RU2729638C1 - Способ изготовления топлива из твердых коммунальных отходов - Google Patents
Способ изготовления топлива из твердых коммунальных отходов Download PDFInfo
- Publication number
- RU2729638C1 RU2729638C1 RU2019137633A RU2019137633A RU2729638C1 RU 2729638 C1 RU2729638 C1 RU 2729638C1 RU 2019137633 A RU2019137633 A RU 2019137633A RU 2019137633 A RU2019137633 A RU 2019137633A RU 2729638 C1 RU2729638 C1 RU 2729638C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- fuel
- waste
- msw
- mass
- solid
- Prior art date
Links
- 239000002699 waste material Substances 0.000 title claims abstract description 47
- 239000000446 fuel Substances 0.000 title claims abstract description 41
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 26
- 239000007787 solid Substances 0.000 title claims abstract description 11
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title abstract description 20
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 22
- -1 street estimates Substances 0.000 claims abstract description 19
- 229920001169 thermoplastic Polymers 0.000 claims abstract description 14
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 12
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 12
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 12
- 239000004449 solid propellant Substances 0.000 claims abstract description 12
- 239000004416 thermosoftening plastic Substances 0.000 claims abstract description 12
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 claims abstract description 11
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 claims abstract description 9
- 239000004033 plastic Substances 0.000 claims abstract description 9
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims abstract description 9
- 238000012216 screening Methods 0.000 claims abstract description 8
- 238000000605 extraction Methods 0.000 claims abstract description 7
- CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N Fe2+ Chemical compound [Fe+2] CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims abstract description 6
- 239000010794 food waste Substances 0.000 claims abstract description 6
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims abstract description 6
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 239000004575 stone Substances 0.000 claims abstract description 6
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims abstract description 5
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 5
- 239000006063 cullet Substances 0.000 claims description 5
- 239000008188 pellet Substances 0.000 claims description 5
- 239000004566 building material Substances 0.000 claims description 4
- 229910052736 halogen Inorganic materials 0.000 abstract description 7
- 150000002367 halogens Chemical class 0.000 abstract description 7
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 6
- 238000000227 grinding Methods 0.000 abstract description 5
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 abstract description 3
- 239000011521 glass Substances 0.000 abstract description 3
- 239000008187 granular material Substances 0.000 abstract description 3
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 abstract description 2
- 239000004035 construction material Substances 0.000 abstract 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 230000002265 prevention Effects 0.000 abstract 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 abstract 1
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 abstract 1
- 239000010813 municipal solid waste Substances 0.000 description 33
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 12
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 10
- 230000000877 morphologic effect Effects 0.000 description 9
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 9
- 239000010791 domestic waste Substances 0.000 description 7
- 238000000197 pyrolysis Methods 0.000 description 7
- 239000004800 polyvinyl chloride Substances 0.000 description 6
- 239000002910 solid waste Substances 0.000 description 6
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 5
- 239000002440 industrial waste Substances 0.000 description 5
- 229920000915 polyvinyl chloride Polymers 0.000 description 5
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 5
- 239000004568 cement Substances 0.000 description 4
- 239000000047 product Substances 0.000 description 4
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 4
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 4
- 101150076749 C10L gene Proteins 0.000 description 3
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 3
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 3
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 3
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 3
- 239000000123 paper Substances 0.000 description 3
- 231100000614 poison Toxicity 0.000 description 3
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 3
- 239000003440 toxic substance Substances 0.000 description 3
- 239000002023 wood Substances 0.000 description 3
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 2
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 description 2
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 description 2
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 description 2
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 2
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 2
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 2
- 230000018044 dehydration Effects 0.000 description 2
- 238000006297 dehydration reaction Methods 0.000 description 2
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 2
- 229910001385 heavy metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910000041 hydrogen chloride Inorganic materials 0.000 description 2
- IXCSERBJSXMMFS-UHFFFAOYSA-N hydrogen chloride Substances Cl.Cl IXCSERBJSXMMFS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 description 2
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 2
- 238000005979 thermal decomposition reaction Methods 0.000 description 2
- 231100001234 toxic pollutant Toxicity 0.000 description 2
- 235000008733 Citrus aurantifolia Nutrition 0.000 description 1
- 235000019738 Limestone Nutrition 0.000 description 1
- 235000011941 Tilia x europaea Nutrition 0.000 description 1
- 238000009933 burial Methods 0.000 description 1
