PL198508B1 - Piec do termolizy odpadów miejskich, przemysłowych i mieszanych - Google Patents

Abstract

1. Piec do termolizy odpadów miejskich, przemy- slowych i mieszanych, maj acy komor e uszczelnion a przed dop lywem powietrza z urz adzeniem wej scio- wym do wprowadzania odpadów do tej komory i wylotem strumienia gazów pochodz acych z termoli- zy, komor e spalania otaczaj aca komore uszczelnio- n a przed dop lywem powietrza, co najmniej jeden palnik maj acy wlot po laczony z wylotem z komory i wylot stanowi acy doprowadzenie gazu do spalania do komory spalania, znamienny tym, ze wylot (54) strumienia gazów z komory stanowi co najmniej jeden przewód odprowadzaj acy (GA) po laczony jednym ko ncem z komor a i drugim ko ncem z palni- kiem (80), przy czym w przewodzie odprowadzaj a- cym (GA) znajduje si e sruba bezrdzeniowa (117) przechwytuj aca co najmniej cz esc py lów sta lych substancji zw eglonych, obecnych w strumieniu ga- zów pochodz acych z termolizy oraz obracaj aca si e na sygna l steruj acy i odprowadzaj aca do komory pieca tak przechwycone py ly. PL PL PL PL

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest piec do termolizy odpadów miejskich, przemysłowych i mieszanych.

Taki piec znajduje ogólne zastosowanie w przerobie odpadów, a szczególnie odpadów domowych. Może on również znaleźć zastosowanie do przerobu opon, szlamów z oczyszczalni, tworzyw sztucznych, odpadów papierniczych, odpadów pochodzących z niszczenia samochodów, stałych odpadów przemysłowych, biomasy, ziem zanieczyszczonych itp.

Znane są liczne instalacje do termolizy odpadów.

Przykładowo, z francuskich opisów patentowych nr FR-A-2 654112, FR-A-2 679009 oraz FR-A-2 678850 znany jest piec do termolizy odpadów, mający komorę uszczelnioną przed dopływem powietrza, wyraźnie walcową, obracającą się wokół swej osi podłużnej i mającą urządzenie wejściowe do wprowadzania odpadów do komory oraz wylot strumienia gazów. Powłoka otacza komorę. Palnik ma wlot połączony z wylotem komory i wyjście dostarczające gaz do spalania do komory.

W praktyce wzrost temperatury komory, który pochodzi ze strumienia spalanych gazów krążących w powłoce otaczającej komorę, pozwala na rozłożenie na stałe substancje zwęglone odpadów znajdujących się w komorze.

Zrealizowanie neutralizacji zanieczyszczeń w procesie termolizy jest względnie łatwe, nawet jeżeli początkowa zawartość odpadów odznacza się silną zmiennością zanieczyszczeń, ponieważ przerób zanieczyszczeń zachodzi przed utylizacją (najczęściej spalaniem) stałych substancji zwęglonych pochodzących z termolizy.

Wynika z tego, że termoliza jest lepiej przystosowana do odpadów niejednorodnych niż spalanie, gdzie przerób zanieczyszczeń realizuje się po spalaniu odpadów.

Reakcja termolizy zachodzi w piecu bez dostępu powietrza, w temperaturze zawartej pomiędzy 450°C i 600°C. Dobór tej temperatury zależy od rodzaju przerabianych odpadów. Reakcja na te temperatury (kraking) wytwarza gaz i stałe substancje zwęglone. Reakcja ta odbywa się bez podwyższania ciśnienia, tak aby uniknąć obciążania uszczelnień pieca obrotowego.

Ten brak ciśnienia jest przyczyną małych prędkości wylotowych złożonego gazu wytwarzanego w wyniku reakcji. Mimo to i ze względu na małą ziarnistość i gęstość właściwą, czą stki stałych substancji zwęglonych są porywane przez gazy.

U wylotu pieca, gaz pochodzący z termolizy wpływa do układu rurociągów i jest kierowany do palnika, który zapewni jego spalanie. W miarę upływu czasu, cząstki stałych substancji zwęglonych będą osadzać się na obwodzie kanału wylotowego, powodując najpierw stopniowe zmniejszanie światła tego kanału, a wreszcie zatykając go całkowicie, powodując przerwanie zasilania palnika paliwem.

Zgodny z wynalazkiem w swej pierwszej postaci piec do termolizy odpadów miejskich, przemysłowych i mieszanych, mający komorę uszczelnioną przed dopływem powietrza z urządzeniem wejściowym do wprowadzania odpadów do tej komory i wylotem strumienia gazów pochodzących z termolizy, komorę spalania otaczającą komorę uszczelnioną przed dopływem powietrza, co najmniej jeden palnik mający wlot połączony z wylotem z komory i wylot stanowiący doprowadzenie gazu do spalania do komory spalania, charakteryzuje się tym, że wylot strumienia gazów z komory stanowi co najmniej jeden przewód odprowadzający połączony jednym końcem z komorą i drugim końcem z palnikiem, przy czym w przewodzie odprowadzającym znajduje się śruba bezrdzeniowa przechwytująca co najmniej część pyłów stałych substancji zwęglonych, obecnych w strumieniu gazów pochodzących z termolizy oraz obracają ca się na sygnał sterują cy i odprowadzają ca do komory pieca tak przechwycone pyły.

Śruba bezrdzeniowa ma zwoje śrubowe o szerokości i skoku dobranym w funkcji średniej prędkości przepływu strumienia gazów pochodzących z termolizy. Śruba bezrdzeniowa powoduje najpierw przechwytywanie pyłów stałych substancji zwęglonych, a następnie zapewnia oczyszczanie kanału wylotowego, odprowadzając do komory pieca tak przechwycone pyły, np. w zaprogramowanych odstępach czasu.

Korzystnie wylot strumienia gazów z komory stanowią pierwszy przewód odprowadzający i drugi przewód odprowadzający, połączone jednym końcem z komorą, a drugim końcem ze wspólnym węzłem, którego wylot jest połączony z palnikiem komory spalania, przy czym każdy przewód odprowadzający ma przysłonę, przy czym przysłona przewodu przewidzianego do odpylania jest zamknięta, podczas gdy przysłona drugiego przewodu jest otwarta dla gazów pochodzących z termolizy. I tak, gdy jeden z kanałów wylotowych jest czynny, drugi jest zamknięty w celu umożliwienia przeprowadzenia niezbędnego cyklu oczyszczania.

