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invention
Fédération de Russie Patent RU2161168

FOUR POUR LE TRAITEMENT DES DÉCHETS

UTILISATION EFFICACE DES CARBURANTS ET DES DÉCHETS contenant du chlore et / ou de l'humidité

Nom de l'inventeur: Norman L. DICKINSON (États - Unis); Kloska Michael K. (Etats-Unis); Robert G. Murray (Etats-Unis)
Le nom du titulaire du brevet: Enertek ENVAYRONMENTAL, INC. (Etats-Unis)
Adresse de correspondance: 191186, Saint - Pétersbourg, et / I 230, "ARS-brevets", VM Rybakov
Date de début du brevet: 05.06.1996

Le procédé est destiné à une utilisation éco-efficace des ressources énergétiques et divers déchets. La méthode permet d'améliorer la structure de carburant, en augmentant sa densité d'énergie et le niveau d'impureté réduite par rapport à des charbons de bas grade et / ou de déchets carbonés tels combustibles de déchets solides fabriqués à partir de déchets ou de l'eau par formation de carburant à faible teneur, déchets carbonés, ou leurs mélanges eau bouillies avec une viscosité qui leur permet d'effectuer un traitement ultérieur. Cette suspension initiale est chauffée sous pression (118), typiquement en présence d'une base (109) à une température à laquelle il y a des changements importants dans les niveaux physiques et moléculaires, caractérisés par clivant de grandes parties sont en charbons à faible teneur ou déchets carbonés dans un état d'oxygène lié sous la forme de dioxyde de carbone (147). Dans ces conditions, les solides de la suspension initiale (103) perdent sensiblement leur structure fibreuse et hydrophile, et se désintégrer en particules carbonées plus petites, ce qui conduit à la formation de la bouillie de charbon avec nettement améliorée rhéologie, ie. E. capables de supporter des concentrations significativement plus élevées solide (et donc la densité d'énergie plus élevée) avec une viscosité acceptable. L'invention concerne la sécurité énergétique et la qualité de l'air.

BREVE DESCRIPTION DES DESSINS

Fig. La figure 1 est un schéma d'un mode de réalisation du procédé de l'invention, dans lequel le charbon de faible rang et / ou les déchets contenant du carbone sous la forme d'une suspension diluée chauffée par échange indirect de chaleur sous pression et transformés en carboniser combustible en suspension avec une densité d'énergie élevée et une faible teneur en chlore.

Fig. 2 représente une variante d'un procédé de l'invention, dans lequel les charbons de bas rang et / ou de déchets carbonés sous la forme d'une suspension diluée sous pression et le chauffage direct de phase préliminaire avec une libération explosive étagée de vapeur à partir de la suspension de l' omble chevalier et sa transformation en combustible en suspension sur la base d' un matériau carboné à haute la densité énergétique et une faible teneur en chlore.

Fig. La figure 3 représente une variante d'un procédé selon l'invention, dans lequel le charbon de faible rang et / ou les déchets contenant du carbone sous la forme d'une suspension visqueuse soumise à la pression, la chaleur, sont introduits dans le réacteur avec deux vis mécaniques fournissant le reflux de substances carbonées solides et liquides, et transformé en un produit de carbonisation de la boue de combustible avec une densité d'énergie élevée et une faible teneur en chlore.

Fig. 4 - est une coupe transversale schématique le long de la ligne 4-4 sur la figure. 3.

DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION

Option, qui est illustré par la figure. 1 se rapporte à la mise en oeuvre de l'invention en relation avec des charbons de qualité inférieure et / ou de déchets contenant du carbone contenant des matières non combustibles plus lourds que l' eau et / ou un ou plusieurs anions tels que le chlore, ayant des propriétés de corrosion et / ou de polluants atmosphériques et / ou un ou plusieurs ka IST nouvellement la formation d'un laitier à une température de combustion et / ou polluante. Les déchets solides municipaux (MSW) sont considérés comme un exemple, qui peut être modifié par preseparirovaniya appropriées, mais aussi dérivée de la décharge existante.

déchets carbonés est introduit dans la plante par un pipeline 101. Make-up eau, des eaux usées et / ou suspension (tels que les eaux usées non traitées) sont servis si nécessaire, sur le canal 102. déchets carbonés est broyé et mélangé avec de l' eau de recirculation ou section make-up 103 dans la préparation initiale de la suspension de carburant qui peut être utilisé l'équipement décrit dans le brevet US N 4624417, relative à une «récupération humide des ressources." Dans l'article 103, lourde plantation de débris a lieu et la saleté et matériau de carbone sont dispersées, de sorte qu'ils peuvent être en métal séparés, le verre et d'autres inclusions inorganiques sont plus lourdes que l'eau. Ainsi séparé du matériel végétal issu par le conduit ou les conduits 104. L'article 103 peut également être équipé pour séparer les ingrédients moins denses que l'eau, qui sont émis sur une autre ligne (non représenté).

Une suspension constituée principalement de déchets contenant du carbone, est amené à la plaque tournante 105 (comme tout dispositif de déshydratation approprié peut être utilisé), ce qui enlève de celle-ci la majeure partie de l'eau pour former une boue carbonée pouvant être pompée. L'eau séparée est renvoyée à l'article 103 par l' intermédiaire d' une recirculation de la pompe 106 de la section principale du matériel canal 107. 103 et peut fonctionner avec du charbon à faible teneur et / ou d' autres déchets carbonés tels que décrits dans la section «Contexte Art», ou dans un mélange avec MSW ou séparément, dans le traitement des pauses entre les MSW.

Il est devenu une bouillie carbonée visqueuse quittant la section (ou sections) préparation d'une suspension du canal de carburant de démarrage 108, la solution alcaline (ou suspension) peuvent être ajoutés à entrer dans le canal 109. L'alcali est ajouté en une quantité qui est au moins un équivalent chimique d'anions acides dans suspension carbonée. Alcalis sont d'excellents agents qui favorisent le clivage et la neutralisation des anions acides. Cependant, dans certains cas, la priorité peut être enlever ka IST nouvelle, y compris les toxines formant et métaux potentiellement toxiques. Dans de tels cas, le canal 109, au lieu de la substance alcaline peut être ajoutée agents de solubilisation efficaces en ce qui concerne ces éléments, y compris, en particulier, certains des acides ou des agents chélatants.

Pour certains déchets facilement hydrolysées additif alcalin avant pour mettre en suspension les résultats de carbonisation à une augmentation des produits organiques solubles au détriment de l'omble solide, de sorte que dans de telles situations soient souvent préférable de réduire ou d'annuler l'additif de la ligne alcalin 109 et neutraliser les produits acides à un ou plusieurs points après ou pendant la suspension de la carbonisation.

L'appareil 110 de transfert de chaleur, tel qu'une pompe assure une pression suffisante pour pomper la boue carbonée à travers le mélangeur 11, le gaz et la suspension, dans lequel la suspension est mise en contact avec un mélange de vapeur et de gaz de carbonisation qui coule à travers le canal 112 et / ou un autre fluide chauffé (non représenté) . Gaz-vapeur transfère la chaleur directement du mélange à la suspension, augmentant sa température. La bouillie chauffée et le gaz non condensé sont réunis dans le réservoir de pompage 113, qui sépare le gaz et la vapeur résiduelle, qui sont affichés sur le canal 114. Le gaz déchargé, principalement du dioxyde de carbone, est une valeur de la chaleur et peut être introduit dans un four, une chaudière ou un peu un autre dispositif (non représenté) pour la récupération de sa chaleur. Le récepteur 113 peut être muni de moyens de chauffage et d'isolation thermique pour le stockage de chaleur sensible, et il peut y avoir un ou plusieurs mélangeurs et / ou de recirculation de canal 110 à une pompe (non représentée) afin de maintenir l'uniformité des propriétés de la suspension.

En parallèle avec l'article 103, ou à la place peut être une ou plusieurs sections de préparation d'un autre type (non représenté) adapté à des combustibles fossiles ou de déchets carbonés être carbonatation suspension séparément ou conjointement avec des matériaux alimentés convoyeur 101. Par exemple, le charbon à faible teneur, de haute qualité le charbon, d'autres combustibles fossiles et / ou produits et / ou des amendes utilizuemaya de charbon peut être soumis à la préparation et / ou broyage d'enrichissement, comme on le fait habituellement pour une suspension initiale appropriée. IST solide obtenu par extraction conventionnelle de déchets secs, le sol et tout simplement être dispersé dans l' eau ou de recirculation d' alimentation en eau. Les déchets de bois peut être broyé, soumis à une séparation magnétique pour séparer le fer et la transformer en pâte. Autre combustible et / ou de déchets fossiles tels que les boues d'épuration, peut exiger que la sélection de la teneur en eau. Alors que les charbons de haute qualité, en particulier ceux contenant du chlore ou des substances formant le laitier peuvent être traités d'une manière similaire, parfois plus avantageux de sauter une suspension sur la base de ces charbons par l'équipement pour le lisier carbonisation et le mélanger avec l'omble solide et / ou suspension de celui-ci. Lorsque cela est nécessaire, la suspension carbonée peut être exempte de petites particules par hydrocyclone hydrocyclone ou adaptés à cette fin. Si nécessaire de faire une nouvelle dilution significative de la suspension carbonée afin de séparer les substances inorganiques, la suspension purifiée peut subir dispositif de déshydratation 105 ou dispositif de but similaire.

