SK8029Y1

SK8029Y1 - Pyrolysis apparatus

Info

Publication number: SK8029Y1
Application number: SK67-2016U
Authority: SK
Inventors: Il Zdenek Suĺ; Iouri Ganev
Original assignee: Net Energy Spol S R O
Priority date: 2015-06-19
Filing date: 2016-06-09
Publication date: 2018-03-05
Also published as: PL69587Y1; PL125245U1; SK672016U1; CZ29075U1

Abstract

Pyrolysis apparatus (10) consisting of a drying reactor (1), a pyrolysis reactor (2), a heat exchanger (3), a cooling device (4), a withdrawal fan (5) and a transport mechanism of raw material movement. The drying reactor (1), the pyrolysis reactor (2) and the cooling device (4) are connected in series for the continuous transport of organic raw materials, drying, pyrolysis and cooling of the pyrolysis products. Preferably, they are connected in a horizontal plane perpendicular each other.. The transport mechanism of raw material movement is the screw conveyors (1.1, 2.1, 4.1). The drying reactor (1) has an withdraw fan (5) in the upper part

Description

Technické riešenie sa týka zariadenia na spracovanie organických materiálov, ako je uhlie, ropné produkty, bridlica, rašelina, drevo, rastlinné produkty, živočíšne odpady, priemyselné a komunálne odpady s cieľom získať rôzne druhy 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 priemyselných odvetviach.The technical solution relates to a plant for the treatment of organic materials such as coal, petroleum products, slate, peat, wood, plant products, animal waste, industrial and municipal waste in order to obtain the various types of liquid and solid fuels that can be used in electricity generation , in the thermal energy, agriculture, wood processing, chemical and other industries.

Doterajší stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION

Známe sú pyrolitické systémy spracovávajúce bytové odpady v systéme viacerých muflových pecí, ktoré majú niekoľko komôr - muflí. Muflové pece (pracujúce bez prístupu vzduchu) majú najmenej jednu vyhrievanú pyrolitickú komoru nezávislú od iných pyrolitických komôr (US patent No. 7 044 069 B2, F23B 7/00.Known are pyrolithic systems treating household waste in a system of multiple muffle furnaces, which have several chambers - muffles. Muffle furnaces (operating without air access) have at least one heated pyrolysis chamber independent of other pyrolysis chambers (US Patent No. 7,044,069 B2, F23B 7/00.

Dosiahnutiu požadovaného technického výsledku zabraňuje nedostatočná spoľahlivosť pyrolitického 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.Insufficient reliability of the pyrolysis reactor prevents the achievement of the desired technical result and this affects the reliability of the whole system. This requires the introduction of additional system elements (thermal oxidation equipment and others) into the system, and this results in a structural complexity of the system.

Ďalšie známe zariadenie používajúce nízkoteplotnú pyrolýzu na spracovanie komunálnych, poľnohospodárskych a priemyselných odpadov obsahuje spoločné technologické časti. Sušiaci reaktor, zdroj tepla a pyrolytický 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).Another known low-temperature pyrolysis plant for the treatment of municipal, agricultural and industrial waste contains common technological parts. The drying reactor, the heat source and the pyrolysis reactor are disposed in a hollow cylindrical body oriented horizontally and the feedstock is transferred by means of a screw conveyor. The first and second working chambers are housed in a common shell and are heated together. The third working chamber is located on the jacket in the cooling area. (RU utility model number 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 na dlhý čas chladenia tretej pracovnej komory.The disadvantage of this known device is the low reliability of the transfer of raw material from the upper working chamber to the lower part, as well as the low productivity of the plant due to the long cooling time of the third working chamber.

