RS49664B - Aparatura reaktora za gasifikaciju - Google Patents

Abstract

Aparatura (10) reaktora za gasifikaciju, naznačena time, što obuhvata komoru (70) za sagorevanje unutar koje se nalazi sud (12) za gasifikaciju sa izvedenim ulazom (41) za šaržu (14, 14’) koja se gasifikuje i izlazom (24, 38) za odvodjenje proizvedenog gasa, ulaz (41) obuhvata u odnosu na vazduh zaptiveni hermetični uredjaj (50) za sprečavanje prodiranja vazduha sa šaržom u sud (12), a gornju deo (12’) suda (12) je kombinacija rotacionog sklopa (20) ventilatora i ciklona za (a) dispergovanje dolazeće parže (14, 14’) i dovodjenje u dodir sa zagrejanim unutrašnjim zidom suda (12) i (b) uspostavljanje ciklona u proizvedenom gasu kojim se gas oslobadja zrnastog materijala pre odvodjenja kroz izlaz (24, 38). Prijava sadrži još 19 zavisnih patentnih zahteva.

Description

Ovaj pronalazak se odnosi na aparatima reaktora za gasifikaciju.

Detaljnije, predmetna aparatura je za konvertovanje organskih materijala ili materijala koji sadrže organsku supstancu, u gas visoke kalorijske vrednosti. On je naročito podesan kada se primenjuje za odlaganje otpadaka.

Postoji stalna potreba za odlaganjem otpadaka, kao što su trgovački i gradski (iz domaćinstava) otpaci. Tradicionalni način je odlaganje na zemljište, ali ono ima brojne nedostatke koji su dobro poznati. Možda je bolji metod odlaganja spaljivanje, ali ono ima ograničenja. Detaljnije, brzine konverzije energije su relativno male, a korišcenje otpadne toplote, npr. za lokalno grejanje, je opterećeno problemima efikasnosti i visokih investicionih troškova za razvođenje toplote. Spaljivanjem se proizvode velike zapremine dimnih gasova niske kalorijske vrednosti. Ovi se moraju, pre nego se ispuštaju u atmosferu prečišćavati, što je skupo. Spaljivanjem takođe nastaju velike količine pepela, koji zahteva odlaganje.

Stoga, spaljivanje ni na koji način nije idealna alternativa odlaganju na zemljište.

Potencijalno atraktivna alternativa spaljivanju je gasifikacija. Kod getafikacije organski materijaln se direktno razlaže, tj. pirolitički konvertuje u otsustvu vazduha u sagorivi gas i pepeo. Nažalost, kod današnjih uređaja za gasifikaciju dobijeni gas je veoma onečišćen Česticama ugijenika i pepela. Taj gas zahteva znatno i skupo prečišćavanje pre nego što se može koristiti kao izvor toplote ili konvertovati u električnu energiju. Često, ovaj gas koji se proizvodi u postojećim postrojenjima za gasifikaciju, je zatrovan visoko toksičnim dioksinima.

Ovaj pronalazak ima za predmet razvoj visoko efikasnog konvertora ili gasifikatora, koji je u stanju da daje čist gas, visoke kalorijske vrednosti sa minimumom pepela. Sledeći predmet je da se pronađe prilagodljiva konstrukcija konvertora ili gasifikatora, podesna za primenu na mestima velikih gradskih odlagališta otpada, a isto tako primenljlva i na mala mesta, kao što su hoteli, fabrike i i trgovački centri. Kod ove posiednje primene, poželjno je da gasifikator obezbedi sve potrebe za energijom tog mesta, što bi ga mogjo učiniti u suštini samodovoljnim.

Postrojenje za odlaganje gradskog otpada na kome bi se realizovala ova aparatura reaktora za gasifikaciju, moglo bi se organizovati kao što je opisano u nastavku.

Prispeli čvrst otpad se vodi u sekciju za sortiranje. Ovde se uklanjaju predmeti od gvožđa i metala različitih od gvožđa. Uklanjaju se takođe keramički i stakleni predmeti. Preostali čvrst otpad je prvenstveno organske prirode, uključujući celulozne, plastične i gumene materijale. Ovaj otpad se sada prevodi u sekciju za seckanje, da se iziomi u sitne čestice, relativno ujednačene veličine. U ovoj fazi otpad normalno sadrži velke količine vlage, pa se stoga prevodi u sušaru. Energija za sušaru se uzima od izduvnog gasa iz kotla/mašine, koji se koristi za konverziju gasa u upotrebivu energiju - električnu ili toplotnu. Isterana vlaga, kao vodena para se može kondenzovati 1 ispustiti u kanalizaciju.

Osušeni otpad, se spraši ukoliko je u obliku kolača, a zatim uvodi u gasifikator na razlaganje u zapaljivi gas i pepeo. Ovaj gas koji se proizvede, može se koristiti u različite svrhe, ari prvenstvena upotreba je za pogon generatora gasne turbine za proizvodnju električne energije, od koje se deo ili sva može odvesti u sistem nacionalne mreže. Deogasa se koristi za zagrevanje aparature za gasifikaciju. Izlazni gasovi iz ove se mogu

koristiti za indiektno zagrevanje sušare. Izlazni gasovi iz generatora gasne turbine mogu

se odvesti u izmenjivač toplote za proizvodnju pregrejane pare, za pogon generatora

parne turbine. Deo ove pare se može koristiti za zagrevanje sušare. Električna energija

proizvedena u generatoru parne turbine se može koristiti za potrebe instalacija

postrojenja ili se može odvesti u sistem nacionalne mreže.