Cette bouillie carbonée en outre préparé peut être introduit directement dans le canal ou le canal 115 entre la section 103 et un dispositif 110 (non représenté) à l'étape de carbonisation ou d'articulation de la carbonisation. Cette suspension peut être introduit dans le récepteur 113 et le canal 116 ou canal 117 pour recevoir un dispositif d'amorçage ligne haute pression 118. Le dispositif de charge 118 peut se référer à une classe de pompes, des extrudeuses, des vis ou d'autres dispositifs connus de mise en pression; ainsi possible d'utiliser un ou plusieurs de ces appareils en série ou en parallèle. mélangeur peut être installé dans la ligne de réception du dispositif de charge 118 (non représenté). En outre, la quasi-sec ou demi-sec charbon à faible teneur, les déchets carbonés, des charbons de haute qualité et / ou d'autres combustibles fossiles peuvent être ajoutés directement au récepteur 113 par un canal supplémentaire (non représenté). Appareil de charge 118 sélectionne la suspension carbonée provenant du récepteur 113 (et, dans certains cas, à partir du canal 117) et fournit une pression suffisante pour le déplacer à travers l'équipement ultérieur de l'application de la pression et pour maintenir la boue dans un état liquide lorsqu'il est chauffé.

suspension carbonée circule à partir du dispositif 118 sur le côté froid de l'échangeur de chaleur à basse température 119, où il est chauffé indirectement par le biais de la bouillie de charbon à partir d'un canal 125 à une température approchant la température de la substance. A partir de l'échangeur de chaleur 119 de la bouillie carbonée chauffée circule vers la partie froide de l'échangeur de chaleur à haute température 120, où il est chauffé indirectement par le biais de la bouillie de charbon à partir du canal 123. Chacun des échangeurs de chaleur 119 et 120 peuvent être constituées d'un seul ou de plusieurs modules d'échange de chaleur disposés en série ou en parallèle. Un dispositif qui sépare l'eau des matières solides carbonés chauffés (non représenté) peut être monté entre les échangeurs de chaleur 119 et 120. Dans ce cas, de préférence de l'eau séparée est envoyée à l'échangeur de chaleur correspondant (non représenté) pour recevoir la chaleur de celui-ci, tandis que la partie déshydratée la suspension circule vers l'échangeur de chaleur 120.

La suspension carbonée chaud circule de l'échangeur 120 à un appareil de chauffage 121, qui est présenté comme un supplément ou d'échange de chaleur alternatif dans les échangeurs de chaleur 119 et 120. En outre, le dispositif de chauffage 121 sert à compenser les pertes de chaleur et l'irréversibilité de l'échange thermique en fournissant un équilibre thermique directe nécessaire pour élever la température à une suspension de la valeur appropriée pour les réactions de carbonatation. La chaleur dans le dispositif de chauffage 121 est transférée indirectement à la vapeur (y compris la vapeur d'eau mélangée avec du gaz libéré au cours de l'oxydation par voie humide du composant organique soluble dans la purification, comme cela sera décrit en référence à la fig. 2), un fluide de transfert de chaleur spécial, un four tubulaire, des éléments à résistance électrique, des spirales, chauffés par des gaz ou d'une turbine d'échappement des gaz de combustion chauds et / ou toute autre source de chaleur appropriée. Sinon, la chaleur peut être fournie à l'élément chauffant 121 directement à la suspension par injection de vapeur à haute pression (libéré par exemple la vapeur lors de l'oxydation par voie humide du processus de nettoyage - voir la figure 2 ..), Le gaz chaud de fumée du brûleur et / ou de petites quantités d'air ou de gaz contenant de l'oxygène.

Dans certains modes de réalisation, des saignements de l'élément chauffant 121 à l'entrée de la partie chaude de l'échangeur de chaleur 120 peut prendre un certain laps de temps suffisant pour achever la réaction de carbonisation. Si une suspension carbonée particulière nécessite plus la durée de séjour à une température supérieure à celle fournie par le temps de pompage, le réacteur 122 peut être introduit pour augmenter le temps de réaction dans le réacteur sous forme d'un complément ou la fourniture d'énergie alternative 122 à la suspension en chauffant 121 peut être muni d'une chemise pour le chauffage par indirecte un fluide chaud qui peut en variante être injectée directement dans le réacteur en même temps que la suspension chaude pour le transfert de la chaleur excédentaire. En outre, il peut être prévu dans le canal 147 pour décharger le gaz de distillation du réacteur lors de sa formation afin de déplacer l'équilibre de la réaction de carbonisation de la suspension vers le haut rendement de carbonisation. le canal de sortie de gaz 147 est chaud et a une teneur en vapeur importante. Dans l'intérêt de la majeure partie de la chaleur sensible et latente contenue peut généralement être éliminé, par exemple au moyen d'échangeurs de chaleur (non représentés) ou par contact direct avec la boue dans le mélangeur 111 par exemple.

En complément et / ou alternative à l'addition d'un alcali canal de soude caustique 109 par le connecteur 124 peut être introduit dans le canal, laissant la section du réacteur 122, un canal ou d'entrer dans le réacteur 122 (ce mode de réalisation non représenté). Diluer la suspension charbon dont la viscosité est fortement réduite, et le gaz émis pendant la réaction de carbonatation (dont la composition peut être modifiée par l'injection de fluide de refroidissement), le débit en outre à travers le canal 123 vers le côté chaud de l'échangeur de chaleur à haute température 120 dans lequel ils transfèrent la chaleur suspension indirectement carboné qui a été partiellement chauffé dans l'échangeur de chaleur 119. le refroidissement par échange de chaleur dans l'échangeur de chaleur 120 omble suspension et de gaz de carbonisation à venir à travers le canal 125 à la partie chaude de l'échangeur de chaleur à basse température 119. la refroidi suspension omble peuvent encore être refroidis par échange indirect de chaleur et / ou le contact direct avec de l'eau, de l'air ou un autre fluide de refroidissement (ce procédé peut être une alternative à la suspension refroidie dans les échangeurs de chaleur 119, 120). Comme une alternative et / ou complément à la mise en place de canal 109 alcalin et / ou un canal 124, il peut être injecté dans le canal 125 par le connecteur 126.

Refroidi dans l'échangeur de chaleur 119 la suspension jusqu'à la température désirée, ainsi que le gaz de distillation est alimentée par le canal 127 au réducteur de pression 128. Le dispositif 128 peut servir à réduire simultanément la taille des particules dans la suspension à l'aide de cette énergie cinétique libérée par l'augmentation du volume de la suspension. La pression réduite augmente le volume de gaz de carbonisation et augmente l'excrétion de la vapeur résultant de l'évaporation de l'eau du mélange en suspension lors de son déplacement vers le séparateur 129 et la suspension de gaz. Dans le séparateur 129, le gaz et la vapeur séparation, qui reçoit, comme décrit ci-dessus, le canal 112 vers le mélangeur 111.

Diluer suspension char, passant le séparateur 129 flux à travers le canal 130 à la concentration de l'omble dispositif 131. Concentrateur 131 est illustré comme une centrifugeuse, mais il peut être un évaporateur, filtre, ou tout autre dispositif approprié qui sépare la suspension de l'eau évacuée par le canal 132 de char humide, ce qui est affiché dans un conduit 133. Concentrateur 131 peut être adapté pour laver le mouillé omble avant déduisant le filet et / ou de recirculation de l'eau d'un canal 134, qui se réunit avec les retombées de la chaîne de lavage 132.

Faire recirculer l'eau en même temps que la précipitation de lavage accumule dans le tambour de recyclage 135 à partir duquel il est pompé avec une pompe à eau supplémentaire 136 par le canal 137 dans la section de préparation de la suspension 103. Cependant, il est habituellement nécessaire pour éliminer les produits de nettoyage solubles, afin d'éviter une accumulation excessive de composés solubles et leur suspension. Ces produits de nettoyage peuvent être soumis avant le traitement de décharge, une technologie bien connue dans le traitement de l'eau ou comme décrit dans le brevet US N 4898107. En variante, les produits de nettoyage peuvent être séparés de la suspension chaude dans le canal 123, comme cela sera décrit en référence à la Fig. 2, et soumis à l'oxydation humide pour produire de la vapeur à haute pression, la fourniture de chaleur à l'élément chauffant 121 à sel présent directe ou indirecte et l'élimination sous forme de saumure. Selon un autre mode de réalisation, l'eau dans le canal de recirculation 137 peuvent être traitées par des méthodes classiques de traitement de l'eau des effluents afin d'éliminer ou de réduire la teneur en matières dissoutes et leur suspension avant de les réutiliser à l'article 103.

omble humide tombant à travers le conduit 133 est mélangé dans le mélangeur 139 avec de l'eau propre et / ou recyclage à partir du canal 134 dans des proportions réglables pour obtenir la viscosité désirée de la suspension. Le produit de carburant résultant circulant à travers le canal 140 vers le dispositif d'encollage 141, dans lequel les particules sont enlevées avec des dimensions supérieures au besoin, après quoi elle est alimentée (si nécessaire avec de l'eau) à travers le canal 142 de l'appareil 143 afin de réduire la taille des particules, à partir de laquelle une suspension des particules de taille réduite sont renvoyées par la pompe 144 vers le dispositif suspension de recirculation 141. en raison de la présence de cette boucle de réduire la taille des particules de la taille maximale des particules dans la suspension est en conformité avec la gamme de taille spécifiée, puis la suspension est évacué par un conduit 145 dans le réservoir de stockage 146 du produit final, où stockés pour une utilisation ou à la vente future. Le réservoir 146 est de préférence muni d'un mélangeur (mélangeur) ou d'un système de recirculation afin de maintenir l'uniformité du produit. combustibles liquides Eventuellement, charbon de haute qualité et / ou d'autres combustibles fossiles (, semi-liquides sec ou comme une suspension avec une densité d'énergie suffisante), mais aussi, comme le carburant diesel peuvent être mélangés avec la suspension carbonisée substances finis contenus dans le réservoir 146, en contournant le circuit de carbonisation.

