CN108473893A - 等离子气化反应器和方法 - Google Patents

等离子气化反应器和方法 Download PDF

Info

Publication number
CN108473893A
CN108473893A CN201680078935.9A CN201680078935A CN108473893A CN 108473893 A CN108473893 A CN 108473893A CN 201680078935 A CN201680078935 A CN 201680078935A CN 108473893 A CN108473893 A CN 108473893A
Authority
CN
China
Prior art keywords
reactor
temperature
waste
gas
temperature area
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201680078935.9A
Other languages
English (en)
Inventor
艾哈迈德·卡洛
易卜拉欣·亚亚力克
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Publication of CN108473893A publication Critical patent/CN108473893A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10JPRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J3/00Production of combustible gases containing carbon monoxide from solid carbonaceous fuels
    • C10J3/02Fixed-bed gasification of lump fuel
    • C10J3/06Continuous processes
    • C10J3/08Continuous processes with ash-removal in liquid state
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
    • C01B3/02Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10JPRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J3/00Production of combustible gases containing carbon monoxide from solid carbonaceous fuels
    • C10J3/57Gasification using molten salts or metals
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10JPRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J3/00Production of combustible gases containing carbon monoxide from solid carbonaceous fuels
    • C10J3/72Other features
    • C10J3/723Controlling or regulating the gasification process
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10JPRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J2300/00Details of gasification processes
    • C10J2300/09Details of the feed, e.g. feeding of spent catalyst, inert gas or halogens
    • C10J2300/0953Gasifying agents
    • C10J2300/0959Oxygen
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10JPRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J2300/00Details of gasification processes
    • C10J2300/09Details of the feed, e.g. feeding of spent catalyst, inert gas or halogens
    • C10J2300/0953Gasifying agents
    • C10J2300/0973Water
    • C10J2300/0976Water as steam
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10JPRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J2300/00Details of gasification processes
    • C10J2300/12Heating the gasifier
    • C10J2300/123Heating the gasifier by electromagnetic waves, e.g. microwaves
    • C10J2300/1238Heating the gasifier by electromagnetic waves, e.g. microwaves by plasma

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Processing Of Solid Wastes (AREA)

Abstract

本发明涉及一种反应器(1),并涉及该反应器(1)的运行方法,反应器(1)包括至少一个提供高温的温度装置(20),至少一个废弃物入口(11),燃料和/或废弃物由此被送入反应器(1),至少一个反应物入口(13和/或14和/或17),至少一个熔化物出口(15),其提供通过加热来自燃料和/或废弃物的无机物质所形成的熔化物的排出,包括至少一个发生吸热反应的高温区域(12),和提供将燃料和/或废弃物引导到高温区域的气体出口(16),使得在其进入这个区域(12)之前不会开始气化,以及因此,由于反应离开反应器(1)的气体,通过高温区域(12),从气体出口(16)排出反应器(1)的地方,其与废弃物入口(11)具有不同的敞开度;包括设置在废弃物入口(11)和气体出口(16)之间的高温区域(12),以及具有提供废弃物经由高温区域(12)的形式的本体(10),使得进入反应器(1)的燃料和/或废弃物还没有进入高温区域(12)之前,气化过程不会开始,并且因此,排出反应器(1)的气体具有至少1200℃的温度。

