SK6964Y1 - Spôsob výroby palív pre energetiku a zariadenie na výrobu palív - Google Patents

Abstract

Opisovaným spôsobom sa spracováva uhlíkatý materiál pomocou tepelného rozkladu bez prítomnosti plameňa. Tlakové nádoby obsahujúce vsádzku sa pri tlaku 2 až 5 kPa predhrievajú kvapalným teplonosným médiom (8) na najviac 120 °C a na inom mieste dohrievajú na najviac 550 °C a vyvíjané plyny sa kontinuálne odvádzajú, ochladzujú na najviac 60 °C a oddeľuje sa olejnatý kondenzát, zvyškové plyny a tuhé zvyšky, ktoré sa po úprave spaľujú v kogeneračnej jednotke. Zariadenie pozostáva z predhrievacej jednotky (2) a dohrievacej jednotky (3) s prepojeným kvapalným teplonosným médiom (8) a z lôžok (9) tlakových nádob (1), ktoré sú vybavené vývodom (5) do plynového potrubia (7). Na plynovom potrubí (7) je výhodne zapojený chladič (17) a plynové zásobníky (19). Kondenzátové potrubie (16) aj plynové potrubie (7) vstupuje do kogeneračnej jednotky (20).

Description

Technické riešenie sa týka spôsobu spracovania uhlíkatých materiálov s cieľom výroby palív, určených na využitie v energetike, pričom je rovnako navrhnuté zariadenie na výrobu týchto palív spôsobom podľa technického riešenia.

Doterajší stav techniky

Pre energetiku sa ako palivá využívajú uhlíkaté látky v pevnom, kvapalnom i tuhom skupenstve. Okrem dobre známych klasických priemyselných palív, ako je koks, nafta, svietiplyn a iné, vyrábaných klasickými spôsoby, sa palivá využiteľné pre energetiku rovnako získavajú z rôznych prírodnín, priemyselných odpadov, triedených domových odpadov, kalov z čističiek vôd, a iných. Moderná veda a technika sa stále viac zaoberá problémom ekologickej likvidácie nežiaducich alebo odpadových materiálov a užitočným využitím v nich obsiahnutých uhlíkatých zdrojov.

Obvyklý spôsob spracovania uhlíkatých hmôt je termolýza, t. j. tepelný rozklad bez horenia. Spracovávaný materiál sa umiestni do uzatvoreného vyhrievaného priestoru, napríklad komory pece, kde sa podrobí pôsobeniu vysokých teplôt spôsobujúcich ich rozklad, pričom sa vyvíjané plyny odvádzajú z vyhrievaného priestoru preč. Ide o klasickú pyrolýzu aj iné metódy. Plyny odvádzané z vyhrievaného priestoru sa vedú cez tepelný výmenník alebo chladič, kde sa podrobia ochladzovaniu, následkom ktorého sa z nich odlučuje prípadná voda a olejnatý kondenzát. Olejnatý kondenzát sa chytá a ďalej spracováva, podľa použitých metód a zberaných frakcií je využiteľný priamo alebo po ďalšom spracovaní najmä ako mazivo a/alebo palivo. Plynné médium, ktoré ostalo po odlúčení kondenzátu, sa odvádza do zariadení slúžiacich na čistenie a koncentráciu využiteľných plynov a/alebo sa použije ako palivo. Zvyšné plynné médium, obsahujúce už len nevyužiteľné splodiny a prípadne prachové častice, sa odvádza cez filtre do výfuku, resp. komína, alebo sa pri niektorých metódach a zariadeniach odvádza späť do vyhrievaných priestorov. Východiskový materiál na báze organických zvyškov, prírodnín, kalov, gumy a pod. sa umiestňuje do vyhrievaného priestoru v nádobe, vo vozíku, na plechu či inom nosiči, alebo sa prípadne dávkuje na rošt umiestnený v komore pece alebo inej tepelnej komore.

Výhodne je materiál v úprave umožňujúcej dobrý prístup tepla, teda v podobe drviny alebo mletím získaných častíc. Plyny vyvíjané pri zahriatí materiálu menia so zvyšovaním teploty materiálu svoje zloženie. Postupne sa uvoľní najskôr čpavok a iné prchavé látky, voda, inertné plyny atď. Je známe, že pri teplotách, rôznych podľa látkového zloženia východiskového materiálu a tlakových podmienok, sa z týchto materiálov uvoľňujú plyny s vysokým obsahom uhľovodíkov, využiteľné pre energetiku. Princíp priebehu tepelného rozkladu týchto hmôt i zloženie frakcií získaných tepelným rozkladom podľa konkrétnych teplôt a tlaku termolýzy je známy. Problémom však je dosiahnutie dobrej ekonomiky týchto procesov tepelného rozkladu, t. j. režimu ohrevu materiálu, množstva vsádzky, doby pôsobenia tepla na materiál, a iné. S tým súvisí aj absencia optimálneho zariadenia. Vyhrievané komory spravidla nepracujú kontinuálne, je nutné ich pre každú vsádzku suroviny pred otvorením vychladiť. Obvykle sa najskôr ukončí ohrev vyhrievaného priestoru a teplo sa nechá ešte po určitú dobu pôsobiť, načo sa priestor nechá prirodzene vychladnúť alebo sa umelo ochladzuje. Po ekonomickom vyčerpaní využiteľného plynného média zo spracovávaného materiálu a počas ochladzovania môžu ešte z materiálu odchádzať plyny, a preto sa aj počas tejto doby obvykle plyny odvádzajú, načo potom, keď je priestor dostatočne vychladený na bezpečnú teplotu na otvorenie, sa prípadne ešte obsiahnuté plyny a/alebo víriace prachové častice odsávajú. Z pôvodnej vsádzky materiálu po tepelnom procese zostane v pracovnom priestore spravidla len tuhý zvyšok vo forme zuhoľnatených častíc alebo zuhoľnateného skeletu rozpadavého na drvinu z uhoľnatých častíc, ktorých preväzujúcim komponentom je uhlík.

Uvedený spôsob je opísaný napríklad v prihláške vynálezu CZ PV 2010-586. Gumový odpad sa umiestni do uzatvárateľnej komory, vybavenej ohrievacím elementom a chladiacim elementom a kondenzačným okruhom obsahujúcim kondenzátor. Vsádzka gumového odpadu je v množstve 0,1 až 0,9 objemu vyhrievanej komory. Nasledovne sa komora uzatvorí a bez zvláštnej úpravy tlakových podmienok sa teplota v komore postupne zvyšuje na 350 až 400 °C. Vznikajúce plynné splodiny sa odvádzajú do chladiča, kde čiastočne kondenzujú a kondenzát sa chytá do zvláštnej nádržky. Ochladené zvyškové plynné médium sa odvádza späť do komory. Po minimálne 40 minútach, nie však skôr, než klesne hmotnosť vsádzky gumového odpadu o viac než 15 %, sa priestor komory ochladí na teplotu pod 200 °C. Nasledovne sa komora otvorí a vyberie sa vzniknutý tuhý zvyšok. Ten tvorí koks so zvyškami oceľového kordu z pneumatík. Po odstránení kovových zvyškov môže sa tento koks ďalej využiť napríklad na kúrenie. Zariadenie na realizáciu spôsobu zahrňuje komoru vybavenú aspoň jedným ohrievacím elementom a chladiacim elementom, kde táto komora má pripojený kondenzačný okruh, ktorého vstup i výstup je zaústený v komore. Ohrievací element je tvorený elektrickou vykurovacou špirálou, ktorá je z dôvodu potreby eliminácie vzplanutia zapracovávaného materiálu umiestnená v ochrannom kryte a tento celok je umiestnený vnútri vyhrievanej komory. Takéto ohrievacie

SK 6964 Υ1 elementy sú podľa CZ PV 2010 - 586 vnútri vyhrievanej komory napríklad štyri. Z vonkajšej strany je komora vybavená izolačnou vrstvou. Ako chladiaci element je v uvedenom spise opísaný v prvom príklade rúrkový systém z rebrovaných rúrok, umiestnených vo vyhrievanej komore, a v druhom prípade medzistena, situovaná na aspoň dvoch stranách komory. Medzi medzistenou a stenou komory je vzduchová medzera, ochladzovaná prúdiacim vzduchom. Kondenzačný okruh je vybavený ventilátorom na zabezpečenie cirkulácie plynného média z komory do okruhu a z okruhu späť do komory a ďalej je vybavený zbernou nádobou na kondenzát. V CZ PV 2010 - 586 je opísaný postup pri spracovaní ojazdených pneumatík. Do komory sa umiestnia ojazdené pneumatiky v množstve 60 % objemu komory, načo sa komora uzatvorí. Pomocou ohrievacích elementov sa bez zvláštnych tlakových úprav zvyšuje teplota v komore postupne na 380 °C. Vznikajúce plyny sa odvádzajú do kondenzačného okruhu, cez ktorý cirkulujú pomocou ventilátora, a kde vzniká, zbiera sa a zhromažďuje kondenzát. Po 40 minútach takto uskutočňovaného tepelného rozkladu sa privádzaním chladiaceho média do chladiaceho elementu začne priestor komory chladiť. Po ochladení na 120 °C sa komora otvorí a vyberie tuhý zuhoľnatený zvyšok materiálu.

