ES2576494T3 - Mejoras en el procesamiento de residuos - Google Patents

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Abstract

Un método de procesamiento de material (E) con un contenido orgánico, que comprende: calentar un lote de dicho material en un aparato de procesamiento por lotes (16) que tiene una atmósfera de oxígeno reducido para gasificar al menos algo del contenido orgánico con el fin de producir gas de síntesis; elevar la temperatura de dicho gas de síntesis y mantener el gas de síntesis a dicha temperatura elevada durante un tiempo de residencia suficiente como para descomponer térmicamente cualquier hidrocarburo de cadena larga o compuesto orgánico volátil en su interior; supervisar el valor calórico del gas de síntesis producido, cuando el valor calórico del gas de síntesis es inferior a un umbral predefinido, desviar el gas de síntesis, con un valor calórico bajo, hacia un quemador de una caldera (22) para producir vapor; y cuando el valor calórico del gas de síntesis excede dicho umbral predefinido, desviar dicho gas de síntesis, con un valor calórico alto, hacia un motor de gas (40) para producir electricidad.

Description

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DESCRIPCION
Mejoras en el procesamiento de residuos
La presente invencion se refiere a sistemas para el procesamiento de materiales con contenido organico, en particular, se refiere a residuos, a sistemas de energia para extraer energia a partir de residuos con contenido organico con un valor calorico bajo. Un sistema de este tipo se conoce, por ejemplo, a partir del documento WO 2008/122875.
Los residuos organicos de valor calorico bajo (CV), tal como los residuos solidos urbanos (RSU) con alto contenido de humedad, residuos de alimentos, residuos agricolas y lodos de alta humedad son dificiles de procesar.
En algunos paises, por ejemplo, en los paises del norte, donde hay altos niveles de lluvias y nevadas, los residuos tienen normalmente un mayor contenido de humedad lo que disminuye su valor calorico (por unidad de masa). Ademas, debido a que se reciclan mas plasticos, y por lo tanto se eliminan de la corriente de residuos, los residuos residuales con un contenido de plastico inferior tienen un CV reducido.
Un metodo de procesar residuos es mediante incineracion. Normalmente antes de la incineracion, es necesario tener que mezclar con tales residuos combustible adicional, es decir, de otra fuente, por ejemplo carbon, biomasa seca, gas natural, etc., de tal manera que durante la incineracion se pueda mantener una combustion auto sostenida, es decir, se consigue un procesamiento auto-termatico.
Algunos de residuos se procesan mediante un proceso de gasificacion en el que los residuos se calientan en una atmosfera baja en oxigeno para producir gas de sintesis, y el gas se quema para producir un gas de escape a alta temperatura que se utiliza para producir energia electrica, por ejemplo, mediante el calentamiento del agua para accionar una turbina de vapor.
Los gasificadores convencionales incluyen gasificadores de lecho fluidizado de proceso continuo, gasificadores de tipo lecho fijo continuo o por lotes, o de tipo parrilla. Sin embargo, estos tipos de gasificadores no son muy adecuados para el procesamiento de residuos de bajo valor calorico. La mayoria de los gasificadores comerciales se operan de forma continua, es decir, los residuos se alimentan en un extremo, se hacen pasar continuamente a traves del aparato y salir por el otro extremo, y el gas se retira. A medida que el material pasa a traves del gasificador, el mismo se seca primero ya que el calor elimina el contenido de humedad y despues el material se gasifica durante lo que la energia dentro de los residuos se libera en forma de moleculas de hidrocarburos, junto con gases inertes tales como nitrogeno. La humedad y los gases se liberan en su interior camara de procesamiento y se extraen juntos. La velocidad del flujo de gas a traves de la camara de procesamiento es muy alta, en la region de 3ms-1 lo que da como resultado un gas de salida mezclado a fondo. El gas que resulta de un proceso de este tipo tendra un alto contenido de humedad y un contenido de gas de sintesis bajo (CO, H2, CH4). El valor calorico del gas de salida sera, por tanto, tambien bajo. Ademas, debido al gran contenido de humedad de los residuos que se cargan continuamente en el aparato es necesario utilizar, generalmente, una fuente de combustible externa, por ejemplo, gas natural o carbon, para producir el calor necesario para evaporar el agua. Esto da como resultado una mayor produccion de CO2 que no solo es ecologicamente racional sino que tambien diluye el gas de sintesis producido aun mas.
El resultado final es que el gas de sintesis producido es de una calidad baja que, sin un procesamiento posterior extensivo e intensivo en energia, solo es adecuado para la combustion.
Incluso cuando se utilizan gasificadores de lecho fijo convencionales en los que los residuos se introducen en lotes persisten problemas similares. Estos tipos de gasificadores tienen un tiempo de procesamiento muy largo para gasificar los residuos, normalmente de muchas horas, y el gas liberado contiene una mezcla de gases que incluye grandes volumenes de nitrogeno, vapor de agua y dioxido de carbono. El gas sale del gasificador en una corriente de gas mixta y, la composicion del gas mixto es todavia de una calidad baja y generalmente solo es adecuado para la combustion.
El objetivo final de los residuos de los sistemas de energia es producir energia electrica. Como se ha descrito anteriormente, esto se hace normalmente a traves de la transformacion del gas producido en calor para producir vapor para el accionamiento de una turbina de vapor. Sin embargo, la energia a la eficacia de transformacion de potencia a traves de este metodo es bastante baja, normalmente en la region del 18 % al 24 %.
Los sistemas de transformacion de mayor eficacia, por ejemplo, la combustion directa del gas de sintesis en una turbina de gas o motor reciproco no se utilizan generalmente puesto que el gas de sintesis producido a partir de estos gasificadores convencionales es de baja calidad de modo que no cumple con los requerimientos de aprovisionamiento de combustible de tales motores o turbinas de gas que requieren un gas de sintesis limpio de valor calorico alto, normalmente del orden de 0,0176-0,029 KW/0,028 m3 (60-100 BTU/pie3), que contiene nada o poco contenido de alquitran.
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Para que el gas de CV bajo producido por los gasificadores convencionales se utilice directamente en un motor de gas de sintesis o turbina de gas existen entonces dos opciones.
