PL100439B1 - Sposob wytwarzania paliwa gazowego i urzadzenie do wytwarzania paliwa gazowego - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób i urzadzenie do wytwarzania paliwa gazowego z palnych odpadów materialów, które wskutek zawartosci wody lub substancji dajacych szkodliwe dla otoczenia pozostalosci po spaleniu, nie nadaja sie do bezposredniego spalania. Przykladowo takimi materialami sa smieci domowe lub przemyslowe, olej zuzyty i ropa naftowa, drewno i odpadki drewna, wegiel brunatny, torf, tworzywa sztuczne i inne materialy organiczne.

Znane sa rózne sposoby wykorzystywania palnych materialów odpadkowych, w których wysuszony wstepnie material spala sie w piecach obroiv wych, szybowych lub innych w temperaturze znacznie wyzszej niz 1000°C, a uzyskiwane cieplo wykorzystuje sie do wytwarzania pary lub ogrzewania.

Znane urzadzenia do spalania lub, zgazowywania smieci i innych materialów odpadkowych maja szereg wad. Stosowanie duzego madmiaru powietrza powoduje powstawanie duzych ilosci spalin, których oczyszczanie wymaga stosowania drogich urzadzen filtracyjnych, przy czym wyniki oczyszczenia sa niezadawalajace. Nadajace sie do odzyskiwania skladniki smieci, przykladowo zlom metalowy ulega niszczeniu skutkiem dzialania wysokiej temperatury spalania. Zuzel powstajacy przy spalaniu z popiolu i odpadków szkla, zawierajacy sole zanieczyszcza wode gruntowa. Nosnikiem wytwarzanego ciepla jest przy tym para, która moze byc wykorzystywana tylko w sposób ograniczony.

Znane sa takze sposoby wytwarzania paliwa gazowego z odpadków i innych materialów zawierajacych substancje organiczne, nie nadajacych sie do bezposredniego spalenia lub o bardzo ograniczonej przydatnosci do tego celu. Przykladowo w sposobie znanym z austriackiego opisu patentowego nr 44467, odpadki spala sie w piecu szybowym, a uchodzace gazy, dla wzbogacenia ich w wegiel, przeprowadza sie przez dalszy piec, który jest wypelniony zarzaca sie masa koksu. Do prowadzenia ciaglej pracy stosuje sie tu dwa przemienne czynne piece koksownicze, przy czym spaliny uchodzace z aktulanie przylaczonego do dmuchawy czynnego pieca koksowniczego doprowadza sie do pieca spalajacego odpadki, po czym razem z gazami wydzielajacymi sie z odpadków, przeprowadza poprzez goraca mase koksu drugiego pieca koksowniczego. Sposób ten nie polega na2 100 439 wytwarzaniu gazów palnych przez czesciowe spalenie materialów odpadkowych lecz ich spalanie calkowite w wysokiej temperaturze tak, ze uzyskano paliwo gazowe zawiera tylko mala ilosc skladników czynnych ima tym samym niska wartosc opalowa. Spalanie smieci w stosunkowo wysokich temperaturach ma ponadto te wade, ze zawarte w nich materialy nadajace sie do odzysku ulegaja bezpowrotnej stracie, przy czym skladniki niepalne zawarte w materialach odpadkowych, stapiaja sie lub spiekaja co powoduje zatykanie sie pieca.

W innym, znanym z austriackiego opisu patentowego nr 1664, sposobie wytwarzania ze smieci i materialów odpadkowych gazu opalowego, wolnego od tlenku wegla, przy jednoczesnym wytwarzaniu zwiazków zawierajacych grupe CN, materialy odpadkowe spala sie czesciowo, prsez ogrzanie do temperatury 800-1000°C, a uzyskane gazy stanowiace czesciowo produkt spalania, a czesciowo destylacji doprowadza sie do reaktora szybowego, wypelnionego materialami w okreslonym ukladzie warstwowym. Gazy te doprowadza sie w tym reaktorze do temperatury dysocjacji za pomoca przepuszczania przez warstwe goracego popiolu z papieru i w stanie zdysocjonowanym przeprowadza sie przez koks lub innym material zawierajacy wegiel, co powoduje powstanie reakcji wymiennej miedzy tymi gazami i substancjami zawierajacymi wegiel. Sposób ten nie nadaje sie równiez do przetwarzania odpadków domowych lub przemyslowych, a takze wielu innych materialów, zawierajacych wegiel, nie tylko ze wzgledu na zbyt wysoka temperature zgazowania wynoszaca 800—1000°C, lecz takze ze wzgledu na powstawanie spieków ze skladników niepalnych. Zasilanie reaktora szybowego popiolem ze spalonego papieru i koksem w oddzielnych warstwach jest klopotliwe, a otrzymywane paliwo gazowe skutkiem zbyt wysokiej temperatury zgazowania, w której spala sie juz duza czesc gazów, ma zbyt niska wartosc opalowa.

Inne, analogiczne sposoby zgazowania sa znane z opisów patentowych RFN nr 972468, 672921,585274, 445334 oraz opisu publikacyjnego RFN nr 1654942.

