SI21966A - Postopek in naprava za predelavo odpadkov v sekundarno gorivo ob koriscenju iz procesa dobljene energije - Google Patents

Abstract

Postopek in naprava omogocata proizvodnjo sekundarnega goriva iz najrazlicnejsih industrijskih, komunalnih in gospodinjskih odpadkov. Odpadki vstopajo v napravo, odvisno od njihove vrste na treh razlicnih vstopnih mestih. Na vstopnem mestu bunker (A) vstopajo mesani gospodinjski odpadki, organski odpadki in cistilno blato z vlago najvec 80 masnih delezev v odstotkih, iz bunkerja (B) kosovni odpadki, iz bunkerja (C) pa papir, karton, umetne mase,tekstil iz industrije ali locenega zbiranja. Proizvodnisistem za pridobivanje sekundarnega goriva je mehanski postopek, ki temelji na drobljenju, izlocevanju kovin, odstranjevanju neugodnega vonja z ozoniranjem in mesanju surovin dobljenih iz odpadkov v gorivo. Postopek proizvodnje temelji na mletju vhodnih surovin na koncno velikost 20 mm ter njihovo sortiranje glede na vrsto materiala. Tako sortirani material se skladisci v posebnih dozirnih bunkerjih in se naknadno mesa v dolocenem razmerju med seboj v koncno gorivo, ki je lahko v obliki pelet ali vrazsutem stanju. Del goriva se uporablja za lastno oskrbo proizvodnega sistema s toploto in elektricno energijo, ali kot opcija za kompostiranje.

Description

2000 MARIBOR

POSTOPEK IN NAPRAVA ZA PREDELAVO ODPADKOV V SEKUNDARNO GORIVO OB KORIŠČENJU IZ PROCESA DOBLJENE ENERGIJE

Stalno naraščanje stroškov surovin in zmanjševanje njihovih rezerv, kakor tudi prenapolnjena in zdravje ogrožajoča odlagališča odpadkov, zahtevajo spremembo miselnosti glede gospodarjenja z odpadki in zmanjševanja zapravljanja še ponovno uporabnih surovin, ki se nahajajo v odpadkih.

Izum je iz področja procesne tehnike, kjer poteka postopek tako, da z mehansko pnevmatičnim in elektromagnetskim postopkom izločamo iz industrijskih, komunalnih in gospodinjskih odpadkov vse v njih vsebovane uporabne surovine, pri čemer dobimo čiste in uporabne frakcije materiala za reciklažo in za proizvodnjo visokovrednih sekundarnih goriv.

Sistem omogoča predelavo vseh vrst odpadkov. Postopek je dvostopenjski in deluje na osnovi mehanskega sortiranja in drobljenja. V prvi stopnji postopka se dobavljeni odpadki (les, papir, kartoni, plastika, usnje, tekstil, izolacijski materiali, guma, živalski odpadki, gospodinjski in industrijski odpadki, odpadki iz vrtov in parkov, čistilna blata itd.) predsortirajo po frakcijah v čiste surovine.

Vse v odpadkih vsebovane škodljive snovi in neprimerne za proizvodnjo goriv, kot so baterije, železove kovine, barvne kovine, kovinske folije, granulati vseh vrst itd., se izločijo čiste po zvrsteh.

V drugi stopnji postopka se predhodno pripravljene surovine uskladiščijo v vmesnih skladiščnih snovnih bunkerjih, zmešajo po določenih recepturah in ustrezno zahtevi potrošnikov predelajo v sekundarna goriva različnih kakovosti glede kurilne vrednosti in sestave.

Del proizvedenega goriva se uporablja preko priključenega reaktorja (patent Sl 21194) za oskrbo procesa s toploto in posredno za proizvodnjo električne energije.

Preostanek goriv je možno uporabiti kot nadomestek fosilnih goriv v termoelektrarnah, toplarnah, cementarnah, pri drugih potrošnikih fosilnih goriv in celo za kompostiranje.

