BR112020007743A2

BR112020007743A2 - aparato para produção e combustão de gás combustível

Info

Publication number: BR112020007743A2
Application number: BR112020007743-7A
Authority: BR
Inventors: Phakorn KOSONSITTIWIT; Keawluan Sommas; Naksuk Paisal; Kosonsittiwit Thanakrit; Imsanguan Kittisak
Original assignee: Phakorn Kosonsittiwit
Priority date: 2017-10-19
Filing date: 2018-10-05
Publication date: 2020-10-13
Also published as: WO2019078787A1; EP3697748A4; US20210171847A1; EP3697748A1; TW201923284A; PH12020550437A1; TWI801433B; AR113323A1; US11655425B2; CN112020486B; BR112020007743B1; CN112020486A; ZA202002688B

Abstract

Um aparato para produção e combustão de gás combustível compreende uma unidade de alimentação de combustível sólido para receber e alimentar combustível sólido; uma unidade de produção de gás sendo conectada à unidade de alimentação de combustível sólido para receber combustível sólido da unidade de alimentação de combustível sólido; uma unidade de alimentação de ar conectada à unidade de produção de gás para alimentar ar para a unidade de produção de gás para causar uma reação de gaseificação; uma unidade de retenção de cinzas conectada à unidade de produção de gás para separar cinzas volantes e pó do gás combustível; uma unidade incineradora conectada à unidade de retenção de cinzas para combustão do gás combustível; e uma unidade de liberação de cinzas conectada à unidade de produção de gás e à unidade de retenção de cinzas e compreendendo uma parte inferior de liberação de cinzas e uma parte de liberação de cinzas volantes, caracterizado pela unidade de alimentação de ar compreender uma pluralidade de partes de alimentação de ar, em que pelo menos uma parte de alimentação de ar sendo conectada à unidade de produção de gás e pelo menos uma parte de alimentação de ar sendo conectada à unidade de retenção de cinzas.

Description

APARATO PARA PRODUÇÃO E COMBUSTÃO DE GÁS COMBUSTÍVEL CAMPO DA INVENÇÃO

[001] Esta invenção encontra-se no campo de engenharia relacionado a um aparato para produção e combustão de gás combustível.

HISTÓRICO DA INVENÇÃO

[002] A energia liberada do combustível fóssil, por exemplo, gás natural, gás liquefeito de petróleo e óleo de petróleo, é a principal energia utilizada nas indústrias. No entanto, o preço do combustível fóssil tende a aumentar e oscilar. Também há um problema sobre a emissão de gases do efeito estufa a partir da combustão, que afeta o meio- ambiente em geral. Portanto, as invenções relacionadas à energia proveniente de combustíveis sólidos alternativos, como biomassa, por exemplo, frações de madeira, bagaço, cascas de arroz, fibra de mandioca, raiz de mandioca, casca de palmeira, etc., têm sido promovidas e desenvolvidas para usá-las como combustível que provê energia.

[003] O uso de combustíveis sólidos, como biomassa ou carvão como combustível, especialmente nas indústrias, é realizado parcialmente pelo processo de gaseificação, que é uma conversão de energia do combustível sólido para o combustível gasoso por meio de aquecimento em alta temperatura através de um meio no processo, como ar, uma quantidade limitada de oxigênio ou vapor. O processo de gaseificação altera a forma da energia química interna do carbono na biomassa para gás combustível. O gás produzido é de melhor qualidade e mais fácil de usar que o combustível sólido de queima direta para produzir calor.

[004] Esse processo de gaseificação é realizado através de um aparato para produção de gás combustível, o qual possui diversas características e funções, conforme revelado nas técnicas anteriores nos exemplos abaixo.

[005] O pedido de patente tailandês no 1501005543 revela um gaseificador de biomassa que compreende um gaseificador que é uma câmara quadrada localizada na traseira do gaseificador. Ele contém a biomassa e serve como uma câmara de combustão, porta de alimentação de biomassa, câmara de combustão e plano inclinado. Esse gaseificador compreende ainda pelo menos um tubo guia de ar, que possui pelo menos uma entrada de ar para guiar o ar para a câmara de combustão, que é instalada no lado externo da traseira do gaseificador. O posicionamento dos tubos guias de ar, que são dispostos separadamente de modo que estejam inclinados em paralelo ao plano inclinado, possibilita controlar a quantidade de gás combustível alimentado através do canal de alimentação de biomassa localizado na traseira do gaseificador para fluir para baixo para o plano inclinado de forma contínua, sem atingir as camadas de combustível, bem como controlar a quantidade de ar adicionada a cada parte do gaseificador.

