Пиролиз шин: Пиролизная установка для переработки резины

Как происходит пиролиз автошин?

Пиролиз шин осуществляется с участием высоких температур, в результате чего выделяется углерод, пиролизная жидкость и металлическая струна. В пиролизном заводе также можно получить нефть, полукокс, графит, горючее топливо.

Процесс переработки шин методом пиролиза делится на три этапа:

1. С помощью бортореза шины разрезают на передние и боковые части и помещают в нагретую печь в герметичном контейнере.
2. Под воздействием температур до 1000 градусов резина разрушается, выделяется газ. При этом в топку не поступает кислород – в этом принципиальное отличие метода пиролиза от сжигания.
3. Охлажденный материал разделяется на металлическую проволоку и углеродистые остатки. При этом потери сведены к минимуму: практически все сырье превращается в конечную продукцию.

Применение шин в качестве топлива в цементной промышленности

Технология Bridgestone Firestone (Теннесси, США) успешно применяется в Японии с начала 1980-х гг. Целые или нарезанные шины подаются во вращающуюся печь, где температура уходящих газов достигает 1200…2800 °С). Здесь стальная проволока частично заменяет железную руду, необходимую для производства цемента. Рекомендуется менять шины с 5…10% топлива. Стоимость реконструкции печей для перевода их на процесс Bridgestone составляет 100-500 тысяч долларов США. По словам компании, расходы могут быть покрыты в течение года или даже за более короткий период.

Использование бывших в употреблении шин в цементной промышленности позволяет сэкономить 1,2% основного топлива.

Эксперты отмечают, что сжигая использованные шины при производстве цемента, можно сократить потребление ископаемого топлива на 25% и снизить уровень загрязнения окружающей среды. Так как содержание кислорода в топке высокое, в зоне горения длительное время остаются горючие газы, а в процессе не образуются остатки вредных веществ за счет того, что в полученном продукте происходит связывание серы и металла.

В 1982 г компания Rohrbachcement (Германия) ввела в эксплуатацию печь для производства цемента, где сжигались покрышки, частично заменяющие природное топливо.

Но есть и доказательства обратного. Например, в Швейцарии компания Juracement Works прекратила сжигание покрышек в цементных печах в 1989 году из-за загрязнения окружающей среды продуктами горения.

Два миллиарда шин, лежащих на свалках в США, эквивалентны 20 миллионам тонн угля и надолго гарантируют цементной промышленности снабжение дешевым топливом.

В настоящее время только 12 из 200 существующих печей в США сжигают использованные шины, несмотря на низкую стоимость замены угля на использованные шины.

Дополнительное оборудование для ускорения процесса

Для повышения производительности и увеличения прибыли при пиролизе каучука используются дополнительные приспособления. За счет них ускоряется процесс, улучшается качество получаемого вторичного сырья, а также его первичная переработка.

Вспомогательным оборудованием в пиролизном производстве является:

• скруббер — установка для охлаждения пиролизного газа под действием реагентов, частичной конденсации пирогаза в жидкую фракцию;
• сепаратор — устройство для снижения влажности пирогаза перед его поступлением в камеру сгорания;
• конденсатор – устройство, используемое для преобразования пиролитических газов в жидкость;
• фильтрующая система — комплекс оборудования, предназначенный для очистки продуктов сгорания от осадка и вредных веществ.

Цены и характеристики пиролизных установок производительностью от 4 до 20 тонн

№	Имя	Мощность, кВт	Объем реактора м3/ч	Объем загрузки тонн.	Объем в сутки тонн.	Количество загрузок в день	Цена* Доллар США	Цена** Доллар США	Цена*** Доллар США	Цена **** Доллар США	Цена***** Доллар США
один	-2200-6000	одиннадцать	22	5 — 6	8 — 10	3 за 2 дня	87000	102000	115 000	128000	149 000
2	-2200-6000	одиннадцать	22	5-6	8 — 10	3 за 2 дня	99 000	115 000	128000	140 000	161 000
3	-2200-6600	одиннадцать	25	7	10-11	3 за 2 дня	89000	104000	117 000	130 000	151000
четыре	-2200-6600	одиннадцать	25	7	10-11	3 за 2 дня	101000	117 000	130 000	142000	163000
5	-2600-6000	16	32	8-10	8-10	1 в день	98 000	115 000	128000	141000	163000
6	-2600-6000	16	35	8 — 10	8-10	1 в день	110 000	127 000	140 000	153 000	175 000
7	-2800-6000	17	37	10-11	10-11	1 в день	111 000	129 000	143000	158000	182000
восемь	-2800-6000	22	37	10 — 11	10-11	1 в день	124000	142000	156 000	171000	195 000
9	-2800-6600	22	40	12 — 13	12 — 13	1 в день	128000	149 000	164 000	180 000	209 000
10	-2800-6600	22	40	12-13	12 — 13	1 в день	137 000	180 000	177 000	193000	221000
одиннадцать	-2800-7500	22	46	15 — 16	15 — 16	1 в день	143000	168000	184000	203000	229 000
12	-2800-7500	22	46	15 — 16	12 — 13	1 в день	158000	184000	199000	219 000	245 000

* — Отопление реактора установки газом, углем или дровами.

** — Обогрев реактора установки многотопливными горелками, работающими на дизельном топливе, пиролизном мазуте, печном топливе.

*** Обогрев реактора установки многотопливными горелками, работающими на дизельном топливе, пиролизном топливе, мазуте. Плюс автоматизированная загрузка реактора установки

**** Полностью автоматическая система загрузки и выгрузки материала

***** указана цена пиролизной установки с системой охлаждения, адаптированной к холодному климату, без открытого бассейна и системы охлаждения, позволяющей использовать вырабатываемое установкой тепло для обогрева цеха. Система принудительной вентиляции. Отопительная установка с многотопливными горелками, работающими на дизельном топливе, пиролизном масле, мазуте.

