CZ2014641A3 - Zařízení a metoda pro kontinuální tepelný rozklad organických materiálů - Google Patents

Abstract

Zařízení zahrnuje alespoň jednu trojici vyhřívaných dutin (2, 3, 4). Uvnitř trojice vyhřívaných dutin (2, 3, 4) jsou horizontální duté trouby (7) oddělující pracovní prostor (8) a vybavené dvířky (10) a vlastním plynovým vývodem (11) s potrubní větví (13) procházející přímkově přes chladič (14) do sběrného potrubí (15) se spádem a olejovým zásobníkem (16), přičemž každá vyhřívaná dutina (2, 3, 4) má vlastní sběrné potrubí (15). Vyhřívané dutiny (2, 3, 4) mají vzduchový přívod (17), vzduchový vývod (18) a propojené vzduchové přívody-vývody (19). Zpracování má tři fáze trvající 180 až 240 minut. První fáze je umístění do 220 až 240 .degree.C a ohřev na 450 .degree.C, fáze druhá je rozkladu při 450 .degree.C až 630 .degree.C a třetí fáze je ochlazení na 240 .degree.C až 220 .degree.C. Vsázka je rozdělena do horizontálních trub (7) s bezbariérovým odvodem a bariérou vytvořenou sběrným potrubím (15). Produkty jednotlivých fází se jímají odděleně.

Description

Zařízení a metoda pro kontinuální tepelný rozklad organických materiálů Oblast techniky

Vynález se týká zařízení a metody pro tepelný rozklad různých organických materiálů bez hoření v kontinuálním provozu.

Dosavadní stav techniky V současné době se věda a technika ve značné míře zaměřují na výzkum a rozvoj různých zařízení a metod pro tepelný rozklad organických hmot bez hoření, s cílem takto zpracovávat zejména různé odpadní hmoty. Je snaha o ekologický tepelný rozklad uhlíkatých materiálů tak, aby se získaly využitelné druhotné suroviny s minimálními materiálovými a energetickými ztrátami. Pomocí tepelného rozkladu bez hoření a za omezeného přístupu vzduchu se z různých organických surovin jako kaly, dřevařské štěpky, otruby, obilný šrot aj. vyrábí spalitelný plyn, kapalné mazivo a/nebo olejnatý spalitelný produkt a uhlíkatý zbytek.

