PT703957E - Sistema de gasificacao vertical com alimentacao inferior - Google Patents

Description

DESCRIÇÃO

" SISTEMA DE GASIFICAÇÃO VERTICAL COM ALIMENTAÇÃO INFERIOR "

BASES DA INVENÇÃO ÁREA DA INVENÇÃO A presente invenção refere-se à gasificação de material orgânico sólido. Mais especifícamente, a presente invenção, refere-se à gasificação de material sólido orgânico para produção de gás combustível, a ser utilizado para produção de energia, e/ou recuperação de componentes químicos a partir do material orgânico pirolizado.

DESCRIÇÃO DO ESTADO ANTERIOR DA TÉCNICA A gasificação para produção de gases combustíveis a partir da destilação seca de materiais sólidos orgânicos é conhecida em técnicas anteriores e implica a utilização de calor de combustão, de pelo menos uma parte do material orgânico, para manter uma reacção de pirólise. O material orgânico a ser gaseificado é introduzido no reactor de gasificação, tipicamente a partir do topo deste. Um gás contendo oxigénio, tal como ar é introduzido no reactor por baixo do material orgânico para formar uma zona de combustão onde o resíduo do processo de gasificação é queimado para produzir o calor necessário para a reacção de gasificação. Os gases quentes da zona de combustão são forçados, pelo ar introduzido, a ascender através da massa de material orgânico. O ar -2- aquecido e os gases provocam a destilação seca do material orgânico e a formação de hidrogénio, monóxido de carbono e outros gases carbónicos incluindo hidratos de carbono gasosos de acordo com reacções como a que se segue:

CxHyOz + 02 - C + CO + C02 + Cxi.xnHyi.ynOzi.zn

Num dispositivo de gasificação eficiente, no qual a produção desejada é um gás combustível, apropriado para utilização em motores de combustão interna, caldeiras, turbinas ou dispositivos de aquecimento, o carbono livre nos produtos de combustão deve ser minimizado ou na realidade ser zero. Adicionalmente a quantidade de dióxido de carbono deve ser minimizada.

Um aspecto importante no projecto de um reactor de gasificação térmico é o cuidado a ter para que exista um contacto efectivo entre o novo material orgânico introduzido e o ar quente e gases da zona de combustão, de forma a promover uma gasificação eficiente, enquanto se proporciona uma remoção eficiente dos produtos sólidos que contêm carbono da zona de gasificação para a zona de combustão, na qual é proporcionado combustível para produção de calor para a reacção térmica. Muitos materiais orgânicos podem formar, nas condições de funcionamento do reactor de gasificação, grandes massas aglomeradas ou escórias de carvão, o qual pode parar o movimento de material através do reactor e as partes móveis tais como agitadores.

Na patente U.S. No. 4.445.910 (1984), Zimmerman apresenta um sistema de pirólise para produção de gás e de carvão, particularmente adaptado para processar resíduos celulósicos tais como serradura, no qual o material de alimentação é introduzido por cima, para dentro da base da câmara de reacção e é introduzido ar radialmente à volta da parede lateral da câmara. É também -3- divulgado um sistema para limpeza do gás produzido. Contudo, o sistema de Zimmerman pode ser eficiente para o processamento de material finamente dividido, tal como serradura; materiais com tamanhos de partículas maiores ou que tendam a formar escórias de carvão não serão apropriados para alimentação do reactor de Zimmerman devido à configuração relativamente restringida do mecanismo de remoção de sólidos. O sistema de Zimmerman está mais direccionado para realizar um processo de pirólise do que o processo de gasificação da presente invenção visto que a configuração do reactor de Zimmerman não reagirá o carvão em cinzas.

Na patente U.S. No. 4.614.523 (1986), Soares divulga um gasificador descendente para resíduos de madeira e biomassa com bucais para introdução de ar direccionados para baixo e uma camisa de arrefecimento do reactor. Todavia, o sistema de Soares é uma estrutura complicada, o escoamento de gás será sujeito a obstrução pela deposição de condensados e particulados transportados pelo efluente gasoso produzido quando certos materiais de alimentação são empregues, e muitos materiais finos irão restringir o escoamento de ar através do leito.

Na patente U.S. No. 4.971.599 (1990), Cordell et al. divulgam um gasificador de biomassa com o material de alimentação a ser introduzido por cima para a base do reactor. A presença de uma grelha no reactor de Cordell et al. pode conduzir à obstrução por escórias de carvão aquando da utilização de certos tipos de materiais de alimentação.

Outro problema encontrado na gasificação de sólidos e sistemas de destilação térmicos é a manipulação dos particulados e condensados transportados no efluente gasoso. Os condensados e os particulados devem ser removidos e o gás arrefecido antes deste se tomar um produto útil para recuperação de energia. Os particulados e os condensados tendem a obstruir as -4- condutas, refrigeradores e separadores. Na patente U.S. No. 4.069.133 (1978), Unverferth apresenta um dispositivo espiral rotativo para limpeza de uma conduta aérea de uma unidade de destilação térmica e para trazer de volta ao processo os condensados e os particulados. O dispositivo de Unverferth não utiliza nenhuma condensação activa nem aparelho de limpeza no ponto de saída do efluente gasoso da unidade de destilação para remoção de condensado e particulados do efluente gasoso para retomarem à unidade de destilação. A patente U.S. No. 4.445.910 apresenta um sistema de purificação de gás característico empregando vastos dispositivos de contacto gás-líquido. Estes sistemas sofrem de desvantagens como tamanho, elevadas perdas de energia, complexidade, elevada utilização de líquido, carregamento a partir de líquidos evaporados e problemas de obstrução e manutenção.

Estas e outras deficiências de sistemas de gasificação anteriores são encontradas no sistema de gasificação da presente invenção. O reactor térmico de gasificação da presente invenção proporciona a capacidade de processamento de uma grande variedade de materiais de alimentação, variando de materiais de madeira e biomassa a resíduos sólidos municipais, borracha descartada a partir de objectos tais como pneus usados, plásticos, resíduos de processos industriais, resíduos médico/hospitalares e a destilação de xistos betuminosos. O sistema inventivo proporciona uma alimentação contínua de material através de uma conduta para o centro de uma secção central do reactor térmico e numa direcção ascendente. A medida que o material de alimentação é transportado por um sistema de parafuso sem-fim para o ponto de alimentação, é pré-aquecido através das paredes da conduta expostas aos sólidos quentes na zona de combustão. O material de alimentação pré-aquecido é então forçado para cima pelo material de alimentação subsequentemente introduzido para dentro da zona de gasificação, onde forma uma carga estratificada e é contactada com os gases quentes que se deslocam para cima, a partir da zona de combustão, e os produtos particulados -5- quentes da reacção de gasificação. À medida que o material de alimentação se move para cima e para fora a partir do centro do reactor é reduzido a cinzas, resultando numa menor quantidade de condensados e óleos no efluente gasoso de saída comparando com outros gasificadores conhecidos. Um agitador assegura um contacto eficiente entre o produto particulado quente e os gases quentes resultando na gasificação do material e num movimento efectivo do produto particulado quente para a parede lateral do reactor térmico. A cinza é produzida quando o material particulado alcança finalmente a parede lateral e cai por gravidade. Desde que ocorra a completa volatilização do material nesta fase e o gás produzido seja parcialmente volatilizado, o efluente gasoso de saída do reactor térmico contém menos condensados do que o produzido a partir dos gasificadores conhecidos. Esta mistura quente de material particulado e cinza desce ao longo da parede lateral e à volta da conduta de alimentação, entre os bucais de introdução de ar, para a zona de combustão. Devido ao desenho único dos bucais de introdução de ar não é necessária uma grelha convencional. Os bucais de introdução de ar são direccionados radialmente para dentro a partir de um tubo integrante com a superfície interior da parede lateral do reactor de modo a funcionar como uma grelha. Contudo, as escórias de carvão podem mover-se facilmente através da estrutura bucal visto que os bucais são mais espaçados perto da parede do reactor. As escórias de carvão formadas perto do centro do reactor movem-se lentamente para baixo em direcção à parede lateral onde caiem entre os bucais. Os bucais dirigem ar pré-aquecido para baixo, pelo seu percurso através do tubo quente e bucais, para dentro da zona de combustão. A cinza é removida da secção inferior do reactor e um martelo mecânico é empregue para quebrar e fragmentar qualquer aglomerado ou escórias de carvão o que caso contrário impediria a remoção de cinza. Um agitador pode também ajudar no escoamento da cinza. O reactor inventivo evita a utilização de uma grelha, como na patente U.S. No. 4.971.599, estando sujeito à obstrução por escórias de carvão no material sólido descendente, evitando um sistema de alimentação superior -6-

