194579. lajstromszámú szabadalom • Adszorpciós hőtechnikai berendezés, különösen hulladékhő hasznosítására
1 194 579 A találmány tárgya adszorpciói hőteclinikai berendezés, különösen luilladékhők hasznosítására, amelylyel adott alumínium-szilikátok adszorbeált vizének deszorbeálása hőkezeléssel elvégezhető, és ez az endoterm folyamat az adszorpciős hő visszanyerésén túl a ciklusban résztvevő kondenzációs hő visszanyerését és vízgőzt termelő hulladékhők hasznosítását is biztosítja. Ismeretes, hogy egyes alumínium-szilikátok, különösen zeolitok kristályszerkezete úgy épül fel, hogy a kristályok belsejében egymással összekötött csatornák és üregek álló pórusrendszert alkotnak. A pórusrendszert adszorbeált víz tölti ki, amely hőközléssel vízgőz formájában távolítható el, vagyis des/.orbcálható. Az így víztelenített zeolitok vízgőzt tartalmazó atmoszférából újból vizet vesznek fel, aminek során adszorpciős hő szabadul fel és ez az adszorpciós-deszorpciós folyamat reverzibilis, ezért hőtárolásra és hőleadásra is felhasználható. A zeolitokból nyerhető hőenergia hasznosítására több megoldást dolgoztak ki. Ilyen többek között a 4.269.170 Isz. USA szabadalmi leírással ismertetett adszorpciós fűtő- és hőtároló rendszer, amellyel a napenergia hasznosítható. A rendszer plexi üvegből vagy más, infrasugarakat átengedő anyagból levő lapos, nagy felületű kollektora zeolit granulátummal van töltve. A napsugárzás hatására a zcolitból eltávozik a vízpára, amely egy csővezetéken át egy radiátorba jut, ahonnan a hőleadás után a vizet elvezetik a rendszerből. A nappal tárolt energiát éjszaka úgy hasznosítják, hogy pumpával porlasztott vizet juttatnak a zeolitba, aminek hatására hőenergia szabadul fel. Mivel a rendszer lényegében a rehidratáláshoz porlasztott vizet — vízködöt — használ, nem pedig vízgőzt, azért szerkezeti elemeinek elrendezése és egyes elemeknek, pl. a hőszivattyúnak hiánya következtében eleve alkalmatlan a kondenzációs energia hasznosítására. További hátránya, hogy a nyitott rendszerbe bejutó rehidratáló víz olyan szennyeződéseket tartalmazhat, amelyek a kristályszerkezet pórusrendszerét maradandóan elzárják, vízfelvételre alkalmatlanná teszik, és a rendszer amúgy is kicsiny hatásfokát tovább rontják. Ugyancsak zeolit granulátum fűtésre történő használatát ismerteti a 30 06 733 sz. NSZK közzétételi irat, amely- szerint különböző helyeken, különböző berendezésekkel történik a hőközlés (dehidratálás) és a hővisszanyerés (rehidratálás). A hőközlő berendezés hőszigetelt forgó csőkemencéből áll, amelybe egyik végén bejuttatják a vízzel telített zeolitot és a hevített levegőt, másik végén pedig a páradús levegőt vákuumszivattyúval eltávolítják, a „száraz” zeolitot pedig nagy tartályokba — vasúti teherkocsikba — gyűjtik össze, és azt a felhasználás helyére szállítják. Ez a hőközlés elrendezésénél fogva — az egyirányú anyag- és levegőáramlás következtében — a zeolit vizét csak részben tudja eltávolítani, így a rendszerbe nem táplálható be az elvileg lehetséges maximális hőmennyiség, amelynek felvételére a zeolit képes volna. A hővisszanyerésre kidolgozott berendezés is egy szigetelt csőrendszerből áll, amelyet csőkígyó vesz körül. A csőkígyóban áramlik a csőrendszerbe bejuttatott dchidratált /.colit és víz találkozásakor felszabaduló hővel felmelegített haszonvíz. A zeolit granulátum alkalmazása esetén a benne maradt víz miatti részleges hőleadáson túl legjelentősebb hátránya ennek a megoldásnak, hogy a zeolit granulátum a gyakorlatilag folyamatos mozgatás ( a csőkemcncébcn) és szállítás következtében erősen porlik, és a por alakú zeolit egyrészt a nyitott rendszerből levegőmozgás hatására szállítás, rakodás közben veszendőbe megy, másrészt víz hatására cementszerűen a kemence oldalához kötődik, a rendszer hatásfokát erősen rontva. Ezzel a megoldással sem lehet hasznosítani a természetben szinte korlátlan mennyiségben előforduló, viszonylag alacsony hőmérsékletű hulladékhőket. Hasonló hátrányai vannak a 30 22 583 sz. NSZK közzétételi irattal ismertetett eljárásnak is, amely lényegében váltakozva kapcsolható zeolit-oszlopokra vagy száraz, 20 °C-os levegői, vagy pedig 100 %-os relatív nedvességtartalom levegőt kapcsol. A nyitott rendszerek ismert módon és az ismert rendszerekre jellemző hátrányokkal tudják a betáplált hőt tárolni és leadni. A megoldás további hátránya, hogy a 100 %-os relatív nedvességtartalom biztosításához külön energiaforrásra van szükség. Energiaforrásként ugyan speciális napkollektorok használata is szóba jöhet, de azzal lényegében csak nyáron, a fűtési nem igénylő időszakban szolgáltatnak energiát. A zeolitoszlopokba bejuttatandó levegő melegítésére általában 40 °C hőmérsékletű erjesztő- és fermentációs hőt használnak. A gyenge hatásfokú megoldással nem kimondottan az adszorpciós energia hasznosítható, hanem kénsavnak vagy más hidroszkópikus alapanyagnak, mint tárolóközegnek az alkalmazása következtében, ahogy ezt a leírás 14. oldal 12-14 sorai ismertetik, abszorpciós energia hasznosításához (17. old. 18. sor), kémiai hőelőállításhoz fűződnek előnyök. A találmánnyal az a célunk, hogy az ismertetett hiányosságokat kiküszöböljük és a zcolitokban tárolt víz deszorbeálásával, illetve a víztelenített zeolit vízzel telítésével tárolható, illetve nyerhető hőn kívül az alacsony hőmérsékletű környezeti hőt is fűtési, vízmelegítési stb. célokra hasznosítani tudjuk. A találmány alapja az a felismerés, hogy fűtés nemcsak a magas tüzelőértékű tüzelő vagy fűtőrendszerek alkalmazásával érhető el, hanem hulladékok energiát hasznosító, szakaszos hőszivattyúval történő kiegészítéssel is, ha az adszorbeálandó anyagnak zárt rendszeren belüli szállítását az adszorpciós, illetve deszorpciós folyamatoknál légmentesített rendszerben létrejövő nyomáskülönbségekkel vagy szállítógőz áramoltatásával biztosítjuk. Ez esetben a mozgó alkatrészektől mentes kialakítás, vagy a környezetre ártalmatlan gáz alkalmazása a zárt rendszer oxigénmentes környezetében korróziós és egyéb öregedési folyamatok lejátszódását megakadályozza. Fenti felismerés alapján hulladékhők hasznosítása olyan adszorpciós hőtechnikai berendezéssel végezhető el, amelynek zárt rendszerben elhelyezett adszorbense és hőcserélője van. Az adszorbens a zárt rendszer hőszigetelt kamrájában helyezkedik el. A kamra bemenetére adszorpciós vízgőzt szabályozó 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