PL 198 508 B1

W przypadku gdy urządzenia doprowadzające odpady do urządzenia wejściowego do komory są wyposażone w ubijaki i są uszczelnione względem komory z blokadą dopływu do niej powietrza, urządzenie wejściowe do komory obejmuje co najmniej pierwszy wlot i drugi wlot połączone z pierwszym kanałem wprowadzającym i drugim kanałem wprowadzającym, oraz mechanizm z popychaczem do ubijania i popychania odpadów do pierwszego kanału wprowadzającego i drugiego kanału wprowadzającego, oraz sterownik uruchamiający z przesunięciem czasowym ubijanie i wprowadzanie odpadów do pierwszego wlotu do komory i drugiego wlotu do komory, przy czym komora jest uszczelniona.

Korzystnie każdy kanał wprowadzający jest połączony pierwszym końcem z odpowiednim wlotem do komory i ma zasuwę zamykającą na sygnał sterujący ten wlot do komory, zaś drugi koniec mieści mechanizm z popychaczem odpadów, przemieszczalny dwukierunkowo na sygnał sterujący w kanale wprowadzającym, przy czym mechanizm z popychaczem jest sprzężony z układem sterującym jego ruchem i otwieraniem/zamykaniem zasuwy każdego kanału wprowadzającego.

Zgodnie z jednym przykładem wykonania wynalazku górna część każdego kanału wprowadzającego ma klapę do przyjmowania odpadów.

Zgodny z wynalazkiem w swej drugiej postaci piec do termolizy odpadów miejskich, przemysłowych i mieszanych, mający komorę uszczelnioną przed dopływem powietrza z urządzeniem wejściowym do wprowadzania odpadów do tej komory i wylotem strumienia gazów pochodzących z termolizy, komorę spalania otaczającą komorę uszczelnioną przed dopływem powietrza, co najmniej jeden palnik mający wlot połączony z wylotem z komory i wylot stanowiący doprowadzenie gazu do spalania do komory spalania, charakteryzuje się tym, że wylot strumienia gazów z komory stanowi co najmniej jeden przewód odprowadzający połączony jednym końcem z komorą i drugim końcem z palnikiem, przy czym w przewodzie odprowadzającym znajduje się śruba bezrdzeniowa, przechwytująca co najmniej część pyłów stałych substancji zwęglonych obecnych w strumieniu gazów pochodzących z termolizy oraz obracająca się na sygnał sterujący i odprowadzająca do komory pieca tak przechwycone pyły, przy czym piec obejmuje ponadto stanowisko odzysku zwęglonych substancji stałych pochodzących z komory do termolizy, przy czym to stanowisko odzysku stanowi kanał odprowadzający tworzący syfon/śluzę, przy czym ten kanał odprowadzający zawiera zbiornik przyjmujący, połączony z komorą, w dole którego gromadzą się zwęglone substancje stałe w postaci korka nie przepuszczającego powietrza, oraz zawiera mechanizm przenośnikowy doprowadzający zwęglone substancje stałe do stanowiska rozdzielania i mycia.

Także w tym piecu korzystnie śruba bezrdzeniowa ma zwoje śrubowe o szerokości i skoku dobranym w funkcji średniej prędkości przepływu strumienia gazów pochodzących z termolizy.

Ten piec korzystnie może mieć takie same cechy jak wymieniono wyżej w odniesieniu do pierwszej postaci pieca według wynalazku.

Korzystnie ponadto stanowisko rozdzielania i mycia związane ze stanowiskiem odzysku stanowi bęben perforowany (206) obracalny w zbiorniku do dekantacji i mycia.

Korzystnie także bęben perforowany może dostarczać mieszaniny wody i stałych substancji zwęglonych nadających się do utylizacji.

W korzystnym przykł adzie wykonania stanowisko rozdzielania i mycia jest połączone ze stanowiskiem do uzdatniania wód, stanowiącymi szereg zbiorników do dekantacji i mycia połączonych ze sobą i zawierających każdy roztwór myjący o dobranym stężeniu, różnym i malejącym z pojemnika na pojemnik, jak również pompy i zawory elektromagnetyczne, sterowane miernikami zasolenia i czujnikami poziomu, w celu przenoszenia roztworu myjącego ze zbiornika o stężeniu większym od określonego poziomu do poprzedniego zbiornika, podczas gdy poziom roztworu myjącego w tym zbiorniku jest utrzymywany na stałej wysokości poprzez zasilanie go roztworem myjącym o mniejszym stężeniu z nastę pnego zbiornika.

Śruba bezrdzeniowa znajduje zastosowanie jako urządzenie odpylające do każdego przewodu do transportu gazów nasyconych cząstkami stałymi, w szczególności może być stosowana w piecu do termolizy odpadów miejskich, przemysłowych i mieszanych.

Zaletą wynalazku jest zwiększenie ilości przerabianych odpadów bez zwiększania średnicy kanału wprowadzającego i tym samym bez stwarzania ewentualnego dopływu powietrza do komory. Prawie ciągłe wprowadzanie odpadów pozwala także na zasilania palnika stałym dopływem gazu, co pozwala na uniknięcie sekwencyjnego odgazowywania odpadów.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładach wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia instalację do termolizy według wynalazku, w widoku ogólnym, fig. 2A do 2D przedstawiają schematycznie stanowisko wprowadzania odpadów o podwójnym wlocie według wynalazku, fig. 3 4

PL 198 508 B1 dwa kanały do wprowadzania odpadów według wynalazku, w widoku od spodu, fig. 4 - zgodny z wynalazkiem podwójny wylot gazów z termolizy, w widoku perspektywicznym, fig. 5 - podwójny wylot gazów opisany w odniesieniu do fig. 4, w przekroju, fig. 6 - śrubę bezrdzeniową umieszczoną w kanale wylotowym strumienia gazów pochodzących z termolizy, według wynalazku, fig. 7 - wykres ilustrujący skuteczność urządzenia odpylającego według wynalazku, fig. 8 - zgodne z wynalazkiem stanowisko odzysku i rozdzielania stałych substancji zwęglonych pochodzących z pieca do termolizy, w przekroju.

