CZ293047B6

CZ293047B6 - Způsob zušlechťování uhlíkatého materiálu a zařízení k provádění tohoto způsobu

Info

Publication number: CZ293047B6
Application number: CZ1995727A
Authority: CZ
Inventors: Edward Koppelman
Original assignee: Kfx Inc.
Priority date: 1992-09-28
Filing date: 1993-09-21
Publication date: 2004-01-14
Also published as: LV11189A; AU5291093A; PL307342A1; BR9307118A; KR100310808B1; LV11189B; ATE210174T1; HUT69581A; US5290523A; EP0662996A4; NO951168D0; CN1091770A; CA2129006C; EP0662996A1; EE03286B1; TW234723B; EP0662996B1; ES2171420T3; FI951407A; PH29952A

Abstract

Při zušlechťování uhlíkatého materiálu pro zvyšování jeho energetické hodnoty se uhlíkatý materiál přivádí do výměníku (20) tepla, kde se do něj vhání při vysokém tlaku inertní plyn nebo oxid uhličitý za účelem zvýšení tlaku pro průběh zušlechťovacího procesu. Uhlíkatý materiál se poté ohřívá na požadovanou teplotu s pomocí cirkulace teplosměnné látky ve vnějším plášti (30) výměníku (20) tepla. Voda a další vedlejší produkty, jako jsou dehet a plyny, jsou během procesu odváděny. Ohřátá voda je využívána jako zdroj tepla pro předehřívání přiváděného materiálu v další nádobě.ŕ

Description

Oblast techniky

Vynález se týká způsobu zušlechťování uhlíkatého materiálu, a to zejména, avšak nikoliv výlučně, způsobu úpravy uhlíkatých materiálů vysokými tlaky pro zvyšování energetické hodnoty těchto uhlíkatých, zejména uhelných materiálů. Typickou možností využití způsobu podle tohoto vynálezu je úprava různých v přírodě se vyskytujících uhlíkatých materiálů, jako je dřevo, rašelina nebo hnědé uhlí, aby se těmto materiálům dodaly příznivější vlastnosti pro jejich vy užití ve formě paliva.

Vynález se rovněž týká zařízení pro zušlechťování uhlíkatého materiálu.

Dosavadní stav techniky

Je známa a používána řada řešení, týkajících se zušlechťování uhlíkatého paliva, s jejichž pomocí měly být dodány uhlíkatému materiálu vlastnosti, které by je činily přijatelnějšími pro spalování. S těmito známými řešeními je však spojena řada problémů, vyplývajících z vysokých nákladů jak při výrobě zařízení pro úpravu uhlíkatého paliva, tak také při jejich provozu, z obtížného a složitého řízení upravovacího procesu, zejména pokud měl v úpravnických systémech uhlíkatého paliva probíhat plynulý pracovní proces, a také obecný nedostatek univerzálnosti a přizpůsobivosti takového zařízení pro zpracování jiných materiálů při jiných teplotách a/nebo tlacích.

Podstata vynálezu

Způsob a zařízení podle tohoto vynálezu řeší řadu těchto problémů a odstraňuje četné nedostatky dosud známých zařízení a pracovních postupů tím, že vytváří jednotky, které mají jednoduchou, avšak trvanlivou konstrukci, jsou přizpůsobivé při svém použití a snadno adaptovatelné na jiné přiváděné materiály, zpracovávané při jiných teplotách a/nebo tlacích. Zařízení podle vynálezu je také charakteristické svou snadnou obsluhou a účinností využití tepelné energie a tím je zajištěn ekonomický provoz a šetření přírodních zdrojů surovin.

Nedostatky dosud známých řešení byly v souladu s předmětem tohoto vynálezu odstraněny tím, že byl vyvinut způsob zušlechťování uhlíkatého materiálu prostřednictvím zvyšování jeho energetické hodnoty, který obsahuje následující kroky:

opatří se teplosměnné prostředky, mající vnější plášť, vstup na prvním konci vnějšího pláště, výstup na druhém konci vnějšího pláště, přičemž druhý konec vnějšího pláště leží pod jeho prvním koncem, alespoň jednu trubku, uloženou ve vnějším plášti pro přijímání dávky tuhého granulovaného uhlíkatého materiálu, vstupní ventily, uspořádané na prvním konci vnějšího pláště, a výstupní ventily, uspořádané na druhém konci vnějšího pláště, přičemž trubka nebo trubky jsou umístěny mezi vstupem a výstupem vnějšího pláště, uzavírají se výstupní ventily, otevírají se vstupní ventily a přivádí se uhlíkatý materiál do trubky nebo trubek prostřednictvím otevřených vstupních ventilů prostředků pro naplnění trubky nebo trubek uhlíkatým materiálem, uzavírají se vstupní ventily pro uzavření a utěsnění dávky uhlíkatého materiálu v trubce nebo trubkách mezi uzavřenými vstupními ventily a výstupními ventily,

-1 CZ 293047 B6 přivádí se stlačený plyn do dávky uhlíkatého materiálu a zvyšuje se tlak v uzavřené trubce nebo trubkách na hodnotu od 14 kPa do 21 MPa, zajišťuje se cirkulování teplosměnného média prostorem, obklopujícím trubku nebo trubky, a uzavřeným vnějším pláštěm při udržování zvýšeného tlaku v uzavřené trubce nebo trubkách pro odpařování vlhkosti, obsažené v dávce uhlíkatého materiálu, zajišťuje se kondenzování odpařené vlhkosti v teplosměnných prostředcích a shromažďuje se výsledný kondenzát na druhém konci teplosměnných prostředků, a po udržování vstupních ventilů a výstupních ventilů v uzavřeném stavu a udržování cirkulace teplosměnného média a zvýšeného tlaku v trubce nebo trubkách po předem stanovenou dobu se otevírají výstupní ventily, uvolňuje se stlačený plyn z trubky nebo trubek, odvádí se kondenzát a jiné vedlejší produkty z druhého konce teplosměnných prostředků, a odvádějí se zušlechtěné dávky uhlíkatého materiálu z teplosměnných prostředků otevřenými výstupními ventily.

Každá část trubky nebo trubek se s výhodou vystavuje působení teplosměnného média po dobu, dostatečnou k odpaření vlhkosti v části zde obsažené náplně a poté ke kondenzování na uhlíkatém materiálu, obsaženém v následujících částech trubky nebo trubek, pro předehřívání uhlíkatého materiálu, obsaženého v těchto následujících částech trubky nebo trubek.

U výhodného provedení způsobu podle tohoto vynálezu se dále opatřují alespoň dva vstupní uzavírací zásobníky pro uložení dávky tuhého granulovaného uhlíkatého materiálu, a prostředky pro převádění dávky tuhého granulovaného uhlíkatého materiálu z jednoho ze vstupních uzavíracích zásobníků do teplosměnných prostředků, přivádí se náplň tuhého granulovaného uhlíkatého materiálu do trubky nebo trubek při současném plnění dalšího z alespoň dvou vstupních uzavíracích zásobníků tuhým granulovaným uhlíkatým materiálem.

Teplota uhlíkatého materiálu v trubce nebo trubkách se s výhodou zvyšuje na předem stanovenou teplotu.

Do trubky nebo trubek se s výhodou přivádí stlačený plyn pro cirkulování teplosměnného média.

Zušlechtěný uhlíkatý materiál se s výhodou odvádí s pomocí vytlačovacího stroje pro ukládání zušlechtěného uhlíkatého materiálu na palety.

