CC BY
15
УДК 62.932.2
Рамиль Наилевич Габитов
ФГБОУ ВО «Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина», кандидат технических наук, доцент кафедры энергетики теплотехнологий и газоснабжения, Россия, Иваново, e-mail: Ramilgab@mail.ru
Ольга Борисовна Колибаба
ФГБОУ ВО «Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина», кандидат технических наук, доцент, зав. кафедрой энергетики теплотехнологий и газоснабжения, Россия, Иваново, e-mail: koli-baba@mail.ru
Денис Александрович Долинин
ФГБОУ ВО «Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина», кандидат технических наук, доцент кафедры энергетики теплотехнологий и газоснабжения, Россия, Иваново, e-mail: tevp.tvp@ispu.ru
Мария Михайловна Чижикова
ФГБОУ ВО «Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина», аспирант, Россия, Иваново, телефон (4932) 26-96-15.
Повышение эффективности пиролизной переработки твердых коммунальных отходов
Авторское резюме
Состояние вопроса. В РФ запрещена утилизация отходов методом прямого сжигания из-за негативного воздействия на окружающую среду. Альтернативным вариантом является технология пиролиза твердых отходов, позволяющая не только значительно уменьшить количество отходов, требующих захоронения, но и получить из них различные виды энергоносителей. Существующие установки позволяют перерабатывать отходы с влажностью до 30-35 %, увеличение влажности до значений выше 40 % требует дополнительных источников энергии для процесса сушки. В целях повышения эффективности переработки отходов методом пиролиза необходимо совершенствование технологии и разработка конструкции энергоэффективной установки для утилизации отходов. Использование теплоты продуктов горения в теплообменнике для подогрева воздуха, идущего в камеру сушки, позволит увеличить диапазон переработки влажных отходов.
Материалы и методы. Для определения эффективности работы печи для термической утилизации отходов использован метод материального и теплового баланса, позволяющий определить коэффициент полезного действия установки и выбрать режим ее работы с максимальным его значением.
Результаты. Предложена новая конструкция печи для утилизации отходов с раздельными камерами сушки и пиролиза, а также математическая модель, основанная на уравнениях теплового и материального баланса. Выводы. Конструктивная особенность установки позволяет организовать регулируемую сушку влажных отходов и уменьшить потери с продуктами горения за счет использования теплообменника для подогрева воздуха. Предложенная установка позволяет вести процесс переработки отходов при относительной влажности от 0 до 60 % без дополнительных источников энергии. Коэффициент полезного использования отходов изменяется от 61,5 до 80 % при работе установки на сухих отходах и от 42 до 62 % - на влажных отходах.
Ключевые слова: твердые коммунальные отходы, термическая переработка, сушка, пиролиз, шахтная печь, реактор, пиролизный газ
Ramil Nailevich Gabitov
Ivanovo State Power Engineering University, Candidate of Engineering Sciences, (PhD) Technologies and Gas Supply Department, Russia, Ivanovo, e-mail: Ramilgab@mail.ru
Olga Borisovna Kolibaba
Ivanovo State Power Engineering University, Candidate of Engineering Sciences, (PhD) and Gas Supply Department, Russia, Ivanovo, e-mail: koli-baba@mail.ru
Denis Aleksandrovich Dolinin
Ivanovo State Power Engineering University, Candidate of Engineering Sciences, (PhD) Technologies and Gas Supply Department, Russia, Ivanovo, e-mail: tevp@tvp.ispu.ru
Maria Mikhailovna Chizhikova
Ivanovo State Power Engineering University, Postgraduate Student, Russia, Ivanovo, telephone (4932) 26-96-15.
, Associate Professor of Thermal
, Head of Thermal Technologies
, Associate Professor of Thermal
© Габитов Р.Н., Колибаба О.Б., Долинин Д.А., Чижикова М.М., 2023 Вестник ИГЭУ, 2023, вып. 2, с. 19-27.
Improvement of efficiency of pyrolysis processing of municipal solid waste
Abstract
Background. The disposal of waste by direct combustion method is prohibited in the Russian Federation due to the negative impact on the environment. An alternative option is solid waste pyrolysis technology, which allows not only to significantly reduce the amount of waste that requires disposal, but also to obtain various types of energy carriers. Existing installations allow recycling waste with humidity up to 30-35 %. An increase of humidity over 40 % requires additional energy sources for the drying process. To increase the efficiency of waste recycling by pyrolysis, it is necessary to improve the technology and to design an energy-efficient waste disposal plant. The use of the heat of combustion products in the heat exchanger to heat the air going into the drying chamber will increase the range of processing of wet waste.
