CZ20014724A3

CZ20014724A3 - Způsob a zařízení pro pyrolýzu a zplyňování organických látek a směsí organických látek

Info

Publication number: CZ20014724A3
Application number: CZ20014724A
Authority: CZ
Inventors: Wolfgang Krumm; Gunter Funk; Stefan Hamel
Original assignee: Herhof Umwelttechnik Gmbh
Priority date: 1999-06-30
Filing date: 2000-06-27
Publication date: 2002-09-11
Also published as: ZA200110392B; YU93001A; NO20016290D0; JP4713036B2; BR0012061B1; BG64909B1; JP2003504454A; KR100707842B1; AU6688400A; BR0012061A; HUP0201894A3; AU773356C; EP1192234B1; PL194523B1; NO332082B1; NO20016290L; SK18542001A3; EP1192234A1; TR200103808T2; DK1192234T3

Description

(57)Anotace:

Způsob slouží pro pyrolýzu a odplynování organických látek a směsí organických látek. Organické látky se zavádí do reaktoru sušení a pyrolýzy (1), kde se dostávají do kontaktu s materiálem fluidizované vrstvy (35) spalovacího zařízení fluidizované vrstvy (3), nebo kde se dostávají do kontaktu s materiálem fluidizované vrstvy (35) a stěnou spalovacího zařízení fluidizované vrstvy (3), a přitom se realizuje sušení a pyrolýza. Tuhé uhlíkaté zbytky, nepovinně s částmi páry a pyrolyzovanými plyny a materiálem fluidizované vrstvy, jsou vedeny zpět do spalovacího zařízení fluidizační vrstvy (3), kde dochází ke zpopelnění organických látek, kde je materiál fluidizované vrstvy zahříván a je opět zaváděn do reaktoru pyrolýzy (1). Pára vzniklá sušením a z pyrolyzovaných plynů (13) je následně upravena kondenzovatelnými látkami v další reakční zóně (2), čímž je dceřinný plyn (23) s vysokou kalorickou hodnotou k dispozici, sušení a pyrolýza se realizuje v alespoň jednom nebo více reaktorech pyrolýzy (1). Spalovací zařízení fluidizační vrstvy (3), ve kterém se zpopelňují pyrolyzované plyny (13) je ovládáno jako stacionární výměník tepla, pyrolyzované plyny (13) se zavádí do nepřímého výměníku tepla. Spaliny odpadních plynů (37), nepovinně s materiálem fluidizované vrstvy spalovacího zařízení fluidizované vrstvy (3), se dostávají do kontaktu s nepřímým výměníkem tepla (2) tak, že jejich tepelný obsah se využívá pro reakcí pyrolyzovaných plynů (13) se ztužující látkou (21).

- 1 Způsob a zařízení pro pyrolýzu a zplyňování organických látek a směsí organických látek Oblast techniky

Vynález se týká způsobu provádění pyrolýzy a zplyňování organických látek nebo směsí organických látek, a dále se týká zařízení realizujícího takový způsob.

Dosavadní stav techniky

Je známo mnoho způsobů úpravy a využívání látek a směsí organických látek, například pomocí zplyňování a pyrolýzy. Způsoby se od sebe liší podle druhu oxidace nebo redukce použitého plynu a podle druhu kontaktu mezi pevnou látkou a plynem. U ložisek tuhých látek a ložisek plynu se činí rozdíl mezi, kromě jiného, cirkulačním vířivým zplynovačem a unášecím (strhovacím) zplynovačem, zplynovačem s rotační pecí a zplynovačem s pohyblivým ložem a protisměrným tokem plynu, se souběžným proudem plynu nebo s příčným proudem plynu. Většina souběžných způsobů zplynování není pro malé decentralizované systémy vhodná, a to vlivem vysokého namáhání zařízení. Menší a decentralizované systémy jsou vhodné tam, kde se převážně jako aplikační materiál zpracovává biomasa.

Provozní chování způsobů zplynování, v souladu s principem vířivého (cirkulujícího) fluidizovaného ložiska - vrstvy, závisí na velikosti částic fluidizo váného ložiska-vrstvy sestávajícího z použitého materiálu, který se má zplyňovat a rovněž z cirkulujícího inertního materiálu. Odpovídající požadavky vyplývají z nároku na jednotnou velikost aplikovaného materiálu.Extrémně vysoké požadavky na přípravu paliva se objevují u zplynování způsobem unášení vrstvy, který jediný umožňuje použití paliva s práškovými částicemi.

