CZ19601U1 - Zařízení pro regulaci teploty pyrolýzního plynu při zpracování odpadních hmot - Google Patents

Description

Oblast techniky

Technické řešení se týká konstrukčního řešení zařízení umožňujícího regulaci teploty plynů, které se uvolňují následkem pyrolýzy odpadních hmot při jejich tepelném zpracování na druhotné su5 roviny. Zejména se jedná o zpracovávané odpadní hmoty na bázi pryže nebo plastů.

Dosavadní stav techniky

Odpadní hmoty se ekologicky likvidují zpracováním na druhotné suroviny pomocí tepelných procesů, při nichž dochází k pyrolýze zpracovávané hmoty. Jedná se zejména o materiály na bázi pryže, jako jsou například ojeté pneumatiky a o materiály na bázi plastů, jako jsou například ná10 poj ové láhve PET. Pomocí pyrolýzy surovin je dosaženo vzniku pevných využitelných druhotných surovin, jako jsou například uhlíkatá drť a ocelové kordy v případě pneumatik, a současně se uvolňují pyrolýzní plyny, které obsahují další využitelné látky, jako například olejové materiály jež jsou jímatelné při dostatečném ochlazení zplodin z pyrolýzy. Obvyklá zařízení na pyrolýzu odpadních hmot nepočítají se získáváním druhotných surovin z plynných zplodin pyrolýzy, tyto bud’ spalují, nebo jímají ve filtrech jako odpad. Takové řešení představuje např. zařízení podle CZ U 12571 a CZ U 12817. Je však neekonomické a neekologické, pokud se zplodiny pyrolýzy nechají unikat s kouřovými plyny a případně se jímají ve filtrech nebo jinak jen jako nežádoucí odpad, určený k likvidaci. Proto se nově vyvíjejí zařízení, která jsou schopna provádět pyrolýzu odpadů s tím, že kromě pevných druhotných surovin poskytují také možnost získávání dalších druhotných surovin z plynných a kapalných produktů pyrolýzy.

Kupříkladu CZ U 17601 popisuje zařízení pro separaci pyrolýzního oleje při zpracování odpadové pryže. Je popsáno zařízení pro separaci pyrolýzního oleje při zpracování odpadové pryže, které obsahuje m.j. zvnějšku vyhřívanou pyrolýzní komoru, mající vnitřní dutinu pro uložení odpadních hmot a provádění jejich pyrolýzy, přičemž pyrolýzní komora je opatřena alespoň jed25 ním vývodem pro odvod pyrolýzních plynů, kde tento vývod je připojen na odvodní kanál, vedený odděleně od ohřívacího, resp. topného, prostoru. Je zde tedy vyhrazeno, že pyrolýzní plyn má vlastní cirkulaci, vedenou odděleně od možného přímého kontaktu s topnými tělesy a případným ohněm, i od kouře z případného hoření pokud by byl použit k ohřevu pyrolýzní komory oheň. Odvodní kanál je zaústěn zpět do pyrolýzní dutiny, přičemž mezi vývodem kouřových zplodin z pyrolýzní dutiny a ústím vedoucím do ní zpět má odvodní kanál vytvořen alespoň jeden chladicí úsek, v jehož oblasti jsou připojeny jímací nádrže na jímání pyrolýzního oleje. Toto řešení představuje důmyslně vyřešenou možnost jímat při pyrolýze odpadů současně i pyrolýzní olej z kouřových zplodin pyrolýzy. Při provozu uvedeného zařízení se z pyrolýzní komory odsává do odvodního kanálu médium, tvořené ohřátým vzduchem s kouřovými zplodinami pyrolýzy odpad35 nich hmot a médium proudí odvodním kanálem do chladicího úseku, kde se uskutečňuje cílené ochlazování média způsobující odloučení dehtových a olejnatých látek, jež se jímají, a nakonec se přečištěný, nebo částečně přečištěný ochlazený vzduch s případným zbytkovým obsahem pyrolýzních plynů vrací zpět do pyrolýzní dutiny. Pyrolýzní plyn je podle tohoto řešení podroben teplotní regulaci především v chladicím úseku nebo chladicích úsecích odvodního kanálu, teplota média proudícího zpět do pyrolýzní komory je pak druhotně ovlivněna i samotnou délkou odvodního kanálu a teplotními podmínkami v okolním prostředí. Je nasnadě, že toto řešení předpokládá pro teplotní regulaci použít běžné prostředky podle záměru, jako například použití vhodné konstrukce chladičů a přídavek vhodných regulátorů a čidel k chladičům s případnými dalšími prostředky automatického nebo ručního ovládání intenzity chlazení. Zařízení podle CZ U 17601 umožňuje maximálně vytěžit veškeré druhotné suroviny z odpadních materiálů. Chladiče musí ochladit médium v odvodním kanálu ve značné míře, jednak z důvodu aby se dosáhlo efektivního výtěžku pyrolýzního oleje, jednak aby nedocházelo v úseku za chladiči k zanášení dehtovými látkami. Určitá nevýhoda je při uspořádání podle CZ U 17601 v tom, že přívod ochlazeného média ochlazuje prostor v pyrolýzní komoře, která pro vyvolání procesu pyrolýzy zpracovávaných materiálů musí být dostatečně vyhřátá.

