PL65153Y1 - Urządzenie do przeróbki biomasy - Google Patents

Description

2 PL 65153 Υ1

Opis wzoru

Przedmiotem wzoru użytkowego jest urządzenie do obróbki biomasy wyposażone w zespół odwadniający biomasę, w suszarkę, w generator gazu i popielnik, jak również w przenośniki do transportu poddawanej obróbce biomasy oraz wytwarzanych z niej produktów, przy czym wylot generatora gazu jest połączony z zespołem do oczyszczania i ochładzania gazu.

Celem obróbki jest przetworzenie biomasy o wysokiej wilgotności, stanowiącej na przykład osady wodne, odpady mułu, gnojówkę itp., na paliwo i wykorzystanie go do ogrzewania względnie wytwarzania energii elektrycznej. W obecnych czasach istotny problem stanowi przeróbka produktów działalności życiowej człowieka i zwierząt, stanowiących biomasę o dużej liczbie różnych komponentów i wysokiej wilgotności, dochodzącej do 85%, na przykład osadów, mułów i wilgotnych nawozów, umożliwiająca ich wykorzystanie w jakikolwiek bądź sposób. Z francuskiego opisu patentowego nr FR 2 232 135 znane jest urządzenie do obróbki osadów wodnych, w którym woda z osadników jest doprowadzana do komory napowietrzania, natomiast woda z wytrąconym mułem - do misy rozdzielczej, a następnie do osadnika wtórnego. Z osadnika wtórnego oczyszczona woda przekazywana jest do zbiornika wody czystej, zaś muł - do rozdzielacza dzielącego strumień mułu na część doprowadzaną bezpośrednio do komory napowietrzania stabilizatora, drugą część zawracaną do komory napowietrzania kanałem zwrotnym i trzecią część przekazywaną do zagęszczacza, do którego równocześnie podawany jest osad z osadników pierwotnych. Zrzucone osady zostają przepłukane wodą techniczną w zbiorniku płuczącym, a następnie podawane do zagęszczacza i prasy, w której zostają sprasowane na brykiety.

Analiza działania powyższego urządzenia wykazuje, że nie dokonuje ono właściwie przeróbki mułu, lecz jedynie zapewnia wytrącenie stosunkowo jednorodnego osadu i osunięcie z niego około 15% wody. Z opisu patentowego francuskiego nr FR 2 309 129 znany jest sposób i urządzenie do przeróbki osadów wodnych, wyposażone w zespół do odwadniania osadu połączony z zespołem do jego suszenia oraz z zespołem do spalania wysuszonego i odwodnionego osadu, przy czym ten ostatni zespół jest zaopatrzony w urządzenie do oczyszczania uchodzących gazów dymnych oraz wyłapywania popiołu, jak również w urządzenie grzewcze do wytwarzania pary wykorzystanej do ogrzewania pomieszczeń. Popiół, odprowadzany z popielnika oraz z łapacza popiołu, zostaje przemielony w młynie kulowym i doprowadzany do zbiornika szlamu, do którego doprowadzane są również inne komponenty, takie jak cement, wapno, piasek, środek pianotwórczy itp. Szlam ze zbiornika jest podawany do generatora piany połączonego z autoklawem, do którego doprowadzana jest również para z wytwornicy pary.

Działanie urządzenia polega na odwadnianiu, suszeniu osadów wodnych, a następnie ich spalaniu, przy czym spaliny służą do ogrzewania wytwornicy pary. Para służy do ogrzewania pomieszczeń, a ponadto jest podawana do autoklawu. Wytwarzane w procesie spalania gazy dymne są przed przekazaniem do atmosfery oczyszczane, przy czym popiół poddawany jest obróbce, polegającej na wytworzeniu jednorodnej mieszaniny popiołu i wody, do której dodawane są z dozowników inne komponenty i dodatki poddawana następnie działaniu pary i służące do wytwarzania w autoklawie piano-betonu popiołowego, z którego wytwarzane są elementy budowlane.

