WO2010134831A1 - Технологический комплекс плазменной безотходной переработки твёрдых бытовых отходов с полной утилизацией вторичных продуктов переработки - Google Patents

Технологический комплекс плазменной безотходной переработки твёрдых бытовых отходов с полной утилизацией вторичных продуктов переработки Download PDF

Info

Publication number
WO2010134831A1
WO2010134831A1 PCT/RU2009/000239 RU2009000239W WO2010134831A1 WO 2010134831 A1 WO2010134831 A1 WO 2010134831A1 RU 2009000239 W RU2009000239 W RU 2009000239W WO 2010134831 A1 WO2010134831 A1 WO 2010134831A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
chamber
gas
pyrogas
waste
processing
Prior art date
Application number
PCT/RU2009/000239
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Сергей Александрович ВОЩИНИН
Игорь Витальевич ГОРЯЧЕВ
Леонид Рубенович КЕВОРКОВ
Original Assignee
Крено Инвест Са
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 Крено Инвест Са filed Critical Крено Инвест Са
Priority to PCT/RU2009/000239 priority Critical patent/WO2010134831A1/ru
Publication of WO2010134831A1 publication Critical patent/WO2010134831A1/ru

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G5/00—Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor
    • F23G5/02—Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor with pretreatment
    • F23G5/027—Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor with pretreatment pyrolising or gasifying stage
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G5/00—Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor
    • F23G5/44—Details; Accessories
    • F23G5/46—Recuperation of heat
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G7/00—Incinerators or other apparatus for consuming industrial waste, e.g. chemicals
    • F23G7/003—Incinerators or other apparatus for consuming industrial waste, e.g. chemicals for used articles
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C2900/00—Special features of, or arrangements for combustion apparatus using fluid fuels or solid fuels suspended in air; Combustion processes therefor
    • F23C2900/9901—Combustion process using hydrogen, hydrogen peroxide water or brown gas as fuel
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G2201/00—Pretreatment
    • F23G2201/30—Pyrolysing
    • F23G2201/301—Treating pyrogases
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G2201/00—Pretreatment
    • F23G2201/30—Pyrolysing
    • F23G2201/303—Burning pyrogases
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G2206/00—Waste heat recuperation
    • F23G2206/20—Waste heat recuperation using the heat in association with another installation
    • F23G2206/203—Waste heat recuperation using the heat in association with another installation with a power/heat generating installation
    • 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
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E20/00—Combustion technologies with mitigation potential
    • Y02E20/12—Heat utilisation in combustion or incineration of waste

