EA009601B1 - Способ газификации углеродсодержащих веществ плазмой - Google Patents

Способ газификации углеродсодержащих веществ плазмой Download PDF

Info

Publication number
EA009601B1
EA009601B1 EA200500766A EA200500766A EA009601B1 EA 009601 B1 EA009601 B1 EA 009601B1 EA 200500766 A EA200500766 A EA 200500766A EA 200500766 A EA200500766 A EA 200500766A EA 009601 B1 EA009601 B1 EA 009601B1
Authority
EA
Eurasian Patent Office
Prior art keywords
gas
reaction products
plasma
fluid
carbon
Prior art date
Application number
EA200500766A
Other languages
English (en)
Other versions
EA200500766A1 (ru
Inventor
Йоханнес Штари
Йоханнес Зиммель
Original Assignee
Нью Плазма Гмбх Унд Ко Кег
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 Нью Плазма Гмбх Унд Ко Кег filed Critical Нью Плазма Гмбх Унд Ко Кег
Publication of EA200500766A1 publication Critical patent/EA200500766A1/ru
Publication of EA009601B1 publication Critical patent/EA009601B1/ru

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H1/00—Generating plasma; Handling plasma
    • H05H1/24—Generating plasma
    • H05H1/26—Plasma torches
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J3/00—Production of combustible gases containing carbon monoxide from solid carbonaceous fuels
    • C10J3/46—Gasification of granular or pulverulent flues in suspension
    • C10J3/466—Entrained flow processes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J19/08—Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor
    • B01J19/087—Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor employing electric or magnetic energy
    • B01J19/088—Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor employing electric or magnetic energy giving rise to electric discharges
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J3/00—Production of combustible gases containing carbon monoxide from solid carbonaceous fuels
    • C10J3/02—Fixed-bed gasification of lump fuel
    • C10J3/06—Continuous processes
    • C10J3/18—Continuous processes using electricity
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J3/00—Production of combustible gases containing carbon monoxide from solid carbonaceous fuels
    • C10J3/02—Fixed-bed gasification of lump fuel
    • C10J3/20—Apparatus; Plants
    • C10J3/34—Grates; Mechanical ash-removing devices
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J3/00—Production of combustible gases containing carbon monoxide from solid carbonaceous fuels
    • C10J3/46—Gasification of granular or pulverulent flues in suspension
    • C10J3/48—Apparatus; Plants
    • C10J3/52—Ash-removing devices
    • C10J3/526—Ash-removing devices for entrained flow gasifiers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10K—PURIFYING OR MODIFYING THE CHEMICAL COMPOSITION OF COMBUSTIBLE GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE
    • C10K1/00—Purifying combustible gases containing carbon monoxide
    • C10K1/08—Purifying combustible gases containing carbon monoxide by washing with liquids; Reviving the used wash liquors
    • C10K1/10—Purifying combustible gases containing carbon monoxide by washing with liquids; Reviving the used wash liquors with aqueous liquids
    • C10K1/101—Purifying combustible gases containing carbon monoxide by washing with liquids; Reviving the used wash liquors with aqueous liquids with water only
    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21G—CONVERSION OF CHEMICAL ELEMENTS; RADIOACTIVE SOURCES
    • G21G4/00—Radioactive sources
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/08—Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor
    • B01J2219/0873—Materials to be treated
    • B01J2219/0879—Solid
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/08—Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor
    • B01J2219/0894—Processes carried out in the presence of a plasma
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J2200/00—Details of gasification apparatus
    • C10J2200/12—Electrodes present in the gasifier
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J2200/00—Details of gasification apparatus
    • C10J2200/15—Details of feeding means
    • C10J2200/152—Nozzles or lances for introducing gas, liquids or suspensions
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J2200/00—Details of gasification apparatus
    • C10J2200/15—Details of feeding means
    • C10J2200/156—Sluices, e.g. mechanical sluices for preventing escape of gas through the feed inlet
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J2300/00—Details of gasification processes
    • C10J2300/09—Details of the feed, e.g. feeding of spent catalyst, inert gas or halogens
    • C10J2300/0913—Carbonaceous raw material
    • C10J2300/0916—Biomass
    • C10J2300/092—Wood, cellulose
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J2300/00—Details of gasification processes
    • C10J2300/09—Details of the feed, e.g. feeding of spent catalyst, inert gas or halogens
    • C10J2300/0953—Gasifying agents
    • C10J2300/0956—Air or oxygen enriched air
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J2300/00—Details of gasification processes
    • C10J2300/12—Heating the gasifier
    • C10J2300/123—Heating the gasifier by electromagnetic waves, e.g. microwaves
    • C10J2300/1238—Heating the gasifier by electromagnetic waves, e.g. microwaves by plasma
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J2300/00—Details of gasification processes
    • C10J2300/16—Integration of gasification processes with another plant or parts within the plant
    • C10J2300/164—Integration of gasification processes with another plant or parts within the plant with conversion of synthesis gas
    • C10J2300/1643—Conversion of synthesis gas to energy
    • C10J2300/165—Conversion of synthesis gas to energy integrated with a gas turbine or gas motor
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J2300/00—Details of gasification processes
    • C10J2300/18—Details of the gasification process, e.g. loops, autothermal operation
    • C10J2300/1846—Partial oxidation, i.e. injection of air or oxygen only
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J2300/00—Details of gasification processes
    • C10J2300/18—Details of the gasification process, e.g. loops, autothermal operation
    • C10J2300/1853—Steam reforming, i.e. injection of steam only

