PL200850B1 - Sposób i urządzenie do suszenia, rozdzielania, sortowania i rozkładania produktów odpadowych - Google Patents

Abstract

Wynalazek dotyczy sposobu i urz adzenia do suszenia, rozdzielania, sortowania i rozk ladania produktów odpadowych nadaj acych si e do odzyskania, które zosta ly ju z cz esciowo roz lo zone, zw laszcza pochodz acych z procesu odgazowania i/lub zgazowania materia lów odpadowych. Zgodnie ze sposobem wed lug wynalazku sta le produkty odpadowe wprowadza si e ze spalinami w szybow a komor e i osadza si e w lejowej dolnej cz esci tej szybowej komory ca lkowicie lub cz esciowo, a równo- cze snie i/lub pózniej powietrze i spaliny z procesu odgazowania i/lub zgazowania wprowadza si e od- dzielnie od do lu do komory pod ci snieniem. Powietrze wprowadza si e do komory osiowo, a spaliny stycznie. Wynalazek obejmuje tak ze urz adzenie z lejowo ukszta ltowanym dnem, które ma oddzielne otwory do wprowadzania powietrza i spalin z procesu odgazowania i/lub zgazowania. Powietrze doprowadzane jest do komory reaktora osiowo od do lu, a spaliny s a wprowadzane stycznie lub pro- mieniowo. PL PL PL PL

Description

Wynalazek odnosi się do dziedziny budowy maszyn, gospodarki odpadami i przemysłu papierniczego i dotyczy sposobu i urządzenia do suszenia, rozdzielania, sortowania i rozkładania produktów odpadowych, zwłaszcza już częściowo rozłożonych produktów odpadowych, otrzymanych po procesie odgazowania i zgazowania (pirolizy).

Przy przetwarzaniu makulatury w procesie recyklingu pozostają po szlamowaniu resztki z mechanicznie przeprowadzanego odszlamowania. Resztki te mogą zawierać w różnych ilościach, stężeniu i rodzaju zbrylony papier, resztki tektury, kawałki tworzyw sztucznych, drewna, części metalowe itp. Całość tych resztek nazywana jest balastem. Balast taki po wyjściu z procesu szlamowania i ewentualnie po poś rednim skł adowaniu, przy którym moż e przebiegać grawimetryczne odwodnienie, składowany jest na specjalnym wysypisku śmieci. Taki balast zawiera obecnie średnio 50% wody, która może występować jako woda powierzchniowa oraz jako woda nasycająca składniki: papier i drewno.

Znane są lub zostały już opisane różne sposoby i urządzenia, które obejmują przetwarzanie i/lub spalanie i/lub zgazowanie odpadów, resztek jak również balastu.

Według EP 0 609 802 A1 znany jest sposób i urządzenie do ciągłego odgazowywania i/lub zgazowywania paliwa stałego lub odpadów. Urządzenie to złożone jest z reaktora szybowego, w którym doprowadzanie gazowego środka zgazowującego i odprowadzanie wytwarzanego gazowego paliwa przeprowadzane są współprądowo w kierunku do dołu. Środek zgazowujący podgrzewa się paliwem gazowym w śrubowym przeciwprądowym wymienniku ciepła, usytuowanym w części płaszczowej. Ten podgrzany środek zgazowujący jest dalej nagrzewany w tworzących linię śrubową lub falistych kanałach w ceramicznym korpusie trzonu reaktora oraz w służącym jako zakończenie trzonu, ruchomym lub nieruchomym, wchodzącym w dolną część wsadu centralnym korpusie stożkowym lub paraboidalnym. Ruszt utworzony jest przez ukształtowany jako pełny stożek lub wydrążony stożek pierścieniowego korpusu stanowiącego obrotowy, przesuwny pionowo element współpracujący, który naprzeciw dolnych części trzonu otwiera regulowany pierścieniowy przepust do odprowadzania wytworzonego paliwa gazowego i do wyprowadzania stałych lub ciekłych produktów reakcji w postaci popiołu, żużla, resztek podestylacyjnych.

