CZ24565U1

CZ24565U1 - Zařízení na výrobu dřevěného uhlí

Info

Publication number: CZ24565U1
Application number: CZ201226065U
Authority: CZ
Inventors: Mariušek@Josef
Original assignee: Aivotec S.R.O.
Priority date: 2012-05-17
Filing date: 2012-05-17
Publication date: 2012-11-15

Description

Oblast techniky

Dosavadní stav techniky

Dřevěné uhlí se vyrábí ze syrové dřevní hmoty suchou destilací v pecích k tomu zvláště konstruovaných. Konstrukce retortních pecí je ovlivněna především druhem a formou vsázkového materiálu. Optimální je umístěni v lokalitě, v níž se vyskytuje dostatečné množství vsázky. Velké, konstrukčně dokonalejší retortní pece jsou provedeny jako stabilní, jsou vybaveny přídavnými technologickými zařízeními a vsázkový materiál je k nim nutno dopravovat z větších vzdáleností. Daleko častější jsou menší mobilní pece, které lze dopravovat běžnými dopravními prostředky. Menší konstrukce, umožňující výrobu dřevěného uhlí pro samozásobování, jsou popsány např. v US 2956933, či lehké mobilní provedení v US 2002/0148716 Al, které minimalizuje ztráty způsobené transportem dřeva.

V České republice byla zveřejněna přihláška vynálezu PV 1991-2062 „Způsob zpracování pilin, kůry a jiných dřevních materiálů na dřevěné uhlí a zařízení k jeho provádění“, která umožňuje i využití vedlejších produktů, jako je dehet. Retortní pec na suchou destilaci dříví jakožto mobilní varianta, která údajně značnou mírou šetří životní prostředí, je popsána v CZ 278678.

Nevýhodou všech doposud známých technologií výroby dřevěného uhlí je to, že využívají jako vsázku kvalitní dříví a jako zdroj tepla plynný produkt vsázky nebo jiné ušlechtilé palivo.

V praxi se poměrně často využívá agregace bioplynové stanice s kogenerační jednotkou. Bioplynové stanice produkuje bioplyn, který vzniká fermentaci vsázky složené zčásti z lignocelulózové biomasy, a ten slouží jako palivo připojené kogenerační jednotky, která vyrábí elektrický proud a její odpadní teplo případně slouží např. k ohřevu budov.

Nevýhodou tohoto uspořádání je, že zůstává nevyužita energie spalin opouštějících kogenerační jednotku, zejména mimo topná období, a dále zbytky fermentačního procesu obsahující velký podíl lignocelulózy nemusí být vhodným hnojivém, přinejmenším bez další úpravy.

Technické řešení si klade za úkol navrhnout zařízení na výrobu dřevěného uhlí, které by do značné míry omezilo uvedené nevýhody známých zařízení tohoto druhu.

Podstata technického řešení

Uvedený úkol řeší zařízení na výrobu dřevěného uhlí tvořené retortní pecí s lignocelulózovou vsázkou, jehož podstata spočívá v tom, že pod retortní pec je připojen výstup spalin ze spalovacího motoru kogenerační jednotky.

Odtah dřevoplynu produkovaného retortní pecí může být zaveden pod retortní pec nebo napojen na přívod plynu do motoru další kogenerační jednotky - na dřevoplyn.

Vsázka retortní pece je s výhodou tvořena alespoň zčásti zahuštěnými zbytky po fermentaci v bioplynové stanici.

Retortní pec je ve výhodném provedení tvořena vnitřním pláštěm k uložení vsázky a vnějším pláštěm, přičemž prostor mezi plášti je vespod propojen s přívodem spalin od kogenerační jednotky a vnitřní plášť má odtah dřevoplynu.

- 1 CZ 24565 Ul

Objasnění obrázků na výkrese

Technické řešení bude dále objasněno pomocí výkresu, na němž obr. 1 představuje schéma výhodného zapojení zařízení na výrobu dřevěného uhlí a obr. 2 je schematický řez výhodným provedením retortní pece.

Příklady uskutečnění technického řešení

Zařízení na výrobu dřevěného uhlí podle obr. 1 je tvořeno retortní pecí i zaváženou zahuštěným digestátem z fermentoru 2 bioplynové stanice. Do retortní pece I jsou vespod přiváděny spaliny ze spalovacího motoru kogenerační jednotky 3, která pracuje na bázi bioplynu produkovaného fermentorem 2. Dřevoplyn produkovaný retortní pecí I může sloužit jako další zdroj tepla při suché destilaci probíhající v retortní peci 1 nebo může po vyčištění pohánět další kogenerační jednotku dimenzovanou speciálně na dřevoplyn.

