RU2586332C1 - Экологически чистый и высокоэффективный способ получения твердого топлива с использованием органических отходов с высоким содержанием воды и комбинированная теплоэлектрическая система с использованием данного способа - Google Patents

Экологически чистый и высокоэффективный способ получения твердого топлива с использованием органических отходов с высоким содержанием воды и комбинированная теплоэлектрическая система с использованием данного способа Download PDF

Info

Publication number
RU2586332C1
RU2586332C1 RU2014145949/04A RU2014145949A RU2586332C1 RU 2586332 C1 RU2586332 C1 RU 2586332C1 RU 2014145949/04 A RU2014145949/04 A RU 2014145949/04A RU 2014145949 A RU2014145949 A RU 2014145949A RU 2586332 C1 RU2586332 C1 RU 2586332C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
reactor
waste
stage
pressure
solid fuel
Prior art date
Application number
RU2014145949/04A
Other languages
English (en)
Inventor
Чэ-Хён ХА
Original Assignee
Чэ-Хён ХА
ТАКАСЭ, Дзёдзи
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Чэ-Хён ХА, ТАКАСЭ, Дзёдзи filed Critical Чэ-Хён ХА
Application granted granted Critical
Publication of RU2586332C1 publication Critical patent/RU2586332C1/ru

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10LFUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L5/00Solid fuels
    • C10L5/40Solid fuels essentially based on materials of non-mineral origin
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10LFUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L5/00Solid fuels
    • C10L5/40Solid fuels essentially based on materials of non-mineral origin
    • C10L5/42Solid fuels essentially based on materials of non-mineral origin on animal substances or products obtained therefrom, e.g. manure
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B09DISPOSAL OF SOLID WASTE; RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
    • B09BDISPOSAL OF SOLID WASTE NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B09B3/00Destroying solid waste or transforming solid waste into something useful or harmless
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10LFUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L5/00Solid fuels
    • C10L5/40Solid fuels essentially based on materials of non-mineral origin
    • C10L5/403Solid fuels essentially based on materials of non-mineral origin on paper and paper waste
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10LFUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L5/00Solid fuels
    • C10L5/40Solid fuels essentially based on materials of non-mineral origin
    • C10L5/406Solid fuels essentially based on materials of non-mineral origin on plastic
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10LFUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L5/00Solid fuels
    • C10L5/40Solid fuels essentially based on materials of non-mineral origin
    • C10L5/46Solid fuels essentially based on materials of non-mineral origin on sewage, house, or town refuse
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10LFUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L9/00Treating solid fuels to improve their combustion
    • C10L9/08Treating solid fuels to improve their combustion by heat treatments, e.g. calcining
    • C10L9/086Hydrothermal carbonization
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01KSTEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K25/00Plants or engines characterised by use of special working fluids, not otherwise provided for; Plants operating in closed cycles and not otherwise provided for
    • F01K25/08Plants or engines characterised by use of special working fluids, not otherwise provided for; Plants operating in closed cycles and not otherwise provided for using special vapours
    • F01K25/14Plants or engines characterised by use of special working fluids, not otherwise provided for; Plants operating in closed cycles and not otherwise provided for using special vapours using industrial or other waste gases
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10LFUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L2200/00Components of fuel compositions
    • C10L2200/04Organic compounds
    • C10L2200/0461Fractions defined by their origin
    • C10L2200/0469Renewables or materials of biological origin
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10LFUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L2270/00Specifically adapted fuels
    • C10L2270/04Specifically adapted fuels for turbines, planes, power generation
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10LFUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L2290/00Fuel preparation or upgrading, processes or apparatus therefore, comprising specific process steps or apparatus units
    • C10L2290/08Drying or removing water
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10LFUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L2290/00Fuel preparation or upgrading, processes or apparatus therefore, comprising specific process steps or apparatus units
    • C10L2290/24Mixing, stirring of fuel components
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10LFUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L2290/00Fuel preparation or upgrading, processes or apparatus therefore, comprising specific process steps or apparatus units
    • C10L2290/28Cutting, disintegrating, shredding or grinding
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10LFUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L2290/00Fuel preparation or upgrading, processes or apparatus therefore, comprising specific process steps or apparatus units
    • C10L2290/48Expanders, e.g. throttles or flash tanks
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10LFUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L2290/00Fuel preparation or upgrading, processes or apparatus therefore, comprising specific process steps or apparatus units
    • C10L2290/50Screws or pistons for moving along solids
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E50/00Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
    • Y02E50/10Biofuels, e.g. bio-diesel
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E50/00Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
    • Y02E50/30Fuel from waste, e.g. synthetic alcohol or diesel

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Processing Of Solid Wastes (AREA)
  • Solid Fuels And Fuel-Associated Substances (AREA)

