Spracovanie výstupného plynu zo spracovávania odpadov

SPRACOVANIE VÝSTUPNÉHO PLYNU zo SPRACOVÁVANIA ODPADOV0001 Tento vynález sa vzťahuje na metódu a prístroj na spracovávanie výstupného plynu zo spracovávania odpadov.0002 Mnohé prístupy sú známe deštrukčným spracovávaním odpadu, vrátane spaľovania,pyrolýzy, splyňovania a kombinácií týchto metód.0003 Problémom pri spracovávaní odpadu, najmä odpadu z domácnosti, je to, že žiadny odpad nie je rovnaký v dôsledku množstva premenných, ktoré sa nachádzajú v jeho zložení,vrátane hmotnosti, objemu a obsahu vody. Toto vo všeobecnosti platí aj pri jednoduchých tokov odpadov, ako je nevhodný odpad.0004 Nariadenia platné v oblasti spracovávania odpadu stanovujú maximálne úrovne pre niektoré komponenty výstupu zo spracovávania. Realita je teda taká, že každý systém likvidácie odpadu musí riešiť nekontrolovane vstupy, ale následne vytvárať kontrolované výstupy s bezpečnými emisiami.0005 Typický odpad spracovávaný kombináciou pyrolýzy a spaľovania v súlade s procesmi popísanými vo W 02007/ 104954, I už zmiešaný alebo jednotný, bude produkovať oxid uhoľnatý (CO), vodík (H 2), rôzne uhľovodíky (vrátane prchavých organických zlúčenín,ktoré sa nazývajú aj VOC alebo CXHyOZ a decht, ktorý je zmesou organických zlúčenín vytváraných pyrolýzou organických látok v odpade), vodu (HgO), oxidy síry (80 x), oxidy dusíka (nazývané aj dusíkové oxidy, NOx), hydrogén chlorid (HCl), hydrogén fluorid (HF) a rôzne prchavé kovy. US 5826520 popisuje aj prístroj a proces na následnú pyrolýzu a spaľovanie odpadu v jednej nádobe.0006 Takéto procesy by sa mali vykonávať čo najbližšie k miestu odpadu, pričom by sa malo zabrániť preprave odpadu na dlhé vzdialenosti, to by sa však malo dosiahnuť pri zachovaní nariadení platných pre výstupné plyny, ktoré musia dodržiavať maximálne hladiny istých komponentov výstupných plynov. Takisto je potrebné poskytnúť metódy a prístroj vhodné na využívanie odpadu z domácností.0007 Známe metódy pyrolýzy a spaľovania môžu produkovať vysoké hladiny oxidu uhoľnatćho a aj uhľovodíkov ako sú VOC a /alebo decht. Takéto emisie vo veľkých zariadeniach, v ktorých prebieha pyrolýzy, sa dajú znížiť zavedením druhého kroku v procese spaľovania. Tým však vznikajú teploty, ktoré by boli v domácnosti príliš vysoké a zároveň sa generujú iné nechcené komponenty výstupného plynu.0008 Predmetom toho vynálezu je vylepšiť vyššie uvedené problémy. Cieľom konkrétneho znázornenia tohto vynálezu je poskytnúť proces a prístroj na spracovávanie odpadu priamo na mieste domácom prostredí a v širšom domácom prostredí pri znížení obsahu oxidu uhoľnatého a hladín uhľovodíkov vo výstupnom plyne. Cieľom špecifických znázornení z tohto vynálezu je vytvoriť takýto prístroj pre domy obývané viacerými rodinami aj individuálne domácnosti a komerčné priestory, ako sú supermarkety, reštaurácie, sociálne domovy a nemocnice. Ďalším predmetom je zníženie a/alebo odstránenie potreby prepravy odpadu a zabránenie tomu, aby odpad skončil niekde v zásype, čo umožní miestnym úradom splniť požiadavky smerníc o recyklácii.0009 Na základe toho tento vynález poskytuje metódu na spracovávanie odpadu podľa nároku l.0010 V tomto vynáleze spaľovanie zahŕňa každú oxidačnú reakciu materiálov na báze uhlíka, kde je oxidantom kyslík a kde je reakcia energeticky neutrálna alebo aspoň mieme exotermická. To zahŕňa splyňovanie, čo je presným výrazom pre oxidačnú reakciu prebiehajúcu v komore v tomto vynáleze, keďže táto oxidácia má tendenciu byť mierne exotermická a hlavným produktomje oxid uhoľnatý namiesto oxidu uhličitého.0011 V typických