PL69587Y1 - Urządzenie do pirolizy - Google Patents

Description

Opis wzoru

Przedmiotem wzoru użytkowego jest urządzenie do pirolizy przetwarzające materiały organiczne, takie jak węgiel, produkty naftowe, łupek, torf, drewno, produkty roślinne, odpady zwierzęce, odpady przemysłowe i komunalne w celu uzyskania różnych typów paliwa ciekłego i stałego, które można wykorzystać do produkcji energii elektrycznej wykorzystywanej w energetyce cieplnej, w rolnictwie, w przemyśle obróbki drewna, przemyśle chemicznym oraz w innych branżach przemysłowych.

Znane jest wykorzystywanie procesu pirolizy do przetwarzania odpadów z mieszkań na przykład w piecach muflowych wyposażonych w kilka mufli. Taki piec opisany jest w amerykańskim patencie Ne 7.044.069B2. Piece muflowe, pracujące bez dostępu powietrza, mają minimalnie jedną ogrzewaną komorę pirolityczną niezależną od innych komór pirolitycznych.

Inne znane urządzenie wykorzystujące pirolizę niskotemperaturową do przetwarzania odpadów komunalnych, rolniczych i przemysłowych, zawiera wspólne części technologiczne, opisane jest w niemieckim patencie nr 116970. Reaktor suszący, źródło ciepła oraz reaktor pirolityczny umieszczone są w drążonym walcowym kadłubie ułożonym poziomo, a surowiec przemieszczany jest za pomocą podajnika ślimakowego. Pierwsza i druga komora robocza umieszczone są we wspólnym płaszczu i są wspólnie ogrzewane. Trzecia komora robocza umieszczona jest na płaszczu w strefie chłodzenia.

Urządzenie do pirolizy według wzoru użytkowego ma reaktor suszący, reaktor pirolityczny, urządzenie chłodzące, rurowy wymiennik ciepła oraz wentylator odciągowy, przy czym reaktor suszący, reaktor pirolityczny i urządzenie chłodzące połączone są w szereg w dla uzyskania ciągłego transportu surowców organicznych, ich suszenia, pirolizy i chłodzenia twardych produktów pirolizy. Korzystnym jest aby reaktor suszący, reaktor pirolityczny i urządzenie chłodzące były wzajemnie połączone szeregowo w płaszczyźnie poziomej, w pozycji wzajemnie prostopadłej. Jako mechanizm transportowy w ruchu surowców w reaktorze suszącym, reaktorze pirolitycznym i urządzeniu chłodzącym poleca się zastosować przenośniki ślimakowe. Jest również korzystne podłączenie do górnej części reaktora suszącego, wentylatora odciągowego pompującego powietrze atmosferyczne wzdłuż osłony przenośnika ślimakowego urządzenia chłodzącego, dalej wzdłuż osłony przenośnika ślimakowego reaktora pirolitycznego i dalej wzdłuż osłony przenośnika ślimakowego reaktora suszącego.

Urządzenie pirolityczne łączy w jednym urządzeniu, powiązane ze sobą: reaktor suszący, reaktor pirolityczny i urządzenie chłodzące. Powietrze atmosferyczne bierze udział we wszystkich trzech procesach. Do procesu wchodzi przez chłodzenie twardych produktów pirolizy, powietrze podgrzane prowadzone jest do reaktora pirolitycznego, w którym razem z nieskroplonymi gazami pirolitycznymi podgrzewa reaktor pirolityczny na potrzebną temperaturę pirolizy i dalej przechodzi do reaktora suszącego, w którym oddaje swoją energię cieplną do suszenia surowca. W ten sposób obniża się energochłonność procesu.

Urządzenie pirolityczne pokazane jest na rysunku 1, na którym oznaczono: 10 - urządzenie do pirolizy, 1 - reaktor suszący, 1.1 - płaszczowy przenośnik ślimakowy w reaktorze suszącym, 2 - reaktor pirolityczny, 2.1 - płaszczowy przenośnik ślimakowy w reaktorze pirolitycznym, 3 - rurowy wymiennik ciepła, 4 - urządzenie chłodzące, 4.1 - płaszczowy przenośnik ślimakowy w urządzeniu chłodzącym, 5 - wentylator odciągowy, 6 - wylot skroplonych węglowodorów, 7 - wylot gazowych węglowodorów, 8 - wlot powietrza chłodzącego, 9 - wlot dla kierunku gorących gazów, 9.1 - wlot dla podgrzanego powietrza, A - ruch surowca, B - ruch powietrza chłodzącego, C - wylot skroplonych węglowodorów, D - wylot gazowych węglowodorów.