La suspension fini est stocké dans le réservoir 146 ou pour une utilisation à la place de sa préparation, ou pour le transport à travers un pipeline dans les réservoirs, l'eau ou d'autres moyens en place de l'utilisation de 150 152 ou de type centrale thermique pour le traitement de solide suspension de phase.

Dans certains cas, le circuit décrit particules réduction de la dimension peuvent être combinés en un seul dispositif qui empêche le passage des particules trop grandes et réduit leur taille à des valeurs acceptables. Parfois, cependant, se justifie par la taille des particules de meulage se situant dans une certaine gamme pour assurer une distribution de taille de particule optimale, permet d'atteindre la concentration maximale en matières solides, à savoir densité d'énergie maximale à la viscosité spécifiée.

Bien qu'une réduction significative de la teneur en impuretés minérales est obtenue dans la séparation par densité, réalisée dans la section 103, une forte réduction de la taille des particules résultant de carbonisation en suspension et / ou de broyage mécanique ultérieur peuvent, dans certains cas, entraîner la libération d'un matériau inorganique supplémentaire qui peut être séparé (en raison de sa densité, d'autres propriétés physiques et / ou chimiques), en un point quelconque du réacteur 122, et de préférence en amont du séparateur 131 par un hydrocyclone, flottation ou tout autre dispositif approprié.

Si la suspension de carbonisation est exempte de grosses particules qui peuvent obstruer l'équipement installé en aval, le circuit 141-144 peut être omis. Si la charge d' alimentation contient des quantités significatives d'anions extractibles ou ka nouvelle LIU, la suspension peut être simplement ajustée à la viscosité désirée dans le dispositif 131, au lieu d'être soumis à une séparation complète avec répétée pour former une suspension dans l' eau pure. En variante, le circuit 141-144 particule réduction de la taille peut être placé en face du moyeu 131.

exemple 1
Conformément à la forme de réalisation illustrée Fig. 1, RDF densifié, produit par la récupération des ressources sec a été broyé à une taille de particule de 0,3 cm, mélangé avec de l' hydroxyde de sodium et la suspension aqueuse a été transférée à une concentration de 7,2% en poids et une viscosité de 300 cps. valeur calorifique de la suspension en fonction de la source de carburant (RDF) était de 310 kcal / kg de la suspension à une teneur en oxygène de 36,2% lorsqu'elle est calculée sur le poids sec.

Après l' augmentation de la pression dans la suspension initiale IST , elle introduit dans une capacité de production pilote continu de 285 kg / h, qui a utilisé une pompe centrifuge et le diaphragme. Préchauffer la suspension a été réalisée par trois éléments chauffants électriques avec un liquide de refroidissement, la pression et la température de la suspension dans le réacteur et supporté. Après le retrait de la température du réacteur de carbonisation de la suspension et sa pression est réduite par évaporation explosive à la pression atmosphérique. La vapeur formée lors de l'évaporation explosive et le gaz est ensuite refroidi dans un condenseur refroidi par eau, le gaz non condensable est brûlé, et le condensat est pompé dans le réservoir de stockage. La bouillie après dépressurisation déshydraté à l'aide d'un filtre presse; particule réduction de la taille réalisée à l'aide d'un broyeur.

Le produit obtenu dans une usine pilote dans les conditions décrites, en étant dilué avec de l' eau jusqu'à une teneur totale en solides de 51,8% en poids, a une viscosité apparente de 500 cps, la valeur calorifique de 3670 kcal / kg en suspension et une teneur en oxygène de 13,9% en poids sec, par rapport à la . Simultanément , les conditions décrites fournit un niveau d'extraction de chlore dépassant 94%, ce qui est encore accru par lavage dans le filtre - presse. En outre, dans le produit fini, selon l'analyse, il a été teneur significativement réduite de l'azote, le soufre, le titane, le calcium, le sodium, le potassium et d'oligo-métaux tels que le mercure, l'antimoine, l'arsenic, le cadmium, le plomb, le cobalt, le cuivre, le manganèse et le zinc.

Sur la base de ces résultats, une modélisation informatique a été effectuée l' installation de 500 tonnes / jour, ce qui correspond au mode de réalisation de la Fig. 1 et est utilisé comme matière première des déchets solides. Avec l'utilisation de procédés standard et on a trouvé dans l'évaluation de la valeur d'entrée de l'action d'une telle installation. Le coût en capital total estimé pour l'installation, avec des ressources intégrées de l' équipement d'extraction par voie humide est élevée à 36,9 millions de dollars américains à un taux de réservation de 15%. Les charges d'exploitation (y compris la maintenance) dans la première année ont été estimées à 11,4 millions de dollars, y compris le financement des dépenses en immobilisations, le service de la dette et l' amortissement. Cela correspond à 69 USD. / T MSW, à l' exclusion des recettes provenant de la vente des matières recyclables récupérées et la suspension de carburant fini. Considérant que le prix de vente de carburant est de 7,73 USD. / Million kcal, les coûts d'exploitation nets sont en baisse à 36 USD. / T MSW.

Fig. La figure 2 illustre un autre mode de réalisation de l'invention par rapport au traitement des charbons de rang bas et / ou déchets carbonés. Il utilise certains des éléments et les opérations décrites en référence à la Fig. 1 en particulier, les opérations préparatoires impliquant l'addition d'agents alcalins ou solubilisation, la suppression des substances inorganiques, la sélection de la teneur en eau, particules réduction de la taille et / ou de mélange des déchets carbonés, charbons de rang bas, d' autres combustibles fossiles, et leurs mélanges.

En outre, comme représenté sur la Fig. 2 préparé suspension visqueuse est introduite dans le canal 201. La suspension carbonée circule dans le mélangeur de gaz 202 et la suspension épaisse dans laquelle il contacte le mélange vapeur-gaz alimenté à travers le canal 203 et / ou d' autres fluides chauffés. mélange gaz-vapeur dégage de la chaleur directement à la suspension, augmentant sa température. La suspension préchauffée circule vers le premier dispositif 204 augmentation de la pression du fluide. Le dispositif 204 fait monter la pression de la suspension à un niveau sensiblement d'un mélange de vapeur à basse pression dans le canal 205, de sorte que les deux courants peuvent se joindre à un deuxième mélangeur 206. Les gaz sans condensation et condensation dilué à vapeur et élever la température de la boue qui circule à la deuxième unité de mise sous pression 207 . Le dispositif 207 fait monter la pression de la suspension à un niveau sensiblement d'un mélange de vapeur à basse pression dans le canal 208, de sorte que les deux courants peuvent se joindre à une troisième mélangeur 209. Les gaz sans condensation, et condenser la vapeur supplémentaire diluer et d'élever la température de la suspension qui est fournie au troisième dispositif 210 pressurisation. Le dispositif 210 et pressurise la suspension à un niveau dans la vapeur de gaz mélange conduit 211 de pression sensiblement inférieure, de sorte que les deux courants peuvent se joindre à un quatrième mélangeur 212. Les gaz sans condensation et condenser la vapeur en outre diluer et élever la température de la suspension qui entre dans le quatrième dispositif 213 pressurisation. Dispositif 213 pressurise de manière similaire à la suspension à un niveau sensiblement d'un mélange en phase vapeur à basse pression dans le canal 214, de sorte que les deux courants peuvent se joindre dans un cinquième mélangeur 215. Les gaz sans condensation et la condensation de la vapeur d'eau dans le mélangeur 215 en outre diluer et faire monter la température de la suspension à une valeur de nécessaire pour les réactions suspension de carbonisation.

suspension carbonée à chaud est envoyé à partir du mélangeur 215 à l'élément chauffant 216, qui sert en complément ou en alternative à la source de chaleur directe dans des dispositifs 202-215. La chaleur chauffe-eau 216 est transférée de manière indirecte désirée, par exemple à l'aide de vapeur à partir d'une source externe, un fluide de refroidissement approprié, le four tubulaire, des éléments de résistance électrique, spirales, chauffé par des gaz chauds de combustion ou de gaz d'échappement de la turbine et / ou toute autre source de chaleur appropriée. En variante, la chaleur peut être fournie à l'élément chauffant 216 directement à la suspension par injection de vapeur à haute pression provenant d'une source externe, le gaz de fumée chaud provenant du brûleur et / ou de petites quantités d'air ou de gaz contenant de l'oxygène.