- 239000011111 cardboard Substances 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 150000004826 dibenzofurans Chemical class 0.000 description 1
- 150000002013 dioxins Chemical class 0.000 description 1
- 238000004821 distillation Methods 0.000 description 1
- 238000005538 encapsulation Methods 0.000 description 1
- 230000007717 exclusion Effects 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 239000003546 flue gas Substances 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 239000000383 hazardous chemical Substances 0.000 description 1
- 238000005470 impregnation Methods 0.000 description 1
- 230000002427 irreversible effect Effects 0.000 description 1
- 238000002386 leaching Methods 0.000 description 1
- 239000004571 lime Substances 0.000 description 1
- 239000006028 limestone Substances 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 1
- 238000007885 magnetic separation Methods 0.000 description 1
- 238000007726 management method Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N mercury Chemical compound [Hg] QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052753 mercury Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000006386 neutralization reaction Methods 0.000 description 1
- 239000010815 organic waste Substances 0.000 description 1
- 239000010893 paper waste Substances 0.000 description 1
- 229920000307 polymer substrate Polymers 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 230000006798 recombination Effects 0.000 description 1
- 238000005215 recombination Methods 0.000 description 1
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 1
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 1
- 230000002269 spontaneous effect Effects 0.000 description 1
- 239000003381 stabilizer Substances 0.000 description 1
- 239000004753 textile Substances 0.000 description 1
- 231100000419 toxicity Toxicity 0.000 description 1
- 230000001988 toxicity Effects 0.000 description 1
- 239000003039 volatile agent Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B03—SEPARATION OF SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS; MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
- B03B—SEPARATING SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS
- B03B9/00—General arrangement of separating plant, e.g. flow sheets
- B03B9/06—General arrangement of separating plant, e.g. flow sheets specially adapted for refuse
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B07—SEPARATING SOLIDS FROM SOLIDS; SORTING
- B07B—SEPARATING SOLIDS FROM SOLIDS BY SIEVING, SCREENING, SIFTING OR BY USING GAS CURRENTS; SEPARATING BY OTHER DRY METHODS APPLICABLE TO BULK MATERIAL, e.g. LOOSE ARTICLES FIT TO BE HANDLED LIKE BULK MATERIAL
- B07B9/00—Combinations of apparatus for screening or sifting or for separating solids from solids using gas currents; General arrangement of plant, e.g. flow sheets
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B09—DISPOSAL OF SOLID WASTE; RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
- B09B—DISPOSAL OF SOLID WASTE NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B09B3/00—Destroying solid waste or transforming solid waste into something useful or harmless
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
- C10L5/00—Solid fuels
- C10L5/02—Solid fuels such as briquettes consisting mainly of carbonaceous materials of mineral or non-mineral origin
- C10L5/06—Methods of shaping, e.g. pelletizing or briquetting
- C10L5/08—Methods of shaping, e.g. pelletizing or briquetting without the aid of extraneous binders
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
- C10L5/00—Solid fuels
- C10L5/40—Solid fuels essentially based on materials of non-mineral origin
- C10L5/46—Solid fuels essentially based on materials of non-mineral origin on sewage, house, or town refuse
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E50/00—Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
- Y02E50/10—Biofuels, e.g. bio-diesel
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E50/00—Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
- Y02E50/30—Fuel from waste, e.g. synthetic alcohol or diesel
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
- Y02W30/00—Technologies for solid waste management
- Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
- Y02W30/60—Glass recycling
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
- Y02W30/00—Technologies for solid waste management
- Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
- Y02W30/62—Plastics recycling; Rubber recycling
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
- Y02W30/00—Technologies for solid waste management
- Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
- Y02W30/66—Disintegrating fibre-containing textile articles to obtain fibres for re-use
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
- Y02W30/00—Technologies for solid waste management
- Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
- Y02W30/84—Recycling of batteries or fuel cells
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Geology (AREA)
- Solid Fuels And Fuel-Associated Substances (AREA)
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
Abstract
Предложен способ переработки твердых коммунальных отходов (ТКО) в твердое топливо (RDF топливо), включающий прием исходных ТКО, их сортировку с отсевом негорючих фракций, таких как элементы питания, камни, отходы стройматериалов, стеклобой и керамика, уличный смет, пищевые отходы, листья и др., извлечение вторичных материалов: бумаги, ветоши, пластика, в том числе черных и цветных металлов, измельчение оставшейся влажной горючей массы, ее сушку, дальнейший подогрев и термопластическую экструзию, отличающийся тем, что оставшуюся горючую массу влажностью более 15% предварительно обезвоживают в шнековых прессах, валковых прессах, сушилах либо другим образом до влажности 5÷15%, измельчают до фракции 5÷50 мм, подогревают до температуры 180÷250°С и подвергают термопластической экструзии с получением топливных гранул или брикетов, а отходящие при подогреве горючей массы пары воды и газообразные продукты подвергают очистке от содержащихся в них галогенводородов. Технический результат заключается в повышении физико-механической прочности получаемого RDF топлива, в повышении водопоглощения, в предотвращении попадания галогенов в изготовленное топливо, в снижении энергоемкости его производства, а также в улучшении экологической обстановки, в том числе за счет уменьшения объема вывозимых на полигоны ТКО «хвостов». 4 ил.
