CZ286257B6 - Způsob výroby topného plynu a zařízení k provádění tohoto způsobu - Google Patents

Abstract

Zplynování látek obsahujících uhlík, zejména odpadových hmot, které jsou vhodně kondicionovány, popřípadě upraveny, probíhá ve zplynovacím zařízení ve směsném proudu, který je tvořen protisměrným, stejnosměrným a příčným prouděním. Pomocí šikmo uspořádaného roštu (1), který je proveden jako posuvný stupňový rošt, se zavádí část zplynovacího prostředku a na spodním konci roštu (1) se vynáší popel. Odtah (3) topného plynu ze zplynovacího zařízení se nachází nad nejvyšším stupněm roštu (1), a to na straně protilehlé k bočnímu přívodu (2) zplynovacího prostředku. Zplynovací zařízení je opatřeno dvouvrstvým izolačním a chladicím systémem (7, 8, 9), přičemž jako izolační a chladicí prostředek se používá vzduch. Regulace procesu zplynování se provádí v závislosti na snímaném teplotním profilu ve zplynovacím zařízení, přičemž poloha hlavní zplynovací zóny se reguluje rychlostí vynášení popele ze zplynovacího zařízení, zplynovací teplota se reguluje přívodem zplynovacího prostředku a výkon zplyŕ

Description

Oblast techniky

Vynález se týká způsobu výroby topného plynu zpěvných látek obsahujících uhlík, zejména z odpadových hmot, které jsou vhodně kondicionovány, popřípadě upraveny, zplynováním zplynovacím prostředkem, který sestává ze vzduchu nebo plynné směsi obsahující kyslík, ve zplynovacím zařízení, při kterém zplynovávané pevné látky procházejí zplynovacím zařízením shora dolů a zplynování v násypu zplynovávaných pevných látek probíhá v podstatě ve zplynovací zóně nad roštem, přičemž zplynovací prostředek je do zplynovací zóny ve směsném proudění přiváděn zezdola skrze rošt a/nebo shora a ze strany a odtah topného plynu ze zplynovacího zařízení se provádí na straně protilehlé k bočnímu přívodu zplynovacího prostředku, jehož hlavní proud se do zplynovací zóny přivádí ze strany, přičemž regulace procesu zplynování se provádí v závislosti na snímaném teplotním profilu v násypu. Vynález se dále týká zplynovacího zařízení pro výrobu topného plynu zpěvných látek obsahujících uhlík tímto způsobem, zejména z odpadových hmot, které jsou vhodně kondicionovány, popřípadě upraveny, ve kterém zplynovávané pevné látky procházejí zplynovacím zařízením shora dolů a zplynování v násypu zplynovávaných pevných látek probíhá v podstatě nad roštem, přičemž zařízení je opatřeno prostředky pro přívod zplynovacího prostředku ve směsném proudění zezdola skrze rošt a/nebo shora a ze strany a odtah topného plynu ze zplynovacího zařízení je upraven na straně protilehlé k bočnímu přívodu zplynovacího prostředku.

Dosavadní stav techniky

Z dokumentu DE-OS 33 12 863 je znám způsob spalování hořlavého materiálu, při kterém se spalovatelné spaliny zavádějí do spalovací komory. Spaliny jsou přitom uvnitř spalovací komory k jejímu výstupu, popřípadě výstupům, vedeny odděleně a k těmto odděleně vedeným spalinám se za míšení přidává čerstvý vzduch. Má se takto umožnit pokud možno úplné a nerušené vyhoření spalin.

Z dokumentů DE-PS 34 09 292 a DE-PS 37 05 406 jsou známy vyvíječe plynu v konstrukční jednotce se spalovací komorou, tak zvané zplynovací kotle. Tyto zplynovací kotle sestávají z plnicí šachty uspořádané nad pohyblivým roštem, na kterou nad roštem navazuje reakční prostor, přičemž pod roštem je uspořádána spalovací komora, uvnitř které je uspořádán plamenec.

V důsledku vedení procesu zplynování v tomto zplynovacím kotli jako stejnoproudého zplynování, přičemž zplynovávaná látka a zplynovací prostředek procházejí zplynovacím zařízením shora dolů a vyráběný topný plyn je odebírán v bezprostřední blízkosti vynášení popele, dochází k vynášení uhlíkových částic topným plynem a tím k problémům při spalování plynu s příliš vysokým obsahem zbylého oxidu uhelnatého ve spalinách.