Další podstatnou nevýhodou známých zplynovacích způsobů je, že na ně navazují další procesy, například sušení, odplyňování, zplyňování a spalování aplikovaného materiálu realizovaného v zónách přímo navazující na sebe a spojujících se navzájem. Výsledkem je to, že jednotlivé zóny nejsou definované a odplyňování, zplynování a zpopelňování neprobíhá v jednotlivých místech kompletně. U jiných známých způsobů byl učiněn pokus o eliminaci těchto nevýhod oddělením řízení jednotlivých provozních stupňů u paliva, odplyňování, zplynování a zpopelňování.

V DE 197 20 331 Al je navržen způsob a zařízení pro zplynování nebo zpopelňování suchých nebo vlhkých jemných částic nebo fiagmentámí biomasy a odpadu, u kterého vlivem horkých stěn zpopelňovacího zařízení a vlivem přívodu horkého odpadního plynu ze zpopelňovacího zařízení do odplyňovací pece, dochází k odplynění biologické suroviny,

-2přitom se vyrobí koks a pyrolýzovaný plyn, kdy koks odchází po průchodu drtičem do žhavicí části zplynovacího reaktoru, zatímco pyrolýzovaný plyn hoří ve zpopelňovací komoře zplyňovacího reaktoru za podpory omezeného množství vzduchu, a kdy odpadní plyn následně proudí žhavící části zplynovacího reaktoru, ve kterém probíhá okysličování CO současně s redukcí odpadního plynu (CO₂) a páry (H₂ O) na spalitelný chudý plyn (CO, H₂ ). Vlivem toho, že k pyrolýze dochází zahříváním, a to kontaktem s horkými spalovanými odpadními plyny, a dále probíhajícím částečným spalováním pyrolýzovaného plynu, se může vyrobit dceřinný plyn s nízkou kalorickou hodnotou, a to způsobem navrženým v DE 197 20 331 Al. Jestliže se použijí paliva s vysokým obsahem těkavých složek a koks s nízkou výtěžností, existuje zde riziko, které spočívá v nedostatečném vytvoření žhavé vrstvy zplynovacího reaktoru, která sestává z pyrolýzovaného koksu, kdy dále probíhá oxidace uhlíku na CO se současnou redukcí odpadního plynu a páry na spalitelný chudý plyn, a to nedostatečně na úkor kalorické hodnoty dceřiného plynu.

Způsob je dále známý z US 4,568,362.který se zabývá zplynováním organických látek a směsí organických látek, u kterého jsou organické látky zaváděny do reaktoru pyrolýzy, ve kterém se organické látky dostávají do styku s médiem přenášejícím teplo, přičemž dochází k rychlé pyrolýze, která přeměňuje organické látky na produkty pyrolýzy sestávající z pyrolýzovaných plynů s kondenzovatelnými látkami a z tuhých uhlíkatých zbytků, přitom se potřebná tepelná energie pro pyrolýzu získává při zpopelňování tuhých uhlíkatých zbytků ve spalovacím reaktoru a v druhé reakční zóně reaktoru pyrolýzy, kde se pyrolýzované plyny obsahující dehet krakují pomocí páry a získává se dceřinný plyn s vysokou kalorickou hodnotou. U těchto způsobů dochází jak k pyrolýze, tak i ke zpopelňování tuhých uhlíkatých zbytků ve fluidizované vrstvě. Reakční zóna pyrolyzovaných plynů obsahujících dehet se nachází v horní části fluidizované vrstvy pyrolýzy. Ovládání fluidizované vrstvy vyžaduje značnou pozornost, přitom řízení reakcí pyrolýzovaných plynů v reakční zóně je ztěží možné.

Německá patentová přihláška 197 77 693.0, starší priority dosud nepublikovaná, na jejímž základě byl udělen patent DE 197 55 693 Cl, uvádí způsob zplynování organických látek a směsí organických látek.

Podstata vynálezu

Cílem tohoto vynálezu je poskytnout způsob, který by byl pro pyrolýzu a zplynování organických látek a směsí organických látek snadněji realizovatelný, stejně tak je cílem vynálezu poskytnout zařízení generující plyn s vysokou kalorickou hodnotou.

-3Zmíněné cíle jsou realizované znaky nároků 1 a 11. Výhodná provedení a další možná zlepšení vynálezu se realizují použitím znaků zahrnutých v závislých nárocích.