Nevýhodou uvedeného spôsobu a zariadenia je, že plyny vyvíjané pri termolýze sa nespracovávajú inak než kondenzáciou. Neťaží sa žiadny využiteľný spáliteľný plyn. Zvyškové splodiny, obsiahnuté v komore, môžu uniknúť po otvorení komory do prostredia. Vykonávaný spôsob a jeho tepelný režim neumožňuje dostatočný rozklad mnohých surovín. Opakované ohrievanie a ochladzovanie komory pre každú vsádzku materiálu zvlášť je veľmi neekonomické a dochádza k veľkým energetickým stratám.

Uvedené nevýhody uvedeného doterajšieho postupu a zariadenia sa pokúša riešiť dokument CZ U 21978. Vyhrievaná komora je vybavená vymeniteľným mobilným zásobníkom, pomocou ktorého sa tepelne materiál určený na tepelný rozklad vpravuje do vyhrievanej komory a po tepelnom spracovaní z komory odstraňuje. Mobilný zásobník má podobu mobilného uzatvárateľného telesa s krytom, ktoré je vybavené odpoj iteľným prívodom a odvodom pre termolýzou vyvíjané plyny. Tento prívod a vývod sú pripojené na kondenzačný okruh. Vsádzka materiálu je krytom plynotesné oddelená od priestoru vyhrievanej komory. Postup spracovania materiálu sa od predchádzajúceho líši tým, že sa vsádzka materiálu môže uskutočniť do horúcej komory, a zásobník s tuhými zvyškami po tepelnom rozklade vsádzky je možné vybrať z komory von za horúca a nechať chladnúť mimo nej na vhodnom odstavnom mieste, čím sa podstatne skráti doba na spracovanie pri viacerých vsádzkach za sebou, a tiež sa ušetrí veľké množstvo energie, lebo nie je nutné odstavenie z prevádzky a úplné ochladenie vyhrievanej komory. V tomto dokumente opísané zariadenie a spôsob počítajú už tiež s možnosťou rozpojiť kondenzačný okruh a odvádzať vyvíjané užitočné frakcie plynov na ďalšie využitie a prípadné spracovanie. Nevýhodou je nedokonalý tepelný a tlakový režim rozkladu, lebo nie je možné nastavenie optimálnej teplotnej krivky ohrevu. Umiestnenie materiálu do príliš vyhriatej komory môže spôsobiť nežiaduci rýchly vývoj plynov vedúci k zvýšeniu tlaku v systéme a prípadne až k explózii a tiež môže dochádzať k vzniku zoškvarenej škrupiny na povrchu materiálu, ktorá bráni odchodu vyvíjaných plynov. Naopak, málo vyhriata komora sa novovloženým mobilným zásobníkom prudko ochladí a tepelný rozklad je nedostatočný. Pri každom prídavku alebo odobraní mobilného zásobníka do vyhrievanej komory a z nej dochádza k prudkému teplotnému výkyvu a k narušeniu tepelného procesu. Ani toto zariadenie neumožňuje kontinuálny proces. Zariadenie nie je schopné vyvíjať využiteľné plyny v stabilnom množstve a v stabilnom zložení. Okrem iného aj z uvedených dôvodov neprichádza do úvahy možnosť pripojenia zariadenia podľa CZ PV 2010 - 586 ani zariadenia podľa CZ U 21978 na kogeneračnú jednotku.

Iné zariadenie opisuje CZ U 21515. Rozdiel oproti predchádzajúcemu zariadeniu je len v tom, že plynové potrubie na odvod vyvíjaných plynov nie je zaústené späť do vyhrievanej komory. Za vyhrievanou komorou je pripojený chladič s nádržkou pre kondenzát a odvodom zvyškových plynných splodín zo zariadenia. Nadväzne je použitý mobilný kontajner len s odvodom plynov, nikdy nie s prívodom. Aj v tomto prípade je vyhrievaná komora zariadenia tvorená bezplameňovou pecou, pracujúcou za normálneho atmosférického tlaku, a tiež pracuje aj mobilný kontajner. Zariadenie pracuje podobne a má podobné nedostatky ako predchádzajúce s tým rozdielom, že zvyškové plynné médium sa odvádza von. Zariadenie pracuje len vo vsádzkovom režime, a teda nie je zaistené dostatočné množstvo plynných a kvapalných produktov na výrobu elektrickej energie a tepla. Ďalšou nevýhodou je problém s čistotou a stabilitou priamo vyrábaného plynu, keď počas termického procesu rozkladu vsádzky sa plynné frakcie uvoľňujú postupne s odlišným látkovým zložením podľa stúpajúcej teploty, takže vyrábaný plyn má v čase premenlivé zloženie. Na použitie v energetickej jednotke je však nutné používať plyn s definovaným látkovým zložením stálom v rámci určitých medzí, takže toto zariadenie neumožňuje využiť plynové produkty v energetickej jednotke ako palivo. Vzhľadom ku kolísaniu teplôt v odvodnom plynovom kanále sa jeho steny často pokrývajú povlakom olejnatých látok, z ktorého sa tieto látky neskoršie čiastočne uvoľňujú späť do plynu, čím ho znečisťujú. Tiež kvapalný produkt sa v priebehu tepelného procesu rozkladu vsádzky mení, čo sa týka množstva, aj kvalitatívne, takže ani produkciu olejnatého kondenzátu nie je možné priamo pri výrobe použiť ako palivo pre kogeneračnú jednotku alebo iné spaľovacie zariadenie.

Moderná veda pozná tiež rýchle pyrolýzy, napríklad postup a zariadenie, ktoré sú opísané v CZ patente 280 465 (s právom prednosti z CA 90/2009021). Východisková surovina sa bleskovou rýchlosťou 1 000 až

SK 6964 Υ1

000 000 °C/s zahreje na teplotu 350 až 800 °C, nasleduje krátky riadený čas výdrže, spravidla 30 ms až 2 s, načo nasleduje prudké ochladenie produktu. Typicky je produkt ochladený prudko pod 350 °C za 0,5 s. Nevýhodou týchto postupov je potreba nákladných reaktorov, ktoré sú finančne a priestorovo náročné. Usporiadanie týchto reaktorov je zásadne odlišné od riešeného zariadenia, a preto tu nebude opisované.

Podstata technického riešenia

Uvedené nevýhody odstraňuje technické riešenie. Je vyriešený jednak nový spôsob výroby palív pre energetiku, pri ktorom sa spracováva uhlíkatý materiál pomocou tepelného rozkladu bez prítomnosti plameňa, a jednak zariadenie na uskutočnenie navrhnutého spôsobu.

