NO844801L - Fremgangsmaate og anordning for reduksjon av oksydmateriale og generering av energiholdig gass - Google Patents

Abstract

Oppfinnelsen vedrrer en fremgangsmåte og en anordning for reduksjon av oksydholdig materiale under samtidig generering av en for varmeenergiutvinning egnet gass. Herved fremstilles en hovedsakelig karbonoksyd og hydrogengass inneholdende reduksjonsgass av karbon- og/eller hydrogenkarbonholdig materiale ved hjelp av varmeenergi fra minst en plasmagenerator i en separator gassgenereringssjakt. Den slik fremstilte reduksjonsgassen innledes deretter etter en eventuell svovelavskilning og etter en temperaturregulering til en reduksjonssjakt som inneholder det oksydholdige materiale. Den fra re-duks jonss jakten uttatte delvis forbrukte reduksjonsgassen befris fra vann og støvformige partikler, hvoretter en delstrm av returgassen anvendes for utvinning av varmeenergi, mens en delstrøm føres tilbake til prosessen.

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte og en anordning for reduksjon av oksydholdig materiale under samtidig generering av en for varmeenergiutvinning egnet gass .

Hensikten med oppfinnelsen er å frembringe en prosess-teknisk og fra energisynspunkt optimal reduksjonsprosess med bl.a. et særdeles lett regulerbart gassgenereringssystem som samtidig på en enkel måte muliggjør en direkte oppbevaring av den initialt for reduksjon av det oksydholdige materialet anvendte reduksjonsgassen til varme-energidannelse. Herved foreligger dessuten en slik flek-sibilitet i prosessen at en for hvert tilfelle egnet del-strøm av den o<p>prinnelige for reduksjon av det oksydholdige materialet anvendte reduksjonsgassen kan benyttes igjen for generering av ny reduksjonsgass.

Dette oppnås i henhold til oppfinnelsen ved den innledn-ingsvis beskrevne måten hovedsakelig ved,

a/ at man fremstiller en i hovedsak karbonoksyd- og hydrogengass inneholdende reduksjonsgass av karbonog/eller hydrogenkarbonholdig utgangsmateriale, hvorved nevnte utgangsmateriale sammen med oksydasjonsmiddel og eventuelle slaggdannere innføres i en forgasningssone eller forgasningskammer under samtidig tilførsel av varmeenergi fra minst en plasmagenerator;

b/ at hoveddelen av den slik fremstilte reduksjonsgassen bringes til en for den etterfølgende reduksjon egnet temperatur og deretter innføres i en sjaktovn inneholdende det for reduksjonen av dette oksydholdige materialet og herved bringes til å strømme motstrøms til nevnte for reduksjon avsatte materiale;

c/ at den etter reduksjonen av det oksydholdige materialet med oksyderende bestanddeler, såsom fortrinnsvis karbondioksyd og vann, samt støvformige partikler forurensede, og således med hensyn til sin reduksjonsevne delvis for brukte reduksjonsgassen befries fra vann og støvformige partikler; d/ hvorpå minst en delstrøm av den slik behandlede returgassen uttas fra systemet for varmeenergiutvinningsformål og den resterende delstrømmen føres tilbake i prosessen.

Hensiktsmessig anvendes som oksydasjonsmiddel ved gassgenereringen oksygengass og/eller vann og/eller luft og/ eller tilbakesirkulert gass, som tilføres forgasningen helt eller delvis gjennom plasmageneratoren.

I henhold til en egnet utførelsesform av oppfinnelsen foreligger det for genereringen av reduksjonsgassen anvendte karbon- og/eller hydrogenkarbonholdige utgangsmateriale i pulverform og/eller flytende form og/eller som stykkeformig materiale.

I henhold til oppfinnelsen dannes forgasningssonen hensiktsmessig i nederdelen av en med stykkeformig, fast karbonholdig materil fylt sjakt, hvorved man hensiktsmessig som karbonbærende fyllstoff i sjakten kan anvende koks.

I henhold til oppfinnelsen kan også en delstrøm av den delvis forbrukte fra reduksjonssjakten uttatte reduksjonsgassen, hvorved denne delstrøm av den delvis forbrukte reduksjonsgassen som også inneholder CC^ ved anvendelse av en med stykkeformig reduksjonsmateriale fylt genereringssjakt, innføres i sjakten ovenfor og på egnet avstand fra forgasningssonen, slik at man utnytter varmen i sjaktfyllet for å omvandle H2O til H£og CO respek-

tive karbondioksyd i delstrømmen til karbonmonoksyd. En delstrøm av denne returstrøm av forbrukt reduksjonsgass fra sjaktovnen kan også anvendes som bærergass for inn-førsel av pulverformig, karbonbærende materiale og/eller slaggdannere samt eventuelle svovelakseptorer umiddelbart framfor plasmageneratoren.

