CZ21978U1 - Zařízení na tepelné zpracování hmot s mobilním zásobníkem - Google Patents

Description

Oblast techniky

Řešení se týká konstrukčního uspořádání zařízení na tepelné zpracování hmot, které je vybaveno pecí s mobilním zásobníkem pro dodávku zpracovávaných hmot.

Dosavadní stav techniky

V současné době existují různá zařízení pro ekologické tepelné zpracování hmot pomocí procesů pyrolýzy, která jsou opatřena zásobníky různých druhů. Jedná se zejména o různé druhy pecí s vyhřívanou komorou pro tepelné zpracování odpadních hmot, jako jsou pneumatiky, plasty, ropné látky, biomasa, aj. Zásobník se v těchto zařízeních umisťuje přímo do vnitřních prostor pece, kde plní postupně několik funkcí, zpravidla jen jako úložiště hmoty. Nejprve plní funkci dávkovače vsádky, poté podložky nebo roštu pro pyrolyzovaný materiál, a nakonec plní funkci popelníku umožňujícího shromažďování a odstranění zbytkové tuhé hmoty a popelovin z pece po ukončení procesu. Typ zásobníku odpovídá obvykle potřebám vyplývajícím z druhu zpracovávaného materiálu.

Pro zařízení s odvodem pyrolýzních zplodin, vyvedeným mimo vyhřívanou komoru do běžného kouřovodu, jsou používány zásobníky, jejichž prostor pro dodávaný materiál není nijak oddělen od ostatních prostor v peci, nebo je případně oddělen pouze částečně, pomocí perforovaných stěn. Například z přihlášky PV 2002-1363 je znám mobilní kontejner pro pryžový a plastový odpad, který má podobu mobilního válce s průchozí středovou dutinou, kde plášť válce je opatřen odvodními otvory, umožňujícími volný průchod kouřových zplodin z kontejneru do vyhřívané komory pece a dále do kouřovodu. Počítá se s tím, že do kontejneru se naskládají mimo prostor pece pneumatiky, nebo jiný odpad určený ke zpracování, a naplněný kontejner se vpraví do pece. Pec se vyhřeje a proběhne tepelné zpracování hmot s využitím pochodů pyrolýzy. Po zpracování ve stojanu zůstávají ocelové kordy z pneumatik a uhlíkaté zbytky hmoty ze zpracované pryže, případně jiné tuhé zbytky. Tyto zbytky představují cenné využitelné druhotné suroviny. Po ochlazení pece se mobilní kontejner vyveze ven z pece, tuhé zbytky ze zpracovaných hmot se odeberou a dávkuje se další dávka odpadu určeného k pyrolýze. Zařízení tohoto typu nejsou dostatečně ekologická, jejich problémem je vývod kouřových zplodin do vnějšího prostředí. Jednak kouřovody těchto zařízení musí být opatřeny drahými filtračními systémy, což ekonomicky zatěžuje provozovatele, a jednak kouře z těchto zařízení mají extrémně silný a nepříjemný zápach, což vyvolává masový odpor u veřejnosti a brání provozovat tato zařízení v obcích a v blízkosti obydlených oblastí i v případě, že by po stránce neškodnosti splňovaly předepsané normy. Odvoz ke zpracování odpadních hmot na velké vzdálenosti od sběrných míst pak není ekonomický.