Bien que les dispositifs 204, 207, 210 et 213 pour pressuriser été décrite et représentée sur la figure. 2 comme un dispositif discret, deux ou plusieurs d'entre eux peuvent être des unités séparées d'un seul appareil et / ou recevoir de l' énergie à partir d' une source unique. En outre, les paramètres peuvent inclure à la fois plus et moins de quatre de ces dispositifs, qui peuvent être utilisés comme pompes, des extrudeuses, des vis et d'autres dispositifs connus ou des combinaisons de ceux-ci.

Les gaz non condensables peuvent être séparés et de sortie du courant principal immédiatement après les mélangeurs 202, 206, 209, 212 et / ou 215. Les gaz non condensables sortie peuvent être introduits dans le four, la chaudière et / ou d'autres dispositifs pour l'élimination de toute chaleur y résiduelle contenue. En outre, entre les dispositifs pour augmenter la pression dans la suspension chauffée peut être conduite à sa viscosité de déshydratation qui permet à la bouillie de procéder à un traitement ultérieur. L'élimination de l'humidité est ensuite acheminé vers un dispositif de récupération de chaleur enfermée dans et / ou est re-dirigée vers la section de préparation (non représenté).

Selon l'installation, le pompage entre l'élément chauffant 216 et le séparateur 220 et de la suspension de gaz peut prendre un temps suffisant pour achever la réaction de carbonisation. Si une suspension carbonée particulière nécessite plus la durée de séjour à une température plus élevée que le temps de pompage est prévu pour augmenter le temps de réaction, le réacteur peut être introduit 217. Le réacteur 217 peut être muni de moyens pour séparer les gaz de carbonisation lorsqu'il est formé, avec son excrétion par voie undepicted. En outre, ou comme une alternative à l'apport d'énergie dans la suspension réacteur 122 chauffe-eau 121 peut être chemisé pour le chauffage indirect au moyen d'un fluide chaud qui peut également être injecté directement dans le réacteur avec la suspension chaude pour le transfert de l'énergie thermique supplémentaire. En complément ou en alternative au dispositif de chauffage 216 réacteur 217 peut être chemisé pour le chauffage indirect au moyen d'un fluide chaud qui peut également être injecté directement dans le réacteur avec la suspension chaude pour le transfert de l'énergie thermique supplémentaire.

Pour certains déchets facilement hydrolysées additif alcalin avant pour mettre en suspension les résultats de carbonisation à une augmentation des produits organiques solubles au détriment de l'omble solide, de sorte que dans de telles situations soient souvent préférable de réduire ou d'éliminer l'additif alcalin dans la section de préparation de la suspension de propulseur, et de neutraliser les produits acides à une points ou plus, pendant ou après la suspension carbonisation. Sous forme de boue de produits de carbonisation quittent le réacteur 217 à travers le canal 218 dans le canal 219 du canal supplémentaire peut être une solution ou une suspension d'une substance alcaline injectée; alcalin peut être introduit dans le canal et pénétrant dans le réacteur 217 (ce mode de réalisation non représenté).

Le canal 218 conduit à gaz de séparation et de liquide 220, réalisé par exemple sous la forme de piège à eau. Le séparateur 220 sépare les gaz générés lors de la carbonisation et ou des gaz introduits dans le flux de suspension (et / ou formées par oxydation par voie humide de produits organiques solubles, comme cela sera décrit ci-après) et leur canal d'évacuation 221. Le conduit de gaz 221 Il est chaud et a une teneur en vapeur importante. Dans l'intérêt de la plupart de la chaleur sensible et latente contenue peuvent généralement être éliminés, par exemple au moyen d'échangeurs de chaleur (non représenté) ou en faisant un contact direct avec la suspension, par exemple dans le condensable Steam canal 201. de ce flux, il représente une source potentiellement précieuse de eau relativement pure.

Carboniser suspension après le séparateur 220 passe à travers le canal 220 vers le premier séparateur de phase 223 pour séparer les phases liquide et solide, dont la sortie supérieure est reliée au second séparateur de phase 224 pour la séparation des phases liquide et solide. Étant donné que les séparateurs 223 et 224 peuvent être utilisées, par exemple, représenté sur la figure hydrocyclone. 2. Bien entendu, le nombre d'étapes et le dispositif d'écoulement entre eux peuvent être modifiés selon les besoins. Il est souhaitable que le plus possible de carbonisation solide avec de l'eau recyclée (qui peut contenir des gaz dissous) soutiré par la sortie inférieure des séparateurs 223 et 224, qui sont configurés de telle sorte que dans la sortie supérieure est la partie provenant du séparateur 220 du liquide, qui est un produit d'affiche lavage des composés organiques et inorganiques solubles.

Il y a aussi une autre cause du retrait de ce produit à travers la sortie supérieure du séparateur en fonction de la différence de densité. Malgré l'attention accordée aux conditions de maximiser le rendement de carbonisation solide et en limitant (autant que possible) la formation de gaz (dioxyde de carbone), la carbonatation suspension - est une forme de pyrolyse qui peut entraîner la formation de petites quantités d'hydrocarbures liquides et / ou le goudron. En outre, certains polymères particulièrement résistants ne peuvent être décomposés et demeurent (mais en cliquant sous l'action de la température dans une forme liquide). Ces matières insolubles ayant un point de fusion relativement élevé comme le refroidissement du produit peut conduire à une obstruction de l'équipement de stades ultérieurs. Cependant, ayant une densité inférieure à l'eau, ils sont situés dans la zone de lavage et par conséquent les produits provenant de l'eau ainsi que des substances organiques dissoutes et pour la destruction par oxydation par voie humide avec une production de chaleur utile dans le procédé d'oxydation.

La pression dans le courant délivré par la sortie supérieure du séparateur 224 est augmentée par la pompe 225, qui délivre l'écoulement dans le mélangeur 226, où il se mélange avec le gaz contenant de l'oxygène comprimé qui pénètre à travers le canal 227 et dans la mesure où cela est possible, oxyde la matière organique dans le courant de dioxyde de carbone et l'eau. Afin de fournir suffisamment de temps pour atteindre le niveau souhaité d'oxydation, une section spéciale du réacteur 228. L'oxydation libère suffisamment de chaleur pour élever la température du mélange à un niveau correspondant à la conversion d'une partie de l'eau contenue dedans en vapeur.

Un mélange de vapeur d'eau, de gaz et d'eau qui contient des substances inorganiques en solution ou en suspension (saumure) pénètre dans le canal 229 dans le séparateur 230 et une paire de saumure. Le séparateur 230 sépare la vapeur et les gaz qui sont émis par l'unité de commande de pression 231 et le canal 214 et introduits dans le mélangeur 215 pour chauffer la suspension préchauffée comme déjà décrit. Saumure sécrété dans le séparateur 230 est évacué du procédé par l'intermédiaire d'un réducteur de pression 232. Il contient des quantités importantes de chaleur qui doivent être éliminés dans un équipement d'échange de chaleur approprié.

Si l'agent oxydant fourni à travers le canal 227 est de l'air, la phase vapeur à la sortie 230 du séparateur aura des teneurs importantes d'azote, qui accompagnera la suspension entièrement chauffé en passant à travers le réacteur 217 dans le séparateur 220. La pression partielle de l'azote, les pressions partielles des gaz plié libérés par oxydation et de carbonisation suspension, il est nécessaire de maintenir la pression dans la zone entre le dispositif 213 et les séparateurs 220 et 230 est bien supérieure à la pression de vapeur d'eau saturée. En outre, la perte de chaleur associée à la formation de vapeur saturée dans ce cas sera plus élevé que lors de l'utilisation de l'oxygène industriel. Le choix de l'oxydant est généralement déterminée par les conditions économiques locales, en particulier le prix de l'oxygène acheté.

L'écoulement de la sortie inférieure 223 et hydrocyclone 224 pénètre dans le canal 233 à l'engrenage 234. La chute de pression sur l'engrenage de sortie 234 se traduit par une vaporisation explosive de l'eau de la suspension (éventuellement conjointement avec des gaz dissous) tout en déplaçant le mélange dans le premier séparateur de phase 235 pour la séparation de carbonisation et suspension. Le séparateur 235 sépare la vapeur d'eau de la suspension et coule à travers le canal 211 dans le mélangeur 212, comme décrit précédemment. La suspension est partiellement refroidie et est devenue plus concentrée en raison de l'évaporation de l'eau contenue dans ce qui est du fond du séparateur 235 à la deuxième boîte de transmission 236.

La chute de pression sur l'engrenage de sortie 236 se traduit par une vaporisation explosive d'une autre partie de l'eau de la suspension (éventuellement conjointement avec des gaz dissous) dans le mélange circule vers le deuxième séparateur de phase 237 pour la séparation de carbonisation et des suspensions. Le séparateur 237 sépare la vapeur d'eau de la suspension et coule à travers le canal 208 dans le mélangeur 209, comme décrit précédemment. La suspension est partiellement refroidie et est devenue plus concentrée en raison de l'évaporation de l'eau contenue dans ce qui est du fond du séparateur 237 de la troisième unité d'engrenage 238.