Description
Изобретение относится к области охраны окружающей среды, в частности к переработке твердых коммунальных отходов (ТКО) с изготовлением твердого топлива из горючей составляющей, остающихся после сортировки остатков, так называемых «хвостов», направляемых в настоящее время на захоронение на полигоны ТКО. Изготовленное в соответствие с данным изобретением топливо может применяться как самостоятельно в различных энергетических агрегатах, так и в качестве добавки к основному технологическому топливу в печах обжига известняка на известь, печах высокотемпературного синтеза цементного клинкера, доменных печах, на тепловых электростанциях, в других установках с целью получения электрической и тепловой энергии, а также в качестве исходного сырья для получения пиролизного газа.
Твердые коммунальные отходы представляют собой смесь веществ и материалов сложного морфологического состава, которая включает в себя горючие материалы (полимеры, бумага, картон, дерево, ветошь), черные и цветные металлы, балластную негорючую часть (камни, отходы стройматериалов, стеклобой и керамика, уличный смет, пищевые отходы, листья и др.), а также высокотоксичные загрязнители (ртутьсодержащие лампы, элементы питания, аккумуляторные батареи, хлорсодержащие материалы).
Мировая тенденция в области обращения с отходами городского хозяйства заключается в полном отказе от полигонного захоронения необезвреженных отходов и увеличении доли термической утилизации с последующим использованием в промышленности полученной тепловой энергии. Важным элементом в системе термической утилизации коммунальных отходов является сортировка отходов, предусматривающая отсев балластной негорючей части, высокотоксичных загрязнителей, извлечение из отходов вторичных материалов и изготовлении из остатков сортировки («хвостов») топлива пригодного для экологически безопасного использования в различных энергетических агрегатах.
Особые требования к сортировке ТКО обусловлены сложным морфологическим составом коммунальных отходов.
Для оценки реального значения энергетического потенциала «хвостов» авторами проведен морфологический анализ остаточной части ТКО после сортировки на мусоросортировочной станции г. Липецка, направляемой в настоящее время на захоронение на полигон ТКО. Морфологический анализ показал следующий фракционный состав (мас. %): полимерные материалы - около 19%; целлюлозосодержащие компоненты - около 19%; текстиль - 8,5%; дерево - 1,5%; металл - 1%, а также прочие несортируемые отходы - около 51%.
В составе прочих несортируемых отходов присутствуют горючие составляющие, указанные выше, а также могут присутствовать галогенсодержащие пластики (ПВХ), пищевые отходы, стеклобой, керамика, камни, уличный смет, листья и др. В зависимости от времени года влажность «хвостов» может изменяться от 35% до 55%.
На фигуре 1 приведен морфологический состав брикетированных «хвостов» ТКО направляемых в настоящее время на захоронение на полигон ТКО. Полученные данные по морфологическому составу «хвостов» позволяют рассматривать их как ресурс для производства твердого топлива.
Известно значительное количество технических решений направленных на реализацию естественного энергетического потенциала ТКО - решения направленные на использование ТКО в качестве альтернативного топлива. Эффективность данных решений обусловлена тем, что в результате сгорания ТКО осуществляется значительное и необратимое сокращение их объемов, а также тем, что при сгорании коммунальных отходов обеспечивается высокий выход тепловой энергии, которую возможно использовать для нужд народного хозяйства.
Известен способ получения альтернативного топлива из твердых коммунальных отходов, включающий сортировку отходов с выделением горючих фракций с последующим их измельчением, а также сушку отходов, отличающийся тем, что предварительно проводят подготовку ТКО путем деления основного потока ТКО на две фракции, мелкую и крупную, и сортировку крупной фракции с выделением вторичного сырья, в процессе которой образуются "хвосты" сортировки, из которых при последующей сортировке отделяют горючую фракцию, после измельчения горючей фракции к ней добавляют подсушенный отсев - мелкую фракцию, выделенную на стадии подготовки ТКО, и смешивают их (патент RU 2681655, МПК С10L 5|48, 5/40 (2018/08)).
Недостатком способа является необходимость разделения основного потока на две фракции мелкую и крупную что усложняет технологический процесс, а также то, что в выделенной мелкой фракции, до 30 мм могут присутствовать элементы питания (батарейки, аккумуляторы).
