PL232445B1 - Sposób spopielania i urządzenie do spopielania - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób spopielania i urządzenie do spopielania, mające zastosowanie do termicznego przekształcania odpadów o charakterze organicznym, w szczególności pochodzenia zwierzęcego.

Znane są z polskiego opisu patentowego nr 207423 Sposób i instalacja termicznej utylizacji toksycznych produktów odpadowych ze zlikwidowanych zwierząt, z odpadów pierzastych i ciekłych w postaci krwi zwierzęcej surowej lub odwodnionej. Sposób termicznej utylizacji toksycznych produktów odpadowych charakteryzuje się tym, że przed rozpoczęciem termicznej utylizacji przeprowadza się proces termicznej destrukcji wstępnie przygotowanego wsadu w temperaturze od T1 do T2 przy ciśnieniu od p1 do p2 w czasie od t1 do t2 i w wyniku przeprowadzonego procesu termicznej destrukcji wydzielają się tłuszcz zwierzęcy, opary oraz mączka mięsno-kostna, którą podaje się do obrotowej komory, w której przeprowadza się proces suszenia i pirolizy. Proces ten prowadzi się w temperaturze uzyskiwanej od płomienia paliw konwencjonalnych spalanych w warunkach podstechiometrycznych przy liczbie nadmiaru powietrza równej lub mniejszej od jedności aż do osiągnięcia w czasie od t3 do t4 temperatury powyżej T3 w pobliżu ścian wewnętrznych obrotowej komory w atmosferze redukcyjnej. Po osiągnięciu temperatury powyżej T3 wyłącza się palnik na paliwo konwencjonalne i uruchamia się palnik zasilany tłuszczem zwierzęcym podgrzanym wcześniej do temperatury T4. Proces spalania tłuszczu zwierzęcego odbywa się z udziałem oparów powstałych z termicznej destrukcji w atmosferze redukcyjnej w obrotowej komorze w której wytwarza się gaz pirolityczny wysokokaloryczny, który miesza się z oparami i kieruje do komory spalania, do której kieruje się także gaz pirolityczny zmieszany z powietrzem pobieranym z odciągów wentylacyjnych, a jeżeli ilość powietrza z odciągów jest niewystarczająca doprowadza się powietrze atmosferyczne. Spalanie pozostałości po odgazowaniu wsadu z obrotowej komory odbywa się w złożu fluidalnym przynależnym do komory spalania w temperaturach od T5 do T6 przy udziale powietrza pobieranego z odciągów wentylacyjnych i powietrza atmosferycznego przy nadmiarze powietrza od Q1 do Q2. Proces spalania gazu pirolitycznego prowadzi się w komorze spalania przy zastosowaniu palników zapłonowo-stabilizujących na paliwo konwencjonalne, które zastępuje się tłuszczem zwierzęcym jeżeli w komorze spalania zostanie osiągnięta temperatura powyżej T3, natomiast proces spalania mączki mięsno-kostnej prowadzi się w obrotowej komorze przy udziale powietrza pobieranego z odciągów wentylacyjnych zawierającego wszelkiego rodzaju wyziewy i zanieczyszczone powietrze z pomieszczeń przeróbki odpadów zwierzęcych. Instalacja termicznej utylizacji toksycznych produktów odpadowych charakteryzuje się tym, że zawiera zespół termicznej destrukcji złożony ze zbiornika w którym gromadzi się tłuszcz zwierzęcy i zawiera zasobnik z oparami oraz zasobnik z mączką mięsno-kostną, połączony z przenośnikiem podającym mączkę do kosza zasypowego z którego jest zasilana komora w której temperatura jest uzyskiwana od płomienia paliw konwencjonalnych podawanych do palnika ze zbiornika poprzez filtr olejowy, pompę olejową i zawory odcinająco-regulacyjne. Po nagrzaniu obrotowej komory do temperatury powyżej T3 palnik na paliwo konwencjonalne jest przesterowany na zasilanie tłuszczem zwierzęcym ze zbiornika poprzez przewód, filtr tłuszczu, pompę i zawory odcinająco-regulacyjne, natomiast gaz pirolityczny z obrotowej komory zmieszany z oparami ze zbiornika jest kierowany do komory spalania do której jest kierowany także gaz pirolityczny mieszany z powietrzem pobieranym z odciągów wentylacyjnych poprzez przewód, wentylator i zawory odcinająco-regulacyjne. Stałe pozostałości po odgazowaniu wsadu z obrotowej komory są kierowane do komory spalania. Gazy spalinowe z komory spalania są kierowane do dalszej części instalacji zawierającej kocioł, katalizator, filtry workowe, wentylator oraz zespół monitorowania spalin i na końcu komin.

