Утилизация автомобильных покрышек

Камерная шина состоит из покрышки и камеры. Покрышка имеет каркас, подушечный слой, протектор, боковины и борта. Бескамерная шина состоит только из покрышки. Каркас изготовлен из нескольких слоев прорезиненной ткани и капронового корда.

Протектор представляет собой слой резины, наложенный на каркас. Между каркасом и протектором расположен резинотканевый подушечный слой – брекер, связывающий протектор с каркасом. В бортах покрышки заделаны сердечники – кольца из стальной проволоки, обернутой прорезиненной тканью. Подушечный слой бывает двух видов: металлокордный и текстильный.

В общей массе автопокрышки до 10% составляет металл, до 5% - текстиль. Средний вес покрышки составляет: легкового автомобиля – 7.5-13 кг; грузового автомобиля до 25 кг.

Гарантийная наработка шин в среднем для легкового автомобиля составляет 40-50 тыс. км, грузового – 60-80 тыс. км.

Зарубежная практика эксплуатации легковых автомобилей рекомендует единовременную замену всех четырех покрышек. В отечественной практике принят определенный порядок перестановки для повышения срока использования. Технология восстановления покрышки посредством наварки протектора в последнее время не используется.

Жидкие углеводороды представляют собой альтернативное жидкое топливо соответствующее по своим техническим характеристикам мазуту марки М40 по ГОСТ 10585 и могут быть реализованы по аналогичной цене. Однако, последние исследования жидкого продукта показали, что жидкая фракция на 70-75 % состоит из D-лимонена, который является исходным сырьем для получения синтетического каучука, а также сырьем для фармацевтической и парфюмерной промышленности. Кроме того, жидкая фракция может быть использована как пластификатор для дорожных покрытий (асфальта). Стоимость мазута марки М-40 оценивается в 10000 руб./т

Твердый остаток представляет собой твердое вещество черного цвета. Содержание углерода в остатке – 87-95 %, плотность вещества – 1780 кг/м3, содержание серы до 0.3 %. Твердый остаток может применяться в качестве сырья для производства активированного угля. Стоимость твердого углеродного продукта оценивается в 350 долл. США/т.

Газообразная фракция, в основном метан, подается на всасывающий вентилятор горелочного устройства парогенератора для дожигания в топке.

Металлолом представляет собой куски металлической проволоки (металлокорд). Отходы представляют собой пыль, крошки, выбросы, которые не являются каким-либо продуктом для дальнейшего использования.

Основные объекты, которые должны быть на предприятии по утилизации изношенных автопокрышек, приведены в таблице 1.

 

Таблица 1 – Основные объекты установки для утилизации изношенных автопокрышек

Наименование объекта	Характеристика объекта	Площадь застройки
Открытая площадка для хранения автопокрышек	10-дневный запас до 300 т	не менее 600 м2
Участок дробления	Производительность 3-5 т/ч	Навес, пресс, бункер, около 50 м2
Технологический комплекс, котельная, система оборотного водоснабжения	Непрерывный процесс, производительность 1 т/ч	Открытая установка на площадке 20х30 м, высотой 6 м2
Склад твердых продуктов		150 м2
Резервуарный парк для жидких продуктов с насосной	две емкости по 25 м3	50 м2
Административно-бытовые помещения		2 этажа, 100 м2

       Общая площадь застройки 1500 м², территория промышленной площадки 3500 м². Основным энергоносителем установки является перегретый пар, расход которого составляет 1-3 тонны на тонну исходного сырья.

Пар вырабатывается в паровом котле и догревается в пароперегревателе до температуры свыше 500˚ С. Паровой котел и пароперегреватель работают на альтернативном жидком топливе, производимым установкой. Поскольку работа установки должна быть непрерывной дополнительное топливо (например, дизельное) требуется только на период запуска. Расход топлива составляет 25-30 % от произведенного жидкого продукта. Установленная электрическая мощность установки составляет около 60 кВт.

В реактор транспортером подаются отработанные автомобильные покрышки, размером куска до 250 мм. Одновременно от парогенератора в реактор снизу подается перегретый пар с температурой до 525˚С и насыщенный пар при температуре менее 450˚С. В термокамере происходит термическая деструкция резины. При высокой температуре разрываются углеводородные связи, а водяной пар играет роль химического реагента. Температура в термокамере уменьшается с 500˚С внизу до 180˚С вверху.

