203406. lajstromszámú szabadalom • Összetett reaktor berendezés és eljárás szerves széntartalmú anyagok nyomásos hőkezelésére
1 HU 203 406 B 2 A találmány tárgya összetett reaktor szerves széntartalmú anyagok nyomásos hőkezelésére, amelynek egy reaktorteret körülvevő nyomástartó edénye van, a nyomástartó edényben egymás felett elhelyezkedő gyűrű alakú reaktorövek vannak, minden egyes reaktoröv felett a száltartalmú anyagnak sugárirányban váltakozva befelé és kifelé történő továbbítását, valamint lefelé juttatását elősegítőkeveiőkarok és keverőfogak vannak, a keverőkarok függőleges forgó tengelyen vannak rögzítve. A nyomástartó edény fedelén a nedves vagy az előhevített széntartalmú anyagot a reaktortérbe bevezető beömlőnyílások és az anyag haladásával ellentétesen felfelé áramló gázok távozására szolgáló kiömlőnyílások vannak, a nyomástartó edény feneke pedig termékürítő nyílással van ellátva. A nyomástartó edényben a hőkezelés elősegítésére a reakciótér felett közvetlenül egy előhevíttető tér van vagy a különálló nyomástartó edényként szolgáló reakciótérhez egy előhevítő ferdekamra van csatlakoztatva. A reakciótérrel közös nyomástartó edényben lévő előhevítő tér kifelé lejtő gyűrű alakú reaktorövekkel, keverőkarokkal és keverőfogakkal rendelkezik míg az előhevítő ferdekamrában szállítócsiga van. A ferdekamra felső vége a reakciótér beömlőnyüásával van összekötve, a reakciótérben az egyes reaktorövek környezetében a betáplált és a reaktorövek felületén elhelyezkedő anyag fűtésére és termikus átalakításának elősegítésére fűtőberendezések pl. villamos fűtőelem vagy hőcserélő csőköteg, csőkígyó vagy pedig más hőátadó felület van. A találmány tárgya továbbá a berendezéssel megvalósítható eljárás. A hagyományos energiaforrások, így a kőolaj és földgáz hiánya és növekvő költségei miatt elkezdték vizsgálni a bőségesen rendelkezésre álló alternatív energiaforrásokat, mint amilyenek a lignittípusú szenek, kevéssé bitumenes szenek a cellulóztartalmú anyagok, így a tőzeg; a cellulóztartalmú hulladékanyagok, mint a fakitermelésből és fűrészüzemi műveletekből származó fűrészpor, fakéreg, fahulladék, ágak és forgács; a különböző mezőgazdasági hulladékanyagok, így a gyapotszár, mogyoróhéj, kukoricaháncs és hasonlók, továbbá a városi szilárd szennyzagy. Sajnálatos módon ezek az alternatív anyagok eredeti állapotukban nagy energiájú tüzelőanyagként több ok miatt közvetlenül nem használhatók. Ezért számos eljárást javasoltak arra, hogy ezeket az anyagokat alkalmas módon átalakítva tüzelőanyagként lehessen használni azáltal, hogy nedvességmentesítés révén fűtőértéküket megnövelik és ugyanakkor tárolhatóságukat javítják. Ilyen jellegű, tipikus berendezéseket és eljárásokat több szabadalomban ismertetnek. így az US 4 052 168 sz. szabadalom szerint lignittípusú szeneket szabályozott hőkezelés útján kémiailag átalakítanak és így feltárt, szilárd széntartalmú stabil, időjárásálló terméket kapnak, amelynek fűtőértéke megközelíti a bitumenes szenét. Az US 4 127 391 sz. szabadalom szerint hagyományos szénmosási és szintisztítási műveletekből eredő, bitumenes hulladéktörmelékből hőkezeléssel szilárd, tömörített, koksz-szerű terméket kapnak, amit szilárd tüzelőanyagként közvetlenül fel lehet használni. Az US 4 129 420 sz. szabadalom szerint természetben előforduló cellulóztartalmú anyagokat, így tőzeget, valamint cellulóztartalmú hulladékot szabályozott átalakító hőkezeléssel feltárnak és így