[006] O pedido de patente tailandês no 1401003208 revela um sistema para produção de gás combustível a partir de biomassa compreendendo um alimentador de combustível, reator do gaseificador, removedor de cinzas volantes remover e sistema de fornecimento de gás combustível para transferir o gás combustível obtido do dito sistema para produção de gás combustível para uso na produção de energia térmica, como um incinerador de gás de um forno de aquecimento de aço.

[007] O pedido de patente tailandês no 1401005693 revela um forno que possui uma disposição de fluxo de ar para potencializar a eficiência de combustão, que consiste em uma câmara que recebe o ar, que é um canal de fluxo de ar que permite ao ar fluir para o forno, e uma câmara de combustão, que é conectada à dita câmara que recebe o ar e possui uma parede com uma abertura e serve para conter o combustível. A dita câmara de combustão compreende uma pluralidade de aletas montadas sobre a parede da câmara de combustão para direcionar o fluxo de ar para permitir que mais ar flua para o forno. Essa invenção visa melhorar a estrutura do forno de biomassa para atingir uma combustão mais eficiente, focando no efeito das aletas providas em uma fenda entre a parede interna do forno e a parede externa do forno.

[008] A publicação PCT no WO2011116689 (A1) revela um processo e sistema para produção de gás sintético a partir do combustível de biomassa utilizando pirólise, compreendendo as seguintes etapas: 1) pré-tratamento do combustível de biomassa, 2) decomposição do combustível de biomassa com calor usando a pirólise rápida da biomassa para obter gás de pirólise e carbono em pó em um leito de pirólise, 3) separação do gás de pirólise do carbono em pó e veículo térmico usando um separador de ciclone, 4) separação do carbono em pó do veículo térmico sólido usando um separador entre sólidos, 5) transferência do gás de pirólise obtido para uma etapa de condensação, e 6) transferência de uma porção do gás de pirólise que não pode ser condensado para um leito de combustão.

[009] Pode-se observar que as técnicas anteriores não visam o desenvolvimento ou aperfeiçoamento da eficiência de um sistema de alimentação de ar para atingir uma combustão completa, sistema de limpeza de gás e sistema de liberação de cinzas, úteis para a combustão, por exemplo, permitindo uma combustão que fornece uma chama limpa e de temperatura mais elevada e uma capacidade de controlar efetivamente a intensidade da chama, e o desenvolvimento de tal sistema de modo que possa ser usado com diversos tipos de combustível sólido.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[0010] A presente invenção se refere a um aparato para produção e combustão de gás combustível de combustíveis sólidos, como biomassa ou carvão, que podem ser usados em diversas aplicações, como aquecimento de caldeira, forno ou em outros processos de aquecimento por meio do uso do princípio de gaseificação para transformar combustível sólido em gás combustível, e uma combustão deste gás combustível a fim de obter calor.

[0011] O aparato para produção e combustão de gás combustível, de acordo com a presente invenção, compreende: - uma unidade de alimentação de combustível sólido para receber e alimentar combustível sólido; - uma unidade de produção de gás conectada à unidade de alimentação de combustível sólido para receber combustível sólido da unidade de alimentação de combustível sólido; - uma unidade de alimentação de ar conectada à unidade de produção de gás para alimentar o ar para a unidade de produção de gás para causar uma reação de gaseificação; - uma unidade de retenção de cinzas conectada à unidade de produção de gás para separar as cinzas volantes e a pó do gás combustível; - uma unidade incineradora conectada à unidade de retenção de cinzas para combustão do gás combustível; e - uma unidade de liberação de cinzas conectada à unidade de produção de gás e à unidade de retenção de cinzas, compreendendo uma parte inferior de liberação de cinzas e uma parte de liberação de cinzas volantes, caracterizado pela unidade de alimentação de ar compreende uma pluralidade de partes de alimentação de ar, em que pelo menos uma parte de alimentação de ar é conectada à unidade de produção de gás e pelo menos uma parte de alimentação de ar é conectada à unidade de retenção de cinzas.

[0012] De acordo com a presente invenção, a unidade de alimentação de combustível sólido compreende um bloqueio de ar e um tubo de transporte, o bloqueio de ar montado em uma extremidade do tubo de transporte enquanto a outra extremidade do tubo de transporte é conectada à unidade de produção de gás.

[0013] De acordo com uma realização preferida, o bloqueio de ar possui uma palheta rotativa e uma placa de controle de fluxo curvada e pontiaguda provida dentro do bloqueio de ar. A placa de controle de fluxo é montada sobre a palheta rotativa. O tubo de transporte possui um transportador provido no interior. O transportador pode ser uma esteira transportadora, transportador de corrente, elevador de baldes ou rosca transportadora, de preferência rosca transportadora.