Problémy s únikem kouřových zplodin do prostředí by nemělo pyrolýzní zařízení, jehož pyrolýzní pec má vyhřívanou komoru v podobě pyrolýzní komory opatřené odvodním kanálem pro pyrolýzní zplodiny, jenž má výstupní konec zaústěn zpět do pyrolýzní komory. Takováto zařízení jsou již známa a v současné době jsou předmětem intenzivního zkoušení a vývoje. Například CZ U 17601 popisuje zařízení pro separaci pyrolýzního oleje pri zpracování odpadové pryže, kde se nachází pyrolýzní komora, vně které je vytvořen ohřívací prostor vytvořený jako alespoň jedna ohřívací komora s prvky pro ohřev. Pyrolýzní komora zde má podobu vyhřívané komory, kde prvky pro ohřev jsou umístěny v prostoru mimo tuto vyhřívanou komory. Pyrolýzní komora má vývod pro pyrolýzní plyny do odvodního kanálu, který obsahuje chladicí úsek, za nímž je odvodní kanál zaústěn zpět do pyrolýzní komory. Chladicí úsek představuje možnost zpracování kouřových plynů, v něm dochází k separaci olejnatých látek, tzv. pyrolýzního oleje. Za tím účelem má chladicí úsek připojenu alespoň jednu jímací nádrž pro jímání pyrolýzního oleje. Toto zařízení obsahuje jedinou pracovní dutinu, pyrolýzní dutinu, pro tuhý materiál. Zde se realizují veškeré operace s tuhými materiály, tedy na počátku zpracování vsázka zpracovávaného odpadu, poté jeho tepelný rozklad, a nakonec i vznik tuhých částic uhlíkaté drti a případných dalších tuhých produktů, jako jsou ocelové kordy z pneumatik, apod. Uvedené uspořádání má výhodu i

-1CZ 21978 Ul nevýhodu v tom, Že zařízení pracuje vsádkově. Vsázka se do tohoto zařízení dodává klasickým zařízením k tomu určeným, a to pomocí pojízdného otevřeného koše, naplněného zpracovávaným materiálem. Vložená vsázka zpracovávaných odpadních pneumatik nebo jiných materiálů se musí zpracovat až na finální produkty, poté je nutno prostor pyrolýzní komory vychladit a tím umožnit zpřístupnění, teprve pak je možno odebrat vyrobenou uhlíkatou drť. Otevřenou komoru je třeba nejprve vyčistit, a teprve potom je možno provést novou vsázku. Cyklická práce zařízení vyžaduje opakování ohřevu a následného vychlazení prostoru v pyrolýzní komoře, což představuje velkou energetickou a časovou zátěž. V současné době se vývoj tohoto zařízení potýká s problémem, jak co nejvíce ekonomicky zkrátit dobu jednoho cyklu v peci a nutné odstávky mezi ío cykly, aniž by došlo k nežádoucímu úniku zplodin. Problém přitom činí zejména doba potřebná pro zchlazení prostoru v pyrolýzní komoře včetně zbytkového materiálu. Pokud totiž před otevřením pyrolýzní komory nedojde k dostatečnému vychlazení celého prostoru pyrolýzní komory včetně obsažených tuhých zbytků ze zpracovaných materiálů, může dojít k dodatečnému úniku nežádoucích zplodin z těchto zbytků. Zkrácení cyklu pyrolýzy je lákavé dosahovat pomocí rych15 lého vychlazení pyrolýzní komory s využitím prostředků intenzivního chlazení. Při rychlém zchlazení však sice dojde k ochlazení prostoru v pyrolýzní komoře i k ochlazení povrchu tuhých zbytkových hmot, avšak uvnitř jsou tyto hmoty nedochlazeny a po předčasném vyjmutí takzvaně čadí. Jakýkoliv únik plynných zplodin nebo kouře je však vysoce nežádoucí a brání širšímu využití tohoto zařízení.

