BRPI0706811A2 - método e equipamento para a geração de gás a partir de material carbonìfero - Google Patents

Abstract

METODO E EQUIPAMENTO PARA A GERAçAO DE GAS A PARTIR DE MATERIAL CARBONìFERO Para gaseificação de material carbonífero (2) em gás (23> contendo CO e H~2~, a secagem e/ou aquecimento e a pirólíse dos materiais carboníferos (2) são executados utilizando-se irradiação por mícroondas (32) e irradiação térmica, após o que os produtos da pirólise (21, 22, 25) e/ou os materiais carboníferos (2) são então gaseificados. Para tanto, o material carbonífero (2) é submetida à irradiação em uma estação de microondas (3), contendo uma unidade de aquecimento e, então levada a um reator (4) para a gaseificação. A gaseificação ocorre utilizando-se uma fonte de plasma de vapor de água.

Description

MÉTODO E EQUIPAMENTO PARA A GERAÇAO DE GAS APARTIR DE MATERIAL CARBONÍFERO

A presente invenção refere-se a um método eum equipamento para a geração de gás contendo CO e H2 apartir de material carbonifero. Além disso, a invençãorefere-se a um equipamento para a geração de energiaelétrica utilizando pirólise e gaseificação de materialcarbonifero, em gases que contenham CO e H2 tendo um reatorde gaseificação, um motor acionado com a ajuda de gáscontendo CO e H2, e um gerador de força movido pelo motor.

Considerando-se que na atualidade estáocorrendo uma diminuição dos recursos de combustíveisfósseis, as fontes de energia descentralizadas, com base emresíduos ou biomassa de matérias-primas renováveis, têm cadavez mais importância. 0 calor é gerado a partir da combustãoda biomassa ou dos resíduos da combustão, o qual pode serusado para aquecer edifícios ou água, por exemplo. Nagaseificação, a combustão do gás que pode ser utilizado emmotores para a geração de energia, também é gerada paraobtenção de calor.

A gaseificação geralmente é executada emvárias etapas: secagem/aquecimento para a preparação,pirólise, e gaseificação, ou seja, a reação dos produtos datf pirólise por oxidação e redução. 0 gás resultante contém,entre outros, o hidrogênio, monóxido de carbono e metano,que podem ser utilizados como combustível. A composição dogás resultante é uma função da reação do gás utilizado e datemperatura na qual a gaseificação ocorre. As temperaturasmais elevadas, as concentrações do hidrogênio e monóxido decarbono aumentam e a concentração de metano diminui.Quanto maior a temperatura, menor será aprobabilidade de que os gases resultantes ainda contenhamcomponentes tóxicos ou carcinogênicos tais como dioxinas oualcatrão. Isto ocorre porque a temperaturas de 900° C ousuperiores, eles são clivados em substâncias voláteisinofensivas, tais como o dióxido de carbono e hidrogênio.Uma possibilidade para conseguirem-se temperaturas elevadasde 900° C ou superiores, é executável através da utilizaçãode um queimador de plasma.

Um método e um mecanismo para a gaseificaçãode material carbonifero em uma mistura de gás compostaprincipalmente por CO e H2 é revelado na patente DE 32 33 774Al, na qual o material carbonifero é introduzida em forma depedaços em forno de cuba até uma altura de enchimento pré-determinada. 0 forno de cuba tem queimadores de plasma nofundo. Além de energia térmica a partir dos queimadores deplasma, oxidante é também fornecido na forma de O2, CO2, ouH2O. A matéria carbonifera é, portanto, submetida a umatemperatura elevada sob condições oxidantes. Os componentesvoláteis são assim liberados e reagem com o oxidante. Aparte não volátil, em contrapartida, é coqueifiçada. 0oxidante que não reagiu com os componentes voláteis podereagir mais tarde, no forno de cuba com o coque gerado eformar CO adicional e, eventualmente, H2O. A descarga de CO2e H2O pela parte superior pode reagir com o materialcarbonifero caindo para formar CO e H2. 0 gás que sai doforno de cuba tem uma temperatura de, no máximo, 1500° C. Atemperatura pode chegar a aproximadamente 2000° C nasuperfície do material granulado no forno de cuba.

Um objetivo da presente invenção é prover ummétodo e um equipamento no qual o material carbonifero épré-tratada.Este objetivo é conseguido através de ummétodo para a gaseificação do material carbonifero em gáscontendo CO e H2 tendo pirólise acima, na qual a pirólise domaterial carbonifero é realizada com a ajuda da radiação pormicroondas e pelo aquecimento do material carbonifero, e umagaseificação dos produtos da pirólise é realizadaalotermicamente com o auxilio de um plasma de vapor de água.

Através do acoplamento de energia em matériascarboniferas via microondas, o material carbonifero étotalmente penetrada com pouco esforço e aquecidarapidamente de dentro para fora. Além disso, com matériacarbonifera contendo umidade, durante o processo ela ésuficientemente seca e a umidade é convertida em vapor deágua, que está então disponível como oxidante durante agaseificação. Devido ao fato do material carbonifero seraquecida a partir do interior para o exterior, a combustão ésuprimida e, ao invés disto o material carbonifero é clivadapiroliticamente em compostos voláteis de carbono e decompostos não voláteis de carbono, tendo cadeias de carbonomais curtas. A matéria carbonifera pode ser pré-aquecida, ouaquecida após, ou em paralelo à radiação por microondas pormeios convencionais de aquecimento da parte exterior para aparte interior. 0 tempo necessário para a pirólise maiscompleta possível é reduzido e o equilíbrio energético doprocesso total é melhorado como um todo pela introdução decalor ocorrendo a partir do interior para o exterior e doexterior para o interior. Os produtos da pirólise sãoutilizados, daqui em diante, como extratos para agaseificação, que ocorre mais rapidamente e eficientementedevido à pirólise ter sido, pelo menos parcialmente,realizada.

Uma vantagem significativa do método, deacordo com a invenção, é que pode ser usado especialmentebem, mesmo em pequenas instalações para fornecimento deenergia descentralizada. Isto ocorre devido ao tratamentoprévio utilizando microondas, por exemplo, de até resíduosdomésticos, ou biomassa na forma de resíduos do jardim podeser usada sem uma preparação prévia complexa. Ou seja, asecagem e aquecimento e a pirólise são em grande parte oucompletamente atingidos pela irradiação por microondas. Umaunidade de aquecimento para a ocorrência da pirólise tambémpode ser fornecida com a necessidade de apenas um pequenoespaço.

Dependendo dos parâmetros de processamento,em especial o conjunto de temperatura e reação, gaseificaçãoautotérmica ou alotérmica podem ser executadas. Paragarantir a gaseificação mais completa possível, agaseificação é realizada aqui com a ajuda de introdução decalor externo, especificamente através de um plasma. Istoocorre porque as temperaturas podem ser alcançadas semproblemas com a ajuda de um plasma em que é garantido que osresíduos de alcatrão ou compostos nocivos para a saúde sãotambém clivados e convertidos em CO e H2, em particular. Umplasma de vapor de água é utilizado de acordo com ainvenção. Ele compreende radicais 0, Η, OH, O2, H2, e H2O,que reagem muito bem com os produtos da pirólise e com omaterial carbonífero, que, eventualmente, não tenha aindasido pirolisada. Além disso, a densidade da entalpia doplasma de vapor de água é muito elevada. Estas propriedadesresultam em uma aceleração do processo de gaseificação. Istoocorre, adicionalmente, porque a eficiência térmica defontes do plasma de vapor de água é de 70-90%, a utilizaçãodo plasma de vapor de água é eficaz em termos de custos naoperação. A utilização de ambos os plasma de vapor de águapura e também de plasma feito de vapor de água com aditivosou misturas de gás com vapor de água como um acelerador dareação são vantajosas.