[0014] De acordo com a presente invenção, a unidade de produção de gás é uma câmara com uma seção transversal circular, elíptica ou poligonal. Ela é dividida em duas partes: uma parte superior de produção de gás e uma parte inferior de produção de gás. A parte superior de produção de gás é conectada à unidade de retenção de cinzas, a parte inferior de produção de gás possui uma área transversal que é reduzida da parte superior para a parte inferior, respectivamente, e uma lateral inferior da parte inferior de produção de gás é conectada à parte inferior de liberação de cinzas.

[0015] De acordo com a presente invenção, a parte superior de produção de gás é uma câmara com uma seção transversal circular, elíptica ou poligonal, de preferência um polígono cujas distâncias de todos os ângulos para o centro sejam todas iguais e a parte inferior de produção de gás possua um formato quadrado similar à pirâmide ou cônica.

[0016] A unidade de alimentação de ar compreende ainda um ventilador e coletor de ar.

[0017] De acordo com uma realização preferida, uma pluralidade de partes de alimentação de ar compreende uma primeira parte de alimentação de ar conectada à parte inferior de produção de gás, uma segunda parte de alimentação de ar conectada à parte superior de produção de gás, uma terceira parte de alimentação de ar conectada a uma parede da unidade de retenção de cinzas e uma quinta parte de alimentação de ar conectada à unidade incineradora.

[0018] De preferência, a primeira parte de alimentação de ar é uma pluralidade de tubos montados em torno da parte inferior de produção de gás, de preferência de uma forma inclinada para cima. A segunda parte de alimentação de ar é conectada à parte superior de produção de gás acima da extremidade do tubo de transporte. A terceira parte de alimentação de ar é disposta de modo que a direção de alimentação do ar esteja na mesma direção do fluxo de gás que adentra a unidade de retenção de cinzas. A quarta parte de alimentação de ar é provida como um grupo montado na mesma direção da linha de geração de chama, de preferência na traseira da unidade incineradora ou em torno da unidade incineradora.

[0019] De acordo com a presente invenção, a unidade de retenção de cinzas é um cilindro vertical com um tamanho de diâmetro sendo reduzido do topo para o fundo, ou um cilindro horizontal. A unidade de retenção de cinzas é operada, de preferência, por uma força centrífuga.

[0020] De acordo com a presente invenção, a parte inferior de liberação de cinzas é uma unidade de calha composta de pelo menos um conjunto de parafusos de rotação bidirecional e tanques d’água providos em ambas as extremidades da dita unidade de calha. A parte de liberação de cinzas volantes é uma caixa com uma válvula para controle da abertura e fechamento, ou um tanque d’água.

[0021] De acordo com a presente invenção, a unidade de produção de gás e a unidade de retenção de cinzas possuem uma pressão em uma faixa de 30 a 300 mmH2O e uma temperatura em uma faixa de 700 a 1.000°C.

[0022] O objetivo da presente invenção é prover um aparato para produção e combustão de gás combustível que proveja muitas vantagens, como uma combustão completa, uma eficiência de limpeza do gás combustível e liberação das cinzas úteis para a reação de gaseificação. Este aparato também pode ser usado com diferentes combustíveis sólidos, como biomassa ou carvão, para obter chama limpa e de alta temperatura e controlar de forma eficiente a intensidade da chama.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0023] A Figura 1 é uma vista em perspectiva do aparato para produção e combustão de gás combustível, de acordo com a presente invenção.

[0024] A Figura 2 é uma vista transversal que mostra a estrutura interna de alguns componentes do aparato para produção e combustão de gás combustível, de acordo com a presente invenção.

[0025] A Figura 3 é uma vista em perspectiva do outro lado do aparato para produção e combustão de gás combustível, de acordo com a presente invenção.

[0026] A Figura 4 é uma vista em perspectiva que mostra a parte inferior de produção de gás e a disposição da primeira parte de alimentação de ar, de acordo com a presente invenção.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

[0027] O aparato para produção e combustão de gás combustível, de acordo com a presente invenção, será agora descrita em mais detalhes em referência aos desenhos anexos. No entanto, não pretende-se limitar o escopo da invenção.

[0028] As Figuras 1 a 4 mostram o aparato para produção e combustão de gás combustível, de acordo com uma realização da invenção, compreendendo a unidade de alimentação de combustível sólido 1, a unidade de produção de gás 2, a unidade de alimentação de ar 3, a unidade de retenção de cinzas 4, a unidade incineradora 5 e a unidade de liberação de cinzas 6, que compreende a parte inferior de liberação de cinzas 61 e a parte de liberação de cinzas volantes 62 conectadas entre si e trabalhando de forma adequada para atingir uma combustão completa, uma eficiência de limpeza do gás combustível e liberação das cinzas úteis para a reação de gaseificação. Este aparato também pode ser usado com diferentes combustíveis sólidos, como biomassa ou carvão, para obter chama limpa e de alta temperatura e controlar de forma eficiente a intensidade da chama.

