CZ304986B6 - Zařízení pro termický rozklad organického materiálu a výrobu plynu pro použití k výrobě tepla a elektrické energie - Google Patents

Zařízení pro termický rozklad organického materiálu a výrobu plynu pro použití k výrobě tepla a elektrické energie Download PDF

Info

Publication number
CZ304986B6
CZ304986B6 CZ2013-506A CZ2013506A CZ304986B6 CZ 304986 B6 CZ304986 B6 CZ 304986B6 CZ 2013506 A CZ2013506 A CZ 2013506A CZ 304986 B6 CZ304986 B6 CZ 304986B6
Authority
CZ
Czechia
Prior art keywords
furnace
gas
cooling vessel
pipe
thermal
Prior art date
Application number
CZ2013-506A
Other languages
English (en)
Other versions
CZ2013506A3 (cs
Inventor
Vladimir Zakaryan
Original Assignee
Vladimir Zakaryan
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Vladimir Zakaryan filed Critical Vladimir Zakaryan
Priority to CZ2013-506A priority Critical patent/CZ304986B6/cs
Priority to EP20140174636 priority patent/EP2818257A1/en
Publication of CZ2013506A3 publication Critical patent/CZ2013506A3/cs
Publication of CZ304986B6 publication Critical patent/CZ304986B6/cs

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B09DISPOSAL OF SOLID WASTE; RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
    • B09BDISPOSAL OF SOLID WASTE NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B09B3/00Destroying solid waste or transforming solid waste into something useful or harmless
    • B09B3/40Destroying solid waste or transforming solid waste into something useful or harmless involving thermal treatment, e.g. evaporation
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B09DISPOSAL OF SOLID WASTE; RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
    • B09BDISPOSAL OF SOLID WASTE NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B09B3/00Destroying solid waste or transforming solid waste into something useful or harmless
    • B09B3/30Destroying solid waste or transforming solid waste into something useful or harmless involving mechanical treatment
    • B09B3/35Shredding, crushing or cutting
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10BDESTRUCTIVE DISTILLATION OF CARBONACEOUS MATERIALS FOR PRODUCTION OF GAS, COKE, TAR, OR SIMILAR MATERIALS
    • C10B47/00Destructive distillation of solid carbonaceous materials with indirect heating, e.g. by external combustion
    • C10B47/02Destructive distillation of solid carbonaceous materials with indirect heating, e.g. by external combustion with stationary charge
    • C10B47/06Destructive distillation of solid carbonaceous materials with indirect heating, e.g. by external combustion with stationary charge in retorts
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10BDESTRUCTIVE DISTILLATION OF CARBONACEOUS MATERIALS FOR PRODUCTION OF GAS, COKE, TAR, OR SIMILAR MATERIALS
    • C10B53/00Destructive distillation, specially adapted for particular solid raw materials or solid raw materials in special form
    • C10B53/07Destructive distillation, specially adapted for particular solid raw materials or solid raw materials in special form of solid raw materials consisting of synthetic polymeric materials, e.g. tyres
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10GCRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G1/00Production of liquid hydrocarbon mixtures from oil-shale, oil-sand, or non-melting solid carbonaceous or similar materials, e.g. wood, coal
    • C10G1/10Production of liquid hydrocarbon mixtures from oil-shale, oil-sand, or non-melting solid carbonaceous or similar materials, e.g. wood, coal from rubber or rubber waste
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23GCREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G5/00Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor
    • F23G5/02Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor with pretreatment
    • F23G5/027Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor with pretreatment pyrolising or gasifying stage
    • F23G5/0276Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor with pretreatment pyrolising or gasifying stage using direct heating
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23GCREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G5/00Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor
    • F23G5/02Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor with pretreatment
    • F23G5/04Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor with pretreatment drying
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23GCREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G5/00Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor
    • F23G5/44Details; Accessories
    • F23G5/46Recuperation of heat
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23GCREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G5/00Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor
    • F23G5/50Control or safety arrangements
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23GCREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G7/00Incinerators or other apparatus for consuming industrial waste, e.g. chemicals
    • F23G7/10Incinerators or other apparatus for consuming industrial waste, e.g. chemicals of field or garden waste or biomasses
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23GCREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G7/00Incinerators or other apparatus for consuming industrial waste, e.g. chemicals
    • F23G7/12Incinerators or other apparatus for consuming industrial waste, e.g. chemicals of plastics, e.g. rubber
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23GCREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G2201/00Pretreatment
    • F23G2201/30Pyrolysing
    • F23G2201/303Burning pyrogases
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23GCREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G2201/00Pretreatment
    • F23G2201/30Pyrolysing
    • F23G2201/304Burning pyrosolids
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23GCREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G2206/00Waste heat recuperation
    • F23G2206/20Waste heat recuperation using the heat in association with another installation
    • F23G2206/203Waste heat recuperation using the heat in association with another installation with a power/heat generating installation
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E20/00Combustion technologies with mitigation potential
    • Y02E20/12Heat utilisation in combustion or incineration of waste
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/141Feedstock
    • Y02P20/143Feedstock the feedstock being recycled material, e.g. plastics