com todas a suas complexidades inerentes na remoção do efluente gasoso produzido como na patente US. No. 4.614.523. No reactor inventivo é proporcionado um percurso directo e aberto para a passagem de sólidos, em contraste com a patente U.S. No. 3.445.910 de Zimmerman, onde percursos complexos impedem o processamento de materiais de alimentação volumosos ou materiais que tendam a resultar em aglomerado ou escórias de carvão contendo cinza. O sistema inventivo proporciona um arrefecimento e uma limpeza eficientes do efluente gasoso sem o contacto directo com líquidos, como na patente U.S. No. 4.445.910 de Zimmerman, resultando num sistema de tratamento de gás mais eficiente e seguro. Não existe um carregamento adicional de gás a partir do líquido vaporizado não podendo ocorrer uma obstrução do equipamento de aproveitamento e vaporização de líquido. A combinação entre o elemento inventivo separador de gás, tipo escova, rotativo a alta velocidade e o raspador, da presente invenção, remove eficazmente alcatrões e particulados a partir de um fluxo de gás arrefecido indirectamente sem os problemas do contacto directo de líquido como acima discutido. O arrefecimento pode ser proporcionado por meio de tubos de arrefecimento montados intemamente, ou uma camisa de arrefecimento na parede exterior da unidade. Embora a utilização de elementos tipo escova, para separação de gás, seja conhecida em técnicas anteriores, como apresentado por Hollingsworth nas patentes U.S. No. 2.998.099 (1961) e 2.922.489 (1960) e por Moore na patente U.S. No. 5.111.547 (1992), a combinação original da presente invenção proporciona uma separação de gás altamente eficiente no difícil ambiente de condensado e particulado da presente invenção. O dispositivo é de limpeza automática visto que os alcatrões condensados e os particulados aglomeram nos elementos cerdas rotativos de elevada velocidade, e quando atingem um tamanho e massa suficientes são lançados da cerda, por intermédio da força centrífuga, para a parede lateral do -7- lavador onde raspadores removem o material acumulado, o qual sucessivamente cai para a base do separador para remoção. São feitas providências para a reciclagem de alcatrões separados e particulados para o reactor, reduzindo assim os produtos secundários e melhorando a eficiência do sistema inventivo. Controlos automáticos proporcionam um funcionamento seguro e eficiente do reactor térmico inventivo.

Um módulo de arrefecimento, com projecto conhecido, é proporcionado no sistema inventivo para arrefecimento do efluente gasoso que sai do separador mecânico, sendo o módulo de arrefecimento do tipo de um permutador de calor indirecto para evitar a adição de fluido de arrefecimento ao fluxo de gás.

Um precipitador electrostático original é proporcionado para remover, do fluxo de gás produzido, as partículas condensadas ou sólidas ou aerossóis restantes. O precipitador electrostático da presente invenção é de limpeza automática devido à configuração de escova cilíndrica não rotativa do seu eléctrodo do colector e a única maneira na qual o eléctrodo é suspenso, i.e., verticalmente por uma extremidade desde uma extremidade de um braço, a outra extremidade que é imersa num banho de óleo com temperatura controlada e ligada a uma fonte de energia eléctrica por um isolador que sobressai através da base do banho de óleo. Partículas carregadas, criadas na parede exterior do precipitador fluem ao longo do mesmo para um ponto de recolha na base do precipitador devido à força da gravidade, resultando numa limpeza automática do eléctrodo do colector. O emprego de elementos colectores tipo escova carregados electrostaticamente é conhecido no secador de Stickel, patente U.S. No. 2.780.009 (1957), mas Stickel não dá a conhecer o sistema de suspensão da presente invenção que permite uma limpeza automática induzida por gravidade. Na patente U.S. No. 2.111.025 de Sarver, é apresentado um separador de gás tipo -8- escova suspenso verticalmente, mas não é carregado electrostaticamente e tem refluxo de gás e um oscilador activo no seu ciclo de limpeza. No sistema inventivo é tomada precaução para recolher o alcatrão e o condensado carregado de partículas da base do módulo de arrefecimento e do precipitador electrostático respectivamente, e para separar e remover água condensada, reaproveitar os alcatrões, óleos e particulados para o reactor térmico.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO A presente invenção refere-se a um sistema para gasificação de uma grande gama de materiais orgânicos sólidos para produção de um gás proveitoso que supera os problemas de limpeza de gás e de arrefecimento e os problemas de obstrução com sólidos verificados em sistemas de gasificação de técnicas anteriores. O sistema de gasificação compreende um reactor térmico, incluindo uma parte cilíndrica e tem um eixo central vertical e uma parede lateral vertical, uma secção superior, uma secção central e uma secção inferior, tendo a referida secção superior mecanismos de fecho numa extremidade superior, caracterizado por mecanismos para pré-aquecimento e alimentação de gás oxidante, tal como ar, localizado de modo a dividir a referida secção central da referida secção inferior, compreendendo os referidos mecanismos de pré-aquecimento e alimentação de gás oxidante um distribuidor de pré-aquecimento de gás integrada com a parte inferior de uma parede da referida secção central e tendo um bucal de entrada comunicando com o referido distribuidor de pré-aquecimento, compreendendo adicionalmente, os referidos mecanismos para pré-aquecimento e alimentação de gás oxidante, um grande número de bucais de alimentação de gás oxidante que se estendem radialmente, convergindo em direcção ao referido eixo central, espaçados ao longo e em comunicação de fluido com o referido -9- distribuidor de pré-aquecimento de gás e tendo mecanismos que definem um grande número de saídas de gás oxidante. O sistema de gasificação inclui ainda um mecanismo para alimentação de material sólido para o reactor térmico, compreendendo este mecanismo de alimentação uma conduta de alimentação de material sólido que tem uma entrada, uma saída e um parafuso sem-fim rotativo instalado nele, sendo a referida entrada ligada a uma fonte de material sólido exterior ao referido reactor térmico, sendo a referida saída espaçada por cima dos referidos bucais de alimentação de gás oxidante e disposta e orientada de um modo tal que oriente a introdução de material sólido para o reactor térmico para dentro da referida secção central ao longo do referido eixo central numa direcção ascendente. O sistema de gasificação compreende ainda um mecanismo para descarga dos sólidos empregues localizados na referida secção inferior; sendo a referida conduta de alimentação de material sólido em contacto de transferência de calor com os sólidos empregues à medida que estes descem em direcção ao mecanismo de descarga de sólidos empregues; mecanismos para fragmentação de material fundido localizados no referido mecanismo de descarga de sólidos empregues; mecanismos definindo uma porta de saída para o efluente gasoso localizada nos referidos mecanismos de fecho; e mecanismos para limpeza e arrefecimento do efluente gasoso ligados de uma maneira prática com a referida porta de saída do efluente gasoso do referido reactor térmico.

Em funcionamento, depois da introdução de material sólido para o reactor térmico através dos mecanismos de alimentação, o material sólido é termoliticamente decomposto formando um efluente gasoso carregado de partículas e um resíduo sólido, o efluente gasoso carregado de partículas é direccionado para os mecanismos de limpeza nos quais as partículas são separadas do efluente gasoso. Além disso, o efluente gasoso é direccionado para - 10- um mecanismo de arrefecimento no qual o efluente gasoso é separado em condensado e gás produzido.