Abstract

Настоящее изобретение относится к экологически чистому и высокоэффективному способу получения твердого топлива с использованием органических отходов с высоким содержанием воды, который включает: (a) стадию смешивания отходов, на которой органические отходы с высоким содержанием воды и твердые бытовые отходы подаются в реактор на Fe основе и смешиваются; (b) стадию гидролиза, на которой в реактор на Fe основе подается высокотемпературный пар для гидролиза смеси; (c) стадию снижения давления, на которой пар из реактора сбрасывается и давление внутри реактора быстро, чтобы обеспечить низкомолекулярный вес органических отходов после стадии (b) или так, чтобы увеличить удельную площадь поверхности бытовых отходов после стадии (b); (d) стадию вакуума или дифференциального давления для удаления воды; и (e) стадию получения твердого топлива, на которой продукт реакции после стадии (d) подвергается естественной сушке и компрессионному прессованию с получением твердого топлива с содержанием воды от 10 до 20%. Также описывает комбинированная теплоэлектрическая система для получения электричества из топлива, которое получено указанным способом. Технический результат заключается в получении экологически чистого топлива. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 3 табл., 2 пр., 2 ил.

Description

Область техники
[1] Настоящее изобретение относится к экологически чистому и высокоэффективному способу получения твердого топлива с использованием органических отходов с высоким содержанием воды и к комбинированной теплоэлектрической системе, в которой используется данный способ при заметном уменьшении неприятного запаха.
Предпосылки создания изобретения
[2] Органические отходы, например осадки сточных жидкостей, отходы животноводства, как правило, обрабатываются с использованием таких технологий, как сжигание, ферментация, прямая или косвенная сушка и т.д. При сжигании образуется диоксин и много вредных веществ, этот способ требует большого количества подводимой извне энергии наряду с дополнительными затратами на монтаж, так что недостатком вышеупомянутого способа сжигания его неэкономичность. Кроме того, также существует проблема, что в ходе прямой или косвенной сушки для снижения содержания воды с 80% до 15% требуется большое количество энергии, и во время процесса сушки и после завершения процесса сушки твердое топливо выделяет неприятный запах. В случае ферментации существуют некоторые проблемы - образование в большом количестве неприятного запаха, эффективность использования энергии низкая и для обработки сточных вод требуется много времени. Морской сброс сточных жидкостей и отходов животноводства запрещен с января 2012 года на основании вступления в силу соответствующего протокола. Кроме того, предполагается, что морской сброс пищевых осадков сточных жидкостей, которые образуются в процессе обработки пищевых отходов, также будет запрещен после января 2013 года.
[3] Технология производства твердого топлива заключается в том, чтобы переработать органические отходы с высоким содержанием воды в источник энергии. В этом случае необходимо обязательно снизить содержание воды меньше 15%. Такой технологический процесс обработки твердого топлива подразделяется на сушку и карбонизацию. С точки зрения общего количества энергии сушка является наиболее предпочтительной. Проблематичным становится неприятный запах, образующийся в процессе сушки, а также неприятный запах, образующийся в процессе хранения и использования полученного топлива.
Описание изобретения
[4] Соответственно, предметом настоящего изобретения является создание экологически чистого и высокоэффективного способа получения твердого топлива с использованием органических отходов с высоким содержанием воды, что позволяет заметно уменьшить неприятный запах.
[5] Другим предметом настоящего изобретения является создание комбинированной теплоэлектрической системы, в которой используется твердое топливо, полученное с помощью вышеуказанного способа.
Техническое решение
[6] Для достижения вышеуказанных целей в качестве одного аспекта настоящего изобретения предлагается экологически чистый и высокоэффективный способ получения твердого топлива с использованием органических отходов с высоким содержанием воды, включающий:
[7] (a) стадию смешивания отходов, на которой органические отходы с высоким содержанием воды и твердые бытовые отходы подаются в реактор на Fe-основе и смешиваются; (b) стадию гидролиза, на которой давление смеси органических отходов и твердых бытовых отходов повышается за счет добавления высокотемпературного пара в реактор и в состоянии под давлением выполняется перемешивание, смесь при этом гидролизуется; (c) стадию сброса давления, на которой обеспечивается контроль реактора для поддержания его в нормальном состоянии после резкого сброса давления внутри реактора за счет выпуска пара из реактора, и смесь размельчается путем деполимеризации органических отходов, обработанных на стадии (b), или путем увеличения удельной площади поверхности твердых бытовых отходов, обработанных на стадии (b); (d) стадию вакуума или дифференциального давления, на которой из реагента, обработанного на стадии (c), удаляется вода за счет создания вакуума или дифференциального давления в реакторе; и (e) стадию получения твердого топлива, на которой получается твердое топливо с содержанием воды 10~20% путем естественной сушки реагента, обработанного на стадии (d).
[8]
[9] Для достижения вышеуказанных целей в качестве другого аспекта настоящего изобретения предлагается комбинированная теплоэлектрическая система, в которой используется твердое топливо, полученное с помощью описанного выше способа.
Преимущественные эффекты
