CZ289723B6

CZ289723B6 - Způsob výroby spalitelných plynů z pevného paliva a zařízení k provádění tohoto způsobu

Info

Publication number: CZ289723B6
Application number: CZ19931248A
Authority: CZ
Inventors: Mark Khaskin; Boris Siniakevith; Daniel Goldman; Benjamin Doron; Lucien Y. Bronicki; Eli Yaffe
Original assignee: Ormat Industries Ltd.
Priority date: 1992-06-28
Filing date: 1993-06-23
Publication date: 2002-03-13
Also published as: UA42672C2; US5651321A; CZ124893A3; SK66493A3

Abstract

P°i v²rob spaliteln²ch plyn z pevn ho paliva se pevn palivo pyrolyzuje v reaktoru za vzniku spaliteln²ch plyn a uhl kat ho materi lu, uhl kat² materi l se spaluje v peci, kam se p°id v dal palivo bohat na s ru, materi l obsahuj c chlorid, a CaO, p°i em produkty spalov n se rozd luj do v ce proud , z nich prvn obsahuje popel, dal obsahuje popel pro odv d n a dal obsahuje plynn spaliny a jemn² popel, a popel z prvn ho proudu se vede do reaktoru pro pyrol²zu pevn ho paliva.\

Description

Oblast techniky

Vynález se týká způsobu výroby spalitelných plynů zpěvného paliva. Vynález se dále týká zařízení k provádění tohoto způsobu.

Dosavadní stav techniky

Živičné břidlice se nacházejí po celém světě a mohly by tvořit bohaté a relativně levné zdroje paliv, pokud by byly k dispozici postupy pro rychlé a nenákladné zpracování živičných břidlic do formy spalitelných plynů. Jeden přístup ke zpracování živičných břidlic do formy spalitelných plynů je uveden v US patentu 4 211 606 (jeho popis je zde uveden pro úplnost). Postupem podle tohoto patentu se živičné břidlice zahřívají v sušičce za použití čistých horkých spalin a zahřátá břidlice se zavádí do pyrolyzéru nebo do reaktoru. Zahřátá břidlice se dále zahřívá v pyrolyzéru pomocí horkého popela za tvorby spalitelných produktů a uhlíkatého materiálu, které se dodávají do zplyňovače. Do zplyňovače se zavádějí horké plyny a pára tak, aby vznikly spalitelné plyny. Zbytek ze zplyňovače se odvádí a zavádí do spalovacího zařízení v proudu vzduchu, jehož popis je uveden v US patentu 4 110 064 a který je zde dále uveden pro úplnost.

Spalovací zařízení v proudu vzduchu produkuje spaliny ve formě horkých plynných spalin, jejichž hlavními složkami jsou dusík, oxid uhličitý a částice, které se zavádějí do separátoru, kde dochází k rozdělení produktů spalování na proud, obsahující horký hrubý popel, jehož část se zavádí do pyrolyzéru a další část se odvádí ze zařízení a na proud horkého plynu, obsahujícího jemný popel. Proud horkého plynu a jemného popela se zavádí do separátoru, který poskytuje proud jemného popela, který se aplikuje do zplyňovače a proud plynů, který obsahuje zbytkový popel. Tento druhý proud se zavádí do dalšího separátoru, který poskytuje čisté spaliny, které se použijí k zahřátí břidlice v sušičce.

Méně složitá obdoba zařízení popsaného výše byla zřejmě použita ve dvou zařízeních v SSSR v letech 1990 a 1991. Jak je nyní známo, návrh eliminoval sušičku a zplyňovač. Živičná břidlice se zavádí do pyrolyzéru, kde po předem stanovené době prodlení břidlice v pyrolyzéru proběhne pyrolýza za tvorby uhlíkatého materiálu. Tento materiál se zavádí do spalovacího zařízení v proudu vzduchu, kde probíhá spalování za tvorby horkých plynných spalin a částic, které se zavádějí do separátoru, kde dochází k rozdělení na proud hrubého popela a proud horkých plynných spalin, obsahující jemný popel, jako je létavý popílek. Proud, obsahující horký hrubý popel se zavádí do pyrolyzéru, kde vzniká pyrolyzní plyn při teplotě převyšující 400 °C. Tento plyn obsahuje spalitelné produkty, páru a uhlíkaté sloučeniny. Tento proud, obsahující spalitelné produkty z pyrolyzéru se zavádí společně s proudem horkých plynných spalin, obsahujících jemný popel do hořáku, tvořícího část spalovací komory kotle, produkujícího páru, kterou lze použít k výrobě elektrické energie.

Jedním z problémů spojených s realizací těchto systémů je řešení dopravníku nebo napáječe používaného pro dopravu uhlíkatého materiálu z pyrolyzéru do spalovacího zařízení. Dále mohou také vznikat problémy při použití těchto dopravníků při dopravě uhlíkatého materiálu z pyrolyzéru do zplyňovače a materiálu ze zplyňovače do spalovacího zařízení, použije-li se systém, pracující podle US patentu 4 211 606. Za prvé je teplota uhlíkatého materiálu dosti vysoká, asi 400 °C nebo více. Tyto vysoké teploty působí problémy spojené s tepelnou roztažností. Za druhé je o šnekových dopravnících známo, že jsou náchylné k bočnímu pohybu. Za třetí je nutné zajistit konstantní a ustálený tok horkého uhlíkatého materiálu tak, aby mezi jiným bylo zajištěno, že zpětný tlak plynů ve spalovacím zařízení nezpůsobí hoření nebo vysokou teplotu v dopravníku. Dále ložiska motoru pro pohon dopravníku jsou náchylná k opotřebení a zadření. Tyto systémy kromě toho trpí snížením tepelné účinnosti a získávání energie, což je způsobeno zhoršením

-1 CZ 289723 B6 přenosu tepla v parním kotli elektrárny vzhledem ke vstupu létavého popílku do kotle a rozkladu uhličitanu. Tyto systémy jsou také obvykle navrhovány pro zpracování určitého typu živičné břidlice a nelze je snadno převést na zpracování jiného typu živičné břidlice. Navíc jsou tyto systémy vhodné pro zpracování živičných břidlic, majících relativně vysoké hodnoty spalného tepla (například na 8000 kJ/kg) a nejsou vhodné pro zpracování živičných břidlic, majících velmi nízké hodnoty spalného tepla (například 2800 kJ/kg).

Úkolem vynálezu proto je vytvoření nového zlepšeného způsobu a zařízení na výrobu spalitelných plynů z pevných paliv, jako jsou nízkohodnotná pevná paliva, například živičné břidlice a/nebo podobná paliva, která v podstatě překonávají nebo výrazně omezují výše uvedené nedostatky.

Podstata vynálezu

Tento úkol splňuje způsob výroby spalitelných plynů z pevného paliva podle vynálezu, jehož podstatou je, že

a) pevné palivo se pyrolyzuje v reaktoru pro pyrolýzu pro vytvoření spalitelných plynů a uhlíkatého materiálu,

b) uhlíkatý materiál se spaluje v peci,

c) do spalování uhlíkatého materiálu se přidá další palivo bohaté na síru při použití prostředků pro přívod paliva bohatého na síru pro spalování uhlíkatého materiálu a tohoto dalšího paliva bohatého na síru a pro vytváření produktů spalování, které zahrnují horké plyny a částice popela,

d) do spalování uhlíkatého materiálu v peci se přidá materiál obsahující chlorid, přičemž proces spalování se provádí s použitím prostředků pro přívod materiálu obsahujícího chlorid,

e) produkty spalování se oddělují do více proudů, z nichž první obsahuje popel, další obsahuje popel pro odvádění a další obsahuje plynné spaliny a jemný popel,

f) popel z prvního proudu se použije v reaktoru pro pyrolýzu pevného paliva pro vytvoření uhlíkatého materiálu a spalitelných plynů a

g) do pece se přidává pevné palivo obsahující CaO prostřednictvím přívodních prostředků pevného paliva, přičemž CaO z pevného paliva zachycuje sloučeniny síry a chloridy a pevné palivo se spaluje efektivně v přítomnosti materiálu obsahujícího chlorid a paliva bohatého na síru.