V dokumentu DE-PS 926 978 je popsán vyvíječ plynu, ve kterém zplynování paliva probíhá v příčném proudění zplynovacího prostředku. Přední stěna zplynovací šachty je přitom provedena jako šikmo uspořádaný rošt, kterému jsou předřazeny protilehle uspořádané, jednotlivě vyřaditelné větrovody. Těmito vyřaditelnými větrovody se volitelně podle potřeby jako spalovací prostředek zavádí vzduch nebo vzduch a pára, čímž se může ovlivnit proces spalování.

V dokumentu DE 3816085 AI je popsán způsob a zařízení pro výrobu plynu využitelného zejména v topeništích, a to z problematických zplynovávaných látek. V reaktoru ve tvaru šachty s pevným ložem je reakční prostor shora plněn zplynovávanou hmotou, zatímco zespodu se . - 1 CZ 286257 B6 přivádí zplynovací prostředek. Zplynovávaná hmota je ve střídavě po sobě následujících stacionárních fázích a fázích posuvu přemísťována v reakčním prostoru gravitačními silami. Zplynovací prostředek je po délce reakčního prostoru přiváděn v podstatně rovnoměrně rozloženě, a to s příčným a protiproudým prouděním. Zplynovací prostředek s příčným prouděním je zaváděn skrze dno reaktoru a jeho část také svisle na spodním konci reakčního prostoru. Zplynovací prostředek s protiproudým prouděním se přivádí v oblasti dole se nacházející oxidační zóny. Při přemístění zplynovacího prostředku dojde po vrstvách k porušení, popřípadě převrstvení doutnací a redukční zóny. Dno reaktoru je rozčleněno ve střídavě nehybné a pohyblivé oblasti a svírá určitý úhel s vodorovnou rovinou.

Úkolem vynálezu je nalezení způsobu a zařízení, které při vysoké energetické účinnosti umožní zvýšení čistoty plynu vyráběného ve zplynovacím zařízení a tím rozšíření i jeho využitelnost. Zejména se má dosáhnout do značné míry dokonalého využití uhlíku obsaženého v odpadové hmotě, optimální využitelnosti vyráběného topného plynu a minimalizování emisí škodlivých látek ve spalinách, uvolňovaných po využití tepelného obsahu.

Podstata vynálezu

Uvedený úkol řeší a nedostatky známých způsobu tohoto druhu do značné míry odstraňuje způsob výroby topného plynu z pevných látek obsahujících uhlík, zejména z odpadových hmot, které jsou vhodně kondicionovány, popřípadě upraveny, zplynováním zplynovacím prostředkem, který sestává ze vzduchu nebo plynné směsi obsahující kyslík, ve zplynovacím zařízení, při kterém zplynovávané pevné látky procházejí zplynovacím zařízením shora dolů a zplynování v násypu zplynovávaných pevných látek probíhá v podstatě ve zplynovací zóně nad roštem, přičemž zplynovací prostředek je do zplynovací zóny ve směsném proudění přiváděn zezdola skrze rošt a/nebo shora a ze strany a odtah topného plynu ze zplynovacího zařízení se provádí na straně protilehlé k bočnímu přívodu zplynovacího prostředku, jehož hlavní proud se do zplynovací zóny přivádí ze strany, přičemž regulace procesu zplynování se provádí v závislosti na snímaném teplotním profilu v násypu, podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že poloha hlavní zplynovací zóny se reguluje rychlostí vynášení popele ze zplynovacího zařízení, optimální zplynovací teplota se reguluje přívodem zplynovacího prostředku a mechanickou komprimací již zčásti zplynovaného násypu a výkon zplynovacího zařízení se reguluje nastavením šířky zplynovací zóny odpovídající regulací přívodu zplynovacího prostředku a vynášení popele.