Технология и этапы пиролиза шин

В основе пиролиза лежит процесс разложения тяжелых органических соединений в результате термического воздействия (350-450 градусов Цельсия) в отсутствие кислорода (также известное как полукоксование). Исходные материалы легкие, с низкой молекулярной массой. Продукты переработки шин получают новую жизнь: их используют в качестве топлива или вторичного промышленного сырья.

Процесс осуществляется под действием двухступенчатого горения: сначала сгорает топливо, затем воспламеняется пиролизный газ и выделяет в воздух значительное количество тепла.

Технологический цикл пиролиза включает 4 стадии:

1. сушка покрышек при температуре 150-200 градусов;
2. прямой пиролиз, сопровождающийся разложением органических соединений и коксованием резиновой массы;
3. окисление в результате горения, которое происходит в процессе охлаждения массы до 100 градусов;
4. восстановление и разделение полученных продуктов:

• пирогаз конденсируется, фильтруется и подается в камеру сгорания установки, откуда доставляется на утилизацию в производстве;
• твердые отходы отправляются на разгрузку для дальнейшей сортировки;
• вода и пар удаляются для последующего использования в технологическом цикле.

Отдельно следует отметить подготовительный этап, который осуществляется на сортировочной линии: собранные на переработку покрышки сушат, разрезают, от ступеней отделяют бортовые секции, удаляют стеклянные, пластиковые, металлические и другие отходы.

Как построен процесс утилизации и переработки методом пиролиза

Химическая переработка шин включает следующие этапы:

Система пиролиза шин

1. Шины, предназначенные для переработки, собираются в пунктах утилизации.
2. С помощью специального станка покрышку разрезают на части, отделяя протектор и борта.
3. Подготовленное сырье загружают в реторту и нагревают до температуры 1000-1400°С. Выделяющийся при переработке отходов термолизный газ охлаждается и превращается в пиролизное масло.
4. Реторта заменяется другой, заполняемой следующей партией сырья.
5. Шнур, оставшийся после завершения операции, отфильтровывается и отправляется на дальнейшую переработку.
6. То же самое происходит и с углеродом, образующимся при пиролизе.

Следует отметить, что выделяющийся в процессе пиролиза газ используется для поддержания горения в установке. Часть отходов попадает в атмосферу, поэтому при строительстве перерабатывающего предприятия учитывается его расположение по отношению к ближайшему проживанию и другим объектам.

Измельчение покрышек с целью получения резиновой крошки

Принцип лечения очень прост. Шины измельчаются на специальном оборудовании для переработки покрышек в крошку в несколько этапов, полученный продукт сортируется, и на производстве производственной линии получают три материала:

• металл в виде небольших кусочков проволоки;
• резиновая крошка;
• разрез провода.

Процесс переработки шин

При этом с материалами не происходит химических изменений, а все вредные соединения остаются в связанном устойчивом состоянии, а новые не образуются. Переработанные продукты можно безопасно хранить и транспортировать.

Если металлические отходы можно легко отделить от резиновой крошки, то с выделением из состава полимерной нити, близкой по химическим и физическим свойствам, возникают определенные технические трудности.

Поэтому начинающие основатели экологически ориентированного бизнеса обычно работают с шинами из чистой стальной проволоки. Машина для переработки шин Основные проблемы, с которыми они сталкиваются:

• Выбор места для установки оборудования.
• Альтернатива между возведением нового здания или адаптацией существующего.
• Подбор, покупка и установка станков по переработке шин.
• Оформление разрешений на утилизацию автомобильных покрышек.
• Развитие устойчивых каналов поставки сырья и реализации конечного продукта.

Самый простой станок для переработки шин стоит не так дорого, но имеет ограниченные возможности и размер перерабатываемого сырья. Использование других методов измельчения снимает эти ограничения, но увеличивает стоимость линии.

Возможные трудности при открытии пиролизного производства

Несмотря на экономическую привлекательность, организация пиролизного производства может таить в себе некоторые подводные камни. Важно учесть некоторые нюансы, прежде чем инвестировать в оборудование и людей.

Безопасное, качественное и надежное решение по переработке шин

Особенности технологии работы со всеми отходами требуют расположения оборудования вдали от жилых массивов. Расстояние до ближайшего дома должно быть не менее 300 метров. Но это не гарантирует вам отсутствия негативной реакции со стороны горожан. Заброшенная мастерская для бизнеса может стать идеальной локацией. Но схема потребует времени и денег.

экологи очень осторожно относятся к таким методам очистки, как пиролиз. Совершенно точно, что владелец установки будет обязан приобрести очистное оборудование. Стоимость иногда можно сравнить с инвестициями в основные процессы.

Подрядчик должен быть готов к вопросам и требованиям со стороны контролирующих служб, пожарной инспекции и других органов. Пиролиз подпадает под понятие «переработка отходов». Для такой деятельности требуется специальная лицензия.

Учитывая вышеперечисленные моменты, можно сказать, что утилизировать только старые автомобильные покрышки невыгодно. Эксперты сходятся во мнении, что идеальной альтернативой было бы производство другого сырья. Примером такого продукта может быть стекло или пластик.

Пиролизный котел или как я стал топиться автомобильными покрышками и всем, что горит

Начнем с теории

Системы отопления (СО) с твердотопливным котлом (ТТК) представляют собой системы периодического действия, в которых котел вырабатывает тепло только при наличии в нем топлива. В связи с этим владельцы ТТК рано или поздно обзаводятся теплоаккумуляторами, которые собирают избыточное тепло, образующееся при работе ТТК, и отдают его в дом после того, как топливо в котле закончилось. ТТК принято делить на классические (решеточные) и пиролизные (газогенерация). Классический вариант предполагает обычное сжигание топлива с выделением тепла. Пиролизные котлы на твердом топливе отличаются тем, что топливо и выделяющийся при сгорании горючий газ сжигаются раздельно. Это обеспечивает более высокую эффективность, широкий диапазон мощностей, простые требования к дымоходу.

