RU2406032C2 - Plasmochemical reactor for processing of solid wastes - Google Patents

Plasmochemical reactor for processing of solid wastes Download PDF

Info

Publication number
RU2406032C2
RU2406032C2 RU2009105472/03A RU2009105472A RU2406032C2 RU 2406032 C2 RU2406032 C2 RU 2406032C2 RU 2009105472/03 A RU2009105472/03 A RU 2009105472/03A RU 2009105472 A RU2009105472 A RU 2009105472A RU 2406032 C2 RU2406032 C2 RU 2406032C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
working gas
plasma
reactor
gas
solid waste
Prior art date
Application number
RU2009105472/03A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2009105472A (en
Inventor
Сергей Александрович Вощинин (RU)
Сергей Александрович Вощинин
Александр Васильевич Переславцев (RU)
Александр Васильевич Переславцев
Сергей Сергеевич Тресвятский (RU)
Сергей Сергеевич ТРЕСВЯТСКИЙ
Арсений Валерьевич Артемов (RU)
Арсений Валерьевич Артемов
Original Assignee
Закрытое акционерное общество "Бюро Технологии Экспериментального машиностроения"
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 Закрытое акционерное общество "Бюро Технологии Экспериментального машиностроения" filed Critical Закрытое акционерное общество "Бюро Технологии Экспериментального машиностроения"
Priority to RU2009105472/03A priority Critical patent/RU2406032C2/en
Priority to PCT/RU2010/000074 priority patent/WO2010128886A2/en
Publication of RU2009105472A publication Critical patent/RU2009105472A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2406032C2 publication Critical patent/RU2406032C2/en

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10BDESTRUCTIVE DISTILLATION OF CARBONACEOUS MATERIALS FOR PRODUCTION OF GAS, COKE, TAR, OR SIMILAR MATERIALS
    • C10B53/00Destructive distillation, specially adapted for particular solid raw materials or solid raw materials in special form
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
    • C01B3/02Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen
    • C01B3/32Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10BDESTRUCTIVE DISTILLATION OF CARBONACEOUS MATERIALS FOR PRODUCTION OF GAS, COKE, TAR, OR SIMILAR MATERIALS
    • C10B19/00Heating of coke ovens by electrical means
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10GCRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G1/00Production of liquid hydrocarbon mixtures from oil-shale, oil-sand, or non-melting solid carbonaceous or similar materials, e.g. wood, coal
    • C10G1/10Production of liquid hydrocarbon mixtures from oil-shale, oil-sand, or non-melting solid carbonaceous or similar materials, e.g. wood, coal from rubber or rubber waste
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10GCRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G2/00Production of liquid hydrocarbon mixtures of undefined composition from oxides of carbon
    • C10G2/30Production of liquid hydrocarbon mixtures of undefined composition from oxides of carbon from carbon monoxide with hydrogen
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01KSTEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K23/00Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids
    • F01K23/02Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled
    • F01K23/06Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled combustion heat from one cycle heating the fluid in another cycle
    • F01K23/067Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled combustion heat from one cycle heating the fluid in another cycle the combustion heat coming from a gasification or pyrolysis process, e.g. coal gasification
    • 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
    • Y02E20/12Heat utilisation in combustion or incineration of waste
    • 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
    • Y02E20/16Combined cycle power plant [CCPP], or combined cycle gas turbine [CCGT]
    • Y02E20/18Integrated gasification combined cycle [IGCC], e.g. combined with carbon capture and storage [CCS]
    • 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
    • Y02E50/00Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
    • Y02E50/30Fuel from waste, e.g. synthetic alcohol or diesel
    • 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
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/10Process efficiency
    • Y02P20/129Energy recovery, e.g. by cogeneration, H2recovery or pressure recovery turbines

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Processing Of Solid Wastes (AREA)
  • Gasification And Melting Of Waste (AREA)
  • Plasma Technology (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Abstract

FIELD: power industry. ^ SUBSTANCE: plasmochemical reactor for processing of solid wastes is made in the form of shaft furnace with loading device, smelting chambers, gas outlet and drain hole. It includes downward in-series located in the well the drying chamber of solid wastes with plasma generators of supply of heated working gas in quantity of 2 to 6, which are equally located along the circumference of plasma generator, gasification chamber of solid chambers with plasma generators for supply of heated working gas in quantity of 2 to 6, which are equally located along the circumference of plasma reactor, zone of formation of glasslike slag compound with branch pipes of plasma generators for supply of heated working gas in quantity of 2 to 6, which are equally located along the circumference of reactor; at that, in drying chamber as working gas there can be used gas of the group including carbon dioxide, air, water vapour, argon, in gasification chamber as the working gas there can be used the gas of the group including water vapour, carbon dioxide, hydrogen, argon, air, and in formation zone of glasslike slag compound as working gas there can be used air or carbon dioxide. ^ EFFECT: increasing efficiency of plasma processing of solid wastes owing to increasing calorific value of pyrogas obtained in reactor. ^ 1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к охране окружающей среды, а именно к способам переработки твердых отходов.The invention relates to the protection of the environment, and in particular to methods of processing solid waste.

