PL195032B1

PL195032B1 - Urządzenie do pirolizy plazmowej i zeszklenia materiału, urządzenie do produkcji energii elektrycznej, sposób przemiany materiału zawierającego odpady, biomasę lub inny materiał zawierający węgiel, sposób produkcji energii elektrycznej z odpadów

Info

Publication number: PL195032B1
Application number: PL01368039A
Authority: PL
Inventors: Robert T. Do; Gary L. Leatherman
Original assignee: Solena Group
Priority date: 2001-08-22
Filing date: 2001-08-22
Publication date: 2007-08-31
Also published as: WO2003018721A8; EP1419220A1; ES2253415T3; CZ297852B6; CA2465905A1; EP1419220B1; PL368039A1; CA2465905C; CZ2004390A3; DE60115109T2; WO2003018721A1; DK1419220T3; DE60115109D1; MY131819A; ATE310067T1

Abstract

1. Urz adzenie do pirolizy plazmowej i zeszklenia mate- ria lu, zawieraj ace reaktor posiadaj acy cz esc górn a i doln a, znamienne tym, ze urz adzenie jest przeznaczone równie z do zgazowywania, za s reaktor posiadaj acy cz esc górn a i doln a ma zasadniczo kszta lt lejkowaty, przy czym dolna cz esc reaktora posiada pierwsz a, szersz a cz esc polaczon a przej sciem w kszta lcie sci etego sto zka z drug a, w ezsz a cz esci a i jest odpowiednia do umieszczenia w niej z lo za katalizatora w eglowego, a górna cz esc reaktora posiada co najmniej jeden otwór wyci agowy gazu i co najmniej dwa umieszczone naprzeciw siebie otwory wlotowe dla materia- lu, i jest skonstruowana do odbioru materia lu z wielu po lo- ze n w stosunku do cz esci dolnej, a ponadto urz adzenie zawiera usytuowany wokó l dolnej cz esci reaktora uk lad wlotu gazu dla dostarczania gazu do dolnej cz esci reaktora przez co najmniej jeden otwór wlotowy w dolnej cz esci reaktora, szereg plazmowych palników lukowych zamonto- wanych w dolnej cz esci reaktora oraz poni zej z lo za katali- zatora w eglowego dla ogrzewania z lo za katalizatora w e- glowego i materia lu. 8. Sposób przemiany materia lu zawieraj acego odpady, biomas e lub inny materia l zawieraj acy w egiel przez piroliz e plazmow a i zeszklenie w reaktorze posiadaj acym cz esc górn a i doln a, znamienny tym, ze obejmuje równie z zga- zowanie, przy czym najpierw tworzy si e z lo ze katalizatora w eglowego w dolnej cz esci reaktora, ……………. PL PL PL PL

Description

Opis wynalazku

Wynalazek dotyczy urządzenia i akceptowalnego ekologicznie sposobu produkcji energii elektrycznej z odnawialnych źródeł paliw takich jak odpady, włączając komunalne odpady stałe (MSW), odpady przemysłowe (włącznie z odpadami z operacji z udziałem węgla takimi jak miał węglowy), odpady niebezpieczne i biomasa, za pomocą zgazowania i pirolizy stosując technologię ogrzewania plazmowymi palnikami łukowymi.

Wraz ze wzrostem uprzemysłowienia państw i wzrostem populacji na świecie, stale wzrasta zarówno zapotrzebowanie na energię elektryczną jak i ilość wytwarzanych odpadów.

Typowa współczesna produkcja energii elektrycznej opiera się na pracy elektrowni, które spalają paliwa kopalne takie jak węgiel, gaz ziemny lub ciężkie oleje pędne, aby wytworzyć energię elektryczną. Jednak takie zakłady powodują również znaczne zanieczyszczenie powietrza. Elektrownie jądrowe produkują energię elektryczną czyściej, lecz są obecnie w fazie spadku zainteresowania nimi wskutek wzrostu poczucia zagrożenia oraz radioaktywnych właściwości ich odpadów produkcyjnych. Wobec wzrostu kosztów i kurczenia się dostaw paliw kopalnych, wiele krajów docenia i popiera produkcję energii elektrycznej z odnawialnych źródeł paliw takich jak wiatr, słońce oraz odpady/biomasa.

Odpady (w tym stałe odpady komunalne, odpady przemysłowe, odpady toksyczne oraz węglowy popiół i miał), są wciąż wysypywane na zanieczyszczające otoczenie wysypiska lub spalane w zwykłych spalarniach emitują cych zanieczyszczenia, w tym substancje rakotwórcze takie jak półlotne związki organiczne (SVOC) - dioksyny, furany itp. - które są produktami spalania w niskiej temperaturze.

Wysypiska zapełniają się, a dostępność nowych miejsc w pobliżu terenów o dużym zaludnieniu jest w skali światowej ograniczona. Ponadto ciągłe zanieczyszczanie wód gruntowych przez niebezpieczne wypłukiwane zanieczyszczenia, jak również niepokój o wpływ na zdrowie odoru, obecności gryzoni i wyziewów sprawia, że zakładanie nowych wysypisk jest niepożądane. Te i inne sprawy spowodowały w wielu społecznościach rozwój zjawiska syndromu „Nie W Mojej Okolicy”. Z tych powodów Unia Europejska wymusza zamykanie wszystkich wysypisk do roku 2002 i zobowiązuje, aby istniejące wysypiska spełniały nowe, bardziej wymagające standardy w zakresie wypłukiwanych i innych zanieczyszczeń, co znacznie powiększa koszty prowadzenia wysypisk.

W wielu krajach zostały również pozamykane lub zabronione spalarnie z powodu emisji do atmosfery niebezpiecznych zanieczyszczeń oraz produkcji popiołu. W wyniku spalania w niskiej temperaturze, które ma miejsce w tych spalarniach, łańcuchy węglowodorowe nie zostają kompletnie rozerwane i uwalniane są do atmosfery w postaci pół-lotnych związków organicznych, które są znanymi czynnikami rakotwórczymi i przedostają się do organizmu człowieka przez łańcuch pożywienia, na przykład jako dioksyny, które odkładają się w trawie i są zjadane przez bydło i w końcu wraz z mlekiem przechodzą do organizmów ludzi. Nielotne związki węgla w odpadkach są również nienaruszone przez proces spalania w niskiej temperaturze i pozostają w osiadającym popiele lub w popiele unoszonym w powietrze. Te popioły stanowią prawie 25% odpadów i są niebezpieczne wskutek ich podatności na wypłukiwanie z nich zanieczyszczeń gdy leżą na wysypiskach. Obecnie w wielu krajach zabroniono wyrzucania popiołu bezpośrednio na wysypiska.

Wobec powyższego istnieje zapotrzebowanie zarówno na odnawialne łatwo dostępne źródło energii jak i na urządzenie i proces wykorzystania różnego rodzaju odpadów dla rozwiązania wyżej omawianych problemów.

To zapotrzebowanie zostało częściowo zaspokojone przez urządzenie i proces ujawniony i zastrzeżony w amerykańskich dokumentach patentowych nr 5,544,597 i 5,634,414 przyznanych Camacho, aktualnie należących do Global Plasma Systems Group, Inc. („Patenty Camacho”). Patenty Camacho ujawniają układ, w którym odpady są sprasowane dla usunięcia powietrza i wody i dostarczane w sukcesywnych iloś ciach do reaktora posiadają cego topnisko. Nastę pnie stosuje się palnik plazmowy, który jest źródłem ciepła dla pirolizy organicznych składników odpadów, a składniki nieorganiczne są usuwane w postaci zeszklonego żużla.

Nadal jednak pozostaje szereg wad lub nierozwiązanych problemów w aparaturze i procesie, ujawnionych i zastrzeżonych w patentach Camacho. Po pierwsze, wprowadzanie odpadów do reaktora z jednej strony może prowadzić do nierównomiernego gromadzenia się materiału na tej stronie reaktora, powodując powstawanie kanałów i mostkowanie. Kanały powodują nierównomierne rozprowadzanie przepływu gazów poprzez złoże odpadów i stąd nierównomierne nagrzewanie tego złoża. To z kolei powoduje powstawanie kieszeni niezgazowanych odpadów, przez co spada całkowita

PL 195 032 B1 wydajność procesu. Mostkowanie jest wiązaniem wzajemnym porcji odpadów w jednolitą masę, która blokuje przepływ gazów do góry i opadanie w dół reaktora tych porcji odpadów. To również powoduje spadek wydajności procesu i może powodować degradację ogniotrwałego materiału stanowiącego wykładzinę reaktora. Po drugie, spód reaktora nie zawsze przekazuje równomiernie ciepło przez złoże odpadów znajdujące się w reaktorze. Po trzecie, pojedynczy palnik plazmowy użyty w patentach Camacho bywa niewystarczający dla zapewnienia odpowiedniej ilości ciepła. Po czwarte, wydaje się wskazane zwiększenie liczby zaworów wlotowych gazu i poprawienie ich rozmieszczenia, aby gaz mógł bardziej wydajnie uczestniczyć w reakcji. Na koniec, urządzenie użyte w patentach Camacho przystosowane do odpadów sprasowanych, wymaga, aby te odpady były najpierw oddzielone od ich zbiorników, co prowadzi do zmniejszenia wydajności i wzrostu kosztów.

