CZ25944U1 - Reaktor pro pyrolýzu pevného sypkého organického odpadu - Google Patents

Description

Reaktor pro pyrolýzu pevného sypkého organického odpadu

Oblast techniky

Technické řešení se tyká reaktoru pro pyrolýzu (termický rozklad) pevného sypkého organického materiálu.

Dosavadní stav techniky

Čistírenské kaly jsou produktem technologických procesů čištěni odpadních vod v komunálních čističkách. Jedná se o heterogenní suspenze organických a anorganických látek, které mj. obsahují radu mikroorganismů (bakterií, hub, plísní, kvasinek, apod.), některé vyšší organismy (prvoky, vímíky, hlístice, apod.) a také různé stopové prvky, vč. reziduí některých chemických 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 organicky materiál, který má vyšší pH (obvykle 7 až 8) a kromě reziduí různých chemických látek obsahuje také poměrně vysoké množství dusíku, íytopatogenní semena rostlin, a přežívají v něm i některé mikroorganismy, jako např. původce rakoviny brambor (Synchytrium endobioticuni), atd.

Díky svému složení tak představují tyto materiály nebezpečný organický odpad, kterýje vážným rizikem nejen pro životní prostředí, ale i pro zdraví lidí a zvířat. Jen v ČR se přitom ročně produkuje více než 200 000 tun čistírenských kalů, a 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 organické hnojivo; menší část se spaluje, případně zplynuje.

Pro zplyňování těchto materiálů a také dalších typů biomasy byl v patentu RU 2393200 navržen reaktor pro pyrolýzu, kterýje založený na principu protiproudu, a u kterého se ke zplyňovanému materiálu přivádí proud teplonosného plynného média ohřátého spalováním technologického paliva ve 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 technického řešení 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.

Podstata technického řešení

Cíle technického řešení 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 kterýje 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 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 z reaktoru, případně je se vstupem teplonosného média do reaktoru a/nebo s výstupem teplonosného média z reaktoru

- 1 CZ 25944 Ul propojena prostřednictvím dutého pláště reakčního prostoru. 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 spodní komory je s výhodou tvořená povrchem ve tvaru pláště kuželu, komolého kuželu nebo komolého kuželu s šikmou homí podstavou.

Pro další zvýšení efektivity pyrolýzy je ve směru pohybu pevného sypkého organického odpadu ve vnitřním prostoru reaktoru před reakčním prostorem uspořádaná homí komora, která obsahuje alespoň jednu vyhřívanou šikmou a/nebo zaoblenou plochu přivrácenou alespoň částečně k přívodu 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 homí komory je s výhodou tvořená povrchem ve tvaru pláště kuželu, komolého kuželu nebo komolého kuželu s šikmou homí podstavou.

V jiné variantě provedení reaktoru podle technického řešení je homí 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 reaktoru. Její vyhřívaná šikmá a/nebo zaoblená plocha má s výhodou tvaru pláště kuželu, komolého kuželu nebo komolého kuželu s šikmou homí podstavou.

Takto umístěná homí komora přitom nemusí být propojena se vstupem a tedy ani výstupem teplonosného média do reaktoru, a je vyhřívána nepřímo 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 alespoň s jedním z nich prostřednictvím dutého pláště reakčního prostoru a/nebo spodní komory. V takovém případě je nutné, aby byla homí komora uzavřená vůči vnitřnímu prostoru reaktoru, aby nedocházelo ke smíchání paroplynových produktů pyrolýzy s teplonosným médiem.

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 odpadu, a zpomalování jeho pohybu v něm.

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 přiložených výkresech je na obr. la schematicky znázorněn řez první příkladnou variantou reaktoru pro pyrolýzu pevného sypkého organického odpadu podle technického řešení, na obr. lb až ld řez jednotlivými prvky uloženými ve vnitřním prostoru reaktoru ve variantě dle obr. la, na obr. 2a řez druhou příkladnou variantou reaktoru pro pyrolýzu pevného sypkého organického odpadu podle technického řešení, a na obr. 2b až 2d řez jednotlivými prvky uloženými ve vnitřním prostoru reaktoru ve variantě dle obr. 2a.

