индукционно-газовая установка для высокотемпературной переработки твердых отходов

Формула изобретения

Установка для высокотемпературной переработки твердых отходов без доступа воздуха, содержащая реактор, выполненный в виде вертикального теплоизолированного корпуса с установленными соосно с ним нагревателем и камерой сжигания газа переработки со средствами его очистки, средствами загрузки и лопастного ворошения сырья, выгрузки коксозольного остатка, отличающаяся тем, что установка снабжена обогревательной камерой в виде гладкой рубашки с, по меньшей мере, одной форсункой и патрубком для выхода продуктов горения, охватывающей корпус в его средней части, средством нагнетания газов переработки в обогревательную камеру на сжигание, при этом нижняя часть реактора выполнена цилиндрической формы из тугоплавкого токопроводного материала, например карбида кремния, и заключена в индукционный нагреватель с теплоизоляционной прослойкой, а в корпус установлены приборы контроля и управления.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к конструкциям установок для высокотемпературной переработки твердых отводов без доступа воздуха и может быть использовано в химической, нефтехимической промышленности, в жилищно-коммунальном хозяйстве, в переработке использованных тары и упаковки.

Известно устройство для утилизации твердых отходов, содержащее вертикальную камеру газификации, средства для подачи сырья и выгрузки твердого остатка, расположенную внутри камеры газификации вертикальную трубу для вывода газообразных продуктов, средство для подачи в камеру газифицирующего агента, выполненное в виде Г-образного подвижного канала с запорным элементом на входном участке, и расположенную снаружи камеры газификации обогревательную камеру со средствами для подачи топлива, воздуха и вывода продуктов сжигания [1].

Недостатком данного изобретения является невозможность использования газообразных продуктов переработки в самой установке, отсутствие рыхления и перемешивания сырья в камере газификации, что ухудшает теплообмен и увеличивает время переработки.

Известен реактор, содержащий охлаждаемый корпус, днище, крышку, снабженный электродами для образования электрической дуги как источника теплоты активатор в виде лопастного колеса для создания эффекта псевдоожиженного слоя и средства охлаждения, очистки и отвода газов переработки [2].

Недостатком данного изобретения является периодичность работы, отсутствие предварительных подсушки и подогрева сырья, а также использования горючих газов переработки для собственного обогрева.

Известна высокотемпературная индукционная печь, содержащая индуктор, холодный тигель, в котором коаксиально установлен отделенный теплоизоляционным слоем внутренний тигель, изготовленный из карбида кремния и снабженный изготовленными из того же материала верхней и нижней крышками с отверстиями [3].

Недостатком данного изобретения является отсутствие средств загрузки сырья и разгрузки печи, рыхления и перемешивания сырья в процессе его переработки, а также использования горючих газов переработки для обогрева сырья.

Наиболее близкими по технической сущности предлагаемому изобретению является аппарат, принятый в качестве прототипа, для термообработки материалов, включающий вертикальный корпус с последовательно установленными соосно с ним нагревателями, соленоидами и охлаждающей рубашкой, разгрузочное устройство и ворошитель, жалюзивные решетки, размещенные под нагревателями, заключенные в коаксиально расположенные коллекторы и соединенные обратными клапанами в виде камер с газораспределительными решетками с зернистым материалом с камерами сгорания, а ворошитель установлен под соленоидом и выполнен в виде ферромагнитных стержней с размещенными под ними теплообменными пластинами, установленными радиально [4].

Недостатком данного изобретения является сложность и громоздкость конструкции, большая тепловая инерционность, обуславливаемая электронагревателями, неустойчивость питания вторичным газом ввиду отсутствия средства для его нагнетания в камеры сгорания.

Задача изобретения заключается в повышении эффективности ведения процесса и использования энергии, снижении размеров и металлоемкости установки.

Поставленная задача решается тем, что установка для переработки твердых отходов без доступа воздуха, содержащая реактор, выполненный в виде вертикального теплоизолированного корпуса с установленными соосно с ним нагревателем и камерой сжигания газа переработки со средством его очистки, снабженный лопастным ворошителем, средствами загрузки сырья и выгрузки коксозольного остатка, в новом решении снабжена обогревательной камерой в виде гладкой рубашка с, по меньшей мере, одной форсункой и патрубком для выхода продуктов горения, охватывающей корпус в его средней части, средством нагнетания газов переработки в обогревательную камеру на сжигание, при этом часть реактора выполнена цилиндрической формы из тугоплавкого электропроводного материала, например карбида кремния, и заключена в индукционный нагреватель с теплоизоляционной прокладкой, а в корпусе установлены приборы контроля и управления.

На чертеже показана конструктивная схема установки. Она содержит реактор, выполненный в виде вертикального корпуса 1, покрытого тепловой изоляцией 2 и снабженного средством загрузки 3, ворошителем сырья 4, штуцером 5 для выхода газов переработки, нагревательным тиглем 6, выполненным из тугоплавкого электропроводного материала, например из карбида кремния, и охватываемым индукатором 7 через теплоизоляционную прокладку 8, днищем 9, служащим одновременно средством разгрузки, обогревательной камерой 10, изготовленной в форме гладкой рубашки 11 со штуцером для выхода продуктов горения топлива, а также средствами контроля за ведением процесса: манометром 12, термопарами 13, предохранительным клапаном 14. Установка содержит также средство осушки и очистки газов переработки 15, средство его нагнетания 16, горелочное устройство 17 и, по крайней мере, одну форсунку 18.

Установка работает следующим образом: исходное сырье помещается в загрузочное устройство 3 (его конструкция не рассматривается в настоящей заявке), в котором оно уплотняется и выдавливается в реактор 1, где подвергается разрыхлению лопастным ворошителем 4, приводимым в движение от собственного привода (на чертеже не показан), и попадает во взвешенном состоянии в тигель 6, где требуемая температура достигается путем нагревания стенки этого тигля от индуктора 7. Перед попаданием в нижнюю горячую зону реактора сырье подогревается предварительно в верхней и средней по высоте частях реактора газами переработки, которые движутся вверх к выходному патрубку 5. Далее этот газ проходит средство его осушки и очистки 15, нагнетается средством 16 и направляется в горелочное устройство 17, где поджигается и выходит через, по крайней мере, одну форсунку 18 в обогревательную камеру 10. Газ переработки образуется при пиролизном (без доступа воздуха) разложении твердых бытовых отходов в тигле реактора, где температура достигает 1500 1800°С, и содержит горючие углеводородные компоненты, окись и двуокись углерода, азот и водород. Теплота сгорания газа переработки в обогревательной камере 10 используется для предварительных подсушки и подогрева сырья, поступающего из загрузочного устройства 3 и разрыхляемого ворошителем 4.

Возможные коксозольные остатки выводятся из реактора с помощью средством средства разгрузки 10.

Предлагаемая установка позволяет перерабатывать твердые отходы, содержащие углеводородные компоненты (резину, бумагу, картон, древесину, органические примеси и пр.), при средней и высокой температуре (500° 2000°С) без доступа воздуха, т.е. перерабатывать такое сырье в режиме пиролиза с образованием горючего газа, возвращаемого для получения теплоты в самой установке, обеспечив тем самым экономию энергии в целом при переработке твердых отходов и снижение металлоемкости конструкции.

Использованные источники

1. Пат. RU № 2081372, М., кл.6 F23G 5/027, 1997.

2. Пат. RU № 2277203, М.

3. Пат. RU № 2095714, М., кл.6 F27D 11/06, 1997.

4. Пат. RU № 1817517, М., кл.6 F23G 5/10, 1996.