En primer lugar los residuos de CV bajo se pueden mezclar con un combustible de origen externo, por ejemplo gas natural, propano, etc. Esto da como resultado la introduccion de mucho mayor consumo de combustibles fosiles en la produccion de ene^a del gasificador, lo que es desventajoso y perjudicial para el medio ambiente, y, ademas, aumenta el coste de produccion de energia puesto que depende de un aumento del consumo de combustible comprado externamente.
La segunda opcion es procesar posteriormente los residuos para aumentar el CV de los residuos antes de que se gasifiquen. Este procesamiento previo es complicado y es un procedimiento prohibitivamente costoso que combina multiples operaciones consecutivas de trituracion de residuos, secado de residuos y granulacion de residuos antes de la gasificacion. Aunque esto proporciona una posibilidad para potenciar directamente un motor de gas, este proceso es un proceso muy intensivo en energia y, debido al alto gasto de capital, gastos de operacion, y gastos de mantenimiento necesarios para transformar los residuos de CV bajo en un combustible derivado de residuos (RDF), no es una solucion atractiva comercialmente.
La presente invencion mitiga, al menos en parte, algunos de los problemas mencionados anteriormente y proporciona un metodo y un aparato que permite la salida de un proceso de gasificacion de residuos de CV bajo que se tienen que transformar para potenciar un motor de gas de sintesis.
Tal como se utiliza en la presente memoria, se apreciara que la expresion "motor de gas" incluye diversos tipos de motores de combustion que funcionan con gas e incluye, sin limitacion motores de gas de movimiento alternativo y turbinas de gas.
De acuerdo con un primer aspecto de la invencion, se proporciona un metodo de procesamiento de material con un contenido organico que comprende: calentar un lote de dicho material en un aparato de procesamiento por lotes que tiene una atmosfera de oxigeno reducido para gasificar al menos algo del contenido organico para producir gas de sintesis; elevar la temperatura de dicho gas de sintesis y mantener el gas de sintesis a dicha temperatura elevada durante un tiempo de residencia suficiente para descomponer termicamente cualquier hidrocarburo de cadena larga o compuesto organico volatil en su interior; supervisar el valor calorico del gas de sintesis producido, cuando el valor calorico del gas de sintesis este por debajo de un umbral predefinido, se desvia el gas de sintesis, con un valor calorico bajo, hacia un quemador de una caldera para producir vapor; y cuando el valor calorico del gas de sintesis excede dicho umbral predefinido, se desvia dicho gas de sintesis, con un valor calorico alto, a un motor de gas para producir electricidad.
El metodo puede tener un primer umbral predefinido y un segundo umbral predefinido y, cuando el valor calorico del gas de sintesis se encuentre por debajo de dicho primer umbral predefinido, se desvia el gas de sintesis, con un valor calorico bajo, hacia un quemador de una caldera para producir vapor en un primer modo de operacion; cuando el valor calorico del gas de sintesis excede dicho primer umbral predefinido, se desvia dicho gas de sintesis, con un valor calorico alto, a un motor de gas para producir electricidad en un segundo modo de operacion; y cuando el valor calorico del gas de sintesis cae por debajo de un segundo umbral, se desvia el gas de sintesis, con un valor calorico bajo, hacia un quemador de una caldera para producir vapor en una tercera fase de operacion.
Por lo tanto, como se apreciara, la presente invencion proporciona un sistema que puede cambiar entre utilizar el gas producido para potenciar una caldera para la potencia derivada de la turbina de vapor convencional y puede cambiar tan pronto como el CV se encuentre a un nivel adecuado para utilizar directamente el gas de sintesis en un motor de gas de sintesis. Puesto que el motor de gas de sintesis tiene una eficacia de transformacion de energia mucho mayor que la de la caldera/turbina de vapor, la eficacia general del sistema se puede mejorar en gran medida sin dejar de utilizar los residuos de CV bajo sin la necesidad de procesamiento previo de los residuos o del procesamiento posterior del gas.
Los umbrales primero y segundo tienen su interior valor o pueden ser diferentes. En cualquier caso, el valor del umbral por encima del que el gas se dirige al motor de gas de sintesis tendra un CV adecuado para su uso en el motor de gas de sintesis.
El metodo puede comprender ademas: cuando el valor calorico del gas de sintesis excede un tercer umbral, mayor que dichos umbrales primero y segundo predeterminados, se desvia dicho gas de sintesis, con un valor calorico muy alto, a un recipiente de almacenamiento. Ademas de consumirse en un motor de gas de sintesis el gas de sintesis tiene otros usos como combustible quimico o para la separacion en sus gases componentes para otro uso quimico. Sin embargo, la pureza de los gases utilizados para esto tendra que tener un CV incluso mas alto que el utilizado en el motor de gas de sintesis.
El metodo puede comprender ademas la extraccion de calor de dicho gas de sintesis y la utilizacion de dicho calor para producir vapor. La recuperacion del calor de esta etapa del proceso no solo reduce la temperatura del gas que se alimenta al motor de gas de sintesis, sino que recupera tambien la energia del gas que se puede utilizar para
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accionar la caldera. Para aumentar aun mas la eficacia general, el calor residual del motor de gas se puede utilizar tambien para calentar el agua en la caldera para producir vapor.
El vapor producido se puede utilizar para accionar una turbina de vapor para producir electricidad. El metodo puede comprender almacenar temporalmente dicho gas de sintesis con un valor calorico alto y/o almacenar el gas de sintesis que tienen un valor calorico bajo en los depositos de almacenamiento. De esta manera no solo se puede proporcionar un tampon de combustible puesto que el gas de un aparato de procesamiento por lotes no se produce a una tasa constante, sino tambien los recipientes de almacenamiento actuan como recipientes de mezcla puesto que, a diferencia de los sistemas de proceso constantes que tienden a tener una composicion del gas de salida bastante consistente, la composicion del gas de un sistema de procesamiento por lotes tiende a variar con el tiempo. Mediante el uso de los recipientes de almacenamiento, las variaciones en la composicion a lo largo del tiempo se igualan y un gas que tiene una composicion mas constante se puede proporcionar a la caldera/motor de gas.
El metodo comprende preferentemente ademas la limpieza de dicho gas de sintesis antes de su uso. Tecnicas de filtrado y limpieza conocidas se pueden utilizar.
