HRPK20160331B3 - Postupak proizvodnje goriva za energetiku i uređaj za proizvodnju goriva - Google Patents

Abstract

Tlačne posude (1) koje sadrže zasip predgrijavaju se pri tlaku od 2 do 5 kPa tekućim sredstvom za prijenos topline (8) na najviše 120° C, a dogrijavaju se na drugom mjestu na najviše 550° C, tlačne posude (1) dodaju se kontinuirano i/ili se zamjenjuju, a nastali plinovi kontinuirano se odvode, rashlađuju na najviše 60° C, a odvojeni masni kondenzat, preostali plinovi i čvrsti ostaci nakon obrađivanja izgaraju u kogeneracijskoj jedinici (20). Uređaj obuhvaća jedinicu za predgrijavanje (2) i jedinicu za dogrijavanje (3) sa međusobno povezanim tekućim sredstvom za prijenos topline (8), sa ležajem (9) koji sadrži tlačne posude (1) snabdjevene ispustom (5) u cijev za plin (7). Na cijevi za plin (7) poželjno su spojeni hladnjak (17), te plinski spemnik/ci (19). Cijev za kondenzat (16) i cijevi za plin (7) prazne se u kogeneracijsku jedinicu (20), a eventualno sadržan izmjenjivač topline (15) priključen je na tekuće sredstvo za prijenos topline (8).

Description

Područje tehnike

Izum se odnosi na način obrade ugljikovih materijala s ciljem proizvodnje goriva namijenjenih za upotrebu u energetici pri čemu je također konstruiran uređaj za proizvodnju ovih goriva na temelju izuma.

Stanje tehnike

U energetici se kao goriva koriste ugljikovi materijali u plinovitom, tekućem i čvrstom stanju. Osim dobro poznatih konvencionalnih industrijskih goriva kao što su koks, nafta, rasvjetni plin i ostalo, koja se proizvode na klasičan način, goriva koja se upotrebljavaju u energetici se također dobivaju iz različitih prirodnih proizvoda, industrijskih otpada, razvrstanog otpada iz kućanstava, mulja iz uređaja za pročišćavanje otpadnih voda i drugog. Moderne znanosti i tehnologije se sve više bave problematikom ekološkog zbrinjavanja nepoželjnih ili otpadnih materijala i korisnom uporabom izvora ugljika, sadržanih u njima.

Uobičajeni način obrade ugljikovih materija je termoliza, odnosno termička razgradnja bez izgaranja. Obrađeni materijal premiješta se u zatvoreni zagrijani prostor, na primjer u komoru peći, gdje se izlaže djelovanju visokih temperatura koje uzrokuju njegov raspad, pri čemu se nastali plinovi ispuštaju izvan zagrijanog prostora. Radi se o klasičnoj pirolizi i drugim metodama. Plinovi koji se ispuštaju iz zagrijanog prostora se odvode kroz izmjenjivače topline, ili hladnjake, gdje podliježu hlađenju, uslijed čega dolazi do razdvajanja vode i masnog kondenzata. Masni kondenzat se skuplja i dalje obrađuje, ovisno o postupku koji se koristi i prikupljenih frakcija je izravno upotrebljiv, ili poslije sljedećeg obrađivanja, osobito kao mazivo i / ili gorivo. Plinovito sredstvo koje je preostalo nakon odvajanja kondenzata prenosi se na uređaje koji se koriste za pročišćavanje i koncentriranje iskoristivih plinova i / ili se upotrebljava kao gorivo. Preostalo plinovito sredstvo koje sadrži samo neobnovljive otpadne proizvode i eventualno čestice prašine ispušta se preko filtera u ispuh, odnosno u dimnjak, ili kod nekih metoda i uređaja se vraća ponovo u zagrijane prostore. Početni materijal na bazi organskih ostataka, prirodnih proizvoda, mulja, gume i sličnog smješta se u zagrijani prostor posude, kontejnera, na limu, odnosno nekom drugom mediju, ili se eventualno dovodi na rešetke smještene u komori peći ili u nekoj drugoj toplinskoj komori. Prednost je materijal u obliku koji omogućava dobar pristup topline, to jest, u kašastom obliku, ili čestica dobivenih mljevenjem. Plinovi nastali tijekom zagrijavanja materijala mijenjaju s povećanjem topline materijala svoj sastav. Postupno se oslobađa i to najprije amonijak i ostale hlapljive tvari, voda, inertni plinovi, itd. Poznato je da se, na temelju različitog sastava početnog materijala i tlačnih uvjeta, na različitim temperaturama oslobađaju plinovi sa visokim udjelom ugljikovodika, koji se mogu iskoristiti u energetici. Princip tijeka termičke razgradnje ovih masa i frakcija nastalih termičkom razgradnjom na temelju konkretnih temperatura i tlaka termolize je poznat. Problem predstavlja postizanje ekonomičnosti ovih procesa termičke razgradnje, to jest režima zagrijavanja materijala, količina sirovina (materijala), vrijeme zagrijavanja materijala i drugo. To je povezano i sa nedostatkom optimalnog uređaja. Grijane komore obično ne rade kontinuirano, potrebno je svaku količinu sirovine prije otvaranja rashladiti. Obično se najprije isključi grijanje zagrijavanog prostora, toplina djeluje još neko vrijeme, te se potom prostor hladi bilo prirodno, ili umjetno. Poslije ekonomičnog iskorištavanja upotrebljivog plinovitog sredstva iz obrađenog materijala i tijekom hlađenja, iz materijala još uvijek mogu izlaziti plinovi i zbog toga se tijekom tog perioda odvode plinovi, a nakon toga kada je prostor dovoljno rashlađen na sigurnu temperaturu za otvaranje se eventualno još uvijek prisutni plinovi i / ili lebdeće čestice prašine usisavaju. Od izvorne količine materijala poslije termičkog procesa u radnom prostoru obično ostaje samo čvrsti ostatak u formi ugljeniranih čestica, ili ugljeniranog kostura razgrađenog na kašasti oblik od ugljeniranih čestica, čija je dominantna komponenta ugljik.

Gore navedeni postupak je uz odgovarajući uređaj opisan u patentnoj prijavi CZ PV 2010-586. Gumeni otpad se smješta u zabrtvljenu komoru, koja je snabdjevena elementom za zagrijavanje, elementom za hlađenje i kondenzacijskim sustavom koji sadrži kondenzator. Ubacivanje gumenog otpada je u količini 0,1 do 0,9 obujma zagrijavane komore. Poslije toga komora se zatvori i bez posebnih podešavanja tlačnih uvjeta temperatura u komori postepeno se povećava na 350 do 4000 C. Dimni plin koji nastaje se ispušta u hladnjak, gdje se djelomično kondenzira, a kondenzat se skuplja u posebnom spremniku. Rashlađeni ostaci plinovitog sredstva ispuštaju se natrag u komoru. Poslije minimalno 40 minuta, ali ne prije toga dok se masa ubačenog gumenog otpada ne smanji za više od 15%, prostor komore rashladi se na temperaturu ispod 2000 C. Nakon toga komora se otvara i uklanja se čvrsti ostatak koji čini koks sa ostacima čeličnog pojasa iz pneumatika. Poslije uklanjanja metalnih ostataka ovaj koks može biti korišten primjerice za grijanje. Uređaj za realizaciju postupka sastoji se od komore opremljene najmanje jednim elementom za grijanje i elementom za hlađenje, pri čemu ova komora ima priključen kondenzacijski sustav, čiji ulaz i izlaz je u komori. Element za zagrijavanje sastoji se od električne spirale za grijanje, koja je, s obzirom na potrebu da se eliminira zapaljenje obrađivanog materijala, smještena u zaštitnom kućištu, a ova jedinica je smještena unutar grijane komore. Ovakvih elemenata za zagrijavanje, na temelju CZ PV 2010-586 unutar grijane komore, je primjerice četiri. Sa vanjske strane je komora obložena izolacijskim slojem. Kao element za hlađenje je u navedenom dokumentu u prvom primjeru opisan cjevasti sustav od rebrastih cijevi smještenih u zagrijavanoj komori, a u drugom slučaju pregradni zid smješten je barem na dvije strane komore. Između pregradnog zida i zida komore je zračni procjep, koji se hladi protokom zraka.