U způsobu pyrolýzy a zplynování organických látek nebo směsí organických látek je zmíněného cíle dosaženo v souladu s vynálezem tím, že pyrolýza probíhá v reaktoru s pohyblivým ložem-vrstvou nebo v rotačním reaktoru, kam se nepovinně do pyrolýzovaných plynů přidávají ztužující látky, například pára a/nebo kyslík, odkud se pyrolýzované plyny vedou do reakční zóny, ve kterých pyrolýzované plyny reagují se zmíněnými ztužujícími látkami. Pevný uhlíkatý zbytek a nepovinně i část pyrolýzovaného plynu se zavádí do spalovacího reaktoru s fluidizovanou vrstvou, a to samostatně nebo společně s s fluidizovanou vrstvou materiálu, kde dochází k jejich zpopelnění. Fluidizo váná vrstva materiálu se zde zahřívá. Spalovací odpadní plyny a fluidizo váná vrstva materiálu se dostávají do kontaktu s reakční zónou, takže jejích tepelný obsah lze použít pro reakci pyrolyzovaných plynů se ztužující látkou. Fluidizovaná vrstva materiálu odebraná ze spalovacího reaktoru s fluidizovanou vrstvou a sestávající z popela, nespáleného koksu a nepovinně z dodatečně dodané vrstvy žáruvzdorného materiálu, se vrací do reaktoru pyrolýzy ve formě přenosného média tepla, s přenosem tepla do aplikovaného materiálu pro realizaci pyrolýzy, ke které dochází při kontaktu s fluidizovanou vrstvou materiálu a nepovinně dodatečně pomocí horkých stěn spalovacího reaktoru s fluidizovanou vrstvou.

Horká vrstva fluidizo váného materiálu, zavedená do reaktoru pyrolýzy ze spalované fluidizované vrstvy, způsobuje rychlé vysušení a pyrolýzu aplikovaného materiálu a migraci fluidizo vaně vrstvy materiálu z horní části do spodní části přes šachtovou pec. Z důvodu zajištění dopravy šachtovou pecí je možné poskytnou pevné vybavení, šnekový dopravník nebo míchadlo, a to v souladu s dosavadním stavem techniky. Reaktor pyrolýzy může být rovněž konstruován jako rotační reaktor, u kterého se dosahuje dobrého promíchání aplikovaného materiálu a horké fluidizované vrstvy materiálu a současně i spolehlivé dopravy. Pára unikající z aplikovaného materiálu během vysoušení a spolu s ní i pyrolýzované plyny, opouští reaktor pyrolýzy a vstupují do další reakční zóny. Směs zbývajících tuhých uhlíkatých zbytků a materiál fluidizované vrstvy jsou společně transportovány do spalovacího zařízení fluidizované vrstvy, přitom se mohou použít pro transport použít obvyklé prvky například šroubové dopravníky nebo rohatka apod. U zařízení podle tohoto vynálezu se dává přednost šroubovému dopravníku.

Vlivem skutečnosti, že pyrolýza se přednostně realizuje v šachtové peci, je možné dodávku fluidizačního média, potřebného pro fluidizovanou vrstvu pyrolýzy, vynechat. Takto existuje možnost realizace pyrolýzy zcela bez dodávky plynu, na rozdíl od pyrolýzy

-49 9 9 · * · • · · · · · «9 999 fluidizované vrstvy, do které se musí pro fluidizaci dodat alespoň minimální množství plynu, aby se dodalo jakékoliv požadované malé množství například dceřinného plynu, nebo ztužující látky, například páry, kyslíku či vzduchu. Tímto způsobem existuje možnost dodat plyn, nebo ztužující látku, do reaktoru pyrolýzy jako technický způsob adaptace pro příslušný aplikační materiál. Podle způsobu tohoto vynálezu, se pyrolýza přednostně realizuje v reaktoru pyrolýzy bez přítomnosti vzduchu nebo plynu. Jiná výhoda realizace pyrolýzy v odděleném výrobním stupni je dána efektem drcení, ke kterému dochází během pyrolýzy, a který umožňuje použít hrubší úlomkový materiál, než jaký se běžně používá v reaktoru s fluidizovanou vrstvou, a to vlivem nedokonalého spalování odplynování. Alternativně existuje možnost vložit do zařízení drtič, například válcový drtič, a to do spalovacího zařízení fluidizované vrstvy před dopravní zařízení pro pevné uhlíkaté pyrolýzované zbytky a fluidizovanou vrstvu materiálu, přičemž požadavky na velikost částic aplikovaného materiálu lze dále omezovat. Použitá energie pro drcení pyrolýzo váného koksuje zde podstatně nižší, než je tomu při drcení biomasy, například dřeva.