Известен способ производства твердого топлива, изготовленного из промышленных и бытовых отходов, заключающийся в том, что на первом этапе осуществляют сортировку промышленных и бытовых отходов на три группы: первая группа содержит крупногабаритные металлические объекты, шнуры и опасные вещества, которые удаляются из общей массы исходных объектов для изготовления твердого топлива и впоследствии утилизируются; вторая группа содержит крупногабаритные промышленные и бытовые отходы; третья группа содержит отходы, которые по габаритным размерам меньше 150 мм; на втором этапе осуществляют первый этап обработки промышленных и бытовых отходов для уменьшения их габаритных размеров менее 150 мм, при этом отходы второй группы помещают в шнековую дробилку; на третьем этапе осуществляют второй этап обработки промышленных и бытовых отходов, в процессе которого отходы второй и третьей групп подают в горизонтальную установку разбивания для уменьшения их объема; на четвертом этапе в полученные в горизонтальной установке разбивания отходы добавляют известь, затем осуществляют формовку круглых брикетов при высоких давлении и температуре, сушку полученных круглых брикетов с образованием конечного продукта диаметром 15-30 мм, длиной 30-150 мм, калорийностью свыше 6000 ккал/кг и температурой горения свыше 1100°С. (патент RU 2405027, МПК C10L 5/48, 5/46 (2006.01)).
Недостатком способа является отсутствие этапа извлечения из отходов вторичных материалов: бумаги, ветоши, пластика, стекла, черных и цветных металлов, используемых в дальнейшем для нужд народного хозяйства, а также использование для изготовления твердого топлива отходов второй и третьей группы отсортированных из общей массы в которых могут содержаться металлические предметы, стекло, другие инертные материалы по габаритным размерам менее 150 мм, которые повышают содержание золы в продуктах сгорания производимого топлива, снижают теплоту сгорания топлива, а также значительно затрудняют процесс горения и эксплуатацию печей.
Известен способ изготовления топливных брикетов из твердых бытовых отходов (ТБО) и других органических отходов, включающий сортировку ТБО с выделением горючей массы, измельчение выделенной из ТБО горючей массы, сушку измельченного материала, подогрев измельченного материала, формирование из измельченного материала гранул, отличающийся тем, что сортировка исходных ТБО с выделением горючей массы осуществляется гидромеханическим способом, измельчению подвергается масса с влажностью 40…55%, подогрев массы осуществляется в интервале температур 550…1000°С, энергообеспечение производства топливных брикетов производится полностью за счет скрытой внутренней энергии горючей массы ТБО, в качестве связующего при формировании брикетов используется смолистый конденсат, выделенный из газообразных продуктов термического распада горючей массы, нагретой до температуры 550…1000°С (патент RU 2567861, МПК C10L 5/46, 5/00, 5/40 (2006.01)).
Недостатками данного способа являются следующее:
- вымывание из отходов солей тяжелых металлов и других токсичных веществ, и, как следствие, насыщение применяемой при гидравлической сепарации жидкости солями тяжелых металлов и другими токсичными веществами, что приведет к загрязнению чистых компонентов отходов - макулатуры, полимеров, дерева и т.п.;
- необходимость последующей тщательной очистки применяемой при гидравлической очистке жидкости;
- пониженная теплота сгорания топлива ввиду наличия избыточной влаги в компонентах (т.к. используется гидравлическая сепарация);
- сложное аппаратное оформление процесса т.к. в качестве связующего при формировании брикетов используется смолистый конденсат, выделенный из газообразных продуктов термического распада горючей массы, нагретой до температуры 550-1000°С, который получают методом пиролиза (патент RU 2567861, Фиг. 1, позиция 4 общей технологической схемы производств топливных брикетов);
- так как гидравлическая сепарация проводится в помещении, воздух в помещении насыщается влагой и вредными испарениями, что является опасным для обслуживающего персонала;
- недостаточно полное использование энергетической составляющей твердых коммунальных отходов, т.к. для изготовления топлива используют только горючую массу твердых коммунальных отходов (ТКО) оставшуюся после пиролиза и отгонки летучих компонентов из горючей составляющей отходов при температуре выше 550÷1000°С.
Авторами были проведены исследования выхода летучих компонентов и угольного остатка при пиролизе горючей составляющей остающихся после сортировки остатков ТКО при варьировании температур с шагом 100 (50)°С и времени экспозиции 30 мин.
На фигуре 2 приведены результаты проведенных авторами исследований пиролиза для компонентов «хвостов» ТКО выхода в зависимости от температуры: а) - летучих; б) - углеродистого остатка.
Как видно по результатам, полимерные компоненты ТКО практически полностью подвергаются деструкции уже при температуре 500°С и не оставляют углеродистого остатка, тогда как целлюлозосодержащие фракции продолжают пиролизовываться при более высоких температурах, и только при температуре выше 700°С выход газа и углеродистого остатка становится постоянным.