Kondenzacijski sustav opremljen je ventilatorom za osiguravanje cirkulacije plinovitog sredstva iz komore u sustav i natrag u komoru, a osim toga opremljen je spremnikom za sakupljanje kondenzata. U dokumentu CZ PV 2010-586 je opisan postupak obrađivanja starih pneumatika. U komoru se smještaju stari pneumatici u količini do 60% obujma komore poslije čega se komora zatvara. Pomoću elemenata za zagrijavanje se bez posebnih podešavanja tlaka postepeno povećava temperatura u komori na 3800 C. Plinovi koji nastaju ispuštaju se u kondenzacijski sustav u kome cirkuliraju pomoću ventilatora i u kome nastaje i sakuplja se kondenzat. Poslije 40 minuta ovako provedene termičke razgradnje dovođenjem rashladnog sredstva u element za hlađenje, prostor komore počinje se rashlađivati. Poslije rashlađivanja na 1200 C komora se otvara i uklanja se ugljenirani ostatak materijala.

Nedostatak navedenog postupka i uređaja je taj što se plinovi nastali tijekom termolize obrađuju isključivo kondenzacijom. Ne koristi se niti jedan od gorivih plinova. Otpadni produkti koji se nalaze u komori mogu nakon otvaranja komore dospjeti u okoliš. Ovaj postupak i njegov toplinski režim ne omogućavaju dovoljnu razgradnju mnogih sirovina. Ponovno zagrijavanje i rashlađivanje komore prilikom svakog ubacivanja materijala vrlo je neekonomično i rezultira velikim energetskim gubicima.

Gore navedene nedostatke navedenih postupaka i uređaja pokušava rješiti dokument CZ U 21978. Grijana komora opremljena je zamjenjivim mobilnim spremnikom pomoću kojega se termički materijal namjenjen za termičku razgradnju ubacuje u grijanu komoru te se nakon termičkog obrađivanja uklanja iz komore. Mobilni spremnik ima oblik mobilno zabrtvljenog tijela sa poklopcem, koji je snabdjeven odvojivim ulazom i izlazom za plinove dobivene termolizom. Ovaj ulaz i izlaz su spojeni na kondenzacijski sustav. Ubačeni materijal je kućištem nepropusno odjeljeno od prostora grijane komore. Postupak obrade materijala se od prethodnog postupka razlikuje u tome što se ubacivanje materijala može realizirati ubacivanjem u vrelu komoru, a spremnik sa čvrstim ostacima nakon termičkog razlaganja ubačenog materijala moguće je ukloniti iz komore van dok su još vrući i ostaviti da se hlade izvan nje na odgovarajućem mjestu, čime se bitno skraćuje vrijeme obrade tijekom više uzastopnih ubacivanja, a također se štedi i velika količina energije, jer nije potrebno prekidanje rada i potpuno rashlađivanje grijane komore. U ovom dokumentu opisani uređaj i postupak već predviđa mogućnost isključivanja kondezacijskog sustava i odvođenje korisne frakcije plinova za daljnju upotrebu i eventualno obrađivanje. Nedostatak je nesavršen toplinski i tlačni režim razgradnje, jer nije moguće postaviti optimalnu krivulju temperature zagrijavanja. Ubacivanje materijala u previše zagrijanu komoru može prouzrokovati nepoželjno brz nastanak plinova što uzrokuje povećanje tlaka u sustavu i eventualnu eksploziju, a također može doći i do pojave izgorijele ljuske na površini materijala, koja onemogućava ispuštanje nastalih plinova. Nasuprot tome grijana komora se uz novo ubačeni mobilni spremnik naglo rashlađuje, te je termička razgradnja nedovoljna. Uz svako dodavanje, ili uklanjanje mobilnog spremnika u / iz grijane komore dolazi do naglog kolebanja temperature i narušavanja toplinskog procesa.

Niti ovaj uređaj ne omogućava kontinuirani proces. Uređaj nije sposoban stvarati upotrebljive plinove u stabilnoj količini i stabilnom sastavu. Osim toga, zbog navedenih razloga ne dolazi u obzir mogućnost priključenja uređaja na temelju CZ PV 2010-586 niti uređaja na temelju CZ U 21978 na kogeneracijsku jedinicu.

Dokument CZ U 21515 opisuje drugi uređaj. U odnosu na prethodni uređaj razlika je samo u tome što se plinske cijevi za ispuštanje dobivenih plinova ne prazne natrag u grijanu komoru. Iza grijane komore spojen je hladnjak sa cisternom za kondenzat i odvodom ostataka dimnog plina izvan uređaja. Upotrijebljeni mobilni kontejner koristi se samo u odvodu plinova, a nikako u dovodu. I u tom slučaju grijana se komora uređaja sastoji od bezplamenske peći koja radi u uvjetima normalnog atmosferskog tlaka, a na koji način također radi i mobilni kontejner. Uređaj radi slično i ima slične nedostatke kao i prethodni s razlikom što se se preostalo plinovito sredstvo odvodi van. Uređaj radi isključivo u zasipnom režimu, te nije osigurana dovoljna količina proizvoda u plinovitom i tekućem stanju za proizvodnju električne energije i topline. Daljnji nedostatak predstavlja problem sa čistoćom i stabilnošću izravno proizvedenog plina kada se plinovite frakcije tijekom procesa termičke razgradnje zasipa postupno oslobađaju u različitom materijalnom sastavu na temelju rastuće temperature, te proizvedeni plin tijekom vremena ima promjenjiv sastav. Za upotrebu u energetskoj jedinici potrebno je koristiti plin definiranog materijalnog sastava konstantnog u okviru određenih granica, te ovaj uređaj ne omogućava upotrebu plinovitih proizvoda u energetskoj jedinici kao gorivo. S obzirom na promjene temperature u ispušnom plinskom kanalu njegovi zidovi često se prekrivaju masnim materijama iz kojih se kasnije ove materije djelomično oslobađaju natrag u plin, čime ga zagađuju. Također i tekući proizvod se tijekom procesa termičke razgradnje zasipa mijenja, kako kvantitativno, tako i kvalitativno, te ni proizvedeni masni kondenzat nije moguće tijekom proizvodnje upotrijebiti kao gorivo za kogeneracijsku jedinicu, ili drugi uređaj za izgaranje.

Moderna znanost poznaje također i brze pirolize, primjerice postupak i uređaj koji je opisan u CZ pat. 280 465 (s pravom prvenstva iz CA 90/2009021). Početna sirovina se brzinom svjetlosti 1.000 do 1.000.0000C/s zagrijava na temperaturu od 350 do 8000 C, slijedi kratko kontrolirano vrijeme zadržavanja, obično 30 ms do 2 s, poslije čega slijedi naglo hlađenje proizvoda. Tipično, proizvod je ohlađen naglo ispod 3500 C za 0,5 s. Nedostatak ovog postupka je potreba za skupim reaktorima, koji su financijski i prostorno zahtjevni. Konfiguracija ovih reaktora u osnovi je različita od rješenog uređaja te stoga ovdje neće biti opisana.

Izlaganje biti izuma

Gore navedeni nedostaci eliminirani su izumom. Rješen je kako novi postupak proizvodnje goriva za energetiku, prilikom kojega se obrađuje ugljični materijal pomoću termičke razgradnje i bez prisustva plamena, tako i uređaj za izvedbu predloženog postupka.

Predloženi novi postupak proizvodnje bavi se tipom obrađivanja materijala pri čemu se zasip materijala smješta u šupljinu unutar mobilnog spremnika koji se u prikladno zagrijanom prostoru zagrijava i barem u nekoj fazi termičke razgradnje zasipa priključuje na mobilni spremnik ispust s odvodnom cjevi za odvođenje plinova nastalih termičkom razgradnjom, ispušteni plinovi iz zasipa odvode se na daljnju obradu, primjerice za tekuće i plinovito gorivo, te u mobilnom spremniku na kraju od zasipa ostaje ostatak u čvrstom stanju, na primjer ugljenirane čestice upotrebljive kao gorivo za energetiku. Suština novog rješenja je sljedeća. Kao mobilni spremnik koristi se tlačna posuda sa plinskim ispustom, koja se nakon ubacivanja zasipa zatvara, smješta se u jedinicu za predgrijavanje i njezin plinski ispust priključuje se na cijev za plin koja je prisutna na ovom mjestu uređaja. Prije i / ili poslije navedenog priključka se preko plinskog ispusta iz tlačne posude usisava prisutan zrak sa eventualnim plinovima i tom prilikom se tlak unutar tlačne posude snižava na 2 do 5 kPa. U stanju priključenja na cijev za plin tlačna posuda se predgrijava na temperaturu od 90 do 1200 C. Ovo predgrijavanje izvodi se tijekom 60 do 120 minuta, optimalno tijekom cca 90 minuta, a tijekom tog vremena u priključenoj cijevi za plin održava se tlak 2 do 5 kPa i preko nje se odvodi smjesa plinova koja nastaje u tlačnoj posudi, koja se oslobađa termičkom razgradnjom zasipa. Nakon toga plinski ispust se zatvara i isključuje, zatvorena tlačna posuda premješta se u drugi prostor, jedinicu za dogrijavanje, gdje je prostor zagrijan na višoj temperaturi, ali ne više od 5500 C i ovdje se na njezinom plinskom ispustu također priključuje cijev, ovaj plinski ispust se otvara i tlačna posuda se dogrijava, maksimalno do 180 minuta, pri čemu se tijekom tog vremena u priključenoj cijevi za plin održava tlak 2 do 5 kPa i odvodi se preko nje smjesa plinova koja nastaje u tlačnoj posudi.

