CZ37227U1 - Zařízení pro provzdušňování biomasy - Google Patents

Description

Zařízení pro provzdušňování biomasy

Oblast techniky

Předkládané technické řešení se týká oblasti provzdušňování zakládek na bázi biomasy, konkrétně se jedná o zařízení pro vytvoření provzdušňovacího kanálu s možností ohřevu provzdušňovacího média a zakládky. Toto zařízení je určeno k provzdušňování zakládky v uzavřených reaktorech určených zejména pro sušení a/nebo pro aerobní fermentaci.

Dosavadní stav techniky

Z dokumentu CZ 33023 U1 jsou známá zařízení k aerobní fermentaci v uzavřeném prostoru, kde je v podlaze mezi protilehlými stěnami reaktoru vytvořen alespoň jeden kanál s napojeným tlakovým vzduchem, přičemž kanál je zakryt plastovými deskami, které vytvářejí v kanálu systém štěrbin propojujících vnitřní prostor kanálu s vnitřním prostorem reaktoru. Výhodou je snadná vyměnitelnost desek a nastavitelnost štěrbin. Nevýhodou řešení je potřeba otvory (štěrbiny, mřížky) pravidelně čistit, dále zvýšené opotřebování desek a vymezovacích prvků při intenzivním provozu, z toho plynoucí nerovnoměrné rozvádění vzdušiny štěrbinami a přivádění studeného vzduchu do systému v chladnějších dnech roku.

Jsou známa zařízení, která při aerobní fermentaci zakládku periodicky nebo kontinuálně překopávají nebo přemísťují na jiné místo, čímž dochází k jejímu provětrávání. Z dokumentů CZ 1377 U1, CZ 10945 U1, CZ 10966 U1 a CZ 13362U1 jsou známa zařízení, u nichž se aerobní fermentace provádí v otevřených žlabech, přičemž k provzdušňování zakládky dochází během jejího přemísťování ze spodní vrstvy nahoru. Nedostatek uvedených známých zařízení spočívá v tom, že množství vzduchu, které přichází do styku s tvořícím se fermentátem, je nedefinovatelné a nelze ho nijak regulovat. Další nevýhodou je postupné omezování průchodu vzdušiny zakládkou v důsledku sesedání a stlačování spodní vrstvy zakládky, která přímo dosedá na vzdušnící průduchy.

Z dokumentu CZ 14981 U1 jsou známa zařízení k aerobní fermentaci, u nichž je zakládka umístěna v uzavřených reaktorech a k jejímu provzdušňování slouží vertikální trubky zaústěné do zakládky a napojené horními konci na ventilátory. Tlakový vzduch vychází z dolního konce trubek do zakládky. Nevýhodou tohoto známého zařízení je nerovnoměrné provzdušnění s ohledem na omezený počet trubek a nerovnoměrný průchod vzduchu zakládkou. Provzdušnění u tohoto řešení může v určité míře probíhat i bez využití tlakového vzduchu v důsledku rozdílu teplot vzduchu v zakládce a ve vnějším prostoru.

Jsou také známa řešení reaktorů, u nichž jsou v podlaze pevně instalovány trysky pro přívod vzduchu. Nevýhodou těchto známých řešení je nemožnost variabilní změny velikosti a rozmístění průduchů během standardního provozu a často ucpané trysky. V případě provzdušňovacích kanálů zakrytých deskami je nutný servis ucpaných prostor mezi betonovou podlahou a deskami. K tomu přistupuje náchylnost desek k pokroucení v důsledku změnou teplotních poměrů během fermentace.

Bylo by proto vhodné přijít s řešením, které by umožnilo uskladnit zakládku, zejména biomasu, a provzdušňovat ji s menším nároky na údržbu, a které by umožnilo rovnoměrné provzdušňování s kontrolou nad množstvím vzduchu, které přijde do kontaktu se zakládkou.

- 1 CZ 37227 U1

Podstata technického řešení

Nedostatky řešení známých ze stavu techniky do jisté míry odstraňuje zařízení pro provzdušňování biomasy zahrnující uzavíratelný reaktor a přívod vzdušiny, přičemž reaktor zahrnuje dno a alespoň jednu stěnu. Zařízení dále zahrnuje alespoň jeden podpůrný prvek pro vytvoření klenby v biomase, přičemž podpůrný prvek zahrnuje alespoň jeden profil procházející podél dna a připevněný ke stěně a/nebo dnu reaktoru. Mezi podpůrným prvkem a dnem je vymezen prostor, který je určen pro rozvod vzdušiny.

Výhodně zařízení zahrnuje vícero podpůrných prvků, například alespoň tři. Přívod vzdušiny pak může být vyveden ke každému z nich. Některé z podpůrných prvků mohou být připevněny jen ke dnu, některé jen ke stěně, případně mohou některé být připevněné ke dnu a stěně zároveň. Připevnění lze realizovat například svařením či šroubovými spoji. Výhodně jsou všechny podpůrné prvky přímé a alespoň přibližně vzájemně rovnoběžné (například mohou sousední prvky svírat úhel v rozmezí 0±30°, výhodně 0±15°). Obecně lze však využít i různoběžné či rozvětvené nebo zakřivené podpůrné prvky. Profil podpůrného prvku může obsahovat aspoň jednu v podstatě vodorovnou stěnu, která slouží k vytvoření klenby. Profil tak vymezuje prostor pod profilem, který slouží k rozvodu vzdušiny. Tento profil má výhodně konstantní průřez na celé své délce. Podpůrné prvky výhodně procházejí přes většinu délky či šířky dna. Rozestupy mezi nimi mohou být pravidelné, například 25 až 70 cm nebo 40 až 60 cm. Šířka podpůrných prvků může být například 5 až 50 cm, např. 10 až 30 cm. Výška podpůrných prvků může být například 5 až 50 cm, např. 10 až 30 cm. Každý podpůrný prvek je výhodně aspoň na jedné své boční straně otevřený, aby na této straně mohla vznikat klenba.