W odniesieniu do fig. 1, instalacja do termolizy obejmuje na ogół stanowisko REC przyjmowania i kruszenia odpadów, stanowisko SEC suszenia, stanowisko THE termolizy oraz stanowisko REP odzysku i stanowisko LAV mycia stałych substancji zwęglonych pochodzących ze stanowiska termolizy.

Stanowisko REC przyjmowania stanowi kanał 2, do którego są wysypywane odpady przeznaczone do przerobu, transportowane np. ciężarówkami 4. Korzystnie, odpady kruszy się w celu sprowadzenia brył do przerobu do wymiarów bardziej jednorodnych. Przykładowo, suwnica 6 pobiera odpady znajdujące się w kanale 2 w celu przeniesienia ich do kruszarki 8. Ogniwa kruszarki 8 mają np. 100 do 150 mm, tak aby ułatwić transport i wymianę ciepła w procesie termolizy, który opisany będzie szczegółowiej w dalszym cią gu.

Korzystnie, odpady zajmujące dużo miejsca (pręty metalowe, rury) są usuwane w miejscu 10. Pokruszone odpady opuszczające kruszarkę 8 są wysypywane do kanału 12. Przenośnik taśmowy 14 doprowadza pokruszone odpady do stanowiska SEC suszenia.

Kanał 12 pełni rolę bufora pomiędzy kruszarką 8 i przenośnikiem taśmowym 14, który zapewnia stałe zasilanie suszarki obrotowej 20, której zadaniem jest usunięcie dużej części pary wodnej zawartej w materiałach przeznaczonych do przerobu, tak aby zwiększyć ich dolną wartość opałową (franc. PCI). W praktyce, przed wprowadzeniem do suszarki, odpady mogą być poddane sortowaniu magnetycznemu w celu wyeliminowania metali żelaznych 16. To sortowanie magnetyczne można brać pod uwagę po termolizie.

Należy zauważyć, że w przypadku przerobu suchego odpadu przemysłowego, tę fazę suszenia można zlikwidować, a odpady przechodzą wówczas bezpośrednio do zasobnika pieca do termolizy, który będzie opisany w dalszym ciągu.

Suszenie odpadów zachodzi w komorze obrotowej 22, poprzez zetknięcie ze strumieniem gorącego powietrza 24 pochodzącego ze stanowiska REC przyjmowania. To gorące powietrze 24 podgrzewa się podczas przepływu przez wymiennik 30 ciepła typu gaz/gaz, którego strumień grzejny 32 pochodzi ze stanowiska THE termolizy.

W kanale 2 panuje podciś nienie, co pozwala uniknąć rozprzestrzeniania się pył ów i nieprzyjemnych zapachów w chwili otwarcia drzwi podczas rozładunku ciężarówek 4.

Przed wlotem do suszarki obrotowej 20 można przewidzieć szczelinę (tu nie pokazaną) dla toreb z tworzyw sztucznych.

Rozdzielanie suchych produktów i pary wodnej nasyconej gazem pochodzącym z suszenia odbywa się następnie za pomocą separatora 40 (komora cyklonowa) odpowiedniego dla oddzielania produktów stałych od produktów gazowych.

Separator 40 ma wlot 42 przyjmujący odpady pochodzące ze stanowiska SEC suszenia, pierwszy wylot 44 dostarczający odpady stałe oraz drugi wylot 46 dostarczający odpady gazowe.

Stanowisko THE termolizy stanowi piec do termolizy mający gazoszczelną walcową komorę 50, nie dopuszczającą dostępu powietrza i obracającą się korzystnie wokół swej osi podłużnej. Piec do termolizy ma ponadto powłokę 60 otaczającą tę komorę 50.

Środki 70 do wprowadzania odpadów przyjmują odpady do przerobu opuszczające wylot 44 separatora 40. Tak otrzymane odpady są następnie ubijane i tak ubite wprowadzane do komory, przy czym uniemożliwia się jakikolwiek dostęp powietrza do komory.

Ogrzewanie pieca do termolizy zapewnia co najmniej jeden palnik 80 mający pierwszy wlot 82 przyjmujący odpady gazowe opuszczające wylot 46 separatora 40, drugi wlot 84 przyjmujący strumień gazów opuszczający wylot 46 komory 50 oraz wylot 86 doprowadzający strumień gazów do powłoki 60, która otacza komorę 50. Ten strumień gazów określa się mianem gazów do spalania na tyle, na ile jest przeznaczony do doprowadzenia do określonej temperatury odpadów wprowadzonych do tej komory 50 w celu zrealizowania termolizy tych odpadów.

Strumienie gazów pochodzące z odpowiednio z suszenia i z termolizy są korzystnie wykorzystywane jako składniki podtrzymujące palenie palnika 80, co pozwala na uzyskanie działania wyraźnie samowystarczalnego w zakresie termiki.

PL 198 508 B1

Instalację uzupełnia wymiennik 90 ciepła typu gaz/gaz mający w obiegu wtórnym strumień ogrzany, płynący od drugiego wylotu 46 separatora 40 do pierwszego wlotu 82 palnika, zaś w obiegu pierwotnym strumień grzejny, płynący z wylotu 66 podwójnej powłoki 60 stanowiska THE do termolizy.

Komora spalania mieszcząca palnik 80 jest korzystnie wyłożona materiałem ogniotrwałym. Palnik 80 jest np. typu o niskiej emisji NOX i jest w stanie zapewnić temperaturę 1500°C na poziomie płomienia i od 1000 do 1100°C u wylotu 86.

Należy zauważyć, że instalacja według wynalazku eliminuje wszelkie zanieczyszczenia powodowane przez dioksyny, NOX i związki aromatyczne.

Ze względu na swój skład, mieszanina gazowa pochodząca z termolizy utrzymywana w temperaturze wyższej od 300°C (aby uniknąć kondensacji węglowodorów) może być spalana w palniku 8 bez uprzedniego uzdatniania, o ile nie zawierza zanieczyszczeń.

W praktyce tylko rtęć odparowana w trakcie suszenia wymaga układu przechwytującego. Przykładowo, w odniesieniu do fig. 1, układ przechwytujący 550 zainstalowano przed ujściem 560 na zewnątrz. Ten układ 550 składa się np. z urządzenia z węglem aktywowanym, na którym osadzają się cząstki rtęci.

