SK582013U1 - Switching the system to increase the efficiency of plasma and / or pyrolysis device and method of its operation - Google Patents

Description

Oblasť techniky

Technické riešenie sa týka zapojenia systému na zvýšenie účinnosti plazmových a/alebo pyrolýznych zariadení a spôsobu jeho činnosti, určeného na zvýšenie jeho energetickej účinnosti.

Doterajší stav techniky

Do dnešného dňa sú známe rôzne technické riešenia na prípravu a spracovanie odpadových materiálov, ktorý sa pred vstupom do plazmových pecí neohrieva a tým sa zvyšuje energia na jeho likvidáciu.

Známe riešenie je popísané v slovenskom patentovom spise č.278 524 s prioritou z nemeckej patentovej prihlášky DE - PP č.3 933 809.6 s názvom Spôsob zneškodňovania odpadov a zariadenie na vykonávanie tohto spôsobu, kde sa splynovanie realizuje postupom pyrolýzy bez prístupu vzduchu a za redukovaného obsahu kyslíka s nasledujúcim priamym spaľovaním plynov, získaných pri pyrolýze alebo krakovaní pyrolýznych plynov na pyrolýzny štiepny plyn. Zneškodňované odpadové látky sa čiastočne splyňujú počas 20 minút až 6 hodín a pri teplote v rozmedzí 250°C až 320 °C, potom sa ochladia a spracujú na granulát alebo pelety s veľkosťou v rozmedzí 1 mm až 5 mm, ktoré sa ďalej spracúvajú pyrolýznym splyňovaním pri teplote v rozmedzí 550 °C až 600 °C, pritom vzniká pyrolýzny plyn, ktorý sa oddelí od zvyškových látok, ako je uhlík, popol, častice ťažkých kovov a iné častice. Kvapalné medziprodukty čiastočného splyňovania sa odvádzajú a plyn sa odsáva a primieša sa do iného prúdu plynu. Nevýhodou tohto riešenia je jeho vysoká cena, nízka energetická účinnosť, časová náročnosť a vznik nežiaducich odpadových látok.

Ďalšie známe riešenie je popísané v slovenskom patentovom spise SK - P č.285 823 s názvom Spôsob likvidácie nebezpečného odpadu s obsahom ťažkých kovov, kde ťažké kovy, ktoré sú chemicky i fyzikálne viazané vo forme nerozpustných hydroxidov sa zmiešavajú so zlievarenským pieskom a s materiálom s pucolánovými a pufrovacími vlastnosťami, ktorý pôsobí ako stabilizátor. Nevýhodou tohto riešenia je jeho vysoká cena, nízka energetická účinnosť.

-2Ďalšie známe riešenie je popísané v európskom patentovom spise EP č.1 535 646 s názvom Neutralizácia vysokotoxických biochemických odpadov prostriedkami samokontrolovanej plazmy za použitia transportovateľných prostriedkov a spôsob na jej vykonanie, kde jednoduchá transportovateľná jednotka a komora na základné spracovanie s rozmermi potrebnými pre uloženie odpadu, ktorý sa má eliminovať a so schopnosťou vytvárať a upravovať smer plazmového toku pri teplote vyššej ako 10 000 °K, pričom komora zachytáva a triedi rozličné materiály podľa druhov, pričom ich doprava jé uskutočnená prostredníctvom plazmového toku generovaného argónovým plynom alebo inými plynmi vstreknutými do komory, v ktorej sa uskutočňuje hlavný spôsob spracovania a udržiavania plazmového jadra, ktorá je spojená s robotickou jednotkou, s generátorovou jednotkou, s chladiacou jednotkou hlavnej komory, s periférnymi zariadeniami, s kontrolnou a monitorovacou jednotkou pre celý proces a so silnoprúdovým generátorom s periférnymi zariadeniami na reguláciu jeho funkcie. Nevýhodou tohto riešenia je jeho vysoká cena, nízka energetická účinnosť.

Ďalšie známe riešenie je popísané v európskom patentovom spise EP č.1 432 779 s názvom Spôsob a zariadenie na splyňovanie paliva v reaktore s fluidným lôžkom, kde palivo sa privádza do spodnej časti reaktora a odvádzanie vytvoreného produktového plynu je z hornej časti reaktora do separátora, v ktorom sa oddeľujú pevné častice od plynu, ktoré sú vrátené do reaktora, pričom prúd plynu na udržanie bublinového fluidného lôžka v reaktore obsahuje hrubšie častice fluidizovaného materiálu od 0,2 mm do 1,5 mm a nad ním cirkulujúce lôžko obsahujúce jemné častice fluidizovaného materiálu vo veľkostnom rozmedzí 50 mikrometrov až 300 mikrometrov, pričom častice oddelené od produktového plynu za účelom cirkulácie sa vracajú do hornej časti bublinového fluidného reaktora. Nevýhodou tohto riešenia je jeho vysoká cena, nízka energetická účinnosť.

