ITUB20156873A1

ITUB20156873A1 - PROCEDURE AND PLANT FOR THE TRANSFORMATION OF COMBUSTIBLE MATERIALS IN CLEAN GAS FREE FROM CATRAMI.

Info

Publication number: ITUB20156873A1
Application number: ITUB2015A006873A
Authority: IT
Inventors: Ivan Bordonzotti; Giuseppe Antonioli; Francesco Berti
Original assignee: Ivan Bordonzotti; Giuseppe Antonioli; Francesco Berti
Priority date: 2015-12-09
Filing date: 2015-12-09
Publication date: 2017-06-09

Description

“PROCEDIMENTO ED IMPIANTO PER LA TRASFORMAZIONE DI MATERIALI COMBUSTIBILI IN GAS PULITO ESENTE DA CATRAMI” "PROCESS AND PLANT FOR THE TRANSFORMATION OF COMBUSTIBLE MATERIALS INTO CLEAN GAS FREE OF TARS"

Campo dell’ invenzione Field of invention

La presente invenzione concerne il campo della trasformazione dei materiali combustibili. The present invention relates to the field of transformation of combustible materials.

In dettaglio, la presente invenzione concerne un impianto per la trasformazione di materiali combustibili in gas pulito esente da catrame. In detail, the present invention relates to a plant for transforming combustible materials into clean, tar-free gas.

La presente invenzione concerne altresì un procedimento per la trasformazione di materiali combustibili in gas pulito sente da catrame. The present invention also relates to a process for transforming combustible materials into clean tar gas.

Tecnica Nota Technique Note

La presente invenzione riguarda il campo dei procedimenti e degli impianti utilizzati per trasformare materiali combustibili a base di molecole contenenti almeno carbonio e idrogeno (quali ad esempio le biomasse, i rifiuti urbani, le plastiche, gli pneumatici, il car fi uff, ..) in gas combustibile pulito e residuo inerte. The present invention relates to the field of processes and plants used to transform combustible materials based on molecules containing at least carbon and hydrogen (such as biomass, urban waste, plastics, tires, car fi uff, ..) in clean fuel gas and inert residue.

Come ben sanno in tecnici del settore, il gas combustibile pulito può essere ottenuto grazie ai conosciuti processi di pirolisi, gassificazione o pirogassificazione anche se però la qualità dei prodotti, in particolare per quanto attiene al gas prodotto, è solitamente insoddisfacente tanto da richiedere, prima del suo utilizzo complessi sistemi di trattamento. As technicians of the sector well know, clean fuel gas can be obtained thanks to the known processes of pyrolysis, gasification or pyrogasification even if the quality of the products, in particular as regards the gas produced, is usually unsatisfactory, so much so that it is required, before of its use of complex treatment systems.

Ottenere un gas pulito, dunque esente da sostanze condensabili, chiamate dai tecnici del settore catrami “tars” e da polveri, è una condizione necessaria per il suo utilizzo quale combustibile in motori o turbine, quindi per la generazione di elettricità, o quale sostanza di base per la produzione di combustibili liquidi, di gas naturale sintetico o altri prodotti di sintesi. Obtaining a clean gas, therefore free from condensable substances, called by the technicians of the tars sector "tars" and dust, is a necessary condition for its use as a fuel in engines or turbines, therefore for the generation of electricity, or as a substance of base for the production of liquid fuels, synthetic natural gas or other synthetic products.

Mentre la polverosità del gas può essere completamente eliminata per semplice filtrazione, l’eliminazione dei tars necessità di sistemi molto più complessi e genera solitamente sottoprodotti di difficile e costoso smaltimento. Esistono sul mercato diversi processi e impianti di conversione di un combustibile o più genericamente di un materiale solido contenente almeno carbonio e idrogeno in gas utile. While the dustiness of the gas can be completely eliminated by simple filtration, the elimination of tars requires much more complex systems and usually generates by-products that are difficult and expensive to dispose of. There are various processes and plants on the market for converting a fuel or, more generally, a solid material containing at least carbon and hydrogen into a useful gas.

Esistono procedimenti diretti di conversione di un combustibile solido in gas, quali ad esempio la gassificazione o la sola pirolisi, ma non vengono qui esaminati in quanto, se del caso, rappresentano solo una parte del procedimento complessivo oggetto di deposito di brevetto. There are direct processes for converting a solid fuel into gas, such as gasification or pyrolysis alone, but they are not examined here as, if necessary, they represent only a part of the overall process subject to patent filing.

Nella maggioranza dei casi il procedimento migliore messo in atto secondo la tecnica nota consiste in una prima fase di pirolisi seguita da una fase di gassificazione e/o di combustione. Il calore richiesto puntualmente nel processo viene generato tramite combustione (ossidazione) di una parte del combustibile (materiale) da trattare o di una parte dei prodotti da esso generati. In most cases, the best process implemented according to the known art consists of a first pyrolysis step followed by a gasification and / or combustion step. The heat promptly required in the process is generated by combustion (oxidation) of a part of the fuel (material) to be treated or of a part of the products generated by it.

A volte procedimenti diversi utilizzano apparecchiature simili anche se poi i procedimenti valutati nel loro assieme sono diversi e distinti tra loro. Sometimes different processes use similar equipment even if the processes evaluated as a whole are different and distinct from each other.

Il processo di pirolisi, utilizzato universalmente, è un valido esempio di quanto affermato prima. The pyrolysis process, used universally, is a good example of the above.

Dal documento EP0976806 è noto un impianto di produzione di gas di sintesi, il quale illustra il materiale da trattare, tipicamente rifiuti urbani, viene spinto tramite pressa attraverso un condotto nel quale viene compresso. Questo condotto è riscaldato esteriormente da fumi di combustione caldi generati bruciando parte del gas prodotto dal processo. Il materiale che ivi si trova subisce, almeno in parte, la pirolisi. From document EP0976806 a synthesis gas production plant is known, which illustrates the material to be treated, typically urban waste, is pushed by means of a press through a duct in which it is compressed. This duct is heated externally by hot combustion fumes generated by burning part of the gas produced by the process. The material found there undergoes, at least in part, pyrolysis.

I vapori e il gas prodotti da questa pirolisi parziale escono poi dalla parte terminale del condotto assieme al materiale parzialmente carbonizzato (“pirolizzato”). Questo condotto, posizionato orizzontalmente è direttamente collegato ad una camera verticale. Lo scopo di questa camera è la gassificazione e combustione completa del materiale parzialmente carbonizzato proveniente dal summenzionato condotto. Questo processo avviene iniettando ossigeno nella camera in quantità sottostechiometrica (inferiore a quanto necessario a bruciare tutto il materiale). Il gas prodotto dalla gassificazione va a miscelarsi con il gas di pirolisi e i vapori uscenti dal condotto di pirolisi. Questa miscela gassosa viene estratta alla sommità della camera di gassificazione. The vapors and gases produced by this partial pyrolysis then leave the end of the duct together with the partially carbonized (“pyrolyzed”) material. This duct, positioned horizontally, is directly connected to a vertical chamber. The purpose of this chamber is the complete gasification and combustion of the partially carbonized material coming from the aforementioned duct. This process takes place by injecting oxygen into the chamber in a substoichiometric quantity (less than what is necessary to burn all the material). The gas produced by the gasification mixes with the pyrolysis gas and the vapors coming out of the pyrolysis duct. This gaseous mixture is extracted at the top of the gasification chamber.

Dunque, rimpianto sopra descritto non consente di ottenere un processo di creazione di gas senza la produzione di tars. Therefore, regret described above does not allow to obtain a gas creation process without the production of tars.

La parte incombustibile del materiale gassificato, viste le alte temperature che regnano nella zona (1800°C e oltre), fondono e vanno a raccogliersi sul fondo della camera di gassificazione dove vengono poi estratte, sempre allo stato liquido, attraverso un sifone che ha lo scopo di mantenere isolato l’interno dall’ambiente. Gli inerti liquidi che escono dal sifone vengono poi vetrificati per tempra in acqua. The incombustible part of the gasified material, given the high temperatures that reign in the area (1800 ° C and above), melt and collect at the bottom of the gasification chamber where they are then extracted, always in a liquid state, through a siphon that has the the purpose of keeping the interior isolated from the environment. The liquid aggregates that come out of the siphon are then vitrified by quenching in water.

Dal documento CH697942 il materiale da trattare viene avviato attraverso un ingresso 4 provvisto di mezzi atti ad assicurare una sua tenuta stagna rispetto all’ ambiente circostante. A valle del detto ingresso 4 è installata un’apparecchiatura di alimentazione 5 che convoglia il materiale (freccia B) verso l’interno di un reattore di pirolisi, costituito da un tamburo rotante 2 incamiciato, le pareti del quale sono lambite da fumi di combustione che attraversano lo spazio compreso fra il detto tamburo rotante 2 ed una camera 3 termoisolata che lo contiene, fuoriuscendo (freccia C) attraverso un condotto di scarico 13. Tali fumi cedono gran parte del loro calore al reattore di pirolisi 2, all’ interno del quale il materiale da trattare, raggiungendo temperature dell’ordine dei 400-500° C, subisce un processo di pirolisi trasformandosi in gas e carbone. From document CH697942 the material to be treated is sent through an entrance 4 equipped with means to ensure its watertight integrity with respect to the surrounding environment. Downstream of said inlet 4 a feeding apparatus 5 is installed which conveys the material (arrow B) towards the inside of a pyrolysis reactor, consisting of a jacketed rotating drum 2, the walls of which are lapped by combustion fumes which pass through the space between said rotating drum 2 and a thermo-insulated chamber 3 which contains it, escaping (arrow C) through an exhaust duct 13. These fumes transfer most of their heat to the pyrolysis reactor 2, inside the which the material to be treated, reaching temperatures of the order of 400-500 ° C, undergoes a process of pyrolysis, transforming itself into gas and coal.