I henhold til en egnet utførelsesform av oppfinnelsen kan den i gassgenereringssjakten dannede reduksjonsgassen befris fra eventuelle svovelforbindelser ved at egnede svovelakseptorer forefinnes i sjaktfyllstoffene og/eller ved at den fra sjakten uttatte gassen bringes til å passere et svovelfilter. Alternativt kan svovelakseptorer injiseres i forgasningssonen.

I henhold til en ytterligere utførelsesform av oppfinnelsen kan den fra forgasningssonen i gassgenereringssjakten uttatte hete reduksjonsgassens temperatur reguleres

a/ gjennom blanding med en slik mengde av den delvis forbrukte fra reduksjonssjakten uttatte, reduksjonsgassen og/eller

b/ ved å underkastes en avkjøling og/eller

c/ ved å blandes med en slik mengde vann og/eller vanndamp at gassens sluttemperatur ligger mellom 700 og 1000°C. I de tilfeller da bare en liten del av den delvis forbrukte reduksjonsgassen anvendes i temperaturregulerende formål - denne delvis forbrukte reduksjonsgassen er jo avkjølt ved passasjen av den umiddelbart etter gassutslippet ved re-duks jonss j aktens øvre del foreliggende gassvaskeren - lett regulere den ønskede slutt-temperaturen på gassblandingen. Om man derimot anvender en stor returstrøm for innblanding i den genererte reduksjonsgassen kan denne passende før sammenblandingen med den nygenererte reduksjonsgassen oppvarmes eksempelvis ved hjelp av plasmageneratoren .

I henhold til en foretrukket utførelsesform av oppfinnelsen kan reduksjonsgass hensiktsmessig dannes ved en totrinnsforgasning, hvorved utgangsmaterialet partielt forbrennes og minst delvis forgasses i et forgasningskammer, hvorpå den derved erholdte gassblandingen innføres i en sjakt som rommer et bed at stykkformig karbonholdig materiale og det fysiske varmeinnholdet i den fra forgås- ningskammeret kommende gassen utnyttes til i koksbedet å redusere inneholdt karbondioksyd og vann i gassen, hvorved gassgenereringsprosessen styres slik at den avgående gassen oppviser en temperatur og en sammensetning som er av-passet til et etterfølgende<p>rosesstrinn.

Oppfinnelsen omfatter også en anordning for reduksjon av oksydholdig materiale under samtidig generering av en for varmeenergiutvinning egnet gass for gjennomføring av fremgangsmåten og denne anordning kjennetegnes hovedsakelig av en genereringsanordning for reduksjonsgass som inneholder et reaksjonskammer, minst en i reaksjonskammeret utmunnende plasmagenerator, en til genereringsanordningen eventuelt via et svovelfilter tilsluttet sjaktovn som inneholder det for reduksjon avsatte oksydholdige materiale, et gassutslipp anordnet i sjaktovnens øvre del og en i tilslutning til gassutslippet plassert separator anordnet for å befri gass-strømmen fra vann og støvformige partikler foruten et etterfølgende gassutslipp for avtapning av for varmeenergiutvinning egnet gass og en hovedmaterledning for resirkulering av minst en delstrøm av nevnte gass-strøm til gassgenereringsanordningen og/eller tempe-raturstyring av den i gassgenereringsanordning produserte reduksjonsgassen.

Øvrige kjennetegn til oppfinnelsen fremgår av de angitte særdrag i vedlagte krav.

Oppfinnelsen skal i det følgende beskrives nærmere under henvisning til to på vedlagte tegninger viste utførings-eksempler, der

figur 1 er et skjematisk blikk av en i henhold til oppfinnelsen dannet anordning med en ett-trinnsfor-gasser og

figur 2 er et skjematisk blikk av en i henhold til oppfinnelsen dannet alternativ anordning med en to-trinns forgås ser .

I figur 1 betegnes en for reduksjon av stykkeformig oksydholdig material egnet reduksjonssjakt med 1. Sjakten 1 oppviser en anordning 2 for innmatning av det stykkefor-mige oksydholdige materialet som skal reduseres. I sjaktens bunn finnes en innløpsledning 3 for varm reduksjonsgass, hovedsakelig bestående av karbonoksyd og hydrogengass og den nevnte gass føres motstrøms gjennom reduksjonssjakten 1 og uttas deretter gjennom et øvre gassutløp 4.