Materials and methods. To determine the efficiency of the furnace for thermal waste disposal, the method of material and thermal balance is used. It allows determining the efficiency of the installation and selecting its operating mode with its maximum value.
Results. The paper proposes a new design of a waste disposal furnace with separate drying and pyrolysis chambers, as well as a mathematical model based on the equations of thermal and material balance.
Conclusions. The design feature of the installation allows you to organize the controlled drying of wet waste and reduce losses with combustion products by using a heat exchanger for air heating. The proposed installation allows the waste recycling process to be carried out at a relative humidity of 0 to 60 % without additional energy sources. The efficiency of the waste varies from 61,5 to 80 % when the plant is operating on dry waste and from 42 to 62 % when operating on wet waste.
Key words: municipal solid waste, thermal processing, drying, pyrolysis, shaft-type furnace, reactor, pyrolysis gas
DOI: 10.17588/2072-2672.2023.2.019-027
Введение. По состоянию на 2021 год, сортировке и переработке подвергаются 25 % образовавшихся твердых коммунальных отходов (ТКО), а 75 % захораниваются на полигонах и свалках. В соответствии с планом Правительства РФ, к 2030 году должны сортироваться 100 %, а перерабатываться более 50 % образующихся отходов. На решение проблемы утилизации и переработки отходов в национальном проекте «Экология» по программе «Комплексная система обращения с твердыми коммунальными отходами» планируется потратить 434 млн руб., а на программу «Внедрение наилучших доступных технологий» было выделено 2418 млн руб. [1].
В практике применяют различные способы переработки ТКО (захоронение, компостирование, термическое обезвреживание). Наиболее распространенный на сегодняшний день - сортировка с извлечением бумаги, полиэтилена, стекла, металлов на мусоросортировочном комплексе и отправка их на вторичное использование и переработку. Неиспользованные отходы захораниваются на полигоне. Стоимость капитальных затрат на сооружение полигонов и их обслуживание довольно высока, экологическую проблему с загрязнением среды строительство полигонов не решает, и связанное с этим отчуждение полезных земель растет.
Альтернативой захоронению выступает компостирование органической части отходов. Полученный в результате биотермической переработки ТКО в биобарабане продукт складируется в бурты на площадку дозревания. После дозревания образуется конечный продукт -компост. Компост имеет ограниченное приме-
нение в народном хозяйстве: по санитарным нормам, вносить его как удобрение можно только под цветы и неплодовые деревья. С экономической точки зрения переработка всех отходов в компост нецелесообразна, поэтому компостированием перерабатывается только часть пищевых отходов.
Перспективным является энергетическое использование ТКО, которое рассматривают как один из наиболее экономически эффективных путей утилизации отходов. Доля такого использования ТКО увеличивается по мере совершенствования технологий переработки. К технологиям энергетического использования ТКО относят сжигание, пиролиз и газификацию.
Метод сжигания (термического обезвреживания) имеет как несомненные достоинства (существенное сокращение объема отходов и их надежное обезвреживание, использование энергетического потенциала ТКО на нужды тепло- и электроснабжения зданий), так и существенные недостатки. Необходима хорошая система очистки топочных газов, так как при сжигании ТКО в атмосферу выделяются хлористый и фтористый водород, сернистый газ, оксиды азота, а также металлы и их соединения ^п, С^ РЬ, Нд и др. в основном в виде аэрозолей), и, что особенно важно, в процессе горения отходов образуются диоксины и дифенилы, присутствие которых в уходящих газах значительно усложняет их очистку из-за малой концентрации этих высокотоксичных соединений.
Перечисленные недостатки сжигания отходов обусловили распространение технологии
пиролиза. Энергетически такой процесс более выгоден по сравнению с простым сжиганием, поскольку пиролизная переработка позволяет не только использовать энергетический потенциал ТКО, но и произвести ряд полезных товарных продуктов - горючий газ, твердый углеродный остаток и пиролизное масло. Ограничительной особенностью технологии пиролиза является исходная влажность отходов, предельное значение которой не должно превышать 40 % [2]. Это обстоятельство вызывает необходимость предварительной подготовки ТКО, включающей дробление и подсушку сырья.