Zatem - ogólnie - celem niniejszego wynalazku jest ulepszenie znanych wcześniej urządzeń i procesu pirolizy, zgazowania i zeszklenia materiałów organicznych, takich, jak odpady. Celem wynalazku jest również udoskonalenie układu podawania materiału, w celu podniesienia wydajności procesu oraz polepszenia elastyczności układu, ułatwienia obsługę układu operowania materiałem, i spowodowania by reaktor otrzymywał bardziej urozmaicony i zróżnicowany strumień materiału. Ponadto, celem wynalazku jest poprawienie projektu urządzenia, w celu ulepszenia sterowania procesem zgazowania materiału, umożliwienia zachodzenia procesu zgazowania w reaktorze, zapewnienia optymalnej wydajności, zapewnienia całkowitego rozerwanie wszystkich łańcuchów węglowodorowych wprowadzonych do układu, zmniejszenia zużycia eksploatacyjnego wykładziny ogniotrwałej, obniżenia zużycia energii przez palniki i optymalizacji wydajności energetycznej całego procesu. Kolejnym celem wynalazku jest udoskonalenie sposobu operowania gorącym gazem wyjściowym i lepsze przygotowanie go do spełnienia wymagań stawianych przez turbinę gazową, przed wprowadzeniem go do zintegrowanego połączonego cyklu układu turbiny gazowej. Następnym celem wynalazku jest ujawnienie procesów pirolizy plazmowej, zgazowania i zeszklenia (PPGV) mieszanych źródeł odpadów jako bezpiecznego i wydajnego sposobu produkcji palnego gazu do wprowadzenia go do zintegrowanego połączonego cyklu układu turbiny gazowej dla produkcji odnawialnej energii elektrycznej. Celem wynalazku jest również opracowanie zastosowania procesu pirolizy plazmowej, zgazowania i zeszklenia materiałów organicznych do produkcji gazu H2 jako źródła paliwa dla układu ogniw paliwowych.

W związku z tym, przedmiotem wynalazku jest urządzenie do pirolizy plazmowej i zeszklenia materiału, zawierające reaktor posiadający część górną i dolną, charakteryzujące się tym, że urządzenie jest przeznaczone również do zgazowywania, zaś reaktor posiadający część górną i dolną ma zasadniczo kształt lejkowaty, przy czym dolna część reaktora posiada pierwszą, szerszą część połączoną przejściem w kształcie ściętego stożka z drugą, węższą częścią i jest odpowiednia do umieszczenia w niej złoża katalizatora węglowego, a górna część reaktora posiada co najmniej jeden otwór wyciągowy gazu i co najmniej dwa umieszczone naprzeciw siebie otwory wlotowe dla materiału, i jest skonstruowana do odbioru materiału z wielu położeń w stosunku do części dolnej, a ponadto urządzenie zawiera usytuowany wokół dolnej części reaktora układ wlotu gazu dla dostarczania gazu do dolnej części reaktora przez co najmniej jeden otwór wlotowy w dolnej części reaktora, szereg plazmowych palników łukowych zamontowanych w dolnej części reaktora oraz poniżej złoża katalizatora węglowego dla ogrzewania złoża katalizatora węglowego i materiału.

W jednym z korzystnych wariantów realizacji urzą dzenie wedł ug wynalazku zawiera ponadto układ podawania materiału do dostarczania materiału do reaktora przez otwory wlotowe, przy czym układ podawania materiału obejmuje odbieralnik do przyjmowania materiału, urządzenie rozdrabniające i zgniatające przeznaczone do odbioru materiału z odbieralnika, rozdrabniania i sprasowywania materiału oraz urządzenie do przekazywania rozdrobnionego i sprasowanego materiału do reaktora w ś rodowisku beztlenowym.

W innym korzystnym wariancie realizacji urzą dzenie według wynalazku zawiera ponadto zł o ż e katalizatora węglowego. W szczególnie korzystnym przypadku złoże katalizatora węglowego ma wysokość około 1 metra. W innym szczególnie korzystnym przypadku urządzenie według wynalazku zawiera ponadto szereg czujników rozmieszczonych w wielu miejscach reaktora, do oznaczania co najmniej jednego spośród następujących parametrów: wysokości złoża katalizatora węglowego, wysokości złoża materiału, temperatury reaktora, natężenia przepływu gazu w reaktorze i temperatury gazu wychodzącego z reaktora przez otwór wyciągowy.

W następnym korzystnym wariancie realizacji urządzenia według wynalazku dolna część reaktora ma co najmniej jeden otwór spustowy w jej dolnej części.

PL 195 032 B1

Przedmiotem wynalazku jest również urządzenie do produkcji energii elektrycznej zawierające urządzenie do pirolizy plazmowej i zeszklenia materiału, które zawiera reaktor posiadający część górną i dolną, charakteryzujące tym, że urządzenie do pirolizy plazmowej i zeszklenia materiału jest przeznaczone również do zgazowywania, zaś reaktor posiadający część górną i dolną ma zasadniczo kształt lejkowaty, przy czym dolna część reaktora posiada pierwszą, szerszą część połączoną przejściem w kształcie ściętego stożka z drugą, węższą częścią i jest odpowiednia do umieszczenia w niej złoża katalizatora węglowego, a górna część reaktora posiada co najmniej jeden otwór wyciągowy gazu i co najmniej dwa umieszczone naprzeciw siebie otwory wlotowe dla materiału, i jest skonstruowana do odbioru materiału z wielu położeń w stosunku do części dolnej, a ponadto urządzenie zawiera usytuowany wokół dolnej części reaktora układ wlotu gazu dla dostarczania gazu do dolnej części reaktora przez co najmniej jeden otwór wlotowy w dolnej części reaktora, szereg plazmowych palników łukowych zamontowanych w dolnej części reaktora oraz poniżej złoża katalizatora węglowego dla ogrzewania złoża katalizatora węglowego i materiału, a urządzenie do produkcji energii elektrycznej zawiera ponadto:

- wyparkę lub wymiennik ciepła połączony z otworem wyciągowym, do usuwania rozsądnej ilości ciepła z gazu wyciąganego z otworu wyciągowego,

- płuczkę połączoną z wyjś ciem wyparki do oczyszczania gazu,

- sprężarkę połączoną z wyjściem płuczki do sprężenia gazu oraz turbinę gazową połączoną z wyjściem sprężarki do produkcji energii elektrycznej ze sprężonego gazu.

Przedmiotem wynalazku jest również sposób przemiany materiału zawierającego odpady, biomasę lub inny materiał zawierający węgiel przez pirolizę plazmową i zeszklenie w reaktorze posiadającym część górną i dolną, charakteryzujący się tym, że obejmuje również zgazowanie, przy czym najpierw tworzy się złoże katalizatora węglowego w dolnej części reaktora, następnie wprowadza się sukcesywnie co najmniej jednej porcji materiału z wielu położeń do górnej części reaktora z co najmniej dwóch umieszczonych naprzeciw siebie otworów wlotowych, przy czym górna część reaktora posiada co najmniej jeden otwór wyciągowy gazu podłączony do wentylatora, zaś materiał tworzy złoże na wierzchu złoża katalizatora węglowego, po czym ogrzewa się złoże katalizatora węglowego i złoża materiału przy zastosowaniu szeregu plazmowych palników łukowych zamontowanych w dolnej części reaktora poniżej złoża katalizatora węglowego, oraz wprowadza się do dolnej części reaktora uprzednio określonej ilości tlenu lub powietrza wzbogaconego w tlen.

Przedmiotem wynalazku jest także sposób produkcji energii elektrycznej z odpadów, obejmujący przemianę materiału zawierającego odpady, biomasę lub inny materiał zawierający węgiel przez pirolizę plazmową i zeszklenie w reaktorze posiadającym część górną i dolną, znamienny tym, że przemiana materiału zawierającego odpady, biomasę lub inny materiał zawierający węgiel obejmuje również zgazowanie, przy czym najpierw tworzy się złoże katalizatora węglowego w dolnej części reaktora, następnie wprowadzenie sukcesywnie co najmniej jednej porcji materiału z wielu położeń do górnej części reaktora z co najmniej dwóch umieszczonych naprzeciw siebie otworów wlotowych, przy czym górna część reaktora posiada co najmniej jeden otwór wyciągowy gazu podłączony do wentylatora, zaś materiał tworzy złoże na wierzchu złoża katalizatora węglowego, po czym ogrzewa się złoże katalizatora węglowego i złoża materiału przy zastosowaniu szeregu plazmowych palników łukowych zamontowanych w dolnej części reaktora poniżej złoża katalizatora węglowego, oraz wprowadza się do dolnej części reaktora uprzednio określonej ilości tlenu lub powietrza wzbogaconego w tlen, a następnie schładza się gaz wyciągnięty z otworu wyciągowego gazu, gaz ten poddaje się oczyszczaniu w płuczce, oczyszczony gaz spręża się , a na koniec wprowadza się sprężony gazy jako paliwo do turbiny gazowej lub ogniwa paliwowego w celu wyprodukowania energii elektrycznej.

Przedmiotem wynalazku jest również sposób produkcji energii elektrycznej z odpadów, obejmujący przemianę materiału zawierającego odpady, biomasę lub inny materiał zawierający węgiel przez pirolizę plazmową i zeszklenie w reaktorze posiadającym część górną i dolną, znamienny tym, że przemiana materiału zawierającego odpady, biomasę lub inny materiał zawierający węgiel obejmuje również zgazowanie, przy czym najpierw tworzy się złoże katalizatora węglowego w dolnej części reaktora, następnie wprowadzenie sukcesywnie co najmniej jednej porcji materiału z wielu położeń do górnej części reaktora z co najmniej dwóch umieszczonych naprzeciw siebie otworów wlotowych, przy czym górna część reaktora posiada co najmniej jeden otwór wyciągowy gazu podłączony do wentylatora, zaś materiał tworzy złoże na wierzchu złoża katalizatora węglowego, po czym ogrzewa się złoże katalizatora węglowego i złoża materiału przy zastosowaniu szeregu plazmowych palników łukowych

PL 195 032 B1 zamontowanych w dolnej części reaktora poniżej złoża katalizatora węglowego, oraz wprowadza się do dolnej części reaktora uprzednio określonej ilości tlenu lub powietrza wzbogaconego w tlen, a następnie schładza się gaz wyciągnięty z otworu wyciągowego gazu, gaz ten poddaje się oczyszczaniu w płuczce, oczyszczony gaz spręża się , po czym składnikiem wodorowym zasila się ogniwo paliwowe a na koniec część sprężonego gazu pozostałą po oddzieleniu składnika wodorowego dostarcza się do turbiny gazowej lub ogniwa paliwowego w celu wyprodukowania energii elektrycznej.

