SK672016U1 - Pyrolýzne zariadenie - Google Patents

Abstract

Pyrolýzne zariadenie (10), ktoré pozostáva zo sušiaceho reaktora (1), pyrolýzneho reaktora (2), rúrkového výmenníka tepla (3), chladiaceho zariadenia (4), odťahového ventilátora (5) a transportného mechanizmu pohybu suroviny. Sušiaci reaktor (1), pyrolýzny reaktor (2) a chladiace zariadenie (4) sú sériovo spojené na plynulú dopravu organických surovín, ich sušenie, pyrolýzu a chladenie pyrolýznych produktov. Výhodné je, ak sú spojené vo vodorovnej rovine kolmé na seba. Transportným mechanizmom pohybu suroviny sú závitovkové dopravníky (1.1, 2.1, 4.1). Sušiaci reaktor (1) má v hornej časti zabudovaný odťahový ventilátor (5).

Description

Oblasť techniky

Technické riešenie sa týka zariadenia na spracovanie organických materiálov, ako je uhlie, ropné produkty, bridlica, rašelina, drevo, rastlinné produkty, živočíšne odpady, priemyslové a komunálne odpady za účelom získania rôznych druhov kvapalných a tuhých palív, ktoré môžu byť použité pri výrobe, elektriny, v tepelnej energetike, v poľnohospodárstve, v priemysle spracovania dreva, v chemickom priemysle a v ďalších priemyslových odvetviach.

Doterajší stav techniky

Známe sú pyrolýzne systémy spracovávajúce bytové odpady v v systéme viacerých muflových pecí, ktoré majú niekoľko komôr - muflí. Muflové pece (pracujúce bez prístupu vzduchu) majú najmenej jednu vyhrievanú pyrolýznu komoru nezávislú na iných pyrolýznych komorách (US patent No. 7 044 069 B2, F23B 7/00.

Dosiahnutiu požadovaného technického výsledku zabraňuje nedostatočná spoľahlivosť pyrolýzneho reaktora a to má vplyv na spoľahlivosť celého systému. To si vyžaduje zaviesť do systému ďalšie systémové prvky (tepelne oxidačné zariadenie a ďalšie) a tým dochádza ku konštrukčnej zložitosti systému.

Ďalšie známe zariadenie používajúce nízkoteplotnú pyrolýzu pre spracovanie komunálnych, poľnohospodárskych a priemyslových odpadov obsahuje spoločné technologické časti. Sušiaci reaktor, zdroj tepla a pyrolýzny reaktor sú umiestnené v dutom valcovom telese orientovanom vodorovne a surovina sa premiestňuje pomocou závitovkového dopravníka. Prvá a druhá pracovná komora je umiestnená v spoločnom plášti a spoločne je vyhrievaná. Tretia pracovná komora je umiestnená na plášti v oblasti chladenia.(RU úžitkový vzor číslo 116970 U, 2012).

Nevýhodou tohto známeho zariadenia je nízka , spoľahlivosť prenosu suroviny z hornej pracovnej komory do dolnej časti, ako aj nízka produktivita závodu vzhľadom k dlhej dobe chladenia tretej pracovnej komory.

Podstata technického riešenia

Nevýhody známych pyrolýznych zariadení odstraňuje do značnej miery pyrolýzne zariadenie podľa technického riešenia, ktoré obsahuje sušiaci reaktor, pyrolýzny reaktor, chladiace zariadenie, rúrkový výmenník tepla a odťahový ventilátor. Podstata technického riešenia spočíva vtom že sušiaci , reaktor, pyrolýzny reaktor a chladiace zariadenie sú spojené dohromady v-sérii pre plynulú dopravu organických , surovín, ich sušenie, pyrolýzu a chladenie tvrdých pyrolýznych produktov. Podľa výhodného uskutočnenia sušiaci reaktor, pyrolýzny reaktor a chladiace zariadenie sú spolu spojené dohromady v sérii vo vodorovnej rovine, kolmé k sebe navzájom. Výhodné je použiť závitovkové dopravníky ako transportný mechanizmus v pohybe suroviny v sušiacom reaktore, pyrolýznom reaktore a chladiacom zariadení. Taktiež je výhodné zapojiť do hornej časti sušiaceho reaktora odťahový ventilátor pre čerpanie atmosférického vzduchu pozdĺž krytu závitovkového dopravníku pyrolýzneho reaktora a ďalej pozdĺž krytu závitovkového dopravníka sušiaceho reaktora.