Wspólna niedogodnosc wszystkich tych znanych sposobów wytwarzania paliwa gazowego stanowi to, ze temperatura obróbki materialów wsadowych wynosi okolo 1000°C co powoduje, ze materialy te nie moga zawierac niepalnych skladników o wysokiej temperaturze mieknienia. Wskutek tej wysokiej temperatury zgazowania na przyklad odpadków domowych lub przemyslowych nie mozna uniknac zjawiska powstawania, jako czynnika reakcji miedzy tlenem i substancjami zawartymi w tych odpadkach, substancji stalych, które nie sa zdolne do dalszych reakcji, skutkiem czego v/ytwarzane paliwo gazowe ma niska wartosc opalowa przy malej sprawnosci procesu technologicznego.

Celem wynalazku jest unikniecie wymienionych wad, a zadaniem technicznym jest opracowanie sposobu wytwarzania paliwa gazowego o duzej wartosci opalowej, z materialów odpadkowych i z innych palnych substancji, które skutkiem zawartosci wody lub substancji dajacych po spaleniu substancje szkodliwe nie nadaja sie do bezposredniego ich spalania. Otrzymane tym sposobem paliwo gazowe powinno nadawac sie do zasilania silników spalinowych, zwlaszcza turbin gazowych. Dalszym celem wynalazku jest opracowanie urzadzenia do stosowania sposobu wedlug wynalazku, którego praca nie bedzie miala szkodliwego wplywu dla otoczenia.

Istota sposobu wedlug wynalazku polega na tym, ze przerabiane materialy wytlewa sie w temperaturze 300—600°C, bez doplywu powietrza oddzielajac stale pozostalosci, a wytworzony gaz wytlewny poddaje sie reakcji przemiany na paliwo gazowe o duzej wartosci opalowej, za pomoca przepuszczania przez zloze reakcyjne o temperaturze 1000—1200°C utworzone; ze stalego nosnika wegla w obecnosci doprowadzanego, wstepnie ogrzanego swiezego powietrza.

Wskutek stosunkowo niskiej temperatury wytlewania, która lezy znacznie ponizej temperatury mieknienia popiolu powstalego ze spalania wprowadzonych materialów, nie moze wystepowac zatkanie reaktorów, apólkoks i skladniki nie biorace udzialu w reakcji nie spiekaja sie ze soba. Skladniki te mozna oddzielac, odzyskujac zawarte w nich wartosciowe materialy. Otrzymywany pólkoks moze byc stosowany jako nosnik wegla dla goracego zloza reakcji, zwlaszcza w przypadku gdy temperatura mieknienia popiolu lub niepalnych skladników wynosi co najmniej 1200°C, a pólkoks zmieszano z innymi, wysokowartosciowymi nosnikami wegla, na przyklad z pólkoksem wegla brunatnego lub z weglem drzewnym.

Przy nizszej temperaturze mieknienia nie reagujacych skladników w przerabianym materiale, pólkoks wytworzony w reaktorze wytlewania doprowadza sie razem z nie wytlewanymi produktami w kawalkach do urzadzenia do wzbogacania, a po frakcjonowaniu jest uzywany dalej do róznych celów.

Wytlewanie reguluje sie w zaleznosci od jakosci materialu zasilania poprzez sterowane doprowadzanie ciepla i/lub wody, a goracy, uprzednio odpylony gaz wytlewny wprowadza sie wedlug wynalazku do goracej (o temperaturze okolo 1000°C) strefy zloza reakcyjnego, utworzonego z nosnika wegla o,malej zawartosci popiolu i o temperaturze mieknienia popiolu, wiekszej niz temperatura reakcji.

W zaleznosci od uzytych materialów i od przebiegu reakcji gazu wytlewnego w zlozu mozna stosowac katalityczna intensyfikacje przemiany gazu wytlewnego w paliwo gazowe. Jako nadajace sie do tego celu100 439 3 katalizatory przydatne sa tu miedzy innymi takie substancje jak soda i handlowe masy porowate, stosowane do usuwania szkodliwych substancji w ukladach wydechowych pojazdów mechanicznych.

Sposób wedlug wynalazku ma, w porównaniu ze znanymi sposobami spalania lub zgazowania smieci, godne uwagi zalety, które polegaja na calkowitym braku, spalin lub innych produktów reakcji, zanieczyszczajacych dotychczas otoczenie, jak równiez na wysokiej wartosci opalowej wytwarzanego paliwa gazowego, które moze byc uzywane na przyklad bezposrednio jako paliwo do silników spalinowych. Zalety te wynikaja przede wszystkim ze scislego podzialu procesu wytwórczego na dwie fazy. Pierwsza faza, czyli wytlcwanie przerabianego materialu, odbywa sie w temperaturze 300^ 600°C, korzystnie 400-r500°C, przy czym wytlewanie to przeprowadza sie tak, aby woda zawarta w przerabianym materiale zostala odparowana, powodujac uzyskanie mieszaniny pary i gazu wytlewnego, ewentualnie z zawartoscia sadzy lub innych pylów. Druga faza procesu wytwórczego wedlug wynalazku polega na przemianie odpylonego uprzednio goracego gazu wytlewnego w wysokokaloryczne paliwo gazowe w goracym, ogrzanym do temperatury 100OH200°C zlozu reakcyjnym w postaci substancji zawierajacej wegiel.

