RU2475677C1 - Method of processing solid household and industrial wastes using synthesis gas - Google Patents
Method of processing solid household and industrial wastes using synthesis gas Download PDFInfo
- Publication number
- RU2475677C1 RU2475677C1 RU2011137498/03A RU2011137498A RU2475677C1 RU 2475677 C1 RU2475677 C1 RU 2475677C1 RU 2011137498/03 A RU2011137498/03 A RU 2011137498/03A RU 2011137498 A RU2011137498 A RU 2011137498A RU 2475677 C1 RU2475677 C1 RU 2475677C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- gas
- water
- synthesis gas
- temperature
- flue gases
- Prior art date
Links
Classifications
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
- Y02W30/00—Technologies for solid waste management
- Y02W30/20—Waste processing or separation
Abstract
Description
Изобретение относится к области переработки твердых бытовых и промышленных отходов (ТБПО) с получением в качестве конечного продукта синтез-газа и может быть использовано в коммунальном хозяйстве и в различных отраслях промышленности для последующего химического синтеза жидких углеводородов и, в первую очередь, - высококачественных моторных топлив.The invention relates to the field of processing solid domestic and industrial waste (TBPO) to produce synthesis gas as the final product and can be used in utilities and in various industries for the subsequent chemical synthesis of liquid hydrocarbons and, above all, high-quality motor fuels .
Важнейшей глобальной экономической и экологической задачей, стоящей перед мировым сообществом, является переход на использование возобновляемых источников энергии. Одним из альтернативных энергоносителей являются твердые бытовые и промышленные отходы (ТБПО).The most important global economic and environmental challenge facing the world community is the transition to the use of renewable energy sources. One of the alternative energy sources is solid household and industrial waste (TBPO).
Еще в 60-е годы XX века ряд промышленно развитых стран, в том числе США, Германия, Франция, Япония, Швейцария, Канада, начали интенсивно заниматься вопросами утилизации и переработки ТБПО, причем успешное решение этой задачи позволило бы не только получить новый источник энергии, но также и предотвратить дальнейшее расширение, а в дальнейшем добиться и уменьшения площадей, занимаемых полигонами-хранилищами ТБПО и несанкционированными свалками бытового мусора, наносящими колоссальный вред природе из-за попадания из них огромных количеств токсичных веществ в атмосферу, почву и водоемы.Back in the 60s of the XX century, a number of industrialized countries, including the USA, Germany, France, Japan, Switzerland, Canada, began to intensively deal with the issues of utilization and processing of TBPO, and successful solution of this problem would not only allow obtaining a new energy source , but also to prevent further expansion, and in the future to achieve and reduce the area occupied by the TBPO storage areas and unauthorized landfills, causing tremendous damage to nature due to the enormous quantities from them xenic substances into the atmosphere, soil and water bodies.
В результате многолетних исследований в ряде стран были разработаны и построены мусоросжигательные заводы, созданы технологии по переработке ТБПО с получением топливного газа, используемого для теплофикационных целей и производства электроэнергии.As a result of many years of research, waste incineration plants were developed and built in a number of countries, and technologies were developed for the processing of TBPO with the production of fuel gas used for heating purposes and electricity production.
Основные применяемые способы утилизации и переработки ТБПО.The main methods used for the disposal and processing of TBPO.
- Сжигание при температуре не менее 1200°С, которое проводят в печах различной конструкции, в том числе в шахтных печах, в псевдоожиженном слое, во вращающихся печах и т.д. При этом наряду с образованием воды и диоксида углерода образуются оксиды азота, оксиды серы, оксиды углерода, бензопирен, диоксин и десятки других соединений, оказывающих негативное воздействие на живые организмы и природу.- Burning at a temperature of at least 1200 ° C, which is carried out in furnaces of various designs, including shaft furnaces, in a fluidized bed, in rotary kilns, etc. At the same time, along with the formation of water and carbon dioxide, nitrogen oxides, sulfur oxides, carbon oxides, benzopyrenes, dioxin and dozens of other compounds are formed that have a negative effect on living organisms and nature.
Применяемые системы очистки отходящих дымовых газов не могут обеспечить качественную очистку от вредных компонентов.The used flue gas cleaning systems cannot ensure high-quality cleaning of harmful components.
- Газификация при температуре 600-1300°С автотермическим методом (т.е. с непосредственным контактом теплоносителя - дымовых газов с обрабатываемым продуктом) в шахтных или вращающихся печах с использованием в качестве окислителя и газифицирующего агента воздуха. Состав получаемого газа отличается высоким содержанием азота до 55-58% и низкой теплотворной способностью, не превышающей 1800-2000 ккал/нм3.- Gasification at a temperature of 600-1300 ° C by the autothermal method (i.e., with direct contact of the heat carrier - flue gases with the processed product) in shaft or rotary kilns using air as an oxidizing agent. The composition of the resulting gas is characterized by a high nitrogen content up to 55-58% and low calorific value not exceeding 1800-2000 kcal / nm 3 .
- Разложение ТБПО в шлаковом расплаве при температуре 1300-1700°С. При этом также получают топливный газ с низкой теплотворной способностью 1500-1800 ккал/нм3, который может быть использован только как топливо для теплофикационных целей или производства электроэнергии.- The decomposition of TBPO in the slag melt at a temperature of 1300-1700 ° C. At the same time, fuel gas with a low calorific value of 1500-1800 kcal / nm 3 is also obtained, which can only be used as fuel for heating purposes or for generating electricity.
