PL236303B1

PL236303B1 - Method for utilization of combustible organic wastes and/or biomass along with recovery of heat and the system for utilization of combustible organic wastes and/or biomass along with recovery of heat

Info

Publication number: PL236303B1
Application number: PL418623A
Authority: PL
Inventors: Bożena Chmielina; Jarosław Kondrat; Albin Czernichowski
Original assignee: Chmielina Bozena; Albin Czernichowski; Kondrat Jaroslaw
Priority date: 2016-09-08
Filing date: 2016-09-08
Publication date: 2020-12-28
Also published as: PL418623A1

Abstract

Przedmiotem zgłoszenia jest sposób i instalacja do utylizacji palnych odpadów organicznych i/lub biomasy wraz z odzyskiem ciepła, w szczególności poprzez ich zgazowanie i spalanie. Sposób polega na tym, że rozdrobnione paliwo alternatywne, i/lub odpady przemysłowe, i/lub biomasę i/lub wysuszone osady ściekowe o granulacji do 30 mm oraz czynnik utleniający poddaje się zgazowaniu w komorze zgazowania (1) przy temperaturze od 1100°C do 1400°C, zaopatrzonej w palnik rozruchowy, po czym produkty zgazowania oczyszcza się i dopala w dopalaczu plazmowo-katalitycznym (2), a oczyszczony gaz procesowy spala się w komorze mieszania i redukcji gazów (3) w nadmiarze powietrza w temperaturze od 1050°C do 1400°C, a spaliny kieruje się do komory chłodzenia (4) i ochładza do temperatury ok. 700°C, zaś ochłodzonymi spalinami w suszarni bębnowej osadów (5) osady ściekowe o wilgotności do 90% osusza się do wilgotności poniżej 20%, przy czym osuszone osady ściekowe gromadzi się w zbiorniku osadu wysuszonego (23), zaś spaliny o temperaturze od 90°C do 120°C filtruje się w baterii odpylaczy wstępnych (7) z filtrem workowym (9), po czym gazy doczyszcza się dodatkowo w stacji oczyszczania chemicznego (8), a oczyszczone gazy odlotowe usuwa się przez komin (11). Instalacja ma komorę zgazowania (1) wyposażoną w palnik rozruchowy, połączoną przez dopalacz plazmowo-katalityczny (2) z komorą mieszania i redukcji gazów (3), która połączona jest z komorą chłodzenia (4). Komora mieszania i redukcji gazów (3) oraz komora chłodzenia (4) połączone są z dozownikiem powietrza wtórnego (21b), ponadto komora mieszania i redukcji gazów (3) oraz komora chłodzenia (4) połączone są układem recyrkulacji i chłodzenia spalin (18), natomiast komora chłodzenia (4) połączona jest układem przesyłu spalin (19) z suszarnią bębnową osadów (5), z którą połączone są układ dozowania mokrego osadu (20) oraz dozownik związków wapnia (22c). Suszarnia bębnowa osadów (5) połączona jest łącznikiem suszarni (6) przez baterię odpylaczy wstępnych (7) z filtrem workowym (9). Suszarnia bębnowa osadów (5) połączona jest przez zbiornik osadu wysuszonego (23) z filtrem workowym (9), natomiast filtr workowy (9) połączony jest poprzez stację oczyszczania chemicznego (8) z kominem (11) wyposażonym w wentylator wyciągowy (10), ponadto komora zgazowania (1) połączona jest z układem usuwania żużli i popiołu ze zgazowania (16), zaś z komorą zgazowania (1) połączone są: układ dozowania wsadu do zgazowania (15), dozownik powietrza pierwotnego, (21a) i dozownik sorbentów (22a).The subject of the application is a method and installation for the utilization of flammable organic waste and/or biomass along with heat recovery, in particular through their gasification and combustion. The method consists in the fact that shredded alternative fuel and/or industrial waste and/or biomass and/or dried sewage sludge with a granulation of up to 30 mm and the oxidizing agent are gasified in the gasification chamber (1) at a temperature from 1100°C to 1400°C, equipped with a starting burner, after which the gasification products are purified and burned in a plasma-catalytic afterburner (2), and the purified process gas is burned in the gas mixing and reduction chamber (3) in excess air at a temperature of 1050°C up to 1400°C, and the exhaust gases are directed to the cooling chamber (4) and cooled to a temperature of approx. 700°C, and with the cooled exhaust gases in the sludge drum dryer (5), sewage sludge with a humidity of up to 90% is dried to a humidity of less than 20%, wherein the dried sewage sludge is collected in the dried sludge tank (23), and the exhaust gases with a temperature of 90°C to 120°C are filtered in a battery of pre-dust collectors (7) with a bag filter (9), and then the gases are additionally cleaned in chemical treatment station (8), and the treated waste gases are removed through the chimney (11). The installation has a gasification chamber (1) equipped with a start-up burner, connected by a plasma-catalytic afterburner (2) to the gas mixing and reduction chamber (3), which is connected to the cooling chamber (4). The gas mixing and reduction chamber (3) and the cooling chamber (4) are connected to the secondary air dispenser (21b), and the gas mixing and reduction chamber (3) and the cooling chamber (4) are connected to the exhaust gas recirculation and cooling system (18), while the cooling chamber (4) is connected by an exhaust gas transmission system (19) to the sludge drum dryer (5), to which the wet sludge dosing system (20) and the calcium compounds dispenser (22c) are connected. The sludge drum dryer (5) is connected with a dryer connector (6) through a battery of primary dust collectors (7) with a bag filter (9). The sludge drum dryer (5) is connected through a dried sludge tank (23) to a bag filter (9), while the bag filter (9) is connected through a chemical treatment station (8) to a chimney (11) equipped with an exhaust fan (10), in addition, the gasification chamber (1) is connected to the slag and ash removal system from gasification (16), and the gasification chamber (1) is connected to: the gasification feed dosing system (15), the primary air dispenser (21a) and the sorbent dispenser ( 22a).

Description

Opis wynalazkuDescription of the invention

Przedmiotem wynalazku jest sposób utylizacji palnych odpadów organicznych i/lub biomasy wraz z odzyskiem ciepła i instalacja do utylizacji palnych odpadów organicznych i/lub biomasy wraz z odzyskiem ciepła, w szczególności poprzez ich zgazowanie i spalanie.The subject of the invention is a method of utilization of combustible organic waste and / or biomass with heat recovery and a system for utilization of combustible organic waste and / or biomass together with heat recovery, in particular by gasification and combustion.

Sposób i instalacja do ciągłego wytwarzania energii elektrycznej i cieplnej poprzez utylizację odpadów organicznych i/lub biomasy znane są z polskiego opisu patentowego nr 220800. Sposób polega na tym, że materiał poddawany utylizacji składający się z co najmniej jednego rodzaju odpadów, w postaci odpadów mokrych zgromadzonych w zbiornikach odpadów mokrych, które suszy się w zespole suszarni do obniżenia zawartości wody poniżej 15% i/lub odpadów suchych zgromadzonych w zbiornikach odpadów suchych, dozuje się do zbiornika buforowego. Następnie odpady w układzie rozdrabniania i mielenia odpadów, rozdrabnia się i miele, korzystnie na drobne cząstki, najkorzystniej poniżej 1 mm. Rozdrobnione i wymieszane odpady w mikrofalowym reaktorze pirolitycznym poddaje się pirolizie poprzez podgrzanie do temperatury 500-800°C, w atmosferze o kontrolowanej zawartości tlenu, w którym odpady rozkłada się na pozostałość stałą, gromadzoną w zbiorniku pozostałości stałych i gazy pirolityczne kierowane do dalszego przetwarzania. Otrzymane gazy pirolityczne w zespole wymienników ciepła, schładza się i osusza do wilgotności względnej poniżej 70%, a ochłodzone i osuszone oczyszcza się w module odpylania i oczyszczania, i zasila nimi silniki gazowe napędzające generatory energii elektrycznej. Instalacja ma zbiornik buforowy, do którego podłączony jest poprzez podajnik i zespół suszarni, co najmniej jeden zbiornik odpadów suchych i jednocześnie oraz poprzez podajnik co najmniej jeden zbiornik odpadów mokrych. Za zbiornikiem buforowym umieszczony jest układ rozdrabniania i mielenia odpadów, a za nim mikrofalowy reaktor pirolityczny wyposażony w zbiornik pozostałości stałych i połączony poprzez zespół wymienników ciepła, moduł odpylania i oczyszczania, z co najmniej jednym silnikiem gazowym napędzającym generator energii elektrycznej.The method and installation for the continuous generation of electricity and heat through the utilization of organic waste and / or biomass are known from the Polish patent description No. 220800. The method consists in the fact that the material to be utilized, consisting of at least one type of waste, in the form of wet waste collected in wet waste tanks which are dried in a dryer unit to lower the water content below 15% and / or the dry waste collected in dry waste tanks is dosed into the buffer tank. The waste in the waste crushing and grinding system is then comminuted and ground, preferably to fine particles, most preferably less than 1 mm. The comminuted and mixed waste in the microwave pyrolysis reactor is pyrolysed by heating to a temperature of 500-800 ° C, in an atmosphere with controlled oxygen content, in which the waste decomposes into a solid residue, collected in a solid residue tank, and pyrolysis gases directed for further processing. The obtained pyrolysis gases in the heat exchanger set are cooled and dried to a relative humidity below 70%, and the cooled and dried gases are cleaned in the dedusting and cleaning module, and they are powered by gas engines driving electricity generators. The installation has a buffer tank to which is connected through a feeder and a dryer unit, at least one dry waste tank and simultaneously and via a feeder at least one wet waste tank. Behind the buffer tank there is a waste grinding and grinding system, and behind it a microwave pyrolysis reactor equipped with a solid residue tank and connected through a set of heat exchangers, a dedusting and cleaning module, with at least one gas engine driving the electric energy generator.

