ES2638290T3 - Procedimiento y aparato para la gasificación de biomasa por pirólisis a través de dos hornos interconectados - Google Patents
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Abstract
Un procedimiento de pirólisis y gasificación de biomasa, el procedimiento empleando una partícula sólida que tiene una alta capacidad térmica como portador de energía y vapor de agua saturado como oxidante, llevando a cabo la pirólisis y gasificación de la biomasa en un horno de pirólisis y un gasificador con las cavidades internas del mismo interconectadas y, finalmente, produciendo un gas sintético limpio; el procedimiento comprendiendo las siguientes etapas: a) disponer el gasificador en el horno de pirólisis, interconectando una cavidad interna del gasificador y una cavidad interna del horno de pirólisis; calentar las partículas sólidas, introduciendo las partículas sólidas desde un extremo superior del gasificador en el gasificador y el horno de pirólisis en secuencia; controlar una temperatura de funcionamiento de la cavidad interna del horno de pirólisis a 500-800 ºC y una temperatura de funcionamiento de la cavidad interna del gasificador a 1200-1600 ºC; b) triturar la biomasa, alimentar la biomasa en el horno de pirólisis mientras se pulveriza el vapor de agua saturado en el horno de pirólisis, poniendo en contacto la biomasa con el vapor de agua saturado a 500-800 ºC para pirolizar la biomasa y producir gas sintético bruto y ceniza que comprende coque; c) separar la ceniza que comprende el coque de las partículas sólidas, calentar las partículas sólidas y transportar las partículas sólidas en el gasificador para la circulación siguiente; d) enfriar la ceniza y separar el coque; e) introducir el gas sintético bruto en el gasificador a través de las cavidades interiores interconectadas, transportar el coque en el gasificador mientras se pulveriza el vapor de agua saturado en el gasificador, poniendo en contacto el coque y el gas sintético bruto con el vapor de agua saturado a 1200-1600 ºC para gasificar el coque y el gas sintético bruto y producir gas sintético primario; y f) enfriar, eliminar el polvo, desacidificar y desecar el gas sintético primario para producir gas sintético limpio.
Description
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DESCRIPCION
Procedimiento y aparato para la gasificacion de biomasa por pirolisis a traves de dos hornos interconectados CAMPO DE LA INVENCION
La invencion se refiere a una tecnologfa para transformar materiales combustibles en gas sintetico limpio y altamente eficaz y, mas particularmente, a un procedimiento y a un sistema de pirolisis y gasificacion de biomasa utilizando dos hornos interconectados.
ANTECEDENTES DE LA INVENCION
La tecnologfa de gasificacion de materiales combustibles ha logrado un desarrollo sorprendente a fines del siglo XX, especialmente la tecnologfa de gasificacion del carbon combustible, que ha sido muy madura. Los investigadores han desarrollado con exito un procedimiento para la gasificacion del carbon que es ampliamente aplicable, altamente eficaz en la gasificacion y no contamina. La tecnologfa de gasificacion de la biomasa, como las ramas de los arboles, pajuelas y otros desechos agncolas y forestales es una nueva tecnologfa para una utilizacion integral de la energfa en el siglo XXI. La tecnologfa de gasificacion de biomasa convencional incluye: gasificacion en lecho fijo, gasificacion en lecho fluidizado y gasificacion en dos etapas, todas ellas tecnologfas de gasificacion directa. Los procedimientos de las tecnologfas de gasificacion directa se caracterizan porque el calor producido por parte de la biomasa suministra un recurso energetico para la gasificacion, el aire, aire oxigenado o una combinacion del aire oxigenado y vapor de agua funciona como un oxidante durante la reaccion de gasificacion. Sin embargo, los estudios han demostrado que las tecnologfas de gasificacion directa de la biomasa son desventajosas en los siguientes aspectos:
En primer lugar, los componentes y el valor calorico de los combustibles de biomasa son inestables, la biomasa tiene un punto de fuego bajo y reaccion de combustible rapida, por lo tanto, la explosion se produce facilmente. Cuando parte de las zonas se sobrecalienta y queda calcinada, la temperatura de funcionamiento del gasificador es muy diffcil de controlar.
En segundo lugar, cuando el aire actua como un oxidante en el que el contenido del gas inactivo de N2 es importante, da como resultado un contenido mas alto de N2, un contenido mas bajo de gas efectivo (CO + H2) y una proporcion mas baja de H2/CO, ademas, el valor calorico del gas sintetico es bajo e inestable, que solo se mantiene a 5000 KJ/Nm3 por debajo y apenas satisface la necesidad de la utilizacion industrial posterior.
En tercer lugar, cuando el aire oxigenado funciona como un oxidante, aunque el contenido de N2 se reduce relativamente, se necesita un dispositivo de separacion de aire adicional. Debido a una gran capacidad y alto consumo de energfa del dispositivo de separacion de aire, dicho procedimiento aumenta en gran medida el coste de produccion.
En cuarto lugar, cuando el aire oxigenado y el vapor de agua actuan como oxidantes, aunque el contenido de N2 en el gas sintetico se reduce y el contenido de H2 aumenta, el vapor de agua que actua como medio reactivo todavfa consume una gran cantidad de energfa calorico, mas el consumo de energfa en la separacion de aire, el procedimiento maximiza en gran medida el coste de produccion.
En quinto lugar, se necesita un 15-20% de la biomasa para autoencenderse y proporcionar el recurso energetico para la gasificacion, pero al mismo tiempo se produce una gran cantidad de CO2 en la combustion, en consecuencia, el contenido de gas efectivo (CO + H2) se reduce. Ademas, el gas sintetico de alta temperatura y el aire mezclado llevan una gran cantidad de calor sensible y, por lo tanto, la conversion de la energfa calorica en energfa qmmica se minimiza en gran medida y se reduce tambien la eficacia del gas enfriado, que en general esta al 70% por debajo y no superior al 80% en condiciones excepcionales.
En sexto lugar, la temperatura de funcionamiento del gasificador se controla generalmente a 800-1200°C, a dicha temperatura la gasificacion de la biomasa produce una gran cantidad de alquitran que es diffcil de eliminar, y demasiado alquitran agregado en el dispositivo y en los tubos puede causar el bloqueo de los tubos y la contaminacion del dispositivo.
En septimo lugar, el corte producido en la gasificacion de la biomasa contiene un contenido importante de oxidos de metal alcalino que comprenden K y Na, que es en general el 20-40% del % en peso de la ceniza total. Sin embargo, a una temperatura superior a 800 °C, los oxidos de metales alcalinos se pueden gasificar y mezclar en el gas sintetico, lo cual no solo afecta a la propiedad del gas sintetico, sino que tambien se adhiere a los tubos y dispositivos junto con el alquitran, dando como resultado de este modo una corrosion grave en los dispositivos y tubos.
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En vista de los problemas anteriores, las tecnolog^as de gasificacion directa de la biomasa son diffciles de aplicar en la produccion practica. Por lo tanto, se desea un procedimiento para gasificar la biomasa que se pueda aplicar en la produccion industrial y convertirla en beneficios comerciales.