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Processing Of Solid Wastes (AREA)
  • Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)

Abstract

Zařízení podle vynálezu tvoří základní termolýzní jednotka obsahující uzavřenou termickou pec s nejméně jedním reaktorem spojenou potrubím s chladicí nádobou s cirkulující chladicí kapalinou. Termolýzním rozkladem organického vstupního materiálu obsahujícího maximálně 15 % hmotn. neorganické složky o maximálně 10% vlhkosti lze pomocí tohoto zařízení získat plynné, kapalné i tuhé palivo, přičemž se dosahuje maximálního výtěžku dostatečně čistého plynu pro využití pro výrobu tepelné a elektrické energie, výhodně v kogeneračních jednotkách. Možnost použití více termolýzních jednotek zajišťuje kontinuitu provozu a umožňuje dosažení různě vysokých výkonů. Konstrukce zařízení umožňuje provedení celého procesu bez energetických ztrát.

Description

Oblast techniky
Vynález se týká zařízení pro termický rozklad organického materiálu bez přístupu vzduchu za účelem získání plynu, který je v celém objemu dále využitelný pro výrobu tepla a elektrické energie.
Dosavadní stav techniky
Termický proces probíhající bez přístupu vzduchu (pyrolýza), lze popsat jako fyzikálně chemický děj, kdy je na vstupní materiál, v uzavřeném prostoru působeno teplotou, která přesahuje mez jeho chemické stability. Je to redukční termický proces, při němž dochází k termickému rozkladu organických složek materiálu.
Jedná se o proces štěpení makromolekulámích organických látek až na stabilní nízkomolekulámí produkty a tuhý zbytek. V první fázi procesu dochází k sušení, fyzikálnímu odštěpení vody, tedy k tvorbě vodní páry. Další fází je tzv. suchá destilace, kdy se z vysokomolekulámích organických látek odštěpují boční řetězce, vznikají jednodušší plynné a kapalné organické produkty a tvoří se pevný uhlíkatý zbytek. V třetí fázi procesu se produkty suché destilace dále štěpí a z organických látek vznikají stabilní plyny (např. H2, CO2, CO, CH4).
Na složení a vzájemný poměr produktů pyrolýzy má vliv několik faktorů. Složení pyrolýzních produktů závisí především na složení vstupního materiálu, poměru organické a anorganické složky a velikosti částic vstupního materiálu. Výtěžnost jednotlivých frakcí (kapalná, plynná a pevná fáze) je dále ovlivněna konečnou teplotou pyrolýzního procesu, rychlostí ohřevu, dobou zdržení plynných produktů v pyrolýzní komoře, přítomností katalyzátoru a poměrem materiál/katalyzátor, tlakem a konstrukčním provedením pyrolýzní jednotky.
Proces pyrolýzy je využitelný k efektivnímu a ekonomickému zpracování odpadu. Převážený podíl komunálního odpadu tvoří organické látky. Podle posudků odborníků více než 60 % komunálního odpadu potenciálně představuje druhotnou surovinu, kterou lze dále zpracovat a výhodně použít. Pevný komunální odpad je bohatým zdrojem druhotných surovin (včetně kovových, i řídce rozptýlených materiálů) a také zdrojem „bezplatné“ energie. Termický rozklad komunálního odpadu, mimo zmenšení objemu a hmotnosti, umožňuje získat přídavný zdroj energie, který může být použit v ústředním a dálkovém topení a výrobě elektrického proudu. Pro každé město a sídliště, je odstraňování a zneškodnění pevného komunálního odpadu především problémem ekologickým z hlediska znečišťování životního prostředí především plynnými odpadními zplodinami uvolňujícími se při likvidaci odpadu.
Konstrukční provedení zařízení pro tepelný rozklad především organických odpadů usilují o zamezení úniku vznikajícího plynu většinou jeho jímáním do uzavřených nádob či vratným okruhem zpět do termolýzní komory, kde se současně využívá jeho tepoty k ohřevu odpadní hmoty, jako například v provedení podle dokumentu CZ 21978 nebo se částečně využívá k ohřevu odpadu ve vnějším tepelném výměníku, jak uvádí dokument CZ 19601 nebo dokument RU 2408820. Součástí odvodního potrubí spalin bývá chlazený úsek, kde kondenzují složky spalin na olej, který se současně odebírá pro další využití jako kapalné palivo.
