CZ301172B6

CZ301172B6 - Zpusob obohacování pevného uhlíkatého materiálu a zarízení k jeho provádení

Info

Publication number: CZ301172B6
Application number: CZ20000457A
Authority: CZ
Inventors: Stewart Conochie@David
Original assignee: Evergreen Energy Inc.
Priority date: 1997-08-25
Filing date: 1998-08-25
Publication date: 2009-11-25
Also published as: TW401314B; CA2301768C; CO5040163A1; UA50845C2; AUPO876697A0; CZ2000457A3; KR20010023326A; HUP0002762A2; HU224249B1; GEP20032917B; ZA987735B; CN1268902A; SK2152000A3; CN1094777C; HUP0002762A3; JP2001513431A; PL338809A1; WO1999010079A1; TR200000518T2; CA2301768A1

Abstract

Zpusob obohacování pevného uhlíkatého materiálu zahrnuje ohrívání pevného uhlíkatého materiálu na zvýšenou teplotu za úcelem odstranování vody a poté ochlazování obohaceného pevného materiálu tak, že pevný materiál v první skupine nádob je v jednostupnovém nebo vícestupnovém cyklu ohríván, a pevný materiál v druhé skupine nádob je v jednostupnovém nebo vícestupnovém cyklu ochlazován, pricemž rídicí krok nebo kroky obsahují výberové pripojování jednoho nebo více teplosmenných okruhu k nádobám tak, že teplosmenná kapalina znovu získává teplo z pevného materiálu, který je podrobován chladicímu cyklu v alespon jedné z nádob v první skupine, a predává znovuzískané teplo pevnému materiálu, který je podrobován ohrívacímu cyklu v alespon jedné z nádob ve druhé skupine. Zarízení pro provádení zpusobu obsahuje vetší pocet nádob pro uložení náplnových loží pevného uhlíkatého materiálu v podmínkách zvýšené teploty a tlaku, jeden nebo více teplosmenných okruhu pro ohrívání a ochlazování pevného uhlíkatého materiálu v náplnových ložích prostrednictvím výmeny tepla s teplosmennou tekutinou a prostredky pro pripojování jednoho nebo více teplosmenných okruhu k nádobám.

Description

Oblast techniky 5

Vynález se týká obohacování nebo zušlechťování pevného uhlíkatého materiálu.

Vynález se týká zejména, avšak nikoli pouze výlučně, obohacování či zušlechťování pevného materiálu, který má nízkou tepelnou vodivost.

io

Vynález se obzvláště týká obohacování či zušlechťování pevného uhlíkatého materiálu prostřednictvím odvádění vody z tohoto materiálu způsobem, který zahrnuje ohřívání pevného uhlíkatého materiálu na zvýšenou teplotu za účelem odstraňování vody a poté ochlazování obohaceného pevného materiálu.

Jedním výhodným uplatněním předmětu tohoto vynálezu je obohacování uhlíkatého materiálu, zejména uhlí, za účelem zvýšení hodnoty BTU (britská tepelná jednotka) uhlíkatého materiálu.

Vynález se rovněž týká zařízení pro provádění shora uvedeného způsobu obohacování pevného 20 uhlíkatého materiálu.

Dosavadní stav techniky

V patentovém spise US 5290523 (Koppelman) je popisován způsob obohacování uhlí prostřednictvím současného uplatňování teploty a tlaku.

V tomto patentovém spise je popisováno tepelné odvodňování uhlí prostřednictvím ohřívání uhlí za podmínek, zahrnujících zvýšenou teplotu a tlak, za účelem vyvolání fyzikálních změn v uhlí, jejichž důsledkem bude odstranění vody z uhlí prostřednictvím „ždímací“ reakce.

Ve shora uvedeném patentovém spise je rovněž popisováno udržování dostatečně vysokého tlaku v průběhu obohacovacího procesu, takže vedlejší produkt, kterým je voda, je převážně v kapalném stavu, takže nejde o páru.

Ve shora uvedeném patentovém spise je rovněž popisována celá řada možných výběrů zařízení pro provádění zušlechťovacího procesu.

Obecně je uvedený výběr založen na ohřívání uhlí v tlakové nádobě, která je opatřena vstupem 40 ve tvaru obráceného kužele, válcovým tělesem, kuželovitým výstupem a soustavou svisle nebo vodorovně uspořádaných teplosměnných trubek, umístěných v uvedeném tělese.

U jednoho návrhu jsou sviste uspořádané trubky a výstupní konec naplněny uhlím, přičemž je sem za účelem předběžného natlakování trubek a výstupního konce vháněn dusík.

