RO128151B1 - Process for burning the mixture of hydrogen and carbon dioxide and installation for using the same - Google Patents

Process for burning the mixture of hydrogen and carbon dioxide and installation for using the same Download PDF

Info

Publication number
RO128151B1
RO128151B1 ROA201100831A RO201100831A RO128151B1 RO 128151 B1 RO128151 B1 RO 128151B1 RO A201100831 A ROA201100831 A RO A201100831A RO 201100831 A RO201100831 A RO 201100831A RO 128151 B1 RO128151 B1 RO 128151B1
Authority
RO
Romania
Prior art keywords
hydrogen
carbon dioxide
combustion
flame
catalyst
Prior art date
Application number
ROA201100831A
Other languages
Romanian (ro)
Other versions
RO128151A1 (en
Inventor
Constantin Roibu
Nicolae Radu Olaru
Dumitru Ioan Hâncu
Victor Draşovean
Stan Popa
Florian Cioroianu
Codru Constantin Negriţescu
Marin Radu
Original Assignee
Centrul De Cercetare Pentru Materiale Macromoleculare Şi Membrane Ccmmm S.A.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Centrul De Cercetare Pentru Materiale Macromoleculare Şi Membrane Ccmmm S.A. filed Critical Centrul De Cercetare Pentru Materiale Macromoleculare Şi Membrane Ccmmm S.A.
Priority to ROA201100831A priority Critical patent/RO128151B1/en
Priority to PCT/RO2012/000019 priority patent/WO2013157974A2/en
Priority to EA201490863A priority patent/EA027456B1/en
Priority to EP12832772.3A priority patent/EP2867583A2/en
Publication of RO128151A1 publication Critical patent/RO128151A1/en
Publication of RO128151B1 publication Critical patent/RO128151B1/en

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M21/00Apparatus for supplying engines with non-liquid fuels, e.g. gaseous fuels stored in liquid form
    • F02M21/02Apparatus for supplying engines with non-liquid fuels, e.g. gaseous fuels stored in liquid form for gaseous fuels
    • F02M21/0218Details on the gaseous fuel supply system, e.g. tanks, valves, pipes, pumps, rails, injectors or mixers
    • F02M21/023Valves; Pressure or flow regulators in the fuel supply or return system
    • F02M21/0236Multi-way valves; Multiple valves forming a multi-way valve system
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01LCYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L1/00Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
    • F01L1/44Multiple-valve gear or arrangements, not provided for in preceding subgroups, e.g. with lift and different valves
    • F01L1/443Multiple-valve gear or arrangements, not provided for in preceding subgroups, e.g. with lift and different valves comprising a lift valve and at least one rotary valve
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01LCYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L3/00Lift-valve, i.e. cut-off apparatus with closure members having at least a component of their opening and closing motion perpendicular to the closing faces; Parts or accessories thereof
    • F01L3/08Valves guides; Sealing of valve stem, e.g. sealing by lubricant
    • F01L3/085Valve cages
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01LCYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L5/00Slide valve-gear or valve-arrangements
    • F01L5/14Slide valve-gear or valve-arrangements characterised by the provision of valves with reciprocating and other movements
    • F01L5/18Slide valve-gear or valve-arrangements characterised by the provision of valves with reciprocating and other movements with reciprocatory valve and other slide valve
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01LCYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L7/00Rotary or oscillatory slide valve-gear or valve arrangements
    • F01L7/02Rotary or oscillatory slide valve-gear or valve arrangements with cylindrical, sleeve, or part-annularly shaped valves
    • F01L7/021Rotary or oscillatory slide valve-gear or valve arrangements with cylindrical, sleeve, or part-annularly shaped valves with one rotary valve
    • F01L7/024Cylindrical valves comprising radial inlet and axial outlet or axial inlet and radial outlet
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23CMETHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C13/00Apparatus in which combustion takes place in the presence of catalytic material
    • F23C13/08Apparatus in which combustion takes place in the presence of catalytic material characterised by the catalytic material
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23CMETHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C99/00Subject-matter not provided for in other groups of this subclass
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23CMETHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C2900/00Special features of, or arrangements for combustion apparatus using fluid fuels or solid fuels suspended in air; Combustion processes therefor
    • F23C2900/99008Unmixed combustion, i.e. without direct mixing of oxygen gas and fuel, but using the oxygen from a metal oxide, e.g. FeO
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23CMETHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C2900/00Special features of, or arrangements for combustion apparatus using fluid fuels or solid fuels suspended in air; Combustion processes therefor
    • F23C2900/9901Combustion process using hydrogen, hydrogen peroxide water or brown gas as fuel
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E20/00Combustion technologies with mitigation potential
    • Y02E20/34Indirect CO2mitigation, i.e. by acting on non CO2directly related matters of the process, e.g. pre-heating or heat recovery
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/30Use of alternative fuels, e.g. biofuels

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)

Abstract

The invention relates to a process and an installation for obtaining thermal energy by the combustion of hydrogen in admixture with carbon oxides, nitrogen oxides and/or sulphur oxides in the presence of a magnesium catalyst which is a mixture of magnesium chips and powder. The process for obtaining the thermal energy according to the invention consists of a first stage wherein the combustion of hydrogen in admixture with carbon oxides, nitrogen oxides and/or sulphur oxides in the presence of the magnesium catalyst is performed in an enclosure with orifices for discharging the gases and the carbon and/ or sulphur atoms, with the formation of Mg0 and water and a second stage wherein magnesium is regenerated in the same enclosure by introducing extra hydrogen.

Description

Invenția se referă la procedeu de ardere a amestecului de hidrogen cu dioxid de carbon, și la o instalație de punere în aplicare a acestuia.The invention relates to a process for combustion of the mixture of hydrogen with carbon dioxide, and to a plant for its implementation.

Se cunoaște un procedeu de ardere a hidrogenului și un arzător catalitic de hidrogen ce funcționează la temperaturi joase fără flacără, conform documentului WO2006/136316 A1, în care se folosesc doi catalizatori, Pd (paladiu) și Pt (platină), primul dintre aceștia fiind de amorsare a oxidării hidrogenului în fluxul de aer la temperatura mediului ambiant, care este urmat de alți catalizatori situați într-o cameră de ardere în aval, pentru susținerea în continuare a oxidării. Pentru a preveni colmatarea porilor catalizatorilor, aerul folosit este purificat și furnizat de un compresor. Arzătorul este conceput pentru a oferi o sursă de căldură sistemelor rezidențiale de furnizare a apei calde menajere sau pentru termoficare.There is a known process of combustion of hydrogen and a catalytic burner of hydrogen that operates at low temperatures without flame, according to document WO2006 / 136316 A1, in which two catalysts are used, Pd (palladium) and Pt (platinum), the first of these being for initiating the oxidation of hydrogen in the air flow at ambient temperature, which is followed by other catalysts located in a downstream combustion chamber, to further support the oxidation. To prevent clogging of the catalyst pores, the air used is purified and supplied by a compressor. The burner is designed to provide a source of heat to residential hot water or district heating systems.

Se cunoaște un procedeu de ardere a hidrogenului și un arzător catalitic de hidrogen ce funcționează la temperaturi joase, conform documentului WO 2005/024301 A1. Hidrogenul este amestecat cu aer și ars într-o cameră de ardere pe un catalizator (paladiu sau platină), la o temperatură scăzută, fără flacără. Camera de ardere este înconjurată de un schimbător de căldură traversat de gazele arse, căldura degajată la ardere fiind preluată de un circuit de apă de răcire.A hydrogen combustion process and a catalytic hydrogen burner operating at low temperatures are known, according to WO 2005/024301 A1. Hydrogen is mixed with air and burned in a combustion chamber on a catalyst (palladium or platinum), at a low temperature, without flame. The combustion chamber is surrounded by a heat exchanger through the flue gases, the heat released by the combustion being taken over by a cooling water circuit.