La supervision del valor calorico del gas de sintesis producido puede comprender la supervision de la composicion del gas del gas de sintesis, en particular puede comprender la supervision de uno o mas del contenido de hidrogeno del gas de sintesis, del contenido de monoxido de carbono del gas de sintesis, y del contenido de metano del gas de sintesis.
El valor calorico del gas de sintesis en el umbral predeterminado puede estar en el intervalo de 0,0117-0,0293 KW/0,028 m3 (40 a 100 BTU por pie cubico). Ademas, puede estar en el intervalo de 0,0234-0,0293 KW/0,028 m3 (80 a 100 BTU por pie cubico). El valor calorico del gas de sintesis en el tercer umbral puede estar en el intervalo de 0,0586-0,0644 KW/0,028 m3 (200 a 220 BTU por pie cubico).
Se desvia el gas de sintesis, con un valor calorico bajo, hacia un quemador de una caldera para producir vapor puede comprender desviar el gas de sintesis a traves de una primera trayectoria de flujo que conduce a una oxidador termico, aguas arriba de un intercambiador de calor de la caldera, en el que el gas de sintesis se somete a una combustion creando de este modo un flujo de gas caliente sobre intercambiador de calor, y mantener el gas de sintesis a dicha temperatura elevada durante dicho tiempo de residencia; y se desvia dicho gas de sintesis, con un valor calorico alto, a un motor de gas puede comprender desviar el gas de sintesis a traves de una segunda trayectoria de flujo a un motor de gas de sintesis, a traves de un aparato de tratamiento termico en el que la temperatura de dicho gas de sintesis se eleva y se mantiene a dicha temperatura elevada durante dicho tiempo de residencia.
El metodo puede comprender ademas proporcionar un circuito de recirculacion que tiene un quemador en su interior y hacer recircular los gases calientes a traves del horno de procesamiento por lotes y dicho circuito de recirculacion para calentar dicho horno de procesamiento por lotes.
De acuerdo con un segundo aspecto de la invencion, se proporciona un aparato para el procesamiento de materiales con un contenido organico que comprende: al menos un horno de procesamiento por lotes para calentar un lote de dicho material en una atmosfera de oxigeno reducido para gasificar al menos algo del contenido organico de dicho material para producir gas de sintesis: al menos un aparato de tratamiento termico configurado para recibir gas de sintesis a partir de dicho horno de procesamiento por lotes y que tiene un medio de calentamiento asociado a el mismo, dicho aparato de tratamiento termico configurado para elevar la temperatura de dicho gas de sintesis correspondiente durante un tiempo de residencia suficiente para descomponer termicamente por cualquier hidrocarburo de cadena larga o compuesto organico volatil presentes en el gas de sintesis; al menos un medio de deteccion para detectar la composicion del gas de sintesis producido y configurado para emitir una senal indicativa de su valor calorico; al menos un motor de gas de sintesis; una caldera; medios de valvula para dirigir el gas de sintesis al motor de gas de sintesis o a la caldera; y un controlador configurado para detectar cuando el valor calorico del gas de sintesis es inferior a un umbral predefinido y controlar dichos medios de valvula para dirigir el gas de sintesis, con un valor calorico bajo, hacia un quemador de dicha caldera para producir vapor; y detectar cuando el valor calorico del gas de sintesis excede dicho umbral predefinido y controlar dichos medios de valvula para dirigir dicho gas de sintesis, con un valor calorico alto, a dicho motor de gas para producir electricidad.
Como se entendera, el aparato puede realizar el metodo del primer aspecto de la invencion.
El umbral predeterminado puede comprender un primer umbral predeterminado y un segundo umbral predeterminado y el controlador se puede configurar para: detectar cuando el valor calorico del gas de sintesis es inferior a dicho primer umbral predefinido y controlar dichos medios de valvula para dirigir el gas de sintesis, con un valor calorico bajo, a dicho quemador de dicha caldera para producir vapor en un primer modo de operation; detectar cuando el valor calorico del gas de sintesis excede dicho primer umbral predefinido y controlar dichos medios de valvula para dirigir el gas de sintesis, con un valor calorico alto, a dicho motor de gas para producir electricidad en un segundo modo de operacion; y detectar cuando el valor calorico del gas de sintesis cae por debajo de dicho segundo umbral y controlar dichos medios de valvula para dirigir el gas de sintesis, con un valor
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calorico bajo, a dicho quemador de dicha caldera para producir vapor de agua en una tercera fase de operacion.
El controlador se puede configurar ademas para detectar cuando el valor calorico del gas de smtesis excede un tercer umbral, mayor que dichos umbrales primero y segundo predeterminados, y controlar dichos medios de valvula para dirigir el gas de smtesis, que tiene un valor calorico muy alto, a un recipiente de almacenamiento.
Un intercambiador de calor se puede proporcionar aguas abajo del aparato de tratamiento termico y estar configurado para extraer el calor desde dicho gas de smtesis para enfriar dicho gas de smtesis. El calor extraido se puede utilizar para producir vapor.
Un conducto se puede proporcionar para dirigir los gases de escape calientes de dicho motor de gas a un intercambiador de calor en la caldera para producir vapor.
El aparato puede tener una turbina, accionada por vapor, para producir electricidad. El aparato puede incluir un deposito de almacenamiento para almacenar temporalmente el gas de smtesis con un valor calorico alto y/o un deposito de almacenamiento para almacenar temporalmente el gas de smtesis con un valor calorico bajo.
Una unidad de limpieza para limpiar el gas de smtesis antes de su uso se puede proporcionar tambien.
El aparato puede comprender un analizador de gases para controlar la composition del gas del gas de smtesis para obtener una senal indicativa de su valor calorico.
El motor de gas puede comprender uno o mas de un motor alternativo y una turbina de gas.
En una disposition, el aparato de tratamiento termico puede incluir medios de valvula aguas abajo de dicho horno de procesamiento por lotes para desviar el gas de smtesis en una o mas de una primera trayectoria de flujo que conduce a dicho motor de gas de smtesis y una segunda trayectoria de flujo que conduce a la caldera, y en el que el aparato de tratamiento termico comprende un reactor termico situado en la primera trayectoria aguas abajo del motor de gas de smtesis y un oxidador termico situado en la segunda trayectoria de flujo aguas arriba de la caldera.