Iz pregleda koji sledi videće se da je postrojenje za gasifikaciju u ekonomskom pogledu

veoma poželjno. Sakupljanje goriva (otpad) može da ne košta rukovodstvo postrojenja.

Ustvari, rukovodstvo može i da naplaćuje proizvođačima otpada za odlaganje otpada.

Kada se podigne i krene, potrebe ovog postrojenja nemaju značajnih radnih troškova, koji se razlikuju od onih za službenike i rutinskog održavanja i opravki. Potrebna energija za rad postrojenja se može dobiti od samog otpada. Višak energije, koja se dobije od

otpada se može prodati radi ostvarenja profita, tj. kao električna ili toplotna energija.

Prema ovom pronalasku, postupak gasfikacije čvrstog ili tečnog organskog materijala za

proizvodnju gasa visoke kalorijske vrednosti, sastoji se od faza zagrevanja suda za

gasifikaciju iz koga je uklonjen vazduh na povišenu temperaturu, uvođenja šarže bez

prisustva vazduha na vrh ovog suda i centrifugalnog dispergovanja šarže pomoću

ventilatora u neposredan kontakt sa zagrejanom unutrašnjošću ovog suda radi razlaganja

na gas i pepeo, i izazivanja ciklonskog kretanja proizvedenog gasa unutar suda radi

njegovog krekovanja i oslobađanja od zrnastog materijala, kao što je pepeo, pa se gas

vodi do izlaza centralnom aksjalnom putanjom kroz sud.

Sadašnji pronalazak daje poboljšanu aparaturu reakcije gasifikacije. U skladu sa ovim pronalaskom, daje se aparatura reaktora za gasifikaciju koja se sastoji od komore za

sagorevanje unutar koje je smešten sud za gasifikaciju, koji ima ulaz za šaržu koja treba

da se gasifikuje i izlaz za odvođenje proizvedenog gasa, ulaz sadrži hermetična za vazduh i zaptivena sredstva za sprečavanje ulaska vazduha u sud zajedno sa šaržom, a u gornjem delu ovog suda je kombinacija rotacionog sklopa ventilatora i ciklona koji za veme upotrebe, respektivno (a) disperguje dolazeću šaržu u kontakt sa zagrejanim

unutrašnjim zidom suda,i(b) uspostavlja ciklonsko kretanje proizvedenog gasa da bi se

taj gas oslobodio zrnastog materijala pre odvođenja kroz izlaz.

Ovaj pronalazak će sada detaljnije biti opisan, jedino u svrhu primera, pozivajući se na

priključene crteže, kod kojih:

SHka 1 je delimičan izgled preseka aparature za prvu reakciju gasifikacije u skladu sa

ovim pronalaskom;

Slika 2 je delimični izgled preseka postrojenja za drugu reakciju gasifikacije u skladu sa

ovim pronalaskom;

Slika 3 izgled poprečnog preseka rotorskog uređaja postrojenja za reakciju gasifikaciju sa

slike 2;

Slike 4 i 5 su izgledi poprečnog preseka sklopa gornjeg i donjeg dela osovine,

respektivno, koji drže rotorski uređaj postrojenja za reakciju gasifikacije sa Slike 2;

Slika 6 je detaljan izgled prstenastog dela VI sa Slike 2; i

Slika 7 je dtaljan izgled prstenastog dela VD sa Slike 2.

Aparatura za reakciju gasifikacije 10 na slici 1 sastoji se od suda za gasifikaciju 12, npr.

napravljenog od nerđajućeg čelika. U ovom sudu se šarža 14, 14' pirolitički konvertuje u

gas visoke kalorijske vrednosti i pepeo, u neoksidacionoj atmosferi koja vlada u sudu 12.

Sud 12 u gornjem delu predstavlja cilindrični deo 12', a u donjem delu zarubljeni konus

12", koji se sužava i završava sakupljačem pepela 16. Ovaj sadrži dvostruke prostorno

razdvojene izlazne ventile 18, koji sprečavaju pristup vazduha, a pomoću kojih se

povremeno pepeo izbacuje bez puštanja vazduha u sud za gasifikaciju 12.

Sud za gasifikaciju 12 u njegovom gornjem delu 12' ima ciklonski ventilator 20, a

ciklonski ventilator 20 je pričvršćen na šuplju osovinu 22 koja se prostire nagore, izvan

ovogsuda. Ova osovina je unutar uspravne cevi 24 zavarene za gornji poklopac suda26. Na vrhu, ova osovina 22 je povezana sa pogonskom osovinom 28. Pogonska osovina 28 visi u zaptivenom ležištu koje ne propušta ni vazduh ni gas 30, koje zatvara vrh cevi 24, a poželjno je da se hladi fluidom. Pogonski sklop sa električnim motorom 32 obezbeđuje rotaciju dve osovine 22, 28, a time i dklonskog ventilatora.