El documento CH 283 414 muestra un procedimiento y un aparato para la gasificacion y pirolisis del carbon calentando portadores de calor de ceramica calentados previamente en un recipiente de calentamiento y utilizando el calor para llevar a cabo las reacciones de gasificacion y pirolisis con vapor. El coque producido en la reaccion de pirolisis se recicla junto con los portadores de calor al recipiente de calentamiento en el que se quema el coque.
El documento DE 199 45 771 muestra un procedimiento similar para la pirolisis y gasificacion de biomasa que muestra la separacion de los portadores de calor a partir de la mezcla de coque/ceniza, mediante la combustion del coque en un camara de combustion y utilizando los gases calientes generados para calentar los materiales portadores de calor en un recipiente de calentamiento de portadores de calor.
RESUMEN DE LA INVENCION
A la vista de los problemas anteriormente descritos, es un objetivo de la invencion proporcionar un procedimiento y un sistema para la pirolisis y gasificacion de la biomasa. El procedimiento se caracteriza por un control facil, el ahorro energetico y un bajo coste. El gas sintetico producido tiene gran valor calorico y es altamente eficaz, con ausencia de alquitran o dioxidos de metales alcalinos.
Para conseguir el objetivo anterior, se proporciona un procedimiento de pirolisis y gasificacion de biomasa. El procedimiento emplea una partfcula solida que tiene una alta capacidad termica como un portador de energfa y un vapor de agua saturado como oxidante. La pirolisis y la gasificacion de la biomasa se realizan en un horno de pirolisis y un gasificador, respectivamente, y se obtiene asf un gas sintetico limpio. El procedimiento comprende los pasos siguientes:
a) disponer el gasificador en el horno de pirolisis, interconectando una cavidad interna del gasificador y una cavidad interna del horno de pirolisis; e introducir las partfculas solidas desde un extremo superior del gasificador dentro del gasificador y el horno de pirolisis en secuencia. La energfa calorica de las partfculas solidas se suministra mediante un dispositivo de calentamiento externo, por ejemplo, un calentador de soplete de plasma y, en general, las partfculas solidas se calientan a una temperatura de 1400-1800 °C. En el gasificador, las partfculas solidas liberan una parte de la energfa calorica para mantener la cavidad interna del gasificador a una temperatura de funcionamiento de 1200-1600 °C; cuando caen al horno de pirolisis, las partfculas solidas liberan otra parte de la energfa calorica para mantener la cavidad interna del horno de pirolisis a una temperatura de funcionamiento de 500-800 °C. Por lo tanto, la autoignicion de la biomasa no es necesaria en el pirolisis y en la gasificacion, y la conversion de la biomasa ha mejorado muchnsimo.
b) triturar la biomasa, alimentar la biomasa en el horno de pirolisis mientras se pulveriza el vapor de agua saturado en el horno de pirolisis, poniendo en contacto la biomasa con el vapor de agua saturado para pirolizar la biomasa en gas sintetico bruto y ceniza que comprende un coque. Debido a que la temperatura de funcionamiento del horno de pirolisis esta por debajo de los puntos de sublimacion de los oxidos de metales alcalinos que comprenden K y Na, los oxidos de metales alcalinos existen en las cenizas que comprende el coque y el gas sintetico bruto no contiene alquitran ni alquitran en cantidades insignificantes.
c) separar la ceniza que comprende el coque de las partfculas solidas, recalentar las partfculas solidas y transportar las partfculas solidas al gasificador para la circulacion siguiente. Las partfculas solidas calentadas suministran energfa calorica para la pirolisis y la gasificacion de la biomasa, pero no participan en ninguna reaccion qmmica, de modo que la circulacion de las partfculas solidas reduce el consumo energetico, asf como el coste de produccion.
d) enfriar la ceniza que comprende el coque generalmente a una temperatura por debajo de 150 °C y separar el coque de la ceniza. El coque se utiliza para producir gas sintetico en una etapa siguiente y la ceniza que comprende los oxidos de metales alcalinos son transportados a un almacen de cenizas para una utilizacion integral.
e) introducir el gas sintetico bruto en el gasificador a traves de las cavidades interiores interconectadas, transportar el coque al gasificador mientras se pulveriza el vapor de agua saturado en el gasificador, poniendo en contacto el coque y el gas sintetico bruto con el vapor de agua saturado para gasificar el coque y el gas sintetico bruto en gas sintetico primario. Debido a que la temperatura de funcionamiento del gasificador esta por encima de una temperatura para formar alquitran, el gas sintetico bruto y el coque se gasifican completamente y el gas sintetico primario adquirido no comprende alquitran.
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f) enfriar, eliminar el polvo, desacidificar y desecar el gas sintetico primario para transformar el gas sintetico primario en gas sintetico limpio. El procedimiento de enfriamiento no solo es una necesidad en todo el procedimiento de produccion de gas sintetico, sino que tambien recupera una gran cantidad de calor sensible para una utilizacion integral. El procedimiento de eliminacion del polvo separa el polvo del gas sintetico crudo y reduce la concentracion de polvo del gas por debajo de 50 mg/Nm3 Ingredientes nocivos como H2S, COS, HCL, NH3 y HCN se eliminan del gas sintetico en el procedimiento de desacidificacion. Despues de la desecacion, el gas sintetico primario se transforma en el gas sintetico limpio, que se almacena para su aplicacion industrial posterior.
La partfcula solida que tiene una alta capacidad termica es una partfcula de tierras raras, una partfcula de ceramica o arena de cuarzo; y un diametro de la partfcula solida es inferior a 5 mm. La partfcula solida tiene propiedades ffsicas y qmmicas estables incluso a una temperatura de 1400-1800 °C, un alto valor de entalpfa, la temperatura de la partfcula solida es facil de controlar cuando se calienta y, por lo tanto, la partfcula solida es muy adecuada para funcionar como un portador de energfa. Mientras tanto, un tamano de partfcula relativamente pequeno asegura un area superficial total mas grande, en comparacion con el mismo numero de partfculas solidas; el pequeno tamano no solo es propicio para la transmision de calor de las partfculas solidas a la biomasa, sino que tambien es util para formar una capa de filtracion que fluye en la interseccion entre el horno de pirolisis y el gasificador, de manera que el polvo en el gas sintetico bruto se elimina.
Un dispositivo de proteccion de nitrogeno esta conectado a una entrada de alimentacion del horno de pirolisis y una entrada de partfculas del gasificador, en caso de incendio y explosion causados por una fuga del gas sintetico bruto del horno de pirolisis.
Una temperatura de funcionamiento preferente del horno de pirolisis se controla a 500-650 °C, una presion de funcionamiento del horno de pirolisis se controla a 105-109 kPa. Una velocidad de entrada del vapor de agua saturado en el horno de pirolisis es 35-50 m/s; un tiempo de retencion del gas sintetico bruto en el horno de pirolisis es de 15-20 s, y una velocidad de salida del gas sintetico bruto del horno de pirolisis es de 15-20 m/s. El horno de pirolisis funciona a una presion normal y no se necesita un dispositivo de presion especial, reduciendo asf el coste de produccion. La biomasa en el horno de pirolisis se deseca rapidamente, se separa de las materias volatiles y se piroliza durante el contacto con el gas sintetico crudo y el vapor de agua saturado. Ademas, la temperatura de funcionamiento del horno de pirolisis es mucho menor que los puntos de sublimacion de los oxidos de metales alcalinos, que son aproximadamente 800 °C, de manera que los oxidos de metales alcalinos se eliminan del gas sintetico bruto. La velocidad de salida relativamente baja del horno de pirolisis evita que la ceniza se agregue en la salida del horno de pirolisis y los tubos de gas.