El reactor termico se puede configurar para calentar el gas de smtesis sin combustion y en el que el oxidador termico se configura para calentar el gas de smtesis para la combustion del mismo.
El aparato puede comprender ademas un circuito de recirculation para la recirculation de los gases calientes a traves del horno de procesamiento por lotes sin pasar a traves de dicho aparato de tratamiento termico, comprendiendo ademas el aparato un quemador proporcionado en dicho circuito de recirculacion para proporcionar un flujo de gas caliente a traves de dicho horno de procesamiento por lotes.
A continuation se describiran las realizaciones especificas de la invention, a modo de ejemplo, en relation con los siguientes diagramas en los que.
La Figura 1 es un esquema de un aparato de proceso constante de la tecnica anterior que muestra la calidad del gas de los gases emitidos a medida que el material se hace pasar a traves del mismo.
La Figura 2 es un grafico de CV frente al tiempo para un aparato de procesamiento por lotes del tipo que se puede utilizar con la invencion;
La Figura 3 es un diagrama de flujo del metodo de la presente invencion;
La Figura 4 es un diagrama de un aparato de la presente invencion;
La Figura 5 es un diagrama de un aparato adicional de la presente invencion; y
La Figura 6 es un diagrama de un aparato adicional de la invencion.
Haciendo referencia a la Figura 1, un diagrama esquematico de una camara de alimentation continua y de tratamiento-procesamiento 2 como se conoce en la tecnica anterior se muestra. La camara podria ser un horno de secado giratorio, donde los residuos 8 se mueven a medida que giran en su interior por la gravedad, o una camara fija, donde los residuos 8, se mueven por la action de parrillas moviles (parrillas escalonadas). La camara tiene una entrada de residuos 4 a traves de la que un suministro constante de residuos a tratar entra en la camara, y una salida de residuos 6 a traves de la que los residuos residuales (escorias, contaminantes inertes, metales, etc.) que son completamente procesados salen de la camara. Aunque no se muestra, se apreciara que la entrada 4 y la salida 6 se configuran de manera conocida para minimizar la cantidad de aire que puede entrar con los residuos o entrar a traves de la salida 6 de la camara. Los residuos 8 se transportan a traves de la camara y se gasifican. Un suministro de gas caliente despojado de oxigeno entra en la camara a traves de la entrada de gas 10 y sale de la camara por la salida de gas 12. Durante una fase inicial del procesamiento, los residuos 8 se calientan por el gas caliente y la
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humedad se evapora, Durante esta etapa ("A") hay poca gasificacion y como se puede observar en el grafico 14, que muestra el CV del gas de smtesis (gas sintetico) emitido desde los residuos en distintos puntos en el espacio a lo largo de la camara. Una vez que la humedad se ha expulsado en gran medida, la temperatura de los residuos comienza a aumentar y la gasificacion del contenido organico de los mismos comienza. Durante esta etapa ("B") hay un aumento en el valor calorico del gas de sintesis producido. El valor calorico del gas de sintesis continua aumentando a medida que mas monoxido de carbono e hidrogeno se liberan y forman mesetas de la region "C". Hacia la salida 6 de la camara de procesamiento 2 puesto que la mayoria del material que se ha procesado, el CV del gas de sintesis en libertad comienza a caer ("D").
Como en el aparato de procesamiento y alimentacion continua de residuos, tal como el que muestra que los gases calientes que accionan el proceso pasan a traves de toda la camara de procesamiento, los gases emitidos de los residuos 8 en diferentes puntos a lo largo de la camara se atrapan en un unico flujo de gas de salida y se mezclan. El resultado es que la salida de gas de sintesis, aunque tiene un flujo masico y valor calorico relativamente constante, tiene un alto contenido de humedad y un CV bajo como el CV del gas de sintesis sera el promedio del CV de los gases liberados a lo largo de la longitud de la camara de procesamiento. Esta salida de gas de sintesis combinada no tiene suficiente CV para utilizarse directamente en un motor de gas de sintesis. Este es especialmente el caso de los residuos de CV bajo con alto contenido de humedad.
Haciendo referencia a la Figura 2, un grafico de CV frente al tiempo para un horno de procesamiento por lotes, como se utiliza con la presente invencion se muestra. El horno puede ser un horno de procesamiento por lotes giratorio como se describe en la solicitud de patente internacional WO 2006/100512, como se puede observar el CV de la salida de gas de sintesis procedente del horno de procesamiento por lotes cambia en el tiempo de manera similar a los cambios de salida de la camara de proceso continuo en el espacio. Sin embargo, puesto que el gas de sintesis generado en la camara de procesamiento por lotes esta abandonando continuamente la camara de procesamiento, a continuation, el CV del gas de sintesis que sale de la camara sera el CV real del gas de sintesis en cualquier punto de tiempo (como en la Figura 2), y debido a que no se mezcla con la salida de gas de sintesis del proceso en diferentes puntos en el tiempo. El CV del gas de sintesis saliente es como se muestra en el grafico para el tiempo especifico, y no se promedia a traves del ciclo. Como se puede observar, la salida de gas de sintesis se divide en tres fases distintas, una primera fase en la que el CV es bajo, una segunda etapa en la que el CV es alto, y una tercera etapa en la que el CV es de nuevo bajo, el tiempo que se muestra en la figura aqui es, a modo de ejemplo, de 120 minutos, pero podria un tiempo de procesamiento mas pequeno o mas alto.
Haciendo referencia a las Figuras 3 y 4, se muestra un diagrama esquematico del metodo de la invencion.
Un lote de residuos "E" con un contenido organico se coloca en un aparato de gasificacion de procesamiento por lotes 16 que puede, por ejemplo, ser similar al horno giratorio divulgado en el documento WO 2006/100512. El horno es cerrado y el gas con un bajo contenido de oxigeno se hace circular a traves del mismo para calentar el material en su interior hasta una temperatura efectiva para su gasificacion. La temperatura de gasificacion puede variar dependiendo de los parametros del proceso, pero estara normalmente por encima de 500 °C y el contenido de oxigeno estara por debajo del 3 %, preferentemente por debajo del 1 % del caudal volumetrico.
A medida que el proceso se inicia ocurrira alguna gasificacion, pero la mayor parte del calor se utiliza en la evaporation del contenido de humedad de los residuos. El gas de sintesis producido en este punto tiene un valor calorico bajo (Fase 1, Figura 2).