Tento úkol dále splňuje zařízení k provádění způsobu podle vynálezu pro spalování pevného paliva ve spalovacím zařízení, přičemž podstatou vynálezu je, že obsahuje

a) reaktor pro pyrolýzu pevného paliva a na výrobu spalitelných plynů a uhlíkatého materiálu,

b) prostředky pro dopravu pevného uhlíkatého materiálu, vyráběného v reaktoru, z reaktoru do pece,

c) prostředky pro přidávání paliva bohatého na síru do pece, v níž probíhá spalování uhlíkatého materiálu a paliva bohatého na síru, pro vytváření produktů spalování, které zahrnují horké plynné spaliny a částice popela,

d) separátor pro oddělování produktů spalování do více proudů, z nichž první obsahuje popel a další obsahuje plynné spaliny a jemný popel,

-2CZ 289723 B6

e) prostředky pro zavádění popela z prvního proudu do reaktoru,

f) prostředky pro přívod materiálu obsahujícího chlorid do uhlíkatého materiálu přítomného v peci a

g) prostředky pro přívod pevného paliva obsahujícího CaO do pece, přičemž CaO zpěvného paliva zachycuje sloučeniny síry a chloridy a pevné palivo je spalováno efektivně v přítomnosti materiálu obsahujícího chlorid a paliva bohatého na síru.

Vynález také řeší způsob podávání pevného materiálu, jakým je horký uhlíkatý materiál, zpyrolyzéru nebo reaktoru do spalovacího zařízení, který se uskutečňuje pomocí šnekového dopravníku, odebírajícího pevný uhlíkatý materiál z pyrolyzéru nebo reaktoru, výhodně umístěného nad dopravníkem a dopravujícího tento materiál po jeho délce do lopatkového rotoru, s výhodou umístěného na nosné hřídeli šnekového dopravníku, výhodně v podstatě na konci šnekového dopravníku, který dodává uhlíkatý materiál do spalovacího zařízení.

Rotor má v podstatě horizontální boční výstupní žlab umístěný v podstatě těsně u rotoru, umožňující transport pevného uhlíkatého materiálu z lopatkového rotoru do spalovacího zařízení tak, aby uhlíkatý materiál se pohyboval v podstatě tangenciálně k ose rotace šnekového dopravníku a tak byl odebírán v podstatě v horizontálním a kolmém směru k ose rotoru. Výhodně má žlab slabě vzestupný sklon vůči horizontální poloze tak, aby uhlíkatý materiál se shromažďoval na výstupu žlabu a došlo kjeho zhutnění. Dále žlab je výhodně umístěn při spodní části rotoru, kde se obvykle vyskytuje nejvíce uhlíkatého materiálu. Výhodné také je, aby žlab byl opatřen vyrovnávacím spojem výhodně opatřeným kulovým kloubem tak, aby žlab byl flexibilní.

Kromě toho jsou na každém konci šnekového dopravníku umístěna nosná ložiska nesoucí nosnou hřídel dopravníku. Dále je žlab výhodně opatřen v podstatě vertikálně pohyblivým, sklopným a výhodně délkově nastavitelným nástavcem tak, aby při připojení žlabu ke spalovacímu zařízení výstup nástavce byl ve spalovacím zařízení. Umístění tohoto nástavce v určitém úhlu k vodorovné poloze a výhodně i nastavením jeho délky umožňuje akumulaci uhlíkatého materiálu na výstupu žlabu za tvorby zátky, která minimalizuje tok plynů ze spalovacího zařízení zpět do žlabu a šnekového dopravníku. Je-li to výhodné k další minimalizaci možnosti vstupu plynů přítomných ve spalovacím zařízení do zařízení a omezení jejich proudění ve šnekovém dopravníku, lze umístit kotouč nebo dvojici kotoučů blízko rotoru a v homí části krytu dopravníku.

Tento vynález také poskytuje zařízení pro podávání pevného materiálu, jako je uhlíkatý materiál, zpyrolyzéru nebo z reaktoru do spalovacího zařízení, který je uskutečňován pomocí šnekového dopravníku, odebírajícího pevný uhlíkatý materiál z pyrolyzéru nebo reaktoru, výhodně umístěného nad dopravníkem, dopravujícím tento materiál podélně dopravníkem do lopatkového rotoru výhodně umístěného na nosné hřídeli šnekového dopravníku výhodně v podstatě na konci šnekového dopravníku, který dodává uhlíkatý materiál do spalovacího zařízení. Toto zařízení je také opatřeno v podstatě horizontálním bočním výstupním žlabem, který má výhodně slabě vzestupný sklon vůči horizontální rovině, je umístěný v podstatě těsně u rotoru a slouží k dopravě pevného uhlíkatého materiálu z lopatkového rotoru do spalovacího zařízení tak, aby uhlíkatý materiál se pohyboval v podstatě tangenciálně k ose rotace šnekového dopravníku a tak, aby byl odebírán ze šnekového dopravníku v podstatě v horizontálním a kolmém směru k ose rotace šnekového dopravníku. Následkem toho se uhlíkatý materiál shromažďuje na konci žlabu a tvoří zátku. Dále je žlab výhodně umístěn při spodní části rotoru, kde se obvykle vyskytuje nejvíce uhlíkatého materiálu. Výhodné také je, aby žlab byl opatřen vyrovnávacím spojem, výhodně opatřeným kulovým kloubem tak, aby žlab byl flexibilní.

Kromě toho jsou na každém konci šnekového dopravníku umístěna nosná ložiska nesoucí nosnou hřídel dopravníku. Dále je žlab výhodně opatřen v podstatě vertikálně pohyblivým, sklopným a výhodně délkově nastavitelným nástavcem, tak aby při připojení žlabu ke spalovacímu zařízení

-3CZ 289723 B6 byl výstup nástavce umístěn ve spalovacím zařízení. Umístění tohoto nástavce a nastavení nástavce v určitém úhlu, rovněž jako výhodné nastavení jeho délky, umožňuje akumulaci uhlíkatého materiálu na výstupu žlabu za tvorby zátky, která minimalizuje tok plynů ze spalovacího zařízení, kde se obvykle vyskytují vyšší tlaky plynů, do žlabu a šnekového dopravníku. Je-li to výhodné, lze umístit v blízkosti rotoru a v horní části krytu dopravníku kotouč nebo dvojici kotoučů k další minimalizaci možnosti vstupu plynů, přítomných ve spalovacím zařízení, do zařízení a omezení jejich proudění ve šnekovém dopravníku.

Použití lopatkového rotoru, umístěného výhodně na nosném hřídeli šnekového dopravníku, dopravujícího uhlíkatý materiál do spalovacího zařízení, zajišťuje konstantní a ustálený výstup horkého uhlíkatého materiálu z dopravníku, zatímco použití žlabu, mírně vzestupného vůči horizontální rovině, přispívá k nahromadění uhlíkatého materiálu ve žlabu. Tímto způsobem se vytváří z tohoto materiálu na výstupu žlabu zátka. K zajištění tohoto účinku přispívá i výhodné umístění žlabu na spodní části rotoru, kde se obvykle vyskytuje nejvíce uhlíkatého materiálu. Vytvořená materiálová zátka minimalizuje tok plynů přítomných ve spalovacím zařízení, které mají tlak o něco vyšší než tlak atmosférický nebo tlak plynů v dopravníku, do žlabu a do šnekového dopravníku. Z tohoto hlediska je výhodné použití vertikálně pohyblivého, sklopného nástavce, prodloužitelného v délce, pro tvorbu této materiálové zátky, minimalizující tok plynů ze spalovacího zařízení do žlabu a do šnekového dopravníku.

Kromě toho použití dvou nosných ložisek, z nichž každé nese jeden konec dopravníku, v podstatě redukuje boční pohyb dopravníku a tím opotřebování a zadření ložisek ve srovnání s použitím pouze jednoho ložiska.

Výhodně je dopravník a rotor vyroben z tepelně odolného materiálu, aby se zajistila spolehlivá pracovní schopnost v rozmezí vysokých teplot.

Předpokládá se, že dopravník, který je zhotoven a pracuje podle tohoto vynálezu, lze použít pro dopravu prakticky jakéhokoliv pevného materiálu, zejména je-li použitý materiál horký a/nebo jeho výstup je veden do okolí nebo oblasti, obsahující plyny, mající tlak vyšší než je tlak plynů přítomných v dopravníku. Nicméně za nejlepší způsob provedení vynálezu se pokládá postup, kde je dopravník výhodně zařazen do systému pro výrobu spalitelných plynů z pevných paliv, jako jsou nízkohodnotná pevná paliva, například živičné břidlice a/nebo podobná paliva. V tomto systému se používá pyrolyzéru nebo reaktoru pro pyrolyzující se podíl nízkohodnotných pevných paliv za tvorby spalitelných plynů a uhlíkatého materiálu. Šnekový dopravník, výhodně použitý, odebírá pevný horký uhlíkatý materiál z pyrolyzéru, který je výhodně umístěn nad dopravníkem a dopravuje tento materiál podél své délky do rotoru, umístěného výhodně na nosném hřídeli šnekového dopravníku, výhodně v podstatě na konci dopravníku určeného pro dodávku uhlíkatého materiálu do spalovacího zařízení. Zařízení obsahuje prostředky pro přídavek dalšího podílu pevných paliv do spalovacího zařízení tak, aby uhlíkatý materiál a další podíl pevných paliv byly v zařízení spáleny za tvorby spalných produktů, které zahrnují horké plynné spaliny a částicový popel. V separátoru se rozdělují produkty spalování do několika proudů, jednoho, který obsahuje popel a dalšího, který obsahuje plynné spaliny a jemný popel. Popel prvního zmíněného proudu se zavádí do uvedeného pyrolyzéru.