Utløpsledningen 4 er tilsluttet til en separator 5 for støvformige partikler og vann, en s k gassvasker, hvorfra en ønsket delstrøm av den fra vann og støvformige partikler renset og samtidig avkjølte gassen kan uttas fra systemet via et gassutslipp 6 og den resterende delstrøm via en hovedmaterledning 7 tilbakeføres til en videre anvendelse i prosessen, hvilket skal beskrives nærmere nedenfor. Den via utslippet 6 uttatte gassen kan eksempelvis anvendes som brenngass. I ledningen 7 forefinnes minst en kompressor 8. Minst en plasmagenerator 10 munner i en gassgenereringssjakt 11. Med 12 betegnes en lanse for tilfør-sel av for gassgenereringen nødvendig materiale og med 13 betegnes en anordning for avtapping av slagg fra gassgenereringssjakten. Hovedmaterledningen 7 overgår dels i en annen hovedmaterledning 14 med den hensikt å mate hovedsakelig karbondioksydfri returgass til i og for temperaturregulering beregnet innblanding i den nygenererte reduksjonsgassen samt er også via grenledninger 15 og 15a tilsluttbar til plasmageneratoren 10's inngang repektive fremfor plasmageneratoren 10, dvs. innenfor skallet. Hensiktsmessig er en kompressor 8a anordnet i ledningen 15a.

Prinsipielt oppnås herigjennom følgende funksjonsmulighe-ter: - via en første grenledning 16 kan hovedmaterledningen 7 tilsluttes til gassgenereringssjaktens øvre del; - via ytterligere grenledning 15 respektive 15a kan hoved materledningen 7 tilsluttes til forgasningssonen i sjakten 11's nedre del, dvs. via ledningen 15 kan returgass til-føres fremfor plasmageneratoren og via ledningen 15a etter kornrpimering gjennom kompressoren 8a kan returgassen bringes til å passere gjennom plasmageneratoren; - via en grenledning 17 kan materledningen 14 tilsluttes til den fra gassgeneratoren uttatte reduksjonsgassen, som forlater gassgeneratorens øvre del via en utmatnings-ledning 18 og - via en ytterligere grenledning 19 kan materledningen 14 via et blandingskammer 20 tilsluttes til den via en ledning 21 fra et svovelfilter 22 strømmende reduksjonsgassen og endelig kan materledningen 14 tilsluttes til reduk-sjonsgassledningen 21 umiddelbart før reduksjonsgassen trår inn i reduksjonssjakten 1.

Herved kan hele tiden CC^-innholdet i den matede returgassen reguleres.

Før eventuelt uttak av eksportgass fra systemet finnes eksempelvis et gassutslipp 23a i ledningen 18 og et ytterligere gassutslip<p>24a i ledningen 21 foruten et ytterligere gassutslipp 23 ved innløpsledningen 3.

En tilføreselsledning 9 for oksydasjonsmiddel, eksempelvis i form av oksygengass og/eller vann og/eller luft og/eller tilbakesirkulert gass er direkte tilsluttet til plasmageneratoren 10, slik at oksydasjonsmiddelet, eventuelt etter en forvarming, kan bringes til reaksjonssonen i sjakten 11's bunn.

Den i figur 1 viste anordning fungerer prinsipielt på føl-gende måte: Den for reduksjonen av det oksydholdige materialet i sjakten 1 avpassede reduksjonsgassen, som innføres i sjaktens 1 bunn via gassinntaket 3 fremstilles prinsipielt i gass generatoren 11 ved at et karbon- og/eller hydrogenkarbonholdig utgangsmateriale sammen med oksydasjonsmiddel og eventuelle slaggdannere innføres i en forgasningssone og i gassgenereringssjaktens 11 nedre del under samtidig til-førsel av varmeenergi fra inst en plasmagenerator 10. Den slik fremstilte reduksjonsgassen bringes deretter prinsipielt til en for den etterfølgende reduksjon av det oksydholdige materiale i sjaktovnen 1 egnet temperatur og bringes til å strømme motstrøms til det for reduksjonen beregnede materiale og den etter reduksjonen av det oksydholdige materiale med oksyderende bestanddeler, såsom fortrinnsvis karbondioksyd og vann samt støvformige partikler forurensede og således med hensyn til sin reduksjonskraft delvis forbrukte reduksjonsgass uttas deretter via gass-uttaket 4 fra reduksjonssjaktens øvre del og befris deretter fra vann og støvformige partikler i gassvaskeren 5. Den på denne måte i gassvaskeren 5 behandlede og herigjennom også nedkjølte gassen avtappes fra systemet via gass-utløpsledningen 6 i ønsket omfang og anvendes for varmeenergiutvinningsformål, eksempelvis som brenngass samtidig som den resterende delstrømmen via ledningen 7 igjen kan tilføres prosessen, dvs. igjen kan anvendes for generering av reduksjonsgass.