Uhlíkaté tuhé pyrolýzované zbytky se zpopelňují vzduchem ve fluidizační vrstvě, přitom samy se stávají materiálem fluidizační vrstvy ve formě popela, přitom vlivem uvolňování energie dále zahřívají materiál již přítomné fluidizované vrstvy. Spalovací zařízení fluidizované vrstvy je konstruováno a ovládáno v souladu s úrovní znalostí technologie fluidizované vrstvy. Postupné přidávání vzduchu může být výhodné, pokud jde o emise spalovacího zařízení fluidizované vrstvy. Spalovací reaktor je konstruován jako stacionární zařízení fluidizované vrstvy, to znamená, že množství plynu fluidizovaného média musí být dostatečné, aby přesáhlo minimální rychlost fluidizace tuhých látek, ale na druhé straně nesmí přesahovat rychlost výhodnou pro výnos. U výšky fluidizované vrstvy 2,5 až 3 m se požaduje pevné zařízení, které by zabránilo vytváření pulzující fluidizované vrstvy a s tím spojené pulzování tlaku. Materiál fluidizované vrstvy ohřátý během procedury spalování je nakonec opět dodáván do reaktoru pyrolýzy. Materiál fluidizované vrstvy sestává z popela, který zůstal po zpopelnění tuhých uhlíkatých zbytků. Jestliže ve spalovacím zařízení fluidizované vrstvy dochází k nedostatečnému spalování koksu, materiál fluidizované vrstvy, který je zaváděn do obvodu jako médium přenosu tepla, sestává z popela aplikovaného materiálu a nespálených uhlíkatých zbytků pyrolýzy. Pokud se pevné uhlíkaté zbytky organických látek a směsí organických látek dopravují do spalovacího zařízení fluidizované vrstvy rychle, a přitom mohou zahrnovat jen malou část materiálu, který se nedá zplynovat nebo zpopelnit, je možné dodatečně přidávat materiál, a to za účelem vytvoření fluidizované vrstvy. Další materiál se nemusí přidávat v případě, že aplikovaný materiál zahrnuje velké

-5* · · «·» · · · ·· ···· ·· ··· ·· ···· množství materiálu, který se nedá zplynovat nebo zpopelnit, a který je vhodný k vytvoření fluidizované vrstvy. Všechny žáruvzdorné materiály, například písek s průměrem zrn menším jak 1,5 mm, jsou vhodné pro použití jako přidané materiály k vytvoření fluidizované vrstvy. Odstranění materiálu horké fluidizované vrstvy a jeho doprava do reaktoru pyrolýzy, se přednostně realizuje pomocí jednoho nebo více přepadů, které se nachází u stěny reaktoru, nebo pronikají stěnou reaktoru do fluidizované vrstvy. Tento způsob má výhodu v tom, že jako doplněk k přepravě materiálu fluidizované vrstvy do reaktoru pyrolýzy je možné nastavit výšku fluidizované vrstvy ve spalovacím zařízení fluidizované vrstvy jednoduchým způsobem.Odstranění materiálu fluidizované vrstvy lze rovněž provést pomocí jiných známých dopravníků, například pomocí šroubového dopravníku, přitom náklady na tento způsob jsou ovšem vyšší.

Vynález je založen na myšlence strukturalizace způsobu na provozní stupně, které se snadněji realizují. Jednotlivé stupně mohou být navržené zcela ideálně a mohou přitom brát v úvahu konkrétní vlastnosti aplikovaného materiálu s přihlédnutím k požadované kvalitě dceřinného plynu, který se má získat.

Přehled obrázků na výkrese

Další výhody vynálezu jsou zřejmé z obrázků, na kterých jsou zobrazeny příklady provedení vynálezu.

Obr. 1 znázorňuje proudy hmoty a energie stupněm pyrolýzy, reakční zónou a spalovacím zařízením fluidizační vrstvy, a to způsobem podle tohoto vynálezu, obr.2 schematicky znázorňuje provedení způsobu podle tohoto vynálezu, obr.3 schematicky znázorňuje provedení zařízení podle tohoto vynálezu.