Z DE 28 16 282 A1 znany jest piec do spalania odpadów i sposób spalania odpadów. Piec do spalania złożony jest z wydrążonego korpusu z otwartym górnym i dolnym końcem, płyty dennej, która zamyka dolny koniec i ze środkowego otworu oraz dużej liczby rozmieszczonych w kierunku obwodowym otworów w płycie dennej, przez które gaz utleniający pod ciśnieniem może dostawać się do wydrążonego korpusu, przy czym w wydrążonym korpusie usytuowane są części przenoszące ciepło, przez które przepływa utleniający gaz, oraz z urządzenia do wprowadzania odpadów od góry. Cząstki przenoszące ciepło tworzą nad płytą denną złoże fluidalne, przy czym utleniający gaz przepuszczany jest przez środkowy otwór i przez rozmieszczone w kierunku obwodowym otwory pionowo do góry i poziomo w kierunku obwodowym. Odpady wprowadzane są w zł oż e fluidalne i s ą tam spalane, a powstają ce spaliny są spalane w przestrzeni nad zł o ż em fluidalnym.

Wadą tego sposobu i urządzenia jest to, że odgazowanie i/lub zgazowanie paliwa stałego lub materiałów odpadowych jest niepełne.

Zadanie wynalazku polega na tym, by opracować sposób i urządzenie, które po odgazowaniu i/lub zgazowaniu materiałów odpadowych w miarę możliwości całkowicie dalej przetwarzają i wykorzystują pozostające produkty resztkowe w miarę możliwości całkowicie.

Urządzenie i sposób według wynalazku umożliwiają dalsze i w miarę możliwości pełne przetworzenie produktów odpadowych, a zwłaszcza nie rozłożonych jeszcze całkowicie materiałów odpadowych z procesów odgazowania lub zgazowania, tak że można je odprowadzić do otoczenia i/lub składować zasadniczo bez stosowania specjalnych środków i w miarę możliwości nieszkodliwie.

Sposób suszenia, rozdzielania, sortowania i rozkładania produktów odpadowych, pochodzących z procesu odgazowania i/lub zgazowania materiałów odpadowych według wynalazku charakteryzuje się tym, iż stałe produkty odpadowe wprowadza się ze spalinami w szybową komorę reaktora i osadza się w dolnej części tej szybowej komory mającej kształt leja całkowicie lub częściowo. Ta część komory może być usytuowana liniowo, centralnie i/lub mimośrodowo. Równocześnie i/lub później powietrze i spaliny z procesu odgazowania i/lub zgazowania wprowadza się oddzielnie od dołu do komory pod ciśnieniem. Powietrze wprowadza się do komory osiowo, a spaliny stycznie, poprzez jeden lub dwa otwory w postaci jednej lub dwóch pierścieniowych szczelin, przestawnych względem

PL 200 850 B1 siebie i względem dna komory, utworzonych przez jedną lub dwie, usytuowane jedna w drugiej, wkładki w kształcie ściętego stożka w części komory mającej kształt leja. Przez zmianę wielkości pierścieniowej szczeliny można regulować prędkość przepływu wprowadzanego powietrza i spalin. Powietrze wprowadza się przez jedną a spaliny przez drugą szczelinę pierścieniową, przez co w komorze powstaje obrotowo symetryczne, fontannowe zawirowanie materiałów stałych i gazowych, a następnie lub podczas procesu ciągłego wysuszone, rozdzielone, posortowane i zasadniczo rozłożone produkty wyprowadza się z komory do dołu.

Korzystnie, wprowadzane produkty odpadowe złożone są z koksu, popiołu, węglowodorów, CO2, CO, H2, H2O.

Korzystnie, powietrze w dnie komory wprowadzane jest osiowo przez okrągłą dwuścienną część szybu wylotowego.

Korzystnie, powietrze podgrzewa się i/lub wprowadza się pod ciśnieniem 6-8 kPa do komory. Uwalniane przy tym ciepło reakcji powoduje wzrost temperatury w złożu materiału stałego i w mieszaninie gazowej do około 1200°C. Temperatura ta wystarcza, aby krakować wyższe gazowe węglowodory w mieszaninie gazowej.

Korzystnie, spaliny z procesu pirolizy, gaz z pirolizy i/lub mieszaninę ciał stałych z gazem, również korzystnie z procesu pirolizy wprowadza się stycznie przez otwory w mającej kształt leja części komory, przy czym w obszarze materiałów stałych spotykają się one z wprowadzonym powietrzem. Otwory prowadzą gaz z pirolizy i/lub mieszaninę ciał stałych z gazem w sposób wymuszony do obszaru wprowadzonego materiału w postaci stałej i w ten materiał, gdzie napotyka on wprowadzone powietrze.