Gassgenereringen i sjakten 11 kan utføres på mange alter-native måter. Slik kan eksempelvis pulverformig og/eller flytende karbon- og/eller hydrogenkarbonholdig utgangsmateriale innblåses i forgasningssonen gjennom tilfør-selsledningen 12 og dessuten kan oksydasjonsmiddel eksempelvis oksygengass eller vanndamp innføres i reaksjonssonen gjennom plasmageneratoren. Tilbakesirkulert gass kan tilføres forgasningssonen fremfor plasmabrenneren via ledningen 15 eller nevnte gass kan også tilføres gjennom plasmageneratoren via ledningen 15a. Det karbonog/eller hydrogenkarbonholdige utgangsmateriale kan også i stykke-form tilføres via gassgenereringssjaktens øvre del, slik at forgasningssonen dannes i nederdelen av en med stykkeformig fast karbonholdig material fylt sjakt. Hensiktsmessig kan man også som karbonbærende fyllstoff i sjakten

anvende koks.

Ved gassgenereringen kan også vann eller del av den fra reduksjonssjaktens 1 avtappede, delvis forbrukte reduksjonsgassen via ledningen 7 og grenledningen 16 innføres i det da med stykkeformig reduksjonsmateriale fylte gassgenereringssjakten 11, dvs. innføres ovenfor og på avstand fra selve forgasningssonen og herigjennom kan man da utnytte varmen i sjaktfyllingen for å omvandle f^O til H£+ CO respektive karbondioksyd til karbonmonoksyd.

Gassgenereringen i sjakten 11 kan også utføres ved at man injiserer pulverformig karbonbærende materiale samt eventuelle svovelakseptorer og/eller slaggdannere ved hjelp av vann, vanndamp eller en bærergass bestående av nevnte delvis forbrukte fra reduksjonssjakten uttatte delstrøm av reduksjonsgassen, eller av oksygengass eller en blanding av oksygengass og E^O (g).

Den i sjakten 11 generert reduksjonsgassen kan befris fra svovel ved at sjaktfyllstoffet innebefatter en egnet svo-velakseptor eller ved at svovelakspetorer injiseres i forgasningssonen eller også ved at den i sjakten produserte gass via utgangsledningen 18 tilføres et svovelavskil-ningsfilter 22. Eventuelle tilbakeblivende svovelforbindelser opptas av det reduserte metalloksyd i reduksjonssjaktens nedre del.

Temperaturnivået på den genererte reduksjonsgassen holdes i regelen i et temperaturområde på mellom 1000 - 1500°C. Imidlertid kan en så het reduksjonsgass ikke direkte anvendes for den aktuelle reduksjonen i reduksjonssjakten og reduksjonsgassens temperatur må således senkes før den innføres i sjaktovnen 1. Dett kan utføres på ulike måter innen rammen for oppfinnelsen.

Eksempelvis kan den fra gassgenereringssjakten 11 via ledningen 18 uttatte reduksjonsgassen blandes med en egnet delstrøm av tilbakesirkulert gass fra sjaktovnen, hvilket oppnås via ledningen 14 slik at gassblandingens temperatur ligger mellom ca. 700 og 1000°C. Alternativt kan denne sammenblanding med fra reduksjonssjakten 1 tilbakesirkulert delstrøm oppnås via en innblanding i reduksjonsgassen etter at reduksjonsgassen har passert svovelfilteret 22, dvs. fra ledningen 14 til ledningen 3. I de tilfeller da en mindre delstrøm av returgassen via rna terledningen 14 vil dette antagelig være tilstrekkelig for å oppnå den beregnede avkjøling av den genererte reduksjonsgassen. Skulle imidlertid en spesielt stor returgass-strøm inn-blandes i den genererte reduksjonsgassen kan en sådann stor strøm passende oppvarmes til rett temperatur i det med 20 betegnede blandingskammeret. Denne oppvarmingen kan eksempelvis skje ved hjelp av plasmageneratorer.

