SK8214Y1 - Zariadenie na kontinuálne termické spracovanie ojazdených alebo inak znehodnotených pneumatík - Google Patents

Abstract

Zariadenie na kontinuálne spracovávanie ojazdených či inak znehodnotených pneumatík sa skladá z reaktora (1) na tepelný rozklad týchto odpadových pneumatík na organické rozkladné produkty vo forme nízkomolekulárnych uhľovodíkov a zvyškové anorganické odpadové podiely. V hornej časti reaktora (1) je vytvorená plniaca komora (2) s dvojicou plniacich uzáverov (3) na zavážanie jeho vnútorného priestoru odpadovými pneumatikami a v spodnej časti reaktora (1) je vytvorená výstupná komora (8) zvyškových anorganických podielov s dvojicou výstupných uzáverov (9), pričom v spodnej časti reaktora (1) sú umiestnené dýzy (5) na vygenerovanie vyhriateho plynného inertného média oxidáciou nezreagovaných zvyškov organickej hmoty zo spracovávaných pneumatík. V hornej časti vnútorného priestoru reaktora (1) pod plniacou komorou (2) je potom vytvorený aspoň jeden výstupný otvor (11) na vedenie tohto plynného inertného média spoločne s v ňom rozptýlenými organickými rozkladnými produktmi v podobe aerosólu cez separátor pevných častíc (12) a chladič (17) do odlučovača (10) kvapalných častíc z ochladeného aerosólu, ktorý je vybavený jednak prvým koncovým výstupom (21) kvapalných častíc do zásobníka (22) a jednak medzioperačným výstupom (23) na odvádzanie plynných častíc na priame energetické využitie spaľovaním v tepelných strojoch a/alebo na privádzanie do vymrazovacej komory (24) na oddelenie plynov s kondenzačnou teplotou nad teplotou v tejto komore. Z vymrazovacej komory (24) je potom vyústený druhý koncový výstup (25) jednej časti v nej skondenzovaných plynov a tretí koncový výstup (26) zostávajúcej časti v nej neskondenzovaných plynov.

Description

Vynález sa týka zariadenia na kontinuálne termické spracovanie ojazdených alebo inak znehodnotených pneumatík na vykurovací olej, vykurovacie plyny a na recyklovateľnú oceľ.

Doterajší stav techniky

Odborné odhady v problematike výskytu ojazdených pneumatík uvádzajú ich ročný počet na 700 miliónov kusov vyradených pneumatík. Problematika ich spracovania je síce riešená po celý čas ich používania, ale doteraz sa výsledky riešenia nedostali do kapacitnej úrovne ich výskytu. Ojazdené pneumatiky sa preto kumulujú a stali sa ekologickým problémom Doteraz známe technológie sa zameriavajú na okruhy, z ktorých historicky ako prvý sa javí regenerácia gumy pôsobením prehriatej vodnej pary. Produktomje tzv. regenerát, ktorý slúži ako prídavok do kaučukových zmesí. Jeho produkcia a obmedzené vlastnosti oproti pôvodnému kaučuku, z ktorého vznikli, však obmedzujú túto technológiu v masovom rozšírení. Ďalší smer v technológii spracovania pneumatík je zameraný na získavanie gumovej drviny, ktorá našla svoje uplatnenie v stavebníctve i v iných oblastiach, ako je poľnohospodárstvo či strojárska výroba. Z týchto technológií sú pomerne dobre známe technológie využívajúce podchladenie kvapalným dusíkom, kedy guma skrehne, a potom v tomto stave je dezintegrovaná spravidla v kladivových mlynoch. Obdobné spracovanie gumeného odpadu, kedy mechanický drvič spracováva hlboko zmrazený gumový odpad, je známy napr. zo spisu US 5735471. Iné technológie využívajú na získanie drviny rôzne typy mlynov. Obidva typy technológií vyžadujú predchádzajúce odstránenie pätkových častí s obsahom oceľových drôtov, pripadne i rozsekanie na menšie časti. To limituje technológiu na komplexné spracovanie ojazdených pneumatík.

