Меню Рубрики

Установки для пиролиза бытового мусора

Пиролиз мусора и отходов: плюсы и минусы метода

Очищение планеты от мусора — основная задача. Пиролиз отходов — один из способов, применяемых для обработки и утилизации мусора. Процедура безопасна для окружающей среды. Это прибыльная отрасль для начинающих бизнесменов. Сырье – мусор, производимый человеком ежедневно.

Что такое пиролиз?

Пиролиз — процесс утилизации, обезвреживания и сжигания отходов. Для выполнения процедуры требуется соблюдение двух условий: наличие высокой температуры и закрытая камера без доступа кислорода. В процессе сжигания при таких условиях отходы распадаются на элементы с низкой молекулярной массой.

Плюсы и минусы пиролиза ТБО

Список отрицательных сторон пиролиза гораздо короче.

К минусам метода относят:

  • сложность системы;
  • цена на установки;
  • необходимость большого числа рабочих, которые будут следить за сжиганием мусора.

Технология пиролиза

Стандартно процедура производится в 3 этапа:

  1. Сырье помещается в сушильную камеру на продолжительное время.
    Этап считается самым долгим со значимыми энергозатратами.
  2. Пиролиз.
    Сначала разрушаются нестабильные компоненты (при 300 градусах). Вырабатывается уксусная кислота, двуокись углерода и угарный газ. При росте температуры сгорают оставшиеся ТБО.
  3. В завершающем этапе получают продукты сгорания.

Материал, который получается на выходе, зависит в основном от компонентов, помещенных в камеру.

Этот материал бывает в 3 состояниях:

  • пиролизный газ;
  • жидкое состояние представлено 2 вариантами: водой и маслом;
  • пикарбон.

Виды пиролиза

Рассматривая пиролиз, как процедуру обработки различных видов отходов, выделяют 3 классификации.

Сухой метод и окислительный пиролиз

Окислительный метод применяют для обработки жидких и газообразных отходов. Он эффективен при нейтрализации нефтесодержащих элементов, пластика, покрышек и иных веществ.

Сухой пиролиз эффективен при обработке твердых веществ. Его главное достоинство по сравнению со вторым методом пиролиза — грамотное применение природного ресурса.

Низко и высокотемпературный пиролиз ТБО

Низкотемпературный пиролиз предполагает обработку при поддержании температуры от 450 до 900 градусов. В процессе вырабатывается меньший объем газов, но остаток твердых веществ больше.

Второй характеризуется горением в камере с жаром свыше 900 градусов. При этом вырабатывается довольно большой объем газов с минимальным содержанием смол.

Быстрый и медленный пиролиз

Следующее разделение производится на основе продолжительности. Процедура быстрого пиролиза подобна воде в кипящем масле. Она закипает моментально. Технологии быстрого пиролиза отличаются способами передачи тепловой энергии от носителя к исходному веществу.

Процедура медленного пиролиза сравнима с нагреванием и закипанием.

Преимущества и недостатки разных видов пиролиза

Каждый вариант имеет плюсы и минусы.

Если сравнивать переработку при высоких и низких температурах, то второй вариант допускает проведение процедуры без предварительной сортировки. При этом выработка вредных окисей серы и азота будет минимальной.

Способ обладает минусами:

  • высокая стоимость оборудования;
  • сложность установки в сочетании с большими размерами;
  • для введения оборудования для переработки в действие потребуется много работников и финансовых вложений;
  • высокомолекулярные элементы не расщепляются.

Плюсы обработки сырья при высокой температуре:

  • Основной плюс высокотемпературного метода — остаток твердых отходов по мере завершения процедуры равен нулю;
  • вырабатываемый пиролизный газ подобен натуральному. Он применяется для вырабатывания тепло- и электроэнергии;
  • легкость при очистке;
  • исключена вероятность образования нежелательных диоксидов (процесс исключает поступление кислорода в камеру сгорания);
  • образованная жидкость перенаправляется для производства нефтепродуктов.

Сравнение быстрого и медленного пиролиза:

  • при быстром продукты для утилизации не осмоляются, а по мере завершения они чище, нежели при медленном. Небольшой расход энергии;
  • минус медленного — длительность, которая иногда вынуждает прерывать.

Какие отходы можно перерабатывать при помощи пиролиза?

К твердым отходам относят органические и неорганические компоненты. Процедуре подлежат органические массы.

Они разделяются на:

  • компостируемые (пищевой мусор, опилки, древесная кора и ветки, печатные издания, картон);
  • некомпостируемые (пластмассы, резина, кожа, провода, вязкие пасто- и кремообразные вещества (автомобильное масло), земля с каплями горюче-смазочных компонентов).

Пиролизное оборудование для переработки отходов

Установки последнего поколения дают возможность обрабатывать различный органический мусор. При этом в процессе используется собственная вырабатываемая энергия.