- Плазменная газификация при температуре 2800-5500°С с получением топливного газа с низшей теплотворной способностью до 2500 ккал/нм3. При высокотемпературной плазменной переработке отходов проходит процесс пиролиза компонентов ТБПО без доступа воздуха извне. При этом из генератора выходит газ с температурой 870-900°С, который кроме СО, H2, СО2, N2, CnHm и H2O содержит соединения серы, хлора, оксиды свинца, цинка и др. При снижении температуры газа в процессе газификации проходят параллельные и последовательные реакции с образованием новых веществ, в том числе образование смол и выделение свободного углерода. Это приводит к забивке аппаратуры и другим негативным последствиям. Кроме того, высокая температура при сжигании топливного газа приводит к образованию в отходящих дымовых газах повышенного содержания оксидов азота и оксида углерода.- Plasma gasification at a temperature of 2800-5500 ° C to produce fuel gas with a lower calorific value of up to 2500 kcal / nm 3 . In high-temperature plasma waste processing, the pyrolysis of TBPO components takes place without access of air from the outside. At the same time, a gas with a temperature of 870-900 ° C leaves the generator, which, in addition to CO, H 2 , CO 2 , N 2 , C n H m and H 2 O, contains sulfur, chlorine, oxides of lead, zinc, etc. With a decrease gas temperatures during gasification undergo parallel and sequential reactions with the formation of new substances, including the formation of resins and the release of free carbon. This leads to clogging of the equipment and other negative consequences. In addition, the high temperature during the combustion of fuel gas leads to the formation in the flue gas of a high content of nitrogen oxides and carbon monoxide.
Таким образом, традиционные методы газификации ТБПО, предусматривающие автотермический метод подвода тепла к обрабатываемому продукту, не позволяют получить газ с высокой теплотворной способностью. Теплотворная способность такого газа не превышает 2500 ккал/кг, в нем содержится более 50% азота, и он может быть использован только в качестве низкокалорийного топлива. Применение вместо воздуха в традиционных генераторах газа (газификаторах ТБПО) в качестве окислителя чистого кислорода, или воздуха, обогащенного кислородом, значительно повышает стоимость получаемого газа за счет повышения капитальных вложений и эксплуатационных затрат и делает реализацию такого проекта экономически нецелесообразной.Thus, the traditional methods of gasification of TBPO, providing an autothermal method of supplying heat to the processed product, do not allow to obtain gas with high calorific value. The calorific value of such a gas does not exceed 2500 kcal / kg, it contains more than 50% nitrogen, and it can only be used as low-calorie fuel. The use of pure oxygen or oxygen enriched air instead of air in traditional gas generators (TBPO gasifiers) as an oxidizing agent significantly increases the cost of the produced gas by increasing capital investments and operating costs and makes the implementation of such a project economically impractical.
Ниже приведены примеры известных способов переработки и уничтожения ТБПО и устройств для их осуществления.The following are examples of known methods for processing and destroying TBPO and devices for their implementation.
Известна технологическая схема в виде устройства для сжигания бытовых отходов (патент RU №2114357, кл. F23G 5/00, опубл. 1998, бюл. №18), включающая приемно-разгрузочное устройство с бункером, мусоросжигательный котел с топкой и хвостовыми поверхностями нагрева, котел-утилизатор, дымосос для нагнетания дымовых газов от мусоросжигательного котла в топку котла-утилизатора, систему ввода раствора аммиака в газоход котла-утилизатора для нейтрализации NOx, газоочистное оборудование и дымовую трубу. Для дожигания продуктов неполного сгорания отходов мусоросжигательный котел снабжен камерой дожигания. Поскольку сжигаемые отходы имеют низкое значение теплоты сгорания (<1700 ккал/кг), для обеспечения устойчивого процесса горения в камеру дожигания, а также в топку котла-утилизатора дополнительно подводится топливо от внешнего источника (газ или мазут). В котле-утилизаторе генерируется водяной пар для собственных или внешних потребителей, а также для производства электроэнергии.A known technological scheme in the form of a device for burning household waste (patent RU No. 2114357, class F23G 5/00, publ. 1998, bull. No. 18), including a receiving and unloading device with a hopper, an incinerator boiler with a furnace and tail heating surfaces, a waste heat boiler, a smoke exhaust fan for pumping flue gases from the waste incinerator into the furnace of the waste heat boiler, an ammonia solution injection system into the flue of the waste heat boiler to neutralize NO x , gas purification equipment and a chimney. For the afterburning of products of incomplete combustion of waste, the incinerator is equipped with a afterburner. Since the waste being burned has a low calorific value (<1700 kcal / kg), in order to ensure a stable combustion process, fuel from an external source (gas or fuel oil) is additionally supplied to the afterburner and to the furnace of the recovery boiler. The waste heat boiler generates water vapor for its own or external consumers, as well as for the production of electricity.
Недостатками данной технологической схемы являются следующие:The disadvantages of this technological scheme are the following:
- необходимость использования высококалорийного топлива (газа, мазута) от внешнего источника;- the need to use high-calorie fuel (gas, fuel oil) from an external source;
- использование в технологическом процессе аммиака, являющегося взрывоопасным и токсичным веществом, приводит к существенному ужесточению требований к производственным помещениям и значительному возрастанию капитальных и эксплуатационных затрат;- the use in the process of ammonia, which is an explosive and toxic substance, leads to a significant tightening of requirements for production facilities and a significant increase in capital and operating costs;
- сжигание отходов при высокой температуре (>1340°С) сопровождается образованием вредных примесей (NOx, CO, SO2 и др.), выбрасываемых в атмосферу;- the burning of waste at high temperature (> 1340 ° C) is accompanied by the formation of harmful impurities (NO x , CO, SO 2 , etc.) emitted into the atmosphere;
- невозможность эффективной очистки дымовых газов от NOx;- the inability to effectively purify flue gases from NO x ;
- выброс в атмосферу большого количества парникового газа СО2;- emission into the atmosphere of a large amount of greenhouse gas CO 2 ;
- в качестве конечного продукта вырабатывается только тепловая и/или электрическая энергия, которая в реальных условиях не всегда может найти применение.- only thermal and / or electric energy is generated as a final product, which in real conditions cannot always find application.