Předmětem vynálezu je rovněž zplynovací zařízení pro výrobu topného plynu z pevných látek obsahujících uhlík, zejména z odpadových hmot, které jsou vhodně kondicionovány, popřípadě upraveny, ve kterém zplynovávané pevné látky procházejí zplynovacím zařízením shora dolů a zplynování v násypu zplynovávaných pevných látek probíhá v podstatě nad roštem, přičemž zařízení je opatřeno prostředky pro přívod zplynovacího prostředku ve směsném proudění zezdola skrze rošt a/nebo shora a ze strany a odtah topného plynu ze zplynovacího zařízení je upraven na straně protilehlé k bočnímu přívodu zplynovacího prostředku, podle vynálezu, jehož podstata spočívá vtom, že toto zařízení obsahuje šikmo uspořádaný rošt, který je opatřen mechanismem pro jeho uvádění v posuvný pohyb za současné komprimace zčásti zplynovaného násypu v této oblasti.

Šikmo uspořádaný rošt je s výhodou proveden jako stupňový rošt.

-2CZ 286257 B6

Vnější stěna zplynovacího zařízení je s výhodou opatřena tepelnou izolací tvořenou dvouvrstvým izolačním a chladicím systémem, jehož jednotlivé vrstvy jsou navzájem odděleny děrovanou mezistěnou, přičemž vnější stěna je opatřena prostředky pro přívod studeného zplynovacího prostředku do vnější izolační vrstvy a dále v podstatě celou plochou děrované mezistěny do vnitřní chladicí vrstvy, která je propojena s odvodem, který je volitelně propojen s nejméně jedním bočním přívodem spalovacího prostředku do zplynovacího zařízení.

Vhodným způsobem kondicionované, popřípadě upravené odpadové hmoty, tedy pevné látky, jsou ve zplynovacím zařízení zplynovávány pomocí zplynovacího prostředku, který je tvořen plynnou směsí, obsahující vzduch nebo kyslík. Zplynovávaná látka a zplynovací prostředek jsou přitom udržovány ve směsném proudění, přičemž zplynovávaná pevná látka prochází zplynovacím zařízením nebo pecí ve směru shora dolů a zplynovací prostředek je přiváděn jak shora, tak i zespodu a ze strany, v každém případě však nejméně ze strany. Na jednom z jiných uvedených míst se pak vsypává pevná látka, zatímco topný plyn se odebírá s výhodou na straně protilehlé k bočnímu přívodu zplynovacího prostředku.

Regulace procesu zplynování ve zplynovacím zařízení se provádí v závislosti na snímaném teplotním profilu v násypu podél výšky tohoto zplynovacího zařízení. Poloha hlavní zplynovací zóny se reguluje rychlostí vynášení popele ze zplynovacího zařízení, to jest pohybem posuvného roštu. Optimální zplynovací teplota, která se liší podle druhu zplynovávaná odpadové hmoty, se reguluje přívodem a složením zplynovacího prostředku a mechanickou komprimací již zčásti zplynovaného násypu. Výkon zplynovacího zařízení se reguluje nastavením šířky zplynovací zóny odpovídající regulací přívodu zplynovacího prostředku a vynášení popele.

Při způsobu podle vynálezu se regulací rychlosti vynášení popele v oblasti částečně zplynovaného násypu pevné látky dosáhne komprimace, takže se nevytvářejí žádné duté prostory, ve kterých by se mohl nacházet přebytek zplynovacího prostředku a kde by tedy místo ke zplynování násypu pevné látky docházelo k jejímu hoření.

Vyráběný topný plyn může být zcela bez další úpravy nebo s jen částečnou následnou úpravou zaváděn do spalovací komory o sobě známé konstrukce, která je uspořádána pod zplynovacím zařízením a ve které se může využít tepelný obsah vznikajících topných plynů. Je však výhodnější, jestliže se topný plyn zavádí do pracovního stroje k výrobě elektrické energie. Zbylé teplo se využije pomocí kotle na odpadní teplo. Po odebrání zbylého tepla jsou spaliny z topného plynu vedeny do čisticího zařízení na kouřové plyny, které s výhodou obsahuje filtr s aktivním koksem. Vyčištěné spaliny se pak komínem odvádějí do atmosféry.

