EE201700008A - Seade kasutatud või muul viisil degradeerunud rehvide pidevaks termiliseks töötlemiseks - Google Patents

Abstract

Seade kasutatud või muul viisil degradeerunud rehvide pidevaks termiliseks töötlemiseks sisaldab reaktorit (1) nende vanarehvide termiliseks lagundamiseks orgaanilisteks lagusaadusteks madalamolekulaarsete süsivesinike kujul ja anorgaanilisteks jääkosadeks. Reaktori (1) ülemises osas on loodud täitekamber (2) koos paari täitesulguriga (3) siseruumi täitmiseks vanarehvidega ja reaktori (1) põhjaosas on moodustatud anorgaaniliste jääkosade väljundkamber (8) koos paari väljundsulguriga (9), kuna reaktori (1) siseosa ülemises osas on paigaldatud düüsid (5) kerge gaasilise inertse keskkonna genereerimiseks käideldud rehvide reageerimata orgaanilise aine jääkide oksüdeerimisega. Reaktori (1) siseruumi ülemises osas täitekambri (2) all luuakse siis vähemalt üks väljundava (11) inertse gaasilise keskkonna jaoks, mis koos temas hajutatud orgaaniliste lagusaadustega aerosooli kujul juhitakse läbi tahkete osakeste separaatori (12) ja jahuti (17) jahutatud aerosooli vedelate osakeste separaatorisse (10), mis on varustatud vedelate osakeste esimese lõppväljundiga paaki (22) ja teise gaasiliste osakeste toimingutevahelise väljundiga (23), mis suunatakse otse energiakasutuseks põletamisega soojusmasinates või mugavas rakenduses viiakse nad külmutuskambrisse (24) üle selle kambri temperatuuri kondenseerimistemperatuuri omavate gaaside eraldamiseks. Külmutuskambrist (24) lõpeb ülespoole osa mittekondenseerunud gaaside teine lõppväljund (25) ja ülejäänud osa mittekondenseerunud gaaside kolmas lõppväljund (26).

Description

Leiutise valdkond

Leiutis käsitleb seadet kasutatud või muul viisil degradeerunud rehvide pidevaks termiliseks töötlemiseks kütteõliks, küttegaasideks ja mitteümbertöödeldavaks teraseks.

Leiutise taust

Ekspert hindab aastaseks kasutusest kõrvaldatud rehvide teadaolevaks arvuks kuni 700 miljonit tükki. Nende ümbertöötamise küsimust on lahendatud kogu nende kasutamise ajal, kuid seni ei ole lahenduse tulemused jõudnud tootmisvõimsuste tasemele. Seetõttu kogunevad kasutatud rehvid ja muutuvad keskkonnaprobleemiks. Praegu tuntud tehnoloogiad keskenduvad valdkondadele, millest ajalooliselt esimene näib olevat kummi regenereerimine ülekuumendatud veeauruga. Väljundiks on nn regeneraat, mida kasutatakse täiendusena kummi koostises. Regeneraadi tootmine ja originaalse kummiga võrreldes piiratud funktsioonide arv takistavad siiski selle tehnoloogia massilist levikut. Teine suund rehvide töötlemise tehnoloogias on keskendunud kummipuru saamisele, mis leiab kasutamist ehituses ja muudes valdkondades nagu põllumajandus või masinaehitus. Nendest tehnoloogiatest on suhteliselt hästi tuntud allajahutamine vedelas lämmastikus, kus kummi muutub hapraks ja siis jahvatatakse selles olekus kummit tavaliselt haamerveskis. Sarnane kummijäätmete töötlemine, kus mehhaaniline purusti töötleb sügavkülmutatud kummijäätmeid, on tuntud näiteks dokumendist US 5735471. Muud tehnoloogiad kasutavad puru saamiseks erinevat tüüpi veskeid. Mõlemad tehnoloogiad vajavad eelnevat terastraate sisaldavate alusosade eemaldamist, alternatiivselt isegi nende lõikamist väiksemateks osadeks. Seetõttu on selle tehnoloogia rakendamine kasutatud rehvide komplekssel töötlemisel piiratud.