Definitions

  • the invention relates to the field of domestic waste processing.
  • the invention relates to the plasma industrial processing of municipal solid waste with the complete utilization of secondary processing products.
  • the basic principles of plasma technologies for the processing of solid domestic waste are based on the generation of electricity through the use of waste products in which the gas obtained from gasification and pyrolysis of the organic components of the waste is supplied to a gas turbine, and the products of combustion from a gas turbine are used to produce steam with subsequent supply him into a steam turbine.
  • a gas-steam turbine power unit provides power generation with efficiency about 35-40%.
  • the energy of the waste steam can be used to heat external consumers.
  • the disadvantage of these technologies is environmental pollution and a large amount of waste suitable for further use.
  • Known technology for plasma gasification and processing of solid household waste providing complete destruction of the organic components of the waste with the formation of combustible fuel gas and glass-like slag compound (RU 2108517), where the installation includes a plasma-thermal reactor into which the waste to be processed is loaded and hot air or other working gas (e.g. argon) generated by electric arc heaters (plasmatron), under the influence of which the organic component of the waste material under gasification and pyrolysis undergoes production of fuel gas, and the inorganic component of the waste is remelted, forming a slag compound, which is periodically released from the bottom of the reactor.
  • a disadvantage of the known device is the low efficiency devices.
  • a known technology (US 6,686,556 B2), in which the generated fuel gas is subjected to subsequent combustion to produce high-temperature combustion products, the thermal energy of which can be used either to heat external consumers, or to produce steam and, through this, electricity using steam turbine generators.
  • power generation is implemented with efficiency about 18-20% relative to the energy content of fuel gas.
  • the slag compound resulting from the remelting of inorganic components of the waste is intended for use as a building material or as an additive to paving materials.
  • the disadvantage of this method is the inability to obtain as a result of processing materials suitable for further processing or suitable for separation into economically more profitable substances and components.
  • a known method in which the waste material is converted into a gaseous product, including carbon dioxide and water, is then processed in a special chamber containing hot coal, to obtain fuel gas containing carbon monoxide, hydrogen and hydrocarbons. This gas is then burned in a gas turbine generator to produce electricity. The gases leaving the turbine are then processed in another chamber containing hot coal in order to obtain additional hydrogen, carbon monoxide and methane.
  • the gas obtained as a result of this process can also be supplied to the turbines or to the separation of hydrogen with the conversion of residual carbon monoxide to methane and oxygen, also for feeding the turbines.
  • the disadvantage of this method is the presence of incomplete processing, in particular the presence of slag waste, not suitable for processing.
  • the technical result to which the claimed invention is directed is to increase the efficiency of the process for processing solid household waste, expand the list of processed products and increase the level of environmental safety of the process.
  • the technological complex for plasma non-waste solid household waste processing with the complete utilization of secondary processing products includes a plasma-thermal reactor with a plasma heating system connected to waste loading devices, steam supply and correction additives, with systems for the production of liquid slag and pyrogas a pyrogas pre-cleaner for dust and resins connected to the reactor, a sialon synthesis chamber and firing products from it with gas heating pads operating on a pyrogas supplied from a pre-cleaner, equipped with a system for feeding preforms from an aluminosilicate mixture to the synthesis chamber, as well as replaceable sorption units for unreacted pyrogas from nitrogen, oxygen and sulfur impurities located at the pyrogas outlet from the synthesis chamber, technological a carbidization chamber for blanks made of a silicon-metal mixture equipped with burners operating on sorption-purified pyrogas, a membrane membrane for the separation of hydrogen from the composition of the pyrogas , unreacted in a car
  • FIG. 1 A diagram of the technological complex is presented in FIG. 1, where are indicated:
  • 27 - a chamber for membrane separation of hydrogen and liquid fuel production, 28 for the supply of process hydrogen to the carbidization chamber, 29 for the storage of free hydrogen for storage in gas holders,
