Пиролизатор-инсиниатор рекуперативный ПИР ТО ШАЙД

Пиролизатор-инсиниатор рекуперативный ПИР ТО ШАЙД


 (Демо)

 

История создания

Что такое пиролиз, я знал ещё до школы, т.к. отец, по первому образованию, был механик газогенераторных машин и у него была соответствующая литература. Профессиональная литература, советского времени, была насыщена схемами, рисунками и таблицами. А, т.к. я умел уже читать, то мне, практически всё было понятно, а что не понятно – спрашивал отца и он, охотно пояснял.

Но, идея подобного устройства, возникла во время работы столяром, в деревообрабатывающем цехе Кунгурского межхозяйственного лесхоза. Там, я видел, как образуются до 100 кубометров, ежедневно, древесных отходов, которые быстро вырастали в целые горы, занимающие до трети территории лесхоза. Их, время от времени, утилизировали, свозя на свалку. Не раз, за три моих года работы в лесхозе, происходило возгорание этих гор отходов.

Избавление от этих гор, было головной болью, также и для других деревообрабатывающих предприятий города Кунгура, которых насчитывалось более сотни и выработка каждого из них, в среднем, была также, от 50 до 150 кубометров отходов в сутки. Предпринимались неоднократные попытки, на различных предприятиях города, хоть как-то, решить эту проблему. Пытались выпускать из отходов арбалитные блоки – не получилось, по причине отсутствия подходящих прессов. Пробовали получать гумус – не пошло. Пробовали использовать отходы для отопления – это вызывало захламление котельных и создавало пожарную угрозу.

Однажды, в лесхоз пришла отраслевая рекомендация на внедрение установки «ПИОНЕР», утилизирующей отходы способом пиролиза и, мой бывший однокурсник, исполнявший обязанности начальника производства, Котегов М.С., знавший о широте моих познаний, обратился ко мне с просьбой, разобраться с документацией и дать заключение. Там, как и положено, были описание процесса со схемами и таблицами, описание устройства с общим видом и, разрезами, технико-экономическое обоснование проекта внедрения. Для любого технаря, более, чем достаточно.

В этой установке, меня насторожила верхняя загрузка отходов (топлива), которая могла создать утечку горючих газов через загрузочное устройство. Как известно, при пиролизе образуются не только углеводороды, но и собственно, водород. Так что, возможно скопление газов в смеси с воздухом, как вблизи от поверхности земли, так и над установкой. А это, при условии того бардака с дисциплиной и при условии продолжительной безветренной погоды, могло, рано или поздно, создать ситуацию, когда произошло бы, большое скопление взрывоопасной смеси и тогда, достаточно хлопка водорода над установкой, чтобы скопившаяся в любой низине, или помещении, смесь, взорвавшись, создала эффект вакуумной бомбы. То же самое, могло бы произойти, в несколько меньших размерах, если не заполнять полностью установку и создать доступ туда воздуху.

С объёмными взрывами, мне приходилось сталкиваться, во время работы у нефтянников, два раза. Первый – когда пьяная бригада работников СМУ повредила промысловый газопровод и, не заметив этого, продолжала работу. Тогда потеряли бульдозер «Катерпиллер» и машинист бульдозера отлежал месяц в больнице с ожогами. Остальные – кто потерял слух, кто получил ожоги лёгкой степени. Второй случай – когда, автобус, вёзший рабочих на работу, заехал на участок дороги, находившийся в низине, в которой, за ночь, скопился газ. Произошёл взрыв, автобус покорёжен и частично обгорел, несколько человек получили контузии, остальные — ожоги разной тяжести и порезы. Некоторые, были в тяжёлом состоянии и длительно лечились.

Эти оба случая, не находились в зоне моей ответственности и я лишь принимал участие в их расследовании. Такие соображения и передал Котегову, а тот, доложил директору. Словом, быстренько оформили отказ от внедрения этой установки. И, как показало время, известно немало случаев, когда в дальнейшем, при нарушении регламента, с самыми различными конструкциями пиролизных установок, происходили взрывы, с различными последствиями, вплоть до смертельных.

Но естественно, информация, о возможности, решить проблему отходов, именно, способом пиролиза, натолкнула меня на идею создания установки проходного типа, с рекупераций, препятствующей смешению горячих продуктов с воздухом. Я сделал первичную проработку проекта. Всё сошлось удачно, но наличие 3-х факторов агрессивности, щелочного – от золы, окислительного – от кислорода воздуха, содержащегося в отходах, кислотного – от продуктов пиролиза (пары и окислы), создавало проблемы по материалам, т.к. в условиях повального дифицита, того времени, на жаростойкие и коррозионностойкие стали, создание опытного образца было по силам, только, крупным НИИ, имеющим разнарядки на такие материалы. Словом, проект, как и множество других моих проектов, был отложен в личный архив.