Для термической переработки твердых отходов используют разнообразные конструкционные решения пиролизных установок. Любая пиролизная установка содержит набор технологического оборудования, главным элементом которого является реактор (печь). Конструктивно все реакторы подразделяют на 4 типа [3]:
- реакторы с перемещением материала под действием силы тяжести;
- реакторы с механическим перемещением и перемешиванием материала;
- реакторы с переносом материала циркулирующим турбулентным газовым потоком;
- реакторы с псевдоожиженным слоем.
Наиболее распространенным типом реакторов с перемещением материала под действием силы тяжести являются шахтные печи,
которые отличаются простотой конструкции и эксплуатационной надежностью. Классическими технологиями переработки ТКО в шахтных печах являются технологии Тоггах и Ригох [4, 5]. В последнее время предложен и реализован ряд оригинальных конструктивных решений установок шахтного типа [6-8].
Основным недостатком приведенных конструкций является однореакторное исполнение совмещенных зон сушки и пиролиза, которое не позволяет в полной мере использовать теплоту пиролизного газа или его продуктов горения для предварительного подсушивания отходов. Для сушки ТКО приходится использовать дополнительные сушильные устройства или утилизировать отходы с содержанием влаги до 40 %. Кроме того, работа таких реакторов отличается нестабильностью выхода пиролизного газа.
Целью нашего исследования является разработка конструкции пиролизной печи, устраняющей вышеуказанные недостатки, и создание инженерной методики для ее расчета.
Материалы и методы. Вариантом решения указанной задачи может быть конструктивное разделение реактора на камеру сушки и камеру пиролиза с одновременным увеличением количества реакторов в установке.
Нами предложена конструкция пиролиз-ной печи для переработки ТКО, отвечающая вышеприведенным требованиям (рис. 1).
Рис. 1. Схема установки для переработки ТКО
Установка работает следующим образом. Частично подготовленные твердые органические отходы загружают в накопительную камеру 1 с шлюзовым затвором 2 для дозированной подачи отходов последовательно в камеру сушки 3 и в камеру пиролиза 5. Производят подачу пускового топлива (например, природного газа) в горелку 9 и осуществляют розжиг. В процессе горения топлива образуются высокотемпературные потоки продуктов сгорания, которые передают тепловую энергию перерабатываемому сырью, омывая наружную поверхность камеры пиролиза 5. Топочные перегородки 10 в камере сжигания 8 обеспечивают движение потоков продуктов сгорания исходя из требуемой продолжительности их пребывания в топочном объеме камеры, а также равномерность прогрева камеры пиролиза 5, отдавая большую часть тепловой энергии перерабатываемому сырью через стенку камеры пиролиза 5. Полученный в результате запуска установки пиро-лизный газ отбирают через узел отбора пиро-лизного газа 6.
Часть отобранного газа направляют стороннему потребителю, а другую часть - по патрубку 7 в горелку 9 и используют как основное топливо, обеспечивая его полное сжигание посредством подачи горячего воздуха, который получают в теплообменнике-подогревателе воздуха 11 за счет отдачи тепла продуктами сгорания, поступающими по патрубку для отвода продуктов сгорания из камеры сжигания 8. Горячий воздух из теплообменника 11 направляют в камеру сушки 3, снабженную щелевыми отверстиями 4 для прохода потока горячего воздуха, обеспечивающими равномерный прогрев и высушивание сырья. Образовавшиеся в процессе сушки отходов водяные пары и легкие летучие соединения в смеси с горячим воздухом направляют в конденсатосборник 13 для охлаждения и удаления влаги и затем в горелку 9. Подачу холодного воздуха в теплообменник-подогреватель воздуха 11 производят посредством вентилятора. Удаление отработанных продуктов сгорания осуществляют в дымовую трубу 12. Регулирование процесса горения пи-ролизного газа осуществляют при помощи регулировочной арматуры.
После выхода печи на рабочий режим пусковое топливо не используют.
Рабочий процесс термического разложения осуществляется за счет энергии, полученной от сжигания пиролизного газа.
Перерабатываемые отходы перемещаются из камеры сушки в камеру пиролиза под действием силы тяжести, подвергаясь непрерывной тепловой обработке.
В рабочем пространстве камеры сжигания расположены четыре камеры пиролиза, что позволяет обеспечить стабильность выхода пиролизного газа, возможность перерабатывать
до четырех видов отходов одновременно, повысить производительность и эффективность работы установки.
Оставшиеся непереработанные частицы поступают на колосниковую решетку, а затем в приемный контейнер, откуда их удаляют для дальнейшего использования (например, в технологии строительного производства [9]).