[0029] A unidade de alimentação de combustível sólido 1 recebe e alimenta o combustível sólido, como biomassa ou carvão, para a unidade de produção de gás 2, a qual é dividida em duas partes no interior: a parte superior de produção de gás 21 e a parte inferior de produção de gás 22, onde ocorre a gaseificação. Isto resulta em um produto de gás combustível, um grupo de substâncias voláteis ou alcatrões e/ou pó e cinzas de carbono. O pó de carbono e/ou cinzas inferiores baixarão ao fundo da parte inferior de produção de gás 22, passando para a parte inferior de liberação de cinzas 61 para liberar as cinzas de forma equilibrada. Enquanto isso, o gás combustível, um grupo de substâncias voláteis e alcatrões e/ou pó de carbono e cinzas volantes flutuarão para o topo da parte superior de produção de gás 21 e adentrarão a unidade de retenção de cinzas 4. Dentro da unidade de retenção de cinzas 4, aplica-se a força centrífuga para separar o pó de carbono e as cinzas volantes do gás combustível. O pó de carbono e as cinzas volantes serão lançados para baixo na parte de liberação de cinzas volantes 62, enquanto o gás combustível e as substâncias voláteis ou alcatrões que foram convertidos em gás flutuarão para o topo da unidade de retenção de cinzas 4 e entrará em combustão enquanto flui através da unidade incineradora 5, resultando em uma chama limpa e de alta temperatura. Além disso, a intensidade da chama também pode ser controlada de forma eficaz ao controlar a quantidade de ar e combustível sólido.

[0030] De acordo com a invenção, os combustíveis sólidos, como biomassa, podem ser selecionados a partir da biomassa comprimida, resíduos biológicos, pó de serra, cascas de arroz, madeiras cortadas, casca de palmeira, uma porção ou uma totalidade de culturas agrícolas, como cana de açúcar, milho, mandioca, arroz ou qualquer combinação destes. Além disso, também podem ser usados outros tipos de combustível sólido, como carvão.

[0031] A unidade de alimentação de combustível sólido 1 compreende, de preferência, o bloqueio de ar 11 e o tubo de transporte 12 que possui um transportador 121 dentro do tubo de transporte 12.

[0032] O bloqueio de ar 11 recebe e leva o combustível sólido para o tubo de transporte 12 de forma eficaz e sem interrupção devido à alimentação de combustível sólido de diferentes formatos, como madeiras cortadas. Também evita-se um fluxo reverso do gás combustível causado pela reação de gaseificação na unidade de produção de gás 2 a partir do escoamento.

[0033] O bloqueio de ar 11 é, de preferência, um bloqueio de ar giratório que compreende uma abertura na parte superior para receber o combustível sólido e conectado ao corpo, que compreende internamente uma palheta rotativa que gira, de modo que possa transportar o combustível sólido da parte superior para o tubo de transporte 12 na parte inferior do bloqueio de ar 11.

[0034] Além disso, o bloqueio de ar 11 compreende ainda uma placa de controle de fluxo curvada e pontiaguda para direcionar o fluxo do combustível sólido para baixo para a palheta rotativa e evitar a interferência do combustível sólido durante a alimentação.

[0035] O combustível sólido alimentado para o bloqueio de ar 11 adentrará a outra extremidade do tubo de transporte 12, que direciona o combustível sólido à unidade de produção de gás 2, e a outra extremidade do tubo de transporte 12 sendo conectada à parte superior de produção de gás 21.

[0036] O transporte do combustível sólido do tubo de transporte 12 para a unidade de produção de gás 2 pode ser um transporte de ar e/ou um transporte usando o transportador 121. O transportador 121 pode ser uma esteira transportadora, transportador de corrente, elevador de baldes ou rosca transportadora. O transportador 121 é, de preferência, uma rosca transportadora que gira para conduzir o combustível sólido para mover-se ao longo do tubo de transporte 12 para a de produção de gás 2.

[0037] A unidade de produção de gás 2 está onde o combustível sólido reage com o ar e calor e torna-se um gás combustível. A unidade de produção de gás 2 é uma câmara com uma seção transversal circular, elíptica ou poligonal, de preferência, um polígono cujas distâncias de todos os ângulos para o centro são todas iguais, como um quadrado e triângulo equilátero para receber igualmente o ar de todas as direções e permitir uma reação de gaseificação efetiva. A unidade de produção de gás 2, de acordo com uma realização preferida para a presente invenção, é dividida em duas partes: a parte superior de produção de gás 21 e a parte inferior de produção de gás 22.

[0038] Uma lateral da parte superior de produção de gás 21 é conectada a uma extremidade do tubo de transporte 12 para receber o combustível sólido, enquanto a outra lateral é conectada à unidade de retenção de cinzas 4 e o fundo é conectado à parte inferior de produção de gás 22.

