RU2477819C2 - Rotor furnace for pyrolysis of solid domestic wastes - Google Patents
Rotor furnace for pyrolysis of solid domestic wastes Download PDFInfo
- Publication number
- RU2477819C2 RU2477819C2 RU2011105622/03A RU2011105622A RU2477819C2 RU 2477819 C2 RU2477819 C2 RU 2477819C2 RU 2011105622/03 A RU2011105622/03 A RU 2011105622/03A RU 2011105622 A RU2011105622 A RU 2011105622A RU 2477819 C2 RU2477819 C2 RU 2477819C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- waste
- pyrolysis
- furnace
- pyrolysis chamber
- rotation
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Gasification And Melting Of Waste (AREA)
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области утилизации и переработки твердых бытовых отходов (ТБО), их обезвреживания и вторичного использования продуктов переработки, точнее - к устройствам для утилизации отходов методом термохимического пиролиза.The invention relates to the field of disposal and processing of solid household waste (MSW), their disposal and recycling of processed products, more specifically, to devices for waste disposal by thermochemical pyrolysis.
Кроме твердых бытовых отходов перерабатываемыми материалами могут являться медицинские, промышленные и производственные отходы, включая пластики, краски, ветошь, древесные опилки и т.д.; отходы очистных городских станций и другие материалы.In addition to municipal solid waste, recyclable materials may include medical, industrial and industrial waste, including plastics, paints, rags, sawdust, etc .; city sewage treatment plants waste and other materials.
Известны контейнерные устройства для пиролиза твердых бытовых и медицинских отходов, разработанные многими зарубежными и отечественными фирмами - ATI INCINERATEURS MULLER (Франция), ЗАО «ТУРМАЛИН» (Россия), ООО Ин-Тех-Синтез (Россия) и другие [1-2]. Установки, называемые инсинераторами, как правило, состоят из камеры пиролитического сжигания ТБО, камеры дожигания пиролизных синтез-газов, вентилятора для подачи воздуха в горелки, системы очистки отходящих газов, рекуператора для утилизации выделяющегося тепла, емкости для жидкого дизельного топлива, системы управления процессом переработки ТБО и т.д.Known container devices for the pyrolysis of solid household and medical waste developed by many foreign and domestic companies - ATI INCINERATEURS MULLER (France), CJSC TURMALIN (Russia), LLC In-Tech-Synthesis (Russia) and others [1-2]. Installations called incinerators usually consist of a pyrolytic solid waste chamber, a pyrolysis synthesis gas afterburner, a fan for supplying air to the burners, an exhaust gas treatment system, a recuperator for utilizing the generated heat, a tank for liquid diesel fuel, and a process control system MSW, etc.
Недостатками контейнерных устройств для пиролиза отходов являются периодичность процесса, низкая производительность (от 5 до 100 кг/ч), большая трудоемкость погрузочно-разгрузочных работ, необходимость использования для проведения процесса пиролиза дорогостоящего дизельного топлива и т.д.The disadvantages of container devices for waste pyrolysis are the frequency of the process, low productivity (from 5 to 100 kg / h), the high complexity of loading and unloading, the need to use expensive diesel fuel for the pyrolysis process, etc.
Известно также контейнерное устройство для пиролиза твердых бытовых отходов [3], не чувствительных к нагреву микроволновым излучением. Устройство представляет собой реактор, оборудованный микроволновым генератором для получения микроволнового излучения. В реакторе размещается пиролизная камера. Перед пиролизом ТБО на дно пиролизной камеры помещают порошкообразный материал, содержащий углерод, после чего на слой порошка загружают отходы.Also known is a container device for the pyrolysis of municipal solid waste [3], not sensitive to heating by microwave radiation. The device is a reactor equipped with a microwave generator for receiving microwave radiation. The pyrolysis chamber is located in the reactor. Before the solid waste pyrolysis, a powdery material containing carbon is placed at the bottom of the pyrolysis chamber, after which waste is loaded onto the powder layer.
После включения генератора порошкообразный материал разогревается за счет индукционных токов до температуры около 400°С. При этом отходы возгораются и начинается процесс их пиролиза, который развивается за счет экзотермических реакций и дополнительного тепла раскаленного слоя порошкообразного материала. Устройство имеет недостатки, аналогичные вышеупомянутым инсинераторам.After turning on the generator, the powdery material is heated by induction currents to a temperature of about 400 ° C. At the same time, the waste products ignite and the process of pyrolysis begins, which develops due to exothermic reactions and additional heat of the red-hot layer of powder material. The device has disadvantages similar to the aforementioned incinerators.
Известны вращающиеся (роторные) газовые печи для утилизации и плавки металлических отходов, чугунной и стальной стружки [4]. Вращающаяся печь представляет собой футерованный цилиндрический корпус. На одном торце смонтированы горелки, на другом - устройство для загрузки металлических отходов и патрубок вывода продуктов сгорания. Переплав металлических отходов производят под слоем защитного шлакового расплава. Недостатком известной печи является малая производительность и сложность технологического процесса.Known rotary (rotary) gas furnaces for the disposal and smelting of metal waste, pig-iron and steel shavings [4]. The rotary kiln is a lined cylindrical body. Burners are mounted on one end, on the other - a device for loading metal waste and a pipe for the output of combustion products. Remelting of metal waste is carried out under a layer of protective slag melt. A disadvantage of the known furnace is the low productivity and complexity of the process.
Известна роторная печь, используемая в пиролизных инсинераторах фирмы ATI INCINERATEURS MULLER (Франция) производительностью 600-3000 кг/ч [5]. Роторная печь содержит полый футерованный цилиндрический корпус, привод для его вращения, узел сжигания топлива с горелками, устройство для подачи отходов в печь, патрубок отвода продуктов сгорания топлива, патрубок отвода образующегося при переработке отходов синтез-газа и патрубок выдачи остатков переработки отходов. Тепловая мощность печи находится в пределах 2500-12000 кВт/ч.Known rotary kiln used in pyrolysis incinerators of the company ATI INCINERATEURS MULLER (France) with a productivity of 600-3000 kg / h [5]. The rotary kiln contains a hollow lined cylindrical body, a drive for rotating it, a fuel combustion unit with burners, a device for supplying waste to the furnace, a branch pipe for removing the products of combustion of fuel, a branch pipe for removing the synthesis gas generated during the processing of waste, and a branch pipe for issuing waste processing residues. The thermal power of the furnace is in the range of 2500-12000 kW / h.