Zgłaszająca postawiła sobie problem polegający na dalszym ulepszeniu instalacji opisanej w odniesieniu do fig. 1, a zwłaszcza w zakresie dotyczącym wprowadzania odpadów do komory w celu poprawy przepł ywu przerabianych odpadów.

W odniesieniu do fig. 2A do 2D i 3 według wynalazku, komora 50 ma pierwszy wlot 51 odpadów i drugi wlot 53 odpadów.

Środki 70 do wprowadzania odpadów stanowią kanały wprowadzające 72 i 74, połączone odpowiednio z wlotami 51 i 53 do komory.

Kanał wprowadzający 72 ma końce 71 i 75, podczas gdy kanał wprowadzający 74 ma końce 73 i 77. Koniec 71 jest połączony z wlotem 51 do komory. Koniec 73 jest połączony z wlotem 53. Zasuwa 76 umieszczona w kanale wprowadzającym 72 zamyka na sygnał sterujący wlot 51 do komory. Zasuwa 78 umieszczona w kanale wprowadzającym 74 zamyka na sygnał sterujący wlot 53 do komory. Każdy kanał mieści mechanizm z popychaczem 79, 81 (np. typu tłoka albo siłownika), mogący przemieszczać się dwukierunkowo na sygnał sterujący w związanym z nim kanale, tak aby popychać odpady w kierunku zasuwy zamykającej związany z nią wlot do komory.

Środki sterujące (nie pokazane) są odpowiednie do sterowania przemieszczaniem mechanizmu z popychaczem oraz otwieraniem/zamykaniem zasuwy każ dego kanał u wprowadzają cego, tak aby pozwolić na wprowadzanie z przesunięciem w czasie pakietów ubitych i szczelnych, do komory.

W praktyce górna część każ dego kanału wprowadzającego mieści klapę 85, 87 umieszczoną naprzeciw zasobnika 83 przyjmującego odpady.

Oprócz tego, każdy kanał wprowadzający mieści popychacz 89, 91 prostopadły do popychaczy 79 i 81 w celu dopomagania w ubijaniu odpadów do postaci szczelnych pakietów.

W praktyce każdy kanał wprowadzający jest wyraźnie prostopadłościenny i wyraźnie równoległy do podłużnej osi komory.

Doprowadzenie odpadów przeznaczonych do przerobu do zasobnika 83 przyjmującego odpady obejmuje np. pierwszy jednokierunkowy przenośnik taśmowy 95, wysypujący odpady na drugi dwukierunkowy przenośnik taśmowy 97 umieszczony w taki sposób, aby wysypywać odpady do odpowiednich klap 85, 87 kanałów wprowadzających.

Korzystnie, obydwa kanały wprowadzające są połączone ze sobą kanałem 88, przeznaczonym do odpowietrzania, tak aby poprawić jeszcze bardziej szczelność operacji wprowadzania odpadów do komory.

W odniesieniu do fig. 3, popychacz 81 znajduje się w poł oż eniu przednim, zaś popychacz 79 znajduje się w położeniu tylnym. Odpady 96 są surowe (nie ubite), gdy tłok jest w położeniu tylnym, podczas gdy są one ubite, gdy tłok jest w położeniu przednim.

Zgłaszająca postawiła sobie również problem dotyczący gromadzenia się drobnych cząstek w przewodzie odprowadzającym gazy z termolizy.

W odniesieniu do fig. 4 do 6, przewiduje się umieszczenie w przewodzie albo w przewodach odprowadzających strumień gazów pochodzących z termolizy, urządzenia odpylającego.

Urządzenie odpylające stanowi śruba bezrdzeniowa 117, wprowadzona do przewodu odprowadzającego GA strumień gazów. Zewnętrzna średnica śruby jest wyraźnie równa wewnętrznej średnicy przewodu, z pozostawieniem niewielkiego luzu kilku milimetrów. Przykładowo, całkowity luz 4 mm odpowiada doskonale w przypadku przewodu o średnicy 20 cm. Śruba bezrdzeniowa 117 jest pier6

PL 198 508 B1 wotnie wykonana z profilu stalowego o przekroju prostokątnym, któremu nadano kształt śrubowy z pewnym skokiem. Najważ niejszy wymiar przekroju profilu płaskiego tworzy kąt 90° w stosunku do wewnętrznej tworzącej przewodu odprowadzającego.

Śruba bezrdzeniowa 117 zajmuje przestrzeń pierścieniową. Pozostawia ona wolną przestrzeń środkową przewodu odprowadzającego GA. Szerokość zwojów i skok śruby oblicza się w funkcji pyłów do przechwycenia i analizy ilościowej konfiguracji przepływu gazu.

Korzystnie, śruba bezrdzeniowa jest wzmocniona w kierunku podłużnym, zwłaszcza w pobliżu silnika napędowego MO, tak aby uniknąć skręcania śruby podczas obrotu.

Śrubowa geometria śruby wywołuje prąd styczny obracający się wokół osi przewodu odprowadzającego. W wolnej strefie środkowej, geometria urządzenia odpylającego nie zmusza gazu do przepływu stycznego. Ta konfiguracja przepływu jest stabilna i stanowi konfigurację przepływu ustalonego. Naprężenia ścinające (tarcie pomiędzy warstwami obwodowymi) są funkcją masy objętościowej płynu i lepkości kinematycznej tegoż płynu. Przepływ śrubowy ustalony pociąga za sobą wytrącanie pyłów pod wpływem siły odśrodkowej. Cząstki te są przechwytywane przez śrubę bezrdzeniowa 117 tworzącą urządzenie odpylające. Skuteczność urządzenia odpylającego jest funkcją klasy cząstek zgodnie z wykresem opisanym w odniesieniu do fig. 7.

Korzyści wynikające ze stosowania urządzenia odpylającego według wynalazku polegają na jego dużej skuteczności wychwytywania cząstek pyłu o średnicy większej niż 2 μm. Strumień cząstek pyłu o wielkości mniejszej niż 2 μm jest bardzo mały i nie wpływa na działanie instalacji za śrubą w kierunku F1 propagacji strumienia gazów powstających w wyniku termolizy.

