EA027222B1 - Усовершенствования в переработке отходов - Google Patents

Усовершенствования в переработке отходов Download PDF

Info

Publication number
EA027222B1
EA027222B1 EA201401227A EA201401227A EA027222B1 EA 027222 B1 EA027222 B1 EA 027222B1 EA 201401227 A EA201401227 A EA 201401227A EA 201401227 A EA201401227 A EA 201401227A EA 027222 B1 EA027222 B1 EA 027222B1
Authority
EA
Eurasian Patent Office
Prior art keywords
synthesis gas
calorific value
gas
threshold value
predetermined threshold
Prior art date
Application number
EA201401227A
Other languages
English (en)
Other versions
EA201401227A1 (ru
Inventor
Рифат Ал Чалаби
Офнэйл Хенри Перри
Ке Ли
Original Assignee
Чинук Энд-Стейдж Ресайклинг Лимитед
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 Чинук Энд-Стейдж Ресайклинг Лимитед filed Critical Чинук Энд-Стейдж Ресайклинг Лимитед
Publication of EA201401227A1 publication Critical patent/EA201401227A1/ru
Publication of EA027222B1 publication Critical patent/EA027222B1/ru

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K23/00—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids
    • F01K23/02—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled
    • F01K23/06—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled combustion heat from one cycle heating the fluid in another cycle
    • F01K23/067—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled combustion heat from one cycle heating the fluid in another cycle the combustion heat coming from a gasification or pyrolysis process, e.g. coal gasification
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B09—DISPOSAL OF SOLID WASTE; RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
    • B09B—DISPOSAL OF SOLID WASTE
    • B09B3/00—Destroying solid waste or transforming solid waste into something useful or harmless
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K11/00—Plants characterised by the engines being structurally combined with boilers or condensers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C3/00—Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid
    • F02C3/20—Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid using a special fuel, oxidant, or dilution fluid to generate the combustion products
    • F02C3/26—Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid using a special fuel, oxidant, or dilution fluid to generate the combustion products the fuel or oxidant being solid or pulverulent, e.g. in slurry or suspension
    • F02C3/28—Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid using a special fuel, oxidant, or dilution fluid to generate the combustion products the fuel or oxidant being solid or pulverulent, e.g. in slurry or suspension using a separate gas producer for gasifying the fuel before combustion
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G5/00—Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor
    • F23G5/02—Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor with pretreatment
    • F23G5/027—Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor with pretreatment pyrolising or gasifying stage
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G5/00—Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor
    • F23G5/02—Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor with pretreatment
    • F23G5/04—Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor with pretreatment drying
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G7/00—Incinerators or other apparatus for consuming industrial waste, e.g. chemicals
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G7/00—Incinerators or other apparatus for consuming industrial waste, e.g. chemicals
    • F23G7/10—Incinerators or other apparatus for consuming industrial waste, e.g. chemicals of field or garden waste or biomasses
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F26—DRYING
    • F26B—DRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
    • F26B11/00—Machines or apparatus for drying solid materials or objects with movement which is non-progressive
    • F26B11/02—Machines or apparatus for drying solid materials or objects with movement which is non-progressive in moving drums or other mainly-closed receptacles
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G2201/00—Pretreatment
    • F23G2201/10—Drying by heat
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G2201/00—Pretreatment
    • F23G2201/40—Gasification
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G2206/00—Waste heat recuperation
    • F23G2206/20—Waste heat recuperation using the heat in association with another installation
    • F23G2206/202—Waste heat recuperation using the heat in association with another installation with an internal combustion engine
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G2206/00—Waste heat recuperation
    • F23G2206/20—Waste heat recuperation using the heat in association with another installation
    • F23G2206/203—Waste heat recuperation using the heat in association with another installation with a power/heat generating installation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G2207/00—Control
    • F23G2207/10—Arrangement of sensing devices
    • F23G2207/104—Arrangement of sensing devices for CO or CO2
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G2207/00—Control
    • F23G2207/10—Arrangement of sensing devices
    • F23G2207/108—Arrangement of sensing devices for hydrocarbon concentration
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G2209/00—Specific waste
    • F23G2209/26—Biowaste
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G2900/00—Special features of, or arrangements for incinerators
    • F23G2900/50204—Waste pre-treatment by pyrolysis, gasification or cracking
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E20/00—Combustion technologies with mitigation potential
    • Y02E20/12—Heat utilisation in combustion or incineration of waste
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E20/00—Combustion technologies with mitigation potential
    • Y02E20/16—Combined cycle power plant [CCPP], or combined cycle gas turbine [CCGT]
    • Y02E20/18—Integrated gasification combined cycle [IGCC], e.g. combined with carbon capture and storage [CCS]
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E50/00—Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
    • Y02E50/10—Biofuels, e.g. bio-diesel

Abstract

Изобретение предлагает способ и установку переработки материала, содержащего органическое вещество. Способ включает в себя нагревание порции материала (Е) в установке (16) периодической переработки, имеющей атмосферу с пониженным содержанием кислорода для газификации, по меньшей мере, некоторого количества органического вещества с образованием синтез-газа. Температуру синтез-газа затем повышают и синтез-газ поддерживают при повышенной температуре в устройстве (18) термической обработки в течение времени пребывания, достаточного для термического разложения любых содержащихся в нем углеводородов с длинной цепью или летучих органических соединений. Осуществляют контроль теплотворной способности образованного синтез-газа датчиками (26) и, когда теплотворная способность синтез-газа оказывается ниже заранее определенного порогового значения, синтез-газ, имеющий низкую теплотворную способность, отводят к горелке парового котла (22) для производства водяного пара для приведения в действие паровой турбины (36) для выработки электроэнергии (Н). Когда теплотворная способность синтез-газа превышает заранее определенное пороговое значение, синтез-газ, имеющий высокую теплотворную способность, отводят к газовому двигателю (40) для выработки электроэнергии (F).