Niedogodność opisanego sposobu obróbki osadów polega na tym, że osady poddawane spalaniu w zespole spalania zawierają znaczną ilość wilgoci nieusuniętej w procesie odwadniania, co znacząco zwiększa energochłonność procesu. Ponadto sposób ten nie wykorzystuje oczyszczonych gazów dymnych, które odprowadzane są bezpośrednio do atmosfery. Z francuskiego opisu patentowego nr FR 2 239 620 znane jest urządzenie do przeróbki muli-stych osadów organicznych, zwłaszcza rzecznych, wyposażone w składowisko surowca podlegającego przeróbce kilkoma warstwami drenów odwadniających, w prasę ślimakową, połączoną przenośnikiem z tym składowiskiem i przeznaczoną do odwadniania tych osadów, oraz w zespoły do granulacji lub brykietowania odwodnionego produktu, jak również w suszarki do jego suszenia. Komora suszarki jest połączona przenośnikiem ze zbiornikiem zasypowym instalacji pirolizy, wyposażonej w piec pierścieniowy, w komorę wstępnego mieszania z gazowym lub mazutowym palnikiem iniektorowym oraz w zespół wyładowczy.

Wyjście parogazowej instalacji pirolizy jest połączone z cyklonem, do którego produkt jest podawany za pośrednictwem chłodziarki. 3 PL65153 Υ1

Działanie urządzenia polega na tym, że wilgotny osad mulisty o wilgotności od 80% do 90% zostaje częściowo odwodniony na składowisku za pomocą drenów, lecz przede wszystkim po przejściu przez prasę ślimakową, powodującą jego dalsze odwadnianie, po czym zostaje uformowany w postaci granul lub brykietów wysuszanych w suszarce. Wysuszony surowiec jest poddawany pirolizie, przy czym wytwarzany w czasie tego procesu gaz jest wykorzystywany do ogrzewania instalacji pirolizy. Popiół oraz koks są usuwane z tej instalacji do zbiornika akumulacyjnego, zaś produkt uzyskiwany w wyniku pirolizy ma liczne zastosowania, na przykład w metalurgii do uzdatniania wody, do wytwarzania nawozów, względnie materiałów budowlanych. Natomiast z mieszanki parogazowej kondenso-wana jest węglowodanowa ciecz opałowa.

Opisane urządzenie nie umożliwia jednak wytwarzania z komponentu gazowego przeróbki osadu energii elektrycznej, przy czym sam ten proces jest stosunkowo energochłonny, bowiem realizuje suszenie mułu o stosunkowo dużym stopniu jego rozprószenia w granulach lub brykietach, co wymaga znaczących nakładów ciepła.

Celem wzoru użytkowego jest opracowanie takiego urządzenia do obróbki biomasy z dużą zawartością wody, które zapewni jej bezodpadową przeróbkę w paliwo wykorzystane do produkcji energii elektrycznej względnie do ogrzewania.

Cel ten zrealizowano w konstrukcji urządzenia do obróbki biomasy według wzoru, które charakteryzuje się tym, że jest wyposażone w generator ciepła oraz w zespół do granulowania względnie brykietowania wysuszonej biomasy, przy czym jego odwadniacze są ze sobą kolejno wzajemnie połączone, zaś wymiennik ciepła jest połączony z wylotem drugiego odwadniacza oraz z generatorem ciepła, jak również z suszarką, przy czym wyjście trzeciego odwadniacza jest z kolei połączone za pośrednictwem przewodu rurowego z wylotem gazu generatora ciepła, zaś w tym przewodzie rurowym jest umieszczona mieszarka, połączona z kanałem zwrotnym suszarki, natomiast wyjście suszarki jest połączone z zespołem do granulacji względnie brykietowania wysuszonego produktu, połączonym z kolei z generatorem gazu, którego wylot gazowy jest połączony za pośrednictwem zespołu do oczyszczania i ochładzania gazu z generatorem elektrycznym oraz/lub z generatorem ciepła.