Под «обычным сжиганием топлива» подразумевается, что топливо в таких котлах сгорает в загрузочной камере, где одновременно происходят все те же процессы, что и при пиролизе древесины. По этой причине в классических (колосниковых) котлах не удается добиться качественного (полного) сгорания топлива. В результате неполного сгорания топлива смола, смола (продукты пиролиза), сажа, зола оседают на теплообменнике котла и образуется теплоизоляционный слой, который в свою очередь вынуждает котел щедро делиться вырабатываемым теплом с окружение.

В качестве преимущества классических котлов иногда указывают, что они якобы могут топить дровами с повышенной влажностью, но для меня топить сырыми дровами — это неуважение к себе. Неважно, в каком котле, пиролизном или традиционном дровах, прежде чем они начнут отдавать тепло, должны пройти начальные стадии пиролиза, а именно нагрев и испарение влаги. Это значит, что если мы используем для отопления дрова влажностью 20% (это заливка 2 л воды поверх 10 кг сухих дров), то в них пятая часть по весу балласта, на отопление и испарения которого мы также должны использовать часть топлива, которое больше не будет использоваться для обогрева дома.

Если быть точным, топливо не сгорает «напрямую», сгорают газообразные продукты пиролиза. Это означает, что прежде чем древесина начнет гореть, то есть окисляться кислородом воздуха с выделением тепла, их необходимо нагреть до температуры испарения в них влаги, после чего должен начаться процесс испарения этой влаги пройти, и только потом начинается сам пиролиз и сжигание пиролизных газов. Причем процессы на первой и второй стадиях предполагают поглощение тепла, столь необходимого для пиролиза самой древесины, без которого не было бы самого процесса горения.

Мой выбор

Если после прочтения вы больше не планируете топить сырыми дровами, то исходя из своего жизненного опыта, я бы рекомендовал пиролизный котел. До этого у меня уже был двухлетний опыт эксплуатации шахтного котла КАЛВИС-2-70. Из выявленных недостатков отмечу, что теплообменник невозможно было очистить от осевших на нем смол без предварительного нагрева до температуры выше 60°С. Наконец, осознав все технологические недостатки данной конструкции, решил обратиться к специалистам за радикальное ее изменение. В результате этой глубокой модернизации я стал обладателем пиролизного котла.

Установка

Котел лучше размещать в специально отведенном для него помещении, так как я еще не встречал котлов, не дымящих в помещении при перезагрузке топливом (а мой тоже иногда дымит из-за конструктивных недостатков).

Кроме того, котлы обычно комплектуются или , которые обычно издают вполне приличный шум. Остальные механизмы управления блоками СО (циркуляционные насосы, работа воздушной заслонки, заслонки дымохода и электрошаровые краны) работают практически бесшумно. Кроме всего прочего, необходимо учитывать, что для своей работы котлу потребуется большой приток воздуха в помещение, где он размещен, что вызовет холодные сквозняки.

Из всего вышеперечисленного котел лучше всего разместить в отдельном помещении в теле дома. У меня дымоход стоит вертикально без изгибов и является частью внутренней стены дома, и при работе котла тоже излучает тепло в дом. Поскольку котел представляет собой устройство, в котором вырабатываемое тепло передается охлаждающей воде, на поверхности отсутствуют «горячие» участки, так как она не нагревается выше точки кипения воды. Кроме того, водяной рубашкой снаружи обычно защищает дом, температура которого редко превышает 30 – 35 градусов.

Заготовка дров и не только.

Основным топливом для пиролизного котла являются дрова. Подходит любая древесина: хвойные, лиственные породы, сосна, дуб, береза ​​и т д. Все они имеют примерно одинаковую теплотворную способность. Твердые породы, такие как дуб, имеют более высокую теплотворную способность, но они и дороже, поэтому я не вижу особого смысла за ними гоняться. Любая мертвая древесина, упавшая или умирающая древесина отлично подходит для заготовки.

Главное, чтобы древесина была не сырая и не дорогая, лучше собственноручно заготовленная, и полезнее для кошелька и для здоровья (можно легко сэкономить на абонементе в фитнес-клуб). Отчасти потому, что при покупке на сайте сложно выполнить все вышеперечисленные условия, я не люблю покупать дрова. Как-то в первый топочный сезон они привезли мне вагон дров из лесхоза, так их остатки весной пустили побеги и прижились в моем саду.

С тех пор я заготавливаю дрова только один. Помимо дров, пиролизный котел часто потребляет солому, пеллеты, стружку, торфяные брикеты и обычный торф, сортированные бытовые отходы (бумага, пластик, упаковка, все, кроме ПВХ) и все это заправленное отработанным маслом или другими жидкими углеводородными отходами. Но лучшим топливом для котла может быть автомобильная покрышка. Теплотворная способность автомобильной шины значительно превышает теплотворную способность лучших пород древесины и составляет 32 ГДж/т. По сравнению с этим, возможно, теплотворная способность высококачественного угля может. Вдобавок ко всему этому чехол имеет нулевую влажность, что также является положительным моментом. Ну а если кто еще сомневается, что покрышка может вполне прилично гореть, то можете посмотреть на газы, выходящие из моей трубки, и на огонь в камере пиролиза.

Газы от горящих шин

Огонь от горящих шин

Так выглядят автомобильные шины, подготовленные к загрузке в котел

О том, что не только я вижу в покрышке отличное топливо, можно судить по количеству рекламных объявлений, предлагающих металлокорд, остающийся после сжигания.

Экологические нормы и их нарушения Должен также подчеркнуть, что я никоим образом не призываю к повсеместному сжиганию автомобильных покрышек в системах отопления жилых помещений. Живя в обществе среди людей, обустраивая свой быт, мы не должны причинять неудобства ближним, в том числе своими действиями не должны нарушать законы государств, гражданами которых мы являемся. Шина как топливо упоминается мною в этой статье лишь как частный успешный опыт, который стал возможен после основательной модернизации серийного бытового котла, при условии постоянного пристального наблюдения за процессом горения через видеокамеру и оперативного контроля.

