RU2374558C1 - Induction gas plant for high temperature processing of solid wastes - Google Patents

Abstract

FIELD: power engineering.

SUBSTANCE: plant for high temperature processing of solid wastes without air access includes reactor made in the form of vertical heat insulated housing with a heater and processed gas combustion chamber, which are installed coaxially in relation to housing, with gas cleaning means, means of loading and blade agitating of raw material, and unloading of coke and ash residue. Plant is equipped with heating chamber in the form of a smooth jacket with at least one atomiser and connection pipe for combustion products output, which encloses the housing in its middle part, and with the device for delivering processed gases to heating chamber to be burnt. Reactor lower part is cylinder-shaped and is made from heat resistant current carrying material, silicone carbide, and is enclosed in induction heater with heat insulating layer, and control and monitoring instruments are installed in the housing.

EFFECT: improving efficiency of process and use of energy, decreasing dimensions and metal consumption of the plant.

1 dwg

Description

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.The invention relates to the construction of plants for high-temperature processing of solid bends without access to air and can be used in the chemical, petrochemical industry, in housing and communal services, in the processing of used containers and packaging.

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].A device for utilization of solid waste containing a vertical gasification chamber, means for supplying raw materials and unloading solid residue, a vertical pipe located inside the gasification chamber for withdrawing gaseous products, means for supplying a gasifying agent into the chamber, made in the form of a L-shaped movable channel with a shut-off element at the inlet, and located outside the gasification chamber, a heating chamber with means for supplying fuel, air and output of combustion products [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.The disadvantage of this invention is the inability to use gaseous products of processing in the installation itself, the absence of loosening and mixing of raw materials in the gasification chamber, which impairs heat transfer and increases the processing time.

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].A known reactor containing a cooled body, bottom, cover, equipped with electrodes for forming an electric arc as a heat source, an activator in the form of a paddle wheel to create the effect of a fluidized bed and means for cooling, cleaning and exhaust gas processing [2].

Недостатком данного изобретения является периодичность работы, отсутствие предварительных подсушки и подогрева сырья, а также использования горючих газов переработки для собственного обогрева.The disadvantage of this invention is the frequency of operation, the lack of preliminary drying and heating of raw materials, as well as the use of combustible processing gases for own heating.

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].Known is a high-temperature induction furnace containing an inductor, a cold crucible, in which an inner crucible, made of silicon carbide and equipped with upper and lower covers with openings made of the same material, is coaxially mounted separated by a heat-insulating layer [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.The disadvantage of this invention is the lack of means of loading raw materials and unloading the furnace, loosening and mixing the raw materials during its processing, as well as the use of combustible processing gases for heating the raw materials.

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].The closest in technical essence of the invention is the apparatus adopted as a prototype for heat treatment of materials, including a vertical casing with heaters, solenoids and a cooling jacket installed in series with it, an unloading device and a agitator, louvres placed under the heaters, enclosed in coaxial located collectors and connected by check valves in the form of chambers with gas distribution grilles with granular material with chambers with burning out, and the agitator is mounted below the solenoid and is in the form of ferromagnetic rods arranged underneath the heat exchanger plates installed Angular [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.The disadvantage of this invention is the complexity and bulkiness of the design, the large thermal inertia caused by electric heaters, the instability of the secondary gas supply due to the lack of means for pumping it into the combustion chambers.

Задача изобретения заключается в повышении эффективности ведения процесса и использования энергии, снижении размеров и металлоемкости установки.The objective of the invention is to increase the efficiency of the process and energy use, reducing the size and intensity of the installation.

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.The problem is solved in that the installation for processing solid waste without access to air, containing a reactor made in the form of a vertical insulated casing with a heater and a combustion chamber for processing gas with a purifier installed coaxially with it, equipped with a blade agitator, means for loading raw materials and unloading coke ash residue, in the new solution is equipped with a heating chamber in the form of a smooth shirt with at least one nozzle and a pipe for the exit of combustion products, covering the casing in its middle part, by means of pumping the processing gases into the heating chamber for burning, while the part of the reactor is made of a cylindrical shape from a refractory conductive material, for example silicon carbide, and is enclosed in an induction heater with a heat-insulating gasket, and control and monitoring devices are installed .