Urządzenie do pirolizy 10 zawiera reaktor suszący 1, który jest cieplnie izolowany od środowiska zewnętrznego. W środku reaktora suszącego 1 wbudowany jest płaszczowy ślimakowy przenośnik 1.1. Do wlotu reaktora suszącego 1 podłączony jest odciągowy wentylator 5. Do wylotu reaktora suszącego 1 przyłączony jest pirolityczny reaktor 2 z wbudowanym płaszczowym przenośnikiem 2.1. Do reaktora pirolitycznego 2 przyłączony jest rurowy wymiennik 3 ciepła z wylotem 6 skroplonych węglowodorów i wylotem 7 węglowodorów gazowych. Wylot 6 prowadzony jest do przestrzeni reaktora pirolitycznego 2. Do wylotu z reaktora pirolitycznego 2 przyłączone jest chłodzące urządzenie 4 z wbudowanym płaszczowym ślimakowym przenośnikiem 4.1. Do wylotu z chłodzącego urządzenia 4 podłączony jest wlot B do doprowadzenia powietrza chłodzącego. Do przestrzeni pomiędzy płaszczowym ślimakowym przenośnikiem 1.1 i ścianą suszącego reaktora 1 doprowadzony jest wlot 9 dla mieszanki gorących gazów oraz do przestrzeni pomiędzy płaszczowym ślimakowym przenośnikiem 2.1 i ścianą pirolitycznego reaktora 2 doprowadzony jest wlot 9.1 dla podgrzanego powietrza.

Mając na względzie wskazanie działania urządzenie do pirolizy różnych produktów, podano przykłady jego działania przy ich zastosowaniu. Wejściowy surowiec organiczny jako linia A doprowadzany jest do nieprzedstawionego leju przenośnika ślimakowego, który wbudowany jest do ogrzewanej przestrzeni reaktora suszącego 1 i jest cieplnie izolowany od środowiska zewnętrznego.

Podczas ruchu surowca w środku reaktora suszącego 1 przez powietrze atmosferyczne nagrzanego przenośnika ślimakowego 1.1 jest surowiec ogrzewany i osuszany przez kontakt z płaszczem przenośnika ślimakowego 1.1. Para wodna odprowadzana jest z płaszcza przenośnika ślimakowego 1.1 w celu następnego wykorzystania jej jako energii cieplnej. Wysuszony i podgrzany surowiec doprowadzany jest do przenośnika ślimakowego 2.1 reaktora pirolitycznego 2. W tym reaktorze pirolitycznym 2 dochodzi do ogrzewania termokontaktowego z jednoczesnym transportem przez pirolityczną strefę roboczą, która jest cieplnie izolowana od środowiska zewnętrznego.

Mieszanka parogazowa węglowodorów odprowadzana jest z korpusu przenośnika ślimakowego 2.1 do następnej kondensacji na rurach wymiennika ciepła 3. Odtąd są odprowadzone przez wylot 7 skroplone węglowodory ciekłe jako przepływ C i nieskroplone gazy pirolityczne przez wylot 6 jako przepływ D. Twarde produkty pirolizy są jako przepływ A odprowadzane z korpusu przenośnika ślimakowego 2.1 reaktora pirolitycznego 2 do urządzenia chłodzącego 4 i oddają swoją energię cieplną przez ścianę osłony przenośnika ślimakowego 4.1 do powietrza atmosferycznego w celu jego następnego przetwarzania. Ogrzane powietrze atmosferyczne jako przepływ B prowadzone jest z strefy roboczej urządzenia chłodzącego 4 do strefy ogrzewanej reaktora pirolitycznego 2 i pomaga w podgrzewaniu przestrzeni ogrzewanej przez utlenianie (spalanie) nieskroplonych gazów pirolitycznych jako przepływ D z rurowego wymiennika cieplnego 3. Gorące powietrze atmosferyczne jako przepływ B prowadzone jest do strefy cieplnej reaktora suszącego 1 i dalej po usunięciu szkodliwych substancji i komponentów wyprowadzane jest do atmosfery.