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)
  • Processing Of Solid Wastes (AREA)

Abstract

Изобретение относится к способу газификации углерода. Углеродсодержащие вещества вводят в реактор (3) через шлюзовый затвор (2). В нижней части реактора (3), если смотреть в направлении действия силы тяжести, расположены плазменные горелки (4), благодаря которым в рассматриваемом случае формируется газообразная плазма. Продукты окисления, т.е. шлак, стекло и зола, выводятся снизу и поступают в узел затвердевания (5), где продукты окисления отделяют и направляют в сборный резервуар (6), из которого их расходуют в зависимости от потребности. Образующийся в реакторе газ по трубопроводу (7) поступает в узел абсорбционной очистки (8), где его подвергают охлаждению распыляемой водой и очистке. Стекающая вода по трубопроводу (9) поступает в сборный резервуар (6), в котором уже присутствует вода, благодаря чему возможно охлаждение шлака, стекла или подобных продуктов. Очищенный газ по трубопроводу (10) направляют в компрессор (11), в котором его сжимают до 2 бар, после чего вновь подвергают очистке, пропуская через фильтр (12), затем направляют в смеситель (13) для смешивания с поступающим через воздушный фильтр (14) атмосферным воздухом и далее по трубопроводу (15) к газовому двигателю (16), в свою очередь, приводящему в действие генератор (17).