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.The drawing shows a structural diagram of the installation. It contains a reactor made in the form of a vertical casing 1, coated with thermal insulation 2 and equipped with a loading device 3, a feed agitator 4, a nozzle 5 for the outlet of the processing gases, a heating crucible 6 made of a refractory electrically conductive material, for example, silicon carbide, and covered by an inductor 7 through a heat-insulating gasket 8, bottom 9, serving simultaneously as an unloading means, a heating chamber 10, made in the form of a smooth shirt 11 with a fitting for the exit of fuel combustion products, and that also means for controlling the process: a manometer 12, thermocouples 13, a safety valve 14. The installation also contains means for drying and purifying the processing gases 15, a means for pumping it 16, a burner device 17, and at least one nozzle 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.The installation works as follows: the feedstock is placed in the loading device 3 (its design is not considered in this application), in which it is compacted and squeezed out into the reactor 1, where it is subjected to loosening by a blade agitator 4, driven by its own drive (not shown in the drawing ), and enters in suspension in the crucible 6, where the required temperature is achieved by heating the wall of this crucible from the inductor 7. Before entering the lower hot zone of the reactor, the raw material is preheated It is in the upper and middle parts of the reactor with the processing gases that move upward to the outlet pipe 5. Next, this gas passes through the means for drying and purifying it 15, is pumped by the means 16 and sent to the burner device 17, where it is ignited and exits through at least , one nozzle 18 into the heating chamber 10. The processing gas is formed during the pyrolysis (without air access) decomposition of municipal solid waste in the crucible of the reactor, where the temperature reaches 1500 ... 1800 ° C, and contains combustible hydrocarbon components, oxide and two carbon, nitrogen and hydrogen. The heat of combustion of the processing gas in the heating chamber 10 is used for preliminary drying and heating of raw materials coming from the loading device 3 and loosened by the agitator 4.

Возможные коксозольные остатки выводятся из реактора с помощью средством средства разгрузки 10.Possible coke-ash residues are removed from the reactor by means of a discharge means 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.The proposed installation allows the processing of solid waste containing hydrocarbon components (rubber, paper, cardboard, wood, organic impurities, etc.) at medium and high temperatures (500 ° ... 2000 ° C) without air, i.e. process such raw materials in the pyrolysis mode with the formation of combustible gas returned to produce heat in the installation itself, thereby saving energy in general when processing solid waste and reducing the metal consumption of the structure.

Использованные источникиUsed sources

1. Пат. RU №2081372, М., кл.6 F23G 5/027, 1997.1. Pat. RU No. 2081372, M., Cl. 6 F23G 5/027, 1997.

2. Пат. RU №2277203, М.2. Pat. RU No. 2277203, M.

3. Пат. RU №2095714, М., кл.6 F27D 11/06, 1997.3. Pat. RU No. 2095714, M., Cl. 6 F27D 11/06, 1997.

4. Пат. RU №1817517, М., кл.6 F23G 5/10, 1996.4. Pat. RU No. 1817517, M., Cl. 6 F23G 5/10, 1996.

Claims (1)

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. Installation for high-temperature processing of solid waste without access to air, containing a reactor made in the form of a vertical insulated casing with a heater installed coaxially with it and a processing gas combustion chamber with cleaning tools, loading and paddle tedding tools, unloading of coke residue, characterized in that the installation is equipped with a heating chamber in the form of a smooth shirt with at least one nozzle and a pipe for the exit of combustion products, covering the housing in its middle part, by means of pumping the processing gases into the heating chamber for burning, while the lower part of the reactor is made of a cylindrical shape from a refractory conductive material, for example silicon carbide, and is enclosed in an induction heater with a heat-insulating layer, and control and monitoring devices are installed in the casing.

Images