Dve osovine 22, 28 su u osnovi pričvršćene samo sa sklopom ležajeva 30. Osovina 22 se

prostire nadole kroz ciklonski ventilator 20. Na njenom donjem kraju je pričvršćeno

grafitno klizno ležište 34, koje sa unutrašnje strane ima vodicu za centriranje na koju su

pričvršćeni kraci za raspršivanje 36. Postoji zazor od oko 1 mm između unutrašnjeg dela

kliznog ležaja 34 i vodice za centriranje. Zajedno, klizno ležište i vodica ne funkcionišu kao ležište osovine 28; samo sklop ležišta 30 nosi osovinu prilikom rotacije. Klizno ležište

i vodica prvenstveno predstavljaju sigurnosnu meru, da spreče ili ograniče do sigurne

granice radijalno kretanje osovine 22 i dklonskog ventilatora 20.

U aparaturu 10 vazduh ne može da uđe, a naročito u sud 12, kao što je do sada opisano, niti može gas da izađe iz suda, izuzev kroz izvodni kanal za gas 38. Kanal 38 se račva u odnosu na uspravni kanal 24, a sadrži vezu 40 sa zaptivkom sigurnosnog

pritiska, koja nije nije pokazana.

Šarža 14, 14' za konvertovanje u gas se uvodi bez prisustva vazduha u sud 12 kroz ulaz 41 koji ima svojstvo zaptivanja od vazduha, teleskopski ekspanzioni vod 42, koji je zavaren za poklopac 26. Uglavnom, šarža 14 je gradski čvrst otpad u obliku sitnih zrnaca,

u suvom obliku i uglavnom vlaknast po prirodi. Međutim, šarža ne mora biti ograničena

na gradski čvrst otpad Umesto toga mogu se koristiti druge organske šarže, koje ne

moraju biti čvrste. Na primer, upotrebljena ulja se mogu napajati Unijom 44 u sud za gasifikaciju 12, kao šarža 14'. Ovakva ulja se mogu konvertovati u gas naročito visoke kalorijske vrednosti. U nekim slučajevima može biti poželjno da se istovremeno uvode i čvrsta i tečna šarža u sud 12, pošto korišćenje smeše šarži dopušta kontrolisanje

hemijskog sastava i kalorijske vrednosti proizvedenog gasa.

Čvrsta šarža se bez prisustva vazduha uvodi na ulaz 41 u sud, pomoću zaptivene

hranilice 50.

Ukratko, hrani lica 50 koja bez prisustva vazduha dovodi čvrstu šaržu u kanal 42, sastoji

se od komore 52 sa ulazom za šaržu 54 i izlazom za šaržu, koji je otvoren prema kanalu

42. Zaptivni uređaj 56 smešten između ulaza i izlaza ispunjava komoru 52. Zaptivni

uređaj se sastoji od para valjaka 58 koji se obrću u suprotnom smeru, koji se uzajamno

dodiruju formirajući prilagodljiv propusđjiv šav. Ovaj šav ima znatan vertikalni domašaj i

dozvoljava šarži da prolazi između valjaka 58 na putu ka izlazu, a formira dovoljno

zaptivanje da spreči da gas ili vazduh prođu između valjaka.

Zaptivena hranilica 50 je postavljena ispod dovodne trake (nije pokazana), da prihvata

zmastiu šaržu 14 sa trake. Zaptivni uređaj 56 efikasno deli komoru 52 na dva dela, jedan

obuhvata ulaz 54 koji je otvoren prema atmosferi i drugi, ispod uređaja za zaptivanje,

koji je njime izolovan od atmosfere. Zahvaljujući prilagodljivim valjcima 58, koje pokreće

motor 60, šarža 14 pada pod dejstvom gravitacije sa trake, bez vazduha, u donji deo

komore 52. Odatle, šarža napreduje ka izlazu, kanalu 42 i ulazu 41, preko oscilatome

Šipke trake 61, poznatog tipa. Donji deo komore može da ima najmanje jedan gasni

fiting (nije pokazan). Na taj način, pri startovanju aparature 10 donji deo komore se

može evakuisati ili Isprati inertnim gasom. Ona se ispuni proizvedenim gasom u sudu 12

tokom redovnog funkđanisanja gasifikacije.

Kao što je navedeno, uređaj za zaptivanje se sastoji od para valjaka koji se dodiruju i

rotirajuusuprotnim smetovima 58 formirajući prilagodljiv i propusđjiv šav, jer valjci

imaju prilagodljive, elastično kompresibilne obode napravljene od polimeme obloge.

Čestice šarže koje ulaze u prilagodnljlv propusđjiv šav se vode nadole, a u šavu elastični,

kompresibilni obodi se prilagođavaju tako štodbuhvataju ili okružuju čestice šarže, a

istovremeno sprečavaju da značajna količina vazduha prođe u donji deo komore 52.

Na samom vrhu, ciklonski ventilator 20 ima metalni disk 62 koji je čvrsto vezan za šuplju

osovinu 22. Na gornjoj površini diska 62 montirana su krilca ventilatora 64. Disk 62 i

krilca 64 su postavljeni neposredno ispud poklopca 26 suda 12, tako da krilca rotiraju neposredno ispod ulaza 41. Može bili tri, četiri ili više krilaca ventilatora 64.

