CZ2013578A3

CZ2013578A3 - Reaktor pro pyrolýzu (termický rozklad) pevného sypkého organického odpadu, zejména čistírenských kalů a kalů z bioplynové stanice

Info

Publication number: CZ2013578A3
Application number: CZ2013-578A
Authority: CZ
Inventors: Ali Mehraliyev; Hamid Hasanov; Shahsultan Hasanov; Mahal Muradov; Asker Talibov; Shamil Mursalov; Vugar Aliyev
Original assignee: Az Eco Energy, Spol. S R.O.
Priority date: 2013-07-22
Filing date: 2013-07-22
Publication date: 2015-03-25
Also published as: EP2829801A1; PL2829801T3; PL2829801T4; EP2829801B8; CZ305015B6; WO2015010668A4; EP2829801B1; WO2015010668A1; PT2829801T

Abstract

Reaktor (1) pro pyrolýzu (termický rozklad) pevného sypkého organického odpadu, zejména čistírenských kalů a kalů z bioplynové stanice, v jehož vnitřním prostoru je vytvořen reakční prostor (320), kolem kterého je uspořádán vyhřívaný dutý plášť (32) reakčního prostoru (320), který je propojen se vstupem (30) teplonosného média do reaktoru (1) a s výstupem (34) teplonosného média z reaktoru (1) a který je oddělen od vnitřního prostoru reaktoru (1).

Description

Reaktor pro pyrolýzu (termický rozklad) pevného sypkého organického odpadu, zejména čistírenských kalů a kalů z bioplynové stanice

Oblast techniky

Vynález se týká reaktoru pro pyrolýzu (termický rozklad) pevného sypkého organického odpadu, zejména čistírenských kalů a kalů z bioplynové stanice.

Dosavadní stav techniky

Čistírenské kaly jsou produktem technologických procesů čištění odpadních vod v komunálních čističkách. Jedná se o heterogenní suspenze organických a anorganických látek, které mj. obsahují řadu mikroorganismů (bakterií, hub, plísní, kvasinek, apod.), některé vyšší organismy (prvoky, vířníky, hlístice, apod.) a také různé stopové prvky, vč. reziduí některých chemických 15 látek (léčiv, hormonů, pesticidů, povrchově aktivních látek, apod.).

Kaly z bioplynových stanic jsou pak produktem řízeného aerobního nebo anaerobního bakteriálního rozkladu organického odpadu a energetických plodin. Jedná se o pevný převážně organický materiál, který má vyšší pH (obvykle 7 až 8)₍ a kromě reziduí různých chemických látek obsahuje také 20 poměrně vysoké množství dusíku, fytopatogenní semena rostlinka přežívají v něm i některé mikroorganismy, jako např. původce rakoviny brambor (Synchytrium endobioticum), atd.

Díky svému složení tak představují tyto materiály nebezpečný organický odpad, který je vážným rizikem nejen pro životní prostředí, ale i pro zdraví lidí a 25 zvířat. Jen v ČR se přitom ročně produkuje více než 200 000 tun čistírenských kalů_za náklady na jejich skladování a manipulaci s nimi tvoří více než polovinu celkových nákladů na čištění odpadních vod. V současné době však neexistuje žádná univerzální metoda pro efektivní a současně ekologické využití či likvidaci těchto materiálů - jejich větší část se i přes výše uvedené využívá jako 30 organické hnojivo; menší část se spaluje, případně zplyňuje.

PV 2013-578 PS3914CZJ

22.7.204 3 16.5)2014 ·

Pro zplyňování těchto materiálů a také dalších typů biomasy byl v patentu RU 2393200 navržen reaktor pro pyrolýzu, který je založený na principu protiproudu, a u kterého se ke zplyňovanému materiálu přivádí proud teplonosného plynného média ohřátého spalováním technologického paliva ve 5 spodní části reaktoru. Nevýhodou tohoto řešení je, že díky konstrukci reaktoru dochází k míšení paroplynových produktů pyrolýzy s teplonosným plynným médiem, takže se paroplynové produkty pyrolýzy ředí a znečišťují, a v důsledku toho se snižují jejich energetické vlastnosti, resp. možnosti jejich dalšího využití (např. spalování).

Cílem vynálezu tak je navrhnout reaktor pro pyrolýzu pevných sypkých organických odpadů (POO), zejména čistírenských kalů z komunálních čističek odpadních vod a kalů z bioplynových stanic apod., který by odstranil nevýhody dosud známých reaktorů určených k tomuto nebo podobnému účelu, a současně byl ekonomicky výhodný a energeticky soběstačný.

Podstata vynálezu

Cíle vynálezu se dosáhne reaktorem pro pyrolýzu pevného sypkého organického odpadu, zejména čistírenských kalů a kalů z bioplynové stanice, v jehož vnitřním prostoru je vytvořen reakční prostor, kolem kterého je uspořádán vyhřívaný dutý plášť reakčního prostoru, který je propojen se vstupem teplonosného média do reaktoru a s výstupem teplonosného média z reaktoru, a který je uzavřen vůči vnitřnímu prostoru reaktoru, aby nedocházelo ke smíchání paroplynových produktů pyrolýzy s teplonosným médiem.