Em uma realização preferencial, um queimadorporoso é usado para aquecimento durante a pirólise.Queimadores porosos são especialmente adequados porquefornecem uma densidade de potência muito elevada, e podemtambém ser operados utilizando-se gás de síntese, produzidode acordo com a presente invenção, que ainda é quente. Issoresulta em um melhor equilíbrio energético global do método.

Em uma realização muito especialmentepreferencial, a gaseificação segue imediatamente a pirólise.Os produtos da pirólise podem ainda assim serem tratados porgaseificação antes que eles esfriem, de modo que eles possamser levados à temperatura de processamento para agaseificação em um tempo mínimo. Isso melhora o equilíbrioenergético global do método. Além disso, em comparação commétodos típicos, devido à utilização de um plasma de vaporde água para a gaseificação e a especialmente eficazpirólise, pela combinação de irradiação por microondas eirradiação térmica, um complexo fluxo de materiais a seremseparados em produtos da pirólise sólidos e voláteis podeser eliminado.

Em uma realização preferencial, os produtosda pirólise e/ou o material carbonífero e/ou produtos dagaseificação são pelo menos parcialmente submetidos mais deuma vez a uma introdução externa de calor sob a forma de umplasma de vapor de água. A eficiência do processo degaseificação é aumentada dessa forma. Partículas dematerial, quer se trate de produtos da pirólise, oupossivelmente produtos iniciais que ainda não reagiramfeitos de matéria carbonífera, que não foram completamentegaseificados durante a primeira passagem através de uma zonacontendo introdução de calor externo, são gaseificadosmediante uma nova passagem através dessa zona. Além disso,eles melhoram a transferência de calor para as novaspartículas de matéria fornecidas, através da qual aeficiência da gaseificação também aumenta. As partículaspodem ser guiadas por um ventilador ou mecanicamente, demodo que elas sejam novamente submetidas à introdução decalor externo. Se uma fonte de plasma é usada para gerar aintrodução de calor externo, elas são preferencialmentesugadas em direção ao plasma, enquanto é explorado um efeitode bocal. Assim, elas vão diretamente para a chama quente doplasma, sendo que um forte aumento do volume dos componentesgasosos resulta dessa operação. Este aumento de volumeresulta em uma aceleração na direção de mais produtos dapirólise e/ou materiais carboníferos saindo da irradiaçãopor microondas. Os componentes provenientes da mistura dachama de plasma com os novos componentes provenientes dairradiação por microondas, são aquecidos rapidamente,acelerando o processo gaseificação.

Foi comprovado ser vantajoso compactar omaterial carbonífero antes e/ou durante e/ou após airradiação por microondas. A compactação resulta emintrodução da energia de forma mais eficiente por irradiaçãopor microondas e/ou de irradiação de calor e é realizada depreferência antes da irradiação por microondas e/oueventualmente da irradiação por calor. A pirólise maiscompleta possível do material carbonífero por irradiação pormicroondas é assim obtida.

Em particular, mas não apenas no caso de omaterial carbonífero ter sido compactada, os produtos dapirólise e/ou o material carbonífero são cominuídos comvantagem, após a irradiação por microondas. A superfície domaterial a ser gaseificado é assim aumentada, o que resultaem uma maior aceleração do processo de gaseificação. 0equilíbrio energético global é adicionalmente melhorado.Isto ocorre porque, em contraste com a cominuição dasmatérias-primas iniciais antes da pirólise, para as quaisuma quantidade bastante grande de energia é necessária emdeterminadas circunstâncias, os produtos sólidos dapirólise, que são em grande parte carbono, podem sercominuídos com relativamente pouco esforço e energia.

Em um outro aspecto da presente invenção, oobjetivo é alcançado através de um equipamento para agaseificação do material carbonífero em gás contendo CO e H2,que tem pelo menos uma estação de microondas e uma unidadede aquecimento para, pelo menos parcialmente, executar apirólise do material carbonífero, assim como um primeiroreator que contem pelo menos um queimador de plasma de vaporde água para executar a gaseificação. Como um efeitocolateral vantajoso, não apenas são as estruturasmoleculares quebradas, mas pela irradiação por microondas epor calor, o material carbonífero é secada e/ou aquecida,conforme necessário, na estação de microondas. Os produtosda pirólise são então especialmente convertidos, no plasmade vapor de água, em gás de síntese com energia eficiente,tendo um elevado componente de hidrogênio. Isto ocorreporque, se queimadores de plasma de vapor de água sãoutilizados, suficiente oxidante também é fornecido com oplasma, além de energia térmica.

Em uma realização especialmente preferencial,a estação de microondas, ou a unidade de aquecimento situa-se na direção do fluxo do processo, diretamente antes doprimeiro reator. Isso não apenas aumenta o equilíbrio deenergia do equipamento, mas também permite um projetoespecialmente compacto do equipamento, de modo que também ébastante apropriado para suprimento de energiadescentralizada.

A estação de microondas deveria estarpreferencialmente situada em um segundo reator, com afinalidade de otimizar a pirólise por um lado, e otimizar agaseificação, por outro lado.

É vantajoso a estação de microondas ter umaunidade de compactação. Dependendo da realização, a unidadede compactação pode ser conectada acima da estação demicroondas e/ou da unidade de aquecimento, e integrada aela, ou conectada abaixo dela. A integração na estação demicroondas sugere, em particular, que irradiação utilizandomicroondas e/ou aquecimento por radiação térmica ecompactação devem ser realizados simultaneamente. A unidadede compactação, em especial, permite uma forma mais compactade construção da estação de microondas, que pode sertermicamente isolada com menos esforço.

A unidade de aquecimento é, especialmente, depreferência implantada como um queimador poroso. Além daintrodução de energia através de irradiação por microondas,a introdução de calor de forma mais eficiente por radiaçãotérmica é assim assegurada, que atua a partir do exteriorpara o interior sobre o material a ser pirolisado,complementando a ação da irradiação por microondas dointerior para o exterior. Em contraste com queimadoresconvencionais, tais como os queimadores de gás, temperaturassignificativamente maiores podem ser alcançadas utilizando-se queimadores porosos, resultando em uma introdução calorque é várias vezes mais elevada.Uma unidade de mistura é situada, com vantagens, no primeiroreator. Esta é utilizada para misturar o conteúdo jápresente no primeiro reator com o conteúdo acrescentado apartir da estação de microondas e/ou unidade de aquecimento.

0 conteúdo adicionado é, assim, levado mais rapidamente àtemperatura de gaseificação e o processo de gaseificação éacelerado. A unidade de mistura é de preferência implantadacomo um tambor giratório com tela, que adicionalmente filtraas cinzas.

