Способ получения горючего газа из мусора путем пиролиза и установка для его осуществления

 

Сущность изобретения: мусор обрабатывай до содержания сухого вещества по меньшей мере 75% путем размельчения, сортировки, образования хлопьев, гранул или ркатышей с размером 1-50 мм. Обработанный мусор подают в обогреваемый дегазационный барабан и подвергают пиролизу с образованием швельгаза и твердого остатка . Швельгаз вводят в преобразователь газа и разлагают с образованием горючего газа. Полученный горючий газ очищают в промывочной установке с помощью циркулирующей в контуре промывочной воды. Часть промывочной воды из контура циркуляции промывочной установки газа подводят в контур очистки промывочной воды механическим или химическим путем; Часть горючего газа после промывки используется для дегазационного барабана. Другую часть газа предпочтительно через газомер подводят к газовому двигателю или горелке. Твердый остаток пиролиза обрабатывают в водяной ванне промывной водой, отводимой из контура очистки промывной воды. 2 с.п. и б з.п.ф-лы, 1 ил. сл С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУ6ЛИК

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ

"О (21) 4743109 (86) РСТ/ЕР 88/00699 (03.08.88) (22) 12.02,90 (46) 23.08.93, Бюл. М 31 (31) P 3777004.4 (32) 13.08.87 (33) ОЕ (71) ПКА Пиролюзе Крафтанлаген ГмбХ (ОЕ) (72) Вольф Бернд Михаель (ОЕ) (56) Патент ФРГ М 3529445. кл. В 09 В 3/00, 1987.

«(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ГОРЮЧЕГО ГАЗА ИЗ ЦЯ;ЯРА ПУТЕМ ПИРОЛИЗА И YCTAHOBКД ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Сущность изобретения: мусор обрабатывай т до содержания сухого вещества по меньшей мере 75; путем размельчения, сортировки, образования хлопьев, гранул или ркатышей с размером 1 — 50 мм. Обработанный мусор подают в обогреваемый дегаИзобретение касается способа получения горючего газа из мусора путем пиролиэа, Задачей данного изобретения было при сохранении способа подготовки, связанного с незначительным образованием сточных вод, достичь дальнейшего снижения подлежащих удалению вредных для окружающей среды веществ, причем, в случае необходимости, одновременно еще должно быть достигнуто дальнейшее улучшение коэффициента полезного действия установки.

По изобретению, эта задача решается благодаря тому, что в водяной ванне твердый остаток, пиролиза обрабатывают проБЫ,, 1836406 АЗ (51>5 С 10 В 53/00; В 09 В 3/00 зационный барабан и подвергают пиролизу с образованием ш вел ьгаэа и твердого остатка. Швельгаэ вводят в преобразователь газа и разлагают с образованием горючего газа.

Полученный горючий газ очищают в промывочной установке с помощью циркулирующей в контуре промывочной воды. Часть промывочной воды из контура циркуляции промывочной установки газа подводят в контур очистки. промывочной воды механическим или химическим путем: Часть горючего газа после промывки используется для дегазационного барабана. Другую часть газа предпочтительно через гаэомер подводят к газовому двигателю или горелке. Твердый остаток пиролиза обрабатывают в водяной ванне промывной водой, отводимой иэ контура очистки промывной воды. 2 c,ï, и 6 з.п.ф-лы, 1 ил. бд мывной водой, отводимой из контура очист- © ки промывной воды. фь.

Неожиданно было установлено, что про- С) дукты пиролиэа при достаточном времени р выдержки абсорбируют жидкость более

140 $ вес. относительно своего собственного веса. Это означает, что из промывочной воды, которая частично или полностью мо- 160 жет состоять из воды, отобранной из водяного контура установки для промывки газа, значительную часть можно связать, При этом было установлено, что это абсорбция жидкости тем больше, чем больше содержание углерода в продуктах пиролиэа. Кроме того, время выдержки должно быть доста1836406 точным для полного смачивания, что, например, может быть достигнуто с помощью шнековой транспортирующей системы с соответствующим малым числом оборотов, Для повышения содержания углерода в 5 продуктах пиролиза должен быть предусмотрен при дальнейшем совершенствовании изобретения предварительный отбор из мусди, вводимого в дегазационный барабан, ийефтных веществ путем сортировки.

Это можно осуществить с помощью соответствуВщих сортировочных устройств. как, например, гребнечесальная сортировка.

Обработанный таким образом продукт пиролиза имеет структуру активного угля с хемосорбирующими свойствами, благодаря чему он может применяться как активированный уголь в любых случаях применения.