Sposób i instalacja do ciągłej utylizacji odpadów organicznych, innych niż biomasa, oraz niektórych odpadów chemicznych znane są z polskiego opisu patentowego nr 220482. Sposób polega na tym, że materiał poddawany utylizacji składający się z co najmniej jednego rodzaju odpadów, w postaci odpadów mokrych zgromadzonych w zbiornikach odpadów mokrych, które suszy się w zespole suszarni do obniżenia zawartości wody poniżej 15% i/lub odpadów suchych zgromadzonych w zbiornikach odpadów suchych, dozuje się do zbiornika buforowego, następnie odpady rozdrabnia się i miele w układzie rozdrabniania i mielenia odpadów, korzystnie rozdrabnia się i miele na drobne cząstki, najkorzystniej poniżej 1 mm. Rozdrobnione i wymieszane odpady w mikrofalowym reaktorze pirolitycznym poddaje się pirolizie, poprzez podgrzanie do temperatury 500-800°C w atmosferze o kontrolowanej zawartości tlenu. W mikrofalowym reaktorze pirolitycznym odpady rozkłada się na pozostałość stałą gromadzoną w zbiorniku pozostałości stałych i gazy pirolityczne, z których usuwa się cząstki stałe w układzie odpylania, dopala się w mikrofalowym dopalaczu, a dopalone gazy miesza się z powietrzem w mieszalniku, oczyszcza w układzie oczyszczania, a oczyszczone kieruje do zespołu suszarni i/lub odrębnych suszarni. Instalacja ma zbiornik buforowy, do którego podłączony jest poprzez podajnik i zespół suszarni, co najmniej jeden zbiornik odpadów mokrych oraz poprzez podajnik co najmniej jeden zbiornik odpadów suchych, przy czym każdy podajnik wyposażony jest w wagę. Za zbiornikiem buforowym umieszczony jest układ rozdrabniania i mielenia odpadów, a za nim mikrofalowy reaktor pirolityczny wyposażony w zbiornik pozostałości stałych. Mikrofalowy reaktor pirolityczny połączony jest poprzez układ odpylania wyposażony w zbiornik pyłu, mikrofalowy dopalacz, mieszalnik i układ oczyszczania, korzystnie wyposażony w co najmniej jeden adsorber i/lub co najmniej jeden abso rber, z zespołem suszarni i/lub odrębnymi suszarniami.The method and installation for the continuous utilization of organic waste, other than biomass, and some chemical waste are known from the Polish patent description No. 220482. The method consists in the fact that the material to be utilized, consisting of at least one type of waste, in the form of wet waste collected in wet waste tanks, which are dried in a dryer unit to lower the water content below 15% and / or dry waste collected in dry waste tanks, are dosed into the buffer tank, then the waste is crushed and ground in a waste crushing and grinding system, preferably shredded and grinds to a fine particle, most preferably less than 1 mm. The comminuted and mixed waste in the microwave pyrolysis reactor is pyrolysed by heating to a temperature of 500-800 ° C in an atmosphere with controlled oxygen content. In the microwave pyrolysis reactor, the waste is decomposed into a solid residue collected in the solid residue tank and pyrolysis gases, from which solid particles are removed in the dedusting system, burned up in the microwave afterburner, and the burned gases are mixed with air in a mixer, purified in a purification system, and cleaned is sent to a set of dryers and / or separate dryers. The installation has a buffer tank to which is connected via a feeder and a dryer unit, at least one wet waste tank and via the feeder at least one dry waste tank, each feeder being equipped with a scale. Behind the buffer tank there is a waste crushing and grinding system, followed by a microwave pyrolysis reactor equipped with a solid residue tank. The microwave pyrolysis reactor is connected via a dedusting system equipped with a dust tank, a microwave afterburner, a mixer and a purification system, preferably equipped with at least one adsorber and / or at least one filter, with a dryer unit and / or separate dryers.

Istota sposobu według wynalazku polega na tym, że rozdrobnione paliwo alternatywne i/lub odpady przemysłowe, i/lub biomasa, i/lub wysuszone osady ściekowe o granulacji do 30 mm oraz czynnik utleniający poddaje się zgazowaniu w komorze zgazowania przy temperaturze od 1100°C do 1400°C, zaopatrzonej w palnik rozruchowy, po czym produkty zgazowania oczyszcza się i dopala w dopalac zu plazmowo-katalitycznym, a oczyszczony gaz procesowy spala się w komorze mieszania i redukcji gazów w nadmiarze powietrza w temperaturze od 1050°C do 1400°C, a spaliny kieruje się do komory chłodzenia i ochładza do temperatury ok. 700°C, zaś ochłodzonymi spalinami w suszarni bębnowej osadów, osusza się osady ściekowe o wilgotności do 90% do wilgotności poniżej 20% i kaloryczności od 10 do 16 MJ/kg. Osuszone osady ściekowe gromadzi się w zbiorniku osadu wysuszonego, zaś spaliny o temperaturze od 90°C do 120°C filtruje się w baterii odpylaczy wstępnych z filtrem workowym, poThe essence of the method according to the invention consists in the fact that the fragmented alternative fuel and / or industrial waste and / or biomass and / or dried sewage sludge with a granulation of up to 30 mm and the oxidizing agent are gasified in the gasification chamber at a temperature of 1100 ° C to 1400 ° C, equipped with a start-up burner, after which the gasification products are cleaned and afterburned in plasma-catalytic afterburning, and the purified process gas is burned in the mixing chamber and gas reduction in excess air at a temperature of 1050 ° C to 1400 ° C, and the flue gas is directed to the cooling chamber and cooled to a temperature of about 700 ° C, while the cooled flue gas in a sludge drum dryer is used to dry sludge with a moisture content of 90% to a humidity below 20% and a calorific value of 10 to 16 MJ / kg. The dried sewage sludge is collected in the dried sludge tank, and the flue gases with a temperature of 90 ° C to 120 ° C are filtered in a battery of preliminary dust collectors with a bag filter, after

PL 236 303 B1 czym gazy doczyszcza się dodatkowo w stacji oczyszczania chemicznego, a oczyszczone gazy odlotowe usuwa się przez komin.The gases are additionally cleaned in the chemical purification station, and the cleaned exhaust gases are removed through the stack.

Korzystnie, stałe odpady poprocesowe z komory zgazowania odbierane układem usuwania żużli i popiołu ze zgazowania, granuluje się i neutralizuje metodą zeszkliwiania, z udziałem odpadowego szkła przemysłowego w temperaturze od 1100°C do 1400°C.Preferably, solid post-process waste from the gasification chamber collected by the system for removing slags and ash from gasification, is granulated and neutralized by vitrification method, with the use of industrial glass waste, at a temperature of 1100 ° C to 1400 ° C.