Em uma realização preferencial, uma unidadede cominuição está situada no primeiro reator ou na saida daestação de microondas e/ou unidade de aquecimento. Esta éutilizada para cominuir os produtos sólidos da pirólise e/ouo material carbonifero, após a irradiação por microondas. Assuas superfícies são assim aumentadas e a gaseificação éacelerada. A unidade de pulverização deve ser implantadapreferencialmente como uma unidade de raspagem, que desbastaa superfície dos produtos da pirólise e/ou do materialcarbonifero que sai da estação de microondas ou da unidadede aquecimento. A unidade de raspagem produz a temperaturade processamento da gaseificação durante o processamento daraspagem, através do contato direto com os pontos recémraspados dos materiais desbastados. Desta forma, aintrodução da energia na partícula de material é acelerada.

Além disso, uma superfície craqueada resulta devido aoprocesso de raspagem, em virtude da qual um novo aumento dasuperfície de gaseificação ocorre. Este dispositivo decominuição é especialmente, de preferência, situado notambor com tela, de modo que as partículas desbastadasmisturam-se imediatamente com o conteúdo do reator, jápresentes pelo movimento do tambor com tela.

Em uma realização preferencial, pelo menos umqueimador de plasma de vapor de água é ligado ao primeiroreator, de tal forma que a sua chama de plasma não só seestende parcialmente para dentro da câmara interna doreator, e um duto adicional vai do primeiro reator até achama de plasma. O conteúdo do reator é assim sugado emdireção à chama de plasma, de forma que assim seja causadauma aceleração no reator através de um forte aquecimento e oaumento de volume do componente gasoso. Na chama de plasmaem si, um componente de matéria é gaseificado transformando-se em CO e H2 em particular, e a mistura na câmara interna doreator é incentivada pela aceleração do material, paradentro da câmara interior do reator e o processo degaseificação é assim acelerado. Uma vez que uma mistura departícula de gás é permanentemente sugada para fora dacâmara interior do reator através de uma linha adicional emdireção à chama de plasma em um tipo de efeito de bocal, umprocesso contínuo de gaseificação é mantido. A vantagemdeste sistema de circulação de ar, é que, não só o processode gaseificação ocorre significativamente mais rápido, comoo tempo da estada do material é assim reduzido. A câmara doreator pode também ter uma dimensão significativamentemenor, o que trás como resultado que perdas de isolamentosejam fortemente reduzidas e que a eficiência globalaumente. 0 fluxo do material pode também ser mantidomecanicamente ou com o auxílio de um ventilador ou um apoiodo efeito de bocal.

Além disso, o objetivo é alcançado através deum equipamento para a geração de energia elétrica,utilizando pirólise e gaseificação de material carboníferoem gases que contenham CO e H2, tendo um reator degaseif icação, um motor acionado com a ajuda do gás quecontem CO e H2, e um gerador de energia movido pelo motor,com pelo menos uma estação de microondas e uma unidade deaquecimento conectadas acima do reator de gaseificação, emque o material carbonifero é pelo menos parcialmentepirolisada, utilizando irradiação por microondas eirradiação térmica, e o reator de gaseificação tem umqueimador de plasma de vapor de água como fonte de calor.Acoplando-se tal equipamento para a gaseificação do materialcarbonifero em gás contendo CO e H2, a um motor que utiliza ogás contendo CO e H2 produzido para a geração de energia, semgrande esforço de preparação e eficiente energeticamente,materiais carboniferos como resíduos domésticos, resíduosbiológicos, resíduos de jardim, grãos, entre outros, outambém resíduos industriais podem não apenas seremconvertidos em energia térmica e energia química, que éarmazenada no gás contendo CO e H2, mas também diretamente emenergia elétrica.

A unidade de aquecimento é implantada comvantagem, como um queimador poroso.

Em uma realização especialmente preferencial,a estação de microondas ou unidade de aquecimento situa-sena direção do fluxo do processo diretamente antes doprimeiro reator.

Em uma realização preferencial, um queimadorde gás quente está ligado acima do motor e o motor éimplantado como um motor Stirling. Desta forma, o gás geradopoderá ainda ser usado imediatamente, sem resfriamentocomplexo, o que seria necessário em motores típicos a gás,através do qual a eficiência global do equipamento para ageração de energia elétrica é aumentada. Além disso, motoresStirling têm a vantagem de terem vibração relativamentebaixa, de modo a que a carga de ruído é correspondentementebaixa. Isto incentiva o uso, em particular em pequenosedifícios ou unidades habitacionais.

O queimador de gás quente é preferencialmenteimplantado como um queimador poroso. Isto trás a vantagem deque a temperatura de entrada permitida do gás ainda é tãoalta que contaminantes que interferem, tais como o alcatrão,ainda se encontrem no estado volátil. O esforço para alimpeza do gás gerado pode assim ser reduzido a um mínimo, oque permite a construção de um equipamento para geração deenergia elétrica especialmente compacto e energeticamenteeficiente.

A presente invenção será explicada commaiores detalhes com referência aos exemplos da realizaçãopreferencial. Nas figuras:

A Figura 1 mostra uma vista em perspectiva,de uma primeira realização de um equipamento para geração degás;

A Figura 2 mostra uma secção horizontal doequipamento da Figura 1;

A Figura 3 mostra uma seção vertical dadireção longitudinal do equipamento da Figura 1, em umavista simplificada;

A Figura 4 mostra uma secção verticalperpendicular à direção longitudinal do equipamento daFigura 1, em uma vista simplificada;

A Figura 5 mostra um detalhe esquemático deuma primeira realização da unidade de raspagem;A Figura 6 mostra um detalhe esquemático deum canal de circulação do ar;

A Figura 7 mostra esquematicamente o fluxo domaterial de uma gaseificação;

As Figuras 8a, b mostram detalhesesquemáticos, lateral e superior de uma segunda realização,de uma unidade de raspagem;

A figura 9 mostra uma secção horizontal doequipamento, como nas Figuras de 1 a 4, contendo a unidadede raspagem das Figuras 8a, b;

As Figuras 10a, b mostram uma ilustraçãoesquemática de uma realização especial da unidade deraspagem das Figuras 8a, b;

As Figuras 11a, b, c mostram vistas emperspectiva, de uma nova realização de um equipamento para ageração de energia, a partir da frente, de trás e dalateral;

A Figura 12 mostra uma seção do equipamentopara geração de gás de uma nova realização;

A Figura 13 mostra uma vista em perspectivade um equipamento para geração de gás de uma terceirarealização;

A Figura 14 mostra uma secção horizontal deum equipamento, tal como na Figura 13;

A Figura 15 mostra uma seção vertical nadireção longitudinal do equipamento da Figura 13, em umavista simplificada;

A Figura 16 mostra uma seção vertical doequipamento da Figura 13 na altura do forno poroso para apirólise;

A Figura 17 mostra uma secção horizontal deum equipamento, tal como na Figura 13, tendo uma unidade deraspagem das Figuras 8a, b; e

A Figura 18 mostra uma secção verticalperpendicular ao plano longitudinal do equipamento da Figura10, em uma visão simplificada.

A Figura 1 mostra um gerador de gás 1 em umainstalação 108, que se destina a uma potência de cerca de100 kWei (liquido). O material inicial pode ser de resíduosindustriais, ou domésticos, ou de biomassa, com base em.matérias-primas renováveis, tais como resíduos de jardim,aparas de madeira, preferencialmente do tamanho de um grãocom cerca de 6 a 20 mm, serragem, grãos, cascas dehortaliças, cascas, ou palha. Combustíveis fósseis tambémpodem ser gaseifiçados no gerador de gás.

