CZ309971B6 - Způsob energetického a materiálového zhodnocení odpadního kalu pyrolýzou a zařízení k provádění tohoto způsobu - Google Patents
Způsob energetického a materiálového zhodnocení odpadního kalu pyrolýzou a zařízení k provádění tohoto způsobu Download PDFInfo
- Publication number
- CZ309971B6 CZ309971B6 CZ2022-394A CZ2022394A CZ309971B6 CZ 309971 B6 CZ309971 B6 CZ 309971B6 CZ 2022394 A CZ2022394 A CZ 2022394A CZ 309971 B6 CZ309971 B6 CZ 309971B6
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- pyrolysis
- energy
- waste sludge
- raw material
- reservoir
- Prior art date
Links
- 238000000197 pyrolysis Methods 0.000 title claims abstract description 166
- 239000002699 waste material Substances 0.000 title claims abstract description 86
- 239000010802 sludge Substances 0.000 title claims abstract description 70
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 47
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims abstract description 23
- 238000011084 recovery Methods 0.000 title claims abstract description 21
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims abstract description 87
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 34
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 29
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 20
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims abstract description 19
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims abstract description 11
- 239000002028 Biomass Substances 0.000 claims abstract description 10
- 239000003245 coal Substances 0.000 claims abstract description 8
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 15
- 239000003209 petroleum derivative Substances 0.000 claims description 7
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 4
- 238000001311 chemical methods and process Methods 0.000 claims description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 2
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 claims description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 19
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 8
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 5
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 5
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 239000003546 flue gas Substances 0.000 description 4
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000010920 waste tyre Substances 0.000 description 4
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000000571 coke Substances 0.000 description 3
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 3
- 239000002023 wood Substances 0.000 description 3
- 238000007385 chemical modification Methods 0.000 description 2
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 2
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 2
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 2
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 2
- 238000005469 granulation Methods 0.000 description 2
- 230000003179 granulation Effects 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 2
- 239000010801 sewage sludge Substances 0.000 description 2
- 238000007669 thermal treatment Methods 0.000 description 2
- -1 used tires Substances 0.000 description 2
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 description 1
- 241000700605 Viruses Species 0.000 description 1
- 239000012620 biological material Substances 0.000 description 1
- 231100000481 chemical toxicant Toxicity 0.000 description 1
- 238000005352 clarification Methods 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 238000003795 desorption Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 1
- 238000001033 granulometry Methods 0.000 description 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 1
- 239000000383 hazardous chemical Substances 0.000 description 1
- 229910001385 heavy metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 1
- 244000052769 pathogen Species 0.000 description 1
- 239000008188 pellet Substances 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 238000003672 processing method Methods 0.000 description 1
- 239000010865 sewage Substances 0.000 description 1
- 238000005979 thermal decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 238000001149 thermolysis Methods 0.000 description 1
- 239000003440 toxic substance Substances 0.000 description 1
- 238000004927 wastewater treatment sludge Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10B—DESTRUCTIVE DISTILLATION OF CARBONACEOUS MATERIALS FOR PRODUCTION OF GAS, COKE, TAR, OR SIMILAR MATERIALS
- C10B53/00—Destructive distillation, specially adapted for particular solid raw materials or solid raw materials in special form
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F11/00—Treatment of sludge; Devices therefor
- C02F11/10—Treatment of sludge; Devices therefor by pyrolysis
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10B—DESTRUCTIVE DISTILLATION OF CARBONACEOUS MATERIALS FOR PRODUCTION OF GAS, COKE, TAR, OR SIMILAR MATERIALS
- C10B47/00—Destructive distillation of solid carbonaceous materials with indirect heating, e.g. by external combustion
- C10B47/02—Destructive distillation of solid carbonaceous materials with indirect heating, e.g. by external combustion with stationary charge
- C10B47/06—Destructive distillation of solid carbonaceous materials with indirect heating, e.g. by external combustion with stationary charge in retorts
