CZ2011348A3

CZ2011348A3 - Method of generating electric power and heat as well as apparatus for making the same

Info

Publication number: CZ2011348A3
Application number: CZ20110348A
Authority: CZ
Inventors: Kahlen@Grisha; Krikava@Milan; Jedlicka@Miroslav
Original assignee: Millenium Technologies A.S.
Priority date: 2011-06-09
Filing date: 2011-06-09
Publication date: 2012-12-19
Also published as: CZ309359B6

Abstract

Vynálezem je zpusob výroby elektrické energie a tepla ze syntetického plynu, který je získán zplynováním organického materiálu pomocí termického plazmatu v prostredí reaktoru. Podstata spocívá v tom, že výstupní syntetický plyn se po výstupu z plazmového reaktoru zchlazuje z 800 .degree.C až 1300 .degree.C na 180 .degree.C až 220 .degree.C a vzniklá pára se privádí k parní turbíne na výrobu elektrické energie, pricemž dále se ochlazený syntetický plyn vycistí, odstraní se z neho nežádoucí látky typu prachové cástice, kyselé plyny, nacež vstoupí za atmosférického tlaku do kogeneracních jednotek, kde se chemická energie syntetického plynu premení na elektrickou energii, pricemž tepelná energie spalin z kogeneracních jednotek se použije na výrobu páry, která se privádí k parní turbíne. Chemická energie syntetického plynu se prevádí na energii elektrickou a tepelnou v kogeneracních jednotkách s vysokou úcinností. Další podstatou predloženého vynálezu je, že nízkopotenciálové teplo využívá k sušení vstupní suroviny. Parní turbína využívá k výrobe elektrické energie vysokotlakou páru vycházející z utilizacního kotle (2 a 5). Dostupný tepelný potenciál syntetického plynu se využívá prímo na výstupu z plazmového reaktoru v utilizacním kotli k výrobe vysokotlaké páry. Ze syntetického plynu jsou odstraneny znecištující látky - prachové cástice, kyselé plyny zejména HCL, H2S - pricemž výsledný obsah techto látek ve vycišteném plynu je do 10 ppm/Nm3. Další podstatou vynálezu je zarízení k provádení uvedeného zpusobu obsahující plazmový reaktor jehož podstatou je to, že k výstupu z plazmového reaktoru (1) je pripojen utilizacní kotel (2) pro zchlazThe invention is a method of producing electricity and heat from a synthetic gas that is obtained by gasifying organic material by thermal plasma in a reactor environment. The essence is that after leaving the plasma reactor, the output synthetic gas is cooled from 800 degC to 1300 degC to 180 degC to 220 degC and the resulting steam is fed to the steam turbine for production. In addition, the cooled synthetic gas is cleaned, the particulate matter undesirable, acid gases removed, and cogeneration units at atmospheric pressure, where the chemical energy of the synthetic gas is converted into electrical energy, while the thermal energy of the flue gas from the cogeneration units are used to produce steam that is fed to the steam turbine. The chemical energy of the synthetic gas is converted to electric and thermal energy in high efficiency cogeneration units. It is a further object of the present invention that the low-potential heat is used to dry the feedstock. The steam turbine uses high-pressure steam from the utilization boiler (2 and 5) to generate electricity. The available thermal potential of synthetic gas is used directly at the outlet of the plasma reactor in the utilization boiler to produce high pressure steam. Pollutants - dust particles, acid gases, especially HCL, H2S - are removed from the synthetic gas while the resulting content of these substances in the purified gas is up to 10 ppm / Nm3. It is a further object of the present invention to provide a plasma reactor comprising a utilization boiler (2) for cooling off the plasma reactor (1).

Description

Vynález se týká způsobu výroby elektrické energie a tepla ze syntetického plynu, který je získán zplyňováním organického materiálu, kupř. komunálního odpadu, průmyslového odpadu, biomasy a to pomocí termického plazmatu v prostředí reaktoru (pyrolýza, zplyňování a vitrifikace). Dále se vynález týká zařízení k provádění způsobu.The invention relates to a process for producing electrical energy and heat from synthetic gas, which is obtained by gasifying organic material, e.g. municipal waste, industrial waste, biomass by means of thermal plasma in the reactor environment (pyrolysis, gasification and vitrification). The invention further relates to an apparatus for carrying out the method.

Dosavadní stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION

Dosud známé způsoby pro výrobu elektrické energie a tepla ze syntetického plynu, který je získán zplyňováním organického materiálu (komunálního, průmyslového odpadu, biomasy) pomocí termického plazmatu v prostředí reaktoru (pyrolýza, zplyňování a vitrifikace) využívají plazmové zplyňování organických hmot s následnou výrobou elektrické energie. Výroba elektrické energie probíhá buď v kombinovaném cyklu nebo v jednoduchém cyklu.Hitherto known methods for generating electricity and heat from synthetic gas, which is obtained by gasification of organic material (municipal, industrial waste, biomass) by means of thermal plasma in the reactor environment (pyrolysis, gasification and vitrification) utilize plasma gasification of organic matter with subsequent production of electricity . Electricity generation is either in a combined cycle or in a single cycle.

Při výrobě elektrické energie v kombinovaném cyklu se pro účely výroby syntetického plynu (směs CO, H2L, CO0.) se používají reaktory s kapacitou 10/20 tun vstupního materiálu za hodinu. Vstupní organický materiál je v reaktoru zplyňován, přičemž potřebná energie k rozkladu složitých sloučenin je dodávána energií plazmy a parciální oxidací části vznikajícího kysličníku uhelnatého (exotermní reakce). Díky vysoké provozní teplotě uvnitř reaktoru má syntetický plyn na výstupu z reaktoru teplotu přibližně 1250°C. Uvedená technologie využívá částečně tepelné energie syntetického plynu, ale zejména jeho chemické energie v kombinovaném cyklu výroby el. energie (spalinová + parní turbína). Syntetický plyn je bezprostředně po opuštění reaktoru zchlazen na 800 °C pomocí sprchového chladiče, čímž dochází ke ztrátě části jeho tepelné energie. Syntetický plyn o teplotě 800°C vstupuje do parního výměníku, kde je vyráběna pára pro parní turbínu. Ochlazený syntetický plyn je následně zbaven ·» ···« ·· « * » · ·· · • · · · · · · · · * · ··· · · ··· · • · · · · ·· «· · ··· ··In the combined cycle power generation, reactors with a capacity of 10/20 tons of feedstock per hour are used for the production of synthetic gas (CO, H2L, CO0.). The input organic material is gasified in the reactor, and the energy required to decompose the complex compounds is supplied by plasma energy and by partial oxidation of part of the carbon monoxide formed (exothermic reaction). Due to the high operating temperature inside the reactor, the synthetic gas at the reactor outlet has a temperature of approximately 1250 ° C. This technology uses partly thermal energy of synthetic gas, but mainly its chemical energy in the combined cycle of electricity production. energy (flue gas + steam turbine). Immediately after leaving the reactor, the synthetic gas is cooled to 800 ° C by means of a spray cooler, thereby losing some of its thermal energy. Synthetic gas at a temperature of 800 ° C enters the steam exchanger, where steam is produced for the steam turbine. The cooled synthetic gas is subsequently deprived of the gas. · ··· ··

-2zbývajících prachových částic a podle požadavků výrobců turbín jsou dále odstraněny další nežádoucí látky jako jsou kyselé plyny (HCL a H2S) prostřednictvím průmyslově odzkoušených technologií. Syntetický plyn je po vyčištění zkomprimován na cca. 25 barů, a po odstranění přebytečné vlhkosti je připraven k použití jako palivo pro spalinovou turbínu a první stupeň výroby el. energie. Tepelná energie spalin je využita v parním výměníku II k výrobě páry, která je spolu s párou vyrobenou ve výměníku I použita k druhému stupni výroby el. energie.In addition, other undesirable substances such as acid gases (HCL and H2S) are removed by industry-proven technologies as required by turbine manufacturers. Synthetic gas is compressed to approx. 25 bar, and after removal of excess moisture, it is ready for use as a fuel for the flue gas turbine and the first stage of production of el. energy. The thermal energy of the flue gas is used in the steam exchanger II to produce steam, which, together with the steam produced in the exchanger I, is used for the second stage of the production of el. energy.