încălzirea globală cauzată de creșterea concentrațiilor gazelor cu efect de seră în atmosferă constituie o preocupare majoră legată de calitatea aerului. Bioxidul de carbon este cel mai abundent gaz cu efect de seră emis prin arderea combustibililor fosili folosiți pentru încălzire, producere de electricitate și transport, fiind răspunzător pentru cele mai multe dintre schimbările climatice. Reducerea emisiilor de CO2 impune măsuri cum arfi reducerea consumului de energie, creșterea eficienței energetice sau utilizarea energiilor alternative, regenerabile.Global warming caused by increasing concentrations of greenhouse gases in the atmosphere is a major concern related to air quality. Carbon dioxide is the most abundant greenhouse gas emitted by burning fossil fuels used for heating, electricity generation and transportation, being responsible for most of climate change. Reducing CO2 emissions requires measures such as reducing energy consumption, increasing energy efficiency and using alternative energy sources, renewable.

Una dintre alternativele majore ale energeticii bazate pe combustibili fosili o constituie energetica bazată pe hidrogen. Obiect al unor utilizări de mare specificitate în industria chimică, în industria electronică și în cea spațială, hidrogenul a atras interesul autorităților publice și al organizațiilor din cercetare, precum și pe cel al oamenilor de afaceri, de mai bine de trei decenii, și în calitate de combustibil curat pentru mijloacele de transport sau ca sursă pentru generarea energiei electrice. Au fost inițiate și derulate cu prioritate, în întreaga lume, ample activități de cercetare-dezvoltare multidisciplinare, urmărind elaborarea unor tehnologii eficiente de generare, separare, purificare, stocare, transport și utilizare în condiții de siguranță a hidrogenului.One of the major alternatives of fossil fuel energy is hydrogen energy. The object of high specific uses in the chemical, electronic and space industries, hydrogen has attracted the interest of public authorities and research organizations, as well as of business people, for more than three decades, and in quality. of clean fuel for the means of transport or as a source for generating electricity. Wide multidisciplinary research and development activities have been initiated and carried out with priority throughout the world, aiming at developing efficient technologies for generating, separating, purifying, storing, transporting and using in safe conditions of hydrogen.

Hidrogenul este combustibilul cel mai curat din punctul de vedere al mediului înconjurător (prin arderea sa rezultând doar apă) și, totodată, purtătorul de energie cel mai eficient, având un conținut energetic pe unitatea de greutate de 2,1 ori mai mare decât la gazele naturale. Hidrogenul este și cea mai versatilă resursă energetică regenerabilă, putând fi folosit oriunde în lume, independent de resursele tradiționale de energie, drept combustibil pentru motoarele tuturor tipurilor de vehicule, ca și pentru instalațiile termice care deservesc o gamă foarte largă de utilizări (locuințe, clădiri, localități etc.), precum și pentru alimentarea celulelor de combustibil care produc energie electrică fără poluare, având o mare varietate de aplicații, inclusiv în electronică, telecomunicații, tehnica de calcul.Hydrogen is the cleanest fuel from the environmental point of view (by its combustion resulting only to water) and, at the same time, the most efficient energy carrier, having an energy content per unit of weight 2.1 times higher than for gases. natural. Hydrogen is also the most versatile renewable energy resource, which can be used anywhere in the world, independent of traditional energy resources, as a fuel for engines of all types of vehicles, as well as for thermal installations that serve a very wide range of uses (housing, buildings). , localities, etc.), as well as for fuel cells that produce electricity without pollution, having a wide variety of applications, including in electronics, telecommunications, computing technique.

O problemă tehnică importantă care trebuie rezolvată pentru utilizarea hidrogenului drept combustibil este aceea a arzătorului. Viteza de ardere a hidrogenului pur este foarte mare, fiind cuprinsă în intervalul 265...325 cm/s, față de 37...45 cm/s în cazul metanului. Din acest motiv, în condiții normale hidrogenul nu poate susține o flacără. Este necesar ca viteza de ardere a hidrogenului să fie redusă concomitent cu reducerea pericolului de explozie.An important technical problem to be solved for the use of hydrogen as a fuel is that of the burner. The combustion rate of pure hydrogen is very high, being in the range 265 ... 325 cm / s, compared to 37 ... 45 cm / s in the case of methane. For this reason, under normal conditions, hydrogen cannot support a flame. It is necessary to reduce the combustion rate of hydrogen at the same time as reducing the risk of explosion.

RO 128151 Β1RO 128151 Β1

Temperatura flăcării și viteza de propagare a acesteia sunt dependente de compo- 1 ziția amestecului de ardere, care face să crească dimensiunea flăcării, și să scadă viteza acesteia. în funcție de cerințele concrete impuse de o anumită utilizare, compoziția ames- 3 tecului de ardere trebuie optimizată cu mare grijă. Arderea hidrogenului implică, de regulă, lucrări mai frecvente de întreținere a arzătoarelor, întrucât combustia rapidă face deseori 5 posibil contactul flăcării cu componentele arzătorului, conducând la degradarea rapidă a acestora. 7The temperature of the flame and its propagation speed are dependent on the composition of the combustion mixture, which increases the size of the flame, and decreases its speed. Depending on the concrete requirements imposed by a particular use, the composition of the combustion mixture must be carefully optimized. The burning of hydrogen usually involves more frequent maintenance work of the burners, since the rapid combustion often makes possible the contact of the flame with the components of the burner, leading to their rapid degradation. 7

Pe plan mondial s-au conceput și implementat soluții privind adaptarea centralelor termoelectrice funcționând pe combustibili fosili la funcționarea cu hidrogen. încă din 1993, 9 în cadrul unui proiect demonstrativ, derulat în Germania de către compania SWB, s-a testat funcționarea unor cazane cu capacitatea termică de 20 KW, utilizând arzătoare modificate 11 pentru arderea hidrogenului, a gazului natural sau a unor amestecuri ale acestor gaze (International Journal of Hydrogen Energy, voi. 19, nr. 10, 1994). în Japonia au fost 13 elaborate noi cicluri Rankine pentru centrale electrice care folosesc drept combustibil hidrogenul (International Journal of Exergy, voi. 1, nr. 1, pp. 29-46, 2004). 15At the global level, solutions have been conceived and implemented regarding the adaptation of thermoelectric power stations operating on fossil fuels to hydrogen operation. Since 1993, 9 in a demonstration project, carried out in Germany by SWB, the operation of boilers with a thermal capacity of 20 KW has been tested, using modified burners 11 for the combustion of hydrogen, natural gas or mixtures of these gases ( International Journal of Hydrogen Energy, vol. 19, no. 10, 1994). In Japan, 13 new Rankine cycles have been developed for power plants that use hydrogen as fuel (International Journal of Exergy, vol. 1, no. 1, pp. 29-46, 2004). 15

Arzătoarele de hidrogen proiectate necorespunzător vibrează și produc zgomot. Mai important este însă faptul că la astfel de arzătoare proiectate necorespunzător flacăra poate 17 să fie foarte instabilă și se poate desprinde de arzător. Unii producători de arzătoare limitează concentrația de hidrogen la 90...95%, diferența fiind constituită din metan. Rezultate 19 remarcabile recunoscute pe plan mondial a obținut firma americană Coen, din California. S-a raportat proiectarea și punerea în funcțiune a unor cazane din gama 250.000 Ib/h (113,5 t/h), 21 folosind drept combustibil 95% hidrogen cu arzătoare Coen, precum și faptul că această firmă poate produce arzătoare care să ardă 100% hidrogen la cazane de abur de tipul 23 Rentech ori Babcock&Wilcox.Improperly designed hydrogen burners vibrate and make noise. More important is the fact that in such burners improperly designed the flame can be 17 very unstable and can be detached from the burner. Some burner producers limit the hydrogen concentration to 90 ... 95%, the difference being methane. Outstanding 19 world-class results obtained by the US company Coen, California. The design and commissioning of some 250,000 Ib / h (113.5 t / h) boilers have been reported, 21 using 95% hydrogen fuel with Coen burners, as well as the fact that this company can produce 100% burning burners. hydrogen in steam boilers of type 23 Rentech or Babcock & Wilcox.