Despues de salir de la camara de procesamiento, el gas entra en un aparato de tratamiento termico 18 en el que se eleva la temperatura hasta la region de 1100 °C, el gas se mantiene en el aparato de tratamiento termico a esta temperatura durante un tiempo de residencia suficiente para que los hidrocarburos de cadena larga y compuestos organicos volatiles en el gas se descompongan en hidrocarburos de cadena corta (por ejemplo, CH4), monoxido de carbono e hidrogeno. Contrariamente al sistema divulgado en el documento WO 2006/100512, el gas de sintesis no se quema en el aparato de tratamiento termico. El aparato incluye un quemador pero solo es provisto de una relation estequiometrica de combustible a oxigeno de tal manera que no hay exceso de oxigeno para permitir que el gas de sintesis que entra en el aparato de tratamiento procedente del horno se someta a una combustion.
Despues de salir de la camara de tratamiento termico 18 los gases se hacen pasar a traves de un intercambiador de calor 20 para enfriarlos. Esto tiene dos finalidades, en primer lugar se recupera calor del gas de sintesis que se puede alimentar a la caldera y en segundo lugar enfria el gas de sintesis para que las partes aguas abajo del sistema puedan tener un indice de temperatura mas bajo lo que simplifica y reduce el coste del sistema. El intercambiador de calor 20 puede tener un fluido circulante, que intercambia calor con la caldera 22 para calentar el agua en su interior para producir vapor, o como alternativa, el intercambiador de calor 20 puede crear directamente vapor, actuando efectivamente como una caldera secundaria.
El gas de sintesis enfriado se hace pasar a continuacion a traves de una unidad de limpieza 24 para eliminar cualquier materia particulada u otros contaminantes arrastrados en su interior. Esto se hace mediante el uso de tecnicas conocidas que seran evidentes para el experto en la materia.
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El gas de smtesis limpio se supervisa para determinar su CV, o una indicacion de su CV. Como se apreciara, la supervision se puede realizar aguas arriba de la unidad de limpieza 24, pero se realiza preferentemente aguas abajo de modo que los contaminantes en el gas de smtesis no interfieren con o degradan los sensores a lo largo del tiempo. El CV se supervisa preferentemente mediante la medicion de uno o mas del contenido de CO, contenido de H2 y el contenido de CH4 del gas de smtesis, por ejemplo con un analizador de gas en linea 26, y la produccion de una senal indicativa del CV del mismo.
Un controlador 28 recibe las senales indicativas del CV del gas que esta siendo producido y controla las valvulas 30, 32. En la fase inicial de la operacion, cuando el nivel de CV es bajo y el contenido de humedad es alto el controlador cierra la valvula 30 y abre la valvula 32 para dirigir el gas en un deposito de gas de CV bajo 34. El gas de este deposito se alimenta a traves de una disposicion de valvulas (omitida para mayor claridad) al quemador de una caldera 22 donde se quema. El agua dentro de la caldera se calienta por el gas de smtesis en que se quema, y por el calor extraido del intercambio de calor 20 y produce vapor que se utiliza para accionar una turbina de vapor 36 para producir electricidad "H".
A medida que el material en la camara continua siendo procesado, la humedad se evaporara y mas material comenzara a gasificarse. El CV del gas de smtesis liberado comenzara a aumentar. El controlador 28 que recibe la senal indicativa del CV supervisa la senal y, una vez que se alcanza un umbral predefinido que esta en la region de 0,0117-0,0351 KW/0,028 m3 (40 a 120 BTU por pie cubico) (preferentemente 0,0234-0,0293 KW/0,028 m3 (80 - 100 BTU por pie cubico)), el controlador 28 acciona las valvulas para cerrar la valvula 32 y abrir la valvula 30 de manera que el gas de smtesis que tiene un CV por encima del umbral se dirige en un deposito de gas de CV alto 38. El gas del deposito 38 se alimenta, a traves de un sistema de valvulas (omitido para mayor claridad) al motor de gas 40. El motor de gas 40 puede ser un unico motor de gas o pueden ser multiples motores de gas de diferentes tipos, por ejemplo, una turbina de gas y un motor de gas de movimiento alternativo se pueden proporcionar. El gas de smtesis aprovisiona de combustible el motor de gas 40 para producir electricidad "F". Puesto que la energia para la eficacia de transformacion de potencia para los motores de gas de smtesis excede normalmente el 33 %, a menudo aproximadamente el 38 %, y, puesto que la energia para la eficacia de transformacion de potencia para la caldera/turbina de vapor es normalmente del 18-24 por ciento, al cambiar tan pronto como se consigue la calidad de gas requerida, es decir, el CV suficiente, la eficacia global del proceso se mejora en gran medida.
El motor o motores de gas de smtesis 40 produciran gas de escape caliente como un subproducto de la transformacion de energia en su interior y este se introduce en un intercambiador de calor en la caldera 22 para recuperar el calor de los mismos y ayudar en la generacion de vapor.
El gas de combustion "G" de la caldera se puede tratar de cualquier manera conocida antes de ser liberado a la atmosfera, si es necesario.
A medida que el lote de material se acerca al final de su ciclo de procesamiento, la cantidad de monoxido de carbono, hidrogeno y otros hidrocarburos altos en el gas de smtesis que se libera del mismo comenzara a caer y el CV del gas de smtesis que sale de la camara de procesamiento comenzara a caer. Una vez que el controlador 28 detecta que el CV ha caido por debajo de un umbral predefinido, que sera el mismo o muy similar al umbral utilizado en la subida de CV, el controlador activa de nuevo las valvulas 30, 32 para de nuevo dirigir el gas de smtesis, que tienen el CV mas bajo que ya no es de suficiente calidad para su uso en el motor de gas de smtesis 40, hasta el deposito de gas de CV bajo 34.
Como se entendera a partir de los diagramas, debido al calor extraido del enfriamiento del gas de smtesis y al calor extraido de los escapes de los motores de gas de smtesis, incluso cuando el gas de smtesis no esta siendo dirigido al deposito de CV bajo 34, el vapor seguira siendo producido y accionando la turbina de vapor 36.
