CZ2004609A3 - Způsob dekontaminace dřeva, zejména dřevěných železničních pražců a dřevěných sloupů a zařízení k provádění způsobu - Google Patents

Abstract

Způsob dekontaminace dřeva, zejména železničních dřevěných pražců a dřevěných sloupů, při kterém se kontaminované dřevo zahřívá v atmosféře se sníženým obsahem kyslíku alespoň na teplotu, při které dochází k odpaření kontaminující látky a také k alespoň částečnému zuhelnatění dřeva, načež se odpařená kontaminující látka odvádí k dalšímu zpracování. Zařízení pro dekontaminaci dřeva a dřevěných výrobků obsahuje desorpční komoru (1, 11), ke kteréje upraven přívod nosného plynu ajednakjeho odtah, kde v přívodu nosného plynuje uspořádán pohlcovač (5, 15) kyslíku, zatímco v odtahu nosného plynuje uspořádána vývěva (3,13) a zařízení pro odstranění kontaminující látky

Description

Způsob dekontaminace dřevaj zejména dřevěných železničních pražců a dřevěných sloupů^, a zařízení k provádění tohoto způsobu

Oblast technického řešení

Vynález pojednává o způsobu dekontaminace dřeva, zejména dřevěných železničních pražců a dřevěných sloupů, ale i dalších kontaminovaných dřevěných výrobků, tepelným odstraňováním kontaminujících látek, Vynález pak zejména pojednává o způsobu dekontaminace dřeva ošetřeného impregnací, obsahující polyaromatické uhlovodíky. Odstraňovanými kontaminujícími látkami mohou být ale i polychlorované bifenyly, aromatické i alifatické uhlovodíky, některé anorganicky vázané těžké kovy a další.

Dosavadní stav techniky

V minulém století se velmi často používaly k impregnaci dřeva proti vlhkosti a pro zajištění jeho odolnosti vůči hnilobě impregnace, které obsahují, jak se později zjistilo, karcinogenní polyaromatické uhlovodíky, které vykazují vysokou ekotoxicitu, tzn. jsou při běžné likvidaci velice škodlivé pro životní prostředí. Těmito impregnacemi se napouštěly železniční pražce, dřevěné sloupy telefonních a elektrických rozvodů a mnohé další dřevěné výrobky. Dnes, kdy dochází k výměně takto ošetřených výrobků za nové, se hromadí dřevěné pražce, dřevěné sloupy na skládkách vpodstatě po celém světě. Zejména v případě dřevěných železničních pražců, kterých je při modernizacích železničních tratí vyměňováno velké množství, se jedná o velmi závažný problém. Navíc v případě jejich skladování, kdy je v jedné lokalitě shromážděno např. několik tisíc pražců, se může jednat o závažné zatížení životního prostředí.

V současné době v zásadě neexistuje způsob, který by umožňoval bezproblémovou likvidaci takto impregnovaného dřeva. Dřevo, které je samo o sobě dobře spalitelné, není možné po napuštění impregnacemi, obsahujícími ekotoxické látky, běžně spalovat. Při běžném spalování se z impregnace dřeva uvolňují polyaromatické uhlovodíky a vytváří se i dioxiny. Polyaromatické uhlovodíky se při spalování uvolňují v množství, které je přímo úměrné kvalitě spalovacího procesu. Spalování impregnovaného dřeva je tedy možné jedině tt* · · · ··· • · ···· · · · · • ·· · · · · · · · · • · · · · · · • · ·· ·· · · · ·· ·

-2ve spalovnách, vybavených příslušným čistícím zařízením pro odstraňování ekotoxických látek ze spalin. Spalování dřevěných výrobků, jako jsou pražce, sloupy atd., v takovýchto spalovnách však vyžaduje předchozí úpravu dřeva, jako je rozřezání nebo rozdrcení na malé a snadno spalitelné kusy. V důsledku toho je spalování ekotoxickými impregnacemi ošetřených dřevěných výrobků finančně velmi náročné a v zásadě se jejich likvidace nijak neřeší.

Podstata vynálezu

Podle tohoto vynálezu je předložen způsob dekontaminace kontaminovaného dřeva, zejména dřevěných železničních pražců a dřevěných sloupů, např. telefonního vedení a dalších dřevěných produktů, nadále vše bude již nazýváno pouze dřevo, při kterém se dřevo zahřívá v atmosféře se sníženým obsahem kyslíku alespoň na teplotu, při které dochází k odpaření kontaminující látky a také k alespoň částečnému zuhelnatění dřeva, načež se odpařená kontaminující látka odvádí k dalšímu zpracování. Samozřejmě že nejvýhodnější je zahřívám v atmosféře zbavené kyslíku, přičemž za postačující se bere obsah kyslíku do 12% objemových, výhodněji do 8%, ještě výhodněji do 5%.

Dřevo se při provádění způsobu dekontaminace podle vynálezu výhodně zahřívá na teplotu v rozmezí 250 až 500°C, tím se rozumí samozřejmě teplota přibližně v tomto rozmezí, při které se odpařují kontaminující látky a vzhledem k nízkému obsahu kyslíku nebo výhodněji úplné nepřítomnosti kyslíku dřevo při této teplotě zuhelnatí a přemění se na dřevěné uhlí za vzniku karbonizačního plynu.

