PL180555B1 - Paliwo zastępcze z odpadów komunalnych, sposób jego wytwarzania oraz urządzenie dla wprowadzania tego paliwa do długiego pieca obrotowego - Google Patents

Abstract

1 Paliwo zastępcze z odpadów komunalnych, zwłaszcza dla pieców obrotowych w przemyśle cementowym, wytwarzane z odpadów komunalnych z dodatkiem związków wapnia, znamienne tym, ze stanowi odpowiednią co do składu rodzajowego, składu chemicznego i wartości opalowej mieszaninę odpadu komunalnego w ilości 30,0% do 75,0% wagowych z palnym odpadem przemysłowym stałym, korzystnie kopalnianym w ilości 70,0% do 25,0% wagowych, zawierającą dodatek odpowiednich substancji chemicznie czynnych i ewentualny dodatek substancji uzdatniającej paliwo do granulowania lub brykietowania, przy czym korzystna wartość opałowa tak zestawionego paliwa jest zawarta w przedziale 13,0 MJ/kg do 18,0 MJ/kg paliwa, a w jego składzie według rodzaju zawarte jest co najmniej 60,0% wagowych substancji palnej, do 25,0% wagowych substancji mineralnej i do 15,0% wilgoci, przy czym jego uziarnienie mieści się w przedziale 0,0 do 30,0 mm. 4. Sposób wytwarzania stałego paliwa zastępczego z odpadów komunalnych wykorzystujący znane jednostkowe procesy technologiczne przetwarzania odpadów polegający na ręcznej i/lub mechanicznej segregacji wstępnej, odżelazianiu, wstępnym i końcowym rozdrabnianiu, mieszaniu i/lub homogenizowaniu, znamienny tym, że proces rozdrabniania i jednoczesnej homogenizacji mieszaniny składników pierwotnych, zestawionej wagowo według zadanych udziałów tych składników w mieszaninie, prowadzi się w dwukomorowym, 7 Urządzenie do wprowadzania stałego paliwa zastępczego do pieca obrotowego, znamienne tym, że skiada się z nieobrotowej obudowy (33) posiadającej zasyp (34), w której poruszają się nie mniej niż dwa czerpaki rozmieszczone w jednej płaszczyźnie prostopadłej do osi pieca obrotowego,

Description

Przedmiotem wynalazku jest stałe paliwo zastępcze powstałe z odpadów komunalnych, sposób wytwarzania paliwa stałego z odpadów komunalnych wraz z układem urządzeń dla homogenizacji i rozdrabniania paliwa zastępczego oraz urządzenie do wprowadzania stałego paliwa zastępczego do długiego pieca obrotowego w celu jego spalania.

Rozwój technologii termicznego unieszkodliwiania odpadów komunalnych i/lub szpitalnych, czy też różnego rodzaju poużytkowych produktów, na przykład, z przemysłu opon samochodowych oraz różnych innych odpadów przemysłowych, sposobem skojarzonym z wysokotemperaturowym procesem produkcji klinkieru cementowego, doprowadził do opracowania i praktycznego zastosowania wielu metod oraz układów urządzeń technicznych dla odpowiedniego przygotowania i wprowadzania określonego odpadu, albo jego części, w układ procesowego pieca obrotowego w celu spalenia i użytecznego wykorzystania pozyskanej energii.

W grupie metod i układów technologicznych dla przygotowania i podania odpadu do długiego pieca obrotowego stan techniki wyznaczają trzy technologie.

Pierwszą z nich jest znana, między innymi z opisu w czasopismach Cement-WapnoGips (nr 2 z 1995, str.43) oraz Ochrona Powietrza i Problemy Odpadów (nr 2 z 1995, str.56), technologia angielskiego koncernu cementowego Blue Circle Group. Według tej technologii odpad komunalny w złożonym układzie przeróbki, po wstępnym odżelazieniu, suszeniu i rozdrabnianiu w układzie zamkniętym z pośrednią separacją poddaje się drugiej separacji elektromagnetycznej i kolejnemu rozdrabnianiu do postaci drobnoziarnistej, przydatnej do niskociśnieniowego transportu pneumatycznego i przy pomocy urządzenia do takiego transportu jest on wdmuchiwany w obszar spalania podstawowego paliwa technologicznego w procesowym piecu obrotowym. W operacji suszenia odpadu wykorzystuje się suszarnie bębnowo-obrotowe albo suszarnie fluidalne. Dla przeprowadzenia operacji rozdrabniania wykorzystywane są odpowiednio przystosowane kruszarki jedno albo dwuwirnikowe. Techniczno-ekonomiczną niedogodnością tej technologii jest złożony i drogi w eksploatacji system przeróbki odpadu oraz niska wartość opałowa pozyskiwanego w niej paliwa zastępczego, ograniczająca jego zużycie do wielkości nie przekraczającej 50 kg/Mg wyprodukowanego klinkieru cementowego.

Z opisu w czasopiśmie International Cement Review (nr 11 z 1988, str. 69) oraz w czasopiśmie Cement-Wapno-Gips (nr 2 z 1995, str.48) znana jest technologia przygotowania z odpadów komunalnych paliwa zastępczego BRAM. Według tej technologii, dostarczony do przetwórni odżelaziony odpad komunalny w bębnowym obrotowym przesiewaczu rozdziela się na frakcję ciężką, przeznaczoną zasadniczo do składowania i na frakcję organiczną, lekką, wynoszoną z przesiewacza strumieniem powietrza i wydzielaną z tego strumienia w cyklonach. Wydzielona w cyklonach palna część odpadu z etapem pośrednim składowania w postaci sprasowanych sześcianów o wymiarze nawet do (1,5) m³, albo z pominięciem tego etapu, jest rozdrabniana z wykorzystaniem rozrywarki i/lub młyna młotkowego, do uziarnienia poniżej 30,0 mm. Tak przygotowane paliwo zastępcze urządzeniem niskociśnieniowym transportu pneumatycznego jest wdmuchiwane w obszar spalania podstawowego paliwa technologicznego w przypadku długiego pieca obrotowego, albo od strony wlotu gorącego surowca, w przypadku pieca krótkiego.

