PL195831B1 - Sposób energetycznej utylizacji zużytych opon samochodowych i innych odpadów gumowych - Google Patents

Abstract

1. Sposób energetycznej utylizacji zuzytych opon samochodowych i innych odpadów gumo- wych, w którym zuzyte opony samochodowe i inne odpady gumowe rozdrabnia sie i nastepnie spala wspólnie z paliwem weglowym, a uzyskane w procesie spalania spaliny schladza sie i oczyszcza przed zrzuceniem do atmosfery, znamienny tym, ze zuzyte opony samochodowe i/lub inne odpady gumowe rozdrabnia sie do granulacji od 1 mm do 150 mm z równoczesnym oddzieleniem elementów metalowych a nastepnie tak przygotowany granulat gumowy dozuje sie do paliwa weglowego w sto- sunku wagowym nie wiekszym niz 1 : 1, po czym tak przygotowane paliwo weglowo-gumowe spala sie w temperaturze od 1200°C do 1500°C. PL PL PL PL PL PL PL PL

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób energetycznej utylizacji zużytych opon samochodowych i innych odpadów gumowych.

Znany jest z praktyki sposób energetycznej utylizacji opon samochodowych polegający na spalaniu całych opon samochodowych w specjalnie skonstruowanych paleniskach i wykorzystywanie zawartej w spalinach energii cieplnej do wytwarzania pary wodnej lub wody grzewczej. W procesie tym spaliny, po przejściu przez sekcje odbioru ciepła, oczyszczane są w wysokosprawnej instalacji oczyszczania spalin ze związków siarki, tlenków azotu i ewentualnych dioxyn i furanów. Niedogodnością tego sposobu jest konieczność budowy specjalnych palenisk, kotłów i instalacji oczyszczania spalin, co kalkuluje się tylko w przypadku zgromadzenia zapasu zużytych opon samochodowych w miejscu utylizacji, w wielomilionowych ilościach sztuk. Ponadto budowa instalacji utylizacji opon samochodowych według tego sposobu napotyka na sprzeciw społeczno-środowiskowy, podobnie jak budowa spalarni innych odpadów. 25 lat doświadczeń ruchowo-eksploatacyjnych tego sposobu utylizacji opon samochodowych przedstawia referat Rolfa Grafa i Herberta Schemand¢a pod tytułem „Thermische Verwertung von Altreifen -Stand nach 25 Jahren Betriebserfahrungen przedstawiony wBrukseli na „Fifth Annual Conference on Tyre Recycling, 25. Bis 27 Marz 1998, Brussel, Belgien. Znany jest z praktyki i niemieckiego opisu patentowego DE 26 27 056 sposób energetycznej utylizacji zużytych opon samochodowych polegający na ich spalaniu w obrotowych piecach do produkcji klinkieru w cementowniach. Zaletą tego sposobu jest wkomponowanie popiołu i stalowych elementów zopon samochodowych w skład chemiczny klinkieru, co powoduje, żeproces ten przebiega bez powstawania odpadów stałych. Niedogodnością tego sposobu jest konieczność utylizacji opon samochodowych w piecach obrotowych o znacznej długości, pozwalających zapewnić całkowite wypalenie opon samochodowych i destrukcję substancji toksycznych wydzielanych w początkowej fazie spalania. Dodatkową niedogodnością tego sposobu jest brak dostatecznej ilości pieców obrotowych oznacznej długości a uwzględniając koniunkturalny charakter produkcji cementu, ilość opon samochodowych,którą można zutylizować tym sposobem jest ograniczona. Znany jest z niemieckiego opisu patentowego DE 33 44 492 C2 sposób utylizacji opon samochodowych, którego istota polega na tym, że całe opony gazyfikowane są w fluidalnym gazyfikatorze specjalnej konstrukcji, a otrzymany gaz wykorzystywany jest do opalania klinkierowych pieców obrotowych w cementowniach. Niedogodnością tego sposobu utylizacji opon samochodowych jest konieczność konstrukcji gazyfikatora, którego średnica musi być dopasowana do średnicy spalanych opon samochodowych, a sam gazyfikator jest skomplikowany w eksploatacji i ma ograniczoną przepustowość. Niedogodności tesprawiły, że ten sposób utylizacji opon samochodowych nie znalazł szerszego rozpowszechnienia. Znany jest zniemieckiego opisu patentowego DE 29 23 898 sposób spalania zużytych opon samochodowych, uprzednio rozdrobnionych na duże kawałki, w palenisku fluidalnym. Substancją złoża fluidalnego jest zendra powstała z utlenionych stalowych elementów opon. Celem wiązania siarki dodaje siędo paleniska fluidalnego akceptor w postaci kamienia wapiennego, dolomitu czy wapnia. Za paleniskiem ustawiony jest odpylacz wstępny a za nim kocioł odzysknicowy wytwarzający parę wodną. Spaliny za kotłem odzysknicowym poddawane są dokładnemu oczyszczaniu metodą mokrą w dyszy Venturiego, co powoduje powstawanie ścieków, których produkcja jest niedogodnością tego sposobu. Dodatkową niedogodnością tego sposobu jest konieczność stosowania znacznych ilości paliwa dodatkowego w postaci oleju opałowego do rozpalania instalacji. Znany jest również z niemieckiego opisu patentowego DE 196 19 402 C1 sposób likwidacji toksycznych składników spalin jak: dioxyn i furanów, powstających przy spalaniu odpadów, poprzez prowadzenie tych spalin przez strefę wysokich temperatur, rzędu 1250°C, kotła energetycznego opalanego paliwem stałym. Znany jest również z niemieckiego opisu patentowego DE 31 01 973 A1 sposób współspalania mocno rozdrobnionych odpadów gumowych w bezrusztowym palenisku, z olejowym palnikiem wspomagającym. Cyklonowa komora spalania zapewnia długi czas retencji odpadów w strefie wysokich temperatur, rzędu 1200°C, a kocioł odbierający ciepło od spalin wytwarza parę wodną i schładza spaliny do ok. 200°C. Spaliny przed odprowadzeniem do komina oczyszczane są w specjalnym module. Instalacja według tego sposobu jest skomplikowana i utylizuje od 50 do 100 kg odpadów gumowych na godzinę. Ze względu na skomplikowany przebieg procesu i małą wydajność instalacji sposób ten nie znalazł szerszego zastosowania w praktyce. Znany jest także z niemieckiego opisu patentowego DE 42 17070 A1 sposób współspalaniaopon samochodowych z miałem węglowym w palenisku rusztowym. Palenisko rusztowe z nawęglaniem narzutnikowym posiada w bocznej ścianie nad rusztem skośny kanał zasypowy.