Gaz wytlewny mozna wprowadzac do goracej strefy reakcji albo bezposrednio, albo tez po zmieszaniu ze swiezym powietrzem. Bezposrednie wprowadzanie odpylonego, goracego gazu wytlewnego ma te zalete, ze unika sie tu reakcji pomiedzy nosnikiem wegla, znajdujacym sie nad zlozem reakcji, a gazem wytlewnym, wskutek czego moglaby sie zmniejszyc wydajnosc procesu.

Sposób wedlug wynalazku stosuje sie nie tylko do wykorzystania róznego rodzaju materialów odpadowych, lecz takze do nieszkodliwego dla otoczenia wytwarzania gazu z paliw o niskiej jakosci, na przyklad z oleju zawierajacego duzo siarki, z asfaltu, smoly, wegla o duzej zawartosci popiolu, lupku bitumicznego, masy olejowej stosowanej w odlewnictwie, z drewna, wszelkiego rodzaju odpadków drewna, trocin, torfu, wegla brunatnego o duzej zawartosci popiolu i wody, oraz z produktów przemyslowych, jak zuzyte oleje, tworzywa sztuczne, guma, zuzyte opony i podobne, materialy. Przy przetwarzaniu wielu z tych materialów, na przyklad tworzyw sztucznych, wyrobów gumowych jak zuzyte opony i odpadki kabli, w procesie wytlewania nie powstaje pólkoks, poniewaz materialy te przemieniaja sie calkowicie w gazy wytlewne juz w temperaturze wytlewania 500°C.

Poniewaz w czasie normalnej pracy nosnik wegla bierze udzial tylko w bardzo malych ilosciach w reakcji przemiany gazu wytlewnego w paliwo gazowe i tym samym zuzywa sie nieznacznie, to usuwanie odpadów sposobem wedlug wynalazku jest nieszkodliwe dla otoczenia. Uzyskuje sie równiez korzystna mozliwosc wytwarzania pólkoksu, stosowanego analogicznie jak wegiel drzewny.

Optymalizacje procesu wytlewania przerabianego materialu osiaga sie za pomoca odpowiedniej regulacji tego procesu, polegajacej na regulacji doprowadzania ciepla, dla zachowania temperatury wytlewania wynoszacej okolo 500°C, przez doprowadzenie wody w ilosci dostosowanej do rodzaju przerabianego materialu.

W zaleznosci od skladu gazu wytlewnego do strefy reakcji wytwarzania paliwa gazowego doprowadza sie swieze powietrze w takiej ilosci, ze nosnik wegla w reaktorze bierze udzial w przemianie gazu wytlewnego w paliwo gazowe, co najmniej w ilosciach rzedu kilku procent.

Urzadzenie do stosowania sposobu wedlug wynalazku ma co najmniej jeden reaktor do wytlewania z uszczelnionym, przenosnikowym urzadzeniem zasilajacym oraz ze spustem do materialów stalych i wylotem do gazu wytlewnego. Zawiera ono ponadto reaktor dla wytwarzania paliwa gazowego, zasilany nosnikiem wegla, o malej zawartosci popiolu, przy czym reaktor ten sluzy do przemieszczenia zloza reakcyjnego i ma podlaczone przewody do doprowadzania podgrzanego wstepnie swiezego powietrza oraz co najmniej jeden króciec do gazu wytlewnego i umieszczony pod zlozem reakcyjnym wylot paliwa gazowego. U dolu reaktora do wytwarzania paliwa gazowego znajduje sie ruszt z przenosnikiem, sluzacym do odprowadzania popiolu, powstajacego w zlozu reakcyjnym. Króciec do wprowadzania gazu wytlewnego do tego reaktora moze byc umieszczony z tej strony reaktora, z której wprowadza sie równiez nosnik wegla w postaci substancji stalej, przy czym goracy gaz wytlewny doprowadzany do tego reaktora, ogrzewa wstepnie nosnik wegla.

Jezeli nalezy wyeliminowac przedwczesne reakcje gazu wytlewnego z nosnikiem wegla, to wówczas króciec do doprowadzania gazu wytlewnego umieszcza sie na reaktorze bezposrednio w obiegu goracego zloza reakcyjnego. Przewód gazu wytlewnego, pomiedzy reaktorem do wytlewania, a raktorem do wytwarzania paliwa gazowego zawiera uklad odpylajacy. Przy sprzezeniu urzadzenia wedlug wynalazku z silnikiem gazowym, turbina gazowa lub kotlem parowym ogrzewanym gazem sprawnosc procesu przemiany wynosi dla sposobu wedlug wynalazku 0,8-H),95.

Przedmiot wynalazku wyjasniono blizej w przykladach wykonania uwidocznionych na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schematycznie konstrukcje urzadzenia wedlug wynalazku, fig. 2 — inny przyklad wykonania urzadzenia wedlug wynalazku, fig. 3 — w przekroju podluznym reaktor do wytlewania w postaci bebna4 100439 obrotowego, fig. 4- w wiekszfj skali strefe reakcji reaktora do wytwarzania paliwa gazowego.

Material poddawany przeróbce w urzadzeniu wedlug fig. 1 moze byc ewentualnie wstepnie osuszony w nie uwidocznionej na rysunku suszarce, a nastepnie przygotowywany w bunkrze 1, z którego material ten jest doprowadzany w kierunku A poprzez szczelne wloty do dobrze zaizolowanych cieplnie rur obrotowych 2, ulozyskowanych na rolkach 3 i napedzanych tymi rolkami.