Una temperatura de funcionamiento preferente del horno de pirolisis se controla a 1200-1400 °C, una presion de funcionamiento preferente del gasificador se controla a 105-109 kPa. Una velocidad de entrada del vapor de agua saturado en el gasificador es de 35-50 m/s; un tiempo de retencion del gas sintetico bruto en el gasificador es de 1520 s, y una velocidad de salida del gas sintetico bruto del gasificador es de 15-20 m/s. El gasificador funciona a una presion normal y no se necesita un dispositivo de presion especial, reduciendo asf el coste de produccion. Una alta velocidad de entrada del vapor de agua saturado en el gasificador mejora en gran medida el contacto y la mezcla del gas sintetico crudo y del coque. El intervalo de temperatura de funcionamiento del gasificador es adecuado y asegura una gasificacion total del gas sintetico bruto y del coque durante el contacto con el vapor de agua saturado, el gas sintetico primario adquirido no contiene alquitran; al mismo tiempo se reduce el consumo energetico tanto como sea posible, y el rendimiento del gasificador se mejora en gran medida.
El gas sintetico primario se enfna hasta una temperatura de 260-320 °C y, a continuacion, se llevan a cabo procedimientos de limpieza. Como la temperatura de la salida de gas sintetico primario desde el gasificador es todavfa alta, aproximadamente 1200-1400 °C, el procedimiento de enfriamiento no solo es propicio para la posterior eliminacion de polvo, desacidificacion y desecacion, sino que tambien es util para recuperar el calor sensible en el gas sintetico primario, logrando asf una utilizacion integral del calor residual.
Un sistema de pirolisis y gasificacion de biomasa de acuerdo con el procedimiento anterior, comprende: el horno de pirolisis, el gasificador; un calentador de partfculas; un calentador de soplete de plasma; un soplador de escape; un primer intercambiador de calor; un deposito de almacenamiento de agua; una bomba de agua; y un segundo intercambiador de calor. El gasificador esta dispuesto sobre el horno de pirolisis, y la cavidad interna del gasificador y la cavidad interior del horno de pirolisis estan interconectadas verticalmente.
El deposito de almacenamiento de agua esta conectado a una entrada de agua del primer intercambiador de calor y a una entrada de agua del segundo intercambiador de calor a traves de la bomba de agua; tanto una salida de vapor del primer intercambiador de calor como una salida de vapor del segundo intercambiador de calor estan conectadas a una boquilla de vapor del horno de pirolisis asf como a una boquilla de vapor del gasificador. Una salida de aire del primer intercambiador de calor esta conectada a una entrada de aire del calentador de soplete de plasma a traves del soplador de escape, una salida de aire del calentador de soplete de plasma esta conectada a una entrada de aire del calentador de partfculas y una salida de aire del calentador de partfculas esta conectado a una entrada de
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aire del primer intercambiador de calor.
Una salida de alimentacion del calentador de partfculas esta conectada a una entrada de partfculas del gasificador; una salida de gas del gasificador esta conectada a una entrada de gas del segundo intercambiador de calor; una salida de gas del segundo intercambiador de calor esta conectada a un colector de polvo, una torre de desacidificacion y un desecador en secuencia. Una salida de cenizas del horno de pirolisis esta conectada a una entrada de alimentacion de un separador de partfculas; una salida de cenizas del separador de partfculas esta conectada a una entrada de cenizas de un enfriador de cenizas; y una salida de cenizas del enfriador de cenizas esta conectada a una entrada de alimentacion de un separador de cenizas-coque.
Como el calentador de la soplete de plasma es ventajoso en calor a temperatura ultra alta, transferencia rapida del calor y de la masa, alta eficacia y una potencia de calor ajustable, puede calentar instantaneamente el aire circulado a una temperatura de 1800-2000 °C. A continuacion, el aire circulado a alta temperatura se utiliza para calentar las partfculas solidas, despues, las partfculas solidas a la temperatura requerida son enviadas al horno de pirolisis y al gasificador para mantener las temperaturas de funcionamiento estables. El primer intercambiador de calor y el segundo intercambiador de calor recuperan eficazmente una gran cantidad de calor sensible del aire circulado y del gas sintetico primario, respectivamente. El agua en el deposito de almacenamiento de agua se precalienta y se transforma en vapor de agua saturado debido al calor sensible, por lo que se reduce el consumo energetico del calentador de soplete de plasma y se consigue una utilizacion integral de la energfa calorica.
Un dispositivo de proteccion de nitrogeno esta conectado tanto a una entrada de alimentacion del horno de pirolisis como a la entrada de partfculas del gasificador. Cuando la biomasa se introduce en la entrada de alimentacion del horno de pirolisis, el dispositivo de proteccion de nitrogeno suministra nitrogeno al horno de pirolisis a traves de la entrada de alimentacion; y cuando las partfculas solidas son introducidas en el gasificador, el dispositivo de proteccion de nitrogeno suministra nitrogeno al gasificador a traves de la entrada de partfculas, de manera que se forman capas de sellado de nitrogeno, lo cual evita que el gas sintetico se filtre fuera del horno de pirolisis y del gasificador, y mantiene el aire fuera del horno de pirolisis y el gasificador, se elimina el fuego y la explosion y se garantiza la propiedad del gas sintetico.
Las boquillas de vapor dispuestas en el horno de pirolisis y el gasificador se agrupan en 2-4 niveles de altura, respectivamente, y las boquillas de vapor de cada nivel estan dispuestas uniformemente y tangencialmente a lo largo de una direccion circunferencial.
De este modo, el vapor de agua saturado se pulveriza en el horno de pirolisis y el gasificador de diferentes niveles, y se mantiene una temperatura uniforme y estable presentada a diferentes niveles de altura, dando como resultado un contacto total entre el vapor de agua saturado y los reactivos.
Una interseccion de la cavidad interna del horno de pirolisis y la cavidad interna del gasificador forma un cuello de botella y, al menos una capa de una rejilla de malla esta dispuesta en la interseccion. El area transversal minimizada en la interseccion de cuello de botella y la disposicion de la pantalla de malla pueden controlar eficazmente la velocidad descendente de las partfculas solidas de alta temperatura; las partfculas solidas liberan completamente la energfa calorica en el gasificador y posteriormente caen dentro del horno de pirolisis, de modo que se consiguen temperaturas de funcionamiento estables del gasificador y del horno de pirolisis. Al mismo tiempo, las partfculas solidas bloqueadas en la rejilla de malla forman una capa de filtracion que fluye, lo cual es util para eliminar el polvo en el gas sintetico bruto ascendente.