Při výrobě elektrické energie v jednoduchém cyklu se pro účely výroby syntetického plynu (směs CO, H2, CO2) používají reaktory s kapacitou 10/20 tun vstupního materiálu za hodinu. Vstupní organický materiál je v reaktoru zplyňován, přičemž potřebná energie k rozkladu složitých sloučenin je dodávána energií plazmy a parciální oxidací části vznikajícího kysličníku uhelnatého (exotermní reakce). Syntetický plyn je bezprostředně po výstupu z reaktoru spálen ve spalovací komoře. Spaliny jsou využity k výrobě páry v parním kotli, která je využita k pohonu parní turbíny a výrobě el. energie.In single cycle power generation, reactors with a capacity of 10/20 tons of input material per hour are used for the production of synthetic gas (CO, H2, CO2 mixture). The input organic material is gasified in the reactor, and the energy required to decompose the complex compounds is supplied by plasma energy and by partial oxidation of part of the carbon monoxide formed (exothermic reaction). Synthetic gas is burned in the combustion chamber immediately after leaving the reactor. The flue gases are used to produce steam in a steam boiler, which is used to drive a steam turbine and produce electricity. energy.

Výše uvedené způsoby výroby el. energie ze syntetického plynu vykazují některé nevýhody a nedostatky:The above methods of producing el. Synthetic gas energy has some disadvantages and drawbacks:

Kapacita těchto zařízení je při využití pracovního fondu 8 000 hod./rok zpracování 160 000 tun vstupního materiálu ročně, což značně omezuje širší nasazení této technologie z hlediska logistiky a svozové vzdálenosti.The capacity of these devices is 8,000 hours / year and 160,000 tons of input material per year, which significantly limits the wider deployment of this technology in terms of logistics and transport distance.

Výše uvedené způsoby výroby el. energie ze syntetického plynu vykazuj nižší účinnost zařízení tj. poměr vlastní spotřeby k celkově vyrobené el. energie, v případě jednostupňové výroby (parní turbína) dokonce výrazně nižší účinnosti. V případě kombinovaného cyklu je nižší účinnost výsledkem nedokonalého využití tepelné energie syntetického plynu a vysokou vlastní spotřebou el. energie především pro provoz kompresorů.The above methods of producing el. energy from synthetic gas show lower efficiency of the equipment, ie the ratio of own consumption to total produced electricity. energy, in the case of single-stage production (steam turbine) even significantly lower efficiency. In the case of a combined cycle, the lower efficiency results from the imperfect use of the thermal energy of the synthetic gas and the high self-consumption of electricity. energy for compressor operation.

Nevýhodou spalinové turbíny je, že je velmi citlivá na vyrovnané zásobování palivem o stabilní kvalitě. Spalinové turbíny dosahují optimální účinnosti v situaci, kdy jsou provozovány v oblasti 90 až 100 % svého nominálního výkonu, což znamená, že při případném zhoršení kvality syntetického plynu a nebo zmenšení množství plynuThe disadvantage of the flue gas turbine is that it is very sensitive to balanced fuel supply of stable quality. Combustion turbines achieve optimum efficiency when operating in the 90 to 100% of their nominal capacity range, which means that in the event of a deterioration in the quality of the synthetic gas or a reduction in the amount of gas

vycházejícího z reaktoru, klesá i celková elektrická účinnost turbín. Turbíny jsou též velice citlivé na výhřevnost plynu a jelikož syntetický plyn je klasifikován jako plyn „chudý“ je za určitých provozních stavů potřeba provoz turbíny dotovat zemním plynem. Dalšími limitujícím faktorem je závislost kapacity zařízení (reaktoru) na kapacitě spalinové turbíny jelikož její velikost je dána výrobní typovou řadou turbín. Ačkoliv provoz reaktoru je velmi pružný (60 - 110% nominální kapacity) nelze zvýše uvedených důvodů této výhody využít.from the reactor, the overall electrical efficiency of the turbines also decreases. Turbines are also very sensitive to the calorific value of the gas, and since synthetic gas is classified as "lean", it is necessary to subsidize the operation of the turbine with natural gas under certain operating conditions. Another limiting factor is the dependence of the capacity of the plant (reactor) on the capacity of the flue gas turbine, since its size is given by the production series of turbines. Although the reactor operation is very flexible (60-110% of nominal capacity), the above-mentioned reasons for this benefit cannot be used.

Toto technologické řešení vykazuje vyšší rizikovost snížení fondu pracovní doby v případě poruchy energetického zařízení, jelikož se počítá s nasazením jedné spalinové a jedné parní turbíny což znamená při servisní odstávce, nebo poruše turbín i nutné odstavení reaktoru.This technological solution shows a higher risk of reducing the working time fund in the event of a failure of the power plant, since it is envisaged to deploy one flue gas and one steam turbine, which means a service shutdown or turbine failure and the necessary reactor shutdown.

Celkovým cílem vynálezu je proto navrhnout zdokonalené a efektivnější zařízení na výrobu el. energie ze syntetického plynu.The overall object of the invention is therefore to provide an improved and more efficient power generating device. energy from synthetic gas.

Další cílem je navrhnout účinnější zařízení na využití tepelné energie syntetického plynu pro výrobu páry.Another object is to provide a more efficient apparatus for utilizing the thermal energy of synthetic gas for steam production.

Dalším cílem je navrhnout komplexní zařízení na čištění syntetického plynu, které bude umožňovat zpracování i menších objemů produkovaného syntetického plynu v kvalitě požadované pro zpracování v motorech.Another goal is to design a complex synthetic gas purification device that will allow processing of smaller volumes of produced synthetic gas in the quality required for processing in engines.

Dalším cílem je navrhnout využití syntetického plynu pro vysoceúčinnou výrobu el.energie v motorech s generátorem.Another goal is to propose the use of synthetic gas for high-efficiency power generation in generator engines.

Dalším cílem je navrhnout zařízení k využití tepla spalin motorů k výrobě páry a současně využití syntetického plynu z nestandardních provozních stavů.Another objective is to design a device for utilizing the heat of combustion gases of engines for steam production and at the same time using synthetic gas from non-standard operating states.

Dalším cílem je návrh zařízení na využití nízkopoteciálního tepla z bloku motorů k sušení vstupní suroviny.Another objective is to design a device for utilizing low-rate heat from the engine block for drying feedstock.