Description

Настоящее изобретение относится к системам для переработки материала, содержащего органическое вещество, в частности, оно относится к системам преобразования отходов в энергию для извлечения энергии из отходов, содержащих органическое вещество, которые имеют низкую теплотворную способность.
Органические отходы с низкой теплотворной способностью (ТС), такие как муниципальные твердые отходы (МТО) с высоким влагосодержанием, пищевые отходы, отходы сельского хозяйства и шлам с высоким влагосодержанием, трудно перерабатывать.
В некоторых странах, например в северных странах с большим количеством осадков в виде дождя и снега, отходы, как правило, имеют более высокое влагосодержание, что уменьшает их теплотворную способность (на единицу массы). Кроме того, поскольку все больше пластмассы подвергается вторичной переработке и поэтому удаляется из потока отходов, остающиеся отходы, имеющие более низкое содержание пластмассы, имеют пониженную ТС.
Один из способов переработки отходов представляет собой их сжигание. Как правило, перед сжиганием с такими отходами нужно смешивать добавочное топливо, т.е. из другого источника, например уголь, сухую биомассу, природный газ и т.д., чтобы при сжигании можно было обеспечить самоподдерживающее горение, т.е. достигается автотермическая переработка.
Некоторые отходы перерабатывают способом газификации, при котором отходы нагревают в атмосфере с низким содержанием кислорода с образованием синтез-газа, и указанный газ сжигают с образованием высокотемпературного отходящего газа, который используется для производства электроэнергии, например, с помощью нагревания воды для приведения в действие паровой турбины.
Традиционные газификаторы включают газификаторы непрерывного действия с псевдоожиженным слоем, газификаторы непрерывного или периодического действия с неподвижным слоем, или газификаторы с колосниковой решеткой. Однако эти типы газификаторов не очень хорошо подходят для переработки отходов с низкой теплотворной способностью. Большинство промышленных газификаторов работает непрерывно, т.е. отходы подаются на одном конце, проходят непрерывно через всю установку и выходят на другом конце, и газ отводится. По мере того, как материал проходит через газификатор, он сначала высушивается, по мере того как тепло испаряет влагу, и затем материал газифицируется, при этом содержащаяся в отходах энергия высвобождается в форме молекул углеводородов наряду с инертными газами, такими как азот. Влага и газы высвобождаются в одной и той же камере переработки и отводятся совместно. Скорость потока газа в камере переработки очень высока, около 3 мс-1, что приводит к тщательно смешанному выходящему газу. Газ, который образуется в результате такого процесса, будет иметь высокое влагосодержание и низкое содержание синтез-газа (СО, Н2, СН4). Теплотворная способность выходящего газа, следовательно, также будет низкой. Кроме того, из-за большого влагосодержания отходов, непрерывно загружаемых в установку, обычно необходимо использовать внешний источник топлива, например, природный газ или уголь, для создания тепла, необходимого для испарения воды. Это приводит к повышенному образованию СО2, который не только экологически неблагоприятен, но также еще в большей степени разбавляет образованный синтез-газ.
Конечный результат заключается в том, что образованный синтез-газ имеет низкое качество и без глубокой и энергоемкой последующей обработки подходит только для сжигания.
Даже при использовании традиционных газификаторов с неподвижным слоем, в которые отходы подаются порциями, подобные проблемы остаются. Эти типы газификаторов имеют очень длительное время переработки для газификации отходов, как правило, много часов, и высвобождающийся газ содержит смесь газов, включающую большие объемы азота, водяного пара и диоксида углерода. Газ выходит из газификатора в потоке газовой смеси, и состав газовой смеси по-прежнему имеет низкое качество и, как правило, подходит только для сжигания.
Конечная цель систем переработки отходов в энергию заключается в производстве электрической энергии. Как описано выше, обычно это осуществляется с помощью преобразования полученного газа в тепло с производством пара для приведения в действие паровой турбины. Однако эффективность преобразования энергии в мощность с помощью данного способа является довольно низкой, как правило, около 18-24%.
Системы преобразования более высокой эффективности, например, прямого сжигания синтез-газа в газовой турбине или поршневом двигателе, обычно не используются, поскольку синтез-газ, полученный из этих традиционных газификаторов, имеет низкое качество, которое не соответствует требованиям к топливу таких двигателей или газовых турбин, которым требуется чистый синтез-газ с высокой теплотворной способностью, обычно порядка 60-100 БТЕ/фт3, не содержащий или содержащий крайне мало смолы.
Тогда для непосредственного использования газа с низкой ТС, образованного в традиционных газификаторах, в двигателе или газовой турбине на синтез-газе существуют две возможности.
Во-первых, отходы с низкой ТС могут быть смешаны с топливом из внешнего источника, например, природным газом, пропаном и т.д. Это приводит к значительно увеличенному потреблению ископаемых видов топлива при производстве энергии в газификаторе, что является невыгодным и вредным для окружающей среды и дополнительно повышает стоимость производства энергии, поскольку она на- 1 027222 чинает зависеть от возросшего потребления покупного топлива из внешних источников.
Вторая возможность заключается в предварительной обработке отходов для увеличения ТС отходов перед их газификацией. Данная предварительная обработка представляет собой сложную и чрезмерно дорогостоящую процедуру, которая сочетает в себе несколько последовательных операций измельчения отходов, высушивания отходов и брикетирования отходов перед газификацией. Хотя это действительно дает возможность непосредственной подачи питания в газовый двигатель, данный способ является высокоэнергоемким и, в связи с высокими капитальными затратами, эксплуатационными затратами и расходами на техническое обслуживание, необходимыми для преобразования отходов с низкой ТС в топливо из отходов (ΚΌΡ), это не является коммерчески привлекательным решением.
Настоящее изобретение, по меньшей мере, частично устраняет некоторые из указанных выше проблем и предлагает способ и установку, которые дают возможность превращения продукта процесса газификации отходов с низкой ТС в мощность в двигателе на синтез-газе.
Следует иметь в виду, что используемый в данном описании термин газовый двигатель включает в себя различные типы двигателей внутреннего сгорания, работающих на газе, и включает, без ограничения, поршневые газовые двигатели и газовые турбины.
В соответствии с первым аспектом изобретения предлагается способ переработки материала, содержащего органическое вещество, включающий в себя стадии, на которых нагревают порцию указанного материала в установке периодической переработки, имеющей атмосферу с пониженным содержанием кислорода, для газификации, по меньшей мере, некоторого количества органического вещества с образованием синтез-газа; повышают температуру указанного синтез-газа и поддерживают синтез-газ при указанной повышенной температуре в течение времени пребывания, достаточного для термического разложения любых содержащихся в нем углеводородов с длинной цепью или летучих органических соединений; контролируют теплотворную способность образованного синтез-газа, при этом когда теплотворная способность синтез-газа ниже заранее определенного порогового значения, синтез-газ, имеющий низкую теплотворную способность, отводят к горелке парового котла для производства водяного пара; а когда теплотворная способность синтез-газа превышает заранее определенное пороговое значение, указанный синтез-газ, имеющий высокую теплотворную способность, отводят к газовому двигателю для производства электроэнергии.