Temperaturreguleringen kan også foretas ved at en delstrøm av den genererte gassen strømmer gjennom ledningene 21 og 19 via et som kjøler fungerende blandingskammer 20.

Den nødvendige temperaturreguleringen kan også i det min-ste delvis foretas ved tilførsel av vann og/eller vanndamp via en tilførselsledning 24, hvorigjennom også sotdannelse forhindres.

For styring av den dannede reduksjonsgassens "uppkolningspotential" og for å forhindre metanisering kan egnede kar-bonbærere - eksempelvis metan, metanol og/eller propan - tilføres via ledningen 25.

Dessuten kan en eventuell sotdannelse motvirkes gjennom tilførsel av H^ S via ledningen 26.

Et viktig kjennetegn hos oppfinnelsen er at CC^-innholdet i den for temperaturregulering av reduksjonsgassen anvendte returgassen hele tiden kan reguleres ved CC^-gassvaskeanordningen.

Den ovenfor beskrevede generering av reduksjonsgass i sjakten 11 kan også utføres ved hjelp av en totrinnsfor-

gasning som vist i figur 2.

Gjennom den i henhold til oppfinnelsen foreslåtte gassgenereringen erholdes vesentlige prosesstekniske fordeler. Gassgenereringen kan skje ved en sådann temperatur at as-ken danner en letthåndterlig slagg, som tappes av uten å forårsake gjenstopningsproblemer i prosessen. Hydrogen-innholdet i reduksjonsgassen kan styres til et til reduksjonen egnet innhold ved en regulert injisering av vann og/eller oksygengass i gassgenereringstrinnet samt ved temperaturregulering. Til og med fra energisynspunkt -oppnås en optimal reduksjonsprosess og et lettregulerbart gassgenereringssystem. Regulering av t^O og CC^-innholdet i ledningen 3 kan således skje ved tilpasning av strømmen i ledningene 14 til 18 og 21 respektive 3 samt gjennom ledningen 24.

Med hensyn til avsvovlingen, som nevnt i stedet for et separat svovelfilter innebygger denne funksjon i selve gassgenereringssjakten ved at eksempelvis kokbedet tilsettes med hertil egnede materialer eller injeksjon i forgasningssonen.

På figur 2 vises en alternativ utførsel av anordningen i henhold til oppfinnelsen som i motsetning til den på figur 1 viste et-trinnsgassgeneratoren inneholder en totrinns-gassgenerator - forøvrig er anordningen bundet opp på sam-me måte som i utføringseksemplet i henhold til figur 1.

Den i figur 2 viste totrinnsgassgeneratoren inneholder et med 29 betegnet forgasningskammer og en med 30 betegnet sjakt som oppviser en koksfylling .31.

Forgasningskammeret 29 oppviser en ytre, vannavkjølt kappe 32 og en ildfast foring 33 og er fortrinnsvis utformet vesentlig sylindrisk. Fortrinnsvis er flere forgasnings-kammere anordnet i tilslutning til en sjakt.

Sjakten 30 oppviser et nedre slaggutløp 34 og et øvre gassutløp 35. Stykketformig koks tilføres til sjakten gjennom en i sjaktens topp munnende tilføringsanordning 36 som er anordnet gasstett. Forgasningskammeret 29 munner i sjaktens nedre del hvorfra gassen passerer opp gjennom koksbedet og ut gjennom gassutløpet. I den viste utførel-sen er dessuten slaggutløpet 34 felles for såvel forgasningskammeret som for sjakten.

I tilslutning til forgasningskammeret er det anordnet minst en brenner som i den viste utførelsen utgjøres av en plasmagenerator 37. Plasmageneratoren er tilsluttet til forgasningskammeret via en ventilanordning 38. Oksydasjonsmiddel føres inn i plasmageneratoren gjennom en til-førselsledning 9, alternativt tilføres oksydasjonsmiddel framfor plasmageneratoren gjennom en tilførselsledning 39. Oksydasjonsmiddelet kan utgjøre bæregass som ledes gjennom plasmageneratoren alternativt kan en tilbakesirkulert gass tilføres gjennom ledningen 15a. Den i plasmageneratoren genererte hete, turbulente gass innføres i -forgasningskammeret gjennom plasmageneratorens munning 40. Det karbon-holdige brenselet, som fortrinnsvis foreligger i pulverform, innføres gjennom en tilførselsledning 41 i en konsentrisk rundt om plasmageneratorens munning anordnet ringspalte 42 og/eller en lans 43 som også kan utnyttes for tilførsel av eventuelle tilsetningsstoffer som f.eks. slaggdannere.