Mais especificamente, o sistema de gasificação pode incluir: (a) um reactor térmico de forma cilíndrica com um corpo inferior afunilado, preferencialmente cónico ou piramidal invertido, encaixando um distribuidor de ar com entrada de ar dirigida para baixo que suporta a entrada de resíduos sólidos que são introduzidos por um parafuso sem-fim e um sistema de alimentação inferior, ascendentemente a partir da saída para a secção central do reactor térmico por cima e espaçado do distribuidor de ar, (b) um sistema de injecção de ar tubular com controlo do volume de ar de admitido, (c) um sistema de quebra de escórias de carvão rodando em volta de um eixo horizontal para partir grandes particulados sólidos, produtos secundários da reacção de gasificação, (d) um sistema de agitação rotativo funcionando por cima do distribuidor de ar e da saída do parafuso sem-fim de alimentação, (e) o parafuso sem-fim de alimentação tem a extremidade da parte rotativa a uma distância pré-determinada pequena da saída, criando uma vedação para impedir a perda de gases produzidos, (f) um sistema de controlo e realimentação que detecta o nível de material sólido no reactor e varia e equilibra a taxa de entrada para o parafuso sem-fim em comparação com o fluxo de ar, e a taxa de consumo de material, (g) um sistema de controlo e realimentação que mede a pressão de gás produzido e varia a injecção de ar e taxas de alimentação para manter uma pressão de gás produzido constante, (h) um sistema de controlo e realimentação que mede a(s) temperatura(s) do reactor e varia a taxa de alimentação e ar e/ou taxas de injecção de água para optimizar o processo, (i) um lavador mecânico empregando escovas metálicas rotativas a alta velocidade e um mecanismo de raspagem coaxial e concêntrico para recolher o particulado formado nas paredes do lavador o qual é transferido das escovas para as paredes do lavador pela força centrífuga, (j) um sistema precipitador electrostático empregando escovas metálicas carregadas para -11 - separação de particulados e aerossóis do gás produzido, (k) um sistema de suporte de escovas precipitador isolado electricamente, (1) um refrigerador tipo permutador de calor indirecto para arrefecimento do gás entre o lavador mecânico e o precipitador electrostático, (m) um parafuso sem-fim de reaproveitamento para devolver sólidos, recolhidos a partir do lavador mecânico, ao reactor térmico, e (n) uma conduta de realimentação para devolver alcatrões condensados e óleos do refrigerador e do precipitador electrostático ao reactor térmico.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

Os desenhos acompanhantes, os quais são incorporados e formam parte da especificação, ilustram uma execução da presente invenção e, em conjunto com a descrição, serve para explicar os princípios da invenção. A figura 1 mostra uma vista esquemática em alçado do sistema de gasificação completo, 10, da presente invenção. A figura 2 mostra uma vista detalhada em alçado do sistema de parafuso sem-fim de alimentação da figura 1. A figura 3 mostra uma vista detalhada em alçado do reactor térmico da figura 1. A figura 4a mostra uma vista em alçado do distribuidor de entrada de ar da figura 3. A figura 4b mostra uma planta inferior detalhada do distribuidor de entrada de ar da figura 3. A figura 5 mostra uma vista detalhada em alçado do lavador mecânico da figura 1. A figura 6 mostra uma vista em corte, segundo A-A, do lavador mecânico da figura 1. A figura 7 mostra uma vista detalhada em alçado da caixa - 12- refrigeradora de tubos com alhetas do lavador mecânico da figura 5. A figura 8 mostra uma vista detalhada em alçado do sistema de isolamento e suspensão electrostático do precipitador electrostático da figura 1. A figura 9 mostra uma vista parcial em alçado do sistema de gasificação da presente invenção ilustrando sistemas automáticos de controlo de alimentação de ar e de sólidos.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO A presente invenção proporciona um sistema de gasificação que emprega um sistema de alimentação, um reactor de gasificação, um lavador mecânico, um módulo de arrefecimento e um precipitador electrostático para converter resíduos em gás combustível ou um material sólido combustível. Os resíduos são introduzidos para dentro de um vaso do reactor selado e agitados a uma temperatura elevada. A entrada de ar para o vaso é controlada por uma combinação de três sistemas diferentes de realimentação projectados para resultar numa oxidação parcial dos materiais de resíduos e saída de um efluente gasoso carregado de particulado. 0 efluente gasoso é limpo mecanicamente, arrefecido e electrostaticamente limpo por instrumentos adicionais para produção de um gás combustível limpo. Os particulados, alcatrão e óleos removidos a partir do efluente gasoso do reactor de gasificação são reaproveitados para o reactor térmico para extracção adicional de gás. A água removida a partir do efluente gasoso é descarregada.

Uma ampla variedade de matérias primas orgânicas sólidas ou semi sólidas, que por si próprias, ou em combinação, tenham um poder calorífico de pelo menos 11.630 kJ/kg (5.000 BTU/lb), são vantajosas na presente invenção. As matérias primas utilizáveis incluem resíduos comerciais e municipais escolhidos, papeis em retalhos, resíduos de madeira, lamas de depuração desidratadas, pneus usados, resíduos agrícolas, sucata automóvel, lamas de tintas, -13- carvão, resíduos de exploração petrolífera e solos contaminados com hidrocarbonetos, e xistos betuminosos.

Dependendo da natureza da matéria prima, que seja gás com baixo BTU para produção de energia quer seja uma gama de produtos secundários, tais como gasóleo e materiais asfálticos (a partir de pneus ou xistos betuminosos), amoníaco (a partir de muitas matérias primas), gases liquefeitos, tais como hidrogénio azoto, dióxido de carbono (a partir de muitas matérias primas) e vários outros compostos podem ser obtidos como produtos do sistema inventivo.

Com referência às figuras 1, 2 e 3 é apresentado uma secção transversal em alçado do sistema de gasificação, detalhes do sistema de parafuso sem-fim de alimentação e do reactor térmico respectivamente, da presente invenção. O sistema de gasificação 10 da invenção é alimentado pelo sistema de parafuso sem-fim de alimentação 12, que aceita a entrada de resíduos e sólidos reciclados, alcatrão e óleo para carregamento do sistema de gasificação 10. O sistema de parafuso sem-fim de alimentação 12 inclui um silo de alimentação superior 14, com um configuração piramidal invertida truncada, alimentando descendentemente uma tremonha fechada tipo caixa 16, de desenho convencional e subsequentemente um parafuso sem-fim principal orientado obliquamente 18.

O reactor térmico 20 tem um parte inferior com forma cónica invertida 22, que tem uma parede cónica 23 e uma parte superior com forma cilíndrica 24 que tem uma parede cilíndrica vertical 26. A parte superior do reactor térmico 20 é vedada com um chapa de cobertura 28. A parte inferior do reactor térmico 20 termina no parafuso sem-fim de descarga de cinza 30 e na tremonha fechada (não apresentada). A parte cilíndrica superior 24 inclui uma secção superior 32 e uma secção central 34. A secção inferior 36 está incluída na parte inferior da parte cilíndrica inferior 24 e da parte cónica inferior 22. A - 14- entrada de ar e o distribuidor de pré-aquecimento 38, tendo bucais de introdução de ar 40 que se estendem radialmente, é integrado com a superfície interior da parede cilíndrica 26 de modo a dividir a secção central 34 da secção inferior 36. O quebra escórias de carvão em cinza 44 é localizado na parte inferior cónica 22, sobre o parafuso sem-fim de descarga de cinza 30. A porta de saída do reactor 48 é localizada na chapa de cobertura 28. A conduta do reactor 50 está ligada ao reactor ao reactor térmico 20 na porta de saída do reactor 48. O parafuso sem-fim de alimentação principal 18 estende-se através da parede cónica 23, através da secção inferior 36 e descarrega através da saída do parafuso sem-fim de alimentação 52 ascendentemente para a secção central 34 ao longo do eixo central. O agitador de material 54 está localizado na secção central 34 em cima e espaçada da saída do parafuso sem-fim de alimentação 52. O parafuso sem-fim de descarga de cinza 30 e a tremonha fechada (não representada) são vedados pata manter a pressão no reactor térmico 20 e impedir a perda de efluente gasoso. A conduta do reactor 50 contém escovas internas rotativas 58 movidas por guias de limpeza de tubos hidráulicos 60 localizados nas curvas 62 na conduta do reactor 50. Outros guias apropriados, tais como eléctricos, podem ser utilizados. A conduta do reactor 50 está ligada lavador mecânico 70 através de porta de entrada tangencial 72, localizada na base cilíndrica 74 do lavador mecânico 70. O lavador mecânico 70 inclui uma secção cónica inferior 76, localizada sobre a porta de entrada tangencial 72 da base 74 e uma secção cilíndrica superior 78 sobre a secção cónica 76. A chapa de cobertura 82 forma o topo do lavador mecânico 70. A descarga inferior 84 do lavador mecânico 70 é aberta para permitir a passagem de sólidos para reciclar, através do parafuso sem-fim de sólidos 85, para alimentar a tremonha fechada 16. -15- O lavador mecânico 70 aloja o elemento tipo escova metálica rotativa a alta velocidade 86 que tem cerdas 88 montadas no veio 90. O elemento tipo escova 86 roda a cerca de 3000 rotações por minuto no interior de uma caixa refrigeradora fixa com alhetas 92, na secção cilíndrica superior 78. Um compensador harmónico 93, um elemento metálico em forma de disco é ligado na extremidade inferior do veio 90 e serve para reduzir a vibração e choques no elemento tipo escova 86 durante a utilização a elevada velocidade. Escovas raspadoras superiores 94 rodam a uma velocidade baixa do lado de fora da caixa refrigeradora fixa com alhetas 92. Escovas raspadoras superiores 94 varrem o interior da secção cilíndrica superior 78 e escovas raspadoras inferiores 96 varrem o interior da secção cónica inferior 76 do lavador mecânico 70. As escovas de elevada velocidade 86 são movidas por um motor hidráulico 98 montado na chapa de cobertura 82. As escovas raspadoras superiores e inferiores de baixa velocidade 94 e 96 são movidas a partir da base cilíndrica 74 lavador mecânico 70 por um motor (não representado) a cerca de 1 rotação por minuto. A descarga inferior aberta 84 do lavador mecânico 70 comunica com o circuito de reciclagem de sólidos 100. O reactor térmico 20 e/ou o lavador mecânico 70 podem revestidas com camisas de água dissipadoras de calor do tipo tubos de caldeiras 102 e 104 respectivamente, como um mecanismo adicional para remoção de calor. A conduta do lavador mecânico 106 liga a porta de saída 108 ou o lavador mecânico 70 com um módulo de arrefecimento indirecto 120 na porta de saída 122. O módulo de arrefecimento 120 contem permutadores de calor indirectos de construção conhecida (não representados). A água condensada sai do módulo de arrefecimento 120 através do dreno do refrigerador 124 e conduta de drenagem 126. A porta de saída de gás 128, do módulo de arrefecimento 120, é ligada de um forma semelhante através de uma conduta do módulo de arrefecimento 128 ao precipitador electrostático 130 na base cónica 132 numa -16- porta de entrada tangencial 134. O precipitador electrostático 130 é construído com uma base de forma cónica, suportando uma parede cilíndrica 136 tapada com uma chapa de vedação 138. O precipitador electrostático 130 também contem escovas fixas isoladas e suspensas 140, que têm cerdas 142 montadas no veio 144, o qual é suspenso a partir de um sistema de isolamento e suspensão 146. O sistema de isolamento e suspensão 146 é seguro ao precipitador electrostático 130 na chapa de vedação 138. Uma camisa de arrefecimento 139 rodeia a parede cilíndrica 136 para um arrefecimento adicional. O gás produzido sai do sistema 10 através da porta de saída de gás produzido 148, localizada mesmo por baixo da chapa de vedação 138, sobre a parede cilíndrica 136 do precipitador electrostático 130 e para o interior da conduta de gás produzido 149. A base do precipitador 132 do precipitador electrostático 130 está ligada através de um dreno de condensados 150 e da conduta de alcatrão/óleo/água 152 a um separador de alcatrão/óleo/água 154 de construção conhecida. O separador de alcatrão/óleo/água 154 está ligado por uma conduta de reciclagem de alcatrão/óleo 156 ao parafuso sem-fim de alimentação principal 18 na porta de reciclagem de alcatrão/óleo 158, completando o circuito de reciclagem de alcatrão/óleo. O separador de alcatrão/óleo/água 154 inclui uma porta de descarga de água 162 que conduz à conduta de descarga 163.