Основа установки — реактор. В нем сгораю отходы. В верхнем отсеке мусор просушивается. Для этого устанавливается температура в рамках от 100 до 200 градусов. В средней камере температура достигает от 1000 до 1200 градусов. Здесь органические элементы разлагаются и проходят процедуру коксования.

Читайте также:  Установка распредвал нуждин на классику

Выделяемый при горении углерод выделяет тепло, тем самым поддерживая требуемую температуру. Нижний отсек предназначен для охлаждения. Температура не превышает 100 градусов. В этой части реактора остатки догорают и преобразуются в золу. Заключительный этап предполагает выведение компонентов из реактора для складирования или дальнейшей обработки.

Варианты пиролизного оборудования:

  • для переработки шин;
  • для отходов деревообработки, навоза и помета;
  • универсальная. Она предназначается для переработки медицинских и пищевых отходов, продуктов дерево- и нефтепереработки, другого мусора.

Эти пиролизные установки большие. Если создать уменьшенную и упрощенную копию, то аппарат можно использовать в личных целях. Они позволят вырабатывать тепловую энергию и получать химические продукты.

Пиролизный завод

Рассмотреть пиролизный завод можно на примере завода ШАХ «ПОТРАМ — ТБО».

На этом предприятии применяются следующие основные зоны:

  • сортировка отходов, с последующим измельчением и компостированием. Размеры ее достигают 50 метров в длину, 30 метров в ширину, а высота — 12 метров;
  • полученный компост просушивается;
  • образования синтетического пиролизного масла;
  • получения дистиллятов из пиролизного масла;
  • очистки дистиллятов до уровня чистоты Евро-4.

Такое зонирование позволяет перерабатывать практически все виды твердых бытовых отходов.

Сначала отходы в обязательном порядке проходят радиационный контроль. Крупные куски измельчаются. Допустимый размер — 250 мм в диаметре.

Следующий этап — компостирование. Среднее содержание влаги в нем — 60-65%. Для ее удаления компост помещается в отсек для низкотемпературного пиролиза. Далее отходы перемещаются в зону для быстрого пиролиза.

В отсеке просушенный компост смешивается с золой твердых бытовых отходов. Температура золы достигает 850 градусов. Полученная смесь перемещается в медленно вращающийся реактор. В нем, без участия кислорода, смесь прогревается до 500 градусов. Под воздействием температур тяжелые органические молекулы разлагаются, образуя легкий углеводород.

Образованные пары и газы перемещаются в следующую зону. В нем пару углеводорода подвергаются конденсации. При этом получается жидкая пиролизная составляющая. В рассматриваемом процессе неорганические компоненты испаряются или направляются на другие химические заводы для последующей обработки. Необработанный газ поступает обратно в реактор, где он сгорает, поддерживая тепло.

Жидкая часть направляется в складское помещение для реализации в качестве исходного сырья в нефтеперерабатывающем заводе. Из него добывают топливо для машин и поездов, он заменяет мазут и топливо для печек и котельных.

Остатки твердых отходов перенаправляются в аэрофонтанную топку, в которой он догорает. Вырабатываемое тепло используют для прогревания золы. Она помещается в реактор, помогая процессу разложения органических веществ

Продукты пиролиза мусора

По мере завершения процесса пиролиза образуются следующие компоненты:

  • Из пластика вырабатывается мазут, газ и зола.
    Мазут направляется для дальнейшей переработки в синтетическое топливо, которое добывается при использовании более сложных установок. Полученное топливо применяется для функционирования двигателей внутреннего сгорания. Полученная при переработке зола используется в качестве топлива. Зола упаковывается в брикеты и не нуждается в дополнительной обработке.
  • Процесс переработки автомобильных шин характеризуется выработкой газов, технического углерода и синтетической нефти.
    Последняя, после прохождения дополнительной очистки, становится аналогом природного продукта. Углерод — вспомогательный элемент при производстве лакокрасочной продукции. Он отвечает за пигментацию. Углерод используют на заводах при производстве резины и отдельных строительных материалов.
  • Дизельное топливо.
  • Тепло и электроэнергия.

Сложность получения того или иного вида материала состоит в том, что для выработки может потребоваться сортировка продуктов. Эта процедура дорогостоящая. Получить высококачественный материал из несортированных твердых отходов практически невозможно.

Применение пиролиза в России

Впервые о пиролитических предприятиях стало известно еще в 19 веке. Основная цель — добыча газа для освещения. Сырь – керосин. Способ запатентован ученым из Санкт-Петербурга.

Вторым знаменательным периодом в пиролизе стала первая мировая война. Целью стал толуол — вещество, используемое для подрыва тротила. Пиролизные заводы строятся и функционируют во многих странах. Лидер — США. Россия, хоть и отстает, продумывает стратегии развития.