Při naskladnění materiálu, například biomasy, do reaktoru, se podél podpůrných prvků, na jedné či obou stranách v závislosti na tvaru podpůrného prvku, vytváří klenba z naskladňovaného materiálu tím, že se materiál postupně opírá o podpůrný prvek a podlahu. Touto klenbou je vymezen kanál pro průchod vzdušiny a její prostupování do materiálu z vnitřního prostoru kanálu po celé délce kanálu směrem nahoru a do boku do zakládky. Vháněním vzdušiny do těchto kanálů je pak efektivně zajištěno provzdušňování daného materiálu a v závislosti na zvolené vzdušině dále například i jeho ohřev či sušení. Dodávání vzdušiny je přitom relativně rovnoměrné na relativně velké části dna. Díky tomu, že kanály jsou z části vytvořeny samotným materiálem, nejsou v zařízení průduchy, které by se mohly ucpávat a bylo je nutné čistit. Množství dodávané vzdušiny je přitom relativně snadno možné regulovat, například i v závislosti na teplotě, tlaku či jiných parametrech uvnitř reaktoru.

Zařízení dle předkládaného řešení je určeno především k provzdušňování zakládky v uzavřených reaktorech při aerobní fermentaci a/nebo sušení. Obecně je však využitelné všude tam, kde je nutno nechat prostupovat vzduch či jiný plyn materiálem, zejména na bázi biomasy, který je schopen pomocí vhodné opory - podpůrných prvků - vytvořit klenbu. Jde tedy například o aplikace při aerobní fermentaci nebo při sušení vhodných materiálů. Aerobní fermentací dosahovaná teplota v zakládce může činit například 65 až 85 °C, čímž je možno zařízení zařadit do hygienizačních linek pro zpracování kuchyňských a potenciálně patogenních odpadů plnících směrnici EU č. 1069/2009 pro zpracování vedlejších živočišných produktů. Při použití tohoto zařízení pro sušení materiálů je možné použít horkou vzdušinu, například spaliny, o teplotě okolo 200 stupňů Celsia, např. 150 až 300 °C, výhodně 150 až 250 °C.

Alespoň jeden podpůrný prvek je výhodně na druhém konci, tedy naproti přívodu vzdušiny, odsazený od stěny reaktoru, například alespoň o 10 cm, nebo alespoň o 20 cm, ještě výhodněji alespoň o 30 cm. Díky tomu může biomasa uzavřít na tomto konci klenbu vytvořenou podpůrným prvkem, takže přiváděná vzdušina je nucena prostupovat skrze biomasu nahoru a do boku a tím ji intenzivněji provzdušňovat, například namísto toho, aby část vzdušiny volně procházela podél stěny reaktoru.

- 2 CZ 37227 U1

Podpůrný prvek může zahrnovat svislou nebo v podstatě svislou stěnu, která slouží k připevnění ke dnu. V podstatě svislá stěna může například se svislým směrem svírat úhel menší nebo roven 45° nebo menší nebo roven 30°. Dále může zahrnovat v podstatě vodorovnou stěnu, která zajišťuje vymezení klenby. V podstatě vodorovná stěna například může s vodorovným směrem svírat úhel menší nebo roven 45° nebo menší nebo roven 30°. Příkladem takové podpůrného prvku může být T-profil či L-profil nebo J-profil, s orientací takovou, že je nesvislá část profilu odsazena od dna reaktoru. Namísto této v podstatě vodorovné stěny může být využit jiný prvek, který není tvořen součástí profilu, například může v podstatě vodorovnou část podpůrného prvku realizovat trubka nebo několik vedle sebe uspořádaných trubek pro vedení topného média. Možné je podpůrný prvek i realizovat bez v podstatě svislé stěny - například jako v podstatě vodorovnou stěnu uchycenou ke stěně reaktoru, případně ke dnu. V podstatě vodorovná stěna, ať už připojená ke dnu nebo stěně, může být rovinná, zalomená i zakřivená.

Reaktor může zahrnovat jednu stěnu, například může být válcový. Výhodněji však zahrnuje vícero stěn, zejména čtyři stěny umístěné na obdélníkovém dnu. Reaktor může rozměry být uzpůsoben pro převoz na nákladním automobilu.

Do prostoru pro rozvod vzdušiny mezi alespoň jedním z podpůrných prvků a dnem, výhodně do prostoru mezi každým podpůrným prvkem a dnem, může na jednom konci být vyveden přívod vzdušiny. Rozvod vzdušiny dále podél dna je pak realizován podpůrným prvkem, pro rozvod nejsou potřeba dodatečná vedení. Je však možné například i podél podpůrného prvku rozvádět vzdušinu například trubkou s otvory, takže přívod vzdušiny je vyveden nejen na jeden z konců uvedeného prostoru, ale také na jedno nebo více míst po délce tohoto prostoru pod podpůrným prvkem.

Profil alespoň jednoho podpůrného prvku může mít průřez ve tvaru T. Tento tvar je výhodný, protože jedním prvkem je pak možné vytvořit dvojici kleneb a kanálů pro rozvod vzdušiny. Ramena tohoto T-profilu přitom nemusejí být nutně rovná a vzájemně rovnoběžná, například se mohou obě ramena T-profilu směrem do stran přibližovat ke dnu reaktoru.