Como tambien se apreciara, durante la produccion de gas de CV bajo en las fases 1 y 3 (Figura 2) y durante la produccion de gas de CV alto en la fase 2, el CV y el contenido de humedad del gas de smtesis producido no es constante. Los depositos 34, 38 proporcionan recipientes de tampon en los que los gases que se producen se pueden mezclar entre si de modo que el gas extraido del mismo tenga un CV mas consistente que el gas de smtesis que entra en los depositos 34, 38. Ademas, los depositos se dimensionan preferentemente de manera que pueden proporcionar un tampon suficiente de gas de smtesis de cada calidad para que el motor de gas y la caldera puedan funcionar de forma continua, independientemente de cual deposito de gas de smtesis este siendo dirigido en un instante dado en el tiempo.
Haciendo referencia a la Figura 5, ademas de lo anterior una caracteristica adicional de la invencion es la capacidad que tiene el controlador 28 de controlar el CV del gas de smtesis que se produce y si excede un tercer umbral, mas alto, por ejemplo, el KW (BTU) excede un umbral en la region de 0,0586 - 0,0644 KW/0,028 m3 (200-220 BTU por pie cubico), los controles del controlador cierran ambas valvulas 30 y 32 y abren la valvula 42 para dirigir el gas de smtesis que tiene el CV mas alto a un recipiente de almacenamiento 44. Este gas de smtesis se puede utilizar en otros procesos y no se utiliza directamente en la produccion de electricidad a traves de la caldera o motor de gas de smtesis.
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Haciendo referencia a la Figura 6 se muestra un aparato adicional de la invention. En este aparato, el aparato de procesamiento por lotes 16 tiene un conducto 46 que forma un circuito de recirculation a traves de un quemador 48 que puede ser un quemador de oxigeno. Una valvula 50 puede desviar selectivamente el flujo de gas desde el aparato de procesamiento 16 a traves del circuito de recirculacion. En la puesta en marcha, esto puede ayudar a aumentar rapidamente la temperatura en el aparato 16. Al mantener un pequeno circuito de recirculacion las perdidas de calor se pueden minimizar y una rapida subida de temperatura se puede lograr.
Aguas abajo de la valvula 50, la trayectoria de flujo de los gases que salen del aparato de procesamiento 16 se divide. Una trayectoria de flujo conduce a un oxidador termico 18A y la otra conduce a una unidad de craqueo termico 18B, el oxidador termico y la unidad de craqueo termico forman entre si un aparato de tratamiento termico. Considerando primero la trayectoria de flujo a traves del oxidador termico 18A, esta es la primera trayectoria de flujo a traves de la que se haran pasar los gases que salen del aparato de procesamiento 18.
En oxidador termico 18A, un quemador quema los gases que entran en el oxidador en presencia de oxigeno (por ejemplo aire), a fin de producir un flujo de gases de combustion caliente. Estos gases se hacen pasar por encima de un intercambiador de calor 52 que produce vapor para accionar una turbina de vapor 36 conectada a un generador 54 que produce electricidad. El oxidador termico 18a y el intercambiador de calor 52 forman juntos la caldera 22. Un desaireador 56 y un condensador 58 estan provistos en el circuito de condensador para condensar el vapor despues de que ha pasado a traves de la turbina de vapor. Despues de pasar sobre el intercambiador de calor 52, los gases de combustion, que luego se han enfriado, se hacen pasar a traves de purificadores, que pueden incluir cualquier tecnologia de limpieza de aire adecuada conocida en la tecnica, por ejemplo filtros de mangas 68 antes de ventilarse a la atmosfera a traves de una pila de combustion 60.
A medida que el lote de material procesado entra en la fase II (Figura 2), el valor calorico del gas se incrementa. A medida que el valor calorico del gas aumenta, la capacidad del oxidador termico 18A sera alcanzada y estara en peligro de sobrecalentamiento. Para evitar esto, la valvula 62 se puede abrir lo que permite que al menos una parte del gas pase a la unidad de craqueo 18B donde se calienta, en ausencia de oxigeno, y manteniendo una temperatura elevada durante un tiempo suficiente con el fin de destruir cualquier VOC e hidrocarburos de cadena larga en su interior. Los gases se hacen pasar despues fuera de la unidad de craqueo termico 18B y pasan a traves de un enfriador 64 y un intercambiador de calor 20 para reducir la temperatura de los gases. El intercambiador de calor 20 se puede conectar al intercambiador de calor de la caldera 22 y la turbina 38 para aumentar la temperatura del vapor que acciona la turbina. Despues del intercambiador de calor 20, el gas de sintesis enfriado se hace pasar a traves de una unidad de limpieza 24, por ejemplo un sistema lavador Venturi, y un sistema lavador de gases 66. El gas esta entonces listo para pasar al almacenamiento de gas 38. Una pluralidad de motores de gas de sintesis 40 se proporciona aguas abajo del deposito de gas, en el que el gas de sintesis del deposito 36 se transforma en energia electrica mediante el uso de los motores de gas de sintesis para accionar un generador.
Mediante el uso de este metodo, la caldera puede funcionar constantemente a traves del ciclo y durante el ciclo maximo (fase II), donde la capacidad del oxidador termico/caldera no es suficiente para manejar la energia de todo el gas que se produce (debido al aumento de su volumen y/o CV), al menos una parte del gas se puede desviar a traves de la unidad de craqueo termico, limpiarse y almacenarse en el deposito 36. Este se puede utilizar para accionar los motores de gas de sintesis 40. El tampon creado por el recipiente de almacenamiento 38 permite una operation relativamente constante de los motores de gas de sintesis con independencia de la production ciclica de gas. Ademas mediante la constante utilization del oxidador termico y de la caldera, la turbina de vapor se puede hacer funcionar en condiciones relativamente constantes. Cuando la produccion de gas por el aparato de procesamiento 16 se desacelera y el CV disminuye, la valvula 52 se puede operar para reducir y/o detener el flujo de gas al aparato de craqueo termico 18B. Sin embargo, debido al tampon de gas en el recipiente de almacenamiento de gas de sintesis, el motor se puede hacer funcionar todavia.