Методы исследования. Целью исследования является определение режимных параметров и оценка тепловой эффективности установки при работе на различном исходном составе сырья. Основным методом исследования является балансовый метод расчета предложенной печи. Конструктивно установку можно разделить на четыре рабочие зоны: камера сушки отходов, камера пиролиза, камера сжигания и теплообменник-подогреватель воздуха.
Тепловой баланс камеры сушки. Приходные статьи теплового баланса камеры сушки имеют следующий вид:
1) физическая теплота отходов, кВт: / ( W Л
отко = стко I 1 _ т^т IСтко 'тко +
V |°и) (1)
(w Л +етко I щ) ]С вод1тко'
где буко - производительность установки по исходным отходам, кг/с; № - относительная влажность отходов, %; сТКО и сВОд - средние удельные массовые теплоемкости сухих отходов и влаги, соответственно, кДж/(кгК); ¿ТКО - температура отходов на входе в камеру сушки, °С;
2) теплота горячего воздуха, кВт:
ОВ = Св с 'в 4 (2)
где 6В - расход горячего воздуха на сушку отходов, кг/с; С/ - средняя удельная массовая теплоемкость воздуха на входе в камеру сушки, кДж/(кг К); ^ - температура воздуха на
входе в камеру сушки, °С.
Расходные статьи теплового баланса камеры сушки имеют следующий вид:
1) физическая теплота сухих отходов, кВт:
отко = стко 1 _ л стко 'тко , (3)
где '|ко - температура отходов на выходе из камеры сушки, °С;
2) теплота влажного воздуха на выходе из сушильной камеры, кВт:
О' =( + С™ | ^ )]с В 'в, (4)
где С// - удельная массовая теплоемкость влажного воздуха на выходе из камеры сушки, кДж/(кг К); 'в - температура воздуха на выходе из камеры сушки, °С;
3) теплота, расходуемая на нагрев отходов и их сушку, кВт:
°ИТКО - 6ТКО I 1
100
"тко
('тко -'тко )"
+в-
тко I
+С
пар ('тко
100](свод( 4^-100)),
100 -^тко ) + г +
(5)
где г - скрытая теплота парообразования, кДж/кг; сПАР - средняя удельная массовая теплоемкость водяных паров, кДж/(кгК);
4) потери в окружающую среду через поверхность камеры сушки (принимаются в размере 5 % от приходных статей) [5], кВт:
опсуш = 0,05(ОТ ко + ОВ')- (6)
Схема теплового баланса камеры сушки приведена на рис. 2.
Рис. 2. Схема теплового баланса камеры сушки
Тепловой баланс камеры пиролиза.
Приходные статьи теплового баланса камер пиролиза имеют следующий вид:
1) физическая теплота сухих отходов, кВт:
Откг> = 6
тко = 6тко
1-
100
С г'
стко'тко >
(7)
2) теплота, переданная из камеры сжигания на нагрев и разложение отходов, ОКП, кВт (определяется из расчета теплового баланса камеры сжигания газа);
3) теплота химических реакций чистого и окислительного пиролиза, кВт:
опир = ^тко^пир , (8)
где дПИР - тепловой эффект реакции пиролиза [11, 12], кДж/кг.
Расходные статьи теплового баланса камер пиролиза имеют следующий вид:
1) теплота, расходуемая на нагрев отходов до их разложения на пиролизный газ и зольноуглеродистый остаток, нагрев пиролиз-ного газа и зольно-углеродистого остатка, кВт:
°"1тко = 6тко I 1
11-100 ] с тко (
'пир 'тко ) +
+6
пиргаз спиргаз ('пир 'пир
(жон ¿нач \ 'пир 'пир ) +
(9)
+6золуг сзолуг ('пир 'пир
,Нач
(жон хнач \
'пир 'пир ),
где ¿Нир - температура начала процесса пиролиза отходов, °С; 'Кир - температура окончания процесса пиролиза отходов, °С; СПИРГАз - выход
пиролизного газа, кг/с; вЗОЛУГ - выход зольно-углеродистого остатка, кг/с; сПИРГАЗ - средняя удельная массовая теплоемкость пиролизного газа, кДж/(кгК); сЗОЛУГ - средняя удельная массовая теплоемкость зольноуглеродистого остатка, кДж/(кгК);
2) теплота, уносимая пиролизным газом, которая отводится на собственные нужды и потребителю, кВт:
О
ПИРГАЗ
= 6
„ Жон
ПИРГАЗ °ПИРГАЗ 'ПИР
(10)
3) теплота, уносимая с зольноуглеро-дистым остатком, кВт:
озолуг = 6золуг сзолуг 'золуг , (11)
где £зОЛУГ - температура зольноуглеродистого остатка на выходе из камеры пиролиза, °С;
4) тепловые потери в окружающую среду через камеру пиролиза, кВт (принимаются в размере 1 %, поскольку камеры пиролиза находятся внутри камеры сжигания, а контакт с окружающей средой происходит через узел выгрузки остатка):
оппир = 0,01(отко + окп + опир )- (12)
Схема теплового баланса камеры пиролиза приведена на рис. 3.
