[go: up one dir, main page]

EA030363B1 - Method and device for plasma arc gasification of organic wastes for synthesis gas production - Google Patents

Method and device for plasma arc gasification of organic wastes for synthesis gas production Download PDF

Info

Publication number
EA030363B1
EA030363B1 EA201600577A EA201600577A EA030363B1 EA 030363 B1 EA030363 B1 EA 030363B1 EA 201600577 A EA201600577 A EA 201600577A EA 201600577 A EA201600577 A EA 201600577A EA 030363 B1 EA030363 B1 EA 030363B1
Authority
EA
Eurasian Patent Office
Prior art keywords
gas
plasma
gas heater
gasification
synthesis gas
Prior art date
Application number
EA201600577A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
EA201600577A1 (en
Inventor
Анатолий Степанович Аньшаков
Original Assignee
Общество С Ограниченной Ответственностью "Электроплазменные Технологии" (Ооо "Электроплазмотех")
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 Общество С Ограниченной Ответственностью "Электроплазменные Технологии" (Ооо "Электроплазмотех") filed Critical Общество С Ограниченной Ответственностью "Электроплазменные Технологии" (Ооо "Электроплазмотех")
Priority to EA201600577A priority Critical patent/EA030363B1/en
Publication of EA201600577A1 publication Critical patent/EA201600577A1/en
Publication of EA030363B1 publication Critical patent/EA030363B1/en

Links

Landscapes

  • Processing Of Solid Wastes (AREA)

Abstract

The invention is related to a method and a device for production of synthesis gas from organic wastes in an electric plasma arc gasifier, and can be used in power industry, chemical industry, metallurgy, municipal services, ecology. In accordance with the invention, a gas heater with a porous coarse-grained medium is installed in the working space of a plasmachemical reactor for preheating and low-temperature gasification conversion of organic wastes at a temperature of 500-600°C followed by feed of mineral and coal residues to the zone of exposure to an electric arc at a slag bath melt temperature of 1400-1600°C for complete gasification conversion of carbon to produce highly calorific synthesis gas containing a large amount of Hand CO. The technical result of the invention is reduction of electric power consumption by 20-25% as compared to gasification conversion in a plasmachemical reactor without the additional gas heater. The gas heater can use the synthesis gas produced.

Description

Изобретение относится к способу и устройству для получения синтез-газа из органических отходов в электрическом плазменном газификаторе и может быть применено в энергетике, химической промышленности, металлургии, коммунальном хозяйстве, экологии. Согласно изобретению в рабочем объёме плазмохимического реактора установлен газовый нагреватель с пористой крупнозернистой средой для предварительного нагрева и низкотемпературной газификации органических отходов при температуре 500-600°С и с последующей подачей минерального и угольного остатков в область действия электрической дуги с температурой на расплаве шлаковой ванны 1400-1600°С для полной газификации углерода с получением высококалорийного синтез-газа, содержащего большое количество Н2 и СО. Техническим результатом изобретения является уменьшение затрат электрической энергии на 20-25% по сравнению с газификацией в плазмохимическом реакторе без дополнительного газового нагревателя. В газовом нагревателе может использоваться получаемый синтез-газ.The invention relates to a method and device for the production of synthesis gas from organic waste in an electric plasma gasifier and can be applied in the energy sector, chemical industry, metallurgy, utilities, and ecology. According to the invention, a gas heater with a porous coarse-grained medium is installed in the working volume of the plasma-chemical reactor for preheating and low-temperature gasification of organic waste at a temperature of 500-600 ° C and with subsequent supply of mineral and coal residues to the area of an electric arc with a temperature at the slag bath 1400- 1600 ° C for complete carbon gasification with obtaining high-calorific synthesis gas containing a large amount of H 2 and CO. The technical result of the invention is to reduce the cost of electrical energy by 20-25% compared with gasification in a plasma-chemical reactor without an additional gas heater. The resulting synthesis gas can be used in a gas heater.

030363 Β1030363 1

030363 Β1030363 1

030363030363

Изобретение относится к способу и устройству для получения синтез-газа из органических отходов в электрическом плазменном газификаторе и может быть применено в энергетике, химической промышленности, металлургии, коммунальном хозяйстве, экологии.The invention relates to a method and device for the production of synthesis gas from organic waste in an electric plasma gasifier and can be applied in the energy sector, chemical industry, metallurgy, utilities, and ecology.