Известна установка для плазменной переработки отходов (патент RU №2143086). Изобретение относится к устройствам для термического обезвреживания отходов путем пиролиза и может быть использовано при переработке бытовых и промышленных отходов, выработке тепловой и электрической энергии. Установка для плазменной переработки отходов включает печь пиролиза с плазмотроном с автономным источником электропитания, выходы которой соединены с входами гранулятора шлака, приемника металла, системы очистки пирогаза, линию водоподготовки, теплообменник, энергетический блок. Линия водоподготовки содержит приемный коллектор солоноватой или морской воды, выполненный по крайней мере с двумя рукавами, в каждом из которых установлен по крайней мере один теплообменник. Выход системы очистки пирогаза соединен со входом энергетического блока. Один рукав приемного коллектора расположен внутри теплообменника, соединенного с плазмотроном и источником электропитания, внутри гранулятора шлака и приемника жидкого металла, установленных друг за другом вдоль этого рукава. Выход этого рукава соединен со входом раздаточного коллектора. Второй рукав расположен внутри последовательно установленных теплообменников, которые автономно соединены либо с печью пиролиза, либо с системой очистки пирогаза, либо с энергетическим блоком. Выход второго рукава соединен со вторым входом раздаточного коллектора, выходы которого введены на входы дистилляционной опреснительной и обратноосмотической опреснительной установок. Один из выходов дистилляционной опреснительной установки соединен со входом системы охлаждения источника электропитания плазмотрона и со входом энергетического блока, а выход по пару энергетического блока соединен с соответствующими входами печи пиролиза и дистилляционной опреснительной установки. Недостатками указанного устройства являются низкая эффективность переработки отходов и высокий расход электроэнергии при работе устройства.Known installation for plasma processing of waste (patent RU No. 2143086). The invention relates to a device for thermal disposal of waste by pyrolysis and can be used in the processing of domestic and industrial waste, generation of heat and electric energy. The installation for plasma processing of waste includes a pyrolysis furnace with a plasmatron with an autonomous power supply, the outputs of which are connected to the inputs of a slag granulator, a metal receiver, a pyrogas treatment system, a water treatment line, a heat exchanger, and an energy unit. The water treatment line contains a brackish or seawater intake manifold made with at least two arms, each of which has at least one heat exchanger. The output of the pyrogas cleaning system is connected to the input of the energy block. One sleeve of the intake manifold is located inside the heat exchanger connected to the plasma torch and the power source, inside the slag granulator and the liquid metal receiver, mounted one after the other along this sleeve. The outlet of this sleeve is connected to the inlet of the dispensing manifold. The second sleeve is located inside sequentially installed heat exchangers, which are autonomously connected either to the pyrolysis furnace, or to the pyrogas treatment system, or to the energy block. The output of the second sleeve is connected to the second input of the distribution manifold, the outputs of which are input to the inputs of the distillation desalination and reverse osmosis desalination plants. One of the outputs of the distillation desalination plant is connected to the input of the cooling system of the power source of the plasma torch and to the input of the energy block, and the output of a pair of energy block is connected to the corresponding inputs of the pyrolysis furnace and distillation desalination plant. The disadvantages of this device are the low efficiency of waste processing and high energy consumption during operation of the device.

Известна печь плазмохимического реактора (Полезная модель RU №30931), содержащая сводчатую и подовую части, плазмотроны, плавильную камеру со сливными каналами, где сводчатая и подовая части печи выполнены разъемными с замковыми соединениями и фиксирующими элементами и подовая часть печи установлена на откатной тележке, содержащей опорную платформу и домкраты. Недостатками известного технического решения являются избирательность применения данного устройства и экологическое загрязнение окружающей среды продуктами работы печи.A known plasma-chemical reactor furnace (Utility Model RU No. 30931), containing the vaulted and hearth parts, plasmatrons, a melting chamber with drain channels, where the vaulted and hearth parts of the furnace are detachable with lock joints and fixing elements and the hearth of the furnace is mounted on a sliding carriage containing supporting platform and jacks. The disadvantages of the known technical solutions are the selectivity of the use of this device and environmental pollution by the products of the furnace.