Korzystnie, oczyszczony i odwodniony gaz z komory zgazowania kieruje się do układu kogeneracyjnego, w którym spala się go w dwupaliwowym, tłokowym silniku spalinowym z generatorem prądu.Preferably, the purified and dehydrated gas from the gasification chamber is directed to the cogeneration system, where it is burned in a dual-fuel, reciprocating internal combustion engine with a power generator.

Istota instalacji według wynalazku polega na tym, że ma komorę zgazowania wyposażoną w palnik rozruchowy, połączoną przez dopalacz plazmowo-katalityczny z komorą mieszania i redukcji gazów, która połączona jest z komorą chłodzenia, przy czym komora mieszania i redukcji gazów oraz komora chłodzenia połączone są z dozownikiem powietrza wtórnego. Ponadto komora mieszania i redukcji gazów oraz komora chłodzenia połączone są układem recyrkulacji i chłodzenia spalin, natomiast komora chłodzenia układem przesyłu spalin połączona jest z suszarnią bębnową osadów, z którą połączone są układ dozowania mokrego osadu oraz dozownik związków wapnia, zaś suszarnia bębnowa osadów połączona jest łącznikiem suszarni przez baterię odpylaczy wstępnych z filtrem workowym i jednocześnie suszarnia bębnowa osadów połączona jest przez zbiornik osadu wysuszonego z filtrem workowym, natomiast filtr workowy połączony jest poprzez stację oczyszczania chemicznego z kominem wyposażonym w wentylator wyciągowy, ponadto komora zgazowania połączona jest z układem usuwania żużli i popiołu ze zgazowania, zaś z komorą zgazowania połączone są: układ dozowania wsadu do zgazowania, dozownik powietrza pierwotnego i dozownik sorbentów.The essence of the installation according to the invention consists in the fact that it has a gasification chamber equipped with a start-up burner, connected by a plasma-catalytic afterburner with a gas mixing and reduction chamber, which is connected with a cooling chamber, where the gas mixing and reduction chamber and the cooling chamber are connected to secondary air dispenser. In addition, the gas mixing and reduction chamber and the cooling chamber are connected by the exhaust gas recirculation and cooling system, while the cooling chamber is connected by the exhaust gas transmission system to the sludge drum dryer, with which the wet sludge dosing system and the calcium compounds dispenser are connected, while the sludge drum dryer is connected by a connector of the dryer through a battery of preliminary dust collectors with a bag filter and, at the same time, the drum dryer of the sludge is connected by a dry sludge tank with a bag filter, while the bag filter is connected through a chemical cleaning station with a chimney equipped with an exhaust fan, and the gasification chamber is connected to the slag and ash removal system gasification, while the gasification chamber is connected to: the gasification charge dosing system, primary air dosing unit and sorbents dosing unit.

Korzystnie, komora zgazowania połączona jest z układem usuwania żużli i popiołu ze zgazowania.Preferably, the gasification chamber is connected to the system for removing slag and gasification ash.

Korzystnie, układ usuwania żużli i popiołu ze zgazowania połączony jest przez system transportu i granulowania żużli i popiołów i komorę topienia żużli i popiołów z komorą z chłodzenia, ponadto komora topienia żużli i popiołów połączona jest z dozownikiem szkła i zbiorn ikiem zneutralizowanych żużli i popiołów.Preferably, the system for removing slags and ash from gasification is connected by a system of transport and granulation of slags and ashes and a slag and ash melting chamber with a cooling chamber, moreover, the slag and ash melting chamber is connected with a glass dispenser and a neutralized slag and ashes container.

Korzystnie, komora zgazowania połączona jest układem odbioru i przesyłu gazu poprzez filtry korzystnie cyklonowe i objętościowe, niskotemperaturowy reaktor plazmowy, chłodnicę z odwadniaczem i skruber z silnikiem dwupaliwowym wraz z generatorem prądu, który połączony jest z układem odbioru i przesyłu gazu, ponadto niskotemperaturowy reaktor plazmowy połączony jest z układem dozowania powietrza.Preferably, the gasification chamber is connected by a gas collection and transmission system through preferably cyclone and volumetric filters, a low-temperature plasma reactor, a cooler with a dehydrator and a scrubber with a dual-fuel engine together with a power generator, which is connected to the gas reception and transmission system, and a low-temperature plasma reactor connected to is with air dosing system.

Korzystnie, komora zgazowania wyposażona jest w pochodnię.Preferably, the gasification chamber is equipped with a torch.

Sposób według wynalazku pozawala na termiczne przekształcania odpadów organicznych i/lub biomasy, z możliwością jednoczesnej neutralizacji odpadów poprocesowych (żużli i popiołów) metodą zeszkliwiania. Zastosowanie dopalacza plazmowo-katalitycznego stabilizuje gazy i cząstki procesowe, ponadto służy do oczyszczania gazu procesowego z lotnych związków organicznych, sadzy lub organicznych pyłów oraz tlenku węgla. Podczas suszenia prowadzone jest granulowanie osadów ściekowych celem wyprodukowania paliwa OZE, o określonych, stabilnych parametrach, ważnych w dalszych procesach spalania i współspalania. Instalacja odpowiada na znaczne zapotrzebowanie rynkowe wynikające z zakazu składowania palnych odpadów i osadów ściekowych oraz podwyższonych standardów emisyjnych z odprowadzanych gazów i pyłów do atmosfery z procesów termicznego przekształcania odpadów. Sposób pozwala na wytwarzanie ciepła i energii elektrycznej z alternatywnego źródła energii, tj. odpadów i biomasy (OZE), co przekłada się wprost na zmniejszenie zapotrzebowania na energię pierwotną oraz zmniejszenie emisji CO2 i innych gazów cieplarnianych do atmosfery oraz innych zanieczyszczeń, w porównaniu do produktów powstających w procesie spalania paliw kopalnych. Pozwala także na redukcję ilości odpadów deponowanych na składowiskach, a tym samym na wydłużenie eksploatacji istniejących składowisk. W wyniku stosowania sposobu osiągnięte są następujące efekty: zmniejszenie masy i objętości odpadów, paliwo alternatywne lub inne odpady są redukowane (śr. 80% objętości) metodą zgazowania do gazu procesowego, który w myśl prawa jest co prawda odpadem, ale jednocześnie bardzo tanim i nie stosowanym dotychczas nośnikiem energii do suszenia osadów (ciepło odpadowe), stałe odpady poprocesowe ze zgazowania jak: żużle i popioły, stanowią jedynie 10-15% wsadu, natomiast w przypadku współspalania paliwa alternatywnego (najtaniej z miałem węglowym) mamy aż 30% żużli i popiołów, objętość mokrych osadów ściekowych może być zredukowana nawet do 3/4, gdyż woda (wilgoć) jest odparowywana, a może pozostać głównie jedynie bardzo silnie związana woda cząsteczkowa w wysuszonych osadach. Zarówno utylizacja nadwyżki paliwa alternatywnego, jak też redukcja objętości mokrych osadów w prezentowanej technologii w porównaniu do porównywalnych technologii jest uzasadniona ekonomicznie. Instalacja pozwala na termiczne przekształcanie odpadówThe method according to the invention allows for thermal transformation of organic waste and / or biomass, with the possibility of simultaneous neutralization of post-process waste (slags and ashes) by the vitrification method. The use of the plasma-catalytic afterburner stabilizes process gases and particles, and is also used to clean the process gas of volatile organic compounds, soot or organic dust and carbon monoxide. During drying, the granulation of sewage sludge is carried out in order to produce renewable fuel with specific, stable parameters, important in further combustion and co-combustion processes. The installation responds to a significant market demand resulting from the ban on the storage of flammable waste and sewage sludge and the increased emission standards from gases and dust discharged into the atmosphere from thermal waste treatment processes. The method allows for the production of heat and electricity from an alternative energy source, i.e. waste and biomass (RES), which translates directly into a reduction in the demand for primary energy and reduction of CO2 and other greenhouse gas emissions to the atmosphere and other pollutants compared to products from the combustion of fossil fuels. It also allows the reduction of the amount of waste deposited in landfills, and thus extends the operation of existing landfills. As a result of using the method, the following effects are achieved: reduction of the mass and volume of waste, alternative fuel or other waste are reduced (on average 80% by volume) by gasification to the process gas, which is a waste according to the law, but at the same time very cheap and not the energy used so far for drying sludge (waste heat), solid post-process waste from gasification, such as: slags and ashes, constitute only 10-15% of the charge, while in the case of co-combustion of alternative fuel (the cheapest with coal dust) we have as much as 30% of slags and ashes , the volume of wet sludge can be reduced by up to 3/4 as the water (moisture) is evaporated, and mainly only very strongly bound molecular water can remain in the dried sludge. Both the utilization of the surplus of alternative fuel and the reduction of the volume of wet sludge in the presented technology compared to comparable technologies are economically justified. The installation allows for the thermal transformation of waste