Известен способ производства твердого топлива из отходов для направления указанного топлива на мусоросжигательный завод, включающий: обеспечение первого компонента, представляющего собой сухую фракцию, извлеченную из муниципальных твердых отходов, в измельченном виде, обеспечение, по крайней мере, одного второго компонента в измельченном виде, выбранного из эластомерного и термопластичного полимерного материала, или их смесей, раздельное дозирование и подачу первого компонента и, по крайней мере, одного второго компонента на транспортер непрерывного действия таким образом, чтобы компоненты образовывали перекрывающиеся слои, погрузку собранных таким образом компонентов в, по крайней мере, один временный накопитель с образованием твердого топлива из отходов, дозирование и подачу полученного таким образом твердого топлива из отходов на мусоросжигательный завод (патент RU 2334786, МПК C10L 5/46. 5/48, (2006.01)).
Недостатками данного способа является необходимость наличия, по меньшей мере, двух компонентов для изготовления твердого топлива - сухой фракции муниципальных отходов и измельченной фракции термопластичного полимерного материала которые смешиваются перед отгрузкой твердого топлива на мусоросжигающий завод и как следствие наличия зоны хранения сухой фракции муниципальных отходов, и по меньшей мере одной зоны хранения сухого измельченного термопластичного полимерного материала. Хранение подобных сухих измельченных материалов предъявляет особые требования к соблюдению норм и правил противопожарного режима. Кроме того проведенный авторами морфологический анализ остающихся после извлечения из твердых коммунальных (муниципальных) отходов вторичных материалов показал что в этих остатках (мас. %) уже присутствует около 19 % полимерных материалов.
Наиболее близким аналогом предлагаемого технического решения является способ переработки твердых бытовых отходов в топливо для печей высокотемпературного синтеза цементного клинкера (патент RU 2479622 МПК С10L 5/46, 5/08). Способ включает сортировку исходных ТБО с отсеиванием негорючих фракций и извлечением вторичных материалов, измельчение оставшейся массы до фракции 50-100 мм, её сушку до влажности 5-10%, дополнительное измельчение до фракции 8-10 мм, подогрев измельченной массы до температуры 160÷200°С, термопластическую экструзию подогретой массы с получением топливных гранул, которые по выходу из экструдера охлаждают и отправляют в качестве топлива на цементные заводы для последующего сжигания в печах высокотемпературного синтеза цементного клинкера. Данный способ принят за прототип.
Недостатками прототипа являются:
- двойной процесс измельчения, особенно энергоемкий при измельчении сухой массы, увеличивающий капитальные и эксплуатационные затраты;
- низкая температура подогрева массы, нагрев измельченной массы до температуры 160÷200°С не обеспечивает выделение хлористого водорода из стабилизированных специальными добавками поливинилхлоридов. При нагревании чистого поливинилхлорида (ПВХ) выше 140°С происходит его деструкция, сопровождающаяся выделением хлористого водорода. Для повышения термостабильности полимерных изделий из поливинилхлорида к нему добавляют стабилизаторы, повышающие температурный порог деструкции (Е. В. Кузнецов, И. П. Прохорова, Д.А. Файзуллина Альбом технологических схем производства полимеров и пластических масс на их основе, М., «Химия», 1976, 108с.). Наличие хлорсодержащих соединений в изготовленном топливе приводит к выбросу в окружающую среду диоксинов и дибензофуранов (ПХДД и ПХДФ) в результате их рекомбинации в дымовых газах при охлаждении в интервале температур 400÷200°С;
- высокая вязкость расплавленных полимерных компонентов в измельченной массе при подогреве до 160÷200°С.
Задачей, на решение которой направлено заявленное изобретение, является удешевление изготовления и улучшение качества топлива, обеспечение возможности применения его как самостоятельно в различных энергетических агрегатах, так и в качестве добавки к основному технологическому топливу, а также в качестве исходного сырья для получения пиролизного газа. Способ позволяет извлечь галогены, галогенводороды из галогенсодержащих пластиков ПВХ и других материалов и веществ на этапе изготовления топлива и предотвратить их попадание в конечную продукцию (изготовленное топливо).