-1CZ 19601 Ul

Podstata technického řešeni

Výše uvedené nevýhody odstraňuje navržené technické řešení. Je navrženo zařízení pro regulaci teploty pyrolýzního plynu při zpracování odpadních hmot, které je určeno pro specifické podmínky provádění pyrolýzy odpadních hmot v pyrolýzní komoře. Navržené řešení představuje zařízení nacházející se vně pyrolýzní dutiny pro pyrolýzu odpadních hmot, kde pyrolýzní dutina pro zpracovávané odpadní hmoty se nachází v pyrolýzní komoře a je opatřena alespoň jedním vývodem, připojeným na odvodní kanál pro odvod pyrolýzních plynů, jenž je zaústěn zpět do pyrolýzní dutiny. Další podmínkou specifického řešení je, že odvodní kanál má mezi vývodem a svým ústím vytvořen alespoň jeden chladicí úsek pro ochlazování v něm proudícího média, kde je v chlazené oblasti k odvodnímu kanálu připojen alespoň jeden jímací člen pro jímání kapalných složek odloučených z pyrolýzních plynů následkem jejich ochlazení, například zásobník ve formě vhodné jímací nádoby. Současně musí být dodržena podmínka, že v případě, že je pro ohřev pyrolýzní komory použit hořící zdroj, tak je odvodní kanál pro odvod pyrolýzních plynů veden odděleně od prostor hoření a kouřovodu pro odvod kouřových spalin z hoření. Podstata nového řešení spočívá v tom, že odvodní kanál je za chladicím úsekem, uvažováno podle směru pohybu v něm proudícího média, rozdělen v alespoň dvě větvě, obě zaústěné zpět do pyrolýzní dutiny, z nichž první větev je provedena jako tepelný výměník pro předehřátí média přiváděného do pyrolýzní dutiny a druhá větev je provedena jako přímý přívod zpět do pyrolýzní dutiny.

S výhodou všechny větve jsou opatřeny uzavíracími prvky, což umožňuje regulaci průtoku média přepínáním na průtok konkrétně zvolenou z větví. Z nabídky na trhu by proto měly být použity uzavírací prvky schopné umožnit otevření průchodu média do první větve a současné uzavření druhé větve, nebo uzavření průchodu média do první větve a současné otevření druhé větve.

S další výhodou jsou větve opatřeny uzavíracími prvky umožňujícími i částečné přepínání průtoku média, tedy prvky umožňujícími i pouze částečné otevření resp. uzavření jednotlivých větví.

Tepelný výměník může být v různém provedení, například může být vytvořen jako ploché těleso uložené na stěně pyrolýzní komory. S výhodou, umožňující dosáhnout nízké náklady na realizaci navrženého řešení, je zvolen trubkový tepelný výměník, vytvořený pomocí nenáročných konstrukčních prvků, které jsou odolné a trvanlivé a přitom blízké materiálu i uspořádání samotného odvodního kanálu. Toho je dosaženo, pokud první větev má oproti druhé větvi významně zvětše30 nu povrchovou plochu, například zvětšením její délky, a v rámci svého průběhu se co nejvíce dotýká povrchu pyrolýzní komory. Uložením na stěně pyrolýzní komory se zde nemíní řešení vnějších prostor, tedy zda se jedná o vedení větví v rámci tělesa pece nebo mimo ně, tedy zda uložení musí být vně tělesa komory nebo může být i uvnitř pláště komory, nýbrž rozumí se tím obojí možnost za podmínky, že je dosaženo funkčností podle záměru. Tj. do rámce zde uvedené35 ho výhodného provedení spadá jak možnost montáže první větve v plášti pyrolýzní komory, tak i možnost uložení v jiných případných dutinách v okolí pyrolýzní dutiny, i možnost uložení první větve na tělese pyrolýzní komory zvenku.