Podstata technického řešení

Výše uvedené nevýhody dosavadního stavu ve značné míře odstraňuje navržené technické řešení. Je navrženo zařízení na tepelné zpracování hmot vybavené mobilním zásobníkem, které zahrnuje otvíratelnou vyhřívanou komoru s vnitřním prostorem pro vsázku a pyrolýzu zpracovávaného materiálu, kde v prostoru odděleném od pyrolýzního prostoru se nachází topné prvky pro ohřev zpracovávaného materiálu. Ve srovnání s dosavadním stavem, také u tohoto řešení je pyrolýzní prostor opatřen alespoň jedním vývodem do odvodního kanálu pro odvod plynů s kouřovými zplodinami pyrolýzy. Odvodní kanál má své konce, vstupní i výstupní konec, alespoň dočasně oba najednou zaústěny zpět do pyrolýzního prostoru a ve svém průběhu obsahuje odvodní kanál alespoň jeden chlazený úsek, jenž je opatřen alespoň jednou jímací nádobou pro jímání ochlazo30 váním odlučovaného kapalného pyrolýzního oleje. Napojení pyrolýzního prostoru na odvodní kanál a oddělení pyrolýzního prostoru od okolního prostoru je u navrženého řešení vyřešeno jinak než u dosavadního stavu, jak bude podrobně popsáno dále. Zařízení obsahuje, stejně jako dosavadní zařízení, alespoň jedno sací zařízení, umožňující proudění plynů s pyrolýzními zplodinami do odvodního kanálu a v odvodním kanálu pak potřebným směrem. Ve srovnání s dosa35 vadním stavem, také navržené řešení představuje zařízení, které je vybaveno alespoň jedním mobilním zásobníkem s úložným prostorem pro vsázku zpracovávané hmoty. Zásobník má konstrukční řešení zásadně odlišné od dosavadního stavu. Podstatou nového řešení je, že mobilní zásobník tohoto zařízení má podobu dutého mobilního tělesa s uzavřeným krytem, opatřeným alespoň jedním přívodem a alespoň jedním vývodem. Kryt v sobě uzavírá vnitřní dutinu, případ40 ně dutiny, plynotěsně, Čímž je vytvořen prostor pro naložení, dodávku zpracovávaných hmot, jejich pyrolýzu a následné dochlazení tuhých pyrolýzních zbytků odděleně od okolního prostoru. Je-li mobilní zásobník uvnitř vyhřívané komory, kryt zajišťuje oddělení pyrolýzního prostoru od ostatního prostoru uvnitř vyhřívané komory. Přívod i vývod zásobníku jsou opatřeny uzávěrem a mají jeden konec zaústěný do dutiny uvnitř zásobníku. Vývod ze zásobníku je rozpojitelné při45 pevnitelný na vstupní konec odvodního kanálu a přívod do zásobníku na výstupní konec odvodního kanálu pro odvod pyrolýzních zplodin.

Mobilní zásobník má s výhodou vývod i přívod vystupující z jeho krytu ven, přičemž vyhřívaná komora má plášť opatřen alespoň dvěma vybráními nebo otvory, jedním pro přívod a druhým pro vývod mobilního zásobníku, o tvaru, rozměrech a umístění umožňujícími umístění mobilního zásobníku uvnitř vyhřívané komory. Například v případě umístění přívodu a vývodu vpředu hned u dvířek vyhřívané komory postačuje vybrání v okrajové části pláště vyhřívané komory. V přípa-2CZ 21978 Ul dě jiného umístění přívodu a vývodu, například na zadním Čele mobilního zásobníku, jsou třeba otvory. Otvory, nebo vybrání, je samozřejmě potřeba zhotovit tak, aby byly dostatečně zatěsněný proti nežádoucímu úniku tepla.

Ve stavu, kdy se mobilní zásobník nachází uvnitř vyhřívané komory, jeho přívod i vývod s výho5 dou vystupují do zvnějšku přístupného vnějšího prostoru, nacházejícího se vně vyhřívané komory a vně pláště pece. Vně vyhřívané komory a vně pláště pece, v prostoru přístupném zvenku, se s výhodou nacházejí i uzávěry přívodu a vývodu, a rovněž spojovací prvky rozpojitelného připevnění vůči odvodnímu kanálu, například příruby.

Mobilní zásobník je s výhodou opatřen pohybovými prostředky pro pojíždění po podložce a s další výhodou alespoň jedněmi plynotěsnými otvíracími dvířky.

Dvířka mobilního zásobníku se s výhodou nachází za otvíracím prvkem vyhřívané komory.