Przedmiotem wynalazku jest także sposób produkcji energii elektrycznej z odpadów, obejmujący przemianę materiału zawierającego odpady, biomasę lub inny materiał zawierający węgiel przez pirolizę plazmową i zeszklenie w reaktorze posiadającym część górną i dolną, znamienny tym, że przemiana materiału zawierającego odpady, biomasę lub inny materiał zawierający węgiel obejmuje również zgazowanie, przy czym najpierw tworzy się złoże katalizatora węglowego w dolnej części reaktora, następnie wprowadzenie sukcesywnie co najmniej jednej porcji materiału z wielu położeń do górnej części reaktora z co najmniej dwóch umieszczonych naprzeciw siebie otworów wlotowych, przy czym górna część reaktora posiada co najmniej jeden otwór wyciągowy gazu podłączony do wentylatora, zaś materiał tworzy złoże na wierzchu złoża katalizatora węglowego, po czym ogrzewa się złoże katalizatora węglowego i złoża materiału przy zastosowaniu szeregu plazmowych palników łukowych zamontowanych w dolnej części reaktora poniżej złoża katalizatora węglowego, oraz wprowadza się do dolnej części reaktora uprzednio określonej ilości tlenu lub powietrza wzbogaconego w tlen, przy czym wentylatorem jest wentylator indukcyjny.

Mieszane źródła odpadów lub innych materiałów zawierających węgiel (np. miał węglowy), włącznie z komunalnymi odpadkami stałymi, odpadami przemysłowymi i niebezpiecznymi oraz biomasą, zarówno w stanie stałym jak i płynnym, i/ lub ich mieszaniny są łączone i wprowadzane do układu podawania materiału, który miesza, rozdrabnia i ubija materiał włącznie z pojemnikami, w których się znajduje, tworząc gęste, ścisłe bloki materiału. Te bloki materiału są wpychane w sposób ciągły do reaktora plazmowego z kilku kierunków np. z dwóch leżących naprzeciw siebie podajników zsypowych. Podawanie materiału jest nastawione na wstępnie ustalony współczynnik oparty na składzie materiału, wysokości złoża materiału i wymagań dotyczących gazu wyjściowego. Układ podawania materiału służy do ujednorodnienia podawanego materiału i jego pojemników tworząc bloki o stałych wymiarach i składzie, usuwając zbędne powietrze i wodę.

Blok rozdrobnionego i następnie sprasowanego materiału jest w sposób ciągły wprowadzany na wierzch złoża zużywalnego węglowego katalizatora podgrzewanego w sposób ciągły przez nadmuch gorącego powietrza, który jest wytwarzany i nagrzewany przez szereg palników plazmowych usytuowanych w równych odstępach wokół dolnej części reaktora.

Blok materiału stanowi złoże spoczywające na gorącym złożu zużywalnego katalizatora węglowego; tworzą się przeciwbieżne przemieszczenia - ruch zimnego materiału w dół i ruch w górę gorących gazów i cząstek węgla od spodu reaktora.

Organiczne węglowodory w podawanym materiale są zgazowywane i ulegają pirolizie tworząc z góry ustaloną kompozycję wyjś ciowych gazów gardzielowych, o zaplanowanym przepł ywie, temperaturze, zawartości kalorycznej i objętości, natomiast nieorganiczne i niewęglowe składniki materiału wsadowego, takie jak metale i popiół, są stapiane przez unoszące się gorące gazy i spływają w dół w postaci cieczy poprzez złoże węglowego katalizatora do basenu z płynnym, stopionym ż uż lem w dolnej części reaktora, ską d jest on w sposób ciągły spuszczany poza reaktor i schładzany tworząc zeszklony obojętny żużel.

W miejscach wzdłuż szybu reaktora powietrze, tlen i/lub powietrze wzbogacone w tlen są wprowadzane do reaktora przez wloty w kontrolowanych ilościach tak, aby zapewnić właściwą reakcję zgazowania/pirolizy przebiegającą w reaktorze dla wytworzenia żądanego wyjściowego gazu gardzielowego.

Zużywalny węglowy katalizator i materiał wsadowy również są podawane w kontrolowanych proporcjach tak, aby zapewnić właściwą reakcję zgazowania/pirolizy przebiegającą w reaktorze oraz żeby zachowywać pożądane wysokości złóż materiału wsadowego i katalizatora opartego na węglu. Do reaktora jest również wprowadzany przez zsypowe podajniki topnik wapniowe - krzemianowy w kontrolowanych iloś ciach, tak aby sterować procesem zeszklenia.

Pożądany na wyjściu gaz gardzielowy składający się w głównie z CO i H2 jest chłodzony przez układ chłodzenia i oczyszczany dla usunięcia wszystkich gazowych kwasów jak H2S i HCl i jakichkolwiek innych zanieczyszczeń, które mogły się pojawić. Oczyszczony i schłodzony gaz wyjściowy jest następnie sprężony pod wysokim ciśnieniem i wprowadzony do turbiny gazowej generującej energię

PL 195 032 B1 elektryczną. Gorące powietrze z turbiny może być wykorzystane do wytworzenia pary wodnej, która może być wprowadzona do turbiny parowej dla wytworzenia dodatkowej energii elektrycznej.

Poniżej przedstawiono opis figur rysunku:

Figura 1 jest perspektywicznym widokiem reaktora według rozwiązania konstrukcyjnego zgodnego z wynalazkiem.

Figura 2 stanowi rzut przekroju reaktora z fig. 1 pokazując schematycznie połączenie z układem podającym materiał.

Figura 3 stanowi powiększony widok dolnej części reaktora z fig. 2 ze złożem zużywalnego katalizatora węglowego i złożem odpadów.

Figura 4 jest schematycznym przedstawieniem procesu produkcji energii według rozwiązania konstrukcyjnego wynalazku.

Figura 5 jest schematycznym przedstawieniem procesu produkcji energii według drugiego rozwiązania konstrukcyjnego wynalazku.

Poniżej przedstawiono szczegółowe omówienie wynalazku. Dla ułatwienia opisu materiał przeznaczony do obróbki w tym urządzeniu i w tym procesie będzie omawiany jako materiał odpadowy, jako że użycie tego materiału przynosi korzyści zarówno ze względu na produkcję energii jak i likwidację odpadków sposobem przyjaznym dla środowiska. Niemniej to urządzenie i proces może mieć zastosowanie do jakiegokolwiek materiału organicznego.

Reaktor

Typowy reaktor użyty w tym urządzeniu i sposobie może mieć rozmiary dostosowane do wsadu w postaci odpadów z mieszanych źródeł, przerabianego w ilości od 5 do 20 ton na godzinę, niemniej mogą mieć zastosowanie reaktory o większych i niniejszych rozmiarach; dokładna wielkość przerobu będzie zależeć od składu materiału wsadowego i pożądanej całkowitej wydajności elektrowni.

Jak pokazano na fig. 1 i 2, reaktor 10 jest zbudowany korzystnie ze stali wysokiej jakości. W zależności od kryteriów konstrukcyjnych, cały zbiornik może być chłodzony wodą. Alternatywnie chłodzenie wodne można zastosować dla górnych dwóch trzecich reaktora, a dolna trzecia część będzie wtedy chłodzona powietrzem. Reaktor ma ogniotrwałą wykładzinę 12 na całej wewnętrznej skorupie. W typowych rozwiązaniach w górnych dwóch trzecich reaktora jest wykładzina składa się z trzech warstw ogniotrwałego materiału, a każda warstwa ma grubość od ok. 10 do ok. 15 cm (od 4 do 6 cali). W typowym rozwią zaniu dolna, trzecia część reaktora, która moż e nie być chł odzona wodą , ma wykładzinę zawierającą do 5 warstw ogniotrwałych cegieł, o łącznej grubości od ok. 50 do ok. 75 cm (od 20 do 30 cali). W zależności od zastosowania, może być stosowana inna konfiguracja wykładziny ogniotrwałej. W obu częściach używane są typowe handlowe wyroby ogniotrwałe, mające zastosowanie w przemyśle reaktorów.

Reaktor 10 ma kształt podobny do lejka i dzieli się na trzy części. Górna część reaktora jest określana jako strefa pirolizy/krakowania termicznego 16. Zwykle, gaz wychodzi z reaktora przez pojedynczy wylot 30 w środku szczytowej części strefy 16. Alternatywnie, może istnieć szereg wylotów gazu usytuowanych wokół górnej części strefy 16. Ponadto strefa 16 posiada dwa naprzeciwległe wejścia do wprowadzania odpadów 32 i 34, jakkolwiek może być obecna większa liczba takich wejść.

Środkowa część 18 reaktora jest określona przez boczna ściana 20 mająca obwód mniejszy niż obwód strefy 16 i jest otoczona przez dwa lub więcej zbiorników z powietrzem w postaci butli lub bębnów 38 i 40 odpowiednio oplatających reaktor. Każdy zbiornik bębnowy zawiera powietrze i/lub powietrze wzbogacone w tlen (wersja z góry przewidziana w zależności od składu odpadów), które to gazy są wprowadzane do reaktora poprzez równomiernie rozmieszczone wloty lub dysze powietrzne 39 i 41, odpowiednio, wokół reaktora. Liczba wlotów gazu wynosi zwykle od sze ś ciu do dziesię ciu, w zależności od rozmiarów reaktora i wielkości przerobu systemu, chociaż moż e być zastosowana większa lub mniejsza ich liczba. Część środkowa 18 bywa również określana jako strefa zgazowania.