[10] Настоящее изобретение отличается тем, что твердое топливо может быть получено путем эффективного удаления сушкой внутренней воды органических отходов таким образом, чтобы более эффективно осуществлялась деструкция органических веществ и неприятного запаха под действием энергии разложения радикала в паровой фазе и активированной пептонной реакции Fe с помощью катализатора путем подачи в реактор на основе Fe органических отходов с высоким содержание воды и твердых бытовых отходов, их смешивание и добавление пара при высокой температуре и давлении и, таким образом, обеспечивается полное размельчение и деструкция органических отходов на основании резкого сброса давления. В частности, настоящее изобретение позволяет получать твердое топливо в течение короткого времени за счет значительного увеличения эффективности сушки таким образом, что неразложившиеся органические отходы деполимеризуются за счет резкого сброса давления после введения пара при высокой температуры и давлении и что удельная площадь поверхности увеличивается за счет набухания твердых бытовых отходов.
[11] Кроме того, твердое топливо, получаемое в соответствии с настоящим изобретением, может использоваться в качестве выгодного источника энергии, который может заменить ископаемые источники энергии благодаря своей высокой теплотворной способности. Таким образом, электроэнергия может эффективно вырабатываться на основании комбинированной теплоэлектрической генерирующей системы с использованием вышеупомянутого источника энергии.
Краткое описание рисунков
[12] Фигура 1 - вид, иллюстрирующий систему обработки органических отходов с высоким содержанием воды в соответствии с настоящим изобретением.
[13] Фигура 2 - кривая изменения ионного продукта и изменения проницаемости воды.
[14]
Способы осуществления изобретения
[15] Настоящее изобретение относится к экологически чистому и высокоэффективному способу получения твердого топлива с использованием органических отходов с высоким содержанием воды, что дает возможность осуществлять эффективную осушку внутренней воды в органических отходах таким образом, чтобы обеспечивалось наиболее эффективная деструкция органических веществ и неприятного запаха с помощью энергии разложения радикала в паровой фазе и активированной пептонной реакции с помощью Fe катализатора путем подачи в реактор на Fe-основе органических отходов с высоким содержанием воды и твердых бытовых отходов, их смешивания и добавления пара при высокой температуре и давлении, обеспечивая, таким образом, полное размельчение и деструкцию органических отходов за счет резкого сброса давления.
[16]
[17] Далее приводится подробное описание настоящего изобретения.
[18] Настоящее изобретение относится к способу получения твердого топлива с использованием органических отходов с высоким содержанием воды, который включает (a) стадию смешивания отходов, на которой органические отходы с высоким содержанием воды и твердые бытовые отходы подаются в реактор на Fe-основе и смешиваются; (b) стадию гидролиза, на которой давление смеси органических отходов и твердых бытовых отходов повышается за счет добавления высокотемпературного пара в реактор и в состоянии под давлением выполняется перемешивание, смесь при этом гидролизуется; (c) стадию сброса давления, на которой обеспечивается контроль реактора для поддержания его в нормальном состоянии после резкого сброса давления внутри реактора за счет выпуска пара из реактора, и смесь размельчается путем деполимеризации органических отходов, обработанных на стадии (b), или путем увеличения удельной площади поверхности твердых бытовых отходов, обработанных на стадии (b); (d) стадию вакуума или дифференциального давления, на которой из реагента, обработанного на стадии (с), удаляется вода за счет создания вакуума или дифференциального давления в реакторе; и (е) стадию получения твердого топлива, на которой получается твердое топливо с содержанием воды 10-20% путем естественной сушки реагента, обработанного на стадии (d).
[19] В настоящем изобретении стадия (a) представляет собой стадию, на которой органические отходы с высоким содержанием воды и твердые бытовые отходы подаются в реактор на основе Fe и смешиваются. Органические отходы с высоким содержанием воды представляет собой один или, по меньшей мере, один вид отходов, выбранных из группы, состоящей из отходов животноводства, осадков сточных жидкостей и пищевых отходов, и содержит более 80% воды, а твердые бытовые отходы предпочтительно содержат отходы типа бумаги и пластика. Каждый вид твердых бытовых отходов, содержащий бумагу и пластик и имеющий увеличенную удельную площадь поверхности, вступает в реакцию при набухании с органическими отходами, которые были деполимеризованы путем сброса давления на стадии сброса давления, следовательно, эффективность сушки может быть увеличена максимально. Поскольку присутствуют твердые бытовые отходы на основе пластика, которые являются видом органического вещества на нефтяной основе, то низкую теплотворную способность полученного твердого топлива можно повысить. Предпочтительно, твердые бытовые отходы содержат 50-55 масс. % бумаги и 40-45 масс. % пластика.
[20] На стадии (а) предпочтительно, что органические отходы с высоким содержанием воды и твердые бытовые отходы подаются и смешиваются в соотношении 3,5-4:0,5-1. Кроме того, более предпочтительно, что органические отходы с высоким содержанием воды и твердые бытовые отходы подаются в реактор и смешиваются при соотношении наполнения 70-90%. Поскольку пар при высокой температуре и давлении может подаваться извне реактора, даже при том, что подлежащие обработке отходы подаются в реактор с такой высокой скоростью загрузки, и может поддерживаться контактная реакция с насыщенным паром, эффективность реакции можно повысить по самой высокой рабочей производительности отходов.