[0039] Além disso, o fundo da parte inferior de produção de gás 22 é conectado à parte inferior de liberação de cinzas 61 para liberar o carvão de carbono incompletamente reagido ou pó ou cinzas derivadas da reação de gaseificação.

[0040] A parte inferior de produção de gás 22 possui uma área transversal que é diminuída do topo para o fundo, respectivamente. Em uma realização exemplar, pode se parecer uma pirâmide quadrada (como mostrado na Figura 4) ou um cone.

[0041] Como mostrado na Figura 4, alguma parte da parede da parte inferior de produção de gás 22 é conectada à primeira parte de alimentação de ar 33, que é uma pluralidade de tubos conectados a partir do coletor de ar 32. A primeira parte de alimentação de ar 33 é montada, de preferência, em torno da parte inferior de produção de gás 22 de modo que seja inclinado para cima. Este posicionamento permitirá que o ar flua eficientemente para a parte inferior de produção de gás 22 conforme o é completamente dispersado,

resultando em uma reação de gaseificação efetiva.

[0042] A parte superior de produção de gás 21 pode ser conectada a uma segunda parte de alimentação de ar 34, que é um tubo conectado a partir do coletor de ar 32 para permitir que o ar flua para a parte superior de produção de gás 21 sobre a extremidade do tubo de transporte 12 para evitar que um fluxo reverso de gás combustível ou substâncias voláteis derivadas da reação de gaseificação na unidade de produção de gás 2 adentre o tubo de transporte 12 ou flua para fora, ou permitir uma reação de combustão contínua e parcial das substâncias voláteis ou gás combustível ou pó de carbono que flutue para o topo para atingir uma reação de gaseificação completa. Isto resulta em um gás combustível mais limpo. O gás combustível derivado da reação de gaseificação e combustão parcial, e as cinzas volantes flutuarão para o too da parte superior de produção de gás 21 e moverá para a unidade de retenção de cinzas 4.

[0043] Opcionalmente, a unidade de produção de gás 2 pode compreender ainda uma porta 23 para abertura ou fechamento e/ou uma cavidade 24 em uma parede da unidade de produção de gás 2. A cavidade 24 é provida para olhar-se para dentro da unidade de produção de gás 2. A cavidade 24 é equipada com um vidro resistente a fogo para evitar risco de incêndio dentro da unidade de produção de gás 2.

[0044] A unidade de alimentação de ar 3, de acordo com a presente invenção, compreende o ventilador 31, coletor de ar 32 e pelo menos uma parte de alimentação de ar. De uma forma especialmente preferida, de modo que a combustão seja realizada de eficaz e consistentemente durante toda o período de operação do aparato para produção e combustão de gás combustível, a unidade de alimentação de ar 3 deve compreender pelo menos quatro partes de alimentação de ar: a primeira parte de alimentação de ar 33, a segunda parte de alimentação de ar 34, a terceira parte de alimentação de ar 35 e a quarta parte de alimentação de ar 36.

[0045] O ventilador 31 acelera o movimento do ar de uma lateral para a outra, resultando em uma agregação do ar ambiente que é acionada para o coletor de ar 32 reunir o ar do ventilador 31. O coletor de ar 32 recebe o ar do ventilador 31 e o transfere à primeira, segunda, terceira e quarta partes de alimentação de ar 33, 34, 35, 36.

[0046] A primeira parte de alimentação de ar 33 é conectada à parte inferior de produção de gás 22 para prover ar a ser usado na reação de gaseificação a partir de todas as direções. De acordo com uma realização preferida, a primeira parte de alimentação de ar 33 é uma pluralidade de tubos montados ao redor da parte inferior de produção de gás 22 de forma inclinada para cima.

[0047] A segunda parte de alimentação de ar 34 é conectada, de preferência, à parte superior de produção de gás 21 sobre a extremidade do tubo de transporte 12 para prover ar para causar uma combustão parcial na parte superior e a reação de gaseificação das substâncias voláteis ou pó de carbono que flutuam para o topo. A segunda parte de alimentação de ar 34 também dirige o combustível sólido para a parte superior de produção de gás 21 e evita que as substâncias voláteis ou gás combustível fluam de volta para o tubo de transporte 12.

[0048] A terceira parte de alimentação de ar 35 é conectada a uma parede da unidade de retenção de cinzas 4.

Ela é posicionada, de preferência, de modo que a direção de alimentação de ar esteja na mesma direção do fluxo de gás, que adentra a unidade de retenção de cinzas 4 para causar uma combustão parcial e a gaseificação dos voláteis e/ou pó de carbono. Portanto, a temperatura do gás é elevada na unidade de retenção de cinzas 4. O gás combustível que adentra a unidade de retenção de cinzas 4 será circulado para gerar a força centrífuga para precipitar as cinzas volantes ou pó fino como uma filtração. Caso ocorra uma reação durante a circulação, o calor aumentará a intensidade da circulação, resultando em melhor filtração. Pode-se prover mais de uma terceira parte de alimentação de ar 35, se necessário, para alimentar mais ar à unidade de retenção de cinzas 4 em caso do tamanho do aparato para produção e combustão de gás combustível ser maior ou houver necessidade de potencializar a eficiência da combustão parcial ou reações de gaseificação e apanhar as cinzas volantes ou pó fino.