Rozwój tej technologii ujawnił istotną jej niedogodność techniczno-ekonomiczną, polegającą na tym, że konsumowanie całej organicznej części odpadu komunalnego daje paliwo zastępcze BRAM o bardzo wysokiej wilgotności (do 50% wagowych), którego wartość opałowa nie przekracza 7,50 MJ/kg. Osiągalny stopień substytucji paliwa podsta

180 555 wowego, takim paliwem BRAM, nie przekraczał 10%. Podwyższenie wartości opałowej do akceptowanego poziomu co najmniej 12,0 MJ/kg, wywołuje potrzebę wyprowadzania z konsumowanego tą technologią odpadu komunalnego także składnika kuchennoroślinnego, którego udział na przykład w krajowym odpadzie komunalnym wynosi 30% do 45%. Nie wykorzystana część odpadu komunalnego w części organicznej musi być składowana albo poddawana kompostyzacji.

Z publikacji w czasopiśmie Rock Products (nr 4 z 1992, str.32) oraz z patentów USA nr 4.850.290, nr 5.078.594 i nr 5.083.516 znany jest sposób przygotowania i wprowadzania do długiego pieca obrotowego w celu spalenia, paliwa zastępczego z odpadów komunalnych albo zużytych opon samochodowych. W odniesieniu do paliwa z odpadów komunalnych sposób polega na tym, że odpad po odżelazieniu rozdrabnia się w młynie wirnikowym i konfekcjonuje w szczelnych pojemnikach wykonanych z cienkiej blachy, albo z tworzywa sztucznego. Pojemnik zawiera 12 kg do 30 kg odpadu, zależnie od wielkości pieca obrotowego, do którego będzie wprowadzony w celu spalenia. Dla wprowadzenia tak przygotowanego odpadu do procesowego pieca obrotowego, na obwodzie jego cylindrycznej ściany tworzącej i w przekroju poprzecznym, w którym temperatura strumienia gazów wewnątrz pieca wynosi około 1470K, rozmieszczone są przeciwległe dwa przelotowe otwory, których wlot posiada sterowaną klapę zamykającą. W chwili gdy wlot znajdzie się w maksymalnie górnym położeniu, pod oczekującym na wysięgniku pojemnikiem z odpadem, następuje otwarcie klapy, co umożliwia pojemnikowi wsunięcie się do wnętrza pieca, po czym następuje zamknięcie klapy na czas jednego obrotu pieca. Przy dwóch otworach wrzutowych w czasie jednego obrotu do pieca dostarczone zostaną dwa pojemniki. Dla typowej ilości 1,0 obrotu x min'¹, piec procesowy przyjmie do 120 pojemników w czasie jednej godziny. W zastosowaniu do zużytych opon samochodowych, sposób ten polega na tym, że na wysięgnik zrzutowy zamiast pojemników z odpadami wprowadza się posobnie pojedyncze zużyte opony.

Ekonomiczną niedogodnością tej metody jest obciążenie kosztu utylizacji odpadu komunalnego, kosztami konfekcjonowania i kosztami zakupu pojemników. Niedogodność technologiczna pojawia się w przypadku stosowania pojemników z tworzywa sztucznego. Choć tworzywa sztuczne, jako składnik rodzajowy odpadu komunalnego korzystnie podwyższają jego wartość opałową, to jako nośnik węglowodorów chlorowanych, z przyczyn procesowych jak i ekologicznych podlegają limitowaniu co do ilości na wejściu do procesowego pieca obrotowego każdego typu.

Cechą wspólną tych znanych sposobów przygotowania, podania do pieca i spalania paliwa zastępczego z odpadów jest to, że operują tylko jednym rodzajem odpadu, który ponadto nie w każdym z nich bywa wykorzystany zupełnie.

Znane jest też z publikacji zgłoszenia wynalazku nr P.303083 w Biuletynie Urzędu Patentowego.nr 22/1995 (str.38) paliwo stałe, zwłaszcza z materiałów odpadowych, które jest mieszaniną czynnika energetycznego w ilości do 90% objętościowych, pełniącego rolę ewentualnego lepiszcza, którym są rozdrobnione wyselekcjonowane tworzywa sztuczne, lub mieszanina tworzyw sztucznych oraz rozdrobnione odpady pochodzenia roślinnego i/lub pumeks i/lub popioły i/lub żużle z ewentualnymi domieszkami substancji palnej.

Wadą znanego rozwiązania nr P.303083 jest trudność wyselekcjonowania z odpadowych tworzyw sztucznych takich substancji, które w trakcie spalania nie wydzielają substancji szkodliwych dla środowiska naturalnego, a zwłaszcza silnie trujących dioksyn, których likwidacja nie jest podana w opisie zgłoszenia P.303083.

