중국 폐기물 재활용 피로리시스 원자로 제조업체 폐기물 에너지 용용 용열 분해 솔루션을 제공합니다

중국 폐기물 재활용 열분해 반응기 제조업체, 폐기물 에너지화 응용 분야를 위한 열분해 솔루션 제공

핵심 질문에 대한 답변: 스자좡 정중 기술 유한공사(Shijiazhuang Zhengzhong Technology Co., Ltd)의 폐기물 재활용 열분해 반응기는 폐기물 에너지화 프로젝트에 무엇을 제공하는가? 스자좡 정중 기술 유한공사(Center Enamel)는 산소가 없는 환경에서 400-600°C의 온도로 폐 타이어, 플라스틱 및 바이오매스를 열분해하여 회수 가능한 제품으로 전환하는 열분해 반응기를 설계하고 제작합니다. 일반적인 타이어 원료는 40-55%의 열분해유, 30-35%의 회수된 카본 블랙 및 차르, 20-40 MJ/Nm³의 발열량을 가진 10-20%의 비응축성 가스를 생성하며, 이 가스는 반응기 가열에 재활용됩니다. 고체 체류 시간은 반응기 유형에 따라 20분에서 2시간까지이며, 연소를 방지하고 가연성 범위를 벗어나게 하기 위해 산소는 부피 기준으로 1% 미만으로 유지됩니다.

1. 열분해가 제어되는 방법

열분해는 소각이 아닙니다. 산소가 없는 상태에서의 열 균열이며, 제품 분포는 반응기가 제어해야 하는 네 가지 변수에 의해 결정됩니다:

• 온도 및 가열 속도: 온도는 제품 스펙트럼을 결정합니다. 400-500°C의 느린 열분해와 5-20°C/분의 가열 속도는 액체와 차르를 선호하며, 500°C 이상의 빠른 열분해와 50°C/분 이상의 가열 속도 및 2초 미만의 짧은 증기 체류 시간은 바이오매스의 액체 수율을 극대화하며, 700°C 이상의 온도는 가스 쪽으로 균형을 이동시킵니다. 폐 타이어의 경우, 450°C 미만에서는 탈황이 불완전하고 550°C 이상에서는 2차 균열이 오일을 비응축성 가스로 전환하고 다환 방향족 탄화수소 생성을 증가시키기 때문에 실용적인 범위는 450-550°C입니다. 따라서 베드 전체의 균일한 온도는 처리량 변수일 뿐만 아니라 품질 변수입니다.
• 증기 체류 시간 및 2차 균열: 휘발성 물질이 뜨거운 고체에서 빠져나오면 기상에서 계속 반응합니다. 고온에서의 긴 증기 체류 시간은 중유 성분을 더 가벼운 분자와 영구 가스로 균열시켜 액체 수율을 감소시키고 가스 수율을 증가시킵니다. 설계 대응은 증기를 뜨거운 영역에서 신속하게 제거하고, 증기 체류 시간을 약 5초 미만으로 유지하며, 응축기 트레인에서 증기 흐름을 신속하게 냉각시키는 것입니다. 이것이 열분해 플랜트가 설계 오일 수율에 도달하지 못하는 가장 일반적인 이유입니다. 반응기는 올바르지만 증기 경로는 너무 길고 너무 뜨겁습니다.
• 산소 배제 및 안전: 반응기는 뜨거운 가연성 증기 흐름을 생성하므로 열분해는 제한 산소 농도 미만에서 작동해야 하며, 일반적으로 부피 기준으로 1% 미만으로 유지됩니다. 따라서 공급 및 배출 끝에서 밀봉이 중요합니다. 회전식 킬른 및 스크류 반응기는 밀봉된 스크류 피더, 질소 퍼징 및 이중 게이트 배출 잠금 장치를 사용합니다. 생성 가스는 가연성이며 뜨거운 오일과 차르는 가연성이므로 플랜트는 ATEX 또는 IECEx에 따라 분류되며, 불활성화, 환기 라인의 화염 방지기 및 비상 방출 시스템이 갖추어져 있습니다. 높은 판독값에 대한 자동 질소 퍼징을 갖춘 연속 산소 모니터링이 표준 관행입니다.
• 원료 준비 및 열 전달: 열은 각 입자의 핵심에 도달해야 하므로 입자 크기가 중요합니다. 20-50mm의 타이어 조각과 30mm 미만의 플라스틱 조각은 실용적인 사이클 시간을 제공하지만, 전체 타이어는 몇 시간이 걸립니다. 열 전달 방법은 반응기마다 다릅니다. 회전식 킬른은 쉘과 뜨거운 가스로부터의 간접 복사로 가열되며, 유동층은 뜨거운 모래를 열 전달 매체로 사용하여 100°C/분 이상의 가열 속도를 제공하며, 스크류 반응기는 벽을 통한 전도에 의존하므로 처리량이 제한됩니다. 15-20% 이상의 원료 수분은 에너지를 낭비하므로 순 에너지 회수를 위해서는 사전 건조가 필요합니다.