Известен способ переработки ТБПО по патенту RU №2213908, кл. F23G 5/00, опубл. 2003, бюл. №28, включающий предварительную обработку ТБПО, загрузку в реактор, нагрев, сушку, пиролиз и сжигание с образованием продуктов переработки в газообразной и жидкой фазах, вывод продуктов переработки из реактора; все процессы в реакторе ведут при абсолютном давлении 0,08-0,095 МПа, 15-30% полученного пиролизного газа используют в качестве технологического топлива, подмешивая к нему перед подачей на горелку воздух с коэффициентом 1,0-4,69 и подводя образовавшуюся высокотемпературную смесь продуктов сгорания, содержащую воздух, водяной пар и СО2, в реактор в качестве газифицирующего агента при пиролизе, а остальную часть пиролизного газа используют в качестве энергетического топлива, например, для производства тепловой и электрической энергии в котлотурбинном блоке.A known method of processing TBPO according to patent RU No. 2213908, class. F23G 5/00, publ. 2003, bull. No. 28, including pretreatment of TBPO, loading into the reactor, heating, drying, pyrolysis and burning with the formation of processed products in the gaseous and liquid phases, withdrawal of processed products from the reactor; all processes in the reactor are carried out at an absolute pressure of 0.08-0.095 MPa, 15-30% of the obtained pyrolysis gas is used as a process fuel, mixing air with a coefficient of 1.0-4.69 before adding to the burner and supplying the resulting high-temperature mixture combustion products containing air, water vapor and CO 2 to the reactor as a gasifying agent during pyrolysis, and the rest of the pyrolysis gas is used as energy fuel, for example, for the production of heat and electric energy in a boiler turbine block.
К недостаткам данного способа относятся следующие:The disadvantages of this method include the following:
- пиролиз ТБПО осуществляют автотермическим методом, т.е. теплоту эндотермической реакции пиролиза подводят путем непосредственного контакта перерабатываемого материала с продуктами сжигания технологической части полученного ранее пиролизного газа, вследствие чего во вновь получаемом пиролизном газе содержится более 50% азота, из-за чего теплотворная способность газа не превышает 2500 ккал/кг;- TBPO pyrolysis is carried out by the autothermal method, i.e. the heat of the endothermic pyrolysis reaction is brought by direct contact of the processed material with the products of combustion of the technological part of the previously obtained pyrolysis gas, as a result of which the newly produced pyrolysis gas contains more than 50% nitrogen, due to which the calorific value of the gas does not exceed 2500 kcal / kg;
- значительную часть получаемого пиролизного газа (70-85%) сжигают в паровом котле, дымовые газы из которого, содержащие большое количество токсичных и парниковых газов, сбрасывают в окружающую среду, т.к. существующие средства очистки дымовых газов от этих компонентов недостаточно эффективны; кроме того, они существенно увеличивают стоимость технологического процесса;- a significant part of the pyrolysis gas produced (70-85%) is burned in a steam boiler, flue gases from which, containing a large amount of toxic and greenhouse gases, are discharged into the environment, because existing means of cleaning flue gases from these components are not effective enough; in addition, they significantly increase the cost of the process;
- не всегда и не везде можно реализовать получаемую тепловую и электрическую энергию.- not always and not everywhere it is possible to realize the received thermal and electric energy.
Известен способ высокотемпературной переработки отходов жизнедеятельности мегаполиса (патент RU №2295092, кл. F23G 5/027, опубл. 2004, бюл. №7), предусматривающий нагревание массы отходов в печи без доступа воздуха до температуры 2000°С подводимым по трубам из жаростойкого материала и впрыскиваемым в печь диоксидом углерода, который получается термическим разложением кальцита с температурой 1000°С и дополнительно нагревается до температуры 2300°С продуктами сжигания водорода в кислороде. Температура водородного факела около 2600°С. Поступая в печь, горячий диоксид углерода восстанавливается углеродом, содержащимся в перерабатываемых отходах, до оксида углерода, который смешивают за пределами печи с водяным паром при температуре 500°С. Затем в результате химического взаимодействия полученной смеси с окисью кальция получают газообразный водород и кальцит, который используют для получения окиси кальция и диоксида углерода. Часть диоксида углерода, отдавшего в печи тепло перерабатываемым отходам, отводят из печи для производства карбамида при температуре 200°С и давлении 20 МПа с подводом аммиака.A known method of high-temperature processing of waste from a megalopolis (patent RU No. 2295092, class F23G 5/027, publ. 2004, bull. No. 7), providing for the heating of the waste mass in the furnace without air access to a temperature of 2000 ° C supplied through pipes made of heat-resistant material and carbon dioxide injected into the furnace, which is obtained by thermal decomposition of calcite at a temperature of 1000 ° C and is additionally heated to a temperature of 2300 ° C by products of the combustion of hydrogen in oxygen. The temperature of the hydrogen plume is about 2600 ° C. Entering the furnace, hot carbon dioxide is reduced by the carbon contained in the recyclable waste to carbon monoxide, which is mixed outside the furnace with steam at a temperature of 500 ° C. Then, as a result of chemical interaction of the resulting mixture with calcium oxide, hydrogen gas and calcite are obtained, which is used to produce calcium oxide and carbon dioxide. Part of the carbon dioxide that gave heat to the waste processed in the furnace is removed from the furnace for the production of urea at a temperature of 200 ° C and a pressure of 20 MPa with ammonia supply.
Недостатки известного способа заключаются в следующем:The disadvantages of this method are as follows:
- часть технологических операций проводят при высоких температурах (до 2600°С), вследствие чего неизбежно использование весьма дорогостоящих жаростойких конструкционных материалов, например тантала;- part of the technological operations is carried out at high temperatures (up to 2600 ° C), as a result of which the use of very expensive heat-resistant structural materials, for example tantalum, is inevitable;
- покрытие недостающего количества азота, в том числе для получения аммиака, предусматривают получением его из сжиженного атмосферного воздуха, для чего необходима дорогостоящая и энергоемкая криогенная воздухоразделительная установка;- coating the missing amount of nitrogen, including for the production of ammonia, involves obtaining it from liquefied atmospheric air, which requires an expensive and energy-intensive cryogenic air separation plant;
- рассматриваемый способ включает весьма энергоемкий процесс электролиза воды для получения водорода;- the considered method includes a very energy-intensive process of electrolysis of water to produce hydrogen;
- предусмотрено проведение процесса преобразования карбаминовокислого аммония в карбамид при давлении 200 бар и температуре 190°С, для чего требуется дорогостоящее компрессорное и теплообменное оборудование высокого давления;- it is envisaged to carry out the process of converting ammonium carbamate into carbamide at a pressure of 200 bar and a temperature of 190 ° C, which requires expensive high-pressure compressor and heat exchange equipment;
- использование в технологическом процессе аммиака, являющегося взрывоопасным и токсичным веществом, приводит к существенному ужесточению требований к производственным помещениям и значительному возрастанию капитальных и эксплуатационных затрат.- the use in the process of ammonia, which is an explosive and toxic substance, leads to a significant tightening of requirements for production facilities and a significant increase in capital and operating costs.