Prilikom predgrijavanja, a također i tijekom dogrijavanja tlačne posude, plinovi koji nastaju iz zasipa po mogućnosti se oslobađaju. Barem plinovi oslobođeni u stadiju dogrijavanja tlačne posude poželjno se odvode u hladnjak, gdje se rashlađuju na temperaturu ne višu od 600 C, pri čemu se odvaja masni kondenzat. Nekondenzirani ostatak smjese plinova sa različitim frakcijama iz termičkog razlaganja zasipa poželjno se skuplja u spremničkom prostoru obujma četiri do šest puta većeg od unutarnjeg obujma tlačne posude do trenutka dok se ove frakcije ne pomješaju i dok se time materijalni sastav smjese ne sjedini u potrebnoj mjeri, primjerice može se slobodno mješati najmanje 10 minuta bez dodatnog zagrijavanja. Nakon toga, uz uvjet da sadržaj zapaljivih komponenti u sakupljenoj smjesi plinova čini bar 20% obujma i dostignuta minimalna kalorijska vrijednost je najmanje 10 MJ/m3, smjesa plinova se odvodi iz spremničkog prostora. Smjesa plinova je tijekom sakupljanja i odvođenja održavana na istom smanjenom tlaku, to jest od 2 do 5 kPa.

Zagrijavani prostori kod svih sadržanih jedinica za predgrijavanje i dogrijavanje, odnosno jedinica za predgrijavanje i dogrijavanje, održavaju se kontinuirano u zagrijanom stanju, a zasip se ubacuje barem u dvije tlačne posude koje se postepeno zagrijavaju, tako da se nakon uklanjanja jedne tlačne posude na njezino mjesto smješta sljedeća tlačna posuda.

Zasip se poželjno ubacuje u sustav sa više od dvije tlačne posude od kojih se barem neke postepeno zagrijavaju i to tako da se uklonjene tlačne posude zamjenjuju drugim tlačnim posudama na temperaturi koja je prikladna za određeni korak postupka. Sustav može činiti primjerice 3 do 50 tlačnih posuda, a na temelju kapaciteta i rasporeda konkretno izabrane varijante uređaja.

Za zagrijavanje tlačne posude poželjno se koristi tekuće sredstvo za prijenos topline kojim se barem djelomično ispunjava prostor koji prilikom zagrijavanja okružuje tlačnu posudu, pri čemu se u slučaju dogrijavanja tlačna posuda zagrijava dodatno uz pomoć barem jednog dodatnog izvora topline koji funkcionira na drugom principu zagrijavanja, kao što je na primjer električni grijač.

Poželjno je kada je tekuće sredstvo za prijenos topline, koje predgrijava tlačnu posudu, barem privremeno povezano s tekućim sredstvom za prijenos topline, koje dogrijava drugu tlačnu posudu na drugom mjestu uređaja na višoj temperaturi. Pomoću navedenog povezivanja stvara se cirkulacijski krug za cirkulaciju tekućeg sredstva za prijenos topline sa mjesta predgrijavanja na mjesto dogrijavanja i tijekom procesa termičkog obrađivanja zasipa tekuće sredstvo za prijenos topline preko tog kruga barem privremeno cirkulira pri čemu se protok preko ovog cirkulacijskog kruga regulira po potrebi.

Plinski ispust dogrijavane tlačne posude se poslije odvođenja ekonomične količine nastale smjese plinova poželjno zatvara, odvaja i tlačna posuda se premješta natrag na mjesto za predgrijavanje, gdje se ostavlja predavati svoju toplinu natrag tekućem sredstvu za prijenos topline.

Na početku postupka u tekuće sredstvo za prijenos topline ubacuje se barem jedna tlačna posuda i ovdje se postepeno smještaju dodatne i / ili druge alternativne tlačne posude, pri čemu se kontinuirano odvode nastali plinovi. To se izvodi s takvom količinom tlačnih posuda i toliko dugo dok se ne proizvede određena količina smjese plinova.

Kao sredstvo za prijenos topline za zagrivanje tlačne posude ili posuda poželjno se koristi tekućina na bazi ulja, koja se zagrijava na temperaturu od 120 do 3000 C i ova temperatura se održava tijekom kontinuiranog odvođenja nastalih plinova iz tlačnih posuda.

Poželjno je na dio uređaja koji sadrži tekuće sredstvo za prijenos topline priključiti izmjenjivač topline. Tekuće sredstvo za prijenos topline pušta se da barem privremeno protječe preko ovog izmjenjivača topline barem kao jedno od njegovih radnih sredstava, pri čemu se uz pomoć topline dobivene ili oduzete od sredstva za prijenos topline ovim izmjenjivačem topline regulira toplina nekog sredstva u uređaju. Regulacija se vrši tako što se ovako regulirano sredstvo provodi i protječe preko ovog izmjenjivača topline kao njegovo drugo radno sredstvo.

Poželjno je da se proizvedena smjesa plinova komprimira na tlak od 2 do 20 000 kPa i u ovom stanju skladišti za slučaj daljnjeg korištenja i / ili se pod tlakom od 2 do 5 kPa odvodi na izgaranje kao gorivo, na primjer za kogeneracijsku jedinicu.

Uređaj za proizvodnju goriva postupkom sukladno izumu konstruiran je kao u potpunosti rješen uređaj za termičku razgradnju tvari tipa ugljikovih materijala i naknadne obrade goriva pogodnih za upotrebu u energetici. Uređaj obuhvaća cijev za plin, koja je u njegovom radnom stanju priključena na zagrijavanu jedinicu snabdjevenu elementima za grijanje u kojoj je osiguran prostor za smještanje barem jednog tijela od vatrostalnog materijala koje sadrži unutarnju šupljinu sa zasipom obrađivanog materijala. Suština izuma je u tome što tijelo za zasip čini hermetički zabrtvljena tlačna posuda s barem jednim plinskim ispustom koji je zabrtvljen i odvojivo je spojiv na cjev za plin za odvod plinova koji nastaju termičkom razgradnjom materijala. Suština izuma također je u tome što konstruirani uređaj obuhvaća barem dvije jedinice za grijanje svaka prilagođena za različite temperature od kojih jedna predgrijava jedinicu za predgrijavanje barem jedne tlačne posude i drugu jedinicu za dogrijavanje prilagođenu za dogrijavanje barem jedne tlačne posude na većoj temperaturi od temperature predgrijavanja.

Uređaj je poželjno opremljen sa više tlačnih posuda za ubacivanje zasipa, i barem jedinica za predgrijavanje i jedinica za dogrijavanje koje su svaka prilagođene za istovremeno smještanje barem dviju tlačnih posuda.

Jedinica za predgrijavanje i jedinica za dogrijavanje poželjno su izvedene kao spremnici koje su barem djelomično ispunjeni smjesom tekućeg sredstva za prijenos topline.

Spremnici su poželjno izvedeni kao komore u kojima je tekućina za prijenos topline zatvorena i odjeljena od vanjskog prostora koji se nalazi izvan uređaja. U svakoj ovoj komori poželjno su napravljeni ležajevi sa šupljinom za smještanje tlačnih posuda, ili posuda bez sredstva za prijenos topline. Ležajevi su svojim oblikom i dimenzijama prilagođeni tlačnim posudama. Svaki ležaj ima dimenzije i oblik za smještanje jedne tlačne posude. Ležajevi imaju ulazni otvor koji omogućava smještanje tlačne posude i zid čiji je barem dio od materijala koji provodi toplinu, te omogućava toplinsko zračenje do/iz tlačne posude. Ulazni otvor i zid ležajeva barem djelimično odgovaraju tlačnoj posudi u zatvorenom stanju. Tekuće sredstvo za prijenos topline se nalazi izvan ležaja gledano u s obzirom na tlačnu posudu smještenu u ležaju, i slobodan prostor barem za dio tlačne posude je smješten unutar ležaja.