Navrhnutý nový spôsob výroby sa zaoberá typom spracovania materiálu, pri ktorom sa vsádzka materiálu umiestni do dutiny vnútri mobilného zásobníka, ktorý sa v príslušne vyhriatom priestore zahreje, a aspoň v niektorej fáze tepelného rozkladu vsádzky sa pripojí k mobilnému zásobníku odvod s odvodnou rúrkou na odvádzanie tepelným rozkladom vyvíjaných plynov, vyvíjané plyny zo vsádzky sa odvádzajú na ďalšie spracovanie, napríklad na tekuté a plynné palivo, a v mobilnom zásobníku nakoniec zostane zo vsádzky materiálu zvyšok s tuhým skupenstvom, napríklad zuhoľnatené častice využiteľné ako palivo pre energetiku. Podstata nového riešenia je nasledujúca. Ako mobilný zásobník sa použije tlaková nádoba s plynovým vývodom, ktorá sa po vložení vsádzky uzatvorí, umiestni do predohrievacej jednotky a jej plynový vývod sa pripojí na plynové potrubie prítomné na tomto mieste zariadenia. Pred uvedeným pripojením a/alebo po ňom sa cez plynový vývod z tlakovej nádoby odsaje prítomný vzduch s prípadnými plynmi, a pritom sa tlak vnútri tlakovej nádoby zníži na 2 až 5 kPa. V stave pripojenom na plynové potrubie sa tlaková nádoba predhreje na teplotu 90 až 120 °C. Tento pred ohrev sa vykoná počas 60 až 120 minút, optimálne cca počas 90 minút, a počas tohto času sa udržuje v pripojenom plynovom potrubí tlak 2 až 5 kPa a odvádza sa cezeň v tlakovej nádobe vznikajúca zmes plynov, ktorá sa uvoľňuje termickým rozkladom vsádzky. Nasledovne sa plynový vývod uzatvorí a odpojí, uzatvorená tlaková nádoba sa premiestni do iného priestoru, dohrievacej jednotky, kde je priestor vyhriaty na vyššiu teplotu, ale najvyššie 550 °C, a tu sa na jej plynový vývod rovnako pripojí plynové potrubie, tento plynový vývod sa otvorí a tlaková nádoba dohrieva, maximálne počas 180 minút, pričom počas tohto času sa udržuje v pripojenom plynovom potrubí tlak 2 až 5 kPa a odvádza sa cezeň v tlakovej nádobe vznikajúca zmes plynov.

Výhodne sa pri predhrievaní a tiež pri dohrievaní tlakovej nádoby nechávajú plyny vznikajúce zo vsádzky voľne uvoľňovať. Aspoň plyny uvoľnené v štádiu dohnevania tlakovej nádoby sa výhodne odvádzajú do chladiča, kde sa schladia na teplotu najvyššie 60 °C, pričom sa odlučuje olejnatý kondenzát. Neskondenzovaná zvyšková zmes plynov s rôznymi frakciami z termického spracovania vsádzky sa výhodne zhromažďuje v zásobnom priestore s objemom štvornásobku až šesťnásobku vnútorného objemu tlakovej nádoby do toho času, aby sa tieto frakcie zmiešali, a tým zjednotilo látkové zloženie zmesi na potrebnú mieru, napríklad sa môže nechať voľne premiešavať, počas najmenej 10 minút bez ďalšieho ohrevu. Potom za podmienky, že obsah spáliteľných zložiek v zhromaždenej plynovej zmesi už činí aspoň 20 % obj. a dosiahne sa minimálna výhrevnosť najmenej 10 MJ/m³, sa plynová zmes zo zásobného priestoru odvádza. Plynová zmes je počas zhromažďovania i odvádzania udržovaná pri tomto zníženom tlaku, t. j. 2 až 5 kPa.

Výhodne sa vyhriate priestory všetkých obsiahnutých predhrievacích i dohrievacích jednotiek, teda predhrievacie a dohrievacie jednotky, udržujú vo vyhriatom stave a vsádzka sa dá do aspoň dvoch tlakových nádob a tie sa zahrievajú postupne tak, že po vybratí jednej tlakovej nádoby sa na jej miesto umiestni ďalšia tlaková nádoba.

Vsádzka sa výhodne dávkuje do sústavy viac než dvoch tlakových nádob, z ktorých aspoň niektoré sa vyhrievajú postupne, a to tak, že vybraté tlakové nádoby sa nahradzujú inými tlakovými nádobami s teplotou a s obsahom zodpovedajúcimi príslušnému kroku postupu. Sústava môže pozostávať napríklad z troch až 50 tlakových nádob podľa kapacity a usporiadania konkrétne zvoleného variantu zariadenia.

Na ohrev tlakovej nádoby sa s výhodou použije kvapalné teplonosné médium, ktorým sa aspoň sčasti naplní priestor obklopujúci pri ohreve tlakovej nádoby, pričom v prípade dohrievania sa tlaková nádoba ohrieva prídavné ešte pomocou aspoň jedného ďalšieho tepelného zdroja s funkciou na inom princípe ohrevu, napríklad elektrického vyhrievacieho telesa alebo telies.

Výhodne sa kvapalné teplonosné médium predhrievajúce tlakovú nádobu aspoň dočasne prepojí s kvapalným teplonosným médiom dohrievajúcim inú tlakovú nádobu na inom mieste zariadenia na vyššiu teplotu. Pomocou uvedeného prepojenia je vytvorený cirkulačný okruh na cirkuláciu z miesta pre predohrev do miesta pre dohrievanie a počas procesu tepelného spracovania vsádzky sa kvapalné teplonosné médium cez tento okruh necháva aspoň dočasne cirkulovať, pričom sa prietok cez tento cirkulačný okruh reguluje podľa potreby.

Plynový vývod dohriatej tlakovej nádoby sa potom, keď sa z nej odvedie ekonomické množstvo vyvíjanej plynnej zmesi, výhodne uzatvorí, odpojí a tlaková nádoba sa premiestni späť do miesta na predohrev, kde sa

SK 6964 Υ1 nechá odovzdať svoje teplo späť kvapalnému teplonosnému médiu.

Na začiatku procesu sa do kvapalného teplonosného média umiestni aspoň jedna tlaková nádoba a výhodne sa sem postupne umiestňujú prídavné a/alebo alternatívne ďalšie tlakové nádoby, pričom sa kontinuálne odvádzajú vyvíjané plyny. Toto sa vykonáva v takom množstve tlakových nádob a po tak dlhý čas, až sa vyrobí stanovené množstvo plynnej zmesi.

Ako teplonosné médium sa na ohrev tlakovej nádoby alebo nádob výhodne používa kvapalina na báze oleja, ktorá sa zahreje na teplotu 120 až 300 °C a počas kontinuálneho odvádzania vyvíjaných plynov z tlakových nádob sa na tejto teplote udržuje.

Výhodne sa na časť zariadenia, obsahujúce kvapalné teplonosné médium, pripojí tepelný výmenník. Kvapalné teplonosné médium sa necháva aspoň dočasne prúdiť cez tento tepelný výmenník ako aspoň jedno jeho pracovné médium, pričom sa pomocou tepla získaného alebo odvedeného z teplonosného média týmto tepelným výmenníkom reguluje teplota niektorého z médií v zariadení. Regulácia prebieha tak, že takto regulované médium sa vedie a necháva prúdiť cez tento tepelný výmenník ako jeho druhé pracovné médium.

Výhodne sa vyrobená plynná zmes stlačí na tlak 2 až 20 000 kPa a v tomto stave uchová pre potreby ďalšieho využitia a/alebo sa pod tlakom 2 až 5 kPa odvádza na spálenie ako palivo, napríklad pre kogeneračnú jednotku.

Zariadenie na výrobu palív spôsobom podľa technického riešenia je navrhnuté ako kompletne vyriešené zariadenie na termický rozklad hmôt typu uhlíkatých materiálov a následné spracovanie na palivá vhodné na využitie v energetike. Zariadenie zahrňuje plynové potrubie, pripojené pri jeho prevádzkovom stave na vyhrievanú jednotku vybavenú prvkami na ohrev, v tejto vyhrievanej jednotke je vytvorený priestor na umiestnenie aspoň jedného telesa z tepelne odolného materiálu obsahujúceho vnútornú dutinu so vsádzkou spracovávaného materiálu. Podstata technického riešenia spočíva v tom, že teleso pre vsádzku tvorí plynotesné uzatvárateľná tlaková nádoba s aspoň jedným plynovým vývodom, ktorý je uzatvárateľný a je odpojiteľne pripojiteľný k plynovému potrubiu na odvod plynov vznikajúcich termickým rozkladom materiálu. Podstata technického riešenia spočíva rovnako v tom, že navrhnuté zariadenie obsahuje aspoň dve vyhrievané jednotky, ktoré sú upravené každá pre inú teplotu, z toho jednu predhrievaciu jednotku, v úprave na predohrev aspoň jednej tlakovej nádoby a druhú dohrievaciu jednotku, v úprave na dohrev aspoň jednej tlakovej nádoby na vyššiu teplotu než predohrev.

Zariadenie je výhodne vybavené množinou tlakových nádob pre vsádzku a aspoň predhrievacia jednotka a dohrievacia jednotka sú upravené každá na uloženie súčasne aspoň dvoch tlakových nádob.

Výhodne sú predhrievacia i dohrievacia jednotka vytvorené ako nádrže, ktoré sú aspoň sčasti vyplnené náplňou z kvapalného teplonosného média.