Příklady uskutečnění technického řešení

Reaktor i pro pyrolýzu sypkého POO, zejména čistírenských kalů a kalů z bioplynových stanic podle technického řešení znázorněný na obr. la a 2a obsahuje válcový ocelový plášť 2, ve kterém

-2CZ 25944 Ul je uloženo vedení 3 teplonosného média, které je oddělené od vnitřního prostoru reaktoru i. Plášť 2 reaktoru i 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 homí části je zaoblen směrem k výstupu 5 paroplynových produktů pyrolýzy, který je s výhodou umístěn v jeho nejvyšším místě. V homí části reaktoru X 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. la na úrovni podélné osy 20 pláště 2 reaktoru i svislým úsekem 61, a ve variantě znázorněné na obr. 2a v blízkosti této osy 20 přepadem 62. V obou variantách je přitom tento přívod 6 ve vnitřním prostom reaktoru 1 veden šikmo nahoru pod úhlem 45°, 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 větší, přičemž tento přívod 6 může být také vytvořen a/nebo ukončen, resp. vyústěn ve vnitřním prostoru reaktoru i jiným známým způsobem a/nebo v jiném místě - například může procházet i zaoblenou homí částí pláště 2 reaktoru 1. Přívod 6 sypkého POO je opatřen vhodným neznázoměným dopravníkem, s výhodou např. šnekovým dopravníkem.

Vedení 3 teplonosného média (plynu, spalin, apod.) oddělené od vnitřního prostoru reaktoru 1 obsahuje ve variantě reaktoru 1 znázorněné na obr. la spodní komoru 31 (viz obr. lb), která navazuje na vstup 30 teplonosného média, který je uspořádán ve spodní části reaktoru I, dutý plášť reakčního prostoru 320 (viz obr. Ic), který je propojen se spodní komorou 31, a homí komoru (obr. ld), která je propojená s dutým pláštěm 32 reakčního prostoru 320, a na kterou navazuje výstup 34 teplonosného média, který je uspořádán v homí 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 teplonosného média, a dutý plášť 32 reakčního prostoru 320 (viz obr. 2c), který je propojen se spodní komorou has výstupem 34 teplonosného média. Homí komora 33 (viz obr. 2d) je přitom alespoň částečně uložená v reakčním prostoru 320 bez propojení s jeho dutým pláštěm 32, takže nemusí být oddělená od vnitřního prostoru reaktoru, neboť se do ní nepřivádí teplonosné médium. V neznázorněné variantě provedení však může být i při tomto umístění homí 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 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 homí část 310 je vytvarována směrem nahoru do tvaru pláště kužele 311 s vrcholovým úhlem 90° - v dalších 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 homí 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 k její šikmé ploše - v daném příkladu provedení do její kuželové části. Spodní komora 31je 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. la) nebo z její válcové části (varianta znázorněná na obr. 2a), případně odjinud.

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 uspořádaným ve vnitřním prostoru reaktoru i 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. Ic a 2c např. tvar stoupající šroubovice, avšak v dalších neznázorněných variantách může mít libovolný jiný tvar, který zajistí co nej dokonalejší výměnu tepla mezi teplonosným médiem přivedeným do vnitřního prostoru dutého pláště 32 reakčního

-3CZ 25944 Ul prostoru 320 a reakčním prostorem 320. Homí stěna 322 dutého pláště 32 reakčního prostoru 320 je ve variantě znázorněné na obr. la, resp. lc zkosena směrem ke svému středu, resp. ke vstupu do reakčního prostoru 320 reaktoru i s vrcholovým úhlem 105°. V dalších neznázoměných variantách však může mít tento vrcholový úhel v podstatě libovolnou jinou vhodnou velikost, která zajistí posun sypkého POO 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. la), z jeho vnitřní stěny, případně i odjinud.

V dalších neznázoměných 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 sténaje 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 i (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 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.

Homí komora 33 je ve variantě znázorněné na obr. la tvořena dutou válcovou komorou (viz obr. Id), která je ve vnitřním prostom reaktoru i uspořádána souose s jeho pláštěm 2, přičemž její homí část 330 je vytvarována směrem nahoru do tvaru pláště kužele 331 s vrcholovým úhlem 60°, ajejí spodní část 332 je vytvarována směrem dolů do tvaru pláště komolého kužele 333 se stejným vrcholovým úhlem. V dalších neznázoměných variantách však může mít vrcholový úhel alespoň jedné z jejích částí jinou velikost a/nebo může být homí kužel 331 vytvořen bez vrcholu, např. jako komolý nebo se šikmou homí podstavou, případně může být spodní kužel 333 vytvořen s vrcholem, komolým kuželem s šikmou podstavou, atd. Ve vnitřním prostoru homí komory 33 je pak proti vyústění vedení 3233 s výhodou uspořádána příčka 334, která vychyluje přiváděné teplonosné médium k její šikmé a/nebo zaoblené ploše přivrácené k přívodu 6 sypkého POO ve znázorněné variantě provedení do její homí kuželové části. Horní komora 33 ie vedením 3334 propojená s výstupem 34 teplonosného média z vnitřního prostoru reaktoru i. Toto vedení 3334 může být vyústěno zejména z její spodní kuželové části (varianta znázorněná na obr. la), homí kuželové části, případně odjinud.