Takođe, za osovinu 22 i za donju površinu diska čvrsto su vezane brojne metalne lopatice 66, npr. ukupno četiri. Svaka lopatica 66 postavljena je radijalno na osovinu i može da ima spoljni kraj savijen, zakrivljen ili pod ugjom unapred, tj. u smeru rotacije dklonskog ventilatora. Lopatice 66 su postavljene na jednakim rastojanjlma oko osovine 22. Umesto da su postavljene radijalno na osovinu 22, lopatice mogu da budu, a poželjno je da su, postavljene tangendjalno na nju, tako da se projektuju unapred, u smeru rotacije dklonskog ventilatora. I u ovom rasporedu svaka lopatica 66 ima spoljni kraj savijen, zakrivljen ili pod udom unapred. Prilikom rada, kada ciklonski ventilator rotira, lopatice 66 uspostavljaju vrtložno kretanje gasa u sudu 12, kao što će biti opisano kasnije.

Svaka od lopatica ima četvrtast ili pravougaoni gornji deo 66' i sužen, trougaoni donji deo 66".

Metalni disk 62, krilca ventilatora 62 i lopatice 66 mogu biti od nerđajućeg čelika, zavareni jedno za drugo i za osovinu 22.

Sud 12 je pričvršćen sa unutrašnje strane komore za sagorevanje 70. Komora za sagorevanje ima poklopac 72, dno 74 i bočni zid 76 napravljene od čelika, sa debelom izoladonom oblogom, npr. od vatrostalnih opeka, vatrostalne gline ili keramičkih vlakana. Više gasnih gorionika 78 je postavljeno u raspoređenim intervalima oko bočnog zida 76 unutar komore 70. Oni sagorevaju smešu sagorivog gasa i vazduha i tokom rada zagrevaju sud do temperature od 900°C ili više. Prilikom upotrebe, sagorivi gas može delom biti gas proizveden gasifikadjom šarže. Međutim, kada se startuje postupak gasifikacije zamena može biti bilo koji sagorivi gas, npr. propan.

Gasni gorionid 78 poželjno je da su oni koji su opisani u našoj prijavi British Patent Application GB 9812975.2, ali može se koristiti svaki podesan gorionik.

Proizvodisagorevanja unutar komore 70 se izbacuju u atmosferu kroz izlaznu

ventiladonu cev 80. Poželjno je da se gasoviti proizvodi sagorevanja prvo ohlade u

izmenjivaču toplote u generatoru pare ili vruće vode (nisu pokazani). Regenerisana

toplota poželjno je da se koristi u postrojenju, npr. u sušari za uklanjanje vlage iz šarže. Posle izmenjlvača toplote proizvodi sagorevanja se izbacuju u amosferu.

Sada će biti opisan rad aparature za reakciju gasifikacije 10.

Nakon startovanja, dok je hladan, inertni gas, kao što je azot, se uvodi u sud 12 kroz ulaz (nije pokazan), a ispušta kroz odvodni kanal 38. Sa inertnim gasom ispere se takođe i zaptivena hranilica 50.

Uz održavanje inertne atmosfere u sudu 12, pale se gorionici 78 i sud se dovede na

potrebnu temperatura Temperatura suda 12 se može pratiti na poznate načine, kao što

je pirometar (nije pokazan). U međuvremenu, počne rotacija dklonskog ventiatora 20,

brzinom 500-1000 o/min, preko sklopa pokretanog električnim motorom 32.

Kada sud 12 dostigne željenu temperaturu, počne dovođenje šarže. šarža 14, 14' prolazi kroz ulaz 41 nailazeći na krilca ventilatora 64 koji se brzo obrće, biva odbačena prema spolja, na vruću unutrašnju površinu suda 12. Gasifikadja u gas visoke kalorisjke vrednosti dešava se brzo, smatra se unutar stotog dela sekunde. Ovako brz početak gasifikadje smatra se da je važan faktor za izbegavanje stvaranja dioksina. Sa nastavkom dovođenja šarže i gasifikacije, nađeno jedaproizvedeni gas ima propulzivni efekat na dklonski ventilator 20, održavajući njegovu rotadju. Kao podedica toga, može se isključiti električno napajanje pogonskog motora 32. Pored toga, ovo kretanje se može upotrebiti za generisanje električne energije koja se koristi u postrojenju. Kako gasifikadja teče, dovod inertnog gasa se može prekinuti, a gas visoke kalorisjke vrednosti se može izvoditi iz suda 12, kroz odvodni kanal 38 za dalju obradu, sakupljanje i upotrebu.

Tokom gasifikadje proizvedeni gas može biti onečišćen zrnastim materijalom. Međutim, kao što je ranije pomenuto, lopatice 66 uspostavljaju u gasu vrtložno kretanje, iliciklonski efekat Posledlca toga je da zrnasti materijal biva pokrenut ka spolja, pema zidu

suda 12. Ukoliko ovaj materijal nije bio potpuno gasifikovan, njegovo razlaganje i

gasifikadja će se nastaviti u blizini unutrašnjosti suda 12, i konačno će se konvertovati u

pepeo. Gklonski efekat uspešno oslobađa gas zrnastih zagađenja.

Proizvedeni gas tokom rada ulazi u Šuplju osovinu 22 kroz donji otvor 22' na njoj. On

prolazi kroz osovinu 22 i stiže u gornji deo odvodne cevi 24 kroz otvore na osovini 22".