znázomeniach z tohto vynálezu sa však odpad ohrieva na vykonanie pyrolýzy odpadu v komore. V následnom kroku, ku ktorému vo všeobecnosti dochádza priamo potom, ale ktorý môže byť časovo oddelený od pyrolýzy, sa privádza dostatok kyslíka do rovnakej komory na realizáciu splynenia v tejto komore pyrolyzovaného odpadu. Pyrolýza a splyňovanie sa teda vykonávajú po sebe V tej istej komore. Prívod kyslíka je prednostne pre splyňovanie dostatočný, ale nie je dostatočný na zapálenie odpadu. V dôsledku toho splyňovanie pokračuje bez zapálenia a bez plameňa v komore.0012 Metódy a prístroje z tohto vynálezu sú obzvlášť vhodné na spracovávanie odpadu zvoleného z domáceho odpadu, odpadu obsahujúceho potraviny, odpadu obsahujúceho uhlík,odpadu z bytov, domov a obytných budov s jednou alebo viacerými rodinami, odpadu z reštaurácií, odpadu zo supermarketov, odpadu z nemocníc, odpadu zo zdravotníckych služieb,vrátane ošetrovní, spracovávania kanalizačného odpadu a sanitárneho odpadu, najmä odpadu z domácnosti, odpadu obsahujúceho potraviny, odpadu z obytných budov obývaných viacerými rodinami.0013 Tento vynález uvádza aj prístroj podľa nároku 13.0014 Oxidačný katalyzátor sa vhodne používa pri teplote od 200 °C do 900 °C, najmä pri teplote od 300 °C do 800 °C. Oxidačný katalyzátor na použitie v tomto vynáleze môže obsahovať platinu alebo paládium a príležitostne aj ródium. V konkrétnych znázomeniach je oxidačným katalyzátorom naftový časticový filter alebo 2-cestný katalyzátor alebo obsahuje paládium a oxid hlinitý. Špecifické znázornenia používajú jeden alebo viac katalyzátorov typu používaného v automobilovom priemysle, u ktorého sa zistilo, že je efektívny navýrazne znižovanie obsahu uhľovodíkov a CO vo výstupnom plyne. V tomto vynáleze sa dajú použiť oxidačné katalyzátory obsahujúce paládium a oxid hlinitý alebo obsahujúce platinu a irídium.0015 Metódy z tohto vynálezu môžu obsahovať kontakt výstupného plynu s prvým oxidačným katalyzátorom, ktorý predstavuje naftový časticový filter a druhým katalyzátorom ktorým je 2-cestný katalyzátor alebo môže obsahovat kontakt výstupného plynu s prvým oxidačným katalyzátorom, ktorým je naftový časticový filter a druhým katalyzátorom, ktorý obsahuje paládium a oxid hlinitý.0016 Metódy z tohto vynálezu môžu zahŕňať aj Filtrovanie výstupného plynu pre odstránenie popola pred kontaktom výstupného plynu s oxidačnými a redukčnými katalyzátormi, prednostné pred filtrovaním výstupného plynu tak, aby popol zostal v komore. Medzi obzvlášť preferované znázomenia patrí ñltrovanie výstupného plynu pre odstránenie popola a používanie oxidačného katalyzátora obsahujúceho paládium alebo oxid hlinitý. V altematívnych znázorneniach z tohto vynálezu sa môže na zbieranie popola použiť cyklón pred kontaktom výstupného plynu s oxidačnými aredukčnými katalyzátormi, aby sa dal popol neskôr samostatne odstrániť alebo vložiť do existujúceho odvádzacieho potrubia komory.0017 V ďalších znázorneniach z tohto vynálezu táto metóda ďalej obsahuje kontakt výstupných plynov s redukčným katalyzátorom pre odstránenie oxidov dusíka, typicky konverziou na dusik a kyslík. Oxidy dusíka, ktoré sa tu používajú, sa vzťahujú na každý oxid dusíka a obsahujú zlúčeniny bežne známe ako NOX. Poradie katalytických povrchov môže byť také, že Výstupný plyn prechádza najskôr cez oxidačný katalyzátor, a potom cez redukčný katalyzátor alebo také, že Výstupný plyn prechádza cez redukčný katalyzátor, a potom cez oxidačný katalyzátor. Redukčné katalyzátory na použitie v tomto vynáleze môžu obsahovat ródium a aj menej často paládium a/alebo platinu. Redukčné