V těchto druzích zařízení bývá dále řešena efektivita a energetická náročnost celého procesu. Z tohoto důvodu byl původně jednodutinový prostor pece nahrazen provedením s mobilním zásobníkem, který umožňuje jeho výměnu po dokončení tepelného procesu za jiný, již naplněný dalším odpadem. Tato výměna se však neobejde bez určité časové prodlevy, kdy také dochází
-1 CZ 304986 B6 k tepelné ztrátě nutností ochlazení původního zásobníku a vyhřátí nového na potřebnou teplotu. Tento problém je do jisté míry řešen přítomností alespoň dvou mobilních kontejnerů v prostoru pece, jak uvádí provedení podle dokumentu CZ 22609, z nichž každý má oddělený vývod do větve jímající olej nebo plyn, tak, že při současném provozu obou kontejnerů se z každého z nich odebírá olej nebo plyn. Z hlediska výtěžnosti druhotných surovin je však odpad nedostatečně využit pro produkci plynu.
Používají se též různé způsoby vyhřívání materiálu, buď samotnou cirkulací zpětného toku plynu v topné komoře, nebo například vyhřívanými tělesy pohybujícími se uvnitř komory pece. V patentovém spisu US 2009218209 se například používá kovových vyhřívaných koulí. Tyto způsoby vyhřívání však vyžadují míchání materiálu uvnitř pece v průběhu procesu nebo často používaných rotačních pecí.
Dosud používaná zařízení pro termický rozklad odpadu bez nepřístupu vzduchu nejsou zkonstruována tak, aby dosahovala dostatečného výkonu a umožňovala maximálně využít tento proces pro získání co největšího množství druhotných surovin pro další použití, především plynu v dostatečné čistotě. Dosud používaná zařízení neumožňují kontinuitu celého procesu bez energetických ztrát.
Podstata vynálezu
Výše uvedené nedostatky řeší zařízení podle vynálezu umožňující maximální energetické využití organického materiálu obsahujícího maximálně 15 % hmotn. neorganických složek a maximálně 10 % vlhkosti pro výrobu dostatečně čistého plynu v kontinuálním procesu bez energetických ztrát a bez nutnosti použití přídavných mechanických zařízení, například pro dopravu materiálu, jeho míchání či sušení uvnitř pece či použití rotační pece. V zařízení se nepoužívá ani žádné vněj ší změny tlaku či katalyzátoru.
Předmětem vynálezu je zařízení pro termický rozklad materiálu s vysokým podílem organického složky bez přístupu vzduchu pro výrobu plynu, zahrnující termickou pec s komorou vyhřívanou topnicemi, přičemž ve vnitřním prostoru pece jsou uloženy reaktory chlazené ventilátorem připojeným ochlazovací trubkou ke spodní části pece. Pec je spojená s chladicí nádobou potrubím opatřeným separátorem. Chladicí nádoba přechází v potrubí pro odvod plynu, přičemž zařízení obsahuje nejméně dvě základní jednotky, kde každá jednotka sestává z termické pece spojené s chladicí nádobou opatřenou chladičem. Pec má ve svém vnitřním prostoru uložen nejméně jeden termický reaktor, obklopený uzavřeným opláštěním ve tvaru hranolu, za jehož dvěma protilehlými stranami jsou místěny keramické topnice oddělené od opláštění vzduchovou mezerou a z druhé strany obklopené žáruvzdorným plechem a dále izolačními deskami umístěnými podél všech stran pece. Pec je ze všech bočních stran pokryta zvenku opláštěním pece. Každý reaktor je na jednom konci opatřen uzavíratelným vstupním otvorem a na opačném konci uzavíratelným výstupním otvorem, přičemž oba otvory vedou do vnějšího prostoru pece. Každý z reaktorů je opatřen ve vnějším prostoru pece otvorem pro výstup spalin ústícím do sběrné trubky pro odvod spalin, která vede přes spojovací potrubí do potrubí v chladicí nádobě. Do jedné sběrné trubky ústí otvory dvou až osmi reaktorů a tato sběrná trubka, spojovací potrubí a potrubí v chladicí nádobě tvoří samostatnou větev s výstupem do potrubí pro odvod plynu. Potrubí v chladicí nádobě každé větve tvoří v chladicí nádobě pod chladicí kapalinou nejméně čtyři zákruty přes celou šířku nádoby.