Zpracovávaný materiál se umístí do nahřívaného prostoru v pracovní dutině termické komory opatřené izolačním pláštěm, v níž se podrobí působení vysokých teplot, přičemž se vyvíjené plyny odvádí z nahřívaného prostoru. Materiál se umisťuje do nahřívaného prostoru v otevřeném mobilním zásobníku, jako v nádobě, vozíku, na plechu či jiném nosiči, nebo se případně dávkuje na rošt umístěný trvale v nahřívaném prostoru. S výhodou je materiál v úpravě umožňující dobrý přístup tepla, tedy v podobě drti nebo mletím získaných částic. Plyny vyvíjené při zahřátí materiálu mění se zvyšováním teploty materiálu své složení. Postupně se uvolní nejprve čpavek a jiné prchavé látky, voda, inertní plyny, atd. Je známo, že při teplotách od 200^*C výše se z těchto materiálů uvolňují plyny s vysokým obsahem uhlovodíků, využitelné pro energetiku. Tyto plyny se po opuštění nahřívaného prostoru pracovní dutiny vyvádějí z termické komory a následně obvykle zchlazují, přičemž se z nich odlučuje a jímá kondenzát využitelný jako spalitelný olej a/nebo mazadla. Více nebo méně ochlazený plyn zbavený kondenzujících frakcí se odvádí k dalšímu využití, obvykle se ještě přečišťuje filtrací, stabilizuje a upraví příměsemi apod. a použije jako palivo. Do vyčerpání zdroje, tedy než dojde k ekonomickému odloučení využitelného plynného média ze zahřívané hmoty, se ukončí ohřev nahřívaného prostoru pracovní dutiny v termické komoře a teplo se nechá ještě po určitou dobu působit, načež se prostor nechá přirozeně vychladnout, nebo se uměle ochlazuje. Po ekonomickém vyčerpání využitelného plynného média ze zpracovávaného materiálu a během ochlazování mohou ještě z materiálu odcházet plyny, a proto se i po tuto dobu obvykle plyny odvádějí, načež poté, kdy je prostor dostatečně vychlazen na bezpečnou teplotu pro otevření, se případně ještě obsažené plyny a/nebo vířící prachové částice odsávají. Odváděné plyny se mohou odvádět nebo jímat do tlakových nádob po předem stanovených frakcích podle teplot, nebo podle látkového složení. Z původní vsázky materiálu po tepelném procesu zbude v pracovním prostoru zpravidla pouze tuhý zbytek ve formě zuhelnatělých částic, nebo zuhelnatělého skeletu rozpadavého na drť z uhelnatých částic. Po stránce látkového složení je v těchto částicích převažující komponentou uhlík. Kondenzát má podobu olejnatých látek s případnou příměsí vody a nachází využití jako mazivo nebo palivo. Teploty, při nichž dochází k tepelnému rozkladu, jsou pro většinu materiálů známy, a také je známo i složení vznikajících plynných zplodin příslušných frakcí podle teplot působení. Zůstává však otázkou, jaká je optimální rychlost zahřívání a/nebo chlazení materiálu a jaká je v závislosti na teplotě optimální doba působení té které teploty na materiál. Velkým problémem je spékání hmoty při pražení a tvoření nepropustné skořápky, která způsobuje hromadění plynů uvnitř částic zpracovávaného materiálu a brání jejich uvolňování. V případě příliš prudkého zahřátí vzniká na povrchu částic tepelně zpracovávaného materiálu tak pevná a nepropustná krusta, která může zcela zabránit průniku teplot do hmoty a termickému rozkladu. To dokazuje i patentová dokumentace, která se zaměřuje na řešení uvedených problémů. Výše uvedený způsob tepelného zpracování materiálů je popsán například v přihlášce vynálezu CZ PV 2010-586. Pryžový odpad se umístí do uzavíratelné komory v množství 0,1 až 0,9 objemu komory, načež se komora uzavře a zvyšuje teplota v komoře na 350 až 400^C. vznikající plynné zplodiny se odvádí do chladiče, kde částečně kondenzují a kondenzát se jímá do zvláštní jímky. Tvoří jej olejnatá hmota využitelná jako palivo nebo mazivo. Ochlazené zbytkové plynné médium se odvádí zpět od komory. Po minimálně 40 minutách, ne však dříve, než klesne hmotnost vsázky pryžového odpadu o více než 13%, se prostor komory Kě * ochladí na teplotu pod 200°¾. Následně se komora otevře a vyjme se vzniklý tuhý zbytek. Ten má podobu koksu, jenž může být dále využit, například pro topení. Zmíněná přihláška uvažuje o zpracování ojetých pneumatik jakožto výchozí suroviny, a proto tuhý zbytek obsahuje kromě koksu také zbytky ocelového kordu z pneumatik, který je nutno mechanicky odstranit. CZ PV 2013-730 a U 26056 popisují metodu a zařízení zaměřené na výrobu uhlíkatého materiálu pro průmyslové použití. Materiál se zpracuje ve třech fázích po140 až 160 minut, z čehož první fáze je ohřev z pokojové teploty na 490 až 51 (X ^C, druhá na 590 až 610^*0, a třetí ochlazení na 190 až 210^C. Materiál se zpracovává v otevřených zásobnících, v alespoň třech termických komorách současně, kdy zatímco v jedné probíhá fáze nahřívání, v jiné už probíhá dohřívání a v třetí ochlazování. Vyvíjené plyny se odvádějí a chladí. Přenos tepla se zpomaluje průchodem přes vzduchovou komoru. Zařízení obsahuje trojici termických komor zahrnujících vzduchovou komoru, za jejíž druhou stěnou jsou umístěna topná tělesa, dále jednu nebo více pracovních dutin a vlastní plynové odvody. Plynové odvody mají vlastní odlučovač a společný chladič. Zařízení je vybaveno otevřenými mobilními zásobníky pro všechny pracovní dutiny. Nevýhodou metody a zařízení podle uvedených dokumentů je nežádoucí spékání materiálu nacházejícího se v oblasti povrchu mobilního zásobníku a nedostatečný rozklad materiálu nacházejícího se uvnitř dávky materiálu v mobilním zásobníku. Tepelný rozklad uvedenou metodou a v uvedeném zařízení probíhá poměrně překotně a je značný problém seřídit a provozovat zařízení tak, aby se udržel kontinuální provoz pro několik fází po sobě. Problém nečiní pouze možnost udržet kontinuální provoz,ale také jsou nemalé problémy s výtěžností a s kvalitou produktů.

Podstata vynálezu Výše uvedené nevýhody odstraňuje ve značné míře vynález. Je navrženo zařízení pro kontinuální tepelný rozklad organických materiálů jež zahrnuje alespoň jednu trojici vyhřívaných dutin opatřených izolačním pláštěm a vybavených bezplamenovými topnými tělesy, dále zahrnuje plynové vývody připojené na plynové potrubí jež vede dále přes chladič. Za chladičem je připojen alespoň jeden olejový zásobník pro shromažďování olejnatého kondenzátu odloučeného z plynů uvolňovaných ze zpracovávaného materiálu. Toto zařízení dále zahrnuje i potrubí pro odvod a následně prvky obvyklé pro další zpracování zbytkových plynů. Podstatou nového řešení je, že uvnitř každé vyhřívané dutiny je vytvořena množina horizontálních dutých trub, které vymezují pracovní prostor pro uložení nádob otevřeného typu se zpracovávaným materiálem a oddělují tento pracovní prostor vzduchotěsně od ostatního prostoru ve vyhřívané dutině. Například mohou být tyto trouby vytvořeny jako trubice. Každá horizontální trouba je vpředu opatřena přístuIrovými dvířky a vzadu plynovým vývodem. Na každý z těchto plynových vývodů je připojena jedna potrubní větev, jež dále prochází přes chladič. Tyto potrubní větve jsou vytvořeny jako přímé bezbariérové průchody, mají průběh ve tvaru přímky bez ohybů a konce těchto potrubních větví jsou zaústěny do sběrného potrubí se spádem a dole situovaným alespoň jedním olejovým zásobníkem. Pro každou ze tří obsažených vyhřívaných dutin je uspořádáno vlastní sběrné potrubí. Vyhřívané dutiny mohou být uspořádány jako jedna tříkomorová bezplamenová pec, což však není podmínkou, mohou to být i například tři samostatné pece. Nádoby pro zpracovávaný materiál jsou s výhodou ve formě perforovaných pouzder. S další výhodou je pro každou troubu navrženo pouze jedno perforované pouzdro, jež je však uzpůsobené tvarem a rozměry pro horizontální uložení v troubě a efektivní provoz. Například v případě trouby tvořené trubicí o kruhovém průřezu to je s výhodou pouzdro mající tvar perforovaného otvíratelného válce o průměru a délce menšími než vnitřní průměr a délka válcové stěny trouby, ale většími než dvě třetiny vnitřního průměru a délky válcové trouby. Perforování, tvořené soustavou malých otvorů ve stěnách nádoby, umožňuje naplnění nádoby a její uzavření víkem se zachováním funkce otevřené nádoby, neboť jejich prostřednictvím dochází k otevření vnitřního prostoru v nádobě vůči pracovnímu prostoru uvnitř trouby.