Description

等离子气化反应器和方法
技术领域
本发明涉及用于等离子气化过程的反应器,并且涉及一种关于这种反应器的气化方法。
背景技术
城市化快速发展和各种消费品使得废弃物迅速增加,造成环境污染。已经开发的和/或正在开发的反应器去除废弃物对环境的有害影响,并且也提供了充足的资源来增加能源需求。
在常见的等离子气化中,材料(燃料、垃圾、固体废弃物等)从上方被送入反应器。形成的气体产物也从上方离开反应器。此外在传统的等离子反应器中,由于反应器顶部的温度不是足够高(例如因为温度低于1000℃),气化期间残留的碳或焦油不能分解,因而随着气流的牵引聚积在反应器的进口臂和出口臂。因此在反应的不同区域引起堵塞。这就是为什么改造装置被添加到这些反应器中的原因。这会引起额外的成本。
在传统的反应器中,在温度范围为800-1000℃时发生气化的效率最高。事实上,这些温度的数值不足以熔化和溶解灰分和焦油。因为灰分在高于1200℃时开始熔化,焦油在高于1200℃时溶解。这就是为什么,灰分熔化装置被添加到反应器本体,或者反应器中的灰分问题需要通过其他方式解决。另外,在这个温度(800-1000℃)气化时,由于煤烟(固体碳)和焦油不能气化,出口气体的热值降低。因为固体碳和焦油不能气化,气体回收装置被添加到反应器本体,或是气体从反应器上排出的部分。这些装置为从反应器排出的气体提供额外处理,目的是为了气体的净化、提高能量、提供高效率。由于额外的能量消耗,所有的这些对系统效率有消极影响。这些原因阻止其它气化和等离子气化反应器成为一种用于去除过量废弃物的经济的可选择解决方案,尤其是当代作为城市化和消耗增长的自然结果来形成的废弃物。
并且,废弃物部分气化直到到达这类反应器中发现等离子体的地方。这种部分气化可能形成总体气化中非常重要的部分,并且,由于其在低温下发生,随着形成的气体进入反应器中的反应物(其它入口材料)不能充分反应。因此,气体产品的热值超过经济点(economic point)。而且,液体化合物,例如焦油,由于没有溶解残留而产生问题。因为在这些反应器中得到的气体产品是低热值的气体,无法获得具有能量值的物质,并且会经历效率损失。
在TR 2009/01524专利文件中,提到一种废弃物处理方法,包括等离子处理步骤,其围绕废气和煤受到的等离子处理。在关于等离子气化的所有来源中没有指出任何气体组成和高于1200℃的气体效率,科技文献和任何文件都没有基于已实现的具体结果,并且没有清楚的表达式支撑。
发明内容
本发明的目的是实现一种提供高能量气体出口的等离子反应器,以及这种反应器的气化方法。
本发明中,提供了等离子出口气体被引导到反应器中与燃料或废弃物进入的区域不同的出口,并且在燃料在入口处在到达高温区域(等离子化部分)之前不进行加热和气化。
在本发明的一个实施例中,所述反应器包括设置在比废弃物入口更高位置的气体出口。因此,通过产生压力差,引导来自废弃物入口的高温气体至燃料和/或废弃物进入的方向相反的方向。
添加主要和次要的反应物入口设备,其可从不同的点改变为从高温区域入口、高温区域和高温区域出口引入。
元素水平和离子水平的反应发生的如此迅速是由于等离子过程的性质,其被引向具有高热值气体产物的方向。
开发本发明使得通过在较高的温度下不同地反应引导,来获得具有高热值的气体产品。图中给出了这种情况。
本发明中,在文献中没有记载,所述燃料和/或废弃物进入在高温(高于1200℃)下形成的高温区域。在一个实施例中,氧气或氧气-水蒸气的混合物被送入高温区域入口附近的第一个入口,水蒸气或水蒸气-氧气的混合物被送入高温区域出口附近的第二个入口。因此,所述反应体系被分隔为两个或更多部分。
在其它实施例中,不同的反应物,例如二氧化碳、氢气、氧气、氮气、乙烷、甲烷、水蒸气以不同比例进料,不同百分比的组合物从所述高温区域入口、所述高温区域和所述高温区域出口进料,被添加到反应器的等离子体介质中。被等离子体、送入的转化和反应气体停止的所述燃料和/或废弃物形成产物气体组合物。这些产物气体第二次进行重整反应,其中气体送入高温区域并直接到其出口。当从一点输送反应气体时,这些副反应也同时发生,然而二次给料对获得高能量气体是有效的。在二次给料以及在高于1400℃执行等离子实验时,可以看到二氧化碳和一氧化碳之间显著的转变,这些可以在通过运行我们已经研制成熟的反应器获得气体的表中看出。由于高能量等离子体和相对较高的氧气成分,不但产生碳氢化合物和部分氢气,而且也产生高氧气和碳浓度的产品,通过在大约1000℃或更高的温度处理这些形成的气体,获得包括高碳氢化合物气体的混合物,优选的在高温区域出口处1400-1700℃的温度范围内。
本发明中,反应器的反应物入口变成具有气体进料喷嘴的柔性进料,进料位置和角度是可变的,来引导从反应中获得的产品。
附图说明
图1:本发明公开的反应的总体示意图。
图2:本发明公开的反应器的操作方法。
附图中参考资料的描述:
为了本发明的目的,图中的部分被分别命名,并且这些数字的等同物如下。
1-反应器
10-本体
11-废弃物入口
12-高温区域
121-高温区域入口
122-高温区域出口
13,14,17-反应物入口
15-熔化物出口