PL 236 303 B1 komunalnych, przemysłowych i/lub biomasy w celu ciągłego wytwarzania ciepła przeznaczonego do osuszania osadów ściekowych i produkcji paliwa OZE, z możliwością jednoczesnej neutralizacji odpadów poprocesowych metodą zeszkliwiania oraz utylizacją zanieczyszczeń w gazach procesowych, innowacyjnym dopalaczem plazmowo-katalitycznym. Ponadto umożliwia ciągłe wytwarzanie energii elektrycznej, ze zintegrowanym systemem oczyszczania gazów procesowym i zastosowanie oczyszczonego gazu w układzie kogeneracyjnym z silnikiem dwupaliwowym.The use of municipal, industrial and / or biomass in order to continuously generate heat for the drying of sewage sludge and the production of renewable fuel, with the possibility of simultaneous neutralization of post-process waste by vitrification and utilization of pollutants in process gases, using an innovative plasma-catalytic afterburner. In addition, it enables continuous generation of electricity, with an integrated process gas purification system, and the use of purified gas in a cogeneration system with a dual fuel engine.

Przedmiot wynalazku objaśniony jest w przykładzie wykonania i uwidoczniony na rysunku, na którym: fig. 1 przedstawia instalację do utylizacji palnych odpadów organicznych i/lub biomasy wraz z odzyskiem ciepła przeznaczoną do produkcji ciepła, fig. 2 - instalację do utylizacji palnych odpadów organicznych i/lub biomasy wraz z odzyskiem ciepła przeznaczoną do produkcji ciepła z neutralizacją żużli i popiołów, fig. 3 - instalację do utylizacji palnych odpadów organicznych i/lub biomasy wraz z odzyskiem ciepła przeznaczoną do produkcji ciepła i energii elektrycznej, fig. 4 - instalację do utylizacji palnych odpadów organicznych i/lub biomasy wraz z odzyskiem ciepła przeznaczoną do produkcji ciepła i energii elektrycznej z neutralizacją żużli i popiołów.The subject of the invention is explained in an exemplary embodiment and shown in the drawing, in which: Fig. 1 shows an installation for utilization of combustible organic waste and / or biomass with heat recovery intended for heat production, Fig. 2 - installation for utilization of combustible organic waste and / or or biomass with heat recovery intended for heat production with neutralization of slags and ashes, Fig. 3 - installation for the utilization of combustible organic waste and / or biomass with heat recovery intended for the production of heat and electricity, Fig. 4 - installation for combustible disposal organic waste and / or biomass with heat recovery for the production of heat and electricity with neutralization of slags and ashes.

Prz ykład 1Example 1

Sposób utylizacji palnych odpadów organicznych i/lub biomasy wraz z odzyskiem ciepła polega na tym, że rozdrobnione paliwo alternatywne o granulacji do 30 mm wraz z czynnikiem utleniającym poddaje się zgazowaniu w komorze zgazowania 1, w temperaturze 1100°C, zaopatrzonej w palnik rozruchowy, po czym produkty zgazowania oczyszcza się i dopala w dopalaczu plazmowo-katalitycznym 2, a oczyszczony gaz procesowy spala się w komorze mieszania i redukcji gazów 3 w nadmiarze powietrza w temperaturze 1050°C, a spaliny kieruje się do komory chłodzenia 4 i ochładza do temperatury ok. 700°C. Ochłodzonymi spalinami w suszarni bębnowej osadów 5, osusza się osady ściekowe o wilgotności 90% do wilgotności 20% i kaloryczności od 10 do 16 MJ/kg. Osuszone osady ściekowe gromadzi się w zbiorniku osadu wysuszonego 23, zaś spaliny o temperaturze od 90°C filtruje się w baterii odpylaczy wstępnych 7 z filtrem workowym 9, po czym gazy doczyszcza się dodatkowo w stacji oczyszczania chemicznego 8, a oczyszczone gazy odlotowe usuwa się przez komin 11.The method of utilization of combustible organic waste and / or biomass with heat recovery is based on the fact that the fragmented alternative fuel with granulation up to 30 mm together with the oxidizing agent is gasified in the gasification chamber 1 at a temperature of 1100 ° C, equipped with a start-up burner, after whereby the gasification products are cleaned and afterburned in the plasma-catalytic afterburner 2, and the purified process gas is burned in the mixing and gas reduction chamber 3 in excess air at a temperature of 1050 ° C, and the flue gases are directed to the cooling chamber 4 and cooled to a temperature of approx. 700 ° C. With cooled exhaust gases in a sludge drum dryer 5, sewage sludge with a humidity of 90% to a humidity of 20% and a calorific value of 10 to 16 MJ / kg is dried. The dried sewage sludge is collected in the dried sludge tank 23, and the flue gases with a temperature of 90 ° C are filtered in a battery of primary dust collectors 7 with a bag filter 9, after which the gases are additionally cleaned in a chemical cleaning station 8, and the cleaned waste gases are removed by chimney 11.

Przykład 2Example 2

Sposób utylizacji palnych odpadów organicznych i/lub biomasy wraz z odzyskiem ciepła polega na tym, że rozdrobnione paliwo alternatywne, odpady przemysłowe, biomasę i wysuszone osady ściekowe o granulacji do 30 mm oraz czynnik utleniający poddaje się zgazowaniu w komorze zgazowania 1 przy temperaturze 1400°C, zaopatrzonej w palnik rozruchowy, po czym produkty zgazowania oczyszcza się i dopala w dopalaczu plazmowo-katalitycznym 2, a oczyszczony gaz procesowy spala się w komorze mieszania i redukcji gazów 3 w nadmiarze powietrza w temperaturze 1400°C, zaś spaliny kieruje się do komory chłodzenia 4 i ochładza do temperatury ok. 700°C. Ochłodzonymi spalinami w suszarni bębnowej osadów 5, osusza się osady ściekowe o wilgotności 70% do wilgotności 10% i kaloryczności od 10 do 16 MJ/kg. Osuszone osady ściekowe gromadzi się w zbiorniku osadu wysuszonego 23, zaś spaliny o temperaturze 120°C filtruje się w baterii odpylaczy wstępnych 7 z filtrem workowym 9, po czym gazy doczyszcza się dodatkowo w stacji oczyszczania chemicznego 8, a oczyszczone gazy odlotowe usuwa się przez komin 11. Ponadto stałe odpady poprocesowe z komory zgazowania 1 odbierane układem usuwania żużli i popiołu ze zgazowania 16, granuluje się i neutralizuje w komorze topienia żużli i popiołów 13 metodą zeszkliwiania, z udziałem odpadowego szkła przemysłowego w temperaturze 1100°C.The method of utilization of combustible organic waste and / or biomass with heat recovery is based on the fact that fragmented alternative fuel, industrial waste, biomass and dried sewage sludge with granulation up to 30 mm and the oxidizing agent are gasified in the gasification chamber 1 at a temperature of 1400 ° C , equipped with a start-up burner, then the gasification products are cleaned and afterburned in the plasma-catalytic afterburner 2, and the purified process gas is burned in the mixing and gas reduction chamber 3 in excess air at a temperature of 1400 ° C, and the exhaust gases are directed to the cooling chamber 4 and cooled down to a temperature of approx. 700 ° C. With cooled exhaust gases in a sludge drum dryer 5, sewage sludge with a humidity of 70% to a humidity of 10% and calorific value from 10 to 16 MJ / kg is dried. The dried sewage sludge is collected in the dried sludge tank 23, and the flue gas at a temperature of 120 ° C is filtered in a battery of primary dust collectors 7 with a bag filter 9, after which the gases are additionally cleaned in the chemical cleaning station 8, and the cleaned exhaust gases are removed through a chimney 11. Moreover, the solid post-process waste from the gasification chamber 1 collected by the slag and ash removal system 16, is granulated and neutralized in the slag and ash melting chamber 13 by the vitrification method, with the participation of industrial glass waste at a temperature of 1100 ° C.