Referindo em particular a figura 2, é apresentado uma vista detalhada em alçado do sistema de parafuso sem-fim de alimentação da figura 1. O parafuso sem-fim de alimentação principal 18 do sistema de parafuso sem-fim de admissão 12 serve como uma conduta de alimentação e está ligado a três fontes de material; silo de alimentação superior 14 ligado à tremonha fechada 16, circuito de reciclagem alcatrão/óleo 160 e retomo de sólidos pelo parafuso - 17- sem-fim 85 do circuito de reciclagem de sólidos 100. A tremonha fechada 16 é ligada ao parafuso sem-fim de alimentação principal 18 na origem inferior do parafuso sem fim 166. O circuito de reciclagem de alcatrão/óleo 160 é ligado ao parafuso sem-fim de alimentação principal 18 na porta de reciclagem alcatrão/óleo 158. O retomo de sólidos pelo parafuso sem-fim 85 está ligado ao parafuso sem-fim de alimentação principal 18 na porta de admissão de reciclagem de sólidos 168. As pás do parafuso sem-fim de alimentação principal 170, rodando no interior do parafuso sem-fim de alimentação principal 18, terminam a uma distância especificada (aproximadamente um diâmetro e meio da pá do parafuso sem-fim) excepto a saída do parafuso sem-fim de alimentação 52 (ver figura 1).

Referindo em particular a figura 3, é apresentado uma vista detalhada em alçado do reactor térmico 20 da figura 1. A base 172 da parte inferior com forma cónica 22 do reactor térmico 20 contem um parafuso sem-fim de descarga de cinza 30. Um quebra escórias de carvão em cinza 44 está localizado e espaçado em cima do parafuso sem-fim de descarga de cinza 30 dentro da parte cónica 22. O distribuidor de ar 38 e a entrada de ar 174 estão posicionadas perto do fundo da parte superior com forma cilíndrica 24 do reactor térmico 20, dividindo a secção central 34 da secção inferior 36. Uma camisa de refractário 177 pode ser colocada sobre a parede interior da parte cilíndrica superior 24 e pode ser feita de tijolo refractário. O agitador de material 54 e as pás do agitador dispostas radialmente 178 estão localizadas e espaçadas em cima do distribuidor de entrada de ar 38 e da saída do parafuso sem-fim de alimentação 52. Numa execução preferencial, pás raspadoras 179 varrem a parede interior da secção superior 32 do reactor térmico 20, sendo as pás 179 ligadas e movidas pelo veio rotativo 180 do agitador de material 54, rodando de aproximadamente 1 a 2 rotações por minuto. A chapa de cobertura 28 da parte superior com forma cilíndrica 24 do reactor térmico 20 contem uma porta de saída do reactor 48 e um - 18- motor hidráulico do agitador 55 movendo o veio 180.

Referindo em particular as figuras 4a e 4b, é apresentado uma vista detalhada e uma vista inferior detalhada em alçado, respectivamente, do sistema distribuidor de entrada de ar do reactor térmico da figura 3. Para uma maior claridade foram apagados determinados bucais da figura 4a. O sistema distribuidor de ar 38 é fornecido com ar ou outro gás contendo oxigénio ou oxidante através do bucal de admissão de ar 174. O distribuidor de entrada de ar 38 tem uma câmara anular 182, com uma secção transversal rectangular, e numerosos bucais 40, os quais irradiam para dentro a partir da câmara anular 182 em direcção a um eixo central. A câmara anular 182 tem numerosas saídas de ar viradas para baixo 183. Cada bucal 40 tem numerosas saídas de ar viradas para baixo 184. Os bucais 40 podem ser de diferentes comprimentos para proporcionar uma distribuição da ar e escoamento de sólidos desejados.

Referindo em particular a figura 5, é apresentado uma vista detalhada em alçado do lavador mecânico da figura 1. A conduta do reactor 50, que tem origem no reactor térmico 20 (ver figura 1), junta-se com o lavador mecânico 70 numa porta de admissão tangencial 185 do lavador mecânico. A porta tangencial 185 é uma execução preferencial sobre a porta 72 da figura 1 e proporciona um escoamento de gás ascendente e com rotação através do lavador mecânico 70. O veio motor vertical 186, originado e movido por um motor (não representado) a partir do fundo do lavador mecânico, é ligado por braços 188 a duas séries de escovas raspadoras 96, que varrem a parede interior da secção cónica inferior 76. As escovas raspadoras 94 estão ligadas ao veio motor 186 por braços 189 e varrem a parede interior da secção cilíndrica superior 78 do lavador mecânico 70.

As escovas raspadoras 94 têm as secções das cerdas verticalmente - 19- altemadas para varrerem fortemente toda a parede interior da secção cilíndrica superior 78. Na secção cilíndrica 78 está suspensa uma caixa refrigeradora de tubos fixa com alhetas 92 justamente no interior das escovas raspadoras 94. A caixa refrigeradora de tubos com alhetas 92 rodeia o elemento tipo escova rotativo a alta velocidade 86, movido por um motor hidráulico 98 localizado na chapa de cobertura 82. O fundo da lavador mecânico 70 é aberto para a descarga inferior 84 para descarregar sólidos no parafuso sem-fim de retomo de sólidos 85 do sistema de reciclagem 100 (ver figura 1). Os gases saem do lavador mecânico 70 através da porta de saída do lavador 108.

Referindo em particular a figura 6, é apresentada uma planta através da secção A-A da figura 5 (o compensador harmónico, escovas raspadoras inferiores e braços raspadores não são apresentados). As escovas raspadoras superiores 94 rodam extemamente à caixa refrigeradora de tubos fixa com alhetas 92. Escovas de elevada velocidade 86 rodam interiormente da caixa refrigeradora de tubos com alhetas 92. A conduta do reactor 50 é ligada tangencialmente ao lavador mecânico 70 na porta tangencial 185 da base cilíndrica 74.