Znane są z polskiego opisu patentowego nr 203252 Sposób i instalacja spalania odpadów zwierzęcych, zwłaszcza mączki kostnej tłuszczów odpadowych oraz innych przetworzonych i rozdrobnionych odpadów pochodzenia zwierzęcego. Sposób charakteryzuje się tym, że mączkę kostną lub inne przetworzone i rozdrobnione odpady pochodzenia zwierzęcego wprowadza się w obszar płomienia powstałego ze spalania tłuszczu zwierzęcego lub innego paliwa ciekłego w cylindrycznej komorze spalania przedpaleniska, w której wytworzony w procesie szybkiej pirolizy gaz węglowodorowy wprowadza się i spala w komorze spalania kotła, a karbonizat dopala się na ruszcie schodkowym lub w warstwie fluidalnej, natomiast wytworzony w procesie spalania popiół odprowadza się do zbiornika wypełnionego wodą. Mączkę kostną lub inne przetworzone i rozdrobnione odpady pochodzenia zwierzęcego doprowadza się do palnika wirowego za pomocą strumienia powietrza zewnętrznego zawirowanego w tym samym kierunku jak zawirowana mączka kostna. Przy prowadzeniu procesu odgazoPL 232 445 B1 wania mączkę kostną doprowadza się do spalania strumieniem gazów spalinowych kierowanych z kotła i powstałą mieszankę mączki z gazami spalinowymi wprowadza się ruchem wirowym do przestrzeni komory przedpaleniska wokół płomienia spalanego tłuszczu odpadowego lub innego paliwa ciekłego. Do palnika wirowego spalania mączki kostnej i do palnika spalania tłuszczu zwierzęcego odpadowego doprowadza się powietrze zewnętrzne z wentylatora i/lub powietrze zanieczyszczone z instalacji wewnętrznej. Do spalania doprowadza się tłuszcz odpadowy pochodzenia zwierzęcego podgrzany do temperatury około 100°C i o ciśnieniu od 0,05 do 0,6 MPa. Instalacja charakteryzuje się tym, że zawiera przedpalenisko z cylindryczną komorą spalania o osi pionowej połączone kanałem z komorą spalania kotła, której oś pozioma jest prostopadła lub prawie prostopadła do osi pionowej cylindrycznej komory spalania przedpaleniska. Komora ta jest od dołu zamknięta skrzynią powietrza, a od góry jest zamknięta płytą czołową, w której jest osadzony współosiowo palnik wirowy do spalania mączki kostnej z palnikiem do spalania tłuszczu zwierzęcego. Do lancy palnika jest kierowany do spalania tłuszcz odpadowy o temperaturze około 100°C i cenieniu od 0,05 do 0,6 MPa, poprzez instalację zawierającą zespół regulacji ciśnienia tłuszczu, zespół armatury przypaleniskowej, podzespół parowy zespołu armatury przypaleniskowej oraz podzespół regulacji ciśnienia pary. Skrzynia powietrza zamykająca komorę stożkową przedpaleniska zawiera dno sitowe w którym są osadzone dysze osłonięte od góry z wylotami powietrza skierowanymi na dół pod kątem około trzydzieści stopni. Zamiennie komora stożkowa przedpaleniska jest zamknięta skrzynią powietrza, w której jest umieszczony ruszt schodkowy wykonany z kilku płytek blaszanych o stopniowo malejących średnicach, ustawionych jedna nad drugą za pomocą pierścieni i połączonych trwale z tymi pierścieniami, w których są utworzone szczeliny o zróżnicowanych wielkościach, przez które jest kierowane powietrze do części środkowej rusztu schodkowego. Wewnątrz rusztu jest pionowo zamocowana rura do odprowadzania popiołu ze stożkowatym zakończeniem górnej części, nad którym jest podwieszona osłona stożkowa za pomocą prętów zamocowanych do górnej części skrzyni powietrza.