A matéria carbonífera é suprida através de umfunil 100. A matéria carbonífera 2 pode já ter sido pré-aquecida no funil, a aproximadamente 60 °-80 ° C usando ocalor residual de um resfriador de gás 10, sob a forma de umpermutador de calor, possivelmente combinado com um lavadorde gás (ver também a referência numérica 201, Figura 7).

A matéria carbonífera 2 é levada ainda paraum reator secundário 6 com a ajuda de umtransportador helicoidal 102 (ver tambémFiguras 2, 3) tendo um propulsor 104. A matéria carbonifera2 é aquecida até cerca de 400-500°C neste reator. Isto épredominantemente realizado através de microondas, que sãoproduzidas no gerador de microondas 31, e um equipamento deaquecimento 62, que utiliza o calor residual do reatorprimário 4 em que a gaseificação ocorre, ou é supridoexternamente com energia, por exemplo, como um fornoelétrico, ou utiliza uma combinação de energia interna eexterna. O equipamento de aquecimento 62 é ligado ao reator6 e conectado acima do gerador de microondas 31.

Além disso, o material carbonifero 2 é guiadapor uma peça de compressão 61 delimitada pelo equipamento deaquecimento 62. A peça de compressão é implantada de formacônica, a seção transversal diminuindo na direção datransmissão. A matéria carbonifera 2 é assim compactadahermeticamente antes da área de microondas 32.

A matéria carbonifera 2 é aquecida a partirdo exterior para o interior pelo equipamento de aquecimento62. A matéria carbonifera 2 é infiltrada e aquecida a partirdo interior para o exterior pela irradiação por microondasna estação de microondas 3. Esta combinação de calorradiante fornecido e irradiação por microondas resulta namelhor introdução possível de introdução de calor nomaterial carbonifero 2.

A matéria carbonifera 2 também é secada pelaintrodução de calor. Isto é vantajoso, em especial paramateriais iniciais que não precisam mais serem pré-aquecidas, tais como os resíduos domésticos ou industriaisou resíduos de jardim, mas também para a biomassa, em geral,feitos de matérias-primas renováveis. Este gerador de gás 1é, portanto, insensível mesmo a maiores variações no teor deumidade do material carbonífero 2. A umidade saí do materialcarbonífero 2 como vapor de água e é usado como oxidante noprocesso de gaseificação.

A introdução de calor elevado, em especial nointerior do material carbonífero 2 pela irradiação pormicroondas, desencadeia a pirólise do material carbonífero2. Durante a pirólise, entre outros, as moléculas comcadeias mais longas do material carbonífero 2 são clivadasem moléculas mais curtas. As formas dos produtos voláteis enão voláteis da pirólise, as quais são utilizadas comoextratos para a gaseificação que se segue. Para implantar aintrodução da energia pela irradiação por microondas como amais desejada, o material carbonífero 2 é guiada através deum tubo de alimentação 33, de modo que toda o materialcarbonífero 2 é guiada através da zona de microondas 32. Emparticular, se grãos ou biomaterial semelhante são usadoscomo material inicial 2, as estruturas moleculares sãosimplesmente quebradas pela irradiação por microondas, emvirtude da qual a pirólise é executada de forma maiseficiente. É assegurado pela compactação hermética na peçade compressão 61, antes da zona de microondas 32, que omínimo possível de nitrogênio entre a partir do arcircundante, o que reduz o valor de combustão do gás geradocontendo CO e H2.

0 dimensionamento do gerador de microondas 31é uma função, em especial, da extensão da zona de microondas32, a densidade do material carbonífero 2, e da temperaturadesejada. A seleção da freqüência pode ser restringida pelasdiretrizes do país. Por exemplo, na Alemanha apenas asfreqüências 24,25GHz, 5,8GHz, 2,45GHz, e, em casosespeciais, 915MHz são permitidas para aquecimento pormicroondas. Em vez de um gerador de microondas, dois, três,ou mais podem ser utilizados, de modo que todos sejamcapazes de formar, uma zona única ou diversas zonasseparadas de microondas.

O tubo de alimentação 33 leva ao reatorprincipal 4, em que um queimador de plasma e 5 também abre eem que a gaseificação ocorre. O tubo de alimentação 33 passaatravés de um tambor com tela 42 situado no primeiro reator4. O tambor com tela 42 está montado de forma que possagirar em torno de seu eixo longitudinal e é girado pelopropulsor 106. 0 eixo longitudinal do tambor com tela 42 éparalelo ao tubo de alimentação 33, no presente exemplo. Ospainéis do tambor com tela 43 estão situados no interior daparede periférica do tambor com tela 42 (ver Figura 4, emparticular). Além disso, uma unidade de raspagem 7, sob aforma de cinco lâminas 71, é conectada na lateral do tamborcom tela 42 voltado para o queimador de plasma 5, que étransportada junto com o tambor com tela 42, guiado além dasaída do tubo de alimentação 33 e desbasta a superfície domaterial que sai, ou seja, os produtos não voláteis dapirólise 21 e, possivelmente, o material inicial 2 que aindanão reagiu completamente piroliticamente, por isso pequenaspartículas 25 surgem (ver também a Figura 5). Em particular,o material que já foi completamente pirolizado é muitofriável, de modo que pode ser facilmente esmagado. Além doaumento da superfície pela formação de partículas em si, oprocedimento de raspagem resulta em uma superfície craqueadae, portanto, especialmente grande, que está disponível parao processo de gaseificação, devido a que o processo degaseificação pode correr de forma muito mais rápida eeficiente.

A Figura 12 mostra uma seção através de umanova realização de um queimador de gás, especificamenteperpendicular ao tubo de alimentação 33. Neste exemplo, aestação de microondas é combinada com um queimador poroso 63para obter-se uma pirólise mais intensiva, que fica próximado gerador de microondas 31 e é adaptado em sua geometria,de tal forma que encubra o tubo de alimentação 33. Visto queos queimadores porosos 63 são feitos de cerâmica, as suasformas podem ser selecionadas, relativamente, de formalivre. A atual configuração tendo um queimador poroso 63 quecobre o tubo de alimentação 33 é vantajosa, entre outros,devido ao pequeno espaço requerido. Este queimador poroso 63projeta-se para dentro do reator 4 ou, alternativamente,também pode ser situado dentro do reator 4, pois estecontribui para o aquecimento do reator 4, em especial nafase inicial do processo de gaseificação. O queimador poroso63 pode ser ativado utilizando-se gás contendo CO e H2produzido no gerador de gás. Isto ocorre porque queimadoresporosos permitem temperaturas elevadas de gás, o gás geradodurante o processo de gaseificação pode ser alimentado nelesimediatamente, sem prévio esfriamento, possivelmente após afiltragem da pó. No exemplo apresentado na Figura 12, oqueimador poroso 63 alcança seis vezes mais introdução decalor do que um queimador de gás típico. Considerando-se otodo, a utilização de um queimador poroso, em combinação coma pirólise por microondas melhora o equilíbrio energéticototal do queimador de gás, apesar de ainda exigir poucoespaço e, é portanto, adequado, em especial, também parageradores de gás que estão dimensionados para uso doméstico.