[21] В настоящем изобретении стадия (b) представляет собой стадию, на которой давление смеси органических отходов и твердых бытовых отходов повышается за счет подачи высокотемпературного пара в реактор и полученная смесь перемешивается в состоянии под давлением и гидролизуется. Вещества, принадлежащие к органическим отходам, разлагается и деполимеризуется под давлением, и неприятный запах, содержащий серную кислоту, исчезает, так что содержание воды в органических отходах может быть значительно снижено благодаря высокой температуре, при этом неприятный запах устраняется. В этот момент предпочтительным является то, что смесь можно перемешивать и проводить реакцию гидролиза после создания внутреннего давления реактора 20-25 атм путем подачи в реактор пара при температуре 200-250°C. На Фигуре 2 показано изменение ионного продукта ([Н+][ОН-] и изменение диэлектрической проницаемости воды. Как показано на Фигуре 2, реакция ионного продукта наиболее активна при температуре 200-250°C и демонстрирует в 1000 раз более высокую активность по сравнению с комнатной температурой. Поскольку проницаемость снижается до 1/3-1/4 по сравнению с комнатной температурой, между ионами возникает разность потенциалов, что приведет к увеличению эффективности разложения органического вещества. Если она ниже диапазона вышеупомянутой температуры и давления, трудно получить желаемый эффект, а когда она выше диапазона вышеупомянутой температуры и давления, может произойти потеря энергии.
[22] На стадии (b) настоящего изобретения, поскольку подача пара выполняется с использованием соединенного с реактором бойлера, органические отходы в реакторе контактируют с паром из бойлера и вступают физически и химически в реакцию, что значительно повышает эффективность реакции без какой-либо процедуры, когда вода превращается в высокотемпературную воду так, что она распыляется при непосредственном контакте с органическими отходами с низкой температурой. Кроме того, поскольку пар подается из внешнего бойлера, ничего не происходит, когда он вступает в реакцию с высокотемпературной водой, так что реакция может поддерживаться даже при увеличении количества отходов. И, следовательно, смесь отходов, подлежащих обработке, загружается вплоть до 70-90% реактора, таким образом, вызывается реакция на основе контакта с паром.
[23] Поскольку гидролиз происходит внутри реактора на основе Fe, эффективность реакции может быть значительно повышена благодаря реакции катализатора Fe, в частности активированная пептонная реакция в зоне, занимаемой насыщенным паром в реакторе, и с внутренней стороны реактора образуется органическая мембрана 1-2 мм на основании технологического процесса и работы реактора, так что может быть предотвращена любая коррозия, вызываемая NaCl и т.д.
[24] Стадия (c) настоящего изобретения представляет собой стадию, на которой обеспечивается контроль реактора для поддержания его в нормальном состоянии после резкого сброса давления внутри реактора за счет выпуска пара из реактора, так что обработанные на стадии (b) органические отходы деполимеризуются или происходит увеличение удельной площади поверхности твердых бытовых отходов, обработанных на стадии (b); и твердые бытовые отходы размельчаются, более конкретно, стадия (c) представляет собой стадию, на которой в реагенте, в котором с помощью высокотемпературного пара было повышено давление, давление резко сбрасывается, и объем увеличивается, таким образом, происходит деполимеризация реагента или размельчение реагента. Поскольку происходит резкое увеличение объема твердых бытовых отходов в форме сырья за счет резкого сброса давления, а удельная площадь поверхности увеличивается, то время сушки может быть сокращено благодаря тому, что такие твердые бытовые отходы вступают в реакцию с содержащим воду органическим веществом и высыхают, таким образом, значительно повышается эффективность сушки. В этот момент предпочтительно, что давление резко сбрасывается, и давление среды может стать 0,9-1,1 атм за счет выпуска пара внутри реактора в течение 10-120 секунд.
[25] Кроме того, стадия (d) настоящего изобретения представляет собой стадию, на которой влага удаляется из обработанного на стадии (с) реагента за счет создания вакуума или дифференциального давления в реакторе. Предпочтительно, что из реагента, обработанного на стадии (с), удаляется 5-10% влаги за счет создания вакуума или дифференциального давления в течение 10-15 минут в реакторе с помощью вакуумного насоса, соединенного с реактором.
[26] Кроме того, стадия (е) настоящего изобретения представляет собой стадию, на которой обработанный на стадии (d) реагент подвергается естественной сушке с получением в результате твердого топлива, в котором содержание воды составляет 10-20%. Предпочтительно, что получается твердое топливо, имеющее низкую теплотворную способность выше 5000 ккал/кг.
[27]
[28] Согласно другому аспекту настоящее изобретение относится к комбинированной теплоэлектрической генерирующей системе, в которой используется твердое топливо, полученное с помощью описанного выше способа. А именно, в настоящем изобретении предлагается комбинированная теплоэлектрическая генерирующая система, характеризующаяся тем, что твердое топливо (RDF) получают из органических отходов с высоким содержанием воды и твердых бытовых отходов, а перегретый пар получают путем подачи твердого топлива в горелку на основе твердого топлива и бойлер, и электричество можно получать с помощью системы генерирования электроэнергии на основе пара, в которой используется перегретый пар.
[29]
[30] Далее настоящее изобретение будет описано более подробно вместе с иллюстративным вариантом осуществления.
[31]
[32] Варианты осуществления.
[33] Вариант осуществления 1.