[0049] A quarta parte de alimentação de ar 36 é conectada à unidade incineradora 5. A quarta parte de alimentação de ar 36 é provida, de preferência, como um grupo e montada na mesma direção da linha de geração de chama. Ela pode ser montada na traseira da unidade incineradora 5 para prover ar para uma combustão completa na unidade incineradora 5, resultando em uma chama de alta temperatura e altamente combustível.

[0050] A primeira, segunda, terceira e quarta partes de alimentação de ar 33, 34, 35, 36 são ligadas entre si em uma forma de rede através de tubos de ar e a quantidade de ar é controlada por pelo menos uma válvula 37. A válvula 37 controla a quantidade de ar transferida do coletor de ar

32 para os tubos de ar, que distribuem o ar para a parte de alimentação de ar diferente. Pode ser controlada manual ou automaticamente usando um controlador, que é conectado por meio de um fio ou sem fio à válvula 37 para receber ou enviar uma instrução de execução.

[0051] A unidade de retenção de cinzas 4 é conectada à parte superior de produção de gás 21 para trazer o gás combustível e demais produtos obtidos da reação de gaseificação para o processo de filtração. A unidade de retenção de cinzas 4 separa os contaminantes do gás combustível, de preferência, usando a força centrífuga. de acordo com a presente invenção, a unidade de retenção de cinzas 4 pode ser um cilindro vertical com o diâmetro sendo reduzido de cima para baixo ou um cilindro horizontal. Além disso, a lateral inferior da unidade de retenção de cinzas 4 é conectada, de preferência, à parte de liberação de cinzas volantes 62 para liberar as cinzas volantes ou pó da centrifugação da unidade de retenção de cinzas 4.

[0052] Além disso, conecta-se uma parede da unidade de retenção de cinzas 4 à terceira parte de alimentação de ar 35, que é um tubo de extremidade oca. A terceira parte de alimentação de ar 35 deve ser disposta, de preferência, na mesma direção do fluxo de gás que adentra a unidade de retenção de cinzas 4 para fornecer ar para causar a reação de combustão parcial. Ao movimentar para a unidade de retenção de cinzas 4, o produto de gás combustível proveniente da unidade de produção de gás 2 circulará de forma ciclônica para separar as substâncias que possuem diferentes pesos. As cinzas leves (cinzas volantes) ou pó descerão para a região final da unidade de retenção de cinzas

4 e o gás combustível fluirá para a unidade incineradora 5. A terceira parte de alimentação de ar 35 provê ar suficiente para a substância volátil e/ou pó de carbono para causar a reação e combustão parcial ou permitir que as substâncias voláteis e/ou pó de carbono se transformem em gás mais eficientemente. O calor decorrente da dita reação potencializará a intensidade de circulação, que contribui para uma centrifugação eficiente, especialmente a centrifugação do pó fino, e aumento de calor.

[0053] De acordo com uma realização preferida da presente invenção, a unidade incineradora 5 compreende um incinerador 51, que é um tubo oco ou tocha. O gás combustível obtido do processo de combustão passará para fora através do incinerador 51. O incinerador 51 é conectado, de preferência, à quarta parte de alimentação de ar 36, que é disposta na mesma direção da geração de chama na traseira do incinerador 51 para fornecer ar a ser usado na combustão de gás combustível para atingir uma combustão completa e chama de alta temperatura. Além disso, há apenas uma ligeira contaminação de pó, fumaça, cinzas ou substâncias voláteis, ou nenhum dos acima.

[0054] A unidade incineradora 5 pode compreender ainda um transportador de gás 52, que é conectado à unidade de retenção de cinzas 4 para transportar gás para uma posição adequada para uma combustão para obter calor e conveniente para transferir o calor obtido para o equipamento externo, como um caldeira ou forno, que continuará a fazer uso deste calor.

[0055] A unidade de liberação de cinzas 6 libera o pó ou cinzas derivadas da transformação de combustível sólido para atingir uma reação de gaseificação eficiente. De acordo com a presente invenção, a unidade de liberação de cinzas 6 compreende a parte inferior de liberação de cinzas 61 e a parte de liberação de cinzas volantes 62.