Для обеспечения пожарной безопасности в котельной я разместил в потолке два автоматических порошковых огнетушителя Буран 2,5 и автономный дымовой извещатель.

Розжиг

Читайте также:  Ресанта САИ-250ПН – как эксплуатировать правильно?

Котел проще разжечь

(такой вентилятор осуществляется через нижнее окно дровяной засыпки), но при желании можно запустить котел и с полной загрузкой (для такой загрузки используется верхнее дровяное засыпное окно). При пуске с полной нагрузкой котел разжигаю через пиролизную горелку с помощью предварительной вставки

(вид сверху на пиролизную горелку через нижнее окно заливной горловины). Также упрощает освещение небольшого количества

а также

.

Продукты сгорания

Пиролизную камеру котла (также называемую зольником) необходимо очищать каждый раз после отопительного цикла (около 10-12 часов непрерывной работы), так как объем ограничен, а пиролизные газы еще нужно где-то сжечь.

Стараюсь чистить теплообменники котла на протяжении всего отопительного цикла, то есть примерно два раза в месяц, так как от степени чистоты зависит эффективность отбора тепла, образующегося в камере пиролиза. Обычно после цикла прогрева остается ведро золы и почти чистый металлокорд от шин. И зола, и металлокорд, как оказалось, являются ценным продуктом для дальнейшего использования. Продуктами полного сгорания топлива ТТК являются углекислый газ, вода и зола. Там есть водяной пар, и он окрашивает дым в белый цвет на неотапливаемом дымоходе. Сажа может быть продуктом неполного сгорания топлива ТТК. Значительное его количество может окрашивать дым в черный цвет, а небольшое количество, смешанное с парами воды, в различные оттенки серого.

Конструкция котла

На передней части моего котла есть три двери:

• Верхняя дверца нужна для увеличения объема разовой загрузки. Чем больше данных вы можете загрузить за раз, тем реже вам придется это делать.
• Средняя дверца необходима для обслуживания котла (удаление золы, подготовка к повторному розжигу), через верхнюю сделать это просто невозможно. За ним находится грузовой отсек.
• Внешний вид грузового отсека

  Эту камеру еще называют газогенераторной, так как именно в ней происходит процесс пиролиза древесины.

• За нижней дверцей расположена камера сгорания пиролизных газов.
  Некоторые подробности о расположении камеры сгорания

  Камера сгорания (форсажная камера) расположена ниже камеры загрузки топлива для размещения определенного количества топлива, участвующего в процессе сгорания. То есть в пиролизном котле горит только та древесина, которая находится в зоне действия воздушных заслонок (это ниже средней дверцы и немного на высоте самой средней дверцы), остальное топливо просто резерв, который по мере выгорания попадает в зону горения. Если камеру пиролиза поставить сверху, а топливо поджигать снизу, то пламя, поднимающееся снизу и вверх по древесине, пиролизует сразу все топливо, и вместо горения мы получим много дыма и, как следствие, смолистые вещества на теплообменнике.

Воздух для топлива в моем ТТК подается через три воздушные заслонки в разные зоны котла, что позволяет добиться максимально эффективного сжигания топлива. Наличие 3-х воздушных заслонок, температурного графика в дымоходе и видеокамеры в камере пиролиза позволяет минимизировать потери тепла и добиться максимально эффективного сжигания не только разных пород древесины, но и более калорийного топлива, например, рассортированные бытовые отходы и изношенные автомобильные покрышки.

Немного теории Обычно в пиролизных котлах ТТ воздух подается в строго заданном соотношении без оглядки на свойства топлива, фактическую его влажность и этапы, которые он проходит по мере догорания в котле. Это приводит к тому, что иногда воздуха для эффективного сжигания проектного топлива (например, дров сосны) хватает, но чаще воздуха либо меньше, чем необходимо (и тогда продукты неполного сгорания топлива конденсируются на ТТК) теплообменник в виде смолы), или больше, чем необходимо (и тогда избыток воздуха, не участвующий в процессе горения, охлаждает теплообменник, транспортируя драгоценное тепло, вырабатываемое ТТК, в атмосферу).

Мой котел, как и большинство пиролизных котлов, родился с одной заслонкой (сейчас она средневысокая, она же и самая важная). Заслонка расположена на передней части котла, под нижней дверцей загрузки топлива. Через него воздух подается к топливу, которое размещено над горелкой и охватывает ок. 100 см3 древесины. Это объем топлива, участвующий в основном процессе сгорания. Такой же объем топлива образует угольную подушку, на которой воспламеняются пиролизные газы. Верхний люк расположен под обшивкой, над нижним лючком бензобака. Позже выяснилось, что его задача — сформировать дополнительный объем пиролизных газов, после того как топливо, находящееся в зоне охвата центральной заслонки, прошло с первой на третью ступень пиролиза, и уже не выделяет достаточного количества горючих газов по отношению к подаваемому через (промежуточную заслонку) объему воздуха.

верхний демпфер

Нижний демпфер появился последним из-за необходимости добавления дополнительного объема воздуха при сжигании более калорийного топлива, чем дерево, например автомобильной шины. Нижняя заслонка расположена над дверцей камеры сгорания и подает дополнительный воздух в камеру сгорания.

Средние и нижние клапаны

В качестве приводов этих заслонок используются недорогие, но вполне подходящие для этой цели сервоприводы .

Система отопления

Обычно счастливые обладатели ТТС проходят естественные этапы эволюции:

1. Покупка котла и познание первого удовольствия от тепла, которое он приносит в дом. Кормят его небольшими порциями дров, кормят часто и с удовольствием.
2. Затем стараются растянуть время между кормлениями. Потом пробуют экспериментировать с разными видами пищи: топят исключительно дубом, акацией и даже углем, что в наших краях редкость.
3. Наконец приходит понимание, что «горшок для меня», а не «я для горшка».
4. После этого владелец котла начинает искать место в доме для теплоаккумулятора (ТА).