První větev může být velmi jednoduše provedena stejně jako běžné chladičové uspořádání, s opačným účinkem, tedy jako prodloužená trubice se soustavou ohybů, nejlépe oblých, uspořáda40 ná tak, že se dotýká povrchu pyrolýzní komory v rámci své délky převážně. Jako prodloužená trubice se zde rozumí, že délka trubice je podstatně větší, než jakou by měla rovná trubice pokud by se umístila v témž místě. Požadavkem, že se trubice dotýká povrchu pyrolýzní komory převážně, se rozumí, že trubice je stočena cíleně do takového tvaru, aby svým povrchem dostatečně účinně vzhledem k záměru doléhala na stěnu pyrolýzní komory, například do tvaru ploché spirály nebo do plochého S či útvaru zaoblených cik cak. Oblost ohybů usnadňuje průtok a brání nežádoucímu zanášení.

Navržené technické řešení může být uskutečněno i v provedení, kdy jsou ještě před ústím větve spojeny a zaústěny zpět do pyrolýzní dutiny prostřednictvím společného ústí. S výhodou je ale každá z větví zakončena vlastním ústím do pyrolýzní dutiny, což umožňuje snadnější údržbu, montáž i cílené zaústění v místě optimálním pro daný proces. Pro ukončení provozuje potřeba co nej rychlejšího vychlazení pyrolýzní dutiny před otevřením pyrolýzní komory. Pro ukončení pro-2CZ 19601 Ul vozu může být někdy účinnější mít ústí v jiném místě, než pro přívod média do pyrolýzní dutiny během provozu.

S výhodou je možnost ovládání teploty média v odvodním kanálu zdokonalena optimální cirkulací dosaženou tak, že odvodní kanál obsahuje alespoň jedno primární sací zařízení v oblasti mezi vývodem a chladicím úsekem a alespoň jedno sekundární sací zařízení v oblasti za chladicím úsekem, před rozdělením ve větve.

Navržené technické řešení představuje kombinaci prvků přídavně k chladiči na odvodním kanálu, jejichž pomocí je kompletně vyřešeno zařízení pro regulaci teploty pyrolýzního plynu pri zpracování odpadních hmot. V rámci navrženého řešení je možno použít vhodné technické prostředky umožňující automatické ovládání a řízení provozu, a samozřejmě se počítá i s kvalifikovaným výpočtem optimálního provedení použitého chladiče a s prvky obvyklými pro řízení procesu chlazení. Navržené technické řešení je použitelné pro pyrolýzní komory, určené k pyrolýze odpadních hmot zpracovávaných s využitím pyrolýzy na druhotné suroviny, jako je zpracování odpadových plastů, pneumatik aj. Navržené konstrukční řešení je možno použít například ke komoře podle CZ U 17601, ale je použitelné i pro jiné vhodné konstrukční řešení pyrolýzních komor. Umožňuje, aby se médium přiváděné během procesu pyrolýzy do pyrolýzní komory optimálně předehřálo, což zmírní nežádoucí ochlazování vyhřívaného prostoru uvnitř pyrolýzní komory. Pro ukončení provozuje zase naopak dosaženo možnosti rychlého ochlazení přiváděním zvláště chladného média, což zkrátí nutnou dobu čekání mezi vsádkami zpracovávaného mate20 riálu do pyrolýzní komory a na konci pracovní směny. Za účelem ještě většího urychlení ochlazení pyrolýzní komory po provozu, je možno oproti běžnému provozu před ukončením provozu chladicí úsek záměrně více chladit. Kromě úspory provozního času, je dosaženo možnosti zvýšení produktivity větším počtem vsádek v rámci pracovního dne.