V souladu s dalším aspektem předmětu tohoto vynálezu byl dále rovněž vyvinut způsob zušlechťování uhlíkatého materiálu zvyšováním jeho energetické hodnoty, který obsahuje následující kroky:

opatřují se teplosměnné prostředky, mající vnější plášť, vstup na prvním konci vnějšího pláště, výstup na druhém konci vnějšího pláště, přičemž druhý konec vnějšího pláště leží pod prvním koncem, alespoň jednu trubku, uloženou ve vnějším plášti, vstupní ventily, uspořádané na prvním konci vnějšího pláště, a výstupní ventily, uspořádané na druhém konci vnějšího pláště, přičemž trubka nebo trubky jsou umístěny mezi vstupem a výstupem vnějšího pláště, uzavírají se výstupní ventily, otevírají se vstupní ventily a přivádí se tuhý granulovaný uhlíkatý materiál do prostoru, obklopujícího trubku nebo trubky a uzavřeného vnějším pláštěm, přes otevřené vstupní ventily pro naplnění tohoto prostoru uhlíkatým materiálem, uzavírají se vstupní ventily pro uzavření a utěsnění dávky uhlíkatého materiálu v uvedeném prostoru mezi uzavřenými vstupními ventily a výstupními ventily,

-2CZ 293047 B6 přivádí se stlačený plyn do dávky uhlíkatého materiálu a zvyšuje se tlak v uzavřené trubce nebo trubkách na hodnotu od 14 kPa do 21 MPa, zajišťuje se cirkulování teplosměnného média trubkou nebo trubkami při udržování zvýše5 ného tlaku v uvedeném prostoru pro odpařování vlhkosti, obsažené v dávce uhlíkatého materiálu, zajišťuje se kondenzování odpařené vlhkosti v teplosměnných prostředcích a shromažďování výsledného kondenzátu na druhém konci teplosměnných prostředků, a ío - po udržování vstupních a výstupních ventilů v uzavřeném stavu a udržování zvýšeného tlaku v uvedeném prostoru a cirkulace teplosměnného média po předem stanovenou dobu se otevírají výstupní ventily, uvolňuje se stlačený plyn z uvedeného prostoru, odvádí se kondenzát a jiné vedlejší produkty z druhého konce teplosměnných prostředků, a odvádí se zušlechtěná dávka uhlíkatého materiálu z teplosměnných prostředků otevřenými výstupními ventily.

Teplosměnné prostředky s výhodou obsahují vícenásobné soustavy vzájemně propojených trubek, uspořádaných v sériích pro nasměrování teplosměnného média opačně přes každou následující soustavu vzájemně propojených trubek, přičemž se dále přivádí teplosměnné médium do první soustavy vzájemně propojených trubek, umístěné na prvním konci vnějšího pláště, přes 20 vstupní ventil, přičemž teplosměnné médium opouští druhou soustavu vzájemně propojených trubek přes výstupní ventil, umístěný na druhém konci vnějšího pláště.

Teplosměnné médium se s výhodou opětovně ohřívá v topeništi po výstupu z výstupního ventilu a před jeho recirkulováním do první soustavy vzájemně propojených trubek.

Přiváděným stlačeným plynem je s výhodou inertní plyn.

Stlačeným plynem může být s výhodou oxid uhličitý nebo dusík.

Teplosměnné médium, které cirkuluje kolem uvedené trubky, se s výhodou ohřívá na teplotu alespoň 93 °C.

Teplota má s výhodou hodnotu od 93 °C do 650 °C, přičemž má ještě výhodněji hodnotu od 120 °C do 650 °C.

Teplosměnným médiem je s výhodou olej.

Předem stanovená doba leží s výhodou v rozmezí od tří minut do třiceti minut.

Do stlačeného plynu se dále s výhodou přivádí plynný vodík.

V souladu s ještě dalším aspektem předmětu tohoto vynálezu bylo dále rovněž vyvinuto zařízení pro zušlechťování uhlíkatého materiálu prostřednictvím zvyšování jeho energetické hodnoty, které obsahuje:

teplosměnné prostředky, mající vnější plášť, vstup na prvním konci vnějšího pláště, výstup na druhém konci vnějšího pláště, přičemž druhý konec vnějšího pláště je uspořádán v odstupu od jeho prvního konce, nejméně jednu trubku, uloženou ve vnějším plášti pro přivádění dávky tuhého granulovaného uhlíkatého materiálu, vstupní ventily, rozmístěné podél prvního konce 50 vnějšího pláště pro rozdělování dávky uhlíkatého materiálu do alespoň jedné trubky, a výstupní prostředky, rozmístěné podél druhého konce vnějšího pláště pro odvádění dávky materiálu z výstupu, přičemž nejméně jedna trubka je umístěna mezi vstupem a výstupem vnějšího pláště,

-3CZ 293047 B6 prostředky, připojené k teplosměnným prostředkům pro přivádění stlačeného plynu do alespoň jedné trubky členu, prostředky pro cirkulování teplosměnného média ve vnějším plášti a ve styku s alespoň jednou trubkou, přičemž teplosměnné médium je ohřáto na teplotu od 120 °C do 650 °C, a prostředky pro dopravu tuhého granulovaného uhlíkatého materiálu, rozprostírající se ven z teplosměnných prostředků na druhém konci vnějšího pláště.

Teplosměnné prostředky dále s výhodou obsahují množinu ventilů, které jsou rozmístěny podél alespoň jednoho rozměru teplosměnných prostředků pro cirkulaci teplosměnného média kolem postupně delších částí uzavřené trubky nebo trubek prostřednictvím otevírání a uzavírání zvolené dvojice z uvedené množiny ventilů.

Množina ventilů je s výhodou umístěna podél vnitřku teplosměnných prostředků.

Teplosměnné prostředky rovněž s výhodou obsahují příruby, rozprostírající se dovnitř od jejich vnějšího pláště, přičemž teplosměnné médium je směrováno přes tyto příruby do vnějšího pláště.

Zařízení podle tohoto vynálezu dále s výhodou obsahuje alespoň dva vstupní uzavírací zásobníky pro uložení dávky pevného granulovaného uhlíkatého materiálu, a prostředky pro převádění dávky pevného granulovaného uhlíkatého materiálu z jednoho z uzavíracích zásobníků do teplosměnných prostředků.

Podstata vynálezu tedy spočívá zejména v tom, že uhlíkatý materiál se přivádí do výměníku tepla, obsahujícího nejméně jednu vnitřní trubku, obklopenou vnějším pláštěm, za atmosférických podmínek. Po přivedení uhlíkatého materiálu do výměníku tepla se do uhlíkatého materiálu vhání stlačený plyn.

U výhodného provedení tohoto vynálezu má látka, zajišťující výměnu tepla, teplotu mezi 93 °C a 650 °C, zejména teplotu kolem 400 °C, přičemž cirkuluje vnějším pláštěm tak, že látka, zajišťující výměnu tepla, je v kontaktu s vnějšími plochami vnitřních trubek. Látka, zajišťující výměnu tepla, vstupuje do vnějšího pláště prvním ventilem, umístěným v blízkosti horního konce výměníku tepla, a vystupuje z vnějšího pláště druhým ventilem, umístěným v blízkosti spodního konce vnějšího pláště výměníku tepla. Teplota zůstává zvýšená po nastavený časový interval, aby se dosáhlo zvýšení energetické hodnoty uhlíkatého materiálu. Voda a další vedlejší produkty, jako je dehet a plyny, které byly vypuzeny z uhlíkatého materiálu, jsou odstraňovány ventilem, umístěným ve dně vnějšího pláště výměníku tepla. Po ukončení předávání tepla se uhlíkatý materiál převádí do nejméně jednoho zásobníku, ve kterém se skladuje a uchovává, dokud není přemístěn do vytlačovacího stroje k peletizaci.

U druhého výhodného provedení je uhlíkatý materiál dodáván do výměníku tepla, obsahujícího nejméně jednu vnitřní trubku, která je obklopena vnějším pláštěm. Vnější plášť je opatřen čtyřmi vstupními a výstupními ventily, kterými může procházet látka, zajišťující výměnu tepla, a vstupovat a vystupovat z vnějšího pláště. První ventil je umístěn v blízkosti horního konce výměníku tepla, druhý ventil je umístěn pod prvním ventilem přibližně v třetině délky výměníku tepla, třetí ventil je umístěn pod druhým ventilem přibližně ve dvou třetinách délky výměníku tepla a čtvrtý ventil je umístěn v blízkosti dna výměníku tepla.