Do lado oposto da saída do tubo dealimentação 33, o fluxo de gás quente 23 do queimador deplasma 5 abre-se para dentro do reator primário 4. Aspartículas desbastadas 25 estão sujeitas diretamente,portanto, ao alto fluxo de gás 23. Além disso, as lâminas 71da unidade de raspagem 7 continuamente passam através dofluxo de gás quente 23, de forma que elas também têm umatemperatura de processamento de cerca de 950° - 1050° C, eemitem esta temperatura aos produtos da pirólise 21 e,possivelmente, a matéria carbonifera 2 supridos por contatodireto durante a abrasão. As partículas 25, chegam portanto,à temperatura de processamento num tempo muito curto, epodem ser gaseifiçadas. Assegura-se pela temperatura de 950°C ou mais, na zona de gaseificação que compostos de carbono,que são prejudiciais à saúde, e alcatrão sejam tambémgaseificados tão completamente quanto possível, e o conteúdode CO e H2 no produto da gaseificação seja, adicionalmente,tão elevado quanto possível.

No fluxo de gás quente há turbulência, queresulta em uma mistura rápida das partículas desbastadas como conteúdo restante do reator, ou seja, com os conjuntos dereação para a gaseificação. A gaseificação assim ocorre maisrapidamente e intensivamente, de forma que a eficiênciaglobal seja aumentada. As partículas 25 que caem na câmarainterior do reator e são removidas do fluxo de gás quente 23são absorvidas pelo tambor com tela 42 em seus painéis 43,transportadas de volta para o fluxo de gás quente, e aíagitadas para dentro do fluxo de gás quente, de modo queelas ficam novamente disponíveis para gaseificação. 0conteúdo total do reator é continuamente circulado, o quemelhora ainda mais a gaseificação.

Uma outra realização de uma unidade deraspagem é mostrada nas Figuras 8a, b em detalhe e como umcomponente do gerador de gás na Figura 9. Trata-se de umapeça giratória de raspagem 72, que está situada na saída dotubo de alimentação 33. A peça de raspagem 72 compreende umdisco de cerâmica com aberturas 75 situadas no seu ladofrontal. Em contraste com a peça de raspagem 7 que temlâminas 71, que é conduzido pelo tambor com tela 42, arotação da peça de raspagem 72 é conduzida por um eixo 73.As partículas 25 são desbastadas dos produtos não voláteisda pirólise 21 por movimento rotacional. Elas voam atravésdas aberturas da frente 75 para fora do tubo de alimentação73 e para dentro do fluxo de gás quente 23 do queimador deplasma 5. Uma vez que os produtos voláteis da pirólise e ovapor de água também devem escapar durante a secagem atravésdas aberturas 75 para fora do tubo de alimentação 33,gaseificação intensa já ocorre na área das aberturas 75, quefuncionam, como pequenas câmaras do reator. A eficiênciatotal do gerador de gás 1 é aumentada ainda mais.

Uma realização especial de uma peça giratóriade raspagem é mostrada nas figuras 10a, b. A peça giratóriade raspagem 72 tem aberturas 74 localizadas radialmente alémdas aberturas situadas no seu lado frontal. Ela gira no tubode alimentação 33 e é conduzida pelo eixo 73, como acima.

O propulsor 105 da peça giratória de raspagem72 é composta essencialmente por uma bucha de acionamento81, que é montada de modo que possa girar em um invólucro(não mostrado). O movimento rotacional é realizado, nopresente exemplo, através de uma roda dentada 87. Noentanto, uma roda dentada, uma correia dentada, correia comcunhas, ou uma peça similar também pode ser usada. O eixo 73é guiado radialmente na bucha de acionamento 81, mas podemover-se axialmente. Uma estrela de carne 82 é fixada porpressão e/ou encaixada na extremidade direita do eixo 73 esegurada através de uma conexão helicoidal 86. A estrela decarne 82 engrena em sulcos situados circularmente na bucha deacionamento 81. O movimento rotacional é assim transmitido apartir da bucha de acionamento 81 para o eixo 73. A estrelade carne 82 pode se deslocar axialmente dentro dos sulcos. 0movimento axial é limitado à direita por um limitadorposterior de trajetória 83, que é aparafusado na bucha deacionamento 81. 0 movimento axial é possível para aesquerda, contra a força de uma mola 84 até o final dasranhuras na bucha de acionamento 81.

A operação normal da peça giratória deraspagem 72' é mostrada na figura 10a. Ao mesmo tempo em queela gira, a estrela de carne 82 comprime-se contra a parteposterior do limitador de caminho 83 e as aberturas radiais74 são cobertas pelas paredes do tubo de alimentação 33. NaFigura 10b, a pressão axial aumenta na peça rotativa deraspagem 72 devido a um entupimento iminente do tubo dealimentação 73. Se a força axial da peça giratória deraspagem 72 exceder a força da mola 84, a peça giratória deraspagem 72 move-se para a esquerda, no desenho, para forado tubo de alimentação 33 e, assim, expõe as aberturas 74radiais. Os produtos não voláteis da pirólise 21 podem entãosair do tubo de alimentação 33 através das aberturas 74, eevitar o seu entupimento.

A posição axial da estrela de carne 82 podeser definida por um sensor 85 na área do bocal detransmissão e o perigo de entupimento pode assim sercombatido através do controle da entrada das variáveis:"velocidade do equipamento de raspagem" e "velocidade daalimentação de material". Além disso, a medição datrajetória da estrela de came 82 permite a determinação doestado de desgaste da peça giratória de raspagem 72.

0 queimador de plasma 5 é um queimador deplasma de vapor de água, no presente exemplo. A composiçãodo plasma de vapor de água incentiva fortemente o processode gaseificação, porque compreende os radicais 0, H, OH, O2,H2, e H2O, a uma temperatura média na faixa de 4000° C, evalores de pico no núcleo da chama do plasma de cerca de12000° C. A densidade da entalpia do vapor de água é muitoelevada e a eficiência térmica das fontes de vapor de água éde 70% -90%. Além disso, o vapor de água está facilmentedisponível. O plasma de vapor de água não apenas acelera oprocesso de gaseificação, mas também é vantajoso quanto aosaspectos econômicos.

Para reduzir o tempo de permanência daspartículas 25 no reator 4, para uma gaseificação maiscompleta possível, um canal de circulação de ar primário 41é provido no reator 4 (ver Figuras 3, 6, em particular). Ocanal de circulação de ar primário 41 liga a área mais baixado reator 4 à peça de conexão 52 do queimador de plasma devapor de água na área superior do reator 4. Uma misturafeita de gás 22, 23 localizada no reator 4 e as partículas25 da área inferior do reator são sugadas pela densidade deenergia da chama de plasma 51 pelo canal de circulação do arprimário 41. A mistura, a uma temperatura de aproximadamente750° C, chega diretamente aos 4000° C da chama de plasma devapor de água 51, através de um tipo de efeito de bocal, oque faz com que resulte em um forte aumento de gás nesteprocesso. Este aumento do volume resulta em uma aceleraçãoda mistura de gás em direção do reator 4, com forteturbulência. A seção transversal de entrada no reator 4 éimplantada de forma cônica como um difusor 52, para reforçarainda mais este procedimento. Além disso, a circulaçãoadicional nos canais secundários de circulação de ar 44 sãofornecidos, estes conduzem partículas 25 da câmara internado reator 4 para o difusor 52. 0 efeito de bocal é mais umavez explorado aqui. Com a ajuda dos canais secundários decirculação de ar 44, além da ação do canal de circulaçãoprimário 41, uma mistura melhor do conteúdo do reator éatingida na parte superior da câmara do reator. Além disso,a gaseificação corre de forma muito intensa, devido astemperaturas especialmente altas e alta densidade deradicais na chama de plasma 51 e em suas imediações.