Přehled obrázků na výkresech

Technické řešení je objasněno pomocí výkresů, kde znázorňují obr. 1 pohled z boku na příkladné zařízení podle navrženého řešení a obr. 2 totéž pri pohledu shora.

Příklad provedení

Příkladem nej výhodnějšího provedení navrženého technického řešení je zařízení v podle obr. 1 a

2.

Zařízení pro regulaci teploty pyrolýzního plynu pri zpracování odpadních hmot se nachází vně pyrolýzní dutiny I pro pyrolýzu odpadních hmot, jako jsou plasty, PET láhve, použité pneumatiky aj. Pyrolýzní dutina 1 se nachází v pyrolýzní komoře 2, která je vytvořena v pyrolýzní peci obsahující ještě jiné prostory, jako je v odděleném prostoru umístěná ohřívací komora s topnými tělesy pro ohřev, atd. Samotné uspořádání pece není znázorněno, protože může být použito různé vyhovující řešení vnitřních prostor pece. Pyrolýzní komora 2 je opatřena vývodem 3, připojeným na odvodní kanál 4 pro odvod pyrolýzních plynů. Odvodní kanál 4 je zaústěn zpět do pyrolýzní dutiny I. Ve střední části má odvodní kanál 4 vytvořen alespoň chladicí úsek 5. Chladicí úsek 5 je vytvořen pomocí běžných prostředků chlazení, jako například pomocí uspořádání ve formě chladiče typu trubky v trubce s vodním chlazením, nebo umístěním v alespoň jedné chladicí ko40 moře 6, jak je schematicky naznačeno na obrázcích, V chladicím úseku 5 je k odvodnímu kanálu 4 připojena soustava jímacích členů 7 v podobě zásobníkových nádobek pro jímání kondenzátu odloučeného z pyrolýzních plynů následkem jejich ochlazení. Na obrázcích není znázorněna konkrétní konstrukce pyrolýzní komory 2 záměrně, protože toto řešení se netýká vnitřní konstrukce pyrolýzní komory 2 a může být aplikováno pro různé vhodné typy pyrolýzních komor 2.

V případě, že by byl pro ohřev pyrolýzní komory 2 použit hořící zdroj, je odvodní kanál 4 veden odděleně od prostor hoření a kouřovodu. Za chladicím úsekem 5, uvažováno podle směru pohybu v něm proudícího média, je odvodní kanál 4 rozdělen ve dvě větvě 8, 9, obě zaústěné zpět do pyrolýzní dutiny i. Z nich první větev 8 je provedena jako tepelný výměník pro předehřátí média přiváděného do pyrolýzní dutiny I a druhá větev 9 je provedena jako jednoduchý, přímý, přívod média zpět do pyrolýzní dutiny 1.

-3CZ 19601 Ul

Obě větve 8, 9 jsou opatřeny uzavíracími prvky 10 pro regulaci průtoku média. Mohou to být například regulační ventily, které umožňují snadné ruční nebo automatické otevření průchodu média do první větve 8 a současné uzavření druhé větve 9, nebo naopak uzavření průchodu média do první větve 8 a současné otevření druhé větve 9. Regulační ventily umožňující i částečné pře5 pínání průtoku média, tedy pouze částečné otevření resp. uzavření jednotlivých větví 8, 9. Tím je dosaženo možnosti průběžně regulovat teplotní podmínky v systému jednak podle koncentrací sledovaných látek v médiu, jednak za účelem optimalizace teplotního režimu pyrolýzy. Na obr. 2 je dobře patrné, že první větev 8 má oproti druhé větvi 9 významně zvětšenu povrchovou plochu. Na obr. 1 je zase dobře patrné, že se tato povrchová plocha dotýká povrchu pyrolýzní komory 2. io První větev 8 je provedena jako prodloužená trubice stočená pomocí soustavy oblých ohybů cik cak“ tak, že vytváří plochý útvar, a ten je naplocho položen na povrchu pyrolýzní komory 2. V rámci své délky je trubice v takovém tvaru a uložení, že je pro dotek vůči povrchu pyrolýzní komory 2 je tedy užita převážně. Každá z větví 8, 9 je zakončena vlastním ústím H, 12 do pyrolýzní dutiny 1, první větev 8 prvním ústím 11 a druhá větev 9 druhým ústím Γ215 Odvodní kanál 4 obsahuje jako optimální pohon média primární sací zařízení 13, situované v oblasti mezi vývodem 3 a chladicím úsekem 5 sekundární sací zařízení 14, situované v oblasti za chladicím úsekem 5, před rozdělením ve větve 8, 9.