Firma taiwaneză De Fu Technology produce în mod curent arzătoare 25 „hidrogen-oxigen cu capacitatea termică maximă de 250.000 kcal/h, destinate cazanelor. cuptoarelor pentru tratamente termice și altor aplicații (www.dfb.com.tw). 27Taiwanese company De Fu Technology currently produces 25 "hydrogen-oxygen burners with a maximum thermal capacity of 250,000 kcal / h for boilers. furnaces for heat treatment and other applications (www.dfb.com.tw). 27

Pentru a arde hidrogenul în condiții de siguranță, este esențial să se mențină o viteză minimă a arderii la nivelul injectoarelor de hidrogen, astfel că dispozitivele convenționale de 29 control al debitului și presiunii nu sunt suficiente. Firma americană C-B NATCOM a proiectat (pentru uzina chimică Olin Chior Chemicals) un arzător care utilizează zone multiple de 31 injecție a hidrogenului (produs excedentar al uzinei, disponibil la o presiune de 0,48 bar), ce se deschid și se închid astfel încât să se mențină presiunea în limite optime (destinat unor 33 cazane acvatubulare cu capacitatea de 34 t/h, și funcționând la presiuni de ordinul a 10 bari).In order to burn hydrogen safely, it is essential to maintain a minimum combustion rate at the level of hydrogen injectors, so that conventional flow and pressure control devices are not sufficient. The American company CB NATCOM has designed (for the Olin Chior Chemicals chemical plant) a burner that uses multiple zones of 31 hydrogen injection (surplus product of the plant, available at a pressure of 0.48 bar), which opens and closes so that to maintain the pressure within optimum limits (intended for 33 aquatubular boilers with a capacity of 34 t / h, and operating at pressures of the order of 10 bar).

Un sistem cu 6 astfel de zone asigură un raport de reglare de 20:1. Sistemul de control 35 elaborat permite funcționarea sigură și eficientă în cinci moduri de ardere: numai gaz natural, numai păcură, numai hidrogen, hidrogen cu gaz natural și hidrogen cu păcură. Pentru a 37 reduce formarea unor oxizi de azot, se evită contactul imediat al combustibilului cu aerul, prin injectarea de abur la periferia injectoarelor de hidrogen. Tot pentru evitarea formării oxizilor 39 de azot, temperatura de funcționare trebuie menținută sub 650°C. La uzina chimică menționată, proiectul de instalare a două cazane de abur care să utilizeze hidrogenul excedentar 41 și, în caz de nevoie (disponibilitatea hidrogenului ca produs excedentar nefiind constantă), gazul natural sau păcura a necesitat o perioadă de 14 luni pentru finalizare. Beneficiile, în 43 creștere de la an la an, datorită majorărilor de prețuri ia combustibili, au fost estimate la 2,5 milioane USD anual. 45 în luna august 2008, un sistem similar de utilizare a hidrogenului excedentar pentru alimentarea cu combustibil a unor cazane de abur a fost pus în funcțiune și de uzina din 47 Runcorn (nord-vestul Angliei) a companiei INEOS Chior, un lider global în producerea de derivați clorurați (http://www.chemicalprocessing.com/articles/2010/132.html). 49A system with 6 such zones provides a 20: 1 adjustment ratio. The control system 35 developed allows the safe and efficient operation in five modes of combustion: only natural gas, only fuel, only hydrogen, hydrogen with natural gas and hydrogen with fuel. To reduce the formation of nitrogen oxides, the immediate contact of the fuel with the air is avoided by steam injection at the periphery of the hydrogen injectors. Also to avoid the formation of nitrogen oxides 39, the operating temperature should be kept below 650 ° C. At the mentioned chemical plant, the project of installing two steam boilers using surplus hydrogen 41 and, if necessary (the availability of hydrogen as surplus product is not constant), the natural gas or fuel oil required a period of 14 months to complete. The benefits, in 43 year-on-year increases, due to price increases and fuels, were estimated at $ 2.5 million annually. 45 in August 2008, a similar system for the use of surplus hydrogen for the fuel supply of some steam boilers was put into operation and at the 47 Runcorn plant (northwest of England) of INEOS Chior, a global leader in the production of chlorinated derivatives (http://www.chemicalprocessing.com/articles/2010/132.html). 49

RO 128151 Β1 în documentul WO 2009/068424 A1 se prezintă un sector de tranziție cuplat în amonte cu generatorul de vârtejuri, și un sector de amestecare cuplat în amonte cu sectorul de tranziție și în aval cu camera de ardere.RO 128151 Β1 in document WO 2009/068424 A1 there is a transition sector coupled upstream with the vortex generator, and a mixing sector coupled upstream with the transition sector and downstream with the combustion chamber.

în documentul WO 2007/021053 A1 se prezintă un arzător pentru hidrogen gazos, și un sistem de furnizare a căldurii care folosește acest arzător. Hidrogenul este generat in situ într-o celulă electrolitică, prin electroliza unei soluții apoase, și este filtrat înainte de utilizare. Se prevede și posibilitatea stocării temporare a hidrogenului produs electrolitic într-un aliaj metalic, în vederea utilizării ulterioare în arzător. Este asigurată o disipare eficientă a căldurii degajate, prevenindu-se supraîncălzirea duzei de alimentare cu hidrogen. Arzătorul conform acestei invenții poate fi utilizat la o instalație casnică pentru gătit.WO 2007/021053 A1 presents a burner for hydrogen gas, and a heat supply system that uses this burner. Hydrogen is generated in situ in an electrolytic cell, by electrolysis of an aqueous solution, and is filtered before use. It is also possible to temporarily store the electrolytic hydrogen product in a metal alloy, for later use in the burner. An efficient heat dissipation is ensured, preventing the overheating of the hydrogen feed nozzle. The burner according to this invention can be used in a domestic cooking installation.

în documentul WO 2006/136316 A1 este prezentat un arzător catalitic de hidrogen, funcționând în condiții sigure la temperaturi joase (în jur de 300°C), fără flacără. Un prim catalizator de amorsare a oxidării hidrogenului în fluxul de aer la temperatură ambiantă este urmat de alți catalizatori situați în aval în camera de ardere, pentru susținerea în continuare a oxidării. Pentru a preveni colmatarea porilor catalizatorilor, aerul folosit este purificat și furnizat de un compresor. Arzătorul este conceput pentru a oferi o sursă de căldură pentru sistemele rezidențiale de furnizare a apei calde și/sau de încălzire.WO 2006/136316 A1 presents a catalytic hydrogen burner, operating in safe conditions at low temperatures (around 300 ° C), without flame. A first catalyst for initiating hydrogen oxidation in air flow at ambient temperature is followed by other catalysts located downstream in the combustion chamber, to further support oxidation. To prevent clogging of the catalyst pores, the air used is purified and supplied by a compressor. The burner is designed to provide a heat source for residential hot water and / or heating systems.

în documentul WO 20067058843 A1 se prezintă o metodă și un dispozitiv pentru arderea unui combustibil gazos care conține hidrogen sau constă din hidrogen. Arzătorul este prevăzut cu un generator de vârtejuri, combustibilul gazos fiind introdus axial și/sau coaxial în acesta. Fluxul de aer necesar arderii este introdus tangențial și este rotitor.WO 20067058843 A1 discloses a method and a device for burning a gas fuel that contains hydrogen or consists of hydrogen. The burner is provided with a whirlpool generator, the gas fuel being introduced axially and / or coaxially into it. The combustion air flow is introduced tangentially and is rotating.