Смесь полученных газообразных продуктов разложения и водяного пара поступает в холодильник. Не сконденсировавшийся газ насосом закачивается в газгольдер или подается в топку парогенератора. Конденсат пара после системы очистки вновь возвращается в парогенератор. Жидкая фракция насосом закачивается в накопительную емкость, где происходит отделение жидких углеводородов от воды.

Твердые фракции скапливаются внизу и непрерывно выгружаются при температуре до 250˚С. Углесодержащий остаток в сепараторе отделяется от металлокорда и транспортерами подается на склад. Металлокорд прессуется в брикеты.

Установка работает непрерывно в трехсменном режиме в течении 7000 ч, при одном месяце профилактических и ремонтных работ.

                 2. Устройство, принцип действия и характеристики БГУ

       Основными элементами БГУ являются:

1. Камера сбраживания, по-другому реактор или метантенк;

2. Устройства поддержания постоянной температуры в реакторе;

 3. Устройство, обеспечивающее перемешивание субстрата в реакторе;

4. Устройство для накопления и хранения биогаза, также известен как газгольдер Большое разнообразие разных методов добычи биогаза можно свести к нескольким вариантам с точки зрения технических характеристик процесса. Принципиальное различие в методах работы разных установок состоит в способе подачи (методы порционной подачи/проточный), по типу смешивания (полное смешивание или пробочное проталкивание), одно- или многоступенчатая система и/либо по консистенции субстрата (твердое сыръе или метод переработки в текучем/мокром виде).

В установке для получения биогаза обеспечивается благодаря подогреву встроенными источниками теплоты, надежной теплоизоляции, непрерывной подаче свежего сырья обеспечивается постоянная температура. При перемешивании субстрата процесс образования и отвода биогаза происходит более интенсивно.

Проточный принцип действия

По такому методу работают почти все сельскохозяйственные биогазовые установки. Ферментаторы должны быть постоянно заполнены. При подаче свежего субстрата равное ему количество выталкивается из ферментатора. Проточный метод характеризуется:

1) последовательной подачей

2) постоянным процессом гниения

3) стабильной выработкой газа

4) профилактика и ремонт наполненного ферментатора возможны не в полном объеме.

Субстрат загружают в реактор непрерывно или через, короткие отрезки времени (например, ежесуточно), удаляя соответствующий объем шлама. Всегда постоянный объем субстрата рассчитывается в соответствии с заданным гидравлическими расчетами временем пребывания массы в реакторе. Если обеспечивается постоянство условий производства, а именно подачи массы, концентрации сухого вещества и загрузки рабочего пространства, т. е. концентрация способного к брожению органического вещества при загрузке, оптимальная температура брожения и равномерное перемешивание массы, то этот вид производства позволяет получить максимальный выход газа при непрерывном процессе газообразования.

Большинство БГУ основано на поточном принципе действия. Это означает, что поступающее в них сырье немедленно вытесняет отработанное. Свежая биомасса поступает непрерывно, отбор биогаза и удаление шлама производятся по мере необходимости. Схема биогазовой установки, работающей по проточному принципу на рис. 2.

 

Рис. 2. Схема биогазовой установки непрерывного сбраживания:

1 - газгольдер; 2 - реактор; 3 – хранилище

 

   Свежий субстрат загружают в камеру сбраживания непрерывно или через определенные промежутки времени (от 2-х до 10-ти раз за сутки), удаляя такое же количество сброженной массы.

Метод периодической подачи

Для метода порционной подачи (в этом случае термин с английского „batch" значит загрузку, наполнение, порция) характерно наполнение бродильной камеры за один прием. Порция проходит брожение до конца заданного для этого времени, на протяжении которого субстрат не добавляют и не вынимают. Производство газа начинается после наполнения, достигает максимальной производительности, после чего начинает падать. Под конец, по истечению заданного времени брожения, бродильная камера опустошается также за один прием. При этом часть бродильного шлама возвращают обратно чтобы привить «разработанные» бактерии.

Для метода порционной подачи характерны:

1) кроме жидких субстратов можно также перерабатывать твердые субстраты с высоким содержанием сухого вещества.

2) профилактические осмотры и ремонт ферментатора можно проводить после каждого цикла

3) необходимо иметь массу для прививания, которая в отдельных случаях может достигать больших порций

4) неравномерная выработка газа, если не использовать последовательно несколько резервуаров

5) надежный гигиенизирующий эффект.