16-气体出口
20-温度装置
30-废弃物推进器
40-温度测量装置
具体实施方式
本发明中,高温定义为1200℃及以上温度。这个温度可以升至反应器材料的极限。
本发明公开的反应器(1)包括至少一个废弃物入口(11),燃料和/或废弃物从其中被送入反应器(1)中;至少一个发生吸热反应的高温区域(12);至少一个反应物入口(13和/或14和/或17);至少一个提供熔化物(即炉渣)排出的熔化物出口(15),熔化物是来自燃料和/或废弃物的无机物质通过加热形成的;气体出口(16),送入反应器(1)的燃料和/或废弃物被引导进入高温区域(12),使其进入这个区域(12)之前气化反应不开始,因此由于反应离开反应器(1)的气体,通过高温区域(12),从气体出口(16)排出反应器(1)的地方,其与废弃物入口(11)具有不同的敞开度;至少一个在反应器(1)中提供高温的温度装置(20)。
另外,本发明公开的反应器(1)包括至少一个废弃物推进器(30),其有助于将燃料和/或废弃物推向高温区域(12),因此为了防止反应器(1)中的堵塞和在高温区域(12)之前气化,其设置在废弃物入口(11)和高温区域(12)之间,并且包括至少一个温度测量装置(40)来测量气体的温度。
在本发明的一个实施例中,反应器(1)包括一个设置在废弃物入口(11)和气体出口(16)之间的高温区域(12)。
本发明公开的反应器(1)包括一个本体(10),以致在燃料和/或废弃物进入高温区域(12)之前气化过程不会开始,这样它提供燃料和/或废弃物通过高温区域(12)并且排出反应器(1)的气体具有至少1200℃的温度。
在本发明的一个实施例中,反应器(1)包括两个臂,在其中一个的末端具有废弃物入口(11),并且在另一个的末端为气体出口(16)。该反应器(1)包括本体(10),通过按照不同的形式彼此之间从180度水平到0度垂直位置设置这些臂形成本体(10),包括180度和0度。在臂彼此之间以180度角设置的实施例中,两个臂达到管型线性(pipetype linear)形式。在这种情况下,该臂在它的末端具有废弃物入口(11),气体出口(16)在另一个末端敞开。本实施例的一个替代方案为U型反应器(1)。
本发明公开的反应器的一个实施例中,反应器(1)包括在反应器(1)的一个臂的一个末端部分的废弃物入口(11),在反应器(1)的另一个臂的一个末端部分的气体出口(16)。该反应器(1)包括高温区域(12)和位于另一个连接这些臂的臂的至少一个反应物入口(13和/或14和/或17)。
在反应器(1)的本体(10)为U型的实施例中,废弃物入口(11)创建在本体(10)的一个臂上,气体出口(16)创建在另一个臂的末端。在本发明中,至少一个反应物入口(13和/或14和/或17)和高温区域(12)创建在连接这些臂的本体(10)的水平臂上,用来提供重整方向,即,高效气体生产方向的元素水平和离子水平的方向。在优选的实施例中,高温区域(12)通过设置温度装置(20)创建在U型本体(10)水平臂的中间。通过U型本体(10)阻止燃料和/或废弃物进入反应器后在进入高温区域(12)之前发生气化。由于本体(10)的这种形式,使得送入反应器(1)的燃料和/废弃物进入高温区域(12)是必须的。
固体废弃物(生活废物、工业废料、煤、生物质….等)和/或液体废弃物(石油废物、处理污泥…等)和/或气体废弃物和/或燃料可在任何阶段送入本发明公开的反应器的本体(10)上的废弃物入口(11)。
本发明公开的反应器(1)具有高温区域(12),其包括为气体混合物提供温度的至少一个温度装置(20),气体混合物排出反应器(1)的温度达到1200℃。通过该区域(12)中的温度装置(20)实现的等离子弧有助于获得高温环境。因此,其提供了通过溶解灰分和焦油以及通过所有固体碳的反应来执行完全有效的气化反应。通过主要和/或次要反应物入口(13和/或14和/或17)的控制和引导,在吸热反应方向上产生反应,因此,由于高温,在高温区域(12)可形成高能量气体混合物。由于通过本发明公开的反应器(1)使气体混合物的温度达到至少1200℃,实现了焦油和灰分的溶解。同样由于这个原因,本发明中出口气体不需要额外进行重整,本发明根据出口气体的组成,可以不同的入口气体可广泛地引导该反应。另外,没有任何气体回收的需要。这就是为什么,本发明中额外的装置是没有必要的,例如灰分熔化装置,气体回收装置等。该高温区域(12)包括一个高温区域入口(121),从废弃物入口(11)送入的燃料和/或废弃物自高温区域入口(121)进入高温区域(12),并包括一个高温区域出口(122),上述燃料和/或废弃物通过气化自高温区域出口(122)排出该区域(12)。由于本体(10)的U型形式,送入反应器(1)的所有燃料和/或废弃物必须通过高温区域入口(121)且通过气化反应后,经由高温区域出口(122)离开反应器(1)。因此,所有燃料和/或废弃物的气化在高转化率下发生,因此除了无机物质之外的所述燃料和/或废弃物都会气化。
从反应物入口(13和/14和/或17)送入的反应物为气体,例如二氧化碳、氢气、氮气、乙烷、甲烷、氧气、水蒸气等,或是它们不同组分的混合物。