La chute de pression sur l'engrenage de sortie 238 entraîne une vaporisation explosive d'une autre partie de l'eau de la suspension (éventuellement conjointement avec des gaz dissous) dans le mélange coule dans le troisième séparateur de phase 239 pour séparer le charbon et les suspensions. Le séparateur 239 sépare la vapeur d'eau de la suspension et coule à travers le canal 205 dans le mélangeur 206, comme décrit précédemment. La bouillie refroidie dont la température est maintenant légèrement supérieure à son point à la pression atmosphérique d'ébullition, et dont la concentration a augmenté en raison de la portion d'évaporation contenues dans l'eau fournie par la sortie inférieure du séparateur 239 à l'accumulateur 240 à partir de laquelle montre en outre une petite quantité de vapeur, de sorte que la suspension refroidie jusqu'au point d'ébullition à la pression atmosphérique. La vapeur d'eau provenant de l'accumulateur 240 peut être alimentée par le canal 203 pour le mélange avec le canal d'entrée 210 de la suspension initiale (combustible brut en suspension) dans le mélangeur 203, comme décrit précédemment. Comme on le voit sur la Fig. 2, les séparateurs 235, 237 et 239 peuvent être formées comme un piège à eau, au fond de laquelle les sorties peuvent être munies d'un réservoir spécial (non représenté) pour maintenir le niveau de la suspension requise et pour empêcher la libération de vapeur d'eau dans ce sens.

Bien que les dispositifs 223, 224, 235, 237, 239 et 240 de la bouillie de charbon est beaucoup d'humidité et des composés dissous éliminés, il peut être nécessaire de concentrer davantage la suspension à la viscosité désirée. Diluer la suspension est alimentée à partir du séparateur 240 par le canal 241 à la concentration de charbon dispositif 242. Concentrateur 242 est illustré sous la forme d'une centrifugeuse, mais il peut être un évaporateur, un filtre ou tout autre dispositif approprié qui sépare l'eau de la suspension retirée par le canal 243 de charbon humide, qui est affichée dans un conduit 244. Le concentrateur 242 peut être adapté pour laver le mouillé carbonisation avant son excrétion d'eau propre et / ou recyclée à partir du canal 245, qui se produit par précipitation dans le canal 243 de lavage.

l'eau recyclée de la précipitation avec lavage accumule dans le tambour de recyclage 246 à partir duquel il est pompé avec une pompe à eau supplémentaire 247 par le canal 248 dans la section de cuisson de la suspension de gaz propulseur ou de traitement de l'eau de recyclage (non représenté). Il peut être nécessaire, en plus de la saumure est évacuée par la boîte de vitesses 232 pour éliminer les produits de nettoyage solubles, par exemple à travers le dispositif de régulation de débit 249 pour empêcher une accumulation excessive de composés solubles et leur suspension. Ces produits de nettoyage peuvent être soumis avant le traitement de décharge, une technologie bien connue dans le traitement de l' eau ou comme décrit dans le brevet US N 4.898.107. L'eau recyclée à partir du canal 248 peut être traitée par des méthodes classiques de traitement de l'eau des effluents afin d'éliminer ou de réduire la teneur en matières dissoutes et leur suspension avant de les réutiliser dans la section de préparation de la suspension de carburant (non représenté).

omble humide tombant à travers le conduit 244 est mélangé dans le mélangeur 250 avec de l'eau propre et / ou recyclé à partir du canal 245 dans des proportions réglables pour obtenir la viscosité désirée de la suspension. le volume d'expansion et à une vitesse élevée provenant des unités d'action 233, 235 et 237 conduire à une fragmentation importante des particules. Néanmoins, il peut être nécessaire de réduire davantage la taille des particules. Dans ce cas, le produit combustible est introduit par le canal 251 à l'unité de calibrage 252, ce qui élimine les particules ayant des dimensions supérieures au besoin, après quoi il circule (si nécessaire avec de l'eau) sur le canal 253 à un dispositif 254 pour réduire la taille de particule une suspension de particules ayant une taille réduite est renvoyée par l'intermédiaire de la pompe 255 au dispositif de suspension de recirculation 252. en raison de la présence de cette boucle de réduire la taille des particules de la taille maximale des particules dans la suspension est en conformité avec la gamme de taille spécifiée, puis la suspension est évacué par un conduit 256 dans le réservoir de stockage 257 du produit fini, où il est stocké pour utilisation ou vente future. Le réservoir 257 est de préférence muni d'un mélangeur (mélangeur) ou d'un système de recirculation afin de maintenir l'uniformité du produit. combustibles liquides Eventuellement, charbon de haute qualité et / ou d'autres combustibles fossiles (, semi-liquides sec ou comme une suspension avec une densité d'énergie suffisante), mais aussi, comme le carburant diesel peuvent être mélangés avec la suspension carbonisée substances finis contenus dans réservoir 257, en contournant le circuit de carbonisation.

Représentée sur la Fig. 2 appareils 252-255 pour particules réduction de la taille dans certains cas , peuvent être combinés en un seul dispositif qui empêche le passage des particules trop grandes et réduit leur taille à des valeurs acceptables. Parfois, cependant, se justifie par la taille des particules de meulage se situant dans une certaine gamme pour assurer une distribution de taille de particule optimale, permet d'atteindre la concentration maximale en matières solides, à savoir densité d'énergie maximale à la viscosité spécifiée.

Bien qu'une réduction significative de la teneur en impuretés minérales est obtenue dans la séparation par densité, réalisée dans une section de préparation de boue (non représentée), brutale particule réduction de taille résultant de carbonisation en suspension et / ou de broyage mécanique ultérieur peuvent, dans certains cas, entraîner la libération d'un matériau inorganique supplémentaire qui peut elle est séparée (en raison de sa densité, d'autres propriétés physiques et / ou chimiques), en un point quelconque du réacteur 217, et de préférence en amont du séparateur 242 au moyen d'un hydrocyclone, flottation ou tout autre dispositif approprié.

Si la suspension de carbonisation est exempte de grosses particules qui peuvent obstruer l'équipement installé en aval, 252-255 circuit de réduction de la taille des particules ne peut pas être appliquée. Si la charge d' alimentation contient des quantités significatives d'anions extractibles ou ka nouvelle LIU, la suspension peut être simplement ajustée à la viscosité désirée dans le dispositif 242, au lieu d'être soumis à une séparation complète avec répétée pour former une suspension dans l' eau pure. En variante, le circuit 252-255 particule réduction de la taille peut être placé en face du moyeu 242.

Pour faciliter la compréhension de la figure. La figure 2 montre la réduction de pression à trois étages dans la bouillie de charbon. Plus les étapes, dans lequel la réduction totale de la pression, plus le système se rapproche de l'idéal (réversible) de transfert de chaleur et moins de chaleur est nécessaire à partir de l'étape d'oxydation dans le réacteur 228 et / ou le dispositif de chauffage 216. La chaleur générée par l'oxydation dépend de l'soluble dans l'eau les composés organiques, les caractéristiques des matières premières, la température et le temps de carbonisation et le choix de l'ajout de l'alcali. En général, l'objectif est de maximiser la production de charbon solide, ce qui correspond à réduire la production de matières organiques solubles. Plus le rendement des matières organiques solubles, plus le nombre d'étapes nécessaires à l'évaporation explosive d'atteindre l'équilibre de la chaleur interne du système (sans l'aide du dispositif de chauffage 216). Dans de nombreux cas, ce nombre peut être supérieur à trois. La chaleur produite par l'oxydation, et peut être ajustée en faisant varier la pression. L'augmentation de la pression augmente le volume d'eau rejeté sous forme de saumure (ie pour réduire l'eau transformée en vapeur). Bien que dans le cas idéal d'un montant minimum de la saumure déchargée suffisamment d'eau pour assurer la sortie libre du système, il peut être nécessaire de laisser tomber plus d'eau pour maintenir une chaleur et / ou de l'équilibre de l'eau. Une autre possibilité consiste à contrôler la variation du degré de lavage, à savoir sortie de flux de la fraction provenant de la sortie supérieure hydrocyclone vers la pompe 225. Des taux inférieurs correspondent à un lavage, de plus fortes concentrations de matières organiques et leurs sels, et vice versa.

suspension carbonée (combustible en suspension) dans le canal 210 a été déterminée comme un liquide visqueux. Etant donné que la viscosité - fonction de la concentration, il peut servir en tant que mesure de la quantité d'eau qui doit être chauffée à la température de carbonisation et on la refroidit à nouveau, en d'autres termes, une mesure de la quantité de chaleur qui doit être transférée. Dans le mode de réalisation de la Fig. 1, dans laquelle la majeure partie du transfert de chaleur se produit dans les échangeurs de chaleur, la viscosité est un taux de transfert important facteur déterminant de la chaleur et donc la surface de transfert de chaleur nécessaire. Le nombre et le coût de la fourniture d'une telle surface augmente rapidement avec la viscosité. Il est nécessaire d'équilibrer les facteurs opposés: plus la viscosité, plus la charge, mais plus faible taux de transfert de chaleur (et éventuellement tendance plus prononcée à l'obstruction des canaux). Ainsi, la viscosité est principalement choisi pour des raisons économiques.