[34] Был изготовлен реактор периодического действия, выполненный из Fe материала, размером 5 м3. В реактор загрузили насколько возможно быстро 3,5 тонны отходов животноводства, в которых содержание воды составляло 80-85%, и 0,5-1 тонну бумажных твердых бытовых отходов (ТБО), входное отверстие в верхней части реактора закрыли. После завершения загрузки отходы животноводства и ТБО смешали, подвели пар при 210°C для создания внутреннего давления в реакторе, равного 23 атм. В это время поступивший насыщенный пар или перегретый пар достигал состояния реакции в течение примерно 3-5 минут в специальном бойлере для подачи пара в верхней части предварительно подготовленного реактора, так что подача пара была остановлена. Подведенный пар и целевые отходы перемешали со скоростью 10-15 об/мин, чтобы подведенный пар и целевые отходы вступили в реакцию физически и химически. Когда реакция достигла состояния ниже предварительно заданных температуры и давления при выполнении реакции, периодически подавали насыщенный пар или перегретый пар для поддержания давления 23 атм при 210°C. Описанный выше режим поддерживали в течение 30-60 минут в зависимости от физических свойств объекта обработки, чтобы обеспечить достаточную пептонную реакцию, основанную на действии катализатора с помощью пара, обрабатываемого органического вещества и реактора на основе железа.
[35] Далее, органическое вещество и органический элемент или ТБО, которые не разложились во время вышеупомянутой реакции, были деполимеризированы или размельчены за счет быстрого выпуска пара через выпускное отверстие для пара при открытии редукционного клапана, пока давление не стало атмосферным (1 атм) за 2 минуты. Примерно 5-10% от общего объема воды реагента было удалено за счет создания вакуума (дифференциального давления) в течение примерно 10-15 минут с использованием внешнего вакуумного (дифференциального давления) насоса, чтобы удалить воду из реагента в реакторе в условиях высокого вакуума или дифференциального давления после процессов деполимеризации и размельчения реагента. Полученный продукт после реакции переместили в место естественной сушки и высушили в естественных условиях, в результате было получено конечное твердое топливо с содержанием воды 15%.
[36]
[37] Сравнительный Пример 1.
[38] Твердое топливо было получено способом в соответствии с первым иллюстративным вариантом осуществления, в котором твердое топливо получено без добавления твердых бытовых отходов (ТБО).
[39]
[40] Сравнительный Пример 2.
[41] Твердое топливо было получено способом в соответствии с первым иллюстративным вариантом осуществления, в котором твердое топливо получено без выполнения процесса быстрого сброса давления за счет выпуска пара после повышения давления.
[42]
[43] Эксперимент и результат.
[44] Изменения количества содержания воды на основе времени получения (времени сушки) твердого топлива в соответствии с вышеприведенным иллюстративным вариантом осуществления измерили с помощью необработанных отходов с высоким содержанием воды и сравнительных примеров 1 и 2 в качестве контрольной группы, результат измерения приведен в Таблице 1.
Figure 00000001
[46] Как видно из Таблицы 1, в случае сравнительного примера 1, когда обработка производилась без твердых бытовых отходов, обработка показала почти такую же скорость сушки, как и для отходов с высоким содержанием воды, которые не были обработаны. Такой результат, очевидно, дает тот факт, что реагент перешел в фазу гелеобразного состояния благодаря деполимеризации органических веществ и внешнего сброса уровня молекул, так что испарилась только находящаяся на верхней части геля вода, а вода на нижней части геля не испарилась. В случае сравнительного примера 2, когда обработка производилась без процесса резкого сброса давления, было подтверждено, что скорость сушки при осуществлении в естественных условиях не изменилась, поскольку скорость увеличения удельной поверхности была низкой. В случае варианта осуществления 1 настоящего изобретения через 20 часов был достигнут уровень содержания воды около 10%, что говорит о том, что эффективность получения твердого топлива очень высокая.
[47] В результате можно утверждать, что время до того, как уровень содержания воды не стал равен 10% благодаря процессам резкого сброса давления и создания вакуума путем добавления твердых бытовых отходов, сократилось более чем в 2 раза.
[48]
[49] Кроме того, ниже приводится результат анализа в отношении фаз твердых бытовых отходов, используемых в варианте осуществления 1 и в сравнительном примере 2.
Figure 00000002
[51] Кроме того, в результате измерений теплотворной способности твердого топлива, полученного в соответствии с вариантом осуществления 1 настоящего изобретения, и твердого топлива, полученного согласно сравнительному примеру 1, в случае варианта осуществления 1, когда были добавлены твердые бытовые отходы, была продемонстрирована средняя теплотворная способность 5,000 ккал/кг, что на 500 ккал/кг выше, чем в сравнительном примере 1. А именно, очевидно, что скорость сушки увеличилась, так как увеличилась удельная площадь поверхности при резком сбросе давления благодаря содержанию бумаги более 50% и пластика более 40% в твердых бытовых отходах, и теплотворная способность полученного твердого вещества увеличилась благодаря пластику, который представляет собой органическое вещество на нефтяной основе. Среднее значение теплотворной способности приведено в Таблице 3 (единица измерения: ккал/кг).
[52]
Figure 00000003
[54]
[55] Поскольку настоящее изобретение может быть воплощено в нескольких формах без отступления от сущности или основных характеристик изобретения, следует также понимать, что вышеописанные примеры не ограничиваются какими-либо деталями предшествующего описания, если не указано иное, а скорее их следует толковать широко в пределах сущности и объема изобретения, как определено в прилагаемой патентной формуле, и, следовательно, все изменения и модификации, которые попадают в рамки требований и границ патентной формулы, или эквиваленты таким требованиям и границам, должны охватываться прилагаемой формулой изобретения.