Ďalší postup na využitie ojazdených pneumatík spočíva v ich spaľovaní. Pneumatika je svojou výhrevnosťou na úrovni kvalitného čierneho uhlia, ale svojím mechanickým zložením, predovšetkým obsahom oceľových výstuží, je na praktické spaľovanie na účely získania energie ťažko použiteľná. Spaľovacie pece na získavanie vykurovacej vodnej pary, ako napr. Helnan - Freudova spaľovacia pec prevádzkovaná vo Veľkej Británii, umožňuje spaľovať celé pneumatiky, ale len vsádzkovým spôsobom, pretože odstránenie oceľových výstuží z ohniska si vyžaduje odstavenie zariadenia. Proces preto prebieha vsádzkovým režimom. Iný a o niečo modernejší spôsob spaľovania pneumatík vychádza zo sústavy olejových horákov a dúchadiel, ktorý spolu s rotačným ohniskom spôsobuje, že vzrastie teplota nad 1300 °C, a týmsa oceľ zoškvarí a neupcháva rošty. Využiteľnosť takéhoto železa narecykláciu je sporadická.

Pomerne bezproblémový spôsob využitia pneumatík ako paliva je riešený v cementárskych peciach. Tu celá pneumatika zmizne a usporí inú drahšiu energiu. Spotreba pneumatík v cementárňach je však len zlomkom toho, koľko s a ich akumuluje.

Z českého úžitkového vzoru č. 20795 je ďalej známe zariadenie na spracovanie gumového odpadu, predovšetkým pneumatík, fyzikálno-chemickou cestou, ktoré pozostáva najmenej z jednej plynotesnej komory, do ktorej je prívodným potrubím privádzaný agresívny plyn, napríklad O3, zvlhčovaný vodnou hmlou, tvorenou prostredníctvom najmenej jednej dýzy, ku ktorej je z nádrže privádzaná tlaková voda. V plynotesnej komore sú v radoch nad sebou proti sebe umiestnené horné valce a protichodné spodné valce s medzerou na spracovávaný gumový odpad. Jeden z radov valcov je pevný, pričom druhý rad valcov je vertikálne pohyblivý s prítlakom Na vstupnej strane plynotesnej komory sa nachádza vstupný priestor so vstupným uzáverom a na vstupnej strane sa nachádza výstupný priestor s výstupným uzáverom, pričom obidva priestory sú vybavené výstupnýmpotrubím s poistkou proti výbuchu na odvod plynu a sú od vnútorného priestoru plynotesnej komory oddelené vnútornými uzávermi. Nevýhodou tohto zariadenia je predovš etkým jeho pomerná zložitosť.

Z hľadiska súčasných poznatkov techniky by sa mohlo javiť konečným riešením použitie pyrolýzy. Príslušný pyrolýzny reaktor na spracovanie odpadu, predovšetkým pneumatík, je známy napr. zo spisu US 2011116986 alebo zo spisu WO 9320396. Pyrolýza, tak ako sa doteraz v týchto zariadeniach vykonáva, však vyžaduje jednak pomerne jemne rozdrvenú vstupnú surovinu, pokiaľ je to možné bez cudzích prímesí, a tiež externý ohrev reaktorov. To posúva ekonomiku do veľkej záťaže vlastnými nákladmi na mletie aj ohrev, takže vznikajúce produkty len ťažko či s malou mierou zisku sú v stave urobiť prevádzky ekonomicky sebestačnými.

Podstata technického riešenia

Uvedené nevýhody doterajšieho stavu techniky sú do značnej miery odstránené zariadením na kontinuálne spracovanie ojazdených či inak znehodnotených pneumatík, skladajúcim sa z reaktora na tepelný rozklad týchto odpadových pneumatík na organické degradačné produkty vo forme nízkomolekulámych uhľovodí2

S K 8214 Yl kov a zvyškové anorganické odpadové podiely, podľa predkladaného úžitkového vzoru, ktorého podstata spočíva v tom, že v hornej časti reaktora je vytvorená plniaca komora s dvojicou plniacich uzáverov na zavážanie jeho vnútorného priestoru odpadovými pneumatikami a v spodnej časti reaktora je vytvorená výstupná komora zvyškových anorganických podielov s dvojicou vstupných uzáverov, pričom v spodnej časti reaktora sú usporiadané dýzy na vygenerovanie vyhriateho plynného inertného média oxidáciou nezreagovaných zvyškov organickej hmoty, ktoré v priebehu procesu prechádzajú vnútorným priestorom reaktora do jeho spodnej časti. V hornej časti vnútorného priestoru reaktora pod plniacou komorou je potom vytvorený aspoň jeden výstupný otvor tohto plynného inertného média, ktoré spoločne s v ňom rozptýlenými organickými degradačnými produktmi v podobe aerosólu sa vedie cez separátor pevných častíc a chladič do odlučovača kvapalných častíc z ochladeného aerosólu. Odlučovač kvapalných častíc je zabezpečený jednak prvým koncovým výstupom kvapalných častíc do zásobníka a jednak medzioperačnýmvýstupomplynných častíc, ktoré sa odvádzajú na priame energetické využitie spaľovaním v tepelných strojoch a/alebo vo výhodnom riešení sa privádzajú do vymrazovacej komory na oddelenie plynov s kondenzačnou teplotou nad teplotou v tejto komore, z ktorej je vyústený druhý koncový výstup jednej časti v nej skondenzovaných plynov a tretí koncový výstup zostávajúcej časti v nej nezdekondenzovaných plynov.