Výhodně alespoň jeden podpůrný prvek zahrnuje topné těleso, které je v kontaktu s profilem podpůrného prvku alespoň na části délky profilu, výhodně na většině délky, výhodněji aspoň na 80 % délky. Například lze využít výměník tepla, do kterého je dodáváno topné médium. Například může být využita trubka upevněná k podpůrnému prvku, například k oběma ramenům T-profilu tak, že přívod média k podpůrnému prvku a odvod topného média z daného prvku se nacházejí na stejném konci daného podpůrného prvku. Rozvody topného média pak mohou být umístěny na pouze jedné stěně reaktoru. Profil podpůrného prvku může být vytvořen dutým profilem, přičemž tento profil pak může sloužit jako topné těleso. Alternativně lze i například topná tělesa zabudovat do dna reaktoru. Dodávání topného média je výhodně regulovatelné, například zajištěné řízeným čerpadlem.

Zařízení pak výhodně zahrnuje řídicí jednotku a alespoň jeden senzor zvolený z množiny zahrnující tlakový senzor a teplotní senzor, a volitelně dále zahrnující například senzory vlhkosti a/nebo senzor kyslíku, přičemž řídicí jednotka je propojena s topným tělesem a uzpůsobena k ovládání topného tělesa na základě dat z alespoň jednoho senzoru. Dodávání topného média lze tedy například řídit zpětnovazebním obvodem, v závislosti na průchodnosti vzdušiny naskladněným materiálem, teplotě či vlhkosti v reaktoru, teplotě okolí apod.

Přívod vzdušiny výhodně zahrnuje zařízení pro regulaci průtoku dodávané vzdušiny. Může jít například o ventil v přívodu tlakového vzduchu, výhodněji je využit kompresor či ventilátor. Je tak umožněno průběžně regulovat množství přiváděné vzdušiny, zejména s ohledem na stav zakládky/materiálu - zejména biomasy.

Zařízení pak výhodně zahrnuje řídicí jednotku, která může být samostatnou řídicí jednotkou, či může být například společná s řídicí jednotkou pro ovládání topného tělesa. Zařízení pak výhodně

- 3 CZ 37227 U1 navíc zahrnuje alespoň jeden senzor zvolený z množiny zahrnující tlakový senzor, senzor kyslíku a teplotní senzor, a volitelně dále zahrnující například senzor vlhkosti, přičemž řídicí jednotka je propojena se zařízením pro regulaci průtoku a uzpůsobena k regulaci průtoku vzdušiny přívodem vzdušiny na základě dat z alespoň jednoho senzoru.

Součástí zařízení může dále být odvod vzdušiny z prostoru reaktoru, který je výhodně opatřený biofiltrem.

Výhodně je alespoň jedna stěna reaktoru otevíratelná. Tato stěna pak slouží zejména pro vyskladňování reaktoru. Naskladňování je výhodně zajištěno otevíratelným víkem, je však možné reaktor realizovat i s pevným stropem. Zejména je-li zařízení uzpůsobeno pro převoz na nákladním automobilu, je otevíratelná stěna výhodnou součástí zařízení, protože je umožněno vyklopit obsah reaktoru pomocí nákladního automobilu. Otevíratelná stěna i víko jsou výhodně opatřené těsněním a/nebo zámky pro zabránění samovolného otevření. Výhodně je otevíratelná stěna otočně uchycena na své horní straně.

Alespoň jeden podpůrný prvek je výhodně uspořádán kolmo k otevíratelné stěně reaktoru, resp. kolmo ke straně dna, na které se tato stěna nachází. Zvláště výhodně jsou takto uspořádané všechny podpůrné prvky. Při vyskladňování reaktoru nakloněním celého zařízení směrem k otevíratelné stěně je pak zajištěno, že podpůrné prvky nekladou odpor vyskladňování a navíc je prostor pod nimi vymeten procházejícím materiálem, takže je omezeno riziko ukládání materiálu či nečistot na podpůrných prvcích a pod nimi. Podpůrné prvky pak mohou být v kontaktu s protilehlou stěnou reaktoru, aby mezi touto stěnou a konci podpůrných prvků nedocházelo k zachytávání materiálu. Pro zajištění uvedeného vymetení okolí podpůrných prvků při vyskladňování reaktoru nemusí být obecně nutno, aby podpůrné prvky byly striktně kolmé na otevíratelnou stěnu (tj. rovnoběžné se směrem vyskladňování), přestože tato varianta je výhodnější. Obecně může být postačující například sklon podpůrných prvků vůči směru vyskladňování menší než 30°, výhodně menší než 20° a ještě výhodněji menší než 10°. Tento sklon může být měřen pro každý podpůrný prvek zvlášť, výhodně jsou však prvky zároveň rovnoběžné, aby nedocházelo k zachytávání materiálu ani mezi nimi. Tyto úhly mohou být například měřeny jako úhel mezi směrem vyskladňování a osou daného prvku při pohledu shora, kde osa podpůrného prvku je vedena ve směru délky podpůrného prvku. V tomto směru má prvek nebo alespoň jeho profil výhodně konstantní průřez.

Reaktor je výhodně opatřen tepelnou izolací, aby bylo v co možná nejvyšší míře omezeno unikání tepla skrze stěny, dno a víko. Například mohou stěny, dno i víko být dvouplášťové, s izolací mezi těmito plášti.

Výhodně zařízení dále zahrnuje sběrný kanál pro výluhy ze zakládky. Dno reaktoru pak může být skloněno směrem ke sběrnému kanálu. Výhodně je pak součástí zařízení dále recirkulační vedení, např. opatřené čerpadlem, pro umožnění vracení výluhy zpět, s výhodou na horní povrch zakládky, např. v případech, kdy není žádoucí uskladněnou biomasu sušit, ale naopak je žádoucí ji udržovat vlhkou. Využito může být i vedení určené pro odčerpávání výluhy.