Известен способ термической переработки отходов [КИ 2104445, 10.02.1998, Р23С 5/027], в котором отходы поступают непосредственно в шлаковую ванну расплава, полученную электрическим нагревом минеральной части отходов путём пропускания через него тока силой 3-5 кА. Авторы отмечают высокую степень разложения высокомолекулярных соединений за счёт высокой температуры, 1400-1600°С, в шлаковой ванне расплава и, следовательно, значительного увеличения скоростей химических реакций и эффективности газификации.The known method of thermal processing of waste [KI 2104445, 10.02.1998, R23S 5/027], in which the waste goes directly into the slag bath of the melt, obtained by electrically heating the mineral part of the waste by passing a 3-5 kA current through it. The authors note a high degree of decomposition of high molecular compounds due to the high temperature, 1400-1600 ° C, in the slag bath of the melt and, consequently, a significant increase in the rates of chemical reactions and the efficiency of gasification.

Существенным недостатком указанного способа является то, что нагрев шлака осуществляют исключительно за счёт использования дорогостоящей электрической энергии с высоким удельным расходом, до 3-4 кВт-ч/кг.A significant disadvantage of this method is that the slag is heated exclusively by using expensive electrical energy with high specific consumption, up to 3-4 kWh / kg.

Известен способ и устройство [И8 6021723, 08.02.2000, Β01Ό 53/70, С10В 53/00, Р23С 5/027], в котором авторы, используя струйные плазмотроны, при обработке опасных хлорорганических отходов получили синтез-газ с высоким содержанием Н2 и СО, а также товарную соляную кислоту.The known method and device [I8 6021723, 08.02.2000, Β01Ό 53/70, С10В 53/00, Р23С 5/027], in which the authors, using jet plasmatrons, received synthesis gas with a high content of H 2 when processing hazardous organochlorine wastes and CO, as well as commercial hydrochloric acid.

Недостатком указанного изобретения является то, что используют исключительно дорогостоящую электрическую энергию с удельным расходом 2-3 кВт-ч/кг.The disadvantage of this invention is that they use extremely expensive electrical energy with a specific flow rate of 2-3 kWh / kg.

Известен плазменный газификатор для переработки углеродсодержащих материалов [Аньшаков А.С., Фалеев В.А., Даниленко А.А. и др. Исследования плазменной газификации углеродсодержащих техногенных отходов//Теплофизика и аэромеханика, 2007. Т. 14, № 4. С. 639-650], представляющий собой футерованную печь с системой загрузки отходов, графитовыми электродами с источником питания, системой очистки и закалки синтез-газа, шлакоприёмником. Отходы подаются через узел загрузки на поверхность расплавленного металла, находящегося в графитовом тигле. Выполненные исследования показали, что в составе полученного синтез-газа содержится более 90 об.% СО и Н2 для режимов без подачи воздуха в реакционную зону. Такой горючий газ пригоден для использования в энергетике для розжига пылеугольных потоков и в химической промышленности для синтеза моторных топлив. При этом удельные затраты электрической энергии составляют от 0,6 до 1,2 кВт-ч/кг углеродсодержащего материала в зависимости от морфологического состава и его влажности.Known plasma gasifier for processing carbon-containing materials [Anshakov A.S., Faleev V.A., Danilenko A.A. et al. Studies of Plasma Gasification of Carbon-Containing Technogenic Waste // Thermal Physics and Aeromechanics, 2007. V. 14, No. 4. P. 639-650], which is a lined furnace with a waste loading system, graphite electrodes with a power source, a cleaning and quenching system synthesis gas, slag collector. Waste is fed through a loading unit to the surface of the molten metal in a graphite crucible. Studies have shown that the composition of the obtained synthesis gas contains more than 90% by volume of CO and H 2 for modes without air supply to the reaction zone. Such a combustible gas is suitable for use in the power industry for the ignition of pulverized coal streams and in the chemical industry for the synthesis of motor fuels. In this case, the specific costs of electrical energy range from 0.6 to 1.2 kWh / kg of carbon-containing material, depending on the morphological composition and its humidity.

Существенным недостатком указанного способа и устройства является то, что электродуговой нагрев осуществляют исключительно за счёт использования дорогостоящей электрической энергии.A significant disadvantage of this method and device is that electric arc heating is carried out solely through the use of expensive electrical energy.