PL 195 831 B1

Kanałem tym, poprzez dozownik celkowy, podawane są na ruszt grubo rozdrobnione kawałki opon, tak by układały się za połową rusztu bliżej norzutnika. Ma to na celu ułożenie gumy na powstałej już na ruszcie warstwie popiołowej, co zapobiegać ma przypawaniu się do łusek rusztu stalowych elementów opon, topiących się w wysokiej temperaturze spalania gumy. Elementy stalowe opony dostają się z żużlem do przesypu popiołowego, zanieczyszczając przy tym powstający żużel. Niedogodnością tego sposobu jest zanieczyszczanie żużla elementami stalowymi oraz konieczność posiadania lub wyposażania palenisk w system dozowania odpadów gumowych. Ponadto rozpoczęcie procesu pirolizy gumy w strefie zmniejszonej intensywności palenia się węgla, stwarza możliwość powstawania pewnej ilości niedopalonych produktów pirolizy gumy w spalinach opuszczających kocioł. Również ten sposób utylizacji odpadów gumowych nie znalazł szerszego rozpowszechnienia. Z polskiego opisu wzoru użytkowego PL 55 965 Y1 znany jest sposób dwustopniowego spalania pociętych opon samochodowych w specjalnym piecu z komorą spalania wstępnego, dopalaczem i wymiennikiem ciepła. Niedogodnością tego sposobu jest konieczność okresowego usuwania kłębów stalowych elementów zopon samochodowych z resztkami gumy z komory wstępnego spalania poprzez dodatkowe drzwi w ścianie komory spalania wstępnego. Sposób ten nie znalazł szerszego zastosowania w praktyce. Znany jest również z polskiego zgłoszenia patentowego 317 672 sposób i instalacja do spalania odpadów przemysłowych, który przedstawia sposób ekologicznego spalania odpadów niebezpiecznych w procesie współspalania tych odpadów z odpadami drzewnymi w instalacji bezrusztowej.

Niedogodności opisanych powyżej sposobów utylizacji zużytych opon samochodowych i innych odpadów gumowych eliminuje sposób według wynalazku.