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10B—DESTRUCTIVE DISTILLATION OF CARBONACEOUS MATERIALS FOR PRODUCTION OF GAS, COKE, TAR, OR SIMILAR MATERIALS
- C10B53/00—Destructive distillation, specially adapted for particular solid raw materials or solid raw materials in special form
- C10B53/02—Destructive distillation, specially adapted for particular solid raw materials or solid raw materials in special form of cellulose-containing material
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10B—DESTRUCTIVE DISTILLATION OF CARBONACEOUS MATERIALS FOR PRODUCTION OF GAS, COKE, TAR, OR SIMILAR MATERIALS
- C10B57/00—Other carbonising or coking processes; Features of destructive distillation processes in general
- C10B57/08—Non-mechanical pretreatment of the charge, e.g. desulfurization
- C10B57/10—Drying
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2303/00—Specific treatment goals
- C02F2303/10—Energy recovery
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
- C10L2200/00—Components of fuel compositions
- C10L2200/04—Organic compounds
- C10L2200/0461—Fractions defined by their origin
- C10L2200/0469—Renewables or materials of biological origin
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
- C10L2290/00—Fuel preparation or upgrading, processes or apparatus therefore, comprising specific process steps or apparatus units
- C10L2290/02—Combustion or pyrolysis
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E50/00—Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
- Y02E50/30—Fuel from waste, e.g. synthetic alcohol or diesel
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
- Y02W10/00—Technologies for wastewater treatment
- Y02W10/40—Valorisation of by-products of wastewater, sewage or sludge processing
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Hydrology & Water Resources (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Treatment Of Sludge (AREA)
- Solid Fuels And Fuel-Associated Substances (AREA)
- Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)
Abstract
Řešení se týká způsobu energetického a materiálového zhodnocení odpadního kalu (1) a zařízení (8) k provádění tohoto způsobu, přičemž způsob zahrnuje přípravu (100) surovinové směsi (3) s obsahem odpadního kalu (1), pyrolýzu (101) surovinové směsi (3) a následné jímání (102) pyrolýzních produktů (4) z pyrolýzní jednotky (2). Příprava (101) surovinové směsi (3) zahrnuje krok úpravy (103) odpadního kalu (1), krok úpravy (104) první a druhé energetické suroviny (5) a následný krok smíchání (105) odpadního kalu (1) a první a druhé energetické suroviny (5), přičemž první energetickou surovinou (5) jsou zpracované ropné produkty a druhou energetickou surovinou (5) je biomasa nebo uhlí. Pyrolýzní produkty (4) jímané z pyrolýzní jednotky (2) zahrnující pyrolýzní kapalinu (6) a pyrolýzní plyn (7) jsou užívány jako palivo pro pyrolýzní jednotku (2).
Description
Způsob energetického a materiálového zhodnocení odpadního kalu pyrolýzou a zařízení k provádění tohoto způsobu
Oblast techniky
Vynález se týká způsobu energetického a materiálového zhodnocení odpadního kalu pyrolýzou, které řeší zpracování odpadního kalu termickou desorpcí v pyrolytickém zařízení a současně nakládání s pyrolýzními produkty, a zařízení k provádění tohoto způsobu.
Dosavadní stav techniky
Odpadní čistírenské kaly jsou koncentrované odpadní produkty z čističek odpadních vod, které obsahují až 90 % vody a zejména vysoké hodnoty toxických chemikálií, těžkých kovů a patogenů včetně virů, bakterií apod. V oblasti zpracování odpadů je nakládání s nimi velmi problematické, neboť jejich následné zpracování je limitováno mezními hodnotami těchto nebezpečných látek. Nejčastěji se proto využívá termické zpracování odpadních kalů, které dokáže část nebezpečných látek eliminovat a současně odpadní kaly energeticky využít.
Termické zpracování odpadních kalů se provádí běžným spalováním anebo termolýzou v pyrolýzních retortách, která spočívá v termickém rozkladu za vysokých teplot (až 900 °C) a bez přístupu vzduchu. Produkty pyrolýzy jsou pyrolýzní kapalina (pyrolýzní olej), pyrolýzní plyn a pevný zbytek (pyrolýzní polokoks). Vzhledem k malé výhřevnosti odpadního kalu a vysokému obsahu vlhkosti je odpadní kal před vstupem do retorty zpravidla upraven sušením a granulací a smíchán s vhodným palivem, např. s uhlím, energeticky nevyužitelným uhlím, zpracovanými ropnými produkty nebo biomasou.
V současném stavu techniky jsou známy metody pyrolýzy odpadního kalu společně s jinou odpadní látkou. V dokumentu CN 111269729 A je popsán způsob a zařízení pro pyrolytické zpracování odpadního kalu ve směsi s odpadními pneumatikami. Obě suroviny se nejprve vhodně upraví, následně smíchají, společně chemicky ošetří a pak vysuší. Podíl částic z odpadních pneumatik tvoří 5 až 15 % z celkové hmotnosti pevného podílu směsi a chemická modifikace směsi trvá několik dní. Energetická linka je uzpůsobena pouze pro použití odpadního kalu a pneumatik.
Dokument CN 211625265 U popisuje metodu a systém pro ko-pyrolýzu odpadního kalu a komunálního odpadu, avšak pyrolýza obou surovin probíhá separátně ve dvou pyrolýzních jednotkách a společný je pouze systém pro zpracování spalin. Jiný dokument CN 107325830 A také popisuje společnou pyrolýzu odpadního kalu s komunálním odpadem, avšak nijak nespecifikuje postup při jejich ko-pyrolýze ani zařízení k tomu uzpůsobené.