Znany jest z polskiego opisu patentowego nr 199464 Sposób utylizacji płynnych odpadów, w którym odpady traktuje się przegrzaną parą wodną w warunkach podciśnienia.

Znany jest z polskiego zgłoszenia patentowego P.368330 Sposób termicznej utylizacji odpadów zwierzęcych i organicznych, który obejmuje wstępny proces przygotowania wsadu z różnych odpadów zwierzęcych polegający na tym, że wsad wstępnie przygotowany zawierający poniżej 30% płynnego tłuszczu i wilgoci ulega termicznej destrukcji przy stosowaniu ciśnienia od 3 do 5 bar i temperatur w zakresie 150-250°C.

Inne znane sposoby spopielania przebiegają w ten sposób, że wsad o charakterze organicznym, w szczególności pochodzenia zwierzęcego, podsusza się warstwami w procesie parowania wody, a następnie sucha masa ulega wypaleniu, przy czym czas przebiegu procesu jest wydłużony, gdyż ukryta wewnątrz masy organicznej pewna ilość masy nieorganicznej, w szczególności kości, może nie ulec dokładnemu wypaleniu. Komory spalania znanych urządzeń do spopielania wykonane są często w technologii betonów żarowytrzymałych, przy czym charakteryzują się dużą bezwładnością cieplną wymuszającą zastosowanie palników o dużej mocy. Ponadto tego typu komory muszą mieć objętość znacząco większą od objętości wsadu w celu zapewnienia prawidłowego obiegu gazów w komorze spalania.

Sposób spopielania według wynalazku polega na tym, że po umieszczeniu wsadu w komorze próżniowej retorty uruchamia się palnik w komorze dopalania w celu rozgrzania komory dopalania do temperatury 850-900°C, następnie otwiera się zawory pompy próżniowej, zamyka się zawór przewodu łączącego i uruchamia się pompę próżniową w celu odpompowania atmosfery z komory próżniowej do komory dopalania i uzyskania w komorze próżniowej podciśnienia o wartości do 0,1 milibar, przy czym palnik w komorze dopalania jest włączony w celu dopalania cząstek przedostających się do komory dopalania, zaś wsad poddaje się procesowi odparowania wody w temperaturze do 90°C i podciśnieniu do 0,1 milibar, następnie w momencie uzyskania w komorze próżniowej wymaganego podciśnienia wyłącza się pompę próżniową, zamyka zawory pompy próżniowej, otwiera się zawór przewodu łączącego i zasysa gazy z komory dopalania do komory próżniowej, co powoduje wyrównanie ciśnień w komorze próżniowej i komorze dopalania, następnie uruchamia się palnik w komorze próżniowej w celu dopalenia wysuszonego wsadu w temperaturze do 650°C, przy czym palnik w komorze dopalania jest włączony w celu dopalania cząstek przedostających się do komory dopalania, a ponadto temperatura w komorze próżniowej w momencie osiągania próżni do 0,1 milibar regulowana jest poprzez sterowanie przepływem czynnika grzewczego w wewnętrznej komorze konwekcji,

PL 232 445 B1 zaś w momencie osiągnięcia próżni i po włączeniu palnika temperatura w komorze próżniowej regulowana jest poprzez sterowanie palnikiem.