Mentre il gas di pirolisi fuoriesce (freccia E) attraverso un condotto di uscita 6 il carbone sposta (freccia D) verso una camera di gassificazione 9 nella quale esso si depone (freccia F) e nella quale, insufflando del gas comburente (ossigeno, aria, aria arricchita di ossigeno e/o vapore), viene ottenuta la parziale combustione con relativa parziale gassificazione del detto carbone di pirolisi. Mentre il gas di sintesi prodotto fuoriesce insieme al gas di pirolisi (freccia E) attraverso il già descritto condotto di uscita 6, il carbone non gassificato transita (an eh’ esso per gravità) attraverso un impianto di by-pass 7, provvisto di mezzi di estrazione 8 che lo depositano (freccia G) su di una griglia di post-combustione 10 situata nella zona inferiore della detta camera 3 termoisolata contenente il reattore di pirolisi 2 dove viene bruciato generando i fumi necessari al riscaldamento del tamburo rotante 2 e ceneri poi rimosse per mezzo di un’apparecchiatura di estrazione 12 di tipo noto, ad esempio del tipo a coclea come raffigurato nel disegno. While the pyrolysis gas escapes (arrow E) through an outlet duct 6, the coal moves (arrow D) towards a gasification chamber 9 in which it is deposited (arrow F) and in which, by blowing in combustion gas (oxygen, air , air enriched with oxygen and / or steam), partial combustion is obtained with relative partial gasification of said pyrolysis coal. While the synthesis gas produced escapes together with the pyrolysis gas (arrow E) through the already described outlet duct 6, the non-gasified coal passes (also by gravity) through a by-pass system 7, equipped with means extraction 8 which deposit it (arrow G) on a post-combustion grate 10 located in the lower area of said thermo-insulated chamber 3 containing the pyrolysis reactor 2 where it is burned generating the fumes necessary for heating the rotating drum 2 and then ashes removed by means of an extraction apparatus 12 of a known type, for example of the screw type as shown in the drawing.

Anche impianto descritto nel brevetto CH697 942 non permette di ottenere una produzione di gas senza residui solidi non ossidati e privo di incombusti. I documenti US2007/0163176 (solo reattore di combustione e gassificazione) e WO 95/21903, illustrano un impianto ed un processo di produzione di gas, in cui prevede una prima fase di trasformazione del materiale da trattare in carbone e gas contenente catrami tramite pirolisi in un reattore specifico e poi successiva gassificazione del char in un gassificatore speciale del tipo a letto trascinato utilizzando come medium di gassificazione i fumi ottenuti dalla combustione in condizioni sottostechiometriche di tutto il gas di pirolisi ottenuto nella precedente fase e utilizzando ossigeno puro come comburente. La reazione tra i fumi di combustione e il char genera il gas di sintesi. Also the plant described in the patent CH697 942 does not allow to obtain a production of gas without solid, non-oxidized residues and without unburnt materials. Documents US2007 / 0163176 (combustion and gasification reactor only) and WO 95/21903, illustrate a gas production plant and process, in which a first phase of transformation of the material to be treated into coal and gas containing tar through pyrolysis is envisaged. in a specific reactor and then subsequent gasification of the char in a special entrained bed type gasifier using as gasification medium the fumes obtained from the combustion under stoichiometric conditions of all the pyrolysis gas obtained in the previous phase and using pure oxygen as comburent. The reaction between the combustion fumes and the char generates the synthesis gas.

L’utilizzo di ossigeno come comburente permette di raggiungere temperature dei fumi molto elevate che dovrebbero sciogliere gli inerti contenuti nel char che vengono così estratti sotto forma di scoria fusa. Segnatamente, si fa notare che nel brevetto originale (WO 95/21903) il calore sensibile contenuto nel gas di sintesi prodotto (con temperatura dell’ ordine degli 800-900° C) veniva recuperato per fornire il calore necessario all’essiccamento e alla pirolisi del materiale da trattare. The use of oxygen as an oxidizer allows very high smoke temperatures to be reached which should dissolve the inert materials contained in the char which are thus extracted in the form of molten slag. In particular, it should be noted that in the original patent (WO 95/21903) the sensible heat contained in the synthesis gas produced (with a temperature of the order of 800-900 ° C) was recovered to provide the heat necessary for drying and pyrolysis. of the material to be treated.

Anche questi due documenti mostrano lo svantaggio di avere produzione di scorie fuse ossidate. These two documents also show the disadvantage of producing oxidized molten slag.

In particolare, se applicato a biomasse, rifiuti urbani e similari, il procedimento indicato nei due ultimi documenti sopra citati, non è praticamente realizzabile in quanto: In particular, if applied to biomass, urban waste and similar, the procedure indicated in the last two documents mentioned above, is practically not feasible as:

- il calore sensibile recuperato dal gas di sintesi caldo in uscita dal reattore a letto trascinato non è sufficiente a permettere l’essiccamento e la pirolisi del materiale da trattare ed inoltre la temperatura relativamente bassa del flusso termico utilizzato per le due suddette operazioni ne inficia il rendimento (occorre dunque molto più calore rispetto a quanto ne servirebbe con un flusso più caldo) e richiede superfici di scambio su essiccatore e pirolizzatore molto ampie per compensare il minore salto termico disponibile; - the sensible heat recovered from the hot synthesis gas leaving the entrained bed reactor is not sufficient to allow the drying and pyrolysis of the material to be treated and furthermore the relatively low temperature of the thermal flow used for the two aforementioned operations invalidates its efficiency (therefore much more heat is needed than what would be needed with a warmer flow) and requires very large exchange surfaces on the dryer and pyrolyser to compensate for the lower temperature difference available;

- le quantità e composizione di pyrogas e char ottenibili dalla pirolisi a bassa temperatura dipendono in massima parte dalle caratteristiche del materiale sottoposto a trattamento e solo secondariamente dalla temperatura e tempi impostati per il processo. La quantità di fumi richiesti per la gassificazione del char ottenuto dalla precedente pirolisi dipende invece prevalentemente dalla composizione e quantità del char. Anche la composizione dei fumi giocherebbe un ruolo importante ma, dovendo lavorare in difetto di ossigeno (come richiesto dal procedimento brevettato) e dovendo assicurare nel contempo temperature dei fumi sufficientemente elevate, tale composizione diventa poco influenzabile. Le alte temperature dei fumi richiedono inoltre di dover lavorare con difetto d’aria vicino a 1 (combustione quasi stechiometrica) il che rende ancor meno regolabile la portata e composizione dei fumi; - the quantities and composition of pyrogas and char obtainable from low temperature pyrolysis depend largely on the characteristics of the material subjected to treatment and only secondarily on the temperature and times set for the process. The quantity of fumes required for the gasification of the char obtained from the previous pyrolysis depends mainly on the composition and quantity of the char. The composition of the fumes would also play an important role but, having to work in an oxygen deficiency (as required by the patented process) and having to ensure at the same time sufficiently high fumes temperatures, this composition becomes little influenced. The high temperatures of the fumes also require having to work with an air defect close to 1 (almost stoichiometric combustion) which makes the flow rate and composition of the fumes even less adjustable;

- il processo di gassificazione comporta una serie di reazioni chimiche che richiedono una precisa stechiometria e che dunque quantitativi precisi di reagenti e di composizione nota per ottenere i prodotti desiderati. Siccome, come da precedente punto, i quantitativi in gioco e le relative composizioni di char, pyrogas e fumi non sono di fatto regolabili, si ha come risultato Γ impossibilità ad ottenere i prodotti desiderati. Prendendo ad esempio il caso di trattamento della legna, ciò che avverrebbe sarebbe la generazione di un quantitativo di gas di pirolisi e dunque di fumi di combustione sensibilmente superiore a quanto richiesto per gassificare il char disponibile. Il gas di sintesi ottenuto sarebbe dunque molto caldo e con un potere calorifico molto basso. - the gasification process involves a series of chemical reactions which require a precise stoichiometry and therefore precise quantities of reagents and of known composition to obtain the desired products. Since, as per the previous point, the quantities involved and the relative compositions of char, pyrogas and fumes are not in fact adjustable, the result is that it is impossible to obtain the desired products. Taking for example the case of wood treatment, what would happen would be the generation of a quantity of pyrolysis gas and therefore of combustion fumes significantly higher than what is required to gasify the available char. The synthesis gas obtained would therefore be very hot and with a very low calorific value.

Nei convenzionali procedimenti di combustione e di gassificazione del carbone, l’energia e i flussi necessari alla loro realizzazione vengono generati direttamente dalle reazioni che vedono coinvolto il carbone stesso: ad esempio nella combustione si ha Γ ossidazione completa del carbonio a anidride carbonica mentre nella gassificazione si ha l’ossidazione parziale del carbonio a monossido di carbonio. In conventional coal combustion and gasification processes, the energy and flows necessary for their realization are generated directly by the reactions that involve the coal itself: for example in combustion there is Γ complete oxidation of carbon to carbon dioxide while in gasification there is has the partial oxidation of carbon to carbon monoxide.