Další cíle a výhody jsou patrné z následujícího popisu a připojených patentových nároků.Other objects and advantages are apparent from the following description and the appended claims.

···· • · ·· • · ·· *· ♦·· • ·· «* * · ·· *· • · • ·♦· • · · · • · · · *· ··· · · • · · * * * * * · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·

-4Podstata vynálezu4. Summary of the Invention

Výše uvedené nedostatky jsou do značné míry odstraněny způsobem výroby elektrické energie a tepla ze syntetického plynu, který je získán zplyňováním organického materiálu (komunálního, průmyslového odpadu, biomasy.) pomocí termického plazmatu v prostředí reaktoru (pyrolýza, zplyňování a vitrifikace)., jehož podstata spočívá v tom, že výstupní syntetický plyn se po výstupu z plazmového reaktoru zchlazuje z 800 °C až 1300 °C na 180 °C až 220 °C a vzniklá pára se přivádí k parní turbíně na výrobu elektrické energie, přičemž dále se ochlazený syntetický plyn vyčistí, odstraní se z něho nežádoucí látky typu prachové částice, kyselé plyny, načež vstoupí za atmosférického tlaku do kogeneračních jednotek, kde se chemická energie syntetického plynu přemění na elektrickou energii, přičemž tepelná energie spalin z kogeneračních jednotek se použije na výrobu páry, která se přivádí k parní turbíně. Chemická energie syntetického plynu se převádí na energii elektrickou a tepelnou v kogeneračních jednotkách s vysokou účinností. Další podstatou předloženého vynálezu je, že nízkopotenciálové teplo využívá k sušení vstupní suroviny. Parní turbína využívá k výrobě elektrické energie vysokotlakou páru vycházející z utilizačního kotle 2 a 5. Dostupný tepelný potenciál syntetického plynu se využívá přímo na výstupu z plazmového reaktoru v utilizačním kotli k výrobě vysokotlaké páry. Ze syntetického plynu jsou odstraněny znečišťující látky - prachové částice, kyselé plyny zejména HCL, H2S - přičemž výsledný obsah těchto látek ve vyčištěném plynu je do 10 ppm/Nm3.The above drawbacks are largely eliminated by the method of producing electricity and heat from synthetic gas, which is obtained by gasification of organic material (municipal, industrial waste, biomass) by means of thermal plasma in the reactor environment (pyrolysis, gasification and vitrification), the essence of characterized in that the output synthetic gas is cooled from 800 ° C to 1300 ° C to 180 ° C to 220 ° C after leaving the plasma reactor, and the resulting steam is fed to a steam turbine to generate electricity, further cooling the synthetic gas cleans, removes unwanted dust-like substances, acid gases, and then enters at atmospheric pressure into cogeneration units where the chemical energy of the synthetic gas is converted into electricity, the thermal energy of the flue gas from the cogeneration units being used to produce steam feeds to the steam turbine . The chemical energy of the synthetic gas is converted to electrical and thermal energy in high-efficiency cogeneration units. It is a further object of the present invention that low-potential heat is used to dry the feedstock. The steam turbine uses high pressure steam to generate electricity from utilization boilers 2 and 5. The available thermal potential of the synthetic gas is utilized directly at the exit from the plasma reactor in the utilization boiler to produce high pressure steam. Pollutants - dust particles, acid gases especially HCL, H2S - are removed from the synthetic gas and the resulting content of these substances in the cleaned gas is up to 10 ppm / Nm3.

Další podstatou vynálezu je zařízení k provádění uvedeného způsobu obsahující plazmový reaktor jehož podstatou je to, že k výstupu z plazmového reaktoru 1 je připojen utilizační kotel 2 pro zchlazení výstupního syntetického plynu za kterým je zařazen systém čištění 3 ochlazeného syntetického plynu, ke kterému je připojena alespoň jedna kogenerační jednotka 4_pro výrobu elektrické/tepelné energie propojená s druhým utilizačním kotlem (5), přičemž utilizační kotel 2 a utilizační kotel 5 jsou parovodem 2.1 a 5.1 propojeny s parní turbínou 6_pro výrobu elektrické / tepelné energie.Another object of the invention is an apparatus for carrying out the method, comprising a plasma reactor, wherein the utilization boiler 2 is connected to the outlet of the plasma reactor 1 to cool the outlet synthetic gas downstream of which a cooling synthetic gas purification system 3 is connected. one cogeneration unit 4 for generating electric / thermal energy connected to the second utilization boiler (5), wherein the utilization boiler 2 and the utilization boiler 5 are connected via steam pipeline 2.1 and 5.1 to a steam turbine 6 for generating electric / thermal energy.

φ φφ φ

Popis procesu - pro účely výroby syntetického plynu (směs CO, CO0.) se použije reaktor s kapacitou 5 tun vstupního materiálu za hodinu. Vstupní organický materiál je v reaktoru zplyňován, přičemž potřebná energie k rozkladu složitých sloučenin je dodávána energií plazmy a parciální oxidací části vznikajícího kysličníku uhelnatého (exotermní reakce). Díky vysoké provozní teplotě uvnitř reaktoru má syntetický plyn na výstupu z reaktoru teplotu v rozmezí 1000 až 1300°C (výstupní teplota plynu je závislá na druhu použité vstupní suroviny). V daném technickém řešení je převážná část tepelná energie syntetického plynu převedena do páry jeho zchlazením zvýše uvedených teplot na teplotu vhodnou pro následnou operaci, kterou je čištění plynu (180 - 200°C) ve speciálním vodotrubném utilizačním kotli v plynotěsném provedení (HRSG I) a vzniklá pára je přivedena do parní turbíny. V dalším provozním souboru je ochlazený syntetický plyn komplexně vyčištěn kombinovanou technologií, která byla navržena v návaznosti na požadavek dosažení parametrů (max. obsah znečišťujících látek v Nm³ plynu) ze strany výrobců motorů kogeneračních jednotek. Jedná se zejména o odstranění prachových částic, kyselých plynů (HCI, H$S) a nadbytečné vlhkosti. Vyčištěný syntetický plyn o teplotě 30°C je za tlaku 15 kPa plněn spolu se spalovacím vzduchem do spalovacích motorů KJ, kde se využívá jeho chemické energie k výrobě el. energie v prvním stupni. Tepelná energie spalin je využita v utilizačním kotli HRSG II k výrobě páry. Vyjma toho je kotel osazen speciálním hořákem, který umožňuje ve specifikovaných provozních stavech spalovat syntetický plyn. Pára z HRSG I a II je přivedena do kondenzační nebo protitfaké turbíny (podle požadavku na výrobu tepla), kde je vyrobena el. energie v druhém stupni. Tepelná energie z chlazení bloku motorů a z chlazení olejové náplně je většinou využita v pásové sušárně na sušení vstupní suroviny.Process description - For the purpose of producing synthetic gas (CO, CO0 mixture), a reactor with a capacity of 5 tons of feedstock per hour is used. The input organic material is gasified in the reactor, and the energy required to decompose the complex compounds is supplied by plasma energy and by partial oxidation of part of the carbon monoxide formed (exothermic reaction). Due to the high operating temperature inside the reactor, the synthetic gas at the reactor outlet has a temperature in the range of 1000 to 1300 ° C (the outlet gas temperature depends on the type of feedstock used). In the present invention, the bulk of the thermal energy of the synthetic gas is transferred to steam by cooling the above temperatures to a temperature suitable for the subsequent operation, which is gas purification (180-200 ° C) in a special water-tight recovery boiler in gas-tight design (HRSG I); the resulting steam is fed to the steam turbine. In another plant set, cooled synthetic gas is comprehensively cleaned by combined technology, which was designed in response to the requirement to achieve parameters (max. Content of pollutants in Nm ^{3 of} gas) by the cogeneration unit engine manufacturers. This is particularly the removal of dust particles, acid gases (HCl, H $ S) and excess moisture. Purified synthetic gas at a temperature of 30 ° C at 15 kPa pressure is fed together with combustion air into KJ internal combustion engines, where its chemical energy is used to produce el. energy in the first stage. The thermal energy of the flue gas is used in the HRSG II utilization boiler to produce steam. In addition, the boiler is fitted with a special burner that allows the combustion of the synthetic gas in the specified operating states. The steam from HRSG I and II is fed to a condensation or counter-turbine (according to the heat production requirement), where the el. energy in the second stage. Thermal energy from engine block cooling and oil charge cooling is mostly used in a belt drier for drying feedstock.

