподвижного барабана образует патрубки выгрузки твердого остатка, и вращается на цилиндрических опорах вокруг вертикальной оси, а на внешней поверхности наружной стенки и внутренней поверхности внутренней стенки среднего барабана выполнены спиральные выступы, их вершины по всей высоте среднего барабана касаются внутренней поверхности внешнего барабана и наружной поверхности внутреннего барабана усеченной формы.
На фиг.1 показана схема устройства для термохимической переработки твердого органического вещества с двумя камерами переработки и несколькими патрубками для вывода различных фракций газифицированных продуктов в конденсатор.
Устройство, изображенное на фиг.1, содержит два бункера загрузки 1 и 2, две камеры переработки 3 и 4, а также устройство конденсации 5. В состав первой камеры переработки входят устройство загрузки органического вещества 6, патрубок загрузки органического сырья 7, нагреватель 8, неподвижный барабан 9, имеющий крышку 10, вращающийся барабан 11, жестко закрепленный на цилиндрических опорах 12 к устройству выгрузки твердого осадка 13, патрубок выгрузки твердого осадка 14, патрубок вывода газифицированных продуктов 15. В состав второй камеры переработки входят устройство загрузки органического вещества 16, патрубок загрузки органического сырья 17, нагреватель 18. расположенный во внутренней полости неподвижного барабана 19. имеющего съемное днище 20 и закрепленного на пилонах 21 к крышке 10, вращающийся барабан 11. устройство выгрузки твердого осадка 13, патрубок вывода газифицированных продуктов 15. Средний вращающийся вокруг оси барабан имеет форму цилиндра. На его внешней и внутренней поверхности имеются спиральные выступы 22 и 23, высота которых уменьшается в направлении с верху вниз таким образом, что вершина выступа по всей его длине касается внутренней поверхности внешнего барабана и наружной поверхности внутреннего барабана, образуя два канала переменного сечения 24 и 25, при этом средней барабан выполнен двустенным с кольцевой полостью внутри 26, а в его стенке имеется множество сквозных отверстий 27 для выхода газифицированных продуктов в его внутреннюю кольцевую полость 26.
Устройство работает следующим образом.
Твердое органическое сырье из бункера 1 с помощью устройства загрузки 6 подается через патрубок 7 в спиральный канал переменного сечения 24, образованный спиральным выступом 22 и стенками барабанов 9 и 11. Параллельно этому процессу органическое сырье из бункера 2 с помощью устройства загрузки 16 подается через патрубок 17 в спиральный канал переменного сечения 25, образованный спиральным выступом 23 и стенками барабанов 11 и 19. В спиральных сужающихся каналах 24 и 25 с помощью нагревателей соответственно 8 и 18 поддерживается температура в диапазоне 400-750°С требуемая для термической деструкции твердого органического вещества и выделения парогазовой компоненты продуктов деструкции. Вращение внутреннего барабана осуществляется таким образом, что твердое органическое вещество захватывается в спиральные каналы и транспортируется вдоль них в направлении уменьшения сечения каналов. При этом происходит нагрев органического вещества при его одновременном сжатии. За счет уплотнения органического вещества по мере сжатия обеспечивается хороший тепловой контакт с нагретыми стенками канала и перенос тепла внутрь слоя органического вещества. Газифицированные продукты переработки через отверстия 27 поступают во внутреннюю кольцевую полость 26 вращающегося барабана 11 и через патрубок 15 выводятся в конденсатор 5. Остаток твердого органического вещества не перешедший в парогазовое состояние, выйдя из спиральных каналов, попадает в устройство выгрузки твердого остатка 13 и через патрубок 14 выводится из камеры переработки 3 и 4. Температура стенок каналов и органического вещества, а также скорость вращения барабана, и соответственно скорость транспорта твердого органического вещества вдоль сужающихся каналов, подбирается таким образом, чтобы обеспечить требуемое соотношение количества твердого остатка и газифицированных продуктов, выводимых в конденсатор.
Предлагаемая конструкция устройства для термохимической переработки твердых органических материалов полимерного строения для повышенного получения энергии и различных видов топлив, позволяет использование различных отходов полимерного строения, улучшает экологическую обстановку.