Пиролизный метод утилизации
углеродсодержащих отходов.

Одним из направлений использования отходов, является их газификация методом пиролиза, с целью получения высококалорийного газа, дальнейшее сжигание которого в качестве топливного компонента, позволяет получить экологически достаточно чистый выброс, наносящий минимальный вред окружающей среде.

Достижение высоких температур для разложения углеводородных отходов в существующих пиролизных установках обеспечивается за счет сжигания дополнительного топлива, либо за счет сжигания части самих органических отходов, что негативно отражается на качестве получаемых газов, особенно, по повышенному содержанию диоксинов, требующих дорогостоящих систем очистки.

Кафедра промышленной экологии предлагает один из возможных путей решения этой проблемы. Установка по пиролизной утилизации углеродосодержащих отходов представлена на рис.1.

Реактор 1 предназначен для утилизации органических отходов и представляет собой герметично выполненный металлический бак цилиндрической формы, в верхней части, которого расположен люк загрузки отходов 7., а в нижней части имеется люк для выгрузки зольного остатка 2. Крышки люков выполнены съемными, герметичное закрытие их производится при помощи болтовых соединений. Реактор имеет водяную рубашку охлаждения. Она предназначена для охлаждения реактора в процессе работы и поддержания в нем температуры требуемой для протекания реакции. Циркуляция воды в системе охлаждения осуществляется насосом термостата 4. по водопроводным линиям 3.

Внутри реактора установлены два электрода 6,13, подключенные к выводу сварочного трансформатора ТД-250 12, при помощи которых инициируется процесс пиролиза. Подача электродов производится вручную при помощи винтового устройства подачи 14.

По высоте стенки реактора размещены гнезда для установки термодатчиков 8. Первая термопара расположенна в средней части установки (на высоте 155 мм от нижней точки реактора) и предназначена для определения значений температуры в зоне протекания реакции; вторая – на высоте 300 мм, используется для контроля температуры пиролизного газа. Измерение температуры возможно в различных точках установки за счет перемещения гнезда термопары относительно источника нагрева. Это позволяет измерить градиент температуры, при прочих равных условиях.

Электрооборудование установки предназначено для приведения в действие и управление работой трансформатора и термостата и включает в себя помимо их комплект датчиков, пусковой и защитной аппаратуры, щит управления и т.п.

Данная установка позволяет проводить исследования по изучению физико – химических процессов утилизации отходов. В качестве источника высокой температуры в предлагаемом методе является электрическая дуга. Выбор теплообразователя определен максимальным КПД перевода электрической энергии в тепловую, которая обеспечивается электрической дугой. В установке используются графитовые электроды, подключенные к выводам сварочного трансформатора (ТД-250), с возможностью регулирования силы тока в пределах от 50 А до 250 А. Необходимость регулировки силы тока обусловлено тем, что позволяет изучить зависимость основных физических параметров процесса от силы тока, подаваемого на электроды, а, следовательно, теплотворной способности электронагрева.

1 – реактор; 2 – разгрузочная крышка реактора; 3 – водопроводные линии; 4 – термостат; 5 – регулятор выхода газа; 6 – большой электрод; 7 – загрузочный люк с устройством контроля давления газа; 8 – гнезда размещения температурных датчиков; 9 – газопроводные линии; 10 – конденсатосборник; 11 – газосчетчик; 12 – сварочный трансформатор ТД –250; 13 – маленький электрод; 14 – устройство подачи электрода.

Графитовые электроды, используемые в экспериментальной установке, представляют собой стержни, диаметром d = 14 мм 13. и D = 30 мм 6. Различные диаметры обусловлены длительностью работы электродов, что объясняется тем, что, в данной установке, осуществляется привод только одного электрода (d = 14 мм). Электрод большого диаметра неподвижен, однако, увеличение ресурса его работы и обеспечение постоянства расположения дуги достигается за счет повышения геометрических размеров. Площади сечения электродов определены экспериментально, исходя из их оптимального расхода. Электрические характеристики, подаваемые на этот тип электродов, способствуют достижению высоких температур (порядка 3000 К). Это позволяет избежать образования высокотоксичных диоксинов в отходящем пиролизном газе, а, следовательно, снизить воздействие на атмосферу.