Le mode de réalisation de la Fig. 2 fournit un cycle I / O, le chauffage / refroidissement sans échangeurs de chaleur, évitant ainsi les restrictions concernant la viscosité inhérente au mode de réalisation de la Fig. 1. Dans le mode de réalisation de la Fig. 2, il est possible d'augmenter la concentration de la suspension entrant dans l'étape de carbonatation à une pâte. Fait important, la viscosité au cours du chauffage est réduite à plusieurs reprises en augmentant la température et de la dilution, et à la suite des réactions de carbonisation eux-mêmes. En raison de ce niveau le plus rentable de viscosité (concentration) est souvent (mais pas toujours) est plus élevée. Il convient de garder à l'esprit que le rapport entre la durée de chauffage et de refroidissement en elle-même n'a pas d'incidence sur les coûts, lorsque ces opérations sont effectuées par pompage d'eau simple et la vapeur d'eau, comme ci-dessus l'efficacité hydrocyclone à une viscosité relativement faible.

exemple 2
La seconde modélisation informatique appliquée à l'usine d'une capacité de 500 tonnes de déchets solides par jour de (entrée) selon le mode de réalisation de la figure. 2: quand il réalise en utilisant les résultats de la vérification expérimentale de l'usine pilote décrit dans l' exemple 1. A l' aide des méthodes standard et on a trouvé une valeur d'évaluation d'entrée en vigueur d'une telle installation. Le coût en capital total estimé pour l'installation, avec des ressources intégrées de l' équipement d'extraction par voie humide est élevée à 29,5 millions de dollars américains à un taux de réservation de 15%. Les charges d'exploitation (y compris la maintenance) dans la première année ont été évaluées à 10,5 millions $, y compris le financement des dépenses en immobilisations, le service de la dette et l' amortissement. Cela correspond à 63 $ / tonne de MSW, à l' exclusion des revenus de la vente de matières recyclables récupérées et la suspension de carburant fini. En supposant que le prix de vente de carburant est de 7,73 USD. / Million kcal, les coûts d'exploitation nets sont en baisse à 42 USD. / T MSW.

Fig. La figure 3 illustre un autre mode de réalisation de l'invention , ce qui minimise le rapport entre le chauffage et le refroidissement, et de fournir un transfert de chaleur direct, sans l'utilisation de surfaces de transfert de chaleur. Il utilise certains des éléments et les opérations décrites en référence à la Fig. 1 en particulier, les opérations préparatoires impliquant l'addition d'agents alcalins ou solubilisation, la suppression des substances inorganiques, la sélection de la teneur en eau, particules réduction de la taille et / ou de mélange des déchets carbonés, charbons de rang bas, d' autres combustibles fossiles, et leurs mélanges. La version du concept de la figure. 3 progresse solides carbonés contre un gradient de pression dans le liquide au moyen de la vis mécanique, de sorte que la chaleur contenue dans le liquide chaud en contact direct avec les solides carbonés, est transférée à eux, fournissant ainsi la chaleur désirée et par conséquent la carbonisation réaction en suspension.

Comme on le voit sur la Fig. 3, une suspension visqueuse préparée à partir du carburant est introduit dans le canal 301 et la pression est augmentée jusqu'à une valeur de fonctionnement prédéterminée dans le dispositif 302, ce qui augmente la pression. En tant que tel dispositif de pompage peut être appliquée, une extrudeuse, une vis ou un autre dispositif connu, ou une combinaison de ces dispositifs. Dispositif 302 de la suspension visqueuse sous pression circule dans un récipient cylindrique vertical 303 dans lequel un convoyeur à vis sans fin verticale utilise deux vis verticales rotatives 304 et 305. Les vis 304 et 305 tournent dans des directions opposées et sont agencées de manière à limiter l'écoulement de fluide entre chaque la vis et la paroi adjacente du réacteur. Tarières 304 et 305 sont situées par rapport à l'autre de sorte qu'un bord de la lame de vis en contact avec presque l'autre axe. Tarières en rotation de façon synchrone, de sorte que les volumes fermés formés entre des spires adjacentes de la vis sont déplacés vers l'extrémité supérieure du réacteur 303 où la pression est la plus élevée. Comme on le voit sur la Fig. 4, le réacteur 303 a une forme de double cylindre avec un écart minimum entre les spires des vis et des murs.

Comme expliqué précédemment, l'alimentation en suspension carbonée dans le réacteur 303 à travers le canal 301, il doit être suffisamment diluée pour que la pression dans celle-ci peut être améliorée de manière efficace. Après avoir augmenté la pression dans un dispositif de suspension diluée 302 et l'envoie dans le réacteur 303 son épaississement produit en éliminant la majeure partie de l'eau ajoutée pour le transport, à travers le filtre à mailles 344. Le régulateur de pression 308 est actionnée de manière à maintenir une différence de pression substantielle sur le tamis 344, de sorte que l'élimination de l'eau est effectuée sans réduire la pression dans le réacteur 303. le retrait ajouté pour le transport de l'eau augmente la concentration des matières solides carbonées en suspension, qui sont déplacés vers le haut en faisant tourner les enroulements de vis 304 et 305.

La ligne pointillée 306 correspond à la section transversale du réacteur 303, dans lequel le fluide de refoulement vers le bas en direction de l'écoulement de la suspension concentrée vers le haut absente ou minimale. Très concentrer la suspension peut être atteint en ce que la partie inférieure de ladite hauteur vis-piste est réalisée diminue progressivement la ligne de sorte que la suspension de son mouvement vers le haut sous l'action de la vis tournante est mécaniquement comprimée. Cette bouillie dense empêche efficacement l'écoulement du fluide dans la section de réacteur 303. Au-dessus de la section transversale 306 fait tourner la vis ont un pas plus grand de sorte que la pression mécanique sur la phase en suspension carbonée solide en mouvement vers le haut fragilise, ce qui permet d'augmenter la teneur en liquide dans la suspension. Cette bouillie plus diluée permet au fluide de former un écoulement dirigé par un gradient de pression de haut en bas dedans, i.e. contre la direction de déplacement des particules. Comme ce courant de fluide peut être inférieure à la section 306, il doit être retiré du réacteur à travers un tamis 345 mesh et plus loin à travers le canal 309. La vanne de commande 310 sert à s'assurer qu'une pression prédéterminée soit assurée lors de la rétraction du fluide à l'intérieur du réacteur 303.

particules carbonées solides au-dessus de la ligne 306 sont capables de capturer une certaine quantité d'eau; leur concentration dans la suspension est réduite, de sorte que l'eau chaude arrive à écouler vers le bas. Alors que nous passons le réacteur à solides 303 sous l'action des vis 304 et 305, ils sont contactés par l'eau chaude qui coule vers le bas, sont chauffés à la température de carbonisation suspension souhaitée, et la température est proche de la température de l'eau chaude. Le volume du réacteur et la vitesse de vis sont choisis pour fournir suffisamment de temps pour compléter ce transfert de chaleur directe. Malgré les conditions de l'attention donnée de processus, la carbonisation suspension - est une forme de pyrolyse qui peut entraîner la formation de petites quantités d'hydrocarbures liquides et / ou le goudron. Ces matières insolubles ayant un point de fusion relativement élevé que le refroidissement du produit peut conduire à l'obstruction de l'équipement et les étapes ultérieures peuvent entraîner des coûts supplémentaires pour le traitement potentiel de l'eau de recirculation. Pour les prévenir, l'eau chaude couler vers le bas en dessous de la ligne 311 peut être limité en changeant le pas des vis 304 et 305, de sorte qu'une proportion importante d'eau chaude est évacuée par le dispositif de commande 312. Pression de canal 313 contrôle le débit de l'eau chaude dans le canal 312 et la pression réacteur 303 au-dessus de la ligne 311. un troisième écran de filtre 346 monté entre les vis 304, 305 et le réacteur 303, la sortie du réacteur pour empêcher les solides avec de l'eau chaude. Les tours des vis 304 et 305 par gratter la surface du filtre 346 pour empêcher l'accumulation de celui-ci des solides carbonés. Une partie de l'eau éliminée de la suspension à travers le canal 312 peut être nettoyé et / ou traité pour éliminer et / ou détruire la résine et / ou des hydrocarbures formés en utilisant des procédés connus et / ou d' oxydation par voie humide, comme il est indiqué dans la description des figures . 2. Si nécessaire, dérivée après le traitement de l'eau chaude peut être réintroduit dans le réacteur 303 à travers le canal 343 à un point au-dessus la ligne 311 afin de fournir le chauffage souhaité et la concentration des particules solides vers le bas débit.

Au-dessus des particules carbonées solides 311 sont capables de capturer une certaine quantité d'eau, de sorte que leur concentration tombe, et l'eau chaude doit couler vers le bas. Pour compenser les pertes de chaleur et l'irréversibilité de l'échange de chaleur, l'eau chaude, de la vapeur à haute pression ou d'autres fluides sont introduits dans le réacteur 303 à travers le canal 314. En outre, le réacteur peut être chemisé (non représenté) pour le chauffage indirect par fluide chaud comme un supplément et / ou alternatives à la fourniture d'énergie à travers le canal 314.

Comportement suspension carbonée dans le réacteur avec deux vis dépendra de la taille du réacteur 303 et les vis 304 et 305, ainsi que les propriétés physiques des phases solide et liquide de la suspension. Si le jeu entre les parois du réacteur et les enroulements des vis 304 et 305, et pratiquement aucune suspension de très concentré, le dispositif agira comme une extrudeuse et tout le matériel sera transporté dans la direction de déplacement des cavités entre les enroulements. Si, entre les vis et les parois du réacteur, il y a de grands écarts, et on dilue la suspension, le dispositif mélanger la suspension sous forme tel qu'il circule à l'encontre de la direction de déplacement des cavités entre les enroulements. Entre ces deux processus il y a une zone de ces paramètres physiques de l'équipement, qui, en combinaison avec certaines caractéristiques de la suspension fourniront le processus souhaité fluide venant en sens inverse et les solides carbonés. Ce mouvement réciproque aura lieu lorsque la combinaison de paramètres physiques et les caractéristiques de la suspension va générer une colonne continue de particules carbonées humides dans la hauteur du réacteur, si les restrictions mécaniques suffisantes pour générer le reflux des solides. Dans lequel la force mécanique agissant sur les particules solides doit rester en dessous du «seuil d'endommagement" lorsqu'une force mécanique (habituellement inférieure à 7 kg / cm 2, mesurée en tant que la pression dans le fluide) est proportionnelle au volume d'eau retiré, et est pas associé à Ceux-ci dépendance exponentielle.

