Sposób wytwarzania kruszyw lekkich oraz paliw popirolitycznych, energii cieplnej, elektrycznej, na bazie odpadów energetycznych i kopalin

Transkrypt

1 RZECZPOSPOLITA POLSKA (12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) (13) B1 (21) Numer zgłoszenia: (51) Int.Cl. C10L 5/48 ( ) Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (22) Data zgłoszenia: (54) Sposób wytwarzania kruszyw lekkich oraz paliw popirolitycznych, energii cieplnej, elektrycznej, na bazie odpadów energetycznych i kopalin (43) Zgłoszenie ogłoszono: BUP 16/08 (45) O udzieleniu patentu ogłoszono: WUP 04/11 (73) Uprawniony z patentu: SUKIENNIK JACEK, Łódź, PL (72) Twórca(y) wynalazku: JACEK SUKIENNIK, Łódź, PL (74) Pełnomocnik: rzecz. pat. Jolanta Dziubińska PL B1

2 2 PL B1 Opis wynalazku Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania kruszyw lekkich oraz paliw popirolitycznych, energii cieplnej, elektrycznej, na bazie odpadów energetycznych i kopalin. Znane są sposoby wykorzystywania odpadów energetycznych w różnych technologiach przetwarzania odpadów z zastosowaniem procesu pirolizy. Znane są także sposoby wytwarzania lekkiego kruszywa budowlanego z odpadów węglowych powstających w kopalniach. Produkcja kruszyw lekkich jest procesem energochłonnym, zużywającym duże ilości energii. Znany jest ze zgłoszenia patentowego nr sposób i instalacja termiczna utylizacji osadów ściekowych, odwodnionych, stosowanych w niewielkiej ilości do, których dodaje się węgla brunatnego lub kamiennego a następnie poddawanych mieleniu i spalaniu w kotle pyłowym. Znany jest ze zgłoszenia patentowego nr sposób termicznej utylizacji komunalnych osadów ściekowych w technologii produkcji ceramiki budowlanej - kruszywa lekkiego typu keramzyt. W technologii tej do ustabilizowanych osadów ściekowych dodaje się naturalnego surowca - gliny plastycznej, urabia do uzyskania jednorodnej masy formuje wyrób i po wysuszeniu wypala w wysokiej temperaturze. Z jednorodnej masy formuje się granulat i po wysuszeniu wypala uzyskując kruszywo lekkie. Znany jest z opisu patentu niemieckiego nr DE sposób spalania odpadów, w którym odpady kieruje się częściowo do reaktora pirolitycznego i częściowo bezpośrednio do urządzenia spalającego odpady. W reaktorze pirolitycznym obrabia się określone rodzaje odpadów np. glebę nasiąkniętą olejem. Powstałe w procesie spalania gazy w reaktorze pirolitycznym kierowane są do paleniska urządzenia spalającego odpady albo wcześniej spala się je wstępnie i wprowadza do wylotu spalin paleniska. Znany jest z opisu zgłoszenia patentowego nr sposób wytwarzania lekkiego kruszywa budowlanego z odpadów węglowych zmieszanych z osadami poflotacyjnymi lub osadami z oczyszczalni ścieków, granulowanych i podsuszanych a następnie poddawanych wypalaniu w piecu fluidalnym i dopalaniu w piecu szybowym. Celem wynalazku jest wytwarzanie kruszyw lekkich i produkcja paliw popirolitycznych w jednym ciągu technologicznym z wykorzystaniem odpadów tworzyw sztucznych, odpadów ścieków i odpadów kopalin z wykorzystaniem ciepła i energii wytworzonej w procesach pośrednich. Celem wynalazku jest także eliminacja odpadów szkodliwych dla środowiska. W sposobie wytwarzania kruszyw lekkich oraz paliw popirolitycznych, energii cieplnej, elektrycznej, na bazie odpadów energetycznych i kopalin zmieszanych, granulowanych, podsuszanych i poddawanych pirolizie, odpady energetyczne rozdrobnione, korzystnie sproszkowane, zmieszane z kopalinami korzystnie z iłami, albo glinkami albo glinkami pęczniejącymi, albo osadami ścieków granuluje się i podsusza gazami powstałymi w procesie spiekania po przejściu przez wymiennik ciepła i odpylacz, a następnie ogrzany i osuszony granulat wprowadza się do pirolizatora poddając procesowi pirolizy, otrzymując lekki granulat popirolityczny, który poddawany jest spiekaniu do kruszywa lekkiego, natomiast gazy powstałe w procesie pirolizy po częściowym skondensowaniu i oddzieleniu od wody są częściowo magazynowane jako paliwo płynne i/lub częściowo w postaci gazu wykorzystywane w procesie spiekania i/lub wykorzystywane do wytwarzania energii cieplnej bądź elektrycznej. W sposobie według wynalazku gazy ze spiekania lekkiego kruszywa ceramicznego kierowane są do pirolizatora ogrzewając go, a następnie po odpyleniu stosowane do bezpośredniego suszenia granulatu. W rozwiązaniu według wynalazku przetworzeniu poddaje się różnego rodzaju tworzywa sztuczne występujące w różnej postaci, rozdrobnione, zmielone i zmieszane z różnego rodzaju dodatkami mineralnymi w postaci iłów, glinek, piasku, pyłów, osadów ściekowych lub kopalnianych odpadów górniczych i ciepłowniczych. W rozwiązaniu według wynalazku połączono proces pirolizy z procesem wytwarzania kruszywa lekkiego pozwalający w jednym procesie technologicznym na wytwarzanie kruszyw celowych (przeznaczonych do różnych zastosowań) oraz paliw energetycznych wykorzystywanych w tym procesie oraz magazynowanych lub przesyłanych do innego wykorzystania. W procesie tym połączono spiekanie kruszywa oraz wytwarzanie paliw popirolitycznych - energii cieplnej i elektrycznej. Dobierając odpowiednio proporcje mieszanych surowców, odpadów, dodatków rozdrobnionych i mielonych otrzymuje się kruszywo o odpowiednich parametrach fizyko chemicznych. W rozwiązaniu według wynalazku do procesu pirolizy kierowany jest granulat utworzony ze zmielonego odpadu energetycznego lub surowców energetycznych i dodatków mineralnych po uformowaniu granulatu i wstępnym wysuszeniu kierowane jest do pirolizatora a następnie do spiekania.