Dolna część reaktora jest strefą zeszklenia 19, która jest określona przez ścianę boczną 22 mającą obwód mniejszy niż strefa 18. Boczne ściany 20 i 22 są połączone częścią 24 w kształcie ściętego stożka. Strefa 19 posiada od dwóch do sześciu urządzeń w rodzaju dysz lub wlotów 37 rozmieszczonych równomiernie wokół obwodu reaktora. W każdym dyszo-podobnym urządzeniu, które jest wykonane z miedzi i chłodzone wodą, jest wmontowany nieprzenośny plazmowy palnik łukowy 42, z których ciepł o jest przekazywane do strefy 19 przez wloty 37. Gaz dla palników plazmowych 42 jest podawany ze zbiornika bębnowego 36. Strefa zeszklenia 19 również posiada jeden lub więcej otworów spustowych 44, którymi stopiony ciekły żużel jest w sposób ciągły usuwany do ruchomych granulujących wanien wodnych (nie pokazane na rysunku), w których jest on chłodzony i zeszklony stając

PL 195 032 B1 się obojętnym materiałem żużlowym odpowiednim dla użycia jako materiał konstrukcyjny. (Materiałami konstrukcyjnymi, w których ten żużel może być użyty, są dachówki, granulki do pokryć dachowych i cegł y). Ta dolna część (z grubsza dolna jedna trzecia) reaktora, która zawiera stopiony ż u ż el, moż e, w pewnych konfiguracjach, być dołączona do reaktora za pomocą kołnierzowego zamocowania umoż liwiającego szybką wymianę tej części w przypadku wymiany wykładziny ogniotrwałej lub jej naprawy.

Jak to opisano w patentach Camacho, każdy plazmowy palnik łukowy 42 generalnie jest zasilany energią elektryczną, chłodzącą dejonizowaną wodą i plazmowym gazem przez przewody zasilające z odpowiednich źródeł (nie pokazane). Liczba palników, moc znamionowa każdego palnika, wydajność układu podającego odpady, ilość katalizatora węglowego, ilość topnika, rozmiary reaktora, rodzaj i wydajność układu oczyszczania syntetycznego gazu oraz rozmiar współpracującego w cyklu roboczym układu turbiny gazowej są zmiennymi i powinny być określone zgodnie z rodzajem oraz ilością odpadów przewidzianych do przetworzenia przez układ.

Reaktor powinien posiadać usytuowane wzdłuż szybu, korzystnie w odstępach co ok. 91 cm (3 stopy) lub mniej, czujniki (nie pokazane) wykrywające ciśnienie i temperaturę wewnątrz reaktora, oraz otwory do pobierania próbek gazu i odpowiednią aparaturę do analizy gazu w strategicznych miejscach wewnątrz reaktora dla monitorowania procesu zgazowania. Sposób użycia takich czujników i aparatury analizuj ą cej gaz są dobrze znane w stanie techniki.

Układ podawania odpadów

W patentach Camacho został opisany i ujawniony układ zgniatają cy odpady pracujący z użyciem cylindrów hydraulicznych, służący do zmniejszania objętości odpadów, usuwania powietrza i wody przed wprowadzeniem wsadu do reaktora od góry.

Aby przystosować odpady z wielu mieszanych źródeł, takich jak odpady z przetwarzania paliw, luźne komunalne odpady stałe, odpady przemysłowe, odpady toksyczne przechowywane w pojemnikach takich jak stalowe i plastykowe zbiorniki bębnowe, worki i bańki, zastosowano układ podawania wsadu solidniejszy niż opisany w patentach Camacho. Odpady pobiera się w ich oryginalnej postaci i wprowadza bezpoś rednio do ukł adu podawania wsadu bez sortowania i bez wyjmowania ich z pojemników. Rozdrabniacze i ubijarki mogące wykonywać te operacje są takie jak stosowane w zwykłych operacjach manipulowania materiałami. Takie rozwiązanie eliminuje konieczność bezpośredniej styczności pracowników z odpadami przyczyniając się do publicznego bezpieczeństwa i higieny. Dla określenia składu wsadu przed rozpoczęciem jego obróbki jest możliwość pobierania próbek w sposób nieciągły.

Cały materiał odpadowy włącznie z jego pojemnikami jest kruszony, rozdrabniany, mieszany, sprasowany i wprowadzany do reaktora plazmowego w postaci jednolitych bloków odpadów przez układ 50 pokazany reprezentatywnie na fig. 2, posiadający odbieralnik 52, rozdrabniacz/zgniatacz 54 i przenoś nik 56. Rozdrabniacz/zgniatacz 54 przerabia odpady do wcześniej zaplanowanego rozmiaru dla zapewnienia optymalnej wydajności reaktora. Szybkość podawania również jest wcześniej ustalona dla zapewnienia optymalnej wydajności reaktora.

Bloki odpadów 58 są wprowadzane do reaktora w sposób ciągły z wielu miejsc w strefie 16 reaktora, zapewniając równomierny rozkład w reaktorze, aż do chwili osiągnięcia określonej wysokości złoża odpadów, leżącego na złożu zużywalnego katalizatora węglowego. Wprowadzane są jednocześnie dwa bloki odpadowe 58 przez dwa usytuowane średnicowo po przeciwnych stronach reaktora 10 wejściowe podajniki zsypowe. Takich podajników może być więcej niż dwa, aby móc wprowadzać dodatkowe bloki. Alternatywnie można zastosować pojedynczy podajnik zsypowy na szczycie reaktora, który obracając się przyjmuje bloki odpadów z różnych kierunków w stosunku do dolnej części reaktora. Każde z tego typu rozwiązań jest odpowiednie pod warunkiem, że unika się nierównomiernego układania się odpadów w całej strefie 18 reaktora.

Czujniki ciśnienia i temperatury umieszczone wzdłuż szybu reaktora będą używane do pomiaru wysokości złoża i prędkości podawania odpadów. Jako elementy zapasowe, również mogą być stosowane boczne otwory rozmieszczone w odpowiednich miejscach w celu weryfikacji procesu wewnątrz reaktora. Wszystkie informacje z czujników są podawane do układu sterowania cyfrowego (DCS), który koordynuje działania całego urządzenia. Jak stwierdzono w patentach Camacho, koordynacja i monitorowanie układu podawania przez zastosowanie czujników i układu sterowania cyfrowego jako części sterowania procesem reaktora stanowią normalną procedurę i są przejrzyste dla osób biegłych w stanie techniki.

Mogą być stosowane alternatywne konfiguracje układu podawania dla różnych materiałów. Na przykład odpady w postaci drobnych proszków lub płynów mogą być wtryskiwane bezpośrednio do

PL 195 032 B1 reaktora. Do podawania drobnych ciał stałych takich jak miał węglowy można zastosować transport gazowy. Dla płynów stosuje się standardowe pompy. Takie urządzenia są dobrze znane praktykom zajmującym się operowaniem materiałami.

Praca reaktora w procesie pirolizy plazmowej, zgazowania i zeszklenia

Jak pokazano na fig. 2, rozdrobniony i sprasowany odpadowy materiał 58 jest podawany przez układ podawania w sposób ciągły do reaktora 10. Dla uproszczenia fig. 2 pokazuje pojedynczy układ podawania materiału 50 zasilający jeden z podajników zsypowych 32. Aby wprowadzić odpady do obydwu pokazanych podajników zsypowych może być użyty drugi układ podawania 50, lub wyjście odpadów z układu 50 może być rozdzielone na dwie drogi prowadzące do obydwu podajników zsypowych. Podawanie w sposób ciągły z przeciwnie położonych stron reaktora zapewnia równomierny, w przekroju poprzecznym reaktora, rozkład podawania odpadów. Równomierność rozkładu podawania odpadów taka, która tworzy złoże odpadów 70 pokazane na fig. 3 powoduje równomierny przepływ do góry gorącego gazu od grzania plazmowego. Złoże opartego na węglu katalizatora 60 w dolnej części plazmowego reaktora jest rozłożone równomiernie w poprzecznym przekroju reaktora. Ciepło i gorący gaz przenoszą się równomiernie do góry, ogrzewając i susząc opadające w dół odpady i umożliwiając efektywny przebieg procesów pirolizy i zgazowania. Dzię ki równomierności rozkładu ciepła ku górze i obecności złoża katalizatora węglowego unika się skanalizowania przepływu ciepła, co z kolei zapobiega powstawaniu mostków we wsadzie odpadów, co jest typowym problemem obserwowanym w innych procesach cieplnej obróbki odpadów.

Lejkowaty kształt reaktora i prędkość unoszenia się gazu (z palników i innych wlotów gazu) są tak zaprojektowane, aby zminimalizować prędkość powierzchniową wznoszących się gorących gazów. Ta niska prędkość powierzchniowa pozwala na opadanie wprowadzanego wsadu odpadów do złoża odpadów i nie zachodzi wypychanie ich do góry wraz z wznoszącym się ku wyjściu gazem, w postaci nieprzetworzonych odpadów lub drobnych cząstek zawieszonych w gazie. Ponadto, strefa krakowania 16 reaktora służy zapewnieniu, że wszystkie materiały węglowodorowe są wystawione na działanie wysokiej temperatury ze średnim czasem przebywania ponad 2-3 sekundy przed opuszczeniem reaktora. Ta strefa uzupełnia proces termicznego krakowania i zapewnia całkowite zgazowanie i zamianę węglowodorów wyższych na CO i H2.

Jako że zimny wsad odpadów 58 jest w sposób ciągły podawany do reaktora plazmowego i tworzy złoże odpadów 70 na wierzchu wcześ niej nagrzanego złoż a zużywalnego katalizatora węglowego 60 na spodzie reaktora, opadające w dół zimne odpady i unoszący się w górę ogrzany gaz ze złoża zużywalnego katalizatora węglowego 60 tworzą przeciwbieżny przepływ, który umożliwia całkowite zgazowanie/pirolizę materiałów węglowodorowych równomiernie w całym reaktorze.