Potrubní větve jsou připojeny vůči troubám i vůči sběrnému potrubí s výhodou bezbariérově, například pomocí rovného přímého spoje přes příruby.

Topná tělesa jsou s výhodou v každé vyhřívané dutině tvořena dvěma elektricky vyhřívanými deskami, které se nachází na bocích v odstupu vůči množině trub, například v podobě keramických desek se zabudovanými elektrickými spirálami*

Množina trub je v každé z trojice vyhřívaných dutin s výhodou vytvořena jako řada nad sebou v odstupech umístěných trub, obsahující tři nebo více trub./

Každá vyhřívaná dutina je s výhodou opatřena alespoň jedním uzavíratelným vzduchovým přívodem, alespoň jedním uzavíratelným vzduchovým vývodem a alespoň jedním uzavíratelným vzduchovým přívodem-vývodem, přičemž vzduchové přívody-vývody všech tří vyhřívaných dutin v trojici jsou navzájem propojeny vzduchovým potrubím, a to uzavíratelně s možností volby směru průtoku. Vzduchové přívody jsou s výhodou připojeny na společný vzduchový kanál s ventilátory a vnějším zdrojem chladicího vzduchu a vzduchové vývody jsou připojeny na prvky pro jímání a/nebo odvod vzduchu^ze zařízení.

Zařízení jsoucí v provozním stavu má s výhodou takové propojení stavů otevřeno a zavřeno, že vždy jedna z trojice vyhřívaných dutin má svůj vzduchový přívod-vývod, vzduchový přívod a vzduchový vývod zapojeny pro nahřívání, jedna pro tepelný rozklad a jedna pro ochlazování.

Za olejovým zásobníkem je plynové potrubí s výhodou rozvětveno na alespoň jednu primární větev a alespoň jednu sekundární větev. Z toho primární větev plynového potrubí je připojena na primární plynový zásobník pro inertní plyny a sekundární větev je připojena na sekundární plynový zásobník pro spalitelné plyny.

Plynové zásobníky obou výše uvedených druhů mají s každý výhodou připojeno zařízení pro stlačení, například kompresor, a za ním k tlakovou nádobu.

Vynález řeší také metodu pro kontinuální tepelný rozklad organických materiálů v zařízení podle vynálezu. Metoda navazuje na metodu známou z dosavadního stavu, při níž se materiál podrobuje tepelnému rozkladu bez hoření a za přirozených tlakových podmínek, což se provádí ve třech fázích o stejném časovém úseku. Z toho v první fázi se vsázka organického materiálu umístí v mobilním zásobníku otevřeného typu do vůči okolí odděleného pracovního prostoru s připojeným odvodem pro vyvíjené plyny, nacházejícím se ve vyhřívané • · • · ··· · · · · · • * · · · t * • ····· · · ·· · 6« · · · · ··· · · ·· · · dutině, a tento pracovní prostor se zahřeje na stanovenou vyšší teplotu, ve druhé fázi se provozuje tepelný rozklad při nesnížené teplotě, načež ve třetí fázi se zbytková hmota postupně ochlazuje. Pro tuto metodu je pracovní prostor uspořádán uvnitř izolované vyhřívané dutiny, která je vyhřívána pomocí sálání tepla z topných těles umístěných v ní mimo pracovní prostor pro rozklad materiálu a pomocí prostupu tepla od těchto topných těles přes vzduchovou mezeru a přes stěnu oddělující pracovní prostor od ostatního prostoru uvnitř vyhřívané dutiny. Tento pracovní prostor je vzduchotěsně oddělený od ostatního prostoru nacházejícího se uvnitř vyhřívané dutiny, Během všech tří zmíněných fází tepelného zpracování materiálu se plyny uvolňované tepelným rozkladem materiálu odvádějí z vyhřátého pracovního prostoru do chladiče, kde se ochlazují. Ochlazením odloučený kondenzát se jímá a zbytkové plyny se odvádějí k dalšímu zpracování. Po skončení třetí fáze se i s mobilním zásobníkem zbytková hmota z pece vyjme a již mimo uvedené tři fáze dochladí na pokojovou teplotu. Při provádění metody se tepelný rozklad provozuje kontinuálně pomocí trojice vyhřívaných dutin, z nichž v každé se střídají postupně všechny tři fáze a přitom každá pracuje v daném časovém úseku v jiné fázi, to je zatímco jedna z trojice vyhřívaných dutin se nahřívá a provozuje první fázi, druhá se dohřívá a provozuje druhou fázi a třetí se ochlazuje a provozuje třetí fázi. Novým řešením v kombinaci s výše uvedenými kroky je, že v první fázi se vsázka umístí do prostoru již předehřátého, a to na 220 až 240^C a v něm se nahřeje na 450**0, ve druhé fázi se vsázka podrobuje tepelnému rozkladu při nesnížené teplotě a případně se dohřívá, tato druhá fáze probíhá při teplotách v rozmezí 4b(ř0C až 630*CC a ve třetí fázi se zbytková hmota ochlazuje na 240**0 až 220^*C, přičemž časový úsek trvání jedné fáze je vůči dokumentům uvedeným v dosavadním stavu podstatně prodloužen, a to na rozmezí 180 až 240 minut. Zbytkové plyny i kondenzát z každé z fází se jímají odděleně.. S výhodou se celková vsázka materiálu rozdělí do množiny otevřených mobilních zásobníků, například perforovaných nádob, a ty se uloží najednou do množiny vůči sobě oddělených pracovních prostorů uspořádaných nad sebou jako trouby v jedné řadě a s odstupem mezi sebou i s odstupem od topných těles ve společné vyhřívané dutině, přičemž pracovní prostory v troubách mají horizontální průběh. Poté se bezbariérově odvádí tepelným rozkladem uvolňované plyny mimo vyhřívané pracovní prostory a vedou se dále z každého pracovního prostoru individuálně přímou cestou po přímce, rovněž bezbariérově, přes chladič. To se provádí s využitím rovných potrubních větví probíhajících přes chladič. Při tomto postupu se odvádějí plyny z každého pracovního prostoru zvlášť a až za chladičem se v ochlazeném stavu teprve směšují. Toto směšování se provádí pro každou vyhřívanou dutinu zvlášť, a to s využitím sběrného potrubí se spádem, do něhož se ochlazené plyny přivádějí z boční strany tak, že přitom narážejí o bariéru tvořenou stěnou sběrného potrubí následkem spádu. Ve sběrném potrubí přiváděné plyny následně proudí směrem dolů a současně stéká dolů i kondenzát, který se tvoří následkem ochlazení, a také následkem nárazu o zmíněnou bariéru. Takto získaný kondenzát se pak jímá do olejového zásobníku.