Podle jednoho výhodného provedení způsobu dekontaminace dřeva podle vynálezu se dekontaminace dřeva provádí tak, že se dřevo vloží do desorpční komory, tj. uzavřeného prostoru s možností nepřímého zahřívání dřeva, do které se přivádí vzduch, ve kterém se sníží obsah kyslíku pro vytvoření nosného plynu, dřevo se zahřeje na teplotu při které dochází k odstranění kontaminující látky a také k uhelnatění dřeva, odpařená kontaminující látka a plyny vzniklé při uhelnatění dřeva se spolu s nosným plynem odvádějí a následně z něj odstraní. Výhodně se ze vzduchu vytvoří nosný plyn s obsahem kyslíku nejvýše 8%, výhodněji nejvýše 5% objemových pro vytvoření plynu, ve kterém dochází k uhelnatění dřeva.

♦ ·· ······ · · · ·· · · · · · ···

9 9 9 9 9 9 9 9 9 9

9199 0999 9991

1 9 9 9 9 9 9

199 9919 99 999 99 1

-3 Podle dalšího výhodného provedení způsobu podle vynálezu se nosný plyn po odstranění přítomné kontaminující látky a plynů, vzniklých při uhelnatění dřeva, přivádí zpět do desorpční komory pro vytvoření jeho cirkulace.

Podle ještě dalšího výhodného provedení způsobu se v desorpční komoře sníží tlak nosného plynu, pro snížení teploty při které dochází k odpařování kontaminující látky a k uhelnatění dřeva. Snížení tlaku v desorpční komoře a vytvoření nosného plynu se podle jednoho výhodného provedení provádí odčerpáním vzduchu před zahájením zahřívání dřeva a/nebo v jeho průběhu., načež se ze zbylého vzduchu odstraní kyslík pro vytvoření atmosféry zbavené kyslíku a nosného plynu. Důležité je, aby se kyslík ze vzduchu redukoval nebo úplně odstranil před dosažením zápalné teploty dřeva, aby nedošlo kjeho shoření.

Podle výhodného provedení způsobu se plyny, vzniklé při zahřátí dřeva, odvádějí do kondenzátorů, kde se zkapalní odpařené kontaminující látky a některé složky plynů, vzniklé při zuhelnatění dřeva. Nosný plyn se vede do suchého filtru, kde se zachycují recirkuluje zpět do termální desorpční jednotky. Kondenzací a následným čištěním v suchém filtru, obsahujícím se tedy zlikvidují jak odpařené kontaminující Následně se provádí likvidace zkapalněných polyaromatických uhlovodíků a oddělení čisté vody z těchto zkapalněných složek.

Podle jiného výhodného provedení způsobu podle vynálezu se plyny, vzniklé při zahřátí dřeva, zahřejí na teplotu alespoň 800C, výhodněji ÍOOOC a ještě výhodněji alespoň l200°C. To se provádí odváděním plynů do spalovacího zařízení. Zvláště výhodné je, když se plyny zavádějí pod vrstvu žhnoucího dřevěného uhlí pro dosažení teploty spalování nad l200°C, výhodněji nad l400°C, čímž dojde ke spálení polyaromatických uhlovodíků. Výhodné je, když se teplem vzniklých spalin vyrábí pára, která se dále technologicky využívá.

Zařízení k provádění způsobu využívá zahřátí kontaminovaného materiálu v desorpční komoře alespoň na teplotu, při které nastane odpařování kontaminující látky nebo látek, které se potom vedou v proudu nosného plynu do zařízení na odstranění kontaminující látky. Tímto zařízením je podle jednoho výhodného provedení kondenzační člen a suchý filtr, ve kterých se kontaminující látka nebo látky nejprve zkapalní a nosný plyn se potom čistí a vrací zpět.

· · 9999·· ·9 9

9 9 9 9 9 99» · 9 9999 9 999

9 99 9 999 9999

99 9999

9999999 99 999 99 9

-4Zařízení pro dekontaminaci dřeva obsahuje desorpční komoru, ke které je upraven jednak přívod nosného plynu a jednak jeho odtah, kde v přívodu nosného vzduchu je uspořádán pohlcovač kyslíku, zatímco v odtahu nosného plynu je uspořádána vývěva a zařízení pro odstranění kontaminující látky. Podle jednoho výhodného provedení zařízení podle vynálezu zařízení pro odstranění kontaminující látky sestává z kondenzačního členu a ze suchého filtru. Podle dalšího výhodného provedení zařízení podle vynálezu zařízení pro odstranění kontaminující látky sestává z termálního reaktoru. Zvláště výhodně je termálním reaktorem pec s vrstvou dřevěného uhlí, která je upravena pro průchod nosného plynu s kontaminujícími látkami.

Podle dalšího výhodného provedení zařízení pro provádění způsobu podle vynálezu obsahuje suchý filtr směs oxidu vápenatého CaO a aktivního uhlí, obalenou filtrační látkou.