Uhlí je ohříváno prostřednictvím nepřímé výměny tepla s olejem, který je přiváděn jako teplosměnná tekutina do válcového tělesa z vnější strany uvedených trubek. Další ohřívání je podporováno prostřednictvím přímé výměny tepla mezi uhlím a párou, která působí jako pracovní tekutina v náplňovém loži. Kromě toho pak pára natlakovává trubky a výstupní konec na poža50 dováný tlak.

V důsledku kombinace podmínek zvýšeného tlaku a teploty v trubkách a na výstupním konci dochází k odpařování určité Části vody z uhlí, kterážto Část vody poté kondenzuje ve formě kapaliny. Část páry, která se vytváří při přidávání vody, rovněž kondenzuje ve formě kapaliny v

- 1 CZ 301172 B6 chladnějších oblastech potrubí v důsledku zvýšeného tlaku. Pára, která nezkondenzuje, a která je přebytečná z hlediska požadavků na optimální nat lakován i náplňového lože, musí být vypuštěna.

Kromě toho zde dochází k vývinu nekondenzovatelných plynů, jako je například oxid uhelnatý (CO) nebo oxid uhličitý (CO₂), které musejí být rovněž vypouštěny. Kapalina je z výstupního konce pravidelně odváděna.

Nakonec je po uplynutí určité předepsané doby nádoba odtlakována a horké obohacené uhlí je odvedeno pres výstupní konec na dopravník, který přepravuje uhlí na mokrý šnekový dopravník. Na horké obohacené uhlí je rozstřikována voda, jak dopravník přepravuje uhlí ke šnekovému dopravníku. Uhlí je na šnekovém dopravníku dále ochlazováno a poté je rozprostíráno v tenké vrstvě na zásobní skládku, kde se ochlazuje při okolní teplotě.

Podstata vynálezu

Úkolem tohoto vynálezu je vyvinout zdokonalený způsob obohacování uhlí a zlepšené zařízení k jeho provádění v porovnání s řešením podle shora uvedeného patentového spisu US 5290523.

V souladu s prvním aspektem předmětu tohoto vynálezu byl vyvinut způsob obohacování pevné20 ho uhlíkatého materiálu, který zahrnuje ohřívání pevného uhlíkatého materiálu na zvýšenou teplotu za účelem odstraňování vody a poté ochlazování obohaceného pevného materiálu.

Způsob podle tohoto vynálezu obsahuje následující kroky:

(i) opatření většího počtu nádob, obsahujících náplňová lože pevného materiálu, a jednoho nebo více teplosměnných okruhů pro ohřívání a ochlazování pevného materiálu v náplňových ložích v nádobách prostřednictvím výměny tepla s teplosměnnou tekutinou, a (ii) řízení způsobu tak, že pevný materiál v první skupině nádob je v jednostupňovém nebo vícestupňovém cyklu ohříván, a pevný materiál v druhé skupině nádob je v jednostupňovém nebo vícestupňovém cyklu ochlazován, přičemž řídicí krok nebo kroky obsahují výběrové připojování jednoho nebo více teplosměnných okruhů k nádobám tak, že teplosměnná kapalina znovu získává teplo z pevného materiálu, který je podrobován chladicímu cyklu v alespoň jedné z nádob v první skupině, a předává znovuzískané teplo pevnému materiálu, který je podrobován ohřívacímu cyklu v alespoň jedné z nádob ve druhé skupině.

Krok (ii) s výhodou obsahuje výběrové připojování dvojic nádob tak, že teplosměnná tekutina jednoho nebo více teplosměnných okruhů ochlazuje pevný materiál v jedné nádobě v každé dvojici, a poté ohřívá pevný materiál v druhé nádobě v každé dvojici prostřednictvím výměny tepla s pevným materiálem ve dvojici nádob,

Teplosměnná tekutina v jednom nebo více teplosměnných okruzích s výhodou ohřívá a ochlazuje pevný materiál ve dvojicích nádob na příslušné rozdílné teploty v ohřívacím a chladicím cyklu, v důsledku čehož je pevný materiál v každé nádobě ohříván nebo ochlazován v sérii kroků prostřednictvím následného připojování jednoho nebo více teplosměnných okruhů k nádobě.

Jeden uvedený teplosměnný okruh s výhodou ohřívá pevný materiál v jedné nádobě z okolní teploty na teplotu T| a druhý uvedený teplosměnný okruh, který je následně připojen k této nádobě, ohřívá pevný materiál z teploty T] na vyšší teplotu T₂.