Mieszarka, której wyjście połączone jest z wejściem pierwszego odwadniacza, jest korzystnie połączona za pomocą transportera ze składowiskiem względnie zbiornikiem przeznaczonej do obróbki biomasy.

Urządzenie według wynalazku jest korzystnie wyposażone w trzeci odwadniacz, połączony z jednej strony z wymiennikiem ciepła, a z drugiej z suszarką.

Drugi i trzeci odwadniacz stanowią korzystnie pompy próżniowe.

Drugi i trzeci odwadniacz są wzajemnie połączone za pomocą przewodu parowego.

Badania eksploatacyjne urządzenia do obróbki biomasy o wysokiej wilgotności według wzoru wykazały, że umożliwia ono praktycznie bezodpadową produkcję energii elektrycznej względnie wykorzystanie ciepłą spalania przetworzonych w paliwo osadów do ogrzewania.

Urządzenie do obróbki biomasy o dużej wilgotności według wzoru jest uwidocznione na załączonym rysunku, przedstawiającym schemat instalacji poszczególnych zespołów urządzenia.

Urządzenie do obróbki biomasy według wzoru składa się z zespołów o znanej konstrukcji, która z tego powodu nie została ujawniona w opisie. Istota wzoru polega na celowym połączeniu tych zespołów w instalację służącą do obróbki wilgotnej biomasy w celu przerobienia jej na paliwo, a następnie wykorzystania tego paliwa do wytwarzania energii elektrycznej lub bezpośrednio do ogrzewania.

Urządzenie do obróbki biomasy według wzoru składa się z następujących zespołów: z mieszarki 1., do której podawana jest przez transporter 2 poddawana obróbce biomasa znajdująca się na składowisku 3 względnie w odpowiednim zbiorniku. Biomasa może być również podawana bezpośrednio z osadników wodnych. Do wejścia mieszarki 1 jest ponadto doprowadzony transporter 4, który dostarcza dodatkowe komponenty do biomasy.

Wyjście mieszarki 1 jest połączone, za pośrednictwem przenośnika ślimakowego 5, z wejściem pierwszego odwadniacza 6, mającego korzystnie postać prasy ślimakowej z umieszczonym na jej kadłubie wibratorem. Woda z odwadniacza jest odprowadzana przez jego króciec wylotowy 7, zaś jego wyjście dla odwodnionej masy jest połączone przez zespół transportujący 8, stanowiący na przykład przenośnik, z drugim odwadniaczem 9, mającym korzystnie postać odwadniacza podciśnieniowego. Woda wydzielona w odwadniaczu jest odprowadzana przewodem odprowadzającym 10. Wyjście odwodnionej masy z drugiego odwadniacza 9 jest połączone poprzez nieoznaczony numerem zespół transportujący z wejściem wymiennika ciepła H. 4 PL 65153 Υ1

Wymiennik ciepła 1J_ może mieć dowolną znaną konstrukcję, przy czym na rysunku podano przykładowo wymiennik w postaci dwóch współśrodkowych rur, umieszczonych jedna w drugiej, przy czym wewnętrzną rurą przemieszczany jest produkt z odwadniacza 9, wypychany na przykład za pomocą przenośnika ślimakowego, zaś w przestrzeni między przewodami przepływa nośnik ciepła. Do ogrzewania nośnika ciepłą stosowany jest generator ciepła 12, przedstawiony w przykładowym rozwiązaniu na rysunku jako zespół palników gazowych ogrzewających nośnik przepływający przez umieszczoną nad palnikami wężownicę, połączoną z wejściem nośnika w wymienniku ciepłą 1J.. Wyjście produktu wymiennika ciepła H jest połączone z trzecim odwadniaczem 13, również korzystnie typu podciśnieniowego, połączonym korzystnie z drugim odwadniaczem 9 za pomocą przewodu parowego 14. Natomiast wyjście trzeciego odwadniacza 13 jest połączone kanałem przepływowym z wejściem suszarki 15. Przestrzeń wewnętrzna suszarki jest połączona za pomocą przewodu rurowego 16 o dużej średnicy z wyjściem gazowym generatora ciepła 12, zaś jej wyjście gazowe jest połączone za pośrednictwem zespołu odpopielającego (łapacza popiołu) 17 z kominem wyciągowym, a równocześnie przewodem rurowym 18 z mieszarką 19, zainstalowaną na przewodzie rurowym 16, łączącym wyjście gazowe generatora ciepła 12 z wejściem suszarki 15.