Известен способ и устройство [КП 2424468, 29.06.2006, Р23С 5/027], в котором углеродсодержащий материал предварительно нагревают в отдельном газификаторе с рабочей температурой ниже температуры плавления золы 650-950°С, затем все продукты низкотемпературной газификации (газообразные, парообразные, золу и угольный остаток) подают через специальный канал в электрический плазменный реактор, имеющий среднемассовую температуру 1200-1500°С.The known method and device [KP 2424468, 29.06.2006, R23S 5/027], in which the carbon-containing material is preheated in a separate gasifier with an operating temperature below the melting point of ash 650-950 ° C, then all low-temperature gasification products (gaseous, vapor, ash and coal residue) are fed through a special channel into an electric plasma reactor having an average mass temperature of 1200-1500 ° C.

К недостаткам указанного изобретения следует отнести следующее:The disadvantages of this invention include the following:

1 - для осуществления указанного изобретения требуется изготовление дополнительного автономного низкотемпературного газификатора;1 - for the implementation of this invention requires the manufacture of additional stand-alone low-temperature gasifier;

2 - при температурах ниже 800°С возможно отложение смолистых высокомолекулярных соединений на стенках этого газификатора и на стенках переходного канала, которые будут нарушать режим нагрева и режим перемещения продуктов, что может существенно увеличить расход тепла на газификацию;2 - at temperatures below 800 ° C, resinous high-molecular compounds may deposit on the walls of this gasifier and on the walls of the transition channel, which will interfere with the heating mode and the mode of product movement, which can significantly increase the heat consumption for gasification;

3 - при температурах выше температуры плавления золы будет происходить зашлаковывание газификатора и увеличение расхода тепловой энергии;3 - at temperatures above the ash melting point, gasification of the gasifier will occur and an increase in the consumption of thermal energy will occur;

4 - при обработке смеси различных материалов (например, бытовые отходы) возможна ситуация, когда локальная рабочая температура низкотемпературного газификатора будет выше температуры плавления золы для одного компонента смеси, а у другого компонента при этой температуре будут интенсивно выделяться смолистые высокомолекулярные соединения, что может привести к проблемам транспортировки из низкотемпературного газификатора в плазменный реактор и увеличению тепловых затрат;4 - when processing a mixture of different materials (for example, household waste) it is possible that the local operating temperature of the low-temperature gasifier will be higher than the melting temperature of the ash for one component of the mixture, and the other component at this temperature will intensively release resinous high-molecular compounds, which can lead to problems of transportation from the low-temperature gasifier to the plasma reactor and the increase in heat input;

5 - высокие удельные энергозатраты на переработку единицы массы отходов, составляющие 2-5 кВт5 - high specific energy consumption for the processing of a unit mass of waste, amounting to 2-5 kW

ч/кг.h / kg

Целью изобретения является уменьшение удельных затрат электрической энергии на переработку единицы органических отходов за счёт уменьшения мощности дугового разряда.The aim of the invention is to reduce the unit cost of electrical energy for the processing unit of organic waste by reducing the power of the arc discharge.

Поставленная цель в предложенном способе и устройстве достигается тем, что в плазмохимическом реакторе располагают газовый нагреватель, содержащий пористую крупнозернистую среду.The goal in the proposed method and device is achieved by the fact that in a plasma-chemical reactor have a gas heater containing a porous coarse-grained medium.

Согласно изобретению в способе плазменной газификации органических отходов для получения синтез-газа, включающем шлюзовую загрузку обрабатываемого материала, низкотемпературную газификацию на рабочей поверхности газового нагревателя с пористой теплопроводной средой внутри, высокотемпературную газификацию на поверхности расплавленного шлака с помощью генератора дуговой плазмы, очистку и закалку синтез-газа, слив жидкого шлака, низкотемпературную газификацию выпол- 1 030363According to the invention in the method of plasma gasification of organic waste to produce synthesis gas, including gateway loading of the processed material, low-temperature gasification on the working surface of the gas heater with a porous heat-conducting medium inside, high-temperature gasification on the surface of the molten slag using an arc plasma generator, cleaning and hardening the synthesis gas, discharge of liquid slag, low-temperature gasification was performed - 1 030363

няют на рабочей поверхности расположенного в плазмохимическом реакторе газового нагревателя с пористой крупнозернистой средой внутри, высокотемпературную газификацию на поверхности расплавленного шлака выполняют с помощью свободногорящей дуги, струйного плазмотрона и струйноплавильного плазмотрона. В качестве рабочего газа для газового нагревателя используют получаемый синтез-газ.A gas heater with a porous, coarse-grained medium inside the plasma-chemical reactor is housed on the working surface. High-temperature gasification on the surface of the molten slag is performed using a free-burning arc, a jet plasmatron and a jet melter plasma torch. As the working gas for a gas heater using the resulting synthesis gas.