V angleško govorečih deželah se nanaša izraz »Refuse derived fuel - RDF« na gorljivo frakcijo predelanih in ločenih odpadkov. Z iskanjem patentov na področju RDF, ki je skladno z našim sekundarnim gorivom, smo našli dva patenta, ki rešujeta pridobivanje goriva na mehanski način. Patent US4561860 oz. EP0036784, »Proces and apparatus for production of refuse derived fuel«, obravnava proizvodnjo RDF iz grobih odpadkov, ki jih uprašijo in nato presejejo, da odločijo prašne in grobe delce. Preostanek sejanja gre na zračni klasifikator, kjer se loči lahka frakcija bogata na papirju in plastiki. To lahko frakcijo nato vodijo v stroj za zgostitev ali preko drobilnika, da proizvedejo delno zgoščen material, ki ga sušijo v rotacijskem sušilniku. Posušen material nato peletirajo. Kalorična vrednost tega goriva je približno polovična glede na premog.

Drugi novejši postopek EP1479750, »System for the production of refuse-derived fuel«, je sistem, ki uporablja vsaj en ekstrudor za ločevanje suhih in mokrih trdnih odpadkov. Suhe odpadke nato vodijo v drobilnik, jih zdrobijo in presejejo, da odstranijo trdne inertne delce. Gorljivo trdno frakcijo nato granulirajo v sekundarno gorivo.

Postopek v našem izumu (shema 1) poteka po dveh stopnjah: R (vnos odpadkov, drobljenje, sušenje in sortiranje) in P (proizvodnja goriva in energije).

Dostava materiala se vrši na treh mestih:

- bunker A: dostava mešanih gospodinjskih odpadkov, organskih odpadkov in čistilnega blata z največjo vsebnostjo vlage do 80%

- bunker B: dostava kosovnih odpadkov, odpadkov različnih obrti, bele tehnike, avtoplaščev ipd. (veliki kosovni materiali kot so beton, avtoplašči, hladilniki, pralni stroji, veliki kosi kovin, kemikalije in podobno se izsortirajo ročno na sortirnem mestu (B1) in se nato v zabojniku odpremijo v zunanjo predelavo ali recikliranje)

- transportni trak za dostavo C: dostava papirja, kartona, umetnih mas, tekstila, iz industrije ali ločenega zbiranja.

Odpadki iz bunkerja A prihajajo po transportnem traku, ki je opremljen z regulacijo hitrosti v preddrobilnik (A1). V tem drobilniku se odpadki zdrobijo na velikost kosov do 300 mm. Transportni trak (29) transportira zdrobljeni material v magnetni izločilnik (A2). Tu se izloči večina železovih kovin, ki se nato v zabojniku odpremi v zunanjo reciklažo. Trak (28) transportira preostali material v sprejemni zabojnik (35) nad sejalnikom. V njem se material z vrtinčastim zračnim tokom predsortira v lahko in težko frakcijo, pri tem pride tudi do ločevanja zlepljenih in prilepljenih materialov (odloča se umazanija s papirja, kartona in umetnih mas v obliki peska, prilepljenega na površine teh materialov itd.). Pnevmatski sistem (27A) transportira lahko frakcijo, sposobno letenja, preko ciklona (30) na transportni trak (32A), neposredno v drobilnik za fino drobljenje (36). Onesnaženi zrak izhaja preko filtra za prah na prosto (F).

S predhodnim ločevanjem materiala v zabojniku (35), se razbremeni sejalnik in tako se zagotovi skoraj popolna ločitev frakcij. Preostali material gre nato iz zabojnika neposredno v sejalnik (27). Ta loči materiale v lahko frakcijo (papir, plastika, karton, tekstil, nekovine, folije, itd.) in težko frakcijo (velikosti kosov okoli 50 mm) (kamne, zemljo, pesek, steklene in keramične granulate, organski delež itd.).

Lahko in težko frakcijo (velikost kosov med 50 in 300 mm ter med 0 in 50 mm) vodimo po dveh procesnih poteh: Težka frakcija prispe preko transportnega traku (38) v sušilnik (A3). V sušilniku se posušita težka frakcija in čistilno blato na vsebnost vode okoli 15 %, s čim se omogoči nadaljnje sortiranje materiala.