Aby nie zakłócać działania instalacji, urządzenie odpylające jest zdwojone. Pierwszy przewód odprowadzający jest zamontowany do tylnej skrzyni 49 pieca w celu zapewnienia przepływu gazów. Gdy przechwytywanie osiągnęło wartość odniesienia, sygnał sterujący automatyczny lub ręczny wprawia w ruch śrubę, która zajmuje wnętrze przewodu odprowadzającego, za pośrednictwem mechanizmu napędowego MO, tak aby sprowadzić przechwycone pyły do pieca zgodnie z kierunkiem F2, przeciwnym do kierunku F1 propagacji gazów. Operacje te poprzedza zamknięcie kanału za pomocą przysłony napędzanej. Sterowanie tymi dwiema operacjami można zautomatyzować, uzależniając je od czujnika różnicy ciśnień, mierzącego utratę ładunku po odpylaniu.

Aby nie zakłócać działania instalacji, rozpoczęcie operacji oczyszczania w pierwszym przewodzie odprowadzającym poprzedza wprowadzenie do pracy drugiego przewodu odprowadzającego równoległego do pierwszego, powodując bezwzględnie otwarcie przysłony napędzanej stanowiącej wyposażenie tego drugiego przewodu. Cykl przechwytywania pyłów może się wówczas rozpocząć w drugim przewodzie, aż do osiągnięcia wartości odniesienia, co zainicjuje nowy cykl czyszczenia, identyczny jak poprzedni.

W ten sposób oraz poprzez przechodzenie na przemian od jednego przewodu odprowadzającego do drugiego, uzyskuje się działanie ciągłe, bez wyraźnej modyfikacji strumienia gazów pochodzących z termolizy.

To bardzo skuteczne urządzenie do odpylania gazów przy małej prędkości przepływu pozwala na zatrzymanie pomiędzy 98 i 99% pyłów. Tylko aerozole, których wielkość cząstek jest mniejsza od 2 um mogą uniknąć przechwycenia (fig. 7).

W odniesieniu do fig. 4 i 5, wprowadzono modyfikacje według wynalazku do wylotu 54 strumienia gazów z komory 50 połączonego z wlotem 84 palnika 80. Według wynalazku, ten wylot 54 stanowią co najmniej dwa przewody odprowadzające 102 i 104.

Przewód odprowadzający 102 ma końce 103 i 105, podczas gdy przewód odprowadzający 104 ma końce 107 i 109. Końce 103 i 107 są połączone z częścią stałą (na przedniej ścianie) tylnej skrzyni 49 pieca, zawierającą zwęglone substancje stałe MSC pochodzące z termolizy. Końce 105 i 109 są połączone ze wspólnym węzłem 110, którego wylot 112 jest połączony z wlotem 84 palnika 80.

W odniesieniu do fig. 6, końce 103 i 107 przewodów odprowadzających GA są połączone z górną częścią (u góry) tylnej skrzyni 49 pieca.

Każdy przewód odprowadzający ma przysłonę 114 oraz indywidualny mechanizm odpylający 116 przewodu. Przysłona 114 przewodu przeznaczonego do odpylania jest ustawiana w położeniu zamkniętym, podczas gdy przysłona drugiego przewodu jest ustawiana w położeniu otwartym w celu odprowadzania gazów z termolizy podczas odpylania przewodu przewidzianego do odpylania.

W odniesieniu do fig. 5, mechanizm odpylający 116 stanowi śruba bezrdzeniowa 117, umieszczona we wnętrzu przewodu.

PL 198 508 B1

Według innego wariantu, mechanizm odpylający stanowi mechanizm przedmuchujący za pomocą gazu obojętnego albo mechanizm mogący wywołać udar wibracyjny, odziaływujący na przewód przewidziany do odpylania.

Wynalazek wprowadza więc dwa wyloty gazów i dwa układy oddzielania pyłów, po jednym w każ dym przewodzie odprowadzają cym.

W praktyce, gdy utrata ładunku w wyniku osadzonego pyłu wzrasta powyżej pewnej granicy wyświetlanej na presostacie sterującym (nie pokazanym), wywołuje się oddziaływanie na napędzaną przysłonę 114 w celu umożliwienia odprowadzenia drugim przewodem. To czyszczenie zabrudzonego przewodu odprowadzającego może więc odbywać się automatycznie poprzez włączenie obrotów śruby bezrdzeniowej 117.

Długość przewodu poziomego wynosi kilka metrów, np. 6, zaś długość śruby bezrdzeniowej wynosi kilka metrów, np. 3.

Śruba bezrdzeniowa wytwarza przepływ śrubowy po spirali i odgrywa rolę urządzenia odśrodkowego. Oprócz tego, przepływ po spirali ukształtowany przez śrubę utrzymuje się na sporej części prostoliniowego odcinka przewodu pozbawionego śruby, i odgrywa nadal swą rolę odśrodkową mimo braku śruby. Wynika z tego, że na całkowitą skuteczność urządzenia odpylającego niewielki wpływ ma wydłużenie śruby. Tak więc, przedłużenie śruby na całej długości przewodu służyłoby, według najbardziej prawdopodobnej hipotezy, jedynie do odzyskiwania całości cząstek, których wielkość mieści się pomiędzy 1,5 um i 2,5 um, które reprezentują mniej niż 2% całkowitej masy opadających cząstek (fig. 7). Oprócz tego, mają one wszelkie szanse być w dużej części odzyskanymi w przepływie wirowym, który utrzymuje się na odcinku prostym za śrubą.

Promień przewodu odprowadzającego może być równy 0,1 m, a skok śruby może być rzędu 0,06 m. Według innego wariantu, w przypadku większego przepływu odpadów, promień przewodu odprowadzającego może być równy 0,185 m, a skok śruby może być rzędu 0,12 m.

W odniesieniu do fig. 8, instalacja do termolizy obejmuje stanowisko REP odzysku zwęglonych substancji stałych MSC pochodzących z komory 50, po termolizie odpadów.

Według wynalazku, stanowisko REP odzysku stanowi kanał odprowadzający 200 tworzący syfon/śluzę i połączony z częścią stałą dna wylotu z pieca.