Pro zvýšení efektivity pyrolýzy je ve směru pohybu pevného sypkého 2$ organického odpadu ve vnitřním prostoru reaktoru za reakčním prostorem uspořádána spodní komora, která obsahuje alespoň jednu vyhřívanou šikmou a/nebo zaoblenou plochu přivrácenou alespoň částečně k výstupu pevného sypkého organického odpadu z reakčního prostoru/ a která je přímo propojená se vstupem teplonosného média do reaktoru a s výstupem teplonosného média 30 z reaktoru, případně je se vstupem teplonosného média do reaktoru a/nebo s výstupem teplonosného média z reaktoru propojena prostřednictvím dutého pláště reakčního prostoru. Tato komora je současně uzavřená vůči vnitřnímu

PV 2013-578 PS39Í 4CZ_1

22.7.2013 16.5.2014 ·

prostoru reaktoru, aby nedocházelo ke smíchání paroplynových produktů pyrolýzy s teplonosným médiem.

Vyhřívaná šikmá a/nebo zaoblená plocha spodní komory je s výhodou tvořená povrchem ve tvaru pláště kuželu, komolého kuželu nebo komolého

5- kuželu s šikmou horní podstavou.

Pro další zvýšení efektivity pyrolýzy je ve směru pohybu pevného sypkého organického odpadu ve vnitřním prostoru reaktoru před reakčním prostorem uspořádaná horní komora, která obsahuje alespoň jednu vyhřívanou šikmou a/nebo zaoblenou plochu přivrácenou alespoň částečně k přívodu j.Q pevného sypkého organického odpadu do vnitřního prostoru reaktoru, a která je přímo propojená s výstupem teplonosného média z reaktoru a se vstupem teplonosného média do reaktoru, případně je se vstupem teplonosného média do reaktoru a/nebo s výstupem teplonosného média z reaktoru propojena prostřednictvím dutého pláště reakčního prostoru a/nebo spodní komory. Tato komora je současně uzavřená vůči vnitřnímu prostoru reaktoru, aby nedocházelo ke smíchání paroplynových produktů pyrolýzy s teplonosným médiem.

Vyhřívaná šikmá a/nebo zaoblená plocha horní komory je s výhodou tvořená povrchem ve tvaru pláště kuželu, komolého kuželu nebo komolého 2.0 kuželu s šikmou horní podstavou.

V jiné variantě provedení reaktoru podle vynálezu je horní komora, která obsahuje alespoň jednu vyhřívanou šikmou a/nebo zaoblenou plochu přivrácenou alespoň částečně k přívodu pevného sypkého organického odpadu do vnitřního prostoru reaktoru, uložena alespoň částečně v reakčním prostoru 25 reaktoru. Její vyhřívaná šikmá a/nebo zaoblená plocha má s výhodou tvaru pláště kuželu, komolého kuželu nebo komolého kuželu s šikmou horní podstavou.

Takto umístěná horní komora přitom nemusí být propojena se vstupem,a tedy ani výstupem teplonosného média do reaktoru, a je vyhřívána nepřímo 3Q přenosem tepla z dutého pláště reakčního prostoru. Pro zlepšení účinnosti jejího ohřevu však může být s výstupem teplonosného média z reaktoru a se vstupem teplonosného média do reaktoru propojena a to buď přímo, nebo

PV 2013-578 PS39T4CZjl

22.7.2013 16.5.2014 ·

alespoň sjedním žních prostřednictvím dutého pláště reakčního prostoru a/nebo spodní komory. V takovém případě je nutné, aby byla horní komora uzavřená vůči vnitřnímu prostoru reaktoru, aby nedocházelo ke smíchání paroplynových produktů pyrolýzy s teplonosným médiem.

5, V tomto uspořádání je dále výhodné, pokud je kolem alespoň části výšky horní komory uspořádán usměrňovač pevného sypkého organického odpadu, u jehož výstupního konce je uložen rozrážeč proudu paroplynových produktů pyrolýzy, který brání vstupu paroplynových produktů pyrolýzy do usměrňovače pevného sypkého organického od pad u, a zpomalování jeho pohybu v něm.

IQ V případě, kdy je z konstrukčních nebo technologických důvodu mezi vnější stěnou dutého pláště reakčního prostoru a vnitřní stěnou pláště reaktoru vytvořen volný prostor, je výhodné, pokud je tento prostor alespoň částečně zaslepen a/nebo vyplněn vhodným tepelně izolačním materiálem.

Objasnění výkresů

Na přiloženém výkresu je na obr. 1a schematicky znázorněn řez první příkladnou variantou reaktoru k provádění pyrolýzy pevného sypkého organického odpadu podle vynálezu, na obr. 1b až 1d řez jednotlivými prvky uloženými ve vnitřním prostoru reaktoru ve variantě dle obr. 1a, na obr. 2a řez 2QL druhou příkladnou variantou reaktoru k provádění pyrolýzy pevného sypkého z organického odpadu podle vynálezu, a na obr. 2b až 2d řez jednotlivými prvky uloženými ve vnitřním prostoru reaktoru ve variantě dle obr. 2a.