Dopravník lze také použít v systému pro zhodnocení surových fosfátů, obsahujících organické látky, kde výhodný systém je analogický systému popsanému zde výše pro výrobu spalitelných plynů z nízkohodnotných pevných paliv.

-4CZ 289723 B6

Popis obrázků na připojených výkresech

Provedení podle tohoto vynálezu jsou popsána pomocí příkladu a připojených obrázků, kde obr. 1 představuje blokové schéma, znázorňující schematicky stávající elektrárnu s výrobou spalitelných plynů z nízkohodnotných pevných paliv, jako jsou živičné břidlice, obr. 2 blokové schéma modifikace zařízení znázorněného na obr. 1, obr. 3 v podélném řezu další provedení zařízení pro výrobu spalitelných plynů, obr. 3A podélný řez dalším provedením zařízení pro výrobu spalitelných plynů s alternativním uspořádáním rotoru, obr. 4 půdorys zařízení z obr. 3, obr. 5 příčný řez rotorem použitým v zařízení podle obr. 3, obr. 6 blokové schéma systému pro výrobu spalitelných plynů z nízkohodnotných paliv, jako jsou živičné břidlice, obr. 7 blokové schéma dalšího provedení systému pro výrobu kvalitnějších fosfátů odstraněním organických látek z fosfátů, obr. 8 blokové schéma zařízení pro výrobu spalitelných plynů, obr. 9A blokové schéma dalšího provedení zařízení pro výrobu spalitelných plynů, obr. 9B blokové schéma zařízení podle vynálezu pro výrobu spalitelných plynů, obr. 9C blokové schéma dalšího provedení zařízení pro výrobu spalitelných plynů.

Příklady provedení vynálezu

Na obr. 1 je znázorněno známé zařízení 10 pro výrobu spalitelných produktů a plynů z nízkohodnotných pevných paliv, jako jsou živičné břidlice. Rozemleté živičné břidlice se obvykle dodávají do násypky 12, která obsahuje šnekové dopravní zařízení pro dopravu břidlice z násypky 12 do sušičky 13, do které jsou dodávány čisté plynné spaliny, které ohřívají a suší břidlici za tvorby páry a dalších plynů. Výstup ze sušičky se zavádí do separátoru 15. kde dochází k oddělení pevných podílů živičných břidlic od plynů a pevný podíl se zavádí do pyrolyzéru nebo reaktoru 14, zatímco plyny se vypouštějí do atmosféry. Pyrolýza probíhá v pyrolyzéru 14 účinkem horkých produktů spalování, dodávaných do pyrolyzéru ve formě horkého hrubého popela. Výsledkem je, že pyrolyzér produkuje pyrolyzní plyny ve formě páry a spalitelných plynů při teplotě převyšující 400 °C.

Uhlíkatý materiál vytvořený v pyrolyzéru 14 se dodává pomocí transportních zařízení jako je šnekový dopravník 14A do zplyňovače 17, do kterého je také dodáván horký produkt spalování ve formě jemného popela. Produkty ze zplyňovače jsou fluidizovány pomocí horkých plynů a páry. Výsledný produkt, obsahující uhlíkatý materiál, se dodává pomocí transportních zařízení jako je šnekový dopravník 16A do spalovacího zařízení v proudu vzduchu 16, kde probíhá spálení těchto produktů, obsahujících uhlíkatý materiál za přítomnosti okolního vzduchu, který je dodáván do spalovacího zařízení. Výstup ze spalovacího zařízení tvoří produkty, obsahující plynné spaliny a částicový materiál, které jsou zaváděny do separátoru 18. Separátor 18 slouží

-5CZ 289723 B6 k rozdělení tohoto toku do nejméně dvou proudů, kde jeden z nich obsahuje horký hrubý popel a další obsahuje horké plynné spaliny a horký jemný popel.

První proud, obsahující horký hrubý popel, se zavádí do pyrolyzéru a slouží k dodávce tepla pro proběhnutí pyrolyzní reakce. Další proud, obsahující horký jemný popel, se zavádí do separátoru 19 k oddělení většiny jemného popela, který se dále aplikuje do zplyňovače, a proudu relativně čistých plynů, které se zavádějí do separátoru 20 účinného k oddělení zbytkového popela a získání čistých plynných horkých spalin, které se zavádějí do sušičky 13. Do hořáku (který není znázorněn) se zavádějí spalitelné plyny ze zplyňovače 17 a z pyrolyzéru 14 a probíhá spalování těchto plynů ve spalovací komoře kotle, kde dochází ke tvorbě páry používané k výrobě elektřiny. Spaliny, produkované ve spalovací komoře kotle, se zavádějí do separátoru jemného popela a čisté plynné spaliny, které se v separátoru oddělují, se odvádějí do komína.

V zařízení označeném 30 na obr. 2 byly vypuštěny sušička a zplyňovač pro zjednodušení konstrukce a provedení postupu.

V provedení podle vynálezu, znázorněném na obr. 3 jako zařízení 60, dopravuje šnekový dopravník 62 horký uhlíkatý materiál vstupující vstupem 64 výhodně umístěným nad šnekovým dopravníkem 62. Šnekový dopravník je poháněn motorem 66 znázorněným na obr. 4 a nosný hřídel šnekového dopravníku je točně uložen v ložiscích 68 a 70 umístěných na koncích 72 a 74 šnekového dopravníku 62, která jsou výhodně chlazena vodou. Rychlost transportu lze řídit pomocí otáček motoru nebo použitím převodu výhodně až desetkrát. Kryt 76 šnekového dopravníku je nesen podporami 78 a 79.

Lopatkový rotor 80, umístěný na nosném hřídeli šnekového dopravníku 62 výhodně v blízkosti konce 74 šnekového dopravníku, je opatřen žlabem 82, jak je znázorněno na obr. 4, výhodně v podstatě v horizontální poloze a výhodně opatřeným vyrovnávacím spojem 84. Závity 63 šnekového dopravníku 62, přiléhající k rotoru 80 na straně rotoru 80, která je vzdálena od vstupu 64 a přiléhá k ložisku 70, jsou opatřeny opačnými závity tak, aby se minimalizovalo množství uhlíkatého materiálu, zadržovaného v krytu šnekového dopravníku, který není dále dopravován přes rotor a tak se hromadí na konci krytu 76 v blízkosti ložiska 70. Šnekový dopravník 62, lopatkový rotor 80 a kryt 76 jsou výhodně zhotoveny z tepelně odolného materiálu. Konkrétní druh materiálu závisí na druhu paliva, které je dopravováno a na podmínkách provozu.

Lopatky 81 rotoru 80. znázorněné na obr. 5, kterých se týká další popis, jsou výhodně tvarovány takovým způsobem, aby umožňovaly transport horkého uhlíkatého materiálu ze šnekového dopravníku 62 do žlabu 82. Výhodně je vyrovnávací spoj 84 žlabu 82 opatřen kulovým kloubem 86. poskytujícím flexibilitu potřebnou při připojení žlabu k dalšímu zařízení. Jak je znázorněno na obr. 5, žlab 82 je připojen ke spalovacímu zařízení v proudu vzduchu 45 tak, aby docházelo k dopravě horkého uhlíkatého materiálu do oblasti vertikálního průtoku plynů na vstupu do spalovacího zařízení. Výhodně je zařízení opatřeno vertikálně pohyblivým, sklopným a výhodně délkově nastavitelným nástavcem 88. Při současném využití společně se zařízením pro spalování v proudu vzduchu 45, výstupní žlab 82 je připojen ke spalovacímu zařízení 45 tak, aby nástavec 88 byl umístěn ve spalovacím zařízení 45. Tímto způsobem, umístěním nástavce 88 v určitém úhlu k horizontální rovině a výhodně jeho určitou délkou, může tento nástavec přídavně napomáhat při tvorbě materiálové zátky, omezující průtok plynů zpět do žlabu a do šnekového dopravníku ze spalovacího zařízení. Uhel nástavce může být nastaven k horizontální rovině stejně jako jeho délka v závislosti na podmínkách a druhu materiálu, použitého k vytvoření materiálové zátky, poskytující omezení vstupu plynů do žlabu a do šnekového dopravníku ze spalovacího zařízení.