Przykład 3Example 3

Sposób utylizacji palnych odpadów organicznych i/lub biomasy wraz z odzyskiem ciepła przebiega jak w przykładzie drugim z tą różnicą, że odpady poprocesowe z komory zgazowania 1 odbierane układem usuwania żużli i popiołu ze zgazowania 16, granuluje się i neutralizuje metodą zeszkliwiania, z udziałem odpadowego szkła przemysłowego w temperaturze 1400°C.The method of utilization of combustible organic waste and / or biomass with heat recovery is as in the second example, with the difference that the post-process waste from the gasification chamber 1 collected by the system for removing slag and ash from gasification 16, is granulated and neutralized by the vitrification method, with the use of waste glass industrial at 1400 ° C.

Przykład 4Example 4

Sposób utylizacji palnych odpadów organicznych i/lub biomasy wraz z odzyskiem ciepła przebiega jak w przykładzie pierwszym albo drugim z tą różnicą, że oczyszczony i odwodniony gaz z komory zgazowania 1 kieruje się do układu kogeneracyjnego, w którym spala się go w dwupaliwowym, tłokowym silniku spalinowym z generatorem prądu 29.The method of utilizing combustible organic waste and / or biomass with heat recovery is as in the first or second example, with the difference that the purified and dehydrated gas from the gasification chamber 1 is directed to the cogeneration system, where it is burned in a dual-fuel, piston combustion engine. with power generator 29.

Przykład 5Example 5

Instalacja do utylizacji palnych odpadów organicznych i/lub biomasy wraz z odzyskiem ciepła ma komorę zgazowania 1 wyposażoną w palnik rozruchowy, połączoną przez dopalacz plazmowo -katalityczny 2 z komorą mieszania i redukcji gazów 3, która połączona jest z komorą chłodzenia 4. Komora mieszania i redukcji gazów 3 oraz komora chłodzenia 4 połączone są z dozownikiem powietrzaThe installation for utilization of combustible organic waste and / or biomass with heat recovery has a gasification chamber 1 equipped with a start-up burner, connected by a plasma-catalytic afterburner 2 with a gas mixing and reduction chamber 3, which is connected to a cooling chamber 4. Mixing and reduction chamber gases 3 and the cooling chamber 4 are connected to an air dispenser

PL 236 303 B1 wtórnego 21 b. Komora mieszania i redukcji gazów 3 oraz komora chłodzenia 4 połączone są układem recyrkulacji i chłodzenia spalin 18, natomiast komora chłodzenia 4 połączona jest układem przesyłu spalin 19 z suszarnią bębnową osadów 5, z którą połączone są układ dozowania mokrego osadu 20 oraz dozownik związków wapnia 22c. Suszarnia bębnowa osadów 5 połączona jest łącznikiem suszarni 6 przez baterię odpylaczy wstępnych 7 z filtrem workowym 9 i jednocześnie suszarnia bębnowa osadów 5 połączona jest przez zbiornik osadu wysuszonego 23 z filtrem workowym 9. Filtr workowy 9 połączony jest poprzez stację oczyszczania chemicznego 8 z kominem 11 wyposażonym w wentylator wyciągowy 10. Komora zgazowania 1 połączona jest z układem usuwania żużli i popiołu ze zgazowania 16, zaś z komorą zgazowania 1 połączone są: układ dozowania wsadu do zgazowania 15, dozownik powietrza pierwotnego 21a i dozownik sorbentów 22a. Komora zgazowania 1 połączona jest z układem usuwania żużli i popiołu ze zgazowania 16.B. The gas mixing and reduction chamber 3 and the cooling chamber 4 are connected by the exhaust gas recirculation and cooling system 18, while the cooling chamber 4 is connected by the exhaust gas transfer system 19 to the sludge drum dryer 5, to which the wet dosing system is connected sludge 20 and a calcium compound dispenser 22c. The sludge drum dryer 5 is connected by a dryer connector 6 through a battery of primary dust collectors 7 with a bag filter 9 and at the same time the sludge drum dryer 5 is connected through a dried sludge tank 23 with a bag filter 9. The bag filter 9 is connected through a chemical cleaning station 8 with a chimney 11 equipped with into an exhaust fan 10. Gasification chamber 1 is connected to the system for removing slags and ash from gasification 16, and to the gasification chamber 1 are connected: the gasification charge dosing system 15, primary air dispenser 21a and sorbent dispenser 22a. The gasification chamber 1 is connected with the system for removing slags and ash from gasification 16.

Przykład 6Example 6

Instalacja do utylizacji palnych odpadów organicznych i/lub biomasy wraz z odzyskiem ciepła wykonana jak w przykładzie piątym z tą różnicą, że układ usuwania żużli i popiołu ze zgazowania 16 połączony jest przez system transportu i granulowania żużli i popiołów 17 i komorę topienia żużli i popiołów 13 z komorą z chłodzenia 4, ponadto komora topienia żużli i popiołów 13 połączona jest z dozownikiem szkła 22b i zbiornikiem zneutralizowanych żużli i popiołów 24.Installation for utilization of combustible organic waste and / or biomass with heat recovery, made as in the fifth example, with the difference that the system for removing slags and ash from gasification 16 is connected by a system of transport and granulation of slags and ashes 17 and a slag and ash melting chamber 13 with the cooling chamber 4, moreover, the slag and ashes melting chamber 13 is connected to the glass dispenser 22b and the neutralized slag and ashes tank 24.

Przykład 7Example 7

Instalacja do utylizacji palnych odpadów organicznych i/lub biomasy wraz z odzyskiem ciepła wykonana jak w przykładzie piątym albo szóstym z tą różnicą, że komora zgazowania 1 połączona jest układem odbioru i przesyłu gazu 30 poprzez filtry 25 korzystnie cyklonowe i objętościowe, niskotemperaturowy reaktor plazmowy 26, chłodnicę z odwadniaczem 27 i skruber 28 z silnikiem dwupaliwowym wraz z generatorem prądu 29, który połączony jest z układem odbioru i przesyłu gazu 30, ponadto niskotemperaturowy reaktor plazmowy 26 połączony jest z układem dozowania powietrza 31. Ponadto komora zgazowania 1 wyposażona jest w pochodnię 14.Installation for utilization of combustible organic waste and / or biomass with heat recovery, made as in the fifth or sixth example, with the difference that the gasification chamber 1 is connected with a gas collection and transmission system 30 through filters 25, preferably cyclones and volumetric ones, low-temperature plasma reactor 26, a cooler with a dehydrator 27 and a scrubber 28 with a dual-fuel engine together with a power generator 29, which is connected to the gas reception and transmission system 30, moreover, the low-temperature plasma reactor 26 is connected to the air dosing system 31. Moreover, the gasification chamber 1 is equipped with a torch 14.