Wyjście wysuszonego produktu z suszarki 15 jest połączone z zespołem 20 do granulowania względnie brykietowania wysuszonego produktu. Wyjście zespołu 20 jest natomiast połączone, poprzez nieoznaczony na rysunku numerem zespół transportujący, z generatorem gazu 21_, którego wyjście gazowe jest z kolei połączone z zespołem 22 do czyszczenia i ochładzania gazu o znanej konstrukcji.

Oczyszczony i ochłodzony gaz z generatora gazu 21 może być skierowany bezpośrednio do użytkownika, względnie może zasilać generator ciepłą 12 albo też silnik gazowy napędzający generator elektryczny 23 do wytwarzania prądu elektrycznego. Odpady popiołowe generatora 21 są transportowane do popielnika 24.

Działanie opisanego urządzenia do obróbki biomasy jest następujące: Biomasa o dużej wilgotności, wynoszącej od 50% do 85%, jest dostarczana ze składowiska 3 za pomocą transportera 2 do mieszarki 1, w której zostaje zmieszana wraz z innymi komponentami dostarczanymi przez transporter 4, przy czym wilgotność tych innych komponentów winna wynosić od 10% do 40%, a ich cząstki winny mieć wielkość nie przekraczającą 20 mm. Cząstki dodatkowych komponentów koncentrują się w od-wadniaczu 6 w pobliżu wewnętrznej powierzchni jego kadłuba, stanowiąc swojego rodzaju odnawialny filtr do przepuszczania wody z biomasy, która przepływa przez otwory w tym kadłubie, a równocześnie zwiększają masę energetyczną w odwodnionym produkcie.

Po zakończeniu mieszania komponentów w mieszarce 1, wymieszana biomasa podawana jest, za pomocą przenośnika ślimakowego 5, do odwadniacza 6, w którym, dzięki ciśnieniu wytworzonemu przez ten przenośnik 5 i wibracjom wibratora, korzystnie zamontowanego na kadłubie odwadniacza, następuje wytrącenie większej części wody odprowadzanej z odwadniacza 6 przez króciec wylotowy 7. Odwodniony produkt jest następnie podawany, za pomocą zespołu transportowego 8, do drugiego odwadniacza 9, typu podciśnieniowego. Wydzielona z produktu woda jest wypłukiwana w odwadnia-czu i odprowadzana przez przewód odprowadzający 10, zaś odwodniony produkt jest podawany, za pomocą przenośnika, korzystnie typu ślimakowego, do wewnętrznej rury wymiennika ciepła H, w którym zostaje odgrzany przez przepływający w przestrzeni między rurami nośnik, cyrkulujący w zamkniętym obiegu i ogrzewany w generatorze ciepła 12.

Znacząco odwodniony i ogrzany produkt jest doprowadzany z wyjścia wymiennika ciepła H do trzeciego odwadniacza 13, w którym nagrzany produkt intensywnie paruje, zaś para jest odprowadzana przewodem parowym 14 do drugiego odwadniacza 9, typu podciśnieniowego, w celu nagrzania znajdującego się w nim produktu oraz ewentualnie w celu wytworzenia w nim podciśnienia.

Odwodniony produkt jest odprowadzany z wyjścia trzeciego odwadniacza 13, korzystnie również typu podciśnieniowego, do suszarki 15. Suszarka 15 jest zasilana gazami spalinowymi, doprowadzanymi przewodem rurowym 16 z generatora ciepła 12, które przepływając do suszarki powodują wstępne, dodatkowe ogrzanie produktu doprowadzanego do niej przewodem umieszczonym wewnątrz przewodu rurowego 16. Po wysuszeniu produktu w suszarce 15, gazy spalinowe są następnie odprowadzane do zespołu odpopielającego 17, zaopatrzonego między innymi w łapacz popiołu, a następnie są częściowo odprowadzane do atmosfery, a częściowo zawracane przewodem rurowym 18 do mieszarki 19 w celu obniżenia temperatury wpływających do nich z generatora ciepła 12 gazów spalinowych.