Podle ještě dalšího výhodného provedení způsobu dekontaminace dřeva podle vynálezu se mezi pohlcovačem kyslíku a před vstupem cirkulovaného plynu do termální dekontaminační jednotky do něj přivádí oxid uhličitý CO2. Podle tohoto výhodného provedení se do recirkulačního potrubí před jeho zaústěním do desorpční komory přivede oxid uhličitý, takže nosný plyn je tvořen směsí zbylého vzduchu, ze kterého byl odstraněn kyslík, s vyšším procentuálním podílem oxidu uhličitého, než tomu je u normálního vzduchu, tj. více než 3 procenta. Výhodou tohoto provedení je, že pokud by vlivem podtlaku někde do zařízení při provozu vnikl vzduch, nosný plyn tvořený popsanou směsí by v důsledku přítomnosti CO2 a jeho specifické hmotnosti vytlačil kyslík nad zpracovávané dřevo, takže by nemohlo dojít k jeho spalování, pokud by do systému vniklo příliš mnoho vzduchu, např. v důsledku nějaké poruchy.

Výhody provádění způsobu dekontaminace dřeva nebo dřevěných výrobků, zejména pražců podle tohoto vynálezu jsou následující:

1) Při provádění způsobu dekontaminace dřeva se zahřátím na teplotu, při které dochází k odpařování kontaminující látky nebo látek, se snadno, ale bezpečně zabrání úniku jedovatých nebo jinak škodlivých látek do okolního prostředí.

• · · ····«· φφφ ·· · · · « « · · « • · · φ · · · φ · · · φ · · · · · · · Φ··Φ φφ φφ φ φ φ · • ΦΦ Φ··· ΦΦ ··· 44 4

- 5 2) Vzhledem ktomu, že při dekontaminaci dřeva není přítomen kyslík nedochází při dekontaminací kjeho spalování.

3) Po skončení dekontaminace se dřevo přemění na kvalitní dřevěné uhlí.

4) Vzhledem k jednoduchosti prováděného způsobu odstraňování škodlivých látek i souvisejícího zařízení pro odstraňování kontaminujících látek podle technického řešení, kdy není zapotřebí žádné zařízení na doplňování inertního plynu, je provoz zařízení levnější.

5) U způsobu s dodatečným spalováním je možné využít vzniklé teplo např. k výrobě páry a tuje možné dále využívat. Navíc je možné zbytkové teplo odcházejících vyčištěných spalin použít k zahřívání dřeva v termální dekontaminační jednotce.

Přehled obrázků na výkresech

Způsob dekontaminace dřeva a dřevěných výrobků, zejména železničních pražců, bude snadněji pochopitelný z následujících příkladů provedení podle vynálezu, které jsou znázorněny na připojených obrázcích, na kterých obr. 1 představuje první variantu způsobu dekontaminace dřeva, obsahující uzavřenou podtlakovou desorpční komoru.

2. Na obr. 2 je představena druhá varianta způsobu, používající otevřený systém desorpční komory, u kterého je za výstupem plynů z desorpční komory uspořádán termální reaktor, kterým je v tomto provedení pec s vrstvou žhavého dřevěného uhlí, přes které se odváděné plyny ženou.

Příklady provedení vynálezu

Způsob provádění dekontaminace dřeva podle tohoto vynálezu bude zřejmý z následujícího popisu. Termínem „dřevo“ se pro účely tohoto vynálezu nazývají jakékoliv kontaminované dřevěné výrobky, zejména pak dřevěné železniční pražce a sloupy. Je φ φ φ φ Φφφ • φ · φ φ φ

φφφ φφ φ samozřejmé, že tento termín zahrnuje i kontaminované stromy nebo kontaminované zpracované surové dřevo.

V prvním příkladu provedení vynálezu budou jako dřevo dekontaminovány dřevěné železniční pražce, napuštěné impregnací, obsahující polyaromatické uhlovodíky. Impregnace obsahující polyaromatické uhlovodíky byly používány zejména v minulém století. Dekontaminace pražců se podle tohoto provedení provádí v desorpční komoře. Desorpční komora je zařízení, které umožňuje zahřátí dřeva bez kontaktu s přímým ohněm. Po vložení dřevěných pražců do desorpční komory se v ní sníží alespoň částečně tlak vzduchu a odstraní se z něj kyslík. Buď po odstranění kyslíku ze vzduchu nebo již v průběhu odstraňování se začne vnitřní prostor desorpční komory s vloženými pražci zahřívat. Teplota se postupně zvyšuje až na úroveň, při které začne docházet k odpařování kontaminujících látek ze dřeva. Vzhledem k charakteristice dřeva je tato teplota v podstatě stejná nebo velmi blízká teplotě, při které začne docházet k uhelnatění dřeva. Záleží samozřejmě na druhu použitého dřeva a konkrétních přítomných kontaminujících látkách. Pro účely této přihlášky se však teplotou, při které dochází k odpařování kontaminujících látek rozumí i teplota, při které dochází k uhelnatění dřeva. V konkrétních případech bude nutné zvolit pro dekontaminaci takovou teplotu, aby při ní bylo zajištěno jak odpařování kontaminujících látek, tak i uhelnatění zpracovávaného dřeva.