Продукт пиролиза в виде активного угля вводится в фильтрующее устройство за су- 20 шильной башней установки для промывки газа.

Содержание серы в чистом пиролизном газе, которое, в основном, зависит от содержания серы в применяемом s преобразова- 25 теле газа коксе, как известно, с большим трудом подлежит удалению из чистого пиро- . лизного газа, Если за установкой для промывки газа расположить фильтрующую установку, то можно, например, соединения З0 серы и фтора, которые не были вымыты полностью, абсорбировать с помощью фильтра из активированного угля. Благодаря тому, что для этого применяются продукты пиролиэа, не возникает никаких дополнительных затрат, и продукт пиролиза, таким образом, даже имеет целесообразное применение, За счет этого доля содержания серы в отходящих газах снижается при небольших затратах значительно ниже предписанных 40 ограничений для воздуха, при этом в газопреобразоватеяе можно применять кокс с несколько больлим содержанием серы.

Благодаря высокой абсорбционной спо. Собности продуктов пиролиэа, в случае не- 45 обходимости может осуществляться также удаление вредных компонентов из других продуктов путем примешивания их к части воды, отбираемой из водяного контура, Зто означает, что наряду с собственно почти 50 безвредной подготовкой мусора, способ по изобретению может применять также еще и для устранения вредных веществ из других установок.

В качестве другого преимущества спо- 55 саба по изобретению было установлено, что количество сточных вод завода пиролизного газа, который обрабатывает бытовой мусор, снижается почти на 50ф, и составляет на тонну удаляемого бытового мусора в общем менее 100 литров сточных вод. Это количество сточных вод, как правило, содержит столько вредных веществ, что отвод их без дополнительной обработки является экологически нежелательным.

Можно добиться значительного и благоприятного по затратам снижения вредных веществ в жидкости, отобранной из водяного контура установки для промывки газа путем обработки озоном до концентрации цианида «10 г/м и/или фенолов 40 г/м, Пиролизный остаток, обработанный таким образом, можно использовать в биогазовой установке. Такой пиролизный остаток, который содержит около 60 вес. жидкости, благодаря выравненной концентрации фенолов и цианидов, вследствие высокой доли в нем углерода и аммония иэ промывной воды для газа, является особенно богатым питанием носителем для анаэробных образователей метанового газа, которые преобразуют абсорбированные биологически превращаемые группы веществ в полезный газ. Управляемая озоном гомогенизация вредных веществ при этом снижает опасность передозирования и тем самым разрушения культур. Опыты показали, что для достижения этого эффекта гомогенизации достаточно краткого озонирования, которое, как правило, составляет меньше четверти полного времени озонирования.

Для дальнейшего снижения вредных веществ в сточных водах можно предусмотреть, чтобы не связанный продуктами пиролиза избыток воды, который в общем соответствует менее, чем 50 Д количества, отобранного иэ водяного контура установки для промывки газа, направляется на остаточное озонирование, Благодаря полному озонированию избыточной воды можно достигнуть снижения С$В до ниже 400 мг/л кислорода, BSB — до около 60 мг/м и доли цианидов и феноловуо количества, в общем случае ниже 0,1 г/м . Благодаря значительному связыванию жидкости, отобранной из водяного контура, пиролизным остатком, значительно меньшая часть сточных вод подлежит обработке озонированием при минимальных энергетических затратах.

Кроме того, пиролиэный остаток может применяться для энергетического питания в известеобжиговых печах. Для этого его предпочтительно опрессовать в гранулы, например, в виде яйцеобразных брикетов.

Было установлено, что теплота сгорания пи-. ролизного остатка может соответствовать примерно теплоте сгорания бурого угля, что является достаточным для процесса плавления, 1836406 . 6

50

Пиролизный остаток может применять в биогазовых установках, при этом их экономичность при термическом превращении отходов может повыситься, Остатков, требующих окончательного захоронения, при способе по изобретению во много раз меньше, чем остатков, получающихся в установках для сжигания мусора, которые, к тому же являются ядовитыми и должны удаляться как специальный мусор.

Установка по изобретению для осуществления способа описана ниже на основе . чертежа.