  • a plasma-thermal reactor 1 equipped with one or more plasma torches with supplied electric energy 3, in which air 4 is used as a working medium, gasification and pyrolysis of charged unsorted municipal solid waste 2 (MSW) are carried out to produce pyrogas containing hydrogen, carbon monoxide and carbon dioxide, oxygen, methane and other hydrocarbons, water, as well as nitrogen and related impurities in the form of dust and resins.
  • MSW Municipal solid waste 2
  • water vapor 5 can be supplied to the reactor, and in order to adjust the chemical composition of the slag, formed mainly due to the remelting of inorganic components of solid waste, fluxes in small quantities can also be added. The latter is determined by the requirement to obtain slag close in chemical composition to basalt.
  • Pyrogas 9 coming out of the reactor after preliminary cleaning from dust and tar in dust and resin separation apparatuses 10 is fed to the sialon synthesis and calcination chamber 13.
  • billets formed from a mixture of silicon powder (85%) 15 and aluminum (15%) 16 come in, the material of which, reacting with nitrogen and oxygen of pyrogas 12, is converted into sialon.
  • the ratio of the reagents — pyrolysis gas and silicon-aluminum material — is in the ratio 1: 0.4 by weight.
  • the obtained parts from the sialon are fired at a temperature of 1700 ° C, created using gas heaters operating on a pyrogas taken at the inlet to the chamber 13 (if necessary, hydrogen resulting from further processing of the pyrogas can be added to the burners).
  • gases from the sialon 17 exit the chamber 13, the nomenclature of which is determined by the operating rules of the molding section 14.
  • the pyrogas freed from nitrogen, oxygen and sulfur compounds by means of removable sorbent blocks is fed into the gas tank 19 and then to the technological chamber 20 for carbidization of the billets from refractory metals and firing of the billets made of ceramic, cermet, heat-resistant lining, etc. from the section 23 of the formation of preforms 21.
  • the high temperature created by gas burners most of the carbon contained in the pyrolysis is bound by silicon and metals contained in the preforms 21.
  • C For this purpose, about 350 kg of silicon and 50 kg of metal per ton of pyrogas are added to the process.
  • the residual gas mixture 26 is fed into the membrane separation chamber of hydrogen 27, where the release of free hydrogen in amounts of about 50-60 kg per ton of MSW, as well as a number of other industry-valuable hydrocarbons, such as acetylene, ethylene or methanol (in quantities of about 80 kg per ton of solid waste).
  • the resulting hydrogen can be stored 29, and then for delivery to external consumers 52 or as a fuel reagent to ensure the operation of electrochemical free electricity generators (or 28 - fed to the carbidization chamber).
  • hydrogen may be mixed 32 with the pyrogas to ensure the operation of the gas turbine 34 and the associated electric generator 38 with the generation of free electricity to supply external consumers 45 or to ensure the operation of other technological equipment.
  • the exhaust hot gases from the gas turbine 34 are fed to a waste heat boiler 36 to produce process steam 39, which, in turn, is used to operate the steam turbine 40 with an electric generator 41.
  • such a power unit scheme is capable of achieving the total efficiency of electricity generation at a level of up to 45-50%. Cooled exhaust products from the gas turbine 34 after the waste heat boiler 36 are passed through the low-temperature catalytic destruction unit of dioxins 37 and are supplied to the atmosphere 38 with parameters ensuring environmental safety in accordance with the established requirements.
  • the waste steam from the steam turbine 40 can be supplied either for heat supply to external consumers 42, or to an evaporative distillation battery 50, where from the supplied sea water 47 receive fresh water 51.
  • a reverse osmosis water desalination unit 48 is included in the process chain, for the operation of which technological electricity 44 obtained from a gas turbine generator 41 can be used.
  • the slag melt 6 enters the processing equipment 7 for the formation of nanofiber from the slag melt and the manufacture of heat-insulating fabric 8.
  • the use of the claimed invention allows for the complete utilization of BTO with obtaining: heat-insulating materials with high heat resistance and good heat-insulating properties and in demand in the construction industry;
  • the technical and economic result of the application of the proposed technological complex is its high profitability and the ability to produce a variety of valuable products based on environmentally friendly recycling of secondary products for the processing of municipal solid waste.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
  • Processing Of Solid Wastes (AREA)