Vedna gasa napušta cev 24 kroz odvodni kanal 38, ali deo gasa odlazi i nadole, niz cev

24 u sud 12, u koji ga nosi centrifugalno dejstvo krilaca ventilatora 64, tako da ovaj gas

pomaže protok dolazeće šarže prema vrućoj unutrašnjoj površini suda 12.

Gas koji ulazi u odvodni kanal 38 odvodi se u brzi rashlađivač ili skruber, gde se vrlo

brzo ohladi prolaskom kroz sprej rashladne vode ili ulja. Hlađenje u ovom rashlađivaču

ili skruberu daje gas u naročito čistom stanju i osigurava da se uspešno izbegne

konverzija njegovih komponenata u zagađivače, kao što su dioksini. Ovako nastali gas

sagoreva vrlo čisto, a proizvodi njegovog sagorevanja mogu da predstavljaju minimalni

problem za okolinu, nakon izbadvanja u atmosferu.

Proizvedeni gas se može koristiti manjim delom za napajanje gorionika 78. Glavnina

proizvedenog gasa se konvertuje u toplotnu ili električnu energija

Usvrhu primera koji nema nameru ograničavanja, aparat 10 može da ima dklonski

ventilator 20 prečnika 3,6 m, a sud 12 može da primi oko 1,5 tone suvog gradskog

čvrstog otpada na sat. Ovakva aparatura može da počne sa proizvodnjom gasa oko 1 sat

nakon startovanja iz hladnog stanja. U slučaju hitne potrebe, proizvodnja gasa se može

zaustaviti za oko 25 sekundi, prekidom napajanja šaržom.

Efikasnost konverzije šarže 14, 14' u gas je reda 90-95%.

Proizvodnja gasa na sat može dati oko 2,5 do 14 MW, zavisno od prirode šarže 14, 14'. Ukoliko se ovaj gas koristi u turbini generatora za proizvodnju električne energije, vršna efikasnost konverzije je oko 42%.

U praksi, zavisno od kvaliteta šarže, iz jedne tone suve šarže može se generiasti 0,7 do

4,5 MW električne energije.

Ukoliko se gas iz aparature 10 delom koristi za grejanje (npr. za grejanje prostora) a

delom za generisanje električne energije, prinos može da bude 30% električne energije i

50% toplotne energije. Očekivani gubitak energije je 20%.

Sledeća tabela je analiza gasa generisanog u gaslfikatoru sa Slike 1 i pokazuje odsustvo

hlomih zagađivača.

Nasuprot ovome, gas sa odlagališta na zemljištu je mnogo više zagađen, kao što

demonstrira sledeća tabela. Analize se odnose na tri različita uzorka gasa sa odlagališta u

mestima Distington i Cumberland, Engleska.

U prethodna četiri anafize jedinica koncentracije je mgftn3, a "ND" znači nije dokazano.

Gas proizveden u ovoj aparaturi 10 ima kao davne konstituente različite udjovodonike,

vodonik, ug^en-monoksidiudjen-dioksid. Sledeća tabela pokazuje davne konstituente i

kabrijske vrednosti za dva uzorka gasa, koji su dobijenl priBkom korištenjaove

aparature.

Uzorak1. je gas koji je proizveden gastfikadjom gradskog čvrstog otpada. Uzorak 2. je

gas proizveden gashikarijom smeše ulja, od kojih su 50% bila upofcrebljena maSnska ulja

(za podmazivanje). Imajući na umu da sešarže komponuju od "slobodnog" otpadnog materijala koji predstavlja rastući problem odlaganja, čist gasoviti proizvod visoke kalorijskevrednosti je veoma dragocen. Kalorijskevrednostisu izračunavaneizsastava

gasa i dobro se slažu sa kalorijskom vrednošću prirodnog gasa, koja je oko 38 MVm3.

Pozivajući se sada na Slike 2 do 7, druga realizacija ovog pronalaska je aparatura za

reakciju gasifikacije 100, koja se sastoji od suda za gasifikaciju 112, npr. od nerđajućeg

čelika. Kao i uprvojrealizaciji šarža 14, 14' se pirolitički konvertuje unutar suda 112 u

gas visoke kalorijske vrednosti i pepeo, u neoksidacionoj atmosferi.

Sud 112 ima cilindričan bočni zid 112', sa gornje strane zaobljen zid poklopca 112" i zid

dna zaobljen nagore 112'", a donji krajevi bočnog zida 112<*>i zida dna 112'" su spojeni

uprstenasto korito 116. Ovo korito 116 služi za sakupljanje pepela nastalog gašfikacijom

šarže 14, 14', kojiseuklanja iz suda 112 preko odvoda 117, pomoću rotacionog ventila

118.

Sa "ugljenim pepelom" se može postupati na jedan od dva načina, nakon uklanjanja sa

mesta ispod rotacionog ventila 118 pomoću puža (nije pokazan), koji je potpuno

zaptiven u pogledu pritiska.

U prvom slučaju, pepeo se odvodi u komoru za aktiviranje, a posle aktiviranja on se

zatim uklanja pomoću drugog pužaidva ventila hermetična na vazduh, da ne dopuste

izlazak gasa ili ulazak vazduha.