Come i tecnici del ramo sanno, è molto difficile e a volte impossibile realizzare questi procedimenti su carboni cosiddetti poveri (= a basso potere calorifico), in particolare nel caso dei procedimenti di gassificazione, in quanto non viene raggiunto il livello di autosostentamento delle reazioni chimiche coinvolte. Non riuscendo a bruciare tutto il carbonio disponibile si ottiene un residuo finale che contiene ancora incombusti con le conseguenze già descritte precedentemente. As those skilled in the art know, it is very difficult and sometimes impossible to carry out these processes on so-called poor coals (= low calorific value), in particular in the case of gasification processes, as the self-sustaining level of the chemical reactions involved is not reached. . Failing to burn all the available carbon, a final residue is obtained which still contains unburnt products with the consequences already described above.

Avere un residuo finale con il minore grado di ossidazione possibile, è di fondamentale importanza. Infatti, molti metalli contenuti nel residuo solido dovrebbero rimanere allo stato metallico puro non ossidato, come accade invece nell’ incenerimento o nella gassificazione ad aria o ossigeno, permettendo così un recupero efficace e sicuro. In dettaglio, dal residuo finale è possibile ottenere ferro rame o alluminio. Having a final residue with the lowest possible degree of oxidation is of fundamental importance. In fact, many metals contained in the solid residue should remain in the pure non-oxidized metal state, as happens instead in incineration or gasification with air or oxygen, thus allowing an effective and safe recovery. In detail, from the final residue it is possible to obtain iron, copper or aluminum.

La formazione di ossidi nel residuo finale è pericolosa poiché alcuni metalli se ossidati si trasformano in componenti tossiche; un esempio è il cromo, che se ossidato, può trasformarsi in cromo esavalente. The formation of oxides in the final residue is dangerous since some metals, if oxidized, are transformed into toxic components; an example is chromium, which if oxidized, can turn into hexavalent chromium.

Inoltre, il contatto tra carbone e ossigeno, oltre che generare un residuo ossidato poco riciclabile, comporta diverse altre problematiche note ai tecnici del ramo e conseguente al fatto che i fenomeni ossidativi sono rapidi e fortemente esotermici. Furthermore, the contact between coal and oxygen, in addition to generating an oxidized residue that is not very recyclable, involves various other problems known to those skilled in the art and consequent to the fact that oxidative phenomena are rapid and strongly exothermic.

Una di queste problematiche è la fusione delle ceneri, dovuta alle alte temperature raggiunte dal processo di ossidazione e che provoca danneggiamenti, usura prematura o disfunzioni delle apparecchiature coinvolte. La fusione delle ceneri avviene tipicamente nei processi di combustione, nei quali la quantità di ossigeno introdotta nel processo è pari ( stechiometrica) o leggermente superiore a quanto teoricamente richiesto per bruciare tutto il carbone, ma può avvenire anche nei processi di gassificazione in quanto, malgrado in essi il quantitativo di ossigeno inserito nel processo non sia sufficiente a bruciare tutto il carbone, si hanno comunque a livello locale, normalmente in corrispondenza del punto di iniezione del comburente (aria o ossigeno) nel sistema, zone con concentrazioni di ossigeno stechiometriche o superiori con conseguenti alte temperature locali e ossidazione del residuo. One of these problems is the melting of the ashes, due to the high temperatures reached by the oxidation process and which causes damage, premature wear or malfunctions of the equipment involved. The smelting of the ashes typically takes place in combustion processes, in which the amount of oxygen introduced into the process is equal (stoichiometric) or slightly higher than what is theoretically required to burn all the coal, but it can also occur in gasification processes as, despite in them the quantity of oxygen inserted in the process is not sufficient to burn all the coal, there are in any case locally, normally at the point of injection of the comburent (air or oxygen) into the system, zones with stoichiometric or higher oxygen concentrations with consequent high local temperatures and oxidation of the residue.

Inoltre, come gli esperti del settore sanno, la presenza di ossigeno favorisce la fusione delle ceneri anche grazie alla sua partecipazione nella formazione di sostanze bassofondenti quali il vetro partendo da sodio, potassio e silice. Furthermore, as the experts in the sector know, the presence of oxygen favors the melting of the ashes also thanks to its participation in the formation of low-melting substances such as glass starting from sodium, potassium and silica.

Lo scopo della presente invenzione è quello di descrivere un impianto e un processo che consentano di risolvere gli inconvenienti sopra descritti. The object of the present invention is to describe a plant and a process which allow to solve the drawbacks described above.

Sommario deirinvenzione Summary of the invention

Lo scopo della presente invenzione è realizzato mediante un impianto ed un processo che sono totalmente privi di processi ossidativi sia della materia solida in ingresso all’ impianto, sia di ogni altro flusso di materiale solido creato durante il processo di lavorazione all’ interno dell’impianto. The purpose of the present invention is achieved by means of a plant and a process that are totally free of oxidative processes both of the solid matter entering the plant, and of any other flow of solid material created during the processing process inside the plant. .

Segnatamente, rimpianto della presente invenzione può vantaggiosamente operare anche su carboni poveri, a basso potere calorifico, operando una gassificazione completa del carbonio in anidride carbonica ed un’ossidazione parziale del carbonio in monossido di carbonio. In particular, regret of the present invention can advantageously operate also on poor coals, with low calorific value, by carrying out a complete gasification of the carbon into carbon dioxide and a partial oxidation of the carbon into carbon monoxide.

Secondo la presente invenzione viene dunque realizzato un impianto per la trasformazione di materiali combustibili in gas pulito esente da catrami, il detto impianto comprendendo: According to the present invention, therefore, a plant is provided for the transformation of combustible materials into clean gas free from tar, said plant comprising:

- un reattore di pirolisi atto ad essere alimentato su di un suo ingresso mediante detti materiali combustibili, il detto reattore di pirolisi essendo almeno parzialmente installato in una prima camera termoisolata ed essendo lambito in uso da gas di combustione di gas di pirolisi prodotti dal detto reattore di pirolisi, ed in cui il detto reattore di pirolisi produce in uscita del carbone; - a pyrolysis reactor adapted to be fed on one of its inlets by means of said combustible materials, the said pyrolysis reactor being at least partially installed in a first heat-insulated chamber and being lapped in use by combustion gases of pyrolysis gases produced by said reactor of pyrolysis, and in which said pyrolysis reactor produces coal at the output;

- una camera di generazione di flussi sottostante la detta prima camera termoisolata e con essa comunicante, in cui la detta camera di generazione di flussi presenta ugelli d’ingresso alimentati con gas di pirolisi prodotti dal detto reattore di pirolisi; - a flow generation chamber below said first heat-insulated chamber and communicating with it, in which said flow generation chamber has inlet nozzles fed with pyrolysis gases produced by said pyrolysis reactor;

- una unità di decarburazione anossica avente primi mezzi di ingresso alimentati con il detto carbone prodotto in uscita dal detto rettore di pirolisi ed avente secondi mezzi di ingresso, direttamente collegati con la detta camera di generazione dei flussi; - an anoxic decarburization unit having first input means fed with said coal produced at the output of said pyrolysis rector and having second input means, directly connected to said flow generation chamber;

in cui nella detta camera di generazione di flussi 140 avviene una combustione stechiometrica o sovrastechiometrica di parte dei detti gas di pirolisi in which in the said flow generation chamber 140 a stoichiometric or super-stoichiometric combustion of part of the said pyrolysis gases takes place

ed avviene la miscelazione della parte restante dei detti gas di pirolisi alimentati da detti ugelli d’ingresso 220 con i prodotti di detta combustione ottenendo così un flusso caldo totalmente esente da ossigeno e si bruciano completamente i catrami (tars) contenuti in detti gas di pirolisi. and the remaining part of said pyrolysis gases fed by said inlet nozzles 220 is mixed with the products of said combustion, thus obtaining a hot flow totally free of oxygen and the tars (tars) contained in said pyrolysis gases are completely burned .

In un aspetto della presente invenzione, il detto impianto comprende inoltre una tramoggia di alimentazione posizionata in uscita dal detto reattore di pirolisi e in cui i detti primi mezzi di ingresso comprendono una coclea di alimentazione di carbone, posizionata ad una quota inferiore rispetto alla detta tramoggia di alimentazione. In one aspect of the present invention, said plant further comprises a feed hopper positioned at the outlet of said pyrolysis reactor and in which said first inlet means comprise a coal feeding screw, positioned at a lower height with respect to said hopper. power supply.

Segnatamente, i detti secondi mezzi di ingresso della detta camera di decarburazione anossica sono posizionati ad una quota inferiore rispetto ai detti primi mezzi di ingresso della detta camera di decarburazione anossica. In particular, the said second inlet means of the said anoxic decarburization chamber are positioned at a lower level than the said first inlet means of the said anoxic decarburization chamber.

In un aspetto della presente invenzione, la detta camera di generazione dei flussi ha la particolarità di essere geometricamente un’estensione della prima camera condividendo con essa le pareti esterne ed essendo da essa separata tramite un setto divisorio. In one aspect of the present invention, the said flow generation chamber has the particularity of being geometrically an extension of the first chamber, sharing the external walls with it and being separated from it by a partition.

In un aspetto della presente invenzione, il detto impianto comprende inoltre un filtro eliminatore di polvere installato in corrispondenza di una porzione terminale di un condotto di uscita che è posizionato sulla sommità della tramoggia. In one aspect of the present invention, said plant further comprises a dust eliminating filter installed at an end portion of an outlet duct which is positioned on top of the hopper.