Výše uvedené metody i zařízení jsou uzpůsobeny k pyrolýze odpadního kalu s pouze jedním konkrétním typem jiné energetické suroviny a jejich nevýhodou je, že nevyužívají také škálu dalších odpadních produktů použitelných jako palivo (biomasa, použité pneumatiky, odpadní plasty, tříděný komunální odpad). Uvedené metody ko-pyrolýzy odpadních kalů nejsou variabilní dle aktuální dostupnosti jednotlivých energetických surovin, tj. např. při nedostatku odpadních pneumatik neumožňují provedení pyrolýzy s využitím odpadních plastů, jsou velmi energeticky náročné, a navíc plně nevyužívají energetický potenciál samotných pyrolýzních produktů.
Podstata vynálezu
Výše uvedené nedostatky do jisté míry odstraňuje způsob energetického a materiálového zhodnocení odpadního kalu pyrolýzou v pyrolýzní jednotce, který zahrnuje přípravu surovinové
- 1 CZ 309971 B6 směsi s obsahem odpadního kalu, pyrolýzu surovinové směsi a následné jímání pyrolýzních produktů z pyrolýzní jednotky, přičemž příprava surovinové směsi s obsahem odpadního kalu zahrnuje krok úpravy odpadního kalu, krok úpravy první a druhé energetické suroviny a následný krok smíchání odpadního kalu a první a druhé energetické suroviny, přičemž první energetickou surovinou jsou zpracované ropné produkty a druhou energetickou surovinou je biomasa nebo uhlí, a že pyrolýzní produkty jímané z pyrolýzní jednotky zahrnující pyrolýzní kapalinu a pyrolýzní plyn jsou užívány jako palivo pro pyrolýzní jednotku.
Výhodou kombinovaného využití odpadních kalů ve směsi s jinými energetickými surovinami je velká variabilita ve složení surovinové směsi určené k pyrolýze, přičemž pyrolytické zpracování takové surovinové směsi má za následek vyšší efektivitu pyrolýzy i kvalitu pyrolýzních produktů než při zpracování odpadního kalu samostatně. Výhodou tohoto způsobu je dále energetické využití pyrolýzních produktů pro ohřev pyrolytické jednotky, přičemž dochází ke snížení spotřeby vnější dodávané energie a dosažení lepší energetické bilance celého systému. Tento způsob zhodnocení odpadního kalu je variabilním a efektivním řešení zejména pro malé pyrolýzní jednotky.
Způsob energetického a materiálového zhodnocení odpadního kalu pyrolýzou výhodně zahrnuje použití pyrolýzní kapaliny a pyrolýzního plynu jako paliva pro pyrolýzní jednotku. Výhodou tohoto způsobu je spotřeba většiny energeticky využitelných pyrolýzních produktů přímo v místě jejich produkce, což přispívá k energetické soběstačnosti procesu a snižuje nároky na další skladování nebo zpracování pyrolýzních produktů.
Pro způsob energetického a materiálového zhodnocení odpadního kalu pyrolýzou je výhodně využívána energetická surovina ve formě zpracovaných ropných produktů nebo biomasy. Výhodou tohoto způsobu je možnost likvidace řady odpadních látek a současně jejich energetické využití, neboť mají větší výhřevnost než odpadní kal a plní funkci paliva.
Příprava surovinové směsi s obsahem odpadního kalu výhodně zahrnuje krok úpravy první a druhé energetické suroviny, přičemž první energetickou surovinou jsou zpracované ropné produkty a druhou energetickou surovinou je biomasa nebo uhlí, zejména energeticky nevyužitelné uhlí. Uvedený způsob zhodnocení odpadního kalu umožňuje kombinované využití více různých energetických surovin a zároveň optimalizaci vlastností surovinové směsi.
Krok úpravy odpadního kalu a krok úpravy energetické suroviny výhodně zahrnuje fyzikální nebo chemické procesy vedoucí k vysušení a zdrobňování suroviny. Uvedenými metodami zpracování surovin lze optimalizovat vlastnosti surovinové směsi a následnou kvalitu pyrolýzních produktů.
Zařízení k provádění způsobu energetického a materiálového zhodnocení odpadního kalu pyrolýzou zahrnuje pyrolýzní jednotku a zásobník pyrolýzních produktů, přičemž pyrolýzní jednotka zahrnuje retortu, dávkovací zařízení pro přívod surovinové směsi do retorty a ohřevný prvek uzpůsobený k ohřívání retorty, přičemž zařízení dále zahrnuje přípravnou linku pro úpravu odpadního kalu a úpravu první a druhé energetické suroviny, mísicí stanici, uzpůsobenou pro smíchání odpadního kalu a první a druhé energetické suroviny, a dále spojovací potrubí, přičemž přípravná linka odpadního kalu a první a druhé energetické suroviny i mísicí stanice jsou předřazeny dávkovacímu zařízení a spojovací potrubí spojuje zásobník pyrolýzních produktů s ohřevným prvkem pyrolýzní jednotky.