Chladicí nádoba je široká zpravidla 4 m až 5,5 m a potrubí v chladicí nádobě každé větve tvoří pod chladicí kapalinou nejméně čtyři zákruty přes celou šířku nádoby. Kapalné složky kondenzují v dostatečně dlouhém úseku potrubí, což přispívá k čistotě získaného plynu.
Chladicí nádoba je v provedení podle vynálezu naplněna chladicí kapalinou cirkulující v nádobě pomocí cirkulační pumpy a každá větev potrubí v chladicí nádobě je spojena se separátorem ústícím do separační nádrže s olejovým čerpadlem.
Ve výhodném provedení podle vynálezu ústí potrubí pro odvod plynu každé z jednotek do společného potrubí pro odvod plynu.
Potrubí pro odvod plynu vychází z chladicí nádoby jednotky a dále ústí do nízkotlakého plynojemu spojeného s čisticí stanicí plynů, která je napojena na kompresor nebo potrubí pro odvod plynu vychází z chladicí nádoby jednotky a dále ústí do společného potrubí pro odvod plynu vedoucímu do nízkotlakého plynojemu spojeného s čisticí stanicí plynů, která je napojena na kompresor.
Materiál je výhodně tříděný, drcený, míchaný a sušený na maximální vlhkost 10 %. Třídění, drcení, míchání a sušení však není podmínkou. Například odpadní pryž (pryžový granulát) je možné zpracovávat i s kordem zbylé železo pak odstranit až po procesu. Materiál je výhodné z hlediska úspory materiálu a prohřevu rozdrtit na velikost částic přibližně 2 cm až 5 cm.
Termolýzní proces probíhá v zařízení podle vynálezu při teplotách od 300 °C do 650 °C, což umožňuje zpracovat vstupní organické materiály obsahující maximálně 15 % hmotn. neorganických složek, jako například biomasu a bio-odpady (čistírenské kaly, trus zvířat, masokostní moučka, odpady z bio-procesů), odpadní pryž, separovaný komunální odpad průmyslový odpad, toxický odpad nebo plastový odpad.
Díky tomu, že reaktory pece jsou obklopeny uzavřeným opláštěním, které odděluje topnice izolované od vnějšího prostředí izolačními deskami a od opláštění reaktorů vzduchovou vrstvou, teplo z termické pece zbytečně neuniká. Pec tvoří uzavřené těleso, v kterém se reaktory chladí pouze regulovaně chlazením ventilátoru na potřebnou teplotu. Toto konstrukční provedení umožňuje pružné a pozvolné dosažení změny teploty bez energetických ztrát a rovnoměrný a důkladný ohřev celého objemu materiálu.
Termickým rozkladem bez přístupu vzduchu a procesu hoření se z výchozího materiálu pomocí zařízení získají produkty, které jsou dále využitelné jako palivo pro získání tepelné, případně elektrické energie. Produktem termického procesu je termolýzní plyn (s minimálním obsahem spalitelných plynů 55 %), vznikající při kondenzaci pyrolýzních par v chladiči. Termolýzní plyn je využívaný dále pro pohon motorů kogeneračních jednotek pro výrobu tepla a elektrické energie. Dalším produktem je termolýzní olej, které je možné po odfiltrování pevných částic a případného odloučení vody použít jako kapalné palivo. Třetím produktem je termolytický koks, který je možné využít v domácnostech i v průmyslu jako tuhé palivo.
Termolýzní proces zpracování vstupního materiálu v zařízení podle vynálezu probíhá diskontinuálně tak, že se vstupní materiál automaticky nebo manuálně vsype vstupními otvory do reaktorů uvnitř termické pece, kde dochází k ohřevu a termickému rozkladu materiálu bez přístupu vzduchu. Termická pec a reaktory se vstupním materiálem jsou vyhřívány topnicemi, což jsou elektrické topné desky umístěné podél stran vnitřní části pece. Průběh teploty termolýzního procesu zpracování vstupního materiálu je přesně řízen v závislosti na čase a typu vstupního materiálu tak, aby bylo dosaženo co nejvyššího výtěžku plynu a tím elektrické energie z daného druhu vstupního materiálu. Každý materiál má svou charakteristickou teplotní křivku. Uvolněná horká směs (150 až 200 °C) termolýzních par samovolně odchází otvory v reaktorech, umístěnými v jejich horní třetině a je vyvedena do potrubí ponořeného do chladicí kapaliny v chladicí nádobě, kde dochází ke kondenzaci par a v separátoru se oddělí kapalná olejová složka od plynné. Každá jednotka obsahuje vlastní chladicí nádobu, kde spaliny vycházející z 2 až 8 reaktorů kondenzují v samostatných větvích, čímž se po oddělení kapalné složky získává dostatečně čistý, suchý plyn.