Мне повезло больше остальных, еще в процессе проектирования дома я распланировал себе место во время ТА, и справился с этим начальным этапом. В качестве теплоаккумулятора можно использовать любую емкость, выдерживающую давление в СО (у меня оно не превышает 1,5 кг/см2), либо сделать косвенный нагреватель (водяной контур такого нагревателя обменивается теплом с контуром котла через дополнительный теплообменник), тогда его будет легче вписать в помещение. Здесь вы можете узнать больше о моем. Также следует учитывать, что температура воды в ТО часто достигает 94°С, поэтому материал, из которого изготовлен ТУ, и труба, подающая к нему теплоноситель, должны выдерживать эти температуры. Аккумулятор тепла не нужно размещать в котельной рядом с ТТК (а лучше вне ее), можно монтировать в любом удобном для вас помещении дома (можно даже так). Пришлось тоже купить, хотя вполне можно было сделать

и схема котла нужна такая же

для контура теплого пола и радиаторного контура, хотя дальнейшая жизнь показала, что радиаторы в СО с ТТК и ТА бессмысленны. Это оказалось полезным в CO с TTC и

, ну и далее по мелочи: расширительный бачок, шаровой кран с электроприводом контура ТА, котловой контур и котловой контур. Циркуляционные насосы для косвенных контуров котлов, теплых полов и радиаторов.

Легенда

Автоматика

По мере эксплуатации своего СО постепенно приходило понимание, что система в том виде, в каком она родилась, имеет существенные недостатки. Выяснилось, что для систем отопления на базе ТТК+ТА имеет смысл соблюдать ряд условий:

1. Он имеет тенденцию направлять только избыточное тепло от TTC к TA.
2. Отсечь ТТС от остальной системы отопления (СО) после того, как она перестанет выделять тепло, так как после выгорания топлива ТТС переходит от теплогенератора к потребителю и начинает отсасывать ранее запасенное тепло из ТА.

Во-первых, нужно было вручную подключать ТТК к СО при пуске и также вручную отключать от него. Разделять тепловые потоки вручную как в начале пуска ТТК, так и уже в процессе работы котла, когда образуется избыточное тепло. Кроме того, обычный регулятор воздушной заслонки был слишком медленным и не справлялся с возложенными на него задачами. И поэтому было принято решение переложить часть простых функций управления котлом на хрупкие плечи автоматики. Использование электронного блока управления (БУ) избавило меня от выполнения многих рутинных операций. Попутно БУ решает и такую ​​тривиальную задачу, как защита ТТК от перегрева, то есть делает то, что делает подавляющее большинство котлов БУ ТТ с завода. Мой первый блок управления ТТК был далек от совершенства.

Принципиальная электрическая схема

Каждый раз, когда мне нужно было поправить или изменить логику работы СО, у меня пухла голова, глядя на эту схему и пытаясь понять, как она работает.

Наконец, с участием добрых людей, CU обрел тот вид, который имеет сегодня, а также столь необходимый мне функционал. На экране графически отображается текущее состояние наиболее важных узлов СО, которые необходимо контролировать. При этом экран не перегружен информацией и легко читается. Дополнительную информацию о том, какое оборудование в данный момент используется блоком управления, можно получить по светодиодам на блоке реле.

Схема

Блок управления моего котла собран на базе модуля Arduino Mega 2560. Выбор пал на Arduino, так как она широко распространена, легкодоступна, хорошо документирована, в сети много уроков по программированию, огромная доброта в сети сообщество, которое поможет, спросит, научит. Именно Arduino позволяет реализовать функционал вашего устройства, ограниченный только вашей фантазией. Например, БУ может управлять ТТК зимой, но достаточно поменять в нем прошивку и подключить разъем силовых агрегатов к другой группе, и он будет управлять системой полива в вашем саду или, например, теплице . С заводским БУ ТТК таких фокусов не проделаешь.

Список элементов блока управления

Сжигание покрышек с целью получения тепловой энергии

При сжигании тонны шин на тепловых электростанциях вырабатывается такое же количество тепловой энергии, как при сжигании тонны угля. Но этот технологический процесс энергетически неэффективен, так как на производство одной шины расходуется энергия, содержащаяся в 40 л масла, а при сгорании выделяется энергия, эквивалентная 10 л природного топлива.

Обжиг ведется при температуре не ниже 1900 градусов. При более низких температурах образуются опасные диоксины, которые делают процесс вредным для окружающей среды.

Оборудование для пиролизной переработки шин

Пиролизные установки для обработки шин классифицируют в зависимости от конструкции реактора и конденсатора, функций технологии. Однако каждая установка включает в себя реактор, конденсатор, топку (устройство для термической обработки топлива). В основном различают следующие виды пиролизных установок:

• По технологии процесса: периодического и непрерывного действия. Первый содержит реторту — сосуд из жаропрочного материала, характеризующийся циклическим процессом обработки (система постоянного нагрева и охлаждения). Это снижает КПД установки, вызывая потери энергии.
• По уровню механизации производства: установки для ручного труда, автономные установки.

Сушилки используются для удаления воды из влажного или гидрофильного сырья. Сушка материала, проходящего пиролизную обработку, повышает качество продукции и экономит энергию.

Резервуары и резервуары необходимы для хранения, перевозки продуктов и сырья.

Что являет собой пиролиз?

Пиролиз – это особый физико-химический процесс, который заключается в разложении резиновых элементов покрышки под воздействием высокой температуры и без доступа воздуха.

Если шины просто нагреть на открытой атмосферной среде, они сначала тлеют, а затем загораются, выделяя в атмосферу множество вредных веществ. Когда нагрев происходит без доступа воздуха, нет условий для горения. При этом начинают протекать химические реакции другого типа, что позволяет обычному каучуку разлагаться на несколько масляных фракций, которые из-за высоких температур находятся в газообразной форме. Их можно конденсировать с получением пиролизного масла, а также неконденсируемого пиролизного газа. Этот газ может быть отведен в топку реактора для поддержания цикла процесса и устранения потребности в дополнительном топливе для работы пиролизной установки.