V dalším provedení podle vynálezu je použito alternativní uspořádání 80. jak je znázorněno na obr. 3A. Jak je vidět, zahrnuje zařízení kromě hlavního lopatkového rotoru 87 výhodně kruhovou destičku 83 výhodně připojenou na šnekový dopravník spolu s dalším malým lopatkovým rotorem 87. Celková šířka hlavního rotoru 87, destičky 83 a malého rotoru 85 je o něco menší

-6CZ 289723 B6 než šířka x3 výstupního žlabu 82 tak, aby se usnadnil odběr materiálu, který je dopravován ze šnekového dopravníku pomocí rotoru 80. Použitím tohoto uspořádání lze ještě více omezit množství připravovaného materiálu, procházejícího rotorem 80 a schopného akumulovat se na straně rotoru 80 vzdáleného od vstupu 64 na konci krytu 76 v blízkosti ložiska 70. Šířka hlavního rotoru 87 může být například 200 mm ve srovnání se 40mm šířkou malého rotoru 85.

Za výhodné se pokládá upevnění rotoru 80 na hřídel šnekového dopravníku 62.

Kromě toho je výhodné, aby šnekový dopravník 62 byl v horizontální poloze.

V průběh zpracování vstupuje horký uhlíkatý materiál produkovaný v pyrolyzéru 43 (znázorněném na obr. 6) do pouzdra šnekového dopravníku 76 přes vstup 64 a je šnekovým dopravníkem 62 dopravován podél jeho osy k lopatkovému rotoru 80. Systém a zařízení jsou výhodně navržena tak, aby uhlíkatý materiál vyplňoval v podstatě veškerý prostor pouzdra 76 v blízkosti vstupu do dopravníku, zatímco jeho pohyb zbytkem dopravníku 62 je poměrně volný, horký uhlíkatý materiál nevyplňuje celý prostor pouzdra v této oblasti a vždy zde existuje určitý volný prostor prostý uhlíkatého materiálu v těchto horních částech pouzdra šroubovaného dopravníku 76. Tohoto se dosahuje v podstatě nastavením stoupání závitu podél šnekového dopravníku, které vlastně určuje objem mezi závity, ačkoliv v určitém rozsahu má vliv na tento objem i průměr hřídele. Výhodně je stoupání závitu ve střední části dopravníku x2 až o 20% větší než stoupání xl v blízkosti vstupu. Horký uhlíkatý materiál je dopravován pomocí šnekového dopravníku 62 směrem k lopatkovému rotoru 80, který odebírá materiál z krytu dopravníku 76 a dodává jej přes žlab 82, který má slabě vzestupnou polohu vůči horizontální rovině, do spalovacího zařízení 45. Rozměry žlabu 82 tj. obecně jeho délka, délka a výška jeho vstupu, úhel odchýlení a úhel vstupu, jsou navrhovány tak, aby docházelo ke tvorbě materiálové zátky v blízkosti výstupu, k omezení průtoku plynů zpět ze spalovacího zařízení 45 do žlabu a krytu šnekového dopravníku. Výhodně by obecně neměla být tato délka žlabu příliš dlouhá. Dále je výhodné umístění žlabu 82 ve spodní části rotoru tak, aby jeho vstup byl umístěn na části rotoru opačné k části rotoru, obsahující a v podstatě naplněné uhlíkatým materiálem. Toto opatření také omezuje možnost proudění horkých plynů přítomných ve spalovacím zařízení 45 do krytu šnekového dopravníku 76.

Dále je zařízení výhodně opatřeno vertikálně pohyblivým, sklopným nástavcem 88, zavedeným do spalovacího zařízení 45, podporujícím tvorbu materiálové zátky a omezujícím průtok plynů ze spalovacího zařízení, kde jsou přítomny, do žlabu 82 a šnekového dopravníku 62. Dále, je-li to výhodné, lze umístit ve směru proti toku kruhový kotouč nebo kotouče (není znázorněno) u rotoru nebo na obou stranách rotoru v jeho blízkosti a v horní části krytu rotoru pro další omezení možnosti vstupu plynů ze spalovacího zařízení do šnekového dopravníku a podél něho.

Pokud jde o provedení znázorněné na obr. 6 schematicky, které se současně pokládá za nejlepší způsob provedení vynálezu, zařízení 40 obsahuje hořák 48 a kotel 49 vhodný pro provoz elektrárny, používající páry generované kotlem 49. V zařízení znázorněném na obr. 6 se živičná břidlice zavádí do sušičky 42 obvykle z násypky (není znázorněna) pomocí dopravníku 41, kde dochází k vysušení břidlice v důsledku zavádění horkých plynných spalin, obsahujících jemný popel ze sušičky. Po předání tepla těchto plynů a popela břidlici dojde k odpaření vody z břidlice a tato voda se odděluje společně s ochlazenými plyny a ochlazeným jemným popelem v separátoru 50 od ohřáté a vysušené břidlice.

Podíl, obsahující zahřátou a vysušenou břidlici ze separátoru 50 se zavádí do pyrolyzéru 43 pomocí dopravníku 51, kde dochází k zahřívání paliva v podstatě za nepřítomnosti kyslíku za tvorby spalitelných plynů, které opouštějí zařízení kanálkem 44 a horký uhlíkatý materiál se zavádí pomocí dopravníku 53 a zařízení pro spalování v proudu vzduchu 45, kde dopravník 53 je výhodně šnekový dopravník typu popsaného výše. V zařízení pro spalování v proudu vzduchu 45 se v proudu vzduchu spalují uhlíkatý materiál a další podíl horké a vysušené břidlice, dodávané do spalovacího zařízení 45 pomocí dopravníku 54. Produkty spalování se odvádějí ze

-7CZ 289723 B6 spalovacího zařízení kanálem 46 tak, že tyto produkty obsahující horké plynné spaliny a částice popela se zavádějí do separátoru 47. Tento separátor odděluje popel od plynných spalin nesoucích jemný popel a část odděleného popela se zavádí do pyrolyzéru 43, zatímco další část se odstraňuje nebo odvádí do zařízení pro odvádění popela. Výhodně se odváděný popel ochlazuje ohřívajícím se vzduchem, dodávaným do zařízení pro spalování v proudu vzduchu 45, v tepelném výměníku 58.

Spalitelné plyny opouštějí pyrolyzér výstupním kanálem 44 spolu se zbytkem popela. Výsledkem je v podstatě čisté spálení těchto plynů v hořáku 48. Ve spalovací komoře a plochách výměny tepla kotle 49 se vyskytují jen malé ůsady popela. Díky tomu není účinnosti kotle ovlivněna nežádoucím způsobem a je snížena doba odstávky potřebná pro čištění z důvodů zanesení ploch tepelné výměny.

Protože břidlice, vstupující do pyrolyzéru 43, je již zahřátá a vysušená v sušičce, je zapotřebí méně tepla dodávaného popelem ze separátoru 47, než je obvyklé. Následkem toho může spalovací zařízení pracovat při nižší teplotě, což snižuje emise oxidu uhličitého z elektrárny podle vynálezu.

V tomto provedení se k ohřátí vody, která se odpařuje v kotli 49, použije tepelného výměníku 56. který využívá tepla, obsaženého v horkých plynných spalinách a jemném popelu, opouštějícím separátor 47. Jak je znázorněno na obr. 6, páru vyrobenou v kotli 49 lze využít k provozu elektrárny s parní turbínou. Ačkoliv tepelný výměník 56 odebírá teplo obsažené v plynných spalinách a popelu, opouštějících separátor 47. zůstává v těchto spalinách a popelu dostatečné množství tepla k vysušení živičné břidlice v sušičce 42.

I když tepelným výměníkem 56 prochází horké plynné spaliny a jemný popel, na povrchu pro výměnu tepla tohoto výměníku se usazuje relativně málo ůsad, protože v tomto výměníku dochází k přenosu tepla bez spalování. Dále, protože teplota vody v tomto tepelném výměníku je obvykle nižší než 200 °C, bude teplota stěny zařízení tepelného výměníku blízká této teplotě a tím bude malá pravděpodobnost tavení této stěny.

Kromě toho může být výhodně dopravníkem 54 a/nebo dopravníkem 41 šnekový dopravník typu zde popsaného a znázorněného na obr. 3,3A, 4 a 5.

Při zpracování živičných břidlic zaváděných do pyrolyzéru jakož i do spalovacího zařízení se dociluje flexibility zpracování z hlediska širokého výběru břidlic, majících různé kalorické hodnoty. Tohoto se dosahuje použitím dopravníků 52 a 54 změnou příslušných rychlostní dopravy živičné břidlice do pyrolyzéru a do spalovacího zařízení. Tímto způsobem lze vyrobit dostatečné množství tepla ve spalovacím zařízení i když se například použije živičná břidlice o nízké kalorické hodnotě. Podle tohoto vynálezu se použije obvykle většího podílu živičných břidlic, které se zavádějí do spalovacího zařízení a menšího podílu živičných břidlic, které se zavádějí do pyrolyzéru, jestliže živičné břidlice mají nízkou kalorickou hodnotu (tj. mají poměrně nízký obsah organických látek). Na druhé straně, jestliže břidlice mají vysokou kalorickou hodnotu, do spalovacího zařízení se zavádí menší podíl živičných břidlic a větší podíl živičných břidlic se zavádí do pyrolyzéru. Tímto způsobem se získávají spalitelné plyny podle vynálezu v širokém rozsahu kvality břidlic.

