RZECZPOSPOLITA POLSKA (12) TŁUMACZENIE PATENTU EUROPEJSKIEGO (19) PL (11) PL/EP 23740 Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (96) Data i numer zgłoszenia patentu europejskiego: 22..08 088440.1 (97) O udzieleniu patentu europejskiego ogłoszono: 03.08.11 Europejski Biuletyn Patentowy 11/31 EP 23740 B1 (13) (1) T3 Int.Cl. G01N 33/22 (06.01) G01N 1/22 (06.01) F23G /0 (06.01) F23N /00 (06.01) (4) Tytuł wynalazku: Sposób oznaczania zawartości paliwa kopalnego w strumieniu paliwa jak również piec do spalania (30) Pierwszeństwo: 24..07 NL 00960 (43) Zgłoszenie ogłoszono: 07.07. w Europejskim Biuletynie Patentowym nr /27 (4) O złożeniu tłumaczenia patentu ogłoszono: 30.12.11 Wiadomości Urzędu Patentowego 11/12 (73) Uprawniony z patentu: Stichting Energieonderzoek Centrum Nederland, Petten, NL (72) Twórca(y) wynalazku: PL/EP 23740 T3 FREDERICUS PETRUS BAKKER, Beverwijk, NL MARCO GEUSEBROEK, Petten, NL (74) Pełnomocnik: rzecz. pat. Ewa Wojasińska POLSERVICE KANCELARIA RZECZNIKÓW PATENTOWYCH SP. Z O.O. ul. Bluszczańska 73 00-712 Warszawa Uwaga: W ciągu dziewięciu miesięcy od publikacji informacji o udzieleniu patentu europejskiego, każda osoba może wnieść do Europejskiego Urzędu Patentowego sprzeciw dotyczący udzielonego patentu europejskiego. Sprzeciw wnosi się w formie uzasadnionego na piśmie oświadczenia. Uważa się go za wniesiony dopiero z chwilą wniesienia opłaty za sprzeciw (Art. 99 (1) Konwencji o udzielaniu patentów europejskich).
2 28P28628PL00 EP 2 3 740 B1 Opis [0001] Niniejszy wynalazek odnosi się do sposobu oznaczania zawartości paliwa kopalnego w strumieniu paliwa podawanego do pieca do spalania [ang. incineration furnace], zgodnie z częścią przedznamienną zastrz. 1. [0002] Różne rodzaje materiałów są podawane do pieców do spalania, w większości paliwa kopalne, to znaczy paliwa, które mają dziesiątki tysięcy lat i więcej. W szczególności, w przypadku spalarni odpadów [ang. waste incinerators], ale także w innych piecach do spalania, dostarcza się także strumień paliwa obejmujący paliwa, których wiek jest mniejszy. Przykładami takich są drewno, materiały gumowe i tym podobne. Paliwa te są również określane jako paliwa 1 biogenne. [0003] Ze względu na środowisko, pożądane jest aby ograniczyć emisję gazu wywołującego efekt cieplarniany CO 2, w tak dużym zakresie jak jest to możliwe, szczególnie CO 2, który powstaje podczas spalania paliw kopalnych. Spalanie węgla, który stosunkowo niedawno został przekształcony na przykład w drewno, nie jest uważane za zanieczyszczające środowisko. Ostatecznie, drewno ma tylko od kilkudziesięciu do kilkuset lat i jest wynikiem konwersji dwutlenku węgla z atmosfery w węgiel. 2 [0004] W niektórych krajach, wprowadzono nawet opłaty za emisję paliw kopalnych, czyli paliw, które pochodzą sprzed ponad 000 lat. [000] Jeśli mieszany strumień paliwa jest dostarczany do