Jedinica za dogrijavanje poželjno je opremljena barem jednim dodatnim izvorom topline, primjerice električnim grijačima smještenim u tekućem sredstvu za prijenos topline i/ili prstenom oko oboda tlačne posude i sastoji se od šamota sa unutarnjim električnim grijačima.

Jedinice za predgrijavanje i dogrijavanje poželjno su međusobno povezane s tekućim sredstvom za prijenos topline.

Ovo povezivanje također je poželjno izvedeno kao cirkulacijski krug opremljen odgovarajućim elementima za protjecanje tekućeg sredstva za prijenos topline između tijela koje čini jedinica za predgrijavanje i tijela koje čini jedinica za dogrijavanje. Ovaj cirkulacijski krug opremljen je barem ventilima i pogonskom jedinicom sa odgovarajućim elementima koji omogućuju uključivanje i isključivanje cirkuliranja tekućeg sredstva za prijenos topline iz jedinice za predgrijavanje u jedinicu za dogrijavanje i/ili iz jedinice za dogrijavanje u jedinicu za predgrijavanje što omogućava regulaciju toka takve cirkulacije.

Poželjno je da tekuće sredstvo za prijenos topline ima dovod i odvod u barem jedan izmjenjivač topline priključen u uređaj, gdje je za ovo tekuće sredstvo također izveden i prolaz kroz izmjenjivač tako da bi bio dovođen i odvođen kao njegovo jedno radno sredstvo. Ovaj izmjenjivač topline provodi i svoje drugo radno sredstvo koje je povezano u okviru radnog kruga uređaja i uređen je za regulaciju toplinskog režima nekog drugog ili sljedećeg elementa u radnom krugu ovog uređaja. Primjerice u slučaju povezivanja izmjenjivača topline na jedinicu za dogrijevanje ovaj izmjenjivač topline spojen je kako zbog cirkulacije tekućeg sredstva za prijenos topline iz jedinice za dogrijevanje u izmjenjivač topline i natrag, tako i na primjer na cijevi za kondenzat koje su u uređaju određene za dovođenje i odvođenje masnog kondenzata iz plinova odvođenih iz tlačnih posuda.

Uređaj može biti konfiguriran kao cjelina sposobna za rad kao takav. Poželjno je da su krajevi cjevi za plin priključene u uređaj za izgaranje, na primjer u kogeneracijsku jedinicu.

U slučaju gore navedenog kompletnog uređaja barem jedan hladnjak je poželjno spojen na cijevi za plin iza jedinice za predgrijavanje i jedinice za dogrijavanje, te isti ima barem jedan ispust za masni kondenzat nastao od ispušnih plinova i barem jedan ispust za dimne plinove.

Cijev za kondezat za odvod kondezata čiji se krajevi spajaju na gore navedeni ili slijedeći uređaj za izgaranje kao što je kogeneracijska jedinica je spojena iza hladnjaka.

Barem jedan plinski spremnik je poželjno priključen na cijevi za plin iza hladnjaka, pri čemu barem jedan plinski spremnik od svih spremnika koji su spojeni iza hladnjaka ima kapacitet najmanje četiri puta veći od unutarnjeg obujma tlačne posude.

Predloženi uređaj pogodan je za proizvodnju goriva od različitih vrsta ugljikovih materijala i njihovu upotrebu za energetske svrhe, osobito za proizvodnju električne energije i topline u motorima kogeneracijskih jedinica sa plinskim i dvojnim sustavom goriva. Uređaj je moguće izraditi kao kompleksnu jedinicu za obrađivanje i korištenje otpadnih sirovina, biomase, mulja, starih pneumatika, različitih industrijskih otpada i drugog. Omogućava ekonomičnu upotrebu energije i topline bez značajnih gubitaka. Dizajnirani uređaj konstrukcijski je relativno jednostavan i pomoću spore termičke razgradnje ugljikovih sirovina omogućuje proizvodnju istovremeno čvrstog, tekućeg i plinovitog goriva te istovremeno upotrebu ovog goriva za proizvodnju električne energije i topline. Uređaj je vrlo učinkovit. Tijekom njegovog rada ne dolazi do zagađenja okoliša. Uređaj je moguće postaviti bilo gdje, primjerice u blizini odlagališta, kao i u zatvorenim halama. Rad uređaja, u usporedbi sa ostalim dosadašnjim uređajima, proizvodi nisku razinu buke. Značajna prednost uređaja je i činjenica da je proces ubacivanja materijala diskontinuiran, dok izlaz u obliku proizvedenih plinova i masnog kondenzata, i/ili u obliku rada kogeneracijske jedinice ili eventualno drugog uređaja za izgaranje, može biti kontinuiran za vremensko razdoblje koje je određeno od strane operatera.

Kratki opis crteža

Izum je objašnjen pomoću crteža gdje slika Sl. 1 prikazuje shematski tlocrt (pogled odozgo) na cjelokupan sklop uređaja s priključenom kogeneracijskom jedinicom, slika Sl. 2 prikazuje bokocrt na okomiti presjek jedinice za predgrijavanje i jedinice za dogrijavanje, slika Sl. 3 prikazuje poprečni presjek jedinice za predgrijavanje i jedinice za dogrijavanje kada je presjek nacrtan uzduž linije A-A naznačene na prethodnoj slici, slika Sl. 4 prikazuje bokocrt na okomiti presjek jedinice za predgrijavanje i jedinice za dogrijavanje sa priključenim izmjenjivačem topline, slika Sl. 5 detalj A, B prikazuje tlocrt detalja ulaznog dijela uređaja sa jedinicom za predgrijavanje i jedinicom za dogrijavanje, gdje dio slike A prikazuje princip premještanja tlačnih posuda za vrijeme tijekom termičkog obrađivanja zasipa sadržanog u njima, a dio B prikazuje spoj pojedinih elemenata u odabranom trenutku procesa obrađivanja.

Primjer izvedbe izuma

Primjer izvedbe izuma vizualno je prikazan pomoću postupka i uređaja na temelju slika Sl. 1 do Sl. 5 i opisa navedenog niže. Prikazan je vizualni primjer uređaja prema izumu i postupak proizvodnje goriva prema izumu kao i njegova upotreba u energetici koja je vizualno prikazana pomoću opisa rada ovog uređaja.

Uređaj prikazan na slikama prikazan je u optimalno kompletnom rasporedu za provedbu spore termičke razgradnje ugljikovih materijala različitog podrijetla i sastava.