Dla uzyskania ruchu ciaglego o nieduzych wahaniach w skladzie gazu celowe jest stosowanie kilku takicli rur obrotowych 2. Pierwsza rure obrotowa 2 opróznia sie z pozostalosci po zakonczeniu wytlewania i napelnia ponownie materialem wsadowym. Nadmierne ilosci pary wodnej powstajacej przy suszeniu, mozna doprowadzac do urzadzenia przez odchylenie klapy 92. Po uplywie okreslonego czasu ogrzewa sie z zewnatrz druga rure obrotowa 2, podgrzewajac material wsadowy do temperatury wytlewania. W trzeciej rurze obrotowej 2 wytwarza sie w tym czasie, w maksymalnej temperaturze okolo 500°C gaz wytlewny.

Egzotermiczny przebieg procesu wytlewania jest uzalezniony od jakosci i rodzaju materialu wsadowego.

Przy wytlewaniu powietrzem wysuszonego drewna wydziela sie 6-8% wartosci cieplnej drewna, co przy dobrej izolacji cieplnej pozwala na utrzymanie procesu bez doprowadzania ciepla z zewnatrz. Przy innych materialach zasilania konieczne jest doprowadzanie ciepla.

Przy uruchomianiu reaktorów wytlewania material zasilania ogrzewa sie palnikiem, poniewaz nie wystepuje jeszcze cieplo odlotowe. Palnik ten moze byc na przyklad gazowy lub olejowy. Do ogrzewania nadaje sie równiez prad elektryczny. ¦ ...

Powstaly gaz wytlewny i gaz spalinowy przechodza przewodem 7 poprzez cyklon 8 do reaktora 9, do wytwarzania paliwa gazowego. • Substancje stale z,rury obrotowej 2 przedostaja sie, po calkowitym zakonczeniu wytlewania materialu wsadowego, do urzadzenia sortujacego, które moze byc wykonane jako ruchomy ruszt, sito lub podobne urzadzenie. Z urzadzenia sortujacego pólkoks przedostaje sie w kierunku strzalki D do reaktora zgazowania 9.

Takpostepuje sie w przypadku, kiedy popiól pólkoksu ma temperature topnienia powyzej 1200°C. W reaktorze 9 znajduje sie gorace zloze reakcyjne 12, z dostepem swiezego powietrza, które wprowadza sie do tego zloza poprzez przewody 13, komore pierscieniowa 14 w reaktorze 9 i przewody promieniowe 14a. U dolu reaktora'9 do wytwarzania paliwa gazowego, pomiedzy komora pierscieniowa 14, jest umieszczony ruszt 15, przez który spadaja do komory popiolowej skladniki zamienione na popiól w drodze reakcji. Skladniki te sa usuwane z komory popiolowej, na przyklad za pomoca przenosnika slimakowego 16.

Gaz wytlewny lub gaz spalinowy, doprowadzony w kierunku strzalki B do reaktora zgazowania 9, przeplywa przez gorace zloze reakcyjne 12 i przedostaje sie nad rusztem 15 do komory plaszczowej 18, otaczajacej reaktor 9. W komorze plaszczowej 18 jest umieszczony przewód wezownicy 13, zasilany w kierunku strzalki F swiezym powietrzem przez dmuchawe 19, tak, ze do zloza reakcyjnego 12 wplywa swieze powietrze juz ogrzane do wysokiej temperatury. ^ W czasie przeplywu gazu wytlewnego lub gazu spalinowego przez gorace zloze reakcyjne 12 gazy te sa poddawane reakcji przemiany i w warunkach rozszczepienia zawartej w nich pary wodnej tworza wysokowartos- ciowe paliwa gazowe. Paliwa te chlodzi sie w komorze plaszczowej 18 ogrzewajac swieze powietrze. Paliwo gazowe tloczy sie przewodem 20 za pomoca dmuchawy i odprowadza w kierunku strzalki G do nie uwidocznionego na rysunku urzadzenia oczyszczajacego i chlodnicy, badz bezposrednio zasysa przez silnik spalinowy.

Material wsadowy rozwarstwa sie przez obrót bebna w sposób ciagly pod dzialaniem blach zabierakowych 22 i w krótkim czasie ogrzewa sie. Przy wytlewaniu wewnatrz rur obrotowych 2 zwieksza sie cisnienie i gaz wytlewny przedostaje sie poprzez uszczelniona slizgowo zlaczke do rury 7.

Doprowadzanie ciepla mozna tak sterowac za pomoca klap zaworowych 24, ze gaz wytlewny wytwarza sie tylko w ilosci, potrzebnej do pracy silnika gazowego przy okreslonym obciazeniu.

Przyklad wykonania wynalazku przedstawiony na fig. 2 przedstawia urzadzenie wyposazone w bunkier 51 ze spustami 52, uszczelnionymi wobec atmosfery, poprzez które zasila sie materialem wsadowym kilka polaczonych ze soba równolegle reaktorów 53 do wytlewania. Reaktory 53 wykonane jako bebny obrotowe sa podlaczone poprzez przewody odgalezne 87 i oddzielne elementy regulacyjne 55 do przewodu 54 dla paliwa gazowego. Przewód 56 gazu wytlewnego, przylaczony do kazdego generatora tego gazu, prowadzi poprzez cyklon 57, sluzacy do oddzielania pylu z gazu wytlewnego, do reaktora 58 do wytwarzania paliwa gazowego.

