PT1432779E

PT1432779E - Method and apparatus for the gasification of fuel in a fluidised bed reactor

Info

Publication number: PT1432779E
Application number: PT02764902T
Authority: PT
Inventors: Esa Kurkela; Matti Nieminen
Original assignee: Valtion Teknillinen
Priority date: 2001-10-02
Filing date: 2002-10-01
Publication date: 2007-11-09
Also published as: JP4445261B2; ES2292803T3; EP1432779B1; EP1432779A1; DK1432779T3; FI120770B; WO2003029389A1; DE60221549T2; DE60221549D1; JP2005504167A; FI20011925A0; ATE368719T1; FI20011925A

Abstract

The invention relates to a method and apparatus for gasifying fuel in a fluidised bed reactor (1) containing fluidised solid material particles. The fuel (8) is introduced into the reactor bottom part, and product gas (10) formed in gasification is led from the reactor top to a separator, such as a cyclone (11), which separates solid particles from the gas for recirculation to the reactor. In accordance with the invention, a bubbling fluidised bed (2) containing coarser particles, and above this, a circulating bed containing finer particles are maintained in the reactor by recirculating the particles separated from the product gas to the reactor, to the top of the bubbling fluidised bed or above this. The reactor may comprise a lower part (2) for the bubbling fluidised bed and an upper part (4) larger in cross-section for the circulating fluidised bed, the speed of the ascending gas flow in the circulating bed being equal to or lower than that of the bubbling bed. The separating limit in the cyclone may be adjusted such that the discharged product gas flow entrains solid particles, which have a binding effect on tacky ash particles. The product gas is cooled in two successive heat exchangers (19, 20) before filtration of the gas. The method is suitable for gasification of biomasses and recycled fuels forming tars and/or containing chlorine, thus providing a solution to the problems of fouled and clogged gas ducts.

Description

DESCRIÇÃODESCRIPTION

MÉTODO E APARELHO PARA GASEIFICAÇÃO DE COMBUSTÍVEL NUM REACTOR DE LEITO FLUIDIFICADOMETHOD AND APPARATUS FOR GASIFICATION OF FUEL IN A FLUIDIFIED BREAST REACTOR

Esta invenção refere-se a um método para gaseificar combustível num fluxo de gás ascendente num reactor de leito fluidificado contendo partículas de material fluidificado sólido, compreendendo fornecimento de combustível na parte inferior do reactor e levando o gás final produzido na parte superior do reactor para um separador, por meio do qual as partículas sólidas são separadas do gás e são retornadas para o reactor. Além disso, a invenção refere-se a um aparelho de gaseificação para implementar o método.This invention relates to a method for gasifying gas in an upward gas flow in a fluidized bed reactor containing particles of solid fluidized material, comprising supplying the fuel at the bottom of the reactor and bringing the final gas produced at the top of the reactor to a separator, whereby the solid particles are separated from the gas and are returned to the reactor. In addition, the invention relates to a gasification apparatus for implementing the method.