Urządzenie do spopielania według wynalazku charakteryzuje się tym, że retorta umieszczona jest w komorze dopalania, która posiada wewnętrzną komorę konwekcji oddzieloną ścianką działową, a ponadto wnętrze retorty stanowi komora próżniowa, która połączona jest poprzez przewód zasysania, posiadający zawór, z pompą próżniową, przy czym pompa próżniowa połączona jest poprzez przewód wydechu, posiadający zawór, z komorą dopalania, zaś pomiędzy przewodem zasysania a przewodem wydechu znajduje się przewód łączący, posiadający zawór, a poza tym komorze dopalania znajduje się palnik i w komorze próżniowej znajduje się palnik, a ponadto w komorze dopalania znajdują się kierownice, zapewniające równomierny obieg czynnika grzewczego.

Przedmiot wynalazku w przykładzie wykonania został uwidoczniony na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia przekrój boczny urządzenia, a fig. 2 przekrój A-A z fig. 1.

Urządzenie posiada retortę 1, umieszczoną w komorze dopalacza 3, przy czym w komorze dopalacza 3 znajduje się ścianka działowa 4 oddzielająca wewnętrzną komorę konwekcji 5, zaś zewnętrzną powierzchnię retorty 1 i komory dopalacza 3 pokrywa warstwa izolacyjna 2. W przestrzeni komory dopalacza 3, w tym także w komorze konwekcji 5, znajdują się kierownice 15, zapewniające równomierny obieg czynnika grzewczego. W komorze dopalacza 3 umieszczony jest palnik 7. Wnętrze retorty 1 stanowi komora próżniowa 6, zaś w ścianie retorty 1, na wysokości komory próżniowej 6, umieszczony jest palnik 8. Pompa próżniowa 9 połączona jest z retortą 1 poprzez przewód zasysania 10, posiadający zawór 12, a także pompa próżniowa 9 połączona jest poprzez przewód wydechu 11, posiadający zawór 14, z komorą dopalacza 3, zaś pomiędzy przewodem zasysania 10 a przewodem wydechu 11 znajduje się przewód łączący 17, posiadający zawór 13. Do komory dopalacza 3 podłączony jest także komin 16.

Zastosowanie urządzenia jest następujące. Po załadowaniu wsadu 18 do komory próżniowej 6 retorty 1 następuje uruchomienie palnika 7 w komorze dopalania 3 i rozgrzanie komory dopalania 3 do temperatury 850-9OO°C. Temperatura ta jest stała i utrzymywana przez cały czas pracy urządzenia. Po nagrzaniu komory dopalania 3 otwiera się zawory 12 i 14 pompy próżniowej 9, zamyka się zawór 13 przewodu łączącego 17 i uruchamia się pompę próżniową 9. Następuje proces odpompowania atmosfery z komory próżniowej 6 do komory dopalania 3, dzięki czemu uzyskuje się w komorze próżniowej 6 podciśnienie o wartości do 0,1 milibar. W tych warunkach wsad 18 poddawany jest procesowi odparowania wody w temperaturze do 90°C, którą uzyskuje się dzięki energii cieplnej dostarczanej poprzez ścianki retorty 1 z wewnętrznej komory konwekcji 5, stanowiącej część komory dopalania 3. Palnik 7 w komorze dopalania 3 jest w trakcie procesu odparowywania włączony w celu dopalania cząstek przedostających się do komory dopalania 3. W momencie uzyskania w komorze próżniowej 6 wymaganego podciśnienia wyłącza się pompę próżniową 9, zamyka zawory 12 i 14 pompy próżniowej 9 i otwiera się zawór 13 przewodu łączącego 17, co powoduje zassanie gazów z komory dopalania 3 do komory próżniowej 6 i wyrównanie ciśnień w komorze próżniowej 6 i komorze dopalania 3. Podwyższenie ciśnienia w komorze próżniowej 6 umożliwia uruchomienie palnika 8 znajdującego się w komorze próżniowej 6. Następuje teraz proces dopalenia wysuszonego wsadu 18 w temperaturze do 650°C, przy czym palnik 7 w komorze dopalania 3 jest włączony w celu dopalania cząstek przedostających się do komory dopalania 3. Temperatura w komorze próżniowej 6, wynosząca do 90°C, podczas osiągania próżni do wartości 0,1 milibar regulowana jest poprzez sterowanie przepływem czynnika grzewczego w wewnętrznej komorze konwekcji 5, natomiast w momencie osiągnięcia próżni i po włączeniu palnika 8 temperatura w komorze próżniowej 6 regulowana jest poprzez sterowanie palnikiem 8. Gazy powstałe w procesie dopalania wydostają się na zewnątrz przez komin 16.