U drugom slučaju, pepeo se podiže na znatno višu temperaturu i reaguje sa parom

visoke temperature, koja potpuno reaguje sa ugjjenikom, dajući još jedanu struju

vodonikaiugljen-dioksida. Preostali inertni pepeo se zatim izbacuje, a sličan način kaoi

ug-jenični pepeo na aktiviranje.

Gornjiidonji šuplji kanali 119i121 su zavareni za zidove poklopcaidna suda 112"i 112 '",koaksijalno jedan u odnosu na drugiina sud za gasifikaciju 112. Šarže 14i14'

seuvode u sud 112 preko kanala 142 postavljenog na zid poklopca 112" suda 112,

odvojeno od, ali blizu vertikalne ose suda 112.

Sud za gasifikaciju 112 ima ciklonski ventilator 120 pričvršćen na šuplju osovinu 122,

koja rotira oko njene ose unutar kanala 119i121. Pozivajući se posebno na Slike 3, 4i

7,gornji kraj osovine 122 ima zavarenu za njega prstenastu kružnuploču200 za koju je

zavrtnjima pričvršćen gornji deo osovine 202, preko flanšne 203, pomoću zavrtanja 204. Disk 206 keramičkog izolatora je između kružne ploče 200 i flanšne 203 osovine 202, kako bi se onemogućio prolaz toplote.

Pozivajući se na Slike 3, 5 i 6, donji kraj osovine 122 ima zavarenu kružnu ploču 208 za koju je zavrtnjima pričvršćena donja osovina 210, preko flanšne 211, sa zavrtnjima 212 i diskom 214 od keramičkog izolatora postavljenim između kružne ploče 208 i flanšne 211

na osovini 211, ponovo radi onemogućavanja prolaza toplote.

Gornji i donji kanali 119 i 121 su pokriveni kapama 216 i 218, sa odgovarajućim keramičkim izolacionim prstenovima 219 i 219' između njih, radi onemogućavanja prolaza toplote. Na gornji i donji kanal su pričvršćeni hermetički kuglični ležajevi 220 i 222. Poslednjije smešten na ležište pogonskog ležaja 223 kop nosi sklop cikonskog ventilatora 120. Oni takođe nose osovine 202 i 210, za rotaciju, dok sklop 220 dopušta longitudinalnu ekspanziju i kontrakciju za vreme termičkih ciklusa aparature za gasifikaciju 100, što je pokazano isprekidanim linijama 223 na slici 7.

Sklop hermetičkog ležaja nosi sklop dklonskog ventilatora 120, zaptivajud ga u pogledu gasa i vazduha. Poželjno je da se hladi fluidom.

Donja veza osovine 120 je sa pogonom električnog motora 212| kop u ovoj realizadjl ima 5,5 kW, za rotadju dklonskog ventilatora 120.

Zid šuplje osovine 122 je izbušen sa nizom od pet vertikalnih otvora 124, a ovaj niz otvora 124 je postavljen tako da se nalazi na donjem delu osovine 122 unutar suda 112. Osovina 122 je takođe izbušena nizom od pet vertikalno postavljenih otvora 126, a ovaj

niz otvora 126 je postavljen na gornjem delu kanala 119.

Kanal 128 je postavljan sa strane kanala 119, a koristi se za odvođenje tjasova iz suda 112, koji prolaze kroz unutrašnjost osovine 122, pa kroz otvore 124 odlaze u kanal 119 iz unutrašnjosti osovine 122, kroz otvore 128. Gornji deo kanala 119 je hermetički odvojen od suda 112 prstenastom zaptivkom 129.

Šarža 14, 14' se uvodi bez prisustva vazduha u sud 112 pomoću aparata za napajanje (nije pokazan), što je opisano u realizaciji prikazanoj na Slici 1.

Pozivajući se na Slike 2 i 3, ciklonski ventilator 120 se sastoji od zatvorene konične kape 162, pričvršćene za osovinu 122 pri vrhu suda 112, na čijoj koničnoj gornjoj površin su pričvršćene četiri (u ovom slučaju) ravnomerno udaljene uspravne ploče 163 (pokazane su dve), koje se radijalno prostiru iz blizine osovine 122 prema osnovi konične kape 162.

Postavljena vertikalno nadole, od ivice konične kape 162, u ovoj realizaciji, su dvadesetčetiri ravna ventilatorska krilca 164, postavljena pod malim ugjom u odnosu na radijalni smer, tako da su usmerena prema smeru kretanja dklonskog ventilatora 120, posmatrano radijalno prema spolja.

Ventilatorska krilca 164 mogu takođe biti blago zakrivljena u radijalnom smeru posmatrano duž njihove horizontalne širine.

Ventilatorska krilca 164 su vertikalno obešena o koničnu kapu 162 preko para vertikalno raspoređenih mreža 136, a svaka od ovih je fiksirana horizontalno između osovine 112 i svakog od ventilatorskih krilaca 164.

Noseća cev u obliku zarubljene kupe 165, je zavarena za vrh suda 112, na mestu spajanja zaobljene kape 112" i bočnog zida 112' suda 112, u blizini spoljašnjeg kraja krilaca 163.

Sud 112 je montiran unutar komore za sagorevanje 70 sa gasnim gorionidma (nisu pokazani), koja je konstruisana od istog materijala kao i komora za sagorevanje 70 u realizaciji sa Slike 1, ali je oblikovana tako da okružuje sud 112.