Una ventaja especifica de esta realization es que el aparato de tratamiento termico se separa en un oxidador termico en una unidad de craqueo termico, lo que divide la carga maxima entre los mismos. Por lo tanto, cuando no esta funcionando a la capacidad maxima, que es durante una gran parte del ciclo, solo se utiliza el oxidador termico. Como tal el oxidador termico de este tipo se disena para satisfacer una capacidad reducida, y por lo tanto es mas pequeno, y como tal funciona mas eficazmente debido a su mayor utilizacion. Por consiguiente, el tamano del oxidador termico se disena para la eficacia de la mayoria del ciclo, en comparacion con la produccion maxima de gas.

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    REIVINDICACIONES
    1. Un metodo de procesamiento de material (E) con un contenido organico, que comprende:
    calentar un lote de dicho material en un aparato de procesamiento por lotes (16) que tiene una atmosfera de oxigeno reducido para gasificar al menos algo del contenido organico con el fin de producir gas de sintesis; elevar la temperatura de dicho gas de sintesis y mantener el gas de sintesis a dicha temperatura elevada durante un tiempo de residencia suficiente como para descomponer termicamente cualquier hidrocarburo de cadena larga o compuesto organico volatil en su interior; supervisar el valor calorico del gas de sintesis producido,
    cuando el valor calorico del gas de sintesis es inferior a un umbral predefinido, desviar el gas de sintesis, con un valor calorico bajo, hacia un quemador de una caldera (22) para producir vapor; y
    cuando el valor calorico del gas de sintesis excede dicho umbral predefinido, desviar dicho gas de sintesis, con un valor calorico alto, hacia un motor de gas (40) para producir electricidad.
  2. 2. Un metodo de acuerdo con la reivindicacion 1 que comprende ademas un primer umbral predefinido y un segundo umbral predefinido y, en donde:
    cuando el valor calorico del gas de sintesis es inferior a dicho primer umbral predefinido, se desvia el gas de sintesis, con un valor calorico bajo, hacia un quemador de una caldera (22) para producir vapor en un primer modo de operacion;
    cuando el valor calorico del gas de sintesis excede dicho primer umbral predefinido, se desvia dicho gas de sintesis, con un valor calorico alto, hacia un motor de gas (40) para producir electricidad en un segundo modo de operacion; y
    cuando el valor calorico del gas de sintesis cae por debajo de un segundo umbral, se desvia el gas de sintesis, con un valor calorico bajo, hacia un quemador de una caldera (22) para producir vapor en una tercera fase de operacion y, opcionalmente, en donde los umbrales primero y segundo tienen el mismo valor.
  3. 3. El metodo de acuerdo con la reivindicacion 2 que comprende ademas:
    cuando el valor calorico del gas de sintesis excede un tercer umbral, mayor que dichos umbrales primero y segundo predeterminados, desviar dicho gas de sintesis, que tiene un valor calorico muy alto, hacia un recipiente de almacenamiento (44).
  4. 4. El metodo de acuerdo con cualquier reivindicacion anterior, que comprende ademas almacenar temporalmente dicho gas de sintesis con un valor calorico alto en un deposito de almacenamiento (38) y/o almacenar temporalmente dicho gas de sintesis con un valor calorico bajo en un deposito de almacenamiento (34).
  5. 5. El metodo de acuerdo con cualquier reivindicacion anterior, en el que la supervision del valor calorico del gas de sintesis producido comprende la supervision de la composition de gas del gas de sintesis, opcionalmente en el que la supervision de la composicion del gas del gas de sintesis comprende la supervision de uno o mas del contenido de hidrogeno del gas de sintesis, del contenido de monoxido de carbono del gas de sintesis y del contenido de metano del gas de sintesis.
  6. 6. El metodo de acuerdo con la reivindicacion 3, en el que el valor calorico del gas de sintesis en el umbral predeterminado esta en el intervalo de 0,0117-0,0239 KW/0,028 m3 (40 a 100 BTU por pie cubico) y/o, en donde el valor calorico del gas de sintesis en el tercer umbral esta en el intervalo de 0,0586-0,0644 KW/0,028 m3 (200 a 220 BTU por pie cubico).
  7. 7. El metodo de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que:
    desviar el gas de sintesis, con un valor calorico bajo, hacia un quemador de una caldera (22) para producir vapor comprende desviar el gas de sintesis a traves de una primera trayectoria de flujo que conduce a un oxidador termico (18A), aguas arriba de un intercambiador de calor de la caldera (52), en donde el gas de sintesis se somete a combustion creando de ese modo un flujo de gas caliente sobre el intercambiador de calor (52) y mantener el gas de sintesis a dicha temperatura elevada durante dicho tiempo de residencia; y en donde desviar dicho gas de sintesis, con un valor calorico alto, a un motor de gas (40) comprende desviar el gas de sintesis a traves de una segunda trayectoria de flujo hasta un motor de gas, a traves de un aparato de tratamiento termico (18B), siendo la temperatura de dicho gas de sintesis elevada y manteniendose a dicha temperatura elevada durante dicho tiempo de residencia.
  8. 8. El metodo de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende ademas proporcionar un circuito de recirculation (46) que tiene un quemador (48) en su interior y hacer recircular gases calientes a traves del horno de procesamiento por lotes (16) y dicho circuito de recirculacion (46) para calentar dicho horno de procesamiento por lotes (16).
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  9. 9. Un aparato para el procesamiento de material (E) con un contenido organico que comprende:
    al menos un horno de procesamiento por lotes (16), configurado para calentar un lote de dicho material en una atmosfera de oxigeno reducido, para gasificar al menos algo del contenido organico de dicho material con el fin de producir gas de sintesis;
    al menos un aparato de tratamiento termico (18) configurado para recibir el gas de sintesis de dicho horno de procesamiento por lotes (16) y con un medio de calentamiento asociado al mismo, estando dicho aparato de tratamiento termico (18) configurado para elevar la temperatura de dicho gas de sintesis en su interior durante un tiempo de residencia suficiente como para descomponer termicamente cualquier hidrocarburo de cadena larga o compuesto organico volatil presente en el gas de sintesis;
    al menos un medio de deteccion (26) para detectar la composicion del gas de sintesis producido y configurado para emitir una senal indicativa de su valor calorico, al menos un motor de gas (40); una caldera (22);
    medios de valvula (30, 32) para dirigir el gas de sintesis al motor de gas o la caldera; y un controlador (28) configurado para:
    detectar cuando el valor calorico del gas de sintesis es inferior a un umbral predefinido y controlar dichos medios de valvula (30, 32) para dirigir el gas de sintesis, con un valor calorico bajo, hacia un quemador de dicha caldera (22) con el fin de producir vapor; y
    detectar cuando el valor calorico del gas de sintesis excede dicho umbral predefinido y controlar dichos medios de valvula (30, 32) para dirigir dicho gas de sintesis, con un valor calorico alto, a dicho motor de gas (40) para producir electricidad.