Navrhované řešení vykazuje vyšší účinnost využití tepelné energie syntetického plynu a nižší vlastní spotřebu el. energie. Provoz motorů je velmi flexibilní (60-100% své výrobní kapacity) a ve spojení s podobným rozsahem výroby syntetického plynu v reaktoru (60-110% nominální kapacity) je možné velmi efektivně reagovat na různé provozní stavy, aniž by tím utrpěla účinnost výroby el. energie nebo provoz reaktoru. I u nejmenší instalace jsou použity tři kogenerační jednotky, které jsou schopny pokrýt provoz reaktoru v povoleném kapacitním rozsahu i při odstávce, nebo případné poruše jedné z kogeneračních jednotek. Eliminuje se tak riziko snížení fondu pracovní doby • ♦ · · • ··· · · ·« ··♦The proposed solution shows a higher efficiency of utilization of thermal energy of synthetic gas and lower own consumption of electricity. energy. The operation of the engines is very flexible (60-100% of its production capacity) and in conjunction with a similar range of synthetic gas production in the reactor (60-110% of nominal capacity) it is possible to respond very effectively to different operating conditions without compromising the efficiency of the . energy or reactor operation. Even in the smallest installation, three cogeneration units are used, which are able to cover the operation of the reactor in the permitted capacity range even during the outage, or in case of failure of one of the cogeneration units. This eliminates the risk of reducing the working time fund

-6v důsledku poruchy energetického bloku. Motory jsou odzkoušeny na použití „chudého“ plynu a jejich výrobci pro dané složení syntetického plynu garantují výkonové parametry a záruční podmínky. Je maximálně využito nízkopotenciálové teplo z chlazení bloku motoru, z chlazení oleje např. pro sušení vstupního materiálu na požadovanou vlhkost. Volba typu parní turbíny (protitlaká) umožňuje v případě možnosti vyvedení tepla do sítě (parovod, horkovod).-6 due to a power block failure. The engines are tested for the use of “lean” gas and their manufacturers guarantee performance parameters and warranty conditions for a given synthetic gas composition. Low potential heat from engine block cooling, oil cooling, for example, for drying the input material to the required humidity, is used to the maximum. The choice of the type of steam turbine (backpressure) allows the heat transfer to the network (steam, hot water) if it is possible.

Vynález bude nyní podrobněji popsán s odkazem na připojeném blokovém technologickém schéma č.1 na němž jsou uvedeny jednotlivé technologické celky a jejich vzájemné propojení.The invention will now be described in more detail with reference to the attached flow diagram 1, which lists the individual flow sections and their interconnections.

Objasnění obrázků na výkresechClarification of the figures in the drawings

Příkladný způsob výroby elektrické energie a tepla a zařízení k provádění tohoto způsobu podle tohoto vynálezu bude podrobněji popsáno na konkrétním příkladu provedení s pomocí přiloženého výkresu, kde na obr. 1 je znázorněno příkladné schéma zapojení.An exemplary method of generating electricity and heat and an apparatus for carrying out the method of the present invention will be described in more detail with reference to a specific exemplary embodiment with reference to the accompanying drawing, in which Figure 1 shows an exemplary circuit diagram.

Příklady uskutečnění vynálezuDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

Na obr.1, který obsahuje schéma zapojení, je uvedena konkrétní aplikace plazmového zplyňování s následnou výrobou el. energie a tepla pro organickou vstupní surovinu. Jako palivo do reaktoru se využívá vytříděná (od inertních látek, kovů, skla), usušená (využitím tepla z chlazení motorů) vstupní surovina.Fig. 1, which contains the circuit diagram, shows a specific application of plasma gasification with subsequent production of el. energy and heat for organic feedstock. As fuel for the reactor is used sorted (from inert substances, metals, glass), dried (using heat from engine cooling) feedstock.

Technologie je rozdělena do Provozních celků (PC) a Dílčích provozních celků (DPC): PC 02 Energocentrum - převezme připravené palivo z PC01 Příprava paliva, prostřednictvím plazmového zplyňování z něj vyrobí syntetický plyn, který je po úpravě využít k výrobě el. energie a tepla.The technology is divided into Operational Units (PC) and Partial Operational Units (DPC): PC 02 Energy Center - takes over the prepared fuel from PC01 Preparing fuel, using plasma gasification to produce synthetic gas, which is after treatment used to produce electricity. energy and heat.

DPC 0201 - Surovinové hospodářství (palivo + přídavné látky + struska)DPC 0201 - Raw Materials Management (Fuel + Additives + Slag)

DPC 0202 - Výroba syntetického plynu (zplyňování + chlazení syntetického plynu a výroba páry - HRSG I + čištění syntetického plynu) ·· *· ·· ·« · * ·*»*·«· ♦· ·· • ♦ · · ♦ · · ·· · « • ······ · ♦ · · · * • · ·*··· · · «· *· ·· t« ··· ··*DPC 0202 - Synthetic Gas Production (Gasification + Synthetic Gas Cooling and Steam Production - HRSG I + Synthetic Gas Purification) · * · · · · · ♦ ♦ ♦ · · · · · * * * * * T t t t t t t t t t t t t t

-7DPC 0203 - Zpracování syntetického plynu (výroba el. energie a tepla v KJ + výroba páry ze spalin - HRSG II)-7DPC 0203 - Synthetic gas processing (production of electric energy and heat in KJ + production of steam from flue gas - HRSG II)

DPC 0204 - Turbínový blok (výroba el. energie a tepla z páry + chladicí okruh)DPC 0204 - Turbine block (production of electric energy and heat from steam + cooling circuit)

Dílčí provozní soubor(DPC) 0202 Výroba syntetického plynuSub-plant (DPC) 0202 Synthetic gas production

ReaktorReactor

V reaktoru dochází ke zplyňování vstupní suroviny obsahující uhlík za vzniku syntetického plynu, který je složen především z kysličníku uhelnatého, vodíku a kysličníku uhličitého.In the reactor, the carbon-containing feedstock is gasified to form a synthetic gas composed primarily of carbon monoxide, hydrogen and carbon dioxide.