Согласно изобретению в устройстве плазменной газификации органических отходов для получения синтез-газа, содержащем загрузочное устройство, газовый нагреватель с пористой теплопроводной средой внутри, плазмохимический реактор, толкатель, генератор дуговой плазмы, соединённый с источником питания, устройство закалки и очистки синтез-газа, ванну расплава шлака с лёткой для слива в приемник шлака, ванну металлического расплава, соединённую с источником питания, газовый нагреватель установлен в рабочем объёме плазмохимического реактора, включает газовую горелку и штуцер отвода продуктов горения газа и содержит внутри слой пористой крупнозернистой среды такой, чтобы при прохождении через неё пламени горящего газа она нагревалась до 500-600°С и передавала тепло рабочей поверхности газового нагревателя, на которой осуществляют низкотемпературную газификацию обрабатываемого материала, подаваемого через загрузочное устройство с двумя герметично закрывающимися задвижками, установленное над поверхностью газового нагревателя, толкатель установлен таким образом, чтобы перемещать продукты низкотемпературной газификации вдоль рабочей поверхности газового нагревателя в область высокотемпературной газификации на поверхности расплавленного шлака, выполняемой с помощью генератора дуговой плазмы. В качестве генератора дуговой плазмы используют свободногорящую дугу, струйный плазмотрон или струйно-плавильный плазмотрон.According to the invention, in a plasma gasification device for organic waste to produce synthesis gas, comprising a charging device, a gas heater with a porous heat-conducting medium inside, a plasma-chemical reactor, a pusher, an arc plasma generator connected to a power source, a hardening and purifying synthesis gas purifier, a melt bath slag with a tap to drain the slag receiver, a metal melt bath connected to a power source, a gas heater installed in the working volume of the plasma-chemical reactor , includes a gas burner and gas exhaust nozzle and inside it contains a layer of porous coarse-grained medium such that when a flame of burning gas passes through it, it heats up to 500-600 ° C and transfers heat to the working surface of the gas heater, on which the low-temperature gasification of the material being processed is performed supplied through a loading device with two hermetically closing gate valves mounted above the surface of the gas heater, the plunger is installed so that Place the products of low-temperature gasification along the working surface of the gas heater to the area of high-temperature gasification on the surface of the molten slag, performed using an arc plasma generator. As an arc plasma generator, a free-burning arc, a jet plasmatron, or a jet-melting plasmatron is used.

Уменьшение мощности дугового разряда достигается за счёт использования газового нагревателя. Газовый нагреватель, предназначенный для низкотемпературной газификации, расположен в плазмохимическом реакторе и содержит пористую крупнозернистую среду, которая при прохождении через неё пламени горящего газа, нагревается и передаёт тепло рабочей поверхности нагревателя, при этом теплоотдача к обрабатываемому материалу и КПД устройства значительно увеличиваются. В качестве рабочего газа для нагревателя может частично использоваться получаемый синтез-газ.Reducing the power of the arc discharge is achieved through the use of a gas heater. A gas heater designed for low-temperature gasification is located in a plasma-chemical reactor and contains a porous, coarse-grained medium that, when a burning gas flame passes through it, heats up and transfers heat from the working surface of the heater, while the heat transfer to the material being processed and the efficiency of the device increase significantly. The resulting synthesis gas can be partially used as the working gas for the heater.

Способ плазменной газификации органических отходов для получения синтез-газа включает:The method of plasma gasification of organic waste to produce synthesis gas includes:

1) стадию шлюзовой загрузки, при которой органические отходы подают через загрузочное устройство на рабочую поверхность газового нагревателя;1) the stage of airlock, in which organic waste is fed through the loading device on the working surface of the gas heater;

2) стадию низкотемпературной газификации, происходящей при температуре 500-600°С на металлической рабочей поверхности газового нагревателя, имеющего слой пористой крупнозернистой среды.2) the stage of low-temperature gasification that occurs at a temperature of 500-600 ° C on a metal working surface of a gas heater having a layer of porous coarse-grained medium.