I když spalovací zařízení může pracovat při nižší teplotě, je výhodné jak bylo výše vysvětleno, aby teplota spalovacího zařízení byla nastavena na výši dostatečnou k rozložení části uhličitanu na CaO, který současně se zbývajícím uhličitanem bude zajišťovat zachycení síry během pyrolýzy a/nebo během spalování ve spalovacím zařízení. Tento záchyt také účinně probíhá ve spalovací komoře kotle 49 díky teplotě, která je optimální pro probíhající reakce, jako jsou například reakce CaO + 1/2 O₂ + SO₂ -> CaSO₄ a/nebo CaCO₃ + 1/2 O₂ + SO₂ -> CaSO₄ + CO₂. Dále, je-li to výhodné, částice, které se dostávají do spalovací komory z pyrolyzéru 43, mohou

-8CZ 289723 B6 být využity pro absorpci síry, pocházející z oxidů síry a/nebo dalších sloučenin síry, vznikajících jako produkty spalování dalších paliv ve spalovací komoře, která jsou bohatá na síru.

Přestože vynález je popsán v souvislosti s nízkohodnotnými palivy jako jsou živičné břidlice, lze vynález aplikovat na další druhy nízkohodnotných paliv, jako je rašelina, odpadní paliva (RDF), rovněž jako netříděný odpad, jako je městský pevný odpad nebo další spalitelné materiály, mající obvykle nízké kalorické hodnoty.

Dále i když popis tohoto vynálezu se týká živičných břidlic nebo dalších nízkohodnotných paliv jako surovin pro zpracování vpyrolyzéru, je třeba pochopit, že živičné břidlice nebo další nízkohodnotná paliva lze mísit s dalšími palivy jako jsou ropné produkty nebo další spalitelné látky jako je zbytkový olej nebo asfalt, bohaté na síru, nebo tyto lze přímo zavádět do pyrolyzéru.

V tomto případě lze částice z pyrolyzéru použít k účinnému záchytu síry, pocházející z oxidů síry a/nebo dalších sloučenin síry, vznikajících během pyrolýzy a/nebo spalování ve spalovacím zařízení a/nebo během spalování pyrolyzních plynů. Další výše zmíněné materiály bohaté na síru mohou být pevné, kapalné nebo plynné.

Navíc, jak je znázorněno na obr. 6, paliva, obsahující vysoký obsah síry, lze přidávat do spalovacího zařízení nebo do zařízení pro spalování v proudu vzduchu tak, aby bylo umožněno zachycení síry během spalování ve spalovacím zařízení nebo ve spalovacím zařízení v proudu vzduchu pomocí uhličitanu, obsaženého v uhlíkatém materiálu, dodávaném z výše uvedeného pyrolyzéru a/nebo CaO produkovaného rozkladem uhličitanu. Alternativně lze tato paliva dodávat do horní části spalovacího zařízení nebo do spalovacího zařízení v proudu vzduchu nebo na jakékoliv další výhodné místo v tomto systému. Je-li to výhodné, popel vystupující ze spalovacího zařízení lze aplikovat do spalovací komory pro zachycení síry obsažené ve sloučeninách vzniklých při spalování spalitelných plynů a/nebo dalších materiálů bohatých na síru, které probíhá ve spalovací komoře, spíše než při jeho použití nebo přídavku k popelu a horkým plynným spalinám, opouštějícím separátor, které se používají pro sušení živičné břidlice.

Kromě toho část živičných břidlic nebo dalších nízkohodnotných paliv lze mísit nebo společně zavádět do pyrolyzéru současně s dalším podílem paliva, ropného produktu nebo dalšího spalitelného materiálu jako je zbytkový olej a asfalt, bohatého na síru s dalším podílem těchto látek zaváděných do spalovacího zařízení v proudu vzduchu nebo do spalovacího zařízení.

V této souvislosti lze použít jiné zařízení pro výrobu spalitelných plynů z pevných paliv jako jsou nízkohodnotná pevná paliva, pro spalování spalitelných plynů společně s dalšími palivy nebo ropnými produkty nebo dalšími spalitelnými materiály, jako je zbytkový olej a asfalt, bohatými na síru. V tomto případě částice z pyrolyzéru, pokud se použijí v tomto zařízení, lze použít k účinnému záchytu síry z oxidů síry a/nebo dalších sloučenin, vznikajících během pyrolýzy a/nebo ve spalovacího zařízení, je-li použito, a/nebo při spalování pyrolyzních plynů, jestliže je to výhodné. Další materiály bohaté na síru, které jsou zmíněny výše, mohou být pevné, kapalné nebo plynné.

Kromě toho jak je znázorněno na obr. 6, představujícím tento vynález pro způsob výroby spalitelných plynů, které se využívají ve výrobním zařízení, kterým může být spalovací komora elektrárny, spalitelné plyny z tohoto zařízení nebo dalších zařízení pro výrobu spalitelných plynů z pevných paliv, nebo dalších spalitelných materiálů, lze využít pro výše uvedený účel nebo pro jiné účely. Ty mohou zahrnovat spalování těchto plynů ve spalovací komoře plynové turbíny, nebo ve spalovacím motoru, jako je vznětový motor, který může pohánět generátor produkující elektřinu, nebo lze těchto plynů použít jako suroviny v chemické výrobě nebo při dalších vhodných použitích. Dále tyto plyny lze použít jako palivo v provozech pro výrobu cementu. Také popel odváděný nebo odstraňovaný ze zařízení znázorněného na obr. 6 nebo dalších zařízení typu zmíněného výše lze použít jako přísady do cementu. Kromě toho teplo z provozu pro výrobu cementu lze využít v zařízeních uvedených výše, například pro předehřátí vzduchu před jeho

-9CZ 289723 B6 vstupem do spalovacího zařízení, zajištění tepla pro pyrolýzu, zajištění tepla pro sušení živičné břidlice a/nebo pro předehřátí vzduchu před jeho vstupem do spalovací komory elektrárny nebo jiného zařízení.

Tento vynález také obsahuje způsob a prostředky pro zlepšení kvality surových fosfátů (tj. fosfátů, vyskytujících se na různých místech světa, které obsahují více než 1 až 5 % hmotnostních organických látek) odstraněním v podstatě veškerých organických látek. Podle tohoto vynálezu lze využít zařízení popsaného v tomto vynálezu nebo zařízení uvedeného v US patentu č. 4 211 606. Alternativně lze použít zařízení uvedené v US patentu 4 700 639, kteiý je zde uveden jako odkaz. V současné době je nejlepším způsobem zlepšení kvality surových fosfátů postup podle vynálezu, kde zařízení je uvedeno v patentové přihlášce, kde dochází k převedení organických látek obsažených ve fosfátech na plyn.

Konvenční postupy zlepšování surových fosfátů mohou zpracovávat fosfáty, obsahující pouze 1 až 5 % hmotnostních organických látek. Zlepšených výsledků lez dosáhnout pálením fosfátů při teplotě asi 900 °C tak, že většina organických látek se spotřebuje. Toto pálení fosfátů však není dostatečné u fosfátů, majících vyšší obsah organických látek.

Výhodný postup zlepšení surových fosfátů, majících obsah organických látek vyšší než 1,5 % lze použít postupem podle vynálezu, zahrnujícím nejméně dva stupně, (1) pyrolýzu a (2) pálení. Podle tohoto vynálezu se nejprve provede pyrolýza části surových fosfátů pro převedení organických látek obsažených ve fosfátech do formy spalitelných plynů, které se odvádějí z pyrolyzéru a přizpůsobují ke spalování, jak je znázorněno na obr. 7, zatímco další podíl surových fosfátů se zavádí do zařízení pro spalování v proudu vzduchu 45. Alternativně mohou tyto spalitelné plyny být dodávány do zpracovacího zařízení jiného než je spalovací komora elektrárny. V pyrolyzéru 43 se fosfáty zahřívají v podstatě za nepřítomnosti kyslíku za tvorby spalitelných plynů, které jsou odváděny kanálem 44 a uhlíkatý materiál je dodáván do zařízení pro spalování v proudu vzduchu 45, kde uhlíkatý materiál a surové fosfáty dodávané do spalovacího zařízení 45 kanálem 42 jsou spalovány za pomoci vzduchu. Produkty spalování opouštějí spalovacího zařízení kanálkem 46 a tyto produkty, obsahující horké spaliny a zlepšené fosfáty se zavádějí do separátoru 47. Tento separátor dělí fosfáty na proud zaváděný do pyrolyzéru 43 a další oddělený proud fosfátů ve zlepšeném stavu, přičemž tento proud obsahuje horké plynné spaliny a jemné spaliny. Výhodně zlepšené fosfáty produkované v zařízení se ochlazují ohřívajícím se vzduchem, vstupujícím do zařízení pro spalování v proudu vzduchu 45, v tepelném výměníku 58. Jak je znázorněno na obr. 7, horké plynné spaliny a jemné fosfáty lez používat pro sušení fosfátů před jejich zavedením do pyrolyzéru a zařízení pro spalování v proudu vzduchu.