Piroliza węgla brunatnego Węgiel brunatny o wilgotności 45%, zawartości popiołu 18% i uzysku 58% substancji lotnych rozkruszony jest na wartość poniżej 1 mm. Przez przenośnik ślimakowy 1.1 jest ciągle wprowadzany do reaktora suszącego 1, następnie przez przenośnik ślimakowy 2.1 do reaktora pirolitycznego 2 i dalej przez przenośnik ślimakowy 4.1 do urządzenia chłodzącego 4. Do strefy roboczej urządzenia chłodzącego 4 dostarczane jest powietrze atmosferyczne przez wentylator odciągowy 5 w temperaturze otoczenia. Jeżeli jest powietrze prowadzone przez strefę roboczą urządzenia chłodzącego 4, jego temperatura na wylocie przekracza 250°C. Dalej jest gorące powietrze doprowadzane do grzewczej strefy roboczej reaktora pirolitycznego 2 nagrzanej na 550°C przez spalanie nieskroplonych palnych gazów pirolitycznych z powietrzem. Na wylocie z grzewczej strefy roboczej reaktora pirolitycznego 2 wynosi temperatura powietrza 350°C. Dalej jest gorące powietrze doprowadzane do cieplnej przestrzeni roboczej reaktora suszącego 1, z której wynosi temperatura powietrza na wylocie 150°C. Temperatura wysuszonego węgla brunatnego na wylocie przenośnika ślimakowego 1.1 reaktora suszącego 1 wynosi 230°C. Temperatura stałych produktów pirolizy na wylocie z przenośnika ślimakowego 2.1 reaktora pirolitycznego 2 wynosi 550°C i na wylocie przenośnika ślimakowego 4.1 z urządzenia chłodzącego 4 wynosi 180°C. Ilość pary wodnej z kadłuba przenośnika ślimakowego 1.1 reaktora suszącego 1 wynosi 420 kg na 1 tonę surowego węgla brunatnego. Z 1 tony pierwotnego węgla brunatnego uzyskujemy na wylocie 122 kg węglowodorów ciekłych, 383 kg substancji stałych (półkoks i składniki mineralne) i 75 kg nieskroplonego paliwa gazowego.

Piroliza odpadów komunalnych Proces technologiczny pirolizy jest identyczny jak w przypadku węgla brunatnego. W danym przypadku jest piroliza zastosowana na zagęszczone wysypiskowe odpady komunalne o wilgotności 20% i zawartości substancji organicznych 60%, rozkruszone na wartość poniżej 5 mm. Z 1 tony odpadów można uzyskać: 193 kg pary wodnej, 242 kg węglowodorów ciekłych, 386 produktów stałych (półkoks, substancje mineralne i metale) oraz 179 kg nieskroplonego paliwa gazowego. Obecnie wykonane jest doświadczalne urządzenie do pirolizy, na którym przeprowadzono próby różnych surowców organicznych, które potwierdzają wysoką niezawodność i wydajność w zakładzie pirolizy.

Claims (3)

1. Zastrzeżenia ochronne

   1. Urządzenie do pirolizy (10) zawierające suszący reaktor (1), pirolityczny reaktor (2), rurowy wymiennik ciepła (3), chłodzące urządzenie (4), odciągowy wentylator (5) i transportowy mechanizm ruchu surowca, znamienne tym, że suszący reaktor (1), pirolityczny reaktor (2) i chłodzące urządzenie (4) są wzajemnie połączone w szereg i każdy z tych elementów jest wyposażony w ślimakowy przenośnik (1.1, 2.1,4.1).
2. 2. Urządzenie do pirolizy według zastrz. 1, znamienne tym, że suszący reaktor (1), pirolityczny reaktor (2) i chłodzące urządzenie (4) są wzajemnie połączone w szereg w płaszczyźnie poziomej, w pozycji wzajemnie prostopadłej.
3. 3. Urządzenie do pirolizy według zastrz. 1, znamienne tym, że odciągowy wentylator (5) wbudowany jest do górnej części reaktora suszącego (1).