Una salida de coque del separador de cenizas-coque esta conectada a una entrada de coque del gasificador a traves de un transportador de coque. Preferiblemente, una salida de partfculas del separador de partfculas esta conectada a una entrada de alimentacion del calentador de partfculas a traves de un transportador de partfculas. Por ejemplo, se emplea un alimentador de tornillo para transportar directamente el coque al gasificador, y se utiliza un tubo de transporte neumatico para transportar las partfculas solidas al calentador de partfculas, de manera que se ahorra el transporte manual intermedio, lo que mejora la estabilidad y la sucesion de todo el sistema.
Basandose en las caractensticas inherentes del agua, las cenizas, las materias volatiles y el punto de fusion de las cenizas de la biomasa, y combinado con las caractensticas operativas del gasificador, el procedimiento de la invencion emplea el vapor de agua saturado, en lugar del aire oxidante convencional o Aire oxigenado, como oxidante, y las partfculas solidas que tienen una alta capacidad termica como un portador de energfa para producir un gas sintetico a partir de biomasa por pirolisis a baja temperatura y gasificacion a alta temperatura. Las ventajas de la invencion se resumen a continuacion:
En primer lugar, las partfculas solidas se utilizan para calentar la biomasa indirectamente, y el vapor de agua saturado funciona como un oxidante en la pirolisis de biomasa y gasificado a diferentes temperaturas. No solo el portador de energfa y el oxidante son independientes entre sf, aplicables a diferentes tipos de biomasa y convenientes en su funcionamiento; sino tambien lo es el aire o el aire oxigenado que ya no se necesita como
oxidante, minimizando as^ el consumo de ene^a en todo el procedimiento y el coste total de produccion.
En segundo lugar, no se produce autoignicion en la biomasa durante la pirolisis y la gasificacion, resolviendo con eficacia los problemas en el procedimiento de gasificacion convencional, tales como la explosion del combustible en el horno de pirolisis o el gasificador, las cokings regionales y las dificultades para controlar cada etapa. Debido a que 5 el aire o el aire oxigenado ya no son necesarios en la reaccion, el gas sintetico tiene una alta proporcion de H2/CO y un alto contenido de gas efectivo (CO + H2), que esta por encima del 85%, por lo tanto, el valor calorico del gas sintetico se mejora en gran medida, y el uso del gas sintetico es mucho mas amplio.
En tercer lugar, los principales dispositivos de reaccion son el horno de pirolisis y el gasificador, ambos interconectados, de manera que la estructura se simplifica. La biomasa es al principio pirolizada en el gas sintetico 10 bruto y el coque a baja temperatura; el gas sintetico crudo fluye hacia arriba en el gasificador, el coque es transportado al gasificador, y tanto el gas sintetico bruto como el coque son gasificados a alta temperatura. Dado que los intervalos de temperatura se ajustan adecuadamente, el gas sintetico bruto producido no comprende oxidos de metales alcalinos; el alquitran y el coque se transforman en el gas sintetico primario; por lo tanto, la conversion de carbono es muy alta, el gas sintetico primario adquirido esta ausente de impurezas sucias y corrosivas para los 15 dispositivos y tubos, y el procedimiento de limpieza posterior se vuelve mucho mas sencillo.
En cuarto lugar, el calentador de soplete de plasma calienta las partfculas solidas empleando un aire circulado como medio, las partfculas solidas de alta temperatura suministran toda la energfa calorica necesaria para la pirolisis y la gasificacion de la biomasa.
La energfa calorica del combustible de biomasa se transforma en una energfa qmmica, y la eficacia del gas enfriado 20 esta por encima del 88%, lo cual es un 8% mas alta que la convencional.
En quinto lugar, el calentador de soplete de plasma tiene una alta eficacia calorica y una potencia de entrada ajustable. Cuando los componentes del combustible de la biomasa cambian, la potencia del calentador de la soplete de plasma puede ser ajustada, de modo que es muy practico controlar la temperatura del vapor de agua saturado, mantener el gasificador funcionando de manera estable y asegurar una salida estable del gas sintetico primario y 25 una propiedad estable.
El procedimiento y el sistema de la invencion son aplicables a diferentes tipos de combustibles de biomasa y son especialmente aplicables en industrias de la gasificacion de biomasa integrada en ciclo combinado y el combustible lfquido de biomasa.
30 BREVE DESCRIPCION DE LOS DIBUJOS
La Fig. 1 es un diagrama de la estructura de un sistema de pirolisis y gasificacion de biomasa.
DESCRIPCION DETALLADA DE LAS REALIZACIONES
Un procedimiento y un sistema para la pirolisis y la gasificacion de biomasa se describe concretamente en 35 combinacion con los dibujos adjuntos:
Como se muestra en la Fig. 1, un sistema para la pirolisis y la gasificacion de biomasa, comprende: una cinta transportadora 1; una tolva 2; un alimentador de tornillo 5 para transportar la biomasa; un horno de pirolisis 6 y un gasificador 4 que funcionan como reactores principales, estando el gasificador 4 dispuesto sobre el horno de pirolisis 6 y una cavidad interna del horno de pirolisis 6 y una cavidad interna del gasificador 4 interconectados verticalmente; 40 un calentador de partfculas 10, un calentador de soplete de plasma 11, un soplador de escape 12 y un primer intercambiador de calor 13 que estan conectados uno a uno para formar una circulacion para calentar las partfculas solidas y un vapor de agua saturado sucesivamente; un deposito de almacenamiento de agua 16, una bomba de agua 15 y un segundo intercambiador de calor 14 para enfriar el gas sintetico primario y producir el vapor de agua saturado; un colector de polvo 17, una torre de desacidificacion 18 y unos desecadores 19 para una limpieza 45 posterior del gas sintetico.
Un extremo de salida de la cinta transportadora 1 esta dispuesto por encima de una entrada de la tolva 2, una salida de la tolva 2 esta conectada a una entrada de alimentacion del alimentador de tornillo 5 y una salida de alimentacion del alimentador de tornillo 3 esta conectada a una entrada de alimentacion del horno de pirolisis 6.
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
El gasificador 4 esta dispuesto sobre el horno de pirolisis 6; la cavidad interna del gasificador 4 y la cavidad interior del horno de pirolisis 6 estan interconectadas. Una interseccion de la cavidad interna del horno de pirolisis 6 y la cavidad interna del gasificador 4 forma un cuello de botella. La interseccion es una salida de gas del horno de pirolisis 6 asf como una entrada de gas del gasificador 4. Al menos una capa de una rejilla de malla esta dispuesta en la interseccion para bajar y controlar la velocidad descendente de las partfculas solidas. El horno de pirolisis 6 y el gasificador 4 comprenden una carcasa que comprende una funda refrigerada con agua o una funda refrigerada con aire, y tiene un aislamiento termico eficaz.