Роторная печь обеспечивает полное сжигание отходов, обезвреживание всех видов инфицированных отходов при температуре 1100-1200°С. Производительность печи в десятки раз выше производительности контейнерных инсинераторов. При этом обеспечивается непрерывность процесса переработки ТБО.A rotary kiln provides complete waste incineration, neutralization of all types of infected waste at a temperature of 1100-1200 ° C. The productivity of the furnace is ten times higher than the productivity of container incinerators. This ensures the continuity of the processing of solid waste.
Роторная печь служит для полного сжигания перерабатываемых отходов, для чего используется горелка, установленная в месте подачи отходов в печь. Печь в отличие от контейнерного способа не снабжена пиролизной камерой, где без доступа кислорода воздуха производился бы пиролиз отходов и разложение вредных веществ на безвредные составляющие, что является недостатком конструкции роторной печи и установки в целом, так как сжигание отходов не дает эффективного результата уничтожения по следующим причинам:The rotary kiln serves for the complete combustion of the processed waste, for which a burner is used, which is installed at the place where the waste is fed into the kiln. The furnace, unlike the container method, is not equipped with a pyrolysis chamber, where without the access of oxygen from the air, the pyrolysis of waste and the decomposition of harmful substances into harmless components would be carried out, which is a drawback of the design of the rotary kiln and the installation as a whole, since the burning of waste does not give an effective destruction result according to the following reasons:
- вредные и опасные вещества не разлагаются, не деструктурируются в менее опасные, а переходят в газообразную фазу;- harmful and hazardous substances do not decompose, do not decompose into less hazardous substances, but pass into the gaseous phase;
- при сжигании отходов могут образовываться новые вредные соединения, например диоксины, фураны и другие;- when burning waste, new harmful compounds can form, for example, dioxins, furans and others;
- продукты сгорания отходов, как правило, являются негорючими, в связи с чем не могут быть использованы как альтернативное топливо.- waste combustion products, as a rule, are non-combustible, and therefore cannot be used as alternative fuel.
Наиболее близким по технической сущности является роторная печь по патенту на полезную модель RU №75711 U1 «Технологическая схема установки для термического обезвреживания промышленных нефтесодержащих и твердых бытовых отходов» [6]. Известная роторная печь содержит полый вращающийся цилиндрический барабан (футерованный корпус) и соосно установленную внутри корпуса цилиндрическую реторту (камеру пиролиза отходов). Корпус печи и камера пиролиза жестко соединены между собой. Между корпусом и камерой пиролиза образуется кольцевой зазор. Печь наклонена к линии горизонта и содержит привод для вращения корпуса, узел сжигания синтез-газа, устройство для подачи отходов в печь, патрубки отвода образующегося синтез-газа, продуктов сгорания технологического топлива и выдачи продуктов переработки. Технологическим топливом печи является синтез-газ, образующийся при пиролизе ТБО.The closest in technical essence is a rotary kiln according to the patent for utility model RU No. 75711 U1 "Technological scheme of the installation for thermal neutralization of industrial oil-containing and solid household waste" [6]. The known rotary kiln contains a hollow rotating cylindrical drum (lined housing) and a cylindrical retort coaxially mounted inside the housing (waste pyrolysis chamber). The furnace body and the pyrolysis chamber are rigidly interconnected. An annular gap is formed between the body and the pyrolysis chamber. The furnace is inclined to the horizon and contains a drive for rotating the housing, a syngas combustion unit, a device for supplying waste to the furnace, pipes for the discharge of the resulting synthesis gas, combustion products of the process fuel and the delivery of processed products. The technological fuel of the furnace is the synthesis gas generated during the pyrolysis of solid waste.
Процесс переработки отходов в известной печи производят следующим образом. В камеру пиролиза шнеком подают отходы в измельченном виде. С другой стороны печи в кольцевой зазор между камерой пиролиза и футеровкой корпуса подают продукты сгорания синтез-газа с температурой 1100-1200°С, которые разогревают стенки камеры пиролиза до температуры 500-550°С. При этой температуре в камере осуществляется процесс пиролиза отходов.The waste recycling process in the known furnace is as follows. Shredded waste is fed into the pyrolysis chamber by a screw. On the other hand, in the annular gap between the pyrolysis chamber and the lining of the casing, combustion products of synthesis gas with a temperature of 1100-1200 ° C are fed, which heat the walls of the pyrolysis chamber to a temperature of 500-550 ° C. At this temperature, the pyrolysis of waste is carried out in the chamber.
В конце камеры пиролиза производят выдачу продуктов переработки и синтез-газа, который направляют на дожигание и очистку. Продукты сгорания синтез-газа после дожигания направляют в кольцевой зазор для отопления печи и камеры пиролиза. Ввод продуктов сгорания в вышеупомянутый кольцевой зазор осуществляется по патрубку в верхнюю часть боковой поверхности цилиндрического корпуса. Процесс переработки отходов проходит в противотоке отходов и продуктов сгорания синтез-газа в осевом направлении.At the end of the pyrolysis chamber, the products of processing and synthesis gas are dispensed, which are sent for afterburning and purification. The products of combustion of the synthesis gas after afterburning are sent to the annular gap for heating the furnace and the pyrolysis chamber. The introduction of combustion products into the aforementioned annular gap is carried out through a pipe in the upper part of the side surface of the cylindrical body. The waste recycling process takes place in the counterflow of waste and combustion products of synthesis gas in the axial direction.