Une colonne verticale formée par des vis tournant en sens inverse, fonctionnent de manière que le déplacement des matières solides atteignent la température de la suspension de carbonisation voulue à l'extrémité supérieure du réacteur 303. rotation entraînée de la vis sans fin 316 déplace les particules carbonées solides horizontales avec un certain volume d'eau des vis 304 et 305 dans le récipient 307 (qui est pratiquement la même pression que le réacteur 303) et en outre à la sortie 347. le volume de la cuve 307, et la vitesse de la vis 316 de telle sorte que suffisamment de temps est fourni pour compléter les réactions de carbonisation en suspension désirées. (Non représenté afin de compenser les pertes de chaleur et / ou en plus de la chaleur fournie au réacteur 303 à travers le canal 314, l'eau chaude et / ou de la vapeur à haute pression peut être injecté à travers le canal 318 dans le récipient 317. En outre, le navire 317 peut être chemisé ) pour le chauffage indirect au moyen d'un fluide chaud. Pour certaines valeurs de température, de pression et de matériau d'alimentation pendant la suspension de carbonisation, il peut être avantageux d'éliminer partiellement ou complètement le gaz de carbonisation et de la vapeur à partir de la cuve horizontale avec vis canal 315.

Pour certains déchets facilement hydrolysées additif alcalin avant pour mettre en suspension les résultats de carbonisation à une augmentation des produits organiques solubles au détriment de l'omble solide, de sorte que dans de telles situations soient souvent préférable de réduire ou d'éliminer l'additif alcalin préparation section de suspension et de neutraliser les produits acides à une ou plusieurs des points après ou pendant la suspension carbonisation.

À partir de la suspension charbon cuve 317 circule à travers le canal 319 de la partie froide de l'échangeur de chaleur indirect 320, où il est refroidi par l'eau, l'air ou un autre fluide froid provenant du conduit 321 à la température ambiante. Ce fluide respectivement chauffé à une température voisine de la suspension de la température et circule à travers le canal 322 pour un chauffage supplémentaire en vue de son utilisation comme eau chaude, de la vapeur à haute pression et / ou d'un autre fluide injecté dans le récipient 317 à travers le canal 318, et / ou réacteur 303 par le canal 314. l'échangeur thermique 320 peut comprendre un ou plusieurs modules d'échange de chaleur disposés en série et / ou parallèle.

On a refroidi à une température appropriée dans l'échangeur de chaleur 320, la suspension ainsi que le gaz de distillation circule à travers le canal 323 du réducteur de pression 324, qui réduit la pression du mélange. Le dispositif 324 peut également servir à réduire la taille des particules dans la suspension à l'aide de l'énergie cinétique libérée par l'augmentation du volume de la suspension. La pression réduite augmente le volume de gaz de carbonisation et augmente l'excrétion de la vapeur résultant de l'évaporation de l'eau du mélange en suspension lors de son déplacement vers le séparateur 325 et la suspension de gaz, où la séparation du gaz et de la vapeur, qui sont affichés sur le canal 326. Le gaz déchargé, principalement du dioxyde de carbone, elle représente une certaine valeur et que la chaleur peut être introduit dans un four, une chaudière ou un autre dispositif pour sa chaleur résiduelle (non représenté). En outre, le gaz et la vapeur résiduelle peuvent être dirigés vers le dispositif d'utilisation de la chaleur sensible et latente.

Bien que les canaux 307, 310, 312 et 326 de la bouillie de charbon est beaucoup d'humidité et des composés dissous éliminés, il peut être nécessaire de concentrer davantage la suspension à la viscosité désirée. Diluer la suspension est alimentée à partir du séparateur 325 par le canal 327 à la concentration de carbonisation dispositif 328. Concentrateur 328 est illustré sous la forme d'une centrifugeuse, mais il peut être un évaporateur, un filtre ou tout autre dispositif approprié qui sépare l'eau de la suspension. L'eau séparée est évacuée dans le canal 329, tandis que le charbon humide est sortie dans le conduit 330. Hub 328 peut être adapté pour laver le charbon humide avant son excrétion de l'eau propre et / ou le recyclage d'un canal 331, qui se produit avec précipitation de rinçage du canal 329.

l'eau est alimentée à distance par le canal 248 dans la section de préparation de la suspension ou de traitement de l'eau de recyclage (non représenté). Il peut être nécessaire pour éliminer les produits de nettoyage solubles, par exemple, par l'intermédiaire du dispositif de commande d'écoulement 333, afin d'éviter une accumulation excessive de composés solubles et leur suspension. Ces produits de nettoyage peuvent être soumis avant le traitement de décharge, une technologie bien connue dans le traitement de l' eau ou comme décrit dans le brevet US N 4.898.107. omble humide tombant à travers le conduit 330 est mélangé dans le mélangeur 334 avec de l'eau propre et / ou recyclage à partir du canal 331 dans des proportions réglables pour obtenir la viscosité désirée de la suspension. le volume d'expansion et à haute vitesse résultant des étapes 328 embrayent et un écrasement sous l'action des vis 304, 305 et 316 conduire à une fragmentation importante des particules. Néanmoins, il peut être nécessaire de réduire davantage la taille des particules. В таком случае топливный продукт подается по каналу 335 к калибровочному устройству 336, в котором происходит удаление частиц с размерами, превышающими требуемые, после чего он подается (в случае необходимости с помощью воды) по каналу 337 к устройству 338 для уменьшения размеров частиц, из которого суспензия с частицами уменьшенного размера возвращается с помощью насоса 339 рециркуляции суспензии к устройству 336. Благодаря наличию этого контура уменьшения размеров частиц максимальный размер частиц в суспензии приводится в соответствие с заданным диапазоном размеров, после чего суспензия выводится по трубопроводу 340 в резервуар 341 хранения готового продукта, где он накапливается для будущего использования или продажи. Резервуар 341 предпочтительно снабжен смесителем (смесителями) или системой рециркуляции для поддержания однородности продукта. По желанию, высокосортный уголь и/или другое ископаемое топливо (в сухом, полужидком виде или в виде суспензии с достаточной энергетической плотностью), а и жидкие топлива, такие как, например, дизельное топливо, могут смешиваться с готовой суспензией карбонизованного вещества, содержащейся в резервуаре 341, минуя контур карбонизации.

Устройства 336-339 для уменьшения размеров частиц в некоторых случаях могут быть объединены в единое устройство, которое предотвращает прохождение слишком больших частиц и уменьшает их размеры до допустимых значений. Иногда же оказывается оправданным измельчение частиц с размерами, лежащими в определенных интервалах, для обеспечения оптимального распределения частиц по размерам, позволяющего достичь максимальной концентрации твердой фазы, т.е. максимальной энергетической плотности при заданной вязкости.

Bien qu'une réduction significative de la teneur en impuretés minérales est obtenue dans la séparation par densité, réalisée dans une section de préparation de boue (non représentée), brutale particule réduction de taille résultant de carbonisation en suspension et / ou de broyage mécanique ultérieur peuvent, dans certains cas, entraîner la libération d'un matériau inorganique supplémentaire qui peut elle est séparée (en raison de sa densité, d'autres propriétés physiques et / ou chimiques), en tout point de la cuve 317, et de préférence en amont du séparateur 328 au moyen d'un hydrocyclone, flottation ou tout autre dispositif approprié.

Si la suspension de carbonisation est exempte de grosses particules qui peuvent obstruer l'équipement installé en aval, 336-339 circuit de réduction de la taille des particules ne peut pas être appliquée. Si la charge d' alimentation contient des quantités significatives d'anions extractibles ou ka nouvelle LIU, la suspension peut être simplement ajustée à la viscosité désirée dans le dispositif 328, au lieu d'être soumis à une séparation complète avec répétée pour former une suspension dans l' eau pure. En variante, le circuit 336-339 particule réduction de la taille peut être placé en face du moyeu 328.

L'avantage du transfert thermique direct sur indirect dans ce cas est de réduire les coûts de matériel en raison de l'exclusion des surfaces de transfert de chaleur et de réduire l'énergie thermique nécessaire pour le fonctionnement en régime permanent. L' un des avantages de l'invention mode de réalisation de la Fig. 3 consiste en ce que la teneur en matières solides de la section d'échange de chaleur 303 du réacteur peut être maintenue à un niveau de concentration optimale du point de vue du transport efficace avec très peu d' effet sur l'efficacité thermique.