Способ может иметь первое заранее определенное пороговое значение и второе заранее определенное пороговое значение, и когда теплотворная способность синтез-газа ниже указанного первого заранее определенного порогового значения, синтез-газ, имеющий низкую теплотворную способность, отводят к горелке парового котла для производства водяного пара в первом режиме работы; когда теплотворная способность синтез-газа превышает указанное первое заранее определенное пороговое значение, указанный синтез-газ, имеющий высокую теплотворную способность, отводят к газовому двигателю для производства электроэнергии во втором режиме работы; и когда теплотворная способность синтез-газа падает ниже второго порогового значения, синтез-газа, имеющий низкую теплотворную способность отводят к горелке парового котла для производства водяного пара в третей фазе работы.
Как будет понятно, настоящее изобретение, таким образом, предлагает систему, которая может переключаться между использованием образованного газа для снабжения энергией парового котла с целью выработки энергии традиционной паровой турбиной, и может переключаться, как только ТС достигает соответствующего уровня, на непосредственное использование синтез-газа в двигателе на синтез-газе. Поскольку двигатель на синтез-газе имеет гораздо более высокую эффективность преобразования энергии, чем паровой котел/паровая турбина, общая эффективность системы может быть значительно улучшена при продолжении использования отходов с низкой ТС без необходимости предварительной обработки отходов или последующей обработки газа.
Первое и второе пороговые значения могут являться одинаковыми или могут различаться. В обоих случаях пороговое значение, выше которого газ направляют в двигатель на синтез-газе, будет иметь ТС, подходящую для использования в двигателе на синтез-газе.
Если теплотворная способность синтез-газа превышает третье пороговое значение, более высокое, чем указанные первое и второе заранее определенные пороговые значения, способ может дополнительно включать стадию, на которой указанный синтез-газ, имеющий очень высокую теплотворную способность, отводят в резервуар для хранения. Кроме расходования в двигателе на синтез-газе, синтез-газ имеет и другие применения в качестве химического топлива или для разделения на составляющие его газы для другого химического использования. Однако чистота используемых для этого газов должна быть даже выше, чем ТС газов, используемых в двигателе на синтез-газе.
Способ может дополнительно включать стадию, на которой извлекают тепло из указанного синтезгаза и используют указанное тепло для производства водяного пара. Извлечение тепла на данной стадии процесса не только понижает температуру газа, подаваемого в двигатель на синтез-газе, но также извлекает энергию из газа, которая может использоваться для приведения в действие парового котла. Для дополнительного повышения общей эффективности отработанное тепло газового двигателя также может использоваться для нагревания воды в паровом котле для производства водяного пара.
Полученный водяной пар может использоваться для приведения в действие паровой турбины для
- 2 027222 производства электроэнергии.
Способ может включать временное хранение указанного синтез-газа, имеющего высокую теплотворную способность, и/или хранение синтез-газа, имеющего низкую теплотворную способность, в резервуаре для хранения. Таким путем можно не только обеспечить запас топлива, поскольку газ из установки периодической переработки не образуется с постоянной скоростью, но также резервуары для хранения могут служить в качестве смесительных емкостей, поскольку, в отличие от систем с непрерывной переработкой, которые, как правило, имеют достаточно однородный состав выходящего газа, газовый состав системы периодической переработки, как правило, меняется с течением времени. За счет использования резервуаров для хранения изменения в составе с течением времени выравниваются, и газ, имеющий более постоянный состав, может подаваться в паровой котел/газовый двигатель.
Способ предпочтительно дополнительно включает стадию, на которой указанный синтез-газ очищают перед использованием. Могут использоваться известные методы очистки и фильтрования.
Контроль теплотворной способности образованного синтез-газа может включать контроль газового состава синтез-газа, в частности он может включать контроль одного или более из содержания водорода в синтез-газе, содержания монооксида углерода в синтез-газе и содержания метана в синтез-газе.
Заранее определенное пороговое значение теплотворной способности синтез-газа может составлять от 40 до 100 БТЕ/фут3, оно также может составлять от 80 до 100 БТЕ/фут3. Третье пороговое значение теплотворной способности синтез-газа может составлять 200-220 БТЕ/фут3.
Отведение синтез-газа, имеющего низкую теплотворную способность, к горелке парового котла для производства водяного пара может включать стадию, на которой синтез-газ отводят через первую линию потока, ведущую к термическому окислителю, находящемуся выше по потоку от теплообменника парового котла, в котором синтез-газ сжигают, тем самым создавая поток горячего газа через теплообменник, и поддерживают синтез-газ при указанной повышенной температуре в течение указанного времени пребывания; и отведение указанного синтез-газа, имеющего высокую теплотворную способность, к газовому двигателю может включать стадию, на которой синтез-газ отводят через вторую линию потока к двигателю на синтез-газе через установку термической обработки, в которой температуру указанного синтез-газа повышают и поддерживают на указанном повышенном уровне в течение указанного времени пребывания.
Способ может дополнительно включать стадию, на которой обеспечивают контур рециркуляции, имеющего встроенную горелку, и рециркулируют горячие газы через печь периодической переработки и указанный контур рециркуляции для нагрева указанной печи периодической переработки.
В соответствии со вторым аспектом изобретения предлагается установка для переработки материала, содержащего органическое вещество, содержащая по меньшей мере одну печь периодической переработки, выполненную с возможностью нагревания порции указанного материала в атмосфере с пониженным содержанием кислорода для газификации, по меньшей мере, некоторого количества органического вещества указанного материала с образованием синтез-газа; по меньшей мере одно устройство термической обработки, выполненное с возможностью приема синтез-газа из указанной печи периодической переработки и имеющее связанное с ней нагревательное устройство, причем указанное устройство термической обработки выполнено с возможностью повышения в ней температуры указанного синтезгаза в течение времени пребывания, достаточного для термического разложения любых углеводородов с длинной цепью или летучих органических соединений, присутствующих в синтез-газе; по меньшей мере одно измерительное устройство для определения состава образованного синтез-газа, выполненное с возможностью выводить сигнал, указывающий на его теплотворную способность; по меньшей мере один двигатель на синтез-газе; паровой котел; клапанное устройство для направления синтез-газа к двигателю на синтез-газе или паровому котлу; и управляющее устройство, выполненное с возможностью обнаруживать, когда теплотворная способность синтез-газа ниже заранее определенного порогового значения, и управлять указанным клапанным устройством для направления синтез-газа, имеющего низкую теплотворную способность, к горелке указанного парового котла для производства водяного пара; и обнаруживать, когда теплотворная способность синтез-газа превышает указанное заранее определенное пороговое значение, и управлять указанным клапанным устройством для направления указанного синтез-газа, имеющего высокую теплотворную способность, к указанному газовому двигателю для производства электричества.