Proizvodi sagorevanja unutar komore 70 se izbacuju u atmosferu preko izvodnog kanala (nije pokazan) Poželjno je da se gasoviti proizvodi sagorevanja prvo ohlade u razmenjivaču toplote u generatoru pare ili vruće vode (nisu pokazani). Poželjno je da seregenerisanatoplota iskoristi u samom postrojenju, npr. u sušari za uklanjanje vlage iz šarže. Posle razmene toplote, proizvodi sagorevanja se izbacuju u atmosferu.

Aparatura za gasifikaciju 100 radi, kao što je gore opisano, pozivanjem na aparaturu sa Slike 1.

Startovanje iz hladnog stanja, počinje uvođenjem inertnog gasa, kao što je azot, u sud 112 kroz ulaz (nije pokazan).

Uz održavanje atmosfere inertnog gasa u sudu 112, sud 112 se dovede do potrebne temperature, pa se ciklonski ventilator 120 rotira brzinom od 500-1000 o/min, preko pogonskog sklopa sa električnim motorom 212.

Kada se sud 112 nađe na željenoj temperaturi, počinje napajanje šaržom. Šarža 14, 14' prolazi kroz ulazni kanal 142 , sudara se sa brzo rotirajučim krilcima 163 i biva odbačena prema spolja, na vruću unutrašnju površinu suda 112, a klizna ploča 165 štiti sud 112 na mestu prvobitnog dodira sa sudom 112. Kao i ranije, gasifikadja u gas visoke kalorijske vrednosti počinje brzo. Sa nastavljanjem šaržiranja i gasifikadje, proizvedeni gas ispoljava propulzivni efekat na riklonski ventilator 120, održavajući njegovu rotadju i opet se električna energija za pokretanje motora u sklopu 212 može isključiti, a koristiti se

kao generator električne energije koja se koristi u postrojenja Sa napredovanjem

gasifikadje, dovod inertnog gasa se može isključiti, a gas visoke kalorijske vrednosti se može izvoditi iz suda 112 preko kanala 128 za dalji tretman, sakupljane i upotreba

Krilca 164 uspostavljaju i održavaju vrtložno kretanje, ili ciklonski efekat, gasa unutar zapremine suda 112, usled čega se zrnasti materijal kreće prema spolja udarajući u zid suda 112. Ukoliko ovaj materijal nije u potpunosti gasifikovan, njegova razgradnja i gasifikadja će se nastaviti u blizini unutrašnjeg zida suda117prevodeći ga konačno u pepeo. Ciklonski efekat uspešno odvaja gas od zrnastog zagađenja, pošto u međuvremenu stvoren gas ulazi u šuplju osovinu 122 u centru suda, daleko od zrnastog materijala koji se nabacuje na bočni zid suda 112', daleko od donjih otvora 124. Gas prolazi uz osovinu 22 i ulazi u gornji deo kanala 119 preko otvora u osovini 126.

Većina gasa napušta kanal 119 kroz odvodni kanal 128, ali jedan deo gasa prolazi

nadole niz kanal 119 nazad u sud 112, u koti biva uvučen centrifugalnim delovanjem

krilaca 163, tako da ovaj uvučeni gas pomaže protok prispele šarže ka vrućoj unutrašnjoj površini suda 112.

Gas koji uđe u odvodni kanal 128, kao i ranije, odlazi u brzi rashlađivač ili skruber, gde se vrlo brzo ohladi, prolaskom kroz sprejeve vode ili ulja. Hlađenje ovakvim rashlađivačem ili skruberom daje gas u naročito čistom stanju iuspešnoosigurava izbegavanje konverzije njegovih komponenata u zagađivače, kao što su dioksini.

Dobijeni gas sagoreva vrlo čisto, a njegovi proizvodi sagorevanja mogu da predstavljaju

minmalne probleme za okolinu, kada se izbace u atmosferu.

Proizvedeni gas se manjim delom može koristiti za napajanje gorionika (nije pokazano).

Glavnina proizvedenog gasa se konvertuje u toplotnu ili električnu energiju.

Za očekivati je da na tipčnom gradskom odlagalištu bude devet aparatura 10 ili 100 koje rade istovremeno. Predviđa se da izlazna snaga bude reda 30 MW električne energije i 50-60 MW toplotne energije.

Poželjno je da gas od gradskog čvrstog otpada bude niskog sadržaja u škodljivim halogenovanim jedinjenjma. Tipična hrornatografska analiza pokazuje da je količina takvih jedinjenja beznačajna.

Claims (20)

1. Aparatura (10) reaktora za gasifikaciju, naznačena time, što obuhvata komoru (70) za sagorevanje unutar koje se nalazi sud (12) za gasifikaciju sa izvedenim ulazom (41) za šaržu (14, 14') koja se gasifikuje i izlazom (24, 38) za odvođenje proizvedenog gasa, ulaz (41) obuhvata u odnosu na vazduh zaptiveni hermetični uređaj (50) za sprečavanje prodiranja vazduha sa šaržorn u sud (12), a gornju deo (12') suda (12) je kombinacija rotacionog sklopa (20) ventilatora i ciklona za (a) dispergovanje dolazeće šarže (14, 14') i dovođenje u dodir sa zagrejanim unutrašnjim zidom suda (12) i (b) uspostavljanje ciklona u proizvedenom gasu kojim se gas oslobađa zrnastog materijala pre odvođenja kroz izlaz (24, 38).