Combustíveis adequados para gaseificação, biocombustíveis finamente divididos e residuos tal como aparas de madeira, residuos urbanos, matérias de embalagens, e resíduos plásticos. 0 gás final obtido pode ser utilizado em energia para fábricas substituindo os combustíveis de fábrica, tais como carvão vegetal, óleo ou gás natural. Há dois principais tipos de reactores de leito fluidificados, um dos quais sendo baseado principalmente num leito fluidificado de borbulhação estática. 0 leito fluidificado de borbulhação consiste em partículas fluidificadas divididas grossas que se mantém numa posição suportada por um fluxo de ar ascendente soprado para o espaço de reactor. A velocidade do fluxo de ar é tipicamente na ordem de 1 m/s. A concentração de matéria sólida é baixa num fluxo de gás acima de um leito de fluidificação de borbulhação claramente limitado. A temperatura do espaço de reactor acima do leito fluidificado num reactor de leito fluidificado de borbulhação 1 pode ser aumentada através de fornecimento adicional de ar ou reduzida através de injecção de água fria no fluxo de gás. Para aumentar a conversão de carvão vegetal, as partículas de pó presentes no fluxo de gás podem ser separadas com um ciclone independente, em que as partículas retornam para a parte inferior do espaço de reactor. "Gaseificadores Winkler" deste tipo são descritos na DE 195 48 324 AI e DE 27 51 911 B2. 0 segundo tipo principal de reactores de leito fluidificado é um leito fluidificado de circulação, em que as partículas fluidificadas sólidas crescem conjuntamente com o fluxo de ar soprado para o reactor. A velocidade do fluxo de ar, que tipicamente é da ordem de 5 m/s, é mais elevado e o tamanho das partículas fluidificadas é mais pequeno que as do reactor de leito fluidificado. As partículas fluidificadas são inclusas pelo gás final no ciclone, onde as partículas e o resíduo de carbonização que derivam do combustível são separadas e devolvidas para a parte inferior do espaço de reactor. Para obter o tempo necessário de retenção para a reacção de gaseificação, os reactores de leito fluidificado de circulação alcançaram uma altura substancialmente mais elevada que a dos reactores de leito fluidificado de borbulhação. Outras propriedades típicas de leitos de fluidificação de circulação são compreenderem uma temperatura igual e uma viscosidade relativamente igual à de suspensão de matéria sólida no espaço do reactor, sem uma característica de leito fluidificado claramente limitado de leitos de fluidificação de borbulhagem. Um processo de gaseificação de combustível típico com base em reactores de leito fluidificado de circulação é descrito na FI 62554 B. 2Suitable fuels for gasification, finely divided biofuels and wastes such as wood chips, municipal waste, packaging materials, and plastic waste. The final gas obtained can be used in energy for factories by replacing the factory fuels, such as charcoal, oil or natural gas. There are two main types of fluidized bed reactors, one of which being mainly based on a fluidized bed of static bubbling. The fluidized bed of bubbling consists of thick divided fluidized particles which is held in a supported position by a flow of upward air blown into the reactor space. The velocity of the air flow is typically in the order of 1 m / s. The concentration of solid matter is low in a gas stream above a clearly limited bubbling fluidization bed. The temperature of the reactor space above the fluidized bed in a bubbling fluidized bed reactor 1 may be increased by additional air supply or reduced by injection of cold water into the gas stream. To increase conversion of charcoal, the powder particles present in the gas stream may be separated with an independent cyclone, where the particles return to the bottom of the reactor space. " Winkler " of this type are described in DE 195 48 324 AI and DE 27 51 911 B2. The second main type of fluidized bed reactor is a fluidized bed of circulation, wherein the solid fluidized particles grow together with the flow of air blown into the reactor. The air flow velocity, which is typically in the range of 5 m / s, is higher and the size of the fluidized particles is smaller than those of the fluidized bed reactor. The fluidized particles are included by the final gas in the cyclone where the particles and the carbonization residue that derive from the fuel are separated and returned to the bottom of the reactor space. To obtain the required retention time for the gasification reaction, the circulating fluidized bed reactors reached a substantially higher height than that of the bubbling fluidized bed reactors. Other typical properties of circulating fluidization beds are to comprise an equal temperature and a viscosity relatively equal to that of solid matter suspension in the reactor space without a clearly limited fluidized bed characteristic of bubbling fluidization beds. A typical fuel gasification process based on circulating fluidized bed reactors is described in FI 62554 B.