Vroči zrak potreben za sušenje pridobimo v reaktorju (H). Zrak segret na temperaturo okoli 200 °C vodimo po vodu od (H2) preko (A31) v sušilnik (A3). Vlažni izstopni zrak iz sušilnika gre po cevnem sistemu (A32) v kondenzator. Vodni kondenzat porabimo delno za biofiltre in delno za kontrolirano vlaženje goriva v proizvodnem procesu. Odpadni onesnaženi zrak gre preko biofiltra na prosto. Presežno vodo lahko torej delno koristno uporabimo, medtem ko gre preostanek v odtočni kanal.

Posušeno težko frakcijo, ki prihaja iz sušilnika, vodimo po transportnem traku (A4) in preko polnilnega polža v ozonirni in mešalni boben. Z ozonom nevtraliziramo po možnosti prisotne neugodne vonjave. Gre v glavnem za razkroj maslenih in maščobnih kislin z ozonom. Vrteči se boben še dodatno loči zlepljene delce, tako da je v nadaljevanju možno optimalno sortiranje snovi. Proizvodnja ozona poteka v tržno dostopnem ozonatorju.

Iznašanje materiala iz mešalnega bobna poteka s transportnim polžem (41). Od tu gre material po transportnem traku (25) dalje na sortirni trak za granulat (22).

Na osnovi težnosti, nastavljive hitrosti in naklona transportnega traku, se ločijo granulati (kamni, zemlja, keramika, stekli itd.). Granulate vodimo v zabojnik (S-1) za možno nadaljnjo zunanjo uporabo.

V nadaljnjem poteku gre preostala težka frakcija po povratnem transportnem traku (21) ali v dopolnilni drobilnik (E1) ali pa po transportnem traku (1A) v drobilnik (42), ki material dodatno zdrobi, nakar se ta nato združi z lahko frakcijo. Lahka frakcija iz sejalnika (27) gre po transportnem traku (26) na povratni transportni trak (23) in odvisno od materiala, ali neposredno po traku (32A) v drobilnik za fino drobljenje (36), ali po transportnih trakovih (23) in (1A) v drobilnik za naknadno drobljenje (2), ali v primeru potrebe s transportnim trakom (21) v drobilnik (E1).

Tako so dosegli vsi materiali iz oddajnega bunkerja (A) drobilnika za naknadno drobljenje (E1) in (2) ali pa drobilnik za fino drobljenje (36).

Dostavljeni in grobo predsortirani odpadki iz sortirnega mesta (B1) se transportirajo v bunker (B). Transportni trak (b1), opremljen z regulatorjem hitrosti, transportira odpadke na mesto za ročno sortiranje. Tu izločimo še uporabne materiale, ki jih lahko neposredno pošljemo v zunanjo reciklažo. Izsortirajo se po potrebi plastika (S-3), papir (S-4) in karton (S-5). Ročno sortiranje služi za istočasno vstopno kontrolo odpadkov v sistem. Kemikalije, eksplozivne snovi in baterije, polne posode barv in olj ter drugo se dodatno izsortirajo za zunanje porabnike.

Preostali materiali iz ročnega sortiranja (B2) se polnijo neposredno v preddrobilnik (B4). Ta zdrobi material na velikost kosov do 300 mm. Transportni trak (B5) transportira nato material v naknadni drobilnik (E1), kjer se zdrobi na velikost 50 mm, nakar gre s transportnima trakovoma (E2) in (E3) v presevavnik (E5C). Tukaj se pnevmatično odsesa večji del materiala sposobnega letenja (papir, plastične folije, itd.) in se nato po ciklonu (E5B) naloži na transportni trak (2A). Neleteče materiale transportiramo s transportnimi trakovi (E14) v magnetni izločilnik za železo (E4). Še prisotne večje kose železa transportiramo s trakom (3A) v zabojnik za železo (S) za odvoz v reciklažo.