Благодаря этому приему можно добиться безотходной технологии утилизации с минимальным воздействием на окружающую среду. Если сравнивать обычное сжигание покрышек с процессом пиролиза, то следует отметить, что последний в несколько раз экологичнее и, кроме того, дает возможность получить вторичное сырье.

Также рекомендуем посмотреть видео по изготовлению пиролизного котла своими руками на 15-25 кВт

Актуальность проблемы

Основным сырьем для производства шин является синтетический каучук, получаемый из нефти. Переработка каучука способствует сохранению этого невозобновляемого природного ресурса. Переработка резиновых отходов также стимулирует развитие ресурсосберегающих технологий, сокращает площади свалок и улучшает экологическую ситуацию.

Из продуктов переработки шин можно создавать новые востребованные продукты:

• новые автомобильные шины;
• резиновые изделия;
• гидроизоляционные материалы;
• подошвы для обуви;
• асфальтирование резиновой плитки, бордюров;
• бесшовные и рулонные покрытия из резиновой крошки и др.

Как работает печь?

Технологический процесс на производственной линии завода выглядит следующим образом:

1. Нагретый газ из печи по трубопроводу поступает в скруббер, где охлаждается и частично конденсируется.
2. Затем он проходит по специальному трубопроводу, обеспечивающему дополнительное охлаждение конденсаторов для окончательного преобразования в жидкое топливо.
3. Оставшийся газ, который не может быть преобразован в жидкость, направляется в сепаратор для осушки, откуда поступает в печь пиролиза для дальнейшей переработки.

Самые современные технологические линии пиролиза оснащены установками каталитического крекинга, которые перегоняют пиролизное масло в различные виды топлива. Но такое оборудование — это уже целое сооружение и по площади, и по стоимости (до нескольких миллионов евро).

Несмотря на то, что бизнес по пиролизу шин пока не очень распространен в России, на рынке есть хорошие образцы оборудования для пиролизной обработки шин отечественного производства.

Плюсы пиролиза автошин

Метод используется в машиностроении, целлюлозно-бумажном производстве, нефтехимии. В США пиролиз шин стал популярен благодаря производству топливной жидкости в установках, заменяющих нефтепродукты. Кроме того, пиролиз имеет ряд других преимуществ:

• Наименьшее воздействие на природные экосистемы, безопасность, экологичность способа и продуктов переработки.
• Безотходное производство, эффективность.
• Универсальность. Метод позволяет обрабатывать самые разные материалы, поэтому применяется во многих отраслях человеческой деятельности.
• Получение в результате ценного топлива и сырья.

Дробление (измельчение) изношенных шин

Измельчение (дробление) шин считается наиболее привлекательным методом обработки, так как позволяет максимально сохранить физические свойства резины в продуктах переработки. Способы измельчения принято разделять на измельчение при положительных температурах и криогенное измельчение.

В 1979 году в Огайо начал работать первый в США завод по производству криогенной резиновой крошки.

В Великобритании планируется построить 3 завода по измельчению шин, которые будут перерабатывать 12 млн шин ежегодный. Заводы будут снабжаться сырьем через пункты сбора и сортировки шин.

Японцы в 1977 году разработали криогенный метод измельчения шин. Недостатком этого метода были высокие эксплуатационные расходы жидкого азота. Эксплуатационные затраты на дробление и плюсовые температуры низкие, но затраты на оборудование выше, чем при использовании низкотемпературного дробления. В связи с этим позже компания разработала комбинированный метод: грубое дробление при положительных температурах и последующее измельчение в порошок при низких температурах, и построила соответственно компактную и полностью автоматизированную установку годовой производительностью 7000 тонн.

В Японии производят резиновую крошку из покрышек (при нормальных и низких температурах). Качество крошки регламентируется стандартом Японского научного общества (5ГШ8), по которому определяются фракционный состав, плотность, зольность, а их значения зависят от требований потребителя.

В бывшем Советском Союзе было разработано и внедрено несколько технологий и технологических линий по шлифовке изношенных шин только текстильным кордом. До 1990 года насчитывалось более 10 заводов по производству рециклированных шин из амортизирующих покрышек, и каждый завод имел в своем составе шлифовальную линию. Для обработки шин применялась технология измельчения при положительных температурах на вальцовом и мельничном оборудовании.

Что производят при переработке вторсырья, полученного с помощью пиролиза

Переработка шин может осуществляться разными способами: продукция выбрасывается без остатка; пиролиз шин осуществляется для получения вторичных продуктов для дальнейшей доставки потребителю. Может быть:

• жидкое топливо: по свойствам напоминает натуральное масло, а по структуре является его синтетическим аналогом, при правильном обращении с шинами от этого выиграют многие, в том числе директор НПЗ и конечные потребители, первыми получат деньги за продукцию продано, а остальные получат разные виды нефтепродуктов (нефть, мазут, бензин), одним из новых направлений является производство дизельного топлива, которое питает котел, печь;
• углеродсодержащие остатки: по структуре это обычное твердое вещество, по свойствам его сравнивают с активированным углем – это сорбенты, другое применение – черный краситель в строительстве, на производстве, еще твердый остаток идет на получение новых шин и других резинотехнических изделий;
• газ, выделяющийся при пиролизе: сжигание шин в бескислородной среде способствует образованию жидких и твердых компонентов, исходная газообразная среда, образующаяся при переработке шин, аналогична природному газу;
• металлическая арматурная проволока: при сжигании шин отделяется металлический корд, так как он не разрушается, как другие компоненты, его используют для производства вторичных продуктов.