Paliwo zastępcze z odpadów komunalnych o stałej konsystencji, zwłaszcza dla długich pieców obrotowych według niniejszego wynalazku jest odpowiednią co do składu rodzajowego i chemicznego oraz co do wartości energotwórczej (opałowej) mieszaniną poużytkowego odpadu komunalnego i/lub szpitalnego z palnym odpadem stałym przemysłowym, korzystnie kopalnianym, jeżeli jego wartość opałowa jest co najmniej o 50% wyższa od wartości opałowej użytego odpadu komunalnego, albo takim jak między innymi odpady gumowe i gumopochodne, stwardniałe farby i lakiery, stwardniałe smoły i żywice, zawierającą dodatek odpowiednich substancji chemicznie czynnych, zobojętniających agresywne

180 555 wobec człowieka i środowiska składniki użytych odpadów i/lub uzdatniających mieszaninę użytych odpadów do zmiany postaci, na przykład przez granulowanie albo przez brykietowanie. W tak zdefiniowanym paliwie zastępczym odpad przemysłowy stały, korzystnie kopalniany, spełnia technologicznie korzystną funkcję korektora i/lub stabilizatora wartości opałowej mieszaniny, a poprzez podwyższenie ciężaru nasypowego znacząco poprawia jej podatność do przenoszenia znanymi urządzeniami do poziomego i pionowego transportu mechanicznego z poprawą podatności na przechodzenie przez znane mechaniczne urządzenia dozujące włącznie. W przypadku zastosowania odpadu przemysłowego, takiego jak między innymi odpady gumowe i gumopochodne, stwardniałe farby i lakiery, stwardniałe smoły i żywice, jego wartość opałowa powinna być także co najmniej o 50% wyższa od wartości opałowej użytego odpadu komunalnego. Paliwo zastępcze z odpadów komunalnych o stałej konsystencji według wynalazku, dla korzystnego przedziału wartości opałowej wynoszącej około 13,0 do 18,0 MJ/kg paliwa zastępczego, zawiera około 30% do 75% odpadu komunalnego i odpowiednio 25% do 70% wagowych odpadu przemysłowego, korzystnie kopalnianego oraz w razie potrzeby taką ilość nośnika tlenku wapnia (CaO), korzystnie w postaci odpowiedniego odpadu przemysłowego, aby ilościowo zawarty w nim CaO utworzył z krzemionką (S1O2) z substancji mineralnej użytych odpadów stosunek molowy od jak 2:1 do jak 3:1. Dodatek nośnika wapna może być zaniechany, jeżeli w piecu obrotowym, w którym będzie spalane paliwo zastępcze według wynalazku, wypalany zestaw surowcowy będzie zawierał równoważnik nadmiarowej ilości tlenku wapnia w stosunku do pozostałych składników pierwotnych. Odpad komunalny jako składnik paliwa zastępczego według wynalazku powinien zawierać do 12,0% wagowych substancji mineralnej, a jego wilgotność powinna się mieścić w przedziale do 30,0% wagowych, przy czym jego wartość opałowa wynosi od 7,0 MJ/kg odpadu do 10,0 MJ/kg odpadu. Odpad przemysłowy, jako drugi składnik paliwa zastępczego według wynalazku, powinien posiadać wartość opałową w granicach 12,0 do 18,0 MJ/kg przy zawartości popiołu w granicach 23,0 do 45% wagowych i przy wilgotności całkowitej wynoszącej około 5,0 do 12,0% wagowych. W przypadku kiedy odpadem przemysłowym jest odpad kopalniany, wówczas powinien on posiadać w przypadku sortymentu pozaklasowych węgli energetycznych w postaci mułów wartość opałową wynosząca, około 12,0 do 18,0 MJ/kg mułów, przy zawartości popiołu w granicach 12,0% do 24,0% wagowych ż wilgotności całkowitej około 16,0% do 25,0% wagowych, natomiast w przypadku mułów z węgli koksujących powinien posiadać wartość opałową w granicach 16,0 MJ/kg do 24,0 MJ/kg mułu, przy zawartości popiołu w granicach 12,0% do 24,0% wagowych i wilgotności całkowitej wynoszącej około 16,0% do 25,0% wagowych. Wytworzone paliwo zastępcze według wynalazku z tak dobranych komponentów sposobem według wynalazku zawiera według rodzaju co najmniej 60,0% wagowych substancji palnej, do 25,0% wagowych substancji mineralnej i do 15,0% wilgoci, a jego uziarnienie mieści się w przedziale 0,0 do 30,0 mm. Ciężar nasypowy paliwa zastępczego według wynalazku wynosi około 480,0 kg/m³ do około 800,0 kg/m³ wobec ciężaru nasypowego wynoszącego około 230 kg/m³ do 280 kg/m³ dla odpadu komunalnego.

Sposób wytwarzania zastępczego paliwa stałego dla długich pieców obrotowych według wynalazku polega na tym, że naturalny lub wstępnie wysegregowany w miejscu powstawania odpad komunalny, poddaje się odżelazieniu i jeżeli się pojawią wysortowaniu twardych elementów nadwymiarowych w stosunku do zastosowanych przelotów na urządzeniach transportowych albo dozujących. Na pozostającą w ruchu przy pomocy znanych urządzeń transportowych warstwę odpadu komunalnego, nakłada się za pomocą znanych urządzeń dozujących warstwę stałego odpadu przemysłowego, korzystnie pochodzenia kopalnianego, w postaci odpadowych i/lub pozaklasowych sortymentów węgla kamiennego oraz nośnik tlenku wapnia (CaO) w postaci mielonego wapna lub wapienia, albo w postaci odpadu przemysłowego o wysokiej zawartości tlenku wapniowego. Dodatek nośnika wapna może być zaniechany, jeżeli piec obrotowy spalający paliwo zastępcze według wynalazku będzie zasilany zestawem surowcowym o równoważnie nadmiarowej ilości tlenku wapniowego w stosunku do pozostałych składników pierwotnych.