In un aspetto della presente invenzione, la detta prima camera comprende uno scarico di fumi, ed in cui il detto scarico comprende inoltre scambiatori termici. In dettaglio, i detti scambiatori termici preriscaldano e/o essiccano il detto materiale combustibile a monte dell’immissione entro il detto reattore di pirolisi. In un aspetto della presente invenzione, i detti gas di combustione entro la detta prima camera presentano un tenore di ossigeno sempre superiore a zero e tipicamente compreso tra il 3% ed il 15%. In one aspect of the present invention, said first chamber comprises a fume exhaust, and in which said exhaust further comprises heat exchangers. In detail, the said heat exchangers preheat and / or dry the said combustible material upstream of the introduction into the said pyrolysis reactor. In one aspect of the present invention, the said combustion gases within the said first chamber have an oxygen content always higher than zero and typically comprised between 3% and 15%.

In dettaglio, in detta camera di generazione di flussi sono individuate: In detail, in said flow generation chamber the following are identified:

- una prima zona ove è presente un bruciatore per i detti gas di pirolisi; e - a first zone where there is a burner for said pyrolysis gases; And

- una seconda zona ove sono presenti i detti ugelli; - a second zone where said nozzles are present;

ed in cui in detta prima zona sono in uso presenti gas di combustione comprendenti ossigeno e diretti verso la detta prima camera ed in cui in detta seconda zona sono in uso presenti gas di combustione privi di ossigeno e diretti verso la detta unità di decarburazione anossica. and in which in said first zone combustion gases comprising oxygen and directed towards said first chamber are in use and in which in said second zone combustion gases free of oxygen and directed towards said anoxic decarburization unit are in use.

In dettaglio, la detta prima zona è una zona frapposta fra detti ugelli e detto bruciatore. In detail, the said first zone is an interposed zone between said nozzles and said burner.

Secondo la presente invenzione viene inoltre realizzato un procedimento per la trasformazione di materiale combustibile in gas puliti esenti da catrami, il detto procedimento essendo caratterizzato dal fatto di comprendere: According to the present invention, a process is also carried out for the transformation of combustible material into clean gases free from tar, said process being characterized in that it comprises:

- un passo di introduzione di detto materiale combustibile entro un reattore di pirolisi di un impianto per la trasformazione di materiale combustibile in gas puliti; - a step for introducing said combustible material into a pyrolysis reactor of a plant for the transformation of combustible material into clean gases;

- un passo di riscaldamento di un tamburo rotante del detto reattore di pirolisi, detto tamburo rotante essendo almeno parzialmente introdotto entro una prima camera termoisolata, ed in cui il detto passo di riscaldamento del detto tamburo rotante avviene bruciando gas di pirolisi prodotti dal detto reattore di pirolisi; - un passo di trasferimento di un carbone prodotto nel detto reattore di pirolisi entro una camera di decarburazione anossica per mezzo di primi mezzi di ingresso alla detta camera di decarburazione anossica frapposti fra detto reattore di pirolisi e detta camera di decarburazione anossica; - a heating step of a rotating drum of said pyrolysis reactor, said rotating drum being at least partially introduced into a first heat-insulated chamber, and in which said heating step of said rotating drum takes place by burning pyrolysis gases produced by said reactor pyrolysis; - a step for transferring a coal produced in said pyrolysis reactor into an anoxic decarburization chamber by means of first inlet means to said anoxic decarburization chamber interposed between said pyrolysis reactor and said anoxic decarburization chamber;

- in cui in detta camera di decarburazione anossica prende luogo un passo di decarburazione anossica del detto carbone, in cui il detto passo di decarburazione anossica avviene mediante reazioni chimiche che prendono luogo per contatto con il flusso di gas di combustione caldo ricevuto dalla camera di generazione dei flussi limitrofa. - in which an anoxic decarburization step of said coal takes place in said anoxic decarburization chamber, in which said anoxic decarburization step takes place by means of chemical reactions which take place by contact with the flow of hot combustion gas received from the generation chamber of neighboring flows.

In un aspetto della presente invenzione, avviene un passo di bruciatura dei detti gas di pirolisi in una camera di generazione di flussi sottostante la detta prima camera e da essa separata mediante setti attraverso i quali gas di combustione dei detti gas di pirolisi riscaldano almeno parzialmente il detto tamburo rotante. In one aspect of the present invention, a step of burning the said pyrolysis gases takes place in a flow generation chamber underlying the said first chamber and separated from it by baffles through which the combustion gases of the said pyrolysis gases heat at least partially the said rotating drum.

In un aspetto della presente invenzione, il detto metodo comprende un passo di posizionamento di secondi mezzi di ingresso nella detta camera di decarburazione anossica ad una quota inferiore rispetto ai detti primi mezzi di ingresso. In un aspetto della presente invenzione, il detto metodo comprende un passo di filtraggio dei gas di pirolisi prodotti dal detto reattore di pirolisi a monte della detta loro bruciatura entro detta camera di generazione dei flussi. In one aspect of the present invention, said method comprises a step for positioning second input means in said anoxic decarburization chamber at a lower height than said first input means. In one aspect of the present invention, the said method comprises a step of filtering the pyrolysis gases produced by the said pyrolysis reactor upstream of their burning within the said flow generation chamber.

In dettaglio, bruciando i detti gas di pirolisi, entro la detta prima camera si producono gas di combustione entro la detta prima camera, e detti gas di combustione presentano un tenore di ossigeno sempre superiore a zero e tipicamente compreso tra il 3% ed il 15%. In detail, by burning said pyrolysis gases, combustion gases are produced within said first chamber, and said combustion gases always have an oxygen content above zero and typically between 3% and 15%. %.

In dettaglio, in detta camera di generazione di flussi i detti gas di pirolisi vengono bruciati generando due flussi di combustione separati, in cui un primo flusso di combustione contiene ossigeno ed è diretto verso la detta prima camera ed un secondo flusso di combustione, che è assolutamente privo di ossigeno e viene diretto verso i detti secondi mezzi di ingresso alla unità di decarburazione anossica. In detail, in said flow generation chamber the said pyrolysis gases are burned generating two separate combustion flows, in which a first combustion flow contains oxygen and is directed towards the said first chamber and a second combustion flow, which is absolutely devoid of oxygen and is directed towards said second input means to the anoxic decarburization unit.

Pertanto, il detto secondo flusso è ottenuto da un passo di miscelazione dei detti gas di combustione prodotti nella detta prima camera con una frazione o parte dei detti gas di pirolisi. Therefore, the said second flow is obtained from a mixing step of the said combustion gases produced in the said first chamber with a fraction or part of the said pyrolysis gases.

Segnatamente, i detti gas di pirolisi sono immessi nella detta camera per una quantità almeno sufficiente a consumare, tramite sua combustione, l’ossigeno contenuto nei detti gas di combustione impiegati nella miscelazione. Specifically, said pyrolysis gases are introduced into said chamber for an amount at least sufficient to consume, through its combustion, the oxygen contained in said combustion gases used in mixing.

Descrizione delle figure Description of the figures

L’invenzione verrà ora descritta facendo riferimento alle figure annesse nelle quali: The invention will now be described with reference to the attached figures in which:

- la figura 1 illustra un impianto per la trasformazione di materiali combustibili di tipo noto; Figure 1 illustrates a plant for the transformation of combustible materials of a known type;

- la figura 2 illustra un impianto per la trasformazione di materiali combustibili in gas pulito esente da catrami secondo la presente invenzione. Figure 2 illustrates a plant for the transformation of combustible materials into clean gas free from tar according to the present invention.

Descrizione dettagliata dell’ invenzione Detailed description of the invention

Con riferimento alla figura 2, con il numero di riferimento 10 è indicato nel suo complesso un impianto per la trasformazione di materiali combustibili in gas pulito esente da catrami. With reference to Figure 2, the reference number 10 indicates as a whole a plant for the transformation of combustible materials into clean gas free from tar.

L’unità di pirolisi riceve il materiale combustibile che viene così sottoposto al procedimento di pirolisi. Come è noto nel ramo della tecnica, nel procedimento di pirolisi il materiale da trattare viene riscaldato, in assenza di ossigeno, fino a temperature all’ incirca comprese tra 400 e 800°C, mantenendolo in quelle condizioni per un tempo sufficiente a causarne la trasformazione completa in gas, vapori di sostanze condensabili (detti catrami o tars) e carbone. The pyrolysis unit receives the combustible material which is thus subjected to the pyrolysis process. As is known in the art, in the pyrolysis process the material to be treated is heated, in the absence of oxygen, up to temperatures between 400 and 800 ° C, keeping it in those conditions for a time sufficient to cause its transformation. complete in gases, vapors of condensable substances (called tars or tars) and coal.

Il carbone è composto da una frazione combustibile e energetica, essenzialmente carbonio, e da una parte incombustibile la cui composizione dipende dal materiale alimentato all’ impianto. A titolo di esempio, trattando biomasse, la parte incombustibile del carbone è composta da minerali e altri materiali lapidei mentre trattando rifiuti indifferenziati nella composizione della parte incombustibile troviamo anche metalli e vetro. Coal is composed of a combustible and energetic fraction, essentially carbon, and an incombustible part whose composition depends on the material fed to the plant. By way of example, when treating biomass, the incombustible part of coal is composed of minerals and other stone materials while treating undifferentiated waste in the composition of the incombustible part we also find metals and glass.