Nádrže sú výhodne vytvorené ako komory, v ktorých je teplovýmenná kvapalina uzatvorená oddelene oproti vonkajšiemu priestoru nachádzajúcemu sa vnútri zariadenia. V každej tejto komore sú výhodne vytvorené lôžka s dutinou na uloženie ukladanej tlakovej nádoby alebo nádob bez pošpinenia teplonosným médiom. Lôžka sú svojimi tvarmi a rozmermi prispôsobené pre tlakové nádoby, každé lôžko má rozmery a tvar na uloženie jednej tlakovej nádoby. Lôžka majú vstupný otvor umožňujúci vloženie tlakovej nádoby a majú stenu, ktorej aspoň časť je z tepelne vodivého materiálu, takže umožňuje sálanie tepla do/z tlakovej nádoby. Vstupný otvor i stena lôžka aspoň sčasti zapadajú na tlakovú nádobu v uzatvorenom stave. Vnútri lôžka, uvažované proti v ňom uloženej tlakovej nádobe, sa nachádza kvapalné teplonosné médium a vnútri lôžka sa nachádza voľný priestor pre aspoň časť tlakovej nádoby.

Dohrievacia jednotka je výhodne vybavená aspoň jedným prídavným tepelným zdrojom, napríklad elektrickými vykurovacími telesami umiestnenými v kvapalnom teplonosnom médiu a/alebo prstencom zapadajúcim okolo dokola obvodu tlakovej nádoby pozostávajúcim zo šamotu s vnútornými elektrickými vykurovacími telesami.

Predhrievacia a dohrievacia jednotka majú výhodne navzájom prepojené ich kvapalné teplonosné médium. Toto prepojenie je výhodne vytvorené ako cirkulačný okruh, vybavený vhodnými prvkami na prietok teplonosného média medzi telesom tvoreným predhrievacou jednotkou a telesom tvoreným dohrievacou jednotkou. Tento cirkulačný okruh je vybavený prinajmenšom aspoň uzávermi a pohonnou jednotkou s príslušnými ovládacími prvkami, umožňujúcimi spustenie a vypínanie cirkulácie teplonosného média z predhrievacej jednotky do dohrievacej jednotky a/alebo z dohrievacej jednotky do predhrievacej jednotky a umožňujúci reguláciu priebehu takej cirkulácie.

Výhodne má kvapalné teplonosné médium prívod a vývod do aspoň jedného tepelného výmenníka pripojeného v zariadení, kde pre toto kvapalné teplonosné médium je rovnako vytvorený i priechod cez výmenník, tak aby bolo privádzané a odvádzané ako jeho jedno pracovné médium. Tento tepelný výmenník má vedenie pre svoje druhé pracovné médium výhodne zapojené v rámci pracovného okruhu zariadenia a usporiadané na reguláciu tepelného režimu niektorého iného alebo ďalšieho prvku v pracovnom okruhu tohto zariadenia. Napríklad v prípade pripojenia tepelného výmenníka k dohrievacej jednotke je tento tepelný výmenník zapojený jednak na cirkuláciu teplonosného média z dohrievacej jednotky do tepelného výmenníka a späť, a jednak napríklad na kondenzátové potrubie, ktoré je v zariadení usporiadané na privádzanie a priechod olejnaté

SK 6964 Υ1 ho kondenzátu z plynov, odvádzaných z tlakových nádob.

Zariadenie sa môže usporiadať ako kompletné úplne schopné prevádzky. Výhodne má plynové potrubie koniec zaústený do spaľovacieho zariadenia, napríklad kogeneračnej jednotky.

V prípade uvedeného kompletného zariadenia je za predhrievacou jednotkou a dohrievacou jednotkou na plynovom potrubí výhodne zapojený aspoň jeden chladič, a ten má aspoň jeden vývod pre olejnatý kondenzát vyrobený z odvádzaných plynov a aspoň jeden vývod pre zvyškové plyny.

Za chladičom je pripojené kondenzátové potrubie na odvod kondenzátu, ktoré má koniec zaústený do uvedeného alebo ďalšieho spaľovacieho zariadenia, napríklad kogeneračnej jednotky.

Na plynovom potrubí za chladičom je výhodne zapojený aspoň jeden plynový zásobník, pričom zo všetkých za chladičom pripojených plynových zásobníkov má aspoň jeden plynový zásobník kapacitu najmenej štvornásobku vnútorného objemu tlakovej nádoby.

Technické riešenie je vhodné na výrobu palív z rôznych druhov uhlíkatých materiálov a ich využitie na energetické účely, najmä na výrobu elektrickej energie a tepla v motoroch kogeneračných jednotiek s plynovým a duálnym palivovým systémom. Zariadenie je možno zhotoviť ako kompletnú jednotku na spracovanie i využitie odpadných surovín, biomasy, kalov, ojazdených pneumatík, rôznych priemyslových zvyškov a iných. Umožňuje ekonomické využitie energií a tepla bez podstatných strát. Navrhnuté zariadenie je konštrukčne relatívne jednoduché a umožňuje pomocou pomalého termického rozkladu z uhlíkatých surovín vyrábať súčasne pevné, kvapalné i plynné palivo a súčasne toto palivo ihneď tiež využiť na výrobu elektrickej energie a tepla. Zariadenie je vysoko účinné. Pri jeho prevádzke nedochádza ku kontaminácii prostredia. Zariadenie je možno inštalovať kdekoľvek, napríklad na skládkach v teréne i v uzatvorených halách. Prevádzka zariadenia má v porovnaní s inými zariadeniami doterajšieho stavu nízku hlučnosť. Podstatnou výhodou zariadenia je aj, že proces vsádzky materiálu je diskontinuálny, zatiaľ čo výstup v podobe produkovaných plynov a olejnatého kondenzátu a/alebo v podobe prevádzky kogeneračnej jednotky, alebo prípadne iného spaľovacieho zariadenia môže byť kontinuálny počas prevádzkovateľom stanovenej doby.

Prehľad obrázkov na výkresoch

Technické riešenie je objasnené pomocou výkresov, kde obrázok 1 znázorňuje schematický pohľad zhora na celú zostavu zariadenia s pripojenou kogeneračnou jednotkou, obrázok 2 pohľad zboku na zvislý rez predhrievacou jednotkou a dohrievacou jednotkou, obrázok 3 pohľad na prierez predhrievacou jednotkou a dohrievacou jednotkou v línii A-A naznačenej na predchádzajúcom obrázku, obrázok 4 pohľad zboku na zvislý rez predhrievacou jednotkou a dohrievacou jednotkou s pripojeným výmenníkom, obrázok 5 detail A, B pohľad zhora na detail vstupnej časti zariadenia s predhrievacou a dohrievacou jednotkou, kde časť obrázka A ukazuje princíp premiesťovania tlakových nádob počas termického spracovania, v ktorých obsiahnuté vsádzky a časť B ukazuje zapojenie jednotlivých prvkov vo zvolenom okamihu procesu spracovania.

Príklad uskutočnenia

Príklad uskutočnenia technického riešenia je názorne vyhotovený pomocou spôsobu a zariadenia podľa obrázkov 1 až 5 a uvedeného opisu. Je uvedený názorný príklad zariadenia podľa technického riešenia a pomocou opisu prevádzky tohto zariadenia je názorne uvedený spôsob výroby palív podľa technického riešenia i ich využitie pre energetiku.

Zariadenie na obrázkoch je uvedené v optimálnom kompletnom usporiadaní na realizáciu pomalého termického rozkladu uhlíkatých materiálov rôzneho pôvodu a zloženia.