Não obstante a exploração do efeito de bocal,este principio de circulação de ar pode também ser alcançadomecanicamente ou com a ajuda de ventiladores, ou estasmedidas podem ser combinadas com o efeito de bocal. Umespecialista na matéria decidirá quanto a função geométricado equipamento, os parâmetros operacionais da fonte deplasma 5 ou outras fontes externas de introdução de calor.

No reator 4, a mistura feita de gases epartículas que saem do difusor 52 incide na unidade deraspagem 7 e a superfície dos produtos provenientes dapirólise 21, possivelmente também o material carbonífero 2,estes são aquecidos a temperatura de processamento. Amistura após isso flui para a área superior lateral para otambor blindado 42 e mistura-se com o material que écontinuamente transportado para cima pelo tambor blindado.Não apenas um processo contínuo de gaseificação é mantido,como este processo ocorre mais rapidamente devido a estesistema de circulação de ar.

Todas estas medidas resultam em um tempo depermanência bastante abreviado do material a sergaseificado. O reator primário 4, em particular, pode assimser dimensionado significativamente menor, o que trás comoresultado que e as perdas de isolamento são fortementereduzida e a eficiência total pode ser significativamenteaumentada. O tamanho total do gerador de gás pode serfortemente diminuído que, além de instalações com capacidadede gerar aproximadamente 100 kWei (líquido) ou mais, sãopossíveis pequenas instalações na área residencial com acapacidade de geração de aproximadamente 2-4 kWei (líquido)(ver Figuras lla-c).

As cinzas 24 que se formam durante agaseificação são filtradas pelo tambor blindado 42 e caem naparte inferior do reator primário 4 (ver, dentre outras, aFigura 4). Uma saída para as cinzas 114, está localizada lá,através da qual as cinzas 24 são removidas (referêncianumérica 203 na Figura 7). Os produtos 23 remanescentes dagaseificação são retirados através da área do reatorinferior utilizando-se um aspirador a vácuo com o auxílio deum ventilador 128 da câmara interna do reator para umaunidade de filtragem 112. Isto engloba de forma vantajosacartuchos de filtro em cerâmica 113, que podem serintegrados no invólucro do reator. Os cartuchos de filtro emcerâmica 113 são utilizados como um filtro para poeira, etêm a vantagem de permitir que os gases gerados possam serfiltrados sem prévio esfriamento, isto é, enquanto aindaestão aproximadamente entre 700° -800° C.

A unidade de filtragem 112 e o reator 4compartilham de uma parede externa no exemplo presente (verFigura 4) . Isto tem a vantagem especial de que, por um lado,o reator 4 é especialmente, termicamente bem isolado destelado e por outro lado a unidade de filtragem 112 é pré-aquecida pelos resíduos do aquecimento do reator até atemperatura de operação. Além disso, a unidade de filtragem112 e o reator 4 compartilham as saídas de cinzas 114, o quesimplifica a limpeza da unidade de filtragem 112.

Após a filtragem, o gás quente gerado podeser alimentado diretamente em um motor que pode ser operadoutilizando-se gás quente para a geração de energia, outambém em um queimador poroso. No presente exemplo, o gásquente é guiado através de uma linha 122 para uma outraestação 120, que tem a função de um trocador de calor gás/água e/ou um dispositivo de lavagem. O gás quente pode assimser resfriado abaixo de 50° C, e limpado. Além disso, ocalor pode ser utilizado na água para resfriamento aquecidaque é suprida através de uma entrada 116 e removida atravésde uma saida 118 que é alimentada com o auxilio de uma bomba126 para dentro sistema de serviço da construção ou enviadopara um trocador de calor externo. O calor pode também serutilizado para fins de pré-aquecimento do materialcarbonifero 2. 0 gás limpo, resfriado é retirado do sistemacom o auxilio de um ventilador 128 através de um aspirador avácuo parcial e descarregado em um depósito de gás externoou para uma estação de energia térmica para uso posterior.

Uma nova realização de um gerador a gás émostrado nas Figuras 11a-c. Este gerador de gás é projetadopara uma potência de cerca de 2-4 kWei ou 8-16 kWtherm e é,portanto, adequado para uso residencial. Devido ao fato daconstrução interna deste gerador a gás não diferirsignificativamente do gerador 1, que já foi explicado, umavista interna não é necessária e apenas os componentes dedesvio são discutidos, aos quais o gerador de gás, nesteexemplo está conectado.

Uma instalação doméstica 10 para a geração decalor e energia elétrica é mostrada nas Figuras lla-c. Ainstalação doméstica 10 é um módulo completo, queessencialmente compreende um gerador a gás e um motorconectado a ele com a função de mover o gerador. Ainstalação doméstica gera gás contendo CO e H2 de materialcarbonifero, como já foi previamente descrito, através deuma pirólise com a ajuda de um gerador por microondas 31 euma unidade de aquecimento (não visível aqui) e gaseificaçãoatravés da introdução subseqüente de calor externo, aquiusando uma fonte de plasma de vapor de água. Este gás éutilizado para mover um motor Stirling 131, que aciona umgerador 132, pelo qual a energia é gerada. 0 calor geradopelos resíduos é utilizado para aquecimento de edifíciosresidenciais e para a geração de água quente.

As matérias carboníferas são fornecidasatravés de peças de conexão 99 com a ajuda de ventiladoresou hélices, por exemplo, e alcançam um funil com duplaproteção 101 aqui apresentado. Após a pirólise utilizandomicroondas e irradiação térmica e gaseificação por plasma devapor de água como descrito anteriormente, o gás contendo COe H2 saí a uma temperatura superior a 4 00° C da unidade defiltragem 112, feita de cartuchos de filtro em cerâmica e éguiada através do tubo de gás 122 para o queimador de gásquente 143. 0 ar de combustão de entrada é previamenteconduzido através do compartimento de cinzas 204, implantadoneste caso com paredes duplas, que faz com que o ar aqueça eas cinzas esfriem. 0 risco de incêndio após a eliminação dascinzas é assim minimizado. A combustão do ar de entrada éguiado a partir do compartimento de cinzas 204 através deuma linha 142 até o queimador de gás quente 143.

A energia térmica (em temperatura de cerca de1050° -1100° C) gerada no queimador de gás quente 143 éusada para acionar o motor Stirling 131. Isso impulsiona ogerador 132, de forma que energia é gerada. A energia a serdissipada, que resulta do processo Stirling, é introduzidaatravés de uma saída de água para resfriamento 135 notrocador de calor entre água e água 134. A água resfriada(Δ.Τ cerca de 40-50° C) é introduzida de volta no motorStirling 131 através da entrada para água de resfriamento136. Os gases quentes de exaustão (cerca de 600-700° C) doqueimador de gás quente 14 3 são alimentados através de umalinha 137 no trocador de calor entre gás e água 133, osgases de escape alcançam o funil 101 através de uma linha138 e aquecem os materiais carboniferos introduzidas nelesatravés das peças de conexão 99. Os gases de exaustãoalcançam o cano da fornalha do edifício a uma temperatura deaproximadamente 50° C por um tubo de conexão 139. 0 calorproveniente dos resíduos dos trocadores de calor 133, 134 éalimentado através de uma entrada de água para resfriamento116 e uma saída da água para resfriamento 118 na instalaçãode aquecimento do edifício e preparação para água quente.