Příklady uskutečnění vynálezu

Princip reaktoru pro pyrolýzu (termický rozklad) pevného sypkého organického odpadu (POO), zejména čistírenských kalů a kalů z bioplynové stanice bude vysvětlen na dvou příkladných variantách tohoto reaktoru znázorněných na obr. 1a a 2a a jejich funkci.

Reaktor 1 pro pyrolýzu sypkého POO, zejména čistírenských kalů a kalů 3Q z bioplynových stanic podle vynálezy znázorněný na obr. 1a a 2a,obsahuje válcový ocelový plášť 2, ve kterém je uloženo vedení 3 teplonosného média, i »

PV 2013-578 PS3914CZJ

22.72013 16.5.2014 • 5 * které je oddělené od vnitřního prostoru reaktoru 1- Plášť 2 reaktoru 1 je přitom v obou znázorněných variantách ve své spodní části zkosen směrem k výstupu 4 pevných produktů pyrolýzy a jeho stěny zde tvoří kuželovou násypku 40, a ve své horní části je zaoblen směrem k výstupu 5 paroplynových produktů 5^ pyrolýzy, který je s výhodou umístěn v jeho nejvyšším místě. V horní části reaktoru 1 je do jeho vnitřního prostoru přes jeho plášť 2 zaveden přívod 6 sypkého POO, který je ve znázorněných variantách tvořen podávacím potrubím 60₍zakončeným ve variantě znázorněné na obr. 1a na úrovni podélné osy 20 pláště 2 reaktoru 1 svislým úsekem 61/ a ve variantě znázorněné na obr. 2a I Q v blízkosti této osy 20 přepadem 62. V obou variantách je přitom tento přívod 6 ve vnitřním prostoru reaktoru 1. veden šikmo nahoru pod úhlem 45ΐ°, což brání nežádoucímu průniku paroplynových produktů pyrolýzy prostřednictvím tohoto přívodu 6 mimo reaktor 1.. V jiných neznázorněných variantách provedení může být úhel vedení přívodu 6 sypkého POO v podstatě libovolný jiný, zejména 15( větší, přičemž tento přívod 6 může být také vytvořen a/nebo ukončen, resp.

vyústěn^ ve vnitřním prostoru reaktoru 1. jiným známým způsobem a/nebo v jiném místě - například může procházet i zaoblenou horní částí pláště 2 reaktoru 1. Přívod 6 sypkého POO je opatřen vhodným neznázorněným dopravníkem, s výhodou např. šnekovým dopravníkem.

Vedení 3 teplonosného média (plynu, spalin, apod.) oddělené od vnitřního prostoru reaktoru I obsahuje ve variantě reaktoru 1. znázorněné na obr. 1a spodní komoru 31 (viz obr. 1b), která navazuje na vstup 30 teplonosného média, který je uspořádán ve spodní části reaktoru 1, dutý plášť 32 reakčního prostoru 320 (viz obr. 1c), který je propojen se spodní komorou 25 31, ^{a horní} komoru 33 (obr. 1d), která je propojená s dutým pláštěm 32 reakčního prostoru 320. a na kterou navazuje výstup 34 teplonosného média, který je uspořádán v horní části reaktoru 1. Ve variantě znázorněné na obr. 2a pak vedení 3 teplonosného média₍oddělené od vnitřního prostoru reaktoru, obsahuje pouze spodní komoru 31 (viz obr. 2b), která navazuje na vstup 30 3Q teplonosného média, a dutý plášť 32 reakčního prostoru 320 (viz obr. 2c), který je propojen se spodní komorou 31 a s výstupem 34 teplonosného média Horní komora 33 (viz obr. 2d) je přitom alespoň částečně uložená v reakčním prostoru 320 bez propojení sjeho dutým pláštěm 32, takže nemusí být oddělená od

PV 2013-578 PS3914CZJ

22.7.2013 16.5.2014 vnitřního prostoru reaktoru, neboť se do ní nepřivádí teplonosné médium. V neznázorněné variantě provedení však může být i při tomto umístění horní komora 33 propojena s dutým pláštěm 32 reakčního prostoru 320 a/nebo se spodní komorou 31 a/nebo samostatně se zdrojem teplonosného média a tvořit 5 tak část nebo samostatné vedení 3 teplonosného média.

Spodní komora 31 je v obou znázorněných variantách provedení tvořena dutou válcovou komorou, která je ve vnitřním prostoru reaktoru 1 uspořádána souose s jeho pláštěm 2, přičemž její horní část 310 je vytvarována směrem nahoru do tvaru pláště kužele 311 s vrcholovým úhlem 90° - v dalších IQ’ neznázorněných variantách však může mít tento vrcholový úhel jinou velikost a/nebo kužel 311 může být vytvořen bez vrcholu, např. jako komolý nebo jako komolý se šikmou horní podstavou, apod. Ve vnitřním prostoru spodní komory 31 je pak proti vyústění vstupu 30 teplonosného média s výhodou uspořádána příčka 312, která vychyluje přiváděné teplonosné médium kjejí šikmé ploše Í,M vdaném příkladu provedení do její kuželové části. Spodní komora 31 je vedením 3132 propojená s nad ní uspořádaným dutým pláštěm 32 reakčního prostoru 320, přičemž toto vedení 3132 může být vyústěno zejména z její kuželové části (varianta znázorněná na obr. 1a) nebo z její válcové části (varianta znázorněná na obr. 2a), případně odjinud.