Reaktor 58 jest wypelniony nosnikiem wegla 59 o malej zawartosci popiolu i jest w swej czesci górnej uksztaltowany jako szyb 60 z wlotem 61. W dolnej czesci reaktora 58 znajduje sie wlasciwe zloze reakcyjne 62 o ksztalcie stozka i temperaturze 1000-1200°C, w którym odbywa sie przemiana gazu wytlewnego o temperatu¬ rze 500°C, doprowadzonego do tego zloza, w paliwo gazowe. Pod zlozem reakcyjnym 62 znajduje sie ruszt 63100 439 5 i przenosnik odprowadzajacy do odprowadzania powstajacego popiolu/Wytworzone paliwo gazowe podaza w dól z goracego zloza reakcyjnego w kierunku zaznaczonym na rysunku strzalkami do komory grzejnej 65, otaczajacej zloze reakcyjne 62, przy czym komora grzejna 65 jest polaczona przewodem 66 albo bezposrednio z nic uwidocznionym na rysunku odbiornikiem, na przyklad ze spalinowym silnikiem gazowym, albo tez z cyklonem 67 do oddzielania ewentualnie porwanych czastek popiolu, W komorze grzejnej 65 znajduja sie przewody swiezego powietrza 68, polaczone poprzez zawór dlawiacy 69 z dmuchawa swiezego powietrza 70.

Na fig. 3 uwidoczniono w przekroju podluznym jeden z reaktorów do wytlewania 53. Reaktor ten ma postac bebna obrotowego 75, ulozyskowanego za posrednictwem wienca 76 na rolkach nosnych i napedowych 77. Na jego obwodzie zewnetrznym znajduje sie zamykany mocno za pomoca trwalej pokrywy 78 otwór, poprzez który wprowadza sie z bunkra 51 w kierunku strzalki A material wsadowy, odprowadzany po zakonczeniu procesu wytlewania do dolnej wanny 79. Na plaszczu wewnetrznym bebna obrotowego 75 znajduja sie kanaly przeplywowe 80, 81 polaczone poprzez zawór odcinajacy 82 z przewodem gazu goracego 83, sluzacego do ogrzewania materialu wsadowego.

Na scianie czolowej bebna obrotowego 75 jest umieszczony palnik centralny 85, którego komora mieszajaca 84 jest zasilana podgrzanym swiezym powietrzem poprzez przewód 86 oraz paliwem gazowym z reaktora 58 poprzez przewód 87.

Do wnetrza bebna obrotowego 53 siega ponadto jeden lub kilka przewodów rozpylajacych wode chlodzaca, za pomoca których material wsadowy natryskuje sie woda lub poprzez które wprowadza sie pare wodna. Przewody te sa doprowadzone do bebna obrotowego 53 w celu sterowania procesem wytlewania.

W przewodzie 56 gazu wytlewnego jest osadzony co najmniej jeden czujnik temperatury 91, który mierzy temperature gazu wytlewnego i steruje nie uwidocznionymi na rysunku zaworami odcinajacymi, umieszczonymi w przewodach 83, 86, 87, 90, przy czym czujnik ten sluzy jako miernik temperatury ukladu reakcyjnego utrzymujacego temperature w przewidzianym, optymalnym zakresie okolo 500°C.

Do rozdrabniania materialu wsadowego sluza blachy zabierakowe 22 osadzone w bebnie obrotowym 53.

W procesie wytlewania, wewnatrz rur obrotowych 2 powstaje nadcisnienie, wskutek czego gaz wytlewny przedostaje sie poprzez slizgowo uszczelniona zlaczke, do przewodu gazu wytlewnego 56.

Doprowadzenie ciepla spalin do podlaczonego silnika gazowego moze byc tak sterowane za pomoca klapy zaworowej 82, ze gaz wytlewny otrzymuje sie tylko w takiej ilosci, jaka przy pozadanym stanie obciazenia potrzebna jest podlaczonemu silnikowi gazowemu.

W przykladzie wykonania wynalazku uwidocznionym na fig. 4 w,przekroju pionowym, uklad przewodów jest nieco inny niz w reaktorach przedstawionych na fig. 1 i 2. W obszarze, ograniczonym przez zbiezne stozkowo ognioodporne scianki 100, znajduje sie zloze reakcyjne 62. Promieniowo na zewnatrz tego zloza reakcyjnego znajduje sie, oddzielony od zloza reakcyjnego ognioodporna scianka pierscieniowa 101, kanal pierscieniowy 102, polaczony z przewodem 56 do gazu wytlewnego. Do wprowadzenia gazu wytlewnego do goracego zloza reakcyjnego 62 sluza wykonane w ognioodpornej sciance pierscieniowej 101 liczne otwory promieniowe 103, W których sa osadzone konce przewodów 104 do swiezego powietrza.

Najnizej polozona czesc reaktora jest zwezona przez stozkowo uksztaltowana, ognioodporna scianke 101, przy czym ta czesc reaktora ogranicza zewnetrzna przestrzen pierscieniowa 105, przez która odsysa sie przewodem 66 gorace paliwo gazowe, wytworzone w reaktorze. W tej przestrzeni pierscieniowej 105 przebiegaja takze przewody 104 do swiezego powietrza, prowadzace do otworów wdmuchowych 103, tak, ze swieze powietrze jest ogrzewane cieplem paliwa gazowego. Dolne zakonczenie stozkowo uksztaltowanej scianki pierscieniowej 101 ma cylindrycznie rozszerzona czesc rurowa 106, która zapobiega porywaniu czastek popiolu przez odsysane paliwo gazowe.