在一个实施例中,反应器(1)包括至少一个主要反应物入口(13和/或14),从该处送入气化反应物,用于高能量气体混合的生产,并且,主要反应物入口(13和/或14)设置在高温区域入口(121)附近。并且,反应器(1)包括至少一个次要反应物入口(14和/或17),设置在高温区域出口(122)附近。
在本发明的一个实施例中,反应器(1)包括设置在高温区域入口(121)、高温区域(12)和在高温区域出口(122)右侧的反应物入口(13、14、17)。
送入反应器(1)的燃料和/或废弃物和自主要反应物入口(13)送入的反应物之间发生反应,通过该反应在高温区域入口(121)的附近区域形成大量的一氧化碳。大量形成的一氧化碳-气体混合物中的一氧化碳,通过自次要反应物入口(14)(表4)送入的反应物反应消耗,并形成碳氢化合物(甲烷,乙烷…等)(表1和2)。在这个实施例中,当执行气化反应过程时,反应物入口(13和14)同时并连续进料。这样,排出反应器(1)的一氧化碳量减少,并且做到了环境中更少有害气体的排放。同时,引导高温区域(12)中在高动力学转化过程形成的气体的反应是高温区域(12)中所需要的,因此,其趋向于,通过第三可调反应物入口(17)送入不同气体组成的进料来提供具有高热效率的气体组成。在一个实施例中,通过测量出口气体的混合和百分比,调节反应器(1)中这些反应物入口(13,14,17)的角度和几何位置。此外,从反应物入口(13和/或14和/或17)送入的气体的组成可根据实施例中的出口气体进行变化。因此,出口气体是可以控制的。本发明公开的反应器(1)中,所有必须的电子和机械设备的生产是为了控制进料,来调节出口气体的组成。
在本发明公开反应器(1)的本体(10)中,根据从靠近高温区域进口和出口(121和122)附近设置的进口(13,14和/或17)送入的反应物,可能会获得特殊的气体组成。例如,当水蒸气从进口(13、14或17)送入时,当甲烷被送入时,可能会获得不同的气体组成。因此,在该研发的本体(10)的高温区域出口(122)中进行的气化,可获得高的反应引导能力。
在本发明公开的反应器(1)的一个实施例中,包括设置在高温区域入口(121)附近、但是在高温区域(12)之外的主要反应物入口(13和/或14),设置在高温区域出口(122)附近、但是位于高温区域(12)中、用来生产高能量气体混合物的次要反应物入口(14和/或17)。
该反应物入口(13,14,17)包括投料点,在投料点处决定进料气体的方向。在本发明的一个实施例中,反应物入口或多个入口(13和/或14和/或17)的进料点的方向和角度是可调的。
在本发明公开的反应器(1)中,通过加热使无机物质熔化,并且在其进行反应之前从熔化物出口(15)离开反应器(1)。
本发明中,在气体出口(16)处,气体反应后离开反应器(1),并通过排出高温区域(12)排出反应器(1),该出口与废弃物入口(11)不同。换言之,气体出口(16)和废弃物入口(11)具有不同的敞开度形式。气体被引导到其它气路中,这种敞开度形式使得它们不会与从废弃物入口(11)送入的燃料和/或废弃物相遇,并且,它们在这种气路的末端从气体出口(16)排出。
在本发明公开的反应器(1)的优选实施例中,温度装置(20)包括至少一个电极,其通过产生等离子弧形成高能量气体混合物,并且使得排出的气体混合物的温度达到至少1200℃。在本发明的一个实施例中,电极优选石墨,但不限于此。
在本发明的其它实施例中,提供高温的电极通过围绕其自己的轴旋转而作为气体混合器。因此,电极通过增加气体分子之间的碰撞来提高反应速率。
在本发明的一个实施例中,温度装置(20)以这种形式使得排出的气体混合物的温度超过1600℃。
在本发明的一个实施例中,废弃物推进器(30)设置在反应器(1)的垂直臂和水平臂之间,并且将燃料和/或废弃物从垂直臂引导至水平臂。这就是为什么,通过防止反应器(1)垂直臂堵塞,有助于阻止燃料和/或废弃物进入反应器(1)中的高温区域(12)之前发生气化。
在本发明的一个实施例中,废弃物推进器(30)包括一个旋转的驱动装置。燃料和/或废弃物通过废弃物推进器(30)旋转转送到高温区域(12)。并且,在一个实施例中,废弃物推进器(30)可具有带指针(finger)的驱动装置。该废弃物推进器(30)的指针使废弃物不会粘附和沉淀,并使所有废弃物接触高温区域(12)。
在本发明公开的反应器(1)中,温度测量装置(40)测量出口气体的温度,在本发明的一个实施例中,其优选包括至少一个热电偶。这些热电偶优选包含镭-铂。在另一实施例中,温度测量装置(40)包括至少一个高温计。温度测量装置(40)不限于这些。在本发明优选的实施例中,温度测量装置(40)设置在高温区域出口(122)附近。因此,使得所形成气体的温度测量最准确。并且,另一实施例中,在高温区域入口(121)、高温区域(12)、高温区域出口(122)处设置了至少三个温度测量装置(40)。