Claims (7)

NÁROKY NA OCHRANU

1. Zařízení pro regulaci teploty pyrolýzního plynu při zpracování odpadních hmot nacházející

20 se vně pyrolýzní dutiny (1) pro pyrolýzu odpadních hmot, kde pyrolýzní dutina (1) se nachází v pyrolýzní komoře (2) vytvořené v peci pro pyrolýzu jako prostor oddělený od topného prostoru, je opatřena alespoň jedním vývodem (3) připojeným na odvodní kanál (4) pro odvod pyrolýzních plynů a cirkulaci média, kde odvodní kanál (4) je zaústěn zpět do pyrolýzní dutiny (1), přičemž tento odvodní kanál (4) má mezi vývodem (3) a svým zaústěním vytvořen alespoň jeden chladicí

25 úsek (5), kde je připojen alespoň jeden jímací člen (7) pro jímání kondenzátu odloučeného z pyrolýzních plynů následkem jejich ochlazení, přičemž v případě, že je pro ohřev pyrolýzní dutiny (1) použit hořící zdroj, tak je tento odvodní kanál (4) veden odděleně od prostor hoření a kouřových spalin z hoření, vyznačující se tím, že za chladicím úsekem (5), uvažováno podle směru pohybu v něm proudícího média, je odvodní kanál (4) rozdělen v alespoň dvě větvě

30 (8, 9), obě zaústěné zpět do pyrolýzní dutiny (1), z nichž první větev (8) je provedena jako tepelný výměník pro předehřátí média přiváděného do pyrolýzní dutiny (1) a druhá větev (9) je provedena jako přímý přívod média zpět do pyrolýzní dutiny (1).

2. Zařízení pro regulaci teploty pyrolýzního plynu při zpracování odpadních hmot podle nároku 1, vyznačující se tím, že všechny větve (8, 9) jsou opatřeny uzavíracími prvky

35 (10) pro regulaci průtoku média, umožňujícími otevření průchodu média do první větve (8) a současné uzavření druhé větve (9) nebo uzavření průchodu média do první větve (8) a současné otevření druhé větve (9).

3. Zařízení pro regulaci teploty pyrolýzního plynu při zpracování odpadních hmot podle nároku 2, vyznačující se tím, že větve (8, 9) jsou opatřeny uzavíracími prvky (10)

40 umožňujícími i částečné přepínání průtoku média jako prostředky pro polohu i pouze Částečného otevření respektive uzavření jednotlivých větví.

4. Zařízení pro regulaci teploty pyrolýzního plynu při zpracování odpadních hmot podle nároků 1 až 3, vyznačující se tím, že první větev (8) má oproti druhé větvi (9) významně zvětšenu povrchovou plochu, a tato povrchová plocha se dotýká povrchu pyrolýzní ko45 mory (2).

-4CZ 19601 Ul

5. Zařízení pro regulaci teploty pyrolýzního plynu při zpracování odpadních hmot podle nároku 4, vyznačující se tím, že první větev (8) je provedena jako prodloužená trubice se soustavou oblých ohybů uspořádaná tak, že se dotýká povrchu pyrolýzní komory (2) v rámci své délky převážně,

5

6. Zařízení pro regulaci teploty pyrolýzního plynu při zpracování odpadních hmot podle nároků laž5, vyznačující se tím, že každá z větví (8, 9) je zakončena vlastním ústím (11, 12) do pyrolýzní dutiny (1).

7. Zařízení pro regulaci teploty pyrolýzního plynu při zpracování odpadních hmot podle nároků laž6, vyznačující se tím, že odvodní kanál (4) obsahuje alespoň jedno priio mámí sací zařízení (13) v oblasti mezi vývodem (3) a chladicím úsekem (5) a alespoň jedno sekundární sací zařízení (14) v oblasti za chladicím úsekem (5), před rozdělením ve větve (8, 9).