Claims (9)

1. Экологически чистый и высокоэффективный способ получения твердого топлива с использованием органических отходов с высоким содержанием воды, включающий:
(a) стадию смешивания отходов, на которой органические отходы с высоким содержанием воды и твердые бытовые отходы подаются в реактор на основе Fe и смешиваются;
(b) стадию гидролиза, на которой давление смеси органических отходов и твердых бытовых отходов повышается за счет добавления высокотемпературного пара в реактор и в состоянии под давлением выполняется перемешивание, смесь при этом гидролизуется;
(c) стадию сброса давления, на которой обеспечивается контроль реактора для поддержания его в нормальном состоянии после резкого сброса давления внутри реактора за счет выпуска пара из реактора, и смесь размельчается путем деполимеризации органических отходов, обработанных на стадии (b), или путем увеличения удельной площади поверхности твердых бытовых отходов, обработанных на стадии (b);
(d) стадию вакуума или дифференциального давления, на которой из реагента, обработанного на стадии (c), удаляется вода за счет создания вакуума или дифференциального давления в реакторе; и
(e) стадию получения твердого топлива, на которой получается твердое топливо с содержанием воды 10-20% путем естественной сушки реагента, обработанного на стадии (d).
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что на стадии (a) отходы с высоким содержанием воды представляют собой один или несколько видов отходов, выбранных из отходов животноводства, осадков сточных жидкостей и пищевых отходов, с содержанием воды более 80%, а твердые бытовые отходы содержат бумагу и пластик.
3. Способ по п. 2, отличающийся тем, что на стадии (a) отходы с высоким содержанием воды и твердые бытовые отходы подаются в соотношении 3,5-4:0,5-1 и смешиваются.
4. Способ по п. 2, отличающийся тем, что на стадии (a) отходы с высоким содержанием воды и твердые бытовые отходы подаются в соотношении наполнения 70-90% в реактор на основе Fe и смешиваются.
5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что на стадии (b) давление смеси органических отходов и твердых бытовых отходов повышается до достижения внутреннего давления в реакторе 20-25 атм путем добавления пара с температурой 200-250°C в реактор с помощью бойлера, соединенного с реактором.
6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что на стадии (c) давление резко сбрасывается до 0,9-1,1 атм за счет выпуска пара из реактора в течение 10-120 секунд.
7. Способ по п. 1, отличающийся тем, что на стадии (d) в реакторе обеспечивается условие вакуума или дифференциального давления в течение 10-15 мин с помощью вакуумного насоса, соединенного с реактором, для удаления тем самым 5-10% воды из реагента, обработанного на стадии (c).
8. Способ по п. 1, отличающийся тем, что твердое топливо, полученное на стадии (e), имеет низкую теплотворную способность свыше 5000 ккал/кг.
9. Комбинированная теплоэлектрическая система, в которой электричество генерируется с помощью перегретого пара, полученного за счет подачи твердого топлива в реактор, отличающаяся тем, что твердое топливо получают с помощью способа по любому из пп. 1-8.
RU2014145949/04A 2012-05-17 2013-05-15 Экологически чистый и высокоэффективный способ получения твердого топлива с использованием органических отходов с высоким содержанием воды и комбинированная теплоэлектрическая система с использованием данного способа RU2586332C1 (ru)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120052662A KR101313314B1 (ko) 2012-05-17 2012-05-17 고함수 유기성 폐기물을 이용한 친환경·고효율의 고형연료 제조방법 및 이를 이용한 열병합 발전 시스템
KR10-2012-0052662 2012-05-17
PCT/KR2013/004323 WO2013172661A1 (ko) 2012-05-17 2013-05-15 고함수 유기성 폐기물을 이용한 친환경·고효율의 고형연료 제조방법 및 이를 이용한 열병합 발전 시스템