[0056] A parte inferior de liberação de cinzas 61 é conectada à base da parte inferior de produção de gás

22. Ela é a unidade de calha que é provida internamente com parafusos de rotação bidirecional e tanques d’água em ambas as extremidades desta unidade de calha. De acordo com uma realização preferida da presente invenção, deve haver pelo menos dois conjuntos da unidade de calha para equilibrar a liberação de cinzas e tornar as cinzas decorrentes da combustão e o combustível sólido que adentra a reação de gaseificação na unidade de produção de gás 2 uniformemente planas e em equilíbrio para atingir uma reação de gaseificação eficiente na unidade de produção de gás 2.

[0057] A parte de liberação de cinzas volantes 62 é conectada à extremidade da unidade de retenção de cinzas 4 para liberar as cinzas ou pó derivados da centrifugação no processo de centrifugação. De acordo com um aspecto preferido, a parte de liberação de cinzas volantes 62 pode ser uma caixa equipada com uma válvula para controle da abertura e fechamento, ou um tanque d’água que apanha as cinzas de forma úmida. A parte de liberação de cinzas volantes 62 pode ser maior de tamanho ou pode ser provida em maior número para corresponder ao tamanho e função da unidade de retenção de cinzas 4.

[0058] O interior da unidade de produção de gás 2 e da unidade de retenção de cinzas 4 do aparato para produção e combustão de gás combustível, de acordo com a presente invenção de preferência, possuem uma pressão na faixa de 30 a 300 mmH2O. A temperatura de reação podem ser controladas ao ajustar a quantidade de ar para atingir uma temperatura na faixa de 700 a 1.000°C. A pressão e temperatura dentro desta faixa são vantajosas, uma vez que contribuem para uma reação de gaseificação mais completa e permitir que o gás combustível flua através da unidade de retenção de cinzas 4 de forma conveniente. Elas também aumentam a velocidade de fluxo do gás combustível na unidade de retenção de cinzas 4, resultando em captura mais eficiente de cinzas no gás combustível.

[0059] O aparato para produção e combustão de gás combustível, de acordo com a presente invenção, pode compreender ainda, de preferência, um sensor ou dispositivo de controle para possibilitar uma operação automática. O sensor é selecionado, de preferência, entre um sensor de temperatura, sensor de pressão ou sensor de nível de combustível, que é conectado por meio de um fio ou sem fio ao controlador para receber e processar os dados. Além disso, este sensor ou controlador é conectado por meio de fio ou sem fio à válvula 37, ventilador 31, unidade de alimentação de combustível sólido 1 ou unidade de liberação de cinzas 6 para controlar o ar, a quantidade de combustível sólido ou de liberação de cinzas quando os dados recebidos do sensor ou controlador atingem o nível determinado. Será enviada uma instrução à válvula 37 para aumentar ou reduzir a quantidade de ar fornecida para a unidade de alimentação de combustível sólido 1 para aumentar ou reduzir a transferência de combustível sólido que adentra a unidade de produção de gás 2 à unidade de liberação de cinzas 6 para acelerar ou desacelerar a liberação de cinzas, por exemplo. Além disso, o sensor ou controlador pode ser conectado a um monitor de exibição para exibir o status de uma operação para o usuário de modo a ajustar os dados para ajustar a reação.

[0060] Além disso, o aparato para produção e combustão de gás combustível, de acordo com a presente invenção, pode compreender ainda uma estrutura de suporte 7 para suportar o aparato para produção e combustão de gás combustível. A estrutura de suporte 7 pode ser equipada com rodas e suportes para facilitar a instalação e mobilização.

[0061] O aparato para produção e combustão de gás combustível, de acordo com a presente invenção, compreende diferentes componentes com as características descritas acima e capaz de trabalhar ou funcionar de forma correspondente. No entanto, podem ser realizadas algumas modificações ou alterações aos componentes do aparato para produção e combustão de gás combustível, de acordo com a presente invenção, para obter as realizações que são diferentes daquelas descritas acima, mas ainda prover os mesmos efeitos. Estas modificações ou alterações ainda são consideradas estando dentro do conceito e escopo da presente invenção, especialmente das reivindicações anexas.

MELHOR MODO DA INVENÇÃO

[0062] O melhor modo da invenção é conforme revelado na descrição detalhada.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. APARATO PARA PRODUÇÃO E COMBUSTÃO DE GÁS COMBUSTÍVEL, compreendendo: - unidade de alimentação de combustível sólido (1) para receber e alimentar o combustível sólido; - unidade de produção de gás (2) conectada à unidade de alimentação de combustível sólido (1) para receber combustível sólido da unidade de alimentação de combustível sólido (1); - unidade de alimentação de ar (3) conectada à unidade de produção de gás (2) para alimentar ar para a unidade de produção de gás (2) para causar uma reação de gaseificação; - unidade de retenção de cinzas (4) conectada à unidade de produção de gás (2) para separar as cinzas volantes e pó do gás combustível; - unidade incineradora (5) conectada à unidade de retenção de cinzas (4) para combustão do gás combustível; e - unidade de liberação de cinzas (6) conectada à unidade de produção de gás (2) e à unidade de retenção de cinzas (4) compreendendo uma parte de liberação de cinzas inferior (61) e uma parte de liberação de cinzas volantes (62), sendo unidade de alimentação de ar (3) caracterizada por compreender uma pluralidade de partes de alimentação de ar, em que pelo menos uma parte de alimentação de ar é conectada à unidade de produção de gás (2) e pelo menos uma parte de alimentação de ar é conectada à unidade de retenção de cinzas (4).