La entrada de alimentacion del horno de pirolisis 6 esta dispuesta sobre una parte superior; para asegurar una adicion uniforme de biomasa y un campo de flujo estable dentro del horno de pirolisis 6, el numero de la entrada de alimentacion es de dos a cuatro. El horno de pirolisis 6 comprende una salida de cenizas dispuesta en un fondo; el numero de la salida de cenizas es uno o dos. La ceniza descargada desde la salida de cenizas del horno de pirolisis 6 esta en estado lfquido. La salida de cenizas esta conectada a una entrada de cenizas de un separador de partfculas 7 para separar las partfculas solidas de la ceniza. Una salida de cenizas del separador de partfculas 7 esta conectada a una entrada de cenizas de un enfriador de cenizas 8 para enfriar la ceniza que comprende un coque. Una salida de cenizas del enfriador de cenizas 8 esta conectada a una entrada de alimentacion de un separador de cenizas-coque 9 para separar el coque de la ceniza.
Preferiblemente, una salida de partfculas del separador 7 de partfculas esta conectada a una entrada de alimentacion del calentador 10 de partfculas a traves de un transportador de partfculas 24. Una salida de coque del separador de cenizas-coque 9 esta conectada a una entrada de coque del gasificador 4 a traves de un transportador de coque 22. En comparacion con el transporte manual, el procedimiento de la invencion ahorra energfa y garantiza un funcionamiento estable y continuo del gasificador 4.
La entrada de coque del gasificador 4 esta dispuesta sobre una parte superior o un extremo superior. Para garantizar una adicion uniforme de coque y un campo de flujo estable dentro del gasificador 4, el numero de la entrada de coque es uno o dos segun la capacidad. Una salida de gas del gasificador 4 esta dispuesta en la parte superior y conectada a una entrada de gas del segundo intercambiador de calor 11, una salida de gas del segundo intercambiador de calor 11 esta conectada al colector de polvo 17, a la torre de desacidificacion 18 y al desecador 19 en secuencia, y una salida del desecador 19 esta conectada a un deposito de almacenamiento de gas 20.
Como mejora, se conecta un dispositivo de proteccion de nitrogeno 3 a la entrada de alimentacion del horno de pirolisis 6 y a la entrada de partfculas del gasificador 4, de manera que se forma una capa de sellado de nitrogeno para separar eficazmente el gas sintetico del aire.
Los vapores de agua saturados pulverizados en el horno de pirolisis 6 y el gasificador 4 se transforman de un agua blanda o un agua desalada en el deposito de almacenamiento de agua 16 despues del intercambio de calor con el aire circulado y el gas sintetico primario en el primer intercambiador de calor 13 y el segundo intercambiador de calor 14, respectivamente. El deposito de almacenamiento de agua 16 esta conectado a una entrada de agua del primer intercambiador de calor 13 y una entrada de agua del segundo intercambiador de calor 14 a traves de la bomba de agua 15. Tanto una salida de vapor del primer intercambiador de calor 13 como una salida de vapor del segundo intercambiador de calor 14 estan conectadas a una boquilla de vapor del horno de pirolisis 6 asf como a una boquilla de vapor del gasificador 4. Como estructura mejorada, las boquillas de vapor dispuestas en el horno de pirolisis 6 y el gasificador 4 se agrupan en 2-4 niveles de altura, respectivamente, y las boquillas de vapor de cada nivel estan dispuestas uniformemente y tangencialmente a lo largo de una direccion circunferencial. De este modo, se mantiene un vapor presentado uniforme y estable, y se consigue un contacto total entre el vapor de agua saturado y los reactivos.
Las partfculas solidas son calentadas indirectamente por el calentador de soplete de plasma 11 mediante un procedimiento intermedio de calentamiento de aire circulado. Una salida de aire del primer intercambiador de calor 13 esta conectada a una entrada de aire del calentador de soplete de plasma 11 a traves del soplador de escape 12, una salida de aire del calentador de soplete de plasma 11 esta conectada a una entrada de aire del calentador de partfculas 10 y una salida de aire del calentador de partfculas 11 esta conectado a una entrada de aire del primer intercambiador de calor 13. Una salida de alimentacion del calentador de partfculas 10 esta conectada a una entrada de partfculas del gasificador 4 para suministrar un recurso energetico de calor estable a la biomasa.
El sistema tambien comprende el almacen de cenizas 23. La salida de cenizas del separador de cenizas-coque 9 es transportada al deposito de cenizas 23 de modo manual o mecanico.
Un procedimiento para la pirolisis y gasificacion de biomasa utilizando el sistema anterior se describe concretamente de la siguiente manera:
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
A) Iniciar el soplador de escape 12 y el calentador de soplete de plasma 11, calentar gradualmente el aire circulado a una temperatura de 1800-2000 °C. El aire circulado intercambia calor con las partfculas solidas en el calentador de partfculas 10. Despues del intercambio de calor, las partfculas solidas se calientan a una temperatura de 14001800 °C. El aire circulado se enfna a una temperatura de 500-650 °C y es transportado al primer intercambiador de calor 13 para la utilizacion del calor residual. Las partfculas solidas de alta temperatura son transportadas a la entrada de partfculas del gasificador 4 y caen al gasificador 4 y al horno de pirolisis 6 en secuencia, debido a la gravedad. La temperatura y la tasa de flujo de las partfculas solidas se ajustan hasta que la temperatura de funcionamiento del gasificador 4 sea de 1200-1400 °C y una temperatura de funcionamiento del horno de pirolisis 6 sea 500-650 °C.
B) La biomasa molida es transportada al horno de pirolisis 6 a traves de la cinta transportadora 1, la tolva 2 y el alimentador de tornillo 5 a su vez, al mismo tiempo se introduce nitrogeno desde el dispositivo de proteccion de nitrogeno 3 a la entrada de alimentacion del horno de pirolisis 6 asf como a la entrada de partfculas del gasificador 4. Cuando la biomasa es una paja gris, por ejemplo, ramas y rafces de arboles, el tamano de partfcula de la biomasa se controla por debajo de 50 mm x 50 mm y el contenido de agua de la biomasa se controla por debajo de un 40%. Cuando la biomasa es paja amarilla, por ejemplo, tallos de grano trillado, paja, tallos de mafz, el tamano de partfcula de la biomasa puede ser relativamente grande.
C) El agua desalada sale desde deposito de almacenamiento de agua 16 hasta la entrada de agua del primer intercambiador de calor 13 y hasta la entrada de agua del segundo intercambiador de calor 14 a traves de la bomba de agua 16. En el primer intercambiador de calor 13, el agua desalada extrae un calor residual del aire circulado y el aire circulado se enfna desde la temperatura de 500-650 °C hasta por debajo de 200 °C. Al mismo tiempo se producen 0,4-0,6 MPa de un vapor de agua saturado. A continuacion, el aire enfriado es transportado al calentador de soplete de plasma 11 para recalentar. En el segundo intercambiador de calor 14, el agua desalada extrae un calor sensible del gas sintetico primario que se enfna a una temperatura de 260-320 °C y, al mismo tiempo, se producen 0,4-0,6 MPa de un vapor de agua saturado. Los vapores de agua saturados de la salida de vapor del primer intercambiador de calor 13 y la salida de vapor del segundo intercambiador de calor 14 se introducen a las boquillas de vapor del horno de pirolisis 6 asf como a las boquillas de vapor del gasificador 4.