3 PL B1 3 Granulat po procesie pirolizy w procesie spiekania może uzyskać powierzchnię zeszkloną oraz porowatą w większym lub mniejszym stopniu zależną od użytych surowców i produktów odpadowych oraz od ich proporcji. Postępując sposobem według wynalazku otrzymuje się kruszywa lekkie o różnych właściwościach zależnych od zastosowanych surowców w procesie przetwarzania. Wytrzymałość mechaniczna oraz ciężar właściwy kruszywa lekkiego otrzymanego sposobem według wynalazku jest zależny od proporcji użytych surowców i odpadów. Otrzymywane kruszywo lekkie pozbawione jest zanieczyszczeń i może być stosowane do różnych celów, zwłaszcza w budownictwie. Sposób postępowania według wynalazku eliminując szkodliwe substancje i nie przydatne odpady kopalin nie powoduje tworzenia odpadów w postaci zalegających hałd. Rozwiązanie według wynalazku może być realizowane różnymi urządzeniami przydatnymi do tego celu. Rozwiązanie według wynalazku przedstawiono w przykładach wykonania i na rysunkach nie ograniczających stosowania wynalazku na ilustracjach, na których fig. 1 prezentuje schemat technologiczny produkcji lekkiego kruszywa spiekanego na którym przedstawiono - gniotownik 1, transporter 2, mieszalnik surowców naturalnych i odpadów energetycznych 3, granulator 4, suszarnię granulatu 5, pirolizator 6, transporter 7, piec spiekania kruszywa lekkiego 8, wymiennik ciepła 9, odpylacz gazów 10, kondensator gazów 11, separator wody 12, zbiornik magazynowy gazu 13, zbiornik magazynowy oleju 14, fig. 2 pokazuje schemat blokowy produkcji lekkiego kruszywa spiekanego, fig. 3 - odmianę schematu blokowego produkcji lekkiego kruszywa spiekanego, fig. 4 - bilans masowy produkcji lekkiego kruszywa spiekanego. P r z y k ł a d 1 Przesuszoną glinę ilastą o zawartości wody do 20% i SiO % poddaje się procesowi zarabiania w mieszalniku śrubowym (3) z odpadami energetycznymi, tworzywem sztucznym w postaci poliolefin i odpadami węgla kamiennego. Całość rozdrabnia się i proszkuje. W mieszalniku (3) łączy się z gliną i z proszkiem zmieszanych surowców i odpadów, a następnie poddaje granulacji w granulatorze (4). Po odparowaniu wody w suszarni taśmowej (5) poddaje się mieszaninę procesowi pirolizy w pirolizatorze rurowym (6) gdzie następuje proces rozkładu węglowodorów w podwyższonej temperaturze min. 300 C bez dostępu powietrza. Lekki granulat popirolityczny transporterem (7) przesyłany jest do pieca obrotowego (8) gdzie ulega dalszemu spiekaniu tworząc lekkie kruszywo. Wytworzony gaz w piecu (8) spiekania kruszywa popirolitycznego opuszcza środowisko reakcji i po przejściu przez wymiennik ciepła (9) oraz odpylacz multicyklonowi (10) poddawany jest kondensacji w kondensatorze (11), a następnie po skondensowaniu ulega częściowemu skropleniu. Otrzymaną ciecz oddziela się od resztkowej ilości wody w separatorze (12). Gotowy olej pirolityczny kieruje się do zbiorników magazynowych (14). Pozostała faza lotna jest mieszaniną gazów palnych magazynowanych w zbiornikach (13). Gaz ten będzie wykorzystywany we wszystkich procesach termicznych zachodzących w całym przedsiębiorstwie np. produkcja kruszyw lekkich, pary technologicznej, energii elektrycznej, wody gorącej. W temperaturze pirolizy granulat uzyskuje powierzchnię spiekaną i porowatą. Proces przedstawiono na schemacie blokowym fig. 2 i technologicznym fig. 1. Zużycie surowców i produktów podano w bilansie masowym fig. 4. Lekki granulat popirolityczny poddawany jest dalszej obróbce termicznej w piecu obrotowym (1200 C). Następuje spiekanie gliny i topnienie jej składników. Granulat przybiera formę spieku, charakteryzującego się dużą odpornością mechaniczną. Będzie używany do produkcji m.in. pustaków Fortis JS wytwarzanych przez zgłaszającego. P r z y k ł a d 2 Postępując jak w przykładzie 1 gazy wychodzące po spiekaniu kierowane są do pirolizatora celem jego ogrzania a następnie kierowane poprzez odpylacz do suszenia granulatu. Spaliny po spiekaniu mogą być mieszane z powietrzem celem obniżenia temperatury potrzebnej do procesu pirolizy. fig. 3. P r z y k ł a d 3 Postępując sposobem według wynalazku procesowi przetwarzania poddaje się odpady energetyczne, glinki pęczniejące, odpady tworzywa sztucznego i odpady węgla kamiennego. Rozdrabniane składniki, mieszane i granulowane poddaje się dalszej obróbce.