Abstract

В технологическом комплексе полученный в плазмотермическом реакторе при переработке твердых бытовых отходов пирогаз после предварительной очистки его от пыли и смол поступает в камеру синтеза сиалона и обжига изделий из него, из которой газообразный продукт поступает в камеру карбидизации заготовок из кремнийметаллической смеси, а непрореагировавший в этой камере газ поступает в камеру мембранной сепарации водорода. Сорбционно-очищенный пирогаз с добавлением части топливного газа из камеры сепарации водорода поступает в газовую турбину, соединенную с котлом-утилизатором, пар из которого направляют в паровую турбину для получения электроэнергии. Жидкий шлак из плазмотермического реактора подают на технологическую линию формирования нановолокна, теплоизоляционного полотна и изделий из него. Технический результат: повышение эффективности переработки твердых бытовых отходов и расширение перечня получаемых продуктов переработки.

Description

Технологический комплекс плазменной безотходной переработки твёрдых бытовых отходов с полной утилизацией вторичных продуктов переработки
Изобретение относится к области переработки бытовых отходов. В частности к плазменной промышленной переработке твердых бытовых отходов с полной утилизацией вторичных продуктов переработки.
Основные принципы технологий плазменной переработки твёрдых бытовых отходов базируются на получении электроэнергии на основе использования продуктов переработки отходов, в которых получаемый в результате газификации и пиролиза органических компонентов отходов топливный газ подаётся в газовую турбину, а продукты сгорания из газовой турбины используются для получения пара с последующей подачей его в паровую турбину. Такой газо-паротурбинный энергоблок обеспечивает генерирование электроэнергии с к.п.д. порядка 35-40%. Энергия сбросного пара может использоваться для теплоснабжения внешних потребителей. Недостатком этих технологий является загрязнение окружающей среды и большое количесво отходов, на пригодных к дальнейщему использованию.
Во всех известных способах переработки коммерческими составляющими процесса переработки отходов являются электроэнергия, тепло и шлак. Учитывая тот факт, что, в отличие от развитых индустриальных стран, где тариф за утилизацию муниципальных отходов достигает 150-180 долларов за тонну, при котором обеспечивается приемлемый уровень рентабельности технологии и сроков её окупаемости, в России (как и во многих других странах) принятый уровень платежей за утилизацию муниципальных отходов не позволяет обеспечить требуемый уровень рентабельности плазменных технологий, что сдерживает их применение, несмотря на очевидные экологические преимущества. Известна технология плазменной газификации и переработки твёрдых бытовых отходов, обеспечивающих полную деструкцию органических компонентов отходов с образованием горючего топливного газа и стеклоподобного шлакового компаунда (RU 2108517), где установка включает плазмо-термический реактор, в который загружаются подлежащие переработке отходы и подаётся горячий воздух или другой рабочий газ (например, аргон), генерируемый электродуговым нагревателям (плазмотроном), под воздействием которого органическая соствляющая материала отходов подвергается газификации и пиролизу с получением топливного газа, а неорганическая составляющая отходов переплавляется, образуя шлаковый компаунд, который периодически высвобождается из подовой части реактора. Недостатком известного устройства является низкий к.п.д. устройства.
Известна технология (US 6,686,556 B2), по которой генерируемый топливный газ подвергается последующему сжиганию с получением высокотемпературных продуктов сгорания, тепловая энергия которых может использоваться либо для теплоснабжения внешних потребителей, либо для получения пара и, посредством этого, - электроэнергии с использованием паротурбинных электрогенераторов. При такой схеме генерирование электроэнергии реализуется с к.п.д. порядка 18-20% относительно энергосодержания топливного газа. Получаемый в результате переплава неорганических компонентов отходов шлаковый компаунд предназначается для использования в качестве строительного материала или в качестве добавок в материалы дорожного покрытия. Недостатком известного способа является невозможность получения в результате переработки материалов, пригодных к дальнейшей переработке или пригодных к разделению на экономически более выгодные вещества и компоненты.
Известен способ плазменной переработки твёрдых бытовых отходов, в котором получаемый в результате термической переработки отходов пирогаз используется затем для выделения из него и получения водорода (например, WO 2004/072210 A1). Недостатком указанного способа является высокая себестоимость получаемого водорода.
Известен способ ( US 6,686,556 )( прототип ) , по которому материал отходов превращается в газообразный продукт, включая двуокись углерода и воду, затем подвергается переработке в специальной камере, содержащей раскалённый уголь, с получением топливного газа, содержащего окись углерода, водород и углеводороды. Затем этот газ сжигается в газотурбинном генераторе с получением электроэнергии. Отходящие из турбины газы затем перерабатываются в другой камере, содержащей раскалённый уголь, с целью получения дополнительного количества водорода, окиси углерода и метана. Получаемый в результате этого процесса газ может также подаваться в турбины или на сепарацию водорода с конверсией остаточной окиси углерода в метан и кислород, также для питания турбин. Недостатком указанного способа является наличие неполной переработки, в частности наличие шлаковых отходов, не пригодных к переработе.