Как будет ясно, указанная установка может осуществлять способ по первому аспекту изобретения.
Заранее определенное пороговое значение может включать в себя первое заранее определенное пороговое значение и второе заранее определенное пороговое значение, и управляющее устройство может быть выполнено с возможностью обнаруживать, когда теплотворная способность синтез-газа ниже указанного первого заранее определенного порогового значения, и управлять указанным клапанным устройством для направления синтез-газа, имеющего низкую теплотворную способность, к указанной горелке указанного парового котла для производства водяного пара в первом режиме работы; обнаруживать, когда теплотворная способность синтез-газа превышает указанное первое заранее определенное пороговое значение, и управлять указанным клапанным устройством для направления синтез-газа, имеющего высокую теплотворную способность, к указанному газовому двигателю для производства электричества во
- 3 027222 втором режиме работы; и обнаруживать, когда теплотворная способность синтез-газа падает ниже указанного второго порогового значения, и управлять указанным клапанным устройством для направления синтез-газа, имеющего низкую теплотворную способность, к указанной горелке указанного парового котла для производства водяного пара в третьей фазе работы.
Управляющее устройство может быть дополнительно выполнено с возможностью обнаруживать, когда теплотворная способность синтез-газа превышает третье пороговое значение, более высокое, чем указанное первое и второе заранее определенные пороговые значения, и управлять указанным клапанным устройством для направления синтез-газа, имеющего очень высокую теплотворную способность, в резервуар для хранения.
Ниже по потоку от устройства термической обработки может быть предусмотрен теплообменник, который выполнен с возможностью извлечения тепла из указанного синтез-газа для охлаждения указанного синтез-газа. Извлеченное тепло может использоваться для производства водяного пара.
Может быть предусмотрен трубопровод для направления горячих отходящих газов из указанного газового двигателя к теплообменнику в паровом котле для производства водяного пара.
Установка может иметь турбину, приводимую в действие водяным паром, для производства электроэнергии.
Установка может содержать резервуар для временного хранения синтез-газа, имеющего высокую теплотворную способность, и/или резервуар для временного хранения синтез-газа, имеющего низкую теплотворную способность.
Также может быть предусмотрено очистительное устройство для очистки синтез-газа перед использованием.
Установка может содержать газоанализатор для контроля газового состава синтез-газа для получения сигнала, указывающего на теплотворную способность.
Г азовый двигатель может включать один или более из поршневого двигателя и газовой турбины.
В одном конструктивном исполнении устройство термической обработки может содержать клапанное устройство, расположенное ниже по потоку от указанной печи периодической переработки для отведения синтез-газа в одну или более из первой линии потока, ведущей к указанному двигателю на синтезгазе, и второй линии потока, ведущей к паровому котлу, при этом устройство термической обработки содержит термический реактор, расположенный в первой линии потока выше по потоку от двигателя на синтез-газе, и термический окислитель, расположенный во второй линии потока выше по потоку от парового котла.
Термический реактор может быть выполнен с возможностью нагревания синтез-газа без его сжигания, при этом термический окислитель выполнен с возможностью нагревания синтез-газа для его сжигания.
Установка может дополнительно содержать контур рециркуляции для рециркуляции горячих газов через печь периодической переработки без прохождения их через указанное устройство термической обработки, причем установка дополнительно содержит горелку, предусмотренную в указанном контуре рециркуляции для обеспечения потока горячего газа через указанную печь периодической переработки.
Теперь, в качестве примера будут описаны конкретные варианты осуществления изобретения в связи со следующими диаграммами, на которых:
на фиг. 1 представлена схема установки непрерывного процесса известного уровня техники, иллюстрирующая качество выделяющегося газа по мере прохождения материала через установку;
на фиг. 2 представлен график зависимости ТС от времени для установки периодической переработки того типа, который может использоваться с настоящим изобретением;
на фиг. 3 представлена блок-схема способа настоящего изобретения; на фиг. 4 представлена схема установки настоящего изобретения; на фиг. 5 представлена схема еще одной установки настоящего изобретения; на фиг. 6 представлена схема еще одной установки настоящего изобретения.
Обратимся к рассмотрению фиг. 1, на которой показана принципиальная схема камеры 2 непрерывной подачи и переработки известного уровня техники. Камера может быть или вращающейся печью, внутри которой отходы 8 перемещаются по мере ее вращения под действием силы тяжести, или неподвижной камерой, в которой отходы 8 перемещаются под действием движущихся колосниковых решеток (решеток со ступенчатым снижением). Камера имеет впускное отверстие 4 для отходов, через которое непрерывно подаваемые на переработку отходы поступают в камеру, и выпускное отверстие 6 для остатков, через которое остатки отходов (уголь, инертные компоненты, металлы и т.д.), которые полностью переработаны, выходят из камеры. Хотя это и не показано, следует понимать, что впускное отверстие 4 и выпускное отверстие 6 выполнены известным образом, чтобы свести к минимуму количество воздуха, которое может поступать с отходами или входить через выход 6 из камеры. Отходы 8 транспортируются через камеру и газифицируются. Подаваемый обедненный кислородом горячий газ входит в камеру через впускное отверстие 10 для газа и выходит из камеры через выпускное отверстие 12 для газа. Во время начальной фазы переработки отходы 8 нагреваются горячим газом и влага испаряется. На этом этапе (А) газификация незначительная, как можно видеть из графика 14, который иллюстрирует ТС синтез- 4 027222 газа, выделяющегося из отходов в различных точках вдоль камеры. После того, как влага в значительной степени испарилась, температура отходов начинает повышаться, и начинается газификация содержащегося в них органического вещества. Во время данного этапа (В) происходит повышение теплотворной способности образованного синтез-газа. Теплотворная способность синтез-газа продолжает увеличиваться по мере того, как высвобождается больше монооксида углерода и водорода, и выравнивается в области С. Перед выходом 6 из камеры 2 переработки, поскольку большая часть материала была переработана, ТС выделяющегося синтез-газа начинает падать (Ό).