în documentul WO 2005/024301 A1 hidrogenul este amestecat cu aer și ars într-o cameră de ardere pe un catalizator (de exemplu: paladiu, platină), la o temperatură scăzută (200...450°C), fără flacără. Hidrogenul este furnizat la o presiune mică, preferabil 20 milibari. Camera de ardere este înconjurată de un schimbător de căldură traversat de gazele arse, căldura degajată la ardere fiind preluată de un circuit de apă de răcire. Apa încălzită poate fi stocată într-un rezervor, și utilizată la nevoie. Hidrogenul poate fi produs in situ prin electroliză, ori poate fi preluat din butelii de stocare, după o reducere de presiune. Arzătorul brevetat este conceput pentru echiparea unui sistem de asigurare cu apă caldă a unor clădiri. Când nu este nevoie de apă caldă, hidrogenul poate fi acumulat în hidruri metalice și stocat.In WO 2005/024301 A1 hydrogen is mixed with air and burned in a combustion chamber on a catalyst (for example: palladium, platinum), at a low temperature (200 ... 450 ° C), without flame. Hydrogen is supplied at a low pressure, preferably 20 millibars. The combustion chamber is surrounded by a heat exchanger through the flue gases, the heat released by the combustion being taken over by a cooling water circuit. The heated water can be stored in a tank, and used as needed. Hydrogen can be produced in situ by electrolysis, or it can be taken from storage cylinders after a pressure reduction. The patented burner is designed for equipping a hot water supply system for some buildings. When no hot water is needed, hydrogen can be accumulated in metal hydrides and stored.

Problema tehnică obiectivă pe care o rezolvă invenția constă în menținerea vitezei minime a arderii combustibilului la nivelul injectoarelor de hidrogen.The objective technical problem that the invention solves is to maintain the minimum fuel burn rate at the level of hydrogen injectors.

Soluția la această problemă, propusă de procedeul de ardere a amestecului de hidrogen cu dioxid de carbon, constă în folosirea magneziului ca și catalizator pentru a realiza arderea hidrogenului din amestecul H2-CO2, utilizându-se doi moli de hidrogen pentru cel mult un mol de dioxid de carbon.The solution to this problem, proposed by the process of combustion of the hydrogen gas mixture with carbon dioxide, consists in the use of magnesium as a catalyst to achieve the combustion of hydrogen from the H 2 -CO 2 mixture, using two moles of hydrogen for at most one. mol of carbon dioxide.

Soluția la această problemă, propusă de instalația de ardere a amestecului de hidrogen cu dioxid de carbon, constă în folosirea unei carcase prevăzute cu o conductă de admisie a hidrogenului, în interiorul căreia se află o cameră de distribuție uniformă a hidrogenului, o cameră de distribuție uniformă a dioxidului de carbon, și o cameră pentru catalizator, prevăzută cu un deflector de omogenizare a amestecului gazos.The solution to this problem, proposed by the combustion plant of the hydrogen-carbon dioxide mixture, consists in the use of a housing provided with a hydrogen inlet pipe, inside which is a uniform hydrogen distribution chamber, a distribution chamber. uniform carbon dioxide, and a chamber for the catalyst, provided with a deflector for homogenization of the gas mixture.

Procedeul de ardere a amestecului H2-CO2, conform invenției, elimină dezavantajele anterior menționate prin aceea că, într-o primă fază, este realizată arderea hidrogenului din amestecul (H2-CO2) în prezența magneziului dintr-o incintă cu orificii pentru evacuarea gazelor și a atomilor de carbon, drept catalizator, cu formare de MgO, iar în a doua fază, în aceeași incintă în care a avut loc arderea hidrogenului conform primei faze, plusul de hidrogen introdus permite regenerarea magneziului. Toate acestea se desfășoară conform următoarelor reacții fazice:The process of combustion of the H 2 -CO 2 mixture, according to the invention, eliminates the aforementioned disadvantages by the fact that, in a first phase, the combustion of hydrogen in the mixture (H 2 -CO 2 ) is carried out in the presence of magnesium in a chamber with holes. for the evacuation of gases and carbon atoms, as a catalyst, with MgO formation, and in the second phase, in the same chamber where the hydrogen was burned according to the first phase, the added hydrogen addition allows the magnesium to regenerate. All this is carried out according to the following phase reactions:

RO 128151 Β1RO 128151 Β1

H2 + CO2 + Mg -> MgO + C + H2O 1H 2 + CO 2 + Mg -> MgO + C + H 2 O 1

MgO + H2 Mg + H2O + Q și reacției generale, de bilanț:MgO + H 2 Mg + H 2 O + Q and the general balance sheet reaction:

2H2 + CO2 —catalizatorțMg)—q + 2H2O + Q, ciclul fiind continuu.2H 2 + CO 2 — catalyst M g ) —q + 2H 2 O + Q, the cycle being continuous.

Instalația pentru arderea amestecului H2-CO2, conform invenției, elimină dezavantajele invențiilor prezentate anterior prin aceea că este formată dintr-o carcasă din inox (țeavă 9 de inox), pe care se fixează un capac conectat la o conductă de alimentare cu hidrogen, în interiorul carcasei fiind cuprinse: 11The plant for combustion of the H 2 -CO 2 mixture, according to the invention, eliminates the disadvantages of the above-mentioned inventions by the fact that it is formed of a stainless steel housing (9 stainless steel pipe), on which a lid connected to a hydrogen supply pipe is fixed. , inside the housing being included: 11

- o cameră de distribuție uniformă a hidrogenului, delimitată de două capace, ambele din tablă de inox; 13- a uniform hydrogen distribution chamber, delimited by two caps, both of stainless steel sheet; 13

- o cameră de distribuție uniformă a dioxidului de carbon, delimitată de două capace din tablă de inox; 15- a uniform distribution chamber of carbon dioxide, bounded by two caps of stainless steel sheet; 15

- o cameră de omogenizare amestec H2-CO2, delimitată de un capac din tablă de inox, și care conține nisip de cuarț sau cuarț în formă de cristale hexagonale; 17- a mixing chamber H 2 -CO 2 , delimited by a lid made of stainless steel, and containing quartz sand or quartz in the form of hexagonal crystals; 17

- o cameră pentru catalizator, în interiorul căreia se găsește un catalizator de magneziu atât în formă de așchii, cât și în formă de pudră; 19- a chamber for the catalyst, inside which is a magnesium catalyst both in the form of chips and in the form of powder; 19

- niște țevi de cupru ce asigură transportul și repartizarea uniformă a gazelor H2 și- some copper pipes that ensure the uniform transport and distribution of H 2 gases and

CO2 pe suprafața cuarțului și pe cea a catalizatorului; 21CO 2 on the surface of the quartz and that of the catalyst; 21

- un deflector de omogenizare amestec gazos, ce asigură o turbionare a amestecului- a deflector for mixing gas mixture, which ensures a mixing of the mixture

H2-CO2. 23 înainte de intrarea în stratul de cuarț, pe exteriorul carcasei sunt prevăzute:H 2 -CO 2 . 23 before entering the quartz layer, on the outside of the housing are provided:

- o conductă de completare a catalizatorului; 25- a pipeline to complement the catalyst; 25

- o conductă de alimentare cu H2 și o conductă de alimentare cu CO2;- a supply line with H 2 and a supply line with CO 2 ;

- instalație de dirijare a aerului cald pentru aplicații industriale. 27- hot air directing plant for industrial applications. 27

Procedeul de ardere a amestecului de hidrogen cu dioxid de carbon, și instalația de punere în aplicare a acestuia, conform invenției, prezintă următoarele avantaje: 29The process of combustion of the mixture of hydrogen with carbon dioxide, and the installation thereof, according to the invention, has the following advantages:

- promovează, conștientizează și responsabilizează noua generație cu privire la rolul și importanța energiei în aplicațiile domestice și industriale ale hidrogenului, trecerea la o 31 nouă eră bazată pe energia hidrogenului, sursă inepuizabilă;- promotes, raises awareness and takes responsibility for the new generation regarding the role and importance of energy in the domestic and industrial applications of hydrogen, the transition to a new era based on hydrogen energy, an inexhaustible source;

- sistemul permite arderea de H2 și CO2 atât la joasă, cât și la medie presiune; 33- the system allows the burning of H 2 and CO 2 both at low and medium pressure; 33