  10. 10. Un aparato de acuerdo con la reivindicacion 9, en el que dicho umbral predeterminado comprende un primer umbral predeterminado y un segundo umbral predeterminado y en el que el controlador (28) esta configurado para detectar cuando el valor calorico del gas de sintesis es inferior a dicho primer umbral predefinido y controlar dichos medios de valvula (30, 32) para dirigir el gas de sintesis, con un valor calorico bajo, hacia dicho quemador de dicha caldera (22) para producir vapor en un primer modo de operacion;
    detectar cuando el valor calorico del gas de sintesis excede dicho primer umbral predefinido y controlar dichos medios de valvula (30, 32) para dirigir el gas de sintesis, con un valor calorico alto, hacia dicho motor de gas (40) para producir electricidad en un segundo modo de operacion; y
    detectar cuando el valor calorico del gas de sintesis cae por debajo de dicho segundo umbral y controlar dichos medios de valvula (30, 32) para dirigir el gas de sintesis, con un valor calorico bajo, hacia dicho quemador de dicha caldera (22) con el fin de producir vapor en una tercera fase de operacion.
  11. 11. El aparato de acuerdo con la reivindicacion 10, en el que el controlador (28) esta ademas configurado para detectar cuando el valor calorico del gas de sintesis excede un tercer umbral, mayor que dichos umbrales primero y segundo predeterminados, y controlar dichos medios de valvula (30, 32) para dirigir el gas de sintesis, que tiene un valor calorico muy alto, hacia un recipiente de almacenamiento (44).
  12. 12. El aparato de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 9 a 11, que comprende ademas un deposito de almacenamiento (38) para almacenar temporalmente dicho gas de sintesis con un valor calorico alto y/o un deposito de almacenamiento (34) para almacenar temporalmente dicho gas de sintesis con un valor calorico bajo.
  13. 13. El aparato de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 9 a 12, que comprende ademas un analizador de gases (26) para supervisar la composicion de gas del gas de sintesis con el fin de obtener una senal indicativa de su valor calorico.
  14. 14. El aparato de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 9 a 13, en donde el aparato de tratamiento termico (18) incluye medios de valvula (62), aguas abajo de dicho horno de procesamiento por lotes (16), para desviar el gas de sintesis en una o mas de una primera trayectoria de flujo que conduce a dicho motor de gas (40) y una segunda trayectoria de flujo que conduce a la caldera (22), y en donde el aparato de tratamiento termico (18) comprende un reactor termico (18B) situado en la primera trayectoria de flujo aguas arriba del motor de gas y un oxidador termico (18A) situado en la segunda trayectoria de flujo aguas arriba de la caldera (22) y, opcionalmente, estando dicho reactor termico (18B) configurado para calentar el gas de sintesis sin combustion y estando configurado el oxidador termico (18A) para calentar el gas de sintesis con el fin de someterlo a combustion.
  15. 15. El aparato de acuerdo con la reivindicacion 14, que comprende ademas un circuito de recirculacion (46) para hacer recircular los gases calientes a traves del horno de procesamiento por lotes (16) sin pasar a traves de dicho aparato de tratamiento termico (18), comprendiendo ademas el aparato un quemador (48), proporcionado en dicho circuito de recirculacion (46), para proporcionar un flujo de gas caliente a traves de dicho horno de procesamiento por lotes (16).
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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2488923B (en) 2012-05-08 2013-02-20 Chinook Sciences Ltd Improvements in waste processing
GB2513143B (en) * 2013-04-17 2015-11-11 Chinook End Stage Recycling Ltd Improvements in waste processing
GB2526819B (en) * 2014-06-03 2018-07-04 Chinook End Stage Recycling Ltd Waste management
KR102034774B1 (ko) * 2019-05-28 2019-11-08 (주)평화엔지니어링 미세먼지 대응 휘발성 유기화합물의 에너지 전환시스템 및 동 시스템을 이용한 에너지 전환방법
CN112107970B (zh) * 2019-06-19 2022-12-20 中国石油化工股份有限公司 一种储罐内VOCs处理装置和方法

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5922090A (en) * 1994-03-10 1999-07-13 Ebara Corporation Method and apparatus for treating wastes by gasification
US5553554A (en) * 1994-10-04 1996-09-10 Urich, Jr.; Albert E. Waste disposal and energy recovery system and method
JPH10238727A (ja) * 1997-02-28 1998-09-08 Hitachi Ltd 廃棄物熱分解処理装置
DE10021448A1 (de) * 2000-05-03 2001-11-08 Messer Griesheim Gmbh Verfahren und Vorrichtung für die Verbrennung von organischem Reststoff
KR100482187B1 (ko) 2001-09-20 2005-04-13 니폰 조키 세야쿠 가부시키가이샤 유기폐기물의 탄화처리방법 및 장치
JP2006218383A (ja) * 2005-02-09 2006-08-24 Kobe Steel Ltd 高含水有機廃棄物の処理システム
JP4196215B2 (ja) 2005-09-20 2008-12-17 小林製薬株式会社 包装用ケース
ITPI20070039A1 (it) * 2007-04-10 2008-10-11 Delca S P A Impianto e metodo per la produzione di energia elettrica
EP2282017A1 (de) * 2009-01-26 2011-02-09 Siemens Aktiengesellschaft Synthesegasbrennstoffsystem mit Zweitbrennstoffbeimischung sowie Verfahren zum Betrieb eines Synthesegasbrennstoffsystems
WO2011128918A1 (en) * 2010-04-13 2011-10-20 In Ser S.P.A System and process for treating solid urban wastes
GB2470127B (en) * 2010-05-20 2011-03-23 Rifat A Chalabi Improvements in waste recycling
GB2488923B (en) 2012-05-08 2013-02-20 Chinook Sciences Ltd Improvements in waste processing

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