Alespoň jeden podpůrný prvek může na svém horním povrchu být opatřen mechanismem pro podélný posuv zakládky. Tímto mechanismem může být zejména dopravník, například pásový nebo korečkový, nebo posuvná podlaha. Dopravník umožňuje posuv zakládky pro vyskladnění reaktoru. Výhodně jsou tedy mechanismy pro podélný posuv i podpůrné prvky vedeny směrem k otevřené stěně reaktoru. V zásadě tedy využití dopravníku umožňuje nahradit vyskladňování reaktoru naklápěním.

Výhodně jsou na tomto prvku umístěny alespoň dva, výhodně alespoň tři, mechanismy pro podélný posuv, umístěné vedle sebe a každý procházející přes většinu délky daného podpůrného prvku. Tyto mechanismy jsou pak výhodně opatřeny řídicí jednotkou, např. stejnou, která řídí ostatní funkce zařízení, uzpůsobenou pro řízení těchto mechanismů. Toto řízení je výhodně realizováno tak, že jsou pro vyskladnění reaktoru střídány dvě fáze. První fáze zahrnuje postupný posuv

- 4 CZ 37227 U1 jednotlivých mechanismů vzad, směrem od otevřené stěny reaktoru. Tedy v daný okamžik v první fázi je při posuvu některého mechanismu některý jiný mechanismus statický, takže uložená biomasa zůstává rovněž statická. Ve druhé fázi jsou pak všechny mechanismy, výhodně na všech podpůrných prvcích, řízeny pro současný posuv vpřed, čímž je o odpovídající vzdálenost posunuta vpřed i biomasa. Velikost posuvu mechanismů tak může být výrazně kratší než délka reaktoru, a střídáním těchto fází může dojít k vyskladnění reaktoru, aniž by bylo třeba ho naklánět.

Objasnění výkresů

Podstata řešení je dále objasněna na příkladech jeho uskutečnění, které jsou popsány s využitím připojených výkresů, kde na:

obr. 1 je schematicky znázorněn perspektivní pohled na příkladné provedení zařízení dle předkládaného technického řešení, kde je reaktorem kontejner, který má jednu otevíratelnou stěnu a otočné víko, přičemž na jeho dnu jsou paralelně uspořádány podpůrné prvky;

obr. 2 je schematicky znázorněn další perspektivní pohled na zařízení z obr. 1, přičemž je patrné, že otevíratelná stěna je otočně uchycena na své horní hraně;

obr. 3 je schematicky znázorněn pohled zpředu na zařízení z obr. 1 a 2, přičemž je skrze otevíratelnou stěnu vidět dovnitř kontejneru;

obr. 4 je schematický pohled zboku na příklad zařízení dle technického řešení, přičemž je naznačena uskladněná biomasa obklopující podpůrný prvek, je naznačeno recirkulační vedení se sběrným kanálem, a je naznačena řídicí jednotka regulující množství přiváděné vzdušiny na základě dat z tlakového či teplotního senzoru;

obr. 5 je schematický pohled na podpůrný prvek vedený v podélném směru tohoto prvku, přičemž je naznačeno umístění topných těles a je naznačena klenba z biomasy;

obr. 6 schematicky znázorňuje několik variant průřezů podpůrných prvků;

obr. 7 schematicky znázorňuje perspektivní pohled do zařízení dle technického řešení, přičemž je patrné napojení topných těles lemujících horní stěny podpůrných prvků na přívod a odvod topného média;

obr. 8 schematicky znázorňuje detailní pohled na příčný řez jedním z podpůrných prvků z obr. 7;

obr. 9 schematicky znázorňuje několik alternativních variant průřezů podpůrného prvku, kde je aspoň jedna stěna profilu zakřivená;

obr. 10 je schematicky znázorněn perspektivní pohled shora na příkladný podpůrný prvek opatřený trojicí mechanismů pro podélný posuv; a obr. 11 je schematicky znázorněn příčný řez prvkem z obr. 10.

Příklady uskutečnění technického řešení

Technické řešení bude dále objasněno na příkladech uskutečnění s odkazem na příslušné výkresy. Příkladem řešení je zařízení pro uskladnění biomasy 14, například jak je znázorněno na obr. 1 až 4 a 7, s volitelnými detailními znaky znázorněnými na obr. 5, 6, 8 a/nebo 9. Zařízení zahrnuje uzavíratelný reaktor 1, kterým může být v podstatě jakýkoliv prostor umožňující

- 5 CZ 37227 U1 naskladňování a vyskladňování biomasy 14. Výhodně se může jednat o mobilní kontejner, například naložitelný na nákladní automobil. Reaktor 1 zahrnuje dno 3, aspoň jednu stěnu 4 a strop nebo víko 11. Počet stěn 4 odpovídá tvaru dna 3, tedy například může být jedna válcovitá stěna 4 s kulatým dnem 3, čtyři v podstatě rovinné stěny 4 s obdélníkovým dnem 3 apod. Zařízení dále zahrnuje neprázdnou množinu podpůrných prvků 5 určených k vytvoření klenby 6 v biomase 14, kterou může podél dna 3 být rozváděna vzdušina, a zahrnuje alespoň jeden přívod či zdroj vzdušiny.

Každý z podpůrných prvků 5 z množiny je připevněn k (některé) stěně 4 reaktoru 1 a/nebo k jeho dnu 3 a zahrnuje profil, který vede podél dna 3, přičemž je od dna 3 aspoň jednou svou stěnou odsazen. Výhodně profil zahrnuje aspoň jednu v podstatě horizontální stěnu, která vymezuje prostor nad dnem 3, kterým může být rozváděna vzdušina, a aspoň jednu v podstatě vertikální stěnu, která realizuje připevnění ke dnu 3 či stěně 4. Například může jít o profil ve tvaru písmene „L“, kde je horizontální rameno odsazeno od dna 3 a vertikální rameno je ukotvené, např. přišroubované, ke dnu 3 nebo stěně 4. Možné je využít například i profil s průřezem přibližně ve tvaru „1“, „7“, „I“, obráceného „J“ či „Y“ nebo „C“, výhodný je pak průřez tvaru „T“. T-profil může být připevněn ke dnu 3 a vymezuje dva vzájemně oddělené prostory pro rozvod vzdušiny.