Поскольку в установке непрерывной подачи и переработки отходов, такой как показанная установка, горячие газы, ведущие процесс, проходят через всю камеру переработки, газы, выделяющиеся из отходов 8 в различных точках вдоль камеры, увлекаются в единый поток отходящего газа и смешиваются. В результате, выходящий синтез-газ, хотя и обладает относительно постоянным массовым расходом и теплотворной способностью, имеет высокое влагосодержание и низкую ТС, поскольку ТС синтез-газа будет представлять среднее значение из ТС газов, выделившихся по всей длине камеры переработки. Данный совокупный выходящий синтез-газ не обладает достаточной ТС для непосредственного использования в двигателе, работающем на синтез-газе. Это особенно справедливо для отходов с низкой ТС, которые имеют высокое влагосодержание.
Обратимся к фиг. 2, на которой представлен график зависимости ТС от времени для печи с периодической переработкой, используемой с настоящим изобретением. Печь может быть вращающейся печью с периодической переработкой, как описано в международной патентной заявке νθ 2006/100512. Как можно видеть, ТС синтез-газа, выходящего из печи периодической переработки, изменяется с течением времени таким же образом, как и ТС синтез-газа, выходящего из камеры непрерывной переработки, изменяется в пространстве. Однако, поскольку синтез-газ, образуемый в камере периодической переработки, непрерывно покидает камеру переработки, ТС синтез-газа, выходящего из камеры, будет являться актуальной величиной ТС синтез-газа в какой-либо момент времени (как показано на фиг. 2), а также поскольку он не смешивается с синтез-газом, выходящим из процесса в различные моменты времени. ТС выходящего синтез-газа представляет собой значение, показанное на графике для определенного момента времени, и не является усредненным для всего цикла. Как можно видеть, выходящий синтез-газ разделен на три четко выраженные фазы: первую фазу, на которой ТС является низкой, вторую фазу, на которой ТС является высокой, и третью фазу, на которой ТС снова низкая. Время, показанное здесь на фигуре в качестве примера, составляет 120 мин, но время переработки может быть меньше или больше.
Обратимся к рассмотрению фиг. 3 и 4, на которых показана принципиальная схема способа изобретения.
Порцию отходов Е, содержащих органическое вещество, помещают в установку 16 газификации с периодической переработкой, которая может, например, быть аналогична вращающейся печи, описанной в νθ 2006/100512. Печь закрывают и газ, имеющий низкое содержание кислорода, циркулируют через нее для нагревания материала в печи до температуры, эффективной для газификации. Температура газификации может меняться в зависимости от технологических параметров, но, как правило, будет свыше 500°С, и содержание кислорода будет менее 3%, предпочтительно менее 1% объемного расхода.
Как только процесс начнется, газификация будет происходить в некоторой степени, но большая часть тепла будет использоваться на испарение влаги, содержащейся в отходах. Синтез-газ, образующийся в данный момент, имеет низкую теплотворную способность (фаза 1, фиг. 2).
После выхода из камеры переработки, газ поступает в устройство 18 термической обработки, где он нагревается до температуры около 1100°С. Газ находится в установке термической обработки при данной температуре в течение времени пребывания, достаточного для разложения углеводородов с длинной цепью и ЛОС (летучих органических соединений) в газе на углеводороды с короткой цепью (например, СН4), монооксид углерода и водород. В противоположность системе, описанной в νθ 2006/100512, синтез-газ не сжигают в устройстве термической обработки. Устройство действительно содержит горелку, но только при условии, что стехиометрическое отношение топлива к кислороду таково, что отсутствует избыток кислорода, позволяющий сжигать синтез-газ, входящий в устройство термической обработки из печи.
После выхода из камеры 18 термической обработки газы пропускают через теплообменник 20 для их охлаждения. Это служит двум целям: во-первых, это позволяет извлечь тепло из синтез-газа, которое может быть подано в паровой котел, и, во-вторых, это охлаждает синтез-газ, чтобы расположенные ниже по потоку части системы могли иметь более низкий температурный номинал, что упрощает систему и снижает ее стоимость. Теплообменник 20 может содержать циркулирующую текучую среду, которая обменивается теплом с паровым котлом 22 для нагрева в нем воды для производства водяного пара, или, в качестве альтернативы, теплообменник 20 может непосредственно создавать водяной пар, эффективно работая в качестве вторичного парового котла.
Охлажденный синтез-газ затем пропускают через очистительное устройство 24 для удаления любых твердых частиц или других захваченных им загрязнителей. Это осуществляется с помощью известных способов, которые будут ясны специалисту в данной области техники.
Осуществляют контроль очищенного синтез-газа для определения его ТС или показателя его ТС.
- 5 027222
Как будет понятно, контроль может осуществляться выше по потоку от очистительного устройства 24, но предпочтительно осуществляется ниже по потоку, чтобы любые загрязнители в синтез-газе не мешали или дополнительно не ухудшали со временем состояние датчиков. Контроль ТС предпочтительно осуществляется с помощью измерения одного или более из содержаний СО, Н2 и СН4 в синтез-газе, например, с помощью встроенного газоанализатора 26, и подачи сигнала, указывающего на ТС синтез-газа.
Управляющее устройство 28 принимает сигналы, указывающие на ТС образующегося газа, и управляет клапанами 30, 32. На начальной фазе работы, когда уровень ТС является низким и влагосодержание высокое, управляющее устройство закрывает клапан 30 и открывает клапан 32, чтобы направить газ в резервуар 34 для газа с низкой ТС. Газ из этого резервуара подается через систему клапанов (опущена для ясности) к горелке парового котла 22, где он сжигается. Вода в паровом котле нагревается за счет сжигания синтез-газа и за счет теплоты, полученной в результате теплообмена 20, и образует водяной пар, который используется для приведения в действие паровой турбины 36 для производства электроэнергии Н.
По мере того, как материал в камере продолжает перерабатываться, влага будет испаряться и большее количество материала начнет газифицироваться. ТС высвобождающегося синтез-газа начнет увеличиваться. Управляющее устройство 28, которое принимает сигнал, указывающий на ТС, осуществляет контроль сигнала, и как только достигается заранее определенное пороговое значение, которое находится в области от 40 до 120 БТЕ/фут3 (предпочтительно 80-100 БТЕ/фут3), управляющее устройство 28 приводит в действие клапаны, закрывая клапан 32 и открывая клапан 30, чтобы синтез-газ, имеющий ТС выше порогового значения, направлялся в резервуар 38 для газа с высокой ТС. Газ из резервуара 38 подается через систему клапанов (опущена для ясности) в газовый двигатель 40. Газовый двигатель 40 может быть одиночным газовым двигателем или может быть представлен несколькими газовыми двигателями разных типов, например, могут быть предусмотрены газотурбинный двигатель и поршневой газовый двигатель. Синтез-газ служит топливом газового двигателя 40 для производства электроэнергии Р. Поскольку эффективность преобразования энергии в электричество для двигателей на синтез-газе обычно свыше 33%, часто около 38%, и поскольку эффективность преобразования энергии в электричество для парового котла/турбины, как правило, составляет 18-24%, за счет переключения при достижении требуемого качества газа, т.е. достаточной ТС, общая эффективность способа значительно улучшается.
Двигатель (двигатели) 40 на синтез-газе будут образовывать горячий отходящий газ в качестве побочного продукта преобразования в них энергии, и этот газ подается в теплообменник в паровом котле 22 для извлечения из него теплоты и чтобы способствовать образованию водяного пара.
При необходимости, дымовой газ О из парового котла может быть очищен любым известным способом перед выбросом в атмосферу.