В недавнем времени, я решил перебрать архив, с целью найти полезные наработки по сортировке отходов, сделанные около десяти лет назад. Перебирая бумаги, наткнулся на эскизы какой-то термоустановки. Сначала, подумал, что это для строительных материалов, но разглядывая, вдруг, вспомнил принцип действия и назначение. В придачу к этому, у меня, к этому времени, имелись новые удачные решения, которые идеально подошли к старой концепции.


Описание ПИР ТО ШАЙД и его применение

Пиролизатор-инсиниатор рекуперативный (ПИР ТО ШАЙД), предназначен для безотходной, обеззараживающей переработки, бытового и промышленного мусора, с получением продуктов пиролиза, в виде синтетической нефти (синтезнефти), синтетического газа (синтезгаза или генераторного) и твёрдого остатка (шлаков, или кокса, или карбидов).

Синтезнефть, может перегоняться на топливо и сырьё для химической промышленности. Синтезгаз, может сразу использоваться на собственные нужды, на месте выработки, или, перерабатываться на месте, если имеется компримационное оборудование для разделения, на водород, углекислый и угарный газы, углеводородные газы, а также, может реализоваться для дальнейшей переработки. Карбиды, могут идти для получения редких минералов и металлов с попутным получением ацетилена. Кокс, необходим для металлургической и химической промышленности. Шлаки и золы, могут перерабатываться в гранулят, для строительства или использоваться в изготовлении цементов.

Пиролизатор-инсиниатор рекуперативный, для твёрдых бытовых и промышленных отходов, представляет собой, термодинамическое устройство непрерывного действия, для осуществления процесса рекуперативного пиролиза, посредством рекуперации тепла. Т.е. представляет собой, термодинамическое устройство, с завершённым термодинамическим циклом, характерным признаком которого, являются:
- Все наружные поверхности устройства, имеют температуру, равную температуре окружающей среды или незначительно превышает её;
- Все входящие и выходящие вещества и продукты, имеют температуру, равную температуре окружающей среды или незначительно превышает её.

Пиролизная труба, имеет:
- Холодный конец, в котором, происходит загрузка мусора и выгружаются, остывшие, продукты пиролиза и продукты сгорания;
- Горячий конец, в котором, происходят процессы пиролиза.

Пиролизная труба, вместе с топкой, заключена в рекуперационный кокон.

Сам процесс пиролиза, не требует топлива и энергии от внешних источников. В качестве топлива, может использоваться, как синтез-нефть, так и синтез-газ, вырабатываемые ПИР ТО ШАЙД. Электроэнергия, понадобится только, на привод вентиляторов и на компримацию синтез-газа, а также на подготовку сырья (отходов). В случае включения в техпроцес, электрогенерации от ДВС, работающего на продуктах пиролиза, возможна полная автономность. На осуществление процесса, требуется энергетических затрат (топливо и электроэнергия), не более 5%, в сравнении, с пиролизаторами периодического действия.

Рекуперация, осуществляется при помощи рекуперационного кокона и транспорта продуктов пиролиза, встречно потоку сырья. Эффективность, удержания тепла рекуперативным коконом, достигает 95% и выше. Поэтому, затраты подводимой энергии, в виде топлива, к топке ПИР ТО ШАЙД, в десятки раз меньше, чем в любых, традиционных установках.

Каждая, функциональная зона пиролизатора, имеет широкий диапазон регулирования, что позволяет, применять любые температурные режимы, как в зоне отбора пиролизного газа, как в зоне рекомбинаци, так и в зоне нагрева. Поэтому, кроме полезных продуктов, в процессе пиролиза, можно производить, необходимое количество дополнительного тепла, для энергетических целей. По производительности и к.п.д процессов, ПИР ТО ШАЙД, превосходит известные пиролизные установки в 5…10 раз.

ПИР ТО ШАЙД, может изготовляться, как для промышленного, так и для бытового применения, компактный, габаритами 2х0,5х1,5 м и производительностью в 0,5…2 кубометра отходов в час. В качестве сырья, может использоваться,  бытовой мусор, резина, пластик, опил и кусковые отходы древесины, листва, солома, любые травянистые растения, пищевые отходы.