I sjakten er videre anordnet lanser 44, 45 for tilførsel

av eventuelle ytterligere oksydasjonsmiddel, såsom f.eks. r^O, CO2, for utnyttelse av fysisk overskuddsvarme i gassen. Dette gjør det også mulig å regulere gassens temperatur og sammensetning.

I den ved koksfyllingen liggende ende av forgasningskammeret er det plassert en første tasteanordning 46 og i gass-utløpet 35 fra sjakten er det anordnet en annen tasteanordning 47, for temperaturmåling og/eller gassanalyse. Ved hjelp av disse to tasteanordninger kan prosessen styres ved regulering av tilført ekstern energi og/eller ved var- .

iasjon av de tilførte materialstrømmene.

På figur 2 vises slik utelukkende en utførelsesform av en egnet totrinnsforgasser ved anordningen for gjennomførin-gen av fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen. Mange andre løsninger kan tenkes. Eksempelvis kan plasmagenera-torene være anordnet tangentielt på forgasningskammerets periferi og da anordnet slik at en sirkulerende strømning oppnås i forgasningskammeret. Videre kan forgasningskammeret for å forenkle slaggavskillingen være anordnet verti-kalt. Likeledes kan forgasningskammeret og sjakten utnytte separate slaggutløp. Ved anvendelse av den på figur 2 viste totrinnsforgasning oppnås således at utgangsmaterialet partielt forbrennes og minst delvis forgasses i forgasningskammeret og at den herved erholdte blandingen inn-føres i en sjakt inneholdende et bed av stykkeformig, karbonholdig materiale, hvorved den fra forgasningskammeret kommende gassblandings fysiske varmeinnhold utnyttes for å i koksbedet redusere innholdet av karbondioksyd og vann i gassen. Herigjennom kan gassgenereringsprosessen styres slik at den avgående gassen oppviser temperatur og sammensetning som er vel tilpasset til et etterfølgende prosess-trinn.

Passende kan herved den hete fra plasmageneratoren kommende bæregass tilføres en roterende bevegelse før den inn-føres i forgasningskammeret og det pulverformige karbon-holdige brenselet kan herved innføres konsentrisk rundt den i forgasningskammeret innstrømmende hete gassen. Ved at materialet i forgasningskammeret således tilføres en roterende bevegelse frembringes et forgasningskammerets innervegger beskyttende slaggsjikt.

Oppfinnelsen er dog ikke begrenset til de ovenfor beskrevede utføringsformer, men kan på mange måter varieres innen rammen av de etterfølgende krav. Eksempelvis kan ved gassgenereringen ytterligere ekstern varmeenergi tilføres eksempelvis ved at oksydasjonsmiddelet forvarmes. Eksempelvis kan det ved fremgangsmåte i henhold til foreliggende oppfinnelse anvendes karbon- og/eller hydrogenkarbonholdig utgangsmateriale, som foreligger i pulver-og/eller flytende og/eller i stykkform, f.eks. koks. Det kan eksempelvis innføres ytterligere oksydasjonsmiddel for reduksjonsgassgenereringen samt eventuelle slaggdannere og/eller svovelakseptorer i forgasningssonen fremfor plasmageneratoren. Som sjaktfyllstoff overfor forbrennings-sonen kan det eksempelvis anvendes en blanding av stykkeformig, karbonbærende materiale og en egnet svovelaksep-tor. Den genererte reduksjonsgass kan befris for svovel-forurensninger før innførsel i reduksjonssjakten. Temperaturnivået av den genererte reduksjonsgass kan eksempelvis holdes innenfor et område på mellom 1000 og 1500°C, og temperaturen kan reguleres til mellom 700 til 1000°C, fortrinnsvis 825°C, før innførsel i reduksjonssjakten. Den delvis resirkulerte, forbrukte delstrømmen av reduksjonsgassen fra reduksjonssjakten kan bringes til et for prosessen nødvendig trykk, eksempelvis ved hjelp av minst en kompressor. I anordningen i henhold til oppfinnelsen vil hovedmaterledningen (7) oppvise minst en kompressor (8), og gassgenereringssjakten (11) vil oppvise en avtap-ningsanordning (13, 14) for slagg.

