Предлагаем Вашему вниманию описание процесса термической переработки твердых бытовых и промышленных отходов путем создания таких температурных и газовых режимов, которые обеспечивают возможность осуществления глубокой пиролитической деструкции всей органической части отходов до проектных молекулярных образований, образующих экологически чистый энергетический газ и пригодный для использования твердый остаток. Она решена благодаря использованию плазмы в качестве газо-подобного теплоносителя.
При разработке способа была поставлена задача термической переработки твердых бытовых и промышленных отходов путем создания таких температурных и газовых режимов, которые обеспечивают возможность осуществления глубокой пиролитической деструкции всей органической части отходов до проектных молекулярных образований, образующих экологически чистый энергетический газ и пригодный для использования твердый остаток.
Это задача решена благодаря тому, что в данном способе, включающем подачу отходов в вертикальный реактор, сушку и пиролиз отходов газообразным теплоносителем, вывод из реактора парогазовой смеси и разделение ее на газ и конденсат, в качестве газо-подобного теплоносителя используется плазма. В качестве плазмо-создающего агента применены газы пиролиза, которые выделяются из парогазовой смеси. Жидкая фракция частично или полностью подается в реактор для дальнейшей деструкции.
Установка для термической переработки твердых бытовых и промышленных отходов включает вертикальный реактор, устройство для загрузки отходов, сборник парогазовой смеси и разделительную колонну, соединенную трубопроводом со сборником парогазовой смеси, дополнительно включает плазмотрон. Последний расположен в нижней части реактора и соединен трубопроводом с выходным патрубком пиролизного газа разделительной колонны. Патрубок конденсата разделительной колонны соединен с внутренним объемом реактора.
Для разложения высокомолекулярных органических соединений, слагающих основную часть бытовых и органо-содержащих промышленных отходов, на простые молекулы нужна высокая температура и инертная среда. Плазма, образующаяся из пиролизного газа, в электрической дуге, имеет достаточный энергетический потенциал для диссоциации сложных молекул газа и конденсата, которые поступают в реактор из разделительной колоны.
Переработка осуществляется следующим образом. Бытовые и промышленные органические отходы, предварительно освобожденные от неорганических компонентов, загружают в приемный бункер, откуда с помощью шнекового загрузочного устройства подаются непосредственно в реактор. Отходы, поступившие в реактор, перемещаются вниз, проходя последовательно зоны сушки и пиролиза. Необходимый температурный режим в реакторе обеспечивается работой плазмотрона, к которому непрерывно подводится электрический ток и пиролизный газ, который является плазмообразующим агентом.
За счет энергии электрической дуги плазмотрона, в которой температура достигает 100000С, газ пиролиза диссоциирует и ионизируется, превращаясь в плазму с температурой 40000С с высокой теплоемкостью и теплопроводностью.
Вследствие влияния на органические отходы высоких температур без доступа кислорода происходит глубокая деструкция органических соединений до Н2, СО, СО2, и СН4. Образовавшаяся в процессе деструкции газовая смесь поднимается в верхнюю часть реактора, отдает свое физическое тепло твердым отходам, за счет чего происходит их термо-деструкция с образованием парогазовой смеси.
При разработке способа была поставлена задача термической переработки твердых бытовых и промышленных отходов путем создания таких температурных и газовых режимов, которые обеспечивают возможность осуществления глубокой пиролитической деструкции всей органической части отходов до проектных молекулярных образований, образующих экологически чистый энергетический газ и пригодный для использования твердый остаток.
Это задача решена благодаря тому, что в данном способе, включающем подачу отходов в вертикальный реактор, сушку и пиролиз отходов газообразным теплоносителем, вывод из реактора парогазовой смеси и разделение ее на газ и конденсат, в качестве газо-подобного теплоносителя используется плазма. В качестве плазмо-создающего агента применены газы пиролиза, которые выделяются из парогазовой смеси. Жидкая фракция частично или полностью подается в реактор для дальнейшей деструкции. Установка для термической переработки твердых бытовых и промышленных отходов включает вертикальный реактор, устройство для загрузки отходов, сборник парогазовой смеси и разделительную колонну, соединенную трубопроводом со сборником парогазовой смеси, дополнительно включает плазмотрон. Последний расположен в нижней части реактора и соединен трубопроводом с выходным патрубком пиролизного газа разделительной колонны. Патрубок конденсата разделительной колонны соединен с внутренним объемом реактора.