Navržené technické řešení řeší efektivně problémy stávajících zařízení na pyrolýzu hmot. Mobilní zásobník je možno pohodlně plnit i vyprazdňovat ve venkovním prostoru. Poté, kdy proběhne pyrolýza zpracovávaného materiálu, není nutná odstávka zařízení ani jeho úplné dochlazovánl, protože je možno mobilní zásobník demontovat ze zařízení a vyměnit za nový. Je možné mít k dispozici několik mobilních zásobníků a v průběhu procesu tyto postupně používat. Demontované zásobníky je možno uskladnit na vhodném místě a nechat dostatečnou dobu dochladit. Je možné je v uzavřeném stavu přepravit na jiné, kupříkladu vhodnější místo k vyprázdnění a k dalšímu zpracování v něm obsažených hmot. Navržené řešení přináší výhodu ve zvýšení bezpeč20 nosti práce a eliminaci rizika nežádoucího úniku zplodin. Přitom podstatně zkracuje dobu jednoho výrobního cyklu a dobu nutné odstávky zařízení při výměně zpracovávaného materiálu. Dochází také k významné energetické úspoře, protože vyhřívanou komoru není nutno tolik ochlazovat, a tedy poté není třeba pro další cyklus ani tak velký nový ohřev.

Přehled obrázků na výkresech

Technické řešení je blíže objasněno pomocí výkresů, kde znázorňují obr. 1 schéma příkladného zařízení podle navrženého řešení, s vyhřívanou komorou v řezu, v níž je umístěn mobilní zásobník připojený k odvodnímu kanálu, obr. 2 samotný mobilní zásobník, při pohledu z boku a obr. 3 pohled shora na vyhřívanou komoru v níž je umístěn mobilní zásobník, s řezem přes přívod a vývod zásobníku.

Příkladem nej výhodnějšího provedení navrženého technického řešení je zařízení na tepelné zpracování hmot s mobilním zásobníkem podle obr. 1 až 3.

Zařízení na tepelné zpracování hmot zahrnuje elektrickou pec s vyhřívanou komorou I, pláštěm 2, otvíracím prvkem 3 v podobě předního víka a topnými prvky 4. Dále zařízení obsahuje odvod35 ní kanál 5, opatřený sacím zařízením 6 a chladičem 7. V chladiči 7 se nachází chlazený úsek 8 odvodního kanálu 5. Chlazený úsek 8 je opatřen společným kondenzátovým svodem 9, ústícím do jímací nádoby 10 pro jímání ochlazováním kondenzujících složek, označovaných běžně jako pyrolýzní olej. Ve vyhřívané komoře 1 se nachází pracovní prostor, umožňující vsázku a pyrolýzu zpracovávaného materiálu.

Vyhřívaná komora i je vybavena mobilním zásobníkem v podobě dutého válce na pohybových prostředcích 11, obsahujícího uvnitř dutinu 12 uzavřenou plynotěsným krytem 13 jenž je opatřen přívodem 14 a vývodem 15. Součástí krytu 13 jsou také dvířka 16, umožňující zpřístupnit dutinu 12 zásobníku. Vnitřní vybavení dutiny 12 je libovolné podle potřeby, zejména s přihlédnutím k pracovní teplotě a druhu a typu zpracovávané hmoty, mohou být například obsaženy přepážky, police, rošty, popelník, násypka, vhodná měřidla teploty a tlaku, apod. Přívod 14, vývod 15. i jiné prvky zařízení jsou vybaveny automaticky nebo manuálně ovládanými uzávěry Γ7, které jsou například ve formě plynotěsných ventilů. Při uzavření dvířek 16 odděluje kryt 13 spolehlivě,

-3CZ 21978 Ul plynotěsně, dutinu 12, včetně případně obsažené náplně z hmot určených ke zpracování, od ostatního prostoru v okolí. Při umístění zásobníku ve vyhřívané komoře 1 je pomocí uzavřeného krytu 13 oddělen prostor pro pyrolýzu, tedy pyrolýzní prostor, od zbytku volného pracovního prostoru ve vyhřívané komoře 1. Topné prvky 4 se vždy musí nacházet mimo pyrolýzní prostor.