Vyhřívané dutiny se během třetí fáze s výhodou ochlazují pomocí přivádění proudu chladícího vzduchu do jejich vzduchových mezer.

Trojice vyhřívaných dutin se s výhodou navzájem uzavíratelně propojí a pomocí tohoto propojení se pak při přechodu na jinou fázi vyhřátý vzduch z momentálně nejteplejší vyhřívané dutiny vhání dočasně do momentálně nejchladnější vyhřívané dutiny.

Pomocí zařízení a navržené metody podle vynálezu je možno provádět tepelný rozklad organických materiálů kontinuálně, a to v vysokou výtěžností a minimálními ztrátami energií a materiálu. Proces tepelného rozkladu materiálu probíhá s méně strmou teplotní křivkou a v delším časovém úseku. Nedochází ke spékání nebo vzniku nepropustné skořápky na povrchu zpracovávaného materiálu, což umožňuje jednak vytěžit více kvalitního plynového produktu a oleje, a jednak získat vysoce kvalitní finální produkt z tuhých zbytků. Podle volby výchozí suroviny a konkrétních podmínek rozkladu v rámci navrženého postupu může tuhý zbytek tvořit i čistý nebo téměř čistý uhlík. Navržené zařízení a metoda by mohly být provozovány v menším i větším měřítku. Například mohou být využity většími nebo menšími závody ku zpracování jejich odpadů na druhotné suroviny. Tyto závody by pak nemusely platit za odvoz a likvidaci odpadu a naopak by mohly mít přínos z prodeje druhotných surovin nebo pomocí navrženého zařízení a metody získané druhotné suroviny využívat. Zařízení a metoda podle vynálezu mohou být • 9 • · · ♦ -8- využity například ke zpracování slámy, dřevních štěpků, pilin, odpadního obili, otrub, zbytků ovoce nebo zeleniny, kompostu, aj. Přehled obrázků na výkresech