Zplynovací zařízení pro výrobu topného plynu zplynováním látek obsahujících uhlík, zejména z odpadových hmot, které jsou vhodně kondicionovány, popřípadě upraveny, pomocí zplynovacího prostředku, tvořeného plynnou směsí obsahující vzduch nebo kyslík, tvoří s výhodou konstrukční jednotku se spalovací komorou. Zplynovací zařízení je opatřeno šikmo uspořádaným roštem, který je s výhodou proveden jak stupňový rošt umožňující přívod zplynovacího prostředku. Tento rošt je opatřen mechanismem, který může rošt uvést v posuvný pohyb. Takto se dosáhne řízené komprimace zčásti již zplyněného násypu pevných látek při současném vynášení popele.

Zplynovací zařízení je obklopeno dvouvrstvým izolačním a chladicím systémem, jehož jednotlivé vrstvy jsou navzájem odděleny děrovanou mezistěnou, přičemž vnější stěna je opatřena nejméně jedním otvorem pro přívod chladicího vzduchu a vnitřní chladicí vrstva je opatřena nejméně jedním otvorem pro odvádění chladicího vzduchu.

Je přitom zvláště důležité, že proud studeného chladicího plynu, obvykle zplynovacího prostředku, nejdříve chladí vnější stěnu izolačního a chladicího systému a poté plošně prochází děrovanou mezistěnou, takže je také plošně rozváděn po celém vnitřním plášti zplynovacího

-3CZ 286257 B6 zařízení. Dosáhne se tak rovnoměrně intenzivního chlazení vnitřního pláště zplynovacího zařízení a současně i žádoucího předehřátí zplynovacího prostředku.

Příklady provedení vynálezu

Na výkresu je znázorněn princip konstrukce zplynovacího zařízení podle vynálezu. Zplynovací zařízení podle vynálezu je opatřeno šikmo uspořádaným roštem 1, přičemž část zplynovacího prostředku je ke zplynovávané látce přiváděna skrze tento rošt 1 a má hlavní úlohu úplně přeměnit uhlík, který se ještě nachází v popelu vstupní suroviny. Další část zplynovacího prostředku se do zplynovací pece přivádí nad násypem pevné látky a její úkolem je hlavně transportovat produkty doutnání zplynovávané látky do zplynovací zóny a dosáhnout tak úplného zplynění. Hlavní část zplynovacího prostředku se do zplynovacího zařízení přivádí bočními přívody 2. Rozměiy zplynovací zóny a tím zplynovací výkon lze nastavit měněním šířky těchto bočních přívodů 2. Při toku zplynovávané látky shora dolů se ve spodní části zplynovacího zařízení vytváří protiproud, v horní části stejnosměrný proud a ve střední části, to jest v hlavní zplynovací zóně, se vytváří příčný proud. Topný plyn se odvádí odtahem 3 na straně protilehlé k bočním přívodům 2, a to nad nejvyšším stupněm šikmo uspořádaného roštu _L Zásluhou zplynování ve směsném proudění podle vynálezu se na jedné straně dosáhne dokonalé přeměny uhlíku obsaženého ve zplynovávané látce a na druhé straně také dokonalé přeměny primárně vznikajících sírových produktů, takže topný plyn je zbaven kondenzovatelných organických a dehtových složek.

Šikmo uspořádaný rošt 1 je podle vynálezu proveden jako stupňový nebo jinak se odchylující od rovinného tvaru a je uložen pohyblivě jako posuvný rošt. Posuvem pomocí vhodného pohonu 4 může být skrze výstupní otvor 5 vynášen popel, který se takto dostane do sběrného prostoru 6 pro popel. Zásluhou prostorově odděleného odvádění topného plynu od popela je topný plyn do značné míry zbaven vznášivých částic obsahujících uhlík nebo částic minerální povahy.

Dalším znakem vynálezu je izolační a chladicí systém kolem zplynovacího zařízení. Chladicí vzduch přichází nejdříve do vnější izolační vrstvy 7 a odtud skrze děrovanou mezistěnu 8 do vnitřní chladicí vrstvy 9, kde dochází k vlastnímu chlazení pláště 12 zplynovacího zařízení. Předehřátý vzduch opouští izolační a chladicí systém odvodem 10 a je použit jako zplynovací prostředek nebo jako spalovací vzduch.