Z důvodu zvýšení bezpečnosti, z provozních důvodů a kvůli možnosti údržby jsou v tomto konkrétním případě topné prvky 4 situovány mimo vyhřívanou komoru i. Navržené technické řešení však není umístěním topných prvků 4 omezeno, případně mohou být instalovány, při vhodném provedení a zabezpečení, alternativně nebo současně přímo uvnitř vyhřívané komory 1Zásobník má jeden konec přívodu 14 i vývodu 15 zaústěn do dutiny 12. Vývod 15 má zvolen io takový tvar, rozměry a zakončení, aby byl rozpojitelné připevnitelný na vstupní konec odvodního kanálu 5 a přívod 14 na výstupní konec odvodního kanálu 5. Vývod 15 i přívod 14 vystupují ven z krytu 12 a jsou prodlouženy tak, že v případě umístění zásobníku v peci vystupují také ven z pláště 2 vyhřívané komory i. Aby bylo možno s mobilním zásobníkem najet do vyhřívané komory 1, je plášť 2 vyhřívané komory 1 opatřen dvěma vybráními 18, adekvátně k velikosti, tvaru a i s poloze přívodu 14 a vývodu 12· Jako prostředky pro rozpojitelné spojení přívodu 14 a vývodu 12 jsou použity šroubovací příruby 19.

Ve stavu, kdy se mobilní zásobník nachází uvnitř vyhřívané komory 1, jeho přívod 14 i vývod 15 vystupují do prostoru vně vyhřívané komory 1 a v tomto vnějším prostoru, přístupném bezpečně pro obsluhu i při stavu vyhřáté vyhřívané komory i, se s výhodou nacházejí také uzávěry 17 pří20 vodu 14 a vývodu 15 i spojovací prvky 19 rozpoj itelného připevnění vůči odvodnímu kanálu 5.

Mobilní zásobník je opatřen výhodným provedením pohybových prostředků H pro pojíždění po podložce v podobě koleček. Mobilní zásobník má dvířka 16 s výhodou situována tak, aby se při umístění mobilního zásobníku ve vyhřívané komoře 1 dvířka 16 nacházela za otvíracím prvkem 3 vyhřívané komory 1, což usnadní manipulace při transportu, kompletaci, kontrole, Čištění a údržbě zařízení.

Zařízení funguje následovně. Do mobilního zásobníku se umístí vsázka materiálu určeného k pyrolýze, například pneumatiky. Mobilní zásobník se uzavře a vjede se s nim do vyhřívané komory 1 elektrické pece, přičemž jeho vývod 15 a přívod 14 zapadnou do vybrání 1§ v plášti 2 pece. Pec se uzavře. Vývod 15 a přívod 14 se upevní ke koncům odvodního kanálu 5. Uzávěry 17 vývodu 15 a přívodu 14 jsou otevřeny, nebo se otevřou. Vyhřívaná komora i elektrické pece se začne nahřívat. Vzduch z dutiny 12 mobilního zásobníku je, společně se zplodinami vyvíjenými následkem pyrolýzy materiálu, odsáván sacím zařízením 6 do odvodního kanálu 5. V chlazeném úseku 8 odvodního kanálu 5 dojde ke kondenzaci pyrolýzního oleje, který je dopravován svodem 9 kondenzátu do jímací nádoby 10. Vzduch zbavený kondenzátu se pak vrací přes přívod 14 zpět do dutiny 12 mobilního zásobníku. Pokud je zájem jímat plynnou frakci, může se přívod 14 rozpojit a výstupní konec odvodního kanálu 2 připojit k jímači plynné složky, například k zásobníku plynu. Po ukončení pyrolýzy se uzavřou uzávěry 17 na vývodu 15 i přívodu 14, zásobník se odpojí od odvodního kanálu 5, pec se otevře a mobilní zásobník se vymění za jiný s novou vsázkou materiálu, aniž by unikal zbytkový plyn. Použitý mobilní zásobník, obsahující zbytkové tuhé hmoty, v tomto případě nerozložené ocelové kordy z pneumatik a uhlíkaté částice vzniklé pyrolýzou pryže zpracovaných pneumatik, se dopraví na vhodné místo. Tam se po dochlazení zásobník otevře a zbytkové hmoty se předají ke zpracování jako druhotné suroviny, v tomto případě ocelové kordy z pneumatik do sběrny kovového šrotu a Částice pryže se prodají zpracovateli. Mobilní zásobník se odveze zpět a může se znovu použít, předtím se případně provede jeho vy45 čištění a údržba.