Kľúčovými prvkami z hľadiska technického riešenia sú tlakové nádoby 1 tvoriace palivové články pre vsádzku a dve vyhrievané jednotky 2,3, ktoré sú upravené každá pre inú teplotu. Z toho jedna je predhrievacia jednotka 2 a druhá je dohrievacia jednotka 3. Predhrievacia jednotka 2 je upravená na predohrev tlakových nádob 1, dohrievacia jednotka 3 je upravená na dohrev predhriatych tlakových nádob 1 na potrebnú vyššiu teplotu, ako je podrobne opísané ďalej. Tlakové nádoby 1 majú valcový tvar, ktorých jednu podstavu tvorí klenuté dno a druhú odnímateľné veko 4, pomocou ktorého sú plynotesné uzatvárateľné. Veko 4 je vybavené tepelnou izoláciou a najmenej jedným otvorom, cez ktorý je z veka 4 vyvedený plynový vývod 5 odvod primárnych horľavín. Plynový vývod je vybavený uzávermi 6 a je usporiadaný s možnosťou odpojiteľného pripojenia k plynovému potrubiu 7 na odvod plynov, vznikajúcich termickým rozkladom materiálu vsádzky. Predhrievacia i dohrievacia jednotka 2, 3 sú vytvorené ako komory z nádrží, ktoré sú aspoň sčasti vyplnené kvapalným teplonosným médiom 8. V každej tejto komore je výhodne vytvorených niekoľko ukladacích lôžok 9 pre tlakové nádoby 1. Každé lôžko 9 je tvarom a rozmermi prispôsobené na uloženie jednej tlakovej nádoby 1. Lôžka 9 sú vytvorené ako ukladacie jamky, zodpovedajúce svojim tvarom a rozmermi povrchu v nich uloženej časti tlakovej nádoby 1 a majúce hore vstupný otvor na vloženie telesa tlakovej ná

SK 6964 Υ1 doby 1 a vnútri voľný priestor pre uložené teleso tlakovej nádoby L Ich aspoň časť tvorí tenká stena, napríklad plech alebo membrána, z tepelne vodivého materiálu. Obrázky sú z dôvodu názornosti len schematické, a preto na obrázkoch 2 až 4 steny lôžka 9 splývajú so stenami tlakovej nádoby 1. Vstupný otvor i stena lôžka 9 zapadajú na tlakovú nádobu 1 s vekom 4. Teplonosné médium 8 sa nachádza vnútri lôžka 9, uvažované vzhľadom k tlakovej fľaše 1 umiestnenej v lôžku 9, takže nedôjde k pošpineniu tlakových fliaš 1 horúcim teplonosným médiom 8. Alternatívne môže byť predhrievacia jednotka 2 a/alebo dohrievacia jednotka 3 v podobe jednoduchého olejového kúpeľa bez takto usporiadaných lôžok 9, čo je však podstatne menej výhodné uskutočnenie. Opísaná konštrukcia umožňuje umiestniť tlakovú nádobu 1 do príslušnej vyhrievanej jednotky 2, 3 tak, aby veko 4 a tesniaca plocha na hornom okraji tlakovej nádoby 1 boli prístupné z priestoru nachádzajúceho sa vnútri vyhrievaných jednotiek 2, 3. Toto riešenie umožňuje zachovanie maximálnej miery bezpečnosti v prípade defektov tesniacej plochy tak, že v prípade únikov plynov, vznikajúcich v priebehu termického procesu spracovania vsádzky, sú tieto horľavé plyny včas detegované a nedochádza k ich zhromažďovaniu vnútri vyhrievanej jednotky 2, 3.

Dohrievacia jednotka 3 je vybavená prídavnými tepelnými zdrojmi, a to jednak elektrickým vykurovacím telesom 10 z vykurovacej špirály umiestnenej priamo v kvapalnom teplonosnom médiu 8, a jednak šamotovým prstencom 11 zapadajúcim okolo obvodu tlakovej nádoby 1 s vnútri zabudovaným elektrickým vykurovacím telesom 11 rovnako tvoreným vykurovacou špirálou.

Predhrievacia a dohrievacia jednotka 2, 3 majú navzájom prepojené ich kvapalné teplonosné médium 8 tak, že je vytvorený cirkulačný okruh. V predvedenom príklade toto prepojenie znázorňuje prepojovacie vetvy 12, 13 prebiehajúce medzi telesom tvoreným predhrievacou jednotkou 2 a telesom tvoreným dohrievacou jednotkou 3. Cirkulačný okruh je vybavený regulačnými ventilmi tvoriacimi jeho uzávery 6 a čerpadlom tvoriacim jeho pohonnú jednotku 14. Čerpadlo je vybavené obvyklými ovládacími prvkami na spustenie a vypínanie.

Obrázok 4 ukazuje alternatívny variant, pri ktorom je na kvapalné teplonosné médium 8 pripojený navyše tepelný výmenník 15. Kvapalné teplonosné médium 8 má vytvorený priechod cez výmenník 15 a tvorí jeho jedno pracovné médium. Druhé pracovné médium výmenníka 15 tvorí zvolené médium z inej časti zariadenia, čo umožňuje využívanie prenosu tepla z/do kvapalného teplonosného média 8 na reguláciu tepelného režimu niektorého iného alebo ďalšieho prvku v pracovnom okruhu zariadenia. Obrázok 4 ukazuje príkladný variant v prípade pripojenia tepelného výmenníka 15 k dohrievacej jednotke 3. Tento tepelný výmenník 15 sa môže pripojiť výhodne na kondenzátové potrubie 16.

Ako ukazuje najmä obrázok 1, v zariadení je za predhrievacou jednotkou 2 a dohrievacou jednotkou 3 plynové potrubie 7 spojené a vedené cez chladič 17. Chladič 17 môže sa vybaviť zbernou nádobou na vznikajúci kondenzát. V najvýhodnejšom uskutočnení, ktoré je znázornené na obrázku 1, má chladič 17 prídavné alebo alternatívne k zbernej nádobe kondenzáte vý vývod 18, na ktorý je pripojené kondenzátové potrubie 16 na odvod olejnatého kondenzátu, vyrobeného z odvádzaných plynov. Plynové potrubie 7 po priechode cez chladič 17 pokračuje ďalej pre neskondenzované plyny.

Na plynovom potrubí 7 za chladičom 17 je zapojená sústava plynových zásobníkov 19 s rôznou kapacitou. Prvý za chladičom 17 pripojený plynový zásobník 19 má kapacitu najmenej štvornásobku vnútorného objemu tlakovej nádoby 1.

Koniec plynového potrubia 7 je zaústený do spaľovacieho zariadenia, napríklad kogeneračnej jednotky 20. Rovnako má kondenzátové potrubie 16 koniec zaústený do kogeneračnej jednotky 20.

Zariadenie je vybavené potrebnými meracími a regulačnými prvkami, ovládačmi, spínačmi a riadiacou jednotkou na automatickú prevádzku. Je tu obsiahnutý tiež tlakový ventilátor 21. Vstupná časť zariadenia môže zahrňovať prvky na úpravu a dávkovanie vstupného materiálu. Významné rozpoj iteľné miesta v zariadení sú na obrázkoch 2 až 4 ukázané ako príruby 22. Zariadenie je vybavené rovnako potrebnými známymi prvkami na úpravu vyrábaných materiálov zapojenými na vhodnom mieste okruhu v zariadení ako filtre 23, úpravovňa 24 vybavená sušičkou 25, zmiešavače 26, elektrické vedenie 27, transformátor 28. Pre kogeneračnú jednotku 20 sa ako obvykle pri prevádzke prisáva okysličujúci vzduch, ktorý je na obrázku 1 ukazujúcom celý pracovný okruh zariadenia i s kogeneračnou jednotku 20 označený písmenom a. Je obsiahnutý i vodný prívod 31. Pre úplnosť sú ukázané tiež obvyklé prvky na spracovanie východiskovej suroviny, ako miešacie nádržky 29, drvič 30, dopravník 32 surovín a násypky 33. Pripojovacie prvky výmenníka 15 pre kvapalné teplonosné médium 8 sú znázornené ako kvapalinové potrubie 34· Ďalej je obsiahnutý medzichladič 35. Smer prúdenia médií v zariadení počas jeho prevádzky je naznačený šípkami.

Spôsob výroby palív pre energetiku podľa technického riešenia je názorne objasnený na popise príkladného použitia zariadenia na tepelný rozklad hmoty z odpadných ojazdených pneumatík. Uhlíkatý materiál, tvorený časticami drviny z pneumatík alebo celými pneumatikami i s oceľovými kordmi, sa spracováva v zariadení pomalým tepelným rozkladom bez prítomnosti plameňa. Produktom je plynné, kvapalné a tuhé palivo.

V prípade spracovania celých pneumatík je zvyšok zo vsádzky v podobe uhoľnatých častíc so zvyškami oceľového kordu, ktoré sa pred spaľovaním musia z paliva odstrániť, ale nie je ich nutné likvidovať, je možné ich napríklad odovzdať do zberných surovín. V prípade kompletného okruhu zariadenia podľa obrázka 1

SK 6964 Υ1 sa vyrobené palivá v zariadení tiež spaľujú a pritom sa vyrába elektrická energie a teplo, ktoré sa odvádzajú k spotrebiteľovi.