综上,反应器(1)按照该顺序运行:本发明中,燃料和/或废弃物和反应物连续送入反应器(1)中。在气化开始前通过温度装置(20)将反应器(1)加热到至少1200℃。在从温度测量装置(40)的显示器监测到足够高的温度后,燃料和/或废弃物从废弃物入口(11)进料,并且通过旋转废弃物推进器(30)将燃料和/或废弃物推向高温区域(12)。然后在高温区域(12)发生气化。同时,反应物从靠近高温区域入口和出口(121和122)设置的入口(13、14和/或17)进料。通过反应物进料,在高温区域(12)中发生反应之后,通过所有碳和氢原子的反应形成碳氢化合物。并且这些碳氢化合物转变为气体,例如氢气、甲烷、一氧化碳、二氧化碳、乙烷、氧气等。因此,气化在高效率下执行。由气化和控制系统整合获得的气体混合物具有高能量。
在高温下,形成的气体变成离子,同时许多可逆反应快速发生,所有的碳氢化合物包括焦油溶解。水蒸气和一氧化碳作为最后的燃烧产物,形成的量较少,并且,碳氢化合物形成的量比标准的等离子气化要多。具有高加热能量的气体混合物从气体出口(16)取出,并且通过在各种电动机中燃烧转换成电能或机械能。
本发明公开的反应器(1)根据如下的气化方法(100)步骤运行:
-通过温度装置(20)加热反应器(1)(101),
-从废弃物入口(11)向反应器(1)中送入燃料和/或废弃物(102),
-将燃料和/或废弃物输送至高温区域(12)(103),
-连续将反应物送入反应器(1)(104),
-在高温区域(12)发生反应(105),
-送入反应物后形成气体且在高温区域(12)发生反应(106),
-形成的具有至少1200℃温度的高能量气体从气体出口(16)离开反应器(1)(107),
-所有无机物质熔化从熔化物出口(15)离开反应器(1)(108)。
在本方法(100)的一个实施例中,在101步骤中,反应器(1)用包括至少一个电极的温度装置(20)加热。在本方法(100)的一个实施例中,在102步骤中,燃料和/或废弃物以固态和/或液态和/或气态进料。
在本方法(100)的一个实施例中,在104步骤中,从入口(13和/或14和/或17)同时且连续的送入反应物。
在本发明公开的反应器的运行方法(100)的104步骤中,优选氧气或氧气和水蒸气(其量少于氧气)的混合物从主要反应物入口(13)进料,以及水蒸气或水蒸气和氧气(其量少于水蒸气)的混合物从次要反应物入口(14)进料。在本方法(100)的一个实施例中,在104步骤中,二氧化碳、氢气、氮气、乙烷、甲烷中的至少一种用来与氧气和水蒸气一起作为反应物。
在本方法(100)的一个实施例中,在(106或107)步骤中形成的气体为碳氢化合物和从碳氢化合物转化而成的氢气、甲烷、一氧化碳、乙烷、氧气。
在本方法(100)的一个实施例中,在104步骤中,二氧化碳、氢气、氮气、乙烷、甲烷、氧气、水蒸气中的至少一种被用作反应物。
在本方法(100)中,根据从反应物入口(13、14和/或17)送入的反应物获得特殊的气体组分,因此,在106和107步骤中,在高温区域出口(122)处的气化中形成具有高能量生产能力的气体。
在本方法(100)的一个实施例中,从反应物入口或多个入口(13和/或14和/或17)送入的气体的组成根据出口气体进行变化。
在本方法(100)的一个实施例中,反应器(1)中,反应物入口或多个入口(13和/或14和/或17)的角度和几何位置通过测量出口气体的混合和百分比进行调整。
在本方法(100)的一个实施例中,在107步骤中形成的高温气体可被加压用于涡轮机和/或它们从反应器(1)中排出后进行循环。
在本方法(100)的一个实施例中,高温气体被吸向气体出口(16)的敞开处,被引导到燃料和/或废弃物进入的方向相反的方向。
在本方法(100)的另一个实施例中,当二氧化碳被送入次要气体进料部分时,由于次要和主要进料送入的其它类型的气体和由等离子产生的气体,发生二氧化碳重整,以及通过二氧化碳中的碳和氧气的结合和通过碳和该重整反应的其它成分,使得产物混合物中碳氢化合物气体的量增加,因此,能过获得高效率气体。在二氧化碳重整方面,该方法为世界提供了一个非常重要的节约的时机。本发明的这个特性是其最显著的特性。这种变化是由可控制的反应物入口(13、14和/或17)提供的。
在本发明的另一个实施例中,因为高温气体不需要移除来增加能量,该气体通过热交换器,因此,可以提供送入反应器(1)的燃料和/或废弃物以及反应物气体的预热。
在另一实施例中,通过将高温气体送入涡轮机中来产生能量。排出涡轮机后,通过使气体经受水蒸气加热和水蒸气循环来提供能量的产生。
对于上述发明,任何类型的废弃物和燃料都被高效率的气化,其阻止灰分和焦油成为问题。反应器(1)可根据发明生产为任何尺寸。这就是为什么,其提供了废弃物在其所在的位置被评估并转化为能量,而不需要将他们输送到其它区域用来循环,并且克服了由输送废弃物引起的污染和经济问题。
此外,由等离子气化方法提供的,通过在高温下溶解焦油得到高能量效率和通过熔化无机物质克服灰分问题,来形成高度易燃的气体。该等离子反应器(1)可以通过可控制的重整仅仅作为重整反应器来运作。
同样,通过在重力作用下将在低温下可熔化和蒸发的固体如锌、铅、铝以熔化物的形式排出反应器(1),来阻止对环境、对大气有害的重金属的排放。
本发明不限于上述公开的实施例,本领域技术人员能够容易的创作出本发明不同的实施例。其应当在权利要求请求保护的发明范围内进行评价。