Regulace procesu zplynování ve zplynovacím zařízení se provádí, jak již bylo uvedeno, pomocí snímání teplotního profilu podél výšky zplynovacího zařízení. Poloha hlavní zplynovací zóny, která odpovídá oblasti maximálních teplot, se přitom reguluje pohybem roštu 1 a tím tedy vynášením popele. Optimální zplynovací teplota, která je různá podle druhu odpadních látek nebo surovin, se reguluje velikostí a složením proudu zplynovacího prostředku a výkon zplynovacího zařízení se reguluje šířkou zplynovací zóny, která odpovídá šířce přívodu zplynovacího prostředku skrze řadu nad sebou uspořádaných bočních přívodů 2.

Vyráběný topný plyn může být zcela bez další úpravy nebo jen s částečnou úpravou odváděn do spalovací komory 11 běžné konstrukce, která je v rámci konstrukční jednotky uspořádána pod zplynovacím zařízením. Může se pak využít tepelný obsah vznikajících spalin. Výhodnější je však odvádění topného plynu do pracovního stroje pro výrobu elektrické energie. Zbylé teplo se může tepelně využít pomocí kotle na odpadní teplo. Po odebrání tepla se spaliny topného plynu podrobí čištění, s výhodou s použitím filtru na bázi aktivního koksu, a následně se komínem odvedou do atmosféry.

Claims (4)

1. Způsob výroby topného plynu z pevných látek obsahujících uhlík, zejména z odpadových hmot, které jsou vhodně kondicionovány, popřípadě upraveny, zplynováním zplynovacím prostředkem, který sestává ze vzduchu nebo plynné směsi obsahující kyslík, ve zplynovacím zařízení, při kterém zplynovávané pevné látky procházejí zplynovacím zařízením shora dolů a zplynování v násypu zplynovávaných pevných látek probíhá v podstatě ve zplynovací zóně nad roštem, přičemž zplynovací prostředek je do zplynovací zóny ve směsném proudění přiváděn zezdola skrze rošt a/nebo shora a ze strany a odtah topného plynu ze zplynovacího zařízení se provádí na straně protilehlé k bočnímu přívodu zplynovacího prostředku, jehož hlavní proud se do zplynovací zóny přivádí ze strany, přičemž regulace procesu zplynování se provádí v závislosti na snímaném teplotním profilu v násypu, vyznačující se tím, že poloha hlavní zplynovací zóny se reguluje rychlostí vynášení popele ze zplynovacího zařízení, optimální zplynovací teplota se reguluje přívodem zplynovacího prostředku a mechanickou komprimací již zčásti zplynovaného násypu a výkon zplynovacího zařízení se reguluje nastavením šířky zplynovací zóny odpovídající regulací přívodu zplynovacího prostředku a vynášení popele.

2. Zplynovací zařízení pro výrobu topného plynu z pevných látek obsahujících uhlík způsobem podle nároku 1, zejména z odpadových hmot, které jsou vhodně kondicionovány, popřípadě upraveny, ve kterém zplynovávané pevné látky procházejí zplynovacím zařízením shora dolů a zplynování v násypu zplynovávaných pevných látek probíhá v podstatě nad roštem, přičemž zařízení je opatřeno prostředky pro přívod zplynovacího prostředku ve směsném proudění zezdola skrze rošt a/nebo shora a ze strany a odtah topného plynu ze zplynovacího zařízení je upraven na straně protilehlé k bočnímu přívodu zplynovacího prostředku, vyznačující se t í m , že obsahuje šikmo uspořádaný rošt (1), který je opatřen mechanismem pro jeho uvádění v posuvný pohyb za současné komprimace zčásti zplynovaného násypu v této oblasti.

3. Zplynovací zařízení podle nároku 2, vyznačující se tím, že šikmo uspořádaný rošt (1) je proveden jako stupňový rošt.

4. Zplynovací zařízení podle některého z nároků 2 nebo 3, vyznačující se tím, že vnější stěna zplynovacího zařízení je opatřena tepelnou izolací tvořenou dvouvrstvým izolačním a chladicím systémem, jehož jednotlivé vrstvy (7, 9) jsou navzájem odděleny děrovanou mezistěnou (8), přičemž vnější sténaje opatřena prostředky pro přívod studeného zplynovacího prostředku do vnější izolační vrstvy (7) a dále v podstatě celou plochou děrované mezistěny (8) do vnitřní chladící vrstvy (9), která je propojena s odvodem (10), který je volitelně propojen s nejméně jedním bočním přívodem (2) spalovacího prostředku do zplynovacího zařízení.