- reducerea efectului de poluare a mediului prin recuperarea atomilor de carbon;- reducing the pollution effect of the environment by recovering carbon atoms;

- obținerea de carbon de înaltă puritate, care poate fi utilizat în diverse domenii; 35- obtaining high purity carbon, which can be used in various fields; 35

- controlarea vitezei de ardere a hidrogenului, precum și a temperaturii dorite, cu aplicații numeroase în domeniul industrial; 37- controlling the burning speed of hydrogen, as well as the desired temperature, with numerous applications in the industrial field; 37

- asigurarea unei atmosfere de ardere bine controlată, ce permite utilizarea acestuia în tratamente termice industriale; 39- providing a well-controlled combustion atmosphere, which allows its use in industrial thermal treatments; 39

- valorificarea superioară a surplusului de hidrogen al combinatelor chimice și unităților de profil, în scopul obținerii de energie calorică sau energie electrică; utilizarea unui 41 catalizator (Mg) relativ ieftin, ce asigură un transfer al O2 de la CO2 la H2 pe baza unor reacții simple, ce utilizează la 2 moli de H2 cel mult un mol de CO2; 43- the higher utilization of the hydrogen surplus of the chemical compounds and the units of profile, in order to obtain caloric energy or electricity; use of a relatively inexpensive catalyst (Mg), which provides a transfer of O 2 from CO 2 to H 2 based on simple reactions, using at most 2 moles of H 2 at most one mole of CO 2 ; 43

- construcția relativ simplă;- relatively simple construction;

- siguranța în exploatare; 45- safety in exploitation; 45

- fiabilitate mare;- high reliability;

- procedeul permite monitorizarea temperaturii de ardere și a atmosferei prin reglarea 47 vitezei de ardere a hidrogenului.- the process allows the monitoring of the combustion temperature and the atmosphere by regulating the hydrogen burning rate 47.

RO 128151 Β1RO 128151 Β1

Se dau, în continuare, două exemple de realizare a invenției, în legătură și cu fig. 1...6, ce reprezintă:Two examples of embodiments of the invention are given below, in connection with FIG. 1 ... 6, which represents:

- fig. 1, instalația de ardere a amestecului H2-CO2;FIG. 1, the combustion plant of the mixture H 2 -CO 2 ;

- fig. 2, secțiunea transversală a instalației de ardere a amestecului H2-CO2;FIG. 2, the cross-section of the combustion plant of the H 2 -CO 2 mixture;

- fig. 3, detaliu B, fixare cameră catalizator;FIG. 3, detail B, catalyst chamber fixation;

- fig. 4, detaliu C, fixare deflector;FIG. 4, detail C, deflector mounting;

- fig. 5, formă deflector;FIG. 5, deflector shape;

- fig. 6, variante de dirijare a căldurii cu aer oferit de un ventilator pentru aplicațiile industriale.FIG. 6, variants for directing air heat provided by a fan for industrial applications.

Procedeul de ardere a amestecului de hidrogen cu dioxid de carbon, conform invenției, cuprinde într-o primă fază arderea hidrogenului din amestecul H2-CO2 în prezența magneziului, într-o incintă cu orificii pentru evacuarea gazelor și a atomilor de carbon, drept catalizator, cu formare de MgO, iar în a doua fază, în aceeași incintă, plusul de hidrogen introdus regenerează magneziul, conform reacțiilor fazice:The process of combustion of the hydrogen-carbon dioxide mixture according to the invention comprises, in the first phase, the combustion of hydrogen from the H 2 -CO 2 mixture in the presence of magnesium, in a chamber with holes for the discharge of gases and carbon atoms. catalyst, with MgO formation, and in the second phase, in the same chamber, the hydrogen addition introduced regenerates magnesium, according to the phase reactions:

H2 + CO2 + Mg -> MgO + C + H2OH 2 + CO 2 + Mg -> MgO + C + H 2 O

MgO + H2 Mg + H2O + Q și reacției generale, de bilanț:MgO + H 2 Mg + H 2 O + Q and the general balance sheet reaction:

2H2 + CO2catallzator(.Msl—q + 2H2O + Q, ciclul fiind continuu.2H 2 + CO 2 - catalyst ( . M sl — q + 2H 2 O + Q, the cycle being continuous.

Din bilanțul chimic al reacției se poate observa că se utilizează doi moli de hidrogen pentru un mol de dioxid de carbon. Cantitativ, în reacție intră circa 2400 Nm3 H2/h și 1200 Nm3 CO2/h, adică 2 moli H2/max 1 mol CO2, pentru care volumul camerei cilindrice cu Mg a fost de D300x30 (circa 5,7 kg Mg).From the chemical balance of the reaction it can be observed that two moles of hydrogen are used for one mole of carbon dioxide. Quantitatively, about 2400 Nm 3 H2 / h and 1200 Nm 3 CO2 / h, ie 2 moles H 2 / max 1 mol CO 2 , for which the volume of the cylindrical chamber with Mg was D300x30 (about 5.7 kg Mg ).

Arderea are loc la suprafața stratului de magneziu așchii, locul unde se produce combinarea hidrogenului cu oxigenul, și eliberarea atomului de carbon. Magneziul are tendința de oxidare, însă acesta este regenerat de hidrogen prin cedarea oxigenului la atomul de hidrogen. Atât reacția de oxidare a magneziului, cât și oxidarea hidrogenului sunt reacții puternic exoterme, care conduc la un randament superior al bilanțului energetic în raport cu pierderea de energie necesară descompunerii dioxidului de carbon. Catalizatorul și debitul de CO2 asigură micșorarea vitezei de ardere a PL, iar stratul de cuarț asigură omogenizarea amestecului H2-CO2 și întrerupe flacăra la oprirea alimentării cu hidrogen (nu îi permite să se propage în circuitul de alimentare cu H2).The combustion takes place on the surface of the chips magnesium layer, the place where the combination of hydrogen and oxygen is produced, and the release of the carbon atom. Magnesium has a tendency to oxidize, but it is regenerated by hydrogen by yielding oxygen to the hydrogen atom. Both the magnesium oxidation reaction and the hydrogen oxidation are highly exothermic reactions, which lead to a higher energy balance in relation to the energy loss required for decomposition of carbon dioxide. The catalyst and CO 2 flow rate decrease the PL burning rate, and the quartz layer ensures homogenization of the H 2 -CO 2 mixture and interrupts the flame when the hydrogen supply is switched off (it does not allow it to propagate in the H 2 feed circuit).

Procedeul de ardere a amestecului H2-CO2 - casnic se realizează secvențial astfel:The combustion process of the H 2 -CO 2 - domestic mixture is carried out sequentially as follows:

- se deschide robinetul conductei cu H2 la debit minim;- open the valve of the pipe with H 2 at minimum flow;

- cu o instalație piezoelectrică se aprinde hidrogenul;- a piezoelectric system ignites hydrogen;

- se mărește debitul de hidrogen;- the flow of hydrogen is increased;

- se deschide robinetul conductei cu CO2 până la asigurarea raportului molar optim. La oprire operațiile sunt invers celor de la pornire.- open the valve of the pipe with CO 2 until the optimum molar ratio is ensured. At the stop, the operations are the opposite of the ones from the start.

Procedeul de ardere a amestecului H2-CO2- industrial se realizează secvențial astfel:The process of combustion of the H 2 -CO 2 - industrial mixture is carried out sequentially as follows:

- se aprinde cu o instalație piezoelectrică o flacără de veghe cu metan, adus printr-o conductă de alimentare, flacăra de veghe fiind îndreptată perpendicular pe axa arzătorului de hidrogen;- a methane flame is brought on by a piezoelectric system, brought through a supply line, the wake flame being directed perpendicular to the axis of the hydrogen burner;

- se deschide progresiv robinetul de alimentare cu hidrogen până la debitul maxim;- the hydrogen supply tap is progressively opened to the maximum flow rate;

- se deschide progresiv robinetul de alimentare cu CO2 până la asigurarea raportului molar H2/CO2 egal cu 2/maxim 1.- the feed valve with CO 2 is progressively opened until the molar ratio H 2 / CO 2 is equal to 2 / maximum 1.