На обрабатываемый материал действуют снизу основной тепловой поток от продуктов горения газа, а сверху и с боков потоки тепла от нагретого до среднемассовой температуры 1200°С газа и от излучения дугового разряда или плазменной струи. В результате материал нагревается, из него испаряется влага и выходят газообразные и парообразные летучие вещества, а на поверхности нагревателя остаётся минеральный и угольный остаток, который толкателем перемещают в зону действия электродуговой плазмы;The processed material is acted upon from below by the main heat flux from the gas combustion products, and from above and from the sides, heat fluxes from the gas heated to the mass-average temperature of 1200 ° C and from the radiation of the arc discharge or plasma jet. As a result, the material heats up, moisture evaporates from it, and gaseous and vaporous volatile substances leave, and the mineral and coal residue remains on the heater surface, which is moved by the pusher to the zone of action of the electric arc plasma;

3) стадию перемещения с помощью толкателя твёрдых продуктов остатка процесса низкотемпературной газификации на поверхность расплавленного шлака в плазмохимическом реакторе;3) the stage of transfer, by means of a pusher, of solid products of the remainder of the process of low-temperature gasification to the surface of the molten slag in a plasma-chemical reactor;

4) стадию высокотемпературной газификации на поверхности расплавленного шлака с температурой 1300-1500°С с помощью генератора дуговой плазмы, в качестве которого используют графитовые электроды, стержневой и подовый, струйный плазмотрон или струйно-плавильный плазмотрон, например, выполненный по патенту КИ 2464748.4) the stage of high-temperature gasification on the surface of the molten slag with a temperature of 1300-1500 ° C using an arc plasma generator, which is used as graphite electrodes, rod and bottom, jet plasma torch or jet melting plasma torch, for example, made according to patent KI 2464748.

Смолистые высокомолекулярные соединения под действием излучения дуги и конвективного нагрева от газовой среды газифицируются до Н2 и СО, а в случае локального превышения температуры плавления золы жидкий шлак стекает в зону действия плазмы дугового разряда самотеком;The resinous high-molecular compounds under the action of arc radiation and convective heating from the gaseous medium are gasified to H 2 and CO, and in the case of local elevation of the ash melting point, the liquid slag flows into the zone of the arc discharge plasma by gravity;

5) стадию закалки и очистки синтез-газа, включающую подачу продуктов газификации через канал подачи синтез-газа в устройство закалки и очистки;5) the stage of quenching and purification of synthesis gas, including the supply of gasification products through the feed channel of synthesis gas to the quenching and cleaning device;

6) стадию слива избыточного слоя расплавленного шлака в шлакоприёмник.6) the stage of draining the excess layer of molten slag in the slag receiver.

Способ осуществляют в устройстве плазменной газификации органических отходов для получения синтез-газа.The method is carried out in a device for plasma gasification of organic waste to produce synthesis gas.

На фигуре приведена схема устройства, где 1 - плазмохимический реактор; 2 - загрузочное устройство; 3 - задвижки загрузочного устройства; 4 - газовый нагреватель; 5 - рабочая поверхность нагревателя; 6 - газовая горелка; 7 - слой пористой крупнозернистой среды; 8 - штуцер; 9 - толкатель; 10 - ванна расплава шлака; 11 - ванна металлического расплава; 12 - генератор дуговой плазмы (свободногорящая дуга, струйный плазмотрон, или струйно-плавильный плазмотрон); 13 - источник питания; 14 - устройство закалки и очистки синтез-газа, 15 - приёмник шлака; 16 - канал для подачи синтез-газа в устройство закалки и очистки.The figure shows a diagram of the device, where 1 is a plasma-chemical reactor; 2 - boot device; 3 - boot device gate valves; 4 - gas heater; 5 - working surface of the heater; 6 - gas burner; 7 - a layer of porous coarse-grained medium; 8 - fitting; 9 - pusher; 10 - molten slag bath; 11 - metal melt bath; 12 - arc plasma generator (free arc, jet plasmatron, or jet-melting plasmatron); 13 - power supply; 14 - device for quenching and cleaning synthesis gas, 15 - slag receiver; 16 - channel for supplying synthesis gas to the hardening and cleaning device.