katalyzátory môžu obsahovať ródium a platinu, ródium a paládium alebo všetky tri prvky ródium, paládium aj platinu.0018 Redukčný katalyzátor sa vhodne používa pri teplote 300 °C - 700 °C, najmä pri teplote od 400 °C - 600 °C. Redukčný katalyzátor môže byť 3-cestný katalyzátor, napr, z automobilového priemyslu.0019 Redukčný katalyzátor sa môže použiť vtedy, ked obsah oxidu dusíka vo výstupnom plyne bude alebo by mal byť nad istou hladinou, napr. hladinou, pri ktorej by sa porušili nariadenia o emisiách. Redukčný katalyzátor sa môže použiť aj vtedy, ak pri inom spracovávaní výstupného plynu, pri odstránení jedného neželateľného komponentu, vzniknú ako vedľajší produkt oxidy dusíka.0020 Môže sa použiť katalyzátor, ktorý kombinuje v jednej jednotke povrchy redukčného katalyzátora aj povrchy oxidačného katalyzátora alebo povrch, ktorý môže zabezpečovať oxidácíu aj redukciu v závislosti od podstaty plynu.0021 Tento vynález teda poskytuje prístroj obsahujúci jeden alebo viac katalyzátorom na zníženie obsahu CO vo výstupnom plyne a uhľovodíkov ako sú VOC a decht a aj obsah oxidov dusíka.0022 V obzvlášť preferovaných znázomeniach táto metóda obsahuje kontakt výstupného plynu s oxidačným katalyzátorom a následný kontakt výstupného plynu s redukčným katalyzátorom. V špecifickom znázornení popísanom v príkladoch táto metóda obsahuje kontakt výstupného plynu s oxidačným katalyzátorom, redukčným katalyzátorom a druhým oxidačným katalyzátorom. Dodatočné preferované znázomenie tohto vynálezu obsahuje kontakt výstupného plynu s jedným oxidačným katalyzátorom. Ostatné jednotky na spracovávanie výstupného plynu popísané v tomto dokumente sa môžu nachádzať medzi katalyzátormi a vyššie uvedené ustanovenia sa vzťahujú na príslušné polohy katalyzátora v prietoku výstupného plynu.0023 Ako voliteľný krok môže táto metóda obsahovať kontakt výstupného plynu s jedným alebo viacerými alebo všetkými (i) mokrými kartáčmi pre odstránenie anorganických kyselín a prchavých kovov, (ii) takzvanými jednotkami VTT, čo sú tepelné spracovávacie jednotky VOC, ktoré ničia prchavé organické zlúčeniny a ťažké dechty, ale dokážu vytvoriť tepelný NOX, (iii) suché filtračné jednotky, odstraňovač hmly, ktoré bránia prenosu vodnej pary do nasledujúcich skupenstiev spracovávania a (iv) filtre, ktoré odstraňujú častice. Tento filter sa dá vynechať, ak Výstupný plyn prechádza napokon do vodného toku, ako je kanalizácia,keďže častice sa odstránia aj vode. Mokrý kartáč môže zabezpečiť tak dostatočnú filtráciu častíc, že už nebude potrebný žiadny ďalší taký filter.0024 Tento vynález dodatočne uvádza prístroj na spracovávanie odpadu podľa nároku 13,na vykonávanie metód z tohto vynálezu.0025 Táto komora je upravená na utesnenie tak, aby sa dal odpad ohrievať za neprítomnosti kyslíka pre vykonanie pyrolýzy odpadu, vo všeobecnosti v prvom skupenstve spracovávania odpadu. Táto komora obsahuje aj prívod pre vzduch, ktorý vpustí kyslík ako komponent vzduchu do komory, čím sa spustí spaľovanie odpadu. Ak chcete vykonať pyrolýzu a nie je prítomný kyslík, mali by ste si overiť množstvo kyslíka, ktoré je nedostatočné na spaľovanie alebo oxidáciu, pričom väčšina reakcií, ktoré tak budú v komore prebiehať, predstavuje pyrolýzu. Počas fázy pyrolýzy teda môže dôjsť k istému prieniku vzduchu, napríklad na pomoc pri vytlačení výstupného plynu do výfuku. Vzduch sa môže dostat do komory s pomocou vzduchového kompresora voliteľné pripojeného k vzduchovej nádrži. To dodatočne umožňuje vstrekovanie vzduchu pod tlakom do komory pre miešanie odpadu, čím sa zabezpečí rovnomerné vyhrievanie odpadu v komore.