' °золуг' Оптко
Рис. 3. Схема теплового баланса камеры пиролиза
Тепловой баланс камеры сжигания.
Приходные статьи теплового баланса камеры сжигания имеют следующий вид:
1) физическая теплота воздуха, идущего на горение после их осушки, кВт:
оВ'' = сВ'Ч'' С (13)
где 6 - расход воздуха на горение, кг/с; с - удельная массовая теплоемкость сухого воздуха, кДж/(кгК); ' - температура на входе в горелку, °С;
2) физическая теплота пиролизного газа, идущего на горение, кВт:
О
'ПИРГАЗ
= 6
ПИРГАЗ
Жон
ПИРГАЗ'ПИР
(14)
где А - процент отбора газа для стороннего потребителя (рассчитывается исходя из равенства приходных и расходных составляющих теплового баланса);
3) химическая теплота пиролизного газа, идущего на сжигание в установку, кВт:
О-
хим _ спиргаз
1 --
100
ОР
(15)
где ОР - низшая теплота сгорания пиролиз-ного газа, кДж/кг [10,13-15].
Расходные статьи теплового баланса камеры сжигания имеют следующий вид:
1) физическая теплота продуктов горения, кВт:
опг = спг спг 'пг , (16)
где 6ПГ - выход продуктов горения, кг/с; сПГ -средняя удельная массовая теплоемкость продуктов горения, кДж/(кгК); £ПГ - температура продуктов горения на выходе из камеры сжигания, °С;
2) тепловые потери в окружающую среду через поверхность камеры сжигания, кВт (принимаются в размере 5 % от приходных составляющих теплового баланса камеры сжигания):
ОПСЖИГ = 0'05(°ХИМ + ОВ + Q/П ИРГАЗ); (1 7)
3) теплота, переданная из камеры сжигания на нагрев и разложение отходов, кВт:
°КП = ОХИМ + ОВ'' + ОпИРГАЗ - ОПГ - ОПСЖИГ ■ (1 8)
Схема теплового баланса камеры сжигания приведена на рис. 4.
Рис. 4. Схема теплового баланса камеры сжигания
Тепловой баланс теплообменника-подогревателя воздуха. Приходные статьи теплового баланса теплообменника-подогревателя воздуха имеют следующий вид: 1) физическая теплота продуктов горения, поступающих в теплообменник, кВт:
Опг = С
ПГ спг 'пг
(19)
2) теплота воздуха на входе в теплообменник, кВт:
Ов = Св с в 'в , (20)
где 6В - расход воздуха, кг/с; св - средняя удельная массовая теплоемкость воздуха на входе в теплообменник, кДж/(кгК); ^ - температура воздуха на входе в теплообменник, °С.
Расходные статьи теплового баланса теплообменника-подогревателя воздуха имеют следующий вид:
1) физическая теплота продуктов горения, выходящих из теплообменника, кВт:
оПг = Спг с пг 'Пг - (21)
где 6ПГ - выход продуктов горения, кг/с; сПГ -средняя удельная теплоемкость продуктов горения, кДж/(кгК); - температура продуктов горения на выходе из теплообменника, °С;
2) теплота горячего воздуха на выходе из теплообменника, кВт:
Ов = Св с в 'в; (22)
3) тепловые потери в окружающую среду через поверхность теплообменника, кВт (принимаются в размере 5 % от приходных составляющих теплового баланса теплообменника):
Опто = 0,05(ОПГ + Ов )■ (23)
Схема теплового баланса теплообменника приведена на рис. 5.
Рис. 5. Схема теплового баланса камеры теплообменника-подогревателя воздуха
Для инженерных расчетов в качестве допущения с погрешностью расчета теплового баланса установки в 5-10 % [16] принято, что температуры сред (воздуха, продуктов горения, отходов) на входе и выходе между сообщающимися и взаимосвязанными зонами равны.