Złoże zużywalnego katalizatora węglowego 60, zastosowane i używane w tym procesie nie różni się od stosowanych w typowych metalurgicznych wielkich piecach i jego włączenie do procesu zgazowania realizuje co najmniej szereg następujących funkcji: (1) zapoczątkowuje reakcję zgazowania przez dostarczenie kluczowego składnika gazu wyjściowego, to jest CO (tlenek węgla (II)) wnosząc wkład do wartości opałowych wyjściowego gazu gardzielowego; (2) umożliwia równomierny w przekroju reaktora plazmowego rozkład ciepła generowanego przez plazmę, dzięki czemu unika się nadmiernego zużycia ogniotrwałej wykładziny, które zwykle ma miejsce gdy stosuje się punktowe intensywne źródła ciepła jak na przykład palniki plazmowe; (3) stanowi porowatą ale solidną podporę konstrukcyjną w dolnej części reaktora, na której może być osadzone złoże odpadów; umożliwia przepływ gorących gazów wraz z gorącymi cząstkami węgla w górę do i poprzez złoże odpadów równomiernie, jednocześnie pozwalając materiałom nieorganicznym w odpadach, takim jak metale i popiół, stopić się i spłynąć do basenu w dolnej części reaktora; i stanowi warstwę zabezpieczając ą warstwę ogniotrwałą, dzięki czemu zmniejszają się straty ciepła w reaktorze i jednocześnie wydłuża się czas życia warstwy ogniotrwałej.

Złoże 60 katalizatora węglowego ulega ciągłemu zużyciu w mniejszym stopniu niż złoże odpadów 70 wskutek większej gęstości związanych atomów węgla, wyższej temperatury topnienia oraz właściwościom fizycznym takim jak twardość. Wysokość zużywalnego złoża katalizatora węglowego jak również złoża odpadów, jest w sposób ciągły monitorowana przez czujniki temperatury i ciśnienia położone na obwodzie reaktora i na różnych wysokościach wzdłuż szybu. Ponieważ złoże odpadów 70 i złoże katalizatora węglowego 60 zużywają się podczas procesu, czujniki śledzą gradient temperatury i ciśnienia w reaktorze i automatycznie przełączają układ podawania na wzrost lub malenie wysokości złoża w operacji z ustalonymi warunkami.

PL 195 032 B1

Wzajemne oddziaływanie złoża katalizatora węglowego i stopionego materiału jest dobrze zbadanym zjawiskiem. W przypadku stopionego metalu płynącego poprzez gorący koks, tak jak w przypadku odlewniczych żeliwiaków do topienia, stopione żelazo nie przylepia się do gorącego złoża lecz spływa po nim. Takie same zjawisko obserwuje się podczas topienia materiału niemetalicznego to jest zeszklenia żużla. Inaczej niż przy topieniu metalu, zeszklenie żużla nie wpływa na rozpuszczanie węgla, ponieważ rozpuszczalność w stopionym żużlu węgla znajdującego się w koksie jest pomijalna.

Jak opisano w patentach Camacho, węglowodorowa część odpadów jest poddawana pirolizie/zgazowaniu w częściowo redukującej atmosferze reaktora w środowisku pozbawionym powietrza/O2 (z powodu całkowitego utleniania węgla i powstawania CO2). Zatem w reaktorze nie zachodzi proces spalania, w którym powstawałyby zanieczyszczenia normalnie spotykane przy stosowaniu spalarni, takich jak pół-lotne związki organiczne, dioksyny i furany, które są w istocie produktami częściowego spalania. W patentach Camacho materiał węglowodorowy został opisany jako podlegający następującym chemicznym reakcjom:

CxHy+H2O = CO + CO2 + H2 (1), gdzie CxHy reprezentuje dowolny węglowodór, a H2O oznacza przetwarzaną parę wodną. Chociaż proces „zgazowania pary wodnej” jak przedstawiono w powyższym wzorze (1) prowadzi do ustanowienia głównej reakcji chemicznej w procesie pirolizy plazmowej/zgazowania i zeszklenia, to ostatnio prowadzone doświadczenia wykazują, że zużycie energii w tej endotermicznej reakcji jest niekorzystnie wysokie. Jako że ostatecznym celem procesu pirolizy plazmowej, zgazowania i zeszklenia jest produkcja energii elektrycznej netto z materiałów odpadowych, dokonane zostały odpowiednie ulepszenia i modyfikacje, aby zoptymalizować przebieg reakcji chemicznej wewnątrz reaktora dla obniżenia zużycia energii przez palniki plazmowe i przez to zwiększyć wartość netto wyprodukowanej energii. W tym celu do reaktora dodaje się kontrolowaną ilość powietrza, O2 i/lub powietrza wzbogaconego w O2 przez wloty 39 i 41 zlokalizowane w strefie 18 reaktora 10, aby wspomóc następujące reakcje:

CxHy+O2 = 2CO + H2 (2)

2C + O2 = 2CO (3)

C + H2O = CO + H2 (4)

Reakcje (2) i (3) są egzotermiczne, podczas gdy reakcje (1) i (4) są endotermiczne z natury, co pozwala wykorzystać naturalną energię zawartą w odpadach poprzez te kontrolowane reakcje utleniające do spowodowania wzrostu wartości opałowej wyjściowych gazów gardzielowych dzięki wytwarzaniu większej ilości CO i H2 oraz zredukować zużycie energii przez palniki plazmowe przy reakcji (1) i (4), to jest przerwania wią zań H2O, co daje skumulowany wynik wzrostu wartoś ci netto wyprodukowanej energii elektrycznej.

Reakcja według wzoru (1) prowadzi do pojawienia się w reaktorze H2O, który normalnie znajduje się we wsadzie odpadów. Wiązanie w cząsteczkach H2O zostaje rozerwane w sposób naturalny w wyniku unoszenia się gorą cego gazu poprzez zł o ż e odpadów dają c 2H i O, które nastę pnie łączą się z wolną cząsteczką C pochodzącą z odpadów i zużywalnego katalizatora węglowego tworząc bardzo trwałe (co jest pożądane) CO i H2.

Kontrolowane podawanie powietrza wzbogacanego w O2 wprowadza do reaktora wystarczającą ilość O2 aby spowodować reakcje utleniające (2) i (3) jak wyżej, ale nie wystarczającą ilość O2 aby spowodować reakcję całkowitego utlenienia przez spalenie

CxHy + O2 = CO2 + H2O (5), która zachodzi w o wiele niższej temperaturze w procesie spopielenia.

Kontrolowane wprowadzenie powietrza wzbogaconego w tlen do reaktora plazmowego będzie powodować kontrolowane częściowe utlenienie w reakcji zgazowania, dzięki czemu wyjściowe gazy gardzielowe mają podwyższoną wartość opałową, jednocześnie redukując szczególne zapotrzebowanie na energię, to znaczy energię zużytą na zasilanie palników plazmowych do zgazowania odpadów. To z kolei powoduje wyższą wartość netto wyprodukowanej energii elektrycznej otrzymanej ze zgazowania odpadów. Jest to przeciwne do poglądu wyrażonego w patentach Camacho mówiącego, że większa zawartość tlenu w gazie plazmowym nie daje proporcjonalnego wzrostu sprawności układu, to jest uzyskanego ciepła w stosunku do mocy wejściowej. W temperaturach panujących w reaktorze w obecności stałego węgla ze złoża katalizatora niżej podana reakcja (6) przestawia się całkowicie na kierunek z prawej do lewej, co powoduje, że CO jest wśród obecnych dominującym rodzajem tlenków węgla.

CO + ¹/2O2=CO2 (6)

PL 195 032 B1

Kontrolowany proces zgazowania z udziałem zarówno wprowadzonego tlenu jak i powietrza oraz nieodłącznej wilgoci w odpadach może wytworzyć wyjściowy gaz gardzielowy mający ciepło spalania (wartość opałowa górna) minimum 3600 Kg/ KG (mieszanka gazów o składzie co najmniej 40-45% H2 i 40-45% CO). (Pozostałe składniki tego gazu to zwykle CO2, CH4, N2 i ślady gazów kwasowych w zależ noś ci od składu wsadu).

Jak podano wyżej oraz w patentach Camacho, większość produktu na wyjściu procesu wg niniejszego wynalazku jest w postaci gazowej, pozostałość będąca stopionym materiałem nieorganicznym zostaje schłodzona do postaci zeszklonego, obojętnego chemicznie żużla.

Złoże odpadów 70 jest w sposób ciągły przetwarzane przez wznoszące się gorące gazy ze złoża zużywalnego katalizatora węglowego i uzupełniane w sposób ciągły przez układ podawania w celu utrzymywania wysokości złoża. (Uzupełniające porcje katalizatora węglowego są również dostarczane okresowo poprzez podajniki zsypowe, wtedy gdy jest potrzebne uzupełnienie). Ta sekwencja ma miejsce przy gradiencie temperatury od 4000-5000°C w dolnej części reaktora do około 1200°C na wylocie gazu wyjściowego. Układ przeciwbieżnego wznoszenia w ten sposób ustanowiony służy do suszenia wchodzących odpadów i daje możność operowania strumieniem odpadów o zawartości wilgoci do 90% bez proporcjonalnego wzrostu zapotrzebowania na energię.

Reaktor pracuje przy ciśnieniu nieco poniżej ciśnienia atmosferycznego, a gazy wyjściowe są w sposób ciągły odciągane przez wentylator wyciągowy 150 umieszczony pomiędzy układem płuczki gazu syntetycznego 140 a sprężarką 160 jak pokazano na fig. 4. Jak wcześniej powiedziano, warunki pracy reaktora są z natury redukujące, głównie w warunkach obniżenia zawartości tlenu lub pozbawienia tlenu, właściwych dla procesu zgazowania.

Niezależne zmienne sterowania procesem to (1) prędkość podawania odpadów, (2) wysokość złoża zużywalnego katalizatora węglowego, (3) zasilanie palnika, (4) przepływ powietrza/O2, i (5) wsad topnika (dla sterowania procesem żużlowania).