RO 128151 Β1RO 128151 Β1

Operația de oprire a instalației decurge în mod invers operației de pornire, și anume: 1 oprire CO2, oprire H2, oprire flacără de veghe cu metan. Instalațiile industriale vorfi prevăzute și cu doi senzori optici pentru flacăra de veghe și pentru flacăra amestecului de H2 cu CO2 3 ce intră într-o schemă specială de automatizare, dar care nu face obiectul prezentei invenții.The shutdown operation of the installation is the reverse of the start operation, namely: 1 CO 2 stop, H 2 stop, flame wake with methane. The industrial installations will also be provided with two optical sensors for the wake-up flame and for the flame of the mixture of H 2 with CO 2 3, which is included in a special automation scheme, but which is not subject to the present invention.

Aerul suflat cu un ventilator este dirijat într-o cameră ce permite răcirea instalației, fig. 5 1, apoi aerul încălzit este turbionat printr-un spațiu tronconic în interiorul focarului cazanului. Carcasa pentru dirijarea aerului cald în cazan este prevăzută cu un circuit care conține 7 umplutură de țeavă de cupru, care asigură transferul de căldură la aerul ventilat.The blown air with a fan is directed into a room that allows the cooling of the system, fig. 5 1, then the heated air is swirled through a truncated space inside the boiler furnace. The casing for directing the hot air into the boiler is provided with a circuit containing 7 copper pipe filling, which ensures the transfer of heat to the ventilated air.

Instalația, atât pentru varianta utilizată în domeniul casnic, cât și industrial, așa cum 9 se poate observa în fig. 1, conform invenției, este alcătuită dintr-o carcasă 1 din inox, și dintr-o țeavă de inox pe care se fixează un capac 3 conectat la o conductă de alimentare cu 11 hidrogen 2. în interiorul carcasei 1 se află o cameră de distribuție uniformă a hidrogenului M1, delimitată de un capac 3 și un capac 5, ambele din tablă de inox, aflată în legătură cu 13 o cameră de distribuție uniformă a dioxidului de carbon M2, delimitată de capacul 5 și de un capac 6, tot din tablă de inox. Tot în interiorul carcasei 1 se află o cameră M3 de omoge- 15 nizare amestec H2-CO2, delimitată de un capac 9 din tablă de inox, și sită interioară 14, omogenizarea realizându-se cu ajutorul unui deflector 16, confecționat din tablă de inox, precum 17 și nisip cuarțos sau cristale de cuarț cu granulație 0,8...2 mm, și o cameră pentru catalizator 14, din sită de inox cu perforații de 50 pm, în interiorul căreia se găsește un catalizator de 19 magneziu 13 atât în formă de așchii, cât și în formă de pudră.The installation, both for the variant used in the domestic and industrial fields, as 9 can be seen in fig. 1, according to the invention, is composed of a housing 1 made of stainless steel, and a stainless steel pipe on which a lid 3 is connected connected to a supply line with 11 hydrogen 2. Inside the housing 1 is a distribution chamber hydrogen uniform M1, bounded by a cover 3 and a cover 5, both of stainless steel plate, connected to 13 a uniform distribution chamber of carbon dioxide M2, bounded by the cover 5 and a cover 6, also of sheet stainless steel. Also inside the housing 1 is a room M3 of homogenization mixture H 2 -CO 2 , delimited by a lid 9 of stainless steel plate, and inner screen 14, homogenization being realized with the help of a deflector 16, made of sheet of stainless steel, such as 17 and quartz sand or quartz crystals with granulation 0.8 ... 2 mm, and a chamber for catalyst 14, of stainless steel screen with perforations of 50 pm, inside which is a catalyst of 19 magnesium 13 both in the form of chips and in the form of powder.

Instalația cuprinde niște țevi de cupru 7 sau inox 8, ce asigură transportul și 21 repartizarea uniformă a gazelor H2 și CO2 pe suprafața catalizatorului 13, și un deflector 16 ce asigură o turbionare a H2 și CO2 prin startul de cuarț 18. 23The installation comprises some copper or stainless steel pipes 8, which ensure the transport and 21 the uniform distribution of H 2 and CO 2 gases on the surface of the catalyst 13, and a deflector 16 which ensures a turbulence of H 2 and CO 2 through the quartz start 18. 2. 3

Pe exteriorul carcasei 1 sunt prevăzute o conductă de completare a catalizatorului 17, o conductă de alimentare cu H2 2 și o conductă de alimentare cu CO2 4. 25Outside of housing 1, there is provided a catalytic supplement line 17, a supply line with H 2 2 and a supply line with CO 2 4. 25

Dispunerea țevilor 7 și 8 în interiorul carcasei 1 se poate vedea în fig. 2.The arrangement of pipes 7 and 8 inside the housing 1 can be seen in fig. 2.

Fixarea camerei pentru catalizator 14 cu elementul Mg ce are rolul de catalizator se 27 poate observa din fig. 3, aceasta realizându-se cu o piuliță 11, o garnitură 12 și un element elastic 15. 29 în partea de jos a camerei pentru catalizator se execută tehnologic o înclinație de 15° pe înălțimea acesteia, astfel încât carbonul care rămâne în catalizator să poată fi recuperat 31 printr-o conductă 10.The fixing of the chamber for the catalyst 14 with the element Mg which acts as a catalyst 27 can be seen from FIG. 3, this being achieved with a nut 11, a gasket 12 and an elastic element 15. 29 at the bottom of the chamber for the catalyst is technologically executed an inclination of 15 ° on its height, so that the carbon remaining in the catalyst can be recovered 31 through a pipe 10.

Fixarea și forma deflectorului 16 sunt redate în fig. 4, respectiv, fig. 5. Bolțul de inox 33 19 are un ajustaj de strângere pentru fixarea în țeava de distribuție a CO2, și este prevăzut cu unele găuri pentru a permite intrarea CO2 în camera de amestec. 35The fixing and the shape of the baffle 16 are shown in FIG. 4, respectively, FIG. 5. The stainless steel bolt 33 19 has a tightening adjustment for fixing in the CO 2 distribution pipe, and is provided with some holes to allow the entry of CO 2 into the mixing chamber. 35

Catalizatorul din Mg este în formă de așchii și în partea interioară a incintei cu Mg pudră. Raportul masic Mg așchii/Mg pudră = 5/1 ...4/1. 37The Mg catalyst is in the form of chips and inside the enclosure with Mg powder. Mass ratio Mg shavings / Mg powder = 5/1 ... 4/1. 37

Din camera M1, hidrogenul se distribuie uniform prin conductele 7 mandrinată sau sudată pe capacele 5, 6 și 9, pentru a realiza o etanșare a camerelor. 39From chamber M1, the hydrogen is evenly distributed through the pipes 7 beaded or welded on the covers 5, 6 and 9, to achieve a seal of the chambers. 39

Prin conducta 8 este distribuit uniform și CO2. Aceasta este fixată pe capacele 6 și 9 prin mandrinare sau sudare, în funcție de materialul utilizat (cupru sau inox). în urma pro- 41 cesului de ardere, catalizatorul 13, care asigură transferul oxigenului de la dioxidul de carbon (CO2) la hidrogen (H2) poate să aibă și unele pierderi ce necesită periodic completarea 43 camerei în care are destinația, lucru care se realizează prin conducta 17.Through pipe 8 it is evenly distributed and CO 2 . It is fixed to the covers 6 and 9 by boring or welding, depending on the material used (copper or stainless steel). Following the combustion process, catalyst 13, which ensures the transfer of oxygen from carbon dioxide (CO 2 ) to hydrogen (H 2 ), may also have some losses which require periodically the completion of the 43 room in which it is destined, which is made by the pipe 17.