Известна печь плазмохимического реактора (прототип). Полезная модель RU №44165)), содержащая разъемные сводчатую и подовую части, тигель для расплава и сливные каналы, где под тиглем в подовой части печи и вокруг сливных каналов расположены нагреватели со схемой управления, связанной со схемой управления с плазмотронами. Причем нагреватели выполнены трубчатыми, а их выводы соединены с источником внешнего тепла. Кроме того, нагреватели выполнены индукционными, а их выводы соединены с высокочастотным генератором. Печь предназначена для плазменной переработки твердых отходов (бытовых и промышленных) с получением горючего пирогаза и стеклоподобного шлакового компаунда. Недостатками известного технического решения являются низкий кпд устройства и экологическое загрязнение окружающей среды продуктами работы печи.Known furnace plasmachemical reactor (prototype). Utility model RU No. 44165)) containing detachable vault and hearth parts, a melt crucible and drain channels, where under the crucible in the hearth of the furnace and around the drain channels there are heaters with a control circuit associated with a control circuit with plasmatrons. Moreover, the heaters are made tubular, and their conclusions are connected to a source of external heat. In addition, the heaters are made by induction, and their conclusions are connected to a high-frequency generator. The furnace is intended for plasma processing of solid waste (domestic and industrial) with the production of combustible pyrogas and glass-like slag compound. The disadvantages of the known technical solutions are low efficiency of the device and environmental pollution by the products of the furnace.

Для реактора, выполненного в виде шахтной печи с одной, двумя или более плавильными камерами в нижней части реактора, твердые отходы, загружаемые в верхнюю часть реактора (шахтной печи) через загрузочное устройство и заполняющие реактор (печь), перерабатываются под действием нагретого до высоких температур (5000-7000°С) с помощью плазмотронов воздуха, подаваемого в нижнюю часть (в плавильную камеру) реактора (печи). При этом по высоте печи (шахты) образуются температурные зоны с преобладанием различных плазмохимических процессов: в верхней части реактора (шахтной печи) - сушка отходов при температурах 100-250°С, в средней части - газификация органической компоненты отходов при температурах 300-600°С, в нижней части реактора (плавильных камерах) при температурах 1100-1500°С - окисление неорганической части твердых отходов, плавление и синтез стеклоподобного шлакового компаунда.For a reactor made in the form of a shaft furnace with one, two or more melting chambers at the bottom of the reactor, solid waste loaded into the upper part of the reactor (shaft furnace) through a loading device and filling the reactor (furnace) is processed under the action of heat to high temperatures (5000-7000 ° C) using plasmatrons of air supplied to the lower part (to the melting chamber) of the reactor (furnace). At the same time, temperature zones are formed along the height of the furnace (mine) with the prevalence of various plasma-chemical processes: in the upper part of the reactor (shaft furnace) - drying of waste at temperatures of 100-250 ° C, in the middle part - gasification of the organic component of the waste at temperatures of 300-600 ° C, in the lower part of the reactor (melting chambers) at temperatures of 1100-1500 ° C - oxidation of the inorganic part of solid waste, melting and synthesis of glass-like slag compound.

Данное техническое решение имеет следующие недостатки.This technical solution has the following disadvantages.

1) В зоне сушки твердых отходов помимо сушки осуществляется возгонка органических компонент отходов типа летучих смол с последующим их осаждением на выходе из плазмохимического реактора на частях газоходов, имеющих температуру ниже температуры конденсации смол, что приводит к потере части пирогаза и «засмолению» элементов конструкции плазменно-технологических комплексов, в составе которых используется плазмохимический реактор.1) In the drying zone of solid waste, in addition to drying, sublimation of organic components of waste such as volatile resins is carried out, followed by their deposition at the exit of the plasma chemical reactor on parts of gas ducts having a temperature below the condensation temperature of the resins, which leads to the loss of part of the pyrogas and “tarring” of the plasma -technological complexes, which include a plasma-chemical reactor.

2) В зоне газификации органических компонент из состава твердых отходов содержание кислорода в составе подаваемого в плазмохимический реактор (печь) рабочего газа (воздуха) невелико вследствие его участия в реакциях окисления неорганической части твердых отходов в нижней части реактора (в плавильной камере). В результате значительная часть органической компоненты отходов подвергается, в основном, термическому разложению под действием нагретого плазмотронами азота воздуха, что также ведет к увеличению доли летучих смол в составе пирогаза.2) In the zone of gasification of organic components from the solid waste composition, the oxygen content in the composition of the working gas (air) supplied to the plasma-chemical reactor (furnace) is small due to its participation in the oxidation reactions of the inorganic part of the solid waste in the lower part of the reactor (in the melting chamber). As a result, a significant part of the organic component of the waste is mainly subjected to thermal decomposition under the influence of air heated by plasmatrons of nitrogen, which also leads to an increase in the proportion of volatile resins in the composition of pyrogas.

3) Использование воздуха в качестве рабочего газа в плазмохимических преобразованиях твердых отходов ведет к тому, что значительная часть пирогаза (до 60%), отводимого из плазмохимического реактора, - это нагретый азот. Присутствие столь высокой доли азота в составе пирогаза приводит к существенному снижению калорийности пирогаза и, как следствие, к снижению калорийности пирогаза при последующем его использовании для генерирования электроэнергии.3) The use of air as a working gas in the plasma chemical transformations of solid waste leads to the fact that a significant part of the pyrogas (up to 60%) discharged from the plasma chemical reactor is heated nitrogen. The presence of such a high proportion of nitrogen in the composition of the pyrogas leads to a significant decrease in the calorific value of the pyrogas and, as a result, to a decrease in the calorific value of the pyrogas with its subsequent use for generating electricity.