Claims (26)

1. Fremgangsmåte for reduksjon av oksydholdig materiale under samtidig generering av en for varmeenergiutvinning egnet gass, karakterisert ved a/ at man fremstiller en i hovedsak karbonoksyd og hydro-gengassinneholdende reduksjonsgass av karbon og/eller hydrogenkarbonholdig utgangsmateriale, hvorved nevnte utgangsmateriale sammen med oksydasjonsmiddel og eventuelle slaggdannere innføres i en forgasningssone eller forgasningskammer under samtidig tilførsel av varmeenergi fra minst en plasmagenerator; b/ at hoveddelen av den slik fremstilte reduksjonsgassen bringes til en for den etterfølgende reduksjon egnet temperatur og deretter innfø res i en sjaktovn inneholdende det for reduksjon beregnede oksydasjonsholdige materiale og herved bringes til å strømme motstrøms til det nevnte for reduksjon beregnede materiale; c/ at den etter reduksjonen av det oksydholdige materialet med oksyderende bestanddeler, såsom fortrinnsvis karbondioksyd og vann, samt støvformige partikler, forurensede, og således med hensyn til sin reduksjonskraft delvis forbrukte, og reduksjonsgassen befris fra vann og stø vformige partikler; d/ det hvorpå minst en delstrø m av den slik behandlede returgass tas ut fra systemet for varmeenergiutvinningsformål og den resterende delstrømmen føres tilbake i prosessen .

2. Fremgangsmåte i henhold til krav 1, karakterisert ved at en delstrø m av den fremstilte reduksjonsgassen før innførselen i sjaktovnen tas ut av systemet for varmeenergiutvinningsformål eller for anvending som syntesegass.

3. Fremgangsmåte i henhold til krav 1, karakterisert ved at man som oksydasjonsmiddel ved gassgenereringen anvender oksygengass og/eller vann og/eller luft og/eller resirkulert gass som tilføres forgasningssonen helt eller delvis gjennom plasmageneratoren.

4. Fremgangsmåte i henhold til krav 3, karakterisert ved at nevnte ved plasmageneratoren tilførte oksydasjonsmiddel forvarmes før det innføres i plasmageneratoren.

5. Fremgangsmåte i henhold til kravene 1-4, karakterisert ved at forgasningssonen dannes i nederdelen av en med stykkeformig, fast karbonholdig materiale fylt sjakt.

6. Fremgangsmåte i henhold til kravene 1-5, karakterisert ved at vann eller en del-strøm av den delvis forbrukte reduksjonsgassen innføres i den med stykkeformig reduksjonsmateriale fylte sjakten ovenfor og på egnet avstand fra forgasningssonen, slik at man utnytter overskuddsvarmen i sjaktfyllingen for å omvandle U^ O til H2 + CO respektive karbondioksyd til karbonmonoksyd.

7. Fremgangsmåte i henhold til kravene 1-6, karakterisert ved at man umiddelbart fremfor plasmageneratoren injiserer pulverformig karbonbærende materiale samt eventuelle svovelakseptorer og/ eller slaggdannere ved hjelp av vann eller damp eller en bærergass bestående av en delstrø m av den delvis forbrukte, fra reduksjonssjakten uttatte reduksjonsgassen eller oksygengass eller luft.

8. Fremgangsmåte i henhold til et av de foregående krav, karakterisert ved at den fra gassgeneratoren utgående hete reduksjonsgassens temperatur eventuelt etter svovelrensning reguleres a/ ved blanding med en slik mengde av den delvis forbrukte fra reduksjonssjakten uttatte reduksjonsgassen og/eller b/ ved å underkaste denne avkjøling og/eller c/ ved å tilsette en slik mengde vann og/eller vanndamp d/ at gassens slutt-temperatur ligger på mellom 700 til 1000°C.

9. Fremgangsmåte i henhold til et eller flere foregående krav, karakterisert ved at den for temperaturregulering av reduksjonsgassen beregnede delstrøm av den resirkulerte sjaktgass ved behov - dvs. ved stor del-gass-strøm - oppvarmes før den tilsettes reduksjonsgassen.

10. Fremgangsmåte i henhold til krav 9, karakterisert ved at den nevnte oppvarming skjer ved hjelp av varmeutvekslere i toppgassledningen .

11. Fremgangsmåte i henhold til et eller flere av kravene 1-10, karakterisert ved at man for styring av reduksjonsgassen "uppkolningspotential" og for å motvirke metanisering tilfø rer en karbonbærer, såsom metan, metanol og/eller propan.

12. Fremgangsmåte i henhold til et eller flere av kravene 1-10, karakterisert ved at man for å motvirke sotdannelse tilfører r^S.