Teine kasutatud rehvide kasutamise meetod on nende põletamine. Rehv on kütteväärtuse poolest musta kivisöe tasemel, kuid mehhaanilise koostise tõttu, eriti terasest tugevduste sisalduse tõttu on teda praktiliseks põletamiseks energia saamise eesmärgil raske kasutada. Põletusahjud kuuma vee saamiseks, nagu Suurbritannias töötavad Helnan-Freudi ahjud, võimaldavad põletada terveid rehve, kuid ainult partiidena, kuna terastugevduste eemaldamine ahjust nõuab seadme seiskamist. Protsess toimub seetõttu partiirežiimis. Erinev ja mõnevõrra moodsam meetod rehvide põletamiseks tuleneb õlipõletite ja puhurite süsteemist, mis koos pöördahjuga on põhjuseks, et temperatuur tõuseb üle 1300 °C, teras põleb ära ning ei ummista reste. Sellise raua kasutatavus ringluses on episoodiline.

Suhteliselt probleemideta on rehvide kasutamine kütusena tsemendiahjudes. Siin kaob kogu rehv ja saab säästa muud kallimat energiat. Rehvide kasutamine tsemenditehastes moodustab siiski vaid murdosa nende kuhjumisest.

Tšehhi kasulikust mudelist no. 20795 on lisaks tuntud seade kummijäätmete, eelkõige rehvide töötlemiseks füüsikalis-keemilises protsessis, mis koosneb vähemalt ühest gaasikindlast kambrist, kuhu toitetoru kaudu lastakse agressiivset gaasi nagu O3, niisutatuna veeuduga, mis on tekitatud vähemalt ühe düüsi abil, kuhu antakse paagist surve all vett. Gaasikindlas kambris paiknevad ridades üksteise kohal ja teineteise vastas ülemised silindrid ja vastupidi alumised silindrid vaheruumiga töödeldud kummijäätmete jaoks. Üks silindriridadest on fikseeritud, samas teine silindriridadest on survega vertikaalselt liigutatavad. Gaasikindla kambri sisendpoolel paikneb sisendala koos sisendkorgiga ja väljundpoolel paikneb väljundala koos väljundkorgiga, kusjuures mõlemad ruumid on varustatud plahvatusevastast turvalukku omava väljundtoruga heitgaaside väljutamiseks ja mõlemad alad on gaasikindla kambri siseruumist eraldatud sisemiste sulguritega. Selle seadme puuduseks on eelkõige tema suhteline keerukus.

Praeguste tehnoloogiaalaste teadmiste seisukohalt võiks lõplikuks lahenduseks olla pürolüüsi kasutamine. Nõuetele vastav, eelkõige rehvide jaoks mõeldud pürolüüsireaktor on tuntud näiteks dokumentidest US 2011116986 või WO 9320396. Pürolüüs, nagu see toimub nendes seadmetes, vajab siiski nii suhteliselt kergelt purustatud sisestatavat toormaterjali, võimalusel ilma võõrlisanditeta, kui ka reaktori välist kuumutamist. See põhjustab majanduslikus mõttes suuri omakulusid jahvatamisel ja kuumutamisel, nii et tooted saadakse raskustega või ainult vähese tuluga, et teha toiminguid majanduslikult sõltumatult.

Leiutise olemus

Tuntud tehnikataseme ülaltoodud puudused kõrvaldati suures ulatuses leiutisekohase seadmega kasutatud või muul moel degradeerunud rehvide pidevaks töötluseks, mis sisaldab reaktorit nende vanarehvide termiliseks lagundamiseks orgaanilisteks lagunemissaadusteks madalamolekulaarsete süsivesinike ja anorgaaniliste jäätmete kujul, mille olemus seisneb asjaolus, et reaktori ülemises osas on loodud täitekamber kahe täitesulguriga, täitmaks siseruumi vanarehvidega, ja reaktori alumises osas on moodustatud anorgaaniliste jääkide väljundkamber paari väljundsulguriga, kusjuures reaktori alumisse ossa on paigutatud düüsid, genereerimaks kerget gaasilist inertset keskkonda, oksüdeerides orgaanilise aine reageerimata jääke, mis protsessi käigus tungivad läbi reaktori siseosa tema alumisse ossa. Reaktori siseruumi ülemises osas täitekambri all on moodustatud vähemalt üks väljundava selle inertse gaasi jaoks, mis koos temas aerosooli kujul dispergeeritud orgaaniliste laguproduktidega juhitakse läbi tahkete osakeste separaatori ja jahutaja jahutatud aerosooli vedelate osakeste separaatorisse. Vedelate osakeste separaator on varustatud vedelate osakeste esimese lõppväljundiga paaki ja teise toimingutevahelise gaasiliste osakeste väljundiga, mis juhitakse otseseks energiakasutuseks põletamisega soojusmasinates või sobiva rakendamisega viiakse nad külmutuskambrisse gaaside eraldamiseks kondenseerimistemperatuuril, mis ületab temperatuuri selles kambris, millest eendub üles teine lõppväljund mittekondenseerunud gaaside ülejäänud osa jaoks.