Plynná složka je dále vedena potrubím pro odvod plynu do plynojemu, dále do čisticí stanice plynů a plní se pomocí kompresoru do plynových lahví nebo je plyn přímo na místě použit pro
- 3 CZ 304986 B6 výrobu tepla a elektrické energie v kogenerační jednotce. Po skončení termolýzního procesu (1 cyklus = max. 180 min) se termická pec a reaktory ochladí na bezpečnou teplotu (100 až 120 °C) a výstupními otvory ve spodní části reaktorů je možné vysypat termolýzní koks (pevný zbytek).
V provedení podle vynálezu je pro zajištění kontinuity výroby plynu bez energetických ztrát třeba použít nejméně 2 jednotky sestávající z termické pece a chladicí nádoby. Zatímco v jedné peci probíhá termická rozklad vstupního materiálu, druhá termická pec se může chladit, čistit a znovu plnit. Termické pece mohou být v provozu případně současně. Zapojením dvou a více jednotek vzniknou různě velká zařízení pro výkon např. 200 kW až 1MW. Proces v termolýzním zařízení je navržen tak, aby během něj došlo k rozkladu veškerého materiálu a jeho maximálnímu energetickému využití v termolýzním procesu a získal se co největší objem čistého, suchého plynu bez obsahu dehtu, jako hlavního produktu, jehož veškerý objem se odvádí k dalšímu využití pro výrobu tepla a elektrické energie.
Zařízení podle vynálezu nezatěžuje životní prostředí. Celý proces je navržen jako plně automatizovaný. Je ovládán elektronickými, akustickými a vizuálními systémy poskytujícími ochranu před neočekávanými situacemi. Zařízení může být umístěno v budově i v otevřeném prostoru, bez nutnosti připojení na vodovod a kanalizaci. Zařízení má malé rozměry, je přemístitelné a nenáročné na obsluhu, kterou dostatečně zajistí dva vyškolení pracovníci.
Objasnění výkresů
Obr. 1: Vyobrazení základní jednotky zařízení sestávající z termické pece s reaktory, chlazenými ventilátorem, kde pec je spojená spojovacím potrubím s chladicí nádobou; pohled z boku a shora.
Obr. 2: Vyobrazení celkového provedení zařízení zahrnujícího zapojení dvou základních jednotek pece s chladicí nádobou, kde z každé chladicí nádoby vystupuje potrubí pro odvod plynu ústící do společného potrubí pro odvod plynu zjednotek napojené na nízkotlaký plynojem přecházející v čisticí stanici plynů, z které se plyn přes kompresor plní do plynových lahví k dalšímu použití; pohled z boku a shora.
Obr. 3: Vyobrazení termické pece z boku, shora a v řezu „H“, kde je vidět vnitřní provedení pece s reaktory, opláštěním, topnicemi a izolačními vrstvami.
Příklad uskutečnění vynálezu
Zařízení pro termický rozklad organického materiálu (odpadu) se dvěma základními termolýzními jednotkami.
Zařízení pro termický rozklad organického materiálu obsahuje dvě základní termolýzní jednotky (Obr. 1) sestávající z termické pece 14 na stojinách 30 spojené s chladicí nádobou 17 opatřenou chladičem 16. V každé peci 14 je umístěno celkem osm termických reaktorů 5 ve dvou řadách, kde každý reaktor 5 má na horním konci vstupní otvor I s poklopem ústící do vnějšího prostoru mimo termickou pec 14 a na spodním konci výstupní otvor 3 s poklopem ústícím do vnějšího prostoru mimo termickou pec 14. Reaktory 5 jsou ochlazovány ventilátorem Γ5 spojeným s termickou pecí 14 ochlazovací trubkou 4. Termické reaktory 5 jsou obklopeny uzavřeným opláštěním 25 ve tvaru hranolu, za jehož dvěma protilehlými stranami jsou umístěny keramické topnice 8 oddělené od opláštění 25 vzduchovou mezerou 26 a z druhé strany obklopené žáruvzdorným plechem 27 a dále izolačními deskami 28 umístěnými podél všech stran pece 14, přičemž pec 14 je ze všech bočních stran pokryta zvenku opláštěním 29. Topnice 8 (elektricky vyhřívané