Fungování podpůrného prvku 5 je naznačeno na obr. 5. Naskladněná biomasa 14, zejména výhodně vláknitá biomasa 14, vytvoří podél podpůrného prvku 5 klenbu 6, takže v biomase 14 je pak podpůrným prvkem 5, dnem 3 reaktoru 1 a klenbou 6, a případně také v podstatě svislou stěnou podpůrného prvku 5, vytvořen kanál pro rozvod vzdušiny. Na obr. 6A je naznačena varianta podpůrného prvku 5 s jednou svislou stěnou a dvěma v podstatě vodorovnými stěnami, které jsou vůči vodorovné rovině skloněny přibližně o 30°, takže profil podpůrného prvku 5 tvoří tvar stříšky. Obecně může sklon v podstatě vodorovných stěn podpůrných prvků 5, které procházejí podél dna 3 a umožňují vznik klenby 6, být například 0 až 45° vzhledem k vodorovné rovině. Nakloněné mohou být i v podstatě svislé stěny podpůrných prvků 5, realizující připojení ke dnu 3 reaktoru 1, přičemž sklon těchto stěn vůči svislé rovině může být například rovněž 0 až 45°. Obr. 6B znázorňuje příklad profilu, kterým je zde standardní T-profil. Jak je naznačeno na obr. 8, T-profil, i jiné příkladné profily, může mít patku pro připevnění k podlaze a/nebo může být vytvořen z více částí. Jak je naznačeno na obr. 6C, v podstatě vodorovná stěna podpůrného prvku 5 nemusí být vytvořena z profilu, ale může být například i vytvořena z topných těles 7. V zobrazeném příkladu se jedná o čtveřici potrubí pro topné médium, obecně může jít například i o jedno či dvě potrubí s oválným či obdélníkový průřezem. Stěny podpůrných prvků 5 mohou v některých provedeních být děrované, plné stěny však mohou být výhodnější, protože u nich je výrazně nižší riziko zachytávání nečistot či částí naskladněného materiálu.

Podpůrný prvek 5 může mít stěny rovinné i zakřivené, případně některé rovinné a jiné zakřivené. Několik takto realizovaných provedení je naznačeno na obr. 9. Na obr. 9A je v podstatě vodorovná stěna profilu vytvořena zakřivená s přibližně konstantní křivostí, na obr. 9B je křivost u okrajů této stěny větší než v blízkosti svislé stěny. Na obr. 9C je pak každé z ramen T-profilu zakřiveno zvlášť s nespojitým přechodem mezi rameny. Obdobně lze zakřivením, zalomením apod. modifikovat i jiné tvary profilů než T-profil.

Díky podpůrným prvkům 5 je při umístění biomasy 14, zejména výhodně vláknité biomasy 14, do reaktoru 1 vytvořena podél podpůrných prvků 5 klenba 6, tedy v zásadě je profilem a biomasou 14 vytvořen kanál procházející podél dna 3. Tímto kanálem je pak možné rozvádět vzdušinu po reaktoru 1. Na konci tohoto kanálu opačného k vyústění přívodu 2 vzdušiny je výhodné tento kanál uzavřít. Toho lze docílit pomocí naskladněné biomasy 14, přičemž k uzavření dojde když je podpůrný prvek 5 ukončen ve vzdálenosti např. alespoň 10 cm, výhodněji alespoň 30 cm, od stěny 4 reaktoru 1. Uzavření kanálu biomasou 14 je naznačeno na obr. 4. Alternativně může kanál být uzavřen zadní stěnou. Možné je tento kanál i uzavřít vertikální stěnou na podpůrném prvku 5.

Přívod 2 vzdušiny je vyveden do prostoru vymezeného podpůrným prvkem 5. Výhodně je ke každému podpůrnému prvku 5 zaveden přívod 2 vzdušiny. V provedeních s vícero podpůrnými

- 6 CZ 37227 U1 prvky 5 mohou být všechny profily tvořící tyto podpůrné prvky 5 vzájemně rovnoběžné. Podpůrné prvky 5 výhodně procházejí přes většinu šířky či délky dna 3 reaktoru 1, přičemž na jednom konci mohou být v blízkosti stěny 4, skrz kterou je veden přívod 2 vzdušiny nebo mohou s touto stěnou 4 i být v kontaktu. Jednotlivé přívody 2 vzdušiny pak mohou být realizované jako otvory v dané stěně 4, přičemž na druhé straně této stěny 4 může být umístěn společný rozvod napojený na společný přívod 2 vzdušiny pro celé zařízení, např. napojený na společný ventilátor. Možné je vzdušinu přivést i skrze dno 3 či například hadicemi nebo potrubími dále od stěny 4.