Leiutise olemus seisneb edasi asjaolus, et anorgaaniliste jääkosade väljundkamber paikneb paari väljundsulguriga külgmiselt väljaspool reaktori telge, samas on reaktori teljel tema põhjas gaasilise inertse aine generaator ja düüsid gaasilise inertse aine genereerimiseks on tema siseruumis ühendatud reaktori välisruumist õhu juurdevoolu seadme juhtventiili kandva toruga gaasilise inertse aine eksotermiliseks kuumutamiseks soovitud temperatuuril. Samuti on reaktor siiski eelistatult varustatud ekstrusiooni-seadmetega reaktori põhjalt anorgaaniliste jääkainete eemaldamiseks külgnevalt paiknevasse väljundkambrisse. Reaktori siseruumi täitmise kergendamiseks on reaktor eelistatult varustatud konveieriga töödeldavate rehvide toimetamiseks täitekambrisse.

Tänu täitekambri paarile täitesulgurile ja paarile väljundsulgurile anorgaaniliste jääkainete väljundkambril toimub töödeldavate rehvide termiline lagundamine reaktoris õhu juurdepääsuta, kusjuures on täitekambris garanteeritud väga hea soojuse ülekanne töödeldavatele jäätmetele ja samal ajal on garanteeritud kõigi tekkivate reaktsioonisaaduste väga hea ülekanne reaktori tööruumist ja isegi kogu töötlemise aja jooksul. Leiutisele vastav seade võimaldab ka termilisel lagundamisel tekkivate gaasiliste ja vedelate orgaaniliste saaduste muud töötlust nende edasiseks kasutamiseks. Leiutisele vastava seadme eeliseks on ka asjaolu, et seade võimaldab tervete kasutatud või muul viisil degradeeritud rehvide töötlemist ilma mingi eelneva ettevalmistuseta.

Jooniste kirjeldus

Leiutist selgitatakse järgnevalt kasutatud või muul viisil degradeeritud rehvide pideva töötlemise seadme näitliku rakenduse skemaatilise joonisega.

Leiutise teostuse näide

Kujutatud kasutatud või muul viisil degradeeritud rehvide pideva töötlemise seadme näitlik rakendus koosneb vertikaalselt paigaldatud reaktorist 1 nende vanarehvide termiliseks lagundamiseks orgaanilisteks lagusaadusteks madalamolekulaarsete süsivesinike kujul ja anorgaanilistest jääkainetest. Reaktori ülemises osas on moodustatud täitekamber 2 paari täitesulguriga 3 sisemise ruumi täitmiseks vanarehvidega ja reaktori 1 põhjaosas on moodustatud sisendkamber 8 anorgaaniliste jääkainete jaoks koos paari väljundsulguriga 9.

Reaktori 1 alumises osas on seintes düüsid 5 õhu sisestamiseks, loomaks kerget gaasilist inertset keskkonda töödeldud rehvide orgaanilise aine reageerimata jääkide oksüdeerimise teel. Anorgaaniliste jääkosade väljundkamber 8 paari väljundsulguriga 9 paikneb külgmiselt väljaspool reaktori 1 telge, samas on reaktori 1 teljel tema põhja seatud gaasilise inertse keskkonna generaator ja düüsid, genereerimaks gaasilist inertset keskkonda on oma sisemises ruumis ühendatud toruga, millel on juhtventiil 6 reguleerimaks õhu läbipääsu reaktori 1 välisruumist gaasilise inertse keskkonna eksotermiliseks kuumutamiseks soovitud tempertuurini.

Reaktori 1 sisemise ruumi ülemisse ossa täitekambri 2 all on moodustatud selle inertse gaasikeskkonna ja sinna pihustatud orgaaniliste aerosooli vormis lagusaaduste väljundava 11.