Gaseificação de biomassas finamente divididas e resíduos contendo plásticos levadas a cabo com os métodos e equipamentos actuais envolve o problema da formatação de compostos tal como alcatrão em abundância. Antes da combustão para fornecer energia às fábricas, o gás final é filtrado de modo a remover cinzas e metais pesados com filtros com temperatura de funcionamento compreendida entre 200 e 450°C. Para este propósito, o gás derivado do reactor numa temperatura compreendida entre 800 e 100 °C necessita de ser arrefecido, com um conversor de calor, sendo então os alcatrões condensados nas superfícies das condutas de gás, o conversor de calor e o filtro, ficam entupidos. Uma segunda fonte de problemas nos actuais processos de gaseificação é o cloro contido no combustível, tendo em consideração que o cloro encontra-se abundantemente presente, especialmente em resíduos plásticos ou combustíveis residuais semelhantes. O cloro reage com o cálcio usado como partículas fluidificadas ou inclusas pelo combustível, formando compostos, que também aderem às condutas de gás e aos conversores de calor causando o entupimento destes. Este processo tem sido observado para alcançar um máximo de modo a que quando o estiver gás final arrefecido esteja compreendido numa temperatura de aproximadamente 720 a 780 °C.Gasification of finely divided biomass and waste containing plastics carried out with current methods and equipment involves the problem of formatting compounds such as abundant tar. Prior to combustion to supply power to the plants, the final gas is filtered to remove ashes and heavy metals with filters with operating temperatures between 200 and 450 ° C. For this purpose, the gas derived from the reactor at a temperature between 800 and 100 ° C needs to be cooled with a heat converter, the tars being condensed on the surfaces of the gas conduits, the heat converter and the filter being clogged. A second source of problems in the current gasification processes is the chlorine contained in the fuel, taking into account that chlorine is abundantly present, especially in plastic waste or similar residual fuels. Chlorine reacts with the calcium used as fluidized or included particles by the fuel, forming compounds, which also adhere to gas conduits and heat converters causing them to clog. This process has been observed to reach a maximum such that when the cooled final gas is present at a temperature of about 720 to 780 ° C.