4) Подача нагретого плазмотронами воздуха на поверхность шлака в плавильной камере реактора, практически перпендикулярно к его поверхности, приводит к существованию температурных перенапряжений в зоне стыковки плавильной камеры с шахтной частью реактора из-за низкой теплопроводности стеклоподобного шлакового компаунда, слабого его перемешивания и существования отраженных от поверхности шлакового компаунда потоков высокотемпературного газа (воздуха).4) The supply of air heated by plasmatrons to the surface of the slag in the melting chamber of the reactor, almost perpendicular to its surface, leads to the existence of thermal overvoltages in the area where the melting chamber joins the shaft part of the reactor due to the low thermal conductivity of the glass-like slag compound, its weak mixing and the existence of reflection from surface slag compound flows of high-temperature gas (air).

Т.о. техническим эффектом, на который направлено данное изобретение, является повышение эффективности плазменной переработки твердых отходов, выраженное в техническом результате - повышении калорийности пирогаза, получаемого в реакторе при переработке твердых отходов.T.O. the technical effect to which this invention is directed is to increase the efficiency of plasma processing of solid waste, expressed as a technical result - increasing the calorific value of the pyrogas obtained in the reactor during the processing of solid waste.

Повышение эффективности плазменной переработки твердых отходов обеспечивается за счет конструкции плазмохимического реактора (плазменной печи), представленной на чертеже, на котором показаны:Improving the efficiency of plasma processing of solid waste is ensured by the design of the plasma chemical reactor (plasma furnace), shown in the drawing, which shows:

1. Загрузочное устройство.1. Boot device.

2. Шахта реактора.2. The reactor shaft.

3. Зона сушки перерабатываемых твердых отходов.3. Drying zone for recyclable solid waste.

Камера сушки.Drying chamber.

Плазменный генератор подачи нагретого рабочего газа для сушки твердых отходов.Plasma generator for supplying heated working gas for drying solid waste.

4. Зона газификации перерабатываемых твердых отходов.4. Gasification zone of processed solid waste.

Камера газификации.Gasification chamber.

Плазменный генератор подачи нагретого рабочего газа для газификации твердых отходов.Plasma generator for supplying heated working gas for gasification of solid waste.

5. Зона формирования стеклоподобного шлакового компаунда.5. The formation zone of the glass-like slag compound.

Патрубок (фурма) ввода нагретого рабочего газа для формирования стеклоподобного шлакового компаунда.A nozzle (lance) of the input of the heated working gas to form a glass-like slag compound.

Плазменный генератор подачи нагретого рабочего газа для формирования стеклоподобного шлакового компаунда.Plasma generator for supplying heated working gas to form a glass-like slag compound.

6. Сливное отверстие.6. The drain hole.

7. Газоотвод пирогаза.7. The gas outlet of the pyrogas.

Плазмохимический реактор для переработки твердых отходов работает следующим образом.Plasma-chemical reactor for processing solid waste is as follows.

В реактор через загрузочное устройство 1 загружаются твердые отходы. Загруженные в реактор отходы заполняют шахту 2 до выходной трубы загрузочного устройства 1.Solid waste is loaded into the reactor through the charging device 1. The waste loaded into the reactor fills the shaft 2 to the outlet pipe of the loading device 1.