Při dosažení této teploty je důležité, aby byl ze vzduchu přítomného v desorpční komoře co nejvíce redukován nebo lépe úplně odstraněn kyslík. Za postačující se bere hodnota zůstatkového kyslíku nejvýše 12 %, výhodněji nejvýše 8% a ještě výhodněji nejvýše 5%. Čím menší je obsah kyslíku, tím je množství zuhelnatělého dřeva větší. Přítomnost kyslíku má totiž za následek to, že určitá část dřeva shoří, namísto aby zuhelnatěla. Pro některé účely však může být postačující i to, že dojde ke shoření určité části dekontaminovávaného dřeva.

Po dosažení teploty, při které se z dřeva začne odpařovat nežádoucí kontaminující látka, případně látky, se tato teplota udržuje po předem stanovenou dobu. Přesné stanovení této doby není předmětem tohoto vynálezu a bude se opět lišit podle druhu zpracovávaného dřeva, případně jeho velikosti, tj. průměru jednotlivých kusů, délky atd., a na typu a množství obsažené kontaminující látky. V zásadě se dá ale brát za postačující doba od několika hodin φ φφφ φ φφφφ φφφ φφ φ •φ φφφφ φφ φ φ φ

• φ

φ φφ φφ • φφφ φ « φ « φφ φφφ

-7až po několik desítek hodin. Po úplném zuhelnatění dřeva v desorpční komoře jsou všechny původně přítomné kontaminující látky odstraněny a je tedy možné proces zahřívání ukončit.

Vzniklé páry se z desorpční komory odvádějí a odpařené škodlivé látky se následně likvidují.

Na obr. 1 je zjednodušeně znázorněno zařízení vhodné k provádění způsobu dekontaminace dřeva podle vynálezu. V podstatě toto zařízení sestává z desorpční komory i, která je v tomto provedení podtlaková, recirkulačního potrubí 2, které je oběma svými konci napojeno na desorpční komoru 1, z vývěvy 3, která je v tomto provedení uspořádána v recirkulačním potrubí 2. Recirkulační potrubí 2 je dále opatřeno rozdělovačem 4 , kterým může být třícestný ventil, dva dvoucestné ventily nebo jiný prostředek, který umožňuje podle potřeby odpouštět vzduch z recirkulačního potrubí 2 do vzduchu a také provádět recirkulaci zbylého nosného plynu zpět do desorpční komory 1. Je samozřejmé, že celá konstrukce zařízení musí být vzduchotěsná a musí být schopna vydržet nízký tlak, který po v systému zůstane po odčerpání vzduchu. Po zahřátí tlak v systému sice opět stoupne, v některých případech až k atmosférickému tlaku, přesto je zařízení zkonstruováno na nejnižší tlak, který je v systému dosažen. Zařízení dále obsahuje zařízení pro odstranění kontaminující látky. Tím je v tomto provedení kondenzační člen 6 a suchý filtr 7, uspořádané v recirkulačním potrubí 2 za desorpční komorou 1. Před vstupem recirkulačního potrubí 2 do desorpční komory ije uspořádán pohlcovač 5 kyslíku. Zařízení dále obsahuje škrtící ventil 10, který je zde zařazen mezi pohlcovač 5 kyslíku a desorpční komoru L

Na obr. 1 je rozdělovač 4 tvořen dvěma dvoucestnými ventily, kde každý bude uspořádaný v příslušném potrubí za místem rozbočení. Desorpční komora 1 je zařízení, které umožňuje zahřátí kontaminovaného dřeva bez kontaktu s přímým ohněm a je výhodně opatřena hořáky pro nepřímý ohřev dekontaminovaného materiálu, které nejsou na obr. 1 zobrazeny a které nepřímo zahřívají kontaminované dřevo. Je velmi výhodné, jsou-li desorpční komora 1 a alespoň část recirkulační potrubí 2 tepelně izolované, čímž se sníží tepelné ztráty a zvýší se účinnost celého zařízení. Ohřev však může být prováděn jakýmkoliv jiným vhodným způsobem, běžně používaným, např. pomocí elektrické energie atd. Důležité je, aby ohřev dekontaminovaného materiálu byl prováděn s vyloučením přímého plamene. Po odstranění kyslíku ze vzduchu, čímž vznikne nosný plyn, v zařízení na dekontaminaci dřeva a po dosažení teploty, při které se začnou odpařovat kontaminující látky, se zahájí vlastní proces ·· 9 • · · • ·· ·· ·· ·«««

• · · · · · ·

4 9 4 dekontaminace. Kontaminující látky se v důsledku dosažené teploty odpařují a mísí se s nosným plynem. Současně se začne vyvíjet tzv. karbonizační plyn, který doprovází uhelnatění dřeva. Nosný plyn smíšený s karbonizačním plynem a odpařenými kontaminujícími složkami je hnán vývěvou a prochází nejprve přes kondenzační člen 6, ve kterém zkondenzují zkapalnitelné kontaminující složky i zkapalnitelné složky karbonizačního plynu, a následně zbylý plyn postupuje do suchého filtru 7. Příkladem zkapalnitelných složek jsou některé organické látky, zejména polyaromatické uhlovodíky, polychlorované bifenyly a aromatické uhlovodíky, a voda, ve které se případně pohltí chlorovodík, amoniak NH₃, kysličník siřičitý SO₂. Kondenzační člen 6 může být běžný chladič, používaný pro chlazení par v plynech. Suchý filtr 7 je výhodně vytvořen ze směsi oxidu vápenatého a aktivního uhlí, s výhodou v poměru 90:10, která je uzavřena do tkaninového obalu. Obal zároveň může fungovat jako filtr prachových částic. Zvláště výhodně suchý filtr obsahuje látku s obchodním názvem Sorbalit, vyráběnou firmou Lhoist, což je sorbční látka obsahující oxid vápenatý. Příkladem látek, absorbovaných v suchém filtru, jsou kyselé složky karbonizačního plynu, kyselina octová, chlorovodík, dále pak oxid siřičitý a oxid uhličitý a další kyselé látky. Obsah aktivního uhlí v sorbalitu zajišťuje absorpci zbylých organických látek v nosném plynu.