Устройство представляет собой плазмохимический реактор 1, включающий загрузочное устройство 2 с двумя герметично закрывающимися задвижками 3; газовый нагреватель 4 с газовой горелкой 6, со слоем пористой крупнозернистой среды 7 внутри и штуцером 8 для отвода продуктов горения газа; тол- 2 030363The device is a plasma-chemical reactor 1, which includes a loading device 2 with two hermetically closed valves 3; gas heater 4 with a gas burner 6, with a layer of porous coarse-grained medium 7 inside and fitting 8 for removal of the combustion products of gas; tol 2 030363

катель 9 для перемещения продуктов низкотемпературной газификации в ванну шлакового расплава 10; графитовые электроды, струйный плазмотрон или струйно-плавильный плазмотрон 12, соединённый с источником питания 13; канал 16 для подачи синтез-газа в устройство закалки и очистки 14; ванну расплава шлака 10 с лёткой для слива в приемник шлака 15; ванну металлического расплава 11, соединенную с источником питания 13.a chamber 9 for transferring low-temperature gasification products to the molten slag bath 10; graphite electrodes, jet plasmatron or jet-melting plasmatron 12, connected to the power source 13; channel 16 for supplying synthesis gas to the hardening and cleaning device 14; molten slag bath 10 with a year to drain into the slag receiver 15; metal melt bath 11 connected to the power source 13.

Газовый нагреватель с пористой крупнозернистой средой, установленный в рабочем объёме устройства, служит для предварительного нагрева и низкотемпературной газификации органических отходов при температуре 500-600°С и последующей подачей минерального и угольного остатков в область действия электрической дуги с температурой на расплаве шлаковой ванны 1400-1600°С для полной газификации углерода с получением высококалорийного синтез-газа, содержащего большое количество Н2 и СО.A gas heater with a porous coarse-grained medium installed in the working volume of the device serves for preheating and low-temperature gasification of organic waste at a temperature of 500-600 ° C and subsequent supply of mineral and coal residues to the area of the electric arc with a temperature at the molten slag bath 1400-1600 ° C for complete carbon gasification with obtaining high-calorific synthesis gas containing a large amount of H 2 and CO.

ПримерExample

Испытания газификатора проведены при раздельной и совместной работе газового нагревателя с фильтрующим пористым крупнозернистым слоем внутри, и дугового разряда, создаваемого генератором дуговой плазмы. Мощность газового нагревателя составляла (2-4) кВт, внутри газового нагревателя происходило сгорание пропано-воздушной стехиометрической смеси и продукты горения нагревали фильтрующий слой и через него рабочую поверхность нагревателя. При мощности газового нагревателя 2 кВт среднемассовая температура на поверхности нагревателя достигла величины 500°С через 40 мин после включения. При мощности дугового разряда 4,5 кВт среднемассовая температура в реакторе достигла 400°С через 30 мин после включения. Стационарный рабочий режим в рабочем пространстве (среднемассовая температура газа - 1200°С) достигался при мощности дуги 8 кВт и мощности газового нагревателя 2-3 кВт. При этом затраты электрической энергии снижались на 20-30% по сравнению с газификацией в плазмохимическом реакторе без газового нагревателя, а полученный синтез-газ при обработке древесных опилок имел состав: СО - 26,34%; Н2 - 60,7%; СН4 - 0,32%; И2 - 5,8%.Gasifier tests were carried out with separate and joint operation of a gas heater with a filtering porous coarse-grain layer inside, and an arc discharge generated by an arc plasma generator. The power of the gas heater was (2-4) kW, inside the gas heater, the propane-air stoichiometric mixture burned and the combustion products heated the filter layer and through it the working surface of the heater. With a gas heater power of 2 kW, the average mass temperature on the heater surface reached 500 ° C 40 minutes after switching on. With an arc discharge power of 4.5 kW, the average mass temperature in the reactor reached 400 ° С 30 minutes after switching on. The stationary operating mode in the working space (average mass gas temperature - 1200 ° C) was achieved with an arc power of 8 kW and a gas heater power of 2-3 kW. At the same time, the cost of electrical energy was reduced by 20-30% compared to gasification in a plasma-chemical reactor without a gas heater, and the resulting synthesis gas when processing sawdust had the composition: CO — 26.34%; H 2 - 60.7%; CH 4 - 0.32%; And 2 - 5.8%.