Energie, která je nezbytná k rozkladu vstupní suroviny je dodávána částečně energií plazmatu a částečně exotermickou reakcí, okysličením části kysličníku uhelnatého na kysličník uhličitý.The energy necessary to decompose the feedstock is supplied partly by plasma energy and partly by an exothermic reaction, by oxidizing a portion of the carbon monoxide to carbon dioxide.

Plazmový reaktor je kovová vertikální nádoba sestávající ze tří hlavních částí (horní, střední a dolní část reaktoru). Horní část reaktoru vytváří dostatečný prostor pro potřebnou dobu zdržení vznikajícího syntetického plynu, čímž jsou vytvořeny podmínky pro maximální rozpad složitých organických molekul. Ve střední části reaktoru vzniká při provozu koksové lože na které dopadá vstupní surovina (v horní polovině). Plazmové horáky jsou umístěny ve spodní polovině střední sekce. Počet hořáků, jejich kapacita a jejich přesné umístění v reaktoru je určeno specifickými energetickými požadavky, které jsou přímo ovlivněny chemickým složením vstupní suroviny. Spodní část reaktoru je určena pro sběr roztavené strusky. Roztavená struska vychází z této části reaktoru přes výpusť na pásový dopravník s vodní lázní za účelem ochlazení strusky a vzniku pevného sklovitého granulátu. Celý vnitřní povrch reaktoru je obložen žáruvzdornými materiály, jejichž tloušťka a chemické složení je odlišné v jednotlivých sekcích reaktoru.Plasma reactor is a metal vertical vessel consisting of three main parts (upper, middle and lower part of the reactor). The upper part of the reactor creates sufficient space for the necessary residence time of the resulting synthetic gas, thus creating conditions for maximum disintegration of complex organic molecules. In the middle part of the reactor, a coke bed is formed during operation, which feeds the feedstock (in the upper half). Plasma burners are located in the lower half of the middle section. The number of burners, their capacity and their exact location in the reactor is determined by specific energy requirements, which are directly influenced by the chemical composition of the feedstock. The lower part of the reactor is designed for collecting molten slag. The molten slag flows from this part of the reactor through the outlet to a water-bath belt conveyor to cool the slag and form a solid glassy granulate. The entire inner surface of the reactor is lined with refractory materials, the thickness and chemical composition of which differ in the individual sections of the reactor.

Tvar reaktoru umožňuje maximální využití energie plazmatronů a účinnou transformaci složitých organických látek na jednoduché chemické sloučeniny obsažené v syntetickém plynu (CO+H₂). Průběh zplyňování v plazmovém reaktoru je dále regulován dávkováním plynného kyslíku tryskami umístěnými nad koksovým ložem. Vzhledem k tomu, že plazmový reaktor pracuje v substechiometrických podmínkách (s ohledem na kyslík), je nesmírně důležité zamezit nekontrolovanému · ·· ·*·» • · · · · ·· • ·· · · ···· • · ··· · « · ·· · • · · · · ·· ·· ·· ····The shape of the reactor allows maximum utilization of the energy of plasmatrons and efficient transformation of complex organic substances into simple chemical compounds contained in synthetic gas (CO + H ₂ ). The gasification process in the plasma reactor is further controlled by feeding oxygen gas through nozzles located above the coke bed. Since the plasma reactor is operating in substoichiometric conditions (with respect to oxygen), it is extremely important to prevent uncontrolled uncontrolled operation. · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·

-8přístupu vzduchu do reaktoru. Proto jsou instalovány uzavřené plnící komory v atmosféře inertního dusíku, který zamezuje nekontrolovanému vniknutí vzduchu při zásobování reaktoru vstupní surovinou a přídavnými látkami.-8the air inlet to the reactor. Therefore, closed feed chambers are installed in an atmosphere of inert nitrogen, which prevents uncontrolled air ingress when supplying the reactor with feedstock and additives.

PlazmaPlasma

Reaktor je vybaven třemi plazmatrony umístěnými po obvodu v jeho spodní části. Plazmatrony, které přinášejí do systému super přehřátý plyn, umožňují obsluze řídit zplyňovací proces v reaktoru nezávisle na kinetice probíhajících reakcí. Jedná se o zařízení vyvíjející ionizovaný, přehřátý plyn překračující teplotu 4000 - 5000Ό. Systém plazmového hořáku je schopen zvýšit specifickou energii procesního plynu dva až desetkrát více než konvenční zařízení na spalování (vysoká hustota energie >100 MW/m3). Řízení procesu probíhá prostřednictvím snižování/zvyšování teploty procesního plynu a množstvím energie dodávané do systému.The reactor is equipped with three plasmatrons located around the perimeter at the bottom. Plasmatrons, which bring super superheated gas to the system, allow the operator to control the gasification process in the reactor independently of the kinetics of the reactions taking place. It is a device producing ionized, superheated gas exceeding the temperature of 4000 - 5000Ό. The plasma torch system is able to increase the specific process gas energy two to ten times more than conventional combustion equipment (high energy density> 100 MW / m3). Process control takes place by lowering / increasing the process gas temperature and the amount of energy supplied to the system.

Přídavná zařízení k provozu plazmatronu:Attachments for the operation of plasmatron:

- zdroj stejnosměrného napětí- DC power supply

- chlazení plazmatronu demineralizovanou vodou- cooling the plasmatron with demineralized water

- zdroj nosného plynu- carrier gas source

- zapalovací elektroda- ignition electrode

- řídicí systém- control system

HRSG I - utilizační kotel - využití tepelné energie syntetického plynu k výrobě páry pro parní turbínuHRSG I - utilization boiler - use of heat energy of synthetic gas for steam production for steam turbine

Syntetický plyn produkovaný v reaktoru je bezprostředně přiveden do prostoru HRSG I, kde je využita jeho tepelná energie k výrobě vysokotlaké páry. Jedná se o využití teplotního spádu (v závislosti na druhu vstupní suroviny) přesahujícího 1000O. Zařízení musí být odolné vůči vysokým teplotám a obsahu znečišťujících látek.The synthesis gas produced in the reactor is immediately fed to the HRSG I space where its thermal energy is used to produce high pressure steam. This is the use of a temperature gradient (depending on the type of feedstock) exceeding 1000O. The equipment must be resistant to high temperatures and contaminants.

• vodotrubný parní utilizační kotel pro využití odpadního tepla ze syntetického plynu • plynotěsné provedení • obvodové stěny z membránových panelů • konstrukce zohledňuje vysoký obsah prachu v plynu • regulace teploty výstupní páry vstřikem napájecí vody do výstupní komory kotle ·· «· ·· ·· ···· · · · • · · · ·· ··· • · ··· · · · · ·· • « · ·· · · ·· ·· ·· ·· · • regulace výstupní teploty plynu do systému čištění syntetického plynu • ve spodní, obratové výsypce zdvojený rotační uzávěr - těsnící inertní plyn mezi uzávěry (dusík) • kotel je umístěn v ocelové konstrukci, která je společná i pro ostatní technologii Parametry• water-pipe steam utilization boiler for utilization of waste heat from synthetic gas • gas-tight design • peripheral walls from membrane panels • construction takes into account high dust content in gas • regulation of outlet steam temperature by injection of feed water into boiler outlet chamber ·· «· ·· ·· · Controlling the outlet temperature of the gas to the scrubbing system. Synthetic gas • Double rotary shutter in bottom hopper hopper - sealing inert gas between the shutters (nitrogen) • The boiler is located in a steel structure, which is common for other technologies.

