Меню Рубрики

Установки для пиролиза тбо

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.

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.
Читайте также:  Установка круиз контроля шкода октавия bfq

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

Пиролиз как метод переработки ТБО

Пиролиз — это разложение соединений органического и искусственного происхождения под действием высоких температур. Он распространен в промышленности. Область его применения — обезвреживание твердых бытовых отходов (ТБО). Подробно об этом способе переработки в статье.

Читайте также:  Установка заднего стекла калина седан

Суть метода

Утилизация органических веществ этим способом заключается в превращении тяжелых отходов в более легкие. Отсутствует доступ кислорода, возникает анаэробная реакция. Процесс пиролиза сопровождается ростом температуры до 200–400°С. Давление соответствует атмосферному.

Механизмы превращения веществ анаэробным нагреванием еще недостаточно изучены. Условно все реакции пиролиза делят на первичные и вторичные. Первый тип превращений заключается в снижении молекулярной массы соединений. Так расщепляются тяжелые вещества. Процесс сопровождается выделением большого количества газов.

Вторичная реакция — это преобразование низкомолекулярных соединений в тяжелые. Этот химический процесс характерен для последних этапов пиролиза. Выделение газов уменьшается. Два типа реакций происходят в одно и то же время, поэтому классификация условна.

В теории осуществляют пиролиз воды. В результате образуется гидроген и кислород. Но на практике такая задача неосуществима, так как необходимая температура нагрева составляет тысячи градусов. Это технически трудоемко и дорого.

Химики также допускают пиролиз газа. Сначала разрушаются менее устойчивые связи атомов карбона, потом распадаются мостики между этим микроэлементом и водородом. По формуле пиролиза последним разлагается метан.

Применение метода на территории РФ и в мире

Первые пиролитические предприятия в России открылись в последних декадах 19 века. Там перерабатывали керосин. Из получившихся продуктов делали газ для освещения. Первый патент на этот метод получил ученый из Санкт-Петербурга. Во времена первой мировой войны пиролитическим способом создавали толуол — сырье для взрывчатки тротила.

Пиролизные заводы по переработке мусора расположены по всему миру. Газ, как один из продуктов утилизации, является источником энергии для нагревания воды, отопления. С помощью высокотемпературной обработки добывают этилен, пропилен. Лидер по созданию продукта для получения этилового спирта на данном этапе — США. Они добывают более 27 000 тонн этого вещества за 1 год. В России получают 3 000 тонн.

Пиролиз в мире популярней, чем в странах СНГ. Это связано с высокой стоимостью установки, техническими трудностями эксплуатации. Новые предприятия не строятся, реконструируются старые, сохранившиеся с времен Советского Союза.

Пиролизное оборудование для переработки отходов можно без проблем приобрести в интернете. Цена на одну установку начинается от 10 млн рублей.

Метод высокотемпературной переработки давно вышел за пределы промышленной области. Можно найти духовые шкафы с функцией эко-пиролиза. Суть режима в том, что для одновременного приготовления большого количества еды требуется минимум энергии.

Классификация

Существует 2 основные классификации метода пиролиза. Первая основана на длительности процесса. Выделяют быстрый и медленный пиролиз. Первый похож на воду в горячем масле. В этом случае жидкость вскипает мгновенно. А медленная переработка напоминает нагревание воды в кастрюле. Она происходит постепенно.

У быстрого пиролиза выделяют ряд преимуществ в сравнении с медленным:

  • так как продукты не осмоляются, на выходе они чище;
  • переработка отходов нуждается в наименьшем количестве энергии;
  • реакции выделения тепла превышают поглощение, в результате чего образуется энергия;
  • отсутствует необходимость в прерывании технологического процесса.

Обработка отходов путем анаэробного сжигания делится в зависимости от уровня нагрева внутри установки. Таким образом выделяют низко- и высокотемпературный пиролиз. В первом случае достигается нагревание от 450 до 900°С, во втором — выше 900°С.

При низкотемпературной обработке газы выходят в малом количестве. Но остается много твердых отходов. Высокотемпературный метод сопровождается обильным синтезом газов, минимумом смол. Отличительная черта этого вида переработки — твердый остаток равен нулю.

В химии разграничивают окислительный и сухой пиролиз. Первый вид используют для утилизации мусора пастообразной консистенции, осадков, сырья в мазуте или золе. Сухой пиролиз отходов получил более широкое распространение. Его применяют для утилизации ТБО.