Ključni elementi sa gledišta predloženog rješenja su tlačne posude 1 koje čine gorive ćelije za zasip i dvije grijane jedinice 2,3, od kojih je svaka prilagođena za drugu temperaturu. Od navedenih jedna je jedinica za predgrijavanje 2, a druga jedinica za dogrijavanje 3. Jedinica za predgrijavanje 2 prilagođena je za predgrijavanje tlačnih posuda 1, jedinica za dogrijavanje 3 prilagođena je za dogrijavanje predgrijanih tlačnih posuda 1 na potrebnu višu temperaturu, kao što je opisano detaljnije u nastavku. Tlačne posude 1 valjkastog su oblika, čiju jednu bazu čini lučno dno, a drugu bazu čini odvojivi poklopac 4, pomoću kojeg se mogu hermetički zatvoriti. Poklopac 4 snabdjeven je toplinskom izolacijom i najmanje jednim otvorom preko koga je sa poklopca 4 izveden plinski ispust 5 kao ispust primarnih zapaljivih materija. Plinski ispust 5 snabdjeven je ventilima 6 i prilagođen je za mogućnost odvojivog priključenja na cijev za plin 7 za odvođenje plinova koji nastaju termičkom razgradnjom materijala zasipa. Jedinica za predgrijavanje 2, i jedinica za dogrijavanje 3 formirane su kao komore spremnika koje su barem djelomično ispunjene tekućim sredstvom za prijenos topline 8. U svakoj ovoj komori poželjno je izvedeno nekoliko ležajeva za skladištenje 9 tlačnih posuda 1. Svaki ležaj 9 oblikom je i dimenzijama prilagođen za smještanje jedne tlačne posude 1. Ležajevi 9 formirani su kao rupe za skladištenje, koje odgovaraju svojim oblikom i dimenzijama površini onom dijelu tlačne posude 1 smještenom u nijima, te imaju na vrhu ulazni otvor za ubacivanje tijela tlačne posude 1 i unutra slobodan prostor za umetnuto tijelo tlačne posude 1. Barem jedan njihov dio čini tanak zid, primjerice metalni lim ili membrana od toplinski provodljivog materijala. Slike su zbog preglednosti samo shematske, te se na njima iz tog razloga zidovi ležaja 9 podudaraju sa zidovima tlačne posude 1 na slikama Sl. 2 do Sl.4. Ulazni otvor kao i zid ležaja 9 odgovaraju tlačnoj posudi 1 s poklopcem 4. Tekuće sredstvo za prijenos topline 8 nalazi se izvan ležaja 9 s obzirom na tlačnu posudu1 smještenu na ležaju 9, te ne dolazi do dodirivanja tlačnih posuda 1 vrelim sredstvom za prijenos topline 8. Alternativno tome jedinica za predgrijavanje 2 i / ili jedinica za dogrijavanje 3 može biti jednostavno potopljena u ulju bez tako raspoređenih ležajeva 9, što je značajno manje pogodno ostvarenje. Gore opisana konstrukcija omogućuje smještanje tlačne posude 1 u odgovarajuću grijanu jedinicu 2,3 tako da poklopac 4 i površina za brtvljenje na gornjem dijelu tlačne posude 1 budu dostupne iz prostora koji se nalazi izvan grijanih jedinica 2,3. Ovo rješenje omogućuje održavanje maksimalne mjere sigurnosti u slučaju oštećenja površine za brtvljenje tako da u slučaju prolaza plinova koji nastaju tijekom termičkog procesa obrađivanja zasipa, ovi zapaljivi plinovi rano su detektirani i ne dolazi do njihovog sakupljanja unutar grijanih jedinica 2,3.

Jedinica za dogrijavanje 3 snabdjevena je dodatnim toplinskim izvorom, s jedne strane električnim grijačem 10 sa grijaćom spiralom smještenom izravno u tekućem sredstvu za prijenos topline 8, a s druge strane šamotnim prstenom 11 oko oboda tlačne posude 1 sa ugrađenim unutarnjim električnim grijačem 10 također obuhvaćajući grijaću spiralu.

Jedinica za predgrijavanje i jedinica za dogrijavanje 2,3 uzajamno su povezane njihovim tekućim sredstvom za prijenos topline 8 tako da je formiran cirkulacijski krug. U prikazanom primjeru ovo povezivanje prikazuju povezujuće grane 12,13 koje su između tijela koje čini jedinica za predgrijavanje 2 i tijela koje čini jedinica za dogrijavanje 3. Cirkulacijski krug snabdjeven je regulacijskim ventilima koji čine njegove ventile 6 i crpkom koja čini njegovu pogonsku jedinicu 14. Crpka je opremljena uobičajenim upravljačkim elementima za uključivanje i isključivanje.

Slika Sl. 4 prikazuje alternativnu varijantu, u kojoj je izmjenjivač topline 15 dodatno spojen na tekuće sredstvo za prijenos topline 8. Tekuće sredstvo za prijenos topline 8 ima formiran prolaz kroz izmjenjivač topline 15 i čini jedno njegovo radno sredstvo. Drugo radno sredstvo izmjenjivača topline 15 formirano je od strane odabranog sredstva iz drugog dijela uređaja koji omogućuje korištenje prijenosa topline iz/na tekuće sredstvo za prijenos topline 8 za regulaciju toplinskog režima nekog drugog ili dodatnog elementa u radnom krugu uređaja. Slika Sl. 4 prikazuje primjernu izvedbu u slučaju spajanja izmjenjivača topline 15 na jedinicu za dogrijavanje 3. Izmjenjivač topline 15 poželjno može biti povezan na cijevi za kondenzat 16.

Kao što prikazuje posebice slika Sl.1, u uređaju je iza jedinice za predgrijavanje 2 i jedinice za dogrijavanje 3 spojena cijev za plin 7 i provedena kroz hladnjak 17. Hladnjak 17 može biti snabdjeven sabirnom posudom za kondenzat koji se stvara. U najpovoljnijoj izvedbi, koja je prikazana na slici Sl. 1, hladnjak 17 ima dodatno, ili alternativno iz sabirne posude ispust 18, na koji je priključena cijev za kondenzat 16 za odvođenje masnog kondenzata, proizvedenog od ispuštanih plinova. Nakon prolaza kroz hladnjak 17, cijev za plin 7 nastavlja dalje za nekondenzirane plinove.

Tu je niz plinskih spremnika 19 različitih kapaciteta spojenih na cijev za plin 7 nakon hladnjaka 17. Prvi plinski spremnik 19 spojen iza hladnjaka 17 ima kapacitet najmanje četiri puta veći od unutarnjeg obujma tlačne posude 1.

Kraj cijevi za plin 7 vodi ka uređaju za sagorijevanje, primjerice kogeneracijskoj jedinici 20. Isto tako i krajnji dio cjevi za kondenzat 16 vodi ka kogeneracijskoj jedinici 20.

Uređaj je opremljen potrebnim mjernim i regulacijskim elementima, upravljačima, prekidačima i upravljačkom jedinicom za automatski rad. Također uključen je i tlačni ventilator 21. Ulazni dio uređaja može obuhvaćati elemente za obradu i doziranje ulaznog materijala. Značajna odvojiva mjesta u uređaju su na slikama Sl. 2 do Sl. 4 prikazana kao prirubnice 22. Uređaj je također opremljen potrebnim poznatim elementima za tretiranje proizvedenih materijala, koji su spojeni na prikladnom mjestu kruga u uređaju, kao filteri 23, postrojenje za obradu 24 opremljena sušilom 25, miješalice 26, električnim vodom 27, transformatorom 28. Za kogeneracijsku jedinicu 20 kao i što je uobičajeno tijekom rada dodatno usisava oksidirajući zrak, koji je označen slovom a na Sl. 1 prikazujući cijeli radni krug uređaja ukljućujući i kogeneracijsku jedinicu 20. Također sadržan je i dovod vode 31. Radi potpunosti također su prikazani i uobičajeni elementi za obrađivanje početnih sirovina, kao što su cisterne za mješanje 29, drobilica 30, pokretna traka 32 sirovine i lijevci 33. Priključni elementi izmjenjivača topline 15 za tekuće sredstvo za prijenos topline 8 prikazani su kao cijevi za tekućine 34. Osim toga sadržan je i intercooler 35. Smjer toka sredstva u uređaju tijekom rada prikazan je strelicama.

Postupak proizvodnje goriva za energetiku u skladu sa izumom jasno je prikazan na opisu primjera upotrebe uređaja za termičko razlaganje tvari iz otpadnih dotrajalih pneumatika. Ugljikov materijal koji obuhvaća čestice dijelova starih pneumatika, ili cijelih pneumatika uključujući čelične žice obrađuje se u uređaju sporom termičkom razgradnjom bez prisustva plamena. Proizvod je plinovito, tekuće i čvrsto gorivo. U slučaju obrađivanja cijelih pneumatika, ostatak iz zasipa je u obliku ugljikovih čestica sa ostacima čeličnih žica koje se prije izgaranja moraju uklonti iz goriva, ali iste nije potrebno likvidirati, moguće ih je primjerice predati centru za prikupljanje sirovina. U slučaju kompletnog sklopa uređaja sukladno Sl.1, proizvedena goriva također izgaraju u uređaju, a istovremeno se proizvodi električna energija i toplina koja se doprema korisniku.

Ulazni materijal dobiva se drobljenjem ili mljevenjem gumenih materijala iz pneumatika. Zasip koji obuhvaća čestice ovog materijala dozira se u mobilne spremnike koji se sastoje od tlačnih posuda 1. Zasip se ubacuje postepeno ili odjednom u nekoliko tlačnih posuda 1. Svaka tlačna posuda 1 se nakon punjenja zasipom hermetički zatvara poklopcem 4.