desky) zajišťují dostatečnou teplotu termické pece 14, termických reaktorů 5 a vstupního materiálu. Každý reaktor 5 je na jednom konci opatřen uzavíratelným vstupním otvorem I a na opačném konci uzavíratelným výstupním otvorem 3, přičemž oba otvory I, 3 vedou do vnějšíΛ ho prostoru pece J4 a každý z reaktorů 5 je opatřen ve vnějším prostoru pece JL4 v horní třetině otvorem 7 pro výstup spalin. Otvory 7 čtyř reaktorů v jedné řadě ústí do společné sběrné trubky 2 pro odvod spalin. Spaliny přecházejí ze sběrné trubky 2 spojovacím potrubím 10 do potrubí JJ v chladicí nádobě 17 o velikosti 4 m. Chladicí kapalina 9 v nádobě 17 cirkuluje pomocí cirkulační pumpy 6. Potrubí 11 v chladicí nádobě 17 je opatřeno separátorem 18 spojeným se separační nádrží 19 a olejovým čerpadlem 20. Potrubí JJ přechází z chladicí nádoby J7 v potrubí J2 pro odvod plynu. Celé potrubí od sběrné trubky 2 spalin ze čtyř reaktorů 5 po potrubí 12 pro odvod plynu tvoří samostatnou větev. Potrubí 11 v chladicí nádobě každé větve tvoří v chladicí nádobě 17 pod chladicí kapalinou 9 šest zákrut přes celou šířku nádoby J/7.
Potrubí 12 pro odvod plynu obou termolýzních jednotek se za chladicími nádobami 17 spojuje ve společné potrubí 13 pro odvod termolýzního plynu, ústí do nízkotlakého plynojemu 21, odtud do čisticí stanice plynů 22, z které se plyn přes kompresor 23 plní do plynových lahví 24 (obr. 2).
Odpadní pryž jako vstupní materiál rozdrcený na kousky velikosti 2 až 5 cm se manuálně nebo automaticky naplní plnicími otvory J do termických reaktorů 5 obou termických pecí 14 a reaktory 5 se uzavřou poklopy. Termické reaktory 5 jsou snadno plnitelné, aniž by se musely z pece vytahovat. Termická pec 14 se vyhřeje topnicemi 8 na teplotu 550 °C. Pyrolýzní páry vzniklé rozkladem odpadu přecházejí otvoiy 7 v reaktorech 5 do sběrné trubky 2 a odtud spojovacím potrubím JO do potrubí JJ ponořeného do chladicí kapaliny 9 v chladicí nádobě 17 opatřené chladičem 16. Chladicí kapalina 9 v chladicí nádobě 17 cirkuluje pomocí cirkulační pumpy 6. Zkondenzovaná kapalná olejová složka se z potrubí 11 odebírá pomocí separátoru 18 do separační nádrže 19 k dalšímu použití jako palivo. Termolýzní plyn dále proudí potrubím 12 pro odvod plynu z obou chladicích nádob do společného potrubí J3 pro odvod plynu napojeného na nízkotlaký plynojem 21, odtud do čisticí stanice 22, kde se plyn přečistí a pomocí kompresoru 23 se plyn plní do plynových lahví 24 k dalšímu použití pro výrobu tepla a elektrické energie. Po skončení termolýzního procesu (za 180 minut) se termická pec 14 s reaktory 5 ochladí pomocí ventilátoru 15, připojenému k termické peci J4 v její spodní části ochlazovací trubkou 4 ústící do vnitřního prostoru termické pece J4 mezi termické reaktory 5. Po ochlazení ventilátorem J5 na bezpečnou teplotu (100 °C až 120 °C) se otevřou víka výstupních otvorů 3 termických reaktorů 5, z kterých se vysype pevný zbytek materiálu v podobě termolýzního koksu, který se dále použije jako pevné palivo.
Zařízení může podle potřebného výkonu obsahovat více než dvě základní termolýzní jednotky. Jednotky mohou pracovat současně nebo střídavě, což zajišťuje kontinuitu provozu.
Průmyslová využitelnost
Zařízení podle vynálezu účinně využívá organický vstupní materiál jakéhokoli druhu jako zdroj obnovitelné energie. Termolýzním rozkladem vstupního materiálu obsahujícího maximálně 15 % hmotn. neorganické složky tak lze získat plynné, kapalné i tuhé palivo, přičemž se dosahuje maximálního výtěžku dostatečně čistého plynu pro využití pro výrobu tepelné a elektrické energie, výhodně v kogeneračních jednotkách. Použití více termolýzních jednotek zajišťuje kontinuitu provozu výroby elektrické energie a variabilita zařízení umožňuje dosažení různě vysokých výkonů. Konstrukce zařízení umožňuje provedení celého procesu bez energetických ztrát. Zařízení je snadno přemístitelné a automatizovaný proces je nenáročný na obsluhu.