Podstata technického riešeniaThe essence of the technical solution

Nevýhody známych pyrolitických zariadení odstraňuje do značnej miery pyrolitické zariadenie podľa technického riešenia, ktoré obsahuje sušiaci reaktor, pyrolitický reaktor, chladiace zariadenie, rúrkový výmenník tepla a odťahový ventilátor. Podstata technického riešenia spočíva v tom, že sušiaci reaktor, pyrolitický reaktor a chladiace zariadenie sú spojené dohromady v sérii na plynulú dopravu organických surovín, ich sušenie, pyrolýzu a chladenie tvrdých pyrolitických produktov. Podľa výhodného uskutočnenia sušiaci reaktor, pyrolitický reaktor a chladiace zariadenie sú spolu spojené dohromady v sérii vo vodorovnej rovine, kolmé na seba navzájom. Výhodné je použiť závitovkové dopravníky ako transportný mechanizmus v pohybe suroviny v sušiacom reaktore, pyrolitickom reaktore a chladiacom zariadení. Taktiež je výhodné zapojiť do hornej časti sušiaceho reaktora odťahový ventilátor na čerpanie atmosférického vzduchu pozdĺž krytu závitovkového dopravníka pyrolitického reaktora a ďalej pozdĺž krytu závitovkového dopravníka sušiaceho reaktora.The disadvantages of the known pyrolysis devices are largely eliminated by the pyrolysis device according to the invention, which comprises a drying reactor, a pyrolysis reactor, a cooling device, a tubular heat exchanger and an exhaust fan. The essence of the technical solution is that the drying reactor, the pyrolysis reactor and the cooling device are connected together in series for the continuous transport of organic raw materials, their drying, pyrolysis and the cooling of hard pyrolysis products. According to a preferred embodiment, the drying reactor, the pyrolysis reactor and the cooling device are connected together in series in a horizontal plane perpendicular to each other. It is advantageous to use screw conveyors as a transport mechanism in the movement of the feedstock in the drying reactor, the pyrolysis reactor and the cooling device. It is also advantageous to connect an exhaust fan for pumping atmospheric air to the top of the drying reactor along the screw conveyor cover of the pyrolysis reactor and further along the screw conveyor cover of the drying reactor.

Výhoda technického riešenia spočíva v tom, že v jednom pracovnom zariadení sú plynulé na seba nadväzujúce sušiaci reaktor, pyrolitický reaktor a chladiace zariadenie. Pohyb suroviny zaisťujú tri závitovkové dopravníky. Atmosférický vzduch sa podieľa na všetkých troch procesoch. Do procesu vstupuje chladením tvrdých pyrolitických produktov, ohriaty vzduch postupuje do pyrolitického reaktora, kde spolu nízkokondenzovanými pyrolitickými plynmi zahrieva pyrolitický reaktor na potrebnú pyrolitickú 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.The advantage of the technical solution lies in the fact that in one working device there are continuous successive drying reactor, pyrolysis reactor and cooling device. The movement of the raw material is ensured by three screw conveyors. Atmospheric air is involved in all three processes. It enters the process by cooling hard pyrolytic products, heated air passes to a pyrolytic reactor, where together with low-condensed pyrolytic gases, heats the pyrolytic reactor to the required pyrolytic temperature and then proceeds to the drying reactor, where it transfers heat energy to dry the feedstock. This procedure reduces the energy consumption of the process and achieves high performance.

Prehľad obrázkov na výkresochBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Technické riešenie je bližšie objasnené na obrázku 1 znázorňujúcom pyrolitické zariadenie, ktorého časti sú usporiadané v sérii vo vodorovnej rovine, kolmé na seba navzájom.The technical solution is explained in more detail in Figure 1 showing a pyrolysis device whose parts are arranged in series in a horizontal plane perpendicular to each other.

Príklady uskutočneniaEXAMPLES

Pyrolitické zariadenie 10 schematicky znázornené na obr. 1 obsahuje sušiaci reaktor X, ktorý je tepelne izolovaný od vonkajšieho prostredia. Vnútri sušiaceho reaktora X je integrovaný opláštený závitovkový dopravník TT. Na vstup sušiaceho reaktora 1 je pripojený odťahový ventilátor 5. Na výstup sušiaceho reaktoraThe pyrolysis device 10 schematically shown in FIG. 1 contains a drying reactor X which is thermally insulated from the external environment. Inside the drying reactor X, a jacketed screw conveyor TT is integrated. An exhaust fan 5 is connected to the inlet of the drying reactor 1. At the outlet of the drying reactor

SK 8029 YlSK 8029 Yl

X je priradený pyrolitický reaktor 2 s integrovaným oplášteným dopravníkom 2.1. K pyrolitickému 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 pyrolitického reaktora 2. K výstupu pyrolitického reaktora 2 je priradené chladiace zariadenie 4 s integrovaným oplášteným závitovkovým dopravníkom 4.1. Na výstupe z chladiaceho zariadenia 4 je pripojený vstup B na prívod chladiaceho vzduchu. V priestore medzi oplášteným závitovkovým dopravníkom 1.1 a stenou sušiaceho reaktora 1 je vstup 9 na zmes horúcich plynov a v priestore medzi oplášteným závitovkovým dopravníkom 2.1 a stenou pyrolitického reaktora 2 je vstup 9.1 na predhriaty vzduch.X is assigned a pyrolysis reactor 2 with an integrated jacketed conveyor 2.1. A pyrolysis reactor 2 is associated with a tubular heat exchanger 3 having a condensed hydrocarbon outlet 6 and a gaseous hydrocarbon outlet 7, the outlet 6 being directed to the space of the pyrolysis reactor 2. A cooling device 4 with an integrated jacketed screw conveyor 4.1 is assigned to the pyrolysis reactor 2. At the outlet of the cooling device 4, inlet B is connected to the supply of cooling air. In the space between the jacketed screw conveyor 1.1 and the wall of the drying reactor 1 there is an inlet 9 for the hot gas mixture and in the space between the jacketed screw conveyor 2.1 and the wall of the pyrolysis reactor 2 there is an inlet 9.1 for preheated air.