Os problemas acima mencionados foram detectados nos testes de gaseificação pelo requerente por meio de um reactor de leito fluidificado em relação a resíduos que continham resíduos de madeira, tais como aparas de madeira e plásticos em abundância, Com ambos os tipos de combustível há uma formação abundante de alcatrão apesar do facto de o combustível ter sido ministrado num leito de fluidificação de borbulhação. Parte do combustível rosa finamente dividido sem ser 3 gaseificado conjuntamente com o fluxo de ar na parte superior de espaço de reactor, que está quase totalmente livre de partículas fluidificadas. Com combustível contendo plástico a pirólise resulta em grandes quantidades de hidrocarbonetos pesados, que não tem tempo suficiente para desintegrar no leito fluidificado relativamente baixo. Estes compostos surgem da matéria sólida no reactor na parte superior vazia, onde a falta de superfícies de partículas de catalisação evitam que se desintegrem. Por este motivo, a expansão da secção transversal de fluxo da parte superior do gaseificador levada a cabo em vários gaseificadores de leito fluidificado conhecidos e a grande altitude do reactor não traz qualquer solução para o problema do alcatrão. Em testes conduzidos pelo requerente, a redução em concentração de alcatrão nas partículas fluidificadas na parte superior vazia do espaço de reactor a 900°C e com um atraso de 10 segundos era menos de 5% e as condutas de gás final foram entupidas devido à condensação de alcatrões e a compostos de cálcio/cloro presentes nos pós finamente divididos. O requerente examinou também a gaseificação dos mesmos combustíveis com reactores de leito fluidificado. Nestes testes, o problema do alcatrão em aparas de madeira foi remediado através do uso de calcário ou dolomite como partículas fluidificadas, que catalisam a desintegração de alcatrão após terem sido calcionadas em óxido de cálcio. No entanto, continua a haver problemas causados por cal que é moída devido à elevada taxa de fluxo e o elevado consumo resultante de cal e aumento da quantidade de pó. Com combustíveis contendo cloro, a cal não é de grande utilidade, presumivelmente devido à reacção da libertação de HCI e partículas de cal, que desactivam estes combustíveis. Do 4 mesmo modo, o problema de entupimento das condutas de gás mantém-se devido aos compostos pegajosos cálcio/cloro. Num teste conduzido com resíduos de combustível, a conduta de gás final foi completamente entupida em 30 horas. Foi detectado no depósito cálcio e cloro em abundância. Nem é o problema devido ao material fluidificado usado, porque resíduo combustível contém cal suficiente para as condutas de gás a serem entupidos. Na US-A-5,658, 359 o problema foi resolvido ministrando de um modo separado o material grosso polido, tal como areia, no gás final, contudo isto ainda envolve o inconveniente dos custos acrescidos pelo equipamento adicional e a acção abrasiva de areia grossa nas condutas de gás e do conversor de calor. A patente anterior do requerente Fl 981817 A descreve um método de gaseificação que usa um reactor de leito de fluidificação de circulação, em que a matéria de leito consiste numa mistura de material duro e granulado e material já poroso e moído. O objectivo disto é alcançar uma situação, os metais alcalinos nas cinzas são ligados às partículas de cálcio divididas finamente e rapidamente passam através da circulação de ciclone fora do gaseificador. Nos exemplos da aplicação, o fluxo de gás ascendente tem a velocidade de 5 m/s, que é usual para um gaseificador de leito fluidificado de circulação e o pó separado pelo ciclone de circulação efectiva é recirculado no leito da areia grossa na parte inferior do leito. Deste modo, uma rápida moagem da cal circulada é melhorada e uma boa conversão de carbono á alcançada muito embora a uma temperatura relativamente baixa, tendo em conta que a matéria sólida de carbono que é circulada é devolvida para a zona oxidativa na parte inferior do reactor. O método descrito é adequado para materiais ricos 5 em alcalinos, em que o cloro é misturado com o sódio ou potássio no combustível. Por contraste, os testes conduzidos pelo requerente mostraram que materiais contendo um excesso de cloro em relação a sódio e potássio, tal como é frequentemente o caso de resíduos de combustíveis, é forte a formação de um depósito contendo cálcio e cloro no cano de gás seguido do ciclone. A US-A-5 562 744 descreve tratamento de um processo de gás com impurezas tal como alcatrão num reactor contendo leito fluidificado de partículas sólidas. Algum material de leito fluidificado levado a cabo pelo processo de gás cresce no reactor é devolvido através de um dispositivo de arrefecimento centralmente posicionado. 0 gás limpo flui desde o topo do reactor até uma conduta de saída de gás. Material de leito fluidificado fino fresco é fornecido ao leito através uma conduta de alimentação superior e material de leito fluidificado grosseiro acumulado na porção inferior do reactor é removido através de uma conduta de saída. Não existe um separador exterior para separar partículas sólidas do gás de modo a que estas voltem para o reactor. A WO-A-99/32583 descreve gaseificação de material combustível de carbono sólido num leito de fluidificação de circulação com partículas que passam duas câmaras de reacção. 0 material de carbono é fornecido a uma primeira câmara de reacção, enquanto um agente de gaseificação contendo oxigénio é principalmente alimentado por uma segunda câmara de reacção de carbonizar. Um gás final de carregamento de partícula é descarregado de uma primeira câmara de reacção, as partículas contendo carbonização são separadas e circuladas para a câmara de reacção de carbonização, em que as partículas 6 formam um leito de borbulhação fluidificada. Gás final da câmara de reacção de carbonização é útil como gás de fluidificar na primeira câmara de reacção e partículas da câmara de reacção de carbonização são recirculadas para a primeira câmara de reacção para fazer a pirólise ao combustível de carbono. 0 propósito da invenção é providenciar uma solução para os problemas expostos acima, que permita que os problemas de sujidade e entupimento das condutas de gás e conversores de calor devido aos alcatrões e/ou compostos cálcio/cloro sejam evitados ou substancialmente aliviados enquanto que o consumo de material fluidificado sólido mantém-se moderado durante o processo. 0 método da invenção é caracterizado pelo facto de o fluxo de gás ser usado para manter no reactor um leito de fluidificação de borbulhação contendo partículas de material fluidificado grossas com um tamanho compreendido entre 0.2 e 1.5 mm e acima disto um leito de circulação contendo partículas de material fluidificado finamente dividido com um tamanho compreendido entre 50 e 300 pmm, e por as partículas que foram separadas do gás final para circulação são devolvidas para a parte superior do leito de fluidificação de borbulhação do reactor ou acima deste. Consequentemente, a ideia central da invenção é manter um leito de fluidificação de borbulhagem e um leito de circulação em paralelo no processo, com este leitos a operarem substancialmente separados sem se misturarem. Este modo alcança um processo óptimo, que combina os benefícios das duas soluções básicas: gaseificação de leito fluidificado de borbulhação e gaseificação de leito de fluidificação de circulação. 7 0 leito de fluidificação de borbulhação no reactor inferior da invenção requer uma velocidade relativamente baixa, então um tempo de retenção adequado é alcançado num reactor que é substancialmente mais baixo que os dos reactores de leito de fluidificação de circulação. 