Referindo em particular a figura 7, é apresentada uma vista detalhada em alçado da caixa refrigeradora de tubos com alhetas da figura 5. A caixa refrigeradora de tubos com alhetas 92 tem uma entrada de água 190, alimentando para dentro de um de vários elementos verticais dissipadores de calor 192. Os elementos dissipadores de calor 192 são ligados na base da caixa refrigeradora 92 por um distribuidor tubular circular inferior 194. Os elementos dissipadores de calor 192, são ligados de uma forma semelhante no topo da caixa refrigeradora de tubos com alhetas 92 através de um distribuidor de tubos superior 196. A água sobe através dos elementos dissipadores de calor 192 restantes até ao distribuidor tubular superior 196 e sai da caixa refrigeradora de tubos com alhetas 92 através da saída de água 198, ligada ao distribuidor superior 196. - 20 -

Referindo em particular a figura 8, é apresentado um detalhe do sistema de suspensão e isolamento da escova electrostática do precipitador electrostático da figura 1. Escovas metálicas fixas 140 são suspensas a partir do centro do precipitador 130 (ver figura 1) por um suporte condutor 200 do sistema de isolamento e suspensão 146, situado no topo do precipitador electrostático 130. O suporte condutor 200 termina perto da aresta externa do precipitador 130 num mecanismo de ancoragem isolador 202, que está isolado do resto do sistema por estar imerso num banho de óleo 204. Um sensor de temperatura 205 activa o aquecedor de óleo 206 para manter o banho de óleo 204 a uma temperatura desejada. As escovas 140 terminam aproximadamente 3 polegadas da parede cilíndrica 136. Uma fonte de energia eléctrica de alta voltagem/baixa amperagem (25 a 50 KV DC) (não representada) está ligada ao suporte condutor 200 positivo para induzir uma carga positiva nas escovas fixas 140 no interior da precipitador 130. Uma parede cilíndrica 136 (ver figura 1) está ligada à terra.

Referindo em particular a figura 9, é apresentado vista esquemática em alçado do sistema de controlo automático para funcionamento do sistema de gasificação 10. O sensor de temperatura 210 está montado na parede cilíndrica 26 do reactor térmico 20 num ponto aproximadamente que divide a secção superior 32 e a secção central 34 de modo a detectar a temperatura do processo de gasificação no reactor térmico 20. O sensor de nível 212 está montado na parede cilíndrica 26 do reactor térmico 20 num ponto espaçado do sensor 210 aproximadamente à mesma altura do sensor de temperatura 210. O sensor de nível 212 detecta o nível de materiais sólidos no reactor térmico 20. O controlador da taxa de alimentação de sólidos 214 está localizado no sistema de parafuso sem-fim de alimentação 12 de modo a controlar a velocidade de rotação do parafuso sem-fim de alimentação principal 18 assim como controlar o motor -21 -

(não representado). O sensor de pressão 216 está localizado na porta de saída de gás produzido 148 da conduta de gás produzido 149 do precipitador electrostático 130. O controlador de entrada de ar 218 está ligado à válvula de ar 220 na conduta de alimentação de ar 222 sucessivamente ligada à entrada de ar 174 do sistema distribuidor de entrada de ar 38 do reactor térmico 20. A linha de controlo do sensor de temperatura 224 liga o sensor de temperatura 210 ao controlador da taxa de alimentação de sólidos 214. A linha de controlo do sensor de nível 226 liga o sensor de nível 212 ao controlador da taxa de alimentação de sólidos 214. A linha de controlo do sensor de pressão 228 liga o sensor de pressão com o controlador de entrada de ar 218. Uma conduta de fornecimento de água moderadora 240, com uma válvula de controlo de água moderadora 242, está ligada à conduta de alimentação de ar 222. A linha de controlo moderadora 234 liga o sensor de temperatura 210 com a válvula de controlo de água fria 242. Os sensores 210, 212 e 216, os controladores 214 e 218 e a válvula 242, assim como as linhas de controlo 224, 226, 228 e 234 podem ser de funcionamento eléctrico, pneumático ou hidráulico, como desejado.

Em funcionamento, o parafuso sem-fim de alimentação oblíquo principal 18 é alimentado com resíduos a partir do silo de alimentação 14 através da tremonha fechada 16. O parafuso sem-fim de alimentação principal 16 é também alimentado com produtos secundários sólidos do processo transportados do circuito de reciclagem de sólidos 100. O alcatrão e óleo de produtos secundários é carregado para dentro do parafuso sem-fim de alimentação principal 16 a partir do circuito de reciclagem de alcatrão/óleo 160 ou, altemativamente, drenada a partir do sistema. Os mecanismos de tremonha fechada, de construção conhecida (não representados), são empregues para o sistema de alimentação de resíduos 12 e para o sistema de remoção de cinza 30, que isola o interior do reactor térmico 20 da atmosfera exterior, para manter a pressão e para impedir a perda de gás produzido. O parafuso sem-fim de -22- alimentação principal 18 termina também a uma distância pré-determinada por baixo da saída do parafuso sem-fim de alimentação principal 52 para desenvolver uma congestão intencional de material de entrada perto da boca de saída do parafuso sem-fim de alimentação principal 52, vedando adicionalmente o sistema da atmosfera exterior. Os resíduos são introduzidos no reactor térmico 20 imediatamente acima do distribuidor de ar 38 e imediatamente abaixo, e espaçado, das pás de agitação 178, que agita o material que entra e os particulados gasificados. O ar entra no reactor térmico 20 a partir do fundo do distribuidor radial 38 pelos bucais 40 e é pré-aquecido. Esta configuração de alimentação gera um leito de material estratificado e promove a gasificação do leito de material, ascendentemente, a partir do fundo. Os espaços entre os bucais radiais 40, do distribuidor de ar 38, permitem que o resíduo resultante do processo de gasificação pingue para o fundo 22 do reactor 20, depois de passar através do quebra escórias de carvão 44, que reduz as massas fundidas ou escórias de carvão (se existirem) a um agregado de tamanho fino que possa passar. À medida que o efluente gasoso avança entre o reactor térmico 20 e o lavador mecânico 70, os particulados são depositados nas paredes da conduta do reactor 50 que liga aquelas duas unidades. O particulado depositado é recuperado e reciclado utilizando as escovas de limpeza 56 no interior da conduta do reactor 50 que move o particulado para a base cilíndrica 74 do lavador mecânico 70. O gás é injectado tangencialmente para dentro do lavador mecânico 70 na base cilíndrica 74. A medida que o gás com rotação chega ao interior do lavador mecânico 70, as escovas rotativas a alta velocidade 86 funcionam como pontos de acumulação de particulados e alcatrões condensados extraídos do gás. A força centrífuga transfere os depósitos aglomerados resultantes para a parede interior do lavador mecânico 70. Os particulados depositados são expulsos da parede do lavador mecânico 70 por escovas rotativas de baixa velocidade 94, -23- causando que os particulados caiam para o fundo de descarga 84. Um filme nominal de particulado é continuamente mantido na parede interior do lavador mecânico 70, o que impede o contacto de metal e metal com as escovas metálicas rotativas de baixa velocidade 94. Uma execução preferencial da invenção inclui uma caixa refrigeradora de tubos com alhetas 92 para extracção de calor do gás processado e remoção de calor introduzido pelas cerdas activas rotativas de elevada velocidade cheias de energia. Uma execução alternativa inclui o revestimento exterior do lavador mecânico 70 numa camisa de água de arrefecimento 104 para ajudar no processo de extracção de calor. O arrefecimento do gás processado continua à medida que este passa através do módulo de arrefecimento 120, em direcção ao precipitador electrostático 130. À saída do módulo de arrefecimento 120, a temperatura do gás produzido é inferior à temperatura de vaporização (ponto de orvalho) dos óleos, alcatrões e água previamente transportados pelo gás. Os condensados destas três espécies são recolhidos na base do módulo de arrefecimento 120 e precipitador 130. Depois da extracção de água, o alcatrão e o óleo voltam de novo para o parafuso sem-fim de alimentação principal 16 para processamento adicional pelo reactor térmico 20 ou descarregados para utilização como produtos secundários. O gás processado é adicionalmente arrefecido e limpo no precipitador electrostático 130, que remove aerossóis do fluxo de gás produzindo um gás produzido limpo e frio. O gás produzido limpo sai do sistema na porta de saída de gás electrostática 148. A taxa de alimentação de materiais sólidos para o reactor térmico 20 é controlada por meio de um sensor de temperatura 210 e de um sensor de nível 212, funcionando no controlador de taxa de alimentação de sólidos 214. Quando a temperatura do reactor aumenta, o sensor de temperatura 210 envia sinais de controlo, pela linha de controlo 224, para o controlador do parafuso -24- sem-fim de alimentação 214, o qual actua no parafuso sem-fim de alimentação 18 para aumentar a taxa de alimentação de sólidos, assim como reduzir a velocidade de rotação do parafuso sem-fim. Quando a temperatura do reactor térmico diminui, o sensor de temperatura 210 envia sinais de controlo, pela linha de controlo 224, para o controlador do parafuso sem-fim de alimentação 214, o qual actua no parafuso sem-fim de alimentação 18 para reduzir a taxa de alimentação de sólidos. Quando o nível de sólidos no reactor térmico 20 aumenta, o sensor de nível 212 envia sinais, pela linha de controlo 226, para o controlador do parafuso sem-fim de alimentação de sólidos 214, o qual reduz a taxa de alimentação de sólidos do parafuso sem-fim de alimentação principal 18. Quando o nível de sólidos no reactor térmico 20 diminui, o sensor de nível 212 envia sinais, pela linha de controlo 226, para o controlador do parafuso sem-fim de alimentação de sólidos 214, aumentando taxa de alimentação de sólidos do parafuso sem-fim de alimentação principal 18. Quando a pressão de gás na porta de gás produzido 148, dentro da conduta de gás produzido 149, aumenta o sensor de pressão 216 envia sinais, pela linha de controlo 228, para o controlador de entrada de ar 218, o qual actua na válvula de ar 220 na conduta de alimentação de ar 222, diminuindo a taxa de alimentação de ar para a entrada de ar 174 do distribuidor de entrada de ar 38 e deste modo para o reactor térmico 20. Quando a pressão de gás na porta de gás produzido 148 diminui, o sensor de pressão 216 envia sinais, pela linha de controlo 228, para o controlador de entrada de ar 218, o qual actua na válvula de ar 220 na conduta de alimentação de ar 222, aumentando a taxa de alimentação de ar para a entrada de ar 174 do distribuidor de entrada de ar 38 e deste modo para o reactor térmico 20. Uma vez que o sensor de temperatura 310 meça uma temperatura máxima pré-selecionada, tal como a temperatura que irá indicar o decorrer de uma reacção no reactor térmico 20, o sensor de temperatura 210 envia sinais, pela linha de controlo fria 234, para a válvula de controlo de água fria 242 na conduta de arrefecimento de água 240. A válvula de controlo de água 242 está numa posição fechada durante o funcionamento norma, mas uma -25- vez recebido o sinal do sensor de temperatura 210, indicando uma temperatura máxima no reactor térmico 20, a válvula de controlo de água 242 abre, permitindo que a água flua através da conduta de água 240 para dentro da conduta de alimentação de ar 222, através da entrada de ar 174 do sistema distribuidor de entrada de ar 38 e para dentro do reactor térmico 20 para retardar a reacção. Água pode ser adicionada ao reactor térmico para moderar o processo de gasifícação. Para funcionamento com combustíveis com pouco hidrogénio, tais como carvão e pneus, pode ser adicionada água continuamente para fornecer hidrogénio para o processo.