3 pieca do spalania, to ważne jest żeby wiedzieć, która frakcja podawanego paliwa jest paliwem kopalnym, a która część paliwa jest nowsza. [0006] Jedną z możliwości ustalenia tego jest wykonywanie analizy strumienia, który jest podawany. [0007] Taka metoda jest niedokładna, gdy przeprowadza się tylko wyrywkowe kontrole. Ponadto, taka metoda wymaga zaangażowania wysoce wykwalifikowanych badaczy i/lub jest skomplikowana. [0008] Sposób wytwarzania paliwa z odpadów jest znany. W sposobie tym stosuje się pobieranie próbek i zawartość paliwa kopalnego oznacza się na drodze spalania CO 2, z wykorzystaniem sposobu C-14. [0009] W WO-A-02/06730 jest opisany sposób oznaczania relacji 1 pomiędzy kopalnymi i niekopalnymi nośnikami energii w mieszaninie paliwa. [00] W EP 182991 ujawnia się sposób oznaczania składnika paliwa kopalnego w strumieniu paliwa. [0011] Przedmiotem niniejszego wynalazku jest dostarczenie uproszczonego sposobu, w którym można dokładnie oznaczyć stosunek pomiędzy paliwami kopalnymi i biogennymi. [0012] Ten cel osiąga się w sposób wyżej opisany, korzystając z cech zastrz. 1. [0013] Zgodnie z niniejszym wynalazkiem, ilość 14 C, która 2 jest obecna, jest używana do analizy składu gazu odlotowego. CO 2, który jest tam obecny, częściowo składa się z CO 2 pochodzącego z paliw kopalnych i częściowo z CO 2 pochodzącego z paliw biogennych.
4 [0014] 14 C jest pierwiastkiem radioaktywnym, którego okres połowicznego zaniku wynosi w przybliżeniu 700 lat, co oznacza, że w wymienionym okresie połowa zawartości 14 C dowolnego materiału organicznego, który nie uczestniczy w obiegu węgla zniknie. Innymi słowy, cały 14 C zniknie w ciągu 60000 lat, jeżeli odpowiedni węgiel jest/był przechowywany pod ziemią. Innymi słowy, w paliwach kopalnych zawartość 14 C wynosi zero, podczas gdy w nowszych paliwach biogennych wynosi około 1 ppt (1 x -12 ). [001] Przez oznaczenie zawartości 14 C, ilość paliwa, odpowiednio, niekopalnego i biogennego jest znana. Jeżeli całkowita ilość CO 2, wyrażona w procentach jest znana, ilość paliwa kopalnego w próbce można obliczyć w prosty sposób. Korzystając z wyników, możliwe jest na przykład ustalenie 1 opłat i tym podobnych. [0016] Dokładność metody można poprawić, jeżeli ustalony jest wzajemny stosunek pomiędzy ilością próbkowanego gazu i ilością gazu wypuszczanego. Odnosi się w szczególności do przypadku różnych ilości wypuszczonego gazu. Ten wzajemny stosunek jest korzystnie liniowy, to znaczy, że zmiana w próbkowaniu jest wprost proporcjonalna do zmiany ilości wypuszczanego gazu. [0017] Istnieją różne techniki oznaczania 14 C. Najważniejszą techniką, którą można wykorzystać w praktyce z wyżej opisaną 2 metodą, jest cieczowy licznik scyntylacyjny (LSC), który pozwala na bardzo dokładne pomiary, na przykład którego odchylenie standardowe względne jest mniejsze niż 1%, w przypadku próbek które zawierają co najmniej 2% masy biogennej. Jednakże, możliwe jest również uzyskanie dobrych
wyników w przypadku bardzo niskiej zawartości paliwa niekopalnego, to jest % lub mniej. Do innych metod oznaczania 14 C zalicza się β-jonizację ( palniki gazowe) i przyspieszoną spektrometrię mas (AMS). W celu oznaczania całkowitego strumienia gazu odlotowego lub gazu spalinowego, można zastosować monitor przepływu masy [ang. mass flow monitor]. [0018] Wynalazek odnosi się również do układu według zastrzeżenia. [0019] Taki piec do spalania może na przykład obejmować piec do spalania odpadów z gospodarstwa domowego. Możliwe są także inne zastosowania, takie jak w produkcji cementu i w elektrowniach. [00] Przedmiotem wynalazku jest również zestaw obejmujący 1 opisany powyżej piec do spalania, w połączeniu z urządzeniem do oznaczania 14 C [ang. 14 C-determining device]. Urządzenie do oznaczania 14 C powinno zwykle stanowić laboratorium usytuowane w pewnej