Způsob podle tohoto vynálezu s výhodou zahrnuje udržování obsahů každé nádoby při zvýšeném so tlaku v průběhu ohřívacího a ochlazovacího cyklu.

Způsob podle tohoto vynálezu rovněž s výhodou zahrnuje udržování pevného materiálu v jedné nádobě v průběhu jak ohřívacího cyklu, tak i chladicího cyklu.

-2CZ 301172 B6

Předmětný způsob dále s výhodou zahrnuje ohřívání pevného materiálu v jedné nádobě během ohřívacího cyklu, přemístění horkého pevného materiálu do jiné nádoby, a ochlazování pevného materiálu v souladu s chladicím cyklem v druhé nádobě.

Jeden nebo více teplosměnných okruhů s výhodou ohřívá a ochlazuje pevný materiál prostřednictvím přímé výměny tepla, popřípadě nepřímé výměny tepla.

Způsob podle tohoto vynálezu dále s výhodou obsahuje přivádění pracovní tekutiny do nádob io pro ohřívání a ochlazování pevného materiálu prostřednictvím přímé výměny tepla s pevným materiálem a pro napomáhání k natlakovávání obsahu nádob.

V souladu s dalším aspektem tohoto vynálezu bylo rovněž vyvinuto zařízení pro provádění shora uvedeného způsobu obohacování pevného uhlíkatého materiálu, které obsahuje:

(a) větší počet nádob pro uložení náplňových loží pevného uhlíkatého materiálu v podmínkách zvýšené teploty a tlaku, (b) jeden nebo více teplosměnných okruhů pro ohřívání a ochlazování pevného uhlíkatého materiálu v náplňových ložích prostřednictvím výměny tepla s teplosměnnou tekutinou, (c) prostředky pro připojování jednoho nebo více teplosměnných okruhů k nádobám tak, že při 20 používání je pevný uhlíkatý materiál v jedné skupině nádob ohříván v souladu s předem stanoveným ohřívacím cyklem prostřednictvím teplosměnné tekutiny, přičemž je pevný uhlíkatý materiál v jiné skupině nádob ochlazován prostřednictvím teplosměnné tekutiny v souladu s předem stanoveným ochlazovacím cyklem, přičemž při použití je jeden nebo více teplosměnných okruhů připojeno k nádobě tak, že každý teplosměnný okruh odnímá teplo z pevného uhlíkatého materi25 álu v alespoň jedné nádobě a předává toto znovuzískané teplo pevnému uhlíkatému materiálu v alespoň jedné další nádobě, a (d) prostředky pro výběrovou změnu spojení mezi jedním nebo více teplosměnnými okruhy a nádobami pro ohřívání a ochlazování pevného uhlíkatého materiálu v nádobách v souladu s ohřívacími a chladicími cykly.

Teplosměnný okruh s výhodou obsahuje:

(i) teplosměnnou sestavu, umístěnou v každé nádobě, a (ii) prostředky pro cirkulaci teplosměnné tekutiny přes teplosměnné sestavy v nádobách a mezi teplosměnnými sestavami nádob.

Teplosměnná sestava v každé nádobě s výhodou obsahuje:

(i) sestavu teplosměnných desek, mající jeden nebo více průchodů pro teplosměnnou kapalinu, umístěnou v nádobě, (ii) vstup pro přivádění teplosměnné tekutiny do průchodu nebo průchodů, a (iii) výstup pro odvádění teplosměnné tekutiny z průchodu nebo průchodů.

Základem shora uvedeného aspektu předmětu tohoto vynálezu je znovuzískávání energie z pevného materiálu, kterýje ochlazován v jedné skupině nádob, a následné využívání této energie pro ohřívání pevného materiálu v jiné skupině nádob.

U jednoho provedení předmětu tohoto vynálezu je uspořádán větší počet teplosměnných okruhů, přičemž tyto teplosměnné okruhy výběrově připojují dvojice nádob tak, že teplosměnná tekutina každého teplosměnného okruhu ochlazuje pevný materiál v jedné nádobě v každé dvojici, a poté ohřívá pevný materiál v jiné nádobě v každé dvojici prostřednictvím výměny tepla s pevným materiálem ve dvojici nádob.

-3CZ 301172 B6

Teplosměnná tekutina v jednom nebo více teplosměnných okruzích ohřívá a ochlazuje pevný materiál ve dvojicích nádob na příslušné rozdílné teploty v ohřívacím a chladicím cyklu, v důsledku čehož je pevný materiál v každé nádobě ohříván nebo ochlazován v sérii kroků prostřednictvím následného připojování jednoho nebo více teplosměnných okruhů k nádobě.