В камеру сушки отходов 3.1 через плазменные генераторы (плазмотроны) 3.2 подается рабочий газ. В качестве рабочего газа может использоваться углекислый газ (СO2), нагретый до высоких температур (5000-7000°С - на выходе из канала плазмотрона). В плазменном генераторе (плазмотроне) 3.2, в дуговом разряде, происходит разложение углекислого газа: СО2→СО+О. Влага, содержащаяся в твердых отходах, взаимодействует с продуктами разложения углекислого газа в зоне сушки перерабатываемых отходов 3 при температурах 100-250°С с образованием водорода: Н2O+СО→Н2+СO2. Углеродосодержащие отходы взаимодействуют в зоне сушки перерабатываемых отходов 3 с продуктами разложения углекислого газа и образуют окись углерода: С+О→СО. Газообразные продукты реакции поступают в газоотвод 7. Количество подаваемого рабочего газа в единицу времени (расход рабочего газа) и его температура могут изменяться в зависимости от влажности перерабатываемых твердых отходов. Потребный расход рабочего газа (СО2) и его температура определяются по максимуму выхода основных продуктов реакции - окиси углерода и водорода. Содержание продуктов реакции определяется в зоне сушки перерабатываемых отходов 3. Плазмохимические процессы в зоне сушки твердых отходов 3 могут включать не только процессы сушки отходов, но и другие процессы плазменной переработки, включая плазменный пиролиз и газификацию. В этом случае в плазменных генераторах 3.2, расположенных в камере сушки твердых отходов 3.1, в качестве рабочих газов могут использоваться и другие рабочие газы: вода (водяной пар), воздух, аргон. Возможно также использование комбинаций плазменных генераторов 3.2, работающих на различных рабочих газах и расположенных камере сушки твердых отходов 3.1.Working chamber 3.1 is fed into the waste drying chamber 3.1 through plasma generators (plasmatrons) 3.2. Carbon dioxide (CO 2 ) heated to high temperatures (5000-7000 ° C at the outlet of the plasma torch channel) can be used as a working gas. In a plasma generator (plasmatron) 3.2, in an arc discharge, carbon dioxide decomposes: СО 2 → СО + О. The moisture contained in solid waste interacts with the decomposition products of carbon dioxide in the drying zone of processed waste 3 at temperatures of 100-250 ° C with the formation of hydrogen: H 2 O + CO → H 2 + CO 2 . Carbon-containing waste interacts in the drying zone of the processed waste 3 with the decomposition products of carbon dioxide and form carbon monoxide: С + О → СО. The gaseous reaction products enter the gas outlet 7. The amount of working gas supplied per unit time (working gas flow rate) and its temperature may vary depending on the humidity of the processed solid waste. The required flow rate of the working gas (CO 2 ) and its temperature are determined by the maximum yield of the main reaction products - carbon monoxide and hydrogen. The content of the reaction products is determined in the drying zone of the processed waste 3. Plasma-chemical processes in the drying zone of solid waste 3 can include not only the drying processes of the waste, but also other plasma processing processes, including plasma pyrolysis and gasification. In this case, in plasma generators 3.2 located in the solid waste drying chamber 3.1, other working gases can also be used as working gases: water (water vapor), air, argon. It is also possible to use combinations of plasma generators 3.2 operating on various working gases and located in the chamber for drying solid waste 3.1.

В камеру газификации 4.1 через плазменные генераторы (плазмотроны) 4.2 подается нагретый до высоких температур (5000-7000°С - на выходе из канала плазмотрона) рабочий газ. В качестве рабочего газа может использоваться нагретый до указанных температур водяной пар, т.е. в плазменные генераторы в качестве рабочего тела подается вода. В плазменном генераторе (плазмотроне) 4.2 в дуговом разряде происходит разложение воды: Н2О→Н+ОН→Н+Н+О. При взаимодействии органических компонентов твердых отходов в зоне газификации 4 при температурах 300-600°С с нагретым рабочим газом (и продуктами его разложения) происходит ряд процессов - разложение органических компонент отходов, образование окиси углерода, насыщение свободных углеродных связей водородом. Газообразные продукты реакции через зону сушки 3 поступают в газоотвод 7. Количество рабочего газа (водяного пара), подаваемого в камеру газификации 4.1 в единицу времени (расход) плазменными генераторами 4.2, и его температура могут изменяться в зависимости от доли органической компоненты в составе твердых отходов. Потребный расход рабочего газа (водяного пара) и его температура определяются исходя из двух основных критериев: минимизации выхода смол в качестве продуктов реакции и наибольшим связыванием водяного пара в протекающих реакциях. Первое определяется по осаждению смол в газоходе 7 в единицу времени, второе - по минимизации влагосодержания вне зоны газификации 4 (между зонами сушки 3 и газификации 4). В зоне газификации твердых отходов 4 могут использоваться в качестве рабочих газов в плазменных генераторах 4.2, расположенных в камере газификации твердых отходов 4.1, и другие рабочие газы: углекислый газ, водород, воздух, аргон. Возможно также использование комбинаций плазменных генераторов 4.2, работающих на различных рабочих газах и расположенных камере газификации твердых отходов 4.1.Working gas heated to high temperatures (5000-7000 ° C - at the outlet of the plasma torch channel) is fed into gasification chamber 4.1 through plasma generators (plasmatrons) 4.2. As the working gas, water vapor heated to the indicated temperatures can be used, i.e. water is supplied to the plasma generators as a working fluid. In the plasma generator (plasmatron) 4.2 in an arc discharge, water decomposes: H 2 O → H + OH → H + H + O. During the interaction of organic components of solid waste in gasification zone 4 at temperatures of 300-600 ° C with heated working gas (and its decomposition products), a number of processes occur - decomposition of the organic components of the waste, formation of carbon monoxide, and saturation of free carbon bonds with hydrogen. The gaseous reaction products through the drying zone 3 enter the gas outlet 7. The amount of working gas (water vapor) supplied to the gasification chamber 4.1 per unit time (flow rate) by plasma generators 4.2, and its temperature may vary depending on the proportion of the organic component in the composition of solid waste . The required flow rate of the working gas (water vapor) and its temperature are determined on the basis of two main criteria: minimizing the yield of resins as reaction products and the highest binding of water vapor in the reactions. The first is determined by the deposition of resins in the flue 7 per unit time, the second - by minimizing moisture content outside the gasification zone 4 (between the drying zones 3 and gasification 4). In the zone of gasification of solid waste 4 can be used as working gases in plasma generators 4.2 located in the chamber for gasification of solid waste 4.1, and other working gases: carbon dioxide, hydrogen, air, argon. It is also possible to use combinations of plasma generators 4.2 operating on various working gases and located in the chamber for gasification of solid waste 4.1.