Наиболее близким к предлагаемому способу является способ получения синтез-газа и полукокса пиролизом биомассы по патенту RU №2346026, кл. C10J 3/00, опубл. 2009, бюл. №4, предусматривающий транспортировку биомассы последовательно через три оснащенные шнеками камеры - сушильную, в которой производят сушку перерабатываемого сырья, пиролизную, в которой осуществляют разложение сухой биомассы, и разделительную, где продукты газификации сепарируют, после чего синтез-газ и полукокс направляют потребителям; при этом обогрев сушильной и пиролизной камер производят дымовыми газами, образующимися при сжигании в топке части биомассы, высушенной в сушильной камере, а также смол и дегтя, выделенных в разделительной камере, после чего дымовые газы, отдавшие тепло в сушильной и пиролизной камерах, выводят через дымовую трубу в атмосферу.Closest to the proposed method is a method for producing synthesis gas and semi-coke by pyrolysis of biomass according to patent RU No. 2346026, class. C10J 3/00, publ. 2009, bull. No. 4, which provides for the transportation of biomass sequentially through three chambers equipped with screws — a drying chamber, in which the processed raw materials are dried, pyrolysis, in which dry biomass is decomposed, and separation, where the gasification products are separated, after which the synthesis gas and semi-coke are sent to consumers; in this case, heating of the drying and pyrolysis chambers is carried out by flue gases generated during the combustion of part of the biomass dried in the drying chamber, as well as tar and tar extracted in the separation chamber, after which the flue gases that give off heat in the drying and pyrolysis chambers are removed through chimney into the atmosphere.
Недостатки этого способа заключаются в следующем:The disadvantages of this method are as follows:
- предлагаемый способ рассчитан на переработку только биомассы и не обеспечивает утилизации других составных частей ТБПО;- the proposed method is designed to process only biomass and does not provide for the disposal of other components of TBPO;
- получаемый из разделительной камеры пиролизный газ содержит ряд вредных компонентов (кислые газы, соединения серы, органические соединения и др.), очистка от которых способом не предусмотрена; поэтому несмотря на высокую калорийность пиролизного газа он может использоваться только как топливо;- the pyrolysis gas obtained from the separation chamber contains a number of harmful components (acid gases, sulfur compounds, organic compounds, etc.), the purification of which is not provided for by the method; therefore, despite the high calorific value of pyrolysis gas, it can only be used as fuel;
- сжигание части высушенной биомассы, а также смол и дегтя приводит к тому, что с дымовыми газами в атмосферу выбрасываются ряд токсичных веществ (СО, NOx, соединения серы, хлора, оксиды свинца, цинка и др.), а также в большом количестве парниковый газ - диоксид углерода.- burning part of the dried biomass, as well as tar and tar, leads to the release of a number of toxic substances (CO, NO x , sulfur, chlorine compounds, lead, zinc and other oxides) into the atmosphere with flue gases greenhouse gas - carbon dioxide.
Задачей предлагаемого изобретения является создание способа эффективной переработки ТБПО с получением на выходе высококондиционного синтез-газа, пригодного для последующей переработки в ценные целевые продукты, и в первую очередь - в синтетические жидкие моторные топлива.The objective of the invention is to provide a method for the efficient processing of TBPO to produce high-quality synthesis gas, suitable for further processing into valuable target products, and primarily into synthetic liquid motor fuels.
Задачей предлагаемого изобретения является также увеличение выхода синтез-газа на единицу массы перерабатываемых ТБПО.The objective of the invention is to increase the yield of synthesis gas per unit mass of processed TBPO.
Задачей предлагаемого изобретения является также минимизация выбросов в атмосферу с дымовыми газами токсичных компонентов (NOx, СО, SO2) и парникового газа СО2.The objective of the invention is to minimize emissions of toxic components (NO x , CO, SO 2 ) and greenhouse gas CO 2 into the atmosphere with flue gases.
Задачей предлагаемого изобретения является также минимизация содержания азота и его соединений в получаемом газе.The objective of the invention is also to minimize the content of nitrogen and its compounds in the resulting gas.
Задачей предлагаемого изобретения является также исключение воздуха, или воздуха, обогащенного кислородом, или чистого кислорода в качестве окислителя при переработки ТБПО.The objective of the invention is the elimination of air, or air enriched with oxygen, or pure oxygen as an oxidizing agent in the processing of TBPO.
Задачей предлагаемого изобретения является также обеспечение на выходе в синтез-газе, в зависимости от его дальнейшего использования, необходимого соотношения H2/СО, в частности равного 2, для получения синтетических жидких углеводородов.The objective of the invention is to provide the output in the synthesis gas, depending on its further use, the required ratio of H 2 / CO, in particular equal to 2, to obtain synthetic liquid hydrocarbons.
Задачей предлагаемого изобретения является также максимальная утилизация тепла отходящих дымовых газов и других технологических потоков.The objective of the invention is also the maximum heat recovery of exhaust flue gases and other process streams.