Korzystnie, spaliny wprowadza się do komory pod ciśnieniem 6-8 kPa.

Korzystnie prędkość powietrza i spalin jest regulowana.

Korzystniej, prędkość powietrza i/lub spalin regulowana jest przez zmianę wielkości pierścieniowej szczeliny.

Korzystnie, umieszczony w komorze reaktora palnik podtrzymujący w stanie rozruchu uruchamia reakcję, a w stanie pracy zapewnia stałe podtrzymywanie reakcji.

Urządzenie do suszenia, rozdzielania, sortowania i rozkładania produktów odpadowych, zwłaszcza pochodzących z procesu odgazowania i/lub zgazowania materiałów odpadowych według wynalazku złożone jest z szybowej komory reaktora, której dno ma kształt leja, a w tym dnie usytuowane są oddzielne otwory do wprowadzania powietrza i spalin z procesu odgazowania i/lub zgazowania, przy czym otwory te są w postaci jednej lub dwóch pierścieniowych szczelin utworzonych przez jedną lub dwie, usytuowane jedna w drugiej, wkładki w kształcie ściętego stożka w części komory mającej kształt leja, przy czym powietrze wprowadza się przez jedną a spaliny przez drugą szczelinę pierścieniową, zaś umieszczone są tak, że powietrze doprowadzane jest osiowo od dołu, a spaliny są wprowadzane stycznie lub promieniowo w komorę reaktora, zaś szyb wylotowy w lejowym dnie komory reaktora służy do wyprowadzania wysuszonych, rozdzielonych, posortowanych i rozłożonych produktów, przy czym w górnej części przewidziany jest otwór odprowadzania gazu.

Korzystnie, lejowa dolna część komory urządzenia ma kształt ściętego stożka lub szybu.

Korzystniej, mająca kształt ściętego stożka część komory i szyb wylotowy są w całości lub częściowo dwuścienne.

Korzystniej, otwory do wprowadzania powietrza i spalin w części mającej kształt ściętego stożka są usytuowane tak, że strumienie gazu przynajmniej częściowo spotykają się wewnątrz złoża ciał stałych.

Korzystnie, wielkość wszystkich otworów jest zmienna.

Korzystnie, wkładki w kształcie ściętego stożka są umieszczone przestawnie względem siebie i wzglę dem dna komory.

Korzystnie, otwór na spaliny jest pierścieniową szczeliną naciętą bocznie w zakresie kąta 180°.

Korzystnie, szyb wylotowy ma wiele otworów do oddzielnego odprowadzania posortowanych produktów końcowych.

Korzystnie, w komorze reaktora umieszczony jest wspierający palnik.

Wydostający się w górnej części komory gaz jest w znacznym stopniu pozbawiony węgla i wyższych węglowodorów i zawiera azot oraz dużą zawartość CO i H2. Zawarte jeszcze w gazie cząstki ciała stałego można oddzielać w dołączonym oddzielaczu cyklonowym.

Przez otwór odpływowy może być odprowadzany w znacznym stopniu przetworzony, pozbawiony węgla i węglowodorów materiał w postaci stałej. Nie przetworzone materiały resztkowe, takie

PL 200 850 B1 jak popiół i resztki węgla, zbierane są w umieszczonym centralnie leju wychwytowym i są odprowadzane przez dołączony szyb z oddzielaniem popiołu.

Dzięki skierowanego do góry przepływowi mieszaniny powietrza i gazu z pirolizy w komorze powstaje obrotowo symetryczny wir, który w kierunku osiowym ma kształt fontanny, przez którą zabierany jest luźno odprowadzany materiał w postaci stałej i jest doprowadzany od ściany komory do osiowego obszaru komory. Tam przetworzone całkowicie lub częściowo materiały stałe w zależności od swej gęstości spadają na różne miejsca na dnie komory i można je dzięki temu odprowadzać korzystnie posortowane. Materiały stałe, które nie mogły być uniesione przez dopływające powietrze, są również odprowadzane przez otwór wypływowy. Powstający przepływ jest stabilny i może być jeszcze stabilizowany przez wbudowanie rury prowadzącej w celu wyrównywania obiegu substancji stałych przy wahającej się wysokości napełnienia. Również zmiany przepustowości powietrza nie mogą zmieniać przepływu w szerokich zakresach.