Přívod 2 vzdušiny může zahrnovat například zdroj tlakového vzduchu, např. kompresor, může zahrnovat zdroj spalin, může zahrnovat ventilátor nebo jinak realizované zařízení 10 pro regulaci průtoku apod. Využití ventilátoru je vhodné, protože umožňuje regulovat průtok vzdušiny, např. vzduchu, skrze přívod 2 vzdušiny do reaktoru 1. Součástí přívodu 2 vzdušiny může být i topné těleso 7 pro zahřívání vzdušiny, např. kvůli sušení či urychlení množení aerobních bakterií. Výhodně je součástí řídicí jednotka 8 propojená s jedním nebo více tlakovými senzory 9 a uzpůsobená pro regulaci množství dodávané vzdušiny, například k regulaci otáček ventilátoru, na základě dat z tlakových senzorů 9. Například může být vícero senzory 9 měřen tlak na více místech v reaktoru 1, například v různých výškách, v různé vzdálenosti od podpůrných prvků 5, u každého podpůrného prvku 5, uvnitř i vně reaktoru 1 apod. Na základě tlakové diference mezi různými senzory 9 pak lze zpětnou vazbou regulovat množství dodávané vzdušiny. Tlaková diference umožňuje regulovat množství dodávané vzdušiny na základě prostupnosti biomasy 14 či propustnosti biofiltru na odvodu vzdušiny z reaktoru 1. Alternativně nebo navíc může průtok skrze přívod 2 vzdušiny být regulován řídicí jednotkou 8 na základě dat z jednoho nebo více teplotních senzorů 9, například může řídicí jednotka 8 zahrnovat regulátor či expertní systém a nastavovat přívod 2 vzdušiny na základě tlaku a teploty na vícero místech v reaktoru 1. V případě využití vícero přívodů 2 vzdušiny může být regulován každý zvlášť nebo mohou být regulovány společně. Alternativně nebo navíc k regulaci množství vzdušiny může být stejnou či jinou řídicí jednotkou 8 na základě dat ze senzorů 9 regulována i teplota vzdušiny.

Vzdušinou může kromě vzduchu být i jiný plyn, zejména lze využít spaliny, např. o teplotě 150 až 250 °C, díky kterým je naskladněný materiál v rektoru zároveň i sušen. Reaktor 1 pak může zahrnovat zdroj nebo přívod spalin.

Odvod přiváděné vzdušiny z reaktoru 1 může být zajištěn aspoň jedním odvodem vzdušiny, například umístěným u stropu či víka 11 nebo na něm. Součástí odvodu vzdušiny pak může být filtr, například biofiltr, tedy filtr, který odstraňuje či odbourává nežádoucí látky pomocí enzymů, mikroorganismů apod. Reaktor 1 je výhodně utěsněný, tedy uzavřený stěnami 4, dnem 3, stropem/víkem 11 a těsněními mezi pohyblivými částmi tak, aby nedocházelo k samovolnému úniku vzdušiny či jiných plynů nebo látek. Reaktor 1 je výhodně tepelně izolovaný. Například mohou stěny 4, dno 3 i víko 11 či strop být dvouplášťové s vrstvou tepelné izolace mezi. Touto izolací může být například pěnový polymer či vata.

Alespoň jeden z podpůrných prvků 5, výhodně každý podpůrný prvek 5, zahrnuje dále topné těleso 7. Toto těleso je umístěno na profilu daného podpůrného prvku 5, výhodně prochází po celé délce profilu. Může jít například o radiátor připojený k rozvodu topného média, např. vody, spalin nebo oleje. Médium může být zahříváno vně reaktoru 1, například může kotel či bojler být součástí zařízení nebo může horké médium být dodáváno z externího zdroje. Topným tělesem 7 může být v některých provedeních například i topná spirála zahřívané elektricky, využití topného média je však obvykle praktičtější a levnější.

Obdobně jako v případě zpětnovazebního řízení průtoku v přívodu 2 vzdušiny může být řízena i teplota topných těles 7, výhodně i v kombinaci s řízením průtoku, tj. množstvím dodávané vzdušiny. Součástí zařízení tedy může být řídicí jednotka 8 propojená s jedním nebo více teplotními senzory 9 a uzpůsobená pro regulaci teploty topných těles 7, průtoku či teploty média apod. Tato regulace je prováděna na základě dat z teplotních senzorů 9. Teplota může být měřena v různých výškách, v různé vzdálenosti od podpůrných prvků 5, u každého podpůrného prvku 5,

- 7 CZ 37227 U1 uvnitř i vně reaktoru 1 apod. Alternativně nebo navíc mohou topná tělesa 7 být regulována řídicí jednotkou 8 na základě dat z jednoho nebo více tlakových senzorů 9, například může řídicí jednotka 8 zahrnovat regulátor či expertní systém a nastavovat teplotu na základě tlaku a teploty na vícero místech v reaktoru 1. V případě využití vícero topných těles 7 může být regulováno každé zvlášť nebo mohou být regulována společně.

Ve zvláště výhodném provedení může jedna či více řídicích jednotek 8 ovládat jak zařízení 10 pro regulaci průtoku v přívodu 2 vzdušiny, tak topné těleso 7 nebo tělesa, například na základě dat ze stejných senzorů 9. Kromě teplotních a tlakových senzorů 9 mohou pro kteroukoliv z výše popsaných regulací být alternativně nebo navíc využity i jiné vhodné senzory 9, např. senzory 9 vlhkosti či senzory 9 pro měření koncentrace CO2 či O2.

Reaktor 1 je výhodně nahoře otevíratelný, tedy zahrnuje víko 11. Víko 11 může být součástí stropu nebo tvořit celý strop. Výhodně tvoří celý strop pro zajištění co nejsnazšího naskladňování reaktoru 1. Výhodně je otočné, tedy spojené se zbytkem reaktoru 1 pomocí pantů. Naproti pantům může být opatřeno zámkem nebo zámky, které víko 11 zajišťují vůči nežádoucímu otevření. Po obvodu víka 11 je na víku 11 či na okolní zástavbě na reaktoru 1 umístěno výhodně těsnění, aby bylo zabráněno úniku plynů. Otevírání víka 11 může být manuální nebo zajištěné elektronicky či mechanicky pomocí pohonu, hydraulického či pneumatického zvedacího zařízení apod.