V jiném provedení, které má více kogeneračních jednotek 3, může být právě jedna z nich speciálně konstruována na dřevoplyn, přičemž horké spaliny ze všech dodávají teplo do retortní pece I.

Retortní pec 1 podle obr. 2 je tvořena vnitřním pláštěm 4, ve kterém je uložena vsázka odvodněného digestátu, a vnějším pláštěm 5, do nějž je vespod přívod 6 spalin z kogenerační jednotky 3. Vnitřní plášť 4 má odtah 7 dřevoplynu a oba pláště 4, 5, jsou opatřeny dvířky 8 pro vkládání vsázky do vnitřního pláště 4.

Možnosti popsaného zařízení na výrobu dřevěného uhlí budou uvedeny na následujících příkladech:

Příklad 1

Horké spaliny (400 až 600 °C) z kogenerační jednotky bioplynové stanice byly svedeny pod retortní pec 1, která byla zavážena odpadním dřevem (15 MJ/kg). Po 5 h ohřevu a 5 h samovolné exotermické reakce, kdy je dřevoplyn využit k podpoře ohřevu retortní pece 1, bylo z 1 t dřeva získáno 780 kg dřevěného uhlí (výhřevnost 25,3 MJ/kg).

Příklad 2 kg fugátu z bioplynové stanice (77,5 % hmotn. sušiny) bylo zahuštěno 20 kg pilin. Po 5 h ohřevu (650 °C) a 5 h samovolné exotermické reakce, kdy je dřevoplyn využit k podpoře ohřevu retortní pece 1, bylo získáno 57 kg dřevěného uhlí (22,7 MJ/kg).

Příklad 3

100 kg fugátu z bioplynové stanice (77,5 % hmotn. sušiny) bylo zalito do kovové formy, která umožnila vytvoření kvádrů (průměr 3 cm), forma byla vložena do chladnoucí retortní pece (200 do 65 °C během 1 h), přičemž po vyjmutí vyschlý digestát dále zůstával ve vertikální poloze, po 2 h (500 °C) suché destilace, kdy není dřevoplyn využit k podpoře ohřevu retortní pece i bylo získáno 77,4 kg dřevěného uhlí o výhřevnosti 22,9 MJ/kg.

V případě, že je vsázkou digestát, fugát, či podobný materiál kašovité konzistence, je výhodné zvýšit obsah jeho sušiny (například přidáním pilin, sušením atp.) a zformovat jej (například duté válce atp.) tak, aby jím mohlo teplo lépe prostupovat. Vsázka se však neomezuje jen na digestát. Zařízení může zpracovat veškeré materiály, ze kterých lze dřevěné uhlí vyrábět (starý papír, zaplísněné obilí, pekárenské vratký, nahnilé, či jinak kontaminované potraviny, klestí z lesa atd.).

Jakkoli přínos technického řešení spočívá ve využití spalin, jeho výhodu lze též spatřovat v tom, že na rozdíl od veškerých dříve známých zařízení nevyužívá k výrobě dřevěného uhlí (suchá destilace) energii zpracovávaného materiálu a tudíž v něm nedochází k signifikantním energetickým ztrátám. Přitom doposud užívané způsoby vedou k 30 až 50% ztrátám materiálu. Dřevoplyn

- 2 CZ 24565 Ul vznikající v tomto zařízení tak nemusí být díky disponibilnímu přísunu spalin z jiného zdroje využit jako dosud v samotném procesu suché destilace, ale může být využíván jinak.

Claims

NÁROKY NA OCHRANU

1. Zařízení na výrobu dřevěného uhlí tvořené retortní pecí s lignocelulózovou vsázkou, 5 vyznačující se tím, že pod retortní pec (1) je připojen výstup spalin ze spalovacího motoru kogenerační jednotky (3).
2. Zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že odtah dřevoplynu produkovaného retortní pecí (1) je zaveden pod retortní pec (1).
3. Zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že odtah dřevoplynu produkoio váného retortní pecí (1) je napojen na přívod plynu do motoru kogenerační jednotky na dřevoplyn.
4. Zařízení podle nároků laž3, vyznačující se tím, že vsázka retortní pece (1) je tvořena alespoň zčásti zahuštěnými zbytky po fermentaci v bioplynové stanici.
5. Zařízení podle nároků 1 až 3, vyznačující se tím, že retortní pec (1) je tvořena 15 vnitřním pláštěm (4) k uložení vsázky a vnějším pláštěm (5), přičemž prostor mezi plášti (4, 5) je vespod propojen s přívodem (6) spalin od kogenerační jednotky (3) a vnitřní plášť (4) má odtah (7) dřevoplynu.

1 výkres

-3CZ 24565 Ul

Obr. 1

7 4 5 1

¹ í 1 Stá-

,\J\

Obr.2

Konec dokumentu