Poniżej wynalazek zostanie dokładniej objaśniony na podstawie przykładu wykonania.

Szybowa komora jest cylindrycznym zbiornikiem o średnicy 2000 mm i o długości płaszcza 4000 mm, zamkniętym od góry dnem koszykowym, a u dołu mającym kształt ściętego stożka o pochyleniu 45°. W górnej części płaszcza usytuowana jest stycznie przycięta rura odprowadzania gazu o ś rednicy 500 mm. Komora jest wsparta na ramie w obszarze przejścia pomiędzy częścią cylindryczną, a częścią stożkową zbiornika. Płaszcz zbiornika, wykonany ze stali węglowej, jest chroniony przed gazami reakcji przez wymurówkę o grubości 200 mm. Dno w kształcie ściętego stożka ma usytuowany osiowo kołnierz oporowy o średnicy 1000 mm do doprowadzania powietrza. Część denna w kształcie ściętego stożka ma ponadto naciętą w zakresie kąta ponad 180° boczną szczelinę pierścieniową, poprzez którą spaliny i materiały stałe razem są doprowadzane stycznie z prędkością przepływu 20 m/s i rozkładają się równomiernie na obwodzie komory. W środku umieszczone są dwie mające kształt ściętego stożka łopatki kierujące, usytuowane lejowo jedna w drugiej. Większa i niżej usytuowana o średnicy 700 mm i druga o średnicy 500 mm. Powietrze wprowadzane od dołu do góry osiowo przepływa przez złoże materiału stałego i trafia na spaliny. Mieszanina gazowa porywa cząstki ciała stałego na zewnątrz wznosząc je ze sobą do góry przy ścianie zbiornika i reaguje przy tym z mieszaniną gazową . W górnej jednej trzeciej zbiornika przepł yw opada do wewną trz i uspokaja się , tak że jeszcze nie rozłożone cieplnie cząstki węgla i popiołu spadają znów do dołu. Tam trafiają one na usytuowany w środku lej wychwytowy, który rozciąga się aż do dolnej części i jest opróżniany przez przenośnik ślimakowy. Gorąca mieszanina gazowa powoduje reakcję z cząstkami węgla o temperaturze 700°C, przez co wyzwalana jest energia, która nagrzewa mieszaninę gazów i ścianę reaktora do 1200°C. Dzięki dużemu przekrojowi zbiornika i związanemu przez to uspokojeniu przepływu uzyskuje się wystarczający czas reakcji, by rozpuścić węgiel do CO i CO2. Resztkowa wilgoć gazu procesowego zostaje przy tym przetworzona z węglem w CO i H2. Opisane wkładki w kształcie podwójnego ściętego stożka, pomiędzy którymi wypływa powietrze i spaliny, są umieszczone przestawnie za pomocą elementów mocujących, tak że prędkości przepływu można zoptymalizować. Te dwie wkładki są wykonane z materiału ceramicznego.

Aby zapewnić rozpoczęcie reakcji chemicznej, zwłaszcza w procesie rozruchu i później jako bezpieczne źródło zapalania, w dolnej cylindrycznej części zbiornika umieszczony jest osiowo palnik zapalający w postaci palnika plazmowego o mocy 4 kW, który pracuje niezależnie od ciśnienia i może być w każdej sytuacji roboczej włączony i wyłączony.

Claims (18)

1. Sposób suszenia, rozdzielania, sortowania i rozkładania produktów odpadowych, pochodzących z procesu odgazowania i/lub zgazowania materiałów odpadowych, znamienny tym, że stałe produkty odpadowe wprowadza się ze spalinami w szybową komorę reaktora i osadza się w dolnej części tej szybowej komory mającej kształt leja całkowicie lub częściowo, a równocześnie i/lub później powietrze i spaliny z procesu odgazowania i/lub zgazowania wprowadza się oddzielnie od dołu do komory pod ciśnieniem, przy czym powietrze wprowadza się do komory osiowo, a spaliny stycznie, poprzez jeden lub dwa otwory w postaci jednej lub dwóch pierścieniowych szczelin, przestawnych względem siebie i względem dna komory, utworzonych przez jedną lub dwie, usytuowane jedna w drugiej, wkładki w kształcie ścię tego stożka w części komory mającej kształt leja, przy czym powietrze wprowadza się przez jedną a spaliny przez drugą szczelinę pierścieniową, przez co w komorze

PL 200 850 B1 powstaje obrotowo symetryczne, fontannowe zawirowanie materiałów stałych i gazowych, a następnie lub podczas procesu ciągłego wysuszone, rozdzielone, posortowane i zasadniczo rozłożone produkty wyprowadza się z komory do dołu.