Технический результат предлагаемого технического решения заключается в:
- уменьшении количества технологических операций при изготовлении топлива;
- извлечении из исходной массы на стадии ее подогрева перед термопластической экструзией галогенов, галогенводородов из пластиков ПВХ и других материалов и веществ;
- снижении нагрузок при термопластической экструзии за счет повышения температуры нагрева исходной массы и приведения полимерных компонентов, содержащихся в исходной массе в более пластическое состояние;
- повышении физико-механической прочности полученного топлива
за счет более полной пропитки компонентов топлива расплавленной полимерной составляющей, содержащейся в исходной массе;
- исключении водопоглощения за счет капсулирования гранул расплавленной полимерной составляющей в процессе их изготовления;
- предотвращении возможностей гниения и самовозгорания;
- снижении затрат при хранении и транспортировке;
- снижении энергоемкости производства топлива;
- улучшении экологической обстановки, в том числе уменьшения объема вывозимых на полигоны твердых бытовых отходов.
Предлагаемый способ переработки твердых коммунальных отходов в топливо для различных энергетических агрегатов включает:
- приём и сортировку исходных ТКО с отсевом негорючих фракций, таких как элементы питания, камни, отходы стройматериалов, стеклобой и керамика, уличный смет, пищевые отходы, листья и др. и компонентов ТКО содержащих токсичные вещества;
- извлечение вторичных материалов: бумаги, ветоши, полимерных материалов (пластика), в том числе черных и цветных металлов;
- обезвоживание оставшейся массы с влажностью более 15 % в шнековых прессах, валковых прессах, сушилах, либо другим образом до влажности 5÷15 %;
- измельчение обезвоженной массы до фракции 5÷50 мм;
- подогрев измельченной массы до температуры 180-250 °C с отводом паров воды и образующихся газообразных веществ с последующей нейтрализацией содержащихся в них галогенов и галогенводородов, известными способами;
- термопластическую экструзию подогретой массы с получением топливных гранул или брикетов.
Совокупность указанных существенных признаков позволяет получить указанный технический результат.
Согласно проведенным авторами исследованиям морфологического и компонентного состава «хвостов» ТКО (см. таблицу 1 фиг.1), они содержат незначительное количество пищевых отходов, но при этом полимерные фракции составляют более 30% от сухой массы ТКО. Данное обстоятельство позволяет использовать их в качестве связующего после подогрева исходной массы при термопластической экструзии. На фигуре 3 изображены образцы брикетов полученных методом термопластической экструзии в соответствие с предлагаемым техническим решением.
По заключению ФГУП «ВНИИМ им. Менделеева» (г. Санкт-Петербург) среднеарифметическое значение удельной энергии сгорания образцов топлива изготовленного в соответствие с предлагаемым техническим решением составило 30709 кДж/кг (протокол измерений №2414-22.05.2012/Alternative Polymer Fuel -Q-19), что по удельной энергии сгорания сопоставимо удельной энергии сгорания каменных углей.
На фиг.1 представлена таблица 1 - морфологический состав ТКО после линии сортировки Липецкого мусоросортировочного завода (ЗАО «ЭкоПром-Липецк») в пересчете на сухое вещество; на фиг.2 - изображены графики зависимости выхода летучих (а) и углеродистого остатка (б) от температуры при пиролизе компонентов «хвостов» ТКО, на фиг.3 - фотографии образцов топливных брикетов, полученных из ТКО в эксперименте; на фиг.4 представлена технологическая схема установки.
Способ переработки ТКО в топливо осуществляется следующим образом. После доставки твердых коммунальных отходов на площадки накопители мусоросортировочных станций (заводов) из них предварительно извлекаются крупногабаритные отходы с дальнейшим измельчением их в дробилках. Разрушаются (разрезаются, разрываются) полиэтиленовые пакеты с ТКО, выполняется грохочение ТКО на барабанных либо других сепараторах, грохотах с отсеиванием из них элементов питания, отходов стройматериалов, камней, стеклобоя, керамики, песка и прочих мелкофракционных отходов. Дальнейшая сортировка ТКО осуществляется с максимальным извлечением из них вторичных материалов, в том числе черных и цветных металлов. Магнитной сепарацией извлекают черные металлы, цветные металлы извлекаются - с помощью переменного магнитного поля или методом дробления с последующей пневмовибросепарацией. Увеличение извлечения металлических фракций приводит к уменьшению токсичности остатка.
Оставшаяся масса отходов ТКО - «хвосты» (в данном случае - сырье) сбрасываются на конвейер и подаются им в шнековый или валковый пресс, либо в сушило (1), для обезвоживания до содержания влаги в массе 5÷15%. Далее масса перегружается в дробилку типа шредер (2) и измельчается до фракции 5÷50 мм . После дробилки измельченное сырье поступает в подогреватель сырья (3) для удаления из него оставшейся влаги и подогрева до температуры 180÷250°С. Отходящие при подогреве массы пары воды и образующиеся газообразные вещества, загрязненные галогенами и галогенводородами, подвергаются очистке либо нейтрализации известными способами. Подогретая масса поступает в пресс-гранулятор (4) шнекового, либо другого типа, где из него методом термопластической экструзии получаются топливные гранулы или брикеты.