Для разложения высокомолекулярных органических соединений, слагающих основную часть бытовых и органо-содержащих промышленных отходов, на простые молекулы нужна высокая температура и инертная среда. Плазма, образующаяся из пиролизного газа, в электрической дуге, имеет достаточный энергетический потенциал для диссоциации сложных молекул газа и конденсата, которые поступают в реактор из разделительной колоны.
Переработка осуществляется следующим образом. Бытовые и промышленные органические отходы, предварительно освобожденные от неорганических компонентов, загружают в приемный бункер, откуда с помощью шнекового загрузочного устройства подаются непосредственно в реактор. Отходы, поступившие в реактор, перемещаются вниз, проходя последовательно зоны сушки и пиролиза. Необходимый температурный режим в реакторе обеспечивается работой плазмотрона, к которому непрерывно подводится электрический ток и пиролизный газ, который является плазмообразующим агентом.
За счет энергии электрической дуги плазмотрона, в которой температура достигает 100000С, газ пиролиза диссоциирует и ионизируется, превращаясь в плазму с температурой 40000С с высокой теплоемкостью и теплопроводностью.
Вследствие влияния на органические отходы высоких температур без доступа кислорода происходит глубокая деструкция органических соединений до Н2, СО, СО2, и СН4. Образовавшаяся в процессе деструкции газовая смесь поднимается в верхнюю часть реактора, отдает свое физическое тепло твердым отходам, за счет чего происходит их термо-деструкция с образованием парогазовой смеси.
Парогазовая смесь, образовавшаяся в плазмотроне и реакторе, поступает в разделительную колонну, выполненную в виде трубчатого холодильника, в котором происходит разделение на пиролизный газ и конденсат. Пиролизный газ подается потребителю, конденсат частично подается потребителю, а частично через форсунки возвращается в нижнюю часть реактора для более глубокой деструкции. Шлак, который накапливается в нижней части реактора, периодически удаляется с помощью специального устройства.
Данный способ положен в основу инвестиционного предложения “Промышленный комплекс плазменно-химической переработки твердых бытовых и промышленных отходов”, включенный в государственную программу “Техногенные ресурсы”.
Комплекс, работающий в системе многоцикловой термообработки отходов и первичных продуктов их пиролиза при температурах 600-4000° С, обеспечивает степень деструкции высокомолекулярных органических соединений до 99,9998%.
Комплекс включает участок сортировки и подготовки отходов к переработке, реакторное и электрогенераторное отделение, отделение водоподготовки и пункт накопления и распределения тепловой энергии.
В качестве сырья могут использоваться твердые органические отходы, пластмассы, резины, отходы кабельной, химической, цельно-газосодержащей продукции, текстиля, лакокрасочных материалов, масел и бытовые отходы.
Пиролизный энергетический газ поступает в парогенератор, где сгорает и нагревает воду, которая в виде пара поступает в теплоэлектрогенератор, где производится электроэнергия. Продукты сгорания проходят в рекуператор, охлаждаясь за счет нагрева воздуха, подаваемого в парогенератор, проходят через пылеуловитель и удаляются через дымовую трубу в атмосферу. Состав удаляемых выбросов аналогичен выбросам из котельных установок, оборудованных современными системами улавливания вредных компонентов.
Электрическая энергия через блок выравнивания и синхронизации направляется в электросети, а тепловая энергия используется для получения горячей воды для отопления и горячего водоснабжения.
Комплекс перерабатывает 500 килограмм в час или 4400 тонн в год отходов с производством более 1 млн.куб.метров в год энергетического газа, 4730 мегаватт часов электроэнергии, 4,2 гигаджоулей в час тепловой энергии и 440 тонн в год строительного высокодисперсного термоустойчивого шлака.
Уровень рентабельности подобной установки может составлять около 35%, срок окупаемости около 3,0 лет. Введение его в эксплуатацию способствует созданию 45-50 дополнительных рабочих мест.
Коммерческое предложение