La aplicațiile industriale este necesară și o dirijare a flăcării și a căldurii cu ajutorul 45 aerului suflat din exteriorul instalației de ardere, conform fig. 6.For industrial applications, it is also necessary to direct the flame and the heat with the help of the blown air from outside the combustion plant, according to fig. 6.

RO 128151 Β1RO 128151 Β1

Aerul suflat cu un ventilator este dirijat într-o cameră ce permite răcirea instalației (fig. 1), apoi aerul încălzit este turbionat printr-un spațiu tronconic, pe care se sudează aripioare din tablă 27 în interiorul focarului cazanului 20. Carcasa 22 este prevăzută cu un circuit care conține țevi de alimentare 23 în număr de 12 bucăți, umplutură de țeavă de cupru Φ 10x1x10 mm 26, care asigură transferul de căldură la aerul ventilat. Tot la aplicațiile industriale trebuie asigurată o flacără de veghe printr-o conductă de alimentare 25, un sistem piezoelectric 21 de aprindere a flăcării.The air blown by a fan is directed to a room that allows the system to cool (fig. 1), then the heated air is swirled through a trunk space, on which fins of sheet 27 are welded inside the furnace of the boiler 20. The housing 22 is provided with a circuit containing 23 supply pipes 23 in 12 pieces, copper pipe filling Φ 10x1x10 mm 26, which provides the heat transfer to the ventilated air. Also at industrial applications, a wake-up flame must be provided through a supply line 25, a piezoelectric system 21 for ignition of the flame.

Carbonul rezultat în urma procesului de descompunere a CO2, datorită reactivității hidrogenului cu oxigenul din CO2, este recuperat prin conducta 10, iar o altă parte este spulberat la baza focarului cazanului termic, unde este amplasată instalația, acesta fiind periodic recuperat. Este foarte important de precizat că nu este admisă crearea în focar a unei cantități mai mari de carbon atomic, deoarece ar exista riscul aprinderii acestuia, lucru care ar conduce la topirea focarului.The carbon resulting from the process of decomposition of CO 2 , due to the reactivity of hydrogen with oxygen from CO 2 , is recovered through the pipe 10, and another part is dusted at the base of the outbreak of the thermal boiler, where the installation is located, which is periodically recovered. It is very important to note that the creation of a larger amount of atomic carbon in the outbreak is not allowed, as there would be a risk of its ignition, which would lead to the outbreak of the outbreak.

într-un prim exemplu de realizare se utilizează o instalație cu diametrul exterior de 300 mm, lungimea de 300 mm, grosimea stratului de Mg așchii de 30 mm, grosimea stratului de Mg pudră de 5 mm, și grosimea stratului de cuarț de 20 mm.In a first embodiment, an installation with an external diameter of 300 mm, a length of 300 mm, a thickness of the Mg layer of 30 mm, a thickness of the powder Mg layer of 5 mm, and a thickness of the quartz layer of 20 mm are used.

La acest gabarit al instalației se pot arde debite de 900 m3/h și 3000 m3/h, și dioxid de carbon proporțional la cel mult jumătatea hidrogenului folosit (la 2 moli de H2 cel mult 1 mol de CO2).At this size of the plant, flow rates of 900 m 3 / h and 3000 m 3 / h can be burned, and carbon dioxide proportional to at most half of the hydrogen used (at 2 moles of H 2 at most 1 mole of CO 2 ).

Pentru situații în care nu avem dioxid de carbon cu concentrații mari de 98...99% se poate folosi și amestec de gaz cum arfi: azot 40...60%, oxigen 2...4% și CO2 36...48%, gaz obținut din procesele chimice existente.For situations where we do not have carbon dioxide with high concentrations of 98 ... 99% you can also use gas mixture such as nitrogen: 40 ... 60%, oxygen 2 ... 4% and CO 2 36 .. .48%, gas obtained from existing chemical processes.

în toate situațiile se ține cont de necesarul de O2 atât în stare liberă, cât și cel aflat în combinație cu CO2, astfel încât să asigure arderea completă a hidrogenului.In all situations, the requirement of O 2 in both free and in combination with CO 2 is taken into account, so as to ensure the complete combustion of hydrogen.

în cel de-al doilea exemplu de realizare, respectiv, în cel industrial, pe lângă instalația descrisă la exemplul 1, se utilizează o carcasă cu diametrul de 1200 mm, și un ventilator ce asigură atât răcirea instalației prezentate anterior, cât și dirijarea flăcării obținute. Se mai folosește o conductă pentru aducțiunea gazului metan în vederea realizării flăcării de veghe, iar aprinderea se realizează cu o instalație piezoelectrică. Ciclul de funcționare este următorul: la pornire - ventilare cazan, oprire ventilare, aprindere flacără de veghe, deschidere progresivă vană de hidrogen, deschidere progresivă vană de CO2, introducere aer cald pentru dirijarea flăcării și căldurii, iar la oprire - oprire ventilare, oprire CO2, oprire H2, oprire flacără de veghe.In the second embodiment, respectively, in the industrial one, in addition to the installation described in example 1, a housing with a diameter of 1200 mm is used, and a fan that ensures both the cooling of the above-mentioned installation and the management of the flame obtained. . A pipe is also used for the adduction of methane gas in order to make the wake fire, and the ignition is carried out with a piezoelectric installation. The operating cycle is as follows: when starting - boiler ventilation, ventilation shutdown, flame ignition, progressive hydrogen valve opening, progressive CO 2 valve opening, hot air introduction for flame and heat management, and at stop - ventilation stop, stop CO 2 , stop H 2 , stop flame wake.

Claims (2)