Vynález je objasněn pomocí výkresů, kde znázorňují obr. 1 schématický pohled z boku na svislý řez přes celé zařízení pro kontinuální tepelný rozklad organických materiálů, obr. 2 schématický pohled zepředu na svislý řez vedený přes trojici vyhřívaných dutin a obr. 3 pohled shora na celé zařízení s odříznutou horní částí, na řez vedený nahoře přes trojici vyhřívaných dutin a přes chladič. Příklady provedení vynálezu Příkladem provedení navrženého řešení jsou zařízení podle obrázků Obr.1 až Obr. 3. Příkladné zařízení pro kontinuální tepelný rozklad organických materiálů zahrnuje jako první technologickou část bezplamenovou pec i s trojicí vyhřívaných dutin 2.|?.j4 nacházejících se uvnitř. Každá z trojice vyhřívaných dutin 2,j3.^ ie opatřena izolačním pláštěm 5 a vybavena bezplamenovými topnými tělesy 6 z keramických desek s vnitřními topnými elektrickými spirálami. Desky topných těles 6 jsou v každé vyhřívané komoře dvě, jsou v nich umístěny plošně na bocích. Uvnitř každé vyhřívané dutiny 2^ ie uspořádána množina horizontálních dutých trub 7 v podobě trubic, v nichž se uvnitř nachází pracovní prostor 8 pro uložení nádob 9 otevřeného typu se zpracovávaným materiálem. Jako nádoby 9 otevřeného typu se zde rozumí jakékoliv beztlakové nádoby 9 opatřené alespoň jedním otvorem, propojujícím vnitřní prostor nádoby 9 s prostorem vně nádoby 9. Trouby 7 svými vnitřními rozměry a tvarem vymezují individuální pracovní prostory 8, které jsou vzduchotěsně odděleny od ostatního prostoru nacházejícího se ve vyhřívané dutině 2,j3.j4. Každá horizontální trouba 7 má vpředu přístupová dvířka 10 pro vkládání nádoby 9 se zpracovávaným materiálem a vzadu má vlastní plynový vývod JM pro odvod plynů vyvíjených tepelným rozkladem materiálu Na každý plynový vývod H je přes příruby 12 připojena jedna potrubní větev 13, jež je odtud vedena dále přes chladič 14. Potrubní větve 13 jsou přímé, mají průběh ve tvaru přímky bez ohybů a jejich konce jsou zaústěny do sběrného potrubí 15. Sběrné potrubí 15 je uspořádáno jako separační kondenzátor, je vedeno se spádem a dole je opatřeno alespoň jedním olejovým zásobníkem 16 pro jímání ochlazením odlučovaného olejnatého kondenzátu. Každá ze tří obsažených vyhřívaných dutin 2,^ má vlastní sběrné potrubí 15. Nádoby 9 pro zpracovávaný materiál jsou mobilní a beztlakové. Mají podobu perforovaných pouzder, například jako tubus s víkem. Zařízení má vytvořeno pro každou troubu 7 optimálně jen jednu takovou nádobu 9, tyto nádoby 9 jsou uzpůsobené tvarem a rozměry pro horizontální uložení v troubě 7. V případě trouby 7 tvořené trubicí o kruhovém průřezu jako v tomto příkladném provedení, je nádoba 9 vytvořena s výhodou jako pouzdro mající tvar perforovaného otvíratelného válce s rozměry o trochu menšími, než jsou rozměry pracovního prostoru 8. Průměr a délka nádoby 9 jsou u výhodného provedení tedy menší než vnitřní průměr a délka válcové stěny trouby 7, ale větší než dvě třetiny vnitřního průměru a délky válcové trouby 7. Toto tvarové a rozměrové uzpůsobení je výhodou kvůli efektivitě předávání energií, ale není podmínkou pro realizaci vynálezu. Takže i pokud má například trouba 7 v jiném případě průřez o tvaru čtyřúhelníku, může být nádoba 9 například jedna nebo dvě či více, ve tvaru válce nebo hranolu, nebo může mít jiný tvar.

Potrubní větve 13 jsou v případě optimálního provedení, jako je tento demonstrovaný příklad, připojeny vůči troubám 7 i vůči sběrnému potrubí 15 bezbariérově. Každá vyhřívaná dutina 2^,|4 je opatřena dvěma topnými tělesy 6 z elektricky vyhřívaných desek, které se nachází na jejich bocích a jsou v odstupu vůči množině trub 7, takže jsou vytvořeny vzduchové mezery po stranách u trub 7. Množina trub 7 je v každé z trojice vyhřívaných dutin 2|? j^ tvořena jednou řadou nad sebou v odstupech umístěných trub 7. Pro ekonomiku provozu zařízení je optimální jedna řada a počet trub 7 nejméně tři. Odstupy mezi nimi umožňují proudění a prostup ohřátého nebo chladicího vzduchu, podle toho ve které fázi procesu daná pracovní dutina 2,fe.|Í právě pracuje.

Každá vyhřívaná dutina 2^|t má vzduchový přívod 17, vzduchový vývod 18 a vzduchový přívod-vývod 19, všechny uzavíratelné pomocí ventilů. Vzduchové přívody-vývody 19 všech tří vyhřívaných dutin 2.|φ jsou navzájem propojeny -10 - > « · · · • »· » · vzduchovým potrubím 20. Uzavíratelné propojení přívodů-vývodů 19 dává možnost uzavření i otevření toku vzduchu mezi zvolenými vyhřívanými dutinami 2¾½. z toho v případě otevření i s možností volby směru průtoku vzduchu. Také vzduchové přívody 17 jsou propojeny, a to pomocí připojení na společný vzduchový kanál 21 s ventilátory 22 připojenými na neznázorněný vnější zdroj chladicího vzduchu. Vzduchové vývody 18 jsou připojeny na neznázorněné obvyklé prvky pro odvod vzduchu, buď. ze zařízení, nebo do zásobní nádrže apod. Při provozním stavu zařízení má vždy jedna z trojice vyhřívaných dutin 2.B.4 svůj vzduchový přívod-vývod 19, vzduchový přívod 17 a vzduchový vývod 18 pomocí ventilů ovládaných neznázorněnou automatickou řídící jednotkou zapojeny pro nahřívání, jedna pro tepelný rozklad a jedna pro ochlazování.