Kanał odprowadzający 200 zawiera zbiornik przyjmujący 202, biegnący pod kątem od dołu do góry, w dole którego gromadzą się zwęglone substancje stałe MSC w postaci korka nie przepuszczającego powietrza.

Mechanizm przenośnikowy 204 (np. typu śruby) przenosi tak nagromadzone zwęglone substancje stałe MSC z dołu do góry w kierunku innego stanowiska SP rozdzielania i mycia w celu rozdzielenia części obojętnych IN oraz mieszaniny wody i stałych substancji zwęglonych KK.

Korzystnie, kanał odprowadzający 200 stanowi bęben perforowany 206 mogący obracać się w zbiorniku 208 do dekantacji i mycia, którego wylot 210 jest połączony ze stanowiskiem LAV uzdatniania wód, które opisane będzie bardziej szczegółowo w dalszym ciągu.

Ten wylot 210 dostarcza mieszaniny wody i stałych substancji zwęglonych KK, których utylizacja będzie opisana w dalszym ciągu.

Część stała dna wylotu z pieca (fig. 4, 5 i 8) ma np. dwa zawory/zasuwy uruchamiane siłownikiem hydraulicznym, pneumatycznym albo mechanicznym, zapewniając szczelność pieca na wylocie produktu w postaci substancji stałych MSC.

Odnosimy się ponownie do fig. 1; substancje stałe MSC opuszczające stanowisko THE termolizy są, według wynalazku, myte i rozdzielane w stanowisku REP, opisanym w odniesieniu do fig. 8, na części obojętne IN z jednej strony i na mieszaninę wody i stałych substancji zwęglonych KK z drugiej strony.

Mieszanina wody i stałych substancji zwęglonych KK, pochodząca z wylotu 210, jest odzyskiwana w szeregu zbiorników 300, w celu umycia stałych substancji zwęglonych KK i uwolnienia ich od zanieczyszczeń osadzonych na cząstkach węgla pod postacią chlorku albo siarczanu.

Po dekantacji i myciu, drobne cząstki węgla są przejmowane i przenoszone drogą mokrą za pośrednictwem pompy perystaltycznej 400 w kierunku suszarki taśmowej 402, eliminując tym sposobem dużą część wody zawartej w stałych substancjach zwęglonych KK pochodzących z termolizy.

Substancje osuszone na suszarce taśmowej 402 są następnie przesyłane w kierunku linii mycia stałych substancji zwęglonych.

PL 198 508 B1

Część zwęglona PC jest kierowana do suszarki mikronowej 500 zasilanej we własnym zakresie gazami 510 pochodzącymi z wymienników 90 i 30 ciepła opisanymi wyżej. Stałe substancje zwęglone KK są magazynowane w miejscu 600 i transportowane pojazdem 602 do wybranego miejsca utylizacji.

Wody z mycia stałych substancji zwęglonych są uzdatniane np. poprzez mechaniczne sprężanie pary, co działa w opisany niżej sposób.

Wody opuszczające zbiornik 302 do pierwszego mycia są kierowane do parownika 304, gdy stężenie rozpuszczonej w nich soli osiągnie wartość odniesienia. Są one utrzymywane w określonej temperaturze przez stały obieg wody ze zbiornika do pierwszego mycia, który jest ogrzewany strumieniem stałych substancji zwęglonych KK pochodzących z termolizy.

Pompy i zawory elektromagnetyczne sterowane miernikami zasolenia i czujnikami poziomu wody mają za zadanie przepompowywanie roztworu ze zbiornika o stężeniu wyższym niż w zbiorniku poprzednim, podczas gdy poziom roztworu myjącego w tym zbiorniku jest utrzymywany na stałej wysokości poprzez zasilanie go roztworem myjącym o mniejszym stężeniu, pochodzącym z następnego zbiornika.

Para wodna obecna w parowniku 304 jest usuwana w sposób ciągły przez sprężarkę 306 i kierowana do skraplacza 308. Temperatura w skraplaczu 308 jest stale utrzymywana poniżej punktu rosy dla pary wodnej pod zadanym ciśnieniem w parowniku, w wyniku obiegu wody z ostatniego zbiornika płuczącego 305. Skropliny do odzysku są kierowane okresowo do ostatniego zbiornika płuczącego 305, w którym stężenie jest słabsze niż w poprzednim zbiorniku.

Sole i/lub solanki 310 są usuwane okresowo z parownika 304. Usuwanie odbywa się grawitacyjnie przez śluzę w przypadku solanki albo przez śrubę umieszczoną w śluzie w przypadku skrystalizowanej soli.

Jedną z zalet niniejszego wynalazku jest także to, że nie zużywa on wody 320, ponieważ po uzdatnianiu, wody wytwarzane w układzie, bądź po suszarce bądź też po skropleniu w wyniku odparowania, podlegają odzyskowi. Z tego względu, ilość wody używanej w procesie stanowi nadmiar i konieczna jest dekompresja. Ponieważ operacja ta ma miejsce po uzdatnianiu wody, woda odprowadzana do sieci kanalizacyjnej nie stanowi zanieczyszczenia.

Stałe substancje zwęglone KK pochodzące z termolizy, tak przerobione i osuszone, mogą stać się paliwem zdatnym do odzysku i utylizacji, o dużej wartości opałowej. Te stałe substancje zwęglone mogą być magazynowane i transportowane do miejsca wykorzystania, które może być wielorakiego rodzaju. Przykładem może być palenisko cyklonowe na stopiony popiół, umożliwiające zeszklenie popiołów i uwięzienie metali ciężkich zawartych w węglu, bądź też złoże fluidalne.

W ramach niniejszego wynalazku można brać pod uwagę inne zastosowanie. Polega ono na wykorzystaniu stałych substancji zwęglonych w piecu szklarskim, w którym produkt ma udział w dwóch zasadniczych funkcjach, którymi są ogrzewanie pieca i zeszklenie części popiołowej, co pozwala na uzyskanie ceramiki.

Jakość uzyskanych produktów (gaz i stałe substancje zwęglone albo koks) zależy głównie od doboru środków kontroli/sterowania, jak również od ich rozmieszczenia w linii termolizy.