Některá ze stěn 4 reaktoru 1, například jedna stěna 4 kvádrovitého reaktoru 1, je výhodně otevíratelná. Může tedy být opatřená otvorem s posuvným či otočným zákrytem nebo může výhodně být otočná celá tato stěna 4. Výhodně je pak tato stěna 4 otočná kolem vodorovné osy nad touto stěnou 4, tedy je reaktor 1 obdobou tzv. abroll kontejneru. Součástí reaktoru 1 je pak i těsnění pro utěsnění víka 11 / otevíratelné stěny 4. Další součástí mohou být zámky pro zajištění. Otevíratelná stěna 4 je zvláště výhodná pro mobilní reaktor 1, například u reaktoru 1 s možností převozu na nákladním automobilu je výhodně otočná celá stěna 4, která se při převozu nachází vzadu vzhledem ke standardnímu směru jízdy. Tím je zásadně usnadněno vyprazdňování reaktoru 1, protože je možné ho vyklopit pomocí zvedacího zařízení na automobilu.

Výhodně je dno 3 reaktoru 1 obdélníkové, přičemž podpůrné prvky 5 procházejí podél delších stěn 4 reaktoru 1. Otevíratelná je pak výhodně jedna z kratších stěn 4, přičemž druhou z kratších stěn 4 může být přiváděna vzdušina, odváděna výluha, přiváděno a odváděno topné médium apod. Takovéto výhodné provedení je znázorněno na výkresech, zejména na obr. 1 až 4 a 7. Jak je dále patrné např. z obr. 1 a 3, podpůrné prvky 5 mohou být připevňovány k podlaze i ke stěnám 4 reaktoru 1. Podpůrné prvky 5 na stěnách 4 reaktoru 1 mohou být vytvořeny bez v podstatě svislých stěn.

Profily alespoň z části tvořící podpůrné prvky 5 jsou pak zvláště výhodně orientovány v podstatě kolmo k uvedené otočné nebo alespoň otevíratelné stěně 4 (v době kdy je zavřená), resp. ke straně dna 3, na které se tato stěna 4 nachází. Při vyskladňování reaktoru 1 sklopením pak podpůrné prvky 5 nebrání posuvu biomasy 14 po dně 3 a navíc je prostor pod horizontální stěnou profilu vymeten procházející biomasou 14, takže se v něm nemohou dlouhodobě usazovat nečistoty či kusy biomasy 14. Přívod 2 vzdušiny pak může být umístěn u protější stěny 4, než je otevíratelná stěna 4. Případná topná tělesa 7 jsou výhodně na profilech uspořádána tak, aby nedošlo k jejich poškození při vyskladňování a aby se za ně co nejméně zachytávala biomasa 14. Například může být tedy využita v podstatě rovná trubka s topným médiem vedoucí rovnoběžně s profilem či může topná spirála být zabudovaná v profilu nebo zakrytá plochým krytem.

Součástí dna 3 může být sběrný kanál 13 pro výluhu zakládky, např. naskladněné biomasy 14. Dno 3 přitom může být nakloněné směrem k tomuto kanálu, aby výluha byla z celého prostoru reaktoru 1 sváděna do sběrného kanálu 13. Výluha může z kanálu být odváděna pryč, výhodněji je např. pomocí čerpadla rozváděna recirkulačním vedením 12 a následně shora rozstřikována do prostoru reaktoru 1. V zobrazeném provedení (viz obr. 4) je sběrný kanál 13 umístěn kolmo k podpůrným prvkům 5 u stěny 4 protilehlé otevíratelné stěně 4. Tato protilehlá stěna 4 je přitom

- 8 CZ 37227 U1 dvojitá a v prostoru uvnitř této dvojité stěny 4 jsou umístěny další komponenty zařízení pro provzdušňování biomasy 14, které je vhodnější oddělit od biomasy 14. Zejména se jedná o řídicí jednotku 8, zařízení 10 pro regulaci průtoku vzdušiny, případně přívody spalin či topného média, čerpadlo pro výluhu, další případné regulační prvky, např. pro ovládání zámků zajišťujících víko 11 či otevíratelnou stěnu 4, pro regulaci průtoku topného média atd., přívod elektrické energie pro senzory 9, řídicí jednotky 8 a další elektrické komponenty apod. Na vnější stěně reaktoru mohou být umístěny ovládací prvky či výstupní zařízení, aby obsluha zvenčí reaktoru mohla např. sledovat teplotu či nastavený průtok vzdušiny a případně mohla tyto parametry měnit, například v závislosti na naskladněném materiálu.

V některých provedeních může podpůrný prvek 5 zahrnovat například děrovanou trubici uchycenou k podpůrnému prvku 5 a procházející podél něj aspoň na části jeho délky. Tato trubice pak může realizovat rozvod vzdušiny do vícero míst u podpůrného prvku 5.

V některých provedeních, například v zobrazeném provedení, je dále alespoň jeden - výhodně každý, podpůrný prvek 5 na svém horním povrchu opatřen mechanismem 15 pro podélný posuv zakládky. Tímto mechanismem je například pásový nebo korečkový dopravník, nebo posuvná podlaha, procházet může přes většinu délky daného podpůrného prvku 5. Obecně může být využit jakýkoliv pohyblivý mechanismus, který lze využít pro přesun zakládky. Všechny mechanismy 15 pro podélný posuv i podpůrné prvky 5 jsou vedeny směrem k otevřené stěně reaktoru 1. V tomto provedení může a nemusí být reaktor zároveň uzpůsoben pro vyskladňování naklápěním, např. na nákladním automobilu.