Низкая распространенность объясняется стоимостью оборудования и сложностями при эксплуатации.

Распространение метода способствует очищению планеты от твердых отходов. Помимо спасения экологии следует дополнительно отметить выработку вторсырья и безвредность состава отходов для окружающей среды.

Читайте также:  Установка магнита на электросчетчик меркурий 201

источник

Пиролизная установка: виды, устройство и принцип работы

Пиролиз — метод термической переработки отходов, в ходе которой утилизируемое сырье разлагается на другие фракции: полукокс, пиролизную жидкость и пиролизный газ. Горение протекает без доступа кислорода, полученные фракции можно использовать как горючее. Правильно собранная и оснащённая фильтрами пиролизная установка экологически безопасна.

Подходящие отходы для переработки

  • ТБО: бумага, пластмасса, стекло, кости и т.д;
  • отходы деревообработки: щепки и опилки;
  • пластик и полимерсодержащие отходы (бутылки, полиэтиленовые пакеты);
  • иловые слои, образующиеся в коллекторах и канализациях;
  • сланец и торф;
  • автомобильные покрышки, резиновые отходы;
  • отходы аграрно-промышленного комплекса;
  • сельскохозяйственные отходы (шелуха зёрен, скорлупа орехов и т.п.);
  • отходы медицинских учреждений
  • нефтешламы;
  • растительные отходы, включая водоросли.

Типы установок в зависимости от перерабатываемого материала

Пиролизные установки построены по одному принципу, различия в конструкции и режимах работы обусловлены сферой применения конкретного агрегата. Для утилизации некоторых отходов требуется более высокая температура.

Переработка древесины протекает при низких (400-500°C) температурах. В результате процесса из установки извлекают древесный уголь, смолу, метиловый спирт, уксусную кислоту, ацетон.

Крекинг (процесс термического разложения) предельных углеводородов протекает при средних (700°С) температурах. На выходе получаются бензол, этилен, пропилен.

Пиролиз метана — высокотемпературный (1500°C) процесс, в результате которого образуется ацетилен. Продукты пиролиза быстро охлаждаются, после чего используются для производства синтетического каучука.

Низкотемпературный пиролиз ТБО осложнён необходимостью улавливать вредные летучие продукты горения: серу, фосфор и хлор. Требуется установка фильтров.

Технические характеристики установки

Иногда производитель пиролизных установок указывает дополнительные параметры: окупаемость, объём реактора и т.д.

Конструкция и составные части

Перевозимые агрегаты строят из жаропрочной нержавейки. Устройство состоит из сушильного реактора, пиролизного реактора, камеры охлаждения твёрдых пиролизных продуктов и реактора, в котором охлаждается и конденсируется парогазовая смесь углеводородов.

Модули мобильного агрегата установлены на единую раму. В процессе утилизации отходы непрерывно двигаются сквозь реакторы по шнековым транспортёрам. Система подачи отходов работает от мотор-редуктора, движение передаётся зубчатой или цепной передачей. Сама установка перемещается на автоприцепе или грузовом шасси.

Компоненты простейших стационарных установок немного другие, но принцип работы тот же:

  • реторта — ёмкость для отходов, устойчивая к нагреву;
  • топочная камера — отсек, в котором проходит нагрев ТБО и сам пиролиз;
  • теплообменник — устройство для охлаждения и конденсации газа до состояния жидкости.

Технология переработки отходов

Мусор автоматически измельчают на куски менее 1 см. После измельчителя материал попадает в сушильную камеру, которая нагревает его до температуры 180 °C. Чтобы установка работала с максимальным КПД, содержание влаги в материале должно быть меньше 15%. Если сушильной камеры нет, эффективность пиролиза снижается.

ТБО, прошедшие сушку, попадают в пиролизный реактор.

Конденсат и газы поступают в теплообменник и разделяются на горючий газ и жидкое топливо.

Пиролизный завод

На крупных заводах установлены пиролизные линии, суточная производительность которых достигает десятков тонн материала.

На нефтехимических предприятиях пиролизные цеха специализируются на работе с метаном. Для предотвращения возгораний продуктов пиролиза на предприятиях расположены цистерны для хранения ГСМ.

Из крупных предприятий, производящих пиролизное оборудование в России, можно выделить:

  • Тюменский пиролизный завод;
  • Уральский пиролизный завод;
  • Ангарский завод полимеров;
  • ОАО «Газпром нефтехим Салават».

Процесс производства останавливают только для чистки реторт.

Продукты, получаемые на выходе

После термической обработки полимерных материалов остаются зола полукокса, пиролизная жидкость и газ.

Часть газов конденсируется и переходит в жидкое состояние. Жидкость очищают, чтобы превратить её в синтетическую нефть. Она используется как замена природному топливу.