V tomto konkrétním provedení předmětu tohoto vynálezu je látka, zajišťující výměnu tepla, přiváděna prvním ventilem, přičemž cirkuluje výměníkem tepla směrem dolů uvnitř vnějšího pláště, dokud nedosáhne úrovně druhého ventilu, který je otevřen, aby tato látka mohla cirkulovat zpět do topeniště pro opětné zahřátí. Po ohřátí je tato teplonosná látka dopravována zpět do vnějšího pláště prvním ventilem. Po vytlačení veškeré vody od úroveň druhého ventilu se druhý

-4CZ 293047 B6 ventil uzavře a otevře se třetí ventil, což má za následek, že voda se vypařuje a potom kondenzuje na uhlí, nacházejícím se pod úrovní druhého ventilu. Tento proces otevírání a uzavírání ventilů se opakuje, dokud se veškerá voda nevytlačí na dno výměníku tepla, kde se shromažďuje a odvádí. Také v tomto případě se předpokládá, že látka, zajišťující výměnu tepla, bude mít teplotu v rozsahu od 93 °C do 650 °C a tlak od 14 kPa do 21 MPa.

Třetí výhodné provedení vynálezu obsahuje vnější plášť, do kterého se přivádí uhlíkatý materiál k provedení potřebné úpravy. Vnější plášť obsahuje soustavu vodorovných trubek, umístěných uvnitř vnějšího pláště, které obsahují látku, zajišťující výměnu tepla. Tato látka cirkuluje směrem dolů postupně jednotlivými vodorovnými trubkami, zatímco inertní plyn je vháněn do vnějšího pláště. Teplota látky zajišťující výměnu tepla bude v rozsahu od 93 °C do 650 °C a tlak od 14 kPa do 21 MPa.

Ve čtvrtém výhodném provedení vynálezu obsahuje zařízení vnější plášť, do kterého se dopravuje uhlíkatý materiál k provedení potřebné úpravy, a který obsahuje soustavu svislých trubek. Látka, zajišťující výměnu tepla, cirkuluje svisle uspořádanými trubkami, přičemž do vnějšího pláště je vháněn inertní plyn pro usnadnění zušlechtění uhlíkatého paliva. Také v tomto případě bude teplota látky, zajišťující výměnu tepla, v rozsahu od 93 °C do 650 °C a tlak od 14 kPa do 21 MPa.

Přehled obrázků na výkresech

Vynález bude v dalším podrobněji objasněn na příkladech jeho konkrétního provedení, jejichž popis bude podán s přihlédnutím k přiloženým obrázkům výkresů, kde:

obr. 1 znázorňuje funkční schematický pohled na zařízení pro zušlechťování paliva s výměníkem tepla, pracujícím periodicky, uspořádané podle tohoto vynálezu;

obr. 2 znázorňuje funkční schematický pohled na zařízení pro zušlechťování paliva s výměníkem tepla, pracujícím plynule, uspořádané podle tohoto vynálezu;

obr. 3 znázorňuje pohled ve svislém řezu na druhé příkladné provedení výměníku tepla, opatřeného skupinou vstupních a výstupních ventilů, uspořádaných podle tohoto vynálezu, obr. 4 znázorňuje pohled ve svislém řezu na třetí příkladné provedení výměníku tepla, majícího vnější skříň, obsahující uhelný materiál, a skupinu vodorovně proti sobě uspořádaných trubek, uložených uvnitř vnější skříně, kterými cirkuluje látka pro zajištění výměny tepla, obr. 5 znázorňuje pohled ve svislém řezu na čtvrté příkladné provedení výměníku tepla s vnější skříní, obsahující uhelný materiál, a na soustavu svisle uspořádaných trubek, které probíhají do vnějšího pláště, a kterými cirkuluje látka, zajišťující výměnu tepla, podle tohoto vynálezu, a obr. 6 znázorňuje pohled v příčném řezu na část výměníku tepla, přičemž řez je veden rovinou 55 z obr. 5, kterýžto pohled zobrazuje trubky, ve kterých cirkuluje látka, zajišťující výměnu tepla.

Příklady provedení vynálezu

Řešení podle tohoto vynálezu je využitelné pro zušlechťování uhelnatých materiálů, zejména uhlí, lignitu a dalších druhů paliv počínaje dřevem, rašelinou až po černé uhlí, kteréžto materiály se nacházejí v ložiskách podobně jako uhlí vyšší kvality. Za uhelné nebo uhelnaté materiály se považují takové látky, které mají vlhkost od 20 % do 80 %, a které mohou být přímo použity bez jakékoliv předchozí úpravy, kromě granulování na granule požadované velikosti. Velikost částic

-5CZ 293047 B6 uhelnatého materiálu určuje ve značné míře dobu, potřebnou pro zušlechtění uhelného materiálu na požadovanou úroveň. Obecně je možno říci, že čím větší jsou částice, tím delší doba je potřebná pro zušlechtění uhelného materiálu.

U příkladného provedení podle obr. 1 je zobrazeno zařízení 10 pro zušlechťování uhlíkatého materiálu, pracující periodicky a obsahující výměník 20 tepla, který je tvořen komorou se vstupem 24 na jednom konci a výstupem 26 na druhém konci, soustavou trubek 28, probíhajících podélně výměníkovou komorou, a vnějším pláštěm 30, který obklopuje soustavu trubek 28. Uhelný materiál se dopravuje z prvního zásobníku 12 prvním dopravníkem 14 do vstupu 24 na jednom konci výměníku 20 tepla. Při přívodu uhelného materiálu jsou ventily 16 a 18 na horním konci výměníku 20 tepla otevřeny, aby se uhelný materiál mohl přivádět v jednotlivých dávkách do trubek 28. V blízkosti spodního konce výměníku 20 tepla jsou umístěny ventily 41, které se před začátkem plnění trubek 28 dávkami uhelného materiálu uzavřou. Jakmile jsou trubky 28 naplněny, homí ventily 16, 18 se uzavřou, aby byl uhelný materiál obsažen v trubkách 28. Do trubek 28 se potom přivádí vstřikovacími ventily 35 inertní plyn 34, například dusík nebo jiný plyn podobného druhu, například oxid uhličitý, aby vyplnil mezery mezi částicemi uhelného materiálu a zvýšil tlak uvnitř trubek 28. Dusík nebo jiný inertní plyn je udržován pod tlakem, takže když se pro něj otevřou dopravní cesty, může tento plyn snadno proudit do trubek 2, které mají uvnitř atmosférický tlak. Jakmile tlak plynů uvnitř trubek 28 dosáhne požadované hodnoty, proud plynu se přeruší.

Látka, sloužící k přenosu a předávání tepla ve výměníkových částech, například zahřátý plyn, roztavená sůl nebo zejména olej, a mající teplotu od 120 °C do 650 °C, zejména kolem 400 °C, cirkuluje plynule ve vnějším plášti 30, do kterého je přiváděna vstupním ventilem 46, a ze kterého je odváděna výstupním ventilem 44. Látka pro zajišťování výměny tepla, která vystupuje výstupním ventilem 44, prochází topeništěm 36, ve kterém je znovu zahřívána před svým opětným zavedením do vnitřního prostoru vnějšího pláště 30. Vnitřní stěna vnějšího pláště 30 je opatřena soustavou dovnitř vystupujících přírub 22, probíhajících vedle sebe a otevřených na obou koncích, podél nichž proudí látka při předávání tepla přerušovaným pohybem směrem dolů uvnitř vnějšího pláště 30 výměníku 20 tepla. Inertní plyn 34 nebo oxid uhličitý působí jako nosič předávaného tepla tím, že přicházejí do styku s vnitřními stěnami trubek 28 a přitom absorbují teplo a předávají je uhelnému materiálu.

V případě, že uhelný materiál v trubkách 28 má obsah síry vyšší, než je přípustná úroveň, může se společně s inertním plynem 34 nebo plynným oxidem uhličitým vhánět vodík, aby se přebytečná síra vyloučila z uhelného materiálu. Množství potřebného vodíku je obecně přímo úměrné procentovému množství síry, které má být odstraněno.