ПИР ТО ШАЙД, будет незаменим в сельской местности, в индивидуальных и фермерских хозяйствах, колхозах, совхозах и госхозах, для утилизации органики, животных останков, продуктов жизнедеятельности скота и получения из них моторного топлива, для сельхозтехники.

Также, ПИР ТО ШАЙД, можно использовать для обеззараживания любых, иных твёрдых отходов, содержащих большое количество минеральных или металлических составляющих, предварительно измельчённых до размеров, не более 50 мм, и добавления, 1/1, древесных отходов, в виде опила или стружки, или рубленых кусков.


ПИР ТО ШАЙД, допускает переработку, отходов целлюлозно-бумажной промышленности, твёрдых и жидких отходов животноводства, нефтегазовой отрасли и жидких нефтепродуктов, а также, отходов угледобычи, с низким содержанием угольного остатка, при условии их добавления, в измельчённую массу ТБО или в отходы деревообработки.

В установке ПИР ТО ШАЙД, абсолютно исключено, попадание атмосферного воздуха в зону пиролиза, а также, исключена, утечка жидких и газообразных продуктов, в окружающую среду, т.к. камера топки изолирована от пиролизной трубы, герметичной перегородкой.

Высокая рентабельность, ПИР ТО ШАЙД, создаст ситуацию, когда легкодоступный мусор быстро иссякнет. Любители лёгкой наживы, кинутся на поиски любого мусора, пригодного для пиролиза, станут, покупать несортированные отходы, будут вынуждены, разрабатывать законсервированные полигоны свалок, собирать мусор на диких свалках, в лесах и на обочинах дорог, устраивать ловушки на реках, для паводкого сбора.


Подготовка сырья к пиролизу

В случае, поступления на переработку, в качестве сырья, ТБО, промышленного или агротехнического мусора, в неразобранном виде, т.е. многофракционного и разнопородного состава, то такое сырьё, подлежит предварительному анализу, на радиоактивные и химически опасные вещества, а затем, предварительной подсортировке, ручной или автоматизированной.

В ходе подсортировки, в первую очередь, должны быть отделены негабаритные отходы, затем, металлолом (чермет и цветмет). Далее, путём сепарации в высокоскоростном воздушном потоке, из основной массы, должны быть удалены отходы минерального состава.

Процесс, будет абсолютно безопасен, если сырьё, было подвергнуто переборке и удалению опасных составляющих, и прошло, химическую экспертизу, на предмет отсутствия химических элементов и соединений, могущих вызвать, получение вредных, ядовитых или высокотоксичных веществ, в продуктах пиролиза.

Лишь, после такой подготовки, подлежащие пиролизу отходы, не имеющие, опасных включений, могут пускаться на перераюотку. Также, сырьё не должно иметь предметов, могущих привести к преждевременному затуплению режущих кромок. Только, после этого, сырьё, может быть направлено в КРОШИТЕЛЬ ШАЙД, откуда, измельчённые до заданных размеров, отходы поступают в бункер-питатель пиролизатора.

В принципе, КРОШИТЕЛЬ спроектирован так, что без особых проблем, измельчит и стальной лист, в 10 мм толщиной, поэтому, случайно попавшие металлические включения, не нанесут особого вреда, а, жесть, аллюминиевые банки и мотки медной проволоки, могут быть, измельчены без проблем.

В случае необходимости, подвергнуть обработке, отходы на минеральной или металлической основе, они должны быть измельчены, до размеров, не более 50 мм, на специальном оборудовании и подаваться сразу в питатель, минуя КРОШИТЕЛЬ.

Зависимость производительности, от фракций:
-Мелкие фракции до 20 мм, производительность 66 м. куб в час (528 м. куб в смену).
-Крупные фракции до 100 мм, производительность 15 м. куб в час (120 м. куб в смену).


Определения и закономерности, установленные автором
1. Породный состав сырья, это группа отходов, имеющих одинаковое происхождение и состоящих из одного набора материалов, оказывающих влияние на физические и технологические свойства сырья.
2. Химический состав сырья характеризует, в отличие от породного состава, только набор химических элементов и оказывает опосредованное, через породный состав, влияние на физические и технологические свойства сырья.
3. Зона рекомбинации, место, где происходит повторный нагрев продуктов сухого пиролиза (сухой диссоциации сырья и рекомбинации химических элементов), в смеси с парами влаги от подсушки и прогрева сырья, приводящий к повторному распаду (диссоциации) продуктов сухого пиролиза и повторной рекомбинации, уже, с водородом и кислородом ионизированного пара.