2Q V dalších neznázorněných variantách provedení může být spodní komora 31 vytvořena v podstatě libovolně jinak, přičemž jediným požadavkem je, aby obsahovala alespoň jednu vyhřívanou šikmou a/nebo zaoblenou plochu přivrácenou alespoň částečně k výstupu sypkého POO z reakčního prostoru 320. Dutý plášť 32 reakčního prostoru 320 je tvořen dutým válcovým tělesem 25. uspořádaným ve vnitřním prostoru reaktoru 1. souose s jeho pláštěm 2, okolo válcového reakčního prostoru 320. Ve vnitřním prostoru dutého pláště 32 reakčního prostoru 320 je soustavou příček 321 vhodného tvaru a velikosti vytvořeno vedení teplonosného média, které má ve výhodném provedení znázorněném na obr. 1c a 2c např. tvar stoupající šroubovice, avšak v dalších 30 neznázorněných variantách může mít libovolný jiný tvar, který zajistí co nejdokonalejší výměnu tepla mezi teplonosným médiem přivedeným do vnitřního prostoru dutého pláště 32 reakčního prostoru 320 a reakčním prostorem 320. Horní stěna 322 dutého pláště 32 reakčního prostoru 320 je ve ř ♦

PV 2013-578 PS3914CZ_1

22.7.2013 16.5.2014

- 7 · variantě znázorněné na obr. 1a, resp. 1c zkosena směrem ke svému středu, resp. ke vstupu do reakčního prostoru 320 reaktoru 1. s vrcholovým úhlem 105° V dalších neznázorněných variantách však může mít tento vrcholový úhel v podstatě libovolnou jinou vhodnou velikost, která zajistí posun sypkého POO

5,’ dopadajícího na tuto stěnu 322 do reakčního prostoru 320, případně může být alespoň částečně zaoblená. Dutý plášť 32 reakčního prostoru 320 je pak vedením 3233 propojen s nad ním uspořádanou horní komorou 33, přičemž toto vedení 3233 může být vyústěno například z jeho horní zkosené stěny 322 (varianta znázorněná na obr. 1a), z jeho vnitřní stěny, případně i odjinud.

jQ V dalších neznázorněných variantách provedení může být dutý plášť 32 reakčního prostoru 320 vytvarován v podstatě libovolně jinak, přičemž jediným požadavkem je, aby obsahoval dutinu (reakční prostor 320), jejíž obvodová stěna je po co největší části svého povrchu vyhřívaná teplonosným médiem vedeným v dutém plášti 32.

Prostor 3220 mezi vnější stěnou dutého pláště 32 reakčního prostoru 320 a vnitřní stěnou pláště 2 reaktoru 1 (pokud je z konstrukčních nebo technologických důvodů vytvořen) je s výhodou alespoň na své spodní straně zaslepen a/nebo alespoň částečně vyplněn vhodným materiálem, aby byly veškeré paroplynové produkty pyrolýzy vytvořené v prostoru pod ním 20 nasměrovány pouze nebo přednostně do reakčního prostoru 320. Vhodnou výplní je pak zejména materiál s dobrými izolačními vlastnostmi a současně žáruvzdorností, jako např. keramická vata.

Horní komora 33 je ve variantě znázorněné na obr. 1a tvořena dutou válcovou komorou (viz obr. 1d), která je ve vnitřním prostoru reaktoru 1 25 uspořádána souose s jeho pláštěm 2, přičemž její horní část 330 ie vytvarována směrem nahoru do tvaru pláště kužele 331 s vrcholovým úhlem 60°„ a její spodní část 332 je vytvarována směrem dolů do tvaru pláště komolého kužele 333 se stejným vrcholovým úhlem. V dalších neznázorněných variantách však může mít vrcholový úhel alespoň jedné z jejích částí jinou velikost a/nebo může 30 být horní kužel 331 vytvořen bez vrcholu, např. jako komolý nebo se šikmou horní podstavou, případně může být spodní kužel 333 vytvořen s vrcholem, komolým kuželem s šikmou podstavou, atd. Ve vnitřním prostoru horní komory 33 je pak proti vyústění vedení 3233 s výhodou uspořádána příčka 334, která

PV 2013-578 PS3914CZJ

22.7.2013 16.5.2014 • 8 · vychyluje přiváděné teplonosné médium kjejí šikmé a/nebo zaoblené ploše přivrácené k přívodu 6 sypkého POO - ve znázorněné variantě provedení do její horní kuželové části. Horní komora 33 je vedením 3334 propojená s výstupem 34 teplonosného média z vnitřního prostoru reaktoru 1.. Toto vedení 5u 3334 může být vyústěno zejména z její spodní kuželové části (varianta znázorněná na obr. 1a), horní kuželové části, případně odjinud.