Система с попеременным использованием реакторов

Характеризуется прерывистым процессом, протекающим не менее чем в двух одинаковых по размерам и форме реакторах. В случае (например) ежесуточной загрузки свежего субстрата реакторы при образовании определенного количества шлама (так называемого затравочного шлама) попеременно заполняются свежим субстратом и по истечении заданного срока брожения опорожняются так, что в них остается только затравочный шлам. Поскольку при постоянном количестве подаваемого в реактор материала загрузка рабочего пространства во время процесса заполнения будет постоянно снижаться по сравнению с оптимальным значением, соответствующим исходному количеству шлам, потенциальная производительность этой системы будет использоваться не полностью. Кроме того, если учитывать наличие порожнего объема реактора во время процесса заполнения, то эта система требует большего рабочего объема, чем проточная. Еще одна особенность рассматриваемой системы заключается в том, что ее нельзя использовать без газового аккумулятора (газгольдера) с постоянным запасом газа, достаточным для заполнения освобождающегося при выгрузке шлама объема реактора. Это требуется для предотвращения попадания воздуха в рабочее пространство реактора.

При периодической (циклической) схеме (рис. 3) есть две камеры сбраживания, которые загружают поочередно. В данном случае полезный объем камер исполь­зуется менее эффективно, чем при непрерывной схеме.

      Рис. 3. Схема бногазовой установки периодического сбраживания:

            1 - газгольдер; 2 - первый реактор; 3 - второй реактор; 4 – хранилище

     При аккумулятивной схеме хранилище для навоза служит одновременно камерой сбраживания и хранения перебродившего навоза до его выгрузки (рис 4).

Рис.4. Схема установки аккумулятивного сбраживания:                                                   

1 - реактор и хранилище; 2 – газгольдер

Установки для производства биогаза из органических отходов обычно подразделяют на четыре основных типа:

 1) без подвода тепла и без перемешивания сбраживаемой биомассы:

2) без подвода тепла, но с перемешиванием сбраживаемой массы;

3) с подводом тепла и с перемешиванием биомассы;

4) с подводом тепла, с перемешиванием биомассы и со средствами контроля и управления процессом сбраживания.

Во многих странах мира созданы, испытаны и успешно эксплуатируются как малые фермерские, так и крупные промышленные установки по переработке навоза в биогаз. В Германии работает 60 новых БГУ по производству биогаза из отходов животноводческого хозяйства. За счет ферментации отходов с содержанием сухого остатка от 5 до 15 % получается биогаз с теплотой сгорания от 5,6 до 6,7 кВт.ч/м². Плотность биогаза — 1,22 г/м². Взрывоопасная концентрация его в воздухе от 19 до 25 %. Потребление энергии на собственные нужды составляет от 20 до 30 % получаемого биогаза. Срок окупаемости затрат равен 4,2 года.

   Фирма Сaterpillar производит автономные ЭС (энергосистемы), оснащенные двигателями с искровым зажиганием, способные использовать биогаз, образующийся в результате разложения отходов на свалках. В Норвегии установлена первая из двух таких ЭС мощностью 360 кВт. ЭС полностью автоматизирована, коммутационная аппаратура способна синхронизировать работу ЭС с местной электросетью. Газ подается из 36 скважин глубиной 14м, проникающих к слою отходов двадцатилетней давности. При этом обеспечивается расход биогаза 300 м3/час. Содержание метана в биогазе составляет 48—57%. В юго-восточной части Англии две ЭС на основе биогаза обеспечивают суммарную мощность 1000 кВт для газоперерабатывающего завода, из которой только 360 кВт используются для нужд завода, а остальные 650 кВт поступают в национальную электросеть.

   Фирма Blue Cirkle (Великобритания) планирует получать 7,5 MВт электрической мощности, используя биогаз из 3-х свалок в Южной Англии. В странах Западной Европы налажен серийный выпуск БГУ поточного типа. Одна такая установка перерабатывает птичий помет от 10 тыс. кур-несушек, обеспечивая среднесуточное производство 100 м3 биогаза (60% метана), и окупается за 1,9 года при использовании перебродившего шлака в качестве органического удобрения. В Швейцарии БГУ со средней производительностью 100 м³ в сутки перерабатывает навоз 30-ти коров, поступающий в заглубленный отстойник емкостью 80 м3. Для сбраживания навоза и хранения биогаза служит цилиндрический резервуар вместимостью 540 м3, закрытый полимерной пленкой. Биогаз используется для выработки электроэнергии в водонагревательной установке.