Proces termicznego przekształcania rozdrobnionych, palnych odpadów komunalnych, przemysłowych i/lub biomasy wraz z odzyskiem ciepła przebiega w innowacyjnym urządzeniu integrującym pracę: komory zgazowania 1, komory mieszania i redukcji gazów 3 oraz komory chłodzenia spalin 4. Pomiędzy komorą zgazowania wsadu a komorą mieszania i redukcji gazów 3 znajduje się dopalacz plazmowo-katalityczny 2. W cyklonowej komorze zgazowania 1, o kształcie cylindrycznym i wyłożonej materiałem żaroodpornym prowadzony jest proces zgazowania odpadów. Wsad o wilgotności do 50% podawany jest przenośnikiem ślimakowym ze zbiornika buforowego, wyposażonym w wygarniacz i likwidator nawisów oraz dozowniki materiału wsadowego, ujętych w system dozowania i podawania wsadu do zgazowania 15. Z udziałem powietrza procesowego 21a, w warunkach niedostatku tlenu, w temperaturze od 850 do 1100°C, zachodzi proces suszenia, odgazowania i zgazowania zadanych odpadów. W komorze zgazowania 1 uzyskiwany jest syngaz składający się głównie z azotu, pary wodnej, dwutlenku węgla oraz palnych gazów, tj. tlenku węgla, wodoru, metanu i mieszaniny węglowodorów aromatycznych. Następnie wytworzony syngaz kierowany jest do dopalacza plazmowo-katalitycznego 2, gdzie następuje spalanie zanieczyszczeń obecnych w gazie procesowym. Urządzenie służy do dopalania lotnych związków organicznych, sadzy (lub organicznych pyłów) oraz tlenku węgla obecnych w wysokotemperaturowym strumieniu gazu pochodzącego z procesu niekompletnego spalania, gazyfikacji lub pirogazyfikacji. Dopalacz plazmowo-katalityczny 2 ma dwie strefy plazmową i katalityczną. Do strefy plazmowej wpływa strumień gazu zawierający nie do końca utlenioną materię gazową, parową i stałą, która powstała w wyniku procesu piro-spalania wsadu. Strumień tego gazu i par może zawierać również pyły mineralne (popiół) oraz organiczne (sadza, związki wielopierścieniowe, ciężkie polimery, wsad uniesiony z różnych powodów...). Materia ta ulega aktywacji w obecności zimnej plazmy wygenerowanej wyładowaniami wysokiego napięcia elektrycznego. Pobudzone atomy, jony, rodniki, elektrony (i cała reszta niepobudzonej materii) spotykają na swej drodze drugą strefę katalityczną zabudowaną katalizatorem. Katalizator jest szczególnie aktywny w obecności wygenerowanych jonów, rodników i elektronów niesionych przez wzbudzony strumień. W strefie katalitycznej następuje pełne spalanie zanieczyszczeń do pary wodnej (H2O) i ditlenku węgla (CO2) oraz rozkład związków azoto-, siarko- i/lub chloroorganicznych do odpowiednio azotu (N2), ditlenku siarki (SO2) i chlorowodoru (HCl). Oczyszczony gaz dopalany jest następnie w komorze mieszania i redukcji gazów 3 w temperaturze od 1050°C do 1400°C, w nadmiarze powietrza (lambda 1,5-1,6) i z czasem przelotu gazów spalinowych przez komorę mieszania i redukcji gazów 3 dłuższym od 2 sekund, który jest czasem wymaganym prawem. Komora zgazowania 1 oraz mieszania i redukcji gazów 3 wyposażone są w dozowniki powietrza pierwotnego 21aThe process of thermal conversion of comminuted, combustible municipal, industrial and / or biomass waste along with heat recovery takes place in an innovative device that integrates the work: gasification chambers 1, gas mixing and reduction chambers 3 and exhaust gas cooling chambers 4. Between the charge gasification chamber and the mixing and reduction chamber 3, there is a plasma-catalytic afterburner 2. In the cyclone gasification chamber 1, cylindrical in shape and lined with refractory material, the waste gasification process is carried out. The charge with a moisture content of up to 50% is fed by a screw conveyor from a buffer tank, equipped with a scraper and overhang eliminator and feed material dispensers, included in the dosing and feeding system for gasification 15. With the participation of process air 21a, in conditions of oxygen deficiency, at a temperature from 850 to 1100 ° C, the process of drying, degassing and gasification of the desired waste takes place. In the gasification chamber 1, syngas is obtained, consisting mainly of nitrogen, water vapor, carbon dioxide and flammable gases, i.e. carbon monoxide, hydrogen, methane and a mixture of aromatic hydrocarbons. Then, the produced syngas is directed to the plasma-catalytic afterburner 2, where the pollutants present in the process gas are burned. The device is used to burn off volatile organic compounds, soot (or organic dust) and carbon monoxide present in a high-temperature gas stream from incomplete combustion, gasification or pyrogasification processes. The plasma-catalytic afterburner 2 has two plasma and catalytic zones. A gas stream containing incompletely oxidized gaseous, vaporous and solid matter, resulting from the pyro-combustion process of the charge, flows into the plasma zone. The stream of this gas and vapor can also contain mineral (ash) and organic dust (soot, polycyclic compounds, heavy polymers, charge lifted for various reasons ...). This matter is activated in the presence of cold plasma generated by high voltage discharges. The stimulated atoms, ions, radicals, electrons (and all the rest of the unstimulated matter) meet on their way a second catalytic zone covered with a catalyst. The catalyst is particularly active in the presence of generated ions, radicals and electrons carried by the excited stream. In the catalytic zone, the pollutants are completely burned into water vapor (H2O) and carbon dioxide (CO2), and nitrogen-, sulfur- and / or organochlorine compounds are decomposed into nitrogen (N2), sulfur dioxide (SO2) and hydrogen chloride (HCl), respectively. The cleaned gas is then burned up in the mixing and reduction chamber 3 at a temperature of 1050 ° C to 1400 ° C, in excess air (lambda 1.5-1.6) and the time of exhaust gas passage through the mixing chamber and gas reduction 3 longer than 2 seconds, which is a legal time. The gasification 1, gas mixing and reduction chamber 3 is equipped with primary air feeders 21a

PL 236 303 B1 i wtórnego 21b do zgazowywania i spalania. W dalszej części instalacji jest komora chłodzenia 4, wyposażona w instalację do chłodzenia i recyrkulacji 18, spaliny mają obniżaną temperaturę do około 700°C, wymaganą do prawidłowej pracy suszarni bębnowej 5. Po wychłodzeniu spaliny zasysane są układem przesyłu spalin do suszarni 19 do bębnowej suszarni 5, do której jednocześnie podawane są mokre osady ściekowe 20, o wilgotności nawet do 90%. Dodatkowo do osadów dozownikiem wapna 22c podawane są związki wapnia, np. wapno palone i/lub wapno gaszone, dolomit, które po wysuszeniu powodują granulację osadów i utrwalają osiągane parametry wytwarzanego paliwa OZE, w szczególności jego wilgotność, kaloryczność, jak również obniżają pylistość. W wyniku procesu suszenia otrzymujemy osady o wilgotności poniżej 20% i kaloryczności od 10 do 16 MJ/kg, magazynowane w zbiorniku osadu wysuszonego 23. Spaliny, które przekazują swoją energię na odparowanie wody zawartej w osadach, opuszczają komorę suszarni bębnowej 5 o temperaturze od 90-120°C, przechodząc przez łącznik suszarni 6 unoszą wilgoć i część wysuszonego produktu w postaci drobnych frakcji osadów, wydzielonego we wstępnym odpylaczu - filtrze workowym 7.PL 236 303 B1 and secondary 21b for gasification and combustion. In the further part of the installation there is a cooling chamber 4, equipped with a cooling and recirculation system 18, the flue gas has a temperature reduced to about 700 ° C, required for proper operation of the drum dryer 5. After cooling, the flue gas is sucked by the flue gas transfer system to the dryer 19 to the drum dryer. 5, to which wet sewage sludge 20, with a moisture content of up to 90%, is simultaneously fed. Additionally, calcium compounds, e.g. quicklime and / or slaked lime, dolomite, which, after drying, cause granulation of the sludge and preserve the achieved parameters of the produced RES fuel, in particular its moisture content, calorific value, as well as reduce dustiness, are fed to the sludge by the lime dispenser 22c. As a result of the drying process, we obtain sludge with a moisture content of less than 20% and a calorific value of 10 to 16 MJ / kg, stored in the dried sludge tank 23. The fumes, which transfer their energy to evaporate the water contained in the sludge, leave the drum drying chamber 5 with a temperature of 90 -120 ° C, passing through the dryer connector 6, they lift up the moisture and part of the dried product in the form of fine fractions of sediment, separated in the initial dust collector - bag filter 7.