V některých provedeních, například navíc v provedení z obr. 1 a 4, je každý z podpůrných prvků 5 na horním povrchu opatřen po většině své délky vícero vedle sebe umístěnými mechanismy 15 pro podélný posuv realizovanými např. kluznými prvky. Jak je znázorněno na obr. 10 a 11, může jít například o tři kolejnice, na nichž se podélně pohybují U-profily, na kterých leží zakládka. Každý mechanismus může procházet přes většinu délky podpůrného prvku 5, případně může být složen z více za sebou umístěných mechanismů pro podélný posuv. Tyto prvky jsou výhodně napojeny na řídicí jednotku, která řídí jejich pohyb, např. na řídicí jednotku 8 uzpůsobenou i pro řízení dalších elektronických komponent, jak je popsáno výše.

Tato řídicí jednotka je pak uzpůsobena pro postupný posuv jednotlivých vedle sebe umístěných mechanismů, tedy v příkladném provedení například posuv nejprve levého, pak prostředního a nakonec pravého mechanismu ve směru vzad (od otevíratelné stěny 4). Dále je řídicí jednotka uzpůsobena pro následný posuv všech mechanismů 15 pro podélný posuv vpřed zároveň, výhodně všech mechanismů na všech podpůrných prvcích zároveň. Tyto dva pohyby jsou pak řídicí jednotkou opakovány až do vyskladnění reaktoru 1. Společný posuv mechanismů s sebou posouvá i uskladněnou zakládku, zatímco během posuvu jednotlivých mechanismů směrem vzad zakládka zůstává statická.

Tímto je umožněno vyskladnění prakticky celého objemu zakládky bez nutnosti naklopení celého zařízení pro provzdušňování biomasy. To je výhodné např. pro velké statické instalace technologie. K posunu prvků jsou s výhodou použity hydro-válce (neboli hydraulické válce) pevně uchycené s výhodou k zadnímu čelu reaktoru 1. Alternativou tomuto posuvnému systému je například provedení s hřeblovým dopravníkem podélně obíhajícím daný podpůrný prvek 5.

Claims (12)

1. NÁROKY NA OCHRANU

   1. Zařízení pro provzdušňování biomasy (14), zahrnující uzavíratelný reaktor (1) a přívod (2) vzdušiny, přičemž reaktor (1) zahrnuje dno (3) a alespoň jednu stěnu (4), vyznačující se tím, že dále zahrnuje alespoň jeden podpůrný prvek (5) pro vytvoření klenby (6) v biomase (14), přičemž tento podpůrný prvek (5) zahrnuje alespoň jeden profil procházející podél dna (3) a je připevněný ke stěně (4) a/nebo dnu (3) reaktoru (1), a přičemž mezi podpůrným prvkem (5) a dnem (3) je vymezen prostor pro rozvod vzdušiny.
2. 2. Zařízení pro provzdušňování biomasy (14) podle nároku 1, vyznačující se tím, že do aspoň jednoho prostoru mezi podpůrným prvkem (5) a dnem (3) je na jednom konci vyveden přívod (2) vzdušiny.
3. 3. Zařízení pro provzdušňování biomasy (14) podle kteréhokoliv z předchozích nároků, vyznačující se tím, že profil má průřez ve tvaru T.
4. 4. Zařízení pro provzdušňování biomasy (14) podle kteréhokoliv z předchozích nároků, vyznačující se tím, že alespoň jeden podpůrný prvek (5) zahrnuje topné těleso (7), které je v kontaktu s profilem podpůrného prvku (5) alespoň na části délky profilu.
5. 5. Zařízení pro provzdušňování biomasy (14) podle nároku 4, vyznačující se tím, že dále zahrnuje řídicí jednotku (8) a alespoň jeden senzor (9) zvolený z množiny zahrnující tlakový senzor a teplotní senzor, přičemž řídicí jednotka (8) je propojena s topným tělesem (7) a uzpůsobena k ovládání topného tělesa (7) na základě dat z alespoň jednoho senzoru (9).
6. 6. Zařízení pro provzdušňování biomasy (14) podle kteréhokoliv z nároků 1 až 4, vyznačující se tím, že přívod (2) vzdušiny zahrnuje zařízení (10) pro regulaci průtoku dodávané vzdušiny.
7. 7. Zařízení pro provzdušňování biomasy (14) podle nároku 6, vyznačující se tím, že dále zahrnuje řídicí jednotku (8) a alespoň jeden senzor (9) zvolený z množiny zahrnující tlakový senzor, teplotní senzor a senzor kyslíku, přičemž řídicí jednotka (8) je propojena se zařízením (10) pro regulaci průtoku a uzpůsobena k regulaci průtoku vzdušiny přívodem (2) vzdušiny na základě dat z alespoň jednoho senzoru (9).
8. 8. Zařízení pro provzdušňování biomasy (14) podle kteréhokoliv z předchozích nároků, vyznačující se tím, že alespoň jedna stěna (4) reaktoru (1) je otevíratelná.
9. 9. Zařízení pro provzdušňování biomasy (14) podle nároku 8, vyznačující se tím, že alespoň jeden podpůrný prvek (5) je uspořádán kolmo k otevíratelné stěně (4) reaktoru (1).
10. 10. Zařízení pro provzdušňování biomasy (14) podle kteréhokoliv z předchozích nároků, vyznačující se tím, že reaktor (1) je opatřen tepelnou izolací.
11. 11. Zařízení pro provzdušňování biomasy (14) podle kteréhokoliv z předchozích nároků, vyznačující se tím, že dále zahrnuje odvod vzdušiny opatřený biofiltrem.
12. 12. Zařízení pro provzdušňování biomasy (14) podle kteréhokoliv z předchozích nároků, vyznačující se tím, že nejméně jeden podpůrný prvek (5) je na svém horním povrchu opatřen mechanismem (15) pro podélný posuv biomasy (14).