Vlhkost, obsažená v uhelném materiálu, je vypuzována směrem dolů uvnitř trubek 28, což je výsledkem proudění horké teplonosné látky kolem trubek 28 směrem dolů. Při dostatečně vysoké teplotě se vlhkost, obsažená v uhelném materiálu, odpaří a kondenzuje na chladnějším uhelném materiálu, nacházejícím se blíže ke spodnímu konci trubek 28. Nakonec se v podstatě veškerá voda shromažďuje společně s dalšími vedlejšími produkty, jako je dehet a různé plyny, na výstupu 26 výměníku 20 tepla. Otevřením vypouštěcího ventilu 40 ve dně výměníku 20 tepla může být tato nahromaděná voda společně s dalšími vedlejšími produkty vypouštěna.

Délka doby, po kterou musí uhelnatý materiál zůstat uvnitř trubek 28. se mění v závislosti na velikost granulí, na provozní teplotě, při které zařízení 10 pro zušlechťování uhlíkatého materiálu pracuje, na tlaku plynu, vháněného do trubek 28, a na požadovaném stupni zahřátí. Délka této doby se pohybuje zejména od 5 minut do 30 minut. Délka potřebné doby se obecně zkracuje, jestliže se teplota a tlak ve výměníku 20 tepla zvyšuje, přičemž naopak se délka této potřebné doby prodlužuje, jestliže je použito nižších teplot a tlaků.

-6CZ 293047 B6

Způsob, využívající zařízení 10 pro zušlechťování materiálu, může probíhat při teplotách v rozsahu od 120 °C do 650 °C a při tlaku, pohybujícím se v mezích od 14 kPa do 21 MPa. Odpovídajících výsledků zušlechťování uhelných materiálů je možno nejlépe dosáhnout tehdy, jestliže teplota, při které látka, zajišťující přenos tepla, cirkuluje uvnitř zařízení 10 pro zušlechťování uhlíkatého materiálu, dosahuje hodnot řádově kolem 400 °C.

Na závěr operací, při kterých probíhá předávání tepla a úprava materiálu, se tlak sníží otevřením ventilu 44. Trubky 28, umístěné uvnitř vnějšího pláště 30, se po otevření ventilu 1 a následně také otevřením ventilu 42, umístěného ve dně výměníku 20 tepla, vyprázdní. Uhelný materiál se potom dopravuje pomocí druhého dopravníku 48 do druhého zásobníku 50, kde se dočasně skladuje. Na dno tohoto druhého zásobníku 50 navazuje šnekový vytlačovací stroj 52, který peletizuje uhelný materiál a dopravuje jej do chladiče 54. Po dostatečném ochlazení se uhelný materiál dopravuje do druhého vytlačovacího stroje 56, který dopravuje granulát na skladovací místo.

Na obr. 2 je zobrazeno příkladné provedení plynule pracujícího zařízení 210 pro zušlechťování uhlíkatého materiálu. Toto plynule pracující zařízení 210 pro zušlechťování uhlíkatého materiálu obsahuje dvojici řízených prvních zásobníků 212a a 212b, které jsou v tomto případě uzavřenými násypkami, ve kterých je skladován uhelný materiál, který má být upravován. Uhelný materiál se vypouští na první dopravník 214, který je veden k hornímu konci výměníku 220 tepla. Spodní ventil 241 výměníku 220 tepla je uzavřen a uhelný materiál je přiváděn plnicím ventilem 218, upraveným na horním konci výměníku 220 tepla, do trubek 228, uložených uvnitř vnějšího pláště 230. Proces úpravy paliva probíhá plynule, protože vždy jeden z prvních zásobníků 212a a 212b může být plněn, zatímco druhý z nich se vyprazdňuje na první dopravník 214.

Jakmile se trubky 228 naplní, plnicí ventil 218 se uzavře a do trubek 228 se pod tlakem vhání inertní plyn 234, například dusík nebo jiný plyn, například oxid uhličitý. Inertní plyn 234 nebo jiný plyn, například oxid uhličitý, se udržuje pod takovým tlakem, že po uvolnění dráhy tento plyn snadno proudí do trubek 228, ve kterých je udržován atmosférický tlak. Jakmile tlak uvnitř trubek 228 stoupne na požadovanou hodnotu, další přívod plynu se přeruší. Inertní plyn 234 nebo jiný plyn, například oxid uhličitý, zvýší tlak uvnitř zařízení 210 pro zušlechťování uhlíkatého materiálu na hodnotu mezi 14 kPa a 21 MPa, zejména na tlak kolem 5,6 MPa. Po vytvoření potřebného tlaku uvnitř trubek 228 se zvýší teplota uhelného materiálu pomocí kontinuálně cirkulující teplonosné látky uvnitř vnějšího pláště 230, a to podobně, jako to bylo popsáno v souvislosti s prvním výměníkem 20 tepla v příkladu podle obr. 1. Také v tomto případě je působením dolů se pohybující teplonosné látky vytlačována v podstatě veškerá vlhkost, obsažená v uhelném materiálu, ke spodku výměníku 220 tepla, kde se může shromažďovat a potom odvádět vypouštěcím ventilem 240 společně s dalšími vedlejšími odpadními produkty, jako je dehet a některé plyny. Teplonosná látka, zajišťující předávání tepla, vystupuje z vnějšího pláště 230 výstupním ventilem 239 a cirkuluje uvnitř topeniště 236 před opětným zavedením vstupním ventilem 238 do vnějšího pláště 230. Je vhodné, aby teplota látky, zajišťující výměnu tepla, byla v rozsahu od 120 °C do 650 °C, zejména aby byla přibližně 400 °C.

Dusík nebo jiný inertní plyn 234 slouží jako látka, zajišťující přenos tepla dotykem s vnitřními stěnami trubek 228, ze kterých teplo odebírá a předává je uhelnému materiálu. Jakmile je proces přenosu tepla a úpravy uhelného materiálu ukončen, otevřou se spodní ventily 241 a 242 ve spodní části výměníku 220 tepla, a tím se umožní snížení vnitřního tlaku na úroveň atmosférického tlaku, přičemž uhelný materiál vypadává na druhý dopravník 248, který jej dopravuje do dvojíce dalších uzavřených zásobníků 250 a 252. Při tomto plnění je nejprve otevřen první plnicí ventil 254 a otevře se druhý plnicí ventil 256 na horní straně druhého uzavřeného zásobníku 252, takže do něj může být dopravován uhelný materiál. Oba uzavřené zásobníky 250 a 252 jsou na svém spodním konci opatřeny šnekovými vytlačovacími stroji 258 a 260, které peletizují uhelný materiál a dopravují jej do chladiče 262. Po dostatečném ochlazení se uhelný materiál dopravuje do druhého vytlačovacího stroje 264. který dopravuje granulát na skladovací místo.

-7CZ 293047 B6

Na obr. 3 je zobrazeno druhé příkladné provedení výměníku 120 tepla, který může být použit u zařízení 10 pro zušlechťování uhlíkatého materiálu, pracujícího přerušovaně a majícího konstrukční vytvoření podle obr. 1.

V tomto příkladném provedení obsahuje výměník 120 tepla vstup 124 a výstup 126 pro uhelný materiál, které jsou umístěny na vzájemně protilehlých koncích výměníku 120 tepla, soustavu trubek 128 a spodní ventil 141 pro udržování uhelného materiálu pod tlakem uvnitř trubek 128, a vstřikovací ventily 135, kterými se vhání inertní plyn 134 nebo jiný plyn, například oxid uhličitý, do trubek 128. Inertní plyn 134 nebo plynný oxid uhličitý je udržován pod tlakem, takže po otevření průtočných cest může snadno proudit do trubek 128, ve kterých je atmosférický tlak. Stoupne-li tlak uvnitř trubek 128 na požadovanou hodnotu, další přívod plynu se přeruší.