Техническим результатом, на который направлено заявленное изобретение является повышение эффективности процесса переработки твёрдых бытовых отходов, расширение перечня получаемых продуктов переработки и повышение уровня экологической безопасности процесса.
Указанный технический результат достигается за счет того, что технологический комплекс плазменной безотходной переработки твёрдых бытовых отходов с полной утилизацией вторичных продуктов переработки включает плазмотермический реактор с системой плазменного нагрева, соединенный с устройствами загрузки отходов, подачи пара и корректирующих присадок, с системами выпуска жидкого шлака и пирогаза, соединенный с реактором аппарат предварительной очистки пирогаза от пыли и смол, камеру синтеза сиалона и обжига изделий из него с газовыми грелками, работающими на подаваемом из аппарата предварительной очистки пирогазе, снабженную системой подачи в камеру синтеза заготовок из алюмо-силикаатной смеси, а также, расположенными на выходе пирогаза из камеры синтеза, сменными блоками сорбционной очистки непрореагировавшего пирогаза от азота, кислорода и сернистых примесей, технологическую камеру карбидизации заготовок из кремний- металлической смеси, оснащенную горелками, работающими на сорбционно очищенном пирогазе, камеры мембранной сепарации водорода из состава пирогаза, непрореагировавшего в технологической камере карбидизации, соединенной с газгольдерами для хранения водорода, газовую турбину, работающую на сорбционно очищенном пирогазе с добавлением части топливного газа, получаемого из камеры мембранной сепарации водорода, соединенную с котлом-утилизатором, пароуюя турбину, работающую на паре от котла-утилизатора, и соединенную с электрогенератором, снабжающим энергией аппараты обратноосмотического обессоливания воды, соединенные с дистиллятором, работающим с использованием сбросного пара паровой турбины, причем газовая турбина снабжена системой выброса в атмосферу отработавших продуктов сгорания с нейтрализацией диоксинов продуктов сгорания на основе применения аппарата низкотемпературной каталитической деструкции, котел-утилизатор оснащен фильтром очистки сбросных газов, системы выпуска жидкого шлака соединены с технологической линией формирования нановолокна, теплоизоляционного полотна и изделий из него.
Схема технологического комплекса представлена на Фиг. 1 , где обозначены:
1 - плазмотермический реактор,
2 - подача отходов в реактор,
3 - подача электроэнергии в плазмотроны, - подача воздуха (рабочего газа) в плазмотроны,
5 - подача пара в реактор,
6 - удаление шлакового расплава из реактора,
7 - технологическое оборудование для формирования нановолокна из шлакового расплава и изготовления теплоизоляционного полотна,
8 - выход теплоизоляционного полотна,
9 - выход пирогаза из плазменного реактора, 10-aппapaты предварительной очистки пирогаза, 11 -удаление отсепарированных примесей, 12-выxoд предварительно очищенного пирогаза, 13-кaмepa синтеза и обжига сиалона,
14-yчacтoк формования Si-Al- заготовок из смеси порошка кремния и алюминия,
15-пoдaчa порошка кремния на формование заготовок,
16-пoдaчa порошка алюминия на формование заготовок,
17-выпycк готовой продукции из сиалона,
18-пoдaчa пирогаза, освобождённого от азота, кислорода и части примесей,
19-гaзroльдep очищенного пирогаза,
20-тexнoлoгичecкaя камера карбидизации заготовок,
21- подача заготовок из металлокерамики, карбидов тугоплавких металлов и огнеупоров,
22- выпуск готовой продукции из сиалона,
23- участок формования заготовок из металлокерамики, карбидов тугоплавких металлов и огнеупоров,
24- подача порошка кремния,
25- подача порошка тугоплавких металлов,
26- выпуск ацетилена в смеси со свободным водородом,
27- камера мембранной сепарации водорода и получения жидкого топлива, 28-пoдaчa технологического водорода в камеру карбидизации, 29-пoдaчa свободного водорода на хранение в газгольдеры,
30- подача жидкого топлива в силовую энергоустановку, 31-энepгoгeнepиpyющaя установка на жидком топливе,
32- подача топливного газа на газовую турбину,
33- подача очищенного пирогаза на газовую турбину,
34- газовая турбина,
35-выxoд отработавших газов из газовой турбины,
36-кoтёл-yтилизaтop получения пара,
37-фильтp окончательной очистки сбросных газов,
38-гaзoвый выброс в атмосферу,
39-пoдaчa пара на паровую турбину,
40-пapoвaя турбина,
41 -электрогенератор,
42-пoдaчa тепла внешним потребителям,
43- подача пирогаза для питания газовых нагревателей,
44- подача электроэнергии на обратноосмотическую установку обессоливания морской воды,
45-пoдaчa электроэнергии внешним потребителям,
46- подача пара на дистилляционную установку,
47- подача морской воды,
48- установка обратного осмоса,
49- подача предварительно обессоленной воды на дистилляцию,
50- дистиллятор,
51- подача пресной воды внешним потребителям, 52-пoдaчa водорода внешним потребителям, 53-пoдaчa электроэнергии внешним потребителям.
Технологический комплекс работает следующим образом.