При приближении порции материала к концу своего цикла переработки количество монооксида углерода, водорода и других высших углеводородов в выделяющемся из нее синтез-газе начнет падать, и ТС синтез-газа, выходящего из камеры переработки, начнет падать. Как только управляющее устройство 28 обнаружит, что ТС упала ниже заранее определенного порогового значения, которое будет тем же самым или очень похожим на пороговое значение, использованное при увеличении ТС, управляющее устройство опять задействует клапаны 30, 32, чтобы снова направить синтез-газ, имеющий более низкую ТС, который больше не обладает достаточным качеством для использования в двигателе 40 на синтезгазе, в резервуар 34 для газа с низкой ТС.
Как будет понятно из диаграмм, благодаря теплоте, извлекаемой при охлаждении синтез-газа, и теплоте, извлекаемой из отходящий газов двигателя на синтез-газе, даже если синтез-газ не направляется в резервуар 34 для газа с низкой ТС, водяной пар будет продолжать вырабатываться и приводить в действие паровую турбину 36.
Как также будет понятно, во время фаз 1 и 3 (фиг. 2) образования газа с низкой ТС и во время фазы 2 образования газа с высокой ТС, ТС и влагосодержание образуемого синтез-газа не являются неизменными. Резервуары 34, 38 служат буферными емкостями, в которых образующиеся газы могут смешиваться друг с другом, чтобы извлекаемый из них газ имел более однородную ТС, чем синтез-газ, входящий в резервуары 34, 38. Кроме того, резервуары предпочтительно будут иметь такие размеры, чтобы они могли служить достаточным буфером синтез-газа каждого качества, так чтобы газовый двигатель и паровой котел могли работать непрерывно, независимо от того, в какой резервуар в данный момент времени направляется синтез-газ.
На фиг. 5, в дополнение к указанному выше, дополнительным признаком изобретения является способность управляющего устройства 28 осуществлять контроль ТС образованного синтез-газа, и если ТС превышает третье, более высокое пороговое значение, например, превышает пороговое значение около 200-220 БТЕ/фут3, управляющее устройство закрывает оба клапана 30 и 32 и открывает клапан 42, чтобы направить синтез-газ, имеющий самую высокую ТС, в резервуар 44 для хранения. Этот синтез-газ затем может использоваться в других процессах и не используется непосредственно в производстве электроэнергии с помощью парового котла или двигателя на синтез-газе.
На фиг. 6 показана еще одна установка изобретения. В данной установке устройство 16 периодической переработки имеет трубопровод 46, образующий контур рециркуляции через горелку 48, которая
- 6 027222 может быть кислородной горелкой. Клапан 50 может селективно отклонять поток газа из камеры 16 переработки через контур рециркуляции. При пуске это может способствовать быстрому повышению температуры в устройстве 16. С помощью обеспечения малого контура рециркуляции потери тепла могут быть сведены к минимуму и можно достичь быстрого нагрева.
Ниже по потоку от клапана 50 линия потока газов, выходящих из устройства 16 переработки, разделяется. Одна линия потока ведет к термическому окислителю 18А, а другая приводит к устройству 18В термического крекинга, при этом термический окислитель и устройство термического крекинга вместе образуют устройство термической обработки. Что касается первой линии потока через термический окислитель 18А, она является первой линией потока, через которую будут проходить газы, выходящие из устройства 18 переработки.
В термическом окислителе 18А горелка сжигает газы, поступающие в окислитель, в присутствии кислорода (например, воздуха), чтобы образовать поток горячих газов сгорания. Эти газы проходят через теплообменник 52, который производит водяной пар, чтобы приводить в действие паровую турбину 36, соединенную с генератором 54, который производит электричество. Термический окислитель 18А и теплообменник 52 вместе образуют паровой котел 22. Деаэратор 56 и конденсатор 58 предусмотрены в контуре конденсатора для конденсации водяного пара после его прохождения через паровую турбину. После прохождения через теплообменник 52 газы сгорания, которые там охладились, проходят через очистители, которые могут включать любую подходящую технологию очистки воздуха, известную в области техники, например, мешочные пылеуловители 68, перед тем, как будут сброшены в атмосферу через дымовую трубу 60.
По мере того, как порция обрабатываемого материала входит в фазу II (фиг. 2), теплотворная способность газа повышается. По мере повышения теплотворной способности газа будет достигнута предельная нагрузка термического окислителя 18А и возникнет опасность перегрева. Чтобы этого избежать, клапан 62 может быть открыт, позволяя по меньшей мере части газа проходить в устройство 18В крекинга, где он нагревается в отсутствие кислорода и поддерживается при повышенной температуре в течение времени достаточного, чтобы разрушить любые входящие в него ЛОС и углеводороды с длинной цепью. Затем газы выходят из устройства 18В термического крекинга и проходят через устройство 64 быстрого охлаждения и теплообменник 20 для уменьшения температуры газов. Теплообменник 20 может быть соединен с теплообменником парового котла 22 и турбиной 36 для повышения температуры водяного пара, приводящего турбину в действие. После теплообменника 20 охлажденный синтез-газ проходит через очистительное устройство 24, например, систему скруббера Вентури и систему 66 скруббера с водяным орошением. Затем газ будет готов поступать в хранилище 38 газа. Множество двигателей 40 на синтез-газе предусмотрено ниже по потоку от резервуара газа, в которых синтез-газ из резервуара 38 преобразуется в электрическую энергию путем использования двигателей на синтез-газе для приведения в действие генератора.
С помощью данного способа паровой котел может работать непрерывно в течение всего цикла, и во время пика цикла (фаза II), когда мощности термического окислителя/парового котла не достаточно, чтобы утилизировать энергию всего образованного газа (в связи с повышением его объема и/или ТС), по меньшей мере часть газа может быть отведена через устройство термического крекинга, очищена и накоплена в резервуаре 38. Затем она может быть использована для приведения в действие двигателей 40 на синтез-газе. Запас, создаваемый резервуаром 38 для хранения, обеспечивает относительно постоянную работу двигателей на синтез-газе независимо от циклического образования газа. Кроме того, за счет постоянного использования термического окислителя и парового котла паровая турбина может работать в относительно постоянных условиях. Если образование газа устройством 16 переработки замедляется и снижается ТС, может быть приведен в действие клапан 62, чтобы уменьшить и/или остановить поток газа в устройство 18В термического крекинга. Однако, благодаря запасу газа в резервуаре для хранения двигатель на синтез-газе по-прежнему может работать.
Специфическое преимущество данного варианта осуществления заключается в том, что устройство термической обработки разделено на термический окислитель и устройство термического крекинга, что делит между ними максимальную нагрузку. Поэтому при работе не на максимальной мощности, что происходит большую часть цикла, используется только термический окислитель. В связи с этим, термический окислитель выполнен с возможностью соответствовать пониженной мощности и, тем самым, меньше по размерам и поэтому работает более эффективно благодаря повышенной загрузке. Размеры термического окислителя, таким образом, разработаны скорее для эффективности большей части цикла, а не для максимального образования газа.