Ďalšie známe riešenie je popísané v európskom patentovom spise EP č.1 509 343 s názvom Spracovanie tuhého komunálneho odpadu, kde zariadenie zabezpečujúce spracovanie odpadu je tvorené netlakovým bubnom na prípravu vsádzky, podávacím prostriedkom na prepravu zvlhčeného tuhého komunálneho odpadu pre kontinuálne spracovanie, procesorom, miešacím prostriedkom na miešanie tuhého komunálneho odpadu v bubne, prostriedkom na odparenie vlhkosti v tepelnom procesore, zabezpečujúcim prevedenie všetkej vlhkosti v prúde tuhého komunálneho odpadu na

-3paru a na spracovanie tuhého komunálneho odpadu. Nevýhodou tohto riešenia je jeho vysoká cena, nízka energetická účinnosť.

Ďalšie známe riešenie je popísané v európskom patentovom spise EP č.1 664 240 s názvom Spôsob a zariadenie na kontinuálnu úpravu organického odpadu, kde proces prebieha katalytický v skvapalnenej vrstve vstupnej suroviny, vytvorenej okolo tavných prvkov nad horúcim kúpeľom s aspoň jednou vrstvou výhrevných rúr v kúpeli, kde tavné prvky vyčnievajú nad hladinu horúceho kúpeľa, kde sa vstupná surovina vodorovne a šikmo privádza cez vstupné vedenie a vstupný otvor, ktorý vedie do prívodného hrdla a nad povrchom vodiacich tavných tyčí sa surovina pomocou prítlačných plátkov, prechádzajúcich vodiacimi a čistiacimi štrbinami rozprestrie na povrch vodiacich tavných tyčí. Nevýhodou tohto riešenia je jeho vysoká cena, nízka energetická účinnosť.

Ďalšie známe riešenie je popísané v európskom patentovom spise EP č.2 027 945 s názvom Systém na kontinuálne dodávanie paliva získaného z tuhého odpadu, kde palivo zo zásobníkového sila ide do dávkovacieho zásobníka, ďalej cez vstupný systém splynovacieho reaktora, dvojitý uzatvárací systém s ventilmi, dopravný systém na dodávanie paliva do splynovacieho reaktora a recyklačný systém, kde reaktor zahŕňa vrchnú časť a dolnú časť taviacej vane s horákmi sú umiestnenými v hornej časti a v dolnej časti reaktora a to vodorovne v radiálnom žľabe taviacej vane a zvisle pri výstupe zo žľabu vane, pričom dopravný systém na dodávanie paliva do splynovacieho reaktora je chladený. Nevýhodou tohto riešenia je jeho vysoká cena, nízka energetická účinnosť.

Ďalšie známe riešenie je popísané v zverejnenej českej patentovej prihláške CZ PP č.2006 - 252 s názvom Plazmové tavenie inertných odpadov s obsahom kovu za použitia zemného plynu ako rozháňacieho média plazmy, kde zemný plyn obsahuje 2% hmotn. až 98% hmotn. dusíka alebo 2% hmotn. až 98% hmotn. vzduchu alebo 2% hmotn. až 98% hmotn. vodnej pary. Nevýhodou tohto riešenia je jeho vysoká cena, nízka energetická účinnosť.

Podstata technického riešenia

Uvedené nedostatky do značnej miery odstraňuje zapojenie systému na zvýšenie účinnosti plazmových a/alebo pyrolýznych zariadení, určené na zvýšenie jeho energetickej účinnosti, podľa technického riešenia, ktorého podstata spočíva v tom, že je tvorené najmenej jedným vyhrievacím zariadením, ktoré je z jednej strany prepojené

-4na najmenej jedno plazmové zariadenie a/alebo na najmenej jedno pyrolýzne zariadenie a z druhej strany je prepojené na najmenej jedno kogeneračné zariadenie.

Je výhodné, že plazmovým zariadením je plazmová pec a pyrolýznym zariadením je pyrolýzna pec.

Je výhodné, že v kogeneračnom zariadení je umiestnený spaľovací motor, ktorý je prepojený cez prívodné potrubie na vstupný otvor, ktorý je vytvorený na jednej strane vonkajšieho plášťa vyhrievacieho zariadenia a na druhú stranu vonkajšieho plášťa s výstupným otvorom je pripevnené odvodové potrubie, pričom na vonkajší plášť je pripevnený najmenej jeden dĺžkový kompenzátor a na bočné strany vonkajšieho plášťa je pripevnené uzatváracie veko s rúrou, na ktorú je z vonkajšej časti pripevnená plynová špirála, a vo vnútornej časti rúry je pohyblivo uložený závitovkový dopravník s odpadovým materiálom, ktorý je prepojený na plazmové zariadenie a/alebo na pyrolýzne zariadenie.