Claims (5)

1. Zařízení pro termický rozklad organického materiálu, obsahujícího maximálně 15 % hmotn. neorganických složek s maximální vlhkostí 10 %, bez přístupu vzduchu pro výrobu plynu, zahrnující termickou pec (14) s komorou vyhřívanou topnicemi (8), přičemž ve vnitřním prostoru pece (14) jsou uloženy reaktory (5), kde pec (14) je spojená s chladicí nádobou (17) s potrubím opatřeným separátorem (18) a chladicí nádoba (17) je napojena na odvodní potrubí (12) pro odvod plynu, vyznačující se tím, že zařízení je sestaveno nejméně ze dvou jednotek, z nichž každá jednotka sestává z termické pece (14) spojené s potrubím s chladicí nádobou (17) opatřenou chladičem (16), přičemž pec (14) má ve svém vnitřním prostoru uložen nejméně jeden reaktor (5) obklopený uzavřeným opláštěním (25) ve tvaru hranolu, za jehož dvěma protilehlými stranami jsou místěny keramické topnice (8) oddělené od opláštění (25) vzduchovou mezerou (26) a z druhé strany obklopené žáruvzdorným plechem (27) a dále izolačními deskami (28), umístěnými podél všech stran pece (14), přičemž pec (14) je ze všech bočních stran pokryta zvenku opláštěním (29), kde každý reaktor (5) je na jednom konci opatřen uzavíratelným vstupním otvorem (1) a na opačném konci uzavíratelným výstupním otvorem (3), přičemž oba otvory (1,3) vedou do vnějšího prostoru pece (14) a každý z reaktorů (5) je opatřen ve vnějším prostoru pece (14) otvorem (7) pro výstup spalin ústícím do sběrné trubky (2) pro odvod spalin vedoucí přes spojovací potrubí (10) do potrubí (11) v chladicí nádobě (17), kde do jedné sběrné trubky (2) ústí otvory (7) dvou až osmi reaktorů (5) a tato sběrná trubka (2) společně se spojovacím potrubím (10) a potrubím (11) v chladicí nádobě (17) tvoří samostatnou větev s výstupem do potrubí (12) pro odvod plynu, přičemž potrubí (11) v chladicí nádobě každé větve tvoří pod chladicí kapalinou (9) nejméně čtyři zákruty přes celou šířku nádoby (17).
2. Zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že k termické peci (14) je ochlazovací trubkou (4) připojen ventilátor (15).
3. Zařízení podle nároků la 2, vyznačující se tím, že chladicí nádoba (17) je naplněna chladicí kapalinou (9) cirkulující v chladicí nádobě (17) pomocí cirkulační pumpy (6) a každá větev potrubí (11) v chladicí nádobě je spojena se separátorem (18) ústícím do separační nádrže (19) s olejovým čerpadlem (20).
4. Zařízení podle nároků laž3, vyznačující se tím, že chladicí nádoba (17) má šířku 4 m až 5,5 m.
5. Zařízení podle nároků laž4, vyznačující se tím, že potrubí (12) pro odvod plynu každé z jednotek vychází z chladicí nádoby (17) jednotky a dále ústí do společného potrubí (13) pro odvod plynu vedoucímu do nízkotlakého plynojemu (21) spojeného s čisticí stanicí plynů (22), která je napojena na kompresor (23), nebo potrubí (12) pro odvod plynu vychází z chladicí nádoby (17) jednotky a dále ústí do nízkotlakého plynojemu (21) spojeného s čisticí stanicí plynů (22), která je napojena na kompresor (23).
CZ2013-506A 2013-06-27 2013-06-27 Zařízení pro termický rozklad organického materiálu a výrobu plynu pro použití k výrobě tepla a elektrické energie CZ304986B6 (cs)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ2013-506A CZ304986B6 (cs) 2013-06-27 2013-06-27 Zařízení pro termický rozklad organického materiálu a výrobu plynu pro použití k výrobě tepla a elektrické energie
EP20140174636 EP2818257A1 (en) 2013-06-27 2014-06-27 Equipment for thermal decomposition of organic material and gas production used to generate heat and electricity

