Устройства пиролизного горения
Газогенерирующие печи работающие на шинах, пластмассах и ТБО
Преимущества пиролизного способа горения
- Главное преимущество, это высокий КПД работы оборудования. Ни на одном другом виде котлов со всеми известными видами энергоносителей не удавалось достигнуть КПД в 90%.
- Принцип работы пиролизного котла длительного горения позволяет эксплуатировать оборудование с минимальными затратами на его обслуживание. Время между двумя закладками порций топлива увеличивается до 10-12 часов.
- Высокая теплоотдача от сжигания топлива создает экономию затрат на отопление в 2,-2,5 раза.
- Почти на всех моделях котлов такого типа встроен термостатический регулятор. Потребуется только начальная настройка желаемой температуры теплоносителя на выходе в систему, и дальше автоматика сама будет регулировать подачу воздуха в камеру сгорания.
Оборудование функционирует на основе метода пиролиза. Это способ термической переработки мусора, в результате чего он разлагается на фракции: полукокс, пиролизный газ и жидкость. Горение протекает в бескислородной среде. Получаемое сырье может применяться в качестве горючего. Грамотно собранная и оснащенная необходимыми системами фильтрации пиролизная установка не несет в себе вредя для экологии, при этом эффективно справляется с утилизацией отходов.
Среди категорий, подлежащих переработки методом пиролиза отмечают:
- пластик и полимеры (ПЭТ, бутылки, ПВХ и др.)
- ТБО: бумага, стекло, картон и т.д;
- автомобильные покрышки;
- резиновые отходы, включая рубероид;
- остаточные продукты деревообработки: шпалы, опилки, щепа;
- сланец и торф;
- отходы аграрно-промышленного комплекса и сельского хозяйства (шелуха, скорлупа, стволы растений);
- нефтепродукты и ЛКМ: шламы, битумы, гудроны, лакокраску;
- медицинские отходы.
Принцип работы пиролизной установки
Вначале поступившее на переработку сырье подвергается измельчению до фракции ХХХсм на специальных машинах.
Из накопителя сырье поступает в пресс-отжим для обезвоживания. В предназначенных для этих целей емкостях влага отделяется от компонентов и выводится через выбросной канал в систему очистки воды для последующего возврата в технологическую цепь предприятия.
После этого обезвоженное сырье поступает по шнековому транспортеру на каталитическую обработку в зону расплава полимеров. Оборудование в непрерывном режиме разогревает сырье до определенной температуры плавления. Процесс в плавильных камерах контролируется блоком управления, который поддерживает заданный терморежим.
После каталитической обработки продукт продвигается к участку низкотемпературного пиролиза, или крекинга, в шнековом реакторе. Химическая реакция перераспределения молекул водорода и их каталитическая фиксация способствует образованию углеводородных соединений с короткими цепями. Далее сырье подвергается дистилляции с целью получения разных видов материалов, исходя из назначения. Сырье скапливается в емкостях, подвергается переработке и облагораживанию, а остаток в виде куба отправляется на повторную безотходную переработку. Каждая фракция после облагораживания охлаждается и направляется на хранение.
Достоинства и недостатки
Пиролизная установка характеризуется перечнем достоинств:
- позволяет утилизировать разные категории токсичных отходов без вреда для экологии;
- сокращает расходы предприятий на вывозе мусора;
- помогает экономить рабочую силу и уменьшает износ техники;
- исключает наличия больших складских площадей под хранение мусора;
- способствует рациональному распределению свободных помещений;
- получаемые в результате пиролиза продукты высоколиквидные и востребованы на рынке. Кроме прочего получаемое топливо может использоваться для обеспечения собственных нужд предприятий;
- не предполагает сложного технического обслуживания, периодические нуждаясь лишь в очистке реторт от продуктов горения;
- окупается в среднем в течение 2–3 лет.
К недостаткам установок относятся их повышенную стоимость, объясняемую применением при изготовлении жаростойких и высокопрочных материалов. Однако польза и прибыль, приносимые наличием оборудования на предприятиях, с лихвой окупают затраты на приобретение.
Термическая утилизация предполагает почти полное сокращение объема непригодных материалов и контроль образования загрязняющих веществ. Для ее реализации применяют два типа оборудования — пиролизные печи и инсинераторы.
Пиролизные печи
- Подходят для твердых и жидких промышленных и бытовых отходов, полимеров, резинотехнических изделий, древесных остатков.
- Лучшие результаты достигаются на однородном сырье с стабильными характеристиками (влажность, зольность, теплота сгорания).
- Чувствительны к примесям хлора, серы, фосфора и тяжелых металлов, требующим усиленной системы газоочистки и постпроцессов.
Пиролизная печь
Пиролиз — нагрев отходов без доступа воздуха при 650–990 °C внутри термического конвертера. Образуются пирогаз и твердый углеродистый остаток. Из-за неполного разложения доля остатка может составлять 30–70% от исходной массы; пирогаз затем окисляется при 870–1200 °C.
Для стабильной работы требуется тщательно подобранный состав и подготовка сырья (обезвоживание, удаление хлорсодержащих включений, калибровка фракции). Отработка технологических режимов занимает несколько циклов испытаний, так как реакции разложения сложны и чувствительны к примесям и колебаниям состава.
Модификации и интеграция
Пиролизные печи
- Преимущественно стационарное исполнение; возможна модульная поставка для сборки на площадке.
- Высокие требования к узлам подготовки сырья (сушка, сепарация, деполимеризация смолистых фракций) и к постпроцессам очистки конденсатов и смол.
Эксплуатация и производительность
Пиролизная печь
- Сложность управления и повышенные требования к квалификации операторов; оставлять без присмотра запрещено.
- Производительность, как правило, ограничена в пределах до 150 кг/ч из-за особенностей физических и химических процессов.
- Неоднородность сырья вызывает нагарообразование, смолообразование и остановы на обслуживание.
Экологическая безопасность и нормативное соответствие
Пиролизная печь
Распространенное заблуждение — «нулевые выбросы». При переработке отходов с хлором, серой, фосфором и органохлорсодержащими компонентами возможно образование диоксинов и других токсичных соединений. Пиролизные газы и конденсаты часто требуют многоступенчатой газо- и водоочистки для достижения ПДК/ПДВ.
Экономичность и энергоэффективность
- Инсинераторы позволяют существенно сократить расходы на вывоз и захоронение за счет уменьшения массы отходов на 95–97% и локализации обработки на площадке предприятия.
- Использование тепла (горячая вода, отопление, технологический контур) снижает энергозатраты и повышает окупаемость.
- Современная автоматизация и предсказуемая работа на смешанных партиях сырья уменьшают внеплановые простои и стоимость владения.
- Пиролизные комплексы требуют более глубокой подготовки сырья, обращения с смолистыми фракциями и усиленной газоочистки, что увеличивает операционные затраты и риски нестабильного качества получаемых продуктов.