odległości od pieca do spalania. Pojemnik do pobierania próbek może być w regularnych odstępach czasu usuwany z wylotu gazów spalinowych i zastąpiony innym pojemnikiem do pobierania próbek, przy czym pierwszy pojemnik do pobierania próbek będzie zabierany do urządzenia do oznaczania 14 C. [0021] Wynalazek zostanie opisany poniżej, z odniesieniem do 2 przykładowej odmiany zilustrowanej na rysunku. [0022] Na rysunku, przedstawiono schematycznie odmianę według niniejszego wynalazku w postaci pojedynczej figury. [0023] Na figurze piec do spalania oznaczony jest odnośnikiem 1. Jak już wskazano powyżej, ten piec może obejmować
6 wszelkiego rodzaju piece do spalania lecz jest korzystnie piecem do spalania, do którego może być dostarczany strumień paliwa o zmiennym składzie. Przykładami są piece do spalania odpadów z gospodarstw domowych i piece, które są używane w wypalaniu, na przykład do wytwarzania cementu. [0024] Piec do spalania 1 obejmuje wlot 2 dla paliwa. Paliwo to może obejmować paliwo kopalne i paliwo niekopalne. Do przykładów tego paliwa niekopalnego lub biogennego zalicza się drewno, materiały opakowaniowe, papier, odpady roślinne pochodzące z gospodarstwa domowego, nawóz, odpady z rzeźni, niektóre rodzaje tworzyw sztucznych, opony (samochodowe) i tym podobne. [002] Piec do spalania jest wyposażony w komin lub wylot 3. Komin zawiera urządzenie do pobierania próbek 4 i 1 przepływomierz masowy 6 [ang. mass flow meter]. Urządzenie do pobierania próbek obejmuje wlot 8, w którym jest zainstalowany zawór 7 i pojemnik na próbki. [0026] W pewnej odległości od pieca do spalania odpadów, zainstalowane jest urządzenie do wykonywania oznaczeń próbek, które jest określone ogólnie przez odnośnik. Urządzenie to może na przykład być zainstalowane w laboratorium i jest w stanie oznaczać 14 C za pomocą cieczowego licznika scyntylacyjnego. [0027] Obecny jest regulator zaworu 9 [ang. valve control], 2 który reguluje [ang. control] otwieranie i zamykanie zaworu 7, w oparciu o sygnał pochodzący z przepływomierza masowego 6. [0028] Opisane wyżej urządzenie działa w następujący sposób:
7 Podczas spalania paliwa w piecu do spalania 1, próbka jest pobierana w sposób ciągły lub w jakikolwiek inny, dowolny, przerywany sposób i umieszczana jest w pojemniku na próbki. Pojemnik na próbki jest okresowo wymieniany i próbka uzyskana za pomocą pojemnika na próbki analizowana na 14 C w urządzeniu do wykonywania oznaczeń próbek. W zależności od ilości gazu, który przepływa przez komin 3, i która to ilość jest określana przez przepływomierz masy, zawór odcinający 17 jest proporcjonalnie otwarty. Można powiedzieć, że gdy przepływa duża ilość gazu odlotowego, to duża ilość materiału przechodzi przez wlot 8. W związku z tą proporcjonalną metodą, możliwe jest uzyskanie bardzo dokładnych wyników pomiaru. Jest to 1 szczególnie ważne, gdy ilość gazu, który przepływa przez komin 3 zmienia się. [0029] Po przeczytaniu powyższego, specjaliści w tej dziedzinie będą mogli natychmiast rozważać odmiany, które są objęte zakresem niniejszego wynalazku. Tak więc, możliwe jest zaprojektowanie urządzenia do wykonywania oznaczeń próbek z wykorzystaniem innej metody. Wszystko co jest ważne to jest to, aby to ostatnie mogło określić zawartości węgla w paliwie biogennym i kopalnym z użyciem metody 14 C. 2 [0030] W zależności od zastosowania, można oznaczać albo zawartość węgla kopalnego albo zawartość węgla niekopalnego lub oba parametry. [0031] Opisane powyżej warianty są po przeczytaniu powyższego oczywiste dla specjalistów w tej dziedzinie i mieszczą się w