Postup pyrolýzyPyrolysis procedure

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.The feedstock, such as line A, is fed to a hopper (not shown) which is integrated into the heating space of the drying reactor 1 and is thermally insulated from the external environment.

Pri pohybe suroviny vnútri sušiaceho reaktora X 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 na ďalšie použitie ako tepelná energia. Vysušená a predhriata surovina sa privádza do závitovkového dopravníka 2.1 pyrolitického reaktora 2. V tomto pyrolitickom reaktore 2 dochádza k termo kontaktnému ohrevu so súčasným transportom cez pyrolitickú pracovnú oblasť, ktorá je tepelne izolovaná od vonkajšieho prostredia.As the feedstock moves inside the drying reactor X through the atmospheric air-heated screw conveyor 1.1, the feedstock is heated and dried by contact with the casing of the screw conveyor 1.1. Water vapor is discharged from the screw conveyor cover 1.1 for further use as thermal energy. The dried and preheated feedstock is fed to the screw conveyor 2.1 of the pyrolysis reactor 2. In this pyrolysis reactor 2, a thermo-contact heating occurs with simultaneous transport through the pyrolytic working area, which is thermally insulated from the external environment.

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 pyrolitické plyny výstupom 6 ako prietok D. Tvrdé pyrolitické komponenty, ako prietok A, odchádzajú z telesa závitovkového dopravníka 2.1 pyrolitického reaktora 2 do chladiaceho zariadenia 4 a odovzdávajú svoju tepelnú energiu cez stenu krytu závitovkového dopravníka 4.1 atmosférickému vzduchu na jeho ďalšie spracovanie. Zahriaty atmosférický vzduch ako prietok B postupuje z pracovnej oblasti chladiaceho zariadenia 4 do zahriatej oblasti pyrolitického reaktora 2 a pomáha prihrievať priestor ohrievaný oxidáciou (horením) neskondenzovaných pyrolitických plynov ako prúd D z rúrkového tepelného výmenníka 3. Horúci atmosférický vzduch ako prúd B prejde do tepelnej oblasti sušiaceho reaktora X a ďalej po odstránení škodlivých látok a komponentov je vypustený do atmosféry.The steam-gas mixture of hydrocarbons is discharged from the screw conveyor body 2.1 for subsequent condensation on the heat exchanger tubes 3. From there, condensed liquid hydrocarbons are discharged through outlet 7 as flow C and non-condensed pyrolithic gases through outlet 6 as flow D. of the screw conveyor 2.1 of the pyrolysis reactor 2 to the cooling device 4 and transfer their thermal energy through the wall of the screw conveyor cover 4.1 to atmospheric air for further processing. The heated atmospheric air as flow B flows from the working area of the cooling device 4 to the heated area of the pyrolysis reactor 2 and helps to heat up the space heated by oxidation of non-condensed pyrolithic gases as stream D from the tubular heat exchanger 3. of the drying reactor X and further, after the removal of harmful substances and components, is released into the atmosphere.