V tomto provedení se také dosahuje flexibility postupu tak, aby bylo možné použít široký výběr fosfátů, majících různou kalorickou hodnotu, které se zavádějí do spalovacího zařízení a do pyrolyzéru. To se dosahuje použitím dopravníků 52 a 54, které změnou rychlosti mění poměr fosfátů dodávaných do pyrolyzéru a do spalovacího zařízení. Tímto způsobem lze vyrobit ve spalovacím zařízení dostatečné množství tepla i když například se použijí fosfáty, mající nízkou kalorickou hodnotu. Postupem podle vynálezu se obvykle větší podíl fosfátů dodává do spalovacího zařízení a menší podíl fosfátů do pyrolyzéru, jestliže použité fosfáty mají nízkou kalorickou hodnotu (tj. mají relativně nízký obsah organických látek). Na druhé straně se dodává větší podíl fosfátů do pyrolyzéru a menší podíl do spalovacího zařízení, jestliže použité fosfáty mají vysokou kalorickou hodnotu. Takto lze postupem podle vynálezu vyrábět spalitelné plyny v širokém rozmezí kvality fosfátů.

Fosfáty zbývající v pyrolyzéru po proběhnutí pyrolýzy se odvádějí a pálí ve spalovacím zařízení v proudu vzduchu, které výhodně pracuje relativně vysokou rychlostí a při relativně vysokých teplotách asi 900 °C tak, aby jakýkoliv organický materiál, zbývající ve fosfátech, byl spálen a/nebo mohly proběhnout další procesy, vyžadující tyto vysoké teploty v postupu pro zlepšení surových fosfátů. Následkem tohoto postupu, fosfáty vystupující ze spalovacího zařízení

-10CZ 289723 B6 v proudu vzduchu budou obsahovat pouze relativně nízký podíl organických látek a tím se dosáhne jejich zlepšení.

V tomto postupu jeden podíl fosfátů, vystupujících ze spalovacího zařízení v proudu vzduchu se odvádí jako výsledný produkt postupu, zatímco další podíl se zavádí do pyrolyzéru, kde zahřívá fosfáty během jejich pyrolyzního zpracování. Jinak řečeno, podíl částic zlepšených fosfátů, vystupujících ze spalovacího zařízení v proudu vzduchu se zavádí do pyrolyzéru podobným způsobem, jakým se zavádí popel, vystupující ze spalovacího zařízení do pyrolyzéru, jak je popsáno v předcházejícím provedení podle vynálezu nebo způsobem a zařízením uvedeným v US patentu 4 211 606, čímž poskytuje teplo pro pyrolyzní proces.

Dále i když obr. 1 znázorňuje postup podle vynálezu pro výrobu zlepšených fosfátů a spalitelných plynů, které lze využít ve využívacím zařízení, kterým může být spalovací komora elektrárny, spalitelné plyny z tohoto zařízení nebo dalších zařízení pro výrobu spalitelných plynů lze použít pro výše uvedený účel nebo pro další účely. Ty mohou zahrnovat spalování těchto plynů ve spalovací komoře plynové turbíny, nebo ve spalovacím motoru jako je vznětový motor, který může pohánět generátor pro výrobu energie, nebo lze těchto plynů využít jako surovin v chemické výrobě nebo dalších podobných využitích. Navíc lze tyto plyny použít jako paliva v cementárnách. Také popel odváděný nebo odstraňovaný ze zařízení znázorněného na obr. 7 nebo z jiných zařízení typu zmíněného výše nebo dalších podobných zařízení lze použít jako aditiva pro cement. Navíc teplo z cementárny lze použít v zařízení uvedeném výše například pro předehřátí vzduchu před jeho vstupem do spalovacího zařízení, poskytnutím tepla pro pyrolýzu fosfátů, pro sušení fosfátů a/nebo předehřátím vzduchu před jeho vstupem do spalovací komory elektrárny nebo jiného zařízení.

Jestliže množství organických látek ve fosfátech dopravovaných do zařízení pro spalování v proudu vzduchu z pyrolyzéru je nedostatečné k provozu spalovacího zařízení při vyžadované vysoké teplotě, lze jak je znázorněno na obr. 7 do spalovacího zařízení v proudu vzduchu dodávat uhlí nebo další palivo nebo spalitelný materiál tak, aby se zajistilo dosažení požadovaných vysokých teplot. Alternativně lze zavádět do spalovacího zařízení v proudu vzduchu část plynů, vystupujících z pyrolyzéru tak, aby se zajistilo dosažení požadovaných vysokých teplot.

Dále v případě použití živičných břidlic nebo dalších nízkohodnotných paliv lze přidávat do spalovacího zařízení nebo do spalovacího zařízení v proudu vzduchu jak je znázorněno na obr. 6, uhlí nebo další vysokohodnotná paliva jako jsou tekutá paliva např. kerosin, zbytkový olej atd., tak aby se zajistila požadovaná teplota ve spalovacím zařízení a také aby se usnadnil průběh a řízení systému jako celku a zejména se umožnilo použití nízkohodnotných paliv, majících různé kalorické hodnoty, v tomto zařízení. Tato paliva a postupy lze použít v souvislosti se zpracováním fosfátů jak je znázorněno na obr. 7. Paliv o vysokém obsahu síry lze použít pro tento účel v závislosti na obsahu CaO obsaženého v uhlíkatém materiálu dodávaném z uvedeného pyrolyzéru a/nebo CaO poskytovaného rozkladem uhličitanu, zachycujícího síru vstupující do spalovacího zařízení z těchto paliv. Navíc v souvislosti se zpracováním fosfátů jak je znázorněno na obr. 7, další paliva nebo ropné produkty nebo další spalitelné materiály jako je zbytkový olej nebo asfalt, které mají vysoký obsah síry, lze přidávat do spalovacího zařízení nebo do zařízení pro spalování v proudu vzduchu k umožnění záchytu síry pocházející ze sloučenin síry obsažených v těchto palivech, při spalování ve spalovacím zařízení nebo zařízení pro spalování v proudu vzduchu pomocí uhličitanu obsaženého v uhlíkatém materiálu dodávaném z uvedeného pyrolyzéru a/nebo CaO vzniklého rozkladem z uhličitanu. Alternativně lze tato paliva nebo materiály zavádět do horní části spalovacího zařízení nebo zařízení pro spalování v proudu vzduchu nebo na jakékoliv další výhodné místo v systému.

Při spouštění systémů nebo zařízení používajících živičné břidlice nebo další nízkohodnotná paliva, rovněž jako fosfáty, lze použít dalších paliv, zahrnujících vysokohodnotná paliva plynná nebo kapalná, například kerosin, zbytkový olej nebo podobně, mající nízký obsah síry, která lze

-11 CZ 289723 B6 přidávat do spalovacího zařízení nebo do zařízení pro spalování v proudu vzduchu, jak je schematicky znázorněno na obr. 6 a 7.

Kromě toho fosfáty lze mísit nebo společně zavádět do pyrolyzéru spolu s dalšími palivy nebo ropnými produkty nebo dalšími spalitelnými materiály jako je zbytkový olej nebo asfalt s vysokým obsahem síry. V těchto případech lze použít částice vycházející z pyrolyzéru k účinnému záchytu síry a/nebo dalších sloučenin, vznikajících během pyrolýzy a/nebo spalování ve spalovacím zařízení a/nebo během spalování pyrolyzních plynů. Další výše zmíněné materiály s vysokým obsahem síry mohou být pevné, kapalné nebo plynné látky.

V této souvislosti dalšího zařízení pro výrobu zlepšených fosfátů lze použít pro spalování spalitelných plynů spolu s dalšími jinými palivy nebo ropnými produkty nebo dalšími spalitelnými materiály jako je zbytkový olej a asfalt s vysokým obsahem síry. V tomto případě částice vycházející z pyrolyzéru, pokud je zařazen do tohoto uspořádání, lze využít k účinnému záchytu oxidů síry a/nebo dalších sloučenin, vznikajících během pyrolýzy a/nebo během spalování ve spalovacím zařízení, je-li použito a/nebo během spalování pyrolyzních plynů. Další výše uvedené materiály s vysokým obsahem síry mohou být pevné, kapalné nebo plynné látky.