D) El vapor de agua saturado se introduce en el horno de pirolisis 6 a una velocidad de 35-50 m/s; los parametros de funcionamiento del horno de pirolisis 6 son: 500-650 °C de la temperatura, y 105-109 kPa de una presion; de manera que la biomasa se pone en contacto completamente con el vapor de agua saturado y se piroliza en el gas sintetico bruto y la ceniza que comprende el coque. El gas sintetico bruto se mantiene en el horno de pirolisis 6 durante 15-20 s y la salida del horno de pirolisis 6 es a una velocidad de 15-20 m/s.
E) La ceniza que comprende el coque esta a la temperatura de 500-650 °C y se mezcla con las partfculas solidas, despues de ser transportada desde la salida de cenizas del horno de pirolisis 6 al separador de partfculas 7, las partfculas solidas se separan de la ceniza que comprende el coque. Las partfculas solidas retornan al calentador de partfculas 10 a traves del transportador de partfculas 24 para la circulacion siguiente. La ceniza que comprende el coque es transportada al enfriador de cenizas 8, despues de una recuperacion de calor, la temperatura de la ceniza que comprende la ceniza se enfna por debajo de 150 °C. El coque se separa de la ceniza mediante el separador de cenizas-coque 9 y, a continuacion, es transportado al gasificador 9 a traves del transportador de coque 22, mientras que la ceniza procedente del separador de cenizas-coque 9 es transportada al deposito de cenizas 23 de un modo manual o mecanico.
F) El gas sintetico bruto a la temperatura de 500-650 °C cruza la rejilla de malla 21 en la interseccion de cuello de botella y fluye hacia arriba en el gasificador 4, al mismo tiempo que el vapor de agua saturado es introducido en el gasificador 4 a una velocidad de 35-50 m/s; el gasificador 4 se controla a la temperatura de funcionamiento de 12001400 °C y a una presion de funcionamiento de 105-109 kPa, de modo que el gas sintetico bruto y el coque se ponen en contacto completamente con el vapor de agua saturado para gasificar en el gas sintetico primario. El gas sintetico primario se mantiene en el gasificador 4 durante 15-20 s y la salida del gasificador 4 a una velocidad de 15-20 m/s.
G) El gas sintetico primario a la temperatura de 1200-1400 °C es transportado desde el gasificador 4 a la entrada de gas del segundo intercambiador de calor 14 a traves del tubo. Despues de ser enfriado a la temperatura de 260320 °C con el agua desalada, el gas sintetico primario se emite desde la salida de gas del segundo intercambiador de calor 14 al colector de polvo 17. El polvo en el gas sintetico primario se detiene en el colector de polvo 17 y una concentracion de polvo del gas sintetico primario a la salida del colector de polvo 17 esta por debajo de 50 mg/NmI) * 3.
H) Despues de la eliminacion del polvo, el gas sintetico primario es transportado a la torre de desacidificacion 18, en la cual se eliminan ingredientes daninos como H2S, COS, HCl, NH3 y HCN.
I) Despues de la desacidificacion, el gas sintetico primario es transportado al desecador 19, en el cual se elimina el
agua y se adquiere el gas sintetico limpio. El gas sintetico limpio es transportado al deposito de almacenamiento de
gas 20 y se almacena para su posterior aplicacion industrial.
Despues de repetidas pruebas y detecciones de datos, los componentes principales del gas sintetico limpio y las caractensticas de los mismos se muestran en la Tabla 1. Como se muestra en la Tabla 1, el gas sintetico limpio producido por el procedimiento comprende el 90% de un contenido total de (CO+ H2), una relacion H2/CO es igual o mayor que 1, un valor calorico del gas sintetico es de 12,5-13,4 MJ/Nm3 y una eficacia del gas enfriado es 5 aproximadamente del 87%. Por lo tanto, el gas sintetico puede traer grandes beneficios comerciales y es especialmente aplicable en industrias de la gasificacion de biomasa integrada en ciclo combinado y el combustible lfquido de biomasa.
Tabla 1
- Numero
- Componente Unidad Valor
- 1
- CO % (vol.) 30-40
- 2
- H2 % (vol.) 40-50
- 3
- N2 + Ar % (vol.) < 1,0
- 4
- CO2 % (vol.) 15-20
- 5
- CH2 % (vol.) 5-6
- 6
- CnHm % (vol.) < 2
- 7
- Valor calorico de un gas sintetico (LHV) MJ/Nm3 12.5-13,4
- 8
- Eficacia de un gas refrigerado % -87,0
10
Claims (10)
10
15
20
25
30
35
40
REIVINDICACIONES
1. - Un procedimiento de pirolisis y gasificacion de biomasa, el procedimiento empleando una partfcula solida que
tiene una alta capacidad termica como portador de ene^a y vapor de agua saturado como oxidante, llevando a cabo la pirolisis y gasificacion de la biomasa en un horno de pirolisis y un gasificador con las cavidades internas del mismo interconectadas y, finalmente, produciendo un gas sintetico limpio; el procedimiento comprendiendo las siguientes etapas:
a) disponer el gasificador en el horno de pirolisis, interconectando una cavidad interna del gasificador y una cavidad interna del horno de pirolisis; calentar las partfculas solidas, introduciendo las partfculas solidas desde un extremo superior del gasificador en el gasificador y el horno de pirolisis en secuencia; controlar una temperatura de funcionamiento de la cavidad interna del horno de pirolisis a 500-800 °C y una temperatura de funcionamiento de la cavidad interna del gasificador a 1200-1600 °C;
b) triturar la biomasa, alimentar la biomasa en el horno de pirolisis mientras se pulveriza el vapor de agua saturado en el horno de pirolisis, poniendo en contacto la biomasa con el vapor de agua saturado a 500-800 °C para pirolizar la biomasa y producir gas sintetico bruto y ceniza que comprende coque;
c) separar la ceniza que comprende el coque de las partfculas solidas, calentar las partfculas solidas y transportar las partfculas solidas en el gasificador para la circulacion siguiente;
d) enfriar la ceniza y separar el coque;
e) introducir el gas sintetico bruto en el gasificador a traves de las cavidades interiores interconectadas, transportar el coque en el gasificador mientras se pulveriza el vapor de agua saturado en el gasificador, poniendo en contacto el coque y el gas sintetico bruto con el vapor de agua saturado a 1200-1600 °C para gasificar el coque y el gas sintetico bruto y producir gas sintetico primario; y
f) enfriar, eliminar el polvo, desacidificar y desecar el gas sintetico primario para producir gas sintetico limpio.
2. - El procedimiento de la reivindicacion 1 caracterizado porque la partfcula solida que tiene una alta capacidad
termica es una partfcula de tierras raras, una partfcula ceramica o arena de cuarzo, y un diametro de la partfcula solida esta por debajo de 5 mm.
3. - El procedimiento de la reivindicacion 2 caracterizado porque en la etapa a) se proporciona una atmosfera de
nitrogeno en las entradas de alimentacion del horno de pirolisis y del gasificador.