4 4 PL B1 P r z y k ł a d 4 W procesie przetwarzania sposobem według wynalazku stosuje się glinki i iły zmieszane z rozdrobnionymi odpadami komunalnymi i miałem węglowym lub węglem brunatnym. P r z y k ł a d 5 Postępując sposobem według wynalazku przetwarzaniu poddaje się glinki, pyły odpadowe miesza się z odpadami górniczymi z hałd. Zastrzeżenia patentowe 1. Sposób wytwarzania kruszyw lekkich oraz paliw popirolitycznych, energii cieplnej, elektrycznej, na bazie odpadów energetycznych i kopalin zmieszanych, granulowanych, podsuszanych i poddawanych pirolizie, znamienny tym, że odpady energetyczne rozdrobnione, korzystnie sproszkowane, zmieszane z kopalinami korzystnie z iłami, albo glinkami albo glinkami pęczniejącymi, albo osadami ścieków granuluje się i podsusza gazami powstałymi w procesie spiekania i po przejściu przez wymiennik ciepła i odpylacz. a następnie ogrzany i osuszony granulat wprowadza się do pirolizatora poddając procesowi pirolizy, otrzymując lekki granulat popirolityczny, który poddawany jest spiekaniu do kruszywa lekkiego, natomiast gazy powstałe w procesie pirolizy po częściowym skondensowaniu i oddzieleniu od wody są częściowo magazynowane jako paliwo płynne i/lub częściowo w postaci gazu wykorzystywane w procesie spiekania i/lub wykorzystywane do wytwarzania energii cieplnej bądź elektrycznej. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że gazy ze spiekania lekkiego kruszywa ceramicznego kierowane są do pirolizatora ogrzewając go, a następnie po odpyleniu stosowane do bezpośredniego suszenia granulatu.

5 PL B1 5 Rysunki

6 6 PL B1

7 PL B1 7

8 8 PL B1 Departament Wydawnictw UP RP Cena 2,46 zł (w tym 23% VAT)