Claims (31)

  1. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
    1. Способ переработки материала, содержащего органическое вещество, включающий в себя стадии, на которых нагревают порцию указанного материала в установке периодической переработки, имеющей атмосферу с пониженным содержанием кислорода, для газификации, по меньшей мере, некоторого количества органического вещества с образованием синтез-газа;
    повышают температуру указанного синтез-газа и поддерживают синтез-газ при указанной повышенной температуре в течение времени пребывания, достаточного для термического разложения любых содержащихся в нем углеводородов с длинной цепью или летучих органических соединений;
    контролируют теплотворную способность образованного синтез-газа, когда теплотворная способность синтез-газа ниже заранее определенного порогового значения, синтез-газ, имеющий низкую теплотворную способность, отводят к горелке парового котла для производства водяного пара;
    когда теплотворная способность синтез-газа превышает указанное заранее определенное пороговое значение, синтез-газ, имеющий высокую теплотворную способность, отводят к газовому двигателю для производства электроэнергии.
  2. 2. Способ по п.1, дополнительно включающий первое заранее определенное пороговое значение и второе заранее определенное пороговое значение, в котором когда теплотворная способность синтез-газа ниже указанного первого заранее определенного порогового значения, синтез-газ, имеющий низкую теплотворную способность, отводят к горелке парового котла для производства водяного пара в первом режиме работы;
    когда теплотворная способность синтез-газа превышает указанное первое заранее определенное пороговое значение, указанный синтез-газ, имеющий высокую теплотворную способность, отводят к газовому двигателю для производства электроэнергии во втором режиме работы;
    когда теплотворная способность синтез-газа падает ниже второго порогового значения, синтез-газ, имеющий низкую теплотворную способность, отводят к горелке парового котла для производства водяного пара в третью фазу работы.
  3. 3. Способ по п.2, в котором первое и второе пороговые значения являются одинаковыми.
  4. 4. Способ по п.2 или 3, дополнительно включающий стадию, на которой когда теплотворная способность синтез-газа превышает третье пороговое значение, более высокое, чем указанные первое и второе заранее определенные пороговые значения, указанный синтез-газ, имеющий очень высокую теплотворную способность, отводят к резервуару для хранения.
  5. 5. Способ по любому из пп.1-4, в котором дополнительно извлекают тепло из указанного синтезгаза и используют указанное тепло для производства водяного пара.
  6. 6. Способ по любому из пп.1-5, в котором дополнительно используют тепло отходящих газов из указанного газового двигателя для нагревания воды в указанном паровом котле для производства водяного пара.
  7. 7. Способ по любому из пп.1-6, в котором дополнительно используют указанный водяной пар для приведения в действие паровой турбины для производства электричества.
  8. 8. Способ по любому из пп.1-7, в котором дополнительно временно хранят указанный синтез-газ, имеющий высокую теплотворную способность, в резервуаре для хранения.
  9. 9. Способ по любому из пп.1-8, в котором дополнительно временно хранят указанный синтез-газ, имеющий низкую теплотворную способность, в резервуаре для хранения.
  10. 10. Способ по любому из пп.1-9, дополнительно очищают указанный синтез-газ перед использованием.
  11. 11. Способ по любому из пп.1-10, в котором контроль теплотворной способности образующегося синтез-газа включает контроль газового состава синтез-газа.
  12. 12. Способ по п.11, в котором контроль газового состава синтез-газа включает контроль одного или более из содержания водорода в синтез-газе, содержания монооксида углерода в синтез-газе и содержания метана в синтез-газе.
  13. 13. Способ по п.1, в котором заранее определенное пороговое значение теплотворной способности синтез-газа составляет от 40 до 100 БТЕ/фут3.
  14. 14. Способ по п.13, в котором заранее определенное пороговое значение теплотворной способности синтез-газа составляет от 80 до 100 БТЕ/фут3.
  15. 15. Способ по п.14, в котором третье пороговое значение теплотворной способности синтез-газа составляет от 200 до 220 БТЕ/фут3.
  16. 16. Способ по любому из пп.1-8, в котором отведение синтез-газа, имеющего низкую теплотворную способность, к горелке парового котла для производства водяного пара включает отведение синтез-газа через первую линию потока, ведущую к термическому окислителю, расположенному выше по потоку от теплообменника парового котла, в котором синтез-газ сжигают, тем самым создавая поток горячего газа
    - 8 027222 через теплообменник, и поддерживают синтез-газ при указанной повышенной температуре в течение указанного времени пребывания; и в котором отведение указанного синтез-газа, имеющего высокую теплотворную способность, к газовому двигателю включает отведение синтез-газа через вторую линию потока к двигателю на синтез-газе, через устройство термической обработки, в котором температуру указанного синтез-газа повышают и поддерживают на указанном повышенном уровне в течение указанного времени пребывания.
  17. 17. Способ по любому из пп.1-16, в котором дополнительно обеспечивают контур рециркуляции, имеющий встроенную горелку, и рециркулируют горячие газы через печь периодической переработки и указанный контур рециркуляции для нагрева указанной печи периодической переработки.
  18. 18. Установка для переработки материала, включающего органическое вещество, содержащая по меньшей мере одну печь периодической переработки, выполненную с возможностью нагревания порции указанного материала в атмосфере с пониженным содержанием кислорода для газификации, по меньшей мере, некоторого количества органического вещества указанного материала с образованием синтез-газа;
    по меньшей мере одно устройство термической обработки, выполненное с возможностью приема синтез-газа из указанной печи периодической переработки и имеющее связанное с ней нагревательное устройство, причем указанное устройство термической обработки выполнено с возможностью повышения в ней температуры указанного синтез-газа в течение времени пребывания, достаточного для термического разложения любых углеводородов с длинной цепью или летучих органических соединений, присутствующих в синтез-газе;
    по меньшей мере одно измерительное устройство для измерения состава образующегося синтезгаза, выполненное с возможностью выводить сигнал, указывающий на его теплотворную способность;
    по меньшей мере один газовый двигатель; паровой котел;
    клапанное устройство для направления синтез-газа к газовому двигателю или паровому котлу; управляющее устройство, выполненное с возможностью обнаруживать, когда теплотворная способность синтез-газа ниже заранее определенного порогового значения, и управлять указанным клапанным устройством для направления синтез-газа, имеющего низкую теплотворную способность, к горелке указанного парового котла для производства водяного пара;
    обнаруживать, когда теплотворная способность синтез-газа превышает указанное заранее определенное пороговое значение, и управлять указанным клапанным устройством для направления указанного синтез-газа, имеющего высокую теплотворную способность, к указанному газовому двигателю для производства электричества.
  19. 19. Установка по п.18, в которой указанное заранее определенное пороговое значение включает в себя первое заранее определенное пороговое значение и второе заранее определенное пороговое значение и в которой управляющее устройство выполнено с возможностью обнаруживать, когда теплотворная способность синтез-газа ниже указанного первого заранее определенного порогового значения, и управлять указанным клапанным устройством для направления синтез-газа, имеющего низкую теплотворную способность, к указанной горелке указанного парового котла для производства водяного пара в первом режиме работы;
    обнаруживать, когда теплотворная способность синтез-газа превышает указанное первое заранее определенное пороговое значение, и управлять указанным клапанным устройством для направления синтез-газа, имеющего высокую теплотворную способность, к указанному газовому двигателю для производства электричества во втором режиме работы;
    обнаруживать, когда теплотворная способность синтез-газа падает ниже указанного второго порогового значения, и управлять указанным клапанным устройством для направления синтез-газа, имеющего низкую теплотворную способность, к указанной горелке указанного парового котла для производства водяного пара в третью фазу работы.
  20. 20. Установка по п.18, в которой управляющее устройство дополнительно выполнено с возможностью обнаруживать, когда теплотворная способность синтез-газа превышает третье пороговое значение, более высокое, чем указанное первое и второе заранее определенные пороговые значения, и управлять указанным клапанным устройством для направления синтез-газа, имеющего очень высокую теплотворную способность, в резервуар для хранения.
  21. 21. Установка по любому из пп.18-20, дополнительно включающая в себя теплообменник, расположенный ниже по потоку от установки термической обработки, выполненный с возможностью извлечения тепла из указанного синтез-газа для охлаждения указанного синтез-газа и для производства пара.
  22. 22. Установка по любому из пп.18-21, дополнительно содержащая трубопровод для направления горячих отходящих газов из указанного газового двигателя к теплообменнику в указанном паровом котле для производства водяного пара.
  23. 23. Установка по любому из пп.18-22, дополнительно содержащая турбину, приводимую в действие указанным водяным паром, для производства электроэнергии.
    - 9 027222
  24. 24. Установка по любому из пп.18-23, дополнительно содержащая резервуар для временного хранения указанного синтез-газа, имеющего высокую теплотворную способность.
  25. 25. Установка по любому из пп.18-24, дополнительно содержащая резервуар для временного хранения указанного синтез-газа, имеющего низкую теплотворную способность.
  26. 26. Установка по любому из пп.18-25, дополнительно содержащая очистительное устройство для очистки указанного синтез-газа перед использованием.
  27. 27. Установка по любому из пп.18-26, дополнительно содержащая газоанализатор для контроля газового состава синтез-газа для получения сигнала, указывающего на его теплотворную способность.
  28. 28. Установка по любому из пп.18-27, в которой газовый двигатель включает один или более из поршневого двигателя и газотурбинного двигателя.
  29. 29. Установка по любому из пп.8-28, в которой устройство термической обработки содержит клапанное устройство, расположенное ниже по потоку от указанной печи периодической переработки для отведения синтез-газа в одну или более из первой линии потока, ведущей к указанному двигателю на синтез-газе, и второй линии потока, ведущей к паровому котлу, при этом устройство термической обработки содержит термический реактор, расположенный в первой линии потока выше по потоку от двигателя на синтез-газе, и термический окислитель, расположенный во второй линии потока выше по потоку от парового котла.
  30. 30. Установка по п.29, в которой указанный термический реактор выполнен с возможностью нагревания синтез-газа без его сжигания и в которой термический окислитель выполнен с возможностью нагревания синтез-газа для его сжигания.
  31. 31. Установка по п.29 или 30, дополнительно содержащая контур рециркуляции для рециркуляции горячих газов через печь периодической переработки без прохождения их через указанное устройство термической обработки, причем установка дополнительно содержит горелку, предусмотренную в указанном контуре рециркуляции для обеспечения потока горячего газа через указанную печь периодической переработки.
EA201401227A 2012-05-08 2013-04-30 Усовершенствования в переработке отходов EA027222B1 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GB1208165.9A GB2488923B (en) 2012-05-08 2012-05-08 Improvements in waste processing
PCT/GB2013/051101 WO2013167870A1 (en) 2012-05-08 2013-04-30 Improvements in waste processing