Uvedené nedostatky do značnej miery ďalej odstraňuje spôsob činnosti systému na zvýšenie účinnosti plazmových a/alebo pyrolýznych zariadení, určený na zvýšenie jeho energetickej účinnosti, podľa technického riešenia, ktorého podstata spočíva vtom, že horúce výfukové plyny najprv prúdia cez prívodné potrubie a vstupný otvor do priestoru medzi vonkajší plášťom a rúrou, následne ďalej špirálovo prúdia okolo plynovej špirály cez výstupný otvor do odvodového potrubia, pričom tepelná energia výfukových plynov ohrieva cez rúru odpadový materiál, ktorý sa posúva prostredníctvom závitovkového dopravníka do plazmového zariadenia a/alebo do pyrolýzneho zariadenia.

Prehľad obrázkov na výkrese

Technické riešenie bude bližšie vysvetlené pomocou výkresov, kde na obr. č.1 je schematicky znázornené zapojenie systému na prípravu a spracovanie odpadového materiálu s plazmovým zariadením, na obr. č.2 je schematicky znázornené zapojenie systému na prípravu a spracovanie odpadového materiálu s pyrolýznym zariadením, na obr. č.3 je znázornený bočný pohľad na vyhrievacie zariadenie a na obr. č.4 je v reze znázornený čelný pohľad na vyhrievacie zariadenie.

-5Príklady uskutočnenia

Príklad č.1

Zapojenie systému na zvýšenie účinnosti plazmových zariadení, podľa obr.1, je tvorené vyhrievacím zariadením 2, ktoré je z jednej strany prepojené na plazmové zariadenie 4, ktorým je plazmová pec. Vyhrievacie zariadenie 2 je z druhej strany prepojené na kogeneračné zariadenie 1. V kogeneračnom zariadení 1 je umiestnený spaľovací motor 11, ktorý produkuje výfukové plyny 111. Spaľovací motor 11 je prepojený cez prívodné potrubie 22, podľa obr.3, na vstupný otvor 221. Vstupný otvor 221 je vytvorený na jednej strane vonkajšieho plášťa 21 vyhrievacieho zariadenia 2, ktorý zabezpečuje prívod výfukových plynov 111. Na druhej strane vonkajšieho plášťa 21 vyhrievacieho zariadenia 2 s výstupným otvorom 231 je pripevnené odvodové potrubie 23. ktoré zabezpečuje odvedenie výfukových plynov 111. Na oboch bočných stranách vonkajšieho plášťa 21 je pripevnené uzatváracie veko 25 s rúrou 26. Na vonkajší plášť 21 je pripevnený dĺžkový kompenzátor 211. ktorý zabezpečuje pri tepelnom namáhaní vyrovnanie dĺžkových rozdielov s rúrou 26. Medzi rúru 26 a vonkajší plášť 21, podľa obr.4, je pripevnená plynová špirála 24, ktorá zabezpečuje rovnomerné odovzdanie tepla z výfukových plynov 111 rúre 26. V rúre 26, podľa obr.4, je uložený odpadový materiál 6, ktorý sa ohrieva. Vo vnútornej časti rúry 26 je pohyblivo uložený závitovkový dopravník 3, ktorý posúva odpadový materiál 6 k plazmovému zariadeniu 4.

Príklad č.2

Zapojenie systému na zvýšenie účinnosti plazmových zariadení, podľa obr.2, je tvorené vyhrievacím zariadením 2, ktoré je z jednej strany prepojené na pyrolýzne zariadenie 5, ktorým je pyrolýzna pec. Vyhrievacie zariadenie 2 je z druhej strany prepojené na kogeneračné zariadenie 1. V kogeneračnom zariadení 1 je umiestnený spaľovací motor 11, ktorý produkuje výfukové plyny 111. Spaľovací motor 11 je prepojený cez prívodné potrubie 22, podľa obr.3, na vstupný otvor 221. Vstupný otvor 221 je vytvorený na jednej strane vonkajšieho plášťa 21 vyhrievacieho zariadenia 2, ktorý zabezpečuje prívod výfukových plynov 111. Na druhej strane vonkajšieho plášťa 21 vyhrievacieho zariadenia 2 s výstupným otvorom 231 je pripevnené odvodové potrubie 23, ktoré zabezpečuje odvedenie výfukových plynov 111. Na oboch bočných stranách vonkajšieho plášťa 21 je pripevnené uzatváracie veko 25 s rúrou 26. Na vonkajší plášť

-621 je pripevnený dĺžkový kompenzátor 211, ktorý zabezpečuje pri tepelnom namáhaní vyrovnanie dĺžkových rozdielov s rúrou 26. Medzi rúru 26 a vonkajší plášť 21, podľa obr.4, je pripevnená plynová špirála 24, ktorá zabezpečuje rovnomerné odovzdanie tepla z výfukových plynov 111 rúre 26. V rúre 26, podľa obr.4, je uložený odpadový materiál 6, ktorý sa ohrieva. Vo vnútornej časti rúry 26 je pohyblivo uložený závitovkový dopravník 3, ktorý posúva odpadový materiál 6 k pyrolýznemu zariadeniu 5.