180 555

Stosunek masowy warstwy odpadu komunalnego do warstwy odpadu kopalnianego dobiera się według zadanej wartości opałowej ich mieszaniny. Dla korzystnego przedziału wartości opałowej paliwa zastępczego od 13,0 MJ/kg do 18,0 MJ/kg, udział odpadu komunalnego w paliwie zastępczym według niniejszego wynalazku wynosi od 30% do 75% wagowych, a odpadu kopalnianego odpowiednio od 25% do 70% wagowych.

W podanym przedziale udziału w paliwie zastępczym odpadu kopalnianego, ciężar nasypowy paliwa zastępczego wynosi około 480 kg/m³ do 800 kg/m³, wobec 230 kg/m³ do 280 kg/m³ ciężaru nasypowego dla odpadu komunalnego, co powoduje, że paliwo zastępcze wytworzone sposobem według wynalazku jest łatwo transportowalne znanymi urządzeniami transportowymi i poddaje się dozowaniu znanymi dozownikami mechanicznymi.

Inna, odmianą sposobu wytwarzania zastępczego paliwa stałego według wynalazku jest zastąpienie odpadu pochodzenia kopalnianego przez inny stały odpad przemysłowy o wartości opałowej wyższej niż odpad komunalny, albo gdy kolejność nakładania warstw składników mieszaniny zostanie odwrócona.

W ciągu dalszym postępowania dla otrzymania paliwa zastępczego według wynalazku, pozostająca zasadniczo w układzie warstwowym trzy składnikowa kompozycja użytych składników kierowana jest do urządzenia rozdrabniająco-homogenizującego, którym w sposobie według wynalazku jest dwukomorowy obrotowy młyn miażdżący, którego druga miażdżąca komora umieszczona jest w hermetycznej obudowie nieobrotowej. Kompozycja paliwa zastępczego jest wprowadzana do pierwszej komory homogenizującej poprzez wydrążony czop ułoży skowania. Homogenizację wynikającą z obrotów młyna wspomagają odpowiednio wyprofilowane przesypniki płytowe, mocowane do wewnętrznej powierzchni cylindrycznej ściany komory młyna. Przesypniki te w swojej drugiej funkcji technologicznej kierują kompozycję paliwa poprzez osiowy otwór w przegrodzie międzykomorowej, do drugiej komory miażdżącej. Elementami miażdżącymi, formującymi paliwo zastępcze, są stalowe kule o średnicy od 50 mm do 150 mm, wypełniające do 20% objętości komory. Cylindryczna ściana boczna komory miażdżenia wykonana jest jako nieciągła z profilowanych, równolegle ułożonych i mocowanych, belek stalowych. Po uzyskaniu stopnia rozdrobnienia do ziam zasadniczo mniejszych od szerokości szczelin pomiędzy stalowymi belkami, uformowane paliwo zastępcze sposobem według wynalazku opuszcza komorę miażdżenia przenikając do jej nieobrotowej obudowy, skąd jest wybierane i odprowadzane znanymi urządzeniami mechanicznymi. Udrażniając przeciwległy do załadunkowego czop ułożyskowania przez młyn miażdżący, spowodować można przepływ gorących gazów i jednocześnie z rozdrabnianiem podsuszać nimi formowane paliwo zastępcze do zadanej wilgotności.

Jeżeli rozpoznanie składu rodzajowego odpadu komunalnego wskaże na nieprzydatność opisanego obrotowego młyna miażdżącego w rozdrabnianiu tego odpadu do postaci użytecznej paliwa zastępczego, dwukomorowy obrotowy młyn miażdżący zastąpiony będzie przez alternatywne urządzenie tnąco-rozrywające.

Urządzenie tnąco-rozrywające posiada elementy robocze w postaci dwóch współbieżnych walców o takiej samej albo zróżnicowanej średnicy, przy czym obroty jednego z nich są 1,5 do 3,0 razy większe niż drugiego. Na powierzchni tworzącej roboczą cylindryczną część walców, rozmieszczone są w układzie szachownicowym hakowate noże z ostrzem skierowanym na jednym walcu zgodnie z kierunkiem obrotów tego walca, a na drugim walcu w kierunku przeciwnym do jego obrotów. Walec o nożach skierowanych przeciwnie do kierunku obrotów posiada odpowiednie, znane urządzenie zabezpieczające go przed zwiększaniem obrotów, jako skutku działania na jego hako-noże oporu ścinania niektórych rodzajowych składników, zwłaszcza odpadu komunalnego. Gęstość rozmieszczenia hako-noży jest taka, aby w obszarze oddziaływania na wytwarzane paliwo hako-noży z obu walców, szerokość szczelin dla swobodnego przelotu nie przekraczała 30 mm, a obszar zazębiania się hako-noży obejmował w poziomie co najmniej trzy ich rzędy. Odległość minimalna pomiędzy powierzchniami tworzącymi roboczą cylindryczną powierzchnię walców w urządzeniu tnąco-rozrywającym według wynalazku wynosi od 1,25 do 1,75 długości sto

180 555 sowanych hako-noży. Ponadto każdy z walców posiada odpowiednio szybkoobrotową przeciwbieżną szczotkę oczyszczającą.

Istota procesu cięcia i rozrywania składników rodzajowych odpadu komunalnego w opisywanym urządzeniu tnąco-rozrywającym polega na tym, że większe od dopuszczonego rozmiaru składniki odpadu zawisają na hako-nożach walca pierwszego i są na nich podnoszone ku górze. Jednocześnie dążące z większą szybkością (większą energią) i w kierunku przeciwnym hako-noże z walca drugiego dociskają je do ostrza hako-noży z walca pierwszego i same swoimi ostrzami działając ścinające i rozrywające rozdrabniają odpad do zadanego wymiaru poprzecznego ziarn. Spadające z hako-noży uformowane paliwo zastępcze z wysypu jest odbierane znanymi urządzeniami i znanymi przenośnikami skierowane do miejsca zużycia albo na znany granulator lub do prasy brykietującej.