Zbiornik ze stopionym materiałem nieorganicznym w dolnej części reaktora 10 jest opróżniany w sposób ciąg ły poza reaktor przez spust żużla 44, do wyłożonego materiałem ogniotrwałym lejka połączonego z łańcuchowym przenośnikiem napełnionym wodą (nie pokazany). Stopiona masa stygnie i krzepnie w postaci szklistych granulek, które są przenoszone do ruchomej skrzyni (również nie pokazana) przenośnikiem łańcuchowym. Para wytworzona, gdy gorący żużel jest oziębiany w przenośniku może być odprowadzona do reaktora plazmowego i spożytkowana w reakcji zgazowania pary. Alternatywnie, żużel może być odlany w duże bloki, żeby maksymalnie zmniejszyć objętość.

Dla zagwarantowania aby przepływ żużla był jednorodnie stały i dla zabezpieczenia przed zatykaniem otworu spustowego żużla 44, temperatura żużla jako odpowiadająca temperaturze mierzonej przez układ termopary w dolnej części reaktora, jak również lepkość żużla, mogą być niezależnie sterowane przez moc palnika plazmowego i ilość topnika (CaO + krzemian) dodawanego poprzez podajniki zsypowe, odpowiednio, według znanych zależności. Przepływ stopionego materiału jest również ściśle monitorowany przez przepływomierz (nie pokazany) umieszczony w dolnej części reaktora.

Wszystkie te monitorowane parametry odnośnie temperatury, ciśnienia, składu gazu i szybkości przepływu gazu i stopionego materiału są podawane jako dane wejściowe do skomputeryzowanego układu sterowania cyfrowego, który z kolei jest powiązany z elementami sterowania zmiennymi niezależnymi jak moc palników, przepływ powietrza/gazu, prędkości podawania odpadów i katalizatora itp.

W zależności od wcześniej przeanalizowanego wsadu odpadów, ustala się szczególne warunki zgazowania i zeszklenia, a z nich wynikają zadane parametry do sterowania przez układ sterowania cyfrowego. Dodatkowe i optymalizujące warunki będą wygenerowane i ustawione podczas uruchomienia operacji, gdy aktualny materiał odpadowy zostaje wprowadzony do układu.

Zasady pracy

Ogólnie mówiąc, urządzenie i proces pirolizy plazmowej, zgazowania i zeszklenia opisane tutaj funkcjonują i biegną zgodnie z kilkoma głównymi zasadami.

Zmienność wsadu odpadów wpływa na produkt wyjściowy procesu i wymaga regulacji niezależnych zmiennych parametrów sterowania. Na przykład zakładając stałą prędkość podawania materiału, większa zawartość wilgoci we wsadzie odpadów obniża temperaturę wyjściowego gazu gardzielowego; aby tę temperaturę podnieść do wartości zadanej trzeba zwiększyć moc palnika plazmowego. Również niższa zawartość węglowodorów w odpadach powoduje zmniejszenie zawartości CO i H2 w gazie wyjściowym powodując niższe ciepło spalania wyjściowego gazu gardzielowego; aby osiągnąć wymaganą zadaną wartość ciepła spalania musi być zwiększony stopień wzbogacenia gazu wejściowego i/lub moc palnika plazmowego. Ponadto wyższa zawartość w odpadach materiałów

PL 195 032 B1 nieorganicznych powoduje wzrost ilości wytworzonego żużla, co z kolei powoduje wzrost przepływu żużla i spadek temperatury stopionego żużla; aby utrzymać zadaną temperaturę żużla musi zostać zwiększona moc palnika. Tak poprzez regulację różnych niezależnych zmiennych reaktor może przystosować się do zmian przychodzącego wsadu materiału przez utrzymywanie pożądanych zadanych wartości różnych współczynników sterowania.

Uruchomienie

Celem określonej procedury uruchomienia jest stopniowe podgrzewanie reaktora plazmowego, w celu zabezpieczenia i przedłużenia czasu życia warstwy ogniotrwałej i wyposaż enia reaktora, jak również przygotowanie reaktora do przyjęcia wsadu materiału odpadowego. Uruchomienie reaktora jest podobne do stosowanego w którymkolwiek ze złożonych układów obróbki wysokotemperaturowej i powinno być oczywiste dla każdego pracującego w przemyś le obróbki termicznej. Głównymi krokami są: (1) uruchomienie turbiny gazowej na gaz ziemny wytwarzającej energię elektryczną; (2) uruchomienie układu oczyszczania gazu z wcześniejszym włączeniem wentylatora wyciągowego; i (3) powolne podgrzewanie reaktora przez użycie minimalnej mocy dostępnej dla palników plazmowych (to robi się przede wszystkim aby zwiększyć maksymalnie czas życia materiału wykładziny ogniotrwałej przez zminimalizowanie szoku termicznego). Następnie tworzy się złoże zużywalnego katalizatora węglowego 60 przez dodawanie materiału tak, aby uformował złoże. Złoże początkowo zacznie się formować na dole reaktora, ale ponieważ ta początkowa porcja katalizatora, która jest najbliżej palników jest zużywana, złoże może być ewentualnie uformowane jako warstwa powyżej palników plazmowych na lub blisko części reaktora w kształcie ściętego stożka 24, jak pokazano na fig. 3.

Teraz można wprowadzić odpady lub inne materiały wsadowe. Ze względów bezpieczeństwa zalecanym sposobem tej operacji jest ograniczenie zawartości wody w odpadach poniżej 5% do czasu uformowania odpowiedniego złoża odpadów 70. Wysokość złoża zużywalnego katalizatora węglowego oraz złoża obrabianych odpadów zależą od rozmiarów reaktora, fizyko-chemicznych właściwości materiału wsadowego, zadanych wartości operacyjnych i wymaganej prędkości przebiegu procesu. Chociaż, jak zauważono, zalecane rozwiązanie utrzymuje złoże zużywalnego katalizatora węglowego powyżej poziomu wlotów palników plazmowych.

Praca w warunkach stanu ustalonego

Gdy zarówno złoże odpadów jak i złoże katalizatora węglowego osiągną żądaną wysokość, układ uważa się za gotowy do pracy w stanie ustalonym. Wtedy operator może rozpocząć załadunek mieszanego wsadu odpadów ze stanowiska do układu podającego, który jest ustawiony na wcześniej ustaloną wielkość przerobu. Zmienne niezależne są również ustawione na poziomach uzależnionych od wcześniej ustalonego składu wsadu odpadów. Typowe zmienne niezależne dla pracy reaktora dla pirolizy plazmowej, zgazowania i zeszklenia są jak niżej:

A. Moc palnika plazmowego

B. Natężenie przepływu gazu

C. Rozkład przepływu gazu

D. Wysokość złoża odpadów i katalizatora węglowego

E. Szybkość podawania odpadów

F. Szybkość podawania katalizatora węglowego

G. Szybkość podawania topnika

Podczas pracy w stanie ustalonym operator musi monitorować parametry zależne układu, w skład których wchodzą:

A. Temperatura wyjściowego gazu gardzielowego (mierzona na wylocie gazu wyjściowego)

B. Skład i natężenie przepływu wyjściowego gazu gardzielowego (mierzone metodą pobierania próbek gazu i przepływomierzem na wylocie jak wyżej)

C. Temperatura i natężenie przepływu stopionego żużla

D. Wartość opałowa wyjściowego gazu gardzielowego

E. Podatność żużla na wypłukiwanie z niego zanieczyszczeń

F. Lepkość żużla

W czasie pracy opierają c się na wyż ej opisanych zasadach operator moż e nastawić niezależ ne zmienne na podstawie wahań zmiennych zależnych. Ten proces może być w pełni zautomatyzowany z wstę pnie ustawionymi elementami regulacji opartymi na danych wejściowych i wyjściowych z monitorów sterowniczych reaktora zaprogramowanych w układzie cyfrowego sterowania reaktora plazmowego i całego stanowiska. Poziomy wstępnych ustawień są normalnie optymalizowane podczas przekazywania stanowiska do eksploatacji, gdy bieżący wsad odpadów został załadowany do układu

PL 195 032 B1 i zachowanie otrzymanego wyjściowego gazu gardzielowego i ż uż la zostały zmierzone i zapamiętane. Układ sterowania cyfrowego nastawia się do pracy w warunkach stanu ustalonego tak, aby produkować gaz wyjściowy i żużel w konkretnym stanie przy wymaganej prędkości podawania odpadów. Zmiany składu podawanych odpadów powodują zmiany monitorowanych parametrów zależnych, więc cyfrowy układ sterowania danymi i/lub operator dokonuje odpowiedniej regulacji niezależnych zmiennych, aby utrzymać stan ustalony.

Chłodzenie i oczyszczanie wyjściowego gazu gardzielowego z reaktora plazmowego.

Jak stwierdzono wyżej, jednym z celów pracy reaktora do pirolizy plazmowej, zgazowania i zeszklenia jest produkcja paliwa gazowego o szczególnych właściwościach (to jest skład, kaloryczna wartość opałowa, czystość i ciśnienie) odpowiednich do zasilania turbiny gazowej dla produkcji odnawialnej energii elektrycznej.

Ponieważ paliwo jest wytwarzane drogą pirolizy/zgazowania organicznych materiałów odpadowych w procesie tu opisanym, może w nim występować pewna ilość zanieczyszczeń pochodzących z odpadów w postaci czą stek stał ych i/lub kwasowych gazów, które są niekorzystne dla normalnej i bezpiecznej pracy turbin gazowych. W patentach Camacho była opisana bardzo uproszczona procedura oczyszczania gazu wyjściowego. Tu będzie przedstawiona procedura bardziej szczegółowa i specyficzna.