Существенным недостатком известной печи является нерациональное расположение патрубка ввода продуктов сгорания в печь. Во-первых, из-за верхнего одностороннего расположения газоподводящего патрубка не обеспечивается равномерный разогрев всей поверхности футеровки печи и камеры пиролиза по их длине и поперечному сечению; во-вторых, расположение патрубка на боковой поверхности вращающегося корпуса нерационально и нарушает герметизацию корпуса. Температура футеровки печи распределяется по длине неравномерно, в печи наблюдаются участки, где температура будет ниже температуры начала пиролиза отдельных компонентов отходов, что приведет к тому, что часть отходов не будет вовлечена в процесс термохимической обработки. Максимальная температура в печи будет наблюдаться в верхней части корпуса, что может привести к прогарам футеровки. В конечном итоге описанные обстоятельства приводят к снижению скорости нагрева отходов в камере пиролиза, скорости их термохимической обработки и снижению производительности печи.A significant disadvantage of the known furnace is the irrational arrangement of the pipe for introducing combustion products into the furnace. Firstly, due to the upper one-sided arrangement of the gas supply pipe, uniform heating of the entire surface of the furnace lining and the pyrolysis chamber along their length and cross section is not ensured; secondly, the location of the pipe on the side surface of the rotating housing is irrational and violates the sealing of the housing. The temperature of the furnace lining is not evenly distributed along the length; there are areas in the furnace where the temperature will be lower than the pyrolysis onset temperature of individual components of the waste, which will lead to the fact that some of the waste will not be involved in the process of thermochemical treatment. The maximum temperature in the furnace will be observed in the upper part of the body, which can lead to burnout of the lining. Ultimately, the described circumstances lead to a decrease in the rate of heating of the waste in the pyrolysis chamber, the speed of their thermochemical treatment, and a decrease in the productivity of the furnace.
Кроме того, вращение корпуса печи и камеры пиролиза в одном направлении и с одинаковой скоростью приводит к тому, что перерабатываемые отходы и горячие продукты сгорания технологического топлива в поперечном сечении перемещаются относительно друг друга в одном направлении. Характер движения продуктов сгорания вдоль печи является ламинарным. Отмеченные особенности не способствует интенсификации нагрева отходов и процесса их пиролиза. Как известно, теплообменные процессы наиболее интенсивно проходят в противотоке реагирующих фаз при турбулентном характере их взаимного перемещения.In addition, the rotation of the furnace body and the pyrolysis chamber in one direction and at the same speed leads to the fact that the processed waste and hot combustion products of the process fuel in the cross section move relative to each other in the same direction. The nature of the movement of combustion products along the furnace is laminar. The noted features do not contribute to the intensification of waste heating and the process of their pyrolysis. As is known, heat transfer processes most intensively take place in the countercurrent of reacting phases with the turbulent nature of their mutual movement.
Среди недостатков можно отметить также то, что температура пиролиза 500-550°С для некоторых видов отходов, например инфицированных медицинских отходов, является недостаточной для их безопасного уничтожения.Among the disadvantages, it can also be noted that the pyrolysis temperature of 500-550 ° C for some types of waste, such as infected medical waste, is insufficient for their safe disposal.
Предлагаемое изобретение направлено на разработку такой конструкции роторной печи, которая обеспечивала бы высокотемпературный и высокоскоростной пиролиз с глубокой деструкцией перерабатываемых отходов при более высокой производительности процесса и высокой экологической безопасности уничтожения отходов.The present invention is directed to the development of such a design of a rotary kiln, which would provide high-temperature and high-speed pyrolysis with deep destruction of recyclable waste at a higher process productivity and high environmental safety of waste disposal.
Задача решена тем, что в роторной печи для пиролиза твердых бытовых отходов, содержащей полый футерованный цилиндрический корпус, цилиндрическую камеру пиролиза отходов, установленную соосно с корпусом с обеспечением кольцевого зазора между ними; привод для вращения корпуса, узел сжигания технологического топлива с горелками, устройство для подачи отходов в печь, патрубки отвода образующегося при переработке отходов синтез-газа, продуктов сгорания топлива и выдачи твердых остатков переработки отходов, камера пиролиза снабжена автономным приводом вращения в направлении, противоположном вращению корпуса печи, при этом на наружной поверхности камеры пиролиза смонтированы лопатки, располагаемые по винтовой линии, вьющейся в направлении, противоположном направлению вращения упомянутой камеры, а горелки для сжигания топлива смонтированы по среднему диаметру кольцевого зазора между камерой пиролиза и корпусом печи. Кроме того, камера пиролиза и корпус печи выполнены с диаметрами, рассчитываемыми исходя из соотношения наружного диаметра камеры пиролиза dкп и внутреннего диаметра футеровки корпуса dф, равного dкп:dф=0,3…0,5.The problem is solved in that in a rotary kiln for the pyrolysis of municipal solid waste containing a hollow lined cylindrical body, a cylindrical waste pyrolysis chamber mounted coaxially with the body with an annular gap between them; a drive for rotating the housing, a unit for burning process fuel with burners, a device for feeding waste to the furnace, branch pipes for the discharge of synthesis gas generated during the processing of waste products, fuel combustion products and the delivery of solid residues from waste processing, the pyrolysis chamber is equipped with an independent rotation drive in the opposite direction to rotation the furnace body, while on the outer surface of the pyrolysis chamber mounted blades located along a helical line winding in a direction opposite to the direction of rotation of the mentioned removed chamber, and the burner for burning fuel mounted on the average diameter of the annular gap between the pyrolysis chamber and the furnace body. In addition, the pyrolysis chamber and the furnace body are made with diameters calculated on the basis of the ratio of the outer diameter of the pyrolysis chamber d kp and the inner diameter of the lining of the body d f equal to d kp : d f = 0.3 ... 0.5.