Zařízení podle vynálezu obsahuje pohlcovač 5 kyslíku, který je v provedení na obr. 1 uspořádán v recirkulačním potrubí 2 za vývěvou 3. Umístění pohlcovače 5 kyslíku však může být i jinde, např. může být i přímo uspořádán v podtlakové desorpční komoře E Pohlcovačem 5 kyslíku může být např. molekulové síto z materiálu nepropouštějícího molekuly kyslíku nebo jakékoliv jiné zařízení nebo materiál se schopností pohlcovat nebo redukovat kyslík. Provedení na obr. 1 rovněž obsahuje bezpečnostní plynojem 8, napojený na recirkulační potrubí 2_ za kondenzačním členem 6. Tento bezpečnostní plynojem 8 je určen pro případ nouze při náhlém zvýšení tlaku v systému, např. při havárii atp., aby nebylo nutné v takové situaci odpouštět nosný plyn do ovzduší. Bezpečnostní plynojem 8 může být podle jednoho výhodného provedení proveden jako balón s objemem cca. 11 m³, vyrobený z nepropustného materiálu, např. z vyztužené PE fólie.

Způsob dekontaminace dřeva a zařízení pro dekontaminaci dřeva podle tohoto vynálezu se provádí tak, že se do desorpční komory 1 vloží dřevo, v tomto případě dřevěné pražce, celý • 4 4 444444 4 4 4 • 4 · 4 444 444 • · 4 444· 4 444 • 4444 4444 4444 • 4 44 4444

444 4444 44 444 44 4

-9systém se hermeticky uzavře a začne se z něj odčerpávat vzduch. Odčerpávání se v případě na obr. 1 provádí vývěvou 3 při otevřeném rozdělovači 4 pro odvod vzduchu ze systému. Vzhledem k tomu, že se odčerpává nezahřátý vzduch, není ještě nijak kontaminován látkami, obsaženými v kontaminovaném dřevu.

Po odčerpání vzduchu ze systému na potřebný tlak, výhodně na tlak nižší než je 66 kPa, ještě výhodněji na tlak cca. 50 kPa nebo dokonce i na tlak cca. 35 kPa, se přepne rozdělovač 4 na recirkulaci a zbylý vzduch začne proudit recirkulačním potrubím 2 zpět do desorpční komory i jako nosný plyn. Se spuštěním recirkulace se spustí odstraňování kyslíku z nosného plynu. Množství kyslíku v nosném plynu se může měřit např. kyslíkovou sondou, která není na obr. 1 vyobrazena. Zahřívání se může zahájit před zahájením pohlcování kyslíku, současně s ním nebo až po jeho skončení. To je dáno zejména typem použitého pohlcovače 5 kyslíku, protože některé systémy pohlcování kyslíku, např. za použití aktivní mědi, vyžadují pro reakci zvýšenou teplotu. Pokud je zahřívání zahájeno dříve, je důležité zajistit, aby nárůst teploty kontaminovaného materiálu do doby, než se odstraní kyslík ze zbylého vzduchu v systému nepřesáhl teplotu, při které by nastala nežádoucí reakce kyslíku s některou látkou nebo odpařování kontaminantů. Je vhodné aby při zahřívání byl stále spuštěna vývěva, které v tom případě slouží pro dopravu nosného plynu recirkulačním potrubím 2. Při recirkulaci nosného plynu dochází, jak již bylo popsáno, k pohlcování kyslíku v pohlcovači 5 kyslíku. V případě použití vhodného pohlcovače 5 je kyslík pohlcen velmi rychle, např. již během několika průchodů nosného plynu recirkulačním potrubím 2. Zde záleží zejména na dimenzování pohlcovače kyslíku. Je možné zajistit i ještě rychlejší pohlcení. Po pohlcení kyslíku se tedy ze vzduchu stane nosný plyn, který díky nepřítomnosti kyslíku nemůže způsobit hoření či žhnutí zpracovávaného dřeva ani při jeho zahřátí na zápalnou teplotu. V důsledku nepřítomnosti kyslíku bude docházet ke karbonizaci neboli uhelnatění dřeva, takže po skončení dekontaminace, která trvá řádově hodiny až desítky hodin, v závislosti na množství kontaminujících látek, jejich typu, velikosti zpracovávaného dřeva i druhu dřeva, bude dřevo, zbavené kontaminantů, přeměněno na dřevěné uhlí.