Podstata úžitkového vzoru ďalej spočíva v tom, že výstupná komora zvyškových anorganických podielov s dvojicou výstupných uzáverov je umiestnená bočné mimo os ireaktora, pričomv osireaktora je na jeho dne usporiadaný vyvíjač plynného inertného média a dýzy na vygenerovanie plynného inertného média v jeho vnútornom priestore sú napojené na potrubie, zabezpečené regulačným ventilom na nastavenie prechodu vzduchu z vonkajšieho priestoru reaktora na cxotermické vyhriatie plynného inertného média na požadovanú teplotu. Rovnako výhodne je pritom reaktor zároveň zabezpečený vytláčacím zariadením na odstraňovanie zvyškových anorganických podielov z dna reaktora do bočné umiestnenej výstupnej komory. Na uľahčenie zaváženia vnútorného priestoru reaktora je tento reaktor výhodne zabezpečený dopravníkom spracovávaných pneumatík do jeho plniacej komory.

Vďaka dvojici plniacich uzáverov pri plniacej komore a dvojici výstupných uzáverov pri výstupnej komore zvyškových anorganických podielov prebieha tepelný rozklad spracovávaných pneumatík v reaktore bez prístupu vzduchu, pričom je v ňom zaručený dokonalý prenos tepla na spracovávaný odpad a zároveň zaručený dokonalý odvod všetkých vznikajúcich reakčných produktov z jeho reakčného priestoru, a to i v priebehu celého spracovateľského procesu. Zariadenie podľa úžitkového vzoru zároveň umožňuje i ďalšie spracovanie pri tepelnom rozklade vznikajúcich plynných a kvapalných organických produktov na účely ich ďalšieho využitia. Nespornou výhodou zariadenia podľa úžitkového vzoru je aj skutočnosť, že zariadenie umožňuje spracovávanie celých ojazdených či inak znehodnotených pneumatík bez ich akejkoľvek predchádzajúcej úpravy.

Prehľad obrázkov na výkresoch

Obr. 1 - úžitkový vzor je ďalej bližšie objasnený schematickým výkresom príkladného vyhotovenia zariadenia na kontinuálne spracovanie ojazdených či inak znehodnotených pneumatík podľa úžitkového vzoru.

Príkladý uskutočnenia

Zariadenie na kontinuálne spracovanie ojazdených či inak znehodnotených pneumatík podľa zobrazeného príkladu uskutočnenia technického riešenia úžitkového vzoru sa skladá z vertikálne usporiadaného reaktora J na tepelný rozklad týchto odpadových pneumatík na organické rozkladné produkty vo forme nízkomolekulámych uhľovodíkov a zvyškové anorganické odpadové podiely. V hornej časti reaktora 1 je vytvorená plniaca komora 2 s dvojicou plniacich uzáverov 3 na zaváženie jeho vnútorného priestoru odpadovými pneumatikami a v spodnej časti reaktora 1 je vytvorená výstupná komora 8 zvyškových anorganických podielov s dvojicou výstupných uzáverov 9.

V spodnej časti reaktora j, sú v jeho stenách usporiadané dýzy 5 na prívod vzduchu na získavanie vyhriateho plynného inertného média oxidáciou nezreagovaných zvyškov organickej hmoty zo spracovávaných pneumatík. Výstupná komora 8 zvyškových anorganických podielov s dvojicou výstupných uzáverov 9 je umiestnená bočné, mimo osi reaktora 1, pričomv osi reaktora Ije usporiadaný vyvíjač 4 plynného inertného média, tvorený kónický tvarovaným dnom reaktora 1 a dýzy 5 na vygenerovanie plynného inertného média sú napojené na už bližšie neoznačené potrubie, zabezpečené regulačným ventilom 6 na nastavenie prechodu vzduchu z vonkajšieho priestoru reaktora J na exotermické vyhriatie plynného inertného média na požadovanú teplotu.

