и устройство для его осуществления Область техники

Изобретения относятся к области переработки твердых бытовых и промышленных отходов с получением в качестве конечного продукта синтез-газа.

Предшествующий уровень техники

Известен способ сжигания и сухой перегонки твердого топлива (Патент RU 2319065 МПК F23B 30/00 опубл. 10.03.2002), который включает загрузку топлива в камеру, нагревание его до температуры выхода летучих, разделение паровой и твердой фаз и сжигание последней в топке, причем, перед помещением топлива в камеру ее нагревают изнутри выше температуры, при которой происходит выход основной массы летучих.

Недостатком способа является порционность сжигания и неспособность контролировать полноту и глубину сгорания топлива, а также неспособность регулировать выделение тепловой энергии, невозможность получать и отводить топочный газ для дальнейшего его использования.

Известно устройство для переработки твердых горючих ископаемых (Патент RU 2342421 МПК С 10В 53/06 опубл. 27.05.2012), которое содержит реактор, на входе соединенный с загрузочным бункером, на выходе - с отводящим каналом для парогазовой смеси, топку, снабженную отводящим каналом, а также питатель, расположенный перед топкой. Реактор содержит корпус с размещенным в нем механизмом для перемешивания и перемещения твердого топлива шнеком по длине корпуса. Корпус соединен с герметизирующей камерой.

Недостатком устройства является то, что оно не позволяет учитывать особенность исходного сырья и, как следствие, качество выходного газа, происходящие реакции неконтролируемы, а на протяжении всего периода в процессе участвуют внешние источники тепла.

Известен способ многоступенчатого разложения твердого топлива окислением и устройство для осуществления способа (Патент RU 2459144 МПК F23B30/06 опубл. 20.08.2012), который включает непрерывную подачу топлива в цилиндрический корпус с предварительным сжатием и нагревом исходного топлива до температуры начала активной реакции окисления. Топливо подают, перемещая его шнеком вдоль оси зоны окисления и предварительного нагрева с температурой 350-750°С и давлением 0-1 МПа, зоны основного окисления с температурой 500-1000°С, давлением 0,5-5 МПа. Далее топливо подается в зону разрежения с температурой 700- 1500°С и давлением 0-(-0,9) МПа. После зоны разрежения через один патрубок выходит зольный остаток, а через другой патрубок - выходной газ с заданными физико-химическими свойствами.

Устройство для осуществления способа состоит из приемного бункера, цилиндрического корпуса с расположенным внутри шнеком с переменным шагом и разрывами по зонам окисления. Над зонами окисления выполнены патрубки ввода окислителя. На противоположном конце корпуса расположены патрубок вывода газа с заданными характеристиками с находящимся внутри патрубка вакуумным насосом и патрубок вывода зольного остатка.

Недостатком известного технического решения является недостаточная степень разложения сырья, а также сложность управления процессом создания одновременно локального давления и локального разрежения с одновременной регулировкой перепада давлений по зонам.

5 Сущность изобретения

Задача изобретения - создание эффективного способа и устройства разложения твердого топлива и получение тепловой энергии, топочного газа и синтез-газа с заданными физико-химическими свойствами, ю температурой, давлением.

Технический результат достигается в части способа тем, что внутреннюю полость корпуса предварительно прогревают перед подачей сырья в канал загрузки, поступающее непрерывно из канала загрузки сырье перемещают с помощью шнека, совершающего вращательное и

15 возвратно- поступательное движение и последовательно направляют в камеру начального разложения, нагревая до температуры 120 - 340°С с давлением 600-5 ООКПа, образовавшуюся влагу и первичный пиролизный газ отводят через газоотводную сетку в камеру дожита, подавая в неё дозировано кислород в составе воздуха до получения

20 оксидов СО, NO, далее сырьё подвергают при температуре 340-1000 °С и давлении 600 - 700 КПа термодинамической диффузии , а затем при температуре 1700°С и давлении 900-700 КПа термодинамической деструкции, при этом разрежение в зоне термодинамической диффузии и зоне термодинамической деструкции регулируют

25 изменением разрежения в трубках контура разрежения, принадлежащих соответствующей зоне, кислород в составе воздуха в ствол корпуса подают через окно зольного канала.

Технический результат в части устройства достигается тем, что внутренняя плоскость корпуса разделена газовой сеткой на приёмную зо часть с камерой начального разложения и ствол с зонами термодинамической диффузии и термодинамической деструкции, причем приемная часть соединена с каналом загрузки и внутри ее расположен шнек с постоянным шагом, соединенный с гидравлическим цилиндром, а каждая из зон соединена с соответствующими трубками контура разрежения, выход которого соединен с камерой дожига, на выходе цилиндрического корпуса установлена газовая горелка.

Кроме того, целесообразно цилиндрический контур и камеру дожига снабжать контурами охлаждения.

Краткое описание чертежей

На рисунке представлен общий вид устройства.

Устройство состоит из цилиндрического корпуса 1 , внутренняя полость которого разделена газоотводной сеткой 2 на приемную часть 3 с камерой начального разложения 4 и ствол 5 с зоной термодинамической диффузии 6 и зоной термодинамической деструкции 7. На входе корпуса 1 установлен гидравлический цилиндр 8, который соединен со шнеком 9, имеющим постоянный шаг, расположенным во внутренней полости приемной части 3. Приемная часть 3 соединена с каналом загрузки 10. Корпус 1 снабжен контуром разрежения 1 1 , который соединен трубками 12 и 13 с зоной термодинамической диффузии 6 и термодинамической деструкции 7, соответственно, и с камерой дожига 14, расположенной поверх корпуса 1. Ствол 4 корпуса 1 и камера дожига 14 снабжены охлаждающими кожухами 15 и 16. Ствол 4 корпуса 1 соединен с каналом зольного остатка 17, а на выходе корпуса установлен стартер 18 с пусковым эжектором 19.

Осуществление изобретения Способ разрушения углеродо - и азотосодержащего сырья осуществляется следующим образом. Предварительно прогревают внутреннее пространство цилиндрического корпуса 1 с помощью газовой

5 горелки. Поступающее в приемную часть 3 из канала загрузки 10 сырье перемещают с помощью шнека 9 вращательным и возвратно- поступательным движением, нагревая до температуры 120 - 340°, с давлением 600-500 КПа. Образовавшуюся влагу и первичный

пиролизный газ за счет разницы давления отводят через газоотводную ю сетку 2 в камеру дожита 14, в которую подается кислород в составе воздуха через трубку окисления. Далее в стволе 5 корпуса 1 сырье подвергают при температуре 340 - 1000 °С и давлении 700-600 КПа термодинамической диффузии, а затем при температуре не более 1700°С и давлении 900-700 КПа термодинамической деструкции.

15 Разрежение в зонах термодинамической деструкции 6 и термодинамической диффузии 7 и в зоне термодинамической деструкции регулируют изменением разрежения в трубках 12 и 13 контура разрешения 1 1 , принадлежащих соответствующей зоне. При уменьшении или увеличении разрежения в каждой из трубок 12 и 13

20 увеличивается или уменьшается разрежение в зоне активной термодинамической диффузии 6 и в зоне термодинамической деструкции 7, а также регулируется температура в этих зонах, ускоряется или замедляется процесс разрушения.

Полученный зольный остаток выводят через канал зольного остатка 8. 25 Реализация предложенного решения позволяет разрушать исходное сырье на углеводородные соединения плюс углерод до 97% от исходного сырья.