Splynovač uhľovodíkových materiálov

(22) Dátum podania prihlášky 26. 6. 2006 (13) Druh dokumentu B 6(24) Dátum nadobudnutia účinkov patentu 7. l. 2010 (51) Int. Cl. (2010) Vestník UPV SR č. 1/2010(31) Číslo priorimej prihlášky F 23 G 5/027(32) Dátum podania prioritnej prihlášky F 23 G 5/00(33) Krajina alebo regionálna C 10 B 53/07 organizácia priority ÚRAD V (40) Dátum zverejnenia prihlášky 7. 1. 2008 PRIEMYSELNEHO Vestník UPV SR č. 1/2008 VLASTNICTVA (47) Dátum spristupnenia SLOVENSKEJ REPUBLIKY patentu verejnosti 28. 12. 2009(62) Číslo pôvodnej prihlášky v prípade vylúčenej prihlášky(67) Číslo pôvodnej prihlášky úžitkového vzoru v prípade odbočenia(86) Číslo podania medzinárodnej prihlášky podľa PCT(87) Číslo zverejnenia medzinárodnej prihlášky podľa PCT(96) Číslo podania európskej patentovej prihlášky(54) Názov Splynovač uhľovodíkových materiálovZariadenie pozostáva z reaktora (l), tvoreného kužeľovým plášťom (l l), snímačom (12) hladiny plnenia materiálu, sušiacim priestorom (13), pyrolýznym priestorom (14), spaľovacím priestorom (15), ďalej z dávkovača (16) materiálu,odvodom (17) plynov, prívodom (18) dechtov a pár, z nosnej časti (2) reaktora (l), tvorenej valcovitým plášťom (21),z vrchnej kruhovej dosky (22), spodnej kruhovej dosky(23), sklzu (24) popola, otočného kužeľového roštu (3) s vyprázdňovacími lopatkami (31), výmenníka tepla (4), tvoreného obvodovým kužeľovým plášťom (1 l), valcovitým plášťom (21) a plášťom vrchnej kruhovej dosky (22), z vrchného snímača (5) teploty, stredného (6) snímača teploty, spodnćho snímača (7) teploty a dávkovača (8) vzduchu.Vynález sa týka strojov, zariadení a aparátov pre chemický a energetický priemysel ako aj spracovania tuhých odpadov a splynovania uhľovodíkových látok kontinuálnym spôsobom.Doteraj ší stav technikyZnáme sú splynovače tuhých látok, pracujúce jednostupňovo alebo dvojstupňovo, pozostávajúce z valcovitej aktívnej časti reaktora, v ktorej sa obyčajne nachádza rošt a miešadlo alebo iné zložité zariadenie na zabránenie klenbenia a lepenia materiálu, prípadne na rozbíj anie zlepencov.Splynovač uhľovodíkových materiálov, definovaný v patentových nárokoch podľa vynálezu, spočíva v tom, že sa realizuje spaľovanie a zároveň splynovaníe uhľovodíkových materiálov, pričom tvorba plynu sa deje pri obmedzenom pristupe vzduchu, pri danej teplote a tlaku. Požadovaný tlak a množstvo vzduchu je zabezpečované dávkovačom vzduchu, privádzajúci vzduch v homej časti splynovača. Požadovanú teplotu vzduchu vstupujúceho do reaktora zabezpečuje tepelný výmennik, nachádzajúci sa ako duplíkátor medzi reakčnou kužeľovou časťou a obvodovou valcovitou časťou nosnej časti reaktora. Vertikálne uloženie reaktora vo valcovitom plášti nosnej časti je pevne spojené vo vrchnej časti pomocou vrchnej kruhovej dosky. Vzájonmé prepojenie jednotlivých častí umožňuje pljmotesne dávkovanie uhľovodíkových materiálov v hornej časti do reaktora, plynotesný odvod plynov z reaktora, plynotesný prívod dechtov a pár a plynotesný prívod vzduchu do spaľovacieho priestoru reaktora. Otočný kužeľový rošt umiestnený v spodnej časti splynovača uhľovodíkových materiálov pod reaktorom zabraňuje svojvoľnćmu prepadu materiálu nachádzajúceho sa v reaktore a zároveň pri otáčani umožňuje vyprázdňovanie reaktora a pomocou lopatiek a sklzu, odsun popola,škvary a nespáleného materiálu mimo splynovač. Ohriaty vzduch vstupuje štrbinou