Ve variantě znázorněné na obr. 2a je okolo spodní části 332 horní komory 33, která je vytvarovaná do tvaru pláště kužele 333, po celé její výšce nebo alespoň její části uspořádán usměrňovač 35 sypkého POO tvořený IQ vedením ve tvaru pláště komolého kuželu. Jeho vrcholový úhel je s výhodou stejný jako vrcholový úhel kuželu 333 spodní části 332 horní komory 33, avšak v jiných variantách může být v podstatě libovolný jiný, zejména větší, aby zajistil bezproblémový průchod sypkého POO. K vrcholu spodní části 332 horní komory 33 je pak připojen rozrážeč 36 proudu paroplynových produktů K pyrolýzy, který je ve znázorněné variantě provedení tvořen pevným tělesem diskového tvaru, jehož horní stěna 360 ie vytvarována směrem nahoru do tvaru pláště kužele 3601 s vrcholovým úhlem 9C£ případně v podstatě libovolným jiným, a jehož spodní stěna 361 je směrem dolu zaoblena. V dalších neznázorněných variantách provedení však může být rozrážeč 36 proudu 20’ paroplynových produktů pyrolýzy tvořen alespoň jedním jinak tvarovaným a/nebo jinde v blízkosti výstupního konce usměrňovače 35 uloženým pevným nebo pohyblivým tělesem. V neznázorněné variantě provedení může být tento rozrážeč 36 tvořen lopatkami uloženými na povrchu horní komory 33 a/nebo dutého pláště 32 reakčního prostoru 320 a/nebo v prostoru mezi nimi. Dalším 25 rozdílem oproti variantě znázorněné na obr. 1a je pak tvar horní stěny 322 dutého pláště 32 reakčního prostoru 320, která je v této variantě rovná, a umístění horní komory 33, která je alespoň částečně, případně celá, uspořádána v horní části dutého pláště 32 reakčního prostoru 320 reaktoru 1 rozšířené pro tento účel, a také to, že s výstupem 34 teplonosného média 30 z reaktoru 1 je propojen dutý plášť 32 reakčního prostoru 320. V neznázorněné variantě provedení pak může být horní stěna 322 dutého pláště 32 reakčního prostoru 320 vytvořena jako zkosená a/nebo zaoblena směrem ke vstupu do reakčního prostoru 320. V jiné neznázorněné variantě může být v horní části

PV 20Ί 3-578 PS3914CZ_1

22.7.2013 16.5.2014 ‘ 9 ‘ reakčního prostoru 320 vnitřní stěna jeho dutého pláště 32 zkosena a/nebo zaoblena směrem kjeho středu a lépe, resp. těsněji tak kopírovat tvar horní komory 33.

Obecně může být horní komora 33 vytvarována v podstatě libovolně 5' jinak, přičemž jediným požadavkem je, aby obsahovala alespoň jednu vyhřívanou šikmou a/nebo zaoblenou plochu přivrácenou alespoň částečně k přívodu 6 sypkého POO.

Na základě výše uvedeného je odborníkovi v daném oboru naprosto jasné, že jednotlivé prvky reaktoru 1., zejména vedení 3 topného média nebo 1Ů, jeho části_; je možné vytvořit a vzájemně uspořádat v podstatě libovolně jinak. Například může být některý z těchto prvků umístěn ve vnitřním prostoru reaktoru 1. nesouose s jeho pláštěm 2 a/nebo s ostatními prvky vedení 3 teplonosného média odděleného od vnitřního prostoru reaktoru 1., nebo může mít libovolný průřez jiný než kruhový - např. trojúhelníkový, čtyřúhelníkový nebo 15, víceúhelníkový (pravidelný nebo nepravidelný). V každé variantě provedení však musí mít horní komora 33 a dolní komora 31 alespoň jednu vyhřívanou šikmou a/nebo zaoblenou plochu přivrácenou k přívodu 6 sypkého POO, aby se na ní sypký POO mohl pohybovat samospádem a přitom se formovat do tenké vrstvy. Tyto šikmé a/nebo zaoblené plochy přitom mohou být navíc opatřeny 20 vhodnými neznázorněnými vodícími prvky, jako např. drážkami a/nebo vodícími lištami a/nebo jinými výstupky, které upravují pohyb vrstvy sypkého POQ a/nebo mohou být tvořeny s alespoň dvěma různými šikmými a/nebo zaoblenými plochami s různou délkou a/nebo šikmostí a/nebo zaoblením — v případě, kdy jsou tvořeny kuželovou plochou, může kterákoliv z nich 23 obsahovat alespoň dva úseky s různým vrcholovým úhlem, včetně nulového úhlu, apod. Kromě toho může být šikmá plocha tvořena dvěma šikmými stěnami, které mezi sebou tvoří břit, nebo mezi kterými je uspořádána rovinná, nebo libovolná prostorová plocha. V každé části vedení 3 teplonosného média odděleného od vnitřního prostoru reaktoru 1, může být vytvořen alespoň jeden 30 prostředek pro vychýlení přiváděného teplonosného média např. k jedné z jeho stěn, zejména ke stěně se šikmou a/nebo zaoblenou plochou. Takovým prostředkem může být např. rovinná přepážka 312, 321, 334, prostorově » > ‘1 Ϊ _t ' _ '

PV 2013-578 PS3914CZJ

22.Z2013 16.5.2014 • 10 · tvarovaná přepážka, clona, žebro, lopatka/lopatky nebo jiný vhodný prostředek, v případě potřeby opatřený otvorem/otvory.