8 zakresie załączonych zastrzeżeń. Zastrzeżenia patentowe 1. Sposób oznaczania zawartości paliwa kopalnego w strumieniu paliwa podawanego do pieca do spalania (1), wspomniany sposób obejmuje pobieranie próbek ze strumienia gazu odlotowego, oznaczanie zawartości węgla w CO 2, który pochodzi z paliwa niekopalnego, z użyciem metody 14 C do określenia proporcji węgla niekopalnego, znamienny tym, że wspomniane pobieranie próbek obejmuje środki (6) do oznaczania całkowitej ilości gazów odlotowych przepływających przez wylot (3) pieca do spalania i w zależności od wspomnianej całkowitej ilości gazów odlotowych, mierzonych 1 przez wspomniane środki do oznaczania (6), aktywowanie środków do regulacji zaworu (9, 7), w odpowiedzi na zmierzoną ilość wszystkich gazów przepływających przez wspomniany wylot (3), umożliwiając dokładne i proporcjonalne pobieranie próbek gazu odlotowego przez wspomniane środki do pobierania próbek (). 2. Sposób według zastrz. 1, w którym wspomniany strumień paliwa obejmuje części materiału odpadowego. 3. Sposób według jednego z poprzednich zastrz., w którym wielkość próbki jest wprost proporcjonalna do 2 wielkości całego strumienia gazu odlotowego. 4. Sposób według jednego z poprzednich zastrz., w którym do pomiaru całkowitego strumienia gazu odlotowego stosuje się monitor przepływu masy.
9. Układ oznaczania C14 do oznaczania ilości odpowiednio paliwa niekopalnego i paliwa biogennego w piecu do spalania (1), przy czym wspomniany piec do spalania obejmuje urządzenie oznaczające 14 C (IC) i wlot (2) dla strumienia paliwa oraz wylot (3) do odprowadzania gazów odlotowych, przy czym urządzenie do pobierania próbek (4), jest umieszczone we wspomnianym wylocie, wspomniane urządzenie do pobierania próbek jest włączone w celu określania zawartości paliwa niekopalnego w strumieniu paliwa i obejmuje pojemnik do pobierania próbek () posiadający wlot, który może być połączony ze wspomnianym wylotem (3) dla odbierania wspomnianych gazów odlotowych, znamienny tym, że wspomniane urządzenie do pobierania próbek jest wyposażone w zawór (7) do wspomnianego wlotu (8) i regulator zaworu (9), 1 przy czym czujnik (6) jest wyposażony we wspomniany wylot, który jest połączony do wspomnianego regulatora zaworu dla oznaczania całkowitej ilości gazów odlotowych, przy czym wspomniany regulator zaworu reguluje wielkość otwarcia zaworu na wspomnianym wlocie w zależności od wielkości całkowitego strumienia gazów odlotowych, która została zmierzona przez czujnik. 6. Układ według zastrz., w którym wspomniany piec do spalania obejmuje piec do spalania odpadów z gospodarstw domowych. 2 7. Układ według zastrz. albo zastrz. 6, w którym piec do spalania obejmuje część urządzenia do wytwarzania cementu. 8. Zestaw obejmujący układ pieca według jednego z zastrz od 6 do 8, w którym wspomniane urządzenie do
oznaczania 14 C jest wykonane tak, że jest dostosowane do wspomnianego pojemnika do pobierania próbek (). 9. Zestaw według zastrz. 8, w którym wspomniane urządzenie do oznaczania 14 C obejmuje cieczowy licznik scyntylacyjny. Stichting Energieonderzoek Centrum Nederland Pełnomocnik:
11