2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że wprowadzane produkty odpadowe złożone są z koksu, popiołu, węglowodorów, CO2, CO, H2, H2O.

3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że powietrze w dnie komory wprowadzane jest osiowo przez okrągłą dwuścienną część szybu wylotowego.

4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że powietrze podgrzewa się i/lub wprowadza się pod ciśnieniem 6-8 kPa do komory.

5. Sposób wedł ug zastrz. 1, znamienny tym, ż e spaliny wprowadza się stycznie przez otwory w mającej kształt ścię tego stożka części komory, przy czym w obszarze materiałów stałych spotykają się one z wprowadzonym powietrzem.

6. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że spaliny wprowadza się do komory pod ciśnieniem 6-8 kPa.

7. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, ż e reguluje się prędkość powietrza i spalin.

8. Sposób według zastrz. 7, znamienny tym, że prędkość powietrza i/lub spalin regulowana jest przez zmianę wielkości pierścieniowej szczeliny.

9. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, ż e umieszczony w komorze reaktora palnik podtrzymujący w stanie rozruchu uruchamia reakcję, a w stanie pracy zapewnia stałe podtrzymywanie reakcji.

10. Urządzenie do suszenia, rozdzielania, sortowania i rozkładania produktów odpadowych, zwłaszcza pochodzących z procesu odgazowania i/lub zgazowania materiałów odpadowych, znamienne tym, że złożone jest z szybowej komory reaktora, której dno ma kształt leja, a w tym dnie usytuowane są oddzielne otwory do wprowadzania powietrza i spalin z procesu odgazowania i/lub zgazowania, przy czym otwory te są w postaci jednej lub dwóch pierścieniowych szczelin utworzonych przez jedną lub dwie, usytuowane jedna w drugiej, wkładki w kształcie ściętego stożka w części komory mającej kształt leja, przy czym powietrze wprowadzane jest przez jedną a spaliny przez drugą szczelinę pierścieniową, zaś umieszczone są tak, że powietrze doprowadzane jest osiowo od dołu, a spaliny są wprowadzane stycznie lub promieniowo w komorę reaktora, zaś szyb wylotowy w lejowym dnie komory reaktora służy do wyprowadzania wysuszonych, rozdzielonych, posortowanych i rozłożonych produktów, przy czym w górnej części komory reaktora umieszczony jest otwór odprowadzania gazu.

11. Urządzenie według zastrz. 10, znamienne tym, że lejowa dolna część komory ma kształt ściętego stożka lub szybu.

12. Urządzenie według zastrz. 11, znamienne tym, że mająca kształt ściętego stożka część komory i szyb wylotowy są w całości lub częściowo dwuścienne.

13. Urządzenie według zastrz. 11, znamienne tym, że otwory do wprowadzania powietrza i spalin w części mającej kształt ściętego stożka są usytuowane tak, że strumienie gazu przynajmniej częściowo spotykają się wewnątrz złoża ciał stałych.

14. Urządzenie według zastrz. 10, znamienne tym, że wielkość wszystkich otworów jest zmienna.

15. Urządzenie według zastrz. 10, znamienne tym, że wkładki w kształcie ściętego stożka są umieszczone przestawnie względem siebie i względem dna komory.

16. Urządzenie według zastrz. 10, znamienne tym, że otwór na spaliny jest pierścieniową szczeliną naciętą bocznie w zakresie kąta 180°.

17. Urządzenie według zastrz. 10, znamienne tym, że szyb wylotowy ma wiele otworów do oddzielnego odprowadzania posortowanych produktów końcowych.

18. Urządzenie według zastrz. 10, znamienne tym, że w komorze reaktora umieszczony jest wspierający palnik.