Dále ve stejném zařízení lze zpracovat směs fosfátů a živičných břidlic tak, aby záchyt síry ze sloučenin síry byl ještě více usnadněn, zejména tehdy, jestliže další materiály s vysokým obsahem síry jsou spalovány společně s plyny produkovanými ze směsi fosfátů s živičnými břidlicemi. V tomto případě paliva s vysokým obsahem síry nebo ropné produkty nebo další spalitelné materiály s vysokým obsahem síry lze přidávat do spalovacího zařízení nebo do zařízení pro spalování v proudu vzduchu tak, aby se usnadnil záchyt síry, pocházející ze sloučenin síry, vznikajících během spalování ve spalovacím zařízení nebo v zařízení pro spalování v proudu vzduchu pomocí uhličitanu, obsaženého v uhlíkatém materiálu, který je dodáván z uvedeného pyrolyzéru a/nebo CaO vzniklého rozkladu uhličitanu. Takto lze tato paliva nebo materiály použít pro udržení požadované teploty, je-li to žádoucí. Alternativně lze tato paliva nebo materiály přidávat do horní části spalovacího zařízení nebo zařízení pro spalování v proudu vzduchu, nebo do jakéhokoliv dalšího výhodného místa v systému.

Kromě toho směs fosfátů/živičné břidlice může být míšena nebo společně zaváděna do pyrolyzéru společně s dalšími plyny nebo ropnými produkty nebo dalšími spalitelnými materiály, jako je zbytkový olej nebo asfalt s vysokým obsahem síry. V tomto případě lze použít částic z pyrolyzéru k účinnému záchytu oxidů síry a/nebo dalších sloučenin vznikajících během pyrolýzy a/nebo spalování ve spalovacím zařízení a/nebo během spalování pyrolyzních plynů. Uvedenými dalšími materiály s vysokým obsahem síry mohou být látky pevné, kapalné nebo plynné.

V této souvislosti lze využít dalšího zařízení pro výrobu zlepšených fosfátů míšených s živičnými břidlicemi se spalováním spalitelných plynů společně s dalšími palivy nebo ropnými produkty nebo dalšími spalitelnými materiály jako je zbytkový olej nebo asfalt s vysokým obsahem síry.

V tomto případě částice z pyrolyzéru, je-li použit v tomto uspořádání, lze použít k účinnému záchytu síry, pocházející z oxidů síry a/nebo jiných sloučenin, vznikajících během pyrolýzy a/nebo během spalování ve spalovacím zařízení je-li použito a/nebo během spalování pyrolyzních plynů. Dalšími uvedenými materiály výše zmíněnými mohou být látky pevné, kapalné nebo plynné. Jestliže se použije směs fosfátů a živičné břidlice je výhodné použití pouze takového množství živičné břidlice, postačující k záchytu síry, ale nesnižující kvalitu fosfátů.

V provedení podstatném pro vynález lze využít více zařízení, poskytujících plyny, sloužící pro využití v dalších zařízeních jako je spalovací komora elektrárny nebo pro další využití popsaná výše. Kromě toho lze použít jednoho nebo více zařízení pro zpracování živičných břidlic 92, jako jsou zařízení specifikovaná ve výše uvedeném provedení podle vynálezu nebo zařízení popsaná v US patentu č. 4 700 639 nebo 4 211 606 nebo v jiných vhodných zařízeních pro zpracování živičných břidlic může být použito ve spojení s jedním nebo více zařízeními 94 pro zpracování

-12CZ 289723 B6 surových fosfátů, jak je popsáno výše nebo jiných zařízení pro zpracování surových fosfátů jak jsou uvedena na obr. 8 pod vztahovou značkou 95. Tímto způsobem surové fosfáty, mající obvykle různou kalorickou hodnotu lze zpracovávat tak, že spalitelné plyny, vycházející z těchto zařízení pro zpracování surových fosfátů mohou být zaváděny do spalovací komory 96 pro spalování, do které se rovněž zavádějí plyny, vycházející ze zařízení pro zpracování živičných břidlic, které obvykle mají přiměřeně stálou kalorickou hodnotu. Je-li to však výhodné, plyny produkované v zařízeních pro zpracování surových fosfátů a plyny produkované v zařízeních pro zpracování živičných břidlic lze dodávat do oddělených spalovacích komor.

Alternativně, jestliže určité fosfáty mají přiměřeně stálou kalorickou hodnotu, lze tyto fosfáty zpracovávat v odděleném zařízení nebo zařízení současně s fosfáty, majícími různou kalorickou hodnotu, které jsou zpracovávány v dalších zpracovávacích zařízeních. Plyny produkované v těchto zařízeních lze zavádět do společné spalovací komory neboje lze zavádět do oddělených spalovacích komor, je-li to výhodné.

Dále v případě, že surové fosfáty a živičné břidlice jsou těženy ze stejné nebo ze souvisejících vrstev /vrstvy živičných břidlic jsou často nad nebo pod vrstvami fosfátů/, lze pro transport živičné břidlice a/nebo fosfátů do vhodného zpracovacího zařízení použít jeden dopravník.

V tomto případě lze vynechat oddělený dopravníkový systém.

V ještě dalším provedení podle tohoto vynálezu může být živičná břidlice 102 pyrolyzována společně s palivy 104 na bázi odpadků nebo dalšími palivy nebo materiály, obsahujícími chloridy a popřípadě dioxiny, v pyrolyzéru 106, při přípravě spalitelných plynů 109 z nich produkovaných, způsobem popsaným výše, např. ve spalovací komoře 108 kotle parní elektrárny nebo v parní turbíně elektrárny s kombinovaným cyklem. Obr. 9A schematicky znázorňuje takové uspořádání. Při tomto způsobu chloridy a dioxiny, jsou-li obsaženy v materiálu nebo palivu, se absorbují pomocí CaO a uhličitanů vápenatých, pocházejících z živičné břidlice, během pyrolýzy jakož i během spalování ve spalovací komoře 108 a peci 110. Kromě toho lze živičnou břidlici 102 pyrolyzovat v pyrolyzéru 106 spolu s palivy 107 s vysokým obsahem síry, jako je zbytkový olej, uhlí s vysokým obsahem síry atd., a 104, palivy na bázi odpadků nebo dalšími palivy nebo materiály, obsahujícími chloridy, pro spálení plynů 109 získaných z těchto materiálů způsobem popsaným výše. Takové uspořádání je schematicky znázorněno na obr. 9B. V tomto případě CaO a uhličitany vápenaté, pocházející z živičné břidlice a ještě přítomné po absorpci síry, oxidu siřičitého a sirovodíku atd. lze použít k absorpci chloridů a dioxinů, jsou-li přítomny během pyrolýzy a rovněž během spalování ve spalovací komoře 108 a peci 1.10. Je-li to výhodné, lze použít směsí oleje a paliv s vysokým obsahem síry.

Navíc, je-li to výhodné, palivo s vysokým obsahem síry 107 lze zavádět do zařízení pro spalování v proudu vzduchu nebo do pece 110 dodávacím zařízením 112, kde se spaluje uhlíkatý materiál, zbývající po pyrolýze živičné břidlice spíše než zavádět toto palivo do pyrolyzéru prostředky pro dodávání 105. Alternativně lze paliva na bázi odpadků nebo další paliva nebo materiály, obsahující chloridy a popřípadě dioxiny, 104, dodávat do zařízení pro spalování v proudu vzduchu prostředky pro dodávání 114, kde se spaluje uhlíkatý materiál, zbývající po pyrolýze živičné břidlice spíše, než dodávat materiál do pyrolyzéru 106 dodávacími prostředky 103.

Navíc, i když je uvedeno, že paliva na bázi odpadků nebo další paliva nebo materiály, obsahující chloridy a popřípadě dioxiny, 104, lze zavádět do pyrolyzéru nebo do pece, část těchto materiálů lze zavádět do pyrolyzéru dodávacími prostředky 103 a další část lze zavádět do pece dodávacími prostředky 114. Tento způsob je podobný tomu, kdy jedna část živičných břidlic nebo nízkohodnotných paliv nebo část směsi živičných břidlic a paliva s vysokým obsahem síry nebo část živičných břidlic a část paliva s vysokým obsahem síry se dodává do pyrolyzéru a další část těchto materiálů se dodává do spalovacího zařízení popsaného výše, zejména vzhledem k obr. 6.