W przypadku, gdy wytwórnia paliwa zastępczego otrzymywanego sposobem według wynalazku zlokalizowana jest na terenie cementowni, paliwo opuszczające dwukomorowy obrotowy młyn miażdżący lub urządzenie homogenizująco-tnąco-rozrywające, poprzez system znanych urządzeń do mechanicznego poziomego i/lub pionowego transportu, kieruje się bezpośrednio do urządzenia dla wprowadzania tego paliwa do procesowego pieca obrotowego w celu spalenia z użytecznym wykorzystaniem wytworzonej przy tym energii w procesie wypalania klinkieru cementowego.

W przypadku, kiedy wytwarzane sposobem według wynalazku paliwo zastępcze ma być przechowywane przez dłuższy okres czasu albo transportowane na większą odległość, w trakcie procesu homogenizacji i rozdrabniania, do paliwa wprowadza się dodatek 8 do 15% wagowych, korzystnie placka pofiltracyjnego z pras taśmowych w instalacjach do oczyszczania wód kopalnianych, a następnie poddaje procesowi granulowania albo ciśnieniowej brykietyzacji w znanych prasach brykietyzujących. Brykiety po podsuszeniu w warunkach otoczenia, mogą być przewiezione do wskazanego miejsca utylizacji przez spalenie. Zasadność wykorzystania odwodnionych mułów kopalnianych jako substancji uzdatniającej paliwo zastępcze według wynalazku do jego granulowania i/lub brykietyzacji wynika stąd, że ich substancję mineralną tworzą wysoko zdyspergowane minerały ilaste, a obecny w nich resztkowy, również zdyspergowany węgiel, ogranicza spadek wynikowej wartości opałowej paliwa zastępczego, wywołany wprowadzeniem do jego składu określonej, dodatkowej ilości substancji mineralnej.

Dla wprowadzenia wytworzonego paliwa zastępczego według wynalazku do procesowego pieca obrotowego, w którym następuje jego spalenie z jednoczesnym użytecznym wykorzystaniem uzyskanej energii cieplnej, stosuje się urządzenie, które składa się z nie mniej niż 2, a korzystnie z 3 do 4 czerpaków umocowanych trwale w tym samym (po długości) przekroju poprzecznym pieca obrotowego, osłoniętych pierścieniową, nieobrotową skrzynią, która jest jednocześnie skrzynią nasypową paliwa do czerpaków. Przekrój poprzeczny pieca, w którym wykonuje się otwory dla zainstalowania czerpaków ustala się w miejscu, w którym temperatura strumienia gazów wewnątrz pieca wynosi 1573K +/- 50K. Każdy z czerpaków wykonany jest w kształcie fajki, która wydrążoną głowicą nabiera paliwo, a po zmianie położenia wywołanego obrotem pieca, poprzez drążony trzon wsypuje go do wnętrza pieca obrotowego na dynamiczną powierzchnię warstwy surowca przetwarzanego na klinkier cementowy. Długość trzonu czerpaka w części znajdującej się w przestrzeni roboczej pieca jest taka, aby w każdym położeniu jego wylotu w stosunku do powierzchni warstwy surowca, przy przechodzeniu przez nią, wylot znajdował się ponad tą powierzchnią na tyle wysoko, aby tworzący warstwę surowiec nie wsypał się do czerpaka. Przewyższenie wysokości warstwy długością zanurzoną czerpaka wynosi co najmniej 200 mm. Swobodny przekrój przelotu paliwa zastępczego przez czerpak, co do wielkości, ustala się stosownie do wielkości pieca procesowego, ilości czerpaków na obwodzie i zadanej ilości paliwa zastępczego, które ma być do pieca wprowadzone. Na zewnętrznej powierzchni stalowego płaszcza pieca i w odcinku długości, na którym instaluje się urządzenie czerpakowe według wynalazku, kładzie się, mocuje i zabezpiecza znanym sposobem warstwę twardego materiału termoizolacyjnego o takiej grubości, aby przyległa do niej strona głowicy czerpaka i wewnętrzne krawędzie nieobrotowej skrzyni nasypowej nie osiągnęły temperatury wyż

180 555 szej jak 353K. Ślizgowe złącze nieobrotowej skrzyni nasypowej z obrotowymi częściami urządzenia czerpakowego według wynalazku, uszczelnione jest znanym sposobem. Czerpak, zwłaszcza w części zanurzonej, wykonany jest z materiału żarowy trzy małego.

Zaletą paliwa zastępczego według wynalazku jest możliwość skonsumowania całej palnej części odpadu komunalnego i/lub szpitalnego, natomiast zalety sposobu i urządzeń do wytwarzania paliwa zastępczego według wynalazku, sprowadzają się do stabilizowania wartości opałowej na zadanym poziomie przy pomocy odpadu przemysłowego, który ponadto korzystnie kształtuje Teologiczne właściwości paliwa zastępczego, przystosowuje go do każdego rodzaju transportu bliskiego, jak i dalekiego, a w zastosowaniu w procesowym piecu obrotowym pozwala zmniejszyć zużycie pierwotnego paliwa kopalnego nawet o 30%. Zaletą czerpakowego urządzenia dla wprowadzenia paliwa zastępczego według wynalazku do pieca procesowego jest prosta, a zatem niezawodna w eksploatacji konstrukcja.