Пиролизная печь

Виды пиролиза

Тип пиролиза зависит от характеристик процесса или получаемых продуктов. Основные виды пиролиза каучука с различными продуктами переработки:

• Газификация.
  Характеризуется высокими температурами. В процессе газификации выделяется газа в среднем на 50-70% больше, чем при других видах.
• Быстрый пиролиз.
  Проходит при умеренных температурах — 500 градусов. В печи материал находится недолго – до 5 секунд. На выходе до 70% материала занимает жидкость, четверть состоит из воды.
• Карбонизация – это медленный пиролиз.
  Проходит долго, проходит при средней температуре. В результате основные продукты переработки образуются в равных пропорциях.
• Турфракция.
  Процесс проводят при низких температурах. Он образует сырье, в котором коксовый остаток — уголь — занимает до 80% состава.

Жидкометаллический пиролиз отработавших автомобильных шин

Инновационным методом пиролиза шин является обработка материала жидким металлом (свинцом). При этом, помимо стандартных продуктов для обработки, образуется вещество лимонен, которое используется в промышленности в качестве растворителя. Кроме того, жидкий металл хорошо проводит тепло, что оптимизирует производство. Затраты электроэнергии снижаются в 204 раза, что подтверждает эффективность данного метода.

Сухой пиролиз и его разновидности

Главной особенностью обработки сухим пиролизом является процесс термического разложения без доступа кислорода. Это дает возможность дезинфицировать конечный продукт, получать различные материалы и топливо. В зависимости от температурного режима различают пиролиз:

• При низких температурах.
  Течет при температуре 400-550 градусов. Его используют для получения угля, смолы — основы для производства искусственного каучука.
• При средней температуре.
  Духовка нагревается до 800 градусов, за счет чего выделяется значительное количество пиролизного газа.
• При высоких температурах — 900 градусов и выше.
  На выходе достигается максимальное содержание твердых или жидких отходов в сырье.

Окислительный пиролиз

Экологически оправданный метод, так как позволяет обезвреживать отходы нефтедобычи, перерабатывать сырье в любом агрегатном состоянии – резиновые покрышки, пластмассы и очищать токсичные отходы. Вещества при контакте с продуктами сгорания углеводородных топлив воспламеняются и горят. Метод широко используется в промышленности, так как не требует значительных финансовых или трудовых затрат.

Виды утилизации резиновых отходов

В зависимости от метода воздействия различают следующие способы утилизации шин:

• Физический.
• Химический.

Данная технология является самой прогрессивной и современной из всех существующих технологий, связанных с разложением каучука на его составляющие

Получение резиновой крошки

Физический предполагает механическое измельчение сырья до состояния крошки. Полученный порошок используют для производства новых шин. Этот метод достаточно популярен. Помимо резины, из старых покрышек получают химические волокна и небольшое количество стали.

Процесс переработки начинается с разрезания сырья на мелкие кусочки. С помощью магнитного сепаратора удаляются остатки металлической проволоки. Полученную массу измельчают до состояния крошки.

Переработка шин в резиновую крошку

Пиролизный способ

Эта технология основана на разложении сырья на компоненты под действием температур без участия кислорода. Результат пиролиза зависит от температуры, при которой происходит осаждение отходов. Различают низкотемпературный и высокотемпературный пиролиз. Метод получил широкое распространение в Европе. Пиролиз шин более экологичен, чем сжигание, и экономически интересен, так как позволяет получать топливо из отходов.

В результате пиролизной переработки из старых покрышек получают следующие продукты:

• Синтетическая нефть (основа для производства различных нефтепродуктов, в том числе топлива).
• Технический углерод. Применяется как краситель для бетона, для производства конвейерных лент, производства тротуарной плитки.
• Металлокорд (используется вторично для производства новых шин или идет на металлолом).
• Термолизный газ (используется на заводах по переработке шин или в мини-котлах для обеспечения тепла).

Наиболее экономичным способом является восстановление шин методом вулканизации. Этот вариант наиболее актуален для больших колес. Продукт, полученный таким способом, в несколько раз дешевле новой шины. Автомобильные шины наиболее выгодно перерабатывать с помощью пиролиза.

Виды пиролиза по типу сжигаемого материала

Спектр материалов, доступных для обработки этим методом, очень широк. Важнейшими видами пиролизного сырья помимо твердых искусственных отходов (покрышки, пластмассы) в России являются:

• Метан. Превращение метана в ацетилен требует высокой температуры печи. Кроме того, для его работы необходимы определенные вещества, катализирующие или тормозящие процесс. Конверсия метана путем тримеризации происходит только в присутствии активированного угля, но требует мало энергии. На начальном этапе производства ацетилена, наоборот, в печи достигаются высокие температуры.
• Обработка углеродистых соединений при крекинге происходит при средней температуре. На выходе получается ряд углеводородных соединений — этилен, бензол, используемых в производстве.
• Обработка древесного сырья осуществляется при низких температурах. Пиролиз древесины позволяет наладить безотходное производство метанола, уксусной кислоты, смолы и ацетона, продуктов сгорания древесины

Варианты вторичной продукции и ее применение

Наиболее важными продуктами пиролиза, образующимися на выходе, являются:

• пиролизный или пиролизный газ (неконденсирующаяся смесь горючего и негорючего газов);
• жидкое топливо на основе пиролизного масла — до 40-65% образующегося шлама;
• бикарбонат (твердый углеродистый осадок) — до 37%;
• металлическая проволока — 10-15%;
• вода — 5-10%.

Продукция, полученная в результате переработки шин, пригодна для переработки как на заводе, так и в других сферах.

Жидкое топливо

Жидкость, полученная при перегонке каучука, называется пиролизным маслом. В результате его очистки от воды, отложений и примесей получается синтетическое масло, которое по химическому составу напоминает натуральное масло.

Область применения синтетического масла:

• неочищенный — в качестве топлива на промышленных и энергетических объектах (котельных, ТЭЦ и т д);
• очищенный — в качестве заменителя бензина, керосина, масла, дизельного топлива, других горюче-смазочных материалов.

Одна автомобильная шина позволяет получить до 30 литров синтетического масла.

Твердый остаток с содержанием углерода

Полезным продуктом твердой фракции пиролиза шин является полукокс — быстро горючее вещество с высоким содержанием углерода, дающее при сгорании до 35 МДж на кг.