Sposób utylizacji energetycznej zużytych opon samochodowych i innych odpadów gumowych według wynalazku, w którym zużyte opony samochodowe i inne odpady gumowe rozdrabnia się i następnie spala wspólnie z paliwem węglowym, a uzyskane w procesie spalania spaliny schładza się i oczyszcza przed zrzuceniem do atmosfery, polega na tym, że zużyte opony samochodowe i/lub inne odpady gumowe rozdrabnia się do granulacji od 1 mm do 150 mm z równoczesnym oddzieleniem elementów metalowych a następnie tak przygotowany granulat gumowy dozuje się do paliwa węglowego w stosunku wagowym nie większym niż 1 : 1, po czym tak przygotowane paliwo węglowo-gumowe spala się w temperaturze od 1200°C do 1500°C. Korzystnie jest, gdy granulat gumowy dozuje się do paliwa węglowego z równoczesnym równomiernym rozłożeniem granulatu gumowego w paliwie węglowym. Również korzystnie jest, gdy do spalania podawane jest powietrze o temperaturze od 100°C do 300°C.

Zaletą sposobu według wynalazku jest możliwość energetycznej utylizacji zużytych opon samochodowych i innych odpadów gumowych w licznie eksploatowanych kotłach węglowych z rusztem o napędzie mechanicznym, bez potrzeby budowy nowych specjalnych instalacji paleniskowych do utylizacji odpadów, poza urządzeniami do rozdrabniania zużytych opon samochodowych i innych odpadów gumowych. Po przekroczeniu pewnej wielkości udziału gumy w spalanym węglu, konieczna jest instalacja oczyszczania spalin, którą większe kotły energetyczne już posiadają lub mają zaplanowaną ich budowę. Degradacja termiczna toksycznych związków jak dioxyny lub furany przebiega w warstwie palącego się węgla szczególnie skutecznie, gdyż występująca w niej naprzemiennie atmosfera silnie redukująca na powierzchni ziaren węgla i utleniająca w kanalikach między ziarnami węgla stwarza ku temu warunki optymalne. Problem przypawania się elementów metalowych, ze zbrojenia opon lub innych odpadów gumowych, do rusztu rozwiązany jest poprzez separację ich w procesie rozdrabniania.

Przedmiot wynalazku został bliżej przedstawiony w przykładach wykonania.

Przykład 1. Przykład przedstawia sposób utylizacji energetycznej zużytych opon samochodowych i innych odpadów gumowych w powszechnie stosowanych w energetyce i ciepłownictwie kotłach z rusztem metalowym z napędem mechanicznym. Zażyte opony samochodowe i/lub inne odpady gumowe na dwuwałowych nożycach obrotowych tnie się na odcinki pasmowe a następnie w jednowałowym granulatorze rozdrabnia się je do wymaganej wielkości granulacji, w przedziale od1mm do 150 mm, z równoczesnym oddzieleniem elementów metalowych. Oddzielone elementy metalowe wychwytywane są przy pomocy separatora magnetycznego i podawane do pojemnika odpadów metalowych a granulat gumowy przenośnikiem taśmowym podawany jest do zespołu magazynowego granulatu gumowego. Z zespołu magazynowego granulat gumowy dozuje się do paliwa węglowego, podawanego przenośnikiem taśmowym z zespołu magazynowego paliwa węglowego do zbiornika przykotłowego, w ściśle określonym stosunku wagowym nie większym niż 1 : 1, tworząc wten sposób paliwo węglowo-gumowe, z równoczesnym równomiernym rozłożeniem granulatu gu4

PL 195 831 B1 mowego w paliwie węglowym. Poprzez ruch przenośnika taśmowego i przesyp znajdującego się na nim paliwa węglowo-gumowego do zbiornika przykotłowego następuje dodatkowe, korzystne ujednorodnienie paliwa węglowo-gumowego. Tak przygotowane paliwo węglowo-gumowe ze zbiornika przykotłowego podawane jest na ruszt z napędem mechanicznym, którym wprowadzane jest do strefy spalania kotła. Paliwo węglowo-gumowe spala się w temperaturze od 1200°C do 1500°C, przy minimalnym nadmiarze powietrza do spalania pozwalającym uzyskać całkowite spalanie paliwa i niedopuszczenie do powstania sadzy. Powietrze do spalania podawane jest pod ruszt całej strefy spalania paliwa węglowo-gumowego. Wydzielające się w procesie spalania związki toksyczne jak dioxyny lub furany ulegają skutecznie termicznej degradacji w warstwie palącego się paliwa, gdyż występująca wniej naprzemiennie atmosfera silnie redukująca na powierzchni ziaren paliwa węglowego i utleniająca w kanalikach między ziarnami paliwa węglowego, już przy temperaturze rzędu 1250°C, stwarza po temu warunki optymalne. Powstające w procesie spaliny odprowadzane są przez sekcję odbioru ciepła,w których wytwarza się parę technologiczną, do baterii cyklonów a stamtąd do instalacji oczyszczania spalin. W opisanym przykładzie instalacja oczyszczania spalin pracuje bezściekową, półsuchą technologią firmy WULFF, w której woda procesowa służy tylko obniżaniu temperatury spalin do wartości o ok. 20°C wyższej od ich punktu rosy a wiązanie siarki przebiega w reaktorze z recyrkulowaną warstwą fluidalną, do której wprowadzany jest sorbent w postaci pylistego wodorotlenku wapnia. Tak obrobione spaliny odpyla się ostatecznie w filtrze workowym, po czym czyste już spaliny poprzez komin zrzucane są do atmosfery.