Поставленные задачи решаются следующим путем:The tasks are solved in the following way:
измельченные бытовые и/или промышленные отходы забирают питательным устройством из загрузочного бункера, подмешивают к ним в качестве газифицирующих агентов диоксид углерода и воду, после чего образовавшуюся смесь проталкивают через теплоподводящие трубы газификатора, обогреваемые с наружной стороны дымовыми газами, поступающими от горелки и имеющими температуру 900-1150°С;shredded household and / or industrial waste is taken up by a nutrient device from the loading hopper, carbon dioxide and water are mixed into them as gasification agents, after which the resulting mixture is pushed through heat-supply pipes of the gasifier, heated from the outside by flue gases coming from the burner and having a temperature of 900 -1150 ° C;
перерабатываемую смесь нагревают в газификаторе до температуры 850-1100°С и выдерживают при этой температуре до завершения процесса газификации;the processed mixture is heated in a gasifier to a temperature of 850-1100 ° C and maintained at this temperature until the gasification process is completed;
дымовые газы, частично охлажденные в газификаторе, с помощью дымососа последовательно прокачивают через подогреватель смеси воздуха и подмешиваемой к нему части охлажденных дымовых газов, направляемой на горелку, затем через дополнительный газоводяной охладитель, в котором водой от внешнего источника охлаждают до температуры 40-60°С, и абсорбер, в котором из дымовых газов отделяют диоксид углерода, который затем выделяют известным способом из абсорбента; выделенный диоксид углерода нагнетателем направляют на вход газификатора, а дымовые газы, в основном очищенные от диоксида углерода, разделяют на два потока, один из которых сбрасывают в атмосферу, а второй направляют на подмешивание к воздуху, подаваемому на горелку;flue gases, partially cooled in the gasifier, are successively pumped with a smoke exhauster through the air mixture preheater and the portion of the cooled flue gases mixed to it directed to the burner, then through an additional gas-water cooler in which water is cooled from an external source to a temperature of 40-60 ° C and an absorber in which carbon dioxide is separated from the flue gases, which is then separated in a known manner from the absorbent; the carbon dioxide emitted by the supercharger is sent to the gasifier inlet, and the flue gases, mainly purified from carbon dioxide, are divided into two streams, one of which is discharged into the atmosphere, and the second is sent to mix with the air supplied to the burner;
образовавшиеся в газификаторе газообразные и твердые продукты направляют в орошаемую водой разделительную камеру, где смоченный и охлажденный водой до температуры 50-90°С шлам собирают в нижней части разделительной камеры, откуда шнековым устройством выводят для дальнейшего использования или захоронения, а частично охлажденный газ вместе с образовавшимся в разделительной камере водяным паром подают на закалку в газовую полость двухполостного закалочного устройства, орошаемую водой;gaseous and solid products formed in the gasifier are sent to a separation chamber irrigated with water, where the sludge wetted and cooled by water to a temperature of 50-90 ° C is collected in the lower part of the separation chamber, from where it is removed with a screw device for further use or burial, and partially cooled gas together with steam formed in the separation chamber is fed to quenching in the gas cavity of a two-cavity quenching device irrigated with water;
через вторую полость закалочного устройства прокачивают охлаждающую воду от внешнего источника, после чего смесь воды орошения и образовавшегося конденсата, скапливающуюся в нижней части газовой полости закалочного устройства, сливают в водяной бак, а газ, выходящий из закалочного устройства с температурой 60-90°С, дополнительно охлаждают водой от внешнего источника в поверхностном теплообменнике до температуры 40-50°С;cooling water from an external source is pumped through the second cavity of the quenching device, after which the mixture of irrigation water and condensate formed that accumulates in the lower part of the gas cavity of the quenching device is poured into a water tank, and the gas leaving the quenching device with a temperature of 60-90 ° С, additionally cooled with water from an external source in a surface heat exchanger to a temperature of 40-50 ° C;
охлажденный газ забирают эксгаустером и прокачивают через блок аппаратов очистки от пыли, кислых газов, соединений серы, смол и органических соединений, после чего очищенный газ разделяют на два потока, один из которых направляют в качестве топлива на горелку, а второй поток пропускают через устройство стабилизации соотношения водорода и оксида углерода, в результате чего получают синтез-газ требуемого состава, который отводят для дальнейшей переработки;the cooled gas is taken by an exhauster and pumped through a block of dust, acid gas, sulfur, resin and organic compounds, after which the purified gas is divided into two streams, one of which is sent as fuel to the burner, and the second stream is passed through a stabilization device the ratio of hydrogen and carbon monoxide, resulting in a synthesis gas of the desired composition, which is diverted for further processing;
воду, поступающую из газовой полости закалочного устройства в водяной бак, забирают насосом, после чего разделяют на три потока, причем первый поток направляют на вход газификатора для подмешивания к поступающим на переработку отходам, а второй и третий потоки подают на орошение соответственно разделительной камеры и газовой полости закалочного устройства;water coming from the gas cavity of the quenching device into the water tank is taken by a pump and then divided into three streams, the first stream being sent to the gasifier inlet for mixing with the waste coming to the processing, and the second and third streams are fed to the separation chamber and gas respectively hardening device cavities;
в зависимости от дальнейшего использования получаемого синтез-газа необходимое соотношение в нем содержания водорода к оксиду углерода поддерживают путем изменения количеств воды и диоксида углерода, подаваемых в газификатор;depending on the further use of the resulting synthesis gas, the required ratio of hydrogen to carbon monoxide in it is maintained by changing the amounts of water and carbon dioxide supplied to the gasifier;
сжигание топливного газа осуществляют на горелке беспламенного типа с использованием в качестве окислителя нагретой смеси воздуха и подмешиваемых к нему части дымовых газов и с поддержанием адиабатической температуры горения газа в пределах 900-1150°C;the combustion of fuel gas is carried out on a flameless type burner using a heated mixture of air and part of the flue gases mixed with it as an oxidizing agent and maintaining the adiabatic temperature of the gas burning in the range of 900-1150 ° C;
для утилизации тепла отходящих дымовых газов используют рекуперативные теплообменные аппараты радиально-спирального типа;for heat recovery of the exhaust flue gases using recuperative heat exchangers of radial-spiral type;
для очистки синтез-газа от примесей и вредных компонентов используют массообменные аппараты пенного типа.for the purification of synthesis gas from impurities and harmful components, foam-type mass transfer apparatuses are used.
Предлагаемый способ поясняется чертежом, где представлена технологическая схема процесса переработки твердых бытовых и промышленных отходов с получением синтез-газа.The proposed method is illustrated in the drawing, which shows a flow diagram of a process for processing solid domestic and industrial waste to produce synthesis gas.