W króccach wylotowych przewodów 104 do swiezego powietrza sa umieszczone palniki rozruchowe 107, które moga byc zasilane paliwem stalym, cieklym lub gazowym i które sluza do ogrzewania zloza reakcyjnego 62.

Sposób dzialania opisanego urzadzenia jest nastepujacy. Wysuszony wstepnie material wsadowy nasypuje sie z bunkra 51 poprzez spusty 52 do reaktora 53 do wytlewania, które sa polaczone ze soba równolegle i które mozna laczyc odpowiednio do kazdego z procesów wytlewania z przewodem 87 do paliwa gazowego lub z przewodem 56 do gazu wytlewnego. Do ogrzewania bebna obrotowego, a przy wytlewaniu materialów, dla których wywiazujace sie w procesie wytlewania cieplo nie wystarcza do uzyskania i utrzymania temperatury wytlewania w wysokosci okolo 500°C, mozna stosowac obok ogrzewania spalinami jeszcze dodatkowo ogrzewanie, doprowadzane z uruchamianego palnika centralnego. Proces spalania w tym palniku powinien odbywac sie stechiometrycznie, przy czym doprowadzane kazdorazowo ilosci ciepla steruje sie zaleznie od temperatury gazu wytlewnego.6 100 439 Dla pracy ciaglej bez wiekszych odchylen w skladzie gazu jest celowe stosowanie kilku polaczonych ze soba równolegle bebnów obrotowych. Kazdy beben obrotowy pracuje okresowo, przy czym po zakonczeniu procesu wytlewania beben jest oprózniany z pozostalosci ijest napelniany od nowa materialem wsadowym z bunkra. Przed rozpoczeciem wlasciwego procesu wytlewania odbywa sie suszenie pozostalosci, a uzyskana pare wodna mozna odprowadzac przez odchylenie klapy 92 (fig. 3).

Po zakonczeniu suszenia temperatura wzrasta szybko do zakresu wynoszacego wedlug wynalazku, w granicach okolo 500°C. Jezeli wytlewanie przebiega w skutek wywiazania sie reakcji egzotermicznej zbyt gwaltownie, a wytwarzane ilosci gazu wytlewnego przekraczaja ilosci pobierane przez odbiornik, to wówczas dla utrzymania zadanych warunków wytlewania nalezy przerwac doprowadzanie ciepla zewnetrznego, wylaczajac palnik 84. < W celu obnizenia temperatury, na material wsadowy natryskuje sie wode lub pare wodna. Takie postepowanie moze byc zalecane równiez w tym celu, aby tworzacy sie pólkoks przemienic w gaz.

Przy endotermicznym natomiast przebiegu reakcji wytlewania cieplo zewnetrzne doprowadza sie palnikiem 84 nie tylko w czasie rozruchu, lecz w czasie calego cyklu pracy.

Wytworzony gaz wytlewny o temperaturze okolo 500°C przedostaje sie do cyklonu 57, w którym odbywa sie oddzielanie i odprowadzania sadzy, pylu lotnego i podobnych substancji. W przykladzie wykonania uwidocznionym na fig. 2, wolny od pylu, goracy gaz wytlewny przeplywa dalej do rurowej komory mieszajacej, w której miesza sie ze swiezym powietrzem, doprowadzonym przewodem spiralnym 68 i z której mieszanine powietrza i gazu wytlewnego wdmuchuje sie poprzez otwory dyszowe do zloza reakcyjnego reaktora 58 do wytwarzania paliwa gazowego. Ten reaktor jest zasilany nosnikiem wegla w postaci substancji stalej o malej zawartosci popiolu na przyklad drewnem, weglem drzewnym, okreslonymi gatunkami wegla brunatnego, torfem lub podobnymi materialami. Nosniki wegla winny miec nieznaczna zawartosc popiolu, przy czym temperatura mieknienia popiolu musi byc, dla unikniecia tworzenia sie spieków, wyzsza niz 1200°C.

Paliwo gazowe wytwarzane z gazu wytlewnego w goracym zlozu reakcyjnym, przy udziale wdmuchiwanego swiezego powietrza i nosnika wegla, przeplywa w komorze 65 lub w kanale pierscieniowym 105 obok przewodów do mieszaniny gazu wytlewnego i swiezego powietrza lub przewodów swiezego powietrza oddajac przy tym duza czesc swego ciepla. Cieplo jawne wytwarzanego paliwa gazowego moze byc wykorzystane oprócz tego do suszenia materialu wsadowego lub do ogrzewania reaktorów do wytlewania.

W celu zmniejszenia strat cieplnych ruiy obrotowe, przewody laczace cyklon i reaktory powinny byc od zewnatrz zaopatrzone w dobra izolacje cieplna.

Korzystne jest jezeli w reaktorze zgazowania pod rusztem dla zloza reakcyjnego znajduje sie kapiel wodna, powodujaca samoczynne gaszenie popiolu. Dla uzyskania ciaglosci tego procesu zamiast rusztu moze byc równiez stosowany stozek slizgowy, po nachylonych sciankach, którego popiól zeslizguje sie do kapieli wodnej.