Коэффициент полезного действия установки рассчитывается по формуле [5]
(он тко + онтко )
л =-4 нтко нтко /--100. (24)
отко + охим + ов + опиргаз
Коэффициент полезного использования отходов с учетом тепловой и химической энергии пиролизного газа [17], отдаваемого потребителю, равен
К
__(°нтко + онтко ) + оХИМ_
отко + охим + ов + иргаз + ох им
•100,
(25)
где Охим - химическая теплота пиролизного газа.
Результаты исследования. С использованием приведенной методики был выполнен расчет теплового баланса установки для переработки отходов производительностью 6000 кг/сут при влажности исходного сырья в диапазоне № = 0-62 %, работающей на различных исходных составах сырья в зависимости от источника отходов. Состав отходов приведен в таблице.
Состав отходов, % по массе
№ Бумага Пищевые отходы Ткань Пластик Прочие
1 25 65 3 2 5
2 35 50 5 5 5
3 40 40 7 8 5
4 47 30 8 10 5
Результаты расчета коэффициента полезного действия приведены на рис. 6.
Анализ полученных зависимостей (рис. 6) позволяет сделать вывод о том, что увеличение влажности отходов с 0 до 60 % приводит к увеличению коэффициента полезного действия установки и уменьшению количества пиролиз-ного газа, доступного стороннему потребителю.
Результаты расчета коэффициента полезного использования отходов приведены на рис. 7.
Рис. 6. Зависимость коэффициента полезного действия ^ и количества пиролизного газа Вр, отданного стороннему потребителю, от относительной влажности отходов М 1 и а - КПД и количество пиролизного газа, доступного стороннему потребителю, при составе отходов №1 (см. таблицу); 2 и б - КПД и количество пиролизного газа, доступного стороннему потребителю, при составе отходов №2; 3 и в - КПД и количество пиролизного газа, доступного стороннему потребителю, при составе отходов №3; 4 и г - КПД и количество пиролизного газа, доступного стороннему потребителю, при составе отходов №4
80
70
60
50
40
30
20
4а
Зе
. 2 а
1а
" 2 3 4
1
80
Кисг. %
70
60
50
40
30
20
10
20
30
40
50
60
УУ. %
Рис. 7. Зависимость коэффициента полезного действия ^ и коэффициента полезного использования отходов Кисп от относительной влажности отходов М 1 и 1а - при составе отходов №1 (см. таблицу); 2 и 2а - при составе отходов №2; 3 и 3а - при составе отходов №3; 4 и 4а - при составе отходов №4
Пересечением кривых 1 и 1а, 2 и 2а, 3 и 3а, 4 и 4а (рис. 7) можно определить конечную влажность отходов (см. таблицу), при которой установка способна функционировать. Конечная относительная влажность для состава отходов №1 составляет 42 %; №2 - 51,5 %; №3 -60 % и №4 - 62 %.
Коэффициент полезного использования отходов достигает максимального значения 80 % при работе установки на калорийных сухих отходах состава №4 и минимального 61,5 % при работе на низкокалорийном сырье из отходов №1.
С увеличением влажности отходов отбор газа для стороннего потребителя снижается, при конечной влажности установка потребляет весь газ, который производит.
Выводы. Разработанная конструкция печи позволяет перерабатывать отходы различного состава - как низкокалорийного, так и высококалорийного.
Результаты расчета по предложенной методике показывают, что при увеличении влажности исходного сырья КПД установки растет, а отбор газа для стороннего потребителя снижается; коэффициент полезного использования отходов достигает максимального значения 80 % при работе установки на калорийных сухих отходах и минимального 61,5 % при работе на низкокалорийном сырье.
Предельные относительные влажности, при которых установка может функционировать, составляют 42 % для низкокалорийного сырья и 62 % для калорийных отходов.
Список литературы
1. Паспорт Национального проекта «Экология» [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://www.mnr.gov.ru/activity/directions/natsionalnyy_p roekt_ekologiya/
2. Basu P. Biomass Gasification and Pyrolysis: practical design and theory // Academic Press, 30 Corporate drive. - Burlington, USA, 2010. - 365 p.
3. Переработка твердых бытовых отходов методом пиролиза. Обз. информ. - М.: ЦНИИТЭИМС, 1983. - 40 с.
4. Алексеев Г.М., Петров В.Н., Шпильфо-гель П.В. Индустриальные методы санитарной очистки городов (Термическая переработка бытовых отходов и использование продуктов пиролиза). - Л.: Стройиздат, 1983. - 96 с.