Description

Изобретение относится к способу активации, в частности газификации углеродсодержащих материалов, причем текучую среду пропускают через питающиеся постоянным током электроды, последовательно упорядоченные в направлении потока текучей среды, и текучую среду преобразуют в плазму.
Под плазмой подразумевается, в частности, газ, обладающий очень высокой температурой, которая составляет, например, 7000°К. Если подобную плазму получают путем пропускания газового потока через питающиеся постоянным током электроды, то образующийся плазменный газовый поток может находить весьма разностороннее применение. Так, например, известно о переплавке руд с дополнительным использованием восстанавливающих средств, о пиролизе горючих веществ. Предпосылками для реализации таких технологических процессов являются особенно высокая жаропрочность реакторов, в которых осуществляют указанные реакции, и отсутствие образования на поверхности руды корки из реакционных продуктов, в частности шлака, а также отсутствие образования из этих продуктов подверженных пиролизу веществ.
Из патента США И8 6155182 А известны способ и устройство для пиролиза отходов, например мусора, медицинских отходов, жидкостей и подобных материалов, причем в результате пиролиза образуется как горючий газ, так и отходы, в частности, в виде шлака, находящегося при реакционной температуре в жидком состоянии. Пиролиз осуществляют при строгом соблюдении отсутствия кислорода, наличие которого в текучей среде, используемой для формирования плазмы, не допускается. Подвергаемые газификации материалы помещают на расположенную внутри реактора поверхность, обладающую небольшим наклоном по отношению к горизонтальной плоскости, в связи с чем газифицируемые материалы в процессе оказываемого на них воздействия плазмы находятся в расплавленном шлаке. Это приводит к образованию на поверхности подвергаемых газификации материалов шлаковой корки, в связи с чем полная газификация отходов не представляется возможной. К тому же, если не использовать дополнительные реагенты, в результате пиролиза образуется непригодный для хранения твердый остаток в виде углерода.
В основу настоящего изобретения положена задача создания способа, пригодного для газификации углеродсодержащих материалов, причем в процессе газификации отсутствует блокирование их поверхности продуктами окисления, который позволяет исключить образование блокирующей электроды оболочки из шлака или других продуктов окисления, что привело бы к прекращению формирования плазмы, и который позволяет газифицировать и имеющийся избыток углерода, благодаря чему образуются максимально низкие количества остатков, небезопасных с точки зрения хранения. Кроме того, задачей изобретения является повышение коэффициента полезного действия процесса газификации, т.е. должно быть сокращено количество диоксида углерода, приходящееся на единицу преобразованной энергии, например вырабатываемого электрического тока или другой энергии.
Отправной точкой для настоящего изобретения служит соответствующий уровню техники патент США И8 6155182 А.
Способ согласно настоящему изобретению, предназначенный для активации, в частности газификации углеродсодержащих материалов, причем текучую среду пропускают через последовательно упорядоченные в направлении течения текучей среды, питающиеся постоянным током, например пульсирующим постоянным током электроды; текучую среду преобразуют в плазму, в которую вводят углеродсодержащие материалы; образующийся газ удаляют, а образующиеся твердые и/или жидкие реакционные продукты, например шлак, стекло и золу, выводят под действием силы собственной тяжести, в общих чертах состоит в том, что углеродсодержащие материалы, в частности измельченную древесину, непрерывно вводят в плазму на определенном расстоянии над выводимыми под действием силы собственной тяжести твердыми и/или жидкими реакционными продуктами; текучая среда образуется содержащимися в ней молекулярным кислородом и/или химически соединенными с кислородом веществами, например газами, испаренными жидкостями или аэрозолями; и образующийся газ удаляют, при необходимости, подвергают охлаждению и/или очистке, а затем окислению. Указанный способ пригоден для утилизации самых разнообразных углеродсодержащих материалов. Например, этим способом можно осуществлять частичную газификацию отходов, однако существует возможность исключительного применения способа для преобразования энергии с помощью углеродсодержащих материалов. Получаемый этим способом горючий газ в дальнейшем находит самое разнообразное применение.
Благодаря тому, что текучую среду пропускают через последовательно упорядоченные электроды и она вступает в контакт с подвергаемыми превращению материалами лишь после пропускания через электроды, можно легко избежать загрязнения электродов золой, шлаком или иными продуктами окисления. Благодаря выведению шлака под действием силы собственной тяжести отсутствует необходимость в использовании соответствующего дополнительного оборудования, в частности насосов, что могло бы привести к нарушениям технологического процесса. Постоянное введение углеродсодержащих материалов в плазму позволяет организовать газификацию в виде непрерывного технологического процесса, причем одновременно можно упростить выведение продуктов окисления, например шлака и подобных материалов, а, следовательно, более простым способом решить проблему образования шлаковой корки на поверхности газифицируемых материалов. Благодаря введению углеродсодержащих материалов в плазму на определенном расстоянии над выводимыми твердыми и/или жидкими реакционными