Przedmiot wynalazku w przykładzie wykonania jest przedstawiony na rysunku, na którym Fig. 1 przedstawia schemat układu urządzeń dla otrzymania paliwa zastępczego z zastosowaniem obrotowego młyna miażdżącego, Fig. 2 przedstawia młyn miażdżący w powiększeniu ujawniającym zasadę jego działania, Fig. 3 i Fig. 4 pokazują odpowiednio przekroje poprzeczne przez pierwszą (A-A) i drugą (B-B) komorę młyna miażdżącego, wyznaczone na rysunku Fig. 2, natomiast Fig. 5 przedstawia przekrój poprzeczny urządzenia tnąco-rozrywającego, a Fig. 6 przedstawia przekrój poprzeczny urządzenia czerpakowego dla wprowadzenia paliwa zastępczego do procesowego długiego pieca obrotowego, przy czym przekrój poprzeczny w stosunku do pokazanego na Fig. 6 dla jednego czerpaka, przedstawiono na Fig. 7 rysunku w cięciu W-W naniesionym na Fig. 6.

W przedstawionym na rysunku Fig. 1 schemacie przygotowania paliwa zastępczego według wynalazku w zbiorniku 1 znajduje się odżelaziony i wstępnie rozdrobniony znanymi sposobami odpad komunalny, który dozownik 2 podaje wagowo na przenośnik taśmowy 7.

W zbiorniku 3 znajduje się kawałkowy odpad przemysłowy stały, korzystnie kopalniany, który dozownikiem 4 jest wybierany i wagowo, w zadanej proporcji, podawany również na przenośnik 7, na którym znajduje się już warstwa odpadu komunalnego. W zbiorniku 5 znajduje się nośnik wapna, korzystnie w postaci odpowiedniego odpadu przemysłowego. Nośnik wapna dozownikiem 6 jest wybierany ze zbiornika 5 i wagowo, w zadanej proporcji, podawany jest również na przenośnik 7, na którym znajdują się już odpad komunalny i przemysłowy stały. Trzy składnikowa kompozycja z przenośnika 7 przez czop drążony ułożyskowania obrotowego młyna miażdżącego 8 podawana jest do jego pierwszej komory homogenizującej 12. Obroty młyna i przesypniki wspomagające 13 przemieszczają mieszaninę składników paliwa w kierunku osiowego otworu 14 w przegrodzie między komoro wej 18. Po przejściu przez ten otwór do komory drugiej, miażdżącej, mieszanina składników paliwa ulega rozdrabnianiu ładunkiem kul stalowych 16. Po uzyskaniu stopnia rozdrobnienia do ziarn zasadniczo mniejszych od szerokości szczelin pomiędzy stalowymi belkami 15, tworzącymi nieciągłą ścianę boczną komory, uformowane paliwo zastępcze przenika przez te szczeliny do nieobrotowej obudowy 9 komory miażdżenia, z której wysypem 17 jest odbierane i układem znanych przenośników kierowane do miejsca utylizacji przez spalanie. Jeżeli wytwarzane w opisanym układzie technologicznym paliwo zastępcze ma być przechowywane przez dłuższy okres czasu, albo ma być transportowane na większą odległość w opisanym schemacie jego wytwarzania, do trzy składnikowej mieszaniny, pomiędzy zejściem z przenośnika 7, a wejściem do obrotowego młyna 8, dodaje się ze zbiornika 10, poprzez dozownik 11, wagowo w zadanej ilości, substancję uzdatniającą formowane paliwo do granulacji, albo ciśnieniowej brykietyzacji. W tym przypadku uformowane paliwo zastępcze z wysypu 17 nieobrotowej obudowy 9 kierowane jest do znanego granulatora, albo do znanej prasy brykietującej.

Rysunek Fig. 5. przedstawia w przykładzie wykonania alternatywne urządzenie tnąco-rozry wające, do którego poprzez wlot C kierowana jest mieszanina składników podstawowych paliwa zastępczego bez, albo z dodatkiem substancji uzdatniającej ją do granulowania, albo do brykietowania, i poprzez gardziel 23 mieszanina tych składników paliwa zastępczego kierowana jest pomiędzy współobrotowe walce 20 i 21. Na powierzchni walców,

180 555 korzystnie w układzie szachowniczym rozmieszczone są i umocowane odpowiedniej konstrukcji hako-noże 22 z ostrzem na walcu 20 skierowanym przeciwnie do kierunku jego obrotów, a na walcu 21 zgodnie z kierunkiem jego obrotów. Odległość L maksymalnego zbliżenia powierzchni roboczych walców 20 i 21 wynosi od 1,25 do 1,75 długości (wysokości) Li hako-noży 22. Hako-noże 22 walca 20 są czyszczone przez szczotkę obrotową 25, natomiast hako-noże 22 umieszczone na walcu 21 są czyszczone przez szczotkę obrotową 26.