En tant que l'examen des modes de réalisation ci-dessus, le rendement thermique global de la combustion du carburant dépend de plusieurs facteurs tels que la teneur en humidité du combustible, le degré de combustion du carbone, un excès d'air, la sortie de la température du gaz de fumée et des pertes parasites dues à l'alimentation en carburant, la ventilation, la suppression de la consommation de cendres l' énergie (y compris la chute de pression) à partir de dispositifs de contrôle de la pollution de l' air (GLC), et ainsi de suite. g. le gaz naturel a été appelé le combustible parfait , car il est presque ou complètement exempt d'humidité, le degré d'épuisement du carbone presque égale à 100% avec un excès d' air nominal, la température sortie du gaz de combustion peut être minimisée avec des pertes minimales parasites que le gaz de combustion assez propre (pas de cendres, de faibles niveaux de nO x et de CO émission). libre Ash-combustible distillat, est probablement à la deuxième place. Elle nécessite plusieurs excès d'air élevé pour une combustion complète, et se traduit généralement par des pertes parasites légèrement plus élevés que dans le cas du gaz naturel en raison de la nécessité d'utiliser la pompe à carburant. Pour les combustibles à partir d'huiles résiduelles, pratiquement exemptes de l'humidité, le degré élevé de combustion avec un excès d'air modéré, mais les souffleurs de suie peut être nécessaire de l'appareil. La température du gaz de combustion retirée, en règle générale, doit être au-dessus du point de rosée acide, nécessitent un équipement pour contrôler les émissions de cendres, comme dépoussiéreur, et en fonction de la teneur en soufre peut nécessiter l'utilisation de chaux ou de l'utilisation des épurateurs, ce qui signifie que le taux de perte faible à modérée.

combustibles carbonés sont significativement différentes pour la teneur en cendres, la teneur en humidité, de soufre et d'azote. En général, leur combustion plus efficace est atteint pour les brûleurs de charbon de poussière qui fournissent un degré élevé d'air de combustion à un excès modéré. La température des gaz de combustion à afficher au-dessus du point de rosée acide. les pertes parasitiques, y compris les pertes liées à des broyeurs et des dispositifs SGC, vont de modéré à élevé, en fonction du niveau d'impuretés. En outre, la poussière de charbon nécessite plus de temps de séjour dans le processus de combustion de gaz naturel et de combustibles liquides. Lorsque le combustible du charbon est brûlé dans les chambres de combustion en couche mécanique, avec vibration ou déplacement des grilles, afin d'obtenir un degré élevé de combustion du carbone nécessite un grand excès d'air, respectivement, et des pertes parasites supérieur à celui du brûleur de poussière de charbon.

MSW, la masse en cas de combustion en utilisant des grilles mobiles ou lit fluidisé, ou comme RDF, a le rendement de combustion le plus bas. teneur en humidité élevée et instable dans le MSW nécessite un excès d' air à 100-150%, pour fournir un niveau acceptable de combustion, à des pertes beaucoup plus élevées associées aux broyeurs, solides convoyeurs pour, ventilateurs pour l' alimentation en air, des filtres en tissu, des dispositifs pour l' acide SGC gaz, NO x, des traces de métaux toxiques et les dioxines. Dans le cadre du plus grand volume de gaz de combustion, la nécessité de parvenir à une combustion efficace du carbone et des exigences strictes sur les émissions de gaz, les pertes parasites augmentation à un niveau presque deux fois le taux pour les chaudières au charbon équivalent.

Avec la présente invention, MSW et d' autres combustibles et des déchets carbonés de bas grade sont convertis en un carburant liquide uniforme qui peut être brûlé comme le mazout, à l'exception qui peut avoir besoin d'augmenter les outils de productivité pour l' enlèvement des cendres (bien que son niveau est resté en dessous du niveau typique pour une poussière de charbon et MSW). En outre, la plupart des métaux toxiques et de chlore sont éliminés de la bouillie terminée, ce qui simplifie ou même rend superflue l'utilisation de ces substances, le contrôle des émissions des systèmes. La réactivité est si élevée que pratiquement 100% de la combustion du carbone est réalisée dans un excès d'air non supérieur à 15%. Contrairement à la pratique actuelle, ne nécessite pas de dispositifs pour le gaz acide SGC ou NO x. Le seul facteur qui réduit l'efficacité, la teneur en humidité est d' environ 50%.

Pour évaluer les indicateurs obtenus par la présente invention a été réalisée suspension carbonisation appliquée à des échantillons de RDF, lignite, et un mélange contenant 50% de charbon brun (CU) et 50% RDF (poids sec) dans un laboratoire et dans une usine pilote en continu, visé dans les exemples 1 et 2. Le tableau 1 montre les limites de la teneur (en poids% d' humidité à zéro), la chaleur de combustion (sous forme sèche et en suspension) et les caractéristiques rhéologiques du propulseur et le produit carbonisée final (CP). produit Carbonized du charbon brun et le mélange BU / IST a été obtenue dans un environnement de laboratoire, et de RDF - un pilote.

Grâce à la suspension carbonisation réduit la teneur en oxygène a été obtenue pour chaque combustible carboné, tandis que la chaleur sèche de la combustion du produit carbonisé a été augmenté. L'oxygène a été déduite à partir des solides carbonés dans un gaz - dioxyde de carbone. En ce qui concerne la teneur en oxygène de RDF a été réduite de 64% (sur la base du poids sec), et le pouvoir calorifique augmenté de 72% ( par rapport au poids sec). En outre, en utilisant la présente invention , la teneur en matières solides dans la suspension de produit de carbonisation a été augmentée à 51,8% en poids, ie. E. plus de 460% par rapport à la boue de combustible de démarrage. La chaleur de combustion de la suspension de charbon est élevée à 3670 kcal / kg suspension. La teneur en matières solides dans le mélange de lignite / RDF est plus élevée que dans la suspension de chaque composant séparément, en raison de la distribution bimodale des tailles de particules du mélange. Dans des expériences séparées afin d' évaluer l'efficacité du broyage par voie humide FTR solides de carbonisation teneur de la suspension de matière de départ était de 49,2% en poids, tandis que le broyage autorisé à porter la teneur en poids de 51,8% à la même viscosité.

Lors du traitement selon la présente invention, la concentration de chlore dans l'IST carbonisée dans le cas de l' addition d' hydroxyde de sodium (NaOH) a été réduite de 85% par rapport aux valeurs initiales TSI. Lorsqu'il est ajouté à la suspension initiale de la chaux (CaO) , teneur en chlore a été réduite de 91%. Dans des expériences séparées, le produit de carbonisation a été lavé avec de l'eau ne contenant pas de chlore et la teneur en chlore a été encore réduite. La teneur en chlore dans le mélange du lignite carbonisé / RDF est plus bas que quand on utilise seulement LIU (dans le cas de l' addition à la suspension de départ CaO et NaOH) en raison de celle contenue dans la lignite , la réaction avec l'alcali de chlore.

Pour confirmer la qualité du carburant de la suspension obtenue selon la présente invention, la bouillie de charbon qui a été obtenue dans les expériences dans une installation pilote mentionné dans les exemples 1 et 2, brûlé dans le simulateur de chaudière pour la poussière de charbon (UE) d'une capacité de 164 000 kcal / h. En outre, la suspension obtenue de l' IST décrit la méthode a été mélangée avec du carburant diesel 7,5% (DF) et brûlé dans le même simulateur. En outre, la suspension obtenue à partir de lignite, RDF, et un mélange de 50% de lignite avec 50% RDF (poids sec) ont été brûlés sous pression dans le réacteur à lit fluidisé pilote (SPTR). Les conditions de combustion et la teneur en impuretés dans le gaz de combustion sans aucun dispositif CGT sont présentés dans le tableau 2.

L'émission d'impuretés provenant de la combustion de tous les cinq suspensions carburant était extrêmement faible. Malgré le fait que l'excès d' air est seulement 15,0-40,3%, les émissions de monoxyde de carbone (CO) pour les suspensions de carburant basé sur RDF était 67-96% en dessous du niveau en conformité avec les nouvelles normes pour les émissions des incinérateurs municipaux (RNCS USA 1994 YG). Ce faible niveau d'émissions de CO ont été atteints en raison de la forte réactivité de la suspension de char (haute teneur en composants volatils par rapport à un carbone fixe), une uniformité accrue, un meilleur mélange du carburant avec de l' air.

Depuis la suspension carbonisation extrait une proportion importante du chlore et de l' anion de soufre / ka nouveaux métaux toxiques LIU, HCL étaient significativement plus faibles exigences d'émissions, même sans méthodes de réduction catalytique sélective ou non catalytiques. Bien que la teneur mesurée émissions de SO 2 pour la suspension de l'IST a légèrement dépassé les exigences RNCS, il faut noter que ces exigences sont conformes à la part de la concentration admissible pour les chaudières, alimentées au charbon, selon le Supplément au Clean Air Act (DZCHV). A une suspension par rapport au mélange de lignite carbonisé / émissions RDF étaient 72% inférieurs à ceux des suspensions à base de lignite, et dans les deux cas , ils se conforment DZCHV Phase II. Sans l'utilisation de la suspension carbonisation émissions de SO 2 provenant de la source du mélange de charbon de lignite ou brun / IST ne seraient pas répondre à ces exigences. En outre, les émissions de mercure (Hg) pour les suspensions de combustible à base RDF carbonisation était de 95% en dessous du niveau RCNS fourni par le retrait d'une partie considérable du mercure pendant le fonctionnement et l' extraction des ressources suspension carbonisation.

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Date de publication 06.11.2006gg