Obecně je možno říci, že inertní plyn 134 zvýší tlak uvnitř zařízení 10 pro zušlechťování uhlíkatého materiálu na hodnotu mezi 14 kPa a 21 MPa, zejména na tlak kolem 5,6 MPa. Vnější plášť 130 je opatřen čtyřmi vstupními a výstupními ventily 144, 145, 146, 147. kterými cirkuluje látka zajišťující výměnu tepla. První ventil 144 je umístěn v blízkosti horního konce výměníku 120 tepla bezprostředně pod plnicím ventilem 118. Druhý ventil 145 je umístěn níže asi o jednu třetinu délky výměníku 120 tepla pod prvním ventilem 144. Třetí ventil 146 se nachází níže asi o dvě třetiny délky výměníku 120 tepla pod druhým ventilem 145 a také pod prvním ventilem 144, a konečně čtvrtý ventil 147 je umístěn v blízkosti dna výměníku 120 tepla nad spodním ventilem j_41- Z vnitřní stěny vnějšího pláště 130 vystupuje soustava přírub 122 s otevřenými konci, uspořádanými ve střídavé stupňovité soustavě, vytvářející meandrovitou dráhu, po které může proudit látka, zajišťující výměnu tepla, směrem dolů uvnitř vnějšího pláště 130.

Po uzavření spodního ventilu 141 se uhelný materiál dávkuje do trubek 128 a po jejich naplnění se uzavře plnicí ventil 118, načež může být do trubek 128 vháněn inertní plyn 134 nebo plynný oxid uhličitý, přičemž látka, zajišťující výměnu tepla, může cirkulovat plynule uvnitř vnějšího pláště 130, aby se zvýšila teplota uhelného materiálu, obsaženého v trubkách 128. Látka, zajišťující přenos tepla, se předtím ohřála v topeništi 149 na teplotu, postačující k odpaření vlhkosti, obsažené v uhelném materiálu. Tato teplonosná látka je zahřívána zejména na teplotu od 120 °C do přibližně 650 °C, zejména na teplotu přibližně 400 °C.

Teplonosná látka je přiváděna do vnějšího pláště 130 prvním ventilem 144. Po otevření prvního ventilu 144 a čtvrtého ventilu 147 a při ponechání ventilů 145 a 146 v uzavřené poloze může teplonosná látka plnit vnější plášť 130. Po naplnění vnějšího pláště 130 touto kapalinou se čtvrtý ventil 147 uzavře a otevře se druhý ventil 145, takže teplonosná látka cirkuluje převážně jen v horní třetině vnějšího pláště 130. Jakmile teplonosná látka přiteče ke konci nejvyšší příruby 122, změní směr svého pohybu a začne proudit dolů směrem k další přírubě 122. Tyto změny pohybu do opačného směru a postupně směrem dolů pokračují, dokud se teplonosná látka nedostane k druhému ventilu 145, který je otevřen, takže teplonosná látka může protékat tímto druhým ventilem 145 a cirkulovat zpět do topeniště 149 k opětnému zahřátí.

V průběhu cirkulace teplonosné látky vnitřkem vnějšího pláště 130 se vlhkost, obsažená v uhelném materiálu, odpařuje a opět kondenzuje na chladnějším uhelném materiálu, nacházejícím se pod úrovní výměníku 120 tepla, ve které cirkuluje teplonosná látka. Po odpaření v podstatě veškeré vlhkosti, obsažené v uhelném materiálu v horní třetině délky trubek 128 a jejím přemístění pod úroveň druhého ventilu 145, se druhý ventil 145 uzavře a otevře se třetí ventil 146, zatímco čtvrtý ventil 147 zůstává uzavřen. Tento stav nyní umožňuje látce, zajišťující přenos a výměnu tepla, cirkulovat oblastí, zabírající horní dvě třetiny výšky vnějšího pláště 130, dokud nedojde v této části k odpaření v podstatě veškeré vlhkosti a k její kondenzaci na uhelném materiálu, nacházejícím se pod úrovní třetího ventilu 146.

-8CZ 293047 B6

Jakmile je v podstatě veškerá vlhkost obsažena pod úrovní třetího ventilu 146, třetí ventil 146 se uzavře, zatímco druhý ventil 145 zůstává uzavřen a čtvrtý ventil 147 se otevře. V poslední fázi se veškerá vlhkost, přítomná v dávce uhelného materiálu, vytlačí pod úroveň čtvrtého ventilu 147, kde se shromažďuje a potom se odvádí z výměníku 120 tepla výpustným ventilem 140 společně s dalšími vedlejšími produkty tohoto procesu, kterými jsou zejména dehet a jiné plyny, které vystupují z dávky uhelného materiálu. Po ukončení tohoto zušlechťovacího procesu se dávka uhelného materiálu vytlačí do vytlačovacího stroje 150 pro peletizaci.

Na obr. 4 je znázorněno třetí příkladné provedení výměníku 320 tepla, který může být s výhodou využit u zařízení 10 pro zušlechťování uhlíkatého materiálu podle tohoto vynálezu, zobrazeného na obr. 1.

V tomto příkladném provedení obsahuje výměník 320 tepla vstup 324 a výstup 326, které jsou umístěny na vzájemně protilehlých koncích výměníku 320 tepla, soustavu vodorovně uspořádaných trubek 344a, 344b, 344c a 344d, ve kterých může cirkulovat látka, zajišťující přenos a výměnu tepla k zahřívání uhelného materiálu, který je plněn do vnějšího pláště výměníku 320 tepla. Uhelný materiál padá na jeden z dvojice axiálně proti sobě uspořádaných šnekových rozdělovačích strojů 332, které se otáčejí tak, že dopravní šnek posouvá materiál směrem ven, aby se dosáhlo rovnoměrného rozdělení uhelného materiálu po celém vnitřním prostoru vnějšího pláště 330. Před plněním uhelného materiálu do vnějšího pláště 330 výměníku 320 teplaje spodní ventil 336 uzavřen. Po naplnění vnějšího pláště 330 uhelným materiálem se uzavře také horní plnicí ventil 334 a do vnějšího pláště 330 se vhání inertní plyn 338, například dusík, nebo jiný plyn, jako je oxid uhličitý. Inertní plyn 338 je udržován pod tlakem, takže po otevření průtočných cest může snadno proudit do vnějšího pláště 330, ve kterém je atmosférický tlak. Stoupne-li tlak uvnitř vnějšího pláště 330 na požadovanou hodnotu, další přívod plynu se přeruší.

Obecně je možno říci, že inertní plyn 338 zvýší tlak uvnitř zařízení 10 pro zušlechťování uhlíkatého materiálu na hodnotu mezi 14 kPa a 21 MPa, zejména na tlak kolem 5,6 MPa. Vnější plášť 330 je opatřen skupinou vodorovně uspořádaných trubek 344a. 344b, 344c a 344d, opatřených vstupními a výstupními ventily 342a, 342b, 342c a 342d, kterými může cirkulovat teplonosná látka. Na začátku vstupuje teplonosná látka do prvních vodorovně uspořádaných trubek 344a prvním ventilem 342a. Látka, zajišťující výměnu tepla, proudí první vodorovnou trubkou 344a, dokud nedosáhne jejího výstupního konce, a pak prochází druhým výstupním ventilem 342b.

V tomto okamžiku se dráha látky, zajišťující výměnu tepla, mění a obrací do druhé vodorovné trubky 344b přes spojovací člen 346. Látka, zajišťující výměnu tepla, vstupuje do vodorovných trubek 344b třetím ventilem 342c, přičemž směr jejího dalšího proudění je opačný oproti směru proudění v první vodorovné trubce 344a.

Tento způsob cirkulace látky, zajišťující výměnu tepla, ve vodorovných trubkách 344a až 344d a ventilech 342a až 342h pokračuje, dokud látka, zajišťující výměnu tepla, nevystoupí z poslední vodorovné trubky 344d. Jakmile vystoupí látka, zajišťující výměnu tepla, z poslední vodorovné trubky 344d posledním ventilem 342h, vrátí se zpět do topeniště 360, kde se znovu zahřeje před svým návratem do soustavy prvním vstupním ventilem 342a. Obecně je třeba zahřát soustavu na teplotu od 120 °C do přibližně 650 °C, zejména by měla být teplota rovna přibližně 400 °C, aby se dosáhlo odpaření vlhkosti, obsažené v uhelném materiálu.