Powstałe z procesu suszenia osadów gazy poprocesowe kierowane są do systemu oczyszczenia poprzez baterię odpylaczy wstępnych 7, stację oczyszczania chemicznego 8 oraz filtr workowy 9. Gazy po oczyszczeniu odprowadzane są wentylatorem wyciągowym 10 do atmosfery przez komin 11. Dwustopniowy zestaw do odpylania w postaci baterii odpylaczy wstępnych 7 i filtra workowego 9 jest niezbędny z uwagi na szeroki zakres frakcji cząstek stałych w instalacji, natomiast zanieczyszczenia chemiczne redukuje się i neutralizuje w stacji oczyszczania chemicznego 8 oraz za pomocą sorbentów podawanych do komory zgazowania 1 za pomocą dozownika sorbentów 22a. Instalacja obsługiwana jest przez zaawansowany układ sterowania 12 oparty na sterowniku PLC, z wizualizacją w stacji operatorskiej, który komunikuje się z inteligentnymi węzłami obiektowymi zbierającymi informacje z czujników, przetworników pomiarowych oraz elementów wykonawczych. Układ sterowania 12 realizuje algorytm sterowania pracą instalacji oraz rejestruje podstawowe parametry, istotne z punku widzenia kontroli spełnienia wymogów ustawy o odpadach. Ponadto instalacja wyposażona jest w komorę topienia żużli i popiołów 13 powstałych w procesie zgazowania wsadu. Powstające stałe odpady poprocesowe odbierane są po zgazowaniu wsadu układem usuwania żużli i popiołu ze zgazowania 16 i po zgranulowaniu system transportu i granulowania żużli i popiołów 17 transportowane są do komory topienia żużli i popiołów 13. Odpady te neutralizowane są techniką immobilizacji metali ciężkich i innych zanieczyszczeń, metodą zeszkliwiania, z udziałem odpadowego szkła przemysłowego podawanego dozownikiem szkła 22b do komory zgazowania 1. Proces prowadzony jest w temperaturze od 1100°C do 1400°C. Komora topienia żużli i popiołów 13 może być umieszczona bezpośrednio pod komorą mieszania i redukcji gazów 3, w celu wykorzystania wytworzonego ciepła dopalanych gazów lub może funkcjonować jako niezależny układ. Ponadto komora zgazowania 1 wyposażona jest w pochodnię zewnętrzną 14 do spalania nadmiaru gazu, a także na wypadek wystąpienia ewentualnej awarii.The post-process gases resulting from the sludge drying process are directed to the treatment system through a battery of preliminary dust collectors 7, a chemical cleaning station 8 and a bag filter 9. After cleaning, the gases are discharged by an exhaust fan 10 to the atmosphere through the chimney 11. Two-stage dedusting set in the form of a battery of preliminary dust collectors 7 and bag filter 9 is necessary due to the wide range of solids fractions in the installation, while chemical pollutants are reduced and neutralized in the chemical treatment station 8 and by means of sorbents fed to the gasification chamber 1 by the sorbent dispenser 22a. The installation is operated by an advanced control system 12 based on a PLC controller, with visualization in the operator station, which communicates with intelligent object nodes collecting information from sensors, measuring converters and actuators. The control system 12 implements the algorithm for controlling the operation of the installation and registers the basic parameters important from the point of view of the compliance with the requirements of the Act on waste. Moreover, the installation is equipped with a chamber for melting slags and ashes 13 produced in the charge gasification process. The resulting solid post-process waste is collected after gasification of the charge with the slag and gasification ash removal system 16 and after granulation, the slag and ash transport and granulation system 17 is transported to the slag and ashes melting chamber 13. These wastes are neutralized by the immobilization technique of heavy metals and other impurities, the vitrification method, with the participation of industrial glass waste fed by a glass dispenser 22b to the gasification chamber 1. The process is carried out at a temperature of 1100 ° C to 1400 ° C. The slag and ash melting chamber 13 can be placed directly below the gas mixing and reduction chamber 3 in order to use the heat generated from the afterburning gases or it can function as an independent system. In addition, the gasification chamber 1 is equipped with an external torch 14 for burning excess gas, and also in the event of a possible failure.

W instalacji przewidziano również ewentualne wytwarzanie energii elektrycznej, która może być wykorzystana np. do zasilania urządzeń instalacji. Do wytwarzania energii elektrycznej wykorzystywana jest część syngazu otrzymywanego w komorze zgazowania 1 podczas zgazowywania odpadów. Gaz przesłany jest układem odbioru i przesyłu gazu 30. Odebrany syngaz podlega odwodnieniu w chłodnicy z odwadniaczem 27 oraz oczyszczeniu na filtrach cyklonowych 25, skruberze 28 oraz w niskotemperaturowym reaktorze plazmowym 26, w celu spełnienia wymogów ciągłej pracy silnika dwupaliwowego. W oczyszczaniu gazu dominują głównie procesy filtracji polegające na mechanicznej separacji zanieczyszczeń stałych i płynnych. W cyklonach następuje wydzielenie pyłów grubych i średnich. Chłodnica z odwadniaczem 27 spełnia jednocześnie funkcję wymiennika ciepła i powoduje odwodnienie gazu poprzez jego schłodzenie, a w skruberze 28 redukowane są głównie zanieczyszczenia związków chloru i siarki, jeżeli takie wystąpią. Dodatkowo w niskotemperaturowym reaktorze plazmowym 26 z udziałem czynnika utleniającego dozowanego układem podawania powietrza 31 redukowane są drobne, lotne substancje smoliste, których obecność w gazie jest szczególnie niepożądana, ze względu na możliwość ich osadzania się na elementach wewnętrznych silnika spalinowego, a w konsekwencji powstawania nagarów i laków. Oczyszczony i odwodniony gaz kierowany jest do układu kogeneracyjnego, gdzie następuje jego spalanie w tłokowym, o zapłonie samoczynnym, dwupaliwowym silniku spalinowym wraz z generatorem 29 i wytwarzanie energii elektrycznej i ciepła. W przypadku spadku kaloryczności syngazu, zasilanie uzupełniane jest standardowym paliwem ON. Na etapie przetwarzania syngazu na energię elektryczną i ciepło dominują procesy spalania, których przebieg zależy od rodzaju zastosowanego silnika spalinowego. Wykorzystanie silnika spalinowego wraz z generatorem 29 z zapłonem samoczynnym, w układzie kogeneracyjnym powoduje wzrost sprawności wytwarzania energii elektrycznej o coThe installation also provides for the possible generation of electricity, which can be used, for example, to power the equipment of the installation. Part of the syngas obtained in the gasification chamber 1 during waste gasification is used to generate electricity. The gas is transported by the gas receiving and transmission system 30. The collected syngas is dehydrated in a cooler with a dehydrator 27 and cleaned on cyclone filters 25, scrubber 28 and a low temperature plasma reactor 26 to meet the requirements of continuous operation of a dual fuel engine. The main dominating processes in gas purification are filtration processes consisting in the mechanical separation of solid and liquid pollutants. Coarse and medium dust particles are separated in cyclones. The condenser with drier 27 also acts as a heat exchanger and dehydrates the gas by cooling it, and the scrubber 28 mainly reduces contamination of chlorine and sulfur compounds, if any. In addition, in the low-temperature plasma reactor 26 with the use of an oxidizing agent dosed by the air supply system 31, fine volatile tar substances are reduced, the presence of which in the gas is particularly undesirable due to the possibility of their deposition on the internal components of the internal combustion engine, and consequently the formation of carbon deposits and varnish . The cleaned and dehydrated gas is directed to the cogeneration system, where it is burnt in a piston, compression-ignition, dual-fuel internal combustion engine with a generator 29 and generates electricity and heat. In the event of a decrease in the calorific value of syngas, the supply is supplemented with standard ON fuel. At the stage of converting syngas into electricity and heat, combustion processes dominate, the course of which depends on the type of internal combustion engine used. The use of an internal combustion engine with a compression ignition generator 29 in a cogeneration system increases the efficiency of electricity generation by