В зону формирования стеклоподобного шлакового компаунда 5 через патрубки 5.1 подается с помощью плазменных генераторов (плазмотронов) 5.2 нагретый до высоких температур (5000-7000°С - на выходе из канала плазмотрона) рабочий газ. В качестве рабочего газа может использоваться воздух, в том числе воздух, обогащенный кислородом. Неорганическая компонента из состава твердых отходов при взаимодействии с кислородом нагретого плазменными генераторами 5.2 воздуха при температурах 1100-1500°С образует окислы металлов и неметаллов, смесь которых и образует стеклоподобный шлаковый компаунд. Количество рабочего газа (воздуха), подаваемого в зону формирования стеклоподобного шлакового компаунда 5 в единицу времени (расход), и его температура могут изменяться в зависимости от доли неорганической компоненты в составе твердых отходов. В качестве рабочего газа в плазменных генераторах 5.2 может использоваться также углекислый газ (СO2). Возможна также комбинация рабочих газов (воздуха и углекислого газа), когда на различных плазмотронах, установленных в патрубках 5.1, используются различные рабочие газы.Working gas is supplied to the formation zone of the glass-like slag compound 5 through nozzles 5.1 using plasma generators (plasmatrons) 5.2. The working gas is heated to high temperatures (5000-7000 ° C at the outlet of the plasma torch channel). Air can be used as a working gas, including air enriched with oxygen. The inorganic component from the composition of solid waste, when interacting with oxygen, heated by plasma generators 5.2 air at temperatures of 1100-1500 ° C forms the oxides of metals and nonmetals, a mixture of which forms a glass-like slag compound. The amount of working gas (air) supplied to the formation zone of the glass-like slag compound 5 per unit time (flow rate), and its temperature can vary depending on the proportion of inorganic component in the composition of solid waste. Carbon dioxide (CO 2 ) can also be used as a working gas in plasma generators 5.2. A combination of working gases (air and carbon dioxide) is also possible when different working gases are used on various plasmatrons installed in nozzles 5.1.

Температура рабочего газа определяется исходя из количества тепла, вносимого потоком нагретого рабочего газа и необходимого для поддержания стеклоподобного шлакового компаунда в расплавленном состоянии при температурах 1200-1300°С. Количество рабочего газа (воздуха), подаваемого в зону образования стеклоподобного шлакового компаунда, определяется исходя из необходимости полного окисления неорганической компоненты твердых отходов и получения химически нейтрального неводорастворимого (практически) стеклоподобного шлакового компаунда. Получение нейтрального и неводорастворимого стеклоподобного шлакового компаунда можно контролировать на основе химического анализа проб шлака.The temperature of the working gas is determined based on the amount of heat introduced by the heated working gas flow and necessary to maintain the glass-like slag compound in the molten state at temperatures of 1200-1300 ° C. The amount of working gas (air) supplied to the formation zone of a glass-like slag compound is determined on the basis of the need for complete oxidation of the inorganic component of solid waste and the production of a chemically neutral non-water-insoluble (practically) glass-like slag compound. The preparation of a neutral and water-insoluble glass-like slag compound can be controlled based on chemical analysis of slag samples.

Для улучшения процессов перемешивания расплавленного шлакового компаунда нагретый воздух может подаваться под слой расплавленного шлака, что обеспечит необходимый барботаж, лучшую передачу тепла от нагретого воздуха к шлаку и его более полное окисление. Достигается это поддержанием необходимого уровня шлакового компаунда.To improve the mixing processes of the molten slag compound, heated air can be supplied under the layer of molten slag, which will provide the necessary bubbling, better heat transfer from the heated air to the slag and its more complete oxidation. This is achieved by maintaining the required level of slag compound.

Накопившийся шлаковый компаунд удаляется через сливное отверстие (или сливное устройство) 6.The accumulated slag compound is removed through the drain hole (or drain device) 6.