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EA201401227A1 EA201401227A1 (ru) 2015-05-29
EA027222B1 true EA027222B1 (ru) 2017-07-31

Family

ID=46396787

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EA201401227A EA027222B1 (ru) 2012-05-08 2013-04-30 Усовершенствования в переработке отходов

Country Status (17)

Country Link
US (1) US9447703B2 (ru)
EP (1) EP2847516B1 (ru)
KR (1) KR20150014485A (ru)
CN (1) CN104520645B (ru)
AU (1) AU2013257835B2 (ru)
BR (1) BR112014027964A2 (ru)
CA (1) CA2872960A1 (ru)
DK (1) DK2847516T3 (ru)
EA (1) EA027222B1 (ru)
ES (1) ES2576494T3 (ru)
GB (1) GB2488923B (ru)
HU (1) HUE029578T2 (ru)
IN (1) IN2014DN10393A (ru)
MX (1) MX348694B (ru)
PL (1) PL2847516T3 (ru)
PT (1) PT2847516E (ru)
WO (1) WO2013167870A1 (ru)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2488923B (en) 2012-05-08 2013-02-20 Chinook Sciences Ltd Improvements in waste processing
GB2513143B (en) * 2013-04-17 2015-11-11 Chinook End Stage Recycling Ltd Improvements in waste processing
GB2526819B (en) * 2014-06-03 2018-07-04 Chinook End Stage Recycling Ltd Waste management
KR102034774B1 (ko) * 2019-05-28 2019-11-08 (주)평화엔지니어링 미세먼지 대응 휘발성 유기화합물의 에너지 전환시스템 및 동 시스템을 이용한 에너지 전환방법
CN112107970B (zh) * 2019-06-19 2022-12-20 中国石油化工股份有限公司 一种储罐内VOCs处理装置和方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5922090A (en) * 1994-03-10 1999-07-13 Ebara Corporation Method and apparatus for treating wastes by gasification
WO2008122875A2 (en) * 2007-04-10 2008-10-16 Delca Spa Plant and method for the production of electric power
US20110283710A1 (en) * 2009-01-26 2011-11-24 Christian Brunhuber Synthesis gas-based fuel system including admixture of a second fuel, and method for the operation of a synthesis gas-based fuel system

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5553554A (en) * 1994-10-04 1996-09-10 Urich, Jr.; Albert E. Waste disposal and energy recovery system and method
JPH10238727A (ja) * 1997-02-28 1998-09-08 Hitachi Ltd 廃棄物熱分解処理装置
DE10021448A1 (de) 2000-05-03 2001-11-08 Messer Griesheim Gmbh Verfahren und Vorrichtung für die Verbrennung von organischem Reststoff
KR100482187B1 (ko) 2001-09-20 2005-04-13 니폰 조키 세야쿠 가부시키가이샤 유기폐기물의 탄화처리방법 및 장치
JP2006218383A (ja) * 2005-02-09 2006-08-24 Kobe Steel Ltd 高含水有機廃棄物の処理システム
JP4196215B2 (ja) 2005-09-20 2008-12-17 小林製薬株式会社 包装用ケース
WO2011128918A1 (en) * 2010-04-13 2011-10-20 In Ser S.P.A System and process for treating solid urban wastes
GB2470127B (en) * 2010-05-20 2011-03-23 Rifat A Chalabi Improvements in waste recycling
GB2488923B (en) 2012-05-08 2013-02-20 Chinook Sciences Ltd Improvements in waste processing

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5922090A (en) * 1994-03-10 1999-07-13 Ebara Corporation Method and apparatus for treating wastes by gasification
WO2008122875A2 (en) * 2007-04-10 2008-10-16 Delca Spa Plant and method for the production of electric power
US20110283710A1 (en) * 2009-01-26 2011-11-24 Christian Brunhuber Synthesis gas-based fuel system including admixture of a second fuel, and method for the operation of a synthesis gas-based fuel system

Also Published As

Publication number Publication date
MX2014013567A (es) 2014-12-08
GB2488923B (en) 2013-02-20
ES2576494T3 (es) 2016-07-07
DK2847516T3 (en) 2016-07-04
GB201208165D0 (en) 2012-06-20
EA201401227A1 (ru) 2015-05-29
CN104520645B (zh) 2017-05-24
EP2847516B1 (en) 2016-03-23
CA2872960A1 (en) 2013-11-14
CN104520645A (zh) 2015-04-15
AU2013257835A1 (en) 2015-01-15
IN2014DN10393A (ru) 2015-08-14
BR112014027964A2 (pt) 2017-06-27
HUE029578T2 (en) 2017-03-28
EP2847516A1 (en) 2015-03-18
GB2488923A (en) 2012-09-12
PT2847516E (pt) 2016-06-23
WO2013167870A1 (en) 2013-11-14
PL2847516T3 (pl) 2016-09-30
US9447703B2 (en) 2016-09-20
MX348694B (es) 2017-06-26
US20150089947A1 (en) 2015-04-02
AU2013257835B2 (en) 2017-05-18
KR20150014485A (ko) 2015-02-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6824745B2 (ja) 炭化炉及び熱分解炉、並びに、水性ガス生成システム、水素ガス生成システム、及び、発電システム
RU2128683C1 (ru) Способ использования твердых топлив с низкой теплотворной способностью
RU2583269C2 (ru) Участковый способ газификации биомассы при высокой температуре и атмосферном давлении
EA022238B1 (ru) Способ и система для производства чистого горячего газа на основе твердых топлив
EA024594B1 (ru) Термическая и химическая утилизация углеродсодержащих материалов, в частности для генерации энергии без вредных выбросов
US20110315096A1 (en) Gasifier Hybrid combined cycle power plant
EA014523B1 (ru) Способ получения богатого водородом генераторного газа
BRPI0606737B1 (pt) método para reformar material carbonáceo por vapor
EA027222B1 (ru) Усовершенствования в переработке отходов
EP2850159B1 (en) Batch processing system and method for pyrolysis of organic material
AU2010219421A1 (en) Method and apparatus for drying solid feedstock using steam
JP2004051745A (ja) バイオマスのガス化システム
JP6886242B2 (ja) 水素供給システム
GB2466260A (en) Waste reduction and conversion process with syngas production and combustion
RU2716652C1 (ru) Топка для утилизации ТКО
GB2513143A (en) Improvements in waste processing
RU2697912C1 (ru) Способ получения генераторного газа из твёрдых коммунальных и органических отходов и комбинированный газогенератор обращённого процесса газификации для его осуществления
JP2006335937A (ja) 有機化合物の加熱装置
JP6590359B1 (ja) バイオマスを原料とする水素製造方法
RU2277638C1 (ru) Способ и устройство для получения электроэнергии путем использования конденсированных топлив
JP6556639B2 (ja) ガス化システム及びガス化システムの運転方法
WO2013088100A1 (en) Energy recovery system
FR2946088A1 (fr) Systeme de production d'energie, notamment electrique, avec une turbine a gaz utilisant un combustible provenant d'un gazeifieur
Zhuravskii et al. Gas-Producer Technologies of Organic-Waste Processing
CZ309359B6 (cs) Způsob výroby elektrické energie a tepla a zařízení k provádění tohoto způsobu

Legal Events

Date Code Title Description
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 BY KZ KG TJ TM RU