Vzhledem k tomu, že při nárůstu teploty z 20°C na 500°C vzroste objem vzduchu cca 2,6 krát, je zvláště výhodné snížit tlak v zařízení při odčerpávání vzduchu na začátku celé operace na takovou hodnotu, která zajistí, že po zahřátí dřeva a zbylého plynu v systému na •4 ···· « · · · ·

4 4 4

9 · ·· 944

9· 4

9 9 • 9 9 9

4 449

9 9

9

- 10pracovní teplotu nepřesáhne tlak v systému atmosférický tlak, výhodně aby byl nižší, takže zařízení nebude pracovat v přetlaku a zabrání se tak možnému úniku nežádoucích látek do okolí. Je samozřejmé, že by bylo možné zařízení provést jako utěsněné vůči přetlaku a provozovat jej např. v mírném přetlaku. Z tohoto zařízení však v případě vzniku netěsnosti budou škodlivé látky utíkat do ovzduší, i když na druhou stranu by zase při mírném přetlaku nehrozilo vniknutí vzduchu s kyslíkem. Bylo by také možné udržovat podtlak v průběhu dekontaminace odpouštěním přebytečného plynu. Přebytečný nosný plyn se může odpouštět do atmosféry nebo do doplňkového plynojemu 9. V případě odpouštění do atmosféry, je právě velmi výhodné řešení podle obr. 1, které má kondenzační člen 6 a suchý filtr 7 uspořádány před místem, kde se vzduch odpouští do atmosféry. Pokud by kondenzační člen 6 a suchý filtr 7 byly uspořádány až za tímto místem, bylo by nutné zajistit, aby odpouštěný nosný plyn neobsahoval škodlivé látky.

Spolu s nosným plynem tedy recirkulačním potrubím 2 proudí odpařené kontaminující látky proudí a uvolněné karbonizační plyny, až dorazí do kondenzačního členu 6 , který má plochy ochlazované vhodným chladícím médiem. Pro běžná použití je jako chladící médium možné použít vodu. V případě, že by bylo vhodné provádět vymražování nosného plynu a v něm obsažených kontaminujících látek, muselo by být použito chladící médium s teplotou tuhnutí pod bodem mrazu. V kondenzačním členu 6 tedy kontaminující látky, např. zmíněné polyaromatické uhlovodíky, zkondenzují a jsou odvedeny do vhodného jímače. Nosný plyn, ze kterého byly již odstraněny kontaminující látky, prochází přes suchý filtr 7, ve kterém se zachycují výše uvedené kyselé plyny a pachy, vzniklé při dekontaminaci dřeva, i prachové částice.

Po skončení dekontaminace dřeva a jeho přeměně na dřevěné uhlí je celý proces ukončen a je možné zahájit krok ochlazování. Ochlazování je možné urychlit například odstraněním tepelné izolace z desorpční komory l nebo také tím, že se bude chladit cirkulující nosný plyn. K chlazení se výhodně používá i kondenzační člen 6. Je doporučeno, aby při ochlazování nevnikl do zařízení vzduch s kyslíkem, který by mohl způsobit žhnutí dřevěného uhlí, pokud by jeho teplota byla stále vysoká, a tím by došlo kjeho úbytku, případně i k ohrožení životnosti zařízení.

• ·· »· ···· »· » ·· · · · « · · ·· • · ····· · · · « • · ·· · 9 4 9 4944

4 4 9 4 4 4 9

449 4494 44 944 44 4

- 11 Po ukončení ochlazování se přepne rozdělovač 4 a do zařízení se začne kontrolované vpouštět vzduch. Po vyrovnání tlaku v zařízení s tlakem okolí je možné desorpční komoru i otevřít a vyjmout zní dekontaminované dřevo, které se v průběhu jeho dekontaminace přeměnilo na velmi kvalitní dřevěné uhlí.

Jak již bylo uvedeno, zařízení z obr. 1 může být doplněno vpouštěním oxidu uhličitého CO2 do nosného plynu. Taková směs nosného plynu má vzhledem k vlastnostem CO₂ velké výhody. Zejména totiž vytěsní kyslík, který by do systému vnikl, protože CO₂ je specificky těžší. To je zajištěno např. tak, že před zaústěním recirkulačního potrubí 2 do desorpční komory i je upraven přívod oxidu uhličitého CO₂. Toto provedení má oproti provedení z obr. 1 výhodu zejména v tom, že v případě poruchy zařízení a vniknutí kyslíku až do desorpční komory 1 je zajištěno, že kyslík je vytlačen těžším oxidem uhličitým nad zpracovávaný materiál, takže ještě lépe zabraňuje tomu, aby nedošlo kjeho žhnutí nebo dokonce zapálení či výbuchu.