5. Шубов Л.Я., Ставровский М.Е., Шехирев Д.В. Технологии отходов / ГОУВПО «МГУС». - М., 2006. -410 с.
6. Патент № 2213908 Российская Федерация. Способ переработки твердых бытовых и промышленных отходов / А.С. Новиков, М.А. Корюков, Н.Н. Новиков, А.В. Мельников. Опубл. 10.10.2003.
7. Патент № 2254518 Российская Федерация. Способ обработки твердых бытовых отходов / В.Г. Систер, А.М. Гонопольский, Л.В. Щепилло, Ю.А. Нефёдова. Опубл. 20.06.2005, Бюл. №17.
8. Патент № 2645029 Российская Федерация. Установка для термического разложения несортированных твердых органических отходов / О.И. Гори-нов, О.Б. Колибаба, Д.А. Долинин и др. Опубл. 15.02.2018, Бюл. №5.
9. Physical properties of ceramic material obtained using the carbon residue of municipal solid waste pyrolysis / O.B. Kolibaba, D.A. Dolinin, E.V. Gusev,
A.A. Malov // Journal of Physics: Conference Series: Cortona, Italy: Institute of Physics and IOP Publishing Limited. - 2020. - № 1683. - P. 1-7. DOI: 10.1088/1742-6596/1683/5/052012.
10. Kolibaba O.B., Sokolskiy A.I., Gabitov R.N. Research of the pyrolysis of municipal solid waste aimed at improving the efficiency of thermal reactors // International Journal of Energy for a Clean Environment. -2017. - Vol. 18, issue 2. - Р. 147-160. DOI: 10.1615/InterJEnerCleanEnv. 2017020368.
11. Экспериментальное исследование окислительного пиролиза твердых бытовых отходов / О.Б. Колибаба, Р.Н. Габитов, К.В. Аксенчик, В.А. Артемьева // Вестник ИГЭУ. - 2017. - Вып. 3. - С. 14-19. DOI: 10.17588/2072-2672.2017.3.014-019.
12. Бесков В.С., Сафронов В.С. Общая химическая технология и основы промышленной экологии: учебник для студентов хим.-технол. спец. вузов. -М.: Химия, 1999. - 472 с.
13. Ыдрыс У.Ы., Мессерле В.Е. Получение синтез-газа из твердых бытовых отходов с помощью процесса пиролиза // Universum: технические науки. -2021. - № 4-5(85). - С. 18-23.
14. Утилизация полимерных отходов пиролизом в композициях с торфом / И.И. Лиштван,
B.М. Дударчик, В.М. Крайко, Е.В. Ануфриева // Природопользование. - 2022. - № 1. - С. 118-124. DOI: 10.47612/2079-3928-2022-1 -118-124.
15. Изменение теплофизических и теплотехнических характеристик отходов мукомольного производства в процессе медленного пиролиза / И.И. Шаненков, А.В. Астафьев, М.А. Гайдабрус, Р.Б. Табакаев // Вестник Тюменского государственного университета. Физико-математическое моделирование. Нефть, газ, энергетика. - 2022. - Т. 8, № 3(31). - С. 23-43. DOI: 10.21684/2411-7978-2022-8- 3-23-43.
16. Шинк Х. Теория инженерного эксперимента: пер. с англ. - М.: Мир, 1972. - 381 с.
17. Комплексное использование сырья и отходов / Б.М. Равич, В.П. Окладников, В.Н. Лыгач, М.А. Менковксий. - М.: Химия, 1988. - 288 c.
References
1. Pasport Natsional'nogo proekta «Ekologiya» [Passport of the National project "Ecology"]. Available at: https://www.mnr.gov.ru/activity/directions/natsionalnyy_p roekt_ekologiya/
2. Basu, P. Biomass Gasification and Pyrolysis: practical design and theory. Academic Press, 30 Corporate drive. Burlington, USA, 2010. 365 p.
3. Pererabotka tverdykh bytovykh otkhodov metodom piroliza [Recycling of solid household waste by pyrolysis]. Moscow: TsNIITEIMS, 1983. 40 p.
4. Alekseev, G.M., Petrov, V.N., Shpil'fogel', P.V. Industrial'nye metody sanitarnoy ochistki gorodov (Termicheskaya pererabotka bytovykh otkhodov i ispol'zovanie produktov piroliza) [Industrial methods of sanitary cleaning of cities (Thermal processing of
household waste and the use of pyrolysis products)]. Leningrad: Stroyizdat, 1983. 96 p.