Například jeden teplosměnný okruh ohřívá pevný materiál v jedné nádobě z okolní teploty na teplotu Ti a druhý uvedený teplosměnný okruh, který je následně připojen k této nádobě, ohřívá pevný materiál z teploty Ti na vyšší teplotu T₂.

io Současně teplosměnné okruhy ochlazují pevný materiál v další nádobě z maximální teploty ohřívacího cyklu na nižší teplotu.

Je výhodné, jestliže obsahy nádob jsou udržovány při zvýšeném tlaku v průběhu ohřívacích a chladicích cyklů.

Pevný materiál může zůstávat v jedné nádobě jak v průběhu ohřívacího cyklu, tak i v průběhu chladícího cyklu.

Alternativně může být pevný materiál ohříván v jedné nádobě v průběhu ohřívacího cyklu, horký 20 materiál může být přemístěn do další nádoby a ochlazován v souladu s chladicím cyklem v druhé nádobě.

Je výhodné, jestliže teplosměnné okruhy ohřívají a ochlazují pevný materiál prostřednictvím nepřímé výměny tepla.

Způsob podle tohoto vynálezu je velmi snadno přizpůsobitelný z hlediska ohřívacích a ochlazovacích cyklů, které mohou být uplatňovány u pevného materiálu, přičemž je současně dosahováno výhody využívání znovuzískávání tepla z pevného materiálu, který je podrobován chladicímu cyklu, pro ohřívání pevného materiálu, který je podrobován ohřívacímu cyklu.

Jako příklad lze uvést, že způsob může být využíván pro obohacování pevného uhlíkatého materiálu, jako je například uhlí, kombinovaným uplatňováním tlaku a teploty, v jehož důsledku dochází k odstraňování vody z uhlí ve dvou stupních, přičemž:

(i) voda je „ždímána“ z uhlí a je odváděna jako kapalná fáze do spodní části nádoby v prv35 ním „mokrém“ stupni, a (ii) podstatná Část zbývající vody v uhlí je odstraňována jako parní fáze ve druhém „suchém“ stupni.

Teplosměnnou tekutinou může být jakákoliv tekutina, vhodná pro přenos energie prostrednic40 tvím nepřímé výměny tepla.

Jako příklad lze uvést, že teplosměnnou tekutinou může být taková tekutina, jako je například olej, která má jediné skupenství v rozmezí provozních teplot v průběhu ohřívacího a ochlazovacího cyklu.

Jako další příklad lze uvést, že teplosměnnou tekutinou může být taková tekutina, jako je například voda, která má kapalnou a plynnou fázi v rozmezí provozních teplot ohřívacího a chladicího cyklu a při vhodném tlaku.

Způsob podle tohoto vynálezu může zahrnovat jeden nebo více přídavných ohřívacích stupňů pro účely dokončení ohřívacího cyklu.

-4CZ 301172 B6

Rovněž tak může způsob podle tohoto vynálezu zahrnovat jeden nebo více přídavných chladicích stupňů pro účely dokončení chladicího cyklu.

Uvedené přídavné ohřívací stupně mohou být prováděny jakýmikoliv vhodnými prostředky, jako je například okysliěovací ohřívání v nádobách prostřednictvím přivádění plynu s obsahem kyslíku do těchto nádob.

Uvedené přídavné chladicí stupně mohou být prováděny jakýmikoliv vhodnými prostředky, jako je například přímý styk uhlí se suchým nebo vlhkým vzduchem ve stejné nebo v jiné nádobě.

io

Je výhodné, pokud způsob dále zahrnuje přivádění pracovní tekutiny do nádob pro ohřívání a ochlazování pevného materiálu prostřednictvím přímé výměny tepla s pevným materiálem a pro napomáhání k natlakovávání obsahu nádob.

V souladu s dalším aspektem předmětu tohoto vynálezu bylo vyvinuto zařízení pro obohacování pevného materiálu, které obsahuje:

(a) větší poěet nádob pro uložení náplňových loží pevného materiálu v podmínkách zvýšené, teploty a tlaku, (b) jeden nebo více teplosměnných okruhů pro ohřívání a ochlazování pevného materiálu v náplňových ložích prostřednictvím výměny tepla s teplosměnnou tekutinou, (c) prostředky pro připojování jednoho nebo více teplosměnných okruhů k nádobám tak, že pri používání je pevný materiál v jedné skupině nádob ohříván v souladu s předem stanoveným ohřívacím cyklem prostřednictvím teplosměnné tekutiny, přičemž je pevný materiál v jiné skupině nádob ochlazován prostřednictvím teplosměnné tekutiny v souladu s předem stanoveným ochlazovacím cyklem, přičemž při použití je jeden nebo více teplosměnných okruhů připojeno k nádobě tak, že každý teplosměnný okruh odnímá teplo z pevného materiálu v alespoň jedné nádobě a předává toto znovuzískané teplo pevnému materiálu v alespoň jedné další nádobě, a (d) prostředky pro výběrovou změnu spojení mezí jedním nebo více teplosměnnými okru30 hy a nádobami pro ohřívání a ochlazování pevného materiálu v nádobách v souladu s ohřívacími a chladicími cykly.