Способ осуществляют следующим образом:The method is as follows:
измельченные бытовые и/или промышленные отходы забирают из загрузочного бункера 1 питательным устройством 2, подмешивают к ним диоксид углерода и воду по линиям соответственно 3 и 4, после чего образовавшуюся смесь проталкивают через теплоподводящие трубы 5 газификатора 6, обогреваемые с наружной стороны дымовыми газами, поступающими от горелки 7 беспламенного типа и имеющими температуру 900-1150°С;ground household and / or industrial waste is taken from the hopper 1 by the feeding device 2, carbon dioxide and water are mixed into them along lines 3 and 4, respectively, after which the resulting mixture is pushed through the heat-supply pipes 5 of the gasifier 6, heated from the outside by flue gases coming in from the burner 7 flameless type and having a temperature of 900-1150 ° C;
перерабатываемую смесь нагревают в газификаторе 6 до температуры 850-1100°С и выдерживают при этой температуре до завершения процесса газификации;the processed mixture is heated in gasifier 6 to a temperature of 850-1100 ° C and maintained at this temperature until the gasification process is completed;
дымовые газы, частично охлажденные в газификаторе 6, с помощью дымососа 8 последовательно прокачивают через подогреватель 9 радиально-спирального типа, нагревая смесь воздуха и подводимой к нему по линии 31 части охлажденных дымовых газов, подаваемую затем вентилятором 10 по линии 11 на горелку 7;flue gases partially cooled in the gasifier 6 are pumped sequentially through a radial-spiral type heater 9 through a smoke exhauster 8, heating the mixture of air and part of the cooled flue gases supplied to it via line 31, then supplied by the fan 10 through line 11 to the burner 7;
дымовые газы, прошедшие подогреватель 9, затем прокачивают через дополнительный газоводяной охладитель 12 радиально-спирального типа, в котором водой от внешнего источника охлаждают до температуры 40-60°С, и абсорбер 13, в котором из дымовых газов отделяют диоксид углерода, который затем выделяют известным способом из абсорбента в десорбере 14, после чего выделенный диоксид углерода нагнетателем 15 направляют на вход газификатора 6, а дымовые газы, в основном очищенные от диоксида углерода, разделяют на два потока, один из которых сбрасывают в атмосферу, а второй направляют по линии 31 на подмешивание к воздуху, подаваемому вентилятором 10 на горелку 7;the flue gases passing through the heater 9 are then pumped through an additional gas-water cooler 12 of a radial-spiral type, in which water from an external source is cooled to a temperature of 40-60 ° C, and an absorber 13, in which carbon dioxide is separated from the flue gases, which is then released in a known manner from the absorbent in the stripper 14, after which the separated carbon dioxide by the supercharger 15 is sent to the inlet of the gasifier 6, and the flue gases, mainly purified from carbon dioxide, are divided into two streams, one of which is discharged into the atmosphere, and the second is sent along line 31 to mix with the air supplied by the fan 10 to the burner 7;
образовавшиеся в газификаторе газообразные и твердые продукты направляют в орошаемую водой разделительную камеру 16, где смоченный и охлажденный водой до температуры 50-90°С шлам собирают в нижней части разделительной камеры 16, откуда шнековым устройством 17 выводят для дальнейшего использования или захоронения, а частично охлажденный газ вместе с образовавшимся в разделительной камере 16 водяным паром подают на закалку в газовую полость 18 двухполостного закалочного устройства 19, орошаемую водой;gaseous and solid products formed in the gasifier are sent to a separation chamber 16 irrigated with water, where the sludge wetted and cooled by water to a temperature of 50-90 ° C is collected in the lower part of the separation chamber 16, from where it is discharged by a screw device 17 for further use or disposal, and partially cooled the gas, together with the steam formed in the separation chamber 16, is fed to quenching in the gas cavity 18 of the two-cavity quenching device 19, irrigated with water;
через вторую полость 20 закалочного устройства 19 прокачивают охлаждающую воду от внешнего источника, после чего смесь воды орошения и образовавшегося конденсата, скапливающуюся в нижней части газовой полости 18 закалочного устройства 19, сливают в водяной бак 21, а газ, выходящий из закалочного устройства 19 с температурой 60-90°С, дополнительно охлаждают водой от внешнего источника в поверхностном теплообменнике 22 радиально-спирального типа до температуры 40-50°С;cooling water from an external source is pumped through the second cavity 20 of the quenching device 19, after which the mixture of irrigation water and condensate formed that accumulates in the lower part of the gas cavity 18 of the quenching device 19 is discharged into the water tank 21, and the gas exiting the quenching device 19 with a temperature 60-90 ° C, additionally cooled with water from an external source in the surface heat exchanger 22 radial-spiral type to a temperature of 40-50 ° C;
охлажденный газ забирают эксгаустером 23 и прокачивают через блок 24 массообменных аппаратов очистки от пыли, кислых газов, соединений серы, смол и органических соединений, после чего очищенный газ разделяют на два потока, один из которых по линии 25 направляют в качестве топлива на горелку 7, а второй поток пропускают через устройство 26 стабилизации соотношения водорода и оксида углерода, в результате чего получают синтез-газ требуемого состава, который отводят по линии 27 для дальнейшей переработки;the cooled gas is taken by the exhauster 23 and pumped through the block 24 of mass transfer apparatuses for cleaning from dust, acid gases, sulfur compounds, resins and organic compounds, after which the purified gas is divided into two streams, one of which is sent via line 25 as fuel to the burner 7, and the second stream is passed through a device 26 for stabilizing the ratio of hydrogen to carbon monoxide, resulting in a synthesis gas of the desired composition, which is diverted through line 27 for further processing;
воду, поступающую из закалочного устройства 19 в водяной бак 21, забирают насосом 28, после чего разделяют на три потока, причем первый поток по линии 4 направляют на вход газификатора 6 для подмешивания к поступающим на переработку отходам, а второй и третий потоки подают по линиям 29 и 30 на орошение соответственно разделительной камеры 16 и газовой полости 18 закалочного устройства 19;the water coming from the quenching device 19 into the water tank 21 is taken by the pump 28, and then divided into three streams, the first stream along line 4 being sent to the inlet of the gasifier 6 to mix with the waste coming to the processing, and the second and third streams are fed through the lines 29 and 30 for irrigation, respectively, of the separation chamber 16 and the gas cavity 18 of the quenching device 19;
в зависимости от дальнейшего использования получаемого синтез-газа необходимое соотношение в нем содержания водорода к оксиду углерода поддерживают путем изменения количеств диоксида углерода и воды, подаваемых соответственно по линиям 3 и 4 в газификатор 6; в частности, если предусматривают переработку полученного синтез-газа в синтетическое жидкое моторное топливо, то соотношение H2/CO поддерживают равным 2:1.depending on the further use of the resulting synthesis gas, the required ratio of hydrogen to carbon monoxide in it is maintained by changing the amounts of carbon dioxide and water supplied respectively through lines 3 and 4 to gasifier 6; in particular, if it is envisaged to process the resulting synthesis gas into synthetic liquid motor fuel, the H 2 / CO ratio is maintained at 2: 1.