Příklady provedení vynálezu

Z obr. 1 je vidět, že aplikovaný materiál JO a materiál fluidizované vrstvy 35 je dodáván jako přenosové médium tepla do stupně pyrolýzy 1. Proud tepla transportovaný materiálem fluidizované vrstvy 35 vychází z teploty spalovacího zařízení fluidizované vrstvy, z podmínky a proudu hmoty materiálu fluidizované vrstvy 35 a z proudu aplikovaného matriálu JO a z požadované teploty pyrolýzy. Kromě toho se dodává ztužující látka 11 a proud tepla 34, který je přiváděný ze spalovacího zařízení fluidizované vrstvy 3. Zde ze stupně pyrolýzy i vystupuje pyrolýzovaný plyn 13, který je veden do reakční zóny 2, dále pyrolýzovaný plyn 15 vedený do spalovacího reaktoru (do spalovacího zařízení fluidizované

-6• · 9 9 · · 9 9 · »999 99 999 ·· 9··· vrstvy 3), směs materiálu fluidizované vrstvy a pevného uhlíkatého pyrolýzováného zbytku a rovněž proud ztrátového tepla 12.

Směs materiálu fluidizované vrstvy a pevného uhlíkatého pyrolýzovaného zbytku 14 se vede do spalovacího zařízení fluidizované vrstvy 3, a to společně s pyrolýzovaným plynem a vzduchem 31. Materiál fluidizované vrstvy 35 se zahřívá a po zpopelnění se vede zpět reaktoru pyrolýzy i. Spalovací zařízení fluidizované vrstvy 3 rovněž opouští odpadní plyn 37. Část tepla 36 z odpadního plynu se převádí do reakční zóny 2. Zde spalovací reaktor 3 rovněž opouští proud ztrátového tepla 33 a materiál fluidizované vrstvy 32. který se musí odstranit z důvodu možnosti regulace celkového pevného obsahu ve stacionární operaci

Pyrolýzovaný plyn 13 dodávaný do reakční zóny 2 je společně se ztužující látkou 21 přeměněn na dceřinný plyn 23, a to pomocí dodávaného tepla 36 za přítomnosti katalyzátoru. Dceřinný plyn 23 a proud ztrátového tepla nakonec odchází z reakční zóny 2.

Provedení

V následujícím příkladu je popsán příklad návrhu způsobu a konstrukce zařízení podle tohoto vynálezu. Způsob podle obr.2, kterému se dává přednost, a zařízení podle obr.3, kterému se rovněž dává přednost, slouží pro pyrolýzu a zplynování 900 kg dřeva za hodinu, Dřevo použité jako příklad sestává z 52,3 % hmotnosti z uhlíku, 5,9 % hmotnosti z vodíku a 41,8 % z kyslíku, a to s přihlédnutím ke směsi paliva bez vody a popela, kdy dále zahrnuje část popela o hodnotě 0,51 % hmotnosti, a to pokud jde o hrubý aplikovaný materiál..

Kalorický hodnota dřeva se rovná až H_u = 17,2 MJ/kg při stavu bez vody, kdy výkon tepelného zplynovače dosahuje hodnoty až 3,92 MW.

U provedení znázorněného na obr.2 způsobu zplynování dřeva, kterému se dává přednost, Se dřevo drtí a/nebo suší přípravném stupni 4, a to v závislosti na stavu aplikovaného matriálu před jeho zavedením do stupně pyrolýzy 1. Dřevo má po přípravném stupni 4 obsah vody 8,9 % hmotnosti.

Pyrolýza probíhá při teplotě 580 °C. Materiál fluidizované vrstvy 35 zavedený do reaktoru pyrolýzy 1 dosahuje teploty 900 °C, takže je nutné dodat 1,1 násobné množství materiálu fluidizované vrstvy, to znamená 3,7 t/h, které musí cirkulovat za účelem ohřevu aplikovaného materiálu na teplotu pyrolytické reakce, která činí 580°C. Po pyrolýze dřeva zde nakonec zůstává 20,3 % hmotnosti (pokud jde o palivo, hrubé) pevného pyrolýzovaného zbytku s kalorickou hodnotou H_u = 30 MJ/kg. Zbývající produkty ze sušení a pyrolýzy opouští reaktor pyrolýzy 1 ve formě plynu 13 a vstupují reakční zóny 2. Směs pevného pyrolýzovaného zbytku a materiálu pyrolýzované vrstvy 14 se zavádí do spalovacího zařízení φ · *» ·* · · · · · « · « « · « · · · » · ♦ ·· · · · · · · * fluidizované vrstvy 3., kde se spaluje za přítomnosti vzduchu 31. Tepelný obsah proudu, který se zavádí do spalovacího zařízení fluidizační vrstvy společně s tuhým pyrolýzovaným zbytkem, dosahuje hodnoty 1,52 MW. U uvedeného příkladu zůstává přebytek výkonu, připojeného k větrací trubce proudu plynu 37, ve spalovacím zařízení fluidizované vrstvy 3, a to po odstranění ztrátového tepla 33 odstraněného materiálu fluidizované vrstvy 32 materiálu fluidizované vrstvy 35 a množství energie 36 převedené do reakční zóny 2. Z tohoto důvodu se generuje proud přehřáté páry s proudem vody 70 podrobené úpravě 7, kdy se přitom bere v úvahu efektivnost spalin v prvku přenosu tepla 8. Jestliže je proud páry 21, který je dodáván do reakční zóny 2, odebrán z proudu přehřáté páry generovaného v 8, zůstává proudu přehřáté páry 71 výkon 0,45 MW, což odpovídá uvolněnému napětí turbínou 9.