13. Fremgangsmåte i henhold til et eller flere av kravene 1-10, karakterisert ved at man ved gassgenereringen av reduksjonsgassen anvender en totrinnsforgasning, hvorved utgangsmaterialet partielt forbrennes og minst delvis forgasses i forgasningskammeret og at den herved erholdte blandingen innfø res i en sjakt med et bed av stykkeformig, karbonholdig materiale, hvorved den fra forgasningskammeret erholdte blandingens fysiske varmeinnhold utnyttes for i koksbedet å redusere innholdet av karbondioksyd og vann i gassen og at gassgenereringsprosessen styres slik at den avgående gassen oppviser en temperatur og en sammensetning som er tilpasset til etterfølgende pro-sess trinn .

14. Anordning for reduksjon av oksydholdig materiale under samtidig generering av en for varmeenergiutvikling egnet gass for gjennomføring av fremgangsmåten i henhold til krav 1, karakterisert ved at genereringsanordning for reduksjonsgass som inneholder et reaksjonskammer (11), minst en i reaksjonskammeret (11) utmunnende plasmagenerator (10), en til gassgenereringsanordningen (11) eventuelt via et svovelfilter (22) tilsluttet sjaktovn (1) som inneholder det for reduksjonen beregnede oksydholdige materiale, et gassutlø p (4) anordnet i sjaktovnens (1) øvre del og en i tilslutning til gassutslippet (4) plasserte separator (5) anordnet for å befri gass-strømmen fra vann og støvformige partikler samt et etterfø lgende gassutslipp (6) for avtapping av for varmeenergiutvinning egnet gass og en hovedmaterledning (7) for resirkulering av minst en delstrøm av nevnte gass-strøm til gassgenereringsanordningen (11) og/eller tempe-raturstyring av den i gassgenereringsanordningen (11) produserte reduksjonsgassen.

15. Anordning i henhold til krav 22, karakterisert ved ytterligere gassutslipp (23, 23a, 23b) anordnet i ledninger mellom gassgene-reringsanordingen (11) og sjaktovnen (1).

16. Anordning i henhold til kravene 14 og 15, karakterisert ved at hovedmaterledningen (7) via grenledninger (14, 16) er tilsluttet til genere-ringssjaktens (11) øvre del.

17. Anordning i henhld til kravene 14 til 15, karakterisert ved at hovedmaterledningen (7) via en grenledning (15) er forbundet med den i gassgenereringssjaktens (11) nedre del foreliggende forgasningssone.

18. Anordning i henhold til kravene 14-17, karakterisert ved at hovedmaterledningen (7) er tilsluttet til plasmageneratoren (10) innløp via grenledningen (15a).

19. Anordning i henhold til kravene 21 til 24, karakterisert ved at plasmageneratoren (10) er tilsluttet til en oksydasjonsmiddelstilfø rselsan-ordning for direkte passasje av dette, eventuelt forvar-mede oksydasjonsmiddel gjennom plasmageneratoren og til forgasningssonen.

20. Anordning i henhold til et eller flere av kravene 14 til 19, karakterisert ved at gass-materledningen (18) mellom gassgenereringssjakten (11, 31) og svovelfilteret (22) er tilsluttbart til en delstrøm av returgassen via en ledning (17).

21. Anordning i henhold til et eller flere av kravene 14-20, karakterisert ved at reduk-sjonsgassledningen mellom svovelavskilleren (22) og reduksjonssjaktens (1) gassinslipp (3) er tilsluttbart til en temperaturregulerende delstrøm av gassen via en kjølean-ordning i form av et blandekammer (20).

22. Anordning i henhold til krav 21, karakterisert ved at oppvarming av del-gass-strømmen av returgass i blandingskammeret (20) oppnås ved hjelp av den i toppgassledningen (4) anordnede varme-utveksler.

23. Anordning i henhold til et eller flere av kravene 14 til 22, karakterisert ved at en til- førselsledning (24) for vann og/eller vanndamp munner ut i mateledningen (21).

24. Anordning i henhold til et eller flere av kravene 14 til 23, karakterisert ved at til-førselsledningen (25) for en karbonbærer, eksempelvis metan, propan og/eller metanol munner ut i materledningen (21) .

25. Anordning i henhold til et eller flere av kravene 14-24, karakterisert ved at en til-førselsledning (26) for H^ S munner ut i materledningen (21) .

26. Anordning i henhold til et eller fler av kravene 14 til 25, karakterisert ved at anordningen er utstyrt med avtapningsorgan (6, 23, 23a, 23b) for eksempelvis som brenngass anvendbare delgass-strømmer.