Iz (E4) gre material v Gaussov magnetni izločilnik kovin in ne-železovih kovin (E8), kjer se dokončno izločijo najfinejši delci železovih kovin, ki se s trakom (E 12) transportirajo v zabojnik (S). Z Gaussovim magnetnim izločevalcem se izločijo tudi vse ne-železove kovine, baterije in kovinske folije, ki se transportirajo s trakom (E10) v ustrezni zabojnik (S-2), za odvoz v zunanje recikliranje. Preostali material brez vsebnosti kovin teče po traku (E9) na zbirni trak (2A), ali pa odvisno od kvalitete materiala, alternativno po trakovih (43) in (33) v dozirne bunkerje za proizvodnjo goriva. Po traku (33) obstaja možnost, da z loputami vodimo material s transportnim trakom (20A) v dozirni bunker (19) ali pa odvisno od potrebe s transportnim trakom (6C) in s polžem (7), s pomočjo zračno krmiljenih loput, v dozirne bunkerje (8, 9 ali 10).

Odvisno od obratovanja celotne naprave in dostavljenih materialov v A, B ali C, združi zbirni transportni trak preostale materiale dostavljene iz A in B v posamičnem obratovanju, ali iz A in B skupaj, v mešanem obratovanju, z materialom, ki izstopa iz naknadnega drobilnika (2) kosovne velikosti 50 mm. Trak (2A) transportira material preko magnetnega izločilnika (3), kjer se izločijo železove kovine iz materiala, ki izstopa iz drobilnika (2),s trakom (3A) v zabojnik (S) za odvoz v zunanjo reciklažo. Iz magnetnega izločilnika gre material na sortirni trak (4), kjer se na osnovi težnosti, nastavljive hitrosti in naklona transportnega traku izločijo preostali granulati.

Odvisno od obratovanja naprave in kvalitete materiala, lahko teče material preko lopute po traku (32) v drobilnik za fino drobljenje (36) ali pa v mlin za fino mletje (5). Drobilnik in mlin zdrobita material na približno 10 mm. Nadaljnji transport zdrobljenega materiala teče pnevmatično in se preko ciklona (EA5), transportnega traku (6C) in polža (7) po potrebi odlaga v dozirnih bunkerjih (8, 9 ali 10). Onesnaženi zrak izpuščamo preko filtra za prah (14) na prosto.

Kadar transportiramo material s transportnim trakom (32) v smeri naknadnega drobilnika za fino drobljenje (36) lahko po potrebi, odvisno od obratovanja naprave in kvalitete materiala, transportiramo material neposredno v naknadni drobilnik, kjer se zdrobi na velikost 20 mm. V primeru prisotnosti železovih in ne-železovih kovin, kot tudi preostankov granulatov, lahko transportiramo material pred finim drobljenjem (36) preko lopute na transportni trak (C1). Material sedaj prispe v sortirno napravo (C2), kjer se izločijo ne-železove kovine in folije (S-2), železove kovine (S) in granulati (S-1). S trakom (C3) se transportira preostali material v drobilnik (36).

Na 20 mm zdrobljeni material iz drobilnika za fino drobljenje(36) teče po transportnem traku (33) v smeri proti proizvodnji goriva. Na koncu traku (33) je dana ponovno možnost preko lopute, odvisno od materiala in vodenja naprave, ali po transportnem traku (20A) polniti dozirni bunker (19) ali po poti (6C in 7) polniti dozirne bunkerje (8, 9 alil0).

Preko prejemnika materiala (C) se praviloma dostavljajo les, papir, karton in umetne mase. Te frakcije služijo po potrebi in načinu vodenja naprave kot dopolnilne snovi za proizvodnjo goriv in jih transportiramo po trakovih (1) in (1A) v drobilnik (2). Na 20 mm zdrobljene snovi gredo nato po zvrsti in potrebi neposredno po ustreznih transportnih trakovih v dozirne bunkerje (8, 9, 10 ali 19).

S skladiščenjem različnih frakcij (lesa, papirja, kartona, tekstilij, plastičnih mas v dozirne bunkerje, je zaključena predpriprava odpadkov v primerno obliko za proizvodnjo goriva.