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2586332C1 true RU2586332C1 (ru) 2016-06-10

Family

ID=49456985

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2014145949/04A RU2586332C1 (ru) 2012-05-17 2013-05-15 Экологически чистый и высокоэффективный способ получения твердого топлива с использованием органических отходов с высоким содержанием воды и комбинированная теплоэлектрическая система с использованием данного способа

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20150143809A1 (ru)
KR (1) KR101313314B1 (ru)
CN (1) CN104508093A (ru)
ES (1) ES2526716B1 (ru)
RU (1) RU2586332C1 (ru)
WO (1) WO2013172661A1 (ru)

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CL2016000931A1 (es) * 2016-04-19 2016-11-11 Antonio Caraball Ugarte Jose Biocombustible solido que comprende lignina obtenido a partir de estiercol de ganado y un metodo para su obtencion.
CN106753676A (zh) * 2017-01-03 2017-05-31 苏州草宝能源科技有限公司 一种高温湿法干燥生活垃圾的方法
CN109943380A (zh) * 2019-02-22 2019-06-28 佐古猛 一种固体燃料制造方法及制造装置
KR102107704B1 (ko) * 2019-05-22 2020-05-07 주식회사 네오디아 하수 슬러지를 이용한 연료 제조장치
JP7285729B2 (ja) * 2019-08-08 2023-06-02 三菱重工業株式会社 廃棄物処理装置
CN110564431B (zh) * 2019-09-10 2024-07-12 上海环境卫生工程设计院有限公司 一种湿垃圾脱水热解方法及***
CN111112276A (zh) * 2019-11-25 2020-05-08 林赞德 废弃物处理方法
KR102198208B1 (ko) 2020-07-13 2021-01-04 채재우 고함수 웨이스트 재활용 및 소각장치
KR102319903B1 (ko) * 2020-12-03 2021-11-01 하재현 생활 쓰레기 가수 분해 펠렛 연료화 시스템
CN114433596B (zh) * 2022-01-25 2023-04-18 上海汉怡环保科技有限公司 一种有机质垃圾处理工艺

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2326900C1 (ru) * 2007-04-20 2008-06-20 Валерий Григорьевич Лурий Способ переработки органических углеродсодержащих отходов и углеродсодержащие формовки
JP2010106133A (ja) * 2008-10-30 2010-05-13 Kubota Kankyo Service Kk 廃棄物の燃料化方法および装置