Teplosměnný okruh může mít jakékoliv vhodné uspořádání.

Je výhodné, pokud teplosměnný okruh obsahuje:

(i) teplosměnnou sestavu, umístěnou v každé nádobě, a (ii) prostředky pro cirkulací teplosměnné tekutiny přes teplosměnné sestavy v nádobách a mezi teplosměnnými sestavami nádob.

Zejména je obzvláště výhodné, pokud teplosměnná sestava v každé nádobě obsahuje:

(i) sestavu teplosměnných desek, mající jeden nebo více průchodů pro teplosměnnou kapalínu, umístěnou v nádobě, (ii) vstup pro přivádění teplosměnné tekutiny do průchodu nebo průchodů, a (iii) výstup pro odvádění teplosměnné tekutiny z průchodu nebo průchodů.

Je výhodné, pokud desky mají minimální tepelnou hmotnost.

Rovněž je výhodné, aby prostředky pro výběrovou změnu spojení mezi teplosměnným okruhem a nádobami obsahovaly vhodné řídicí prostředky.

-5CZ 301172 B6

V souladu s dalším aspektem předmětu tohoto vynálezu byl vyvinut způsob obohacování pevného materiálu, který obsahuje následující kroky:

(i) plnění pevného materiálu do nádoby a vytváření náplňového lože pevného materiálu v nádobě, (ii) ohřívání a tlakování pevného materiálu za účelem odstraňování vody z pevného materiálu, přičemž ohřívací krok obsahuje ohřívání pevného materiálu prostřednictvím nepřímé výměny tepla s teplosměnnou tekutinou, (iii) ochlazování pevného materiálu při zvýšeném tlaku, a (iv) odvádění ochlazeného obohaceného pevného materiálu.

to

Základem shora uvedeného aspektu předmětu tohoto vynálezu je vícefunkční nádoba, do které je uložena náplň pevného materiálu, a ve které poté zůstává pevný materiál v náplňovém loži v průběhu ohřívacího a ochlazovacího cyklu.

Jedna významná výhoda shora popsaného způsobu a zařízení podle tohoto vynálezu spočívá v tom, že využívání vícefunkčních nádob minimalizuje manipulaci s horkým pevným materiálem v porovnání s řešením podle patentového spisu US 5290523 (Koppelman).

Další výhoda spočívá v tom, že vícefunkční nádoba minimalizuje trvání cyklu, spojeného s vyprazdňováním, plněním, zvyšováním tlaku a snižováním tlaku, a to v porovnání se shora uvedeným patentovým spisem.

Je velice výhodné, jestliže ohřívací krok dále obsahuje ohřívání pevného materiálu prostřednictvím přímé výměny tepla s pracovní tekutinou.

Přehled obrázků na výkresech

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

obr. 1 znázorňuje uspořádání dvojice nádob a teplosměnného okruhu;

obr. 2 znázorňuje jeden přiklad sledu připojení jediného teplosměnného okruhu ke dvojici nádob A, B, C, D a E.

Příklady provedení vynálezu

Jeden aspekt znovuzískávání energie podle tohoto vynálezu může být uskutečňován s využitím nebo bez využití vícefunkční nádoby podle druhého aspektu předmětu tohoto vynálezu.

Obdobně pak vícefunkční nádoba podle dalšího aspektu předmětu tohoto vynálezu může být využívána s využitím nebo bez využití znovuzískávání energie podle prvního aspektu předmětu tohoto vynálezu.

U jednoho provedení prvního aspektu předmětu tohoto vynálezu pak pět nádob A, B, C, D a E obsahuje náplňová lože uhlí při zvýšené teplotě, která jsou v různých etapách ohřívacích a chladicích cyklů podle způsobu obohacování uhlí prostřednictvím odstraňování vody z uhlí.

Ohřívací cyklus tohoto způsobu obsahuje:

-6CZ 301172 B6 (i) předávání tepla uhlí a umožňování odstraňovat vodu z uhlí jako kapalnou fázi v první „mokré“ etapě způsobu, a (ii) předávání tepla uhlí za účelem dosažení varu alespoň části zbývající vody v uhlí a její přeměnu na parní fázi ve druhé „suché“ etapě způsobu a poté ohřívání uhlí na konečnou teplotu produktu.