0 combustível é qaseifiçado no leito fluidificado de borbulhação, desde onde o qás passa até ao leito de circulação superior, onde a circulação divide finamente as partículas fluidificadas tem uma superfície de partícula de catalização para deqradação de alcatrão. Para dividir de um modo fino as partículas de circulação a serem fluidificadas, uma velocidade de fluxo baixa do leito de borbulhação é suficiente, providenciando um tempo de retenção adequado e uma diminuição de desinteqração e formação de pó causada por colisão de partículas. A recirculação de partículas circuladas para o nível do bordo superior do leito de fluidificação de borbulhagem ou acima destes rendimentos o especial beneficio das partículas não tem de compensar a perda de elevada pressão na ordem de 50 a 200 mbar do leito de borbulhação, que é o caso de reactores de leito fluidificado de borbulhação convencionais, onde a recirculação ocorre na parte inferior do leito de borbulhação ou na parte inferior do espaço de reactor.The above mentioned problems were detected in the gasification tests by the applicant by means of a fluidized bed reactor in respect of residues containing wood residues, such as wood chips and plastics in abundance. With both types of fuel there is abundant formation of tar despite the fact that the fuel has been delivered in a bubbling fluidization bed. Part of the finely divided pink fuel without being carbonated together with the air flow in the upper part of the reactor space, which is almost totally free of fluidized particles. With fuel containing plastic the pyrolysis results in large amounts of heavy hydrocarbons, which does not have sufficient time to disintegrate in the relatively low fluidized bed. These compounds emerge from the solid matter in the reactor in the empty upper part, where the lack of surfaces of catalyst particles prevents them from disintegrating. Therefore, the expansion of the flow cross-section of the upper part of the gasifier carried out in a number of known fluidized bed gasifiers and at high reactor altitude does not provide any solution to the tar problem. In tests conducted by the applicant, the reduction in tar concentration in the fluidized particles in the empty upper part of the reactor space at 900 ° C and a 10 second delay was less than 5% and the final gas conduits were clogged due to condensation of tars and to calcium / chlorine compounds present in the finely divided powders. The applicant has also examined the gasification of the same fuels with fluidized bed reactors. In these tests, the problem of tar wood chips has been remedied through the use of limestone or dolomite as fluidized particles, which catalyze the disintegration of tar after being calcined in calcium oxide. However, there continue to be problems caused by lime which is ground due to the high flow rate and the resulting high consumption of lime and increase in the amount of powder. With lime-containing fuels, lime is not very useful, presumably due to the reaction of the release of HCl and lime particles, which deactivate these fuels. In the same way, the problem of clogging the gas conduits remains due to sticky calcium / chlorine compounds. In a test conducted with fuel waste, the final gas line was completely clogged in 30 hours. Calcium and chlorine were found in abundance. Neither is the problem due to the fluidized material used, because combustible residue contains lime sufficient for the gas conduits to be clogged. In US-A-5,658,359 the problem was solved by separately administering the polished thick material, such as sand, in the final gas, yet this still involves the inconvenience of added costs by the additional equipment and the abrasive action of coarse sand in the gas ducts and heat converters. The applicant's earlier patent Fl 981817 A describes a method of gasification using a circulating fluidization bed reactor, wherein the bed material consists of a mixture of hard and granular material and already porous and ground material. The purpose of this is to achieve a situation, the alkali metals in the ashes are bound to finely divided calcium particles and rapidly pass through the cyclone circulation outside the gasifier. In the examples of the application, the upward gas flow has a velocity of 5 m / s, which is customary for a circulating fluidized bed gasifier and the powder separated by the effective circulating cyclone is recirculated into the coarse sand bed at the bottom of the bed. Thus, rapid grinding of the circulated lime is improved and a good carbon conversion is achieved albeit at a relatively low temperature, bearing in mind that the carbon solid which is circulated is returned to the oxidative zone at the bottom of the reactor . The described method is suitable for materials rich in alkali, wherein the chlorine is mixed with sodium or potassium in the fuel. By contrast, the tests conducted by the applicant have shown that materials containing an excess of chlorine relative to sodium and potassium, as is often the case with fuel residues, is strong formation of a deposit containing calcium and chlorine in the gas pipe followed of the cyclone. US-A-5 562 744 discloses treatment of a gas process with impurities such as tar in a reactor containing fluidised bed of solid particles. Some fluidized bed material carried out by the gas process growing in the reactor is returned through a centrally positioned cooling device. Clean gas flows from the top of the reactor to a gas outlet conduit. Fresh fine fluidized bed material is fed to the bed through a top feed conduit and coarse fluid bed material accumulated in the lower portion of the reactor is withdrawn through an outlet conduit. There is no outer separator for separating solid particles from the gas so that they return to the reactor. WO-A-99/32583 discloses gasification of solid carbon fuel material in a circulation fluidizing bed with particles passing through two reaction chambers. The carbon material is supplied to a first reaction chamber, while an oxygen containing gasification agent is mainly fed by a second carbonization reaction chamber. A final particle loading gas is discharged from a first reaction chamber, the carbonization containing particles are separated and circulated into the carbonization reaction chamber, where the particles 6 form a fluidized bubble bed. The carbonization reaction chamber end gas is useful as the fluidizing gas in the first reaction chamber and particles from the carbonization reaction chamber are recirculated to the first reaction chamber to pyrolyze the carbon fuel. The purpose of the invention is to provide a solution to the problems set forth above, which allows the problems of soiling and clogging of the gas conduits and heat converters due to tars and / or calcium / chlorine compounds to be avoided or substantially relieved while consumption of solid fluidic material remains moderate during the process. The method of the invention is characterized in that the gas stream is used to maintain in the reactor a bubbling fluidization bed containing thick fluidized material particles having a size comprised between 0.2 and 1.5 mm and above this a circulation bed containing particles of finely divided fluidised material having a size comprised between 50 and 300 μm, and in that the particles which have been separated from the final gas for circulation are returned to the upper bubbling fluidizing bed of the reactor or above it. Accordingly, the central idea of the invention is to maintain a bubbling fluidization bed and a parallel circulation bed in the process, with these beds operating substantially apart without mixing. This mode achieves an optimal process, which combines the benefits of two basic solutions: bubbling fluidized bed gasification and flow fluidizing bed gasification. The bubbling fluidization bed in the lower reactor of the invention requires a relatively low velocity, so a suitable retention time is achieved in a reactor which is substantially lower than those of the circulating fluidizing bed reactors. The fuel is collected in the bubbling fluidized bed, from where it passes to the upper circulation bed, where the circulation finely divides the fluidized particles has a catalyst particle surface for tar dewatering. To thinly partition the circulating particles to be fluidized, a low bubble bed flow rate is sufficient, providing adequate retention time and a decrease in disintegration and powder formation caused by collision of particles. The recirculation of particles circulated to the level of the upper lip of the bubbling fluidization bed or above these yields the particular benefit of the particles does not have to compensate for the loss of high pressure in the range of 50 to 200 mbar from the bubbling bed, which is the in the case of conventional bubbling fluidized bed reactors where recirculation occurs at the bottom of the bubbling bed or at the bottom of the reactor space.