Zařazení přípravné linky, mísicí stanice a spojovacího potrubí k pyrolýzní jednotce umožňuje sestavení komplexního pyrolytického zařízení pro zpracování odpadního kalu ko-pyrolýzou s jednou nebo více vybranými energetickými surovinami a zároveň cirkulární systém s přímým využitím pyrolýzních produktů jako paliva pro ohřev retorty pyrolýzní jednotky.
- 2 CZ 309971 B6
Zásobník pyrolýzních produktů ve výhodném provedení zahrnuje zásobník pyrolýzní kapaliny a zásobník pyrolýzního plynu, přičemž spojovací potrubí spojuje zásobník pyrolýzní kapaliny s ohřevným prvkem pyrolýzní jednotky a zásobník pyrolýzního plynu s ohřevným prvkem pyrolýzní jednotky. Mezi retortou a zásobníkem pyrolýzních produktů zařízení dále zahrnuje chladič uzpůsobený pro chlazení pyrolýzních produktů, přičemž chladič je spojen se zásobníkem pyrolýzní kapaliny a se zásobníkem pyrolýzního plynu. Uvedené uspořádání s chladičem umožňuje kondenzační separaci jímaných pyrolýzních produktů na pyrolýzní kapalinu a pyrolýzní plyn, přičemž pyrolýzní kapalina, pyrolýzní plyn nebo oba tyto pyrolýzní produkty mohou být využity jednotlivě nebo společně.
Mísicí stanice ve výhodném provedení zahrnuje šnekový mísič. Šnekový mísič lze zařadit bezprostředně k přípravné lince surovin jako vertikální mísicí stanici, která je méně prostorově náročná.
Objasnění výkresů
Podstata vynálezu je dále objasněna na příkladech jeho uskutečnění, které jsou popsány s využitím připojených výkresů, kde na:
obr. 1 je znázorněno blokové schéma jednotlivých kroků způsobu energetického a materiálového zhodnocení odpadního kalu dle vynálezu; a obr. 2 je znázorněno schéma zařízení k provádění způsobu energetického a materiálového zhodnocení odpadního kalu pyrolýzou dle vynálezu.
Příklady uskutečnění vynálezu
Způsob energetického a materiálového zhodnocení odpadního kalu 1 pyrolýzou a zařízení 8 k provádění tohoto způsobu dle vynálezu bude dále objasněno na příkladech uskutečnění s odkazem na příslušné výkresy. Jedním příkladem uskutečnění je způsob zpracování odpadního kalu 1 současně s další odpadní energetickou surovinou 5, který je schematicky znázorněn na obr. 1, a s využitím zařízení 8 zobrazeného na obr. 2.
Způsob energetického a materiálového zhodnocení odpadního kalu 1 spočívá v optimalizaci složení surovinové směsi 3 vstupující do pyrolýzní jednotky 2, přičemž surovinová směs 3 zahrnuje odpadní kal 1 a alespoň jednu další energetickou surovinu 5. Energetickou surovinou 5 se rozumí jakákoli zpracovaná, výhodně pak druhotná nebo odpadní surovina využitelná jako palivo při ko-pyrolýze odpadního kalu 1. Jedná se o surovinu na bázi uhlovodíků ze zpracovaných ropných produktů, jako jsou např. odpadní pneumatiky, odpadní plasty, tříděný komunální odpad na bázi plastů apod., anebo na bázi biomasy, přičemž biomasou je myšlen jakýkoli typ energeticky využitelného biologického materiálu, tedy např. dřevní štěpka, dřevěné pelety a brikety, odpady z rostlinné výroby a další.
Krok přípravy 100 surovinové směsi zahrnuje krok úpravy 103 odpadního kalu a krok úpravy 104 energetické suroviny, které mohou probíhat v libovolném pořadí anebo nezávisle na sobě současně. Odpadní kal 1 i energetické suroviny 5 jsou v těchto krocích separátně upraveny procesy vedoucími zejména k vysušení a zdrobňování suroviny, přičemž zdrobňováním suroviny se rozumí úprava granulometrie surovin na menší velikost částic, např. drcením nebo mletím. Jiné procesy úpravy surovin mohou zahrnovat plastifikaci, chemickou modifikaci, granulaci a další. Po úpravě 103 odpadního kalu a úpravě 104 energetické suroviny následuje krok smíchání 105 odpadního kalu a energetické suroviny, kdy jsou upravený odpadní kal 1 a upravená energetická surovina 5 smíchány v homogenní surovinovou směs 3.