Také při tomto uspořádání cirkulačního okruhu pro látku, zajišťující výměnu tepla, probíhající ve dvou vzájemně opačných směrech, a při postupu směrem dolů se dosahuje téměř úplného odpaření vlhkosti uvnitř uhelného materiálu a jejího vytlačení z dávky paliva společně s dalšími vedlejšími produkty, zejména dehtem a jinými plyny, které se shromažďují u výstupních ventilů 350, umístěných na spodním konci výměníku 320 tepla. Po ukončení tohoto zušlechťovacího procesu druhá dvojice šnekových rozdělovačích strojů 340 dopravuje upravený uhelný materiál směrem k výstupu 326. Kolem obvodu vnějšího pláště 330 je uložen izolační plášť 352, který je zobrazen jen svou odříznutou částí na obr. 4, a který má udržovat látku, zajišťující výměnu tepla,

-9CZ 293047 B6 na přibližně konstantní teplotě. Po obvodu vnějšího pláště 330 ie také upravena soustava poklopů 346a, 346b, 346c a 346d, které umožňují přístup do vodorovných trubek 344a až 344d, pokud je nutno některou z nich vyměnit.

Na obr. 5 a na obr. 6 je zobrazeno Čtvrté příkladné provedení výměníku 420 tepla.

V tomto příkladném provedení obsahuje výměník 420 tepla vstup 424 a výstup 426, které jsou umístěny na vzájemně protilehlých koncích výměníku 420 tepla, troubu 428 pro usměrňování uhelného materiálu směrem dolů do výměníku 420 tepla, soustavu svisle uspořádaných trubek 444, vybíhajících z deskového dílu 440 a oddělujících látku, zajišťující výměnu tepla, od uhelného materiálu, a vnější plášť 430. do kterého je přiváděn uhelný materiál. Při provozu výměníku 420 teplaje výpustný ventil 442, umístěný v blízkosti výstupu 426, uzavřen a uhelný materiál se vpravuje do vnějšího pláště 430 vstupem 424, plnicím ventilem 418 a plnicí troubou 428. Plnicí ventil 418 se potom uzavře a do vnějšího pláště 430 se vhání inertní plyn, například dusík, nebo jiný druh plynu, například oxid uhličitý, aby se uvnitř zařízení 10 zvýšil tlak. S výhodou se tlak uvnitř zařízení 10 pro zušlechťování uhlíkatého materiálu zvýší na hodnotu mezi 14 kPa a 21 MPa, zejména na tlak kolem 5,6 MPa. Jakmile tlak uvnitř vnějšího pláště 430 dosáhne požadované hodnoty, zastaví se další přívod plynu.

Teplonosná látka cirkuluje plynule ve svisle uspořádaných trubkách 444. aby se zvýšila teplota uhelného materiálu. Aby se podpořila tato cirkulace, zasahuje do každé z těchto svislých trubek 444 pracovní hřídel 456. Přijde-li látka, zajišťující výměnu tepla, do kontaktu s tímto pracovním hřídelem 456, dostává se v důsledku turbulentního proudění do vířivého pohybu. Látka, zajišťující výměnu tepla, vstupuje do výměníku 420 tepla vstupním ventilem 446 a proudí směrem nahoru a dolů každou ze svisle uspořádaných trubek 444 do otevřené oblasti 448 a odtud vychází výstupním ventilem 450, od kterého je převáděna zpět do topeniště 460 a potom opět vstupním ventilem 446 do zařízení 10. Za ideální se pokládá teplota látky, zajišťující výměnu tepla, od 120 °C do přibližně 650 °C, přičemž zejména by měla být rovna přibližně 400 °C. Vlhkost a další produkty, jako je dehet nebo jiné plyny, se shromažďují u výstupu 454 před vypouštěním uhelného materiálu výpustným ventilem 442.

Pro zkrácení pracovního času u příkladných provedení, zobrazených na obr. 1 až 6, se inertní plyn, zaváděný do zařízení 10, může předehřívat na teplotu, blízkou optimální provozní teplotě látky, zajišťující výměnu tepla. Podstatného zkrácení celkové provozní doby zařízení 10 bylo dosaženo tehdy, jestliže například inertní plyn byl předehřát na teplotu nižší o přibližně 10 °C, než je teplota zahřátého uhelného materiálu.

V případě, že uhelný materiál obsahuje příliš mnoho síty, může být uhelný materiál zpracováván buď před zahříváním a úpravou nebo až po něm. Před zušlechťováním uhelného materiálu může být množství sirovodíku H₂S, které vzniká v průběhu zušlechťovacího procesu, omezeno na přijatelnou míru přidáním malého množství sorbentu, například vápence, do dávky uhelného materiálu. V důsledku působení teploty a tlaku v průběhu doby absorbuje sorbent většinu vzniklého sirovodíku H₂S. Tento proces vylučuje potřebu doplňování předmětného zařízení dalšími přídavnými drahými zařízeními. Hotový produkt potom může procházet přes vibrační síto, na kterém se oddělí sorbent od zušlechtěného uhelného materiálu. Nakonec se před vytlačováním a peletizací uhelného materiálu může do materiálu přidat odpovídající množství zásaditého materiálu, takže při spalování uhelného materiálu může být až 96 % oxidů síry SO_Xzachyceno před výstupem do atmosféry.

Pro další objasnění vynálezu budou v další části uvedeny konkrétní příklady provedení zušlechťovacího procesu. Rozumí se, že tyto příklady jsou pouze ilustrativní a ukazují několik použitelných variant časových, teplotních a tlakových vztahů, vyskytujících se při procesu podle vynálezu a nemají v žádném případě omezovat rozsah vynálezu.

-10CZ 293047 B6

Příklad 1

Hnědé uhlí zWyomingu, mající po vytěžení vlhkost 31,0% hmotnostních a výhřevnost 17,99 J/kg, bylo vpraveno do trubek výměníku tepla z příkladu podle obr. 1. Po uložení uhlí se homí ventil uzavřel a do trubek, obsahujících hnědé uhlí, byl vpraven dusík. Tlak uvnitř trubek se zvýšil na 5,6 MPa a teplota látky, zajišťující výměnu tepla, byla udržována na 400 °C. Teplota uhelného materiálu, obsaženého uvnitř trubek, dosáhla 356 °C. Zušlechťovací proces pro úpravu paliva probíhal po dobu 20 minut. Po ukončení zušlechťovacího procesu byl spodní ventil u dna výměníku tepla otevřen a uhelný materiál měl zvýšenou výhřevnost 29,875 J/kg, přičemž neměl žádnou vlhkost.

Příklad 2

Lignit se Severní Dakoty, mající vlhkost po vytěžení 37,69% hmotnostních a výhřevnost 15,792 J/kg, se vpravil do trubek výměníku tepla z příkladu na obr. 1. Homí ventil se potom uzavřel a do trubek, obsahujících lignit, se vpustil dusík. Tlak uvnitř trubek byl udržován na hodnotě 6,3 MPa, zatímco teplota látky, zajišťující výměnu tepla, byla udržována na hodnotě 400 °C. Teplota uhelného materiálu, obsaženého v trubkách, byla 345 °C. Proces tepelné úpravy lignitu trval 19 minut. Po ukončení tohoto procesu byl otevřen spodní ventil, umístěný na spodním konci výměníku tepla, a jeho náplň se odebrala. Po zušlechťovacím procesu se výhřevnost uhelného materiálu zvýšila na hodnotu 28,460 J/kg.

Příklad 3

Kanadská rašelina, mající vlhkost po vytěžení 67,20 % hmotnostních a výhřevnost 6,643 J/kg, byla přivedena do trubek výměníku tepla z příkladu na obr. 1. Homí ventil se potom uzavřel a do trubek, obsahujících rašelinu, byl vpuštěn dusík. Tlak uvnitř trubek byl udržován na hodnotě 7,0 MPa, zatímco teplota látky, zajišťující výměnu tepla, byla udržována na hodnotě 400 °C. Teplota uhelného materiálu, obsaženého v trubkách, byla 360 °C. Proces tepelné úpravy lignitu trval 20 minut. Po ukončení tohoto procesu se otevřel spodní ventil, umístěný na spodním konci výměníku tepla, a jeho náplň se odebrala. Po zušlechťovacím procesu se výhřevnost uhelného materiálu zvýšila na hodnotu 31,508 J/kg.