Uhlí v každém náplňovém loži je ohříváno a poté ochlazováno nepřímou tepelnou výměnou s teplosměnnýmí tekutinami, které jsou čerpány přes teplosměnné okruhy, které jsou následně připojeny ke dvojicím nádob.

iú

Teplosměnné okruhy pro každou dvojici nádob obsahují sestavu teplosměnných desek, opatřenou jedním nebo více průchody pro teplosměnnou tekutinu v každé nádobě a prostředky pro zajištění oběhu či cirkulace teplosměnné tekutiny přes teplosměnné soustavy ve dvojici nádob.

Shora uvedené uspořádání dvojice nádob a teplosměnného okruhu je znázorněno na vyobrazení podle obr. 1.

Na vyobrazení podle obr. 1 je znázorněna nádoba 3a, která obsahuje náplňové lože uhlí, které se nachází v ohřívacím cyklu, a dále je zde zobrazena nádoba 3b. která obsahuje náplňové lože uhlí, které se nachází v chladicím cyklu.

Teplosměnné desky v uvedených nádobách 3a a 3b jsou označeny vztahovou značkou 5. Teplosměnné oběhové nebolí cirkulační prostředky zahrnují potrubí a čerpadlo, které jsou označeny vztahovými značkami 7 a 9.

Nádoby a teplosměnné okruhy mohou být jakéhokoliv vhodného typu, jako jsou například tlakové nádoby, které jsou popsány v mezinárodních patentových přihláškách PCT/AU 98/00005 o názvu „A Reaktor“, PCT/AU 98/00142 o názvu „Process Vessel and Method of Treating a Charge“, PCT/AU 98/00204 o názvu „Liquid/Gas/Solid Separation“ a PCT/AU 98/00324 o náz30 vu „Enhanced Heat Transfer“, a dále v australské patentové přihlášce PO8767, přičemž všechny shora uvedené patentové přihlášky znějí na jméno přihlašovatele. Obsah těchto patentových přihlášek je zde uváděn ve formě odkazu.

Ohřívání a chlazení uhlí v nádobách je dále podporováno prostřednictvím přivádění pracovní tekutiny do náplňového lože v nádobách. Tato pracovní tekutina:

(i) ohřívá a chladí uhlí prostřednictvím přímé výměny tepla mezi uhlím a pracovní tekutinou a mezi pracovní tekutinou a teplosměnnou tekutinou v teplosměnných okruzích, a (ii) přispívá k natlakovávání obsahu nádob.

Pracovní oběhové okruhy pro cirkulaci pracovní tekutiny jsou na vyobrazení podle obr. 1 označeny vztahovou značkou JJ_.

Připojení teplosměnných okruhů k nádobám je zvoleno tak, aby teplosměnná tekutina znovuzískávala teplo z jedné nádoby, která obsahuje uhlí, procházející chladicím cyklem, a aby poté předávala teplo druhé nádobě, která obsahuje uhlí, procházející ohřívacím cyklem.

Jeden příklad sledu připojení jediného teplosměnného okruhu ke dvojici nádob A, B, C, D a E je znázorněn na vyobrazení podle obr. 2. V tomto případě jde o příklad jednostupňového cyklu znovuzískávání či regenerace energie.

Na vyobrazení podle obr. 2 je znázorněno, že když nádoba A obsahuje náplňové lože uhlí při konečné požadované teplotě produktu o velikosti 371 °C, a nádoba D obsahuje náplňové lože

-7CZ 301172 B6 uhlí při okolní teplotě o velikosti 25 °C, pak připojení teplosměnného okruhu k nádobám A a D způsobí následující:

(i) ochlazování uhlí v nádobě A z teploty 371 °C na teplotu 230 °C, a (ii) ohřívání uhlí v nádobě D z teploty 25 °C na teplotu 185 °C prostřednictvím nepřímé výměny tepla se znovuzískaným teplem z nádoby A.

Shora popsané teplosměnné zapojení náplňových loží nádob A a B má za důsledek, že tato lože dosáhnou společné vstupní teploty, která je určena relativní tepelnou kapacitou a určitými tepelnými ztrátami.

Na vyobrazení podle obr. 2 je rovněž znázorněno, že následné provádění dodatečného ochlazování a ohřívání nádob A a D má za důsledek následující:

(i) další ochlazování uhlí v nádobě A z teploty 230 °C na okolní teplotu, a (ii) další ohřívání uhlí v nádobě A na konečnou požadovanou teplotu produktu o velikosti

371 °C.