Sposób wedlug wynalazku korzystnie stosuje sie równiez do wytlewania paliw cieklych, na przyklad surowej ropy naftowej, olejów zuzytych i pozostalosci po wzbogaceniu ropy, które nie mogly byc dotychczas spalane wskutek duzych zawartosci w nich siarki lub innych szkodliwych dla otoczenia skladników, lub które mogly byc spalane tylko przy duzych nakladach na oczyszczanie powstalych spalin.

Sposób wedlug wynalazku moze byc korzystnie stosowany w kompleksowych agregatach napedowych, w których wytwarzane paliwo gazowe o duzej zawartosci cieplnej stosuje sie bezposrednio jako paliwo w silniku spalinowym tlokowym lub w turbinie gazowej przetwarzajac je na prace mechaniczna, która mozna dalej za pomoca pradnicy przetworzyc na prad elektryczny. Tak wiec istnieje przykladowo mozliwosc stosowania sposobu wedlug wynalazku do napedu turbin gazowych na zbiornikowcach. Istnieje równiez mozliwosc zgazowania w urzadzeniu wedlug wynalazku ropy naftowej, nie stosowanej bezposrednio do napedu.

Z uwagi na to, ze sklad ropy naftowej ulega mniejszym wahaniom niz na przyklad odpadków przemyslowych, a jej wartosc cieplna jest bardzo duza, to wymiary reaktorów dla przetwórstwa ropy moga byc znacznie zmniejszone. Ma dalszego polepszenia bilansu energetycznego urzadzenia proces wytlewania i wytwarza¬ nia gazu mozna prowadzic przy podwyzszonym, badz obnizonym cisnieniu.

Claims (20)

Zastrzezenia patentowe

1. Sposób wytwarzania paliwa gazowego z palnych odpadków i innych materialów suszonych iwytlew- nych, w którym gaz wytlewny poddaje sie w goracym zlozu reakcji przemiany na paliwo gazowe, znamienny tym, ze przerabiane materialy wytlewa sie w temperaturze 30O^-600°C bez doplywu powietrza, oddzielajac stale pozostalosci, a wytworzony gaz wytlewny poddaje sie reakcji przemiany na paliwo100439 7 gazowe o,duzej wartosci opalowej za pomoca przepuszczania przez zloze reakcyjne o temperaturze 1000-1200°C, utworzone ze stalego nosnika wegla w obecnosci doprowadzanego wstepnie ogrzanego swiezego powietrza.

2. Sposób wedlug zastrz. 1, z n a m i e n ny tym, ze pclkoks, oddzielony od materialów niepalnych, doprowadza sie do zloza reakcyjnego.

3. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny ty m, ze przebieg wytlewania materialu wsadowego reguluje sie, w zaleznosci od temperatury wytlewania i od jakosci tego materialu za pomoca sterowanego doprowadzania ciepla i/lub wody, a goracy uprzednio odpylony gaz wytlewny wprowadza sie bezposrednio do goracej strefy zloza reakcji, zawierajacej nosnik wegla o malej zawartosci popiolu, o temperaturze mieknienia tego popiolu wiekszej niz temperatura reakcji;

4. Sposób wedlug zastrz. 1 albo 2, albo 3, znamienny t y m, ze wytlewanie materialów odpadkowych i przemiane gazu wytlewnego i,spalin w paliwo gazowe w goracym zlozu reakcyjnym przeprowadza sie w dwóch oddzielnych urzadzeniach.

5. Sposób wedlug zastrz. 1 albo 2, albo 3, znam i e n ny ty m,, ze przy stosowaniu endotermicznie wytlewajacego sie materialu wsadowego czesc paliwa gazowego, wytworzonego w zlozu reakcyjnym, spala sie za pomoca stechiometrycznych ilosci powietrza, w bezposrednim styku z materialem wsadowym w celu prowadze¬ nia i utrzymania procesu wytlewania. <

6. Sposób wedlug zastrz. 1 albo 2, albo 3, znamienny t y m, ze przy egzotermicznie przebiegajacym procesie wytlewania na wytlewany material zasilania natryskuje sie wode.

7. Sposób wedlug zastrz. 1, z n a m i e n n y tym,, ze gaz wytlewny ogrzewa sie w czasie transportu do reaktora za pomoca goracych spalin silnika spalinowego, zasilanego z reaktora wytwarzanym paliwem gazowym. «

8. Sposób wedlug zastrz.3, znamienny tym,, ze odpylony gaz wytlewny przed wprowadzeniem do goracego zloza reakcyjnego miesza sie z ogrzanym swiezym powietrzem. «

9. Sposób wedlug zastrz.1, znamitnmy tym,, ze w celu regulacji temperatury w zlozu reakcyjnym oraz ustawienia skladu paliwa gazowego, w zaleznosci od skladu materialu wsadowego ,gazu wytlewnego, dozuje sie ilosci powietrza spalania wprowadzane do zloza reakcyjnego.

10. Sposób wedlug zastrz.l, znamienny tym, ze wytlewanie materialu wsadowego, wydzielanie pylu z gazu wytlewnego i przemiana na paliwo gazowe odbywa sie przy zwiekszonym lub zmniejszonym cisnieniu.