Za olejovým zásobníkem 16 je plynové potrubí rozvětveno na primární větev 24 a sekundární větev 25. Primární větev 24 je připojena na primární plynový zásobník 26 pro inertní plyny, obsažené v počátečních frakcích plynů z tepelného rozkladu materiálu. Sekundární větev 25 je připojena na sekundární plynový zásobník 27 pro spalitelné plyny, získávané z pozdějších frakcí plynů z tepelného rozkladu materiálu. Oba plynové zásobníky 26^7 jsou připojeny na vhodné zařízení pro stlačení, v tomto příkladu na kompresor 28, a za ním k tlakové nádobě 29.|θ.

Zařízení je dále vybaveno neznázorněnými vhodnými prostředky pro kontrolu, ovládání a automatický provoz, jako jsou regulační prvky ventilů, časové spínače, tlakoměry, teplotní čidla, tlakové pojistky, řídící jednotka aj. /

Zařízení umožňuje provozovat vynálezem navrženou metodu pro kontinuální tepelný rozklad organických materiálů tak, že se materiál podrobuje tepelnému rozkladu bez hoření a za přirozených tlakových podmínek ve třech fázích o stejném časovém úseku, z čehož v první fázi se vsázka organického materiálu umístí do uzavřeného pracovního prostoru 8 s připojeným plynovým vývodem H pro vyvíjené plyny a pracovní prostor 8 se zahřeje na stanovenou teplotu, ve druhé fázi se provozuje tepelný rozklad při nesnížené teplotě a ve třetí fázi se zbytková hmota postupně ochlazuje. Zahřívání materiálu se uskutečňuje v trojici tepelně izolovaných vyhřívaných dutin 2j3j4. pomocí sálání tepla z topných těles 6 umístěných mimo jejich trouby 7 s pracovním prostorem 8, pomocí prostupu tepla od těchto topných těles 6 přes vzduchovou mezeru a přes stěny trub 7 situovaných ve vyhřívaných dutinách 2^^. Během všech těchto tří fází se plyny uvolňované ze vsázky odvádějí z vyhřátých pracovních prostorů 8 do chladiče 14. Ochlazením odloučený kondenzát se jímá a zbytkové plyny se odvádějí k dalšímu zpracování* Po skončení třetí fáze se tuhé zbytky zpracovávaného materiálu z pece vyjmou a již mimo uvedené tři fáze dochladí na pokojovou teplotu a využijí jako druhotná surovina, například jako palivo nebo^ uhlík. Tepelný rozklad se provozuje kontinuálně pomocí použití a seřízení trojice vyhřívaných dutin 2^ tak, že každá pracuje v daném časovém úseku v jiné zvýše uvedených tří fázi. To je zatímco například první vyhřívaná dutina 2 se nahřívá a provozuje první fázi, druhá vyhřívaná dutina 3 se dohřívá a provozuje druhou fázi a třetí vyhřívaná dutina 4 se ochlazuje a provozuje třetí fázi. Při tomto postupu se produkty z druhé fáze jímají odděleně od produktů z ostatních fází. Vynález oproti dosavadnímu stavu řeší lépe podmínky tepelného rozkladu a navrhuje optimální teplotní křivku pro ohřev a chlazení. Pro první fázi se vsázka umístí do pracovního prostoru 8 předehřátého na 220 až 240^*0 a během první fáze se nahřeje na 450^eC. Ve druhé fázi se zpracovávaný materiál podrobuje tepelnému rozkladu a přitom se dohřívá, a to v rozmezí teplot teplotě 450*^0 až 630**0. Ve třetí fázi se zbytková hmota ochlazuje na 240^0 až 220**C. Časový úsek trvání každé fáze pro každou fázi stejný, ale oproti dosavadnímu stavu se mění na dobu trvání 180 až 240 minut. Zbytkové plyny i kondenzát se z každé fáze jímají odděleně./

Celková vsázka materiálu se podle vynálezu na počátku rozdělí na menší dávky do množiny nádob 9 a ty se uloží najednou do jedné z vyhřívaných dutin 2^^, do té z nich jež je určena pro první fázi. V ní jsou nádoby 9 rozmístěny do množiny vůči sobě oddělených pracovních prostorů 8* uspořádaných ve společné vyhřívané dutině 2.^.^ a majících horizontální průběh. Při ohřevu se bezbariérově odvádí tepelným rozkladem uvolňované plyny pryč z vyhřívaných pracovních prostorů 8 a vedou se dále přímou cestou po přímce, s využitím rovných potrubních větví 13, přes chladič 14. přičemž se vedou a ochlazují plyny z každého pracovního prostoru 8 zvlášť a až za chladičem 14 se v ochlazeném stavu teprve směšují. Smísení se provádí prostřednictvím sběrného potrubí 15 se spádem, a přitom se z tohoto sběrného potrubí 15 odvádí a jímá odlučovaný kondenzát.

Vyhřívané dutiny 2^3.^ se ve třetí fázi ochlazují pomocí přivádění proudu chladicího vzduchu do jejich vzduchových mezer, nacházejících se kolem dokola trub 7.