Vstupní/výstupní teplota plynu Gas inlet / outlet temperature 1250/200 1250/200 υ υ Tlak páry Vapor pressure 40 40 bar bar Konstrukční tlak Design pressure 40 40 bar bar Teplota výstupní páry Outlet steam temperature 400 +/-10 400 +/- 10 Ό Ό Tlaková ztráta na straně spalin Pressure loss on the flue gas side 500 500 Pa Bye Parní výkon kotlů HRSG I cca Steam output of HRSG I boilers approx 6,5 6.5 t/hod t / h Teplota napájecí vody Supply water temperature 105 105 υ υ

Čištění syntetického plynuSynthetic gas purification

S ohledem na požadavek výrobců motorů je potřeba ze syntetického plynu odstranit znečišťující látky a to zejména kyselé plyny (HCI, HdS), prachové částice a přebytečnou vlhkost. Byla zvolena technologie kombinace mokré vypírky (roztokem NaOH) a suchého čištění přídavkem aditiva (NaHCO₃) nebo impregnovaným aktivním uhlím s předřazeným rukávovým filtrem. Pro odstraňování přebytečné vlhkosti byl zvolen způsob zchlazením plynu ve výměníku, jeho následná komprese a dochlazení na požadovanou teplotu pro vstup do motorů.With regard to the requirement of engine manufacturers, it is necessary to remove pollutants from the synthetic gas, especially acid gases (HCl, HdS), dust particles and excess moisture. The technology of combination of wet scrubbing (NaOH solution) and dry cleaning by the addition of additive (NaHCO ₃ ) or impregnated activated carbon with a pre-filter bag was chosen. To remove excess moisture, the method of cooling the gas in the exchanger, its subsequent compression and cooling to the required temperature for entering the engines was chosen.

Parametry:Parameters:

množství plynu na vstupu množství plynu na výstupu teplota na vstupu teplota na výstupu tlak plynu na výstupuamount of gas inlet amount of gas inlet temperature inlet temperature outlet temperature outlet pressure gas outlet

7 400 7 400 kg/hod kg / hour 6 250 6 250 kg/hod kg / hour 180-200 180-200 30 30 r r - 1,5 - 1,5 kPa kPa

Technologický postup úpravy plynu:Technological process of gas treatment:

Zchlazení plynu ve výměníku na 50 - 60 ΌCooling of the gas in the exchanger to 50 - 60 Ό

Komprese plynu na tlak 50 - 70 kPaGas compression to pressure 50 - 70 kPa

Dochlazení plynu na tepotu 15 Ό ·* ·· ·· ·· ♦ * ··«« ··· ···· ··«· «··«· * · * *·*··· · » * · · · • · ·*··· · · ·· »· ·· ·· ··· ···Cooling gas to temperature 15 Ό ♦ · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · • * * * * * • • • • • • • • •

-10Odvod vzniklého kondenzátu a jeho likvidace Dohřev plynu na výstupní teplotu 25 - 30Ό-10Discharge of condensate and its disposal Heating of gas to outlet temperature 25 - 30Ό

DPC 0203 - Zpracování syntetického plynu (výroba el. energie a tepla v KJ + výroba páry ze spalin - HRSG II)DPC 0203 - Synthetic gas processing (production of electric energy and heat in KJ + production of steam from flue gas - HRSG II)

Plynové motory s generátory elektrické energieGas engines with electric power generators

Pro výrobu elektrické energie je využívána chemická energie syntetického plynu. Byly vybrány kogenerační jednotky Quanto D 4000 s motory MWM TCG 2032 V 16 a generátorem AvK DIG150 K/6 se jmenovitým výkonem 2,635 MW na jednu kogenerační jednotku. Pro výkon plazmového reaktoru cca 7 400 kg/hod syntetického plynu bude potřeba použít 3 kogenerační jednotky s celkovým max. výkonem 7,8 MW_e. Tepelná energie uvolněná při spalování syntetického plynu bude využita především k výrobě páry pro následnou produkci elektrické energie na parní turbíně. Zbývající část tepelné energie (chlazení bloku motorů, chlazení oleje) je následně převedena do procesu sušení vstupní suroviny. Vlastní kogenerační jednotka Quanto D4000 je určena k instalaci do strojovny a je tvořena několika částmi. První z nich je modul motorgenerátoru obsahující soustrojí motoru s generátorem, umístěné na základovém rámu. Další částí jsou moduly přenosu tepla, katalyzátor a tlumič výfuku k volné zástavbě do spalinovodu strojovny, volně stojící ovládací elektrické rozvaděče, dále plynová trasa určená k zástavbě do plynovodu, modul vzduchového agregátu pro start spalovacího motoru. Kogenerační jednotka je určena k provozu na syntetický plyn, pro paralelní provoz se sítí 6300V/50Hz. Teplovodní okruh je přizpůsoben teplotnímu spádu 80/70Ό.The chemical energy of synthetic gas is used for the production of electric energy. Quanto D 4000 cogeneration units with MWM TCG 2032 V 16 engines and an AvK DIG150 K / 6 generator with a rated output of 2.635 MW per cogeneration unit were selected. For a plasma reactor power of about 7,400 kg / h of synthetic gas, it will be necessary to use 3 cogeneration units with a total maximum output of 7.8 MW _e . The thermal energy released during the combustion of the synthetic gas will be used primarily for the production of steam for the subsequent production of electricity on the steam turbine. The rest of the thermal energy (engine block cooling, oil cooling) is then transferred to the feedstock drying process. The Quanto D4000 cogeneration unit is designed to be installed in the engine room and consists of several parts. The first is a motor generator module comprising a motor-generator set located on a base frame. Other parts are heat transfer modules, catalytic converter and exhaust silencer for free installation into the flue gas duct of the engine room, free-standing control electric switchboards, as well as a gas line intended for installation into the gas duct, air aggregate module for starting the internal combustion engine. The cogeneration unit is designed to operate on synthetic gas, for parallel operation with the 6300V / 50Hz network. The hot water circuit is adapted to a temperature gradient of 80 / 70Ό.

Utilizační kotel HRSG-II - využití tepelné energie spalinUtilization boiler HRSG-II - utilization of thermal energy of flue gases

Spaliny produkované kogeneračními jednotkami jsou přivedeny do HRSG II utilizačního parního kotle, kde je primárně využita jejich tepelná energie k výrobě vysokotlaké páry, současně je kotel vybaven speciálním plynovým hořákem a plní následující funkci - Provozní stavy kotle:The flue gases produced by cogeneration units are fed to the HRSG II utilizing steam boiler, where their thermal energy is primarily used to produce high pressure steam, at the same time the boiler is equipped with a special gas burner and fulfills the following function - Boiler operating states:

·· «· ·· «· • a · a a aa a a a a a aa a· a a ·*· a a a· aa a a a a aa * aa a a a a aa ··*»*«Aa aa aa a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a aa a a a a a aa a

I - Základní funkce je využití odpadního tepla ze spalin plynových motorů, odpadní teplo je přeměněno na páru pro parní turbínu. Spaliny jsou do kotle zavedeny na konci spalovací komory s možností smíchání se spalinami z plynového horáku.I - The basic function is the utilization of waste heat from the exhaust gases of gas engines, the waste heat is converted into steam for a steam turbine. The flue gases are introduced into the boiler at the end of the combustion chamber with the possibility of mixing with the flue gases from the gas burner.