2. Aparatura prema zahtevu 1, naznačena time, što je komora (70) za sagorevanje peć za sagorevanje gasa.

3. Aparatura prema zahtevima 1 ili 2, naznačena time, što se ulaz (41) nalazi na poklopcu (26) suda (12), a sklop (20) ventilatora i ciklona je postavljen ispod i u blizini ovog poklopca (26).

4. Aparatura prema Zahtevu 3, naznačena time, što sklop (20) ventilatora i ciklona obuhvata element (62) u obliku diska, odmaknut od poklopca (26) sa izvedenim krilcima (64) na njegovoj gornjoj površini za dispergovanje dolazeće šarže (14, 14') prema zagrejanom unutrašnjem zidu na gornjem delu suda (12'), a ovaj element (62) oblika diska je čvrsto fiksiran za centralnu aksijalnu osovinu (22).

5. Aparatura prema zahtevu 4, naznačena time, što sklop (20) ventilatora i ciklona obuhvata više ciklonskih lopatica (66), čvrsto fiksiranih za donji kraj elementa (62) u obliku diska i za pomenutu osovinu (22).

6. Aparatura reaktora za gasifikaciju prema bilo kome od Zahteva 1 do 3, naznačena time, što sklop (120) ventilatora i ciklona obuhvata koničnu kapu fiksiranu za osovinu (122) rotacije, na kojoj se nalazi više uspravnih uglavnom radijalno postavljenih pločica (163), normalnih na gornju površinu konične kape (162) i više krilaca (164) oslonjenih na konične kape (162) tako da su blizu bočnog zida (112') suda (112).

7. Aparatura reaktora za gasifikaciju prema Zahtevu 6, naznačena time, što obuhvata jednu ili više mreža (136) povezanih sa krilcima (164) za osovinu (122).

8. Aparatura reaktora za gasifikaciju, prema zahtevima 6 ili 7, naznačena time, što sadrži prstenastu noseću ploču (165) pričvršćenu za sud i okrenutu prema spoljašnjem delu pločica (163).

9. Aparatura reaktora za gasifikaciju prema bilo kome od zahteva 1 do 8, naznačena time, što je sa unutrašnje strane suda (112) nadole izveden zaobljeni zid (112'") koji je spojen sa bočnim zidom (112') suda (112), formirajući prstenasto korito (116).

10. Aparatura prema Zahtevima 5 ili 6, naznačena time, što spoljašnji radijalni deo svake lopatice (66) je izveden kao savijen, zakrivljen ili pod uglom unapred u smeru rotacije sklopa (20).

11. Aparatura prema zahtevima 5, 6 ili 10, naznačena time, što je svaka lopatica (66) postavljena tangencijalno na osovinu, a projektujre se unapred u smeru rotacije sklopa (20)

12. Aparatura prema bilo kome od prethodnih Zahteva, naznačena time, što je u sudu izveden centralni vertikalni kanal (24), zatvoren na gornjem delu sa hermetičnim ležištem (30) nepropusnim za gas, a sklop (20) ventlatora i ciklona je pričvršćen za osovinu (22, 122) koja se proteže nagore duž kanala (24).

13. Aparatura prema zahtevu 12, naznačena time, što je na donjem kraju osovine (22) izvedeno klizno ležište (34) sa zazorom oko centralne osovine postavljene aksijalno u sudu (12).

14. Aparatura prema bilo kome od Zahteva 12 do 13, naznačena time, što je osovina (32) šuplja sa izvedenim otvorima (22', 22") u blizini gornjeg kraja, a šuplja osovina (32) je vod za prolaz proizvedenog gasa oslobođenog zrnastog materijala ka izlazu (24, 38).

15. Aparatura prema bilo kom od prethodnih Zahteva, naznačena time, što je izlaz (24, 38) konstruisan i postavljen za recirkulaciju dela proizvedenog gasa u sud (12) pre pražnjenja.

16. Aparatura prema bilo kome od prethodnih Zahteva, naznačena time, što na dnu suda (12) je izveden kanal (16) hermetičan za gas i za pražnjenje pepela bez propuštanja vazduha u sud (12).

17. Aparatura prema bilo kome od prethodnih Zahteva, naznačena time, što je zaptiveni uređaj hermetičan za vazduh zaptivena hranilica (50) za dovod šarže na ulaz (41), bez pristupa vazduha.

18. Aparatura prema Zahtevu 17, naznačen time, što hranilica (50) obuvata komoru (52) sa izvedenim ulazom (54), sredstva za zaptivanje (56) sa valjcima (58) prilagodljivih oboda za definisanje prilagodljivog zaptivnog šava za propuštanje čvrstih čestica šarže, ali ne i vazduha i konvejer (60) za dovođenje šarže (14) do ulaza (41).

19. Aparatura prema zahtevima 16 ili 17, naznačena time, što hranilica (50) obuhvata još i liniju (44) za napajanje ulaza (41) tečnom šaržom (14').

20. Aparatura prema bilo kome od prethodnih Zahteva, naznačena time, što je izlaz (38) povezan sa skruberom/rashlađivačem sa uljnom ili vodenom zavesom.