Предлагаемая роторная печь для пиролиза твердых бытовых отходов иллюстрируется чертежами. На фиг.1 изображена роторная печь в продольном и поперечном разрезах. На фиг.2 представлено распределение температур по длине печи. На фиг.3 показана технологическая схема переработки твердых бытовых отходов.The proposed rotary kiln for the pyrolysis of municipal solid waste is illustrated by drawings. Figure 1 shows a rotary kiln in longitudinal and transverse sections. Figure 2 presents the temperature distribution along the length of the furnace. Figure 3 shows the technological scheme of processing municipal solid waste.
Роторная печь состоит их полого цилиндрического корпуса 1, внутренняя часть которого футерована огнеупорным кирпичом 2. На внешней поверхности корпуса смонтированы зубчатые колеса 3 для зацепления с колесом 4 привода 5. На левом торце печи смонтировано устройство 6 для непрерывной подачи отходов в печь со шнеком 7. Здесь же смонтирован патрубок 8 отвода продуктов сгорания технологического топлива и патрубок 9 отвода образующегося при переработке синтез-газа. На правом торце печи смонтирован узел 10 сжигания технологического топлива с горелками 11.The rotary kiln consists of a hollow cylindrical casing 1, the inner part of which is lined with refractory brick 2. On the outer surface of the casing, gears 3 are mounted for engagement with the drive wheel 4. A device 6 is installed on the left end of the furnace for continuous waste feeding into the furnace with a screw 7. Here, a nozzle 8 for removing the combustion products of the process fuel and a nozzle 9 for removing the synthesis gas generated during processing are mounted. At the right end of the furnace is mounted a unit 10 for burning process fuel with burners 11.
В полости футерованного корпуса 1 печи соосно с ним смонтирована вращающаяся герметичная камера 12 пиролиза. Камера 12 пиролиза имеет свой автономный привод вращения 13, причем вращение камеры пиролиза организовано в направлении, противоположном вращению корпуса печи. Между поверхностью футеровки корпуса и наружной поверхностью камеры пиролиза имеется кольцевой зазор 14 для прохода продуктов сгорания вдоль всей печи.In the cavity of the lined housing 1 of the furnace, a rotating sealed pyrolysis chamber 12 is mounted coaxially with it. The pyrolysis chamber 12 has its own autonomous rotation drive 13, wherein the rotation of the pyrolysis chamber is arranged in the opposite direction to the rotation of the furnace body. Between the surface of the lining of the housing and the outer surface of the pyrolysis chamber there is an annular gap 14 for the passage of combustion products along the entire furnace.
На наружной поверхности камеры пиролиза смонтированы лопатки 15, располагаемые по винтовой линии, вьющейся в направлении, противоположном направлению вращения камеры пиролиза. Лопатки служат для закручивания и турбулизации продуктов сгорания технологического топлива с целью интенсификации теплообмена.Blades 15 are mounted on the outer surface of the pyrolysis chamber, arranged along a helical line winding in the direction opposite to the direction of rotation of the pyrolysis chamber. The blades serve for swirling and turbulizing the combustion products of the process fuel in order to intensify heat transfer.
Подача отходов осуществляется в левую часть камеры пиролиза. На правом торце камеры пиролиза установлен патрубок 16 выдачи твердых продуктов переработки.The waste is supplied to the left side of the pyrolysis chamber. At the right end of the pyrolysis chamber, a pipe 16 for the delivery of solid processed products is installed.
Наружный диаметр камеры пиролиза dкп и внутренний диаметр футеровки корпуса печи dф рассчитываются исходя из соотношения dкп:dф=0,3…0,5.The outer diameter of the pyrolysis chamber d kp and the inner diameter of the lining of the furnace body d f are calculated based on the ratio d kp : d f = 0.3 ... 0.5.
Камера пиролиза выполнена из жаростойкой антикоррозийной стали, например 18ХН10Т, 23ХН10Т и др. Возможно изготовление камеры пиролиза из ковкого или высокопрочного чугуна.The pyrolysis chamber is made of heat-resistant anticorrosive steel, for example 18XH10T, 23XH10T, etc. It is possible to manufacture a pyrolysis chamber from malleable or high-strength cast iron.
Технологическим топливом печи является природный газ, синтез-газ, смесь природного газа и синтез-газа, мазут, коксовальный газ и др.The technological fuel of the furnace is natural gas, synthesis gas, a mixture of natural gas and synthesis gas, fuel oil, coke oven gas, etc.
Предлагаемая роторная печь для пиролиза твердых бытовых отходов работает следующим образом. Разжигают газовые горелки и постепенно разогревают футеровку печи до температуры 1000-1200°С. При этом осуществляют вращение корпуса печи и камеры пиролиза в противоположных направлениях. Скорость вращения находится в пределах 10-60 об/мин. Вращение корпуса печи обеспечивает равномерный разогрев футеровки, а вращение камеры пиролиза, кроме того, обеспечивает транспортировку отходов вдоль ее оси.The proposed rotary kiln for the pyrolysis of municipal solid waste is as follows. Kindle gas burners and gradually warm the lining of the furnace to a temperature of 1000-1200 ° C. In this case, the furnace body and the pyrolysis chamber are rotated in opposite directions. The rotation speed is in the range of 10-60 rpm. The rotation of the furnace body ensures uniform heating of the lining, and the rotation of the pyrolysis chamber, in addition, ensures the transportation of waste along its axis.
Сжигание газа производят с коэффициентом расхода воздуха, равным 0,6-1,00. При коэффициенте <1,00 продукты сгорания газа менее окислительные, что повышает стойкость стенок камеры пиролиза.The gas is burned with an air flow coefficient of 0.6-1.00. At a coefficient of <1.00, the products of gas combustion are less oxidative, which increases the resistance of the walls of the pyrolysis chamber.
Температура продуктов сгорания на выходе из горелок составляет 1350-1450°С, температура стенок камеры пиролиза - до 900°С Ориентировочное распределение температур в кольцевом зазоре печи и в камере пиролиза по зонам показано на фиг.2.The temperature of the combustion products at the outlet of the burners is 1350-1450 ° C, the temperature of the walls of the pyrolysis chamber is up to 900 ° C. The approximate temperature distribution in the annular gap of the furnace and in the pyrolysis chamber by zones is shown in Fig.2.