В плазмотермическом реакторе 1 , оснащённом одним или несколькими плазмотронами с подаваемой электроэнергией 3, в которых в качестве рабочего тела используется воздух 4, происходит газификация и пиролиз загружаемых несортированных твёрдых бытовых отходов 2 (ТБО) с получением пирогаза, содержащего водород, окись и двуокись углерода, кислород, метан и другие углеводороды, воду, а также азот и сопутствующие примеси в форме пыли и смол. Для обеспечения оптимального состава пирогаза в реактор может подаваться водяной пар 5, а с целью корректировки химического состава шлака, образуемого, в основном, за счёт переплава неорганических компонентов ТБО, - могут добавляться также флюсы в небольшом количестве. Последнее определяется требованием получения шлака, близкого по химическому составу к базальту.
Выходящий из реактора пирогаз 9 после предварительной очистки от пыли и смолы в аппаратах пыле- и смолоотделения 10 подаётся в камеру 13 синтеза и обжига сиалона. Туда же с участка 14 поступают отформованные из смеси порошка кремния (85%)15 и алюминия (15%)16 заготовки, материал которых, реагируя с азотом и кислородом пирогаза 12, преобразуется в сиалон. Соотношение реагентов - пиролизного газа и кремний-алюминиевого материала - при этом находится в соотношении 1 : 0,4 по массе. В рабочем пространстве камеры 13 происходит обжиг полученных деталей из сиалона при температуре 17000C, создаваемой с помощью газовых нагревателей, работающих на пирогазе, отбираемом на входе в камеру 13 (при необходимости в горелки может добавляться водород, получаемый в результате дальнейшей переработки пирогаза). В результате из камеры 13 выходят изделия из сиалона 17, номенклатура которых определяется регламентом работы формовочного участка 14.
Из камеры 13 пирогаз, освобождённый с помощью сменных блоков сорбента от остатков азота, кислорода и соединений серы, подаётся в газгольдер 19 и далее в технологическую камеру 20 карбидизации заготовок из тугоплавких металлов и обжига заготовок из керамики, металлокерамики, жаростойкой футеровки и пр., подаваемых из участка 23 формирования заготовок 21. Под воздействием высокой температуры, создаваемой газовыми горелками, большая часть углерода, содержащегося в пирогазе, связывается кремнием и металлами, содержащимися в заготовках 21. С этой целью в процесс вводится дополнительно около 350 кг кремния и 50 кг металла на тонну пирогаза.
Далее остаточная газовая смесь 26 подаётся в камеру мембранной сепарации водорода 27, где обеспечивается выделение свободного водорода в количествах примерно 50-60 кг на тонну ТБО, а также ряд других ценных для промышленности углеводородов, таких как ацетилен, этилен или метанол (в количествах порядка 80 кг на тонну ТБО).
Полученный водород может поступать на хранение 29 , а затем для поставки внешним потребителям 52 или в качестве топливного реагента для обеспечения работы электрохимических генераторов свободной электроэнергии (или 28 - подаваться в камеру карбидизации ).
В другом варианте водород может подмешиваться 32 к пирогазу для обеспечения работы газовой турбины 34 и связанного с ней электрогенератора 38 с выработкой свободной электроэнергии для подачи внешним потребителям 45 или обеспечения работы другого технологического оборудования. Отработавшие горячие газы от газовой турбины 34 подаются на котёл-утилизатор 36 для получения технологического пара 39, который, в свою очередь, используется для работы паровой турбины 40 с электрогенератором 41.
В совокупности такая схема энергоблока способна обеспечить достижение суммарного к. п. д. выработки электроэнергии на уровне до 45- 50%. Охлаждённые отработавшие продукты сгорания из газовой турбины 34 после котла-утилизатора 36 пропускаются через блок низкотемпературной каталитической деструкции диоксинов 37 и подаются на выброс в атмосферу 38 с параметрами, обеспечивающими экологическую безопасность согласно установленным требованиям.
Сбросной пар из паровой турбины 40 может подаваться либо для теплоснабжения внешних потребителей 42, либо на испарительную дистилляционную батарею 50 , где из подаваемой морской воды 47 получают пресную воду 51. С этой же целью в технологическую цепочку включён блок 48 обратноосмотического обессоливания воды, для работы которого может быть использована технологическая электроэнергия 44, получаемая от газотурбинного электрогенератора 41.
Из плазмотермического реактора 1 шлаковый расплав 6 поступает на технологическое оборудование 7 для формирования нановолокна из шлакового расплава и изготовления теплоизоляционного полотна 8.
Использование заявленного изобретения позволяет произвести полную утилизацию BTO с получением: теплоизоляционных материалов, обладающих высокой термостойкостью и хорошими теплоизолирующими свойствами и пользущихся спросом в строительной индустрии;
- сиалона, изделия из которого находят большой спрос в различных отраслях промышленности, в том числе в промышленности высоких технологий;
- пресной воды;
- водорода;
- электроэнергии;
- тепловой энергии.
Таким образом, технико-экономическим результатом применения предлагаемого технологического комплекса является его высокую рентабельность и возможность получения разнообразных ценных продуктов на основе экологически чистой утилизации вторичных продуктов переработки твёрдых бытовых отходов.