Seade koosneb veel tahkete osakeste, peamiselt tahma separaatorist 12, millesse aerosool siseneb sisendava 14 kaudu, kusjuures separaator 12 on varustatud kahekordse kattega 13 tema jahutamiseks õhuga. Siis läheb aerosool ilma tahkete osakesteta väljundventilatsiooni 15 kaudu separaatorist 12 välja ja läbi väljundava 16 tuuakse jahutajasse 17, mis on varustatud voolava jahutusveega jahutusahelaga 18 ja jahutatud aerosooli väljundiga 19, kusjuures aerosool tuuakse toitesisendi 20 kaudu vedelate osakeste separaatorisse 10.

Vedelate osakeste separaator 10 on varustatud vedelate osakeste esimese lõppväljundiga 21 paaki 22 ja teise toimingutevahelise gaasiliste osakeste väljundiga 23 külmutuskambrisse 24 erineva kondenseerumistemperatuuriga gaaside eraldamiseks, st kus temperatuuri alandamisega -20 °C kuni -40 °C eraldatakse gaasid kondenseerumistemperatuuriga ülalpool märgitud temperatuuri.

Reaktor 1 on varustatud konveieriga 27 töödeldavate rehvide toimetamiseks nende täitekambrisse 2 ja ekstrusiooniseadmega 7 anorgaaniliste jääkainete eemaldamiseks reaktori 1 põhjast külgmiselt paiknevasse väljundkambrisse 8.

Pärast täitmist töödeldavate rehvidega suletakse reaktor 1 vähemalt ühega paarist täitesulgurist 3 ja vähemalt ühega paarist väljundsulgurist 9. Pärast töödeldavate rehvide algset kuumutamist reaktori 1 alumises osas leegi või elektiküttega töötemperatuurini 600 °C algab reaktsioon gaasilise inertse keskkonna genereerimise algusega generaatoris 4 ja heitgaaside ventilatsiooni käivitamisega, mis on osa vedelate osakeste separaatorist 10. Reguleerimisventiili 6 abil seatakse õhu läbipääs oksüdeerimaks ruumi sisu ümber generaatori 4, seeläbi kuumeneb inertne gaasiline keskkond eksotermiliselt temperatuurini, mille väärtust reguleeritakse õhu vooluhulgaga reguleerimisklapi 6 abil. See meedium läheb siis läbi reaktori 1 väljundava 11 juurde ja lagundab termiliselt sellesse ruumi paigutatud rehvid, kusjuures lagusaadused madalamolekulaarsete süsivesinike kujul hajutatakse keskkonnas aerosoolina.

Protsessi pidevus tagatakse selles seadmes vastavalt leiutisele asjaoluga, et täitesulgurite 3 paarist avatud ülemise ja suletud alumise sulguri korral täidab konveier 27 reaktori 1 täitekambri 2 töödeldavate rehvidega, misjärel ülemine täitesulgurite 3 paarist suletakse. Siis viiakse täitekambri 2 sisu alumise sulguri avamisega sulguripaarist 3 reaktorisse. Seda täitmisviisi korratakse perioodiliselt vastavalt rehvide töötlemisele reaktoris 1. Sarnane on ka tegevus traatide ja anorgaaniliste jäätmete väljutamisel reaktorist 1, kui väljundsulguri paarist 9 avatud ülemise ja suletud alumise sulguri korral lükatakse ekstrusiooniseadme 7 lineaarse liikumisega need anorgaanilised jäägid reaktori 1 põhjalt väljundkambri 8 ruumi. Siis sulgedes väljundsulgurite 9 paarist ülemise ja avades alumise viiakse väljundkambri 8 sisu välja siin mitte näidatud konteinerisse.

Selles leiutise näitlikus rakenduses on reaktor ruudukujulise alusega, mille külje pikkus on 1 meeter ja kõrgus 4,5 meetrit ja milles pärast 1426 kg kasutatud rehvide töötlemist saadakse 626 liitrit vedelkütust kütteväärtusega EUR 34,3 MJ/kg, 170 kg vedelgaasi, 173 kg rauda ja 137 kg tuhka. Gaasilise inertse keskkonnana kasutati keskkonda, mis sisaldas mahulises koguses 64% lämmastikku, 13,5% süsinikdioksiidi, 0,1% süsinikmonooksiidi, kuna ülejäänu moodustas ülekuumendatud veeaur, mille temperatuur reaktsiooni sisenemisel on 620 °C ja väljundis 220 °C.