Ve variantě znázorněné na obr. 2a je okolo spodní části 332 homí komory 33, která je vytvarovaná do tvaru pláště kužele 333. po celé její výšce nebo alespoň její části uspořádán usměrňovač 35 sypkého POO tvořený vedením ve tvaru pláště komolého kuželu. Jeho vrcholový úhel je s výhodou stejný jako vrcholový úhel kuželu 333 spodní části 332 homí 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 homí komory 33 je pak připojen rozrážeč 36 proudu paroplynových produktů pyrolýzy, který je ve znázorněné variantě provedení tvořen pevným tělesem diskového tvaru, jehož homí stěna 360 je vytvarována směrem nahoru do tvaru pláště kužele 3601 s vrcholovým úhlem 90°, případně v podstatě libovolným jiným, a jehož spodní stěna 361 je směrem dolu zaoblena. V dalších neznázoměných variantách provedení však může být rozrážeč 36 proudu paroplynových produktů pyrolýzy tvořen alespoň jedním jinak tvarovaným a/nebo jinde v blízkosti výstupního konce usměrňovače 35 uloženým pevným nebo pohyblivým tělesem. V neznázoměné variantě provedení může být tento rozrážeč 36 tvořen lopatkami uloženými na povrchu homí komory 33 a/nebo dutého pláště 32 reakčního prostoru 320 a/nebo v prostom mezi nimi. Dalším rozdílem oproti variantě znázorněné na obr. laje pak tvar horní stěny 322 dutého pláště 32 reakčního prostom 320, která je v této variantě rovná, a umístění homí komory 33, která je alespoň částečně, případně celá, uspořádána v homí části dutého pláště 32 reakčního prostoru 320 reaktoru 1 rozšířené pro tento účel, a také to, že s výstupem 34 teplonosného média z reaktoru 1 je propojen dutý plášť 32 reakčního prostoru 320. V neznázor-4CZ 25944 Ul něné 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 reakčního prostoru 320 vnitřní stěna jeho dutého pláště 32 zkosena a/nebo zaoblena směrem k jeho středu a lépe, resp. těsněji tak kopírovat tvar homí komory 33.

Obecně může být homí komora 33 vytvarována v podstatě libovolně 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 i, zejména vedení 3 topného média nebo jeho části je možné vytvořit a vzájemně uspořádat v podstatě libovolně jinak. Například může být některý z těchto prvků umístěn ve vnitřním prostoru reaktoru i 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 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 vhodnými neznázorněnými vodícími prvky, jako např. drážkami a/nebo vodícími lištami a/nebo jinými výstupky, které upravují pohyb vrstvy sypkého POO 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 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 I může být vytvořen alespoň jeden 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 tvarovaná přepážka, clona, žebro, lopatka/lopatky nebo jiný vhodný prostředek, v případě potřeby opatřený otvorem/otvory.

V dalších neznázoměných variantách provedení jsou jednotlivé části vedení 3 teplonosného média propojeny mimo reaktor!, případně je každá 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, nerezové oceli, apod.

Při provozu reaktoru ! podle technického řešení, resp. pri provádění pyrolýzy sypkého POO, se do vedení 3 teplonosného média odděleného od vnitřního prostoru reaktoru ! přivádí ohřáté teplonosné médium (plyn, spaliny, apod.), které ohřívá stěny spodní komory 31, dutého pláště 32 reakčního prostoru 320 a homí komory 33 (v případě varianty na obr. 2a nepřímo). Přívodem 6 sypkého POO se přitom do vnitřního prostoru reaktoru ! 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 homí komory 33 - ve 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 homí stěnu 33 homí komory do sypkého POO a jeho dobrému prohřátí v celém objemu, přičemž při překročení meze termické stability v něm 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 homí komory 33 tento POO dopadá dle konstrukce a/nebo vzájemného