Dodatečné ochlazování a ohřívání může být prováděno prostřednictvím chladiče a ohříváku nebo jakýmikolivjinýmí vhodnými prostředky.

Ze shora uvedeného a z vyobrazení podle obr. 2 lze snadno odvodit, že výběrové připojení teplosměnného okruhu, který ohřívá a ochlazuje uhlí v nádobách A a D, k další dvojici nádob A, B, C, D a E v souladu se sledem, znázorněným v tabulce, která je součástí obr. 2, a výběrové provádění vnějšího ohřívání a ochlazování nádob, jak bylo popsáno pro nádoby A a D, způsobuje obdobné ohřívání a ochlazování uhlí v nádobách.

U shora popsaného způsobu obohacování pevného materiálu a u zařízení k provádění tohoto způsobu je možno provádět celou řadu modifikací, aniž by došlo k úniku z myšlenky a rozsahu předmětu tohoto vynálezu.

Jako příklad lze uvést, že první aspekt předmětu tohoto vynálezu není omezen pouze na jednostupňový cyklus znovuzískávání energie s pěti reaktory, jak bylo popsáno s odkazem na vyobrazení podle obr. 1.

Příkladně se může první aspekt předmětu tohoto vynálezu týkat dvoustupňového cyklu znovu35 získávání energie s přídavným ohříváním a ochlazováním ve třech nádobách. U takovéhoto uspořádání jsou ohřívací a chladicí stupně uspořádány jako současně protiproudé, takže zde existuji dvě vstupní teploty, a to obvykle o velikosti 240 °C a 150 °C.

Dvoustupňový cyklus znovuzískávání energie může být rovněž s výhodou následující. Horká nádoba A, která právě dokončila ohřívací cyklus, je připojena k chladnější nádobě B a předává jí teplo, které ohřívá nádobu B ve druhém stupni ohřívání. Pokud je dosaženo vyšší ze dvou shora uvedených vstupních teplot, je nádoba A připojena ke chladné nádobě C a předává jí teplo, které ohřívá nádobu C v prvním stupni ohřívání. A konečně pokud je dosaženo nižší vstupní teploty, je nádoba A připojena ke chladiči za účelem dokončení ochlazování uhlí v nádobě a přivádění chladného konečného uhlí.

Nádoba B, která byla ohřívána ve druhém stupni ohřívání na vyšší vstupní teplotu, je připojena k okruhu pro přívod páry za účelem dokončení ohřívacího cyklu uhlí v nádobě. Je zcela zřejmé, že tento sled ohřívání a ochlazování nádob s čerstvými náplňovými loží uhlí se může opakovat.

-8CZ 301172 B6

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY t Způsob obohacování pevného uhlíkatého materiálu, který zahrnuje ohřívání pevného uhlíkatého materiálu na zvýšenou teplotu za účelem odstraňování vody a poté ochlazování obohaceného pevného materiálu, vyznačující se tím, že obsahuje následující kroky:

(i) opatření většího počtu nádob, obsahujících náplňová lože pevného materiálu, a jednoho ío nebo více teplosměnných okruhů pro ohřívání a ochlazování pevného materiálu v náplňových ložích v nádobách prostřednictvím výměny tepla s teplosměnnou tekutinou, a (ii) řízení způsobu tak, že pevný materiál v první skupině nádob je v jednostupňovém nebo vícestupňovém cyklu ohříván, a pevný materiál v druhé skupině nádob je v jednostupňovém nebo vícestupňovém cyklu ochlazován, přičemž řídicí krok nebo kroky obsahují výběrové is připojování jednoho nebo více teplosměnných okruhů k nádobám tak, že teplosměnná kapalina znovuzískává teplo z pevného materiálu, který je podrobován chladicímu cyklu v alespoň jedné z nádob v první skupině, a předává znovuzískané teplo pevnému materiálu, kteiý je podrobován ohřívacímu cyklu v alespoňjedné z nádob ve druhé skupině.

20 2. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že krok (ii) obsahuje výběrové připojování dvojic nádob tak, že teplosměnná tekutina jednoho nebo více teplosměnných okruhů ochlazuje pevný materiál v jedné nádobě v každé dvojici, a poté ohřívá pevný materiál v druhé nádobě v každé dvojici prostřednictvím výměny tepla s pevným materiálem ve dvojici nádob.