Продукты переработки

Объем и вид продуктов пиролиза бывает разным. Играет роль материал, который подвергался переработке, количество сырья, длительность и температура процесса. В результате сгорания образуются такие продукты пиролиза:

  • пиролитическое масло;
  • электрическая и тепловая энергия;
  • дизельное топливо;
  • пирогаз;
  • пикарбон — твердый остаток, по сути являющийся древесным углем.
Читайте также:  Установка 2din магнитолы kyron

Пиролитическое масло используют в качестве топлива для печи. По сути это аналог мазута. Еще продукт используют в виде сырья для вторичной переработки.

Все эти продукты должны получатся в теории. Но на практике этого не всегда можно добиться. Чтобы получить дизельное топливо, необходимо тщательно разделить отходы. Извлечь сырье из несортированных остатков практически невозможно.

Этапы обработки мусора

Прежде чем сжечь отходы, их подготавливают: измельчают и высушивают. Сушка — это процесс, требующий наибольшее количество энергии. При переработке древесины ее высушивают до 15%. Помимо удаления воды из дерева, заменяются некоторые компоненты.

Только после предварительной подготовки приступают к пиролизу отходов. Сначала разлагаются самые нестабильные части мусора. Их расщепление наступает при температуре до 300°С. В это время выделяется уксусная кислота, двуокись углерода и угарный газ.

При росте температуры выше 300°С, разлагается большая часть твердых бытовых отходов.

Этот процесс является экзотермическим, то есть сопровождается обильным выделением тепла. Активно образуется метанол, углеводород, аммиак, эфиры.

На последних этапах пиролиза макулатуры и других древесных остатков происходит прокаливание оставшихся в установке веществ. В этот момент температура достигает 500°С и продолжает расти. Выделяется смола с большой молекулярной массой, летучие газы. К примеру, водород, углекислый и угарный газы. В итоге остается древесный уголь.

Описание пиролизной установки

Устройство для переработки мусора высокими температурами является динамичным. Его можно передвигать в разные части помещения. Пиролизная установка по сжиганию отходов имеет такие составляющие:

  • термический реактор;
  • систему отвода газов пиролиза, в которую входят отстойник и конденсатор;
  • совокупность устройств для отвода и очищения газов.

Основная составляющая в установке для пиролиза — это реактор и его компоненты (печь и швельшахта). Отходы поступают в верхнюю часть реактора, спускаясь в процессе сжигания, пока в итоге не окажутся в швельшахте. Высокотемпературное сжигание происходит в средней части реактора, а в верхних его слоях мусор просушивается.

Процесс сжигания состоит из двух этапов: коксование и температурное разложение. Газы, образующиеся в реакторе, не выходят мгновенно наружу. Для защиты экологической системы они должны пройти несколько этапов линии пиролиза. Первым на выходе из реакторов расположен котел-утилизатор. Далее газы попадают в сушилку и абсорбер. В последнем они обрабатываются известковым молоком. После этого газы выходят в окружающую среду.

В реакторе промышленных пиролизных печей для ТБО остается шлам — не превращенные в газ твердые бытовые отходы, смесь солей и золы. Он полностью безопасен. Его используют в сельском хозяйстве, промышленном производстве как топливо или сырье.

Преимущества и недостатки разных видов пиролиза

Каждый из типов имеет свои плюсы и минусы. Низкотемпературный пиролиз обладает такими преимуществами:

  • можно перерабатывать мусор без сортировки;
  • минимальное выделение токсичных окисей серы и азота.

Но минусов у этого метода больше, чем плюсов. Среди них:

  • высокая стоимость установок;
  • большие габариты печей и сложная конструкция;
  • для эксплуатации необходимо много средств и рабочей силы;
  • не распадаются высокомолекулярные соединения.

Среди преимуществ высокотемпературного пиролиза можно выделить следующие:

  • газ используют в качестве сырья для тепловой энергии;
  • на выходе газ имеет минимальное количество примесей;
  • жидкие продукты пиролиза (масло) используют как заменитель нефти;
  • золу применяют в дорожном строительстве.

Высокотемпературная переработка более выгодна с экономической точки зрения. Она требует меньше затрат, а продукты пиролиза можно использовать повторно.

Заключение

Пиролиз — высокотехнологичный метод переработки ТБО. Он обретает все большее распространение в мире, так как практически не влияет на окружающую среду.

Преимущество метода — возможность повторного использования продуктов, благодаря чему снижается потребность в первичном сырье.

источник