Таким образом, дополнительная теплота от газонагревателя приводит к снижению электрической мощности источника электродуговой плазмы на 20-30%, что способствует снижению удельных энергозатрат плазменной газификации топлив, а также увеличению ресурса работы плазмогенератора. Также следует отметить, что получаемый синтез-газ отличается высокой калорийностью, 10-13 МДж/м3.Thus, the additional heat from the gas heater leads to a decrease in the electrical power of the source of electric arc plasma by 20-30%, which contributes to a decrease in the specific energy consumption of plasma gasification of fuels, as well as an increase in the service life of the plasma generator. It should also be noted that the resulting synthesis gas has a high calorific value, 10-13 MJ / m 3 .

Claims (4)

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯCLAIM 1. Способ плазменной газификации органических отходов для получения синтез-газа, включающий шлюзовую загрузку обрабатываемого материала, низкотемпературную газификацию на рабочей поверхности газового нагревателя с пористой теплопроводной средой внутри, высокотемпературную газификацию на поверхности расплавленного шлака с помощью генератора дуговой плазмы, очистку и закалку синтез-газа, слив жидкого шлака, отличающийся тем, что низкотемпературную газификацию выполняют на рабочей поверхности расположенного в плазмохимическом реакторе газового нагревателя с пористой крупнозернистой средой внутри, высокотемпературную газификацию на поверхности расплавленного шлака выполняют с помощью свободногорящей дуги, струйного плазмотрона и струйно-плавильного плазмотрона.1. The method of plasma gasification of organic waste to produce synthesis gas, including gateway loading of the processed material, low-temperature gasification on the working surface of the gas heater with porous heat-conducting medium inside, high-temperature gasification on the surface of the molten slag using an arc plasma generator, cleaning and hardening of synthesis gas , discharge of liquid slag, characterized in that low-temperature gasification is performed on the working surface located in the plasma-chemical reaction Ore gas heater coarse porous medium inside the high-temperature gasification at the surface of the molten slag is performed by svobodnogoryaschey arc jet plasma torch, and jet plasma torch melter. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве рабочего газа для газового нагревателя используют получаемый синтез-газ.2. The method according to claim 1, characterized in that the resulting synthesis gas is used as the working gas for a gas heater. 3. Устройство для осуществления способа по п.1, содержащее плазмохимический реактор, загрузочное устройство, газовый нагреватель с пористой теплопроводной средой внутри, толкатель, генератор дуговой плазмы, соединённый с источником питания, устройство закалки и очистки синтез-газа, ванну расплава шлака с лёткой для слива в приемник шлака, ванну металлического расплава, соединённую с источником питания, отличающееся тем, что газовый нагреватель установлен в рабочем объёме плазмохимического реактора, газовый нагреватель включает газовую горелку и штуцер отвода продуктов горения газа и содержит внутри слой пористой крупнозернистой среды такой, чтобы при прохождении через неё пламени горящего газа она нагревалась до 500-600°С и передавала тепло рабочей поверхности газового нагревателя, на которой осуществляют низкотемпературную газификацию обрабатываемого материала, подаваемого через загрузочное устройство с двумя герметично закрывающимися задвижками, установленное над поверхностью газового нагревателя, толкатель установлен таким образом, чтобы перемещать продукты низкотемпературной газификации вдоль рабочей поверхности газового нагревателя в область высокотемпературной газификации на поверхности расплавленного шлака, выполняемой с помощью генератора дуговой плазмы.3. A device for implementing the method according to claim 1, containing a plasma-chemical reactor, a charging device, a gas heater with a porous thermally conductive medium inside, a pusher, an arc plasma generator connected to a power source, a hardening and purification device for synthesis gas, a molten slag bath with a tap to drain into the slag receiver, a metal melt bath connected to a power source, characterized in that the gas heater is installed in the working volume of the plasma-chemical reactor, the gas heater includes a gas the burner and nozzle for removal of gas combustion products and contains inside a layer of porous coarse-grained medium such that when a flame of burning gas passes through it, it heats up to 500-600 ° C and transfers heat to the working surface of the gas heater, on which the low-temperature gasification of the material being processed is supplied loading device with two hermetically closed valves installed above the surface of the gas heater, the plunger is installed in such a way as to move products n zkotemperaturnoy gasification gas along the working surface of the heater to high-temperature gasification of molten slag on the surface performed using an arc plasma generator. 4. Устройство по п.3, отличающееся тем, что в качестве генератора дуговой плазмы используют свободногорящую дугу, струйный плазмотрон, струйно-плавильный плазмотрон.4. The device according to claim 3, characterized in that a free-burning arc, a jet plasmatron, a jet-melting plasmatron are used as an arc plasma generator. - 3 030363- 3 030363
EA201600577A 2016-08-03 2016-08-03 Method and device for plasma arc gasification of organic wastes for synthesis gas production EA030363B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EA201600577A EA030363B1 (en) 2016-08-03 2016-08-03 Method and device for plasma arc gasification of organic wastes for synthesis gas production