Trojice vyhřívaných dutin 2&!j4 je navzájem uzavíratelně propojena pomocí vzduchových přívodů-vývodů 19 a při přechodu na jinou fázi se vyhřátý vzduch z momentálně nejteplejší vyhřívané dutiny 2?foj4 vhání dočasně do právě nejchladnější vyhřívané dutiny 2J

Seznam vztahových značek 1 bezplamenová pec 2 první vyhřívaná dutina 3 druhá vyhřívaná dutina 4 třetí vyhřívaná dutina 5 izolační plášť 6 topné těleso 7 trouba 8 pracovní prostor 9 nádoba 10 dvířka 11 plynový vývod 12 příruby 13 potrubní větev 14 chladič 15 sběrné potrubí 16 olejový zásobník 17 vzduchový přívod 18 vzduchový vývod 19 vzduchový přívod-vývod 20 vzduchové potrubí 21 vzduchový kanál 22 ventilátor 23 plynové potrubí 24 primární větev 25 sekundární větev 26 primární plynový zásobník 27 sekundární plynový zásobník 28 kompresor 29 první tlaková nádoba 30 druhá tlaková nádoba

Claims (13)

1. PATENTOVÉ NÁROKY • · · · *4 • · · » · ♦ · • · · · · · • · ··%· ♦ · « • · · · • ς ·· «♦ ·

   1. Zařízení pro kontinuální tepelný rozklad organických materiálů zahrnující alespoň jednu trojici vyhřívaných dutin (2j3^j4) opatřených izolačním pláštěm (5) a vybavených bezplamenovými topnými tělesy (6), a dále zahrnující plynové vývody (11), chladič (14), alespoň jeden olejový zásobník (16) a plynové potrubí (23), vyznačující se tím, že uvnitř každé vyhřívané dutiny (2^|t) se nachází množina horizontálních dutých trub (7) vymezujících pracovní prostor (8) pro uložení nádob (9) otevřeného typu se zpracovávaným materiálem, kde tyto trouby (7) oddělují v nich se nacházející pracovní prostor (8) vzduchotěsně od ostatního prostoru ve vyhřívané dutině (2^,^), například jsoucích v podobě trubic, přičemž každá horizontální trouba (7) je vpředu opatřena přístupovými dvířky (10) a vzadu vlastním plynovým vývodem (11), na každý z těchto plynových vývodů (11) je připojena potrubní větev (13) procházející přes chladič (I^X^yto^potrubní větve (13) mají průběh ve tvaru přímky bez ohybů a konce těchto potrubních větví (13) jsou zaústěny do sběrného potrubí (15) se spádem a dole situovaným alespoň jedním olejovým zásobníkem (16), přičemž pro každou ze tří obsažených vyhřívaných dutin (2,£,^) je uspořádáno vlastní sběrné potrubí (15).
2. 2. Zařízení pro kontinuální tepelný rozklad organických materiálů podle nároku 1, vyznačující se tím, že nádoby (9) pro zpracovávaný materiál jsou ve formě perforovaných pouzder, pro každou troubu (7) jedno perforované pouzdro uzpůsobené tvarem a rozměry pro horizontální uložení v troubě (7), například v případě trouby (7) tvořené trubicí o kruhovém průřezu pouzdro mající tvar perforovaného otvíratelného válce o průměru a délce menšími než vnitřní průměr a délka válcové stěny trouby (7), ale většími než dvě třetiny vnitřního průměru a délky válcové trouby (7).
3. 3. Zařízení pro kontinuální tepelný rozklad organických materiálů podle nároků 1 a 2, vyznačující se tím, že potrubní větve (13) jsou připojeny vůči troubám (7) i vůči sběrnému potrubí (15) bezbariérově.
4. 4. Zařízení pro kontinuální tepelný rozklad organických materiálů podle nároků 1 až 3, vyznačující se tím, že topná tělesa (6) jsou tvořena v každé vyhřívané dutině (2^3^) dvěma elektricky vyhřívanými deskami, které se nachází na bocích v odstupu vůči množině trub (7).
5. 5. Zařízení pro kontinuální tepelný rozklad organických materiálů podle nároku 4, vyznačující se tím, že množina trub (7) je v každé z trojice vyhřívaných dutin (2,3,4) tvořena řadou z nad sebou v odstupech umístěných alespoň tří trub (7).
6. 6. Zařízení pro kontinuální tepelný rozklad organických materiálů podle nároků 1 až 5, vyznačující se tím, že každá vyhřívaná dutina (2^,^) je opatřena alespoň jedním uzavíratelným vzduchovým přívodem (17), alespoň jedním uzavíratelným vzduchovým vývodem (18) a alespoň jedním uzavíratelným vzduchovým přívodem-vývodem (19), přičemž vzduchové přívody-vývody (19) všech tří vyhřívaných dutin (2,|j|í) v trojici jsou navzájem propojeny vzduchovým potrubím (20), a to uzavíratelně s možností volby směru průtoku, vzduchové přívody (17) jsou připojeny na společný vzduchový kanál (21) s ventilátory (22) a vnějším zdrojem chladicího vzduchu a vzduchové vývody (18) jsou připojeny na prvky pro jímání a/nebo odvod vzduchu^ze zařízení.
7. 7. Zařízení pro kontinuální tepelný rozklad organických materiálů podle nároku 6, vyznačující se tím, že při provozním stavu zařízení má vždy jedna z trojice vyhřívaných dutin (2,β,4) svůj vzduchový přívod-vývod (19), vzduchový přívod (17) a vzduchový vývod (18) zapojeny pro nahřívání, jedna pro tepelný rozklad a jedna pro ochlazování.