4. - El procedimiento de las reivindicaciones 1, 2 o 3 caracterizado porque
la temperatura de funcionamiento del horno de pirolisis se controla a 500-650 °C, una presion de funcionamiento del horno de pirolisis se controla a 105-109 kPa;
una velocidad de entrada del vapor de agua saturado al horno de pirolisis es de 35-50 m/s; y
un tiempo de retencion del gas sintetico bruto en el horno de pirolisis es de 15-20 s y una velocidad de
salida del gas sintetico bruto desde el horno de pirolisis es de 15-20 m/s.
5. - El procedimiento de las reivindicaciones 1, 2 o 3 caracterizado porque
la temperatura de funcionamiento del gasificador se controla a 1200-1400 °C y una presion de funcionamiento del gasificador se controla a 105-109 kPa;
una velocidad de entrada del vapor de agua saturado en el gasificador es de 35-50 m/s; y
un tiempo de retencion del gas sintetico primario en el gasificador es de 15-20 s y una velocidad de salida del gas sintetico primario del gasificador es de 15-20 m/s.
6. - El procedimiento de la reivindicacion 1, 2 o 3 caracterizado porque el gas sintetico primario se enfna hasta una
temperatura de 260-320 °C y, a continuacion, se separa del polvo, se desacidifica y se deseca.
7. - Un sistema de pirolisis y gasificacion de biomasa de acuerdo con el procedimiento de la reivindicacion 1,
comprendiendo el sistema:
el horno de pirolisis (6);
5
10
15
20
25
30
35
40
el gasificador (4);
un calentador de partfculas (10);
un calentador de soplete de plasma (11);
un soplador de escape (12);
un primer intercambiador de calor (13);
un deposito de almacenamiento de agua (16);
una bomba de agua (15); y
un segundo intercambiador de calor (14);
caracterizado porque
cavidad interna del gasificador (4) y la cavidad
una entrada de agua del primer intercambiador de calor (13) y a una entrada de agua del segundo intercambiador de calor (14) a traves de la bomba de agua (15); tanto una salida de vapor del primer intercambiador de calor (13) como una salida de vapor del segundo intercambiador de calor (14) estan conectadas a una boquilla de vapor del horno de pirolisis (6) asf como a una boquilla de vapor del gasificador (4).
una salida de aire del primer intercambiador de calor (13) esta conectada a una entrada de aire del calentador de soplete de plasma (11) a traves del soplador de escape (12), una salida de aire del calentador de soplete de plasma (11) esta conectada a una entrada de aire del calentador de partfculas (10) y una salida de aire del calentador de partfculas esta conectada a una entrada de aire del primer intercambiador de calor (13);
una salida de alimentacion del calentador de partfculas (10) esta conectada a una entrada de partfculas del gasificador (4); una salida de gas del gasificador (4) esta conectada a una entrada de gas del segundo intercambiador de calor (14); una salida de gas del segundo intercambiador de calor (14) esta conectada a un colector de polvo (17), una torre de desacidificacion (18) y un desecador (19) en secuencia;
una salida de cenizas del horno de pirolisis (6) esta conectada a una entrada de alimentacion de un separador de partfculas (7); una salida de cenizas del separador de partfculas (7) esta conectada a una entrada de cenizas de un enfriador de cenizas (8); y una salida de cenizas del enfriador de cenizas (8) esta conectada a una entrada de alimentacion de un separador de cenizas-coque (9);
una salida de coque del separador de cenizas-coque (9) esta conectada a una entrada de coque del gasificador (4) a traves de un transportador de coque (22), y
una salida de partfculas del separador de partfculas (7) esta conectada a una entrada de alimentacion del calentador de partfculas (10) a traves de un transportador de partfculas (24).
8. - El sistema de la reivindicacion 7 caracterizado porque un dispositivo de proteccion de nitrogeno (3) esta
conectado tanto a una entrada de alimentacion del horno de pirolisis (6) como a la entrada de partfculas del gasificador (4).
9. - El sistema de la reivindicacion 7 u 8 caracterizado porque las boquillas de vapor dispuestas en el horno de
pirolisis (6) y el gasificador (4) se agrupan en 2-4 niveles de altura, respectivamente, y las boquillas de vapor de cada nivel estan dispuestas uniformemente y tangencialmente a lo largo de una direccion circunferencial.
10. - El sistema de la reivindicacion 7 u 8 caracterizado porque una interseccion de la cavidad interna del horno de pirolisis (6) y la cavidad interna del gasificador (4) forma un cuello de botella y, al menos una capa de una rejilla de malla esta dispuesta en la interseccion.
el gasificador (4) esta dispuesto en el horno de pirolisis (6), la interior del horno de pirolisis (6) estan interconectadas;
el deposito de almacenamiento de agua (16) esta conectado a
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|---|---|---|---|---|
| CN101906325B (zh) * | 2010-07-20 | 2013-09-04 | 阳光凯迪新能源集团有限公司 | 生物质低温裂解高温气化工艺及其设备 |
| CN101906326B (zh) * | 2010-07-20 | 2013-03-13 | 武汉凯迪控股投资有限公司 | 生物质双炉连体裂解气化工艺及其设备 |
| US20120234263A1 (en) * | 2011-03-18 | 2012-09-20 | Uop Llc | Processes and systems for generating steam from multiple hot process streams |
| CN103582693A (zh) * | 2011-06-03 | 2014-02-12 | 格雷特波因特能源公司 | 碳质原料的加氢甲烷化 |
| CN102277202B (zh) * | 2011-07-19 | 2013-04-03 | 程培胜 | 一种高温裂解垃圾和生物质制煤气的方法 |
| CN102530859B (zh) * | 2011-12-29 | 2013-11-06 | 武汉凯迪工程技术研究总院有限公司 | 一种外热型微波等离子气化炉及合成气生产方法 |
| CN103468322B (zh) | 2013-07-25 | 2015-08-12 | 易高环保能源研究院有限公司 | 一种由固体有机物水蒸气气化制取富氢气体的方法 |