Výhoda technického riešenia spočíva vtom, že v jednom pracovnom zariadení sú plynulé na seba naväzujúce, sušiaci reaktor, pyrolýzny reaktor a chladiace zariadenie. Pohyb suroviny zaisťujú tri závitovkové dopravníky. Atmosférický vzduch sa podieľa na všetkých troch procesoch. Do procesu vstupuje chladením tvrdých pyrolýznych produktov, ohriaty vzduch postupuje do pyrolýzneho reaktora, kde spolu nizkokondenzovanými pyrolýznymi plynmi zahrieva pyrolýzny reaktor na potrebnú pyrolýznu teplotu a ďalej postupuje do sušiaceho reaktora, kde odovzdáva spoju tepelnú energiu na sušenie suroviny.. Týmto postupom sa znižuje energetická náročnosť procesu a dosahuje sa vysoká výkonnosť.

Prehľad obrázkov na výkresoch

Technické riešenie je bližšie objasnené na obrázku 1 znázorňujúcom pyrolýzne zariadenie, ktorého časti sú usporiadané v sérii vo vodorovnej rovine, kolmé k sebe navzájom.

Príklady uskutočnenia

Pyrolýzne zariadenie 10 schematicky znázornené na obr. 1 obsahuje sušiaci reaktor 1, ktorý je tepelne izolovaný od vonkajšieho prostredia. Vo vnútri sušiaceho reaktora 1 je integrovaný opláštený závitovkový dopravník 1.1. Na vstup sušiaceho reaktora 1 je pripojený odťahový ventilátor 5. Na výstup sušiaceho reaktoru 1 je priradený pyrolýzny reaktor 2 s integrovaným oplášteným dopravníkom 2Λ. K pyrolýznemu reaktoru 2 je priradený rúrkový výmenník 3 tepla s výstupom 6 kondenzovaných uhľovodíkov a výstupom 7 plynných uhľovodíkov, pričom výstup 6 je vedený do priestoru pyrolýzneho reaktora 2. K výstupu pyrolýzneho reaktora 2 je priradené chladiace zariadenie 4 s integrovaným oplášteným závitovkovým dopravníkom 4.1. Na výstupe z chladiaceho zariadenia 4 je pripojený vstup B pre prívod chladiaceho vzduchu. V priestore medzi oplášteným závitovkovým dopravníkom hl a stenou sušiaceho reaktora 1 je vstup 9 pre zmes horúcich plynov a v priestore medzi oplášteným závitovkovým dopravníkom 2.1 a stenou pyrolýzneho reaktora 2 je vstup 9.1 pre predhriaty vzduch.

Postup pyrolýzy:

Vstupná organická surovina ako línia A sa privádza do neznázornenej násypky závitovkového dopravníka, ktorá je integrovaná do vyhrievaného priestoru sušiaceho reaktora 1 a je tepelne izolovaná od vonkajšieho prostredia.

Pri pohybe suroviny vnútri sušiaceho reaktora 1 atmosférickým vzduchom nahriateho závitovkového dopravníka 1.1 sa surovina ohrieva a vysušuje stykom s plášťom závitovkového dopravníka 1.1. Vodná para je odvádzaná z krytu závitovkového dopravníka 1.1 pre ďalšie použitie ako tepelná energia. Vysušená a predhriata surovina sa privádza do závitovkového dopravníka 2.1 pyrolýzneho reaktora 2. V tomto pyrolýznom reaktore 2 dochádza k termo kontaktnému ohrevu so súčasným transportom cez pyrolýznu pracovnú oblasť, ktorá je tepelne izolovaná od vonkajšieho prostredia.

Paroplynová zmes uhľovodíkov sa odvedie z tela závitovkového dopravníka 2.1 k následnej kondenzácii na rúrkach výmenníka tepla 3. Odtiaľ sú odvedené výstupom 7 skondenzované kvapalné uhľovodíky ako prietok C a neskondenzované pyrolýzne plyny výstupom 6 ako prietok D. Tvrdé pyrolýzne komponenty ako prietok A odchádzajú z telesa závitovkového dopravníka 2.1 pyrolýzneho reaktora 2 do chladiaceho zariadenia 4 a odovzdávajú svoju tepelnú energiu cez stenu krytu závitovkového dopravníka 4.1 atmosférickému vzduchu k jeho ďalšiemu spracovaniu. Zahriaty atmosférický vzduch ako prietok B postupuje z pracovnej oblasti chladiaceho zariadenia 4 do zahriatej oblasti pyrolýzneho reaktora 2 a pomáha prihrievať priestor ohrievaný oxidáciou (horením) neskondenzovaných pyrolýznych plynov ako prúd D z rúrkového tepelného výmenníka 3. Horúci atmosférický vzduch ako prúd B prejde do tepelnej oblasti sušiaceho reaktora 1 a ďalej po odstránení škodlivých látok a komponentov je vypustený do atmosféry.