As vantagens da instalação doméstica 10 podemser observadas no sentido em que matérias carboníferas taiscomo grãos, resíduos orgânicos, e resíduos domésticos, etc.,podem ser utilizados para o suprimento de energia deedifícios residenciais. Além da preparação necessária paraaquecimento de ambientes internos e água quente, a energiaelétrica corrente é gerada, que é alimentado na redeelétrica de energia nos tempos ociosos e creditada. Issodiminui o custo da energia de cada uma das residências econtribui para a descentralização do mercado de energia.Equipamentos que variam desde aquecedores de chão até casasmulti-familiares podem ser implantados devido ao tamanhocompacto total do gerador de gás. Alcatrão não podeprecipitar devido à combustão do gás devido a temperaturasacima de 500° C, de modo que a limpeza do gás pode serrestrita ao filtro de pó 112 utilizando cartuchos de filtroem cerâmica.

0 terceiro equipamento para geração de gásmostrado na Figura 13 difere do primeiro equipamentomostrado na Figura 1, em particular no que se refere àconcepção da estação de pirólise. Enquanto no primeiroequipamento o material a ser pirolisado é primeiramenteaquecido com o auxilio da unidade de aquecimento do exteriorpara o interior após a compactação, antes que seja irradiadopor microondas, para também aquecê-lo do interior para oexterior (ver também Figuras 2 e 3), no terceiroequipamento, o material a ser pirolisado é primeiramenteirradiado utilizando-se as microondas do gerador demicroondas 31 para alcançar a temperatura de pirólise nointerior e, posteriormente, guiado através de uma unidade deaquecimento, neste exemplo um forno poroso 63, para tambémlevar o material à temperatura de pirólise a partir doexterior para o interior.

Uma seção vertical através do equipamento deFigura 13 na altura do queimador poroso 63 é mostrado naFigura 16. Em contraste ao exemplo apresentado na Figura 12,neste exemplo a estação microondas é combinada com trêsqueimadores porosos 63 para uma pirólise mais intensiva, quefica junto do gerador de microondas 31 e estão situados emtorno do tubo de alimentação 33 na zona inferior da suaperiferia, de forma que o calor irradiado 66 irradia sobre otubo de alimentação 33. 0 queimador poroso 63 pode seracionado utilizando-se gás de síntese contendo CO e Ü2 geradono gerador de gás, que é alimentado através das conexões degás de síntese 64. 0 gás de síntese é queimado em conjuntocom o ar e/ou o oxigênio na superfície dos poros doqueimador poroso 63, enquanto gera energia térmica. Os gasesresultantes da exaustão saem pela saída de gás de exaustão65 e podem ser usados para pré-aquecimento de outroscomponentes. A superfície porosa é geralmente formada porespuma de cerâmica ou outra estrutura resistente a altastemperaturas. Sua muito alta densidade energética, de cercade 1000 kW / m2 é uma vantagem especial dos queimadoresporosos. Em particular, altas temperaturas de atéaproximadamente 1400° C podem ser alcançadas. Outrasvantagens são as elevadas taxas de aquecimento e boacapacidade para regular a temperatura do forno. Visto que osqueimadores porosos permitem temperaturas de gás muitoelevadas, o gás gerado durante o procedimento degaseificação pode ser alimentado imediatamente neles semprévio resfriamento, possivelmente após a filtragem dapoeira. No exemplo apresentado na Figura 16, os queimadoresporosos 63 alcançaram uma introdução de calor seis vezesmais elevada do que um queimador de gás típico. No todo, autilização de um queimador poroso em combinação com pirólisepor microondas melhora o equilíbrio energético total doqueimador de gás, no entanto requerendo pouco espaço e é,portanto, também adequado, em particular para geradores degás que são dimensionados para uso doméstico.

Além disso, existem várias diferenças emrelação ao primeiro equipamento no reator gaseificação 4 doterceiro equipamento (ver figura 14): o tubo de alimentação33 para alimentar o material pirolisado e o queimador deplasma 5 estão situados um em relação ao outro, de tal formaque o fluxo de gás quente gerado pela chama de plasma 51incide não apenas lateralmente, mas também frontalmentesobre a unidade de raspagem 72 (ver também Figuras 8a, b) ,para aquecer a unidade de raspagem 72 ainda mais. Durante araspagem, a unidade de raspagem 72 transfere a suatemperatura ao material a ser cominuído. Devido a orientaçãofrontal do fluxo de gás quente 23 sobre a unidade deraspagem 72, além disso, o fluxo de gás quente aquece deforma ainda melhor o material a ser cominuído à temperaturade processamento para a gaseificação nas aberturas frontais75 da unidade de raspagem 72.O aquecimento dos produtos da piróliseimediatamente após a pirólise, quando eles estão a umatemperatura muito elevada, devido ao queimador poroso, temcomo resultado que a gaseificação já começa a ocorrer notubo de alimentação 33 em direção à sua saida no lado doreator de gaseificação. A gaseificação também jáparcialmente ocorre nas aberturas frontais 75 na unidade deraspagem 72.

A vantagem desta transição suave da pirólisepara a gaseificação é que os produtos sólidos da pirólisesão gaseificado muito eficientemente e apenas poucas cinzaspermanecem. Portanto, no segundo equipamento mostrado aqui,o tambor 45 também não é implantado como um tambor com tela,mas apenas como um tambor 45 tendo painéis no tambor 43 (verFigura 15) , para a introdução das partículas 25, que aindanão foram gaseifiçadas, de volta para o fluxo de gás quente.Um pouca de cinzas 24 pode existir nas partes frontais dotambor 45 e podem ser removidas por meio da saída de cinzas114. O tambor 45, que não é implantado como um tambor comtela, tem a vantagem adicional de isolamento térmico maiseficiente da câmara interior do reator de gaseificação 4.

A chama de plasma 51 está situada no segundoequipamento em um difusor 52 fornecido com aberturas 53 (verFigura 14) . Na chama de plasma de vapor de água 51, osprodutos voláteis e sólidos da pirólise vêm juntamente comos radicais gerados nesta, com o qual eles reagem formandoCO e H2. Além disso, são muito fortemente e rapidamenteaquecidos no plasma, de modo que uma expansão repentina dovolume ocorra, o que resulta num vácuo parcial local. Outrosprodutos da pirólise são sugados para dentro da chama deplasma de vapor de água 51 através das aberturas 53 por essevácuo parcial local, de modo que um fluxo continuo de gasesquentes seja mantido.

Devido ao encurtamento do tubo de alimentação33 e da projeção do queimador de plasma 5 no reator degaseificação 4, o espaço necessário é ainda mais reduzidopara o terceiro equipamento, em comparação com o primeiroequipamento.

Deve ser notado que o terceiro equipamentopara a geração de gás a partir das Figuras 13 a 16 tambémpode ser implementado tendo a unidade de raspagem 72 comonas Figuras 8a, b ou também tendo lâminas 71 como na Figura4, ou outra unidade de raspagem. Também é possível prover oterceiro equipamento totalmente sem uma unidade decominuição, como mostrado nas Figuras 17 e 18. Dependendo daseleção do material carbonífero, devido sobretudo a piróliseeficiente apresentada aqui, os produtos sólidos da pirólisepodem ser tão friáveis que não requerem cominuiçõesadicionais. Porque o fluxo de gás quente 23 incideadicionalmente diretamente sobre os produtos da pirólisequando eles entram no reator 4, eles são levados em um tempomínimo a uma temperatura suficientemente elevada para agaseificação de baixo teor de resíduos.