25 3. Způsob podle nároku 2, vyznačující se tím, že teplosměnná tekutina v jednom nebo více teplosměnných okruzích ohřívá a ochlazuje pevný materiál ve dvojicích nádob na příslušné rozdílné teploty v ohřívacím a chladicím cyklu, v důsledku čehož je pevný materiál v každé nádobě ohříván nebo ochlazován v sérii kroků prostřednictvím následného připojování jednoho nebo více teplosměnných okruhů k nádobě.

4. Způsob podle nároku 3, vyznačující se tím, že jeden uvedený teplosměnný okruh ohřívá pevný materiál v jedné nádobě z okolní teploty na teplotu T_t a druhý uvedený teplosměnný okruh, který je následně připojen k této nádobě, ohřívá pevný materiál z teploty T_t na vyšší teplotu T₂.

5. Způsob podle kteréhokoliv z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že zahrnuje udržování obsahů každé nádoby při zvýšeném tlaku v průběhu ohřívacího a ochlazovacího cyklu.

40 6. Způsob podle kteréhokoliv z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že zahrnuje udržování pevného materiálu v jedné nádobě v průběhu jak ohřívacího cyklu, tak i chladicího cyklu.

7. Způsob podle kteréhokoliv z nároků laž5, vyznačující se tím, že zahrnuje

45 ohřívání pevného materiálu v jedné nádobě během ohřívacího cyklu, přemístění horkého pevného materiálu do jiné nádoby, a ochlazování pevného materiálu v souladu s chladicím cyklem v druhé nádobě.

8. Způsob podle kteréhokoliv z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že

50 jeden nebo více teplosměnných okruhů ohřívá a ochlazuje pevný materiál prostřednictvím přímé výměny tepla.

-9CZ 301172 B6

9. Způsob podle kteréhokoliv z nároků 1 až 7, vyznačující se tím, že jeden nebo více teplosměnných okruhů ohřívá a ochlazuje pevný materiál prostřednictvím nepřímé výměny tepla.

5 10. Způsob podle nároku 9, vyznačující se tím, že dále obsahuje přivádění pracovní tekutiny do nádob pro ohřívání a ochlazování pevného materiálu prostřednictvím přímé výměny tepla s pevným materiálem a pro napomáhání k natlakovávání obsahu nádob.

11. Zařízení pro provádění způsobu obohacování pevného uhlíkatého materiálu podle předchái o zej ících nároků, vyznačující se tím, že obsahuje:

(a) větší počet nádob pro uložení náplňových loží pevného uhlíkatého materiálu v podmínkách zvýšené teploty a tlaku, (b) jeden nebo více teplosměnných okruhů pro ohřívání a ochlazování pevného uhlíkatého materiálu v náplňových ložích prostřednictvím výměny tepla s teplosměnnou tekutinou,

15 (c) prostředky pro připojování jednoho nebo více teplosměnných okruhů k nádobám tak, že při používání je pevný uhlíkatý materiál v jedné skupině nádob ohříván v souladu s předem stanoveným ohřívacím cyklem prostřednictvím teplosměnné tekutiny, přičemž je pevný uhlíkatý materiál v jiné skupině nádob ochlazován prostřednictvím teplosměnné tekutiny v souladu s předem stanoveným ochlazovacím cyklem, přičemž při použití je jeden nebo více teplosměnných okruhů

20 připojeno k nádobě tak, že každý teplosměnný okruh odnímá teplo z pevného uhlíkatého materiálu v alespoň jedné nádobě a předává toto znovuzískané teplo pevnému uhlíkatému materiálu v alespoň jedné další nádobě, a (d) prostředky pro výběrovou změnu spojení mezi jedním nebo více teplosměnnými okruhy a nádobami pro ohřívání a ochlazování pevného uhlíkatého materiálu v nádobách v sou25 ladu s ohřívacími a chladicími cykly.

12. Zařízení podle nároku 11, vyznačující se tím, že teplosměnný okruh obsahuje:

(i) teplosměnnou sestavu, umístěnou v každé nádobě, a (ii) prostředky pro cirkulaci teplosměnné tekutiny přes teplosměnné sestavy v nádobách a

30 mezi teplosměnnými sestavami nádob.

13. Zařízení podle nároku 12, vyznačující se tím, že teplosměnná sestava v každé nádobě obsahuje:

(i) sestavu teplosměnných desek, mající jeden nebo více průchodů pro teplosměnnou

35 kapalinu, umístěnou v nádobě, (ii) vstup pro přivádění teplosměnné tekutiny do průchodu nebo průchodů, a (iii) výstup pro odvádění teplosměnné tekutiny z průchodu nebo průchodů.
2 výkresy

- 10CZ 301172 B6