УСТАНОВКА ДЛЯ ПЕРЕРАБОТКИ ОРГАНИЧЕСКОЙ ЧАСТИ БЫТОВЫХ И ПРОМЫШЛЕННЫХ ОТХОДОВ

Установка предназначена для переработки органической части бытовых и промышленных отходов, может быть использована в коммунальном хозяйстве и для решения частных экологических задач. Способ переработки предусматривает термическое разложение органической части отходов в среде перегретого водяного пара при температуре 250-600°С и давлении до 0,07 МПа. В результате деструкции органических отходов образуются: 1. газообразные углеводороды, 2. широкая фракция жидких углеводородов с пределами кипения 45-380°С, 3. углистого твердого остатка. Установка позволяет отделить органическую часть отходов, растительного, животного и синтетического происхождения, от общего объема, содержащего металлы, стекло, камни и т.д., при этом значительно уменьшить объемную величину отходов захоронения, получив в твердом остатке экологически чистый дезинфицированный продукт.
Установка относится к технологии переработки органических соединений природного и синтетического происхождения и может быть использована для решения коммунальных и экологических задач.
Известен способ переработки органических отходов с получением жидкого и газообразного топлива, твердую фазу обрабатывают водяным паром с получением окиси углерода и водорода (Алексеев Г.М., Петров В.Н. Индустриальные методы санитарной очистки городов, Л., Стройиздат, 1983, стр.14-15).
Недостаток этого способа высокий расход энергии, так как температура пиролиза составляет 1500°С, и при этом выделяется большое количество вредных отходов.
Известен способ термохимической переработки органического сырья в топливные компоненты и установка для его осуществления, патент РФ №2275416, процесс периодического действия проводят в присутствии катализатора с использованием газа содержащего углеводородные компоненты, который используется в качестве теплоносителя. Эта установка выбрана нами в качестве прототипа. Установка для термохимической переработки органического сырья в топливные компоненты, содержащая средство для загрузки сырья, реактор для термохимической переработки, устройство для подготовки газообразного теплоносителя и устройство ввода газообразного теплоносителя в реактор, систему разделения парогазовой смеси, средство для выгрузки углистого твердого остатка, по нашему мнению имеет следующие недостатки: 1. периодичность действия значительно снижает производительность, 2. теплоноситель дорог и повышается пожароопасность, 3 применение катализатора усложняет и удорожает процесс.
Задача, поставленная авторами, заключалась в разработке экономически рациональной технологии деструкции органической части бытовых и промышленных отходов. С этой целью был использован метод высокотемпературного термолиза органических соединений перегретым водяным паром при давлении не выше 0.07 МПа.
Расчетным путем установлено, что общие количество тепла необходимое для разложения органических отходов составляет порядка 120-150 кДж/кг. Исходя из этого, а так же учитывая полученные экспериментальные данные, было установлено, что значительные потери тепла в технологическом процессе термической переработки органических отходов теряется при охлаждении до 100-150°С твердых продуктов деструкции т.е. углистого твердого остатка, при
охлаждении и конденсации газообразных продуктов деструкции, а так же при передачи тепла от источника до реактора. Переработку органических бытовых и промышленных отходов проводят при температурном воздействии на них источником инфракрасного излучения в среде циркулирующего со скоростью 0,01-3,5 м.куб./мин. потока водяного пара и/или газа с получением углистого твердого остатка, жидкой и газообразной фракции переработанных органических отходов и остатков неорганической части отходов. Водяной пар и/или газ нагревается в конвекторе-пароперегревателе, расположенном непосредственно внутри реактора. Установка для термохимической переработки органического сырья в топливные компоненты (Фигура 1) содержит средство для загрузки сырья (1), реактор для термохимической переработки (2), устройство для подготовки газообразного теплоносителя (3), систему разделения парогазовой смеси(4), средство выгрузки углистого твердого остатка и неорганической части отходов(5), конвейер перемещения отходов в реакторе (6), источник инфракрасного излучения (7), устройство разделения твердого остатка(8). Переработку органической части бытовых и промышленных отходов осуществляют путем прямого термического воздействия на них источником инфракрасного излучения, расположенным внутри реактора, в среде циркулирующего со скоростью 0,01-3,5 м.куб./мин. потока водяного пара и/или газа. Ввод, вывод и перемещение отходов в реакторе производится конвейерным способом в непрерывном режиме. Внутри теплоизолированного реактора (2) расположен источник инфракрасного излучения (7), а на расстоянии 30-1000 мм. от источника излучения смонтирован трубопровод пароререгревателя, в котором соотношение диаметров входного D1 и выходного D2 отверстий изменяются в пределах D1/D2=1/1,1-1/10». Диаметр трубы плавно увеличивается по всей длине трубопровода от входа в реактор к его
концевой части, это позволяет при практически атмосферном давлении получить водяной пар и/или газ с температурой до 600°С.