Além disso, deve ser observado que o terceiroequipamento para a geração de gás também foi descrito em umequipamento para a geração de energia como em referência asFiguras lla-c, por exemplo.Lista das referências numéricas

1 gerador de gás

10 instalação doméstica

2 matéria carbonifera

21 produtos não voláteis da pirólise

22 produtos voláteis da pirólise

23 fluxo de gás quente

24 cinza

25 partículas desbastadas

3 estação de microondas

31 gerador de microondas

32 zona de microondas

33 tubo de alimentação

4 reator primário

41 canal de circulação de ar primário

42 tambor com tela

43 painel do tambor com tela

44 canal de circulação de ar secundário

45 tambor

5 queimador de plasma

51 chama de plasma

52 difusor

53 abertura

64 conexão de gás

65 saída dos gases de exaustão

66 calor radiante

6 reator secundário

61 peça de compressão

62 aquecedor

63 queimador poroso

7 unidade de raspagem71 lâmina

72, 12' peça giratória de raspagem74 abertura situada radialmente

75 abertura situada na parte frontal

81 bucha de acionamento

82 estrela de carne

83 limitador posterior de passo

84 mola

85 sensor

86 parafuso de conexão

87 roda dentada

99 peça de conexão

100 funil

101 funil (com fluxo de gases de exaustão em torno dele)

102 transportador helicoidal

104 acionamento do transportador helicoidal

105 acionamento giratório do equipamento de raspagem

106 acionamento do tambor com tela108 suporte

110 trocador de calor/lavador

112 unidade de filtragem

113 cartucho de filtro em cerâmica

114 saida de cinzas

116 entrada de água para refrigeração118 saida de água para refrigeração120 saida de gás limpo122 linha de gás

124 alimentação do sistema de serviços em edifícios/trocadorexterno de calor12 6 bomba128 ventilador

130 armazenamento externo de gás/bloco da instalação deenergia de aquecimento/motor

131 motor Stirling

132 gerador

133 permutador de calor gás/água134 permutador de calor água/água

135 saída da água de refrigeração

136 entrada da água de refrigeração

137 linha

138 linha

139 tubo de conexão

140 bocal de entrada

141 ventilador

142 linha de ar de combustão

143 queimador de gás quente

201 pré-aquecimento

203 eliminação de cinzas

204 compartimento de cinzas

Claims (22)

1. Método para geração de gás a partir dematerial carbonífero contendo CO e H2 tendo pirólise acima,caracterizado por a pirólise do material carbonífero serrealizada através de irradiação por microondas e porradiação térmica do material carbonífero e a gaseificação deprodutos da pirólise ser realizada alotermicamente, com oauxílio de um plasma de vapor de água.

2. Método de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato de a radiação térmica do materialcarbonífero ser realizada através de um queimador poroso.

3. Método de acordo com as reivindicações 1ou 2, caracterizado pelo fato de a gaseificação seguirimediatamente a pirólise.

4. Método de acordo com uma dasreivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de os produtosda pirólise e/ou o material carbonífero e/ou os produtos dagaseificação serem submetidos, pelo menos parcialmente, aoplasma de vapor de água mais de uma vez.

5. Método de acordo com uma dasreivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de o materialcarbonífero ser compactado antes e/ou durante e/ou após airradiação por microondas.

6. Método de acordo com uma dasreivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de os produtosda pirólise e/ou os materiais carboníferos serem cominuídosapós a irradiação por microondas.

7. Equipamento para geração de gás a partirde material carbonifero contendo CO e H2, caracterizado pelofato de existir pelo menos uma estação de microondas (3) euma unidade de aquecimento (62, 63) para executar, pelomenos parcialmente, a pirólise do material carbonifero, bemcomo um primeiro reator (4) que contém pelo menos umqueimador de plasma de vapor de água (5) para executar agaseificação.

8. Equipamento de acordo com a reivindicação-7, caracterizado pelo fato de a estação de microondas (3) oua unidade de aquecimento (62, 63) situar-se na direção dofluxo do processo, diretamente antes do primeiro reator (4).

9. Equipamento de acordo com asreivindicações 7 ou 8, caracterizado pelo fato de a estaçãode microondas (3) estar situada em um segundo reator (6).

10. Equipamento de acordo com uma dasreivindicações 7 a 9, caracterizado pelo fato de a estaçãode microondas (3) ter uma unidade de compactação (61).

11. Equipamento de acordo com a reivindicação-10, caracterizado pelo fato de a unidade de aquecimento serimplantada como um queimador poroso (63).

12. Equipamento de acordo com uma dasreivindicações 7 a 11, caracterizado pelo fato de umaunidade mistura (42) estar situada no primeiro reator (4).

13. Equipamento de acordo com a reivindicação-12, caracterizado pelo fato de a unidade de mistura serimplantada como um tambor giratório com tela(42).

14. Equipamento de acordo com uma dasreivindicações 7 a 13, caracterizado pelo fato de umaunidade de cominuição (7) estar situada no primeiro reator(4), ou à saida da estação de microondas (3).

15. Equipamento de acordo com a reivindicação-14, caracterizado pelo fato de a unidade de cominuição serimplantada como uma unidade de raspagem (7) que desbasta asuperfície dos produtos da pirólise (21) e/ou o materialcarbonífero (2) que sai da estação de microondas ( 3).

16. Equipamento de acordo com asreivindicações 13 e 14 ou 15, caracterizado pelo fato de oequipamento de cominuição (7) situar-se no tambor com tela(42)

17. Equipamento de acordo com uma dasreivindicações 7 a 16, caracterizado pelo fato de pelo menosum queimador de plasma de vapor de água (5) ser conectado aoprimeiro reator (4) de forma a que sua chama de plasma (51)não se estende, apenas parcialmente, até a câmara interiordo reator, e um duto adicional (41) segue a partir doprimeiro reator (4) até a chama de plasma (51), através doqual o conteúdo do reator é sugado em direção à chama deplasma (51).

18. Equipamento para geração de gás a partirde material carbonífero contendo CO e H2, contendo um reatorde gaseificação, um motor acionado com a ajuda do gáscontendo CO e H2, e um gerador de energia movido pelo motor,caracterizado pelo fato de pelo menos uma estação demicroondas (3) e uma unidade de aquecimento (62, 63) estaremconectadas acima do reator de gaseificação (4), no qual omaterial carbonífero é, pelo menos parcialmente, pirolizadoutilizando-se irradiação por microondas e radiação térmica,bem como o reator de gaseificação (4) ter um queimador deplasma de vapor de água como fonte de calor.

19. Equipamento de acordo com a reivindicação-18, caracterizado pelo fato de o equipamento de aquecimentoser implantado como um queimador poroso.

20. Equipamento de acordo com a reivindicação- 18, caracterizado pelo fato de a estação de microondas (3)ou a unidade de aquecimento (62, 63) estar dispostaimediatamente antes do primeiro reator (4) na direção dofluxo do processo.

21. Equipamento de acordo com uma dasreivindicações 18 a 20, caracterizado pelo fato de umqueimador de gás quente (143) ser conectado acima do motor(131) e o motor ser implantado como um motor de Stirling (131).

22. Equipamento de acordo com a reivindicação-21, caracterizado pelo fato de o queimador de gás quente serimplantado como um queimador poroso (143).