Предлагаемый способ отличается следующими преимуществами.The proposed method has the following advantages.
1. Подвод тепла от теплоносителя - дымовых газов к перерабатываемому сырью осуществляется через теплопередающую стенку, благодаря чему исключается попадание в синтез-газ азота, а вредных примесей, содержащихся в синтез-газе, в дымовой газ.1. Heat is supplied from the heat carrier - flue gases to the processed raw materials through the heat transfer wall, which eliminates the ingress of nitrogen into the synthesis gas, and harmful impurities contained in the synthesis gas into the flue gas.
2. В качестве окислителя и газифицирующих агентов в процессе газификации (пиролиза) используются СО2 и H2O, т.е. процесс пиролиза осуществляется без доступа воздуха, благодаря чему в синтез-газе минимизировано содержание азота.2. As an oxidizing agent and gasification agents in the process of gasification (pyrolysis), CO 2 and H 2 O are used, i.e. the pyrolysis process is carried out without air access, due to which the nitrogen content in the synthesis gas is minimized.
3. Введение в газификатор СО2 и H2O позволяет увеличить выход синтез-газа на единицу массы перерабатываемых ТБПО.3. The introduction of CO 2 and H 2 O into the gasifier makes it possible to increase the yield of synthesis gas per unit mass of processed TBPOs.
4. Утилизация тепла дымовых газов и других технологических потоков позволяет снизить расход топливного газа и тем самым повысить полезный выход синтез-газа.4. Utilization of heat from flue gases and other process streams can reduce fuel gas consumption and thereby increase the useful yield of synthesis gas.
5. Использование горелки беспламенного типа с окислителем в виде смеси воздуха и дымовых газов позволяет поддерживать процесс устойчивого горения при адиабатической температуре не выше 1150°С, благодаря чему практически не образуются NOx и СО.5. The use of a flameless type burner with an oxidizing agent in the form of a mixture of air and flue gases makes it possible to maintain a stable combustion process at an adiabatic temperature of not higher than 1150 ° C, due to which NO x and CO are practically not formed.
6. В качестве топлива на горелку подается очищенный от вредных компонентов синтез-газ, благодаря чему в дымовых газах, сбрасываемых в атмосферу, не содержатся эти компоненты.6. As a fuel, the synthesis gas purified from harmful components is supplied to the burner, due to which these components are not contained in the flue gases discharged into the atmosphere.
7. Отбор значительного объема диоксида углерода из дымовых газов для использования в процессе газификации ТБПО приводит к существенному уменьшению количества СО2, выбрасываемого с дымовыми газами в атмосферу.7. The selection of a significant amount of carbon dioxide from flue gases for use in the process of gasification of TBPO leads to a significant reduction in the amount of CO 2 emitted with flue gases into the atmosphere.
Таким образом, предлагаемый способ обеспечивает возможность эффективной, экологически чистой переработки ТБПО с получением высококалорийного синтез-газа, очищенного от вредных примесей и пригодного для дальнейшего использования в качестве исходного сырья для производства ценных целевых продуктов и, в первую очередь, - синтетических жидких углеводородов и моторных топлив.Thus, the proposed method provides the possibility of efficient, environmentally friendly processing of TBPO with the production of high-calorific synthesis gas, purified from harmful impurities and suitable for further use as a feedstock for the production of valuable target products and, first of all, synthetic liquid hydrocarbons and motor fuels.