Перерабатываемые отходы, перемещающиеся по решетчатому конвейеру 6, загружаются и выгружаются из реактора через устройства(1,5), конструкция которых обеспечивает герметичность и недопущение контакта реакционной массы с кислородом воздуха. Реактор (2), выполнен в виде термоизолированной реторты из нержавеющей стали, снабжен термометром (10) и манометром (9). В качестве источника инфракрасного излучения применяется труба из нержавеющей или жаропрочной стали с расположенной внутри горелкой, или электронагревательные элементы. Установка имеет устройство разделения твердого остатка переработки отходов и устройство ввода адсорбента и/или катализатора в парогазовую смесь выходящую из реактора(11).
Работа установки иллюстрируется следующим примером.
Бытовые отходы 150 кг. равномерно загрузили через устройство снабженное герметичной буферной камерой-дозатором с продувкой подогретым инертным газом которые потом поступают на желоб решетчатого конвейера (6). Включают горелку источника инфракрасного излучения (7), к которой подведен трубопровод природного газа, и подают в конвектор-пароперегреватель (3) водяной пар, поступающий по трубопроводу из котельной с давлением 0,03 МПа. При температуре в реакторе 300°С включают привод конвейера и устройство подачи активированного угля (11). Давление и температура в реакторе контролируется смонтированными на реакторе манометром (9) и термометром (10), регулировка заданных параметров (давление не выше 0,07 мпА, температура 250-580°С) производится подачей пара в пароперегреватель (3) и подачей природного газа поступающего в горелку. Углеводородные продукты деструкции, образующиеся в процессе реакции, выводятся в парогазовой фазе в систему
разделения паро-газовой смеси(4). Извлекают твердый продукт переработки бытовых отходов состоящий из углистого твердого остатка и неорганической части отходов через средство выгрузки(5) снабженное буферной камерой с продувкой холодным инертным газом. Охлажденные компоненты отходов разделяются, для их дальнейшего использования, в устройстве (8) на фракции: углистый остаток, металл, стекло, камень.
Объем загруженного в установку бытового мусора составлял 2,4 м.куб., объем выгруженного твердого остатка составлял 0,42 м. куб..
Состав и выход продуктов деструкции органической части бытовых отходов составил в % масс.:
1. Углеводородный газ
3-10%
2. Углеводородная фракция 65-180°С
12-20%
3. Углеводородная фракция 180-360°С
16-30%
4. Углистый твердый остаток
20-40%
6. Потери
5-10%
Предлагаемая установка для переработки органической части бытовых и промышленных отходов имеет следующие преимущества:
1. рациональное использование в технологии масса-теплообменных процессов позволило снизить удельные энергозатраты на единицу готовой продукции, 2. замкнутый цикл процесса позволяет сократить вредные выбросы в атмосферу, 3. использование водяного пара значительно увеличивает пожаробезопасность и взрывобезопасность, 4. простота и технологичность конструкции реактора, 5. твердый остаток переработки отходов экологически безопасен, 6. использование в процессе полученных углеводородов в качестве энергоносителей снижает расходы на переработку.