Vstupná hmota sa získa rozdrvením alebo mletím gumovej hmoty z pneumatík. Vsádzka tvorená časticami tohto materiálu sa dávkuje do mobilných zásobníkov tvorených tlakovými nádobami L Vsádzka sa dá postupne alebo naraz do niekoľkých tlakových nádob 1. Každá tlaková nádoba 1 sa po naplnení vsádzkou plynotesné uzatvorí vekom 4. Plynový vývod 5 sa upevní na veko 4 vopred alebo po uzatvorení. Tlaková nádoba 1 sa uloží do lôžka 9 v predhrievacej jednotke 2 a pripojí na plynové potrubie 7. Pred uvedeným pripojením a/alebo po uvedenom pripojení sa cez plynový vývod 5 z tlakovej nádoby 1 odsaje prítomný vzduch s prípadnými plynmi a pritom sa tlak vnútri tlakovej nádoby 1 zníži na 2 až 5 kPa. Predhrievacia jednotka 2 obsahuje kvapalné teplonosné médium 8 s nahrievacou teplotou, maximálne 120 °C, napríklad olej alebo horúcu vodu. V stave pripojenom na plynové potrubie 7 sa tlaková nádoba 1 predhreje na teplotu 90 až 120 °C, keď tento predohrev sa vykoná počas 60 až 120 minút, optimálne počas cca 90 minút. Počas tejto doby sa pomocou tlakového ventilátora 21 udržuje v pripojenom plynovom potrubí 7 tlak 2 až 5 kPa a odvádza sa cezeň v tlakovej nádobe 1 vznikajúca zmes plynov, ktorá sa uvoľňuje termickým rozkladom vsádzky. Potom sa plynový vývod 5 uzatvorí a odpojí a uzatvorená tlaková nádoba 1 sa premiestni do dohrievacej jednotky 3 vyhriatej na vyššiu teplotu, najvyššie 550 °C. Tu sa rovnako vloží do lôžka 9 a jej plynový vývod 5 sa pripojí na plynové potrubie 7. Plynový vývod 5 sa otvorí a tlaková nádoba 1 sa nechá dohrievať za pomocou prídavných vykurovacích telies 10, maximálne však počas 180 minút. V tejto dohrievacej jednotke 3 dochádza k priamemu záhrevu kvapalného teplonosného média 8 vykurovacím telesom 10 vo forme elektrickej špirály umiestnenej priamo v kvapalnom teplonosnom médiu 8 a nepriamo prechodom tepla od vyhrievaného prstenca 11 do tlakovej nádoby 1 a odtiaľ cez dno tlakovej nádoby 1 a ku dnu priľahlú časť steny lôžka 9. Tiež počas dohrievania tlakových nádob 1 sa udržuje v pripojenom plynovom potrubí 7 tlak 2 až 5 kPa a odvádza sa cezeň v tlakovej nádobe j. vznikajúca zmes plynov. Pri predhrievaní a tiež pri dohrievaní tlakových nádob 1 sa nechávajú plyny vznikajúce zo vsádzky voľne uvoľňovať a aspoň plyny uvoľnené z tlakových nádob 1 v štádiu dohrievania sa odvádzajú do chladiča 17, kde sa schladí na teplotu najvyššie 60 °C, pričom sa odlučuje olejnatý kondenzát. Neskondenzovaná zvyšková zmes plynov sa odvádza z chladiča 17 oddelene od kondenzátu a zhromažďuje na trase plynového potrubí 7 v zásobnom priestore plynových zásobníkov 19. Ako prvý je v okruhu zariadenia zaradený plynový zásobník 19, ktorý je s objemom štvornásobku až šesťnásobku vnútorného objemu tlakovej nádoby 1. Do nej sa cielene zhromažďujú plyny privádzané z chladiča 17 a nechávajú voľne premiešavať. V čase je zloženie týchto plynov premenlivé, lebo počas zahrievania každej jednotlivej tlakovej nádoby 1 sa z nej podľa aktuálnej teploty uvoľňujú termickou reakciou rôzne frakcie plynov. Zhromažďovaním v jednom zásobníku alebo viacerých zásobníkoch 19 plynov z väčšieho počtu tlakových nádob 1, ktoré sú navzájom prípadne v odlišnom štádiu zahriatia a počas dlhšieho časového úseku, sa dosiahne jednak zvýšenie koncentrácie obsiahnutých plynov, a jednak v značnej miere i unifikácia ich látkového zloženia. Vo zvolenom zásobníku 19 sa zhromažďuje a nechá voľne premiešavať privádzaná zmes plynov po dobu najmenej 10 minút bez ďalšieho ohrevu. Potom za podmienky, že obsah spáliteľných zložiek v zhromaždenej plynovej zmesi už je aspoň 20 % obj. a ak sa dosiahne minimálna výhrevnosť najmenej 10 MJ/m³, sa plynová zmes z plynového zásobníka 19 odvádza. Tiež počas tohto zhromažďovania a odvádzania je plynová zmes udržiavaná pri tlaku 2 až 5 kPa. V tejto fáze procesu je už vyrobená plynná zmes využiteľná na rôzne účely, najmä ako palivo. Vyrobená plynná zmes sa teda môže prečerpávať do malých odpojiteľných tlakových zásobníkov 19, do ktorých sa stlačí na tlak 2 kPA až 20 000 kPa a v tomto stave odoberie z okruhu zariadenia a uchová pre potreby predaja alebo do zásoby pre kogeneračnú jednotku 20 napríklad v dobe odstávky časti zariadenia pri údržbe a pod., alebo na iné využitie. Alternatívne alebo prídavné sa pod tlakom 2 až 5 kPa odvádza na spálenie ako palivo pre kogeneračnú jednotku 20, ako ukazuje obrázok 1.

Tlakové nádoby 1 sa zahrievajú postupne po jednej alebo niekoľkých naraz a po vybratí jednej tlakovej nádoby 1 sa na jej miesto umiestni ďalšia tlaková nádoba L Počas tejto doby sa udržuje vyhriaty stav predhrievacej jednotky 2 i dohrievacej jednotky 3. Sústava naplnených tlakových nádob 1 sa postupne spracováva. Aspoň niektoré sa vyhrievajú postupne za sebou v tom istom lôžku 9 a to tak, že vybraté tlakové nádoby 1 sa nahrádzajú inými tlakovými nádobami 1 s teplotou a s obsahom zodpovedajúcimi príslušnému kroku postupu. Vyhriate a vypotrebované tlakové nádoby 1 sa z dohrievacej jednotky 3 vracajú späť do predhrievacej jednotky 2, aby tu odovzdali svoje teplo pred vybratím zo zariadenia a aby sa toto teplo využilo pre tepelný režim zariadenia. Tu odovzdávajú svoje teplo späť tým, že ohrievajú kvapalné teplonosné médium 8. Po tom, keď už nie je ďalšie zotrvanie tlakových nádob 1 v predhrievacej jednotke 2 ekonomické, sa vypotrebované tlakové nádoby 1 demontujú a vysype sa z nich tuhý zuhoľnatený zvyšok. Ten je využiteľný ako kvalitné tuhé uhlíkaté palivo. Vyprázdnené použité tlakové nádoby 1 je možno znovu naplniť a celý cyklus spracovania jednotlivej vsádzky opakovať.

Spôsob, ktorým sa vykonáva hospodárenie s energiou v tepelnom režime zariadenia, je veľmi prínosný. Teplota kvapalného teplonosného média 8 v predhrievacej jednotke 2 a teplota kvapalného teplonosného média 8 v dohrievacej jednotke 3, zúčastňujúceho sa veľmi účinne reguluje pomocou cirkulácie. Pri cirkulácii sa dočasne prepojí kvapalné teplonosné médium 8 obidvoch vyhrievaných jednotiek 2, 3 a kvapalné teplonosné

SK 6964 Υ1 médium 8 sa necháva riadene cirkulovať z jednej vyhrievanej jednotky 2,3 do druhej a späť, pričom sa meria teplota a reguluje množstvo a rýchlosť prietoku cez tento cirkulačný okruh podľa potreby.