- 3 CZ 309971 B6
Homogenní surovinová směs 3 je následně zpracována pyrolýzou 101 surovinové směsi v pyrolýzní jednotce 2, přičemž surovinová směs 3 je dávkována na vstupním konci 19 retorty pyrolýzní jednotky. Pyrolýzní produkty 4 získané při jímání 102 pyrolýzních produktů z pyrolýzní jednotky 2 na výstupním konci 21 retorty zahrnují tři hlavní složky: pyrolýzní kapalinu 6 (pyrolýzní olej), pyrolýzní plyn 7 a pevný uhlíkatý zbytek 20 (pyrolýzní polokoks), přičemž pyrolýzní kapalina 6 a pyrolýzní plyn 7 jsou získávány ze spalin odtahovaných z retorty 10 a pevný uhlíkatý zbytek 20 je odváděn ventilem na výstupním konci 21 retorty.
Způsob energetického a materiálového zhodnocení odpadního kalu 1 zahrnuje použití 106 pyrolýzních produktů jímaných z pyrolýzní jednotky 2 ve vlastním procesu pyrolýzy 101 surovinové směsi. V prvním příkladném provedení jde o pyrolýzní kapalinu 6 i pyrolýzní plyn 7, přičemž tyto pyrolýzní produkty 4 jsou po vyčištění použity spolu se zemním plynem jako palivo pro ohřev retorty 10 pyrolýzní jednotky. Poměr zpracovávaných vstupních látek (odpadní kal 1, energetické suroviny 5) a pyrolýzních produktů 4 (pyrolýzní kapalina 6, pyrolýzní plyn 7) při procesu pyrolýzy je uzpůsoben k dosažení požadované energetické bilance pyrolýzy, přičemž cílem je kladná nebo alespoň vyrovnaná energetická bilance, která nevyžaduje dodatečný přísun energie pro provedení pyrolýzy. Záporná energetická bilance při pyrolýze je také možná, avšak spočívá pouze v likvidaci vstupních surovin a z hlediska výhodnosti a ekonomické návratnosti zařízení 8 je ztrátová.
V prvním příkladném provedení zahrnuje zařízení 8 pro provádění způsobu energetického a materiálového zhodnocení odpadního kalu 1 pyrolýzou celkem 4 celky: přípravnou linku 13 pro úpravu vstupních surovin spojenou s mísicí stanicí 14, pyrolýzní jednotku 2, energetickou koncovku pro zpracování pyrolýzních produktů 4 a materiálovou koncovku pro deponaci pevného zbytku 20 pyrolýzy (pyrolýzního polokoksu). Jednotlivé prvky zařízení 8, např. přípravná linka 13 a mísicí stanice 14, pyrolýzní retorta 10 s nepřímým ohřevem a chladič 18, nebo chladič 18 a zásobník 9 pro zachycení pyrolýzních produktů 4, jsou propojeny dopravními cestami, přičemž dopravními cestami se rozumí jakékoli kontinuální způsoby dopravy (potrubí, šnekové dopravníky, korečkové dopravníky apod.) anebo periodické způsoby dopravy (doprava kolovým vozidlem). Uspořádání prvků zařízení 8 je schematicky zobrazeno na obr. 2, přičemž dopravní cesty jsou znázorněny pouze schematicky příslušnými šipkami.
Přípravná linka 13 zahrnuje veškerá zařízení pro fyzikální a chemickou úpravu odpadního kalu 1 a energetické suroviny 5, které jsou separátně upraveny metodami uvedenými výše (tato zařízení nejsou znázorněna na obrázku). Přípravná linka 13 dále zahrnuje zásobníky 22 upravených surovin, tedy odpadního kalu 1 a energetické suroviny 5, přičemž v prvním příkladném provedení se jedná jednu energetickou surovinu 5 ve formě odpadního plastu. Zásobníky 22 zpracovaných surovin jsou spojeny se skříňovým podavačem a mísicí stanicí 14, která zahrnuje šnekový mísič. Na šnekový mísič navazuje dopravník a skladovací kontejner 24 pro deponaci surovinové směsi 3. Ze skladovacího kontejneru 24 je surovinová směs 3 dopravována do pyrolýzní jednotky 2 pomocí kolového vozidla.