Claims (30)

1.一种反应器(1),包括至少一个提供高温的温度装置(20);至少一个废弃物入口(11),燃料和/或废弃物由此被送入所述反应器(1);至少一个反应物入口(13和/或14和/或17);至少一个熔化物出口(15),所述熔化物出口(15)提供通过加热来自所述燃料和/或废弃物的无机物质所形成的熔化物的排出;其特征在于,包括至少一个发生吸热反应的高温区域(12),和提供将所述燃料和/或废弃物引导到高温区域(12)的气体出口(16),使得在所述燃料和/或废弃物进入所述高温区域(12)之前不会开始气化,因此,由于反应离开所述反应器(1)的气体经由所述高温区域(12)排出所述反应器(1),并且所述气体出口(16)与所述废弃物入口(11)具有不同的敞开度。
2.根据权利要求1所述的反应器(1),其特征在于,包括设置在所述废弃物入口(11)和所述气体出口(16)之间的高温区域(12),以及具有提供所述废弃物经由所述高温区域(12)的形式的本体(10),使得进入所述反应器(1)的所述燃料和/或废弃物还没有进入所述高温区域(12)之前,气化过程不会开始,因此,排出所述反应器(1)的气体具有至少1200℃的温度。
3.根据权利要求2所述的反应器(1),其特征在于,包括具有两个臂的本体(10),在其中一个臂的末端具有所述废弃物入口(11),以及在另一个臂的末端具有所述气体出口(16),其通过按照不同的形式彼此之间从180度水平到0度垂直设置这些臂所形成,包括180度和0度。
4.根据权利要求3所述的反应器(1),其特征在于,在一个臂的一个末端部分包括所述废弃物入口(11),在另一个臂的一个末端部分包括所述气体出口(16),以及至少一个反应物入口(13和/或14和/或17),并且所述高温区域(12)在连接这些臂的其它臂上。
5.根据权利要求4所述的反应器(1),其特征在于,包括设置在比所述废弃物入口(11)更高位置的所述气体出口(16),用以提供引导来自所述废弃物入口(11)的所述高温气体至所述燃料和/或废弃物进入的方向相反的方向。
6.根据上述任一权利要求所述的反应器(1),其特征在于,至少一个使得气体混合物的温度达到至少1200℃的温度装置(20),因此,通过溶解灰分和焦油以及通过所有固体碳的反应,使得发生完全有效的气化反应。
7.根据权利要求6所述的反应器(1),其特征在于,包括高温区域入口(121),通过由所述废弃物入口(11)送入的所述燃料和/或废弃物由此处进入所述高温区域(12);高温区域出口(122),通过气化的所述燃料和/或废弃物由此处离开所述高温区域(12);至少一个主要反应物入口(13和/或14),气化反应物由该处进料,用于高能量气体混合物的生产,并且其设置在所述高温区域入口(121)附近;以及至少一个次要反应物入口(14和/或17),设置在所述高温区域出口(122)附近。
8.根据权利要求7所述的反应器(1),其特征在于,包括设置在所述高温区域入口(121)、所述高温区域(12)和所述高温区域出口(122)处的反应物入口(13、14、17)。
9.根据权利要求8所述的反应器(1),其特征在于,所述温度装置(20)具有至少一个电极,所述电极通过在所述高温区域(12)产生等离子弧形成高能量气体混合物,并且使得排出的气体混合物的温度达到至少1200℃。
10.根据权利要求9所述的反应器(1),其特征在于,包括至少一个具有使得所述排出的气体混合物的温度超过1600℃的构造的温度装置(20)。
11.根据权利要求10所述的反应器(1),其特征在于,包括至少一个废弃物推进器(30),所述废弃物推进器(30)位于所述废弃物入口(11)和所述高温区域(12)之间,并且有助于将所述燃料和/或废弃物推向所述高温区域(12),因此,阻止了所述反应器(1)的堵塞和在所述高温区域(12)之前发生气化。
12.根据权利要求11所述的反应器(1),其特征在于,包括至少一个反应物入口(13和/或14和/或17),反应物入口(13和/或14和/或17)具有方向和/或角度可调的进料点,可以在进料管中向前移动或向后移动,并且可以在所述反应器(1)中旋转360度。
13.根据权利要求12所述的反应器(1),其特征在于,包括具有旋转驱动装置的废弃物推进器(30)。
14.根据权利要求13所述的反应器(1),其特征在于,包括至少一个具有至少一个电极的温度装置(20),通过围绕其自己的轴旋转而作为气体混合器,因此,通过增加气体分子之间的碰撞来提高反应速率。