Plinski ispust 5 spaja se na poklopac 4 prije, ili poslije zatvaranja. Tlačna posuda 1 smješta se u ležaj 9 u jedinici za predgrijavanje 2 i priključuje na cijev za plin 7. Ispred i / ili iza navedenog spoja, prisutni zrak sa potencijalnim plinovima usisava se iz tlačne posude 1 preko plinskog ispusta 5 iz tlačne posude 1 te se na taj način tlak unutar tlačne posude 1 smanjuje na 2 do 5 kPa. Jedinica za predgrijavanje 2 sadrži tekuće sredstvo za prijenos topline 8 na temperaturi zagrijavanja, maksimalno do 1200 C, primjerice ulje ili vruću vodu. U priključenom stanju na cijev za plin 7, tlačna posuda 1 predgrijava se na temperaturu od 90 do 1200 C, pri čemu se ovakvo predgrijavanje izvodi tijekom 60 do 120 minuta, optimalno unutar otprilike 90 minuta. Za ovo vrijeme, pritisak u cijevi za plin 7 održava se pomoću tlačnog ventilatora 21 u rasponu od 2 do 5 kPa, i smjesa plinova nastala termičkom razgradnjom zasipa u tlačnoj posudi 1 odvodi se kroz cijev za plin 7. Nakon toga plinski ispust 5 zatvara se i isključuje, a zatvorena tlačna posuda 1 premješta se u jedinicu za dogrijavanje 3 zagrijanu na višu temperaturu, najviše do 5500 C. Ovdje se također smješta u ležaj 9, a njezin plinski ispust 5 spaja se na cijev za plin 7. Plinski ispust 5 se otvara i tlačna posuda 1 ostavlja se dogrijavati pomoću dodatnih grijača 10, međutim maksimalno tijekom 180 minuta. U ovoj jedinici za dogrijavanje 3 dolazi do izravnog zagrijavanja tekućeg sredstva za prijenos topline 8 grijačem 10 u formi električne spirale smještene izravno u sredstvu za prijenos topline 8, te isto tako neizravno zagrijavanje dobiveno grijanim prstenom 11 ka tlačnoj posudi 1 i otuda preko dna tlačne posude 1 i kroz onaj dio zida ležaja 9 koji je susjedan dnu tlačne posude 1. Također tijekom perioda dogrijavanja tlačnih posuda 1 u cijevi za plin 7 održava se tlak od 2 do 5 kPa te se smjesa plinova dobivena u tlačnoj posudi 1 odvodi kroz cijev za plin 7.

Tijekom predgrijavanja, kao i za vrijeme dogrijavanja tlačnih posuda 1, plinovi nastali iz zasipa ostavljaju se slobodno oslobađati, i barem plinovi oslobođeni iz tlačnih posuda 1 u stadiju dogrijavanja odvode se do hladnjaka 17, gdje se rashlađuju na temperaturu od najviše 600 C, prilikom čega se odvaja masni kondenzat. Nekondenzirana preostala smjesa plinova odvodi se iz hladnjaka 17 odvojeno od kondenzata i sakuplja se na trasi cijevi za plin 7 u skladišnom prostoru plinskih spremnika 19 . Plinski spremnik 19, obujma četiri do šest puta većeg od unutarnjeg obujma tlačne posude 1 postavljen je kao prvi u sklopu uređaja. U njega se ciljano prikupljaju plinovi iz hladnjaka 17 i ostavljaju se slobodno mješati. Sastav ovih plinova varira tijekom vremena, jer tijekom grijanja svake pojedinačne tlačne posude 1 termičkom reakcijom oslobađaju se različite frakcije plinova, ovisno o trenutnoj temperaturi. Povećanje koncentracije sadržanih plinova kao i značajno sjedinjavanje njihovog materijalnog sastava postiže se prikupljanjem plinova iz većeg broja tlačnih posuda 1, kao što može biti slučaj u različitim fazama grijanja u jednom ili više plinskih spremnika 19, i to za dulji vremenski period. Dovedena smjesa plinova prikuplja se u izabranom plinskom spremniku 19 te se ostavlja slobodno mješati u vremenu od najmanje 10 minuta bez daljnjeg zagrijavanja. Zatim, pod uvjetom da sadržaj gorivih sastojaka u prikupljenoj smjesi plinova iznosi najmanje 20% obujma i postignuta je minimalna zagrijanost od 10 MJ/m3 , smjesa plinova odvodi se iz plinskog spremnika 19. Također, tijekom ovog prikupljanja i odvođenja smjesa plinova je održavana na tlaku od 2 do 5 kPa. U ovoj fazi procesa već je proizvedena smjesa plinova koja se može upotrijebiti za različite svrhe, osobito kao gorivo. Proizvedena smjesa plinova se tako može premjestiti u male odvojive tlačne spremnike 19, u koje se komprimira pri tlaku od 2 kPA do 20 000 kPa, te se u tom stanju uklanja sa kruga uređaja i čuva za slučaj daljnje prodaje ili rezerve za kogeneracijsku jedinicu 20 primjerice za vrijeme isključenja dijela uređaja prilikom održavanja i slično, ili za drugu upotrebu. Alternativno, ili dodatno se odvodi pod tlakom od 2 do 5 kPa na izgaranje kao gorivo za kogeneracijsku jedinicu (20), kao što je prikazano na Sl.1.

Tlačne posude 1 postepeno se zagrijavaju pojedinačno ili istovremeno, a nakon uklanjanja jedne tlačne posude 1 na njezino mjesto stavlja se sljedeća tlačna posuda 1. Tijekom ovog vremena održava se zagrijano stanje jedinice za predgrijavanje 2 i jedinice za dogrijavanje 3. Sustav napunjenih tlačnih posuda 1 postepeno se obrađuje. Bar neke od njih zagrijavaju se postepeno u nizu na istom ležaju 9 i tako da se uklonjene tlačne posude 1 zamjenjuju drugim tlačnim posudama 1, na temperaturi i sa sadržajem koji odgovara određenom koraku postupka. Zagrijane i iskorištene tlačne posude 1 se iz jedinice za dogrijavanje 3 vraćaju natrag u jedinicu za predgrijavanje 2, kako bi prenijele svoju toplinu prije uklanjanja iz uređaja te kako bi se ova toplina iskoristila za toplinski režim uređaja. Ovdje predaju svoju toplinu zagrijavajući tekuće sredstvo za prijenos topline 8. Nakon toga, kada daljnje zadržavanje tlačnih posuda 1 u jedinici za predgrijavanje 2 nije ekonomično, iskorištene tlačne posude 1 rasklapaju se te se iz njih prazni čvrst ugljenirani ostatak. Isti se koristi kao visoko-kvalitetno čvrsto ugljikovo gorivo. Ispražnjene i iskorištene tlačne posude 1 moguće je ponovo napuniti i ponavljati cijeli ciklus obrađivanja pojedinih zasipa.

Način na koji se izvodi gospodarenje energijom u toplinskom režimu uređaja vrlo je koristan. Temperatura tekućeg sredstva za prijenos topline 8 u jedinici za predgrijavanje 2 i temperatura tekućeg sredstva za prijenos topline 8 u jedinici za dogrijavanje 3, vrlo se učinkovito regulira pomoću cirkulacije. Tijekom cirkulacije, tekuće sredstvo za prijenos topline 8 obaju grijanih jedinica 2,3 privremeno su međusobno povezani te se tekuće sredstvo za prijenos topline 8 ostavi cirkulirati te je omogućena kontrolirana cirkulacija iz jedne grijane jedinice 2,3 u drugu i natrag, prilikom čega se mjeri temperatura i regulira se količina i brzina protoka kroz ovaj cirkulacijski krug prema potrebi.

Upotreba kombinacije redosljeda zasipa, kada se tlačne posude 1 na ležajeve 9 smještaju kroz vrijeme dodatno i/ili alternativno , sa kontinuiranim odvodom svih nastalih plinova i kondenzata vrlo je učinkovita. Proces toplinskog obrađivanja zasipa provodi se u potrebnoj količini tlačnih posuda 1 i toliko dugo dok se ne proizvede određena količina smjese plinova. Ukoliko je izmjenjivač topline 15 spojen na tekuće sredstvo za prijenos topline 8, tekućem sredstvu za prijenos topline 8 omogućen je barem privremeni protok kroz ovaj izmjenjivač topline 15 kao barem jednom njegovom radnom sredstvu, pri čemu je temperatura nekog sredstva kontrolirana korištenjem dobivene ili odvedene topline te na taj način ovako regulirano sredstvo provodi se kroz izmjenjivač topline kao 15 kao njegovo drugo radno sredstvo. Izmjenjivač topline 15 može biti spojen izvana na neku od grijanih jedinica 2,3, ili može biti iznutra. Njime se može poželjno regulirati primjerice temperatura masnog kondenzata. Proizvedena plinska smjesa može se komprimirati na tlak od 2kPa do 20 000 kPa i u tom stanju pohraniti za daljnju upotrebu, i/ili se pod tlakom od 2 do 5 kPa odvodi na sagorjevanje kao gorivo, primjerice za kogeneracijsku jedinicu 20.