Príklad pyrolýzy hnedého uhliaExample of pyrolysis of brown coal

Hnedé uhlie s obsahom vlhkosti 45 %, obsahu popolovín 18 % s výťažnosťou 58 % prchavých látok sa rozdrví na menej ako 1 mm. Kontinuálne sa zavádza závitovkovým dopravníkom 1.1 do sušiaceho reaktora X, potom závitovkovým dopravníkom 2.1 do pyrolitického 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 tepelného pracovného priestoru pyrolitického reaktora 2 zahriateho na 550 °C spaľovaním neskondenzovaných horľavých pyrolitických plynov so vzduchom. Na výstupe z tepelného pracovného priestoru pyrolitického reaktora 2 má vzduch teplotu 350 °C. Ďalej sa horúci vzduch privádza do tepelného pracovného priestoru sušiaceho reaktora X, z ktorého má vzduch na výstupe teplotu 150 °C. Vysušené hnedé uhlie má na výstupe závitovkového dopravníka 1.1 sušiaceho reaktora X teplotu 230 °C. Pevné produkty pyrolýzy majú na výstupe závitovkového dopravníka 2.1 pyrolitického reaktora 2 teplotu 550 °C a na výstupe závitovkového dopravníka 4.1 z chladiaceho zariadenia 4 teplotu 180 °C. Množstvo vodnej pary zo skrine závitovkového dopravníka 1.1. sušiaceho reaktora X je 420 kg na 1 tonu surového hnedého uhlia. Z 1 tony pôvodného hnedého uhlia sa získa na výstupe 122 kg kvapalných uhľovodíkov, 383 kg pevných látok (polokoks a minerálne zložky) a 75 kg neskondenzovaného plynného paliva.Brown coal with a moisture content of 45%, an ash content of 18% and a yield of 58% of volatiles is crushed to less than 1 mm. It is continuously fed by a screw conveyor 1.1 to the drying reactor X, then by a screw conveyor 2.1 to the pyrolysis reactor 2 and then by a screw conveyor 4.1 to the cooling device 4. Atmospheric air is supplied to the working space of the cooling device 4 at room temperature. When the air passes through the working space of the cooling device 4, it exits above 250 ° C. Further, the hot air is supplied to the thermal working space of the pyrolysis reactor 2 heated to 550 ° C by combustion of non-condensed flammable pyrolysis gases with air. At the outlet of the thermal working space of the pyrolysis reactor 2, the air has a temperature of 350 ° C. Further, the hot air is supplied to the thermal working space of the drying reactor X, from which the outlet air has a temperature of 150 ° C. The dried brown coal has a temperature of 230 ° C at the outlet of the screw conveyor 1.1 of the drying reactor X. The solid pyrolysis products have a temperature of 550 ° C at the outlet of the screw conveyor 2.1 of the pyrolysis reactor 2 and a temperature of 180 ° C at the outlet of the screw conveyor 4.1 from the cooling device 4. Quantity of water vapor from the screw conveyor housing 1.1. drying reactor X is 420 kg per tonne of raw brown coal. From 1 tonne of original brown coal, 122 kg of liquid hydrocarbons, 383 kg of solids (semi-coke and mineral constituents) and 75 kg of non-condensed gaseous fuel are output.

Príklad pyrolýzy komunálneho odpaduExample of pyrolysis of municipal waste

Technologický proces pyrolýzu je taký istý ako v príklade s hnedým uhlím.The technological process of pyrolysis is the same as in the brown coal example.

V tomto príklade sa pyrolýza aplikuje na zhutnený skládkovaný komunálny odpad s vlhkosťou 20 % a obsahom organických látok 60 %, rozdrobený na menej ako 5 mm.In this example, pyrolysis is applied to compacted landfilled municipal waste with a moisture content of 20% and an organic content of 60%, crushed to less than 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.From 1 tonne of waste is output: 193 kg of water vapor, 242 liquid hydrocarbons, 386 kg of solid products (semi-coke, minerals and metals) and 179 kg of non-condensed gaseous fuel.

V súčasnosti je vyrobené experimentálne pyrolýzne zariadenie, na ktorom boli vykonané skúšky rôznych organických surovín, ktoré potvrdili vysokú spoľahlivosť a efektivitu prevádzky pyrolýzy.At present, an experimental pyrolysis plant is produced, in which tests of various organic raw materials were carried out, which confirmed the high reliability and efficiency of pyrolysis operation.

Claims

A pyrolysis device (10), comprising a drying reactor (1), a pyrolysis reactor (2), a tubular heat exchanger (3), a cooling device (4), an exhaust fan (5) and a feedstock transport mechanism;

5, characterized in that the drying reactor (1), the pyrolysis reactor (2) and the cooling device (4) are connected together in series for the continuous transport of organic raw materials, their drying, pyrolysis and the cooling of hard pyrolysis products.

Pyrolysis device according to claim 1, characterized in that the drying reactor (1), the pyrolysis reactor (2) and the cooling device (4) are connected together in series in a horizontal plane perpendicular

10 to each other.

Pyrolysis device according to claims 1 and 2, characterized in that the conveying mechanism in the drying reactor (1), the pyrolysis reactor (2) and the cooling device (4) are screw conveyors (1.1, 2.1, 4.1).

Pyrolysis device according to claim 1, characterized in that the exhaust fan

15 (5) is incorporated into the top of the drying reactor (1).

1 drawing