Příklad 4

Tvrdé dřevo, mající vlhkost po vytěžení 70,40 % hmotnostních a výhřevnost 5,635 J/kg, se vpravilo do trubek výměníku tepla z příkladu na obr. 1. Homí ventil se potom uzavřel a do trubek, obsahujících tvrdé dřevo, se vpustil dusík. Tlak uvnitř trubek byl udržován na hodnotě 5,6 MPa, zatímco teplota látky, zajišťující výměnu tepla, byla udržována na hodnotě 400 °C. Teplota uhelného materiálu, obsaženého v trubkách, byla 342 °C. Proces tepelné úpravy lignitu trval 7 minut. Po ukončení tohoto procesu se otevřel spodní ventil, umístěný na spodním konci výměníku tepla, a jeho náplň se odebrala. Po zušlechťovacím procesu se výhřevnost uhelného materiálu zvýšila na hodnotu 26,570 J/kg.

Různá konkrétní provedení předmětu tohoto vynálezu mohou být také využita pro zhodnocení poměrně nevyužitelných biomateriálů na aktivní uhlí, které je vhodné pro vytvoření dřevěného uhlí s vysokou čistotou. Například se biomasa vpraví do trubek výměníku tepla z příkladu na obr. 1 a do trubek se vpravuje předehřátý inertní plyn ze zařízení, ve kterém je tlak udržován v rozmezí od 14 kPa do asi 21 MPa v závislosti na konkrétním složení biomasy. V zařízení se udržuje teplota v rozmezí od 120 °C do 815 °C. Při jedné prováděné zkoušce, která je

-11 CZ 293047 B6 znázorněna také v následující tabulce 1, byly trubky proplachovány dusíkem, přiváděným v množství 0,93 m³ za hodinu, přičemž průměrná teplota byla udržována na přibližně 400 °C a tlak byl udržován na přibližně 1,5 MPa.

Tabulka 1

Čas (min)	Teplota zařízení (°C)	Vnější teplota trubek (°C)	Vnitřní teplota trubek (°C)	Tlak uvnitř trubek (kPa)	Tlak vně trubek (kPa)	Průtok dusíku (m³/h)
0	402	398	410	0	0	0
0,01	-	-	-	-	-	0,93
1,3	-	393	108	145	141	0,93
2	-	393	87	139	134	0,93
3	394	395	76	138	134	0,93
4	398	401	71	139	134	0,93
5	403	406	69	137	132	0,93
6	405	409	71	137	133	0,93
7	404	411	83	139	134	0,93
8	404	411	122	139	134	0,93
9	403	409	228	138	134	0,93
10	403	408	315	137	132	0,93
11	403	407	347	139	135	0,93
12	404	406	348	139	135	0,93
13	407	407	343	139	136	0,93
14	409	408	337	140	136	0,93
15	411	410	331	140	138	0

Po 15 minutách byl přívod dusíku do výměníku tepla přerušen a biomasa byla v podstatě vysušena a ochlazena v průběhu 20 minut. Procesem byla upravena biomasa na surové aktivní dřevěné uhlí, které má výhřevnost 13,7 MJ při nulové vlhkosti.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Způsob zušlechťování uhlíkatého materiálu prostřednictvím zvyšování jeho energetické hodnoty, vy zn ač uj í c í se t í m , že obsahuje následující kroky:

opatří se teplosměnné prostředky, mající vnější plášť (30, 130, 230), vstup (24, 124) na prvním konci vnějšího pláště (30,130, 230), výstup (26, 126) na druhém konci vnějšího pláště (30,130, 230), přičemž druhý konec vnějšího pláště (30,130,230) leží pod jeho prvním koncem, alespoň jednu trubku (28, 128, 228), uloženou ve vnějším plášti (30, 130, 230) pro přijímání dávky tuhého granulovaného uhlíkatého materiálu, vstupní ventily (18, 118,218), uspořádané na prvním konci vnějšího pláště (30, 130, 230), a výstupní ventily (41, 141, 241), uspořádané na druhém konci vnějšího pláště (30, 130, 230), přičemž trubka nebo trubky (28, 128, 228) jsou umístěny mezi vstupem (24, 124) a výstupem (26, 126) vnějšího pláště (30, 130, 230),

-12CZ 293047 B6 uzavírají se výstupní ventily (41, 141, 241), otevírají se vstupní ventily (18, 118, 218) a přivádí se uhlíkatý materiál do trubky nebo trubek (28, 128, 228) prostřednictvím otevřených vstupních ventilů (18, 118, 218) pro naplnění trubky nebo trubek (28, 128, 228) uhlíkatým materiálem, uzavírají se vstupní ventily (18, 118, 218) pro uzavření a utěsnění dávky uhlíkatého materiálu v trubce nebo trubkách (28, 128, 228) mezi uzavřenými vstupními ventily (18, 118, 218) a výstupními ventily (41, 141, 241), io - přivádí se stlačený plyn do dávky uhlíkatého materiálu a zvyšuje se tlak v uzavřené trubce nebo trubkách (28, 128, 228) na hodnotu od 14 kPa do 21 MPa, zajišťuje se cirkulování teplosměnného média prostorem, obklopujícím trubku nebo trubky (28, 128, 228), a uzavřeným vnějším pláštěm (30, 130, 230) při udržování zvýšeného tlaku 15 v uzavřené trubce nebo trubkách (28, 128, 228) pro odpařování vlhkosti, obsažené v dávce uhlíkatého materiálu, zajišťuje se kondenzování odpařené vlhkosti v teplosměnných prostředcích a shromažďuje se výsledný kondenzát na druhém konci teplosměnných prostředků, a po udržování vstupních ventilů (18, 118, 218) a výstupních ventilů (41, 141, 241) v uzavřeném stavu a udržování cirkulace teplosměnného média a zvýšeného tlaku v trubce nebo trubkách (28, 128, 228) po předem stanovenou dobu se otevírají výstupní ventily (41, 141, 241), uvolňuje se stlačený plyn z trubky nebo trubek (28, 128, 228), odvádí se kondenzát a jiné vedlejší produk25 ty z druhého konce teplosměnných prostředků, a odvádějí se zušlechtěné dávky uhlíkatého materiálu z teplosměnných prostředků otevřenými výstupními ventily (41,141, 241).
2. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že každá část trubky nebo trubek (128) se vystavuje působení teplosměnného média po dobu, dostatečnou k odpaření vlhkosti

30 v části zde obsažené náplně a poté ke kondenzování na uhlíkatém materiálu, obsaženém v následujících částech trubky nebo trubek (128), pro předehřívání uhlíkatého materiálu, obsaženého v těchto následujících částech trubky nebo trubek (128).
3. Způsob podle nároku 1, vyznačuj ící se tím, že se dále opatřují alespoň dva vstupní uzavírací zásobníky (212a, 212b) pro uložení dávky tuhého granulovaného uhlíkatého materiálu, a prostředky pro převádění dávky tuhého granulovaného uhlíkatého materiálu z jednoho ze vstupních uzavíracích zásobníků (212a, 212b) do teplosměnných prostředků, přivádí se náplň tuhého granulovaného uhlíkatého materiálu do trubky nebo trubek (228) při současném plnění dalšího z alespoň dvou vstupních uzavíracích zásobníků (212a, 212b) tuhým granulovaným uhlíkatým materiálem.

45
4. Způsob podle kteréhokoliv z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že se teplota uhlíkatého materiálu v trubce nebo trubkách (28, 128, 228) zvyšuje na předem stanovenou teplotu.
5. Způsob podle kteréhokoliv z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že se do 50 trubky nebo trubek (28,128, 228) přivádí stlačený plyn pro cirkulování teplosměnného média.