Během dodávky ztužující látky ve formě páry 21 jsou pyrolýzované plyny 13 vedeny do reakční zóny 2_sestávající z prvku přenášejícího teplo a vybaveného katalyzátorem sloužícímu ke krakování dehtu. Energie potřebná k reakci pyrolýzovaného plynu 13 s parou 21 je emitovaná do prvku přenášejícího teplo 2, a to prostřednictvím větrací trubky horkého proudu plynu 36 ze spalovacího zařízení fluidizované vrstvy 3, kde probíhá reakce při 850°C až 900°C, a to v závislosti na řízení operace spalovacího zařízení fluidizované vrstvy 3. Do ztužující látky páry 21 je možné přimíchat vzduch nebo kyslík, a to z důvodu dalšího zvýšení teploty částečným zpopelněním pyrolýzovaného plynu. Získaný dceřinný plyn 23 má kalorickou hodnotu 9,87 MJ/M³ (Vn ) a tvoří ho následující složky: 48,7 % objemu H₂ ;

36.1 % objemu CO; 0,1 % objemu CH4 ; 6,1 % objemu CO₂ ; 9 % objemu H₂ O. Dceřinný plyn 23 se následně zbavuje prachu, je uhašen v přípravném stupni 5. Efektivnost studeného plynu, kterou je chemická energie aplikovaného materiálu, pokud jde o obsah chemické energie dceřinného plynu, dosahuje hodnoty až 80,8 %.

Obr. 3, jako náčrt příkladu, znázorňuje provedení zařízení podle tohoto vynálezu, sloužícího pro pyrolýzu a odplynování. Dřevo 10 se dodá do reaktoru pyrolýzy 1 prostřednictvím plynotěsného zaváděcího zařízení, například hvězdicového kola znázorněného u tohoto příkladu. Sušení a pyrolýza aplikovaného materiálu se realizuje kontaktem s horkým materiálem fluidizované vrstvy 35 dodávaným přepadem ze spalovacího zařízení fluidizované vrstvy 3. Vyrobený pyrolýzovaný plyn 13 se vede do reakční zóny 2 se současným přidáváním páry 21, přitom je reakční zóna navržena pomocí příkladu, a to jako trubkový prvek přenášení tepla. Po přeměně pyrolýzovaného plynu 13 párou 21 se dceřinný plyn 23 chladí a čistí v přípravném stupni 5. Aby se zabránilo nechtěné výměně plynů mezi reaktorem pyrolýzy 1 a spalovacím zařízením fluidizované vrstvy X musí si větráky vedení dceřinného plynu 50 a kouřového vedení plynu 60 navzájem odpovídat. Jelikož je přepad «4 * · ·4 » · · ·· • · · 4 · «44 4 · ♦ ·

-8spalovacího zařízení fluidizační vrstvy 3_do reaktoru pyrolýzy 1 navržen tak, že je stále zaplněn materiálem fluidizační vrstvy 35, potom v kombinaci se zmíněnými větráky je výměně plynu mezi oběma reaktory zabráněno jednoduchým způsobem.K dopravě směsi pevného pyrolýzo váného zbytku a cirkulujícího materiálu fluidizované vrstvy Γ4 do spalovacího zařízení fluidizované vrstvy se používal šroub. Šroub musí být konstruován tak, aby ztráta tlaku dráhou šroubu vyplněné materiálem byla větší než ztráta přes fluidizovanou vrstvu, takže vzduch 31. dodávaný do spalovacího zařízení fluidizované vrstvy neproudí kolem reaktoru pyrolýzy. Proud páry 71, zbavený tlaku například cestou přes turbínu 9, je získán z proudu vody teplem proudu plynu větracím potrubím přes prvek přenosu tepla. Část proudu páry 21 lze využít jako páru 21 pro reakční zónu 2. Odpadní plyn 60 je odváděn do čističky spalin 6.