- 1 009601 продуктами обеспечивается возможность особенно эффективного отделения шлака или подобных материалов от подвергаемых окислению продуктов. Если в качестве текучей среды используют кислородсодержащие вещества, например молекулярные или химические соединения кислорода, то может быть осуществлена газификация материалов и с повышенным содержанием углерода. Если образующийся газ перед очисткой подвергают охлаждению, то можно реализовать особенно эффективную очистку, в связи с чем газ можно не только направлять на сжигание для получения тепловой энергии, но и использовать в качестве горючего.
Если углеродсодержащие материалы помещают на подвижную колосниковую решетку, например, снабженную керамической облицовкой, то благодаря рециркуляции подвергаемых окислению материалов предоставляется возможность особенно легкого отделения продуктов окисления от подвергаемых окислению материалов.
Углеродсодержащие материалы можно также удерживать в среде плазмы при помощи по меньшей мере одного шнека, т. е. решетку образует один шнек или несколько расположенных рядом друг с другом шнеков.
Для того чтобы обеспечить рециркуляцию углеродсодержащих материалов, по меньшей мере один шнек может вращаться вокруг примерно горизонтальной оси.
Другая возможность удерживания углеродсодержащих материалов в среде плазмы предоставляется благодаря использованию газового потока, направленного против действия силы тяжести, причем благодаря разной плотности окисленных и исходных углеродсодержащих материалов возможно перемещение, например, шлака вниз под действием силы собственной тяжести, в то время как подвергаемые окислению продукты остаются в кипящем слое.
Если выводимые под действием силы собственной тяжести, в частности, стекающие каплями реакционные продукты охлаждают водой, то их можно удалять особенно быстро.
Если охлаждение осуществляют в водяной бане, то предоставляется возможность получения, например, стекающего каплями шлака или стекол в виде частиц, что облегчает обращение с реакционными продуктами и их хранение.
Если выводимые, в частности, стекающие каплями реакционные продукты помещают на движущуюся бесконечную ленту, то на этой же ленте можно осуществлять и охлаждение реакционных продуктов, причем одновременно образуются продукты, допускающие возможность более легкого обращения и не обладающие высокой общей массой.
Если выводимые под действием силы собственной тяжести, в частности, стекающие каплями реакционные продукты помещают на вращающийся диск, то на этом же диске можно осуществлять и охлаждение реакционных продуктов, причем одновременно происходит освобождение диска от реакционных продуктов под действием центробежных сил, благодаря чему обеспечивается непрерывная очистка диска.
Если находящиеся, в частности, в жидком состоянии реакционные продукты охлаждают в изложнице, то предоставляется возможность производства формованных изделий, например декоративных камней, камней для мощения и аналогичной продукции.
Если для формирования плазмы используют текучую среду, содержащую воздух, то предоставляется возможность простого обеспечения этого процесса газом, причем в распоряжение может быть предоставлено дополнительное количество кислорода, необходимое для окисления избытка углерода.
Если образующийся газ смешивают с кислородсодержащим газом и подают к газовому двигателю или турбине, то предоставляется возможность дальнейшего преобразования энергии, например, посредством генератора, в электрическую энергию.
Если окисленный в газовом двигателе или турбине газ частично используют в качестве текучей среды для формирования плазмы, то можно обеспечить частичную циркуляцию диоксида углерода, поскольку в плазме в связи с ее высокой температурой из диоксида углерода образуется монооксид углерода и кислород.
Ниже изобретение более подробно поясняется с помощью чертежей и примера.
Фиг. 1. Схематическое изображение установки для осуществления способа согласно изобретению.
Фиг. 2. Плазменная горелка.
Фиг. 3. Бесконечная лента для приема и отделения реакционных продуктов.
Фиг. 4. Горизонтальный вращающийся диск для приема и отделения реакционных продуктов.
Фиг. 5. Реактор с цепной колосниковой решёткой.
Фиг. 6. Реактор с кипящим слоем.
Фиг. 7. Реактор со шнеками.
На представленной установке (фиг. 1) показано протекание технологического процесса. В узел загрузки 1 можно вводить углеродсодержащие материалы, в частности сгущенный шлам или, в соответствии с рассматриваемым случаем, древесную щепу варьируемого размера, например длиной от 2 до 10 см и средней шириной и высотой от 1 до 2 см. Углеродсодержащие материалы через шлюзовый затвор 2 поступают в реактор 3. В нижней части реактора 3 (если смотреть в направлении действия силы тяжести) расположены плазменные горелки 4, т. е. устройства, посредством которых в рассматриваемом случае вырабатывается газообразная плазма. Продукты окисления, т.е. шлак, стекло и золу, выводят из реактора