Taxas de alimentação de resíduos sólidos típicas, para o sistema de gasifícação inventivo, são a partir de 136-2722 kg/hr (300-6000 lb/hr) dependendo do tamanho de partícula, teor térmico e teor de água da alimentação. Alimentações sólidas são preferidas na gama de 160-1281 kg/m (10-80 lb/ft) com um tamanho de partícula menor do que duas polegadas e menor do que 30% de humidade. Uma entrada de ar para taxas de alimentação de sólidos de aproximadamente 0,73 para 0,45 a aproximadamente 0,91 para 0,45 kg de combustível sólido para kg de ar (1,6 para 1,0 a cerca de 2,0 para 1,0 libras de combustível sólido para libras de ar) é tipicamente mantido, dependendo do combustível sólido particular. O sistema funciona preferencialmente a uma pressão ligeiramente superior à pressão atmosférica ambiente, o que é vantajoso sobre muitos sistemas de gasifícação que funcionam a pressões mais elevadas, requerendo instrumentos mais dispendiosos. A temperatura de funcionamento do reactor térmico da presente invenção é tipicamente a partir 538°C (1000 graus F) a cerca de 1316°C (2400 graus F), medida nas proximidades do topo dos bucais de entrada de ar 40 no reactor térmico. A temperatura de saída dos gases produzidos é aproximadamente de 10-38°C (50-100 graus F), dependendo da temperatura ambiente e requisitos -26- de utilização do gás produzido. Tem sido verificado que a gasificação no sistema de gasificação inventivo tem como resultado um gás produzido com um maior teor de metano do que os gasificadores de resíduos sólidos de técnicas conhecidas, resultando num gás produzido com poder calorífico (resíduos de madeira como matéria prima) a partir de aproximadamente 6557 a 7451 kJ/st.m3 (aproximadamente 176 a 200 BTU/st.ft3), o que é substancialmente superior do o que o poder calorífico gás de madeira típico de aproximadamente 5588 kJ/st.m (150 BTU/st.ft3).

Temperaturas intermédias no sistema dependem da natureza da matéria prima sólida e a saída de gás em bruto do reactor térmico. Como são proporcionados uma variedade de mecanismos de arrefecimento, tais como condutas metálicas expostas, camisas de arrefecimento, caixas refrigeradoras e outros equipamentos permutadores de calor, as temperaturas intermédias podem ser manipuladas como desejado. Duma maneira geral, é considerado desejável arrefecer o gás processado em bruto tão cedo seja possível no processo de limpeza. É normalmente desejável manter uma redução substancial da temperatura, no gás processado, durante o tempo em que este sai do lavador mecânico.

Num exemplo de funcionamento do sistema de gasificação inventivo, para uma taxa de alimentação de sólidos de 2722 kg/hr (6000 lbs/hr) para 320 kg/m3 (20 lb/ft3) de material com um poder calorífico de 13956 kJ7kg (6000 BTU/lb) saída de 68 std. m3 (2400 std. ft3) por minuto com um valor de 22,8 MM kJ/hr (21,6 MM BTU/hr) equivalente a uma potência produzida de 1800-2400 kWHr é conseguida.

Os tamanho equipamentos particulares e acima discutidos são meramente citados para ilustrar uma execução particular desta invenção. É -27- » i contemplado que a utilização da invenção pode envolver componentes com diferentes tamanhos e formas desde que os princípios, i.e., uma pressão de gasifícação baixa num leito estratificado ascendente rodeado por sólidos gasificados descendentes, manipulação eficiente dos sólidos, cinza e condensados, limpeza do gás e arrefecimento do gás, como acima descrito, sejam seguidos. Tem-se como intenção que o alcance da invenção seja definido pelas reivindicações juntas.

Lisboa, 20 de Março de 2000

JORGE CRUZ

Agente Oficial da Propriedade Industrial RUA VICTOR CORDON, 14 1200 LISBOA

Claims (35)