Ottenere un gas pulito, dunque esente da sostanze condensabili (chiamate dai tecnici del settore catrami o “tars”) e da polveri, è una condizione estremamente importante per l’utilizzo del gas quale combustibile in motori o turbine, quindi per la generazione di elettricità, o quale sostanza di base per la produzione di combustibili liquidi, di gas naturale sintetico o altri prodotti di sintesi. Mentre la polverosità del gas può essere completamente eliminata per semplice filtrazione, l’eliminazione dei tars necessita di sistemi molto più complessi e genera solitamente sottoprodotti di difficile e costoso smaltimento. Obtaining a clean gas, therefore free from condensable substances (called by technicians in the tars or "tars" sector) and from dust, is an extremely important condition for the use of gas as a fuel in engines or turbines, therefore for the generation of electricity. , or as a basic substance for the production of liquid fuels, synthetic natural gas or other synthetic products. While the dustiness of the gas can be completely eliminated by simple filtration, the elimination of tars requires much more complex systems and usually generates by-products that are difficult and expensive to dispose of.

Sempre procedendo con una descrizione schematica, il carbone generato nell’unità di pirolisi viene poi trasferito ad un’unità di decarburazione anossica al fine di valorizzare energeticamente il carbonio contenuto nel detto carbone e nel contempo ottenere un residuo di minor massa possibile e totalmente incombustibile. Always proceeding with a schematic description, the coal generated in the pyrolysis unit is then transferred to an anoxic decarburization unit in order to energetically enhance the carbon contained in the said coal and at the same time obtain a residue with the lowest possible mass and totally incombustible.

Il procedimento messo in atto in quest’ ultima unità ha lo scopo di eliminare completamente il carbonio contenuto nel carbone; eliminazione che avviene assolutamente senza apporto di ossigeno e in condizioni di temperatura controllata. The process implemented in this latter unit aims to completely eliminate the carbon contained in the coal; elimination that occurs absolutely without oxygen supply and under controlled temperature conditions.

Ai sensi della presente invenzione, per decarburazione anossica si intende dunque un processo di eliminazione del carbonio in assenza di ossigeno. According to the present invention, anoxic decarburization therefore means a process of elimination of carbon in the absence of oxygen.

Ciò al fine di distinguere questo particolare procedimento da quelli piu noti e utilizzati dai tecnici del settore quali la combustione e la gassificazione ad aria (o altra miscela gassosa contenente ossigeno) dove invece si ha, in maniera più o meno importante, contatto tra il carbone e l’ossigeno. This is in order to distinguish this particular process from those more known and used by technicians in the sector such as combustion and gasification with air (or other gaseous mixture containing oxygen) where instead there is, more or less importantly, contact between the coal. and oxygen.

Nel procedimento di decarburazione anossica che prende atto nell’impianto 10 oggetto della presente invenzione, la fusione delle ceneri viene evitata grazie all’assenza di ossigeno e grazie al fatto che questi è un processo endotermico (che assorbe calore). La temperatura massima raggiunta nel processo è quella del flusso decarburante, meglio spiegato nel seguito, generato e controllato con precisione nella camera di generazione dei flussi. Per cui nell’unità di decarburazione non si possono formare, nemmeno localmente, zone con temperature eccessive e tali provocare la fusione delle ceneri. In the anoxic decarburization process that takes place in the plant 10 object of the present invention, the melting of the ashes is avoided thanks to the absence of oxygen and thanks to the fact that this is an endothermic process (which absorbs heat). The maximum temperature reached in the process is that of the decarbon flow, better explained below, generated and controlled with precision in the flow generation chamber. Therefore, areas with excessive temperatures cannot be formed in the decarburization unit, not even locally, and this can cause the ashes to melt.

Tra il carbone e il flusso decarburante inserito nell’unità di decarburazione avvengono delle reazioni chimiche che generano un gas combustibile nel quale si ritrova interamente l’energia chimica del carbone generato e poi consumato dal procedimento. Questo gas combustibile è il prodotto principale del procedimento e presenta, come meglio descritto oltre, la particolarità di essere assolutamente esente da sostanze condensabili (tars) rendendolo idoneo a essere utilizzato, previa filtrazione e raffreddamento, in motori o turbine a gas o quale sostanza di base per sintesi chimiche. Chemical reactions occur between the coal and the de-fuel flow inserted in the decarburization unit, generating a combustible gas in which the chemical energy of the coal generated and then consumed by the process is found entirely. This combustible gas is the main product of the process and has, as better described below, the particularity of being absolutely free from condensable substances (tars) making it suitable for use, after filtration and cooling, in engines or gas turbines or as a substance of basis for chemical syntheses.

La camera di generazione dei flussi si rileva una componente essenziale del sistema, rendendo possibile il procedimento nel suo complesso come pure conferendo carattere innovativo al sistema preso nel suo assieme carattere innovativo. The flow generation chamber is an essential component of the system, making the process as a whole possible as well as giving the system an innovative character as a whole.

Neirimpianto 10 oggetto della presente invenzione si distinguono principalmente tre elementi, fisicamente uniti tra loro e inscindibili: l’unità di pirolisi, la camera di generazione dei flussi e Γ unità di decarburazione anossica. In the plant 10 object of the present invention there are mainly three elements, physically joined together and inseparable: the pyrolysis unit, the flow generation chamber and Γ anoxic decarburization unit.

Il materiale combustibile da trattare viene avviato verso rimpianto 10 (freccia A) attraverso un ingresso 40 provvisto di mezzi (rotocelle, doppie ghigliottine, doppio clapet, ecc.) atti ad assicurare una sua tenuta stagna rispetto all’ambiente circostante. The combustible material to be treated is sent towards regret 10 (arrow A) through an entrance 40 equipped with means (rotocells, double guillotines, double clappers, etc.) designed to ensure its watertight integrity with respect to the surrounding environment.

A valle del detto ingresso 40 rimpianto comprende un’apparecchiatura di alimentazione 50 o alimentatore, che convoglia il materiale (freccia B), mediante un sistema a coclee, a pistoni spintori o equivalenti mezzi tecnici, verso l’interno di un reattore di pirolisi. Downstream of said inlet 40, the regression comprises a feeding equipment 50 or feeder, which conveys the material (arrow B), by means of a system with augers, pusher pistons or equivalent technical means, towards the interior of a pyrolysis reactor.

Il reattore di pirolisi comprende un tamburo rotante 20 incamiciato e parzialmente giacente in una camera 30 termoisolata (prima camera); la parete del tamburo rotante 20 è lambita da fumi di combustione che attraversano lo spazio compreso fra il detto tamburo rotante 20 ed una prima camera 30 termoisolata che lo contiene, fuoriuscendo (freccia C) attraverso un condotto di scarico 130. The pyrolysis reactor comprises a jacketed rotating drum 20 partially lying in a heat-insulated chamber 30 (first chamber); the wall of the rotating drum 20 is lapped by combustion fumes which pass through the space between said rotating drum 20 and a first heat-insulated chamber 30 which contains it, escaping (arrow C) through an exhaust duct 130.

Ai sensi della presente invenzione il tamburo rotante è definito parzialmente giacente entro la prima camera 30 termoisolata, poiché alcune porzioni d’estremità del detto tamburo ne giacciono all’esterno. According to the present invention, the rotating drum is defined partially lying within the first heat-insulated chamber 30, since some end portions of said drum lie outside it.

Tali fumi cedono gran parte del loro calore al reattore di pirolisi 20, all’ interno del quale il materiale combustibile da trattare, riscaldandosi a temperature maggiori od uguali a ca. 400°C e comunque non inferiori a 300°C, subisce un processo di pirolisi. These fumes give up most of their heat to the pyrolysis reactor 20, inside which the combustible material to be treated, heating up to temperatures greater than or equal to approx. 400 ° C and in any case not lower than 300 ° C, it undergoes a pyrolysis process.

Durante il processo di pirolisi, si generano gas, sostanze condensabili allo stato di vapore (tars) e carbone. Il calore residuo restante nei fumi quando raggiungono lo scarico 130 può essere recuperato attraverso scambiatori termici 230 per poi essere ulteriormente diretto (freccia P) ad altri utilizzi quali l’essiccazione a monte dell’ impianto 10 del materiale combustibile da trattare o il preriscaldo dell’aria di combustione utilizzata in un bruciatore 210 meglio descritto nel seguito. During the pyrolysis process, gases, vapor condensable substances (tars) and coal are generated. The residual heat remaining in the fumes when they reach the exhaust 130 can be recovered through heat exchangers 230 and then be further directed (arrow P) to other uses such as the drying upstream of the system 10 of the combustible material to be treated or the preheating of the combustion air used in a burner 210 better described below.

L’impianto 10 oggetto della presente invenzione comprende altresì un condotto di uscita 60 per la fuoriuscita (freccia E) del gas di pirolisi o pyrogas. Il carbone, per effetto della rotazione del tamburo rotante 20 (che opzionalmente ma preferibilmente può essere combinato con un’opportuna inclinazione del suo asse longitudinale, sebbene nella presente invenzione sia possibile anche una configurazione orizzontale come schematicamente rappresentato in figura 2), si sposta (freccia D) verso una tramoggia 90 nella quale esso si depone (freccia F) e dalla quale viene poi estratto attraverso un mezzo di estrazione 70 (rotocelle, doppie ghigliottine, doppio clapet, ecc.) atto ad assicurare una compartimentazione perfetta delle atmosfere esistenti a monte e a valle del medesimo. The plant 10 object of the present invention also comprises an outlet duct 60 for the escape (arrow E) of the pyrolysis or pyrogas gas. The coal, due to the rotation of the rotating drum 20 (which optionally but preferably can be combined with an appropriate inclination of its longitudinal axis, although in the present invention a horizontal configuration is also possible as schematically represented in Figure 2), moves ( arrow D) towards a hopper 90 in which it is deposited (arrow F) and from which it is then extracted through an extraction means 70 (rotocells, double guillotines, double clappers, etc.) designed to ensure perfect compartmentalization of the existing atmospheres to upstream and downstream of the same.