Мусор с помощью транспортной ленты

1 подается в предварительный иэмельчи. тель для грубого измельчения 2. Желоб транспортера 3 и транспортная лента 4 с магнитным улавливающим устройством 5 транспортируют мусор в сортировочное устройство 6. В сортировочном устройстве 6 осаждаются тяжелые мокрые фракции и выпадают в расположенный под ним резервуар или на транспортную ленту 7. Точно также при этом могут быть отделены также инертные вещества, чтобы повысить долю углерода в пиролизном остатке. Оставшаяся фракция мусора с помощью другого ленточного транспортера 8; через еще одно устройство для измельчения 9 и подсоединенный далее гидроциклон 10, в котором еще раз подвергаются осаждению тяжелые частицы через трубопровод 11, направляется в термошнековый пресс 14. Через трубопровод 11 мусор вместе с отделенным мусором из резервуара 7 через подвод 12 направляется в биогаэовую установку 13, перед которой может быть подключен жидкостный классификатор для отделения инертных тяжелых частиц, который работает, например, по принципу вспенивания.

В термошнековом прессе 14 известным образом путем прессования с помощью трения при 110-150 С получают гранулы, имеющие структуру, способную быстро Ьтдавать газы с размером около 3 — 50 мм.

Вместо гранул могут быть изготовлены хлопья, т.е. рыхлая форма мусора, или окатыши, т.е. части мусора, спрессованные в брикеты заданной величины, которые, как правило, нуждаются в более длительной по времени дегазации. Измельченные части мусора через секционный шлюзовый затвор

15 или с помощью другого загрузочного устройства, как, например, набивочный шнек, попадают в дегазационный барабан 16, в котором при температуре 450 — 600 С получают швельгаэ, который через отводной трубопровод 17 и пылеосаждающее устройство 18 направляется в высокотемпературный гаэопреобразователь 19. В газопреобраэователе 19 осуществляется обработка или превращение швельгаза над слоем угля или кокса, После прохождения через теплообменник 20 газ попадает в установку для промывки газа, которая в основном состоит иэ водяного скруббера 21, воздуходувки 22 и очистительного циклона 23 и каплеоотделителя 24. Через трубопровод 25 очищенный газ подается на газометр 26, в котором при поставке слишком больного количества газа избыточный гаэ через параллельный трубопровод 27 может быть направлен к устройству для сжигания 28.

Газ от гаэометра 26 подается к газовому двигателю 29, который соединен с генератором 30, причем сгоревший газ через отводящий трубопровод 31 направляется в камин

32, Преобразователь газа 19 через трубопровод 33 получает воду, а через загрузочный канал для кокса 34 — кокс. Зола и шлаки выносятся через разгрузочный трубопровод

35, В случае необходимости в целях экономии энергии можно также предусмотреть еще обратный трубопровод для кокса 36, предназначенный для кокса, освобожденного от шлаков.

От газопровода 25 ответвляется параллельный трубопровод 37, который ведет к газовой горелке 38, которая служит для подвода тепла к дегазационному барабану 16, B фазе запуска установки для нагрева швель-барабана служит масляная горелка

39 или отдельная газовая горелка. Впоследствии, при работающем производстве потребность в тепле, необходимая для дегазационного барабана 16, полностью покрывается горелкой 38.

Промывная вода, получающаяся при промывке газа, подается в резервуар с промывной водой 40, а затем в фильтрующее устройства 41 (как правило, отстойная ванна, отстойник). Отделенные твердые вещества из фильтрующего устройства через трубопровод 42 направляются в емкость для золы 43. Через разгрузочный трубопровод

44 остаточные вещества отводятся из емкости для золы и через вставное устройство, например, шлюзовый затвор 15 снова направляется в швель-барабан 16, Очищенная промывная вода из фильтрующего устройства 41 через обратный трубопровод 45 по прохождении через охладительную башню 46 снова возвращается в скруббер 21 установки для промывки газа. Часть очищенной промывной воды направляется в установку для нейтрализации промывной воды 47, в которую также направляется через трубопровод 48 конденсат

1836406 пара иэ термошнекового пресса 14, если вн не направляется через трубопровод 65 в предварительную емкость 53 биогазовой установки.

Из установки для нейтрализации промывной воды 47 промывания вода через обратный трубопровод 78 подается в скруббер

21 для обработки контура, в то время, как часть количества через трубопровод для отбора частичного количества 79 направляется в установку для обработки партий, отобранных из контура 48. В ней известным способом осуществляется химическая очистка промывной воды соответствующими химикалиями, которые вводятся через трубопровод 49, если окисление химикалиями не заменяется оэонированием, благодаря которому можно значительно снизить повышающую остаток добавку, Через трубопровод контура 50 промывная вода частично через воздушный фильтр 51 направляется для удаления пены, причем выделяемые газы через трубопровод 52 выдуваются через камин 32, а отчасти осуществляется обратный отвод через трубопровод 80 в скруббер

21.

