Китайский производитель пиролизных реакторов для переработки отходов, предлагающий решения термического разложения для применений в области отходов в энергию

Производитель пиролизных реакторов для переработки отходов в Китае, предлагающий решения для термического разложения в проектах по переработке отходов в энергию

Ответ на основной вопрос: Что пиролизный реактор для переработки отходов от Shijiazhuang Zhengzhong Technology Co., Ltd предлагает проекту по переработке отходов в энергию? Shijiazhuang Zhengzhong Technology Co., Ltd (Center Enamel) проектирует и производит пиролизные реакторы, которые термически разлагают отработанные шины, пластик и биомассу в бескислородной среде при температуре 400-600°C, преобразуя их в продукты, пригодные для повторного использования. Типичное сырье из шин дает 40-55% пиролизного масла, 30-35% регенерированного технического углерода и угля, а также 10-20% неконденсирующегося газа с теплотворной способностью 20-40 МДж/Нм³, который рециркулируется для обогрева реактора. Время пребывания твердых веществ составляет от 20 минут до 2 часов в зависимости от типа реактора, а содержание кислорода поддерживается ниже 1% по объему для предотвращения горения и удержания процесса вне зоны воспламенения.

1. Как контролируется термическое разложение

Пиролиз — это не сжигание: это термический крекинг в отсутствие кислорода, а распределение продуктов определяется четырьмя переменными, которые должен контролировать реактор:

• Температура и скорость нагрева: Температура определяет спектр продуктов. Медленный пиролиз при 400-500°C со скоростью нагрева 5-20°C/мин способствует образованию жидкостей и угля; быстрый пиролиз при температуре выше 500°C со скоростью нагрева выше 50°C/мин и коротким временем пребывания паров менее 2 секунд максимизирует выход жидкости из биомассы; а температуры выше 700°C смещают баланс в сторону газа. Для отработанных шин практический диапазон составляет 450-550°C, поскольку ниже 450°C десульфуризация неполная, а выше 550°C вторичный крекинг превращает масло в неконденсирующийся газ и увеличивает образование полициклических ароматических углеводородов. Поэтому равномерная температура по всей загрузке является переменной качества, а не только переменной производительности.
• Время пребывания паров и вторичный крекинг: Как только летучие вещества покидают горячее твердое вещество, они продолжают реагировать в газовой фазе. Длительное время пребывания паров при высокой температуре крекирует тяжелую фракцию масла в более легкие молекулы и постоянный газ, уменьшая выход жидкости и увеличивая выход газа. Реакция конструкции заключается в быстром удалении паров из горячей зоны, удержании времени пребывания паров ниже примерно 5 секунд и быстром охлаждении потока паров в конденсаторной установке. Это самая распространенная причина, по которой пиролизная установка не достигает расчетного выхода масла: реактор правильный, но путь паров слишком длинный и слишком горячий.
• Исключение кислорода и безопасность: Пиролиз должен проводиться ниже предельной концентрации кислорода, обычно поддерживаемой ниже 1% по объему, поскольку реактор производит горячий легковоспламеняющийся поток паров. Поэтому герметичность критически важна на концах подачи и выгрузки: вращающиеся печи и шнековые реакторы используют герметичные шнековые питатели, азотное продувание и двойные затворы выгрузки. Поскольку продукт-газ легковоспламеняющийся, а горячее масло и уголь горючи, установка классифицируется по ATEX или IECEx, с инертизацией, пламегасителями на вентиляционных линиях и системой аварийного сброса. Непрерывный мониторинг кислорода с автоматическим азотным продуванием при высоком показании является стандартной практикой.
• Подготовка сырья и теплопередача: Тепло должно достигать ядра каждой частицы, поэтому размер частиц имеет значение: измельченные шины размером 20-50 мм и пластиковые хлопья размером менее 30 мм обеспечивают практическое время цикла, в то время как целые шины требуют нескольких часов. Метод теплопередачи различается в зависимости от реактора: вращающиеся печи нагреваются косвенным излучением от кожуха плюс горячий газ, аппараты с кипящим слоем используют горячий песок в качестве теплоносителя, обеспечивая скорость нагрева выше 100°C/мин, а шнековые реакторы полагаются на теплопроводность через стенку, что ограничивает производительность. Влажность сырья выше 15-20% приводит к потере энергии и требует предварительной сушки для получения положительного энергетического баланса.

2. Типы реакторов и обработка продуктов

Четыре конфигурации реакторов доминируют в коммерческом пиролизе, и выбор определяется формой сырья и требуемой производительностью:

• Вращающаяся печь: Слегка наклонный вращающийся барабан, нагреваемый снаружи, обычно диаметром 1-3 м и длиной 10-30 м, с перемещением твердых веществ за счет вращения и гравитации при времени пребывания 30-90 минут. Вращающиеся печи допускают практически любое сырье, включая целые или измельченные шины, механически просты и хорошо зарекомендовали себя, и обрабатывают 5-50 т/день на единицу. Недостатками являются относительно медленный и неравномерный нагрев, износ уплотнений во вращающихся соединениях и тенденция к коксованию барабана, требующему периодического выжигания. Они остаются рабочими лошадками для смешанных и загрязненных потоков отходов.
• Реакторы с кипящим слоем и шнековые реакторы: Аппарат с кипящим слоем флюидизирует подачу в горячем песке при температуре 480-550°C, обеспечивая очень высокую скорость нагрева выше 100°C/мин и превосходную равномерность температуры, что максимизирует выход жидкости из биомассы и обеспечивает стабильное качество продукта. Он требует тщательно подобранного и высушенного сырья, а также системы разделения и рециркуляции песка. Шнековый или винтовой реактор перемещает материал через нагретую трубу с помощью шнекового конвейера, время пребывания которого определяется скоростью вращения шнека: компактный и непрерывный, но ограниченный теплопередачей через стенку, поэтому производительность на единицу скромная, а масштабирование означает использование нескольких параллельных шнеков.
• Периодические и полунепрерывные системы: Периодический пиролиз использует герметичную реторту, загруженную полной порцией, нагреваемую в течение цикла, охлаждаемую и выгружаемую, с временем цикла 8-20 часов, включая нагрев и охлаждение. Капитальные затраты самые низкие, а конструкция самая простая, что подходит для небольших установок менее 5 т/день и для переменного или сезонного сырья. Недостатками являются более низкая энергоэффективность, поскольку масса сосуда нагревается и охлаждается каждый цикл, трудоемкая загрузка и выгрузка, а также вариабельность продукта от партии к партии. Полунепрерывные конструкции с несколькими ретортами, работающими в противофазе, восстанавливают большую часть тепловой эффективности, сохраняя при этом гибкость.
• Рекуперация продуктов и контроль выбросов: Реактор — лишь одна часть системы. Пары проходят через конденсаторную установку, обычно прямоточный или кожухотрубный конденсатор, за которым следует электростатический фильтр или демистер, производящий пиролизное масло с теплотворной способностью 40-44 МДж/кг. Неконденсирующийся газ очищается от сероводорода и хлороводорода, а затем возвращается в горелки реактора, которые обычно обеспечивают 60-100% тепловой энергии процесса. Уголь и технический углерод выгружаются через герметичный охлаждающий шнек, магнитно отделяются от стальной проволоки при переработке шин и измельчаются или гранулируются. Очистка дымовых газов и непрерывный мониторинг выбросов завершают пакет разрешительной документации.

Матрица сравнения типов пиролизных реакторов

Часто задаваемые вопросы (FAQ)

В: Какие продукты производит пиролиз отходов и в каком количестве?

О: Для отработанных шин типичное распределение по массе составляет 40-55% пиролизного масла, 30-35% твердого угля, регенерируемого в виде технического углерода, 10-15% стальной проволоки и 10-20% неконденсирующегося газа. Пластиковые отходы дают более высокий выход жидкости — 60-80% для полиолефинов, таких как полиэтилен и полипропилен, с меньшим количеством угля, в то время как биомасса дает 60-75% жидкости в условиях быстрого пиролиза, но жидкость представляет собой кислотное, обогащенное кислородом биомасло, требующее доработки, а не готовое к использованию топливное масло. Неконденсирующийся газ имеет теплотворную способность 20-40 МДж/Нм³ и обычно рециркулируется для сжигания в реакторе, что делает процесс энергонезависимым и существенно улучшает экономику проекта.

В: Почему пиролиз должен проводиться без кислорода?

О: Кислород изменяет химию с термического разложения на сжигание. Даже несколько процентов кислорода окисляют пары продукта, снижая выход масла, неконтролируемо повышая температуру реактора, поскольку окисление сильно экзотермично, и создавая опасность пожара и взрыва внутри сосуда, полного горячих легковоспламеняющихся паров. Промышленная практика поддерживает содержание кислорода ниже 1% по объему, значительно ниже предельной концентрации кислорода для паровой смеси, используя герметичную подачу, азотное продувание и непрерывный анализ кислорода с автоматической блокировкой азотного продувания. Поступление кислорода через неплотное вращающееся уплотнение или плохо герметичную загрузочную воронку является наиболее частой причиной как потери продукта, так и инцидентов безопасности.

В: Как нагревается пиролизный реактор и является ли процесс энергонезависимым?

О: Нагрев осуществляется косвенно путем сжигания топлива во внешнем кожухе или топке, либо напрямую путем циркуляции горячего газа или твердого теплоносителя, такого как песок. Запуск осуществляется дизельным топливом, природным газом или сжиженным нефтяным газом. После запуска неконденсирующийся газ, образующийся в самом процессе, очищается и подается обратно в горелки, и он обычно обеспечивает 60-100% потребности в тепловой энергии процесса, делая хорошо спроектированную установку энергонезависимой после запуска. Поскольку энергетический баланс зависит от выхода, установки с плохим охлаждением паров и чрезмерным вторичным крекингом производят больше газа и меньше масла, что улучшает энергонезависимость, но ухудшает выручку, поскольку масло является продуктом с самой высокой стоимостью.

В: Какие экологические меры контроля требуются для пиролизной установки?

О: Четыре области. Выбросы в атмосферу: дымовые газы от горелок требуют очистки от твердых частиц, оксидов азота, диоксида серы и хлороводорода, с непрерывным мониторингом выбросов там, где это требуется разрешением; неконденсирующийся газ перед сжиганием очищается для удаления кислых компонентов. Сточные воды: прямоточные конденсаторы и скрубберы генерируют маслянистые, фенольные сточные воды, которые должны быть очищены перед сбросом и часто являются самой недооцененной частью установки. Твердые остатки: уголь и технический углерод должны быть охарактеризованы перед продажей или утилизацией, поскольку уголь из шин содержит цинк и серу. Запахи и летучие органические соединения: утечки паров и вентиляционные отверстия для хранения требуют улавливания и очистки, обычно путем адсорбции на угле или термического окисления.