Pyrolýzní jednotka 2 zahrnuje dávkovací zařízení 11, retortu 10 se šnekovým unašečem a dále ohřevný prvek 12 uzpůsobený k ohřívání retorty 10. Dávkovací zařízení 11 zahrnuje dávkovací zásobník a násypku, přičemž dávkovací zásobník a násypka jsou umístěny na vstupním konci 19 retorty a navzájem odděleny šoupátkovým uzávěrem, který je otevřen pouze při plnění násypky z dávkovacího zásobníku, přičemž násypka zahrnuje ventil uzpůsobený k provětrání obsahu násypky inertním plynem (N2) a odsávání vzduchu z násypky vývěvou připojenou k ventilu. Pyrolýzní jednotka 2 zahrnuje ohřevný prvek 12 ve formě čtyř kombinovaných hořáků a deflektory uzpůsobené k usměrnění tepla z hořáků kolem těla retorty 10. Palivem hořáků je zemní plyn, čistá pyrolýzní kapalina 6 a čistý pyrolýzní plyn 7. Na výstupním konci 21 retorta 10 zahrnuje přepadový otvor s kulovým ventilem pro odvod pevného zbytku 20 pyrolýzy.
Energetická koncovka zahrnuje potrubí pro odvod pyrolýzních produktů 4 ve formě spalin z retorty 10 do chladiče 18, přičemž chladič 18 je uzpůsoben pro chlazení spalin, a tedy separaci
- 4 CZ 309971 B6 pyrolýzních produktů 4 kondenzací na surovou pyrolýzní kapalinu 6 a surový pyrolýzní plyn 7. Surová pyrolýzní kapalina 6 je odvedena do mezizásobníku 25 pyrolýzní kapaliny, filtračního zařízení (kalolisu) (není zobrazeno na schématu) a následně jako čistá pyrolýzní kapalina 6 do zásobníku 16 pyrolýzní kapaliny. Zásobník 16 pyrolýzní kapaliny je dále spojovacím potrubím 15 propojen se směšovací řadou kombinovaných hořáků retorty 10, přičemž pyrolýzní kapalina 6 je čerpána zubovým čerpadlem. Pro případ náhlého uzavření hořákového ventilu zahrnuje spojovací potrubí 15 bypass (není zobrazeno na schématu), kterým může být čistá pyrolýzní kapalina 6 vrácena zpět do zásobníku 16 pyrolýzní kapaliny. Pyrolýzní plyn 7 je z chladiče 18 odtahován do čisticí jednotky 26 a následně jako čistý pyrolýzní plyn 7 do zásobníku 17 pyrolýzního plynu, přičemž zásobník 17 pyrolýzního plynu je stejně jako zásobník 16 pyrolýzní kapaliny propojen spojovacím potrubím 15 se směšovací řadou kombinovaného hořáku.
Materiálová koncovka zařízení zahrnuje u výstupního konce 21 z retorty 10 vynášecí systém 23 pevného zbytku zahrnující šnekový dopravník chlazený vodou ústící do uzavřeného kontejneru, přičemž uzavřený kontejner zahrnuje vývod do šnekového dopravníku a otevřeného kontejneru. Otevřený kontejner je přepravitelný k místu zpracování pevného zbytku 20, které se nachází mimo celé zařízení 8.
V jiném provedení způsobu energetického a materiálového zhodnocení odpadního kalu 1 v uvedeném zařízení 8 je možné využít více typů energetických surovin 5, např. 2 různé energetické suroviny 5, přičemž ve výhodném provedení je první energetická surovina 5 na bázi zpracovaných ropných produktů a druhá energetická surovina 5 na bázi biomasy (např. zpracované dřevní hmoty), případně energeticky nevyužitelného uhlí. Přípravná linka 13 v tomto provedení zahrnuje příslušný počet zásobníků 22 upravených surovin, přičemž k přípravě surovinové směsi 3 v mísicí stanici 14 může být použit odpadní kal 1 a kombinace zvolených energetických surovin 5, anebo pouze jedna z dvojice energetických surovin 5, která je právě dostupná.
V alternativním provedení zařízení 8 dle vynálezu může být spojovacím potrubím 15 spojen ohřevný prvek 12 a pouze zásobník 16 pyrolýzní kapaliny nebo pouze zásobník 17 pyrolýzního plynu, případně obecně zásobník 9 pyrolýzních produktů zahrnující surovou směs pyrolýzních produktů 4.
Průmyslová využitelnost
Výše popsaný způsob energetického a materiálového zhodnocení odpadního kalu pyrolýzou a zařízení k provádění tohoto způsobu je možné využít i pro ko-pyrolytické zpracování jiných surovin či směsí surovin.