S K 8214 Yl

V hornej časti vnútorného priestoru reaktora X pod plniacou komorou 2 je potom vytvorený výstupný otvor XX tohto plynného inertného média spoločne s v ňom rozptýlenými vznikajúcimi organickými rozkladnými produktmi v podobe aerosólu.

Zariadenie je ďalej tvorené separátorom 12 pevných častíc, prevažne sadzí, do ktorého aerosól vstupuje vstupným otvorom 14. pričom separátor 12 je vybavený dvojitým plášťom 13 na jeho ochladzovanie vzduchom Odvádzacím otvorom 15 potom aerosól zbavený pevných častíc zo separátora 12 vystupuje a je cez privádzací otvor 16 zavedený do chladiča ľ7, vybaveným chladiacim okruhom X8 s pretekajúcou chladiacou vodou a odvádzacím výstupom X9 ochladeného aerosólu, ktorý je cez prívodný vstup 20 zavedený do odlučovača X0 kvapalných častíc.

Odlučovač kvapalných častíc X0 je potom vybavený jednak prvým koncovým výstupom 2X kvapalných častíc do zásobníka kvapalných zložiek 22 a jednak medzioperačným výstupom 23 plynných častíc do vymrazovacej komory 24 na oddelenie plynov s rôznou kondenzačnou teplotou, resp. kde sa znížením teploty od -20 až -40 °C oddelia plyny s kondenzačnými teplotami nad uvedenú teplotu.

Reaktor X je zároveň vybavený dopravníkom 27 spracovávaných pneumatík do jeho plniacej komory 2 a vytláčacím zariadením 7 na odstraňovanie zvyškových anorganických podielov z dna reaktora X do bočné umiestnenej výstupnej komory 8.

Reaktor X je po naplnení spracovávanými pneumatikami uzavretý aspoň jedným z dvojice plniacich uzáverov 3 a aspoň jedným z dvojice výstupných uzáverov 9. Po prvotnom nahriatí spracovávaných pneumatík v spodnej časti reaktora X plameňom alebo elektrickým ohrevom na prevádzkovú teplotu 600 °C sa naštartuje reakcia, ktorá je vykonávaná začiatkom vývinu plynného inertného média vo vyvíjači 4 a spustenímodsávacieho ventilátora, ktorý je súčasťou odlučovača kvapalných častíc 10. Regulačným ventilom 6 je nastavený prechod vzduchu na oxidáciu obsahu priestoru okolo vyvíjača vykurovacieho média 4, čím sa exotermicky plynné inertné médium ohrieva na teplotu, ktorej hodnota sa riadi prietokom vzduchu regulačným ventilom 6. Toto médium potom postupuje reaktorom X k výstupnému otvoru XX a tepelne rozkladá pneumatiky umiestnené v tomto priestore, pričom rozkladné produkty v stave nízkomolekulámych uhľovodíkov sú rozptyľované v médiu vo forme aerosólu.

Kontinuita procesu je zaistená v tomto zariadení podľa úžitkového vzoru tým, že pri otvorenom hornom a uzavretom spodnom z dvojice plniacich uzáverov 3, sa dopravníkom 27 naplní plniaca komora 2 reaktora X spracovávanými pneumatikami, načo sa horná dvojica plniacich uzáverov 3 uzavrie. Potom sa obsah plniacej komory 2, otvorením dolného z dvojice plniacich uzáverov 3, vpraví do reaktora X. Tento režim plnenia sa periodicky opakuje v súlade so spotrebou pneumatík vnútri reaktora X. Podobne je to i s odvodom drôtov a anorganických odpadov z reaktora 1, kedy sa pri otvorenom hornom a uzavretom spodnom z dvojice výstupných uzáverov 9 lineárnym pohybom vytláčacieho zariadenia 7 vytlačia tieto anorganické odpady zo spodnej časti reaktora X do priestoru výstupnej komory 8. Potom uzatvorením horného a otvorením spodného z dvojice výstupných uzáverov 9 vypadne obsah výstupnej komory 8 do už neznázorneného kontajnera.

V tomto príklade uskutočnenia technického riešenia úžitkového vzoru ide o reaktor X so štvorcovou základňou s dĺžkou strany 1 meter a výškou 4,5 metra, v ktorom po spracovaní 1426 kg ojazdených pneumatík bolo získaných 626 litrov tekutých palív s výhrevnosťou 34,3 MJ/kg 170 kg skvapalneného plynu, 173 kg železa a 137 kg popola. Ako plynné inertné médium bolo použité médium, ktoré obsahovalo v objemovom množstve 64 % dusíka, 13,5 % oxidu uhličitého a 0,1 % oxidu uhoľnatého, pričom zvyšok tvorila prehriata vodná para a ktorého teplota na vstupe do reakcie predstavovala 620 °C a na výstupe potom 220 °C.