- 13 CZ 293047 B6
6. Způsob podle kteréhokoliv z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že se zušlechtěný uhlíkatý materiál odvádí s pomocí vytlačovacího stroje (52, 258, 260, 150) pro ukládání zušlechtěného uhlíkatého materiálu na palety.
7. Způsob zušlechťování uhlíkatého materiálu zvyšováním jeho energetické hodnoty, vyznačující se t í m , že obsahuje následující kroky:

opatřují se teplosměnné prostředky, mající vnější plášť (330, 430), vstup (324, 424) na prvním konci vnějšího pláště (330, 430), výstup (326, 426) na druhém konci vnějšího pláště (330,430), přičemž druhý konec vnějšího pláště (330, 430) leží pod prvním koncem, alespoň jednu trubku (344, 444), uloženou ve vnějším plášti (330, 430), vstupní ventily (334, 418), uspořádané na prvním konci vnějšího pláště (330, 430), a výstupní ventily (336, 442), uspořádané na druhém konci vnějšího pláště (330, 430), přičemž trubka nebo trubky (344, 444) jsou umístěny mezi vstupem (324,424) a výstupem (326,426) vnějšího pláště (330,430), uzavírají se výstupní ventily (336, 442), otevírají se vstupní ventily (334, 418) a přivádí se tuhý granulovaný uhlíkatý materiál do prostoru, obklopujícího trubku nebo trubky (344, 444) a uzavřeného vnějším pláštěm (330, 430), přes otevřené vstupní ventily (334, 418) pro naplnění tohoto prostoru uhlíkatým materiálem, uzavírají se vstupní ventily (334, 418) pro uzavření a utěsnění dávky uhlíkatého materiálu v uvedeném prostoru mezi uzavřenými vstupními ventily (334, 418) a výstupními ventily (336, 442), přivádí se stlačený plyn do dávky uhlíkatého materiálu a zvyšuje se tlak v uzavřené trubce nebo trubkách (344, 444) na hodnotu od 14 kPa do 21 MPa, zajišťuje se cirkulování teplosměnného média trubkou nebo trubkami (344, 444) při udržování zvýšeného tlaku v uvedeném prostoru pro odpařování vlhkosti, obsažené v dávce uhlíkatého materiálu, zajišťuje se kondenzování odpařené vlhkosti v teplosměnných prostředcích a shromažďování výsledného kondenzátu na druhém konci teplosměnných prostředků, a po udržování vstupních ventilů (334, 418) a výstupních ventilů (336, 442) v uzavřeném stavu a udržování zvýšeného tlaku v uvedeném prostoru a cirkulace teplosměnného média po předem stanovenou dobu, se otevírají výstupní ventily (336, 442), uvolňuje se stlačený plyn z uvedeného prostoru, odvádí se kondenzát a jiné vedlejší produkty z druhého konce teplosměnných prostředků, a odvádí se zušlechtěná dávka uhlíkatého materiálu z teplosměnných prostředků otevřenými výstupními ventily (336, 442).
8. Způsob podle nároku 7, vyznaču j í cí se t í m , že teplosměnné prostředky obsahují vícenásobné soustavy vzájemně propojených trubek (344a, 344b, 344c, 344d), uspořádaných v sériích pro nasměrování teplosměnného média opačně přes každou následující soustavu vzájemně propojených trubek, přičemž se dále přivádí teplosměnné médium do první soustavy vzájemně propojených trubek (344a), umístěné na prvním konci vnějšího pláště (330), přes vstupní ventil (342a), přičemž teplosměnné médium opouští druhou soustavu vzájemně propojených trubek (344b) přes výstupní ventil, umístěný na druhém konci vnějšího pláště.
9. Způsob podle nároku 8, vyznačující se tím, že teplosměnné médium se opětovně ohřívá v topeništi (360) po výstupu z výstupního ventilu a před jeho recirkulováním do první soustavy vzájemně propojených trubek (344a).

- 14CZ 293047 B6
10. Způsob podle kteréhokoliv z předcházejících nároků, vyznačující se přiváděným stlačeným plynem je inertní plyn.

tím, že
11. Způsob podle kteréhokoliv z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že stlačeným plynem je oxid uhličitý’ nebo dusík.
12. Způsob podle kteréhokoliv z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že teplosměnné médium, které cirkuluje kolem uvedené trubky, se ohřívá na teplotu alespoň 93 °C.
13. Způsob podle nároku 12, vyznačující se tím, že teplota má hodnotu od 93 °C do 650 °C.
14. Způsob podle nároku 13, vyznačující se tím, že teplota má hodnotu od 120°C do 650 °C.
15. Způsob podle kteréhokoliv z předcházejících nároků 1 až 14, vyznačující se tím, že teplosměnným médiem je olej.
16. Způsob podle kteréhokoliv z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že předem stanovená doba leží v rozmezí od tří minut do třiceti minut.
17. Způsob podle kteréhokoliv z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že se dále do stlačeného plynu přivádí plynný vodík.
18. Zařízení pro zušlechťování uhlíkatého materiálu prostřednictvím zvyšování jeho energetické hodnoty, vyznačující se tím, že obsahuje:

teplosměnné prostředky, mající vnější plášť (30, 130, 230), vstup (24, 124) na prvním konci vnějšího pláště (30, 130, 230), výstup (26, 126) na druhém konci vnějšího pláště (30, 130, 230), přičemž druhý konec vnějšího pláště (30, 130, 230) je uspořádán v odstupu od jeho prvního konce, nejméně jednu trubku (28, 128, 228), uloženou ve vnějším plášti (30, 130, 230) pro přivádění dávky tuhého granulovaného uhlíkatého materiálu, vstupní ventily (18, 118, 218), rozmístěné podél prvního konce vnějšího pláště (30, 130, 230) pro rozdělování dávky uhlíkatého materiálu do alespoň jedné trubky (28, 128, 228), a výstupní prostředky, rozmístěné podél druhého konce vnějšího pláště (30, 130, 230) pro odvádění dávky materiálu z výstupu (26, 126), přičemž nejméně jedna trubka je umístěna mezi vstupem (24,124) a výstupem (26,126) vnějšího pláště (30, 130, 230), prostředky, připojené k teplosměnným prostředkům pro přivádění stlačeného plynu do alespoň jedné trubky (28, 128,228), prostředky pro cirkulování teplosměnného média ve vnějším plášti (30, 130, 230) a ve styku s alespoň jednou trubkou (28, 128, 228), přičemž teplosměnné médium je ohřáto na teplotu od 120 °C do 650 °C, a prostředky pro dopravu tuhého granulovaného uhlíkatého materiálu, rozprostírající se ven z teplosměnných prostředků na druhém konci vnějšího pláště (30,130,230).
19. Zařízení podle nároku 18, vyznačující se tím, že teplosměnné prostředky dále obsahují množinu ventilů (144, 145, 146, 147), které jsou rozmístěny podél alespoň jednoho rozměru teplosměnných prostředků pro cirkulaci teplosměnného média kolem postupně delších částí uzavřené trubky nebo trubek (128) prostřednictvím otevírání a uzavírání zvolené dvojice z uvedené množiny ventilů (144, 145, 146, 147).

-15CZ 293047 B6
20. Zařízení podle nároku 19, vy z n a č uj í c í se t í m , že množina ventilů (144, 145, 146, 147) je umístěna podél vnitřku teplosměnných prostředků.
21. Zařízení podle kteréhokoliv z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že teplosměnné prostředky obsahují příruby (22, 122), rozprostírající se dovnitř od jejich vnějšího pláště (30, 130), přičemž teplosměnné médium je směrováno přes tyto příruby (22, 122) do vnějšího pláště (30, 130).
22. Zařízení podle kteréhokoliv z předcházejících nároků, vy z n a č uj í c í se tím, že dále obsahuje alespoň dva vstupní uzavírací zásobníky (212a, 212b) pro uložení dávky pevného granulovaného uhlíkatého materiálu, a prostředky pro převádění dávky pevného granulovaného uhlíkatého materiálu z jednoho z uzavíracích zásobníků (212a, 212b) do teplosměnných prostředků.

5 výkresů