Claims (5)
- PATENTOVÉ NÁROKY1. Způsob energetického a materiálového zhodnocení odpadního kalu (1) pyrolýzou v pyrolýzní jednotce (2), zahrnující přípravu (100) surovinové směsi (3) s obsahem odpadního kalu (1), pyrolýzu (101) surovinové směsi (3) a následné jímání (102) pyrolýzních produktů (4) z pyrolýzní jednotky (2), vyznačující se tím, že příprava (100) surovinové směsi (3) s obsahem odpadního kalu (1) zahrnuje krok úpravy (103) odpadního kalu (1), krok úpravy (104) první a druhé energetické suroviny (5) a následný krok smíchání (105) odpadního kalu (1) a první a druhé energetické suroviny (5), přičemž první energetickou surovinou (5) jsou zpracované ropné produkty a druhou energetickou surovinou (5) je biomasa nebo uhlí, a že pyrolýzní produkty (4) jímané z pyrolýzní jednotky (2), zahrnující pyrolýzní kapalinu (6) a pyrolýzní plyn (7), jsou použité jako palivo pro pyrolýzní jednotku (2).
- 2. Způsob energetického a materiálového zhodnocení odpadního kalu (1) pyrolýzou podle nároku 1, vyznačující se tím, že krok úpravy (103) odpadního kalu (1) a krok úpravy (104) energetické suroviny (5) zahrnuje fyzikální nebo chemické procesy vedoucí k jejich vysušení a zdrobňování.
- 3. Zařízení (8) k provádění způsobu energetického a materiálového zhodnocení odpadního kalu (1) pyrolýzou podle nároků 1 nebo 2, zahrnující pyrolýzní jednotku (2) a zásobník (9) pyrolýzních produktů, přičemž pyrolýzní jednotka (2) zahrnuje retortu (10), dávkovací zařízení (11) pro přívod surovinové směsi (3) do retorty (10) a ohřevný prvek (12) uzpůsobený k ohřívání retorty (10), vyznačující se tím, že dále zahrnuje přípravnou linku (13) pro úpravu odpadního kalu (1) a úpravu první a druhé energetické suroviny (5), mísicí stanici (14), uzpůsobenou pro smíchání odpadního kalu (1) a první a druhé energetické suroviny (5), a dále spojovací potrubí (15), přičemž přípravná linka (13) odpadního kalu (1) a první a druhé energetické suroviny (5) a mísicí stanice (14) jsou předřazeny dávkovacímu zařízení (11), a spojovací potrubí (15) spojuje zásobník (9) pyrolýzních produktů s ohřevným prvkem (12) pyrolýzní jednotky.
- 4. Zařízení (8) k provádění způsobu energetického a materiálového zhodnocení odpadního kalu (1) pyrolýzou podle nároku 3, vyznačující se tím, že zásobník (9) pyrolýzních produktů zahrnuje zásobník (16) pyrolýzní kapaliny a zásobník (17) pyrolýzního plynu, přičemž spojovací potrubí (15) spojuje zásobník (16) pyrolýzní kapaliny s ohřevným prvkem (12) pyrolýzní jednotky a zásobník (17) pyrolýzního plynu s ohřevným prvkem (12) pyrolýzní jednotky, a že zařízení (8) mezi retortou (10) a zásobníkem (9) pyrolýzních produktů zahrnuje chladič (18) uzpůsobený pro chlazení pyrolýzních produktů (4), přičemž chladič (18) je spojen se zásobníkem (16) pyrolýzní kapaliny a zásobníkem (17) pyrolýzního plynu.
- 5. Zařízení (8) k provádění způsobu energetického a materiálového zhodnocení odpadního kalu (1) pyrolýzou podle nároků 3 až 4, vyznačující se tím, že mísicí stanice (14) zahrnuje šnekový mísič.
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2022-394A CZ309971B6 (cs) | 2022-09-19 | 2022-09-19 | Způsob energetického a materiálového zhodnocení odpadního kalu pyrolýzou a zařízení k provádění tohoto způsobu |
| SK50009-2023A SK500092023A3 (sk) | 2022-09-19 | 2023-02-01 | Spôsob energetického a materiálového zhodnotenia odpadového kalu pyrolýzou a zariadenie na uskutočňovanie tohto spôsobu |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2022-394A CZ309971B6 (cs) | 2022-09-19 | 2022-09-19 | Způsob energetického a materiálového zhodnocení odpadního kalu pyrolýzou a zařízení k provádění tohoto způsobu |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ2022394A3 CZ2022394A3 (cs) | 2024-03-13 |
| CZ309971B6 true CZ309971B6 (cs) | 2024-03-13 |
Family
ID=90139544