8. 8. Zařízení pro kontinuální tepelný rozklad organických materiálů podle nároků 1 až 7, vyznačující se tím, že za olejovým zásobníkem (16) je plynové potrubí (23) rozvětveno na alespoň jednu primární větev (24), připojenou na primární plynový zásobník (26) pro inertní plyny, a alespoň jednu sekundární větev (25), připojenou na sekundární plynový zásobník (27) pro spalitelné plyny.
9. 9. Zařízení pro kontinuální tepelný rozklad organických materiálů podle nároku 8, vyznačující se tím, že plynové zásobníky (26, 27) mají každý připojen alespoň jedno zařízení pro stlačení, například kompresor (28), a za ním tlakovou nádobu (29,30).
10. 10. Metoda pro kontinuální tepelný rozklad organických materiálů s využitím zařízení podle některého z nároků 1 až 9, při níž se materiál podrobuje tepelnému rozkladu bez hoření a za přirozených tlakových podmínek ve třech fázích o stejném časovém úseku, z čehož v první fázi se vsázka organického materiálu umístí do pracovního prostoru (8) nacházejícího se ve vyhřívané dutině (2,)3^)^0, tento pracovní prostor (8) se zahřeje na stanovenou vyšší teplotu, ve druhé fázi se provozuje tepelný rozklad při nesnížené teplotě pracovního prostoru (8), načež ve třetí fázi se pracovní prostor (8) se zbytkovou hmotou postupně ochlazuje, přičemž tento pracovní prostor (8) je po celou dobu zpracování materiálu vzduchotěsně oddělen uvnitř tepelně izolované vyhřívané dutiny (2,|}'|4) od jejího ostatního vnitřního prostoru, pracovní prostor (8) je vyhříván pomocí sálání tepla z topných těles (6) umístěných ve vyhřívané dutině (2^,|i) mimo něj a pomocí prostupu tepla od těchto topných těles (6) přes vzduchovou mezeru a přes stěnu oddělující pracovní prostor.(8) uvnitř vyhřívané dutiny (2^), během všech tří fází tepelného zpracování materiálu se plyny uvolňované tepelným rozkladem materiálu odvádějí z vyhřátého pracovního prostoru (8) do chladiče (14)^ kde se ochlazují, ochlazením odloučený kondenzát se jímá a zbytkové plyny se odvádějí k dalšímu zpracování, po skončení třetí fáze se zbytková hmota z vyhřívané dutiny (2,|),|í·) vyjme a již mimo uvedené tři fáze dochladí na pokojovou teplotu, přičemž při provádění metody se tepelný rozklad provozuje kontinuálně pomocí trojice vyhřívaných dutin (2^^ z nichž v každé se střídají postupně všechny tři fáze a přitom každá pracuje v daném časovém úseku v jiné fázi, to je zatímco jedna z trojice vyhřívaných dutin (2^) se nahřívá a provozuje první fázi, druhá se dohřívá a provozuje druhou fázi a třetí se ochlazuje a provozuje třetí fázi, vyznačující se tím, že v první fázi se vsázka umístí do prostoru předehřátého na 220 až 240**0 a nahřeje na 450*PC, ve druhé fázi se vsázka podrobuje tepelnému rozkladu při teplotě 450**0 až 630^0 a ve třetí fázi se zbytková hmota ochlazuje na 240F°C až 220*CC, přičemž časový úsek trvání jedné fáze je v rozmezí 180 až 240 minut, a přičemž se odcházející plyny i kondenzát z každé z fází jímají odděleně.^
11. 11. Metoda pro kontinuální tepelný rozklad organických materiálů podle nároku 10, vyznačující se tím, že celková vsázka materiálu se rozdělí do množiny mobilních zásobníků otevřeného typu, například perforovaných nádob (9), a ty se uloží najednou do množiny vůči sobě oddělených pracovních prostorů (8) uspořádaných nad sebou v podobě trub (7) v řadě a s odstupem mezi sebou uvnitř společné vyhřívané dutiny (2^3^) a majících horizontální průběh, načež se bezbariérově odvádí tepelným rozkladem uvolňované plyny mimo vyhřívaný prostor a vedou se dále přímou cestou rovněž bezbariérově, přes chladič (14), a to s prouděním přes rovné potrubní větve (13) probíhající přes chladič (14) přímkově, přičemž se odvádějí plyny z každého pracovního prostoru (8) zvlášť a až za chladičem se v ochlazeném stavu teprve směšují, toto směšování se provádí pro každou

    vyhřívanou dutinu (2 zvlášť, a to s využitím sběrného potrubí (15) se spádem, do něhož se ochlazené plyny přivádějí z boční strany tak, že narážejí o bariéru tvořenou jeho stěnou následkem spádu a v němž přiváděné plyny proudí směrem dolů a současně stéká dolů i ochlazením a nárazem o bariéru z nich odlučovaný kondenzát, načež se tento kondenzát jímá do olejového zásobníku (16).
12. 12. Metoda pro kontinuální tepelný rozklad organických materiálů podle nároků 10 a 11, vyznačující se tím, že vyhřívané dutiny (2^) se během třetí fáze ochlazují pomocí přivádění proudu chladícího vzduchu do jejich vzduchových mezer.
13. 13. Metoda pro kontinuální tepelný rozklad organických materiálů podle nároku 12, vyznačující se tím, že trojice vyhřívaných dutin (2,]3,j4) se navzájem uzavíratelně propojí a pomocí tohoto propojení se pak při přechodu na jinou fázi vyhřátý vzduch z momentálně nejteplejší vyhřívané dutiny (2,1$) vhání dočasně do momentálně

    nejchladnější vyhřívané dutiny, (2 )