Przykład 2. Przykład przedstawia sposób utylizacji energetycznej zużytych opon samochodowych i innych odpadów gumowych w powszechnie stosowanych w energetyce i ciepłownictwie kotłach z rusztem metalowym z napędem mechanicznym. Zużyte opony samochodowe i/lub inne odpady gumowe na dwuwałowych nożycach obrotowych tnie się na odcinki pasmowe a następnie w jednowałowym granulatorze rozdrabnia się je do wymaganej wielkości granulacji, w przedziale od1mm do 150 mm, z równoczesnym oddzieleniem elementów metalowych, Oddzielone elementy metalowe wychwytywane są przy pomocy separatora magnetycznego i podawane do pojemnika odpadów metalowych a granulat gumowy przenośnikiem taśmowym podawany jest do zbiornika przykotłowego granulatu gumowego. Paliwo węglowe ze składowiska podawane jest w znany sposób do drugiego zbiornika przykotłowego paliwa węglowego. Ze zbiornika przykotłowego paliwo węglowe podawane jest na ruszt mechaniczny kotła. W czasie procesu podawania paliwa węglowego na ruszt mechaniczny, przed warstwownicą rusztu, szerokofrontowym dozownikiem, do paliwa węglowego dozuje się granulat gumowy z równoczesnym równomiernym rozłożeniem granulatu gumowego w paliwie węglowym, w ściśle określonym stosunku wagowym nie większym niż 1:1, tworząc w ten sposób paliwo węglowo-gumowe. Tak przygotowane na ruszcie paliwo węglowo-gumowe wprowadzane jest do strefy spalania kotła. Paliwo węglowo-gumowe spala się w temperaturze od 1200°C do 1500°C, przy minimalnym nadmiarze powietrza do spalania, pozwalającym uzyskać całkowite spalanie paliwa i niedopuszczenie do powstania sadzy. Powietrze do spalania podawane jest pod ruszt w całej strefie spalania paliwa węglowo-gumowego. Do spalania dodatkowo podawane jest powietrze wtórne o temperaturze od 100°C do 300°C. Wydzielające się w procesie spalania związki toksyczne jak dioxyny lub furany ulegają skutecznie termicznej degradacji w warstwie palącego się paliwa, gdyż występująca w niej naprzemiennie atmosfera silnie redukująca na powierzchni ziaren paliwa węglowego i utleniająca w kanalikach między ziarnami paliwa węglowego, już przy temperaturze rzędu 1250°C, stwarza po temu warunki optymalne. Powstające w procesie spaliny odprowadzane są poprzez sekcję odbioru ciepła kotła, który wytwarza wodę grzewczą, a stamtąd do znanych instalacji oczyszczania spalin; po czym czyste już spaliny poprzez komin zrzucane są do atmosfery.

Claims (3)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób energetycznej utylizacji zużytych opon samochodowych i innych odpadów gumowych, w którym zużyte opony samochodowe i inne odpady gumowe rozdrabnia się i następnie spala wspólnie z paliwem węglowym, a uzyskane w procesie spalania spaliny schładza się i oczyszcza przed zrzuceniem do atmosfery, znamienny tym, że zużyte opony samochodowe i/lub inne odpady gumowe rozdrabnia się do granulacji od 1mm do 150 mm z równoczesnym oddzieleniem elementów metalowych a następnie tak przygotowany granulat gumowy dozuje się do paliwa węglowego w stoPL 195 831 B1 sunku wagowym nie większym niż 1 : 1, po czym tak przygotowane paliwo węglowo-gumowe spala się w temperaturze od 1200°C do 1500°C.
2. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że granulat gumowy dozuje się do paliwa węglowego z równoczesnym równomiernym rozłożeniem granulatu gumowego w paliwie węglowym.
3. 3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że do spalania podawane jest powietrze wtórne o temperaturze od 100°C do 300°C.