Область использования твердого остатка значительна:

• твердое топливо с высокой калорийностью используется в промышленности, на тепловых электростанциях и котельных;
• черный краситель — в лакокрасочной и цементной промышленности;
• полукокс как вспомогательный компонент в производстве резиновых материалов и деталей (конвейерные ленты, изоляция, новые шины);
• сорбент в производстве (аналог обычного угля).

Пиролизный газ

Продукт газообразной фракции пиролиза, представляющий собой летучее соединение, по химическому составу подобное природному газу. Отсутствие кислорода в технологическом процессе позволяет получить экологически чистое соединение без диоксинов.

Более половины всего пирогаза конденсируется для получения жидкого топлива, остальное используется для обеспечения процесса перегонки и обеспечения процесса горения в топке. В перспективе внедрение пиролитического газа в технологические процессы на электростанциях как аналог природного газа.

Металлический корд покрышек

Металлокорд представляет собой металлическую проволоку из армирующего материала, помещенную в сердцевину шины. Поскольку он изготовлен из высокопрочной стали, он не подвергается изменениям в результате пиролитической обработки и остается в первозданном виде.

При низко- и среднетемпературном пиролизе металлическое ядро ​​отделяют от каучука на стадии подготовки. В процессе высокотемпературного рециклинга пиролизная масса фильтруется с помощью магнитного сепаратора.

Отходы переработки шин используются в металлургической и строительной отраслях:

• для усиления железобетонных конструкций;
• при производстве фибробетона;
• в качестве вторсырья в плавильных цехах;
• как металлолом для перепродажи (после брикетирования).

Устройство котлов

Котел, используемый для сжигания шин, называется пиролизным котлом. В конструкцию входят реторта, камера сгорания и теплообменник.

Реторта

Реторта представляет собой устойчивый к высоким температурам тигель, куда помещают покрышки во время обработки.

Камера горения

Процесс пиролиза и последующий нагрев материала происходит в камере сгорания.

Теплообменник

Другая часть любого пиролизного котла используется для охлаждения и последующей конденсации газа в жидкое топливо.

Высокотемпературная утилизация

Под высокотемпературным пиролизом понимаются высокотемпературные процессы переработки бывших в употреблении шин, которые осуществляются при температурном режиме 1000ºС… 1400ºС. Этот процесс обеспечивает максимальную газификацию резиновых отходов, где из органических компонентов шин получают синтез-газ, который затем можно использовать для выработки электроэнергии на тепловых электростанциях или для нагрева воды в системах отопления и водоснабжения.

См. Также: Что произойдет, если вы не используете уродливую шину

Продукты, получаемые на выходе

Важнейшими конечными продуктами переработки являются коксовые продукты, пиролизная жидкость, газ и металлическая проволока. Их соотношение в получаемом продукте зависит от условий процесса.

Выход жидкости

Высокая интенсивность процесса при средней температуре в печи (обычно не выше 600 градусов) обеспечивает преобладание в материале углеродсодержащих жидкостей.

Твердый углеродсодержащий остаток

Коксовый остаток образуется в результате разложения под повышенным давлением при малом изменении температуры.

Пиролизный газ

Газ получается при пиролизе при температуре 1000-1400 градусов, так как выделяется при термической деструкции органического сырья.

Металлический корд

Сердцевина шины не подвержена влиянию высоких температур. Поэтому он превращается в металл, получаемый на выходе и называется металлокордом.

Почему покрышки нужно утилизировать именно путем пиролиза

Шины содержат органические соединения, которые могут быть вредными. Размещение их на свалке, где размещается другой мусор, приведет к тому, что шины будут выделять токсичные вещества. По этой причине активно велась разработка метода утилизации. Пиролиз не только позволяет безопасно перерабатывать отходы, не оставляя следов, но и способствует производству новых продуктов из ранее бесполезных шин.

Какую опасность могут нанести шины природе

Всего лишь простое размещение 1 покрышки на земле может вызвать выброс в землю более 15 видов ядовитых соединений и веществ. Этот процесс усиливается в теплое время года. Кроме того, ядовитые компоненты попадают не только в почву, но и в воздух, а при наличии поблизости источника огня шины могут легко воспламениться.

Можно ли сделать оборудование своими руками

Оборудование для переработки шин можно собрать своими руками, конструкция пиролизной установки проста. Для производства необходимы следующие основные элементы:

1. Металлические трубы разного диаметра, для отдельных узлов аппарата.
2. Краны и вентили для управления подачей топлива в топку.
3. Термометры, с помощью которых будут контролироваться внутренние процессы и значение показаний температуры.
4. Металлическая бочка объемом 200 литров, она послужит для изготовления камеры сгорания.
5. В качестве реплики подойдет обычная бытовая коробка, предварительно укомплектовав ее герметичными соединениями.

Оборудование, сделанное своими руками, подойдет, но только как бытовой прибор для научных исследований. Без дополнительного оборудования для дальнейшей переработки полученного сырья продукты отечественного пиролизного процесса малопригодны по прямому назначению. Экономический эффект от использования такой установки будет ничтожно мал из-за малого возможного объема шины.

Для повышения рентабельности переработки шин в подходящее топливо необходимо использовать готовые пиролизные установки, изготовленные специалистами.

Полученное сырье необходимо дополнительно улучшать и перерабатывать; для этого в промышленных агрегатах используются дополнительные вспомогательные агрегаты:

• Скруббер. Устройство, охлаждающее полученный пиролизный газ с помощью специальных химических реагентов. Происходит частичная конденсация в жидкость.
• Разделитель. Снижает уровень влажности образующегося газа перед его дальнейшей подачей в топку.
• Конденсатор. Наконец, он превращает полученную газовую фракцию в жидкость.
• Фильтры. Они защищают от попадания вредных веществ в атмосферу, в результате горения.

В процессе пиролиза необходимо соблюдать правила безопасной эксплуатации.