Процесс переработки твердых отходов в плазмохимическом реакторе осуществляется в непрерывном режиме. Отходы, загружаемые загрузочное устройство 1 шахты 2 реактора, последовательно проходят все температурные зоны, опускаясь сверху вниз. По мере прохождения температурных зон: в зоне сушки перерабатываемых твердых отходов 3 снижается влажность отходов и несколько уменьшается объем твердой компоненты, газообразные продукты переработки отводятся из реактора через газоотвод 7; в зоне газификации перерабатываемых твердых отходов 4 перерабатывается органическая компонента твердых отходов и еще более уменьшается объем твердой компоненты отходов, газообразные продукты переработки отводятся в газоотвод 7; оставшаяся неорганическая твердая компонента отходов имеет объем, в 15-20 раз меньший, чем объем загруженных твердых отходов, окисляется до стеклоподобного шлакового компаунда в зоне формирования стеклоподобного шлакового компаунда 5, продукт переработки - стеклоподобный шлаковый компаунд удаляется по мере накопления (порциями или непрерывно) через сливное отверстие 6. По мере переработки и опускания уровня отходов в шахте 2 реактора производится загрузка реактора твердыми отходами через загрузочное устройство 1. Удаление газообразных отходов из реактора осуществляется через газоход, и в верхней части шахты реактора поддерживается разрежение, необходимое для того, чтобы избежать попадания газообразных продуктов реакции в окружающую атмосферу.The process of processing solid waste in a plasma chemical reactor is carried out continuously. The waste loaded by the loading device 1 of the reactor shaft 2 passes successively all temperature zones, descending from top to bottom. As the temperature zones pass: in the drying zone of the processed solid waste 3, the humidity of the waste decreases and the volume of the solid component decreases slightly, the gaseous products of processing are discharged from the reactor through the gas outlet 7; in the gasification zone of the processed solid waste 4, the organic component of the solid waste is processed and the volume of the solid component of the waste is further reduced, the gaseous products of processing are discharged to the gas outlet 7; the remaining inorganic solid waste component has a volume 15-20 times smaller than the volume of solid waste loaded, is oxidized to a glass-like slag compound in the formation zone of the glass-like slag compound 5, the processing product is a glass-like slag compound is removed as it accumulates (in batches or continuously) through drain hole 6. As the waste level is processed and lowered in the reactor shaft 2, the reactor is loaded with solid waste through the charging device 1. Gaseous moves from the reactor via the gas duct and the top of the reactor shaft is maintained vacuum required in order to avoid ingress of gaseous reaction products into the ambient atmosphere.

Т.о. благодаря эффективной конструкции плазмохимического реактора обеспечивается повышение эффективности плазменной переработки твердых отходов за счет повышения калорийности пирогаза, получаемого в реакторе при переработке твердых отходов.T.O. Thanks to the efficient design of the plasma chemical reactor, the efficiency of the plasma processing of solid waste is increased by increasing the calorific value of the pyrogas obtained in the reactor during the processing of solid waste.

Claims (1)

Плазмохимический реактор для переработки твердых отходов, выполненный в виде шахтной печи с загрузочным устройством, плавильными камерами, газоотводом и сливным отверстием, включающей последовательно расположенные в шахте сверху вниз камеру сушки твердых отходов с плазменными генераторами подачи нагретого рабочего газа в количестве от 2 до 6, равномерно расположенными по окружности плазменного реактора, камеру газификации твердых отходов с плазменными генераторами подачи нагретого рабочего газа в количестве от 2 до 6, равномерно расположенными по окружности плазменного реактора, зону формирования стеклоподобного шлакового компаунда с патрубками плазменных генераторов подачи нагретого рабочего газа в количестве от 2 до 6, равномерно расположенными по окружности реактора, причем в камере сушки в качестве рабочего газа может быть использован газ из группы, включающей углекислый газ, воздух, водяной пар, аргон, в камере газификации в качестве рабочего газа может быть использован газ из группы, включающей водяной пар, углекислый газ, водород, аргон, воздух, в зоне формирования стеклоподобного шлакового компаунда в качестве рабочего газа может быть использован воздух или углекислый газ. Plasma-chemical reactor for processing solid waste, made in the form of a shaft furnace with a loading device, smelting chambers, a gas outlet and a drain hole, including a solid waste drying chamber with plasma generators for supplying heated working gas in an amount from 2 to 6, arranged sequentially in the shaft from top to bottom, uniformly located around the circumference of the plasma reactor, a chamber for gasification of solid waste with plasma generators for supplying heated working gas in an amount of 2 to 6, uniformly distributed laid around the circumference of the plasma reactor, the formation zone of the glass-like slag compound with the nozzles of the plasma generators for the supply of heated working gas in an amount of 2 to 6, evenly spaced around the circumference of the reactor, and in the drying chamber, gas from the group comprising carbon dioxide can be used as working gas , air, water vapor, argon, in the gasification chamber, gas from the group including water vapor, carbon dioxide, hydrogen, argon, air, in the formation zone can be used as a working gas By using a glass-like slag compound, air or carbon dioxide can be used as the working gas.
RU2009105472/03A 2009-02-18 2009-02-18 Plasmochemical reactor for processing of solid wastes RU2406032C2 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009105472/03A RU2406032C2 (en) 2009-02-18 2009-02-18 Plasmochemical reactor for processing of solid wastes
PCT/RU2010/000074 WO2010128886A2 (en) 2009-02-18 2010-02-17 Method for producing hydrocarbons from gaseous products of the plasma treatment of solid wastes (variants)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009105472/03A RU2406032C2 (en) 2009-02-18 2009-02-18 Plasmochemical reactor for processing of solid wastes