Najpierw w warunkach odsysania próżniowego przez wentylator wyciągowy 150, gorący gaz wyjściowy jest w sposób ciągły wyciągany z reaktora przez wylot(y) 30 gazu wyjściowego reaktora. Ten gaz wymaga ochłodzenia i oczyszczenia przed wprowadzeniem go do sprężarki i turbiny gazowej.

Jak pokazano na fig. 4, gaz syntetyczny z reaktora plazmowego 100 jest najpierw ochładzany przez bezpośrednie parowanie wody w parowniku zbliżonym do chłodzącego urządzenia hartowniczego 130. Jest to proste, niezawodne i oszczędne. W przypadku cząstek pyłów wychodzących z reaktora, są usuwane z gazu przez filtr elektrostatyczny 135, co jest efektywnym i niezawodnym sposobem usunięcia pyłu. Mogą być zastosowane alternatywne rozwiązania np. inne standardowe urządzenia do usuwania cząstek (takie jak płuczka gazowa zwężkowa, stanowisko filtrów tkaninowych workowych), które są dobrze znane praktykom działającym w dziedzinie oczyszczania gazu. Mogą być też zastosowane alternatywne rozwiązania, w których jest zmieniona kolejność różnych etapów oczyszczania gazu, aby bardziej efektywnie wykorzystać charakterystyki alternatywnych urządzeń do oczyszczania gazu. Pył może być gromadzony i przekazany z powrotem do reaktora tak, że nie ma niebezpiecznych, stałych odpadów produkowanych bądź generowanych przez układ oczyszczania gazu. Alternatywnie, kocioł na żużel, z metalową/stalową obudową wyłożoną materiałem ogniotrwałym, która również mieści nieruchome plazmowe palniki łukowe, może być użyty do zeszklenia wymytych cząstek stałych do postaci niedającego się wypłukać żużlu. W pewnych przypadkach, w zależności od sytuacji w elektrowni i od miejscowych przepisów, cząstki stałe z układu oczyszczania gazu mogą być przekazane poza stanowisko do bezpiecznego usunięcia.

Następnie gaz syntetyczny jest przetwarzany w dwóch etapach: w pierwszym składniki takie jak chlor są usuwane w gazowej/płynowej płuczce - kontaktorze 140 z dużą skutecznością. Płyn wymywający wraca do obiegu do pierwszej sekcji chłodzącej: ponownie na tym etapie żadne zanieczyszczenia nie są wytwarzane, a zużycie wody jest ograniczone do możliwego minimum. Na tym pierwszym etapie może być użyty techniczny węglan sodowy.

W przypadku dużej zawartości siarki w odpadach produkowany gaz syntetyczny moż e być bogaty w siarkę. Do usuwania związków siarki z gazu syntetycznego stosuje się drugi stopień wymywania płynowego. Wolna siarka jest jedyną pozostałością odzyskaną z procesu i może być użyta jako nawóz sztuczny. Płyn wymywający wraca do obiegu do procesu po regeneracji: na tym etapie nie są wytwarzane żadne płynne odpady. Ten proces jest bardzo pewny i bardzo skuteczny, umożliwiając dalsze przesłanie tak przygotowanego gazu syntetycznego do sprężarki i turbiny.

Sprężanie i zasilanie gazem opałowym

Gaz syntetyczny produkowany z podawanego materiału odpadowego stanowi normalne paliwo dla konwencjonalnej elektrowni pracującej w cyklu złożonym. Chociaż elektrownia musi być uruchomiona z zastosowaniem gazu ziemnego, to potem przełącza się na gaz syntetyczny. Gaz opałowy musi zostać sprężony zanim poda się go do turbiny gazowej w elektrowni o cyklu złożonym.

Gaz syntetyczny wchodzi do sprężarki 160 i zostaje sprężony do około 36 barów. Gaz grzeje się w czasie sprężania. Gorący, sprężony gaz syntetyczny jest chłodzony pomiędzy stopniami sprężania a następnie po ostatnim stopniu pozostająca w gazie woda zostaje skroplona, co poprawia wartość opałową gazu. Skroplona woda z gazu syntetycznego jest zbierana w separatorze wilgoci i wraca

PL 195 032 B1 do obiegu do wykorzystania na stanowisku zgazowania. Po ostatnim stopniu dokonuje się częściowego chłodzenia w rekuperatorze, który przekazuje ciepło z wilgotnego gazu syntetycznego do suchego gazu syntetycznego. Końcowe chłodzenie dokonuje się w chłodzonym wodą wymienniku ciepła.

Rekuperator stosuje się dlatego, że dodatkowe znaczne ciepło w gazie syntetycznym poprawia sprawność elektrowni pracującej w cyklu złożonym, jednocześnie minimalizując obciążenie układu chłodzenia wodnego. Ogrzewanie jest również potrzebne po to, aby utrzymać temperaturę gazu opałowego sporo ponad punktem rosy dla zapewnienia właściwej pracy układu paliwowego i elementów sterowania turbiny gazowej.

Przed wejściem do wlotu paliwa w turbinie gazowej 170, sprężony suchy gaz syntetyczny jest filtrowany, aby zebrać ewentualne śladowe ilości cząstek materiału, które mogły być przechwycone przy przechodzeniu przez urządzenia należące do układu i rur. Gaz ziemny z miejscowej sieci jest wtłaczany pod ciśnieniem do 3,6 MPa (34 barów) przy użyciu sprężarki tłokowej. Następnie gaz ziemny przepływa przez standardowy filtr/separator dla usunięcia ewentualnych śladowych kropelek wody lub cząstek stałych przed wejściem gazu do wlotu paliwa w turbinie gazowej.

Turbina gazowa o cyklu złożonym wytwarza energię elektryczną będąc napędzana gazem opałowym otrzymanym z reaktora plazmowego. Około 25% wytworzonej energii elektrycznej jest zużywane przez urządzenia należące do stanowiska, takie jak palniki plazmowe, reaktor plazmowy, sprężarka i różne wyposażenie takie jak pompy, dzięki temu jest to układ samowystarczalny. Pozostała ilość netto energii zostaje sprzedana do lokalnej sieci użytkowników stanowiąc dochód ze stanowiska.

Rozważania na temat produkcji energii elektrycznej.

Jak opisano w patentach Camacho, odzysk energii cieplnej składa się z (1) ciepła odczuwalnego i (2) ciepła kalorycznego. Wynalazek opisany tutaj wyjaśnia, że całkowite odzyskane ciepło jest sumą ciepła zawartego w odpadach, energią cieplną zawartą w katalizatorze węglowym oraz O2 i powietrzu wprowadzonych do ukł adu i energii cieplnej z ukł adu ogrzewania plazmowego minus straty ciepła z reaktora.

Ponadto biorąc pod uwagę, że gaz opałowy musi być oczyszczany i sprężany, a każdy z tych etapów wymaga zużycia pewnej ilości energii, całkowity odzysk energii kompletnego stanowiska pirolizy plazmowej, zgazowania i zeszklenia stosującego turbinę o cyklu złożonym, ma sprawność cieplną pomiędzy 36%-40%. Jakkolwiek, gaz syntetyczny wytworzony w procesie pirolizy plazmowej, zgazowania i zeszklenia zawiera średnio 45-55% H2. Po oczyszczeniu i ochłodzeniu (jak opisano w niniejszym dokumencie), H2 może być oddzielony z gazu syntetycznego według handlowo dostępnych technologii. Korzystne rozwiązanie konstrukcyjne stosuje dostępną handlowo technologię membranową taką jak separator membranowy 260, jak pokazano na fig. 5. Tak oddzielony, czysty H2 może być zmagazynowany i przekazany poza stanowisko do sprzedaży. Alternatywnie, H2 może być podany bezpośrednio do układu ogniwa paliwowego 270 dla wytwarzania energii elektrycznej i wody na miejscu, w będących w fazie opracowywania, odpowiednich handlowo dostępnych stacjonarnych ogniw paliwowych. Gaz syntetyczny (bogaty w CO) pozostały po oddzieleniu H2 może być użyty do wytworzenia dodatkowej energii elektrycznej przez generator turbinowy 280 lub inną maszynę spalającą gaz w oparciu o konwencjonalną technologię silników cieplnych.

Sprawność układu może zmieniać się w zależności od użytego sprzętu, zastosowanego procesu oraz kwalifikacji i doświadczenia operatora. Ten wynalazek przedstawia ulepszony proces pirolizy i zgazowania w reaktorze plazmowym, w wyniku którego uzyskuje się znaczący spadek zużycia cieplnej energii plazmy na tonę obrabianych odpadów. Wcześniejsze patenty Camacho ujawniając poziom energii na tonę 1,8 GJ/t (500 kWh/t) dla komunalnych odpadków stałych; niniejszy wynalazek podczas praktycznych prób w różnych aspektach potrzebował tylko 0,54 GJ/t (150 kWh/t), czyli mniej o 1,26 GJ/t (350.kWh/t).

Jak tu opisano, ulepszony układ podawania, ulepszony proces pirolizy plazmowej, zgazowania i zeszklenia ze specyficznym i określonym systemem sterowania operacyjnego, ulepszonym procesem chłodzenia i oczyszczania gazu i szczegółowym określeniem wprowadzania tego gazu do układu generatora o wewnętrznym spalaniu produkującego energię elektryczną, tworzy bardziej efektywne środki odzysku energii cieplnej z odpadów, biomasy lub innych materiałów w formie odnawialnej energii elektrycznej i samowystarczalnej metody pozbywania się odpadów, przy czym energia wyprodukowana w tym procesie jest co najmniej czterokrotnie większa od energii zużytej. Faktyczny stosunek zapotrzebowania energii brutto do wyprodukowanej energii netto zależy od szeregu czynników, w tym składu wsadu, zestawu urządzeń na stanowisku i praktyki produkcyjnej. Ten wynalazek również określa bezpieczny dla środowiska proces neutralizacji niebezpiecznych składników w odpadach

PL 195 032 B1 zamieniając je w stały obojętny materiał żużla i eliminując ciągły ruch odpadów z jednej ich formy do innej w wyniku wywożenia na wysypiska i spalania w zwykłych spalarniach.