Príklad pyrolýzy hnedého uhlia:

Hnedé uhlie o obsahu vlhkosti 45%, obsahu popolovín 18% s výťažnosťou 58 % prchavých látok sa rozdrtí na menej ako 1 mm. Kontinuálne sa zavádza závitovkovým dopravníkom 1.1 do sušiaceho reaktora 1, potom závitovkovým dopravníkom 2.1 do pyrolýzneho reaktora 2 a ďalej závitovkovým dopravníkom 4.1 do chladiaceho zariadenia 4. Do pracovného priestoru chladiaceho zariadenia 4 sa dodáva atmosférický vzduch odťahovým ventilátorom 5 pri teplote miestnosti. Keď vzduch prechádza pracovným priestorom chladiaceho zariadenia 4 má na výstupe nad 250° C. Ďalej sa horúci vzduch privádza to topného pracovného priestoru pyrolýzneho reaktora 2 zahriateho na 550° C spaľovaním neskondenzovaných horľavých pyrolýznych plynov so vzduchom. Na výstupe z topného pracovného priestoru pyrolýzneho reaktora 2 má vzduch teplotu 350° C. Ďalej sa horúci vzduch privádza do tepelného pracovného priestoru sušiaceho reaktora 1, z ktorého má vzduch na výstupe teplotu 150° C. Vysušené hnedé uhlie má na výstupe závitovkového dopravníka 1.1 sušiaceho reaktora 1 teplotu 230° C. Pevné produkty pyrolýzy majú na výstupe závitovkového dopravníka 2.1 pyrolýzneho reaktora 2 teplotu 550° C a na výstupe závitovkového dopravníka 4.1 z chladiaceho zariadenia 4 teplotu 180° C. Možstvo vodnej pary zo skrine závitovkového dopravníka l.l sušiaceho reaktora 1 je 420 kg na 1 tonu surového hnedého uhlia. Z 1 tony pôvodného hnedého uhlua získame na výstupe 122 kg kvapalných uhľovodíkov, 383 kg pevných látok (polokoks a minerálne zložky) a 75 kg neskondenzovaného plynného paliva.

Príklad pyrolýzy komunálneho odpadu:

Technologický proces pyrolýzu je taký istý ako v príklade s hnedým uhlím.

V tomto príklade sa pyrolýza aplikuje na zhuhnený skládkovaný komunálny odpad s vlhkosťou 20 % a obsahom organických látok 60%, rozdrobený na menej ako 5 mm.

Z 1 tony odpadu je výstup: 193 kg vodnej pary, 242 kvapalných uhľovodíkov, 386 kg pevných produktov (polokoks, minerálne látky a kovy) a 179 kg neskondenzovaného plynného paliva.

V súčasnej dobe je vyrobené experimentálne pyrolýzne zariadenie, na ktorom boli vykonané skúšky rôznych organických surovín, ktoré potvrdili vysokú spoľahlivosť a efektivitu prevádzky pyrolýzy.

Claims (4)

NÁROKY NA OCHRANU

1. Pyrolýzne zariadenie (10), obsahujúce sušiaci reaktor (1), pyrolýzny reaktor (2), rúrkový výmenník tepla (3), chladiace zariadenie (4), odťahový ventilátor (5) a transportný mechanizmus pohybu suroviny, vyznačujúce sa tým, že sušiaci reaktor (1), pyrolýzny reaktor (2) a chladiace zariadenie (4) sú spojené dohromady v sérii pre plynulú dopravu organických surovín, ich sušenie, pyrolýzu a chladenie tvrdých pyrolýznych produktov.

2. Pyrolýzne zariadenie podľa nároku 1, vyznačujúce sa tým, že sušiaci reaktor (1), pyrolýzny reaktor (2) a chladiace zariadenie (4) sú spojené dohromady v sérii vo vodorovnej rovine kolmé k sebe navzájom.

3. Pyrolýzne zariadenie podľa nárokov 1 a 2, vyznačujúce sa tým, že transportným mechanizmom v sušiacom reaktore (1), pyrolýznom reaktore (2) a chladiacom zariadení (4) sú závitovkové dopravníky (1.1, 2.1, 4.1).

4. Pyrolýzne zariadenie podľa nároku 1, vyznačujúce sa tým, že odťahový ventilátor (5) je zabudovaný do hornej časti sušiaceho reaktora

d).