11. Urzadzenie do wytwarzania paliwa gazowego, znamienne tym, ze ma co najmniej jeden reaktor do wytlewania (2, 53) z uszczelnionym przenosnikiem zasilajacym (52), spustem do materialów stalych i przewodami odprowadzajacymi (7, 56) gaz wytlewny, wyposazony w uklad do usuwania i wzbogacania materialów stalych, usuwanych z reaktora do wytlewania, oraz reaktor (9, 58) do zgazowania mieszczacy zloze reakcyjne (12, 62), do którego sa przylaczone przewody (14a, 68) do doprowadzania ogrzewanego, swiezego powietrza i co najmniej jeden króciec do gazu wytlewnego, jak równiez króciec (20) do paliwa gazowego, umieszczony na stronie dolnej zloza reakcyjnego (12), przy czym do usuwania popiolu, tworzacego sie w zlozu reakcyjnym (12, 62), pod rusztem (15,63) jest umieszczony przenosnik (16).

12. Urzadzenie wedlug zastrz. 11, znamienne tym, ze króciec (102, 103) do gazu wytlewnego wchodzi bezposrednio w obszarze goracego zloza reakcyjnego (62) do reaktora (58), a w przewodzie (56) do gazu wytlewnego jest umieszczone urzadzenie odpylajace (57), wyposazone w urzadzenia (55, 69, 82, 84, 89) do sterowania procesem wytlewania, w zaleznosci od jakosci materialu wsadowego i od ilosci oraz skladu paliwa gazowego, wytwarzanego w zlozu reakcyjnym (62).

13. Urzadzenie wedlug zastrz. 12, zn a m i e n n e tym, ze do reaktora (52) do wytwarzania paliwa gazowego jest przylaczonych kilka reaktorów (53) do wytlewania, wykonanych jako rury obrotowe, bebny, szyby lub ruszty kolpakowe.

14. Urzadzenie wedlug zastrz. 13, znamienne tym, ze reaktory (53) do wytlewania, stanowiace bebny obrotowe, maja na swym plaszczu wewnetrznym ogrzewana przez gazy goraca przestrzen pierscieniowa (80, 81) z zewnetrznymi polaczeniami (83) oraz co najmniej jeden palnik (84), zasilany paliwem gazowym i powietrzem i zawierajacy rure natryskowa (89) do natryskiwania materialu wsadowego woda lub wprowadzania pary wodnej, przy czym w przewodach gazu ogrzewajacego, powietrza i,wody (83, 86, 90) sa umieszczone zawory regulacyjne, sterowane w zaleznosci od temperatury reaktora (53) do wytlewania. ¦

15. Urzadzenie wedlug zastrz. 11,znamienne tym, ze przewód doprowadzajacy gaz wytlewny do zloza reakcyjnego (12) jest przylaczony do boku zawierajacego wlot (11) dla substancji stalej, stanowiacej nosnik wegla.

16. Urzadzenie wedlug zastrz.l 1,znamienne tym, ze przewód gazu wytlewnego jest przylaczony do8 100 439 komory pierscieniowej (102) w reaktorze (58), otaczajacej zloze reakcyjne (62), a komora pierscieniowa (J02) ma wiele promieniowych otworów (103) laczacych je ze strefa zloza reakcyjnego (62).

17. Urzadzenie wedlug zastrz. 15, znamienne t y m, ze w promieniowych otworach (103) sa umieszczone dysze (194) do wdmuchiwania swiezego powietrza ogrzanego przez gorace spaliny, prowadzone w przeciwpradzie i regulowanego odpowiednio do okreslonej uprzednio temperatury reakcji przez sterowanie dmuchawa (70) i zaworem dlawiacym (69), przy czym w otworach tych sa równiez osadzone dysze palników rozruchowych (107).

18. Urzadzenie wedlug zastrz. 11, znamienne t y ni, ze reaktor (9) do wytwarzania paliwa gazowego jest otoczony przestrzenia plaszczowa (18), do której przechodzi paliwo gazowc.

19. Urzadzenie wedlug zastrz. 11, znamienne tym, ze do reaktora (9, 58) do wytwarzania paliwa gazowego jest przylaczony silnik spalinowy, którego przewód wydechowy spalin jest przylaczony do komory pierscieniowej (80,81) reaktora (53) do wytlewania, w celu ogrzania tego reaktora.

20. Urzadzenie wedlug zastrz. 11, znamienne tym, ze reaktory (2, 53) do wytlewania, oddzielacz pylu (8, 57), przewody gazowe ,powietrzne, jak równiez reaktor do wy?.* grzania paliwa gazowego (9, 58) maja izolacje cieplna i sa uszczelnione od zewnatrz, przy czym wnetrza ich znajduja sie pod zwiekszonym lub zmniejszonym cisnieniem.100439 utjrt *y//f */y*y y 9?Q 9f 56 90 07 \A 76 rzBbz 76 4ffTH^ , 53 / 22 '*?_ 69 JW m ^\ //IV> 8* <~W/\r— ' i^ ^ ^\ ?IP 66 n^^^s^SH F/y.J W A? I / pafiHi 83 fnalinc qo*c«t 77 791 77 .75 OU* *y//<4* (§1 Jj§) © ® © © © © "jfN-^r JOa/tHy 32 ^ V-1 Fig.A 6i