Вода, очищенная химически и механически, из установки для обработки партий, отобранных из промывного контура, 48 через трубопровод 71 направляется в предварител ьную емкость 53 биогазовой установки. В предварительную емкость, при необходимости, можно ввести также осветляющий шлам, сырой компост или т.п., что обозначено стрелкой "54". Через трубопровод 65 вторичный конденсат, если он не направляется через установку для обработки партий контурной воды 48, вводится непосредственно в предварительный резервуар 53.

Из предварительного резервуара 53 вещества, применяемые для обработки в биогазовой установке 13, подаются в секцию гидролиза или гидрогенизатор 56, К секции гидролиза примыкает противоточный теплообменник 57, который получает свое тепло через трубопровод с горячей водой 62, который ответвляется от градирни установки для очистки промывной воды. В днище емкости для гниения (метантенке) 67 нагревательный шланг обеспечивает подъем температуры в метановой области метантенка от 33 до 37 С. Такимобразом избыточное тепло из пиролизной установки применяется для биогазовой установки 13, Биогаэовая установка 13 имеет обычное устройство. Как биогазовая установка с раздельными фазами, она может в средней шахте 63 в верхней области иметь нормальную кислотную фазу, в то время, как в ниж5

35

45 сто загрузки пиролизного остатка в биогазовую установку 13, можно направить его в

50 этом между газопромывной установкой и

55 газометром 26. В этом случае активированный уголь, полученный из пиролизного ос15

30 ней области имеется в наличии фаза уксусной кислоты. Получающийся метановый газ отводится с помощью трубопровода для метанового газа 59 и через буферирующую установку 60 и компрессор 61 направляется в газопровод 25 или газопромывную установку пиролизной установки на очистку, Остаток после брожения выгружается с помощью отсасывающего трубопровода 66 и направляется в устройство для предварительного обезвоживания 68, благодаря чему он приводится в состояние с примерно 20 сухого вещества. Содержащиеся в остатке от брожения твердые вещества можно с помощью сушильного пресса 69 довести примерно до 85;(сухого вещества. Остаточная бродильная вода собирается в лагуне 70 и, в случае необходимости, направляется в установку для обработки 48 или непосредственно в канализацию.

Вещества, осажденные в установке для обработки партий воды из контура 48 через трубопровод 64 могут быть направлены в установку для осветления.

Пиролиэные остаточные вещества подаются в дегаэационный барабан через водяную ванну 72, причем выгрузка может следовать,.например с помощью шнекового транспортера. Водяная ванна 72 через трубопровод для частичного отбора жидкости

73 снабжает требуемой жидкостью для смачивания пиролизного остатка, Трубопровод для частичных партий воды 73 при этом ответвляется от установки для обработки (отобранных) партий (воды) 48.

Пиролизный остаток, подвергнутый смачиванию таким образом, отводится через трубопровод и может, в случае необходимости, после обработки, например, после озонирования или другой очистки направиться в биогазовую установку 13. Биогазовая установка 13, само собой разумеется, названа лишь приблизительно. Для самого изобретения это не является важным. Вмеслучае необходимости также через трубопровод 74А в известеобжиговую печь 77.

Точно также пиролизный остаток через трубопровод 74В после высыхания может загружаться в фильтрующее устройство 75 в качестве фильтра из активированного угля.

Фильтрующее устройство 75 находится при татка, должен быть, однако, по меньшей мере, достаточносвободным оТ вредных веществ. Это означает, что для этого загрузку ведут партиями и вместо подвода воды че1836406

5

30

40

55 рез трубопровод для отобранных партий жидкости 73 с загрязненной водой из контура. вводится свежая вода через трубопровод со свежей водой 81 в водяную ванну.

При необходимости количество воды, отбираемое из водяного контура, можно также подвергать обработке в установке для впрыскивания озона 76. Оэонатор 76 соединен с установкой для обработки партий 48, если частичное количество, отобранное из контура через трубопровод для отбора частичных количеств 7Q, перед направлением его через трубопровод для частичных количеств жидкости 73 в водяную ванну, будет подвергнуто соответствующей очитке в озонаторе 76, то, при необходимости, также при этой разновидности способа пиролизный остаток может быть применен в фильтрующей установке 75 в качестве фильтра из активированного угля.