После установки оптимальных режимов и достижения устойчивой работы горелок начинают загрузку отходов в камеру пиролиза с помощью шнекового устройства. Скорость загрузки регулируют по ходу процесса пиролиза. Атмосфера в камере пиролиза нейтральная, давление - атмосферное. В зоне I камеры пиролиза происходит нагрев отходов до температуры около 200°С и удаление влаги. Во зоне II при температуре 300-400°С начинают развиваться термохимические реакции разложения.After setting the optimal conditions and achieving stable operation of the burners, they start loading waste into the pyrolysis chamber using a screw device. The download speed is regulated during the pyrolysis process. The atmosphere in the pyrolysis chamber is neutral, the pressure is atmospheric. In zone I of the pyrolysis chamber, the waste is heated to a temperature of about 200 ° C and moisture is removed. In zone II, at a temperature of 300-400 ° C, thermochemical decomposition reactions begin to develop.
Реакции разложения являются экзотермическими, тепло этих реакций расходуется на развитие процесса пиролиза и повышение температуры.The decomposition reactions are exothermic, the heat of these reactions is spent on the development of the pyrolysis process and temperature increase.
В зоне III камеры пиролиза при температуре 800-900°С пиролиз имеет наибольшую скорость и устойчивость. К концу третьей зоны весь объем отходов деструктуируется. Твердые остатки в зоне IV охлаждаются и выдаются через патрубок 16.In zone III of the pyrolysis chamber at a temperature of 800-900 ° C, pyrolysis has the highest speed and stability. By the end of the third zone, the entire volume of waste is being destroyed. Solid residues in zone IV are cooled and discharged through pipe 16.
В процессе пиролиза выделяется синтез-газ, который удаляется через патрубок 9 и направляется либо в систему отопления роторной печи, либо для использования в других тепловых агрегатах в качестве топлива.In the process of pyrolysis, synthesis gas is released, which is removed through the pipe 9 and sent either to the heating system of the rotary kiln, or for use in other thermal units as fuel.
Продукты сгорания технологического топлива удаляются через патрубок 8, дожигаются с рекуперацией тепла и удаляются в атмосферу.The combustion products of the process fuel are removed through the pipe 8, burned with heat recovery and are discharged into the atmosphere.
По сравнению с прототипом предлагаемая конструкция роторной печи содержит следующие новые конструктивные элементы, являющиеся существенными признаками новизны:Compared with the prototype, the proposed design of the rotary kiln contains the following new structural elements, which are essential signs of novelty:
- вращение камеры пиролиза осуществляется в сторону, противоположную вращению корпуса печи. Этот элемент новизны позволяет интенсифицировать процесс передачи тепла от футеровки корпуса к поверхности камеры пиролиза за счет противоположного вращения теплопередающей и тепловоспринимающей поверхностей;- the rotation of the pyrolysis chamber is carried out in the direction opposite to the rotation of the furnace body. This novelty element makes it possible to intensify the process of heat transfer from the lining of the housing to the surface of the pyrolysis chamber due to the opposite rotation of the heat transfer and heat transfer surfaces;
- камера пиролиза снабжена автономным приводом вращения, что обеспечивает независимость вращения камеры от вращения корпуса и возможность регулирования скорости вращения камеры пиролиза в зависимости от условий протекания процесса пиролиза;- the pyrolysis chamber is equipped with an autonomous rotation drive, which ensures the independence of the rotation of the chamber from the rotation of the housing and the ability to control the speed of rotation of the pyrolysis chamber depending on the conditions of the pyrolysis process;
- наружная поверхность камеры пиролиза снабжена лопатками, способствующими завихрению и турбулизации потока продуктов сгорания топлива, что обеспечивает интенсификацию процессов теплообмена;- the outer surface of the pyrolysis chamber is equipped with blades that contribute to the turbulence and turbulization of the flow of fuel combustion products, which ensures the intensification of heat transfer processes;
- лопатки смонтированы по винтовой линии, что позволяет закручивать поток продуктов сгорания и более равномерно рассредоточить горячие газы по сечению печи;- the blades are mounted on a helix, which allows you to swirl the flow of combustion products and more evenly disperse the hot gases over the cross section of the furnace;
- направление винтовой линии, по которой смонтированы лопатки, установлено в противоположную сторону вращения камеры пиролиза, что обеспечивает противоток поверхности камеры и горячих газов и ускорение теплообмена между ними;- the direction of the helical line along which the blades are mounted is set in the opposite direction of rotation of the pyrolysis chamber, which provides a counterflow of the chamber surface and hot gases and acceleration of heat transfer between them;
- топливные горелки смонтированы по осевой окружности среднего диаметра кольцевого зазора, что обеспечивает равномерное распределение теплового потока по сечению печи и равномерный разогрев всех тепловоспринимающих поверхностей без их местного перегрева и прогара;- fuel burners are mounted along the axial circumference of the average diameter of the annular gap, which ensures uniform distribution of heat flux over the furnace cross section and uniform heating of all heat-absorbing surfaces without local overheating and burnout;
- камера пиролиза и футеровка корпуса печи выполнены с диаметрами, рассчитываемыми исходя из соотношения dкп:dф=0,3…0,5.- the pyrolysis chamber and the lining of the furnace body are made with diameters calculated on the basis of the ratio d KP : d f = 0.3 ... 0.5.