Te środki kontroli/sterowania stanowią (w przypadku komory spalania) następujące elementy:

- czujnik wysokiej temperatury w spalinach (1100°C);

- czujnik ciśnienia w kanale przepływu gazów do spalania;

- nadajnik ciśnienia gazów do spalania;

- urządzenie do pobierania próbek gazów do spalania;

- analizator tlenu podłączony do punktu pobierania próbek gazów do spalania;

- czujnik bardzo niskiej temperatury gazów do spalania (np. niższej od 850°C) w celu uaktywnienia cyklu bezpieczeństwa, odpowiadającego otwarciu zasilania palnika paliwem z zewnątrz w celu utrzymania spalania na poziomie zgodnym z przepisami, tzn. np. 850°C;

- czujnik bardzo wysokiej temperatury gazów do spalania (np. wyższej od 1250°C), który inicjuje cykl bezpieczeństwa, polegający na zatrzymaniu podawania odpadów do pieca do termolizy. Ten cykl bezpieczeństwa odpowiada także zamknięciu zasilania palnika paliwem z zewnątrz i otwarciu kanału powietrza chłodzącego gazy;

- nadajnik ciśnienia oddziaływujący na regulator obrotów wentylatora 31 w dolnym biegu, umieszczonego na wylocie wymienników 30 i 90 ciepła;

- regulator obrotów wentylatora 31 w dolnym biegu.

Urządzenia do kontroli/sterowania działaniem pieca do termolizy są następujące:

PL 198 508 B1

- czujnik temperatury powłoki cylindra obrotowego (temperatura ta nie powinna przekraczać

700°C);

- alarm bardzo wysokiej temperatury powłoki cylindra obrotowego, uruchamiający procedurę bezpieczeństwa.

Przykładowo, procedura bezpieczeństwa charakteryzuje się następującymi etapami:

- zatrzymania zasilania pieca odpadami;

- zamknięcie zasilania palnika paliwem z zewnątrz;

- otwarcie kanału bocznikowego (by-pass) doprowadzającego powietrze chłodzące spaliny;

- zatrzymanie urzą dzenia, jeżeli nie nastąpi powrót do normalnego działania.

Instalacja regulacyjna obejmuje ponadto trzy czujniki temperatury powłoki cylindra, umieszczone w różnych odcinkach cylindra, jak również czujniki temperatury spalin na wyjściu z pieca, czujniki temperatury stałych substancji zwęglonych na wyjściu z pieca oraz czujniki ciśnienia wewnątrz pieca.

Termoliza pozwala uwolnić się od ciężkich urządzeń do przerobu spalin. Przedstawia ona rzeczywistą korzyść w stosunku do spalania dzięki swej prostocie realizacji oraz możliwym do uzyskania oszczędnościom, w porównaniu z innymi instalacjami tej samej mocy.

Układ odpylania (śruba bezrdzeniowa) według wynalazku może mieć zastosowanie do dowolnego przewodu, w którym płyną gazy nasycone cząstkami stałymi. Śruba bezrdzeniowa ma zastosowanie głównie w przypadkach, w których prędkości przepływu są małe (niższe od 8 m/s) i/lub temperatury gazów są wysokie.

W charakterze przykładu można wymienić:

- kanał y spalin;

- kanały odprowadzające powietrze przenoszące granulaty;

- kanał y do transportu miał u wę glowego.

Wykorzystanie układu odpylającego można brać pod uwagę bądź zamiast, bądź jako uzupełnienie przed typowymi układami filtracyjnymi (filtry balistyczne, filtry workowe, cyklony itp.).

Niniejszy wynalazek znajduje inne zastosowania niż termoliza odpadów miejskich/przemysłowych, takie jak przerób biomasy albo resorpcja termiczna ziem zanieczyszczonych.

Claims (15)

1. Piec do termolizy odpadów miejskich, przemysłowych i mieszanych, mający komorę uszczelnioną przed dopływem powietrza z urządzeniem wejściowym do wprowadzania odpadów do tej komory i wylotem strumienia gazów pochodzących z termolizy, komorę spalania otaczającą komorę uszczelnioną przed dopływem powietrza, co najmniej jeden palnik mający wlot połączony z wylotem z komory i wylot stanowiący doprowadzenie gazu do spalania do komory spalania, znamienny tym, że wylot (54) strumienia gazów z komory stanowi co najmniej jeden przewód odprowadzający (GA) połączony jednym końcem z komorą i drugim końcem z palnikiem (80), przy czym w przewodzie odprowadzającym (GA) znajduje się śruba bezrdzeniowa (117) przechwytująca co najmniej część pyłów stałych substancji zwęglonych, obecnych w strumieniu gazów pochodzących z termolizy oraz obracająca się na sygnał sterujący i odprowadzająca do komory pieca tak przechwycone pyły.

2. Piec według zastrz. 1, znamienny tym, że wylot (54) strumienia gazów z komory stanowią pierwszy przewód odprowadzający (102) i drugi przewód odprowadzający (104), połączone jednym końcem z komorą, a drugim końcem ze wspólnym węzłem (110), którego wylot jest połączony z palnikiem (80) komory spalania, przy czym każdy przewód odprowadzający ma przysłonę (114), przy czym przysłona (114) przewodu przewidzianego do odpylania jest zamknięta, podczas gdy przysłona (114) drugiego przewodu jest otwarta dla gazów pochodzących z termolizy.

3. Piec według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że w przypadku gdy urządzenia doprowadzające odpady do urządzenia wejściowego do komory są wyposażone w ubijaki i są uszczelnione względem komory z blokadą dopływu do niej powietrza, urządzenie wejściowe do komory (50) obejmuje co najmniej pierwszy wlot (51) i drugi wlot (53) połączone z pierwszym kanałem wprowadzającym (72) i drugim kanałem wprowadzającym (74), oraz mechanizm z popychaczem (79, 81) do ubijania i popychania odpadów do pierwszego kanału wprowadzającego (72) i drugiego kanału wprowadzającego (74), oraz sterownik uruchamiający z przesunięciem czasowym ubijanie i wprowadzanie odpadów do pierwszego wlotu (51) do komory i drugiego wlotu (53) do komory, przy czym komora jest uszczelniona.