Korzystnym efektem zastosowania wynalazku jest wysoka sprawność i wydajność procesu spopielania poprzez zmniejszenie bezwładności cieplnej urządzenia wskutek zminimalizowania wymiarów komory przeznaczonej do spopielania wsadu i możliwości zastosowania lekkich materiałów izolacyjnych.

Claims (3)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób spopielania, w którym wsad w postaci odpadów organicznych poddaje się wstępnie procesowi suszenia, a następnie poddaje się procesowi spalania w komorze spalania pieca, znamienny tym, że po umieszczeniu wsadu (18) w komorze próżniowej (6) retorty (1) uruchamia się palnik (7) w komorze dopalania (3) w celu rozgrzania komory dopalania (3)

   PL 232 445 B1 do temperatury 850-900°C, następnie otwiera się zawory (12) i (14) pompy próżniowej (9), zamyka się zawór (13) przewodu łączącego (17) i uruchamia się pompę próżniową (9) w celu odpompowania atmosfery z komory próżniowej (6) do komory dopalania (3) i uzyskania w komorze próżniowej (6) podciśnienia o wartości do 0,1 milibar, przy czym palnik (7) w komorze dopalania (3) jest włączony w celu dopalania cząstek przedostających się do komory dopalania (3), zaś wsad (18) poddaje się procesowi odparowania wody w temperaturze do 90°C i podciśnieniu o wartości do 0,1 milibar, następnie w momencie uzyskania w komorze próżniowej (6) wymaganego podciśnienia wyłącza się pompę próżniową (9), zamyka zawory (12) i (14) pompy próżniowej (9), otwiera się zawór (13) przewodu łączącego (17) i zasysa gazy z komory dopalania (3) do komory próżniowej (6), co powoduje wyrównanie ciśnień w komorze próżniowej (6) i komorze dopalania (3), następnie uruchamia się palnik (8) w komorze próżniowej (6) w celu dopalenia wysuszonego wsadu (18) w temperaturze do 650°C, przy czym palnik (7) w komorze dopalania (3) jest włączony w celu dopalania cząstek przedostających się do komory dopalania (3), a ponadto temperatura w komorze próżniowej (6) w momencie osiągania próżni do 0,1 milibar regulowana jest poprzez sterowanie przepływem czynnika grzewczego w wewnętrznej komorze konwekcji (5), zaś w momencie osiągnięcia próżni i po włączeniu palnika (8) temperatura w komorze próżniowej (6) regulowana jest poprzez sterowanie palnikiem (8).
2. 2. Urządzenie do spopielania, posiadające izolowaną komorę spalania i palniki, znamienne tym, że retorta (1) umieszczona jest w komorze dopalania (3), która posiada wewnętrzną komorę konwekcji (5) oddzieloną ścianką działową (4), a ponadto wnętrze retorty (1 stanowi komora próżniowa (6), która połączona jest poprzez przewód zasysania (10), posiadający zawór (12), z pompą próżniową (9), przy czym pompa próżniowa (9) połączona jest poprzez przewód wydechu (11), posiadający zawór (14), z komorą dopalania (3), zaś pomiędzy przewodem zasysania (10) a przewodem wydechu (11) znajduje się przewód łączący (17), posiadający zawór (13).
3. 3. Urządzenie do spopielania według zastrz. 2, znamienne tym, że w komorze dopalania (3) znajduje się palnik (7) i w komorze próżniowej (6) znajduje się palnik (8), a ponadto w komorze dopalania (3) znajdują się kierownice (15), zapewniające równomierny obieg czynnika grzewczego.