Указанное соотношение является оптимальным, так как при этом создаются благоприятные условия для устойчивого и эффективного сжигания технологического топлива, а также для обеспечения высокого коэффициента теплопередачи от горячих газов и раскаленной футеровки к поверхности камеры пиролиза. При этом соотношении менее 0,3 условия теплообмена нарушаются, температура поверхности камеры пиролиза снижается, производительность пиролизной переработки отходов уменьшается. При соотношении более 0,5 ширина кольцевого зазора уменьшается, температура поверхности камеры пиролиза резко увеличивается, что приведет к прогарам корпуса и разгерметизации камеры.The indicated ratio is optimal, as this creates favorable conditions for the sustainable and efficient burning of process fuel, as well as for ensuring a high heat transfer coefficient from hot gases and a hot lining to the surface of the pyrolysis chamber. With this ratio less than 0.3, the heat transfer conditions are violated, the surface temperature of the pyrolysis chamber decreases, the productivity of the pyrolysis waste processing decreases. With a ratio of more than 0.5, the width of the annular gap decreases, the surface temperature of the pyrolysis chamber increases sharply, which will lead to burnout of the housing and depressurization of the chamber.
Предлагаемая роторная печь для пиролиза твердых бытовых отходов может быть использована в качестве основного агрегата в технологической цепочке установки для уничтожения отходов (фиг.3).The proposed rotary kiln for the pyrolysis of municipal solid waste can be used as the main unit in the technological chain of the installation for waste disposal (figure 3).
Предлагаемое изобретение обеспечивает следующий положительный эффект:The present invention provides the following positive effect:
- повышение производительности пиролиза в роторной печи. Высокая производительность обуславливается следующими факторами: повышением скорости нагрева стенок камеры пиролиза и, соответственно, перерабатываемых отходов; высокой температурой в камере пиролиза (до 800-900°С); увеличением скорости термохимических реакций пиролиза; интенсификацией теплообменных процессов в печи. Повышение скорости нагрева стенок камеры пиролиза и отходов обеспечивается тем, что тепло передается всеми видами теплопередачи - конвекцией от горячих продуктов сгорания топлива, излучением от раскаленной футеровки и теплопроводностью при контакте горячих газов и отходов с поверхностью камеры. Повышению скорости нагрева способствует вращение камеры пиролиза, постоянное перемешивание отходов и наличие лопаток на поверхности камеры пиролиза. Лопатки закручивают поток продуктов сгорания и турбулизируют его, что интенсифицирует теплообменные процессы. Повышению скорости нагрева способствует также равномерное распределение тепла по сечению печи и отсутствие зон с пониженной температурой, достигаемой равномерным расположением горелок по осевой окружности кольцевого зазора. Организация противоточного движения отходов и горячих продуктов сгорания, вращение корпуса печи и камеры пиролиза в противоположных направлениях, а также закручивание потока продуктов сгорания в сторону, противоположную вращению камеры пиролиза, обеспечивают интенсификацию теплообменных процессов и увеличение скорости нагрева. Благодаря высокой температуре в камере пиролиза скорость термохимических реакций повышается, что способствует увеличению производительности роторной печи. В совокупности описанные конструктивные особенности роторной печи являются существенными и обеспечивают повышение производительности агрегата на 5-7% по сравнению с прототипом и на 20-30% по сравнению с контейнерным способом пиролизной переработки отходов за счет непрерывности процесса пиролиза в роторной печи. Удельная производительность роторной печи также возрастает до 3-4 тонн на 1 м2 сечения печи в час.- increased productivity of pyrolysis in a rotary kiln. High productivity is determined by the following factors: an increase in the heating rate of the walls of the pyrolysis chamber and, accordingly, of the processed waste; high temperature in the pyrolysis chamber (up to 800-900 ° C); an increase in the rate of thermochemical pyrolysis reactions; intensification of heat transfer processes in the furnace. The increase in the heating rate of the walls of the pyrolysis chamber and waste is ensured by the fact that heat is transferred by all types of heat transfer - convection from hot products of fuel combustion, radiation from a hot lining and thermal conductivity upon contact of hot gases and waste with the surface of the chamber. The increase in the heating rate is facilitated by the rotation of the pyrolysis chamber, the constant mixing of waste and the presence of blades on the surface of the pyrolysis chamber. The blades swirl the flow of combustion products and turbulize it, which intensifies heat transfer processes. The increase in the heating rate is also facilitated by the uniform distribution of heat over the furnace cross section and the absence of zones with a reduced temperature, achieved by a uniform arrangement of the burners along the axial circumference of the annular gap. Organization of countercurrent movement of waste and hot combustion products, rotation of the furnace body and the pyrolysis chamber in opposite directions, as well as swirling the flow of combustion products in the direction opposite to the rotation of the pyrolysis chamber, provide intensification of heat transfer processes and an increase in the heating rate. Due to the high temperature in the pyrolysis chamber, the rate of thermochemical reactions increases, which contributes to an increase in the productivity of the rotary kiln. In aggregate, the described design features of the rotary kiln are significant and provide an increase in unit productivity by 5-7% compared to the prototype and by 20-30% compared to the containerized pyrolysis method of waste processing due to the continuity of the pyrolysis process in the rotary kiln. The specific productivity of the rotary kiln also increases to 3-4 tons per 1 m 2 of furnace section per hour.
Высокая производительность роторной печи обеспечивается также за счет оптимального соотношения наружного диаметра камеры пиролиза и внутреннего диаметра футеровки корпуса печи, равного 0,3…0,5, что позволяет обеспечить высокий коэффициент передачи тепла от горячих газов и футеровки к поверхности камеры пиролиза и, следовательно, высокую производительность;High productivity of the rotary kiln is also ensured by the optimal ratio of the outer diameter of the pyrolysis chamber and the inner diameter of the lining of the furnace body, equal to 0.3 ... 0.5, which allows for a high coefficient of heat transfer from hot gases and the lining to the surface of the pyrolysis chamber and, therefore, high performance;
- повышение степени переработки отходов за счет организации высокотемпературного пиролиза отходов и интенсификации термохимических процессов по всему объему отходов на всей длине камеры пиролиза. Степень переработки ТБО достигает 95-98%;- increasing the degree of waste processing due to the organization of high-temperature pyrolysis of waste and the intensification of thermochemical processes throughout the volume of waste along the entire length of the pyrolysis chamber. The degree of processing of solid waste reaches 95-98%;
- повышение экологической безопасности выбросов в атмосферу, достигаемое за счет глубокого высокотемпературного и высокоскоростного пиролиза отходов и последующего дожигания отходящих газов. В результате такой обработки отходов токсичные вещества деструктуируются в менее или полностью безопасные соединения, а высокая скорость процесса предотвращает образование диоксинов и фуранов;- improving the environmental safety of air emissions, achieved through deep high-temperature and high-speed pyrolysis of waste and the subsequent afterburning of exhaust gases. As a result of this waste treatment, toxic substances are degraded into less or completely safe compounds, and the high speed of the process prevents the formation of dioxins and furans;
- технико-экономическая эффективность и окупаемость затрат на переработку ТБО за счет использования продуктов переработки в качестве источников тепловой и иной энергии, строительных материалов, химических реагентов и т.д.- technical and economic efficiency and cost recovery of solid waste processing through the use of processed products as sources of heat and other energy, building materials, chemicals, etc.