- 2 009601 снизу и направляют в узел затвердевания 5, в котором их отделяют и далее направляют в сборный резервуар 6, из которого их расходуют в зависимости от потребности. Газ, образующийся в снабженном керамической облицовкой реакторе 3, по трубопроводу 7 поступает в узел абсорбционной очистки 8, где его подвергают охлаждению распыляемой водой и очистке. Стекающая вода по трубопроводу 9 поступает в сборный резервуар 6, в котором уже присутствует вода, благодаря чему происходит охлаждение шлака, стекла или подобных продуктов. Очищенный газ по трубопроводу 10 направляют к компрессору 11, в котором его сжимают до 2 бар, после чего вновь подвергают очистке, пропуская через фильтр 12, затем направляют в смеситель 13 для смешивания с поступающим через воздушный фильтр 14 атмосферным воздухом и далее по трубопроводу 15 к газовому двигателю 16, в свою очередь, приводящему в действие генератор 17. Выходящий из газового двигателя 16 отработавший газ по трубопроводу 18 поступает в устройство для очистки отработавшего газа 19, и его частично сбрасывают в атмосферу или по трубопроводу 20 рециркулируют к плазменным горелкам 4. Установку эксплуатируют под атмосферным давлением, однако при надлежащей конструкции шлюзового затвора 2 и сборного резервуара 6 она может функционировать и при избыточном или пониженном давлении.
Изображенная на фиг. 2 плазменная горелка снабжена полой наружной трубкой 21, в которой располагаются электроды 22 и 23, отделенные друг от друга изолятором 24. Воздух, который служит формирующим плазму газом, последовательно проходит через электроды в направлении стрелок (а). Изолятор 24 охлаждают водяными струями, схематически изображенными стрелками (Ь). Вода испаряется и одновременно служит формирующей плазму средой. К электродам от искрового генератора подают пульсирующий ток напряжением 200 В.
На фиг. 3 изображен узел затвердевания 5, снабженный огибающей ролики 26 и 27 бесконечной лентой 25, на которую окисленные продукты попадают под действием собственной силы тяжести и далее направляются на охлаждение. Лента 25 выполнена из стали, в связи с чем она обладает высокой теплопроводностью, что позволяет простым способом охлаждать продукты окисления.
На фиг. 4 изображен узел затвердевания 5, снабженный вращающимся вокруг вертикальной оси горизонтальным диском 28, на котором продукты окисления подвергаются сепарации под действием центробежной силы, после чего их можно направлять в сборный резервуар 6.
На фиг. 5 изображен реактор 3 с выполненными из керамического материала стенками 29. Сквозь стенки проходят две плазменные горелки 4, причем формирующаяся плазма 30 находится над цепной колосниковой решёткой 31. Колосниковая решетка 31 также состоит из керамических элементов, причем предусмотрены детали в виде стержней, снабженные с обоих концов отверстиями, через которые пропущены керамические стержни, образуя замкнутую решётку, приводимую в движение парой ведущих роликов 32.
На фиг. 6 изображен другой вариант реактора 3, на нижней стороне которого находится штуцер для подачи газа, через который в кипящий слой углеродсодержащих материалов 34 поступает газ-носитель, в то время как окисленные, обладающие более высокой плотностью материалы 35 под действием силы собственной тяжести стекают в противоположном потоку газа-носителя направлении в не представленную на чертеже, охлаждаемую водой изложницу.
На фиг. 7 изображен другой вариант реактора 3, решетка которого образована вращающимися вокруг горизонтальной оси шнеками 36, причем продукты окисления под действием силы собственной тяжести выводятся из реактора снизу, а неокислившиеся продукты остаются над шнеками.
Для всех описанных выше вариантов конструктивного исполнения характерно то, что углеродсо держащие вещества в процессе их окисления не остаются в расплаве реакционных продуктов, а осуществляется их непрерывное отделение от находящихся на их поверхности реакционных продуктов, благодаря чему углеродсодержащие вещества обладают максимально высокой реакционной способностью.
Пример.
В изображенную на фиг. 1 установку загружают предназначенную для газификации щепу из разных сортов древесины. Установку эксплуатируют под атмосферным давлением. Через выполненный в виде рабочего колеса шлюзовый затвор 2 в реактор со скоростью 60 кг/ч подают щепу, представляющую собой смесь лиственной, буковой и еловой древесины, которая попадает на цепную колосниковую решётку 31. Над решеткой древесная щепа подвергается воздействию плазмы 30, сформированной плазменными горелками 4. Подаваемый в плазменные горелки 4 газ обладает более высоким содержанием кислорода по сравнению с воздухом, поскольку его частично разбавляют рециркулируемым отработавшим газом, поступающим из газового двигателя 16.
Состав газа, подаваемого в плазменные горелки:
кислород 8,0 об.% диоксид углерода 11,1 об.%
монооксид углерода остаток до 100% 1,5 об.% азот, следы ΝΟΧ и несгоревшие углеводороды.
- 3 009601
Электроды 22 и 23 питаются пульсирующим постоянным током напряжением 200 В и силой 110 А. Древесная щепа подвергается воздействию плазмы, и образующиеся продукты окисления опускаются вниз.
Состав газа, удаляемого из нижней части реактора, с температурой 450°С: кислород 1,3 об.% диоксид углерода 6,5 об.% монооксид углерода 34,0 об.% водород 28,0 об.% азот остаток до 100%.
В узле абсорбционной очистки 8 газ охлаждают до 25°С, а в фильтре 12 подвергают очистке от твердых веществ. В смесителе 13 газ смешивают с воздухом, получая содержащую 50 об.% воздуха смесь, которая окисляется в газовом двигателе 16. Окисленный газ с целью отделения ΝΟΧ и СО направляют в устройство для очистки отработавшего газа 19. 15 об.% газообразных продуктов сгорания возвращают к плазменным горелкам 4.