V proizvodnji goriva se posamezne frakcije, ki se nahajajo v dozirnih bunkerjih (8, 9, 10 ali 19), odvisno od kvalitete, kurilne vrednosti, zahtev porabnikov ter ustrezno zahtevam »Zveznega združenja za kvaliteto sekundarnih goriv iz Nemčije« (Bundesgutegemeinschaft fur Sekundarbrennstoffe, Nemčija), mešajo po ustrezno izdelani recepturi z mešalnih polži (18 in 11).

Mešanica goriva se nato dodela po dveh neodvisnih končnih postopkih.

Enkrat gre mešanica goriva preko polža (17) z integrirano kontrolo vlažnosti in po transportnem traku (15) v peletirko (16). Tu se gorivna mešanica stisne pri 80 °C v gorivo. Po trakovih (41,42 in 43) se nato gorivo transportira v bunker (G).

Po drugi proizvodni liniji vodimo gorivno mešanico preko polža (11A) z integrirano kontrolo vlažnosti v peletirko (12). Tudi tu stisnemo gorivno mešanico pri 80 °C v pelete. Preko elevatorja (13A) in hladilnega stolpa (13) transportiramo izgotovljeno gorivo s transportnim trakom (13B) v bunker za gorivo.

Istočasno lahko proizvajamo dve različni kvaliteti goriv.

Del proizvedenega goriva se, v sistemu priključenem reaktorju (H), patent št. 21194, uporablja v glavnem za proizvajanje toplote za sušilnik (A3). Lahko se tudi kot opcija proizvede preko parne turbine in generatorja potrebna električna energija za pogon celotne naprave.

Polnilni polž (G1) transportira gorivo v reaktor. Cevovod (H2) vodi vroči zrak preko cevi (A31) v sušilnik (A3). V primeru potrebe lahko preko (H3) napajamo celotno napravo z električnim tokom.

Polž (H1) transportira pepel (približno 10 masnih deležev goriva v odstotkih) v ustrezni zabojnik za zunanjo nadaljnjo predelavo (opekarne, gradnja cest, ipd.).

Claims (19)