-5CZ 25944 Ul umístění homí komory 33 a dutého pláště 32 reakčního prostoru 320 na homí 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 nej intenzivnější 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 tenké vrstvy, jejíž tloušťka se s dalším posunem a rostoucí velikostí šikmé plochy postupně zmenšuje. Přitom dochází k jeho 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 reakčním prostoru 320 reaktoru i 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 i ve variantě znázorněné na obr. 2a je sypký POO po přepadu z homí stěny 330 homí komory 33 směrován do reakčního prostoru 320 vedením 35 sypkého POO. Jeho tuhé zbytky pak padají z reakčního prostoru 320 na homí stěnu 310 spodní komory 31. Rozrážeč 36 proudu paroplynových produktů pyrolýzy přitom brání průniku paroplynových produktů pyrolýzy do vedení 35 sypkého POO, neboť ty by ho zde zpomalovaly, a tyto produkty tak obchází homí komoru 33 rozšířenou částí reakčního prostoru 320 a směřují k výstupu 5 paroplynových produktů pyrolýzy, kterým jsou odváděny z reaktoru i.

Po výstupu z reaktoru 1 se tyto paroplynové produkty pyrolýzy přivádí do neznázorněného chladicího systému, kde dochází k jejich kondenzaci, resp. k 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 i a/nebo po něm, nebo pro výrobu elektrické energie nutné pro provoz reaktoru J a jeho obslužných prvků. Díky tomu je provoz reaktoru i podle technického řešení energeticky soběstačný.

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

Výhodou reaktoru 1 pro pyrolýzu sypkého POO podle technického řešení 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 se zcela zničí jakékoliv mikroorganismy čí 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 i podle technického řešení probíhá pyrolýza při teplotě v rozmezí cca 450 až 650 °C, avšak konstrukce reaktoru i 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. la a 2a, přičemž požadovaným minimem je reaktor 1, který obsahuje vedení 3 teplonosného média oddělené 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 sypkého POO, čímž přispívají k jeho efektivnější pyrolýze. Dle prováděných experimentů se však jako celkově nejefektivnější jeví uspořádání s homí

-6CZ 25944 Ul komorou 33 předřazenou ve směru pohybu sypkého POO v reaktoru 1 před reakčním prostorem 320. Na šikmé ploše homí komory 32 totiž dochází k předehřevu sypkého POO a zahájení jeho pyrolýzy, takže pyrolýza probíhající v reakčním prostoru je pak díky tomu rychlejší a důkladnější.

Claims (10)

1. NÁROKY NA OCHRANU

   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 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).
2. 2. Reaktor (1) podle nároku 1, vyznačující se tím, že ve směru pohybu 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 reaktoru (1) a s výstupem (34) teplonosného média z reaktoru (1), 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).
3. 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 homí podstavou.
4. 4. Reaktor (1) podle libovolného z nároků 1 až 3, vyznačující se t í m , že ve směru pohybu pevného sypkého organického odpadu ve vnitřním prostoru reaktoru (1) je před reakčním prostorem (32) uspořádaná homí 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), a která je propojená s výstupem (34) teplonosného média z reaktoru (1) a se vstupem (30) teplonosného média do reaktoru (1), 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/nebo spodní komory (31), a která je současně oddělená od vnitřního prostoru reaktoru (1).
5. 5. Reaktor (1) podle nároku 4, vyznačující se tím, že vyhřívaná šikmá a/nebo zaoblená plocha homí komory (33) je tvořená povrchem ve tvaru pláště kuželu (331), komolého kuželu nebo komolého kuželu s šikmou horní podstavou.
6. 6. Reaktor (1) podle libovolného z nároků 1 až 3, vyznačující se tím, že v reakčním prostoru (320) reaktoru (1) je alespoň částečně uložena homí 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).
7. 7. Reaktor (1) podle nároku 6, vyznačující se tím, že vyhřívaná šikmá a/nebo zaoblená plocha homí komory (33) je tvořená povrchem ve tvaru pláště kuželu (331), komolého kuželu nebo komolého kuželu s šikmou homí podstavou.

   -7CZ 25944 Ul
8. 8. Reaktor (1) podle nároku 6 nebo 7, vyznačující se t í m , že homí komora (33) je propojená s výstupem (34) teplonosného média z reaktoru (1) a se vstupem (30) teplonosného média do reaktoru (1), 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/nebo spodní komory (31), a současně je oddělená od vnitřního prostoru reaktoru (1).
9. 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) 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. 10. Reaktor (1) podle libovolného z předcházejících nároků, vyznačující 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.