PL 236 303 B1 najmniej 8-10%, w stosunku do silnika o zapłonie iskrowym. Syngaz nie ulega samozapłonowi, dlatego paliwem inicjującym zapłon w cylindrze jest paliwo ciekłe, tj. estry metylowe oleju rzepakowego RME (Raps Methyl Ester), które są paliwem z grupy OZE. Taki dwupaliwowy układ zasilania nie wymaga istotnych zmian konstrukcyjnych silnika, a ewentualne chwilowe wahania w produkcji gazu generatorowego są rekompensowane przez zwiększenie dawki paliwa ciekłego. Możliwe jest to dzięki działaniu mechanicznego regulatora pompy wtryskowej, który powoduje samoczynną zmianę dawki paliwa dla utrzymania stałej, żądanej mocy układu. Ponadto, paliwo RME zawiera w swoim składzie chemicznym grupy, w których obecny jest tlen. Przy spalaniu syngazu, gdzie głównym nośnikiem energii jest CO, nadmiar tlenu zgromadzony w tych grupach oraz wysoka wartość współczynnika nadmiaru powietrza powodują, że spalanie odbywa się w sposób zupełny i całkowity, co znacząco ogranicza emisję toksycznych składników spalin w zakresie CO i węglowodorów, nawet w silnikach starszej generacji. Emisja NOx może być łatwo ograniczona, np. przez zastosowanie redukcji katalitycznej.The ratio is at least 8-10% in relation to the spark ignition engine. Syngas does not self-ignite, therefore the fuel initiating the ignition in the cylinder is liquid fuel, i.e. methyl esters of RME rapeseed oil (Raps Methyl Ester), which are a fuel from the RES group. Such a dual fuel supply system does not require significant structural changes to the engine, and any temporary fluctuations in the production of producer gas are compensated for by increasing the dose of liquid fuel. It is possible due to the operation of the mechanical regulator of the injection pump, which automatically changes the fuel dose in order to maintain a constant, required power of the system. Moreover, in its chemical composition, RME fuel contains groups in which oxygen is present. When burning syngas, where the main energy carrier is CO, the excess oxygen accumulated in these groups and the high value of the excess air factor cause the combustion to be complete and complete, which significantly reduces the emission of toxic exhaust components in terms of CO and hydrocarbons, even in older generation engines. The NOx emission can be easily reduced, e.g. by the use of catalytic reduction.

Wykaz oznaczeń na rysunku:List of symbols in the drawing:

1. Komora zgazowania,1. Gasification chamber,

2. Dopalacz plazmowo-katalityczny,2. Plasma-catalytic afterburner,

3. Komora mieszania i redukcji gazów,3. Chamber of gas mixing and reduction,

4. Komora chłodzenia,4. Cooling chamber,

5. Suszarnia bębnowa osadów,5. Sludge drum dryer,

6. Łącznik suszarni,6. Dryer connector,

7. Bateria odpylaczy wstępnych,7. Primary dust collector battery,

8. Stacja oczyszczania chemicznego,8. Chemical cleaning station,

9. Filtr workowy,9. Bag filter,

10. Wentylator wyciągowy,10. An exhaust fan,

11. Komin,11. Chimney,

12. Układ sterowania,12. Control system,

13. Komora topienia żużli i popiołów,13. Chamber for melting slags and ashes,

14. Pochodnia,14. Torch,

15. Układ dozowania wsadu do zgazowania,15. Charge dosing system for gasification,

16. Układ usuwania żużli i popiołu ze zgazowania,16. System for removing slags and ash from gasification,

17. System transportu i granulowania żużli i popiołów,17. System of transport and granulation of slags and ashes,

18. Układ recyrkulacji i chłodzenia spalin,18. Exhaust gas recirculation and cooling system,

19. Układ przesyłu spalin do suszarni,19. Exhaust gas transfer system to the dryer,

20. Układ dozowania mokrego osadu,20. Wet sludge dosing system,

21a. Dozownik powietrza pierwotnego,21a. Primary air dispenser,

21b. Dozownik powietrza wtórnego,21b. Secondary air dispenser,

22a. Dozownik sorbentów,22a. Sorbent dispenser,

22b. Dozownik szkła,22b. Glass dispenser,

22c. Dozownik wapnia,22c. Calcium dispenser,

23. Zbiornik osadu wysuszonego,23. Dry sludge tank,

24. Zbiornik zneutralizowanych żużli i popiołów,24. A tank of neutralized slags and ashes,

Układ II - produkcja energii elektrycznej, 25. Filtry (cyklonowe i objętościowe),System II - electricity production, 25. Filters (cyclone and volumetric),

26. Niskotemperaturowy reaktor plazmowy, 27. Chłodnica z odwadniaczem,26. Low-temperature plasma reactor, 27. Cooler with dehydrator,

28. Skruber,28. Scrubber,

29. Silnik dwupaliwowy wraz z generatorem prądu,29. Dual fuel engine with a power generator,

30. Układ odbioru i przesyłu gazu,30. Gas reception and transmission system,

31. Układ dozowania powietrza.31. Air dosing system.

Claims

Patent claims

1. Method of utilization of combustible organic waste and / or biomass with heat recovery, characterized in that fragmented alternative fuel and / or industrial waste and / or biomass and / or dried sewage sludge with granulation up to 30 mm and the oxidizing agent are subjected to out

After gasification in the gasification chamber (1) at a temperature of 1100 ° C to 1400 ° C, equipped with a start-up burner, the gasification products are cleaned and burned in a plasma-catalytic afterburner (2), and the cleaned process gas is burnt in the gas mixing and reduction chamber (3) in excess air at a temperature of 1050 ° C to 1400 ° C, and the exhaust gases are directed to the cooling chamber (4) and cooled to a temperature of approx. 700 ° C, and the cooled exhaust gases in the sludge drum dryer (5) sewage sludge with humidity up to 90% is dried to a humidity below 20% and calorific value from 10 to 16 MJ / kg, and the dried sewage sludge is collected in the dried sludge tank (23), and the flue gases at a temperature of 90 ° C up to 120 ° C are filtered in a battery of primary dust collectors (7) with a bag filter (9), then the gases are additionally cleaned in a chemical cleaning station (8), and the cleaned exhaust gases are removed through the stack (11).

2. The method according to p. A process according to claim 1, characterized in that the solid post-process waste from the gasification chamber (1) collected by the system for removing slags and ash from gasification (16), is granulated and neutralized in the slag and ashes melting chamber (13) by the vitrification method, with the participation of industrial glass waste at the temperature 1100 ° C to 1400 ° C.

3. The method according to p. The process of claim 1, characterized in that the purified and dehydrated gas from the gasification chamber (1) is directed to a cogeneration system where it is burned in a dual-fuel, reciprocating internal combustion engine with an electric generator (29).

4. Installation for the utilization of combustible organic waste and / or biomass with heat recovery, characterized in that it has a gasification chamber (1) equipped with a start-up burner, connected by a plasma-catalytic afterburner (2) with a gas mixing and reduction chamber (3) , which is connected to the cooling chamber (4), the gas mixing and reduction chamber (3) and the cooling chamber (4) are connected to the secondary air dispenser (21b), moreover, the gas mixing and reduction chamber (3) and the cooling chamber ( 4) are connected by the exhaust gas recirculation and cooling system (18), while the cooling chamber (4) is connected by the exhaust gas transfer system (19) with the sludge drum dryer (5), with which the wet sludge dosing system (20) and the calcium compound dosing system are connected (22c), while the sludge drum dryer (5) is connected by a dryer connector (6) through a battery of primary dust collectors (7) with a bag filter (9), and at the same time the sludge drum dryer (5) is connected by a dried sludge tank (23). ) with a bag filter (9), while the bag filter (9) is connected through a chemical cleaning station (8) with a chimney (11) equipped with an exhaust fan (10), moreover, the gasification chamber (1) is connected with the slag and ash removal system from gasification (16), while the gasification chamber (1) is connected with: the gasification charge dosing system (15), primary air dispenser (21a) and sorbent dispenser (22a).

5. Installation according to p. 4. The gasification chamber according to claim 4, characterized in that the gasification chamber (1) is connected to the system for removing slag and gasification ash (16).

6. The installation according to claim 5, characterized in that the system for removing slags and ash from gasification (16) is connected by a system of transport and granulation of slags and ashes (17) and a slag and ashes melting chamber (13) with a cooling chamber (4), and a slag melting chamber and ashes (13) is connected to the glass dispenser (22b) and the neutralized slag and ashes tank (24).

Installation according to claim 4. The gasification chamber (1) is connected by a gas collection and transmission system (30) through preferably cyclone and volumetric filters (25), a low-temperature plasma reactor (26), a cooler with a dehydrator (27) and a scrubber (28) with a dual-fuel engine with a power generator (29), which is connected to the gas reception and transmission system (30), and the low-temperature plasma reactor (26) is connected to the air dosing system (31).

8. An installation according to claim 4. The gasification chamber according to claim 4, characterized in that the gasification chamber (1) is equipped with a torch (14).