Tööstuslik kasutatavus

Seadet kasutatud või muul viisil degradeerunud rehvide pidevaks termiliseks töötlemiseks saab laialdaselt kasutada tõhusaks jäätmekäitluseks ja nende kompleksseks või vähemalt osaliseks hindamiseks edasiseks kasutamiseks toodetena, mis sobivad soojuslike masinate käitamiseks ja soojuse tootmiseks.

Viitenumbrite loetelu

1 reaktor

2 täitekamber

3 täitesulgurid

4 soojuskandja generaator

5 düüsid

6 reguleerimisventiil

7 ekstrusiooniseade

8 väljundkamber

9 väljundsulgurid

10 vedelate osakeste separaator

11 väljundava

12 tahkete osakeste separaator

13 topeltkest

14 sisendava

15 väljundventilatsioon

16 sisendventilatsioon

17 jahuti

18 jahutusringlus

19 väljund

20 toitesisend

21 esimene lõppväljund

22 vedelate osakeste paak

23 toimingutevaheline väljund

24 külmutuskamber

25 teine lõppväljund

26 kolmas lõppväljund

27 konveier

Claims (4)

1. 1. Seade kasutatud või muul viisil degradeerunud rehvide pidevaks termiliseks töötlemiseks, mis koosneb reaktorist (1) nende vanarehvide lagundamiseks orgaanilisteks lagusaadusteks madalamolekulaarsete süsivesinike kujul ja anorgaanilisteks jääkosadeks, mida iseloomustab see, et reaktori (1) ülemises osas on moodustatud täitekamber (2) koos paari täitesulguriga (3) sisemise ruumi täitmiseks vanarehvidega ja reaktori (1) põhjaosas on moodustatud anorgaaniliste jääkosade väljundkamber (8) koos paari väljundsulguriga (9), kusjuures reaktori (1) alumises osas on paigaldatud düüsid (5) kerge gaasilise inertse keskkonna genereerimiseks käideldud rehvide orgaanilise aine reageerimata jääkide oksüdeerimisega ja reaktori (1) siseruumi ülemises osas täitekambri (2) all on siis vähemalt üks väljundava (11) selle inertgaasi meediumi jaoks, mis koos temas dispergeeritud orgaaniliste lagusaadustega viiakse aerosooli kujul läbi tahkete osakeste separaatori (12) ja jahuti (17) jahutatud aerosooli vedelikuosakeste separaatorisse (10), mis on varustatud paaki (22) suubuva vedelikuosakeste esimese lõppväljundiga (21), ja teise gaasiliste osakeste toimingutevahelise väljundiga (23), mis otse energia kasutamiseks põletamisega soojusmasinates on juhitud külmutuskambrisse (24), et separeerida gaasid, mille kondenseerumistemperatuur on kambri temperatuurist kõrgem ja millest jõuab teise lõppväljundisse (25) osa kambris mittekondenseerunud gaase ja kolmandasse lõppväljundisse (26) ülejäänud osa kondenseerumata gaase.
2. 2. Seade vastavalt nõudluspunktile 1, mida iseloomustab see, et anorgaaniliste jääkosade väljundkamber (8) paari väljundsulguriga (9) paikneb külgmiselt väljaspool reaktori (1) telge, kuna reaktori teljel on tema põhjale paigutatud gaasilise inertse keskkonna generaator (4) ja düüsid (5) gaasilise inertse keskkonna genereerimiseks tema siseruumis, ühendatuna toruga, mis omab reguleerimisventiili (6) õhu läbipääsu seadmiseks reaktori (1) välisruumist gaasilise inertse keskkonna eksotermiliseks kuumutamiseks soovitud temperatuuril.
3. 3. Seade vastavalt nõudluspunktile 2, mida iseloomustab see, et reaktor (1) on varustatud ekstrusiooniseadmega (7) anorgaaniliste jääkosade eemaldamiseks reaktori (1) põhjalt külgmiselt paiknevasse väljundkambrisse (8).
4. 4. Seade vastavalt nõudluspunktidele 1, 2, 3, mida iseloomustab see, et reaktor (1) on varustatud konveieriga (27) töödeldavate rehvide toimetamiseks täitekambrisse (2).