Claims (17)

1. Способ активации, в частности газификации, углеродсодержащих веществ, согласно которому текучую среду пропускают через последовательно упорядоченные в направлении течения (а) текучей среды, питающиеся постоянным током электроды (22, 23); преобразуют в плазму (30), в которую вводят углеродсодержащие материалы, образующийся газ удаляют, а образующиеся твердые и/или жидкие реакционные продукты, например шлак, стекло и золу, выводят под действием силы собственной тяжести, отличающийся тем, что углеродсодержащие вещества непрерывно вводят в плазму (30) над выводимыми под действием силы собственной тяжести твердыми и/или жидкими реакционными продуктами, при этом в качестве текучей среды используют кислородсодержащий газ и образующийся газ удаляют, при необходимости подвергают охлаждению и/или очистке, а затем окислению.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что углеродсодержащие вещества помещают на подвижную решетку (31, 36).
3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что углеродсодержащие вещества помещают по меньшей мере на один вращающийся вокруг собственной оси шнек (36).
4. Способ по п.3, отличающийся тем, что по меньшей мере один шнек (36) вращается вокруг оси, близкой к горизонтальной.
5. Способ по одному из пп.1-4, отличающийся тем, что углеродсодержащие вещества помещают по меньшей мере в один направленный вверх газовый поток (фиг. 6).
6. Способ по одному из пп.1-5, отличающийся тем, что выводимые под действием силы собственной тяжести, в частности, стекающие каплями реакционные продукты охлаждают водой.
7. Способ по п.6, отличающийся тем, что выводимые под действием силы собственной тяжести, в частности, стекающие каплями реакционные продукты охлаждают в водяной бане.
8. Способ по одному из пп.1-7, отличающийся тем, что выводимые под действием силы собственной тяжести, в частности, стекающие каплями реакционные продукты помещают на бесконечную движущуюся ленту (31).
9. Способ по одному из пп.1-7, отличающийся тем, что выводимые под действием силы собственной тяжести, в частности, стекающие каплями реакционные продукты помещают на вращающийся диск (28).
10. Способ по одному из пп.1-6, отличающийся тем, что, в частности, жидкие реакционные продукты остывают в изложнице.
11. Способ по одному из пп.1-10, отличающийся тем, что газ смешивают с кислородсодержащим газом и направляют к газовому двигателю (16) или турбине.
12. Способ по одному из пп.1-11, отличающийся тем, что для формирования плазмы (30) используют содержащую воздух текучую среду.
13. Способ по одному из пп.1-12, отличающийся тем, что часть окисленного в газовом двигателе (16) или турбине газа направляют на рециркуляцию через электроды (22, 23).
14. Способ по одному из пп.1-13, отличающийся тем, что в качестве текучей среды используют газ, который содержит кислород в молекулярном или химически связанном виде.
15. Способ по одному из пп.1-14, отличающийся тем, что испаренную жидкость используют в качестве текучей среды с кислородом.
16. Способ по одному из пп.1-15, отличающийся тем, что аэрозоль используют в качестве текучей среды с кислородом.
17. Способ по п.1, отличающийся тем, что электроды питают постоянным пульсирующим током.
- 4 009601
Фиг. 1
- 5 009601
V'3
Фиг. 7
EA200500766A 2002-11-04 2003-10-20 Способ газификации углеродсодержащих веществ плазмой EA009601B1 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
AT0166202A AT503517B1 (de) 2002-11-04 2002-11-04 Verfahren zum aktivieren, insbesondere vergasen, von kohlenstoff enthaltenden substanzen
PCT/AT2003/000315 WO2004041974A1 (de) 2002-11-04 2003-10-20 Verfahren zum vergasen von kohlenstoff enthaltenden substanzen durch ein plasma