2. 반응기 유형 및 제품 처리

상업용 열분해에는 네 가지 반응기 구성이 지배적이며, 선택은 원료 형태와 필요한 처리량에 따라 결정됩니다:

• 회전식 킬른: 약간 기울어진 회전 드럼으로 외부에서 가열되며, 일반적으로 직경 1-3m, 길이 10-30m이며, 고체는 회전과 중력에 의해 이동하며 체류 시간은 30-90분입니다. 회전식 킬른은 전체 또는 분쇄된 타이어를 포함한 거의 모든 원료를 처리할 수 있으며, 기계적으로 간단하고 잘 입증되었으며, 단위당 5-50톤/일을 처리합니다. 단점은 상대적으로 느리고 불균일한 가열, 회전 조인트의 씰 마모, 주기적인 연소가 필요한 드럼 코킹 경향입니다. 혼합 및 오염된 폐기물 흐름에 대한 주력으로 남아 있습니다.
• 유동층 및 스크류 반응기: 유동층은 480-550°C의 뜨거운 모래에서 공급물을 유동화시켜 100°C/분 이상의 매우 높은 가열 속도와 우수한 온도 균일성을 제공하여 바이오매스의 액체 수율을 극대화하고 제품 일관성을 높입니다. 이는 크기가 잘 조절되고 건조된 공급물과 모래 분리 및 재순환 시스템을 필요로 합니다. 스크류 또는 스크류 반응기는 가열된 튜브를 통해 스크류 컨베이어로 물질을 이동시키며, 체류 시간은 스크류 속도로 설정됩니다. 컴팩트하고 연속적이지만 벽 열 전달에 의해 제한되므로 단위당 처리량이 적고 스케일업은 여러 개의 병렬 스크류를 의미합니다.
• 배치 및 반연속 시스템: 배치 열분해는 전체 하중이 장입되고, 사이클 동안 가열되고, 냉각되고, 배출되는 밀봉된 레토르트를 사용하며, 가열 및 냉각을 포함한 사이클 시간은 8-20시간입니다. 초기 비용이 가장 낮고 설계가 가장 간단하여 5톤/일 미만의 소규모 플랜트와 가변적이거나 계절적인 원료에 적합합니다. 단점은 용기 질량이 매 사이클마다 가열 및 냉각되므로 에너지 효율이 낮고, 로딩 및 언로딩에 노동력이 많이 들며, 배치 간 제품 변동성이 있다는 것입니다. 여러 레토르트를 위상차가 나도록 작동하는 반연속 설계는 유연성을 유지하면서 열 효율의 많은 부분을 회수합니다.
• 제품 회수 및 배출 제어: 반응기는 시스템의 일부일 뿐입니다. 증기는 응축기 트레인으로 이동하며, 일반적으로 직접 접촉 또는 쉘 및 튜브 응축기 다음에 전기 집진기 또는 디미스터가 와서 40-44 MJ/kg의 발열량을 가진 열분해유를 생성합니다. 비응축성 가스는 황화수소 및 염화수소를 제거하기 위해 스크럽된 후 반응기 버너로 반환되며, 이는 일반적으로 공정 열의 60-100%를 공급합니다. 차르와 카본 블랙은 밀봉된 냉각 스크류를 통해 배출되고, 타이어 서비스에서 강철 와이어로부터 자기 분리되며, 분쇄되거나 펠릿화됩니다. 배기 가스 처리 및 연속 배출 모니터링은 허가 패키지를 완성합니다.