В таблице приведены расчетные сравнительные технические показатели предлагаемой роторной печи и печи, взятой за прототип.The table shows the estimated comparative technical indicators of the proposed rotary kiln and furnace, taken as a prototype.
Таким образом, предлагаемое изобретение обеспечивает высокопроизводительную пиролизную переработку твердых бытовых отходов при непрерывности технологического процесса, минимальных трудозатратах на погрузочно-разгрузочные работы, обеспечении экологической безопасности и экономической целесообразности.Thus, the present invention provides a high-performance pyrolysis processing of municipal solid waste with a continuous process, minimal labor costs for loading and unloading, ensuring environmental safety and economic feasibility.
ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИINFORMATION SOURCES
1. Васютина Л.Ф., Попов А.А. Безопасность: инфицированные медицинские и биоорганические отходы - наилучшие методы их термического уничтожения. Материалы конф. «Ярмарка высокотехнологичных медицинских проектов». Москва, 2008, с.23-24.1. Vasyutina L.F., Popov A.A. Safety: infected medical and bioorganic wastes are the best methods for their thermal destruction. Conf. Materials "Fair of high-tech medical projects." Moscow, 2008, pp. 23-24.
2. Востриков М.М., Кофман Д.И. Обезвреживание медицинских отходов: стерилизация или уничтожение? Материалы конференции «Ярмарка высокотехнологичных медицинских проектов». Москва, 2008, с.17-19.2. Vostrikov M.M., Kofman D.I. Disposal of medical waste: sterilization or disposal? Materials of the conference "Fair of high-tech medical projects." Moscow, 2008, pp. 17-19.
3. Патент РФ №2080994 от 26.07.1991 «Способ пиролиза отходов».3. RF patent No. 2080994 dated July 26, 1991 "Method for the pyrolysis of waste."
4. АС СССР №1616999 «Способ плавки стружки во вращающейся печи». Кл. С21С 1/08. Авторы - Грачев В.А., Кирин Е.М., Горелов Н.А., Моргунов В.Н. Опубл. БИ №48 от 30.12.90.4. AS of the USSR No. 1616999 "Method for melting chips in a rotary kiln." Kl. C21C 1/08. Authors - Grachev V.A., Kirin E.M., Gorelov N.A., Morgunov V.N. Publ. BI No. 48 dated 12.30.90.
5. Пиролизные инсинераторы для сжигания опасных отходов модели FRCD (роторные). ATI INCINERATEURS MULLER (France) - Дистрибьютер фирма «ELVEKO GROUP» (Россия). - М., 2008.5. Pyrolysis incinerators for hazardous waste incineration model FRCD (rotary). ATI INCINERATEURS MULLER (France) - Distributor of ELVEKO GROUP (Russia). - M., 2008.
6. Патент РФ на полезную модель №75711 «Технологическая схема установки для термического обезвреживания промышленных нефтесодержащих и твердых бытовых отходов». МПК F23G 5/14. Авторы - Вяткин А.В., Ермолаев В.В. и др. 20.08.2008.6. RF patent for utility model No. 75711 "Technological scheme of the installation for thermal neutralization of industrial oil-containing and solid household wastes." IPC F23G 5/14. Authors - Vyatkin A.V., Ermolaev V.V. et al. 08/20/2008.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011105622/03A RU2477819C2 (en) | 2011-02-15 | 2011-02-15 | Rotor furnace for pyrolysis of solid domestic wastes |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011105622/03A RU2477819C2 (en) | 2011-02-15 | 2011-02-15 | Rotor furnace for pyrolysis of solid domestic wastes |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2011105622A RU2011105622A (en) | 2012-08-20 |
RU2477819C2 true RU2477819C2 (en) | 2013-03-20 |
Family
ID=46936331
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2011105622/03A RU2477819C2 (en) | 2011-02-15 | 2011-02-15 | Rotor furnace for pyrolysis of solid domestic wastes |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2477819C2 (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107741017A (en) * | 2017-11-17 | 2018-02-27 | 华南理工大学 | The rural garbage method for pyrolysis and its device of a kind of high-efficiency low-pollution |
RU2646917C1 (en) * | 2017-06-01 | 2018-03-12 | Акционерное общество "Управление отходами" | Method of thermochemical conversion of organic containing raw material and the complex of thermochemical conversion including the rejector of conjugated heating for its implementation |
RU2663312C1 (en) * | 2017-11-14 | 2018-08-03 | Общество с ограниченной ответственностью "Управляющая компания "Комплексное ЭнергоРазвитие - Холдинг" | Device for the thermal recycling of hydrocarbon-containing waste equipped with a vortex combustion chamber with an internal pyrolysis reactor and method of operation thereof |
RU2723168C1 (en) * | 2020-01-29 | 2020-06-09 | Александр Александрович Климов | Method of utilizing spent current sources containing zinc and manganese |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU397729A1 (en) * | 1970-07-08 | 1973-09-17 | INSTALLATION FOR TERRY \ ICHIC DECOMPOSITION OF CARBON-CONTAINING MATERIALS | |
US4466809A (en) * | 1981-05-08 | 1984-08-21 | Creusot-Loire | Fuel supply method for a gasification chamber |
RU57872U1 (en) * | 2006-07-06 | 2006-10-27 | Общество с ограниченной ответственностью "ЭКОТЕХ" | INSTALLATION FOR THERMAL DISCONTINUATION OF INDUSTRIAL WASTE, PREFERREDLY, OIL-CONTAMINATED SOILS AND SOILS |