Príklad č.3

Spôsob činnosti systému na prípravu a spracovanie odpadového materiálu, podľa obr.4, spočíva v tom, že horúce výfukové plyny 111 najprv prúdia cez prívodné potrubie a vstupný otvor 221 do priestoru medzi vonkajším plášťom 21 a rúrou 26. Výfukové plyny 111 následne ďalej špirálovo prúdia okolo plynovej špirály 24 cez výstupný otvor 231 do odvodového potrubia 23. Tepelná energia výfukových plynov 111 ohrieva cez rúru 5 odpadový materiál 6. Ohriaty odpadový materiál 6 sa z rúry 26 posúva prostredníctvom závitovkového dopravníka 3 do plazmového zariadenia 4.

Príklad č.4

Spôsob činnosti systému na prípravu a spracovanie odpadového materiálu, podľa obr.4, spočíva v tom, že horúce výfukové plyny 111 najprv prúdia cez prívodné potrubie 22 a vstupný otvor 221 do priestoru medzi vonkajším plášťom 21 a rúrou 26. Výfukové plyny 111 následne ďalej špirálovo prúdia okolo plynovej špirály 24 cez výstupný otvor 231 do odvodového potrubia 23. Tepelná energia výfukových plynov 111 ohrieva cez rúru 5 odpadový materiál 6. Ohriaty odpadový materiál 6 sa z rúry 26 posúva prostredníctvom Závitovkového dopravníka 3 do pyrolýzneho zariadenia 5.

Priemyselná využiteľnosť

Technické riešenie je možné využiť na ekologicky bezpečnú likvidáciu alebo spracovanie rôznych tuhých komunálnych odpadov, tvrdých organických odpadov, kalov z čističiek odpadových vôd, elektronického odpadu a nemocničného odpadu.

re -

Claims (4)

NÁROKY NA OCHRANU

1. Zapojenie systému na zvýšenie účinnosti plazmových a/alebo pyrolýznych zariadení, určené na zvýšenie jeho energetickej účinnosti, vyznačujúce sa tým, že je tvorené najmenej jedným vyhrievacím zariadením (2), ktoré je z jednej strany prepojené na najmenej jedno plazmové zariadenie (4) a/alebo na najmenej jedno pyrolýzne zariadenie (5) a z druhej strany je prepojené na najmenej jedno kogeneračné zariadenie (1).

2. Zapojenie systému, podľa nároku 1, vyznačujúce sa tým, že plazmovým zariadením (4) je plazmová pec a pyrolýznym zariadením (5) je pyrolýzna pec.

3. Zapojenie systému, podľa nároku 1 a 2, vyznačujúce sa tým, že v kogeneračnom zariadení (1) je umiestnený spaľovací motor (11), ktorý je prepojený cez prívodné potrubie (22) na vstupný otvor (221), ktorý je vytvorený na jednej strane vonkajšieho plášťa (21) vyhrievacieho zariadenia (2) a na druhú stranu vonkajšieho plášťa (21) s výstupným otvorom (231) je pripevnené odvodové potrubie (23), pričom na vonkajší plášť (21) je pripevnený najmenej jeden dĺžkový kompenzátor (211) a na bočné strany vonkajšieho plášťa (21) je pripevnené uzatváracie veko (25) s rúrou (26), na ktorú je z vonkajšej časti pripevnená plynová špirála (24), a vo vnútornej časti rúry (26) je pohyblivo uložený závitovkový dopravník (3) s odpadovým materiálom (6), ktorý je prepojený na plazmové zariadenie (4) a/alebo na pyrolýzne zariadenie (5).

4. Spôsob činnosti systému na zvýšenie účinnosti plazmových a/alebo pyrolýznych zariadení, určený na zvýšenie jeho energetickej účinnosti, vyznačujúci sa tým, že horúce výfukové plyny (111) najprv prúdia cez prívodné potrubie (22) a vstupný otvor (221) do priestoru medzi vonkajším plášťom (21) a rúrou (26), následne ďalej špirálovo prúdia okolo plynovej špirály (24) cez výstupný otvor (231) do odvodového potrubia (23), pričom tepelná energia výfukových plynov (111) ohrieva cez rúru (5) odpadový materiál (6), ktorý sa posúva prostredníctvom závitovkového dopravníka (3) do plazmového zariadenia (4) a/alebo do pyrolýzneho zariadenia (5).

f(iíy r?