Podle dalšího příkladu provedení vynálezu se dekontaminace dřeva provádí v otevřeném systému, opět obsahujícím desorpční komoru 11, za kterou je uspořádána vývěva 13. Výstup z vývěvy 13 je napojen na tepelný reaktor 16, který zde zastává funkci zařízení pro odstranění látky a ve kterém dochází k likvidaci ekologicky škodlivých látek. V tepelném reaktoru se dosahuje teplota vyšší než 1200°C, výhodněji alespoň 1400°C, která zajistí spolehlivou likvidaci kontaminující látky. Dále zde shoří i karbonizační plyny. Příkladem tepelného reaktoru 16 je v daném případě pec se vstupem primárního a sekundárního vzduchu, což zajistí přebytek vzduchu při zpracování škodlivých látek a tím jejich přeměnu na neškodné plyny, jako oxid uhličitý, kyslík, dusík atd. Do desorpční komory 11 je zaústěno vstupní potrubí 14 se škrtícím ventilem 10, za kterým je uspořádaný pohlcovač 15 kyslíku. V provedení na obr. 2 je za výstupem z oxidačního reaktoru dále ještě uspořádán tepelný výměník 17 a ventilátor 18. Zařízení dále obsahuje plynojem pro pojmutí případného přebytku kontaminujících látek, které by nebylo v daném okamžiku možné zpracovat v tepelném reaktoru 16. Desorpční komora ii je v tomto provedení vytvořena jako podtlaková, tzn. je upravena pro práci v tlaku nižším, než atmosférickém. Důležité je poznamenat, že schopnost desorpční komory 11 pracovat v podtlaku a to ať již v prvním příkladě nebo v tomto není klíčová pro podstatu vynálezu. Je to pouze výhodné provedení, • ·« ·♦ ···· ·· *» 4··· · · · · · · • · · · ··· · * * · • · · · · ···· ··♦· ♦ » · * · · · · ··· ··«· ·· ··· ·· ·

- 12neboť díky sníženému tlaku, za kterého se dekontaminace provádí, umožňuje snížit teplotu odpařování kontaminující látky a tím podstatně snížit náklady na dekontaminaci.

Způsob dekontaminace dřeva se potom na tomto zařízení provádění následovně. Do desorpční komory 11 se vloží dřevo, určené k dekontaminaci a začne se zahřívat. Spustí se vývěva a začne se odsávat vzduch z desorpční komory jů . Ten je na vstupu škrcený škrtícím ventilem 10, čímž v desorpční komoře Π vzniká podtlak. Ze vstupujícího vzduchu se pohlcovačem 15 kyslíku odstraní kyslík, čímž vznikne inertní nosný plyn. Po dosažení dekontaminační teploty, platí zde stejné zásady, jako v prvním příkladu provedení, se začne odpařovat kontaminující látka, která se odvádí spolu s nosným plynem do tepelného reaktoru 16. Tepelným reaktorem je v tomto případě pec s vrstvou nadávkovaného žhnoucího dřevěného uhlí, do kterého se zespodu fouká nosný plyn s odpařenými kontaminujícími látkami i vzniklými karbonizačními plyny. V žhnoucím dřevěném uhlí se dosahuje teplota kolem 1500°C, což je teplota, která zajistí s dostatečnou rezervou likvidaci odpařených kontaminujících látek, protože k jejich ekologické likvidaci dochází již při teplotě kolem 1200°C, ale i nižší, cca. 800 až 1000°C v závislosti na typu látky. Je samozřejmě možné použít i jiný typ termálního reaktoru. Důležité je, aby se zajistila likvidace kontaminujících látek.

Spalování kontaminujících látek se provádí za velkého přebytku kyslíku, čímž se zajistí i částečné chlazení spalin. Vyrobené teplo se podle tohoto příkladu provedení využívá k vytápění desorpční komory. Nevyužité teplo se potom může používat např. k výrobě páry, na obr. 2 je přítomen výměník pro výrobu páry. Je však samozřejmě možné využít vyrobené teplo i k jiným účelům. Zbylé spaliny se odtahují ventilátorem do komína.

Vlastní provoz celého zařízení z obr. 2 se potom provádí následovně. Nejprve se do desorpční komory 11 zaveze dřevo, které má být dekontaminováno. Potom se najede tepelný reaktor 16 a vyrobeným teplem se začne vyhřívat desorpční komora. Spustí se vývěva 13, která začne přes škrtící ventil 10 a pohlcovač 15 kyslíku dopravovat přes desorpční komoru JJ. nosný plyn. Po dosažení teploty v desorpční komoře Π, která je potřebná pro zahájení dekontaminace dřeva, se začnou odpařovat kontaminující složky a současně začne uhelnatění dřeva, doprovázené vznikem karbonizačních plynů. Ty se spolu s nosným plynem přivádějí • · • ···

- 13 do termálního reaktoru, kde dochází v důsledku vysoké teploty k likvidaci nežádoucích složek. Po patřičné době, kdy dojde ke kompletnímu zuhelnatění dřeva, jsou odpařeny všechny kontaminující složky a proces dekontaminace se ukončí. Po vychladnutí je možné použít vzniklé dřevěné uhlí např. k vytápění termálního reaktoru.

Je samozřejmé, že mohou být vytvořeny různé dílčí úpravy tohoto vynálezu. Například může být do desorpční komory vpouštěn vhodný inertní plyn jako je např. dusík, oxid uhličitý. Tím se zajistí, aby nedocházelo k hoření dřeva. Je však možné provádět i celou řadu dalších dílčích úprav. Takovéto dílčí úpravy však nemění podstatu vynálezu, kterou je dekontaminace dřeva při jeho současném uhelnatění, a stále spadají do rozsahu jeho ochrany, která je omezena jen patentovými nároky.