Seznam referenčních číslic:

1. reaktor pyrolýzy

10. aplikovaný matriál

11. ztužující látka

12. tepelná ztráta

13. pyrolýzo váný plyn

14. směs pevné pyrolýzo váného zbytku a materiálu fluidizované vrstvy

15. pyrolýzo váný plyn

2. reakční zóna

21. ztužující látka

22. tepelná ztráta 23 dceřinný plyn

3. spalování

31. vzduch

32. materiál fluidizované vrstvy

33. tepelná ztráta

34. proud tepla

35. materiál fluidizované vrstvy

36. proud tepla

37. spaliny odpadního plynu

4. stupeň předúpravy

5. čistění plynu

50. čištěný dceřinný plyn

-96. čistění spalin 60. odpadní plyn

7. úprava vody

70. voda

71. pára

8. prvek přenosu tepla

9. turbína.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Způsob pro pyrolýztu a odplynování organických látek nebo směsí organických látek, kde:

organické látky jsou zavedeny do reaktoru sušení a pyrolýzy /1/, ve kterém se organické látky dostávají do kontaktu s materiálem fluidizované vrstvy /35/ spalovacího zařízení íluidizované vrstvy /3/, nebo ve kterém se organické látky dostávají do kontaktu s materiálem fluidizované vrstvy /35/ a stěnou reaktoru spalovacího zařízení fluidizované vrstvy /3/, kde dochází k sušení a pyrolýze, kde jsou organické látky přeměněny sušením na páru a pyrolýzované výrobky /13/, přitom pyrolýzované výrobky sestávají z plynů, které obsahují kondenzovatelné látky a tuhý uhlíkatý zbytek, tuhý uhlíkatý zbytek nebo tuhý uhlíkatý zbytek a části páry a části pyrolýzovaných plynů s kondenzovatelnými látkami a rovněž materiál íluidizované vrstvy jsou vedeny zpět do spalovacího zařízení fluidizované vrstvy /3/, kde se uhlíkatý zbytek organické látky zpopelňuje, kde se materiál fluidizované vrstvy ohřívá a je opět veden do reaktoru pyrolýzy /1/, pára ze sušících a pyrolyzováných plynů /13/ je upravována kondenzovatelnými látkami v další reakční zóně /2/ tak, že se získá dceřinný plyn /23/ s vysokou kalorickou hodnotou, sušení a pyrolýza probíhá alespoň v jednom nebo více reaktorech pyrolýzy /1/, sušení a pyrolýza probíhá v jednom nebo více reaktorech pyrolýzy /1/, které sestávají ze dvou nebo více vířivých reaktorů, nebo ze dvou nebo více rotačních reaktorů a pohyblivých vířivých reaktorů, spalovací zařízení fluidizační vrstvy /3/, ve kterém se zpopelňují pyrolýzované zbytky, je ovládáno jako stacionární fluidizovaná vrstva, do pyrolyzo váných plynu /13/ se nedodává žádná ztužující látka, nebo se nepovinně může přidávat ztužující látka, například pára, kyslík nebo vzduch, nebo jejich směs,