Chociaż wynalazek został opisany w odniesieniu do szczególnego rozwiązania konstrukcyjnego, to należy zdawać sobie sprawę, że jest możliwy szereg wariantów, modyfikacji i rozwiązań i odpowiednio, wszystkie te warianty, modyfikacje i rozwiązania będą uważane za pozostające w duchu i zakresie przedmiotowego wynalazku.

Claims

1. Urządzenie do pirolizy plazmowej i zeszklenia materiału, zawierające reaktor posiadający część górną i dolną, znamienne tym, że urządzenie jest przeznaczone również do zgazowywania, zaś reaktor posiadający część górną i dolną ma zasadniczo kształt lejkowaty, przy czym dolna część reaktora posiada pierwszą, szerszą część połączoną przejściem w kształcie ściętego stożka z drugą, węższą częścią i jest odpowiednia do umieszczenia w niej złoża katalizatora węglowego, a górna część reaktora posiada co najmniej jeden otwór wyciągowy gazu i co najmniej dwa umieszczone naprzeciw siebie otwory wlotowe dla materiału, i jest skonstruowana do odbioru materiału z wielu położeń w stosunku do części dolnej, a ponadto urządzenie zawiera usytuowany wokół dolnej części reaktora układ wlotu gazu dla dostarczania gazu do dolnej części reaktora przez co najmniej jeden otwór wlotowy w dolnej części reaktora, szereg plazmowych palników łukowych zamontowanych w dolnej części reaktora oraz poniżej złoża katalizatora węglowego dla ogrzewania złoża katalizatora węglowego i materiału.

2. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że ponadto zawiera układ podawania materiału do dostarczania materiału do reaktora przez otwory wlotowe, przy czym układ podawania materiału obejmuje odbieralnik do przyjmowania materiału, urządzenie rozdrabniające i zgniatające przeznaczone do odbioru materiału z odbieralnika, rozdrabniania i sprasowywania materiału oraz urządzenie do przekazywania rozdrobnionego i sprasowanego materiału do reaktora w środowisku beztlenowym.

3. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że ponadto zawiera złoże katalizatora węglowego.

4. Urządzenie według zastrz. 3, znamienne tym, że złoże katalizatora węglowego ma wysokość około 1 metra.

5. Urządzenie według zastrz. 3, znamienne tym, że ponadto zawiera szereg czujników rozmieszczonych w wielu miejscach reaktora, do oznaczania co najmniej jednego spośród następujących parametrów: wysokości złoża katalizatora węglowego, wysokości złoża materiału, temperatury reaktora, natężenia przepływu gazu w reaktorze i temperatury gazu wychodzącego z reaktora przez otwór wyciągowy.

6. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że dolna część reaktora ma co najmniej jeden otwór spustowy w jej dolnej części.

7. Urządzenie do produkcji energii elektrycznej zawierające urządzenie do pirolizy plazmowej i zeszklenia materiału, które zawiera reaktor posiadający część górną i dolną , znamienne tym, że urządzenie do pirolizy plazmowej i zeszklenia materiału jest przeznaczone również do zgazowywania, zaś reaktor posiadający część górną i dolną ma zasadniczo kształt lejkowaty, przy czym dolna część reaktora posiada pierwszą, szerszą część połączoną przejściem w kształcie ściętego stożka z drugą, węższą częścią i jest odpowiednia do umieszczenia w niej złoż a katalizatora węglowego, a górna część reaktora posiada co najmniej jeden otwór wyciągowy gazu i co najmniej dwa umieszczone naprzeciw siebie otwory wlotowe dla materiału, i jest skonstruowana do odbioru materiału z wielu poł o ż e ń w stosunku do części dolnej, a ponadto urz ą dzenie zawiera usytuowany wokół dolnej części reaktora układ wlotu gazu dla dostarczania gazu do dolnej części reaktora przez co najmniej jeden otwór wlotowy w dolnej części reaktora, szereg plazmowych palników łukowych zamontowanych w dolnej części reaktora oraz poniżej zło ż a katalizatora węglowego dla ogrzewania złoża katalizatora węglowego i materiału, a urządzenie do produkcji energii elektrycznej zawiera ponadto:

- płuczkę połączoną z wyjś ciem wyparki do oczyszczania gazu,

PL 195 032 B1

8. Sposób przemiany materiału zawierają cego odpady, biomasę lub inny materiał zawierający węgiel przez pirolizę plazmową i zeszklenie w reaktorze posiadającym część górną i dolną, znamienny tym, że obejmuje również zgazowanie, przy czym najpierw tworzy się złoże katalizatora węglowego w dolnej części reaktora, następnie wprowadzenie sukcesywnie co najmniej jednej porcji materiału z wielu położeń do górnej części reaktora z co najmniej dwóch umieszczonych naprzeciw siebie otworów wlotowych, przy czym górna część reaktora posiada co najmniej jeden otwór wyciągowy gazu podłączony do wentylatora, zaś materiał tworzy złoże na wierzchu złoża katalizatora węglowego, po czym ogrzewa się złoże katalizatora węglowego i złoża materiału przy zastosowaniu szeregu plazmowych palników łukowych zamontowanych w dolnej części reaktora poniżej złoża katalizatora węglowego, oraz wprowadza się do dolnej części reaktora uprzednio określonej ilości tlenu lub powietrza wzbogaconego w tlen.

9. Sposób produkcji energii elektrycznej z odpadów, obejmujący przemianę materiału zawierającego odpady, biomasę lub inny materiał zawierający węgiel przez pirolizę plazmową i zeszklenie w reaktorze posiadającym część górną i dolną, znamienny tym, że przemiana materiału zawierającego odpady, biomasę lub inny materiał zawierający węgiel obejmuje również zgazowanie, przy czym najpierw tworzy się złoże katalizatora węglowego w dolnej części reaktora, następnie wprowadzenie sukcesywnie co najmniej jednej porcji materiału z wielu położeń do górnej części reaktora z co najmniej dwóch umieszczonych naprzeciw siebie otworów wlotowych, przy czym górna część reaktora posiada co najmniej jeden otwór wyciągowy gazu podłączony do wentylatora, zaś materiał tworzy złoże na wierzchu złoża katalizatora węglowego, po czym ogrzewa się złoże katalizatora węglowego i złoża materiału przy zastosowaniu szeregu plazmowych palników łukowych zamontowanych w dolnej części reaktora poniżej złoża katalizatora węglowego, oraz wprowadza się do dolnej części reaktora uprzednio określonej ilości tlenu lub powietrza wzbogaconego w tlen, a następnie schładza się gaz wyciągnięty z otworu wyciągowego gazu, gaz ten poddaje się oczyszczaniu w płuczce, oczyszczony gaz spręża się, a na koniec wprowadza się sprężony gazy jako paliwo do turbiny gazowej lub ogniwa paliwowego w celu wyprodukowania energii elektrycznej.

10. Sposób produkcji energii elektrycznej z odpadów, obejmujący przemianę materiału zawierającego odpady, biomasę lub inny materiał zawierający węgiel przez pirolizę plazmową i zeszklenie w reaktorze posiadającym część górną i dolną, znamienny tym, że przemiana materiału zawierającego odpady, biomasę lub inny materiał zawierający węgiel obejmuje również zgazowanie, przy czym najpierw tworzy się złoże katalizatora węglowego w dolnej części reaktora, następnie wprowadza się sukcesywnie co najmniej jednej porcji materiału z wielu położeń do górnej części reaktora z co najmniej dwóch umieszczonych naprzeciw siebie otworów wlotowych, przy czym górna część reaktora posiada co najmniej jeden otwór wyciągowy gazu podłączony do wentylatora, zaś materiał tworzy złoże na wierzchu złoża katalizatora węglowego, po czym ogrzewa się złoże katalizatora węglowego i złoża materiału przy zastosowaniu szeregu plazmowych palników łukowych zamontowanych w dolnej części reaktora poniżej złoża katalizatora węglowego, oraz wprowadza się do dolnej części reaktora uprzednio określonej ilości tlenu lub powietrza wzbogaconego w tlen, a następnie schładza się gaz wyciągnięty z otworu wyciągowego gazu, gaz ten poddaje się oczyszczaniu w płuczce, oczyszczony gaz spręża się, po czym składnikiem wodorowym zasila się ogniwo paliwowe a na koniec część sprężonego gazu pozostałą po oddzieleniu składnika wodorowego dostarcza się do turbiny gazowej lub ogniwa paliwowego w celu wyprodukowania energii elektrycznej.

11. Sposób produkcji energii elektrycznej z odpadów, obejmujący przemianę materiału zawierającego odpady, biomasę lub inny materiał zawierający węgiel przez pirolizę plazmową i zeszklenie w reaktorze posiadającym część górną i dolną, znamienny tym, że przemiana materiału zawierającego odpady, biomasę lub inny materiał zawierający węgiel obejmuje również zgazowanie, przy czym najpierw tworzy się złoże katalizatora węglowego w dolnej części reaktora, następnie wprowadza się sukcesywnie co najmniej jednej porcji materiału z wielu położeń do górnej części reaktora z co najmniej dwóch umieszczonych naprzeciw siebie otworów wlotowych, przy czym górna część reaktora posiada co najmniej jeden otwór wyciągowy gazu podłączony do wentylatora, zaś materiał tworzy złoże na wierzchu złoża katalizatora węglowego, po czym ogrzewa się złoże katalizatora węglowego i złoża materiału przy zastosowaniu szeregu plazmowych palników łukowych zamontowanych w dolnej części reaktora poniżej złoża katalizatora węglowego, oraz wprowadza się do dolnej części reaktora uprzednio określonej ilości tlenu lub powietrza wzbogaconego w tlen, przy czym wentylatorem jest wentylator indukcyjny.