Dále lze živičné břidlice 122 spalovat současně s palivy s vysokým obsahem síry 127, jako je zbytkový olej, uhlí s vysokým obsahem síry atd. společně s palivy na bázi odpadků nebo dalšími

-13CZ 289723 B6 palivy nebo materiály, obsahujícími chloridy a popřípadě dioxiny, v např. spalovacích zařízeních 126 s fluidním ložem. Na obr. 9C je schematicky znázorněno toto uspořádání. Také v tomto případě CaO a uhličitany vápenaté, pocházející z živičné břidlice a ještě přítomné po absorpci síry, oxidu síry a sirovodíku atd., lze použít k absorpci chloridů a dioxinů, pokud jsou při spalování přítomny. Podle tohoto způsobu se používá specifikovaných množství živičné břidlice, poskytujících dostatečné množství CaO a uhličitanu vápenatého, potřebné k absorpci síry, oxidu síry, sirovodíku atd., rovněž jako chloridů a dioxinů. Je-li to výhodné, lze také použít směsi oleje a paliv s vysokým obsahem síry.

PATENTOVÉ NÁROKY

Claims

1. Způsob výroby spalitelných plynů z pevného paliva, vyznačující se tím, že

b) uhlíkatý materiál se spaluje v peci,

c) do spalování uhlíkatého materiálu se přidává další palivo bohaté na síru při použití prostředků pro přívod paliva bohatého na síru pro spalování uhlíkatého materiálu a tohoto dalšího paliva bohatého na síru a pro vytváření produktů spalování, které zahrnují horké plyny a částice popela,

d) do spalování uhlíkatého materiálu v peci se přidává materiál obsahující chlorid, přičemž proces spalování se provádí s použitím prostředků pro přívod materiálu obsahujícího chlorid,

f) popel z prvního proudu se použije v reaktoru pro pyrolýzu pro pyrolyzování pevného paliva pro vytvoření uhlíkatého materiálu a spalitelných plynů a

2. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že do reaktoru pro pyrolýzu se přivádí palivo bohaté na síru a materiál obsahující chlorid, pro pyrolyzování paliva bohatého na síru s materiálem obsahujícím chlorid.

3. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že pevným palivem je nízkohodnotné palivo.

4. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že pevným palivem je nízkohodnotné palivo obsahující sloučeniny vápníku.

5. Způsob podle nároku 3 nebo 4, vyznačující se tím, že palivem jsou živičné břidlice.

6. Způsob podle nároku 3a 4, vyznačující se tím, že pevným palivem je uhlí.

- 14CZ 289723 B6

7. Způsob podle nároku 2, vyznačující se tím, že materiálem obsahujícím chlorid je palivo pocházející z odpadu.

8. Způsob podle nároku2, vyznačující se tím, že palivem bohatým na síru je zbytkový olej.

9. Způsob podle nároku 2, vyznačující se tím, že palivem bohatým na síru je uhlí s vysokým obsahem síry.

10. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že spalitelné plyny se spalují.

11. Způsob podle nároku 10, vyznačující se tím, že spalováním spalitelných plynů se uvádí voda do varu pro vytváření energie z páry vznikající při varu vody.

12. Způsob podle nároku 10, vyznačující se tím, že pevným palivem je nízkohodnotné palivo.

13. Způsob podle nároku 10, vyznačující se tím, že pevným palivem je nízkohodnotné palivo obsahující sloučeniny vápníku.

14. Způsob podle nároku 12 nebo 13, vyznačující se tím, že palivem jsou živičné břidlice.

15. Způsob podle nároku 12 nebo 13, vyznačující se tím, že pevným palivem je uhlí.

16. Způsobpodlenároku 1, vyznačující se tím, že materiálem obsahujícím chlorid je palivo pocházející z odpadu.

17. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že palivem bohatým na síruje zbytkový olej.

18. Způsob podle nároku 1,vyznačující se tím, že palivem bohatým na síru je uhlí s vysokým obsahem síry.

19. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že spalování se provádí fluidizováním pevného paliva.

20. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že jedna část pevného paliva se přivádí do reaktoru pro pyrolýzu a další část pevného paliva se přivádí do pece pro spalování uhlíkatého materiálu a další části pevného paliva.

21. Způsob podle jednoho z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že popel se použije jako přísada při výrobě cementu.

22. Zařízení k provádění způsobu podle nároku 1,vyznačující se tím, že obsahuje

a) reaktor (106) pro pyrolýzu pevného paliva (102) a na výrobu spalitelných plynů a uhlíkatého materiálu,

b) prostředky pro dopravu pevného uhlíkatého materiálu, vyráběného v reaktoru (106) do pece (110),

c) prostředky pro přidávání paliva (112) bohatého na síru do pece (110), v níž probíhá spalování uhlíkatého materiálu a paliva (112) bohatého na síru, pro vytváření produktů spalování, které zahrnují horké plynné spaliny a částice popela,

-15CZ 289723 B6

e) prostředky pro zavádění popela z prvního proudu do reaktoru (106),

f) prostředky pro přívod materiálu (114) obsahujícího chlorid do uhlíkatého materiálu přítomného v peci (110) a

g) prostředky pro přívod pevného paliva (102) obsahujícího CaO do pece (110), přičemž CaO zpěvného paliva (102) zachycuje sloučeniny síry a chloridy a pevné palivo (102) je spalováno efektivně v přítomnosti materiálu (114) obsahujícího chlorid a paliva (112) bohatého na síru.

23. Zařízení podle nároku22, vyznačující se tím, že spalovacím zařízením(126) je spalovací zařízení s fluidním ložem.

24. Zařízení podle nároku 22, v y z n a č u j í c í se tím, že obsahuje prostředky pro přívod paliva bohatého na síru a materiálu obsahujícího chlorid do reaktoru pro pyrolyzování pevného paliva společně s palivem bohatým na síru a materiálem obsahujícím chlorid.

25. Zařízení podle nároku22, vyznačující se tím, že reaktor pro pyrolyzování pevného paliva je reaktorem pro pyrolyzování nízkohodnotného paliva.

26. Zařízení podle nároku22, vyznačující se tím, že reaktor pro pyrolyzování pevného paliva je reaktorem pro pyrolyzování nízkohodnotného paliva obsahujícího sloučeniny vápníku.

27. Zařízení podle nároku25 nebo 26, vyznačující se tím, že reaktor pro pyrolyzování pevného paliva je reaktorem pro pyrolyzování živičných břidlic.

28. Zařízení podle nároku 25 a 26, vyznačující se tím, že reaktor pro pyrolyzování pevného paliva je reaktorem pro pyrolyzování uhlí.

29. Zařízení podle jednoho z nároků 22 až 28, vyznačující se tím, že prostředky pro přívod materiálu obsahujícího chlorid jsou prostředky pro přívod paliva pocházejícího z odpadu do reaktoru.

30. Zařízení podle jednoho z nároků 22 až 29, vyznačující se tím, že prostředky pro přívod paliva bohatého na síru jsou prostředky pro přívod zbytkového oleje do reaktoru.

31. Zařízení podle jednoho z nároků 22 až 29, vyznačující se tím, že prostředky pro přívod paliva bohatého na síru jsou prostředky pro přívod uhlí bohatého na síru do reaktoru.

32. Zařízení podle jednoho z nároků 22 až 31, vyznačující se tím, že prostředky (103) pro přívod materiálu (114) obsahujícího chlorid do uhlíkatého materiálu přítomného v peci (110) jsou provedeny jako prostředky pro přívod paliv pocházejících z odpadu.

33. Zařízení podle jednoho z nároků 22 až 31, vyznačující se tím, že prostředky (105) pro přívod paliva (112) bohatého na síru do pece (110) jsou provedeny jako prostředky pro přívod zbytkového oleje.

34. Zařízení podle jednoho z nároků 22 až31,vyznačující se tím, že prostředky pro přívod paliva (112) bohatého na síru do pece (110) jsou provedeny jako prostředky pro přívod uhlí bohatého na síru.

-16CZ 289723 B6

35. Zařízení podle jednoho z nároků 22 až 34, vyznačující se tím, že obsahuje spalovací komoru (108) pro spalování spalitelných plynů.

36. Zařízení podle jednoho z nároků 22 až 35, vyznačující se tím, že obsahuje kotel pro ohřev vody spalováním spalitelných plynů ve spalovací komoře (108) pro výrobu energie pomocí páry vyrobené v tomto kotli.

37. Zařízení podle nároku 36, v y z n a č u j í c í se tím, že spalovací komora (108) je částí kotle elektrárny s parními turbínami.

38. Zařízení podle nároku 36, vyznačuj ící se tím, že spalovací komora (108) je částí kotle parní turbíny elektrárny s kombinovaným cyklem.

39. Zařízení podle nároku 22, vyznačující se tím, že obsahuje prostředky pro přívod jedné části pevného paliva do reaktoru (106) a prostředky pro přívod další části pevného paliva do pece (110).