L’impianto 10 oggetto della presente invenzione comprende altresì un filtro eliminatore di polvere 180 installato in corrispondenza di una porzione terminale del condotto di uscita 60 che è posizionato sulla sommità della tramoggia 90; a valle del detto filtro eliminatore di polvere, Γ impianto 10 oggetto della presente invenzione comprende anche un ventilatore 160. The plant 10 object of the present invention also comprises a dust eliminating filter 180 installed at a terminal portion of the outlet duct 60 which is positioned on the top of the hopper 90; downstream of said dust eliminating filter, the plant 10 object of the present invention also comprises a fan 160.

Il gas di pirolisi in uscita dal detto condotto di uscita 60 viene depolverato nel filtro eliminatore di polvere 180 (ad esempio di tipo inerziale, a maglia metallica o ceramico), aspirato per mezzo del ventilatore 160 e, attraverso dei condotti 17, avviato (freccia J) alla camera di generazione dei flussi 140. The pyrolysis gas leaving said outlet duct 60 is dedusted in the dust eliminating filter 180 (for example of the inertial type, with metal or ceramic mesh), sucked in by means of the fan 160 and, through ducts 17, started (arrow J) to the flow generation chamber 140.

La polvere trattenuta dal filtro eliminatore di polvere 180, prevalentemente composta da particelle fini di carbone trascinate dal gas di pirolisi, viene estratta con mezzi noti (non indicati nelle figure annesse). The dust retained by the dust eliminating filter 180, mainly composed of fine particles of carbon entrained by the pyrolysis gas, is extracted by known means (not indicated in the attached figures).

Nella camera di generazione dei flussi 140 vengono generati i flussi gassosi necessari sia per il riscaldo del tamburo rotante del reattore di pirolisi 20, sia per le reazioni chimiche che avvengono nella camera 100 di decarburazione anossica. In the flow generation chamber 140 the gaseous flows necessary both for the heating of the rotating drum of the pyrolysis reactor 20 and for the chemical reactions which take place in the anoxic decarburization chamber 100 are generated.

La camera di generazione dei flussi 140 ha la particolarità di essere geometricamente un’estensione della prima camera 30 condividendo con essa le pareti esterne ed essendo da essa separata solo dal setto divisorio 190, quest’ultimo dotato di aperture in numero, dimensione e posizione tale da suddividere il flusso gassoso che ivi transita (freccia K) in maniera idonea a garantire il sufficiente riscaldamento del reattore di pirolisi 20 e la corretta distribuzione del calore sulla sua superficie. The flow generation chamber 140 has the particularity of being geometrically an extension of the first chamber 30, sharing the external walls with it and being separated from it only by the partition 190, the latter having openings in such number, size and position. to subdivide the gaseous flow which passes through it (arrow K) in a manner suitable to ensure sufficient heating of the pyrolysis reactor 20 and the correct distribution of heat on its surface.

Altro aspetto particolare è il fatto che la stessa camera di generazione dei flussi 140 è poi direttamente collegata anche alla camera di decarburazione anossica 100 creando così, assieme alla prima camera 30, un unico aggregato compatto, finalizzato a ridurre al minimo il tragitto dei flussi caldi (a temperature comprese tra circa i 1200 e i 1800°C e comunque preferibilmente al di sopra dei 1000°C al fine di ottenere un corretto riscaldamento del reattore di pirolisi ed una efficace decarburazione anossica) generati nella camera di generazione dei flussi 140 e inviati alle altre due camere limitando così le perdite termiche ed evitando l’utilizzo di condotti che, come noto ai tecnici del settore, sono di complessa realizzazione. Le dimensioni della camera di generazione dei flussi 140 sono comunque tali da assicurare sufficienti tempi di residenza per il materiale tali da avere un completamento delle reazioni chimiche che poi avvengono. Another particular aspect is the fact that the same flow generation chamber 140 is then also directly connected to the anoxic decarburization chamber 100 thus creating, together with the first chamber 30, a single compact aggregate, aimed at minimizing the path of the hot flows. (at temperatures between about 1200 and 1800 ° C and in any case preferably above 1000 ° C in order to obtain a correct heating of the pyrolysis reactor and an effective anoxic decarburization) generated in the flow generation chamber 140 and sent to the two other chambers thus limiting thermal losses and avoiding the use of ducts which, as known to those skilled in the art, are complex to construct. The dimensions of the flow generation chamber 140 are in any case such as to ensure sufficient residence times for the material such as to have a completion of the chemical reactions which then take place.

Il gas di pirolisi viene distribuito nella camera di generazione flussi 140 in due zone distinte, controllandone la suddivisione della portata attraverso le valvole di regolazione 200. Una parte del gas viene bruciata in condizioni di eccesso d’aria nel bruciatore 210 precedentemente menzionato. Tale bruciatore 210 è in dettaglio posizionato in testa alla camera di generazione dei flussi 140, preferibilmente giacendo su di un lato della medesima in corrispondenza di un setto divisorio 190 che separa la detta camera di generazione dei flussi 140 dalla soprastante prima camera 30. Una restante parte dei gas viene iniettata direttamente in camera di generazione dei flussi 140 attraverso gli ugelli 220 situati tra il bruciatore 210 e la connessione alla camera di decarburazione anossica 100. Parte dei fumi generati nel bruciatore 210 vanno a riscaldare il tamburo rotante 20 attraversando le aperture di cui è dotato il setto divisorio 190 (freccia K). The pyrolysis gas is distributed in the flow generation chamber 140 in two distinct areas, controlling the subdivision of the flow rate through the regulation valves 200. A part of the gas is burned in conditions of excess air in the burner 210 previously mentioned. Said burner 210 is in detail positioned at the head of the flow generation chamber 140, preferably lying on one side of the same in correspondence with a partition 190 which separates said flow generation chamber 140 from the first chamber 30 above. part of the gases are injected directly into the flow generation chamber 140 through the nozzles 220 located between the burner 210 and the connection to the anoxic decarburization chamber 100. Part of the fumes generated in the burner 210 heat the rotating drum 20 through the which is equipped with the partition 190 (arrow K).

I fumi necessari al riscaldo del reattore di pirolisi devono avere una temperatura ben definita al fine di assicurare lo scambio di calore desiderato e rimanendo nel contempo al di sotto dei limiti di temperatura di utilizzo dei materiali del tamburo rotante 20. The fumes necessary for heating the pyrolysis reactor must have a well-defined temperature in order to ensure the desired heat exchange and at the same time remain below the temperature limits of use of the materials of the rotating drum 20.

La regolazione della temperatura dei fumi avviene, come i tecnici del settore sanno, agendo sull’eccesso d’aria impostato al bruciatore 210. I fumi di combustione ottenuti avranno dunque un tenore di ossigeno sempre superiore a zero (tipicamente tra il 3 e il 10%) e funzione della temperatura desiderata. The regulation of the temperature of the fumes takes place, as the technicians of the sector know, by acting on the excess air set on the burner 210. The combustion fumes obtained will therefore have an oxygen content that is always higher than zero (typically between 3 and 10 %) and function of the desired temperature.

La frazione di fumi non utilizzata per il riscaldo del tamburo rotante 20 attraversa la camera di generazione dei flussi 140 (freccia M) reagendo poi con il flusso di gas iniettato attraverso gli ugelli 220 (freccia L). The fraction of fumes not used for heating the rotating drum 20 passes through the flow generation chamber 140 (arrow M) and then reacts with the flow of gas injected through the nozzles 220 (arrow L).

Qui, l’ossigeno contenuto nel flusso di fumi proveniente dal bruciatore 210 viene consumato ad opera della combustione del gas di pirolisi iniettato attraverso gli ugelli 220 nella camera di generazione dei flussi 140 sottostante la prima camera 30 termoisolata. Il flusso risultante, esente da ossigeno e con una temperatura molto elevata (1200-1800°C) viene poi convogliato (freccia H) alla camera di decarburazione anossica 100. Here, the oxygen contained in the flue gas flow coming from the burner 210 is consumed by the combustion of the pyrolysis gas injected through the nozzles 220 in the flow generation chamber 140 below the first heat-insulated chamber 30. The resulting flow, free from oxygen and with a very high temperature (1200-1800 ° C) is then conveyed (arrow H) to the anoxic decarburization chamber 100.