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EA201600577A EA030363B1 (en) 2016-08-03 2016-08-03 Method and device for plasma arc gasification of organic wastes for synthesis gas production

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EA201600577A1 EA201600577A1 (en) 2018-02-28
EA030363B1 true EA030363B1 (en) 2018-07-31

Family

ID=61244297

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EA201600577A EA030363B1 (en) 2016-08-03 2016-08-03 Method and device for plasma arc gasification of organic wastes for synthesis gas production

Country Status (1)

Country Link
EA (1) EA030363B1 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111520722A (en) * 2020-04-26 2020-08-11 攀枝花市蓝鼎环保科技有限公司 High-temperature plasma burning pyrolysis furnace for industrial solid waste treatment

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6021723A (en) * 1997-06-04 2000-02-08 John A. Vallomy Hazardous waste treatment method and apparatus
RU2424468C2 (en) * 2005-06-29 2011-07-20 Эдванст Плазма Пауэр Лимитед Procedure and device for treatment of waste
RU2566783C2 (en) * 2014-02-25 2015-10-27 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-инжиниринговая компания "РусЭкоЭнерго" Device for carbonaceous feed gasification

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6021723A (en) * 1997-06-04 2000-02-08 John A. Vallomy Hazardous waste treatment method and apparatus
RU2424468C2 (en) * 2005-06-29 2011-07-20 Эдванст Плазма Пауэр Лимитед Procedure and device for treatment of waste
RU2566783C2 (en) * 2014-02-25 2015-10-27 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-инжиниринговая компания "РусЭкоЭнерго" Device for carbonaceous feed gasification

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
АНЬШАКОВ А.С. и др. Исследование плазменной газификации углеродсодержащих техногенных отходов. Теплофизика и аэромеханика, 2007, том 14, № 4, с. 643-645, рис. 1, 2 *

Also Published As

Publication number Publication date
EA201600577A1 (en) 2018-02-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5890440B2 (en) Waste treatment method and apparatus
AU2006263623B2 (en) Waste treatment process and apparatus
WO2013106004A1 (en) Multi-ring plasma pyrolysis chamber
ES2357695T3 (en) USE OF RESIDUAL AND / OR DISPOSAL MATTERS IN ELECTRIC OVENS OF FUNDICIÓN DE CUBA BAJA.
WO2014207944A1 (en) Combustion system
Moustakas et al. Solid waste management through the application of thermal methods
CN104479743A (en) Garbage plasma gasification furnace taking vapor as gasification medium
AU777849B2 (en) Method and device for disposing of waste products
JP2015007522A (en) Combustion system
An’Shakov et al. Investigation of plasma gasification of carbonaceous technogeneous wastes
EA030363B1 (en) Method and device for plasma arc gasification of organic wastes for synthesis gas production
RU2616079C1 (en) Method and device for plasma gasification of solid carbonaceous material and synthesis gas production
Sergeev et al. Gasification and plasma gasification as type of the thermal waste utilization
JPH11131078A (en) Production of fuel gas and synthetic gas from pyrolyzed product
RU2638558C1 (en) Method for thermal treatment of cake of sludge sediments in slag melt
KR100340263B1 (en) Apparatus and method for the treatment of mixed wastes with high liquid fraction by plasma pyrolysis/gasfication and melting
CN213141936U (en) Multiphase substance internal cold exciting gasification furnace
RU2569667C1 (en) Method and device for hydrocarbons processing to fuel components by gasification (pyrolysis)
RU2779260C1 (en) Unit of thermochemical processing of carbon-containing raw materials (options)
Domarov et al. Plasma-thermal remelting of ash and slag waste from waste incineration plants
RU2050705C1 (en) Plasma reactor for gasification of coal
Domarov et al. Incinerator for thermal cleaning of ash and slag waste
Anshakov et al. Plasma-thermal electric furnace for gasification of carbon-containing waste
JP2010038535A (en) Waste melting treatment method and waste melting treatment device
UA13629U (en) Method for waste utilization

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s)

Designated state(s): AM AZ BY KG TJ TM