1. REIVINDICAÇÕES 1. Um sistema de gasificação compreendendo: um reactor térmico (20) compreendendo uma parte cilíndrica (24) com um eixo central vertical e uma parede lateral (26), uma secção superior (32), uma secção central (34) e uma secção inferior (36), tendo a referida secção superior mecanismos de fecho (28) na extremidade superior da mesma, caracterizado por: mecanismos (38) para pré-aquecimento e alimentação do gás oxidante, tal como ar, localizados de modo a dividir a referida secção central (34) da referida secção inferior (36), compreendendo os referidos mecanismos (38) para pré-aquecimento e alimentação do gás oxidante um distribuidor de pré-aquecimento de gás (38) integrado com a parte inferior de uma parede (26) da referida secção central (34) e com um bucal de entrada (174) comunicando com o referido distribuidor de pré-aquecimento (38), compreendendo, os referidos mecanismos para pré-aquecimento e alimentação do gás oxidante, adicionalmente um grande número de bucais de alimentação de gás oxidante que se estendem radialmente (40) convergindo em direcção ao referido eixo central, espaçados ao longo e em comunicação de fluido com o referido distribuidor de pré-aquecimento de gás (38) e tendo mecanismos (184) sobre eles definindo um grande número de saídas de gás oxidante; mecanismos (16, 18) para alimentação de material sólido para o referido reactor térmico (20), compreendendo os referidos mecanismos de alimentação uma conduta de alimentação de material sólido (18) com uma entrada, uma saída e um parafuso sem-fim rotativo (170) localizado no seu interior, sendo a referida entrada ligada a uma fonte de material sólido exterior ao referido reactor térmico (20), sendo a referida saída espaçada por cima dos referidos bucais de alimentação de gás (40) e deste modo dispostos e orientados para uma introdução directa de material sólido para o referido reactor térmico -2- (20) dentro da referida secção central (34) ao longo do referido eixo central numa direcção ascendente: mecanismos: (30) para descarga de sólidos empregues localizados na referida secção inferior (36); sendo a referida conduta de alimentação de material sólido (18) num contacto de transferência de calor com os sólidos empregues à medida que estes descem em direcção ao mecanismo de descarga de sólidos empregues (30); mecanismos (44) para fragmentação de material fundido localizados nos referidos mecanismos de descarga de sólidos empregues (30); mecanismos (48) definindo uma porta de saída para o efluente gasoso localizada nos referidos mecanismos de fecho (28); e mecanismos (70, 120, 130) para limpeza e arrefecimento do efluente gasoso ligados de uma maneira prática com a referida porta de saída do efluente gasoso do referido reactor térmico (20); de acordo com o qual, o material sólido é introduzido para dentro do reactor térmico (20) pelos referidos mecanismos de alimentação (16, 18) e é termoliticamente decomposto formando um efluente gasoso carregado de partículas e um resíduo sólido, pelo qual, o referido o efluente gasoso carregado de partículas é direccionado para os mecanismos de limpeza nos quais as referidas partículas são separadas do referido efluente gasoso e pelo qual o referido efluente gasoso é direccionado para os referidos mecanismos de arrefecimento nos quais o referido efluente gasoso é separado em condensado e gás produzido.
2. 2. O sistema de gasificação da reivindicação 1, caracterizado pelo facto de os referidos mecanismos de arrefecimento e os mecanismos de separação compreenderem: um lavador mecânico (70) ligado de uma maneira prática com o referido reactor térmico, um módulo de arrefecimento (120) ligado de uma maneira prática -3- com o referido lavador mecânico, e um precipitador electrostático (130) ligado de uma maneira prática ao referido módulo de arrefecimento; de acordo com o qual, referido o efluente gasoso carregado de partículas é direccionado através do referido lavador mecânico (70), pelo qual as referidas partículas são separadas do referido efluente gasoso, sendo o referido efluente gasoso direccionado através do referido módulo de arrefecimento (120) e para dentro do referido precipitador electrostático (130) e pelo qual o referido efluente gasoso é separado no referido condensado e no referido gás produzido.
3. 3. O sistema de gasificação da reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo facto da referida secção inferior (36) ser uma parede com forma cónica invertida e os referidos mecanismos de descarga de sólidos empregues (30) compreenderem adicionalmente um parafuso sem-fim de descarga de cinza localizado na base da referida secção inferior (36), sendo os referidos mecanismos de fragmentação (44) um quebra escórias de carvão em cinza localizado em cima do parafuso sem-fim de descarga de cinza.
4. 4. O sistema de gasificação da reivindicação 2 ou 3, caracterizados pelo facto das referidas saídas de gás oxidante serem orientadas para baixo.
5. 5. O sistema de gasificação de qualquer reivindicação anterior, caracterizado pelo facto do referido reactor térmico (20) compreender adicionalmente mecanismos de agitação (54) localizados na referida secção central (34), espaçado em cima do referido distribuidor de alimentação de gás oxidante (38) para agitação e distribuição do referido material sólido de alimentação à medida que ele entra para a referida secção central (34) da referida conduta de alimentação (18). -4-
6. 6. O sistema de gasificação da reivindicação 5, caracterizado pelo facto dos mecanismos de agitação (54) compreenderem um veio agitador rotativo localizado ao longo do referido eixo e um grande número de pás de agitação perpendiculares que se estendem radialmente através da referida secção central.
7. 7. O sistema de gasificação da reivindicação 6, caracterizado por mecanismos raspadores localizados na referida secção superior (32) de tal modo posicionados que varram a superfície interior da referida secção superior da referida parede.
8. 8. O sistema de gasificação da reivindicação 7, caracterizado pelo facto dos referidos mecanismos raspadores compreenderem um grande número de pás raspadoras (179) e suportes de pás radiais, sendo os referidos mecanismos raspadores montados e movidos pelo referido veio rotativo por meio dos referidos suportes.
9. 9. O sistema de gasificação de qualquer uma da reivindicações anteriores, caracterizado por mecanismos sensores de temperatura (210) localizados na referida secção central (34) do referido reactor térmico (20) para detectar a temperatura de funcionamento no referido reactor (20) e mecanismos de controlo de alimentação (214) que respondem aos referidos mecanismos sensores de temperatura para controlo dos referidos mecanismos de alimentação de material sólido (16-18) (214), sendo os referidos mecanismos de controlo de alimentação adaptados de tal modo que aumentam a taxa de alimentação de sólidos para o referido reactor térmico (20) uma vez que os referidos mecanismos sensores de temperatura detectem uma descida na temperatura no referido reactor térmico (20) e reduzam a taxa de alimentação de sólidos para o referido reactor térmico (20) uma vez que os referidos mecanismos sensores de temperatura -5- detectem um aumento na temperatura no referido reactor térmico (20).
10. 10. O sistema de gasificação de qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por mecanismos sensores de nível (212) localizados no interior e perto do topo da referida secção central (34) do referido reactor térmico (20) para detecção do nível de carga de sólidos no seu interior e mecanismos de controlo de alimentação (214) que respondem aos referidos mecanismos sensores de nível para controlo dos referidos mecanismos de alimentação de material, sendo os referidos mecanismos de controlo de alimentação (214) adaptados de tal modo que aumentam a taxa de alimentação de sólidos para o reactor térmico (20) um vez que os referidos mecanismos sensores de nível detectem uma redução no nível de carga de sólidos no referido reactor térmico (20) e reduzem a taxa de alimentação de sólidos para o reactor térmico (20) um vez que os referidos mecanismos sensores de nível detectem um aumento no nível de carga de sólidos no referido reactor térmico (20).
11. 11. O sistema de gasificação da reivindicação 2, caracterizado por mecanismos sensores de pressão (216) para detecção da pressão do gás produzido e localizados numa conduta de gás produzido ligada ao referido precipitador electrostático (130) e mecanismos de controlo de alimentação de ar (218) para controlo dos referidos mecanismos de alimentação de gás oxidante (38), sendo os referidos mecanismos de controlo de alimentação de ar (218) adaptados de tal modo que aumentam a taxa de alimentação de gás oxidante para o reactor térmico (20) uma vez que os referidos mecanismos sensores de pressão (216) detectem uma redução na pressão do gás produzido e reduzem a taxa de alimentação de gás oxidante para o reactor térmico (20) uma vez que os referidos mecanismos sensores de pressão (216) detectem um aumento na pressão do gás produzido.
12. 12. O sistema de gasificação de qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por uma camisa de arrefecimento (102) integrada com a referida parede vertical (26).
13. 13. O sistema de gasifícação da reivindicação 2 caracterizado por uma conduta do reactor (50) ligando a referida secção superior (32) do reactor térmico (20) com o lavador mecânico (70) para condução do referido efluente gasoso carregado de partículas a partir do referido reactor térmico (20) até ao referido lavador mecânico (70).
14. 14. O sistema de gasifícação da reivindicação 13 caracterizado por escovas rotativas internas (58) localizadas axialmente na referida conduta do reactor (50) para manutenção do escoamento do referido material gasoso carregado de partículas a partir do referido reactor térmico (20) até ao lavador mecânico (70).
15. 15. O sistema de gasifícação da reivindicação 2 caracterizado pelo facto do referido lavador mecânico (70) compreender adicionalmente uma secção superior e inferior (78, 74, 76), uma parede lateral geralmente cilíndrica com um eixo central vertical e formando a referida secção superior (78), e um elemento tipo escova rotativo a alta velocidade (86) localizado ao longo do referido eixo na referida secção superior (78).
16. 16. O sistema de gasifícação da reivindicação 15, caracterizado pelo facto do elemento tipo escova rotativo a alta velocidade (86) ser de forma cilíndrica com um veio rotativo a alta velocidade (90) disposto ao longo do referido eixo e membros alongados (88) que se estendem radialmente a partir do referido veio rotativo (90) e também ligados a este.
17. 17. O sistema de gasifícação da reivindicação 16, caracterizado pelo facto dos referidos membros alongados (88), sobre o referido elemento -7- escova rotativo a alta velocidade (86), serem dispostos de tal modo que formam uma hélice com um eixo ao longo do referido veio rotativo a alta velocidade (90) e funcionando como ajuda na movimentação do referido efluente gasoso carregado de partículas a partir da secção superior (78) para a referida secção inferior (76).
18. 18. O sistema de gasificação da reivindicação 17, caracterizado pelo facto do referido elemento tipo escova rotativo a alta velocidade (86) compreender adicionalmente um compensador harmónico (93) localizado numa extremidade inferior do referido veio rotativo a alta velocidade (90) e mecanismos de movimentação (98) localizados numa extremidade superior do referido veio rotativo a alta velocidade (90).
19. 19. O sistema de gasificação da reivindicação 15, caracterizado pelo facto do lavador mecânico (70) compreender adicionalmente mecanismos raspadores (94) localizados na referida secção superior (78) do lavador mecânico (70) dispostos de tal modo a varrerem a superfície interior da referida parede cilíndrica.
20. 20. O sistema de gasificação da reivindicação 19, caracterizado pelo facto dos referidos mecanismos raspadores (94) compreenderem adicionalmente pás raspadoras para varrerem a referida parede cilíndrica, membros de suporte para suportarem as referidas pás raspadoras e um veio rotativo a baixa velocidade ligada a mecanismos de movimentação a baixa velocidade para rotação dos mecanismos raspadores resultando no varrimento da referida parede cilíndrica, sendo os referidos membros de suporte ligados radialmente ao veio rotativo a baixa velocidade.
21. 21. O sistema de gasificação da reivindicação 20, caracterizado