Claims

Формула
Технологический комплекс плазменной безотходной переработки твёрдых бытовых отходов с полной утилизацией вторичных продуктов переработки, включающий плазмотермический реактор с системой плазменного нагрева, соединенный с устройствами загрузки отходов, подачи пара и корректирующих присадок, с системами выпуска жидкого шлака и пирогаза, соединенный с реактором аппарат предварительной очистки пирогаза от пыли и смол, камеру синтеза сиалона и обжига изделий из него с газовыми грелками, работающими на подаваемом из аппарата предварительной очистки пирогазе, снабженную системой подачи в камеру синтеза заготовок из алюмо-силикаатной смеси, а также, расположенными на выходе пирогаза из камеры синтеза, сменными блоками сорбционной очистки непрореагировавшего пирогаза от азота, кислорода и сернистых примесей, технологическую камеру карбидизации заготовок из кремний-металлической смеси, оснащенную горелками, работающими на сорбционно очищенном пирогазе, камеры мембранной сепарации водорода из состава пирогаза, непрореагировавшего в технологической камере карбидизации, соединенной с газгольдерами для хранения водорода, газовую турбину, работающую на сорбционно очищенном пирогазе с добавлением части топливного газа, получаемого из камеры мембранной сепарации водорода, соединенную с котлом- утилизатором, пароуюя турбину, работающую на паре от котла- утилизатора, и соединенную с электрогенератором, снабжающим энергией аппараты обратноосмотического обессоливания воды, соединенные с дистиллятором, работающим с использованием сбросного пара паровой турбины, причем газовая турбина снабжена системой выброса в атмосферу отработавших продуктов сгорания с нейтрализацией диоксинов продуктов сгорания на основе применения аппарата низкотемпературной каталитической деструкции, котел-утилизатор оснащен фильтром очистки сбросных газов, системы выпуска жидкого шлака соединены с технологической линией формирования нановолокна, теплоизоляционного полотна и изделий из него.
PCT/RU2009/000239 2009-05-20 2009-05-20 Технологический комплекс плазменной безотходной переработки твёрдых бытовых отходов с полной утилизацией вторичных продуктов переработки WO2010134831A1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/RU2009/000239 WO2010134831A1 (ru) 2009-05-20 2009-05-20 Технологический комплекс плазменной безотходной переработки твёрдых бытовых отходов с полной утилизацией вторичных продуктов переработки

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/RU2009/000239 WO2010134831A1 (ru) 2009-05-20 2009-05-20 Технологический комплекс плазменной безотходной переработки твёрдых бытовых отходов с полной утилизацией вторичных продуктов переработки

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2010134831A1 true WO2010134831A1 (ru) 2010-11-25

Family

ID=43126349

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/RU2009/000239 WO2010134831A1 (ru) 2009-05-20 2009-05-20 Технологический комплекс плазменной безотходной переработки твёрдых бытовых отходов с полной утилизацией вторичных продуктов переработки

Country Status (1)

Country Link
WO (1) WO2010134831A1 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109365488A (zh) * 2018-12-03 2019-02-22 广西昇跃环保科技有限公司 一种生活垃圾闪蒸矿化处理器