Газ, не прошедший конденсацию, отправляют на дожиг или продают сторонним потребителям. Его можно применять в качестве топлива при выработке электроэнергии на ТЭС.

Читайте также:  Установка потолочных сушилок на балкон

После переработки покрышек остаётся несгораемый металлокорд, его отправляют на склад для дальнейшей переработки в металлические изделия. Обуглероженный (превратившийся в кокс) остаток используется в промышленности:

  • в производстве новых шин и резиновых изделий;
  • в качестве красителя при изготовлении лакокрасочных покрытий;
  • применяется в качестве сорбента вместо активированного угля;
  • служит компонентом жидкого топлива или сам используётся как твёрдое горючее.

Популярные производители в России

В связи с актуальностью проблемы переработки мусора и хорошей окупаемостью пиролизных установок открытие своего перерабатывающего завода — популярный бизнес. Компании предлагают закупать оборудование оптом или в розницу, возможно строительство цехов под ключ.

Среди отечественных производителей пиролизных установок — «Эковторресурс», «Экопромсервис», «НПО Отечественные технологии», «Росэко».

Например, «Эковторресурс» предлагает модульную установку «Константа 6». В зависимости от модификации, она перерабатывает от 6 до 24 тонн сырья в сутки. Стоимость «Константы 6» в максимальной комплектации составляет 40 000 000 рублей, в базовой — 11 300 000 рублей. Установка модульная, возможно постепенное наращивание производственной мощности.

«Росэко» предлагает бюджетную модель агрегата для низкотемпературной переработки шин за 9 000 000 рублей. Производительность составляет от 100 кг/ч, масса установки — 6 тонн.

Пиролизные котлы для отопления

Работающие по принципу пиролиза котлы отопления слишком мощные для обогрева дач, поэтому их применяют в коттеджах и больших хозяйственных помещениях.

Загруженные в котёл дрова медленно тлеют под действием высокой температуры и ограниченного доступа кислорода. Выделяемый пиролизный газ поступает в камеру сжигания и смешивается с воздухом. Происходит одновременное сжигание в разных камерах древесного угля и газа. Преимущество такой схемы — продолжительное горение каждой закладки топлива и повышенный КПД установки.

В котле топливо сгораёт не сразу в полном объёме, а постепенно, тем самым увеличивается время от одной закладки от другой. Продвинутые модели требуют вмешательства человека не чаще 1-2 раз в день.

Пиролизный котёл для коттеджа стоит около 350 000 рублей. Пример такой установки — ATMOS D 15.

Самодельная пиролизная установка

Полноценную установку для переработки отходов своими руками сделать не получится, но можно собрать отопительный котёл по схеме конструктора В.А. Беляева.

Потребуется слесарный инструмент, включая болгарку и сварочный аппарат. Требуемые материалы:

  • труба металлическая (диаметром 34, 57 и 159 мм);
  • стальная полоса (20х4; 30х4; 80х5 мм);
  • труба профильная (сечением 60х30, 80х40 и 20х20 мм);
  • металлические листы;
  • датчик температуры;
  • шамотные кирпичи;
  • воздушный насос.

Нарежьте листы на заготовки в соответствии с выбранным чертежом.

Из заготовок методом сварки соберите двухкамерный топливный бункер. К нему подведите изготовленные из труб воздуховоды.

Врежьте металлическую трубу на расположенной поперёк воздуховодам стенке (ниже топочной камеры). Это вторичный подвод воздуха.

Теплообменник собирайте из 57 мм труб следующим образом:

  1. Разметьте два металлических листа в соответствии с чертежом.
  2. Вырежьте в них 60 мм отверстия под трубы.
  3. Нарежьте 57 мм трубы на куски нужной длины.
  4. Концы труб вставьте в отверстия на листе, закрепите сваркой.
  5. Приварите к противоположным концам второй лист.

Прикрепите теплообменник к корпусу. По верхнему уровню теплообменника установите заслонку дросселя. Торец дроссельной заслонки закрывается куском металлического листа. В листе должен быть патрубок под установку дымохода.

Изнутри усильте камеры сгорания кирпичом. Обточите кирпичи, чтобы они лежали плотно. Кирпичи не должны блокировать заслонки воздухоотводов.

Установите на устройство фронтальную панель. Почистите корпус котла от сварочной окалины и прочего налёта, выровняйте неровности.

Проверьте герметичность конструкции: временно заблокируйте все отверстия и патрубки, налейте в теплообменник горячую воду. Если вода вытекает, необходимо герметизировать щели сваркой.

Обшейте корпус металлическими панелями и навесьте дверцу. Её лучше делать из чугуна и усиливать шамотным кирпичом.

Установите агрегат на бетонный фундамент высотой минимум 10 см. Присоедините дымоход, воздушный насос и линии подачи/выхода теплоносителя.

В одиночку собрать такой котёл очень трудно, пригласите напарника.

источник