Popis referentnih oznaka

1 - tlačna posuda 29 – cisterna za miješanje

2 - jedinica za predgrijavanje 30 – drobilica

3 - jedinica za dogrijavanje 31 – dovod vode

4 - poklopac 32 – pokretna traka sirovine

5 - plinoviti ispust 33 – lijevak

6 - zatvarač 34 – cijev za tekućine

7 - cijev za plin 35 - intercooler

8 - tekuće sredstvo za prijenos topline

9 - ležajevi

10 – električni grijač

11 – prsten

12, 13 – povezujuće grane

14 – pogonska jedinica

15 – izmjenjivač topline

16 – cijev za kondenzat

17 – hladnjak

18 – ispust za kondenzat

19 – plinski spremnik

20 – kogeneracijska jedinica

21 – kompresor

22 – prirubnica

23 – filter

24 – obrada

25 – sušilo

26 – miješalica

27 – električni razvod

28 – transformator

29 – cisterna za miješanje

30 – drobilica

31 – dovod vode

Claims (22)

1. Postupak proizvodnje goriva za energetiku prilikom kojega se obrađuje ugljikov materijal pomoću termičkog razlaganja bez prisustva plamena, kada se zasip materijala smješta u šupljinu unutar mobilnog spremnika a isti se u adekvatno zagrijanom prostoru zagrijava, pri čemu je ispust i cijev za plin (7) za odvod plinova nastalih termičkom razgradnjom spojen na mobilni spremnik barem u nekoj fazi termičke razgradnje zasipa, i uz pomoć plinova nastalih iz zasipa odvode se na daljnju obradu, kada na kraju u mobilnom spremniku ostaje iz zasipa materijala ostatak u čvrstom stanju, primjerice ugljenirane čestice upotrebljive kao gorivo za energetiku, naznačen time da je korišteni mobilni spremnik, tlačna posuda (1) s plinskim ispustom (5), koja se nakon ubacivanja zasipa zatvara i smješta u jedinicu za predgrijavanje (2), njen plinski ispust (5) priključuje se na cijev za plin (7), prije i/ili poslije navedenog priključka se kroz plinski ispust (5) iz tlačne posude (1) usisava prisutan zrak sa eventualnim plinovima i pri tome se tlak unutar tlačne posude (1) snižava na 2 do 5 kPa, u stanju priključenja na cijev za plin (7) tlačna posuda (1) se predgrijava na temperaturu od 90 do 1200 C, gdje se ovo predgrijavanje izvodi tijekom 60 do 120 minuta, a za to vrijeme se u priključenoj cijevi za plin (7) održava tlak od 2 do 5 kPa i smjesa plinova koja nastaje termičkom razgradnjom zasipa u tlačnoj posudi (1) odvodi se preko cijevi za plin (7) , nakon čega se plinski ispust (5) zatvara i isključuje, tlačna posuda (1) se u zatvorenom stanju premješta u drugu jedinicu, jedinicu za dogrijavanje (3) gdje je prostor zagrijan na višu temperaturu, ali ne više od 5500 C, a ovdje se plinski ispust (5) tlačne posude (1) također priključuje na cijev za plin (7), ovaj plinski ispust (5) se otvara, a tlačna posuda (1) se dogrijava maksimalno 180 minuta, pri čemu se za to vrijeme u priključenoj cijevi za plin (7) održava tlak od 2 do 5 kPa, a smjesa nastalih plinova u tlačnoj posudi (1) odvodi se kroz cijev za plin (7).

2. Postupak proizvodnje goriva za energetiku prema zahtjevu 1, naznačen time da se tijekom predgrijavanja, a isto tako i tijekom dogrijavanja tlačne posude (1) plinovi nastali iz zasipa ostavljaju slobodno oslobađati, i barem plinovi oslobođeni u stadiju dogrijavanja tlačne posude (1) odvode se van u hladnjak (17) gdje se rashlađuju na temperaturu ne višu od 600 C, prilikom čega se odvaja masni kondenzat a nekondenzirana smjesa plinova odvodi se dalje na trasi cijevi za plin (7), nekondenzirani ostatak smjese plinova sa različitim frakcijama iz termičkog razlaganja zasipa sakuplja u spremničkom prostoru, na primjer u plinskom spremniku (19) obujma četiri do šest puta većeg od unutarnjeg obujma tlačne posude (1) gdje se mješa tijekom najmanje 10 minuta bez dodatnog zagrijavanja, a nakon toga, uz uvjet da sadržaj zapaljivih komponenti u sakupljenoj smjesi plinova čini barem 20% obujma i dostignuta je minimalna kalorijska vrijednost od barem 10 MJ/m3, smjesa plinova odvodi se iz prostora spremnika, pri čemu je smjesa plinova tijekom sakupljanja i odvođenja održavana na tlaku od 2 do 5 kPa.

3. Postupak proizvodnje goriva za energetiku prema zahtjevima 1 i 2, naznačen time da se grijani prostor zagrijavanih jedinica (2,3) održava kontinuirano u zagrijanom stanju i zasip se ubacuje barem u dvije tlačne posude (1) te se iste zagrijavaju postepeno tako da se nakon uklanjanja jedne tlačne posude (1) na njezino mjesto smješta sljedeća tlačna posuda (1).

4. Postupak za proizvodnju goriva za energetiku prema zahtjevu 3, naznačen time da se zasip ubacuje u sustav sa više od dvije tlačne posude (1), od kojih se barem neke od njih zagrijavaju postepeno i to tako što se uklonjene tlačne posude (1) zamjenjuju drugim tlačnim posudama (1) na temperaturi i sadržajem adekvatnim za odgovarajući korak postupka.

5. Postupak za proizvodnju goriva za energetiku prema zahtjevima 3 i 4, naznačen time što se za zagrijavanje tlačne posude (1) koristi tekuće sredstvo za prijenos topline (8), kojim se barem djelimično ispunjava prostor koji prilikom zagrijavanja okružuje tlačnu posudu (1), pri čemu se u slučaju dogrijavanja tlačna posuda (1) dodatno zagrijava pomoću barem jednog dodatnog izvora topline koji funkcionira na drugom principu grijanja, kao što je primjerice električni grijač (10).

6. Postupak za proizvodnju goriva za energetiku prema zahtjevu 5, naznačen time da je tekuće sredstvo za prijenos topline (8), koje predgrijava tlačnu posudu (1), barem privremeno povezano sa tekućim sredstvom za prijenos topline (8), koje dogrijava drugu tlačnu posudu (1) na drugom mjestu uređaja na višoj temperaturi, te se tako pomoću navedenog povezivanja stvara cirkulacijski krug za cirkulaciju tekućeg sredstva za prijenos topline (8) sa mjesta predgrijavanja na mjesto dogrijavanja i tekuće sredstvo za prijenos topline (8) u mogućnosti je cirkulirati barem privremeno kroz ovaj krug za vrijeme postupka termičke obrade zasipa pri čemu se protok kroz ovaj cirkulacijski krug regulira po potrebi.

7. Postupak za proizvodnju goriva za energetiku prema zahtjevu 6, naznačen time da se plinski ispust (5) dogrijavane tlačne posude (1) nakon odvođenja ekonomične količine nastale smjese plinova zatvara, i odvaja a tlačna posuda (1) premješta se sa mjesta za dogrijavanje, odnosno iz jedinice za dogrijavanje (3) ponovo do mjesta za predgrijavanje, odnosno u jedinicu za predgrijavanje (2) gdje se ostavlja predavati svoju toplinu natrag tekućem sredstvu za prijenos topline (8).

8. Postupak za proizvodnju goriva za energetiku prema zahtjevima 5 do 7, naznačen time da se na početku postupka u tekuće sredstvo za prijenos topline (8) ubacuje barem jedna tlačna posuda (1) i ovdje se postepeno smještaju dodatne i / ili druge alternativne tlačne posude (1), pri čemu se kontinuirano odvode nastali plinovi, a to se izvodi sa takvom količinom tlačnih posuda (1) i toliko dugo dok se ne proizvede određena količina smjese plinova.