Предлагаемый способ изготовления из ТКО топлива для энергетических агрегатов может быть реализован на штатном оборудовании мусоросортировочной станции, доукомплектованной необходимым для его реализации оборудованием.
Claims (1)
- Способ переработки твердых коммунальных отходов (ТКО) в твердое топливо (RDF топливо), включающий прием исходных ТКО, их сортировку с отсевом негорючих фракций, таких как элементы питания, камни, отходы стройматериалов, стеклобой и керамика, уличный смет, пищевые отходы, листья и др., извлечение вторичных материалов: бумаги, ветоши, пластика, в том числе черных и цветных металлов, измельчение оставшейся влажной горючей массы, ее сушку, дальнейший подогрев и термопластическую экструзию, отличающийся тем, что оставшуюся горючую массу влажностью более 15% предварительно обезвоживают в шнековых прессах, валковых прессах, сушилах, либо другим образом до влажности 5÷15%, измельчают до фракции 5÷50 мм, подогревают до температуры 180÷250°С и подвергают термопластической экструзии с получением топливных гранул или брикетов, а отходящие при подогреве горючей массы пары воды и газообразные продукты подвергают очистке от содержащихся в них галогенводородов.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019137633A RU2729638C1 (ru) | 2019-11-21 | 2019-11-21 | Способ изготовления топлива из твердых коммунальных отходов |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019137633A RU2729638C1 (ru) | 2019-11-21 | 2019-11-21 | Способ изготовления топлива из твердых коммунальных отходов |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2729638C1 true RU2729638C1 (ru) | 2020-08-12 |
Family
ID=72086262
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2019137633A RU2729638C1 (ru) | 2019-11-21 | 2019-11-21 | Способ изготовления топлива из твердых коммунальных отходов |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2729638C1 (ru) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2774418C1 (ru) * | 2021-09-02 | 2022-06-21 | Игорь Викторович Торопов | Способ обработки твердых коммунальных отходов |
| EP4458931A1 (en) | 2023-05-01 | 2024-11-06 | Subcoal International B.V. | Method to prepare feed bodies from waste material |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2165288C2 (ru) * | 1995-12-06 | 2001-04-20 | Лурги Лентьес Бишофф ГмбХ | Установка для очистки промышленных отходящих газов с различным содержанием кислых компонентов и способ очистки промышленных отходящих газов |
| RU2185420C1 (ru) * | 2001-03-29 | 2002-07-20 | Данилов Владимир Николаевич | Способ получения топливных брикетов и установка для их прессования |
| KR20090019168A (ko) * | 2007-08-20 | 2009-02-25 | 손민일 | 펠렛 형태의 고체연료 및 그의 제조 방법 |
| RU2479622C1 (ru) * | 2012-03-14 | 2013-04-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Липецкий государственный технический университет" (ЛГТУ) | Способ переработки твердых бытовых отходов в топливо для печей высокотемпературного синтеза цементного клинкера |
| RU2537199C2 (ru) * | 2012-11-01 | 2014-12-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Георгиевская инновационная компания" | Способ переработки твердых бытовых отходов растительного содержания |
| CN106010719A (zh) * | 2016-07-21 | 2016-10-12 | 林计盛 | 一种用城市废弃物制造生物质燃料的方法及装置 |
| RU2697274C1 (ru) * | 2018-11-21 | 2019-08-13 | Владимир Алексеевич Чернорот | Способ переработки твердых коммунальных и промышленных отходов |
-
2019
- 2019-11-21 RU RU2019137633A patent/RU2729638C1/ru active
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2165288C2 (ru) * | 1995-12-06 | 2001-04-20 | Лурги Лентьес Бишофф ГмбХ | Установка для очистки промышленных отходящих газов с различным содержанием кислых компонентов и способ очистки промышленных отходящих газов |
| RU2185420C1 (ru) * | 2001-03-29 | 2002-07-20 | Данилов Владимир Николаевич | Способ получения топливных брикетов и установка для их прессования |
| KR20090019168A (ko) * | 2007-08-20 | 2009-02-25 | 손민일 | 펠렛 형태의 고체연료 및 그의 제조 방법 |
| RU2479622C1 (ru) * | 2012-03-14 | 2013-04-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Липецкий государственный технический университет" (ЛГТУ) | Способ переработки твердых бытовых отходов в топливо для печей высокотемпературного синтеза цементного клинкера |