La distribuzione del gas tra il bruciatore 210 e gli ugelli 220 è impostata in maniera tale che il flusso risultante dall’ interazione dei due sia assolutamente esente da ossigeno. In pratica la portata di gas iniettata attraverso gli ugelli 220 deve essere, come definita dai tecnici del ramo, stechiometrica (quantità di gas esatta per consumare tutto l’ossigeno disponibile) o leggermente sovrastechiometrica (quantità di gas eccessiva rispetto all’ossigeno disponibile). Pertanto nella camera di generazione dei flussi 140 avviene la combustione stechiometrica o sovrastechiometrica di parte dei gas di pirolisi nel bruciatore 210, in cui una parte dei gas di pirolisi che è rialimentata in ingresso nella camera di generazione dei flussi 140 attraverso gli ugelli 220, viene poi miscelata con i prodotti della combustione ottenendo così un flusso di gas caldi totalmente esente da ossigeno i cui i catrami (tars) contenuti nei detti gas di pirolisi sono totalmente bruciati. In termini riassuntivi e più semplici, nella camera di generazione dei flussi 140 si ha un flusso di fumi caldi privo di ossigeno. Giacché nella prima camera 30 termoisolata sono presenti sì dei fumi caldi, ma con un po’ di ossigeno, parte di questi fumi vengono catturati e ricircolati in retroazione essendo miscelati con una quantità predeterminata di gas di pirolisi. Il poco ossigeno presente nei fumi caldi della prima camera 30 termoisolata brucia pertanto una parte dei gas di pirolisi, laddove l’ossigeno è introdotto in quantità pari o superiore a quella che serviva per solo consumare l’ossigeno presente. The gas distribution between the burner 210 and the nozzles 220 is set in such a way that the flow resulting from the interaction of the two is absolutely free of oxygen. In practice, the gas flow rate injected through the nozzles 220 must be, as defined by the technicians of the art, stoichiometric (exact amount of gas to consume all available oxygen) or slightly overstichiometric (excessive amount of gas compared to available oxygen). Therefore, in the flow generation chamber 140 the stoichiometric or super-stoichiometric combustion of part of the pyrolysis gases in the burner 210 takes place, in which a part of the pyrolysis gases which is fed back into the flow generation chamber 140 through the nozzles 220, is then mixed with the combustion products thus obtaining a flow of hot gases totally free of oxygen whose tars (tars) contained in said pyrolysis gases are totally burned. In summary and simpler terms, in the flow generation chamber 140 there is a flow of hot fumes devoid of oxygen. Since hot fumes are present in the first thermo-insulated chamber 30, but with a little oxygen, part of these fumes are captured and recirculated in feedback being mixed with a predetermined amount of pyrolysis gas. The little oxygen present in the hot fumes of the first thermo-insulated chamber 30 therefore burns a part of the pyrolysis gases, where oxygen is introduced in quantities equal to or greater than that which was used only to consume the oxygen present.

In pratica la quantità miscelata di detti gas di pirolisi viene sempre impostata a valori maggiori onde garantire con certezza il consumo di tutto l’ossigeno. In practice, the mixed quantity of said pyrolysis gases is always set to higher values in order to guarantee the consumption of all oxygen with certainty.

I catrami (tars) normalmente presenti in detti gas di pirolisi vengono completamente eliminati durante il processo di combustione. The tars (tars) normally present in said pyrolysis gases are completely eliminated during the combustion process.

In altri termini, nella camera di generazione dei flussi 140 si generano due flussi di fumi di combustione, entrambi composti da azoto, anidride carbonica e acqua (sotto forma di vapore), ma con la particolarità che uno di questi contiene anche ossigeno mentre il secondo ne è esente. Nella camera di generazione dei flussi 140 vi sono dunque due zone con atmosfere diverse: una prima zona situata tra bruciatore 210 e gli ugelli 220 dove si hanno fumi contenenti ossigeno e una seconda zona situata tra gli ugelli 220 e camera di decarburazione 100 dove i fumi sono completamente esenti da ossigeno. In other words, two streams of combustion fumes are generated in the flow generation chamber 140, both composed of nitrogen, carbon dioxide and water (in the form of steam), but with the particularity that one of these also contains oxygen while the second it is exempt. In the flow generation chamber 140 there are therefore two areas with different atmospheres: a first area located between burner 210 and nozzles 220 where there are fumes containing oxygen and a second area located between nozzles 220 and decarburization chamber 100 where fumes they are completely oxygen free.

Nella figura allegata la zona di transizione tra le due zone nella camera 140 è indicata con la linea tratteggiata 240. In the attached figure, the transition zone between the two zones in chamber 140 is indicated by the dashed line 240.

A valle del mezzo di estrazione 70 il carbone viene prelevato e trasportato da un’apparecchiatura di alimentazione 80 (freccia G), che nella forma di realizzazione preferita descritta e qui illustrata è un convogliatore a coclea e rappresenta dei primi mezzi di ingresso per la camera di decarburazione anossica. Tale carbone si deposita sul fondo della camera di decarburazione anossica 100, di tipo termoisolato, dove, reagendo con il flusso gassoso generato e proveniente (freccia H) dalla camera di generazione dei gas 140 si consuma perdendo il carbonio contenuto trasformandosi così in un residuo incombustibile poi rimosso (freccia I) dalla camera di decarburazione anossica 100 per mezzo di un’apparecchiatura di estrazione 120 di tipo noto, ad esempio del tipo a coclea come raffigurato in figura 2, abbinata ad un sistema di scarico a tenuta 150 (rotocelle, doppie ghigliottine, doppio clapet, ecc.) che separa l’atmosfera interna alla camera dall’ambiente esterno. Ricapitolando dunque, la camera di decarburazione anossica 100 presenta primi mezzi di ingresso rappresentati dall’ apparecchiatura di alimentazione 80 e secondi mezzi di ingresso che sono rappresentati dalla conduttura presente tra la camera di generazione dei flussi 140 e la porzione inferiore della camera di decarburazione anossica stessa. Downstream of the extraction means 70, the coal is picked up and transported by a feeding apparatus 80 (arrow G), which in the preferred embodiment described and illustrated here is a screw conveyor and represents the first inlet means for the chamber of anoxic decarburization. This coal is deposited on the bottom of the anoxic decarburization chamber 100, of the thermo-insulated type, where, reacting with the gaseous flow generated and coming (arrow H) from the gas generation chamber 140, it is consumed, losing the carbon contained, thus transforming into an incombustible residue then removed (arrow I) from the anoxic decarburization chamber 100 by means of an extraction apparatus 120 of a known type, for example of the screw type as shown in figure 2, combined with a sealed exhaust system 150 (rotocells, double guillotines, double clapper, etc.) which separates the atmosphere inside the chamber from the external environment. In summary, therefore, the anoxic decarburization chamber 100 has first input means represented by the feeding apparatus 80 and second input means that are represented by the conduit present between the flow generation chamber 140 and the lower portion of the anoxic decarburization chamber itself. .

Preferibilmente, ma non limitatamente, la detta camera di decarburazione anossica 100 presenta i detti secondi mezzi di ingresso ad una quota inferiore rispetto ai detti primi mezzi di ingresso. Questo vantaggiosamente consente di ottimizzare il flusso del gas di pirolisi ribruciato, in uscita dalla camera di generazione dei flussi, rispetto al carbone che discende nella camera di decarburazione provenendo dalla apparecchiatura di alimentazione 80, garantendo una decarburazione più completa ed efficace. Preferably, but not limitedly, said anoxic decarburization chamber 100 has said second inlet means at a lower height than said first inlet means. This advantageously allows to optimize the flow of the re-burned pyrolysis gas, leaving the flow generation chamber, with respect to the coal that descends into the decarburization chamber coming from the feeding apparatus 80, ensuring a more complete and effective decarburization.

L’apparecchiatura di estrazione 120 viene attivata e regolata al fine di mantenere costante il livello del letto di carbone nella camera 140; livello controllato con apparecchi noti (quali livellostati a elica, a ultrasuoni, ecc.) non indicati nella figura. The extraction equipment 120 is activated and adjusted in order to keep the level of the coal bed constant in chamber 140; level controlled with known devices (such as helix level switches, ultrasound level switches, etc.) not indicated in the figure.

La frazione combustibile del carbone è essenzialmente costituita da carbonio che viene consumato nella camera di decarburazione anossica 100 dall’ anidride carbonica e dall’acqua (sottoforma di vapore) contenuti nel flusso gassoso caldo (freccia H) proveniente dalla camera di generazione dei flussi 140 trasformandosi nei gas combustibili che comprendono almeno monossido di carbonio e idrogeno grazie a reazioni chimiche endotermiche. The combustible fraction of coal is essentially made up of carbon which is consumed in the anoxic decarburization chamber 100 by the carbon dioxide and water (in the form of steam) contained in the hot gaseous flow (arrow H) coming from the flow generation chamber 140, transforming in combustible gases which include at least carbon monoxide and hydrogen due to endothermic chemical reactions.

Tali gas monossido di carbonio ed idrogeno vanno poi a miscelarsi con la parte del flusso gassoso caldo proveniente dalla camera di generazione dei gas 140 che non ha reagito. These carbon monoxide and hydrogen gases then mix with the part of the hot gaseous flow coming from the gas generation chamber 140 which has not reacted.

Pertanto la composizione finale del gas combustibile prodotto dall’impianto sarà una miscela composta prevalentemente da azoto, anidride carbonica, monossido di carbonio, idrogeno e acqua (allo stato di vapore) con concentrazioni dei singoli composti dipendente sia dalla composizione del materiale combustibile solido di partenza sia dai tempi e temperature applicate nel procedimento. Therefore the final composition of the combustible gas produced by the plant will be a mixture composed mainly of nitrogen, carbon dioxide, carbon monoxide, hydrogen and water (in the vapor state) with concentrations of the individual compounds depending on both the composition of the starting solid fuel material both by the times and temperatures applied in the process.

