Рециклинговая топливно-энергетическая компания - ретэк

проектное предприятие "Уралспецпроект" основано в 1995 году

Почему мы выбираем прямой нагрев?

Основная цель любого предпринимателя это в первую очередь получение прибыли, и соответственно ее максимизация является тем экономическим фактором, которым он руководствуется от внедрения данной технологии на каждый рубль своих вложений.

Итак, какую же технологию выбрать? Косвенный нагрев или прямой?

Для начала возьмём простой пример: 

Имеется условная горелка с одной единицей условного топлива. Имеется энное количество литровых металлических кружек и имеется вода в неограниченном количестве. Задача вскипятить как можно больше воды, используя при этом 1 единицу условного топлива в горелке.

Вариант 1: Наливаем воду в кружку. Ставим на горелку, кипятим. Когда вода закипела, убираем кружку в сторону (Остывать!!!). Берем новую кружку с водой, ставим на горелку, кипятим и т.д пока не кончится топливо в горелке.

Вариант 2: Наливаем воду в кружку. Ставим на горелку, кипятим. Когда вода закипела снимаем кружку с горелки и переливаем воду в другую ( холодную) кружку. В горячую кружку наливаем холодную воду и снова кипятим.

Ответ на вопрос, по какому из вариантов можно закипятить больше воды на одной условной единице, мы думаем очевиден. Самое интересное, что даже в этом простом примере, где в качестве объектов взяты несопоставимые по теплоемкости вещества (вода имеет в несколько раз большую теплоемкость по сравнению со сталью) и то ответ очевиден. Если же мы переходим к комбинации 60% металл (реторта)+35% углеводородное вещество (шины для пиролиза)+5% металл(металлокорд), то придем к "поразительному" выводу, что в вышеназванной технологии подводимая извне тепловая энергия главным образом идет на нагревание/остывание металла (реторты+металлокорд).

А если в качестве сырья для пиролиза мы используем нерезаные шины, то эффективность этого процесса еще больше снижается. Потому как даже если реторта выполнена точно по размерам целого колеса, например от грузового авто (это наиболее!!!!!! оптимальный вариант для подобного пиролизера косвенного нагрева, т.к одно грузовое колесо весит как 7-9 легковых, а по объему в 3-4 раза меньше), то даже в этом случае в 5,5 куб. метровую "реторту" загрузить получится не более 20 колес, значит масса сырья в реторте составит от 800 кг до тонны или чуть больше. В этом легко убедиться в результате расчета : колесо диаметром 1 метр, соответственно площадь реторты 0,75 м2. Реторта на 5,5 м3 должна иметь 7 метров высоты при внутреннем диаметре 1 метр для плотного обхвата колеса, ширина колеса 35-40 см, 7 м делим на 0,35-0,40 м плюс поправка на то, что нижние колеса сомнутся под тяжестью верхних – итого примерно 20 колес. Если же мы будем засыпать в эту реторту колеса навалом, а они будут разного размера, то масса загрузки может быть еще меньше, приблизительно 300-400 кг, а остальное воздух. А теперь посчитаем сколько же весит такая реторта? Площадь листа металла это: крышка и днище по 0.75 м2 (для простоты) + боковая стенка -7м умножить на 3,14 метра (L длина окружности= Pi*D) получается около 22 м2, т.е всего 23,5 м2. Толщина стенки у подобной реторты должна быть приблизительно 7-10мм . Это тот минимум, чтобы она не разваливалась или не сминалась под действием высоких температур, и то при наличии специальных термокомпенсирующих ребер жесткости. Таким образом, объем металла в реторте составит 0,235 куб. метров, а будет приблизительно 1,4- 1,8 тн. Но допустим, что есть суперлегкие реторты с запатентованной оребровкой и толщинами стенок всего 4-5 мм, но и тогда масс такой реторты составит 0,75-1 тн. 

Если в нее загрузить 1000 кг сырья, которое после реакции "усыхает" до 280-300 кг, 100 кг из которых -это металлокорд (а это металл, как и корпус реторты), то после того , как мы вытаскиваем реторту , то мы выводим из энергетического баланса технологического процесса значительную часть энергии. Ведь нагретая до +400-500С однотонная (а скорее всего двухтонная) металлическая реторта представляет собой отличный тепловой аккумулятор, энергию которого мы просто растрачиваем, в то время как нам необходимо было вывести из энтропии всего-навсего в 5-6 раз меньшую массу (и соответственно энергию), к тому-же обладающую незначительной теплоемкостью?

Все это выводы были подтверждены на практике, а начиная с определенного размера реторты, система становится вообще энергетически убыточной (т.е генерирует меньше топлива, чем забирает сама на себя). Это связано , в первую очередь , с соотношением массы сырья и площади поверхности реторты пиролизера. Чем хуже соотношение "масса сырья/поверхность теплового контакта" тем медленнее идет реакция и, соответственно, тем убыточнее процесс. 

Так же не надо забывать про процессы вторичного крекинга, которые идут и в установках прямого нагрева, но при косвенном нагреве они идут более активно, а как следствие больший выход легких (бензиновых) фракций и неконденсируемого газа, в то время как нам бы хотелось получить больший процент газойлевых.

Установки с прямым нагревом тоже не безупречны, основная проблема – наличие суспензированной сажи в топливе, но применение сепараторов отчасти помогает избавиться от этой проблемы.



Статья написана на основании материалов с форумов по переработке шин. (Особая благодарность Олегу Александровичу Машкову ООО «Экошина»)