| RU2537199C2 (ru) * | 2012-11-01 | 2014-12-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Георгиевская инновационная компания" | Способ переработки твердых бытовых отходов растительного содержания |
| CN106010719A (zh) * | 2016-07-21 | 2016-10-12 | 林计盛 | 一种用城市废弃物制造生物质燃料的方法及装置 |
| RU2697274C1 (ru) * | 2018-11-21 | 2019-08-13 | Владимир Алексеевич Чернорот | Способ переработки твердых коммунальных и промышленных отходов |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2783213C1 (ru) * | 2021-07-29 | 2022-11-10 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ульяновский государственный технический университет" | Способ экологически чистой переработки твердых бытовых отходов на мультитопливном энергетическом комплексе и устройство для его осуществления |
| RU2774418C1 (ru) * | 2021-09-02 | 2022-06-21 | Игорь Викторович Торопов | Способ обработки твердых коммунальных отходов |
| RU2783180C1 (ru) * | 2022-05-06 | 2022-11-09 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Российский государственный аграрный университет - МСХА имени К.А. Тимирязева" (ФГБОУ ВО РГАУ - МСХА имени К.А. Тимирязева) | Способ переработки твердых бытовых отходов во вторичное сырье |
| RU2819577C1 (ru) * | 2023-03-06 | 2024-05-21 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-исследовательский институт строительных материалов и композитов" ООО "НИИ СТРОМКОМПОЗИТ" | Способ полной безотходной утилизации твёрдых коммунальных отходов в направлении получения топлива и техногенного грунта |
| EP4458931A1 (en) | 2023-05-01 | 2024-11-06 | Subcoal International B.V. | Method to prepare feed bodies from waste material |
| RU2822059C1 (ru) * | 2023-10-30 | 2024-07-01 | Дмитрий Геннадиевич Алифиренко | Способ переработки твердых отходов в топливные брикеты |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Casado et al. | Classification and characterisation of SRF produced from different flows of processed MSW in the Navarra region and its co-combustion performance with olive tree pruning residues | |
| US8739708B2 (en) | Method and plant for processing contaminated waste | |
| US5562743A (en) | Binder enhanced refuse derived fuel | |
| KR20170116086A (ko) | 미분류된 도시 고형 폐기물을 지오폴리머 펠릿/브리켓 및 지오폴리머 벽돌/보도블록으로 전환하는 신규한 방법 및 장치 | |
| AU2006242798A1 (en) | Integrated process for waste treatment by pyrolysis and related plant | |
| KR20070076557A (ko) | 하수 슬러지와 음식물쓰레기 및 가연성 폐기물을 이용한고체연료의 제조방법 | |
| EP2134820B1 (en) | Process for drying and purifying a particulate cellulose/plastic waste mixture | |
| CN104059712A (zh) | 一种可燃固体废弃物的再利用处理方法 | |
| RU2729638C1 (ru) | Способ изготовления топлива из твердых коммунальных отходов | |
| RU2479622C1 (ru) | Способ переработки твердых бытовых отходов в топливо для печей высокотемпературного синтеза цементного клинкера | |
| KR20020080541A (ko) | 폐기물 고형 연료를 제조하는 방법 | |
| Liu et al. | Dechlorination of organochloride waste mixture by microwave irradiation before forming solid recovered fuel | |
| KR20090111979A (ko) | 유기성 및 가연성 폐기물 종합처리 시스템 | |
| KR20200092062A (ko) | 재활용 폐플라스틱류의 처리법 그리고 선순환 처리시스템 | |
| KR100383036B1 (ko) | 쓰레기 처리시스템에 의해 선별된 쓰레기의 이용방법과 가연성 물질을 이용한 대체연료 제조방법 | |
| RU2681655C1 (ru) | Способ получения альтернативного топлива из твердых коммунальных отходов | |
| CN102827662A (zh) | 一种适合于水泥窑联合处置垃圾衍生燃料的制备方法 | |
| CZ2002374A3 (cs) | Způsob a zařízení pro odstraňování odpadních produktů a odpadních látek | |
| KR20010067490A (ko) | 폐합성수지를 이용한 고체연료 제조방법 및 그 방법으로제조된 고체연료 | |
| KR20080057653A (ko) | 가연성 폐기물을 이용한 고형연료와 이의 제조방법 및 그장치 | |
| JP2015120105A (ja) | 汚泥処理システム | |
| RU2783180C1 (ru) | Способ переработки твердых бытовых отходов во вторичное сырье | |
| RU2405027C2 (ru) | Способ производства твердого топлива, изготовленного из промышленных и бытовых отходов | |
| RU2819577C1 (ru) | Способ полной безотходной утилизации твёрдых коммунальных отходов в направлении получения топлива и техногенного грунта | |
| RU2576711C1 (ru) | Устройство технологической линии утилизации твердых бытовых отходов с применением термической деструкции |