- 11 • φ φ · φ φ · φ φ φφ • φ · · φ · · · φ φφ φ φφ ·ΦΦΦ φ φ φ φφ φφφφ φ · φ φ φ φφφ · · · · φ φ φφ φφφφ φφ φφφ ·* φφφφ pyrolýzované plyny /13/ se vedou do nepřímého výměníku tepla /2/, kde nepovinně reagují se ztužující látkou /21/, spaliny odpadních plynů /37/ nebo spaliny odpadních plynů a materiál fluidizované vrstvy spalovacího zařízení fluidizované vrstvy /3/ se dostávají do kontaktu s nepřímým výměníkem tepla /2/, takže jejich tepelný obsah se využívá k reakci pyrolýzovaných plynů /13/ se ztužující látkou /21/, materiál fluidizované vrstvy /3/ sestává pouze z popela organických látek, nebo z popela a nespálených uhlíkatých látek organických látek a dodatečně použitého fluidizovaného materiálu.
2. Způsob podle nároku 1,vyznačující se tím, že pyrolýza se realizuje při teplotě 450°C až 750°C.
3. Způsob podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že dceřinný plyn /323/ je veden zpět do reaktoru pyrolýzy /1/,
4. Způsob podle kteréhokoliv nároku 1 až 3, přičemž se do reaktoru pyrolýzy /1/ přidává ztužující látka /21/, například pára, kyslík nebo vzduch nebo jejich směs.
5. Způsob podle kteréhokoliv nároku laž 4, vyznačující se tím, že povrch reaktoru spalovacího zařízení fluidizované vrstvy /3/ má jakýkoliv uzavřený geometrický tvar, a to na straně reaktoru pyrolýzy /1/ a spalovacího zařízení fluidizační vrstvy /3/.
6. Způsob podle kteréhokoliv nároku laž 6, vyznačující se tím, že reakce pyrolýzovaných plynů /13/ se ztužující látkou /21/ probíhají při teplotách 800°C až 1050°C.
7. Způsob podle kteréhokoliv nároku laž 6, vyznačující se tím, že reakce pyrolýzovaných plynů /13/ se ztužující látkou /21/ probíhají za přítomnosti katalyzátoru.
8. Způsob podle kteréhokoliv nároku laž 7, vyznačující se tím, že reakce /13/ se ztužující látkou probíhá v tuhé vrstvě materiálu katalyzátoru.

-12φφ ·· ► · * <

k · i
9. Způsob podle kteréhokoliv nároku laž 8, vyznačující se tím, že reakce pyrolyzováných plynů /13/ se ztužující látkou /21/ probíhají ve fluidizované vrstvě materiálu katalyzátoru.
10. Způsob podle kteréhokoliv nároku 1 až 9, v y z n a ě u j í c í se t í m , že reakce pyrolyzovaných plynů /13/ se ztužující látkou /21/ probíhají za přítomnosti katalyzátoru přidávaného do pyrolýzovaných plynů /13/ v unášeném proudu.
11. Zařízení pro realizaci způsobu pyrolýzy a zplynování organických látek a směsí organických látek, zvláště k realizaci způsobu podle jednoho nebo více z nároku 1 až 10, vyznačující se tím, že zahrnuje reaktor pyrolýzy /1/, spalování fluidizované vrstvy /3/ pro pyrolýzované zbytky, reakční zónu /2/ pro pyrolýzované plyny /13/ a cirkulaci materiálu fluidizované vrstvy mezi spalovacím zařízením fluidizované vrstvy /3/ a reaktorem pyrolýzy, přitom je charakteristické tím, že:

šachtový reaktor nebo rotační reaktor se žlabem aplikovaného materiálu a vstupem materiálu fluidizované vrstvy ze spalovacího zařízení fluidizované vrstvy /3/, je umístěný v blízkosti spalovacího zařízení fluidizované vrstvy, dále je charakteristické tím, že šachtový reaktor /1/ zahrnuje dopravník do spalovacího zařízení fluidizované vrstvy umístěný u spodního konce, dále tím, že spalovací zařízení /32/ zahrnuje přepad sloužící k dopravě materiálu fluidizované vrstvy do šachtového reaktoru /1/, a dále tím, že odpadní plyny /37/ spalovacího zařízení fluidizované vrstvy /3/ se mohou dodávat do prvku přepravy tepla /2/, který je připojený k šachtovému reaktoru /1/ pro pyrolýzované plyny /13/.
12. Zařízení podle nároku 11,vyznačuj ící se tím, že materiál fluidizované vrstvy lze ze spalovacího zařízení fluidizačm vrstvy /3/ odstranit, a to alespoň v jednom místě nebo v několika místech, a dále může být zaveden do reaktoru pyrolýzy.
13. Zařízení podle kteréhokoliv nároku 11 nebo 12, vyznačující se tím, že materiál fluidizované vrstvy lze odstranit ze spalovacího zařízení fluidizované vrstvy /3/ alespoň v jednom místě nebo v několika místech, a to pomocí jednoho nebo několika přepadů a může být zaveden do reaktoru pyrolýzy.

» »A AA • A A « ·

A AAA

- 13» A AAAA

AAA AA AAAA
14. Zařízení podle kteréhokoliv nároku 10 až 13, vyznačující se tím, že Lze přidat úlomkovité látky pro vytvoření fluidizované vrstvy.
15. Zařízení podle kteréhokoliv nároku 10 až 14, v y z n a č u j í c í se t í m , že složky aplikovaného materiálu, které nelze spálit, a které nelze zplynovat, mohou být použity k vytvoření fluidizované vrstvy.