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4500644A (en) * 1983-12-19 1985-02-19 Dresser Industries, Inc. Preparation and composition of sialon grain and powder
US6686556B2 (en) * 2001-04-04 2004-02-03 C. Kenneth Mitchell Solid-waste energy plant using catalytic ionic-impact decomposition and combustion product regeneration
RU2235704C2 (ru) * 2001-07-16 2004-09-10 Юнайтид Текнолоджиз Копэрейшн Способ изготовления детали из жаростойкого композиционного материала на карбидной основе
RU2333425C2 (ru) * 2006-06-06 2008-09-10 Анатолий Анатольевич Дядик Способ комплексного передела материалов, установка и топливный элемент для его осуществления

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4500644A (en) * 1983-12-19 1985-02-19 Dresser Industries, Inc. Preparation and composition of sialon grain and powder
US6686556B2 (en) * 2001-04-04 2004-02-03 C. Kenneth Mitchell Solid-waste energy plant using catalytic ionic-impact decomposition and combustion product regeneration
RU2235704C2 (ru) * 2001-07-16 2004-09-10 Юнайтид Текнолоджиз Копэрейшн Способ изготовления детали из жаростойкого композиционного материала на карбидной основе
RU2333425C2 (ru) * 2006-06-06 2008-09-10 Анатолий Анатольевич Дядик Способ комплексного передела материалов, установка и топливный элемент для его осуществления

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109365488A (zh) * 2018-12-03 2019-02-22 广西昇跃环保科技有限公司 一种生活垃圾闪蒸矿化处理器
CN109365488B (zh) * 2018-12-03 2024-02-23 广西昇跃环保科技有限公司 一种生活垃圾闪蒸矿化处理器

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Heidenreich et al. New concepts in biomass gasification
US9410095B2 (en) Method of gasification of biomass using gasification island
EP3268308B1 (en) Method and system for the manufacture of methane, heat and electricity by hydrogasification of biomass
JP5791054B2 (ja) 特に排出のないエネルギー生成のための炭素含有物質の熱化学的利用
RU2604624C2 (ru) Способ и устройство для газификации биомассы путем рециркуляции диоксида углерода без кислорода
KR20110052604A (ko) 바이오매스에서 저-타르 합성가스를 생산하는 방법 및 장치
US7749291B2 (en) Three-stage gasification—biomass-to-electricity process with an acetylene process
MX2008011654A (es) Proceso de gasificacion de reduccion termica para generar hidrogeno y electricidad.
WO2006075978A1 (fr) Procede de traitement par plasma thermique d'un combustible organique, et installation permettant sa mise en oeuvre
WO2017002096A1 (en) Method and system for the manufacture of bio-methane and eco-methane
JP6251892B2 (ja) 燃焼システム
CN100445244C (zh) 防止等离子体煤裂解制乙炔反应器通道结焦的方法及结构
RU2668447C1 (ru) Способ газификации твердого топлива и устройство для его осуществления
JP2015007522A (ja) 燃焼システム
RU2478169C1 (ru) Плазмохимический способ переработки твердых бытовых и промышленных отходов
JP5860469B2 (ja) 間接的加熱ガス化中にコークスを生産する方法および設備
JP6642924B2 (ja) 水素ステーションシステム
WO2010128886A2 (ru) Способ получения углеводородов из газообразных продуктов плазменной переработки твёрдых отходов ( варианты)
RU2570331C1 (ru) Способ переработки твердых бытовых и промышленных отходов и установка для его реализации
KR20080076670A (ko) 각종 폐기물의 전량 무방출-자원화-활용을 위한 자원회수처리공정 및 그의 시스템
WO2010134831A1 (ru) Технологический комплекс плазменной безотходной переработки твёрдых бытовых отходов с полной утилизацией вторичных продуктов переработки
CN111491889A (zh) 合成气的生产方法
US20100035193A1 (en) Method and system for fuel gas combustion, and burner for use therein
RU2716652C1 (ru) Топка для утилизации ТКО
JPH11131078A (ja) 熱分解生成物からの燃料ガス及び合成ガスの産出のための方法

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 09844991

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 09844991

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1