| CN104498092B (zh) * | 2014-12-12 | 2017-02-22 | 浙江大学 | 一种双腔式太阳能驱动含碳物质反应方法及其装置 |
| CN105217916A (zh) * | 2015-10-28 | 2016-01-06 | 苏州柏沃环保科技有限公司 | 一种无害化污泥炭化处理工艺及其工艺系统 |
| CN105217915A (zh) * | 2015-10-28 | 2016-01-06 | 苏州柏沃环保科技有限公司 | 一种污泥废弃物能源综合利用工艺及其工艺系统 |
| CN107227177B (zh) * | 2016-09-13 | 2021-04-23 | 孔令增 | 兰炭干馏炉联接双段气化炉高温煤气替代助燃气干馏方法 |
| CN107400525A (zh) * | 2017-09-14 | 2017-11-28 | 深圳市中世新能源有限公司 | 污泥及垃圾的炭化系统 |
| KR20240046653A (ko) * | 2017-10-13 | 2024-04-09 | 파이로제네시스 캐나다 인코퍼레이티드 | 폐기물 용융 및 가스화를 위한 dc 아크 퍼니스 |
| RU2733777C2 (ru) * | 2018-11-28 | 2020-10-06 | Общество с ограниченной ответственностью "Альтернативные Тепловые Технологии" (ООО АТТ) | Способ получения свободного от пиролизных смол горючего газа при газификации конденсированного топлива и устройство для его осуществления |
| CN110255499A (zh) * | 2019-07-12 | 2019-09-20 | 中蓝能源（深圳）有限公司 | 生物质裂解气制氢方法、装置及其控制系统 |
| RU2741004C1 (ru) * | 2020-04-24 | 2021-01-22 | Леонид Григорьевич Кузнецов | Комплекс для переработки твердых органических отходов |
| CN112254139A (zh) * | 2020-11-05 | 2021-01-22 | 北京一亚高科能源科技有限公司 | 一种气化-燃烧分区串行的tfb焚烧炉 |
| CN112375591B (zh) * | 2020-11-19 | 2022-10-18 | 石平 | 一种秸秆焚烧用气化炉 |
| CN113430009A (zh) * | 2021-07-14 | 2021-09-24 | 西安联创分布式可再生能源研究院有限公司 | 一种水煤浆与固废物热解共气化工艺及系统 |
| KR102427903B1 (ko) * | 2021-10-20 | 2022-08-04 | (주)에스지이에너지 | 바이오매스 가스화 시스템 |
| WO2023155974A1 (de) * | 2022-02-15 | 2023-08-24 | Universität Stuttgart | Feststoff-plasma-reaktor und verfahren zum betreiben eines festbettreaktors |
| BR102022005707A2 (pt) * | 2022-03-25 | 2023-10-03 | Evandro Jose Lopes | Processo integrado de pirólise e gaseificação de resíduos e seus derivados e o equipamento para sua realização |
| CN115261074B (zh) * | 2022-07-29 | 2023-04-11 | 赣州市怡辰宏焰能源科技有限公司 | 一种带水箱塔式炉排气化炉 |
| US11984237B1 (en) | 2023-07-20 | 2024-05-14 | Mikhail Aleksandrovich Meshchaninov | Source of charged particles |
| CN117897236A (zh) | 2023-07-20 | 2024-04-16 | 米凯·亚历山大维奇·米山尼诺夫 | 用于处理废物的装置的反应器 |
Family Cites Families (26)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CH283414A (de) * | 1949-07-09 | 1952-06-15 | Metallgesellschaft Ag | Verfahren und Vorrichtung zur Durchführung von Prozessen, bei welchen fein verteilte feste Stoffe mit Gasen in Berührung gebracht werden. |
| US4264435A (en) * | 1978-04-05 | 1981-04-28 | The Dow Chemical Company | Crude oil cracking using partial combustion gases |
| US4364745A (en) * | 1981-06-26 | 1982-12-21 | Standard Oil Company (Indiana) | Plant hydrocarbon recovery process |
| US5034021A (en) * | 1985-07-29 | 1991-07-23 | Richardson Reginald D | Apparatus for thermal pyrolysis of crushed coal |
| NL1006179C2 (nl) * | 1997-05-30 | 1998-12-01 | Alcoa Nederland Bv | Werkwijze voor het verwerken van materiaal uit aluminium en kunststof. |
| NL1007710C2 (nl) * | 1997-12-05 | 1999-06-08 | Gibros Pec Bv | Werkwijze voor het verwerken van afval- respectievelijk biomassamateriaal. |
| DE19930071C2 (de) * | 1999-06-30 | 2001-09-27 | Wolfgang Krumm | Verfahren und Vorrichtung zur Pyrolyse und Vergasung von organischen Stoffen und Stoffgemischen |
| DE19945771C1 (de) * | 1999-09-24 | 2001-02-22 | Muehlen Gmbh & Co Kg Dr | Verfahren zur Vergasung von organischen Stoffen und Stoffgemischen |
| DE10033453B4 (de) * | 2000-07-10 | 2006-11-02 | Herhof Verwaltungsgesellschaft Mbh | Verfahren und Vorrichtung zur Verwertung von Stoffen und Stoffgemischen, die organische Bestandteile enthalten |
| US6647903B2 (en) * | 2000-09-14 | 2003-11-18 | Charles W. Aguadas Ellis | Method and apparatus for generating and utilizing combustible gas |
| DE10055360B4 (de) * | 2000-11-08 | 2004-07-29 | Mühlen, Heinz-Jürgen, Dr.rer.Nat. | Verfahren zur Vergasung von flüssigen bis pastösen organischen Stoffen und Stoffgemischen |
| FR2851570B1 (fr) * | 2003-02-24 | 2007-07-27 | Inst Francais Du Petrole | Installation et procede de gazeification multi-etapes d'une charge comprenant de la matiere organique |
| JP4276973B2 (ja) * | 2004-03-23 | 2009-06-10 | 財団法人電力中央研究所 | バイオマス発電システム |
| JP4479906B2 (ja) * | 2005-02-03 | 2010-06-09 | 株式会社Ｉｈｉ | 流動層ガス化ガス精製方法及び精製装置 |
| WO2007048058A2 (en) * | 2005-10-21 | 2007-04-26 | Taylor Biomass Energy, Llc | Process and system for gasification with in-situ tar removal |
| CN101003754B (zh) * | 2006-01-19 | 2011-07-06 | 神华集团有限责任公司 | 一种气流床气化炉及其气化方法 |
| RU2333929C1 (ru) * | 2007-02-26 | 2008-09-20 | Институт химии и химической технологии СО РАН (ИХХТ СО РАН) | Способ и установка для газификации твердого топлива |
| DE102007012452B4 (de) * | 2007-03-15 | 2014-01-16 | SynCraft Enegineering GmbH | Vergaser |
| US7875090B2 (en) * | 2007-04-24 | 2011-01-25 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of Agriculture | Method and apparatus to protect synthesis gas via flash pyrolysis and gasification in a molten liquid |
| WO2009030674A2 (en) * | 2007-09-04 | 2009-03-12 | Shell Internationale Research Maatschappij B.V. | Quenching vessel |
| CN101503177B (zh) * | 2009-01-12 | 2011-07-27 | 江阴市尚疯新能源技术开发有限公司 | 用生物质为燃料二氧化碳热循环制氢气的方法 |
| US20100270505A1 (en) * | 2009-04-22 | 2010-10-28 | Range Fuels, Inc. | Integrated, high-efficiency processes for biomass conversion to synthesis gas |
| CN101906326B (zh) * | 2010-07-20 | 2013-03-13 | 武汉凯迪控股投资有限公司 | 生物质双炉连体裂解气化工艺及其设备 |
| CN101906325B (zh) * | 2010-07-20 | 2013-09-04 | 阳光凯迪新能源集团有限公司 | 生物质低温裂解高温气化工艺及其设备 |
| CN201770675U (zh) * | 2010-07-20 | 2011-03-23 | 武汉凯迪控股投资有限公司 | 生物质双炉连体裂解气化设备 |
| CN101906324B (zh) * | 2010-07-20 | 2013-04-03 | 武汉凯迪控股投资有限公司 | 生物质水蒸汽间接气化工艺及其设备 |
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