Použitie kombinácie krokovania vsádzky, keď tlakové nádoby 1 sa do lôžok 9 umiestňujú v čase prídavné a/alebo alternatívne s kontinuálnym odvádzaním všetkých vyvíjaných plynov a kondenzátu je vysoko efektívne. Proces spracovania vsádzky sa vykonáva v takom množstve tlakových nádob 1 a po tak dlhý čas, až je vyrobené stanovené množstvo plynnej zmesi. Pokiaľ je na kvapalné teplonosné médium 8 pripojený tepelný výmenník 15, kvapalné teplonosné médium 8 sa necháva aspoň dočasne prúdiť i cez tento tepelný výmenník 15 ako aspoň jedno jeho pracovné médium, pričom sa pomocou získaného alebo odvedeného tepla reguluje teplota niektorého z médií v zariadení a to tak, že sa takto regulované médium vedie cez tento tepelný výmenník 15 ako jeho druhé pracovné médium. Tepelný výmenník 15 môže sa pripojiť zvonka k niektorej z vyhrievaných jednotiek 2, 3 alebo môže byť vnútri. Môže sa ním výhodne regulovať napríklad teplota olejnatého kondenzátu. Vyrobená plynná zmes sa môže stláčať na tlak 2kPa až 20 000 kPa a v tomto stave uchovávať pre potreby ďalšieho využitia a/alebo sa pod tlakom 2 až 5 kPa odvádza na spálenie ako palivo, napríklad pre kogeneračnú jednotku 20.

Claims (22)

1. Spôsob výroby palív pre energetiku, pri ktorom sa spracováva uhlíkatý materiál pomocou tepelného rozkladu bez prítomnosti plameňa, keď sa vsádzka materiálu umiestni do dutiny vnútri mobilného zásobníka a ten sa v príslušne vyhriatom priestore zahreje, pričom sa aspoň v niektorej fáze tepelného rozkladu vsádzky pripojí k mobilnému zásobníku odvod a plynové potrubie (7) na odvádzanie tepelným rozkladom vyvíjaných plynov a jeho pomocou sa vyvíjané plyny zo vsádzky odvádzajú na ďalšie spracovanie, a keď nakoniec v mobilnom zásobníku zostane zo vsádzky materiálu zvyšok s tuhým skupenstvom, napríklad zuhoľnatené častice využiteľné ako palivo pre energetiku, vyznačujúci sa tým, že sa ako mobilný zásobník použije tlaková nádoba (1) s plynovým vývodom (5), ktorá sa po vložení vsádzky uzatvorí a umiestni do predhrievacej jednotky (2), jej plynový vývod (5) sa pripojí na plynové potrubie (7), pred uvedeným pripojením a/alebo po uvedenom pripojení sa cez plynový vývod (5) z tlakovej nádoby (1) odsaje prítomný vzduch s prípadnými plynmi a pritom sa tlak vnútri tlakový nádoby (1) zníži na 2 až 5 kPa, v stave pripojenom na plynové potrubie (7) sa tlaková nádoba (1) predhreje na teplotu 90 až 120 °C, keď sa tento predohrev vykoná počas 60 až 120 minút a počas tejto doby sa udržuje v pripojenom plynovom potrubí tlak 2 až 5 kPa a odvádza sa cezeň v tlakovej nádobe (1) vznikajúca zmes plynov, ktorá sa uvoľňuje termickým rozkladom vsádzky, načo sa plynový vývod (5) uzatvorí a odpojí, tlaková nádoba (1) sa v uzatvorenom stave premiestni do inej dohrievacej jednotky (3), v ktorej sa nachádza priestor vyhriaty na vyššiu teplotu, ale najvyššie 550 °C, a tu sa plynový vývod (5) tlakovej nádoby (1) rovnako pripojí na plynové potrubie (7), tento plynový vývod (5) sa otvorí a tlaková nádoba (1) sa dohrieva, maximálne počas 180 minút, pričom sa počas tohto časového úseku udržuje v pripojenom plynovom potrubí (7) tlak 2 až 5 kPa a odvádza sa cezeň v tlakovej nádobe (1) vznikajúca zmes plynov.

2. Spôsob výroby palív pre energetiku podľa nároku 1,vyznačujúci sa tým, že pri predhrievaní, a tiež pri dohrievaní tlakovej nádoby (1) sa nechávajú plyny vznikajúce zo vsádzky voľne uvoľňovať a aspoň plyny uvoľnené v štádiu dohnevania tlakovej nádoby (1) sa odvádzajú do chladiča (17), kde sa schladia na teplotu najvyššie 60 °C, pričom sa oddeľuje odlučovaný olejnatý kondenzát a neskondenzovaná zmes plynov odvádza, a nasledovne, na trase plynového potrubia (7), sa neskondenzovaná zmes plynov s rôznymi frakciami z termického spracovania vsádzky zhromažďuje v zásobnom priestore, napríklad plynovom zásobníku (19), s objemom štvornásobku až šesť násobku vnútorného objemu tlakovej nádoby (1), kde sa zmiešava po dobu najmenej 10 minút bez ďalšieho ohrevu, a potom, za podmienky že obsah spáliteľných zložiek v zhromaždenej plynovej zmesi už je aspoň 20 % obj. a je dosiahnutá minimálna výhrevnosť najmenej 10 MJ/m³, sa plynová zmes zo zásobného priestoru odvádza, pričom plynová zmes je i počas zhromažďovania a odvádzania udržiavaná pri tlaku 2 až 5 kPa.

3. Spôsob výroby palív pre energetiku podľa nárokov la 2, vyznačujúci sa tým, že vyhriate priestory vyhrievaných jednotiek (2, 3) sa udržujú kontinuálne vo vyhriatom stave a vsádzka sa dá do aspoň dvoch tlakových nádob (1), a tie sa zahrievajú postupne tak, že po vybratí jednej tlakovej nádoby (1) sa na jej miesto umiestni ďalšia tlaková nádoba (1).

4. Spôsob výroby palív pre energetiku podľa nároku 3,vyznačujúci sa tým, že sa vsádzka sa dáva do sústavy viac než dvoch tlakových nádob (1), z ktorých aspoň niektoré sa vyhrievajú postupne, a to tak, že vybraté tlakové nádoby (1) sa nahrádzajú inými tlakovými nádobami (1), s teplotou a s obsahom zodpovedajúcim príslušnému kroku postupu.

5. Spôsob výroby palív pre energetiku podľa nárokov 3a 4, vyznačujúci sa tým, že na ohrev tlakovej nádoby (1) sa použije kvapalné teplonosné médium (8), ktorým sa aspoň sčasti naplní priestor obklopujúci pri ohreve tlakovej nádoby (1), pričom v prípade dohrievania sa tlaková nádoba (1) ohrieva prí

SK 6964 Υ1 dávne ešte pomocou aspoň jedného ďalšieho tepelného zdroja s funkciou na inom princípe ohrevu, napríklad elektrického vykurovacieho telesa (10).

6. Spôsob výroby palív pre energetiku podľa nároku 5,vyznačujúci sa tým, že kvapalné teplonosné médium (8) predhrievajúce tlakovú nádobu (1) sa aspoň dočasne prepojí s kvapalným teplonosným médiom (8) dohnevajúcim inú tlakovú nádobu (1) na inom mieste zariadenia na vyššiu teplotu a to tak, že je pomocou uvedeného prepojenia vytvorený cirkulačný okruh na cirkuláciu kvapalného teplonosného média (8) z miesta na predohrev do miesta na dohnevanie a počas procesu tepelného spracovania vsádzky sa kvapalné teplonosné médium cez tento okruh necháva aspoň dočasne cirkulovať, pričom sa prietok cez tento cirkulačný okruh reguluje podľa potreby.

7. Spôsob výroby palív pre energetiku podľa nároku 6, vyznačujúci sa tým, že plynový vývod (5) dohriatej tlakové nádoby (1) sa po tom, keď sa z nej odvedie ekonomické množstvo vyvíjanej plynnej zmesi, uzatvorí, odpojí a tlaková nádoba (1) sa premiestni z miesta na dohrev, teda z dohrievacej jednotky (3), znovu do miesta na predohrev, teda do predhrievacej jednotky (2), kde sa nechá počas ekonomického úseku dávať svoje teplo späť kvapalnému teplonosnému médiu (8).

8. Spôsob výroby palív pre energetiku podľa nárokov 5až 7, vyznačujúci sa tým, že sa na začiatku procesu do kvapalného teplonosného média (8) umiestni aspoň jedna tlaková nádoba (1) a postupne sa sem umiestňujú prídavné a/alebo alternatívne ďalšie tlakové nádoby (1), pričom sa kontinuálne odvádzajú vyvíjané plyny, a toto sa uskutočňuje v takom množstve tlakových nádob (1) a počas takého dlhého času, až sa vyrobí stanovené množstvo plynnej zmesi.