열분해 반응기 유형 비교 매트릭스

자주 묻는 질문 (FAQ)

Q: 폐기물 열분해는 어떤 제품을 어떤 수율로 생산하는가?

A: 폐 타이어의 경우, 질량 기준 일반적인 분포는 40-55%의 열분해유, 30-35%의 고체 차르(카본 블랙으로 회수), 10-15%의 강철 와이어, 10-20%의 비응축성 가스입니다. 플라스틱 폐기물은 폴리에틸렌 및 폴리프로필렌과 같은 폴리올레핀의 경우 60-80%의 더 높은 액체 수율을 제공하며 차르는 적습니다. 반면 바이오매스는 빠른 열분해 조건에서 60-75%의 액체를 생성하지만, 이 액체는 연료 준비가 된 오일이 아니라 업그레이드가 필요한 산성, 산소 함유 바이오 오일입니다. 비응축성 가스는 20-40 MJ/Nm³의 발열량을 가지며 일반적으로 반응기 연소에 재활용되므로 공정이 에너지 자급자족이 가능하고 프로젝트 경제성을 크게 향상시킵니다.

Q: 열분해가 산소 없이 작동해야 하는 이유는 무엇인가?

A: 산소는 화학 반응을 열분해에서 연소로 바꿉니다. 소량의 산소라도 생성물 증기를 산화시켜 오일 수율을 감소시키고, 산화가 매우 발열적이므로 반응기 온도를 제어할 수 없게 올리고, 뜨거운 가연성 증기로 가득 찬 용기 내에서 화재 및 폭발 위험을 생성합니다. 업계 관행은 밀봉된 공급, 질소 퍼징 및 자동 질소 퍼징 인터록을 갖춘 연속 산소 분석을 사용하여 부피 기준으로 1% 미만, 증기 혼합물의 제한 산소 농도보다 훨씬 낮게 유지합니다. 회전 씰 누출 또는 부실하게 밀봉된 공급 호퍼를 통한 산소 유입은 제품 손실과 안전 사고의 가장 일반적인 원인입니다.

Q: 열분해 반응기는 어떻게 가열되며 공정은 에너지 자급자족이 가능한가?

A: 가열은 외부 재킷 또는 화실에서 연료를 연소시키는 간접 가열, 또는 뜨거운 가스 또는 모래와 같은 고체 열 전달 매체를 순환시키는 직접 가열입니다. 시동은 디젤, 천연 가스 또는 LPG를 사용합니다. 작동이 시작되면 공정 자체에서 생성된 비응축성 가스가 정화되어 버너로 다시 공급되며, 일반적으로 공정 열 요구량의 60-100%를 공급하여 잘 설계된 플랜트가 시동 후 에너지 자급자족이 가능하게 합니다. 에너지 균형은 수율에 따라 달라지므로, 증기 냉각이 불량하고 2차 균열이 과도한 플랜트는 더 많은 가스를 생성하고 더 적은 오일을 생성하여 자급자족은 향상되지만 오일이 가장 가치 있는 제품이므로 수익은 악화됩니다.

Q: 열분해 플랜트에 필요한 환경 제어는 무엇인가?

A: 네 가지 영역입니다. 대기 배출: 버너의 배기 가스는 입자상 물질, 질소 산화물, 이산화황 및 염화수소에 대한 처리가 필요하며, 허가에서 요구하는 경우 연속 배출 모니터링이 필요합니다. 비응축성 가스는 연소 전에 산성 성분을 제거하기 위해 스크럽됩니다. 폐수: 직접 접촉 응축기 및 스크러버는 기름지고 페놀성 폐수를 생성하며, 이는 배출 전에 처리해야 하며 종종 플랜트에서 가장 과소평가되는 부분입니다. 고체 잔류물: 차르와 카본 블랙은 판매 또는 폐기를 위해 특성화되어야 하며, 타이어 차르는 아연과 황을 보유합니다. 냄새 및 휘발성 유기 화합물: 증기 누출 및 저장 탱크 환기는 포집 및 처리(일반적으로 탄소 흡착 또는 열 산화)가 필요합니다.