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2009105472A RU2009105472A (en) 2010-08-27
RU2406032C2 true RU2406032C2 (en) 2010-12-10

Family

ID=42798324

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2009105472/03A RU2406032C2 (en) 2009-02-18 2009-02-18 Plasmochemical reactor for processing of solid wastes

Country Status (2)

Country Link
RU (1) RU2406032C2 (en)
WO (1) WO2010128886A2 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012112064A1 (en) 2011-02-18 2012-08-23 Крено Инвест Са Method and plant for processing solid and liquid industrial and consumer waste in thermal plasma
RU2575719C2 (en) * 2011-02-18 2016-02-20 Сергей Александрович Вощинин Treatment of solid and liquid production wastes and consumption in thermal plasma and plant to this end
RU2681981C1 (en) * 2017-04-20 2019-03-14 Ын Ту КВОН Hybrid incinerator using pyrolysis of water and air for combustion
RU2731637C1 (en) * 2020-03-20 2020-09-07 Игорь Викторович Веженков Method and apparatus for gasification of carbonaceous feedstock

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109266365B (en) * 2018-09-05 2021-12-31 任慷平 Component separation type carbonization system

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7491861B2 (en) * 2002-07-31 2009-02-17 Studsvik, Inc. In-drum pyrolysis
JP2003243019A (en) * 2002-02-18 2003-08-29 Mitsubishi Materials Corp Waste power generating system
RU2333238C2 (en) * 2006-06-22 2008-09-10 Закрытое Акционерное Общество "Сибирская Технологическая Компания "Цеосит" Method of organic waste processing (versions)
RU70962U1 (en) * 2007-10-22 2008-02-20 Валерий Герасимович Гнеденко PLANT FOR THE PROCESSING OF SOLID DOMESTIC WASTE

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012112064A1 (en) 2011-02-18 2012-08-23 Крено Инвест Са Method and plant for processing solid and liquid industrial and consumer waste in thermal plasma
RU2575719C2 (en) * 2011-02-18 2016-02-20 Сергей Александрович Вощинин Treatment of solid and liquid production wastes and consumption in thermal plasma and plant to this end
RU2681981C1 (en) * 2017-04-20 2019-03-14 Ын Ту КВОН Hybrid incinerator using pyrolysis of water and air for combustion
RU2731637C1 (en) * 2020-03-20 2020-09-07 Игорь Викторович Веженков Method and apparatus for gasification of carbonaceous feedstock

Also Published As

Publication number Publication date
WO2010128886A3 (en) 2010-12-29
WO2010128886A2 (en) 2010-11-11
RU2009105472A (en) 2010-08-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Hlina et al. Production of high quality syngas from argon/water plasma gasification of biomass and waste
SE440946B (en) PROCEDURE AND EQUIPMENT FOR ENHANCING WASTE WITH PLASMA TECHNOLOGY
US9410095B2 (en) Method of gasification of biomass using gasification island
US20100219062A1 (en) Method and apparatus for plasma gasification of carbonic material by means of microwave radiation
RU2710492C1 (en) Production steel complex and operating method of production complex
CN104707454B (en) Tower flue gases of cock oven UTILIZATION OF VESIDUAL HEAT IN and simultaneous SO_2 and NO removal system
RU2406032C2 (en) Plasmochemical reactor for processing of solid wastes
FI80832C (en) AVGASRENING.
CN104004985A (en) Carbon-nitrogen-oxygen combined treatment process and device
KR20100044853A (en) A gas reformulation system comprising means to optimize the effectiveness of gas conversion
CN101381628A (en) Coal gasification method using oxygen-rich air, CO2 flue gas and steam as gasifying agents
CN102076399B (en) Combustion of CO and combustibles in steel furnace offgases
CN102232007A (en) System for producing silicon with improved resource utilization
CN107130079B (en) It is a kind of to prepare CO using coal gas of converter2And the method and system of cycle injection
CN103642530B (en) Counter-burning type gasification of coal furnace apparatus and technique
WO2010095981A1 (en) Plasmochemical reactor for processing solid waste
EP2660302A1 (en) Gasification melting furnace and treating method for combustible material using the same
CN109370657B (en) Multi-phase material internal cooling gasification furnace
RO126941B1 (en) Process and installation for thermally plasma treating a gaseous mixture
CN106865659A (en) A kind of coal low temperature distillation high temperature in wastewater disposal and Application way
CN104445482A (en) Process of treating coking wastewater by utilizing coke quenching heat energy
CN204563900U (en) Tower flue gases of cock oven UTILIZATION OF VESIDUAL HEAT IN and simultaneous SO_2 and NO removal system
RU2434929C2 (en) Pyrolysis system for utilisation of carbon-containing waste
RU2563374C2 (en) Processing of solid household and industrial wastes
CN211176810U (en) Gasification reaction furnace with furnace body wall surface heat available

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20120219

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20150220

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20180219

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20191218