PL 198 508 B1

4. Piec według zastrz. 3, znamienny tym, że każdy kanał wprowadzający (72, 74) jest połączony pierwszym końcem (71, 73) z odpowiednim wlotem (51, 53) do komory i ma zasuwę (76, 78) zamykającą na sygnał sterujący ten wlot do komory, zaś drugi koniec (75, 77) mieści mechanizm z popychaczem (79, 81) odpadów, przemieszczalny dwukierunkowo na sygnał sterujący w kanale wprowadzającym, przy czym mechanizm z popychaczem (79, 81) jest sprzężony z układem sterującym jego ruchem i otwieraniem/zamykaniem zasuwy każdego kanału wprowadzającego.

5. Piec według zastrz. 3, znamienny tym, że górna część każdego kanału wprowadzającego ma klapę (85, 87) do przyjmowania odpadów.

6. Piec według zastrz. 4, znamienny tym, że górna część każdego kanału wprowadzającego ma klapę (85, 87) do przyjmowania odpadów.

7. Piec do termolizy odpadów miejskich, przemysłowych i mieszanych, mający komorę uszczelnioną przed dopływem powietrza z urządzeniem wejściowym do wprowadzania odpadów do tej komory i wylotem strumienia gazów pochodzących z termolizy, komorę spalania otaczającą komorę uszczelnioną przed dopływem powietrza, co najmniej jeden palnik mający wlot połączony z wylotem z komory i wylot stanowiący doprowadzenie gazu do spalania do komory spalania, znamienny tym, że wylot (54) strumienia gazów z komory stanowi co najmniej jeden przewód odprowadzający (GA) połączony jednym końcem z komorą i drugim końcem z palnikiem (80), przy czym w przewodzie odprowadzającym (GA) znajduje się śruba bezrdzeniowa (117), przechwytująca co najmniej część pyłów stałych substancji zwęglonych obecnych w strumieniu gazów pochodzących z termolizy oraz obracająca się na sygnał sterujący i odprowadzająca do komory pieca tak przechwycone pyły, przy czym piec obejmuje ponadto stanowisko odzysku (REP) zwęglonych substancji stałych (MSC) pochodzących z komory do termolizy, przy czym to stanowisko (REP) odzysku stanowi kanał odprowadzający (200) tworzący syfon/śluzę, przy czym ten kanał odprowadzający (200) zawiera zbiornik przyjmujący (202), połączony z komorą, w dole którego gromadzą się zwęglone substancje stałe (MSC) w postaci korka nie przepuszczającego powietrza, oraz zawiera mechanizm przenośnikowy (204) doprowadzający zwęglone substancje stałe (MSC) do stanowiska rozdzielania i mycia.

8. Piec według zastrz. 7, znamienny tym, że wylot (54) strumienia gazów z komory stanowią pierwszy przewód odprowadzający (102) i drugi przewód odprowadzający (104), połączone jednym końcem z komorą, a drugim końcem ze wspólnym węzłem (110), którego wylot jest połączony z palnikiem (80) komory spalania, przy czym każdy przewód odprowadzający ma przysłonę (114), przy czym przysłona (114) przewodu przewidzianego do odpylania jest zamknięta, podczas gdy przysłona (114) drugiego przewodu jest otwarta dla gazów pochodzących z termolizy.

9. Piec według zastrz. 7 albo 8, znamienny tym, że w przypadku gdy urządzenia doprowadzające odpady do urządzenia wejściowego do komory są wyposażone w ubijaki i są uszczelnione względem komory z blokadą dopływu do niej powietrza, urządzenie wejściowe do komory (50) obejmuje co najmniej pierwszy wlot (51) i drugi wlot (53) połączone z pierwszym kanałem wprowadzającym (72) i drugim kanałem wprowadzającym (74), oraz mechanizm z popychaczem (79, 81) do ubijania i popychania odpadów do pierwszego kanału wprowadzającego (72) i drugiego kanału wprowadzającego (74), oraz sterownik uruchamiający z przesunięciem czasowym ubijanie i wprowadzanie odpadów do pierwszego wlotu (51) do komory i drugiego wlotu (53) do komory, przy czym komora jest uszczelniona.

10. Piec według zastrz. 9, znamienny tym, że każdy kanał wprowadzający (72, 74) jest połączony pierwszym końcem (71, 73) z odpowiednim wlotem (51, 53) do komory i ma zasuwę (76, 78) zamykającą na sygnał sterujący ten wlot do komory, zaś drugi koniec (75, 77) mieści mechanizm z popychaczem (79, 81) odpadów, przemieszczalny dwukierunkowo na sygnał sterujący w kanale wprowadzającym, przy czym mechanizm z popychaczem (79, 81) jest sprzężony z układem sterującym jego ruchem i otwieraniem/zamykaniem zasuwy każdego kanału wprowadzającego.

11. Piec według zastrz. 9, znamienny tym, że górna część każdego kanału wprowadzającego ma klapę (85, 87) do przyjmowania odpadów.

12. Piec według zastrz. 10, znamienny tym, że górna część każdego kanału wprowadzającego ma klapę (85, 87) do przyjmowania odpadów.

13. Piec według zastrz. 7, znamienny tym, że stanowisko rozdzielania i mycia związane ze stanowiskiem (REP) odzysku stanowi bęben perforowany (206) obracalny w zbiorniku (208) do dekantacji i mycia.

14. Piec według zastrz. 13, znamienny tym, że bęben perforowany może dostarczać mieszaniny wody i stałych substancji zwęglonych (KK) nadających się do utylizacji.

PL 198 508 B1

15. Piec według zastrz. 13, znamienny tym, że stanowisko rozdzielania i mycia jest połączone ze stanowiskiem (LAV) do uzdatniania wód, stanowiącymi szereg zbiorników (300) do dekantacji i mycia po łączonych ze sobą i zawierają cych każ dy roztwór myją cy o dobranym stężeniu, róż nym i malejącym z pojemnika na pojemnik, jak również pompy i zawory elektromagnetyczne, sterowane miernikami zasolenia i czujnikami poziomu, w celu przenoszenia roztworu myjącego ze zbiornika o stężeniu większym od określonego poziomu do poprzedniego zbiornika, podczas gdy poziom roztworu myjącego w tym zbiorniku jest utrzymywany na stałej wysokości poprzez zasilanie go roztworem myjącym o mniejszym stężeniu z następnego zbiornika.