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ2013-506A CZ304986B6 (cs) 2013-06-27 2013-06-27 Zařízení pro termický rozklad organického materiálu a výrobu plynu pro použití k výrobě tepla a elektrické energie

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CZ2013506A3 CZ2013506A3 (cs) 2015-03-11
CZ304986B6 true CZ304986B6 (cs) 2015-03-11

Family

ID=51265466

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CZ2013-506A CZ304986B6 (cs) 2013-06-27 2013-06-27 Zařízení pro termický rozklad organického materiálu a výrobu plynu pro použití k výrobě tepla a elektrické energie

Country Status (2)

Country Link
EP (1) EP2818257A1 (cs)
CZ (1) CZ304986B6 (cs)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CZ308259B6 (cs) * 2019-04-11 2020-03-25 Jaroslav Kopic Zařízení pro termický rozklad a způsob provádění termického rozkladu
CN113175674B (zh) * 2021-04-01 2022-08-19 安徽中泰创展环境科技有限公司 一种生活垃圾热解炉及能量回收装置

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CZ19601U1 (cs) * 2009-03-05 2009-05-05 Ochvát@Juraj Zařízení pro regulaci teploty pyrolýzního plynu při zpracování odpadních hmot
US20090218209A1 (en) * 2003-08-04 2009-09-03 Gerard Poulleau Thermolysis of organic waste in a ball furnace
CZ21978U1 (cs) * 2010-09-17 2011-03-24 Zařízení na tepelné zpracování hmot s mobilním zásobníkem
CZ22609U1 (cs) * 2011-05-06 2011-08-22 Simul Trust A.S. Zařízení na tepelný rozklad materiálů, zejména biomasy
KR20130018497A (ko) * 2011-08-01 2013-02-25 정광훈 진공 무산소 열분해 폐기물 소각장치

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CS196011B1 (cs) 1977-09-07 1980-02-29 Jan Kotas Způsob stabilizace fenolických monomerů
DE10309530A1 (de) * 2003-03-04 2004-09-16 Fittkau, Wilfried, Dipl.-Ing. Industrieverfahren zum Pyrolysieren von kohlenwasserstoffhaltigen Produkten
US7998226B2 (en) * 2005-11-02 2011-08-16 Terry R. Galloway Appliance for converting household waste into energy
DE102007056903A1 (de) * 2006-11-22 2008-06-05 Maximilian Bauknecht Anlage zur Behandlung von Abfallstoffen
RU2408820C1 (ru) 2009-11-24 2011-01-10 Общество с ограниченной ответственностью "КарбЭко" Установка для мультифазового пиролиза органического сырья

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090218209A1 (en) * 2003-08-04 2009-09-03 Gerard Poulleau Thermolysis of organic waste in a ball furnace
CZ19601U1 (cs) * 2009-03-05 2009-05-05 Ochvát@Juraj Zařízení pro regulaci teploty pyrolýzního plynu při zpracování odpadních hmot
CZ21978U1 (cs) * 2010-09-17 2011-03-24 Zařízení na tepelné zpracování hmot s mobilním zásobníkem
CZ22609U1 (cs) * 2011-05-06 2011-08-22 Simul Trust A.S. Zařízení na tepelný rozklad materiálů, zejména biomasy
KR20130018497A (ko) * 2011-08-01 2013-02-25 정광훈 진공 무산소 열분해 폐기물 소각장치

Also Published As

Publication number Publication date
CZ2013506A3 (cs) 2015-03-11
EP2818257A1 (en) 2014-12-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2655993B1 (en) Modular plant for performing conversion processes of carbonaceous matrices
RU2392543C2 (ru) Способ и устройство переработки бытовых и промышленных органических отходов
GB2539447A (en) A gasification system
BRPI0607812A2 (pt) processo para o tratamento de resÍduo e aparelho para realizar o processo
CN107513389B (zh) 可腐垃圾处理的碳化装置
US7802528B2 (en) Pyrolysis apparatus
KR20120124425A (ko) 석탄 분해 장치
AU2013224512B2 (en) Sleeving cylinder-type coal matter pyrolysis device
WO2021208481A1 (zh) 一种基于自持阴燃的有机废弃物热解制油设备及方法
JP5176016B2 (ja) 過熱水蒸気連続再資源化処理装置
CN102071042A (zh) 智能化生物质及其废弃物连续快速微波裂解装置
CN112961695A (zh) 一种固体废弃物绝氧热解及高温熔融处理工艺及系统
CN105385465B (zh) 一种垃圾热解装置与方法
CN111878821A (zh) 一种有机废弃物焚烧热解系统及其热解方法
AU2012392294B2 (en) Apparatus and method for material treatment of raw materials
KR101453326B1 (ko) 초본계 바이오매스 자원을 이용하는 대용량 산업용 연속식 열분해 처리장치
CN218665673U (zh) 超导高效无害化污泥处理装置
CZ304986B6 (cs) Zařízení pro termický rozklad organického materiálu a výrobu plynu pro použití k výrobě tepla a elektrické energie
US7950339B2 (en) Pyrolysis apparatus with transverse oxygenation
ES2243132B1 (es) Proceso para el reciclado de caucho de neumatico en desuso, instalacion para llevarlo a cabo.
US11667525B2 (en) Petroleum sludge or other wastes recycle treatment system
CZ26301U1 (cs) Zařízení pro termický rozklad organického materiálu a výrobu plynu pro použití k výrobě tepla a elektrické energie
CN211445463U (zh) 高效污泥热解装置
US20250188374A1 (en) Pyrolysis reactor, pyrolysis system and methods of use thereof
US20250188373A1 (en) Pyrolysis reactor, pyrolysis system and methods of use thereof

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Patent lapsed due to non-payment of fee

Effective date: 20230627