II - možností spálení přebytečného množství vyrobeného syntetického plynu přímo v hořácích při nouzovém odstavení kogenerační jednotkyII - possibility of burning excess amount of synthetic gas produced directly in burners during emergency shutdown of cogeneration unit

III - možnost termicky a ekologicky zlikvidovat surový syntetický plyn pn startu jednotky, kdy kvalita a množství neodpovídají požadavkům provozu plynových motorů, ale kdy je současně nutno tuto energii transformovat do použitelné energie pro pásové sušárny. Jedná se o provozní stav, kdy minimálně jedna linka jede ve stabilním provozu a jako základní palivo je použit upravený SynGas a plyn ze startující jednotky je vháněn do hořáku jako odpadní plyn.III - the possibility of thermally and ecologically disposing of raw synthetic gas at the start of the unit, when the quality and quantity do not meet the requirements of gas engine operation, but at the same time it is necessary to transform this energy into usable energy for belt driers. This is an operating condition where at least one line is in stable operation and the modified SynGas is used as the base fuel and the gas from the starting unit is blown into the burner as waste gas.

IV - jedná se výjimečný provozní stav, kdy bude použito jako základní palivo zemní plyn a vyrobená pára bude použita pro nahřívání sušáren a pro výrobu suroviny pro start jednotky.IV - This is an exceptional operating condition where natural gas will be used as the base fuel and the steam produced will be used to heat the driers and to produce the raw material to start the unit.

Kotel obsahuje následující základní části:The boiler contains the following basic parts:

spalovací komoru plynový hořák konvekční plochy kotle spalinovody a vzduchovody ocelové konstrukce a plošinycombustion chamber gas burner convection surfaces of the boiler flue gas ducts and air ducts of steel construction and platform

ParametryParameters

Tlak páry Vapor pressure 40 40 bar bar Konstrukční tlak Design pressure 40 40 bar bar Teplota výstupní páry Outlet steam temperature 400 400 +-10 Ό + -10 Ό Tlaková ztráta na straně spalin Pressure loss on the flue gas side 750 750 Pa Bye Parní výkon kotlů HRSG II cca Steam output of HRSG II boilers approx 6-20 6-20 Teplota napájecí vody Supply water temperature 105 105

·· Μ ·*. ·· ♦· ···· ··· ···· • ·· · · ··<· « * • ····« * · · e ·« • · *··«· ·· «· · ·» ·* ···»a··· Μ · *. · · · · <<<<<<<* E * e e e e e e e e e e e e e e e e · »· * ···» and ·

-12Parní turbína (protitlaká/kondenzační) s generátorem využívající k výrobě el. energie páru vyrobenou v HRSG l+ll-12 Steam turbine (backpressure / condensation) with generator steam energy produced in HRSG l + ll

Vysokotlaká pára vyrobená v HRSG l+ll je využita k výrobě el. energie v parní turbíně kondenzační (není možné vyvedení tepla) nebo v protitlaké parní turbíně pokud je dostupný pravidelný odběr tepla.High pressure steam produced in HRSG l + ll is used to produce el. energy in a condensing steam turbine (heat dissipation is not possible) or in a back-pressure steam turbine if regular heat consumption is available.

Popis protitlaké turbínyDescription of back-pressure turbine

Vícestupňová protitlaková parní turbina má akční regulační stupeň a reakční (přetlakové) lopatkování. V regulačním stupni (A-kolo) expanduje nejprve vstupní pára z vysokého tlaku na tlak před reakční částí. V následující reakční části turbíny se provede další snížení tlaku při nejmenších ztrátách proudění a tím i s nejvyšší účinností. Turbinová skříň s potřebnými vestavbami a nástavbami je vyrobena z legované ocelolitiny. Rotor turbiny je vykován z jednoho kusu z legované oceli, bude dynamicky vyvážen a odstředěn při otáčkách o 15% vyšších než jsou otáčky provozní dle ISO 1940. Zkoušky materiálu všeobecně budou prováděny dle evropských norem.The multi-stage back-pressure steam turbine has an action control stage and reaction (positive pressure) blades. In the control stage (A-wheel), the inlet steam first expands from high pressure to the pressure upstream of the reaction portion. In the subsequent reaction part of the turbine, further pressure reduction is carried out with the lowest flow losses and thus with the highest efficiency. The turbine box with the necessary built-in and superstructures is made of alloy steel. The turbine rotor is forged in one piece of alloy steel, it will be dynamically balanced and centrifuged at a speed 15% higher than the operating speed according to ISO 1940. Material tests will generally be performed according to European standards.

Materiál:Material:

• turbinových skříní, typu Cr Mo V • rotorů, typu Cr Mo Ni V • lopatek, typu Cr Mo V• turbine boxes, type Cr Mo V • rotors, type Cr Mo Ni V • blades, type Cr Mo V

Kompletní mazací olejový systém zásobuje ložiska turbiny, převodovky a generátoru tlakovým olejem. Systém je proveden s jedním hlavním olejovým čerpadlem na převodovce a jedním záložním čerpadlem 100%.The complete lubrication oil system supplies the turbine, gearbox and generator bearings with pressure oil. The system is designed with one main oil pump on the transmission and one backup pump 100%.

Přídavné nouzové olejové čerpadlo je k dispozici pro zajištění zásobování ložisek mazacím olejem v případě poruchy (nouzový proud). Během přepínání mezi olejovými čerpadly je tlak oleje pomocí akumulátoru tlaku udržován na konstantní úrovni.An additional emergency oil pump is available to provide bearings with lubricating oil in the event of a failure (emergency current). During switching between oil pumps, the oil pressure is kept constant by the pressure accumulator.

Regulační olejový okruh je vysokotlakový, pracuje s tlakem cca 150 bar a patří do systému MaR. Je oddělen od mazací olejové soustavy. Tento okruh slouží k zásobování hydraulických pohonů regulačních ventilů a rychlozávěrného ventilu. Součástí systému je olejová nádrž o objemu cca 100 I, na které jsou umístěna tlaková čerpadla, filtry a akumulátor tlaku. Vysokotlaková regulační olejová soustava má rychlejší reakci regulačních ventilů a tím i lepší dynamiku regulace.The oil control circuit is high pressure, operates at a pressure of approx. 150 bar and belongs to the MaR system. It is separated from the lubrication oil system. This circuit is used to supply the hydraulic actuators of the control valves and the quick release valve. The system includes an oil tank with a capacity of approximately 100 l, on which pressure pumps, filters and a pressure accumulator are located. The high-pressure oil control system has a faster response of the control valves and thus better control dynamics.