RU75711U1 (en) * | 2008-04-07 | 2008-08-20 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Сигл" | TECHNOLOGICAL INSTALLATION DIAGRAM FOR THERMAL DISCONTINUATION OF INDUSTRIAL OIL-CONTAINING AND SOLID DOMESTIC WASTE |
EP2135922A2 (en) * | 2006-12-26 | 2009-12-23 | Nucor Corporation | Pyrolyzer furnace apparatus and method for operation thereof |
-
2011
- 2011-02-15 RU RU2011105622/03A patent/RU2477819C2/en active IP Right Revival
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU397729A1 (en) * | 1970-07-08 | 1973-09-17 | INSTALLATION FOR TERRY \ ICHIC DECOMPOSITION OF CARBON-CONTAINING MATERIALS | |
US4466809A (en) * | 1981-05-08 | 1984-08-21 | Creusot-Loire | Fuel supply method for a gasification chamber |
RU57872U1 (en) * | 2006-07-06 | 2006-10-27 | Общество с ограниченной ответственностью "ЭКОТЕХ" | INSTALLATION FOR THERMAL DISCONTINUATION OF INDUSTRIAL WASTE, PREFERREDLY, OIL-CONTAMINATED SOILS AND SOILS |
EP2135922A2 (en) * | 2006-12-26 | 2009-12-23 | Nucor Corporation | Pyrolyzer furnace apparatus and method for operation thereof |
RU75711U1 (en) * | 2008-04-07 | 2008-08-20 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Сигл" | TECHNOLOGICAL INSTALLATION DIAGRAM FOR THERMAL DISCONTINUATION OF INDUSTRIAL OIL-CONTAINING AND SOLID DOMESTIC WASTE |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2646917C1 (en) * | 2017-06-01 | 2018-03-12 | Акционерное общество "Управление отходами" | Method of thermochemical conversion of organic containing raw material and the complex of thermochemical conversion including the rejector of conjugated heating for its implementation |
RU2663312C1 (en) * | 2017-11-14 | 2018-08-03 | Общество с ограниченной ответственностью "Управляющая компания "Комплексное ЭнергоРазвитие - Холдинг" | Device for the thermal recycling of hydrocarbon-containing waste equipped with a vortex combustion chamber with an internal pyrolysis reactor and method of operation thereof |
CN107741017A (en) * | 2017-11-17 | 2018-02-27 | 华南理工大学 | The rural garbage method for pyrolysis and its device of a kind of high-efficiency low-pollution |
WO2019095965A1 (en) * | 2017-11-17 | 2019-05-23 | 华南理工大学 | High-efficiency and low-pollution rural garbage pyrolysis method and device therefor |
RU2742940C1 (en) * | 2017-11-17 | 2021-02-11 | Саус Чайна Юниверсити Оф Текнолоджи | Highly efficient and low-toxic method and device for pyrolysis of domestic wastes in rural areas |
RU2723168C1 (en) * | 2020-01-29 | 2020-06-09 | Александр Александрович Климов | Method of utilizing spent current sources containing zinc and manganese |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2011105622A (en) | 2012-08-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN204648253U (en) | A kind of dangerous waste incineration device | |
CN102840587B (en) | Compound method and system for directly recovering heat inside and outside rotary kiln | |
CN106594763B (en) | Rotary kiln, plasma melting furnace combined type dangerous waste disposal system | |
CN106871131B (en) | For handling the device and method of industrial dangerous waste sodium sulfate salt slag and resource utilization | |
CN101713543B (en) | Sludge incinerator with no auxiliary fuel | |
CN201964423U (en) | Pyrolysis and pyrolysis gas secondary combustion integral burning equipment | |
US20120210645A1 (en) | Multi-ring Plasma Pyrolysis Chamber | |
CN104998888A (en) | Medical waste plasma processing apparatus | |
CN206094112U (en) | Sludge incineration system | |
RU2477819C2 (en) | Rotor furnace for pyrolysis of solid domestic wastes | |
CN109915839A (en) | A kind of vertical danger waste treatment equipment | |
CN110093188B (en) | High-temperature superconducting pipe pollution-free garbage cracking gasification furnace | |
CN112923376B (en) | Rotary ash slag molten state vitrification oxygen-enriched incineration system and process method | |
CN106989401A (en) | Incinerator apptss | |
CN107091478A (en) | Incinerator apptss | |
CN101776272B (en) | Processing method and device of hazardous waste | |
RU2663312C1 (en) | Device for the thermal recycling of hydrocarbon-containing waste equipped with a vortex combustion chamber with an internal pyrolysis reactor and method of operation thereof | |
CN106642136B (en) | Heat accumulating type spiral pyrolysis installation and its application | |
RU74689U1 (en) | FIRE NEUTRALIZER OF INDUSTRIAL DRAINS | |
EP3106529B1 (en) | Method and plant of treating and smelting metals | |
CN206280975U (en) | Heat accumulating type spiral pyrolysis installation | |
CN212673230U (en) | Hazardous waste low temperature melting system | |
CN202303405U (en) | Novel horizontal combustion furnace | |
CN201652373U (en) | Device for treating hazardous wastes | |
CN206771369U (en) | Incinerator apptss |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190216 |
|
NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20210216 |
|
PD4A | Correction of name of patent owner | ||
QB4A | Licence on use of patent |
Free format text: LICENCE FORMERLY AGREED ON 20210924 Effective date: 20210924 |