    pelo facto dos referidos mecanismos raspadores (94) compreenderem adicionalmente escovas dispostas sobre as referidas pás raspadoras, e que se estendem ao longo de comprimentos parciais das mesmas, sendo as referidas escovas dispostas de tal modo a varrerem colectivamente toda a superfície da referida parede cilíndrica ao longo do comprimento das referidas pás raspadoras.
22. 22. O sistema de gasificação da reivindicação 20, caracterizado pelo facto da referida secção inferior (76-74) do referido lavador mecânico (70) compreender uma parte de parede lateral cónica invertida truncada (76) localizada por baixo da referida secção superior (78), e ligada com ela, e uma parte de parede lateral cilíndrica (74) localizada por baixo da referida secção de parede lateral cónica (76), e em comunicação com ela.
23. 23. O sistema de gasificação da reivindicação 22, caracterizado pelo facto dos mecanismos raspadores (94, 96) compreenderem adicionalmente pás raspadoras inferiores e membros de suporte inferiores montados sobre o referido veio rotativo a baixa velocidade, sendo as referidas pás raspadoras inferiores posicionadas de tal modo a varrerem a superfície interior da referida parte de parede lateral cónica invertida truncada (74, 76) do referido lavador mecânico (70).
24. 24. O sistema de gasificação da reivindicação 3, caracterizado por uma entrada tangencial (72) para o efluente gasoso carregado com partículas localizada na referida parte de parede lateral cilíndrica (74) da referida secção inferior (74, 76) do referido lavador mecânico (70) para indução de rotação no efluente gasoso à medida que ele avança ascendentemente, no interior do referido lavador mecânico (70), sendo a referida entrada (72) em comunicação operativa com o referido reactor térmico (20). -9-
25. 25. O sistema de gasificação da reivindicação 15, caracterizado por uma conduta do lavador mecânico (106) em comunicação de fluido com a referida secção superior (78) do referido lavador mecânico (70) para remoção do efluente gasoso limpo a partir do lavador mecânico (70), sendo a referida conduta do lavador mecânico (106) em comunicação de fluido com o referido módulo de arrefecimento (120).
26. 26. O sistema de gasificação da reivindicação 20, caracterizado por uma camisa de arrefecimento (104) integrada com a referida parede cilíndrica da referida secção superior (78) do referido lavador mecânico (70) e uma caixa refrigeradora (92) localizada coaxialmente na referida secção superior (78) entre o referido elemento tipo escova rotativa a alta velocidade (86) e as referidas pás raspadoras.
27. 27. O sistema de gasificação da reivindicação 2, caracterizado pelo facto do referido precipitador electrostático (130) compreender uma parede lateral geralmente cilíndrica (136) com um eixo central vertical, um eléctrodo disposto como um elemento tipo escova metálico geralmente cilíndrico (140) com um veio central (144) e cerdas (142) que se estendem radialmente e substancialmente perpendiculares, ao referido veio central (144), sendo o referido veio central (144) suspenso ao longo do referido eixo central vertical e uma fonte de energia eléctrica disposto de tal forma a proporcionar uma carga positiva ao referido eléctrodo e uma carga negativa á referida parede cilíndrica.
28. 28. O sistema de gasificação da reivindicação 27, caracterizado pelo facto das referidas cerdas (142) se estenderem substancialmente através do referido precipitador electrostático (130) e substancialmente perpendiculares à referida parede cilíndrica (136). - 10-
29. 29. O sistema de gasificação da reivindicação 28, caracterizado pelo facto do precipitador electrostático (130) compreender adicionalmente uma base cónica invertida truncada (132) por baixo da referida parede lateral cilíndrica (136), uma entrada tangencial (134) ligada, e em comunicação de fluido, com a conduta do módulo de arrefecimento ligada com o referido módulo de arrefecimento (120) para introdução de efluente gasoso arrefecido a partir do módulo de arrefecimento (120) para o referido precipitador electrostático (130), induzindo a referida entrada tangencial (134) rotação no efluente gasoso á medida que avança ascendentemente, no interior do referido precipitador electrostático (130).
30. 30. O sistema de gasificação da reivindicação 27, caracterizado pelo facto do precipitador electrostático (130) compreender adicionalmente mecanismos de suspensão (146) para suspender o referido eléctrodo, compreendendo os referidos mecanismos de suspensão um banho de óleo aquecido, controlado termostaticamente (204) com uma base e uma parede lateral, um elemento isolador (202) ligado à referida base, mecanismos para prender um braço de suspensão (200) para o referido elemento isolador (202) e para o referido eléctrodo, e mecanismos para prender um condutor a partir da referida fonte de energia eléctrica através do referido isolador para o referido braço de suspensão.
31. 31. O sistema de gasificação da reivindicação 2, caracterizado por mecanismos de reciclagem de sólidos (100) ligados operativamente com a base do referido lavador mecânico (70) e como os referidos mecanismos de alimentação (16-18) para retomo particulados separados a partir do lavador mecânico (70) para o reactor térmico de gasificação (20).
32. 32. O sistema de gasificação da reivindicação 31, caracterizado - 11 - pelo facto dos referidos mecanismos de reciclagem de sólidos (100) compreender um conduta de sólidos ligada com o referido lavador mecânico (70) e com os referidos mecanismos de alimentação (16-18) e um parafuso sem-fim localizado axialmente na referida conduta de sólidos para movimentação dos referidos particulados separados para dentro dos referidos mecanismos de alimentação (16-18).
33. 33. O sistema de gasificação da reivindicação 2, caracterizado por mecanismos de reciclagem de alcatrão ligados operativamente com a base do referido módulo de arrefecimento (120), a referida base (132) do precipitador electrostático (130) e os referidos mecanismos de alimentação (16-18) para retomo separado de alcatrão, óleo e partículas suspensas a partir do módulo de arrefecimento (120) e o referido precipitador electrostático (130) para o referido reactor térmico de gasificação (20).
34. 34. O sistema de gasificação da reivindicação 33, caracterizado pelo facto dos referidos mecanismos de reciclagem de alcatrão compreenderem um separador de alcatrão/água (154), uma conduta de drenagem do precipitador electrostático (152), ligando a referida base (132) do referido precipitador electrostático (130) e o referido separador de alcatrão/água (154), uma conduta de drenagem do módulo de arrefecimento (126), ligando o referido módulo de arrefecimento (120) e o referido separador de alcatrão/água (154), uma conduta de drenagem de água (163) ligada a uma secção inferior do referido separador de alcatrão/água (154) e uma conduta de reciclagem de alcatrão (160) ligada entre a secão superior do referido separador de alcatrão/água (154) e os referido mecanismos de alimentação (16-18) para reciclagem de alcatrão, óleo, particulados suspensos a partir referido separador de alcatrão/água (154) para o reactor térmico de gasificação (20).
35. 35. O sistema de gasificação da reivindicação 9, caracterizado - 12- por mecanismos arrefecimento (240-242) que respondem aos referidos mecanismos para detecção de temperatura e adaptados de modo a introduzir água fria para dentro dos mecanismos de alimentação de gás oxidante (38) uma vez os referidos mecanismos sensores de temperatura (210) detectem uma certa temperatura máxima pré-determinada no referido reactor térmico (20). Lisboa, 20 de Março de 2000

    JORGE CRUZ Agente Oficial da Propriedade Industrial RUA VICTOR CORDON, 14 1200 LISBOA