Resíduos contendo plástico e um número de biocombustíveis são tipicamente ricos em substâncias de evaporação e/ou resíduos de carbonização formados por este é extremamente reactivo. Por isto é que a gaseificação de leito de f luidif icação excede os requeridos 95% de conversão de carbono, e assim não é essencial separar pós de ciclone com a precisão máxima e devolve-los para o leito de fluidificação tal como nos gaseificadores convencionais Winkler mencionados acima. Isto permite o limite de separação do separador a ser ajustado de modo que partículas sólidas mais pequenas no gás final não sejam devolvidas para fazerem parte do leito de circulação no reactor, mas são deixadas no fluxo de gás final para serem arrefecidas, onde servem para substancialmente aliviar o problema de entupimento causado pelos compostos cálcio/cloro. Com o limite de separação de partículas sólidas no separador ser compreendido entre cerca de 50 e 70 pm, partículas sólidas de um tamanho de 10-70 pm são obtidas no fluxo de gás final, que diminui a proporção de componentes que aderem pegajosamente na matéria sólida do gás, misturando-os e evitando que material pegajoso adira às condutas de gás, o ao conversor de calor e ao filtro de gás. O leito de fluidificação de borbulhação pode ter um tamanho de partícula, por exemplo, compreendido entre 0.3 e 1.5 mm e com 0 limite de separação do separador mencionado acima, uma fracção pode ser devolvida para o leito de fluidificação cujo tamanho de partícula está compreendido entre 50 e 300 pm. Partículas da última ordem de magnitude ascendente no fluxo de gás, que tem velocidade igual ou inferior à do leito de borbulhação, preferivelmente, por exemplo, compreendido entre 1 e 1.5 m/s. O espaço superior do reactor contendo o leito de circulação pode dar uma maior largura que a parte inferior contendo o leito de borbulhação de modo que a expansão irá compensar o aumento de fluxo de gás gerado pela gaseificação e previne a aceleração de fluxo. O material fluidificado fornecido ao reactor é uma substância inorgânica particulada, que pode ser inerte ou reactiva, não formando ainda gás final combustivo como faz combustível.Waste containing plastic and a number of biofuels are typically rich in evaporation substances and / or carbonization residues formed by it is extremely reactive. This is why the fluidization bed gasification exceeds the required 95% carbon conversion, so it is not essential to separate cyclone powders with the maximum precision and return them to the fluidization bed as in the conventional Winkler gasifiers mentioned above. This allows the separation limit of the separator to be adjusted so that smaller solid particles in the final gas are not returned to form part of the circulation bed in the reactor, but are left in the final gas stream to be cooled, where they serve to substantially to alleviate the problem of clogging caused by calcium / chlorine compounds. With the separation limit of solid particles in the separator being between about 50 and 70 Âμm, solid particles of a size of 10-70 Âμm are obtained in the final gas stream, which decreases the proportion of sticky components in solid matter of the gas by mixing them and preventing sticky material from adhering to the gas lines, the heat converter and the gas filter. The bubbling fluidization bed may have a particle size, for example, comprised between 0.3 and 1.5 mm and with the separator separation limit mentioned above, a fraction can be returned to the fluidizing bed whose particle size is comprised between 50 and 300 μm. Particles of the last order of increasing magnitude in the gas flow, having velocity equal to or less than that of the bubbling bed, preferably, for example, between 1 and 1.5 m / s. The upper space of the reactor containing the circulation bed may give a greater width than the bottom containing the bubbling bed so that the expansion will compensate for the increase in gas flow generated by the gasification and prevent the acceleration of flow. The fluidized material supplied to the reactor is a particulate inorganic substance, which may be inert or reactive, yet does not form a fuel gas as fuel.