9. Postupak za proizvodnju goriva za energetiku prema zahtjevu 8, naznačen time da se kao sredstvo za prijenos topline (8) za zagrijavanje tlačnih posuda (1) koristi tekućina na bazi ulja, koja se zagrijava na temperaturu od 120 do 3000 C i ta se temperatura održava u ovom temperaturnom rasponu tijekom kontinuiranog odvođenja nastalih plinova iz tlačnih posuda (1).

10. Postupak za proizvodnju goriva za energetiku prema zahtjevima 8 i 9, naznačen time da je barem jedan izmjenjivač topline (15) spojen na neki dio uređaja koji sadrži tekuće sredstvo za prijenos topline (8) i tekuće sredstvo za prijenos topline (8) pušta se barem privremeno proticati kroz ovaj izmjenjivač topline (15) kao barem jedno od njegovih radnih sredstava, pri čemu se temperatura nekog sredstva u uređaju regulira uz pomoć topline dobivene ili oduzete od tekućeg sredstva za prijenos topline (8) ovim izmjenjivačem topline (15), a na taj način što se ovako regulirano sredstvo provodi i pušta proticati preko ovog izmjenjivača topline (15) kao njegovo drugo radno sredstvo.

11. Postupak za proizvodnju goriva za energetiku prema zahtjevima 1 do 10, naznačen time da se proizvedena smjesa plinova komprimira na tlak od 2 do 20 000 kPa i u ovom stanju skladišti za daljnju upotrebu, i/ili se pod tlakom od 2 do 5 kPa odvodi na izgaranje kao gorivo, primjerice za kogeneracijsku jedinicu (20).

12. Uređaj za proizvodnju goriva korištenjem postupka prema nekim od zahtjeva 1 do 11, za termičku razgradnju tvari tipa ugljikovih materijala, koji obuhvaća cijev za plin (7) priključene u njegovom radnom stanju na grijani dio uređaja s elementima za zagrijavanje, u grijanom dijelu uređaja određen je prostor za smještanje barem jednog tijela od vatrostalnog materijala koje sadrži unutarnju šupljinu sa zasipom obrađivanog materijala, naznačen time da tijelo za zasip čini hermetički zabrtvljena tlačna posuda (1) snabdjevena barem jednim plinskim ispustom (5), koji je zabrtvljen i odvojivo spojiv na cijev za plin (7) za odvod plinova koji nastaju termičkom razgradnjom materijala, pri čemu uređaj sadrži barem dvije zagrijavane jedinice (2,3), koje su podešene svaka za drugačiju temperaturu, od toga barem jednom jedinicom za predgrijavanje (2), podešenom za predgrijavanje barem jedne tlačne posude (1) i barem jednom jedinicom za dogrijavanje (3), podešenom za dogrijavanje barem jedne tlačne posude (1) na temperaturu veću od temperature predgrijavanja.

13. Uređaj za proizvodnju goriva prema zahtjevu 12, naznačen time da je snabdjeven kompletom sa više od dvije tlačne posude (1) za zasip, i barem jednom jedinicom za predgrijavanje (2) i barem jednom jedinicom za dogrijavanje (3) koje su svaka podešene za smještanje barem dvije tlačne posude (1) istovremeno.

14. Uređaj za proizvodnju goriva prema zahtjevima 12 i 13, naznačen time da su jedinica za predgijavanje (2) i jedinica za dogrijavanje (3) izvedene kao spremnici koji su barem djelomično ispunjeni tekućim sredstvom za prijenos topline (8).

15. Uređaj za proizvodnju goriva prema zahtjevu 14, naznačen time da su jedinica za predgrijavanje (2) i jedinica za dogrijavanje (3) izvedene kao komore u kojima je tekućina za prijenos topline zatvorena i odjeljena od vanjskog prostora koji se nalazi izvan uređaja, pri čemu se u u svakoj od ovih komora nalazi ležaj (9) za smještanje tlačnih posuda (1), svaki ležaj (9) oblikom je i dimenzijama prilagođen za smještanje jedne tlačne posude (1) i ima kako ulazni otvor za smještanje dijela tlačne posude (1), tako i zid čiji se makar jedan dio sastoji od toplinski provodljivog materijala, ulazni otvor kao i zid barem djelomično odgovaraju tlačnoj posudi (1) u zatvorenom stanju, pri čemu se tekuće sredstvo za prijenos topline (8) nalazi izvan ležaja (9), a unutar ležaja (9) nalazi se slobodan prostor za barem jedan dio tlačne posude (1).

16. Uređaj za proizvodnju goriva prema zahtjevima 14 i 15, naznačen time da je jedinica za dogrijavanje (3) opremljena barem jednim dodatnim izvorom topline, primjerice električnim grijačem (10) smještenim u tekućem sredstvu za prijenos topline (8) i/ili prstenom (11) koji se nalazi oko oboda tlačne posude (1) i sastoji se od šamota sa unutarnjim električnim grijačem (10).

17. Uređaj za proizvodnju goriva prema zahtjevima 14 do 16, naznačen time da su jedinica za predgrijavanje (2) i jedinica za dogrijavanje (3) međusobno povezane tekućim sredstvom za prijenos topline (8), gdje je ovo povezivanje izvedeno kao cirkulacijski krug sa elemetima za protok tekućeg sredstva za prijenos topline (8) između tijela koje čini jedinica za predgrijavanje (2) i tijela koje čini jedinica za dogrijavanje (3), pri čemu je ovaj cirkulacijski krug opremljen ventilima (6) i barem jednom pogonskom jedinicom (14) sa odgovarajućim upravljačkim elementima za uključivanje i isključivanje cirkulacije tekućeg sredstva za prijenos topline (8) iz jedinice za predgrijavanje (2) u jedinicu za dogrijavanje (3) i/ili obrnuto i za regulaciju protoka takve cirkulacije.

18. Uređaj za proizvodnju goriva prema zahtjevima 14 do 17, naznačen time da tekuće sredstvo za prijenos topline (8) ima dovod i odvod u barem jedan izmjenjivač topline (15) priključen na uređaj, gdje je također izveden i prolaz kroz izmjenjivač topline (15) za ovo tekuće sredstvo za prijenos topline (8) kao jedno od njegovih radnih sredstava, pri čemu ovaj izmjenjivač topline (15) ima prolaz za njegovo drugo radno sredstvo spojeno u okviru radnog kruga uređaja za reguliranje toplinskog režima nekog drugog ili dodatnog elementa u radnom krugu ovog uređaja, na primjer u slučaju spajanja izmjenjivača topline (15) na jedinicu za dogrijavanje (3) ovaj izmjenjivač topline (15) spojen je kako za cirkulaciju tekućeg sredstva za prijenos topline (8) iz jedinice za dogrijavanje (3) u izmjenjivač topline (15) i natrag, tako i primjerice na cijev za kondenzat (16) koja je uređena za dovod i prolaz masnog kondenzata iz plinova odvedenih iz tlačnih posuda (1).

19. Uređaj za proizvodnju goriva prema zahtjevima 14 do 18, naznačen time da su krajevi cijevi za plin (7) priključeni u uređaj za izgaranje, primjerice u kogeneracijsku jedinicu (20).

20. Uređaj za proizvodnju goriva prema zahtjevu 19, naznačen time da je barem jedan hladnjak (17) spojen na cijev za plin (7) iza jedinice za predgrijavanje (2) i jedinice za dogrijavanje (3), te ima barem jedan ispust za kondenzat (18) za masni kondenzat nastao od ispušnih plinova.

21. Uređaj za proizvodnju goriva prema zahtjevu 20, naznačen time da je cijev za kondenzat (16) za odvod kondenzata, čiji je krajnji dio također spojen na uređaj za izgaranje, primjerice na kogeneracijsku jedinicu (20) spojena na bar jedan hladnjak (17).

22. Uređaj za proizvodnju goriva prema zahtjevima 20 i 21, naznačen time što je barem jedan plinski spremnik (19), spojen na cijev za plin (7) iza hladnjaka (17) pri čemu barem jedan plinski spremnik (19) od svih plinskih spremnika spojenih iza hladnjaka (17) ima kapacitet najmanje četiri puta veći od unutarnjeg obujma tlačne posude (1).