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ATE204609T1 (de) * 1994-12-07 2001-09-15 Controlled Environment Syst Verarbeitungsanlage für festen hausmüll und prozess für die kommerzielle herstellung von milchsäure
KR100356966B1 (en) * 2002-04-16 2002-10-19 Halla Engineering & Ind Develo Apparatus and method for integrated treatment of garbage and livestock excretions by two stage anaerobic digestion
AU2002358010A1 (en) * 2002-11-14 2004-06-03 David Systems Technology, S.L. Method and device for integrated plasma-melt treatment of wastes
JP4913366B2 (ja) * 2005-06-21 2012-04-11 株式会社ネオス 難分解性有機ハロゲン化合物の処理方法
KR101419756B1 (ko) * 2005-10-17 2014-07-15 에이비-씨더블유티, 엘엘씨 유기 및 비-유기 폐기 물질을 유용한 제품으로 변환시키는방법
KR100841335B1 (ko) * 2007-03-08 2008-06-26 한국에너지기술연구원 중압증기를 이용한 축산분뇨 또는 유기성폐기물 건조장치 및 이를 이용한 축산분뇨 또는 유기성폐기물의 건조방법과 이러한 축산분뇨 또는 유기성폐기물 건조장치를 이용한 축산분뇨 또는 유기성폐기물의 고효율 건조/가스화를 포함하는 열병합장치
US20110158858A1 (en) * 2007-04-18 2011-06-30 Alves Ramalho Gomes Mario Luis Waste to liquid hydrocarbon refinery system
WO2009072454A1 (ja) * 2007-12-03 2009-06-11 Cdm Consulting Co., Ltd バイオマスの処理方法
US8057639B2 (en) * 2008-02-28 2011-11-15 Andritz Inc. System and method for preextraction of hemicellulose through using a continuous prehydrolysis and steam explosion pretreatment process
JP2013511386A (ja) * 2009-11-24 2013-04-04 株式会社北斗興業 水熱分解と資源再生の方法による廃棄物からエネルギーへの変換

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2326900C1 (ru) * 2007-04-20 2008-06-20 Валерий Григорьевич Лурий Способ переработки органических углеродсодержащих отходов и углеродсодержащие формовки
JP2010106133A (ja) * 2008-10-30 2010-05-13 Kubota Kankyo Service Kk 廃棄物の燃料化方法および装置

Also Published As

Publication number Publication date
WO2013172661A1 (ko) 2013-11-21
US20150143809A1 (en) 2015-05-28
ES2526716A2 (es) 2015-01-14
ES2526716R1 (es) 2015-02-04
ES2526716B1 (es) 2015-11-17
KR101313314B1 (ko) 2013-09-30
CN104508093A (zh) 2015-04-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2586332C1 (ru) Экологически чистый и высокоэффективный способ получения твердого топлива с использованием органических отходов с высоким содержанием воды и комбинированная теплоэлектрическая система с использованием данного способа
Lee et al. Hydrothermal carbonization of waste from leather processing and feasibility of produced hydrochar as an alternative solid fuel
Xu et al. A new method for removal of nitrogen in sewage sludge-derived hydrochar with hydrotalcite as the catalyst
EP2385091A1 (en) Method for processing organic waste and a device for carrying out said method
RU2007121675A (ru) Способ превращения твердых биоотходов в возобновляемое топливо
Park et al. A study of solubilization of sewage sludge by hydrothermal treatment
KR100954350B1 (ko) 슬러지를 이용한 고형연료 제조장치 및 제조방법
CN111646671B (zh) 一种水泥窑协同处置污泥的方法
JP2010195994A (ja) 脱塩素燃料の製造方法および製造装置
JP2005205252A (ja) バイオマスを含む高濃度スラリー、および高濃度スラリーの製造方法、並びにバイオマス燃料の製造方法
Zhi et al. A review of hydrothermal carbonization of municipal sludge: Process conditions, physicochemical properties, methods coupling, energy balances and life cycle analyses
Yek et al. Production of value-added hydrochar from single-mode microwave hydrothermal carbonization of oil palm waste for de-chlorination of domestic water
EP3148683B1 (en) Method for transforming waste and system for performing said method
KR100991483B1 (ko) 마이크로웨이브 건조장치와 열전매체유를 이용한 바이오매스의 건조방법
Yan et al. Effect of pressure and atmosphere during hydrothermal treatment on the properties of sewage sludge-derived solid fuel
JP2011031226A (ja) 廃棄物脱塩方法及び廃棄物脱塩装置
JP4364684B2 (ja) ガス化燃料の製造方法
KR101990885B1 (ko) 유기물을 이용한 바이오메탄 제조방법
KR20140132615A (ko) 고함수 유기성 폐기물 건조장치, 그를 이용한 고함수 유기성 폐기물의 고형연료 제조방법 및 고함수 유기성 폐기물의 에너지화를 위한 전처리 방법
WO2015052759A1 (ja) 植物性油廃液の処理システム及び処理方法
Zhang et al. Alkali-catalyzed supercritical water gasification of sewage sludge: effect of liquid residue reuse as homogenous catalyst
JP2017177008A (ja) 乾式メタン発酵方法および乾式メタン発酵装置
Lentz et al. Thermochemical conversion: A prospective swine manure solution for North Carolina
JP2004358455A (ja) 廃棄物処理方法、廃棄物処理装置、廃棄物処理システム、乾燥装置および乾燥方法
KR20200011073A (ko) 커피허스크 연료 생산시스템