Priemyselná \yužiteľnosť

Zariadenie na kontinuálne spracovanie ojazdených či inak znehodnotených pneumatík možno široko využiť na účelné nakladanie s odpadmi a na ich komplexné alebo aspoň čiastočné zhodnotenie na ďalej využiteľné produkty, vrátane produktov vhodných na pohon tepelných strojov a na výrobu tepla.

S K 8214 Υί

Zoznam vzťahových značiek

- reaktor

- plniaca komora

- plniace uzávery

- vyvíjač vykurovacieho média

- dýzy

- regulačný ventil

- vytláčacie zariadenie

- výstupná komora

- výstupné uzávery

- odlučovač kvapalných častíc

- výstupný otvor

- separátorpevných častíc

- dvojitý plášť

- vstupný otvor

- odvádzací otvor

- privádzací otvor

- chladič

- chladiaci okruh

- odvádzací výstup

- prívodný vstup

- prvý koncový výstup

- zásobnikkvapalných zložiek

- medzioperačný výstup

- vymrazovacia komora

- druhý koncový výstup

- tretí koncový výstup

- dopravník

Claims (4)

1. Zariadenie na kontinuálne spracovanie ojazdených či inak znehodnotených pneumatík pozostávajúce z reaktora (1) na tepelný rozklad týchto odpadových pneumatík na organické ro/kladné produkty vo forme nízkomolekulámych uhľovodíkov a zvyškových anorganických odpadových podielov, vyznačujúce sa tým, že v hornej časti reaktora (1) je vytvorená plniaca komora (2) s dvojicou plniacich uzáverov (3) na zavážanie jeho vnútorného priestoru odpadovými pneumatikami a v spodnej časti reaktora (1) je vytvorená výstupná komora (8) zvyškových anorganických podielov s dvojicou výstupných uzáverov (9), pričom v spodnej časti reaktora (1) sú usporiadané dýzy (5) na vygenerovanie vyhriateho plynného inertného média oxidáciou nezreagovaných zvyškov organickej hmoty zo spracovávaných pneumatík a v hornej časti vnútorného priestoru reaktora (1) pod plniacou komorou (2) je potom vytvorený aspoň jeden výstupný otvor (11) na vedenie tohto plynného inertného média spoločne s v ňom rozptýlenými organickými rozkladnými produktmi v podobe aerosólu cez separátor pevných častíc (12) a chladič (17) do odlučovača (10) kvapalných častíc z ochladeného aerosólu, ktorý je vybavený jednak prvým koncovým výstupom (21) kvapalných častíc do zásobníka kvapalných zložiek (22) a jednak medzioperačným výstupom (23) na odvádzanie plynných častíc na priame energetické využitie spaľovaním v tepelných strojoch a/alebo na privádzanie do vymrazovacej komory (24) na oddelenie plynov s kondenzačnou teplotou nad teplotou v tejto komore, z ktorej je vyústený druhý koncový výstup (25) jednej časti v nej skondenzovaných plynov a tretí koncový výstup (26) zostávajúcej časti v nej neskondenzovaných plynov.

2. Zariadenie podľa nároku 1, vyznačujúce sa tým, že výstupná komora (8) zvyškových anorganických podielov s dvojicou výstupných uzáverov (9) je umiestnená bočné mimo os i reaktora (1), pričom v osi reaktora (1) je na jeho dne usporiadaný vyvíjač (4) plynného inertného média a dýzy (5) na vygenerovanie plynného inertného média v jeho vnútornom priestore sú napojené na potrubie, vybavené regulačným ventilom (6) na nastavenie prechodu vzduchu z vonkajšieho priestoru reaktora (1) k exotermickému vyhriatiu plynného inertného média na požadovanú teplotu.

3. Zariadenie podľa nároku 2, vyznačujúce sa tým, že reaktor (1) je vybavený vytláčacím zariadením (7) na odstraňovanie zvyškových anorganických podielov z dna reaktora (1) do bočné umiestnenej výstupnej komory (8).

4. Zariadenie podľa aspoň jedného z predchádzajúcich nárokov, vyznačujúce sa tým, že reaktor (1) je vybavený dopravníkom (27) spracovávaných pneumatík do jeho plniacej komory (2).

1 výkres