9. Spôsob výroby palív pre energetiku podľa nároku 8, vyznačujúci sa tým, že ako kvapalné teplonosné médium (8) sa na ohrev tlakových nádob (1) používa kvapalina na báze oleja, ktorá sa zahreje na teplotu 120 až 300 °C, a počas kontinuálneho odvádzania vyvíjaných plynov z tlakových nádob (1) sa v tomto teplotnom rozmedzí jej teplota udržuje.

10. Spôsob výroby palív pre energetiku podľa nárokov 8a 9, vyznačujúci sa tým, že na niektorú časť zariadenia obsahujúcu kvapalné teplonosné médium (8) sa pripojí aspoň jeden tepelný výmenník (15) a kvapalné teplonosné médium (8) sa necháva aspoň dočasne prúdiť cez tento tepelný výmenník (8) ako aspoň jedno jeho pracovné médium, pričom sa pomocou tepla získaného alebo odvedeného z kvapalného teplonosného média (8) týmto tepelným výmenníkom (15) reguluje teplota niektorého z médií obsiahnutých v zariadení a to tak, že sa takto regulované médium vedie cez tento tepelný výmenník (15) ako jeho druhé pracovné médium.

11. Spôsob výroby palív pre energetiku podľa nárokov lažlO, vyznačujúci sa tým, že vyrobená plynná zmes sa stlačí na tlak 2 kPa až 20 000 kPa a v tomto stave uchová pre potreby ďalšieho využitia a/alebo sa pod tlakom 2 až 5 kPa odvádza na spálenie ako palivo, napríklad pre kogeneračnú jednotku (20).

12. Zariadenie na výrobu palív spôsobom podľa niektorého z nárokov 1 až 11 pre termický rozklad hmôt typu uhlíkatých materiálov, zahrnujúce plynové potrubie (7) pripojené pri jeho prevádzkovom stave na vyhrievanú časť zariadenia s prvkami na ohrev, v tejto vyhrievanej časti zariadenia je vytvorený priestor na umiestnenie aspoň jedného telesa z tepelne odolného materiálu obsahujúceho vnútornú dutinu so vsádzkou spracovávaného materiálu, vyznačujúce sa tým, že teleso pre vsádzku tvorí plynotesné uzatvárateľná tlaková nádoba (1) vybavená aspoň jedným plynovým vývodom (5), ktorý je uzatvárateľný a je odpojiteľne pripojiteľný k plynovému potrubiu (7) na odvod plynov vznikajúcich termickým rozkladom materiálu, pričom zariadenie obsahuje aspoň dve vyhrievané jednotky (2, 3), ktoré sú upravené každá pre inú teplotu, z toho aspoň jednu predhrievaciu jednotku (2), upravenú na predohrev aspoň jednej tlakovej nádoby (1) a aspoň jednu dohrievaciu jednotku (3), upravenú na dohrev aspoň jednej tlakovej nádoby (1) na vyššiu teplotu než predohrev.

13. Zariadenie na výrobu palív podľa nároku 12, vyznačujúce sa tým, že je vybavené množinou viac než dvoch tlakových nádob (1) pre vsádzku a aspoň jedna predhrievacia jednotka (2) a aspoň jedna dohrievacia jednotka (3) sú upravené každá na uloženie súčasne aspoň dvoch tlakových nádob (1).

14. Zariadenie na výrobu palív podľa nárokov 12 a 13, vyznačujúce sa tým, že predhrievacia jednotka (2) i dohrievacia jednotka (3) sú vytvorené ako nádrže, ktoré sú aspoň sčasti vyplnené kvapalným teplonosným médiom.

15. Zariadenie na výrobu palív podľa nároku 14, vyznačujúce sa tým, že predhrievacia jednotka (2) i dohrievacia jednotka (3) sú vytvorené ako komory, v ktorých je teplovýmenná kvapalina uzatvorená oddelene oproti vonkajšiemu priestoru nachádzajúcemu sa vnútri zariadenia, pričom v každej tejto komore sa nachádza ukladacie lôžko (9) pre tlakové nádoby (1), každé lôžko (9) tvarom a rozmermi prispôsobené na uloženie jednej tlakovej nádoby (1) a majúce jednak vstupný otvor na vloženie ukladanej časti tlakovej nádoby (1), a jednak majúce stenu, ktorej aspoň časť pozostáva z tepelne vodivého materiálu, vstupný otvor i stena aspoň sčasti zapadajúca na tlakovú nádobu (1) v uzavretom stave, pričom vnútri lôžka (9) sa nachádza kvapalné teplonosné médium (8) a vnútri lôžka (9) sa nachádza voľný priestor pre aspoň časť tlakovej nádoby (1).

16. Zariadenie na výrobu palív podľa nároku 14 al 5, vyznačujúce sa tým, že dohrievacia jednotka (3) je vybavená aspoň jedným prídavným tepelným zdrojom, napríklad elektrickým vykurovacím

SK 6964 Υ1 telesom (10) umiestneným v kvapalnom teplonosnom médiu (8) a/alebo prstencom (11) zapadajúcim okolo obvodu tlakovej nádoby (1) pozostávajúcim zo šamotu s vnútorným elektrickým vykurovacím telesom (10).

17. Zariadenie na výrobu palív podľa nárokov 14 až 16, vyznačujúce sa tým, že predhrievacia jednotka (2) a dohrievacia jednotka (3) majú navzájom prepojené ich kvapalné teplonosné médium (8), kde je toto prepojenie vytvorené ako cirkulačný okruh s prvkami na prietok kvapalného teplonosného média (8) medzi telesom tvoreným predhrievacou jednotkou (2) a telesom tvoreným dohrievacou jednotkou (3), kde je tento cirkulačný okruh vybavený uzávermi (6) a aspoň jednou pohonnou jednotkou (14) s príslušnými ovládacími prvkami na spustenie a vypínanie cirkulácie kvapalného teplonosného média (8) z predhrievacej jednotky (2) do dohrievacej jednotky (3) a/alebo naopak a na reguláciu priebehu takej cirkulácie.

18. Zariadenie na výrobu palív podľa nárokov 14 až 17, vyznačujúce sa tým, že kvapalné teplonosné médium (8) má prívod a odvod do aspoň jedného tepelného výmenníka (15) pripojeného v zariadení, kde pre toto kvapalné teplonosné médium (8) je usporiadaný rovnako i priechod cez výmenník (15) ako jeho jedno pracovné médium, pričom tento tepelný výmenník (15) má priechod pre svoje druhé pracovné médium zapojené v rámci pracovného okruhu zariadenia, na reguláciu tepelného režimu niektorého iného alebo ďalšieho prvku v pracovnom okruhu tohto zariadenia, napríklad v prípade pripojenia tepelného výmenníka (15) k dohrievacej jednotke (3) je tento tepelný výmenník (15) zapojený jednak na cirkuláciu kvapalného teplonosného média (8) z dohrievacej jednotky (2) do tepelného výmenníka (15) a späť, a jednak napríklad na kondenzátové potrubie (16) usporiadané na privádzanie a priechod olejnatého kondenzátu z plynov, odvádzaných z tlakových nádob (1).

19. Zariadenie na výrobu palív podľa nárokov 14 ažl 8, vyznačujúce sa tým, že plynové potrubie (7) má koniec zaústený do spaľovacieho zariadenia, napríklad kogeneračnej jednotky (20).

20. Zariadenie na výrobu palív podľa nároku 19, vyznačujúce sa tým, že za predhrievacou jednotkou (2) a dohrievacou jednotkou (3) je na plynovom potrubí (7) zapojený aspoň jeden chladič (17), majúci aspoň jeden kondenzátový vývod (18) pre olejnatý kondenzát vyrobený z odvádzaných plynov.

21. Zariadenie na výrobu palív podľa nároku 20, vyznačujúce sa tým, že na aspoň jeden chladič (17) je pripojené kondenzátové potrubie (16) pre odvod kondenzátu, ktoré má koniec zaústený rovnako do spaľovacieho zariadenia, napríklad kogeneračnej jednotky (20).

22. Zariadenie na výrobu palív podľa nárokov 20 a21,vyznačujúce sa tým, že na plynovom potrubí (7) za chladičom (17) je zapojený aspoň jeden plynový zásobník (19), pričom zo všetkých za chladičom (17) pripojených plynových zásobníkov (19) má aspoň jeden plynový zásobník (19) kapacitu najmenej štvornásobku vnútorného objemu tlakovej nádoby (1).