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EA200500766A1 EA200500766A1 (ru) 2005-10-27
EA009601B1 true EA009601B1 (ru) 2008-02-28

Family

ID=32303947

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EA200500766A EA009601B1 (ru) 2002-11-04 2003-10-20 Способ газификации углеродсодержащих веществ плазмой

Country Status (7)

Country Link
EP (1) EP1558709B1 (ru)
AT (2) AT503517B1 (ru)
AU (1) AU2003301875A1 (ru)
DE (1) DE50313530D1 (ru)
EA (1) EA009601B1 (ru)
UA (1) UA91324C2 (ru)
WO (1) WO2004041974A1 (ru)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2521638C2 (ru) * 2012-09-17 2014-07-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Чувашский государственный университет имени И.Н. Ульянова" Способ газификации углеродосодержащих твердых видов топлива
WO2015039195A1 (en) 2013-09-19 2015-03-26 Kovachki Hristo Atanasov Method and device for carbon dioxide capturing and its transformation into gaseous fuel

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006081661A1 (en) * 2005-02-04 2006-08-10 Plasco Energy Group Inc. Coal gasification process and apparatus
DE102006007458B4 (de) * 2006-02-17 2010-07-08 Native Power Solutions Gmbh & Co. Kg Verfahren und Vorrichtung zum Vergasen von kohlenstoffhaltigem Material sowie Vorrichtung zur Erzeugung von elektrischer Energie
BRPI0712491A2 (pt) 2006-05-05 2012-10-09 Plascoenergy Ip Holdings S L Bilbao sistema de homogeneização de gás para regular caracterìsticas de gás e processo para converter um gás de entrada a um gás regulado
KR20090031863A (ko) 2006-05-05 2009-03-30 플라스코에너지 아이피 홀딩스, 에스.엘., 빌바오, 샤프하우젠 브랜치 측면 이동 시스템을 구비한 수평으로 배향된 가스화기
CN103995503A (zh) 2006-05-05 2014-08-20 普拉斯科能源Ip控股集团毕尔巴鄂沙夫豪森分公司 用于将含碳原料转化成气体的控制系统
NZ573217A (en) 2006-05-05 2011-11-25 Plascoenergy Ip Holdings S L Bilbao Schaffhausen Branch A facility for conversion of carbonaceous feedstock into a reformulated syngas containing CO and H2
FR2923732B1 (fr) * 2007-11-16 2011-03-04 Nicolas Ugolin Procede utilisant l'energie thermique solaire couplee a des plasmas pour produire un carburant liquide et du dihydrogene a partir de biomasse ou de charbon fossile (procede p-sl et p-sh)
CN101486928B (zh) * 2009-02-18 2012-11-07 刘宏建 一种固定床气化炉氧化区控温方法及气化炉
FR2945033B1 (fr) * 2009-04-30 2011-08-12 Nicolas Ugolin Elements de dispositifs pour un procede utilisant l'energie thermique solaire couplee a des plasmas pour produire un carburant liquide et du dihydrogene a partir de biomasse ou de charbon fossile
WO2011113298A1 (zh) * 2010-03-13 2011-09-22 Zhou Kaigen 生活垃圾气化-液化处置的方法、系统及设备
CN102705703B (zh) * 2012-02-03 2013-11-20 常熟市华技锅炉制造有限公司 燃气发生装置
DE102013220501A1 (de) 2013-10-11 2015-04-16 Technische Universität Bergakademie Freiberg Verfahren und Vorrichtung zur Kohle-Pyrolyse
DE102013221075A1 (de) 2013-10-17 2015-04-23 Technische Universität Bergakademie Freiberg Verfahren zur Kohletrocknung und Pyrolyse
DE102016214242B4 (de) * 2016-08-02 2023-03-02 Gidara Energy B.V. Anlage und Verfahren zur Umwandlung kohlenstoffhaltiger Brennstoffe in Synthesegas

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2578263A1 (fr) * 1985-03-01 1986-09-05 Skf Steel Eng Ab Procede et dispositif pour la gazeification de combustibles fossiles et le reformage d'un combustible gazeux.
WO1995003374A1 (en) * 1993-07-23 1995-02-02 Pancani, Giuseppe Process for upgrading fuels by irradiation with electrons
WO2001005910A1 (en) * 1999-07-19 2001-01-25 Nuova Meccanica S.R.L. Process and apparatus for producing combustible gas from carbonaceous waste
US20010047614A1 (en) * 1998-09-02 2001-12-06 Jacobus Swanepoel Treatment of solid carbonaceous material
WO2003018721A1 (en) * 2001-08-22 2003-03-06 Global Plasma Systems Group, Inc. Plasma pyrolysis, gasification and vitrification of organic material