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ2022-394A CZ309971B6 (cs) | 2022-09-19 | 2022-09-19 | Způsob energetického a materiálového zhodnocení odpadního kalu pyrolýzou a zařízení k provádění tohoto způsobu |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| CZ (1) | CZ309971B6 (cs) |
| SK (1) | SK500092023A3 (cs) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3123767A1 (de) * | 1980-07-11 | 1982-02-11 | Deutsche Kommunal-Anlagen Miete GmbH, 8000 München | Verfahren zur hygienisierung von carbonatationsschlaemmen |
| US4384923A (en) * | 1980-07-03 | 1983-05-24 | Deutsche Kommunal-Anlagen Miete Gmbh | Process for the hygienization of carbonation sludges |
| US20180124763A1 (en) * | 2015-04-15 | 2018-05-03 | Lg Electronics Inc. | Method for generating a mac control element in a carrier aggregation system and a device therefor |
| CN111269729A (zh) * | 2020-02-24 | 2020-06-12 | 徐州工程学院 | 一种利用污泥和废轮胎共热解制备生物炭的方法及系统 |
| CN112592726A (zh) * | 2020-12-25 | 2021-04-02 | 喻万钧 | 用于污泥和废轮胎的协同处理系统和方法 |
-
2022
- 2022-09-19 CZ CZ2022-394A patent/CZ309971B6/cs unknown
-
2023
- 2023-02-01 SK SK50009-2023A patent/SK500092023A3/sk unknown
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4384923A (en) * | 1980-07-03 | 1983-05-24 | Deutsche Kommunal-Anlagen Miete Gmbh | Process for the hygienization of carbonation sludges |
| DE3123767A1 (de) * | 1980-07-11 | 1982-02-11 | Deutsche Kommunal-Anlagen Miete GmbH, 8000 München | Verfahren zur hygienisierung von carbonatationsschlaemmen |
| US20180124763A1 (en) * | 2015-04-15 | 2018-05-03 | Lg Electronics Inc. | Method for generating a mac control element in a carrier aggregation system and a device therefor |
| CN111269729A (zh) * | 2020-02-24 | 2020-06-12 | 徐州工程学院 | 一种利用污泥和废轮胎共热解制备生物炭的方法及系统 |
| CN112592726A (zh) * | 2020-12-25 | 2021-04-02 | 喻万钧 | 用于污泥和废轮胎的协同处理系统和方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| LIU XIAOJI, CHANG FENGMIN, WANG CUIPING, JIN ZHENGYU, WU JING, ZUO JIANE, WANG KAIJUN: "Pyrolysis and subsequent direct combustion of pyrolytic gases for sewage sludge treatment in China", APPLIED THERMAL ENGINEERING, vol. 128, 5 January 2018 (2018-01-05), pages 464 až 470, ISSN: 1873-5606 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| SK500092023A3 (sk) | 2024-04-10 |
| CZ2022394A3 (cs) | 2024-03-13 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CA2502638C (en) | Methods and systems for converting waste into energy | |
| US4252901A (en) | System and process for anaerobic digestion | |
| US20190002323A1 (en) | Two stage pyrolysis of organic waste | |
| US7985345B2 (en) | Methods and systems for converting waste into complex hydrocarbons | |
| EP2650347B1 (de) | Kombi-Mischgasanlage mit Gasreinigung | |
| CN109761653A (zh) | 一种生活垃圾及餐厨垃圾生物发酵制肥方法 | |
| CN105219417A (zh) | 生物质热解系统和对生物质进行热解的方法 | |
| CN108977251A (zh) | 一种利用生活垃圾制备生物质可燃炭的系统及方法 | |
| CN207659289U (zh) | 一种连续式污泥热解析碳化反应装置 | |
| KR101238876B1 (ko) | 음식물 쓰레기의 악취 제거와 연속 건조방법 및 장치 | |
| KR20150056429A (ko) | 용매 추출을 이용한 슬러지와 폐수를 포함하는 하수의 처리방법 | |
| CZ309971B6 (cs) | Způsob energetického a materiálového zhodnocení odpadního kalu pyrolýzou a zařízení k provádění tohoto způsobu | |
| RU127380U1 (ru) | Установка совместной термохимической переработки нефтяных шламов или кислых гудронов и твердого природного топлива | |
| EP3029372A1 (en) | Plant and process for recovering energy from organic matrix waste material | |
| CN109132598A (zh) | 一种延迟焦化用的石油焦密闭输送脱水循环处理方法 | |
| WO2018186806A1 (en) | An organic waste treatment system | |
| CN211141951U (zh) | 一种垃圾无氧碳化系统 | |
| RU75654U1 (ru) | Комплекс для переработки биомассы | |
| CN209009685U (zh) | 一种延迟焦化用的石油焦密闭输送脱水循环处理装置 | |
| CN210595743U (zh) | 一种石油化工污泥处理系统 | |
| CN211713015U (zh) | 一种焦油渣分离处理系统装置 | |
| CN211226875U (zh) | 一种含油污泥热洗处理系统 | |
| CN206502731U (zh) | 一种污泥催化裂解综合利用系统 | |
| EP2818257A1 (en) | Equipment for thermal decomposition of organic material and gas production used to generate heat and electricity | |
| CN205341486U (zh) | 一种土壤污染热修复装置 |