Claims (7)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011137498/03A RU2475677C1 (en) | 2011-09-13 | 2011-09-13 | Method of processing solid household and industrial wastes using synthesis gas |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011137498/03A RU2475677C1 (en) | 2011-09-13 | 2011-09-13 | Method of processing solid household and industrial wastes using synthesis gas |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2475677C1 true RU2475677C1 (en) | 2013-02-20 |
Family
ID=49121049
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2011137498/03A RU2475677C1 (en) | 2011-09-13 | 2011-09-13 | Method of processing solid household and industrial wastes using synthesis gas |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2475677C1 (en) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2570331C1 (en) * | 2014-10-20 | 2015-12-10 | Закрытое акционерное общество "Гидротех" | Method for processing solid household and industrial wastes and device for thereof realisation |
| RU2688568C1 (en) * | 2019-03-14 | 2019-05-21 | Общество с ограниченной ответственностью "ЭНЕКС" | Method of processing organic material to produce synthetic high-calorie gas in high-temperature ablation pyrolysis unit |
| RU2697274C1 (en) * | 2018-11-21 | 2019-08-13 | Владимир Алексеевич Чернорот | Method of processing solid municipal and industrial wastes |
| RU2757044C1 (en) * | 2021-02-17 | 2021-10-11 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Юго-Западный государственный университет» (ЮЗГУ) (RU) | Thermal hydrogen generator |
| RU2788060C1 (en) * | 2022-06-14 | 2023-01-16 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) имени М.И. Платова" | Method for dust preparation at a thermal power plant and a device for its implementation |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU1836603C (en) * | 1991-06-24 | 1993-08-23 | С.А. Панфилов, А.А. Симонов и С.В. Ил хин | Technique for thermochemical incineration of domestic garbage and a plant designed for garbage incineration |
| RU2217199C1 (en) * | 2002-03-29 | 2003-11-27 | Научно-инженерный центр "Цеосит" Объединенного института катализа СО РАН | Method of organic waste processing |
| RU2295092C2 (en) * | 2003-04-29 | 2007-03-10 | Геннадий Петрович Кузнецов | Method of high-temperature reworking of vital activity wastes of megapolis without emission of carbon monoxide and carbon dioxide into atmosphere |
| RU2373263C2 (en) * | 2004-11-10 | 2009-11-20 | Энертек Инвайеронментл, Инк. | Method of transformation of solid bio-waste products into renewable fuel |
| RU2392542C1 (en) * | 2009-03-19 | 2010-06-20 | Владимир Васильевич Масленников | Method for processing of domestic wastes and device for its realisation |
| RU2402596C2 (en) * | 2005-05-02 | 2010-10-27 | Шелл Интернэшнл Рисерч Маатсхаппий Б.В. | Procedure for production of synthetic gas and system for implementation of this procedure |
-
2011
- 2011-09-13 RU RU2011137498/03A patent/RU2475677C1/en active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU1836603C (en) * | 1991-06-24 | 1993-08-23 | С.А. Панфилов, А.А. Симонов и С.В. Ил хин | Technique for thermochemical incineration of domestic garbage and a plant designed for garbage incineration |
| RU2217199C1 (en) * | 2002-03-29 | 2003-11-27 | Научно-инженерный центр "Цеосит" Объединенного института катализа СО РАН | Method of organic waste processing |
| RU2295092C2 (en) * | 2003-04-29 | 2007-03-10 | Геннадий Петрович Кузнецов | Method of high-temperature reworking of vital activity wastes of megapolis without emission of carbon monoxide and carbon dioxide into atmosphere |
| RU2373263C2 (en) * | 2004-11-10 | 2009-11-20 | Энертек Инвайеронментл, Инк. | Method of transformation of solid bio-waste products into renewable fuel |
| RU2402596C2 (en) * | 2005-05-02 | 2010-10-27 | Шелл Интернэшнл Рисерч Маатсхаппий Б.В. | Procedure for production of synthetic gas and system for implementation of this procedure |
| RU2392542C1 (en) * | 2009-03-19 | 2010-06-20 | Владимир Васильевич Масленников | Method for processing of domestic wastes and device for its realisation |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2570331C1 (en) * | 2014-10-20 | 2015-12-10 | Закрытое акционерное общество "Гидротех" | Method for processing solid household and industrial wastes and device for thereof realisation |
| RU2697274C1 (en) * | 2018-11-21 | 2019-08-13 | Владимир Алексеевич Чернорот | Method of processing solid municipal and industrial wastes |
| RU2688568C1 (en) * | 2019-03-14 | 2019-05-21 | Общество с ограниченной ответственностью "ЭНЕКС" | Method of processing organic material to produce synthetic high-calorie gas in high-temperature ablation pyrolysis unit |
| RU2757044C1 (en) * | 2021-02-17 | 2021-10-11 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Юго-Западный государственный университет» (ЮЗГУ) (RU) | Thermal hydrogen generator |
| RU2788060C1 (en) * | 2022-06-14 | 2023-01-16 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) имени М.И. Платова" | Method for dust preparation at a thermal power plant and a device for its implementation |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5791054B2 (en) | Thermochemical use of carbon-containing materials for energy generation, especially without emissions | |
| RU2128683C1 (en) | Method of utilizing solid fuels with low calorific capacity | |
| CN115210503A (en) | System and method for pyrolysis | |
| KR100256401B1 (en) | Device & method for recycling scrapped material with hydrogen oxygen plasma torch | |
| RU2475677C1 (en) | Method of processing solid household and industrial wastes using synthesis gas | |
| EP2177590A1 (en) | Method and apparatus for pyrolysis of a feed comprising hydrocarbons and gasification of a pyrolysis residue | |
| RU2668447C1 (en) | Method of gasification of solid fuel and device for its implementation | |
| CN103791503B (en) | A kind of organic solid waste gasification burning integrated apparatus and method | |
| JP2004051745A (en) | System of gasifying biomass | |
| RU2570331C1 (en) | Method for processing solid household and industrial wastes and device for thereof realisation | |
| JP2007031492A (en) | Method for producing hydrogen from sludge | |
| JP2004275901A (en) | Pyrolytic gasification device for vegetable organic substance and power generation facility using pyrolytic gasification device | |
| JP2010149079A (en) | Treatment method of waste containing highly hydrous waste and treatment device used for the same | |
| WO2022244659A1 (en) | Hydrogen production system | |
| US7662196B2 (en) | Procedure for gasification of glycerine | |
| CN113060704B (en) | Organic solid clean high-efficiency hydrogen production device and method | |
| CN204918494U (en) | Coal gasification apparatus for producing of fixed bed and fluidized bed | |
| RU2301374C1 (en) | Method and device for preparing fuel for combustion | |
| PL227975B1 (en) | Method for and apparatus for increasing the calorific value of the biogas | |
| CA3154818A1 (en) | Waste to energy conversion without co2 emissions | |
| RU156247U1 (en) | DEVICE FOR PREPARATION AND SUPPLY OF GENERATOR SYNTHESIS GAS TO THE GAS-FLAME FURNACE FROM COAL GAS-GENERATORS | |
| JP6574183B2 (en) | Process of combustion in a heat engine of solid, liquid or gaseous hydrocarbon (HC) raw materials, heat engine and system for producing energy from hydrocarbon (HC) material | |
| CN112368236B (en) | Method for producing hydrogen using biomass as raw material | |
| EP3030841B1 (en) | Facility and method for the treatment of organic compounds | |
| WO2021167560A1 (en) | The use of plasma to reduce flue gas emissions in systems working with fossil fuels |