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2578263A1 (fr) * 1985-03-01 1986-09-05 Skf Steel Eng Ab Procede et dispositif pour la gazeification de combustibles fossiles et le reformage d'un combustible gazeux.
WO1995003374A1 (en) * 1993-07-23 1995-02-02 Pancani, Giuseppe Process for upgrading fuels by irradiation with electrons
US20010047614A1 (en) * 1998-09-02 2001-12-06 Jacobus Swanepoel Treatment of solid carbonaceous material
WO2001005910A1 (en) * 1999-07-19 2001-01-25 Nuova Meccanica S.R.L. Process and apparatus for producing combustible gas from carbonaceous waste
WO2003018721A1 (en) * 2001-08-22 2003-03-06 Global Plasma Systems Group, Inc. Plasma pyrolysis, gasification and vitrification of organic material

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2521638C2 (ru) * 2012-09-17 2014-07-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Чувашский государственный университет имени И.Н. Ульянова" Способ газификации углеродосодержащих твердых видов топлива
WO2015039195A1 (en) 2013-09-19 2015-03-26 Kovachki Hristo Atanasov Method and device for carbon dioxide capturing and its transformation into gaseous fuel

Also Published As

Publication number Publication date
WO2004041974A1 (de) 2004-05-21
ATE501235T1 (de) 2011-03-15
EA200500766A1 (ru) 2005-10-27
EP1558709B1 (de) 2011-03-09
EP1558709A1 (de) 2005-08-03
AU2003301875A1 (en) 2004-06-07
DE50313530D1 (de) 2011-04-21
UA91324C2 (ru) 2010-07-26
AT503517A1 (de) 2007-10-15
AT503517B1 (de) 2010-05-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4454045B2 (ja) 旋回溶融炉及び二段ガス化装置
US20060228294A1 (en) Process and apparatus using a molten metal bath
EA009601B1 (ru) Способ газификации углеродсодержащих веществ плазмой
KR101298907B1 (ko) 폐기물 처리 방법 및 장치
KR101356177B1 (ko) 폐기물 처리 방법 및 장치
US10428285B2 (en) Method and apparatus for processing of carbon-containing feed stock into gasification gas
US6987792B2 (en) Plasma pyrolysis, gasification and vitrification of organic material
CA2465905C (en) Plasma pyrolysis, gasification and vitrification of organic material
WO2000024671A1 (fr) Procede de carbonisation de dechets
US8430939B2 (en) Radiant heat flux enhanced organic material gasification system
JP4061633B2 (ja) 有機性廃棄物のガス化処理装置
JP4561779B2 (ja) 旋回溶融炉及び旋回溶融炉を用いた廃棄物のガス化方法
JP3938981B2 (ja) 廃棄物ガス化処理におけるガスリサイクル方法
JP2004256657A (ja) 高温ガス化炉の生成ガス冷却装置
JP2004163034A (ja) 溶融スラグ冷却装置及び溶融スラグ冷却方法並びに溶融スラグ冷却装置を使用したガス化溶融システム
JP3883253B2 (ja) 高温酸化炉と酸化処理方法
JP2003262319A (ja) ガス化溶融システム及びガス化溶融方法
JPS63132995A (ja) 連続熱分解乾溜装置
JPH10306907A (ja) 流動層熱分解方法及び熱分解炉並びに被燃焼物処理装置
JPH11257626A (ja) 廃棄物のガス化溶融炉およびガス化溶融方法
CN111655870A (zh) 用于处理水平炉中粒状液渣的装置
JPH1078207A (ja) 廃棄物熱分解溶融炉
JP2005199206A (ja) 熱分解残渣の流動分別方法および流動分別装置
JPH1026333A (ja) 燃焼溶融炉および廃棄物処理装置
JPH11201430A (ja) 直接溶融炉

Legal Events

Date Code Title Description
PC1A Registration of transfer to a eurasian application by force of assignment
MM4A Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s)

Designated state(s): AM AZ KG MD TJ

MM4A Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s)

Designated state(s): BY KZ TM RU