Claims (5)

1. NÁROKY NA OCHRANU

   1. Zařízení na tepelné zpracování hmot s mobilním zásobníkem, zahrnující pec s otvíratelnou vyhřívanou komorou (1), v níž se nachází pracovní prostor pro vsázku a pyrolýzu zpracovávaného materiálu, přičemž pec v prostoru odděleném od pyrolýzního prostoru obsahuje topné

   5 prvky (4), a tato pec obsahuje také plášť (2) a alespoň jeden otvírací prvek (3) umožňující přístup do její vyhřívané komory (1), a kde zařízení obsahuje také alespoň jeden odvodní kanál (5) pro odvod plynů s kouřovými zplodinami pyrolýzy, kterýžto odvodní kanál (5) má své oba konce, vstupní i výstupní, alespoň dočasně oba připojeny k pyrolýznímu prostoru, přičemž tento odvodní kanál (5) ve svém průběhu obsahuje alespoň jeden chlazený úsek (8), jenž je opatřen alespoň ío jednou jímací nádobou (10) pro jímání ochlazováním kondenzujících složek, přičemž toto zařízení obsahuje také alespoň jedno sací zařízení (6) pro proudění plynů s pyrolýzními zplodinami do odvodního kanálu (5) a v něm potřebným směrem, přičemž zařízení je vybaveno také alespoň jedním mobilním zásobníkem s úložným prostorem pro vsázku zpracovávané hmoty, vyznačující se tím, že jeho mobilní zásobník má podobu mobilního tělesa s uzavřeným krytem i 5 (13) opatřeným alespoň jedním přívodem (14) a alespoň jedním vývodem (15), kde uvnitř krytu (13) je vytvořena alespoň jedna vnitřní dutina (12), kterýžto kryt (13) odděluje plynotěsně dutinu (12) od okolního prostoru a v případě umístění zásobníku ve vyhřívané komoře (1) tento kryt (13) odděluje pyrolýzní prostor od ostatního prostoru uvnitř vyhřívané komory (1), přičemž přívod (14) i vývod (15) mají jeden konec zaústěný do dutiny (12) uvnitř zásobníku a druhý konec

   20 mají rozpojitelně připevnitelný k odvodnímu kanálu (5), z čehož vývod (15) má svůj druhý konec rozpoj itelně připevnitelný na vstupní konec odvodního kanálu (5) a přívod (14) na výstupní konec odvodního kanálu (5), přičemž přívod (14) i vývod (15) jsou opatřeny každý alespoň jedním uzávěrem (17).
2. 2. Zařízení na tepelné zpracování hmot s mobilním zásobníkem podle nároku 1, vyzná25 čující se tím, že mobilní zásobník má vývod (15) a přívod (14) vystupující z jeho krytu (13) ven, přičemž plášť (2) pece je opatřen alespoň dvěma vybráními (18) nebo otvory, jedním pro přívod (14) a druhým pro vývod (15) mobilního zásobníku, o tvaru, rozměrech a umístění umožňujícími umístění mobilního zásobníku uvnitř vyhřívané komory (1) této pece.
3. 3. Zařízení na tepelné zpracování hmot s mobilním zásobníkem podle nároku 2, vyzná30 čující se tím, že ve stavu, kdy se mobilní zásobník nachází uvnitř vyhřívané komory (1), jeho přívod (14) i vývod (15) vystupují do vnějšího prostoru vně vyhřívané komory (1) a vně pláště (2) pece, přičemž vně pláště (2) pece se nacházejí i uzávěry (17) přívodu (14) a vývodu (15) i spojovací prvky (19) rozpoj itelného připevnění vůči odvodnímu kanálu (5).
4. 4. Zařízení na tepelné zpracování hmot s mobilním zásobníkem podle nároků 1 až 3, v y 35 značující se tím, že mobilní zásobník je opatřen pohybovými prostředky (11) pro pojíždění po podložce a alespoň jedněmi plynotěsnými otvíracími dvířky (16).
5. 5. Zařízení na tepelné zpracování hmot s mobilním zásobníkem podle nároku 4, vyznačující se tím, že dvířka (16) mobilního zásobníku se v případě, kdy je mobilní zásobník umístěn uvnitř vyhřívané komory (1), nachází za otvíracím prvkem (3) pece.