Rysunek Fig. 6 i Fig. 7 przedstawia w przykładzie wykonania czerpakowe urządzenie dla wprowadzania paliwa zastępczego do przestrzeni roboczej pieca obrotowego. Urządzenie to posiada zasyp 34 wchodzący do nieobrotowej obudowy 33. Samo urządzenie czerpakowe w przykładzie wykonania tworzą trzy czerpaki, z których każdy składa się z wydrążonej głowicy 30 i z trzonu 31. Trzon czerpaka przenika do wnętrza pieca obrotowego poprzez otwór wykonany w stalowym pancerzu 27 pieca obrotowego i jego wymurówce ogniotrwałej 28. Głowica czerpaka 30 spoczywa na podkładce ciągłej z twardego materiału termoizolacyjnego 32 w osłonie z cienkiej blachy. Wszystkie czerpaki umieszczone są w jednym i tym samym poprzecznym przekroju procesowego pieca obrotowego. Doprowadzone do zasypu 34 paliwo zastępcze w kierunku strzałki E, pokazanej na rysunku Fig. 6, wpada do nieobrotowej obudowy 33 czerpaków 30,31 i poprzez ich wydrążony przelot 29, wskutek trwających obrotów pieca, jest z tej obudowy wybierane i wprowadzane do wnętrza pieca, jak to pokazuje strzałka F na rysunku Fig. 6. Długość trzonu czerpaka w części zanurzonej w roboczej objętości procesowego pieca obrotowego, oznaczona na rysunku Fig. 6 i Fig. 7 literą L2, jest co najmniej o 200 mm większa od maksymalnej grubości warstwy surowca, oznaczonej na rysunku Fig. 6 literą H, przetwarzanego w tym piecu na klinkier cementowy.

Fig 5

180 555

ng 7

180 555

Fig 1

Fig 2

Fig 4

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 70 egz. Cena 4,00 zł.

Claims (9)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Paliwo zastępcze z odpadów komunalnych, zwłaszcza dla pieców obrotowych w przemyśle cementowym, wytwarzane z odpadów komunalnych z dodatkiem związków wapnia, znamienne tym, że stanowi odpowiednią co do składu rodzajowego, składu chemicznego i wartości opałowej mieszaninę odpadu komunalnego w ilości 30,0% do 75,0% wagowych z palnym odpadem przemysłowym stałym, korzystnie kopalnianym w ilości 70,0% do 25,0% wagowych, zawierającą dodatek odpowiednich substancji chemicznie czynnych i ewentualny dodatek substancji uzdatniającej paliwo do granulowania lub brykietowania, przy czym korzystna wartość opałowa tak zestawionego paliwa jest zawarta w przedziale 13,0 MJ/kg do 18,0 MJ/kg paliwa, a w jego składzie według rodzaju zawarte jest co najmniej 60,0% wagowych substancji palnej, do 25,0% wagowych substancji mineralnej i do 15,0% wilgoci, przy czym jego uziamienie mieści się w przedziale 0,0 do 30,0 mm.
2. 2. Paliwo według zastrz. 1, znamienne tym, że odpad przemysłowy tworzą tak zwane przerosty węglowe kopalniane o wartości opałowej nie mniejszej niż 12,0 MJ/kg odpadu przy wilgotności całkowitej do 12,0% wagowych i zawartości popiołu do 45,0% wagowych, albo tak zwane muły węglowe o wartości opałowej nie mniejszej niż 16,0 MJ/kg mułów węglowych przy wilgotności do 25,0% wagowych i zawartości popiołu do 24,0% wagowych, albo stałe odpady przemysłowe innego pochodzenia takie jak między innymi guma i odpady gumopochodne, stwardniałe farby i lakiery, stwardniałe smoły i żywice, jeżeli wartość opałowa tych odpadów jest co najmniej o 50% wyższa od wartości opałowej użytego odpadu komunalnego.
3. 3. Paliwo według zastrz. 1, znamienne tym, że jako substancję chemicznie czynną zawiera taką ilość handlowego albo odpadowego, wysokozdyspergowanego nośnika wapnia, o dostępnie najwyższym jego udziale, aby zawarty w nim CaO utworzył z SiO2 będącą składnikiem substancji mineralnej użytych odpadów, stosunek molowy CaO do SiO2 zawarty w przedziale od jak 2:1 do jak 3:1, natomiast jako ewentualny dodatek substancji uzdatniającej paliwo do granulowania albo do brykietowania stosuje się odpadowy placek pofiltracyjny z pras taśmowych z oczyszczania wód kopalnianych w ilości około 8,0% do 15,0% wagowych w stosunku do suchej masy użytych składników, przy czym udział ten obejmuje w masie także ilość wprowadzonego do paliwa, wysokozdyspergowanego nośnika wapna.
4. 4. Sposób wytwarzania stałego paliwa zastępczego z odpadów komunalnych wykorzystujący znane jednostkowe procesy technologiczne przetwarzania odpadów polegający na ręcznej i/lub mechanicznej segregacji wstępnej, odżelazianiu, wstępnym i końcowym rozdrabnianiu, mieszaniu i/lub homogenizowaniu, znamienny tym, że proces rozdrabniania i jednoczesnej homogenizacji mieszaniny składników pierwotnych, zestawionej wagowo według zadanych udziałów tych składników w mieszaninie, prowadzi się w dwukomorowym, obrotowym młynie miażdżącym, albo w urządzeniu tnąco-rozrywającym, przy czym na będącą w ruchu przy pomocy znanych urządzeń transportowych warstwę odpadu komunalnego, nakłada się za pomocą znanych urządzeń dozujących warstwę stałego odpadu przemysłowego oraz warstwę nośnika tlenku wapnia i w razie potrzeby substancję uzdatniającą formowane paliwo dla znanego procesu granulacji lub dla znanego procesu ciśnieniowej brykietyzacji, aby tak przygotowaną wieloskładnikową kompozycję paliwową, wprowadzić do pierwszej, homogenizującej komory młyna miażdżącego, w której proces homogenizowania wynikający z obrotów młyna jest wspomagany poprzez odpowiednio wyprofilowane przesypniki płytowe umieszczone na wewnętrznej powierzchni cylindrycznej ściany pierwszej komory młyna, które jednocześnie nadają ruch przesuwny kompozycji paliwowej wzdłuż osi młyna, w kierunku drugiej komory miażdżącej młyna, w której przy pomocy kul o średnicy od 50,0 mm do 150,0 mm wypełniających do 20% objętości drugiej