Nessuna reazione di ossidazione con ossigeno è possibile per cui il residuo solido finale si presenta non ossidato data l’assenza di ossigeno e non fuso in quanto le reazioni chimiche implicate sono endotermiche e pertanto la temperatura massima di processo è limitata alla temperatura del flusso gassoso in ingresso (freccia H). No oxidation reaction with oxygen is possible so that the final solid residue is not oxidized due to the absence of oxygen and not melted as the chemical reactions involved are endothermic and therefore the maximum process temperature is limited to the temperature of the gaseous flow in entrance (arrow H).

Inoltre il flusso gassoso caldo proveniente dalla camera di generazione dei gas 140 è in quantità sufficiente a completare le reazioni di decarburazione; il residuo è quindi esente da incombusti, in quanto esente da carbonio. Furthermore, the hot gaseous flow coming from the gas generation chamber 140 is in sufficient quantity to complete the decarburization reactions; the residue is therefore free from unburnt products, as it is carbon free.

Il gas combustibile ottenuto, esente da sostanze condensabili (tars) in quanto queste assenti sia nel carbone che nel flusso gassoso in ingresso alla camera di decarburazione anossica 100, esce attraversando controcorrente il letto di carbone (freccia N) e la parte libera superiore della medesima camera dove, per effetto della riduzione di velocità, perde per decantazione buona parte delle polveri trascinate. Il gas viene poi estratto dall’ impianto (freccia O) attraverso un condotto 110, disposto in corrispondenza della sommità della detta camera di decarburazione anossica 100. The combustible gas obtained, free from condensable substances (tars) as these are absent both in the coal and in the gaseous flow entering the anoxic decarburization chamber 100, exits by crossing the coal bed (arrow N) and the upper free part of the same countercurrent. chamber where, due to the speed reduction, a large part of the entrained dust loses due to decantation. The gas is then extracted from the plant (arrow O) through a duct 110, arranged at the top of said anoxic decarburization chamber 100.

I vantaggi dell’ impianto oggetto della presente invenzione sono chiari alla luce della descrizione che precede. Segnatamente, il detto impianto consente di produrre residuo solido privo di sostanze combustibili (chiamati incombusti) che, oltre a significare una perdita energetica, ne aumentano la massa e il costo dell’eventuale smaltimento. Questo, producendo gas combustibile pulito, che può essere impiegato senza ulteriori passi di trattamento in applicazioni quali motori o turbine, in cui esso viene bruciato per generare trazione e/o coppia meccanica o elettricità. The advantages of the plant object of the present invention are clear in light of the above description. In particular, the said plant allows the production of solid residue free of combustible substances (called unburned) which, in addition to meaning an energy loss, increase its mass and the cost of any disposal. This, producing clean fuel gas, which can be used without further treatment steps in applications such as engines or turbines, where it is burned to generate traction and / or mechanical torque or electricity.

Inoltre, il detto impianto consente di avere dei residui finali privi di metalli ossidati, giacché vengono prodotti da procedimenti anossici; questo consente di evitare una pluralità di residui - come ad esempio il cromo esavalente - che possono rivelarsi fortemente tossici. Dunque, rimpianto oggetto della presente invenzione risulta anche caratterizzato da una ecologie ità maggiore rispetto al passato. L’efficienza derivante dall’assenza di metalli ossidati, deriva dal fatto che la costruzione propria dell’ impianto 10 permette di avere una totale assenza dei processi ossidativi nella parte decarburante del processo. Furthermore, the said plant allows to have final residues free of oxidized metals, since they are produced by anoxic processes; this allows to avoid a plurality of residues - such as hexavalent chromium - which can be highly toxic. Therefore, regret object of the present invention is also characterized by a greater ecology than in the past. The efficiency deriving from the absence of oxidized metals derives from the fact that the construction of the plant 10 allows for a total absence of oxidative processes in the de-fuel part of the process.

Inoltre, questo processo consente di evitare la formazione di ceneri fuse. In addition, this process avoids the formation of molten ash.

È infine chiaro che all’oggetto della presente invenzione possono essere applicate aggiunte, modifiche o varianti ovvie per un tecnico del ramo senza per questo fuoriuscire dall’ambito di tutela fornito dalle rivendicazioni annesse. Finally, it is clear that additions, modifications or obvious variants for a person skilled in the art can be applied to the object of the present invention without thereby departing from the scope of protection provided by the attached claims.

Claims

CLAIMS 1. Plant for the transformation of combustible materials into clean tar free gas, said plant comprising: - a pyrolysis reactor (20) adapted to be fed on its inlet (40) by means of said combustible materials, the said pyrolysis reactor (20) being at least partially installed in a first thermally insulated chamber (30) and being lapped in use from combustion gases of pyrolysis gases produced by said pyrolysis reactor (20), and in which said pyrolysis reactor (20) produces coal at the outlet; - a flow generation chamber (140) below said first thermo-insulated chamber (30) and communicating with it, in which said flow generation chamber (140) has inlet nozzles (220) fed with pyrolysis gas products from said pyrolysis reactor (20); - an anoxic decarburization unit (100) having first input means (80) fed with said coal produced at the output of said pyrolysis rector (20) and having second input means, directly connected to said flow generation chamber (140); in which in the said flow generation chamber (140) a stoichiometric or super-stoichiometric combustion of part of the said pyrolysis gases takes place and the mixing of the remaining part of the said pyrolysis gases supplied by said inlet nozzles (220) with the products of said combustion thus obtaining a hot flow totally free of oxygen and the tars (tars) contained in said pyrolysis gases are completely burned.

2, Plant according to claim 1, further comprising a hopper (90) positioned at the outlet from said pyrolysis reactor (20) and in which said first inlet means (80) comprise a coal feeding screw, positioned at a height lower than said hopper.

3. Plant according to claim 1, wherein said second inlet means of said anoxic decarburization chamber (100) are positioned at a lower height than said first inlet means of said anoxic decarburization chamber.

4. Plant according to any one of the preceding claims, in which the said flow generation chamber (140) has the particularity of being geometrically an extension of the first chamber (30) sharing with it the external walls and being separated from it by means of a dividing septum (190).

Plant according to any one of the preceding claims, further comprising a dust eliminating filter (180) installed in correspondence with an end portion of an outlet duct (60) which is positioned on the top of the hopper (90).

6. Plant according to any one of the preceding claims, wherein said first chamber (30) comprises a fume exhaust (130), and wherein said exhaust (130) further comprises heat exchangers (230).

7. Plant according to claim 6, in which said heat exchangers (230) preheat and / or dry said combustible material upstream of the introduction into said pyrolysis reactor (20).

8. Plant according to any one of the preceding claims, in which said combustion gases within said first chamber (30) have an oxygen content always higher than zero and typically between 3% and 15%.

9. Plant according to any one of the preceding claims, in which in said flow generation chamber (140) the following are identified: - a first zone where there is a burner (210) for said pyrolysis gases; And - a second area where said nozzles (220) are present, and in which in said first zone combustion gases comprising oxygen and directed towards said first chamber (30) are in use and in which in said second zone combustion gases free of oxygen and directed towards said unit are in use anoxic decarburization (100),

10. Plant according to claim 9, wherein said first zone is an interposed zone between said nozzles (220) and said burner (210),

11. Process for the transformation of combustible material into clean gases free from tar, said process being characterized in that it comprises: - a step for introducing said combustible material into a pyrolysis reactor (20) of a plant (10) for the transformation of combustible material into clean gases; - a heating step of a rotating drum of said pyrolysis reactor (20), said rotating drum being at least partially introduced into a first thermo-insulated chamber (30), and in which said heating step of said rotating drum takes place by burning gas pyrolysis produced by said pyrolysis reactor (20); - a step of transferring a coal produced in the said pyrolysis reactor (20) into an anoxic decarburization chamber (100) by means of first inlet means (80) to the said anoxic decarburization chamber (100) interposed between said pyrolysis (20) and said anoxic decarburization chamber (100); - in which an anoxic decarburization step of said coal takes place in said anoxic decarburization chamber (100) by means of chemical reactions which take place by contact with the hot combustion gas flow received from the adjacent flow generation chamber (140),

12. Process according to claim 10, comprising a step for burning said pyrolysis gases in a flow generation chamber (140) underlying said first chamber (30) and separated from it by septa (190) through which combustion of said pyrolysis gases at least partially heat said rotating drum.

13. Process according to claim 11 or claim 12, comprising a step for positioning second inlet means in said anoxic decarburization chamber (100) at a lower height than said first inlet means.

14. Process according to any one of claims 11-13, characterized in that it comprises a step for filtering the pyrolysis gases produced by said pyrolysis reactor (20) upstream of said burning within said flow generation chamber (140) .

15. Process according to any one of the preceding claims 11-14, in which by burning said pyrolysis gases, combustion gases are produced within said first chamber (30), and said combustion gases have an oxygen content always higher than zero and typically between 3% and 15%.

Process according to any one of claims 12-15, wherein in said flow generation chamber (140) said pyrolysis gases are burned generating two separate combustion flows, in which a first combustion flow contains oxygen and is directed towards said first chamber (30) and a second combustion flow totally devoid of oxygen, is directed towards said second inlet means to said anoxic decarburization unit (100).

17. Process according to any one of the preceding claims, characterized in that the said second flow is obtained from a mixing step of the said combustion gases produced in the said first chamber (30) with a fraction or part of the said pyrolysis gases.

18. Process according to claim 17, characterized by the fact that said pyrolysis gases are introduced into said chamber for an amount at least sufficient to consume, through its combustion, the oxygen contained in said combustion gases used in mixing.