Функции и действие печи для обжига извести 77, в которую загружается пиролиэный остаток через трубопровод 74А, в общем известны, поэтому здесь не стоит рассматривать их подробно. При этом пиролизный остаток вместе с другими компонентами сжигания применяется в качестве горючего вещества. Само собой разумеется, не обязательно, чтобы между водяной ванной 72 и известеобжиговой печью 77 имелся прямой трубопровод 74А. Установка по изобретению сконципирована таким образом, что не все агрегаты должны находиться в одном месте. Так, например, биогазовая установка 13 и известеобжиговая печь 77 могут стоять в другом месте, причем транспортировка материалов может осуществляться туда любым способом, Частичное количество жидкости, которое не может в водяной ванне 72 полностью проглотиться пиролизным остатком, при необходимости перед ее направлением в осветительную установку также может быть направлено через озонатор 76, например, для полной обработки озоном

Само собой разумеется, не является обязательным, чтобы трубопровод для частичного количества отбираемой жидкости

73 ответвлялся от установки для нейтрализации воды 47, тем более, что отбор, при необходимости, может осуществляться также в другом месте водяного контура. То же действительно для вмонтирования установки для впрыскивания озона 76.

Формула изобретения

1. Способ получения горючего газа из мусора путем пиролиза, заключающийся в том, что мусор подвергают предварительной обработке до содержания сухого вещества по меньшей .мере 75 путем

I измельчения, сортировки, образования хлопьев, гранул или окатышей размером 150 мм, затем обработанный мусор подают в нагретый дегазационный барабан и подвергают пиролизу с получением швельгаза и твердого остатка, твердый остаток, выгружаемый иэ барабана, обрабатывают в водяной ванне, швельгаз подают в преобразователь газа и подвергают разложению с образованием горючего газа, полученный горючий гаэ подвергают очистке в контуре для промывки газа с помощью промывной воды, циркулирующей в контуре, часть промывной воды иэ контура для промывки газа подают в контур очистки воды механическим и химическим путем, другую часть заменяют свежей водой, часть горючего газа иэ контура промывки газа используют для нагрева дегазационного барабана, другую часть через газометр отводят к газовому двигателю, отличающийся тем, что, с целью снижения вредных выбросов в атмосферу, в водяной ванне твердый остаток пиролиза обрабатывают промывной водой, отводимой из контура очистки промывной воды.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что сортировку осуществляют для отделения инертных веществ в количестве, обеспечивающем содержание в твердом остатке пиролиза по меньшей. мере 25 мас. углерода.

3. Способ по пп.1 и 2, о т л и ч а ю щ ий с я тем, что горючий газ перед подачей в газометр подают на фильтрацию, где в качестве фильтрующего материала используют обработанный промывочной водой остаток пироли за.

4. Способ по одному из пп.1-3, о т л ич а ю шийся тем, что в контуре очистки промывочной воды осуществляют дополнительную обработку воды до концентрации цианидов, равной или менее 10 г/м, и/или фенола менее 40 г/м путам озонирования.

5. Способ по одному из пп.1 — 4, от л ич а ю шийся тем, что остаток воды, отводимой со стадии обработки твердого остатка пиролиза, подвергают дополнительному оэонированию до достижения CSB ниже 400 мг О на 1 л.

6, Установка для получения горючего газа иэ мусора путем пиролиэа, включающая контур предварительной обработки мусора с устройствами для измельчения, сортировки, формирования частиц размером 1 — 50 мм, дегаэационный барабан с трубопроводами для подачи мусора и отвода швельгаза и твердого остатка пиролиза, водяную ванну, подсоединенную к трубопроводу для отвода. остатков пиролиза из дегазационного

1836406 водом, подсоединенным к устройству для химической обработки воды, Составитель Н,Стрижева

Техред М. Моргентал Корректор A,Moòûëü

Редактор О,Кузнецова

Заказ 3007 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж 35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент". г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 барабана и снабженную трубопроводом для отвода обработанных остатков, преобразователь газа для получения горючего газа, который соединен со средством для отвода швельгаза из дегаэациомного барабана и имеет средство для отвода горючего газа, контур для промывки горючего газа, который соединен с преобразователем газа, контур очистки промывочной воды с устройством для химической обработки воды, о тл и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью снижения вредных выбросов в атмосферу, водяная ванна снабжена дополнительным трубопро7. Установка по п.6, о т л и ч а ю щ а я5 с я тем, что она снабжена фильтром, соединенным с контуром промывочной воды для горючего газа и с водяной ванной трубопроводом для отвода обработанного остатка пиролиэа.

10 8,Установка попп.би2,отличающ а я с я тем, что устройство для химической обработки промывочной воды снабжено средством для озонирования.