2. APARATO, de acordo com a reivindicação 1, sendo a unidade de alimentação de combustível sólido (1) caracterizada por compreender um bloqueio de ar (11) e um tubo de transporte (12), o bloqueio de ar (11) sendo montado em uma extremidade do tubo de transporte (12) enquanto a outra extremidade do tubo de transporte (12) é conectada à unidade de produção de gás (2).

3. APARATO, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo bloqueio de ar (11) possuir uma palheta rotativa e uma placa de controle de fluxo curvada e pontiaguda provida dentro do bloqueio de ar (11), a placa de controle de fluxo sendo montada sobre a palheta rotativa.

4. APARATO, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo tubo de transporte (12) possuir um transportador (121) provido dentro do tubo de transporte (12), o transportador (121) ser um transportador de correia, transportador de corrente, elevador de baldes ou rosca transportadora, de preferência rosca transportadora.

5. APARATO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pela unidade de produção de gás (2) ser uma câmara com uma seção transversal circular, elíptica ou poligonal dividida em duas partes: uma parte superior de produção de gás (21) e uma parte inferior de produção de gás (22), a parte superior de produção de gás (21) sendo conectada à unidade de retenção de cinzas (4) e a parte inferior de produção de gás (22) tendo uma área transversal que é reduzida da parte superior para a parte inferior, respectivamente, e uma lateral inferior da parte inferior de produção de gás (22) sendo conectada à parte inferior de liberação de cinzas (61).

6. APARATO, de acordo com a reivindicação 5,

caracterizado pela parte superior de produção de gás (21) ser uma câmara com uma seção transversal circular, elíptica ou poligonal, de preferência uma poligonal cujas distâncias de todos os ângulos para o centro sejam todas iguais e a parte inferior de produção de gás (22) possui um formato quadrado similar à pirâmide ou cônico.

7. APARATO, de acordo com a reivindicação 1, sendo a unidade de alimentação de ar (3) caracterizada por compreender ainda um ventilador (31) e coletor de ar (32).

8. APARATO, de acordo com a reivindicação 1, sendo uma pluralidade de partes de alimentação de ar caracterizada por compreender uma primeira parte de alimentação de ar (33) conectada à parte inferior de produção de gás (22), uma segunda parte de alimentação de ar (34) conectada à parte superior de produção de gás (21), uma terceira parte de alimentação de ar (35) conectada a uma parede da unidade de retenção de cinzas (4) e uma quarta parte de alimentação de ar (36) conectada à unidade incineradora (5).

9. APARATO, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pela primeira parte de alimentação de ar (33) ser uma pluralidade de tubos montados em torno da parte inferior de produção de gás (22), de preferência de forma inclinada para cima.

10. APARATO, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pela segunda parte de alimentação de ar (34) ser conectada à parte superior de produção de gás (21) acima da extremidade do tubo de transporte (12).

11. APARATO, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pela terceira parte de alimentação de ar (35) ser disposta de modo que a direção da alimentação de ar esteja na mesma direção do fluxo de gás que adentra a unidade de retenção de cinzas (4).

12. APARATO, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pela quarta parte de alimentação de ar (36) ser provida como um grupo montado na mesma direção da linha de geração de chama, de preferência na traseira da unidade incineradora (5) ou em torno da unidade incineradora (5).

13. APARATO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pela unidade de retenção de cinzas (4) ser um cilindro vertical com um tamanho de diâmetro sendo reduzido da parte superior para a parte inferior, ou um cilindro horizontal.

14. APARATO, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pela unidade de retenção de cinzas (4) ser operada usando-se uma força centrífuga.

15. APARATO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pela parte inferior de liberação de cinzas (61) ser uma unidade de calha composta de pelo menos um conjunto de parafusos de rotação bidirecional e tanques d’água providos em ambas as extremidades da dita unidade de calha.

16. APARATO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pela parte de liberação de cinzas volantes (62) ser uma caixa com uma válvula para controle de abertura de fechamento, ou um tanque d’água.

17. APARATO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pela unidade de produção de gás (2) e pela unidade de retenção de cinzas (4) possuírem uma pressão na faixa de 30 a 300 mmH2O e uma temperatura na faixa de 700 a

1.000°C.