1. Procedeu de ardere a amestecului de hidrogen cu dioxid de carbon, ce are la bază 3 reacțiile fazice H2+CO2+Mg -> MgO+C+H2O, MgO+H2->Mg+H2O+Q și reacția generală de bilanț 2H2+CO2 -> C+2H2O+Q, utilizându-se doi moli de hidrogen pentru cel mult un mol de 5 dioxid de carbon, caracterizat prin aceea că, într-o primă fază, este realizată arderea hidrogenului din amestecul H2-CO2 în prezența magneziului drept catalizator, într-o incintă 7 cu orificii pentru evacuarea gazelor și a atomilor de carbon, cu formare de MgO, utilizându-se doi moli de hidrogen pentru cel mult un mol de dioxid de carbon, în a doua fază, în aceeași 9 incintă în care are loc arderea hidrogenului conform primei faze, plusul de hidrogen permite regenerarea magneziului, iar flacăra și căldura degajată prin arderea hidrogenului și 11 magneziului sunt dirijate cu aer cald după ce aerul parcurge un circuit cu umplutură de țeavă de cupru, pe baza unui ciclu de funcționare anterior stabilit, și anume: la pornire are loc 13 ventilarea cazanului, urmată de oprirea ventilării, aprinderea flăcării de veghe, deschiderea progresivă a vanei de hidrogen ce se continuă cu deschiderea progresivă a vanei de dioxid 15 de carbon, introducerea aerului cald pentru dirijarea flăcării și căldurii, iar la oprire are loc oprirea ventilării, a dioxidului de carbon, a hidrogenului și oprirea flăcării de veghe. 171. Burning process of hydrogen carbon dioxide mixture, based on 3 phase reactions H 2 + CO 2 + Mg -> MgO + C + H 2 O, MgO + H 2 -> Mg + H 2 O + Q and the general balance reaction 2H 2 + CO 2 -> C + 2H 2 O + Q, using two moles of hydrogen for at most one mole of 5 carbon dioxide, characterized in that, in a first phase, the hydrogen is burned from the H 2 -CO 2 mixture in the presence of magnesium as a catalyst, in a chamber 7 with holes for the discharge of gases and carbon atoms, with MgO formation, using two moles of hydrogen for at most one mole of carbon dioxide, in the second phase, in the same enclosure where the combustion of hydrogen takes place according to the first phase, the addition of hydrogen allows the magnesium to regenerate, and the flame and heat released by the combustion of hydrogen and 11 magnesium are directed with hot air after the air goes through a circuit with copper pipe filling, based on an operating cycle previously established, namely: starting the boiler 13 ventilation, followed by the ventilation stop, the ignition of the wake flame, the progressive opening of the hydrogen valve which is continued with the progressive opening of the carbon dioxide valve 15, the introduction of hot air to direct the flame and heat, and when the shutdown occurs, the ventilation, carbon dioxide, hydrogen and the flame wake are stopped. 17 2. Instalație de ardere a amestecului de hidrogen cu dioxid de carbon, alcătuită dintr-o carcasă (1) din inox, pe exteriorul căreia se află o conductă de alimentare cu hidrogen (2), 19 o conductă de alimentare cu dioxid de carbon (4), o conductă de recuperare a carbonului (10) și o conductă (17) de completare cu catalizator (13), care asigură transferul oxigenului de 21 la dioxidul de carbon la hidrogen în cazul unor pierderi, caracterizată prin aceea că, în interiorul conductei de admisie a hidrogenului (2), se află o cameră de distribuție uniformă a 23 hidrogenului (M1), aflată în legătură cu o cameră de distribuție uniformă a dioxidului de carbon (M2), o cameră (M3) de omogenizare amestec hidrogen cu dioxid de carbon, și o cameră 25 pentru catalizator (14), prevăzută cu un deflectorde omogenizare a amestecului gazos (16), și cuprinde niște țevi (23) de alimentare, situate într-o carcasă (22) în interiorul căreia se află 27 o umplutură de țeavă de cupru (26) și o conductă de alimentare de metan, pentru asigurarea flăcării de veghe (25). 292. Combustion plant for combining hydrogen with carbon dioxide, consisting of a housing (1) of stainless steel, on the outside of which there is a hydrogen supply line (2), 19 a carbon dioxide supply line ( 4), a carbon recovery pipe (10) and a catalyst filling pipe (17), which ensures the transfer of oxygen from 21 to carbon dioxide to hydrogen in case of losses, characterized in that, inside, of the hydrogen inlet pipe (2), there is a uniform distribution chamber of 23 hydrogen (M1), connected to a uniform distribution chamber of carbon dioxide (M2), a chamber (M3) for mixing hydrogen with carbon dioxide, and a chamber 25 for the catalyst (14), provided with a deflectord homogenization of the gas mixture (16), and comprises feed pipes (23), located in a housing (22) inside which it is 27 a filling of tea copper wire (26) and a methane feed pipe to ensure the flame wake (25). 29
ROA201100831A 2011-08-23 2011-08-23 Process for burning the mixture of hydrogen and carbon dioxide and installation for using the same RO128151B1 (en)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
ROA201100831A RO128151B1 (en) 2011-08-23 2011-08-23 Process for burning the mixture of hydrogen and carbon dioxide and installation for using the same
PCT/RO2012/000019 WO2013157974A2 (en) 2011-08-23 2012-08-22 Process for obtaining thermal energy by the combustion of hydrogen in admixture with carbon oxides, nitrogen oxides and/or sulphur oxides and installation for the application of the process
EA201490863A EA027456B1 (en) 2011-08-23 2012-08-22 Process for obtaining thermal energy by the combustion of hydrogen in admixture with carbon oxides, nitrogen oxides and/or sulphur oxides and installation for the application of the process
EP12832772.3A EP2867583A2 (en) 2011-08-23 2012-08-22 Process for obtaining thermal energy by the combustion of hydrogen in admixture with carbon oxides, nitrogen oxides and/or sulphur oxides and installation for the application of the process

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
ROA201100831A RO128151B1 (en) 2011-08-23 2011-08-23 Process for burning the mixture of hydrogen and carbon dioxide and installation for using the same

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RO128151A1 RO128151A1 (en) 2013-02-28
RO128151B1 true RO128151B1 (en) 2018-08-30

Family

ID=47757248

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
ROA201100831A RO128151B1 (en) 2011-08-23 2011-08-23 Process for burning the mixture of hydrogen and carbon dioxide and installation for using the same

Country Status (4)

Country Link
EP (1) EP2867583A2 (en)
EA (1) EA027456B1 (en)
RO (1) RO128151B1 (en)
WO (1) WO2013157974A2 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105841146A (en) * 2016-01-26 2016-08-10 北京建筑大学 Nearly zero pollutant discharge flameless catalytic combustion condensing boiler

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB274475A (en) * 1926-07-14 1927-11-10 British Thomson Houston Co Ltd Improvements in and relating to gas burners
DE637940C (en) * 1933-06-23 1936-11-06 Degussa Device for the flameless combustion of gaseous, liquid or dusty fuels in ovens
US7957893B2 (en) * 2004-11-30 2011-06-07 Dash Navigation, Inc. Methods and systems for deducing road geometry and connectivity
CH699292A2 (en) * 2008-08-05 2010-02-15 Mona Intellectual Property Est Procedure, useful for combusting combustible material in the form of e.g. cadaver, comprises coating combustible material with a mixture of pyrotechnic magnesium and aluminum powder, before combustible mixture is ignited by thermal impulse
EP2177256A1 (en) * 2008-10-15 2010-04-21 Linde AG Catalyst containing platinum and palladium for the selective reduction of NOx with hydrogen (H2-SCR)
DE102009014026A1 (en) * 2008-12-03 2010-06-10 Ernest Stangl Method for generating thermal energy as e.g. electrical energy, in distributed power plant, involves burning fuel in container in heat- or power plant using oxygen source, and supplying carbon dioxide and oxygen mixture for burning fuel

Also Published As

Publication number Publication date
EA201490863A1 (en) 2014-12-30
EA027456B1 (en) 2017-07-31
WO2013157974A2 (en) 2013-10-24
WO2013157974A3 (en) 2014-01-30
RO128151A1 (en) 2013-02-28
EP2867583A2 (en) 2015-05-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7926292B2 (en) Partial oxidation gas turbine cooling
JP6824745B2 (en) Carbonization furnace and pyrolysis furnace, as well as water gas generation system, hydrogen gas generation system, and power generation system
WO2010128682A1 (en) Combined plant
Ratlamwala et al. Comparative energy and exergy analyses of two solar-based integrated hydrogen production systems
RU2655318C2 (en) Method and device for off-gases separation during combustion of specified metals
JP2013257125A (en) Next-generation carbon-free power generation plant, next-generation carbon-free power generation method, and urea water used for the next-generation carbon-free power generation plant and the next-generation carbon-free power generation method
US10317070B2 (en) Integrated combustion device power saving system
JP2015078640A (en) Methane modified engine system
JP2007059212A (en) Fuel cell power generating system and heat exchanger built-in type catalyst combustion device
RO128151B1 (en) Process for burning the mixture of hydrogen and carbon dioxide and installation for using the same
Mokheimer et al. Fuel reforming processes for hydrogen production
KR100965715B1 (en) Hybrid Power Plant System using Fuel Cell Generation and Thermoelectric Generation
UA113509C2 (en) METHOD OF METALLURGY INSTALLATION AND METALLURGICAL INSTALLATION
Varlamov et al. Improvement of energy efficiency and environmental safety of thermal energy through the implementation of contact energy exchange processes
JP2017132668A (en) Hydrogen station system
KR101630374B1 (en) Apparatus for generating hydrogen using catalyst and waste heat
JP2016540897A (en) A system that uses residual heat to carry out electrochemical reactions
RU194450U1 (en) Boiler
JP5879091B2 (en) Combined thermal power generation system
RU59734U1 (en) ENERGY COMPLEX
CN212204556U (en) Heat storage combustion waste gas heat recovery circulation system
CN103398467A (en) High-heat efficiency hot-water boiler with function o f multi-stage heating
CN104315495B (en) A kind of energy-saving, environmental protection boiler equipment and boiler energy-saving processing method
CN216079866U (en) Environment-friendly low-nitrogen boiler
US20200271310A1 (en) Bulk Energy Storage Process