15.根据权利要求11或12或13或14所述的反应器(1),其特征在于,包括至少一个具有带指针的驱动装置的废弃物推进器(30)。
16.根据权利要求15所述的反应器(1),其特征在于,包括至少一个具有至少一个石墨电极的温度装置(20)。
17.根据权利要求16所述的反应器(1),其特征在于,包括至少一个具有用来测量温度的热电偶或高温计的温度测量装置(40)。
18.根据权利要求17所述的反应器(1),其特征在于,包括至少三个设置在所述高温区域入口(121)、所述高温区域(12)和所述高温区域出口(122)的温度测量装置(40)。
19.根据上述任一权利要求所述的反应器(1)的一种气化方法(100),根据如下步骤运行:
-通过所述温度装置(20)加热所述反应器(1)(101),
-从所述废弃物入口(11)向所述反应器(1)中送入所述燃料和/或废弃物(102),
-将所述燃料和/或废弃物输送至所述高温区域(12)(103),
-连续将所述反应物送入所述反应器(1)(104),
-在所述高温区域(12)发生反应(105),
-送入所述反应物后形成气体且在所述高温区域(12)发生反应(106),
-形成的具有至少1200℃温度的高能量气体从所述气体出口(16)离开所述反应器(1)(107),
-所有无机物质熔化从所述熔化物出口(15)离开所述反应器(1)(108)。
20.根据权利要求19所述的方法(100),其特征在于,在104步骤中,从所述入口(13和/或14和/或17)同时且连续送入所述反应物。
21.根据权利要求20所述的方法(100),其特征在于,在101步骤中,通过含有至少一个电极的所述温度装置(20)加热所述反应器(1)。
22.根据权利要求21所述的方法(100),其特征在于,在102步骤中,所述燃料和/或废弃物以固态和/或液态和/或气态送入所述反应器(1)中。
23.根据权利要求22所述的方法(100),其特征在于,在104步骤中,氧气或氧气和量少于氧气的水蒸气的混合物从所述主要反应物入口(13)进入所述反应器(1),以及水蒸气或水蒸气和量少于水蒸气的氧气的混合物从所述次要反应物入口(14)进入所述反应器(1)。
24.根据权利要求23所述的方法(100),其特征在于,在104步骤中,通过使用二氧化碳、氢气、氮气、乙烷、甲烷中的至少一种与氧气和水蒸气一起作为反应物。
25.根据权利要求22所述的方法(100),其特征在于,在104步骤中,通过使用二氧化碳、氢气、氮气、乙烷、甲烷、氧气、水蒸气中的至少一种作为反应物。
26.根据权利要求20或23或24或25所述的方法(100),其特征在于,在107步骤中,因为高温气体不需要移除来增加效率,所述形成的高能量气体在离开所述反应器(1)后通过热交换器,因此,提供送入所述反应器(1)的所述燃料和/或废弃物以及反应物气体的预热。
27.根据权利要求26所述的方法(100),其特征在于,所述高温气体被吸向所述气体出口(16)的敞开处被引导到所述燃料和/或废弃物进入的方向相反的方向。
28.根据权利要求27所述的方法(100),其特征在于,从所述反应物入口或多个入口(13和/或14和/或17)送入的气体的组成根据出口气体进行变化。
29.根据权利要求28所述的方法(100),其特征在于,通过测量所述出口气体的混合和百分比对所述反应器(1)中所述反应物入口或多个入口(13和/或14和/或17)的角度和几何位置进行调整。
30.根据权利要求29所述的方法(100),其特征在于,在107步骤中,形成的高温气体可被加压用于涡轮机和/或从所述反应器(1)排出后进行循环。
CN201680078935.9A 2015-11-13 2016-11-11 等离子气化反应器和方法 Pending CN108473893A (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TR2015/14284 2015-11-13
TR201514284 2015-11-13
PCT/TR2016/050434 WO2017082847A1 (en) 2015-11-13 2016-11-11 Plasma gasification reactor and method