medzi spodnou hranou kužeľového plàšťa reaktora a otočným roštom do ohniská reaktora, kde zreaguje kyslík nachádzajúci sa vo vzduchu, čím sa zvýši teplota okolia a plyny nachádzajúce sa vo vzduchu ako napr. dusík sa ohrejú a pod vplyvom tohto tepla a ohriatych plynov dochádza nad ohniskom v pyrolýznom priestore k tvorbe ďalších plynov ako CO, CH 4, H 2 a pod., ktoré pri prúdení cez vrchné vrstvy uhľovodíkových materiálov v sušiacom priestore sa ochladzujú a zároveň sušia uhľovodíkový materiál a spolu s vodnou parou a N 2 sa z reaktora odvádzajú otvorom na odvod plynov a potrubím nachádzajúcim sa v hornej časti splynovača mimo splynovač. Pohyb uhľovodíkových materiálov v reaktore je zabezpečený gravitáciou materiálu a odoberanim spáleného materiálu v spodnej časti otočným kužeľovým roštom.Prehľad obrázkov na výkresochSpôsob uloženia a vzájomného prepojenia jednotlivých časti splynovača, vrátane otočného kužeľového roštu a ďalších funkčných častí, je schematicky znázornený na obr. č. l.Splynovač uhľovodíkových materiálov podľa obrázka č. l pozostáva z reaktora 1 s kužeľovým plášťom 11 a jeho spodnou hranou 111, spaľovacím priestorom 15, pyrolýznym priestorom 14, sušiacim priestorom 13, dávkovačom 16 s plníacim otvorom 161 na dávkovanie materiálu, odvodom 17 s otvorom 171 na odvod plynov, prívodom 18 s otvorom 181 na prívod dechtov a pár, z nosnej časti 2 pozostávajúcej z valcovítého plášťa 21 s otvorom 211 na sklz popola a otvorom 212 na prívod vzduchu, vrchnej klubovej dosky 22, spodnej kruhovej dosky 23 s otvorom 231 na umiestnenie sklzu 24 popola a s otvorom 232 na umiestnenie otočného kužeľového roštu 3 s lopatkami 31, tepelným výmennikom 4, vrchným snímačom 5 teploty, stredným snímačom 6 teploty, spodným snímačom 7 teploty, dávkovačom 8 vzduchu.Vrchná hladina uhľovodíkových materiálov v reaktore 1 sa udržiava v takej výške, aby priestor 13 nebol nikdy preplnený ani prázdny, na kontrolu plnenia slúži snímač 1 2 hladiny plnenia materiálu. Plnenie odpadu cez otvor 161 pomocou dávkovača 16 sa deje dovtedy, kým snímač 1 2 hladiny plnenia materiálu nedá impulz k vypnutiu dávkovača 16. Po naplnení reaktora 1 dôjde k zapáleniu materiálu nachádzajúceho sa v reaktore 1 cez sklz 24 a otvor 211 a 231, ktoré slúžia aj na odsun popola z reaktora 1. Po dosiahnutí požadovanej spaľovacej teploty registrovanej spodným snímačom 7 teploty dôjde k zapnutiu dávkovača 8 vzduchu avzduch otvorom 212 začne prúdit do tepelného výmenníka 4 ohraničeného kužeľovým plášťom 11, valcovitým plášťom 21 a vrchnou kruhovou doskou 22, odkiaľ cez spodnú hranu 111 kužeľového plášťa 11 sa dostane do spaľovacieho priestoru 15 reaktora 1. Materiál pod vplyvom gravitačných síl sa snaží dostať na rošt 3, ale pokiaľ nad roštom nevyhorí už nachádzajúci sa materiál, prípadne ak sa nevysunie vyprázdňovacími lopatkami 31 otočného kužeľového roštu 3 mimo priestor reaktora 1, ďalší materiál sa tam nedostane. Kontrola a riadenie vyprázdňovania popola pomocou otočného kužeľového roštu 3 je zabezpečené tromi snímačmi 5, 6 a 7 teplôt, ktoré sú umiestnené v tepelnom výmenníku 4 na stene kužeľovćho plášťa 11. Pokiaľ spodný snímač 7 a stredný snímač 6 majú vyššiu hodnotu teploty ako vrchný snímač 5, vyprázdňovanie z reaktora 1 pomocou lopatiek 31 otočnćho kužeľovćho roštu 3 sa nedeje, ak vrchný snímač 5 má vyššiu hodnotu teploty ako spodný snímač 7 alebo stredný snímač 6, dôjde