V dalších neznázorněných variantách provedení jsou jednotlivé části vedení 3 teplonosného média propojeny mimo reaktor 1., případně je každá

S z nich, nebo libovolná kombinace alespoň dvou z nich, propojena se zdrojem teplonosného média samostatně, takže pak tvoří samostatné vedení 3 teplonosného média oddělené od vnitřního prostoru reaktoru 1.

Vedení 3 teplonosného média nebo alespoň jeho části jsou s výhodou vytvořeny z materiálu s vysokým koeficientem přenosu tepla, jako např. litiny, IQ nerezové oceli, apod.

Při provozu reaktoru 1. podle vynálezu, resp. při provádění pyrolýzy sypkého POO, se do vedení 3 teplonosného média odděleného od vnitřního prostoru reaktoru 1 přivádí ohřáté teplonosné médium (plyn, spaliny, apod.), které ohřívá stěny spodní komory 31, dutého pláště 32 reakčního prostoru 320 15 a horní komory 33 (v případě varianty na obr. 2a nepřímo). Přívodem 6 sypkého POO se přitom do vnitřního prostoru reaktoru 1 dodává POO, zejména čistírenské kaly a/nebo kaly z bioplynové stanice, apod. přetvořené během předchozího sušení a drcení/mletí na sypký materiál. Tento sypký POO následně působením gravitace padá na šikmou plochu horní komory 33 - ve 2Q znázorněné variantě provedení na vrchol a/nebo do jeho blízkosti horního kužele 331, a posunuje se po této ploše směrem dolů, přičemž se formuje do relativně tenké vrstvy, jejíž tloušťka se s dalším posunem a rostoucí velikostí šikmé plochy postupně zmenšuje. Díky tomu dochází k efektivnímu přenosu tepla z topného média přes horní stěnu 33 horní komory do sypkého POO a 25 jeho dobrému prohřátí v celém objemu, přičemž při překročení meze termické stability vněm obsažených organických sloučenin dochází ke štěpení těchto sloučenin na stálý nízkomolekulámí paroplynový produkt a na tuhý zbytek - tj. k pyrolýze. Po přepadu sypkého POO přes hranu šikmé plochy horní komory 33 tento POO dopadá dle konstrukce a/nebo vzájemného umístění horní komory 3Q 33 a dutého pláště 32 reakčního prostoru 320 na horní stěnu 322 dutého pláště 32 reakčního prostoru 320 a jejím tvarem je směrován do reakčního prostoru 320, nebo dopadá přímo do reakčního prostoru 320. V něm je díky konstrukci dutého pláště 32 vystaven největšímu ohřevu a probíhá zde tedy jeho » 1 ΐ a ·5 * j

PV 2013-578 PS3914CZ_1

22.7.2013 16)5.2014 .-11 · nejintenzivnější pyrolýza. Zbývající sypký POO poté propadává reakčním prostorem 320 na šikmou plochu spodní komory 33 - ve znázorněné variantě provedení na vrchol nebo do jeho blízkosti horního kužele 311. Po této ploše se opět díky její šikmosti posunuje směrem dolů a přitom se formuje do relativně 5 ' tenké vrstvy, jejíž tloušťka se s dalším posunem a rostoucí velikostí šikmé plochy postupně zmenšuje. Přitom dochází kjeho finální pyrolýze a uvolnění organických sloučenin, jejichž pyrolýza zatím neproběhla,. nebo nebyla kompletně dokončena. Paroplynové produkty pyrolýzy přitom prochází celým pláštěm 2 reaktoru 1 směrem k výstupu 5 paroplynových produktů pyrolýzy a v ÍQ reakčním prostoru 320 reaktoru 1. se dostávají do kontaktu s padajícími částicemi sypkého POO, jejichž pád svým protipohybem zpomalují a prodlužují tak dobu jejich přítomnosti v reakčním prostoru 320, čímž zvyšují efektivitu jejich pyrolýzy zde.

Při provozu reaktoru 1. ve variantě znázorněné na obr. 2a je sypký POO 1 po přepadu z horní stěny 330 horní komory 33 směrován do reakčního prostoru 320 vedením 35 sypkého POO. Jeho tufyý zbytky pak padají z reakčního prostoru 320 na horní stěnu 310 spodní komory 31. Rozrážeč 36 proudu paroplynových produktů pyrolýzy přitom brání průniku paroplynových produktů pyrolýzy do vedeni 35 sypkého POO, neboť ty by ho zde zpomalovaly, a tyto 2Q produkty tak obchází horní komoru 33 rozšířenou částí reakčního prostoru 320 a směřují k výstupu 5 paroplynových produktů pyrolýzy, kterým jsou odváděny z reaktoru 1.