5. Shubov, L.Ya., Stavrovskiy, M.E., Shekhirev, D.V. Tekhnologii otkhodov [Waste technologies]. Moscow, 2006. 410 p.
6. Novikov, A.S., Koryukov, M.A., Novikov, N.N., Mel'nikov, A.V. Sposob pererabotki tverdykh bytovykh i promyshlennykh otkhodov [Method of processing solid household and industrial waste]. Patent RF, no. 2213908, 2003.
7. Sister, V.G., Gonopol'skiy, A.M., Shchepillo, L.V., Nefedova, Yu.A. Sposob obrabotki tverdykh bytovykh otkhodov [Method of solid household waste treatment]. Patent RF, no. 2254518, 2005.
8. Gorinov, O.I., Kolibaba, O.B., Dolinin, D.A., Gabitov, R.N., Samyshina, O.V., Skvortsov, I.A. Ustanovka dlya termicheskogo razlozheniya nesortiro-vannykh tverdykh organicheskikh otkhodov [Installation for thermal decomposition of unsorted solid organic waste]. Patent RF, no. 2645029, 2018.
9. Kolibaba, O.B., Dolinin, D.A., Gusev, E.V., Malov, A.A. Physical properties of ceramic material obtained using the carbon residue of municipal solid waste pyrolysis. Journal of Physics: Conference Series: Cor-tona, Italy: Institute of Physics and IOP Publishing Limited, 2020, no. 1683, pp. 1-7. DOI: 10.1088/17426596/1683/5/052012.
10. Kolibaba, O.B., Sokolskiy, A.I., Gabitov, R.N. Research of the pyrolysis of municipal solid waste aimed at improving the efficiency of thermal reactors. International Journal of Energy for a Clean Environment, 2017, vol. 18, issue 2, pp. 147-160. DOI:10.1615/InterJEnerCleanEnv.2017020368.
11. Kolibaba, O.B., Gabitov, R.N., Aksenchik, K.V., Artem'eva, V.A. Eksperimental'noe issledovanie okislit-el'nogo piroliza tverdykh bytovykh otkhodov [Experi-
mental study of oxidative pyrolysis of solid household waste]. Vestnik IGEU, 2017, issue 3, pp. 14-19. DOI: 10.17588/2072-2672.2017.3.014-019.
12. Beskov, V.S., Safronov, V.S. Obshchaya khimicheskaya tekhnologiya i osnovy promyshlennoy ekologii [General chemical technology and fundamentals of industrial ecology]. Moscow: Khimiya, 1999. 472 p.
13. Ydrys, U.Y., Messerle, V.E. Poluchenie sin-tez-gaza iz tverdykh bytovykh otkhodov s pomoshch'yu protsessa piroliza [Synthesis gas production from solid household waste by pyrolysis process]. Universum: tekhnicheskie nauki, 2021, no. 4-5(85), pp. 18-23.
14. Lishtvan, I.I., Dudarchik, V.M., Krayko, V.M., Anufrieva, E.V. Utilizatsiya polimernykh otkhodov pirolizom v kompozitsiyakh s torfom [Utilization of polymer waste by pyrolysis in compositions with peat]. Prirodopol'zovanie, 2022, no. 1, pp. 118-124. DOI: 10.47612/2079-3928-2022-1 -118-124.
15. Shanenkov, I.I., Astafev, A.V., Gaydabrus, M.A., Tabakaev, R.B. Izmenenie teplofizicheskikh i tep-lotekhnicheskikh kharakteristik otkhodov mukomol'nogo proizvodstva v protsesse medlennogo piroliza [Changes in the thermophysical and thermal characteristics of flour milling waste in the process of slow pyrolysis]. Vestnik Tyumenskogo gosudarstvennogo universiteta. Fiziko-matematicheskoe modelirovanie. Neft, gaz, energetika, 2022, vol. 8, no. 3(31), pp. 23-43. DOI: 10.21684/24117978-2022-8-3-23-43.
16. Shink, Kh. Teoriya inzhenernogo eksperimenta [Theory of engineering experiment]. Moscow: Mir, 1972. 381 p.
17. Ravich, B.M., Okladnikov, V.P., Lygach, V.N., Menkovksiy, M.A. Kompleksnoe ispol'zovanie syr'ya i otkhodov [Integrated use of raw materials and waste ]. Moscow: Khimiya, 1988. 288 p.