k vyprázdňovaniu z reaktora 1 pomocou vyprázdňovacích lopatiek 31 otočného kužeľového roštu 3, optimálny režim splynovania je vtedy, keď stredný snímač 6 má vyššiu hodnotu teploty ako spodný snímač 7 a vrchný snímač 5. Pri optimálnom režime splynovania dochádza k doprave dechtov a vodnej pary cez otvor 181 prívodu 18 dechtov a pár do spaľovacieho priestoru 15 reaktora 1. K splynovaniu materiálu dochádza v celom objeme reaktora 1, charakteristické pre jednotlivé zóny vzhľadom na prevládajúci efekt je, že v spaľovacom priestore 15 prichádza predovšetkým k spaľovaniu materiálu, v pyrolýznom priestore 1 4 dochádza predovšetkým k pyrolýze materiálu a v sušiacom priestore 13 dochádza predovšetkým k sušeníu materiálu a ochladzovaniu prúdiaceho plynu. Spodná kruhová doska 23 zabraňuje padaniu popola do priestoru strojovne pohonu otočného kužeľového roštu 3 a vrchná kruhová doska 22 zabraňuje úniku plynu a pár do okolitého ovzdušia.Pri splynovaní uhľovodíkových materiálov, napríklad tuhého komunálneho odpadu, by tento odpad mal byt rozdrvený na požadovaný rozmer, aby mal po celom priereze reaktora 1, tak vertikálne, ako aj horizontálne približne rovnakú štruktúm veľkosti jednotlivých častí odpadu.Vyžaduje sa dodržanie konštrukčných a technologických podmienok pre konkrétny uhľovodíkový materiál a jeho charakteristické geometrické rozmery. Hlavnou výhodou riešenia podľa vynálezu je, že splynovanie uhľovodíkových materiálov prebieha v uzatvorenom priestore bez nárokov na dodávku energie potrebnej na miešanie a splynovanie materiálu, pričom je zabezpečená vysoká hygiena a kvalita splynovanía. Splynovač uhľovodíkových materiálov môžeme úspešne použiť napríklad v odpadovom hospodárstve na splynovanie tuhých komunálnych odpadov, ale i v plynárenskom a energetickom priemysle ako náhradné riešenie pri výrobe energetického plynu z rôznych uhľovodíkových materiálov.l. Splynovač uhľovodíkových materiálov pozostávajúci z reaktora (l), nosnej časti reaktora (2), otočného kužeľového roštu (3), tepelného výmenníka (4), vrchného snímača (5) teploty, stredného snímača (6) teploty a spodného snímača (7) teploty, v y z n a č u j ú c i s a t ý m , že reaktor (l) je pevne spojený s nosnou časťou reaktora (2) prostredníctvom vrchnej kruhovej dosky (22).2. Zariadenie podľa nároku l, v y z n a č u j ú c e s a t ý m , že reaktor (l) tvorí kužeľový plášť(11) ohraničený vo vrchnej zúženej časti vrchnou kruhovou doskou (22) a v dolnej najširšej časti spodnou hranou (l 1 l) kužeľového plášťa (l l).3. Zariadenie podľa nároku 1, v y z n a č u j ú c e s a t ý m , že reaktor (l) pozostáva zo sušiaceho priestoru (13), pyrolýzneho priestoru (14) a spaľovacieho priestoru (15).4. Zariadenie podľa nároku l, v y z n a č u j ú c e s a t ý m , že v nosnej časti reaktora (2) sa nachádza sklz (24) popola, ktorý je pevne spojený s valcovitým plášťom (21) v mieste otvoru (211) a so spodnou kruhovou doskou (23) v mieste otvoru (3 l).5. Zariadenie podľa nároku 1, v y z n a č u j ú c e s a t ý m , že otočný kužeľový rošt (3) je pevne spojený s vyprázdňovacírni lopatkarni (3 l).6. Zariadenie podľa nároku 1, v y z n a č u j ú c e s a t ý m , že tepelný výmenník (4) ohraničujú plochy nachádzajúce sa pod vrchnou kruhovou doskou (22), medzi kužeľovým plášťom (l 1) a valcovitým plášťom (2 l), pričom najnižšia časť výmenníka je určená spodnou hranou (1 l l) kužeľového plášťa (l l).