De acordo com a invenção, o reactor é fornecido com dois tipos de tamanho de partículas diferentes de modo a que 9 partículas grossas formem um leito de fluidificação de borbulhação no reactor e além disso partículas finamente divididas formem um leito de circulação. As partículas de material de fluidificação a serem adicionadas, que pode consistir em, por exemplo, areia, podem então ficar compreendidas na variação mencionada acima entre o leito de borbulhação e o leito de circulação. De modo opcional, o material fornecido pode consistir exclusivamente em partículas sólidas divididas grosso modo, por exemplo, na ordem de 0.3 a 1.5 mm, cujo material é friável, de modo a que esse material, após ter sido moído no leito de borbulhação, junta o fluxo de ar ascendente e assim forma material fluidificado no leito de circulação. Num leito de borbulhação e num leito de circulação, uma fracção de material sólido é ainda obtida da fracção fina formada, passando do separado para o fluxo de gás final, e esta fracção serve para evitar o entupimento das condutas de gás e o conversor de calor causado por cinzas pegajosas. Cal é uma material fluidificado em pó particularmente adequado, no entanto, óxido de magnésio e caulino são também utilizáveis.According to the invention, the reactor is provided with two different particle size types so that coarse particles form a bubbling fluidization bed in the reactor and furthermore finely divided particles form a circulation bed. The particles of fluidizing material to be added, which may consist of, for example, sand, may then be comprised in the aforementioned variation between the bubbling bed and the circulation bed. Optionally, the material supplied may consist exclusively of solid particles roughly divided, for example, in the range of 0.3 to 1.5 mm, the material of which is friable, such that after being ground in the bubbling bed, the flow of upward air and thus forms fluidized material in the circulation bed. In a bubbling bed and in a circulation bed, a fraction of solid material is further obtained from the formed fine fraction, passing from the separated to the final gas stream, and this fraction serves to prevent clogging of the gas conduits and the heat converter caused by sticky ash. Cal is a particularly suitable powdered fluidized material, however, magnesium oxide and kaolin are also usable.