Claims (5)

1. 5 PL 65 153 Υ1 Wysuszony produkt podawany jest z suszarki 15 do zespołu 20 do granulowania względnie brykie-towania. Wytworzone brykiety są doprowadzane do generatora gazów 21 albo wysyłane do użytkowników. W generatorze gazów 2\_ dokonuje się gazyfikacji granulek względnie brykietów, w wyniku której uzyskuje się gaz generatorowy i popiół. Gaz generatorowy przepływa przez zespół 22 do czyszczenia i ochładzania gazu, po czym jest częściowo wykorzystywany w spalinowym silniku gazowym napędzającym generator elektryczny 23, a częściowo doprowadzany do zespołu palników gazowych w generatorze ciepła 12. Popioły są doprowadzane do popielnika 24, a następnie kierowane do dalszej przeróbki. W przypadku, gdy przerabiana biomasa ma stosunkowo niewielką zawartość wody, nie jest konieczne wyposażanie urządzenia w mieszarkę oraz w trzeci odwadniacz 13. Urządzenie według wzoru umożliwia praktycznie bezodpadową obróbkę biomasy o wysokiej wilgotności, przy czym wydzielona w procesie obróbki urządzenia energia cieplna jest wykorzystana do zasilania generatora ciepła urządzenia, zaś wysuszony produkt kierowany do generatora gazów charakteryzuje się dużą zawartością energii. Zastrzeżenia ochronne 1. Urządzenie do obróbki biomasy wyposażone w zespół odwadniający biomasę, w suszarkę, w generator gazu i popielnik, jak również w przenośniki do transportu poddawanej obróbce biomasy oraz wytwarzanych z niej produktów, przy czym wylot generatora gazu jest połączony z zespołem do oczyszczania i ochładzania gazu, znamienne tym, że jest wyposażone w generator ciepła (12) oraz w zespół (20) do granulowania względnie brykietowania wysuszonej biomasy, przy czym jego odwad-niacze (6, 9 i 13) są ze sobą kolejno wzajemnie połączone, zaś wymiennik ciepła (H) jest połączony z wylotem drugiego odwadniacza (9) oraz z generatorem ciepła (12), jak również z suszarką (15), przy czym wyjście trzeciego odwadniacza (13) jest z kolei połączone za pośrednictwem przewodu rurowego (16) z wylotem gazu generatora ciepła (12), zaś w tym przewodzie rurowym (16) jest umieszczona mieszarka (19), połączona z kanałem zwrotnym suszarki (15), natomiast wyjście suszarki (15) jest połączone z zespołem (20) do granulacji względnie brykietowania wysuszonego produktu, połączonym z kolei z generatorem (21) gazu, którego wylot gazowy jest połączony za pośrednictwem zespołu (22) do oczyszczania i ochładzania gazu z generatorem elektrycznym (23) oraz/lub z generatorem ciepła (12).
2. 2. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że mieszarka (1), której wyjście połączone jest z wejściem pierwszego odwadniacza (6), jest połączona za pomocą transportera (2) ze składowiskiem względnie zbiornikiem (3) przeznaczonej do obróbki biomasy.
3. 3. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że jest wyposażone w trzeci odwadniacz (13), połączony z jednej strony z wymiennikiem ciepła (H), a z drugiej z suszarką (15).
4. 4. Urządzenie według zastrz. 1 albo 3, znamienne tym, że drugi odwadniacz (9) i trzeci odwadniacz (13) stanowią pompy próżniowe.
5. 5. Urządzenie według zastrz. 3, znamienne tym, że drugi odwadniacz (9) i trzeci odwadniacz (13) są wzajemnie połączone za pomocą przewodu parowego (14).