····

Podpůrné technologické soubory neuvedené v blokovém schéma č. 1 skladové hospodářství (vstupní surovina) vápencové, koksové hospodářství struskové hospodářství dopravní trasy materiálů výroba obohaceného vzduchu kyslíkem (93-95%) zdroj technického dusíku, zdroj tlakového vzduchu chladící okruh spalinovody, kouřovody elektro silnoproud elektro slaboproud regulace a řízení procesu vodní hospodářství a čistička odpadních vod pomocné a servisní provozySupporting technological files not listed in block diagram No. 1 storage management (raw material) limestone, coke management slag management of transport routes of materials production of enriched air with oxygen (93-95%) technical nitrogen source, compressed air source cooling circuit flue gas ducts weak current regulation and process control water management and sewage treatment plant auxiliary and service operations

Průmyslová využitelnostIndustrial applicability

Způsob pro výrobu elektrické energie a tepla ze syntetického plynu, který je získán zplyňováním organického materiálu (komunálního, průmyslového odpadu, biomasy.) pomocí termického plazmatu v prostředí reaktoru (pyrolýza, zplyňování a vitrifikace) je možné využít pro zpracování široké škály vstupních materiálů. Pro výrobu el. energie je nezbytná přítomnost uhlíku ve vstupní surovině a určitá hodnota výhřevnosti, tak aby byla zajištěna základní energetická bilance. Plazmová technologie si díky vysoké provozní teplotě poradí i s jinak obtížně zpracovatelnými látkami organického i anorganického charakteru, ale se zvyšujícím se podílem anorganických látek se snižuje produkce syntetického plynu. Tyto projekty jsou založeny např. na vitrifikaci elektrárenských popílků nebo azbestu, V následující tabulce jsou shrnuty možné aplikace využití plazmové technologie s energetickou koncovkou.The process for producing electrical energy and heat from synthetic gas, which is obtained by gasification of organic material (municipal, industrial waste, biomass) by means of thermal plasma in the reactor environment (pyrolysis, gasification and vitrification) can be used for processing a wide range of input materials. For the production of el. Energy requires the presence of carbon in the feedstock and a certain calorific value to ensure a basic energy balance. Due to the high operating temperature, plasma technology can cope with otherwise difficult to process substances of organic and inorganic character, but with increasing proportion of inorganic substances the production of synthetic gas decreases. These projects are based, for example, on vitrification of power ashes or asbestos. The following table summarizes the possible applications of the use of plasma technology with an energy terminal.

• ·· * • ·· ··· • · · * · • · · *· • * ··· · · · • · · · · · ·

-14Možné aplikace využití plazmové technologie následnou výrobou el. energie a tepla-14 Possible applications of the use of plasma technology by subsequent production of el. energy and heat

Syntetický ! plyn /vitrifíkát Synthetic! gas / vitrifikát Výroba el.energie Production of electricity Kogenerace + parní turbína Cogeneration + steam turbine Dotovaná cena el.energie Subsidized price el.energie Syntetický plyn /vitrifíkát Synthetic gas / vitrificate Výroba el.energie Production of electricity Kogenerace + parní turbína Cogeneration + steam turbine Dotovaná cena el.energie Subsidized price el.energie I Syntetický plyn /vitrifíkát I Synthetic gas / vitrificate Výroba el.energie Production of electricity Kogenerace + parní turbína Cogeneration + steam turbine Cena el.en .+ poplatek Price of electricity + fee Syntetický plyn /vitrifíkát Synthetic gas / vitrificate Výroba el.energie Production of electricity Kogenerace + parní turbína Cogeneration + steam turbine Cena el.en. + poplatek Cena el.en. + fee I Syntetický plyn /vitrifíkát I Synthetic gas / vitrificate Výroba el.energie (podle dostatečnosti uhlíku v surovině) Electricity production (according to the sufficiency of carbon in the raw material) Kogenerace + parní turbína Cogeneration + steam turbine El.energie + poplatek za likvidaci Power + charge for liquidation I Syntetický plyn 1 /vitrifíkát I Synthetic gas 1 / vitrificate Výroba el.energie (podle dostatečnosti uhlíku v surovině) Electricity production (according to the sufficiency of carbon in the raw material) Kogenerace + parní turbína Cogeneration + steam turbine El.energie + poplatek za likvidaci Power + charge for liquidation I Syntetický plyn /vitrifíkát I Synthetic gas / vitrificate Výroba el.energie Production of electricity Kogenerace + parní turbína Cogeneration + steam turbine El.energie/ poplatek za likvidaci Power / charge for liquidation

• ·• ·

Claims

PATENT CLAIMS

Method for producing electrical energy and heat from synthetic gas, which is obtained by gasification of organic material (municipal, industrial waste, biomass) by means of thermal plasma in the reactor environment (pyrolysis, gasification and vitrification), characterized in that the output synthetic gas after the exit from the plasma reactor is cooled from 800 ° C to 1300 ° C to 180 ° C to 220 ° C and the resulting steam is fed to a steam turbine for electricity production, further cooling the cooled synthetic gas, removing unwanted substances from it of dust particles, acid gases, then enters at atmospheric pressure into cogeneration units, where the chemical energy of the synthetic gas is converted into electricity, the thermal energy of the flue gas from the cogeneration units being used to produce steam that is fed to the steam turbine.

Method according to claim 1, characterized in that the chemical energy of the synthetic gas is converted into electrical and thermal energy in cogeneration units with high efficiency.

A method according to claim 1, characterized in that the low-potential heat is used to dry the feedstock.

Method according to claim 1, characterized in that the steam turbine uses high pressure steam coming from the utilization boiler 2 and 5 to generate electricity.

Method according to claim 1, characterized in that the available thermal potential of the synthetic gas is utilized directly at the outlet of the plasma reactor in the utilization boiler (2) to produce high pressure steam

Method according to claim 1, characterized in that pollutants - dust particles, acid gases, in particular HCL, H2S, are removed from the synthetic gas, the resulting content of these substances in the purified gas being up to 10 ppm / Nm3.

Method according to claim 6, characterized in that the combination of wet scrubbing (NaOH solution) and dry scrubbing by the addition of an additive (NaHCO ₃ ) or impregnated activated carbon with an upstream bag filter is used to purify the synthetic gas and to remove excess moisture. cooling the gas in the exchanger, its subsequent compression and cooling down to the required temperature for entering the engines.

This to it this to it to this to it this to this it to it to it to it to it this ·· ·· ·· ··· * ··

An electric power and heat generating plant comprising a plasma reactor, characterized in that a utilization boiler (2) is connected to the outlet of the plasma reactor (1) for cooling off the output synthetic gas, followed by a cooling system (3) cooled. a synthetic gas to which at least one cogeneration unit (4) for generating electrical / thermal energy connected to the second utilization boiler (5) is connected, wherein the utilization boiler (2) and the utilization boiler (5) are equipped with a steam pipe (2.1) ) and (5.1).

Apparatus according to claim 8, characterized in that the utilization boiler (2) utilizing the heat energy of the synthetic gas for producing high pressure steam is connected via a steam line (2.1) to a steam turbine (6) for transferring the high pressure steam obtained from the thermal potential of the synthetic gas.

Apparatus according to claim 8, characterized in that the utilization boiler (5) is connected via a steam line (5.1) to a steam turbine (6) for transferring high pressure steam obtained from the thermal potential of the flue gases leaving the cogeneration unit (4).

Apparatus according to claims 8 to 10, characterized in that the steam lines (2.1) and (5.1) are led to the inlet of the steam turbine (6), which is further provided with a thermal energy conduit (6.2) and a conduit (6.1) at its outlet. electricity.

Apparatus according to claim 8, characterized in that the cogeneration unit (4) is provided at its output with an electrical energy line (4.1) and a thermal energy line (4.2).

Apparatus according to claims 8 to 12, characterized in that the conduit (4.1) and the conduit (6.1) are supplied to an electrical energy collection point (7).