Průmyslové použití

Vynález je použitelný všude tam, kde je zapotřebí dekontaminovat dřevo nebo jakékoliv dřevěné výrobky, kontaminované eko toxickými látkami, které znemožňují likvidaci kontaminovaného dřeva běžným spálením. Je zejména vhodné pro likvidaci starých dřevěných železničních pražců nebo telefonních a jiných sloupů, impregnovaných proti hnilobě látkami, obsahujícími polyaromatické uhlovodíky nebo např. kontaminované různými ropnými produkty.

Claims (14)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Způsob dekontaminace dřeva, zejména dřevěných železničních pražců a dřevěných sloupů, vyznačující se t í m, že se kontaminované dřevo zahřívá v atmosféře se sníženým obsahem kyslíku alespoň na teplotu, při které dochází k odpaření kontaminující látky a také k alespoň částečnému zuhelnatění dřeva, načež se odpařená kontaminující látka odvádí k dalšímu zpracování.
2. 2. Způsob dekontaminace dřeva podle nároku 1, vyznačující se tím, že kontaminované dřevo se zahřívá na teplotu v rozmezí 250 až 500°C, při které se odpařují kontaminující látky, a obsah kyslíku v atmosféře, obklopující kontaminované dřevo, se sníží alespoň na 12, výhodněji alespoň na 8% nebo ještě výhodněji alespoň na 5% objemových, takže dřevo se přemění na dřevěné uhlí za vzniku karbonizačního plynu.
3. 3. Způsob dekontaminace dřeva podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že se dřevo vloží do desorpční komory, do ní se přivádí vzduch, ve kterém se sníží nebo již snížil obsah kyslíku pro vytvoření nosného plynu, dřevo se zahřeje na teplotu při které dochází k odpaření kontaminující látky a také k uhelnatění dřeva, odpařená kontaminující látka a plyny vzniklé při uhelnatění dřeva se spolu s nosným plynem desorpční komory odvádějí a následně se z nosného plynu odstraní.
4. 4. Způsob dekontaminace dřeva a dřevěných výrobků podle nároku 3, vyznačující se t í m, že ze vzduchu se vytvoří nosný plyn s obsahem kyslíku menším než 5% objemových pro vytvoření plynu, ve kterém dochází k uhelnatění dřeva.
5. 5. Způsob dekontaminace dřeva a dřevěných výrobků podle nároku 3 nebo 4, vyznačující se tím, že se nosný plyn po odstranění přítomné kontaminující látky a plynů, vzniklých při uhelnatění dřeva, přivádí zpět do uzavíratelného prostoru pro vytvoření jeho recirkulace.
6. 6. Způsob dekontaminace dřeva a dřevěných výrobků podle kteréhokoliv z nároků 3 až 5, vyznačující se tím, že přítomná kontaminující látka a plyny, vzniklé při

   - 15 uhelnatění dřeva, se z nosného plynu odstraní kondenzací a následným průchodem nosného plynu přes suchý filtr, obsahující směs oxidu vápenatého a aktivního uhlí.
7. 7. Způsob dekontaminace dřeva a dřevěných výrobků podle kteréhokoliv z nároků 3 až 6, vyznačující se tím, že se nosný plyn spolu s kontaminující látkou a plyny, vzniklými při uhelnatění dřeva, zahřejí na teplotu alespoň 800°C, výhodněji alespoň 1200°C pro likvidaci kontaminující látky.
8. 8. Způsob dekontaminace dřeva a dřevěných výrobků podle nároku 7, vyznačující se t í m, že zahřátí nosného plynu na tuto teplotu se provede jeho průchodem přes rozžhavené dřevěné uhlí.
9. 9. Způsob dekontaminace dřeva a dřevěných výrobků podle kteréhokoliv z nároků 3 až 8, vyznačující se t í m, že v desorpční peci se sníží tlak nosného plynu pro snížení teploty, při které dochází k odpařování kontaminující látky i k uhelnatění dřeva.
10. 10. Zařízení pro dekontaminaci dřeva a dřevěných výrobků, vyznačující se tím, že obsahuje desorpční komoru (1,11), ke které je upraven jednak přívod nosného plynu a jednak jeho odtah, kde v přívodu nosného plynuje uspořádán pohlcovač (5,15) kyslíku, zatímco v odtahu nosného plynuje uspořádána vývěva (3,13) a zařízení pro odstranění kontaminující látky.
11. 11. Zařízení podle nároku 10, vyznačující se t í m, že zařízení pro odstranění kontaminující látky sestává z kondenzačního členu (6) a ze suchého filtru (7).
12. 12. Zařízení podle nároku 10, vyznačující se tím, že zařízení pro odstranění kontaminující látky sestává z termálního reaktoru (16).
13. 13. Zařízení podle nároku 12 v y z n a č uj í c í se t í m, že termálním reaktorem (16) je pec s vrstvou dřevěného uhlí, která je upravena pro průchod nosného plynu s kontaminujícími látkami.

    • · • · · · • · « · · · ·

    - 1614. Zařízení podle kteréhokoliv z nároků 10 až 13, vyznačující se t í m, že desorpční komora (1,11) je podtlaková a je na svém vstupu opatřena škrtícím ventilem (10).
14. 15. Zařízení podle kteréhokoliv z nároků 10 až 14, vyznačující pohlcovačem (5,15) kyslíku je molekulové síto.