1. PATENTNI ZAHTEVKI

   1. Postopek za predelavo različnih odpadkov v sekundarno gorivo, označen s tem, da v prvi stopnji postopka iz različnih odpadkov odvzamemo vse materiale, ki jih nato uporabimo za proizvodnjo visokokvalitetnega sekundarnega goriva.
2. 2. Postopek po zahtevku 1, označen s tem, da se uporabni izločeni materiali reciklirajo, preostanek se odlaga.
3. 3. Postopek po zahtevku 1, označen s tem, da odvisno od sestave odpadkov (vsebnosti granulatov) ostane za odlaganje okoli 16 masnih deležev v odstotkih vstopnega materiala.
4. 4. Postopek po zahtevku 1, označen s tem, da kot vstopne materiale lahko uporabimo najrazličnejše odpadke, kot so gospodinjski, komunalni in industrijski odpadki, odpadki iz parkov in vrtov, različna čistilna blata, odpadni les, papir, karton, plastika, usnje, tekstil ter različni izolacijski materiali.
5. 5. Postopek po zahtevku 1, označen s tem, da se izločijo vse v odpadkih vsebovane škodljive snovi, ki so neprimerne za proizvodnjo goriva, kot so baterije, železove kovine, ne-železove kovine, kovinske folije in granulati vseh vrst, na mehansko pnevmatski način ali pa na osnovi magnetnih lastnosti.
6. 6. Postopek po zahtevku 1, označen s tem, da se v drugi stopnji postopka fino zdrobljene razvrščene surovine iz prve stopnje skladiščijo v ustrezne bunkerje in se nato po določeni recepturi mešajo tako, da dobimo ustrezno sekundarno gorivo glede kurilne vrednosti in sestave, kar mora ustrezati zakonskim zahtevam in zahtevam potrošnikov.
7. 7. Postopek po zahtevku 1, označen s tem, da se gorivo lahko proizvaja v razsutem stanju ali v obliki pelet raznih velikosti.
8. 8. Konstrukcija naprave za predelavo različnih odpadkov v sekundarno gorivo, označena s tem, da je sestavljena iz dveh delov, dela za reciklažo, kjer se pridobijo gorljive surovine in dela za proizvodnjo goriva.
9. 9. Konstrukcija naprave po zahtevku 8, označena s tem, da ima reciklažni del tri vstopna mesta za različne odpadke (A, B, C), kjer vstopajo na mestu (A) mešani gospodinjski odpadki, organski odpadki in čistilno blato, na mestu (B) kosovni odpadki, ki so grobo in ročno predsortirani, na mestu (C) pa ločeno zbrani odpadki ali odpadki iz industrije, ki vsebujejo papir, karton, različne umetne mase in tekstil.
10. 10. Konstrukcija naprave po zahtevku 8, označena s tem, da vsebuje naprava za predelavo odpadkov iz vstopnega mesta (A) grobi preddrobilnik (A1), grobi izločilnik železovih kovin (A2), zabojnik (35) za predsortiranje materiala v lahko in težko frakcijo, sejalnik (27), za dokončno ločitev lahke in težke frakcije, sušilnik (A3) za sušenje težke frakcije, mešalno-ozonirni boben, dopolnilne drobilnike (E1, 42, 2), drobilnik za fino drobljenje (36), sortirno napravo (C) za izločanje železovih in ne-železovih kovin ter kovinskih folij in skupne dozirne bunkerje (8, 9, 10).
11. 11. Konstrukcija naprave po zahtevku 8, označena s tem, da vsebuje naprava za predelavo odpadkov iz vstopnega mesta (B) preddrobilnik (B4) in skupni naknadni drobilnik (E1), presevavnik (E5C), ciklon (E5B), magnetni izločilnik za železo (E4), Gaussov izločilnik za kovine in ne-železove kovine (E8) in skupne dozirne bunkerje (8, 9, 10, 19).
12. 12. Konstrukcija naprave po zahtevku 8, označena s tem, da vsebuje naprava za predelavo odpadkov iz vstopnega mesta (C) skupni drobilnik (2) in skupne dozirne bunkerje (8, 9, 10, ali 19).
13. 13. Konstrukcija naprave po zahtevkih 10, 11, 12, označena s tem, da so vsi deli naprave ustrezno povezani s transportnimi traki in polži.
14. 14. Konstrukcija naprave po zahtevku 8, označena s tem, da vsebuje naprava v proizvodnem delu za gorivo, ki se proizvaja iz dozirnih bunkerjev (8, 9, 10 in 19) dve liniji, ena opremljena s transportnim polžem (17) z integrirano kontrolo vlažnosti in peletirko (16), druga pa s transportnim polžem (11 A) z integrirano kontrolo vlažnosti in manjšo peletirko (12), ustrezno povezani s transportnimi traki in s končnim bunkerjem za gorivo (G).
15. 15. Konstrukcija naprave po zahtevku 8, označena s tem, da se spušča ves onesnažen zrak preko protiprašnih filtrov ali biofiltrov v okolje.
16. 16. Konstrukcija naprave po zahtevku 8, označena s tem, da omogoča vodenje postopka po različnih variantah, odvisno od sestave dobavljenih odpadkov in od količine.
17. 17. Konstrukcija naprave po zahtevku 8, označena s tem, da lahko ob dobavi različnih količin odpadkov, dele naprave izključimo, ali pri polnem obratovanju dele naprave vklopimo, kar zmanjšuje obrabo naprave in energijske stroške.
18. 18. Konstrukcija naprave po zahtevku 8, označena s tem, da je naprava ob vzdrževanju ali pri motnjah v sistemu še vedno z zmanjšano kapaciteto sposobna za proizvodnjo goriva.
19. 19. Konstrukcija naprave po zahtevku 8, označena s tem, da z reaktorjem za vroči zrak (H), v katerem koristimo proizvedeno gorivo, za ogrevanje zraka za sušilnik (A3), ali za proizvodnjo pare in preko parne turbine in generatorja električne energije za pogon naprave.