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN108473893A true CN108473893A (zh) 2018-08-31

Family

ID=57838451

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201680078935.9A Pending CN108473893A (zh) 2015-11-13 2016-11-11 等离子气化反应器和方法

Country Status (3)

Country Link
US (1) US10988699B2 (zh)
CN (1) CN108473893A (zh)
WO (1) WO2017082847A1 (zh)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1996027412A1 (en) * 1995-03-07 1996-09-12 Molten Metal Technology, Inc. Feed processing employing dispersed molten droplets

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5227603A (en) * 1988-09-13 1993-07-13 Commonwealth Scientific & Industrial Research Organisation Electric arc generating device having three electrodes
CH686764A8 (de) 1994-09-29 1996-08-15 Von Roll Umwelttechnik Ag Verfahren zur Aufbereitung von festen Rückständen aus Müllverbrennungsanlagen und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
US6678470B1 (en) * 2002-09-27 2004-01-13 Frontier Engineering Co., Ltd. Electric heating device for fluid food material
MY138555A (en) * 2003-06-02 2009-06-30 Jgc Corp High-pressure treatment apparatus and method for operating high-pressure treatment apparatus
US7658155B2 (en) 2005-06-29 2010-02-09 Advanced Plasma Power Limited Waste treatment process and apparatus
WO2008091872A1 (en) * 2007-01-22 2008-07-31 Clean Earth Solutions, Inc. Method and apparatus for treating solid waste
US8617271B2 (en) * 2008-12-11 2013-12-31 General Electric Company Method of retrofitting a coal gasifier

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1996027412A1 (en) * 1995-03-07 1996-09-12 Molten Metal Technology, Inc. Feed processing employing dispersed molten droplets

Also Published As

Publication number Publication date
WO2017082847A1 (en) 2017-05-18
US20180334624A1 (en) 2018-11-22
US10988699B2 (en) 2021-04-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11248184B2 (en) Gasification system
US8680163B2 (en) System and method for providing an integrated reactor
US20150013224A1 (en) Method and Device for Producing Synthesis Gas from Biomass
US9243197B2 (en) Radiant heat flux enhanced organic material gasification system
WO2007123510A1 (en) Thermal reduction gasification process for generating hydrogen and electricity
US9957444B2 (en) Apparatus for pyrolysing carbonaceous material
EP2291326B1 (en) Method and equipment for producing synthesis gas
KR20130082131A (ko) 2단계 열분해 가스화 장치 및 2단계 열분해 가스화 방법
JP5860469B2 (ja) 間接的加熱ガス化中にコークスを生産する方法および設備
JP2004204106A (ja) 有機物のガス化装置
JP2004051718A (ja) バイオマスのガス化方法
CN108473893A (zh) 等离子气化反应器和方法
CN106276903B (zh) 一种制备富氢气体和电石的系统及方法
JP2009102594A (ja) ガス化炉システム
JP7118341B2 (ja) 水素製造装置
JP7291677B2 (ja) 水性ガス生成システム、バイオマス発電システム及びバイオマス水素供給システム
Leonchik et al. Two-Stage Processing of a Material with Predominant Combustible Matter
WO2014184923A1 (ja) 固形有機原料のガス化方法及びガス化装置
BG66581B1 (bg) Метод и инсталация за високотемпературна пиролиза на органични вещества
UA59141A (uk) Спосіб одержання газу для виробництва рідких вуглеводнів

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20180831

WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication