Переработка и обезвреживание ТКО

Описание одной из модификаций комплекса переработки и обезвреживания ТКО, разработанного в 2017-м году.

ПРИМЕЧАНИЕ: В настоящее время существует ряд последующих, более совершенных модификаций мусороперерабатывающего комплекса. 

 

Комплекс по утилизации отходов – «КПО-ЭЭ 17.01», с применением способа термохимической переработки (пиролиза) предназначен для использования в коммунально- бытовом хозяйстве и промышленности для уничтожения (разложения) бытовых, промышленных органических отходов, осадков сточных вод с образованием газообразного, жидкого и твердого топлив.

В технологическую схему функционирования комплекса заложено решение задачи по созданию современной на момент 2017-го года технологии безотходной утилизации отходов и максимально рациональному использованию природных ресурсов. Предложенная технология является способом одновременного получения топливных продуктов из отходов в промышленном масштабе, тепловой энергии, безопасной для окружающей среды (без выбросов двуокиси углерода), и минимизации продуктов захоронения на мусорных полигонах.

Основой принципа действия комплекса является реализация метода медленного пиролиза.

Схема работы комплекса представлена как цикличный поэтапный процесс, включающий:

  • Этап предварительной подготовки отходов, исключающей из общей массы ТКО стеклянную тару, стеклобой и цветные металлы, чёрные металлы, бетон с последующим измельчением органической части мусора и дальнейшей подачей отходов на утилизацию в пиролизный реактор.
  • Этап разложения измельченных отходов во внутренней камере пиролизного реактора без доступа кислорода при определенном температурном режиме и за время, достаточное для полного разложения исходных отходов и разделения их на порошкообразный углистый остаток и парогазовую смесь.
  • Этап разделения парогазовой смеси на жидкие фракции (пиролизное топливо), пирогенную воду и пиролизный газ. Жидкое топливо и газ используются для поддержания заданных температур внутри реактора. Получаемые топливные продукты могут использоваться в котельных. Пиролизное топливо содержит широкий спектр углеводородных фракций и успешно может перерабатываться в традиционные виды топлива (бензин, дизтопливо, керосин) на нефтеперегонных станциях.
  • Этап выгрузки из реактора высокоуглеродистого остатка. При качественном отборе неорганических материалов из мусора в твердом остатке содержится до 80-90% углерода.

Комплекс представляет собой технологическую линию, состоящую из:

  • линии предварительной подготовки отходов (мусоросортировочная линия);
  • участка измельчения и сушки отходов;

пиролизного модуля термохимической деструкции отходов.

 

1. Описание технологического процесса сортировки измельчения и сушки ТКО (линия подготовки).

Поступающие отходы разгружают на бетонный пол площадки приема мусора. Крупногабаритные предметы выбираются из ТКО, и отходы сдвигаются в приямок подающего конвейера, с которого поступают на линию сортировки (рис.1):

Подающий конвейер предназначен для подачи ТКО на сортировочную линию. Рис.2.

 

Подача ТКО на подающий конвейер линии сортировки ТКО (поз.1 схемы рис.1) производится с помощью ковшового погрузчика. Глубина загрузочной части подающего конвейера составляет 30 - 40 см. В процессе подачи ТКО сортировщики (1-2 чел.), находящиеся с обратной стороны приямка подающего конвейера, производят ручной отбор крупногабаритного мусора (КГМ).

После подающего конвейера расположен пост ручного отбора пакетов с мусором. Операторы отбирают пакеты и мешки с ТКО и сбрасывают их в разрыватель пакетов (поз. 11 схемы рис.1).

Материал подается на барабаны разрывателя, оснащённые рабочими органами специальной конфигурации (молотками и зазубринами). Барабаны вращаются с разными скоростями. Первый выполняет функцию удерживания пакета, второй — функцию разрывания.

Рис.3. Рабочие органы разрывателя пакетов с ТКО.

 

Мусор из разорванных пакетов поступает на конвейер и направляется в сепаратор мелкой фракции роторного типа, предназначенный для автоматического отбора из потока ТКО фракций размером менее 80 мм (поз.12 схемы рис.1).

 Рис.4. Роторный сепаратор мелкой фракции.

Устройство представляет собой ряд вращающихся валов с зазорами друг между другом. Каждый вал имеет выступающие элементы. Валы вращаются в одном направлении посредствам передачи крутящего момента цепными передачами, находящимися за пределами рабочего пространства (за бортами, слева и справа).

Попадая на вращающиеся валы сепаратора, материал продвигается вперед за счет расположенных на них выступающих элементов. При этом фракции размером менее 80х80мм проваливаются между валами в находящийся под сепаратором отводящий конвейер. Отсев мелкой фракции составляет от 20 до 35 % от массы входящего ТКО.

Мелкая фракция из-под роторного сепаратора отводится через реверсивный конвейер мм (поз.10 схемы рис.1) в один из двух открытых контейнеров.

Очищенный от мелкой фракции поток ТКО из- под сепаратора мелкой фракции подается на сортировочный ленточный конвейер, предназначенный для горизонтального перемещения ТКО и обеспечения работы операторов сортировки ТКО (сортировщиков). Устанавливается на платформе, имеющей лестницы, ограждение, люки для сброса отобранного вторсырья.

Вдоль сортировочного конвейера с обеих сторон друг напротив друга расположены посты (рабочие места) с люками. Сортировщики, расположенные друг напротив друга, выбирают из общего потока ТКО стекло, строительный мусор, хлорсодержащие элементы мусора (например, ПВХ), прочие инертные материалы, не пригодные для термохимической деструкции (например, камни, фарфор и т.д.). Металлические элементы (черные металлы) автоматически отбираются магнитными сепараторами (поз.13 схемы рис.1). Цветные металлы (как правило, алюминиевая банка) отбираются вихретоковым сепаратом (поз.14 схемы рис.1).

Для обеспечения комфортной работы сортировщиков     на сортировочной платформе устанавливается сортировочная кабина. Она представляет собой металлический каркас, обшитый сэндвич-панелями толщиной 50 мм.(тип кабины - стандарт) или листами поликарбоната (тип кабины – эконом). Кабина имеет пластиковые двери, пластиковые окна (для типа стандарт) напротив рабочих мест сортировщиков, освещение вдоль сортировочного конвейера, приточно–вытяжную вентиляцию, электрическое отопление для работы в холодное время года.

Отсортированный поток ТКО поступает в измельчитель отходов (поз.15 схемы рис.1) и далее — на площадку накопления "хвостов" сортировки, откуда отходы сдвигаются ковшовым погрузчиком в приямки подающих конвейеров для подачи в сушилки. В начале каждого подающего конвейера установлен разравниватель слоя измельченных отходов для регулирования высоты слоя отходов на пластинчатом конвейерном транспортере сушилки.

Сушилки представляют собой многоярусную конструкцию изолированных друг от друга конвейерных транспортеров, обдуваемых потоком теплоагента, создаваемого теплогенератором (рис.5). При прохождении измельченных отходов по транспортировочным лентам сушилки в горячем потоке дымовых газов (температура до 300 град.), создаваемом газо-жидкотопливными горелками теплогенератора, поверхностная влага отводится в атмосферу через циклонный фильтр.

Высушенные отходы из сушилки по конвейеру направляются в пиролизные реакторы комплекса утилизации отходов.

2. Описание технологического процесса работы пиролизного модуля утилизации ТКО.

Пиролизный модуль содержит:

  • пиролизные установки с вращающимися реакторами;
  • конвейерную систему подачи подготовленных отходов в реакторы и выгрузки углеродистого остатка после окончания цикла пиролиза;
  • емкости для сбора продуктов пиролизной переработки отходов.

Технологическая схема работы комплекса пиролизной утилизации ТКО представлена как цикличный поэтапный процесс, включающий:

  • Этап конвейерной       автоматизированной         загрузки      подготовленных         отходов      в пиролизные реакторы.
  • Этап термохимической деструкции отходов без доступа кислорода (8-10 часов).
  • Этап конденсации парогазовой смеси при ее охлаждении после выхода из реактора с образованием жидких углеводородных фракций. Неконденсируемый горючий газ направляется к потребителям (в газовые котлы и/или на газоэлектрогенераторные установки), а жидкое топливо собирается в топливных баках.
  • Этап выгрузки углеродистого остатка из реактора.

  Рис.5. Схема расположения оборудования комплекса утилизации ТКО:

Строительство пиролизного комплекса осуществляется по модульному принципу. Каждый модуль содержит пять пиролизных установок с единой технологической схемой конвейерной загрузки сырья в реакторы и выгрузки углеродистого остатка по окончании цикла пиролиза. Реакторы загружаются последовательно и работают в цикличном режиме.

Назначение пиролизного модуля термической деструкции заключается в утилизации отходов путем их нагрева в бескислородной среде. Результатом такого нагрева является химическое разложение содержащегося в нём органического вещества с образованием парогазовой смеси и выделением твердого углистого остатка.

Пиролизная установка состоит из:

  • реактора утилизации        органических отходов;
  • блока конденсации парогазовой смеси;
  • трубопроводов с запорной арматурой;
  • ёмкостей для жидких и газообразных фракций продуктов пиролиза;
  • фильтров.

Реактор предназначен для утилизации отходов и представляет собой герметично выполненный                                      металлический                  бак

цилиндрической формы объемом 25 м³, установленный на опоры, обеспечивающие его вращение относительно горизонтальной продольной оси.

В верхней части реактора расположен люк загрузки отходов. Крышка люка выполнена съемной. Герметичное закрытие производится при помощи механизма блокировки.

С одной торцевой стороны реактора смонтированы выводы для выпуска парогазовой смеси в процессе пиролиза, выполненные из труб, сведённых в одну общую, и имеющую соединительную муфту на конце.

С другой торцевой стороны реактора находятся элементы камеры сгорания, предназначенные для крепления горелки, работающей на жидком топливе или газе. Горелка обеспечивает поддержание заданной температуры в реакторе.

На реакторе установлены: манометр, предохранительный клапан, термопары, обеспечивающие контроль режима работы реактора.

Сам реактор покрыт теплоизоляционным материалом, предотвращающим потерю

тепла.

Внутри реактора расположена камера сгорания с отходящими от них трубчатыми пирозмеевиками, обогреваемыми теплом от сгорания топлива на горелках. Пирозмеевики представляют собой длинную трубу постоянного диаметра, согнутую на равные части, проложенные горизонтально по периметру реактора.

Нагрев отходов до стадии разложения обеспечивается за счет излучения тепла, образуемого пламенем горелки в камере сгорания, и переносом тепла с дымовыми газами в пирозмеевики. Рабочая температура реактора достигает 450°C без создания избыточного давления внутри реактора (не более 0,07 атм.). Техническая эксплуатация реактора не контролируется органами Ростехнадзора РФ.

Смесь газов, образуемая в процессе деструкции отходов, выводится в блок  конденсации (рис.6), представляющий собой последовательно соединенные конденсаторы- сепараторы и теплообменники для охлаждения парогазовой смеси и поэтапного отделения тяжелых, средних и легких фракций топлива, а также воды от неконденсируемых газов.

 Рис.6. Функциональная схема пиролизной установки.

Исходный материал ("хвосты" сортировки ТКО) загружается в реактор, который герметично закрывается. Затем реактор разогревается. От работающей горелки в нём повышается температура. При достижении ее значения порядка двухсот градусов Цельсия без доступа воздуха начинается процесс пиролиза загруженного материала. Образующаяся в реакторе смесь газов и паров отводятся по трубопроводу в блок конденсации с целью разделения неконденсируемой части пиролизного газа от воды и жидких углеводородных фракций.

Вся сконденсированная жидкость - тяжелые смолы, средние и легкие фракции (аналог печного топлива), пирогенная вода - собираются в соответствующих емкостях. Осушенный пиролизный газ поступает в газосборник и далее - к потребителям.

Оставшаяся после цикла пиролиза твердая углистая часть удаляется из реактора механизированным закрытым способом с использованием специальной конвейерной системы в закрытый бункер.

 Резюме:

 Работа комплекса по утилизации ТКО с применением процесса пиролиза реализована как законченный технологический цикл по утилизации "хвостов" сортировки ТКО. Применяемые при этом технологии решают следующие задачи:

  • Сокращение выбросов в атмосферу двуокиси углерода: практическое их отсутствие в сравнении с методом утилизации отходов на мусоросжигательных заводах.
  • Минимизация продуктов       захоронения      на    мусорных       полигонах      (захоронению подвергаются лишь отходы 1-3 класса опасности, не утилизируемые в реакторе).
  • Утилизация отходов с разнообразной морфологией за счёт универсальности комплекса.

 

 

Цели и задачи проекта
Пояснительная записка
Нормы накопления ТКО
Сушка шнеком с фильтром

ООО «Эталон Эко»

Комплексы переработки ТКО и сопутствующее оборудование - производство и установка. Конвейеры всех типов. Сепараторы. Шредеры. Дробилки. Гидроманипуляторы. Прессы и пресс - компакторы. Бункеры и контейнеры. Оборудование для переработки полимеров. Пищевое оборудование. Предприятие готово предложить не только поставку отдельных единиц оборудования и разумное комплексное решение, но и разработку и поставку нестандартного оборудования и производственных линий в соответствии с техническими требованиями Заказчика. Также осуществляется модернизация существующего оборудования и производственных линий.