Po výstupu z reaktoru 1. se tyto paroplynové produkty pyrolýzy přivádí do neznázorněného chladicího systému, kde dochází k jejich kondenzaci, resp. k 25 oddělení jejich složek, které jsou za nastavených podmínek kapalné a plynné. Oba typy těchto složek jsou přitom díky svému složení hořlavé, takže je možné je využít jako palivo např. pro výrobu elektrické a/nebo tepelné energie. Část z nich a/nebo jejich zbytkové teplo je přitom možno využít i pro předehřev a/nebo předsušení sypkého POO před jeho vstupem do reaktoru 1. a/nebo po

30. něm, nebo pro výrobu elektrické energie nutné pro provoz reaktoru i a jeho obslužných prvků. Díky tomu je provoz reaktoru 1_ podle vynálezu energeticky soběstačný.

í i i »

PV 2013-578 PS3914CŽ_1

22.7.2013 16.5:2014 • 12 ‘

Tuhé produkty pyrolýzy tvořené převážné popelem, škvárou či nehořlavými příměsemi POO, jako např. pískem, kameny, apod.,pak padají do spodní části reaktoru 1 a díky jeho tvarování jsou směrovány do výstupu 4 pevných částic. Odtud jsou dle potřeby kontinuálně nebo průběžně vyváženy na 5\ skládku, nebo k dalšímu zpracování či použití.

Výhodou reaktoru 1 pro pyrolýzu sypkého POO podle vynálezu je, že paroplynové produkty pyrolýzy se nedostávají do kontaktu s teplonosným médiem, takže nedochází k jejich míšení či ředění, takže mohou být bez dalšího okamžitě spalovány. Další nezanedbatelnou výhodou je pak to, že při pyrolýze

1.Q se zcela zničí jakýchkoliv mikroorganismy či vyšší organismy obsažené v POO, jako např. v čistírenských kalech, kalech z bioplynových stanic nebo jiných podobných materiálech, takže tuhý zbytek pyrolýzy nepředstavuje v tomto směru žádné riziko pro životní prostředí.

Při použití reaktoru 1 podle vynálezu probíhá pyrolýza při teplotě 1§‘ v rozmezí cca 450 až 65()0, avšak konstrukce reaktoju 1 nebrání tomu, aby probíhala za vyšší teploty, pokud je to z nějakého důvodu třeba.

Pro provádění pyrolýzy sypkého POO lze použít i jinou konstrukci reaktoru, než jsou varianty znázorněné na obr. 1a a 2a, přičemž požadovaným minimem je reaktor 1, který obsahuje vedení 3 teplonosného média oddělené 2Q od vnitřního prostoru reaktoru 1, tvořené minimálně vyhřívaným dutým pláštěm 32 reakčního prostoru 320. Výhodné však je, pokud se po výstupu z reakčního prostoru 320 pevné zbytky sypkého POO rozloží do tenké vrstvy na vyhřívané šikmé ploše, neboť paroplynové produkty pyrolýzy, které se uvolňují z této vrstvy, vytváří v reakčním prostoru 320 protiproud a zpomalují zde pohyb 25' sypkého POO, čímž přispívají kjeho efektivnější pyrolýze. Dle prováděných experimentů se však jako celkově nejefektivnější jeví uspořádání s horní komorou 33 předřazenou ve směru pohybu sypkého POO v reaktoru 1 před reakčním prostorem 320. Na šikmé ploše horní komory 32 totiž dochází k předehřevu sypkého POO a zahájení jeho pyrolýzy, takže pyrolýza probíhající 3Q v reakčním prostoru je pak díky tomu rychlejší a důkladnější.

2Q

40'

PV 2013-578

22,7.2013

Seznam vztahových značek

310

311

312 3132

320

321

322

3220

3233

330

331

332

333

3334

334

360

3601

361

PS3914CZJ

16.á,2014 reaktor plášť reaktoru podélná osa pláště reaktoru vedení teplonosného média vstup teplonosného média spodní komora horní část spodní komory plášť kužele příčka horní komory vedení dutý plášť reakčního prostoru reakční prostor příčka dutého pláště reakčního prostoru horní stěna dutého pláště reakčního prostoru prostor mezi vnější stěnou dutého pláště reakčního prostoru a vnitřní stěnou pláště reaktoru vedení horní komora horní část horní komory plášť kužele spodní část horní komory plášť komolého kužele vedení příčka horní komory výstup teplonosného média usměrňovač pevného sypkého organického odpadu rozrážeč paroplynových produktů pyrolýzy horní stěna rozrážeče paroplynových produktů pyrolýzy plášť kužele spodní stěna rozrážeče paroplynových produktů pyrolýzy výstup pevných produktů pyrolýzy kuželová násypka výstup paroplynových produktů pyrolýzy přívod pevného sypkého organického odpadu podávači potrubí svislý úsek podávacího potrubí přepad . , W-K - YjLp , s í i <

\ . ¹ í í J *

PV 2013-578 PS3914GZJ

22.7^2013 16.5.2014 • 14 ¹

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Reaktor (1) pro pyrolýzu pevného sypkého organického odpadu, zejména čistírenských kalů a kalů z bioplynové stanice, vyznačující se tím, že v jeho vnitřním prostoru je vytvořen reakční prostor (320), kolem kterého je

J5U uspořádán vyhřívaný dutý plášť (32) reakčního prostoru (320), který je propojen se vstupem (30) teplonosného média do reaktoru (1) a s výstupem (34) teplonosného média z reaktoru (1)_z-a který je oddělen od vnitřního prostoru reaktoru (1).