   180 555 komory, następuje proces rozdrabniania oraz formowania uzyskanego paliwa zastępczego, które poprzez odpowiedniej wielkości szczeliny mieszczące się pomiędzy stalowymi belkami ułożonymi wzdłużnie i równolegle na cylindrycznej ścianie drugiej komory opuszcza komorę miażdżenia, przenikając do jej nieobrotowej obudowy, skąd jest wybierane i odprowadzane znanymi urządzeniami mechanicznymi, względnie wieloskładnikowa kompozycja paliwowa wprowadzana jest do wlotu urządzenia tnąco-rozrywającego i jest kierowana do gardzieli pomiędzy współobrotowymi walcami o różnych prędkościach obrotowych, w której znajdują się będące w ruchu obrotowym hako-noże, rozmieszczone szachownicowo na powierzchni obracających się walców, o takiej gęstości rozmieszczenia, aby w obszarze oddziaływania hako-noży z obu walców na wytwarzane paliwo, szerokość szczelin dla swobodnego przelotu nie przekraczała 30,0 mm, a obszar zazębiania się hako-noży obejmował w poziomie co najmniej trzy ich rzędy, przy czym minimalna odległość pomiędzy powierzchniami tworzącymi roboczą, cylindryczną powierzchnię walców wynosi od 1,25 do 1,75 długości stosowanych hako-noży, na które z gardzieli jest kierowana wieloskładnikowa kompozycja paliwowa, której składniki rodzajowe większe od dopuszczalnego rozmiaru zawisają na hako-nożach walca (20) i są na nich podnoszone ku górze i jednocześnie dociskane przez poruszające się z większą szybkością i w kierunku przeciwnym ostrza hako-noży walca (21) do ostrzy hako-noży walca (20) i same swoimi ostrzami działając ścinające i rozrywająco rozdrabniają odpad do zadanego wymiaru poprzecznego ziarn, a spadające z hako-noży uformowane paliwo zastępcze z wysypu (24) jest odbierane znanymi urządzeniami i znanymi przenośnikami kierowane do miejsca bezpośredniego zużycia, gdzie jest dozowane do pierścieniowej nieobrotowej skrzyni urządzenia dla wprowadzania stałego paliwa zastępczego do pieca obrotowego, w którym poprzez czerpaki osłonięte pierścieniową nieobrotową skrzynią, umocowane trwale w tym samym przekroju poprzecznym pieca, gdzie temperatura strumienia gazów wewnątrz pieca wynosi 1573K +/- 50K, jest dozowane do tego pieca, lub po wyjściu z urządzenia tnąco-rozrywającego jest kierowane na znany granulator, względnie do znanej prasy brykietującej.
5. 5. Sposób według zastrz.4, znamienny tym, że pierwsza komora homogenizująca (12) młyna miażdżącego (8) posiada zamontowane na swoim wewnętrznym obwodzie ukośnie względem osi młyna przesypniki wspomagające (13) i jest oddzielona od komory miażdżącej wypełnionej kulami stalowymi (16), międzykomorową przegrodą (18) z osiowym otworem (14), przy czym komora miażdżąca na swoim wewnętrznym obwodzie posiada nieciągłą ścianę boczną utworzoną poprzez stalowe belki (15), a cała komora miażdżenia jest umieszczona w obudowie (9) zakończonej wysypem (17).
6. 6. Sposób według zastrz.4, znamienny tym, że urządzenie tnąco-rozrywające posiada gardziel (23) zakończoną współobrotowymi walcami (20 i 21) o różnej prędkości obrotowej, poniżej których znajduje się wysyp (24), przy czym na walcach (20 i 21) zamontowane są hako-noże (22), których ostrza na walcu (20) są skierowane przeciwnie do kierunku jego obrotów, natomiast na walcu (21) ostrza te są skierowane zgodnie z kierunkiem obrotów walca (21), przy czym w bocznej części gardzieli (23) nad walcem (20) zamontowana jest obrotowa szczotka (25), natomiast w górnej części wysypu (24) zamontowana jest obrotowa szczotka (26).
7. 7. Urządzenie do wprowadzania stałego paliwa zastępczego do pieca obrotowego, znamienne tym, że składa się z nieobrotowej obudowy (33) posiadającej zasyp (34), w której poruszają się nie mniej niż dwa czerpaki rozmieszczone w jednej płaszczyźnie prostopadłej do osi pieca obrotowego, z których każdy składa się z wydrążonej głowicy (30) oraz z trzonu (31) z przelotem (29), przy czym trzon (31) każdego czerpaka przenika do wnętrza pieca obrotowego poprzez otwór wykonany w stalowym pancerzu (27) oraz w jego ogniotrwałej wymurówce (28), natomiast głowica (30) każdego czerpaka spoczywa na podkładce ciągłej z twardego materiału termoizolacyjnego (32) i w osłonie z cienkiej blachy.
8. 8. Urządzenie według zastrz.7, znamienne tym, że w jednym i tym samym poprzecznym przekroju procesowego pieca obrotowego umieszczonych jest dwa do czterech czerpaków.

   180 555
9. 9. Urządzenie według zastrz.7 i 8, znamienne tym, że długość trzonu (31) każdego czerpaka w części zanurzonej w roboczej objętości procesowego pieca obrotowego (L₂) jest co najmniej o 200 mm większa od maksymalnej grubości warstwy surowca (H) przetwarzanego w procesowym piecu obrotowym na klinkier cementowy.

   * * *