szilárd, széntartalmú vagy koksz-szerű termékeket kapnak, amelyeket szilárd tüzelőanyagként ömagukban vagy hagyományos tüzelőanyagokkal, így fűtőolaj-iszapokkal keverve lehet alkalmazni. Az előbb említett amerikai szabadalmakban leírt típusú, széntartalmú anyagok feltárására szolgáló reaktort és eljárást ismertet az US 4 126 519 sz. szabadalom, amely szerint folyékony zagyanyagot juttatnak egy ferde reaktorba és ezt folyamatosan felhevítik, hogy így lényegében száraz, szilárd, megnövelt fűtőértékű reakcióterméket kapjanak. Ismeretes a DE 2 144 129 sz. közzétételi iratból eljárás és berendezés ömleszthető anyagok szárítására, amelynél az anyag egy házban egymás felett elrendezett fűtőfelületeken helyezkedik el és a keletkezett gőzöket megfelelő készülékekkel eltávolítják a ház belsejéből. A gőzökkel együtt elvezetett anyagrész elkülönítése a ház belső terében történik. A gőzáramban elragadott anyagrészeket leválasztó készülékek a Hűtőfelületek és a ház fala között vannak elrendezve. Az alsó fűtőfelület felett és a leválasztó készülékek alatt ferde vezetőlemezek vannak, melyek a leválasztó készülékek felületéről lehulló anyagrészeknek a mélyebben elhelyezkedő fűtőfelületre való visszavezetését szolgálják. A DE 2 444 641 sz. közzétételi iratból megismerhető .kemence legalább egy, lényegileg vízszintes tűztérrel rendelkezik, melynek középpontján egy forgatható központi tengely halad át, amelyen legalább egy, sugárirányban kifelé, a tűztér felett elhelyezkedő keverőkar van rögzítve. Van továbbá egy berendezése, amely sugárirányú áramlási komponenst hoz létre a tűztérben a rostélyon kezelendő anyagban, valamint egy olyan berendezése, amely egy kerületi áramlási komponenst hoz létre az anyagban úgy, hogy a központi tengely forgásakor az anyagáramlás az egész rostélyfelületen elosztódik. Az US 4 626 258 sz. szabadalom és az ezzel megegyező HU 200 230 lsz. szabadalom olyan összetett reaktor berendezést ismertet, amelynél egy nyomástartó edényben van kialakítva a reakciótér. A reaktor berendezés a nyomástartó edényben közvetlenül a reakciótér felett elhelyezett vagy pedig csak hozzá csatlakoztatott, előhevítő térrel is ki van egészítve. A nedves anyag előhevítése és maga a reakció gyűrű alakú, egymás alatt elhelyezkedő reaktoröveken játszódik le. A reakció lejátszódásához a reaktorteret fel kell hevíteni, ezt pedig a reaktorövek alatt lévő csőkígyókba vezetett hőleadó közeggel érik el. Tehát az ismert megoldásnál közvetítőközeges hőcsere játszódik le. Hátránya ennek a megoldásnak a nehézkes hőfokszabályozása, a közvetett fűtési rendszer jellegéből fakadóan a nagy időállandó, a hosszú visszacsatolási idő. A találmány célja olyan reaktor és eljárás kialakítása, amelyek a nedves, nyers széntartalmú anyagok folytonos hőkezelése terén még hatékonyabbak, könnyebben kezelhetők, egyszerűbben és pontosabban szabályozhatók. A találmány feladata elsősorban a fenti US 4 626 258 sz. szabadalom alapján ismertté vált berendezés és eljárás továbbfejlesztése és annak hátrányainak kiküszöbölése. A jelen találmánnyal a korábbi csupán csőkígyós fűtési megoldás helyett egy alapvetően új és hatékonyabb reaktorfűtési megoldást és ezzel együtt egy új hőkezelési eljárást fejlesztettünk ki. A találmányi gondolat azon a felismerésen alapul, hogy a közvetlen fűtéssel egyrészt hatékonyabb hőátadás valósítható meg, másrészt a fűtőgáznak vagy túlhe-5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