2. Reaktor (1) podle nároku 1, vyznačující se tím, že ve směru pohybu

10 pevného sypkého organického odpadu ve vnitřním prostoru reaktoru (1) je za reakčním prostorem (320) uspořádána spodní komora (31), která obsahuje alespoň jednu vyhřívanou šikmou a/nebo zaoblenou plochu přivrácenou alespoň částečně k výstupu pevného sypkého organického odpadu z reakčního prostoru (320)^ a která je propojená se vstupem (30) teplonosného média do

J5 reaktoru (1) a s výstupem (34) teplonosného média z reaktoru (1)y a/nebo je se vstupem (30) teplonosného média do reaktoru (1) a/nebo s výstupem (34) teplonosného média z reaktoru (1) propojena prostřednictvím dutého pláště (32) reakčního prostoru (320), a která je současně oddělená od vnitřního prostoru reaktoru (1).

20 3. Reaktor (1) podle nároku 2, vyznačující se tím, že vyhřívaná šikmá a/nebo zaoblená plocha spodní komory (31) je tvořená povrchem ve tvaru pláště kuželu (311), komolého kuželu nebo komolého kuželu s šikmou horní podstavou.

3<X teplonosného média z reaktoru (1) a se vstupem (30) teplonosného média do reaktoru (1)_z a/nebo je se vstupem (30) teplonosného média do reaktoru (1) a/nebo s výstupem (34) teplonosného média z reaktoru (1) propojena

PV 2013-578 PS3914CZ_1

22.7.2013 16.5.2014 ' 15 ^- prostřednictvím dutého pláště (32) reakčního prostoru (320) a/nebo spodní komory (31), a která je současně oddělená od vnitřního prostoru reaktoru (1).

4. Reaktor (1) podle libovolného z nároků 1 až 3, vyznačující se tím, že

25 ve směru pohybu pevného sypkého organického odpadu ve vnitřním prostoru reaktoru (1) je před reakčním prostorem (32) uspořádaná horní komora (33), která obsahuje alespoň jednu vyhřívanou šikmou a/nebo zaoblenou plochu přivrácenou alespoň částečně k přívodu (6) pevného sypkého organického odpadu do vnitřního prostoru reaktoru (1 )_x a která je propojená s výstupem (34)

5\ kuželu (331), komolého kuželu nebo komolého kuželu s šikmou horní podstavou.

5. Reaktor (1) podle nároku 4, vyznačující se tím, že vyhřívaná šikmá a/nebo zaoblená plocha horní komory (33) je tvořená povrchem ve tvaru pláště

6. Reaktor (1) podle libovolného z nároků 1 až 3, vyznačující se tím, že v reakčním prostoru (320) reaktoru (1) je alespoň částečně uložena horní komora (33), která obsahuje alespoň jednu vyhřívanou šikmou a/nebo

1Q zaoblenou plochu přivrácenou alespoň částečně k přívodu (6) pevného sypkého organického odpadu do vnitřního prostoru reaktoru (1).

7. Reaktor (1) podle nároku 6, vyznačující se tím, že vyhřívaná šikmá a/nebo zaoblená plocha horní komory (33) je tvořená povrchem ve tvaru pláště kuželu (331), komolého kuželu nebo komolého kuželu s šikmou horní

15 podstavou.

8. Reaktor (1) podle nároku 6 nebo 7, vyznačující se tím, že horní komora (33) je propojená s výstupem (34) teplonosného média z reaktoru (1) a se vstupem (30) teplonosného média do reaktoru (1 )_z a/nebo je se vstupem (30) teplonosného média do reaktoru (1) a/nebo s výstupem (34) teplonosného

20 média z reaktoru (1) propojena prostřednictvím dutého pláště (32) reakčního prostoru (320) a/nebo spodní komory (31), a současně je oddělená od vnitřního prostoru reaktoru (1).

9. Reaktor (1) podle libovolného z nároků 6 až 8, vyznačující se tím, že kolem alespoň části výšky horní komory (33) je uspořádán usměrňovač (35)

25 pevného sypkého organického odpadu, u jehož výstupního konce je uložen rozrážeč (36) proudu paroplynových produktů pyrolýzy, který brání vstupu paroplynových produktů pyrolýzy do usměrňovače (35) pevného sypkého organického odpadu.

10. Reaktor (1) podle libovolného z předcházejících nároků, vyznačující 30 se tím, že prostor (3220) mezi vnější stěnou dutého pláště (32) reakčního prostoru (320) a vnitřní stěnou pláště (2) reaktoru (1) je alespoň částečně zaslepen a/nebo vyplněn tepelně izolačním materiálem.