De modo a minimizar o entupimento de condutas de gás, é também vantajoso providenciar um arrefecimento de gás final em duas etapas subsequentes com dois conversores de calor separados, o primeiro arrefece o gás para uma temperatura compreendida entre 600 e 720°C e o segundo para uma temperatura de 450°C ou menos. O primeiro conversor de calor passa o gás pela temperatura compreendida entre 720 e 780°C, que é crítica em termos de entupimento, tendo em conta que os componentes de cinza contendo cálcio e cloro perdem a sua capacidade de aderência, eliminando assim o risco de entupimento no segundo conversor de calor que opera a uma 10 temperatura baixa e o filtro de gás. 0 primeiro conversor de calor, por sua vez, tem preferencialmente dimensões largas de modo a que a taxa de fluxo de gás seja baixa, e os tubos de gás possam ser dispostos verticalmente, sendo assim o risco de adesão minimizado.In order to minimize clogging of gas conduits, it is also advantageous to provide final gas cooling in two subsequent steps with two separate heat exchangers, the former cools the gas to a temperature comprised between 600 and 720 ° C and the second to a temperature of 450 ° C or less. The first heat converter passes the gas at a temperature between 720 and 780 ° C, which is critical in terms of clogging, taking into account that the ash components containing calcium and chlorine lose their adhesion capacity, thus eliminating the risk of clogging in the second heat converter operating at a low temperature and the gas filter. The first heat converter, in turn, preferably has large dimensions so that the gas flow rate is low, and the gas tubes can be arranged vertically, thus the risk of adhesion is minimized.

Uma medida adicional para também evitar o entupimento é alimentar um absorvente, tal como um sódio adequado, ou um composto de potássio ou cálcio nu fluxo de gás final antes do conversor de calor de modo a ligar as partículas de cinza. 0 aparelho de gaseificação da invenção implementa o método descrito acima compreende como elemento conhecidos por si só um reactor de leito de fluidificação, material fluidificado que consiste dm partículas sólidas, uma entrada de alimentação para produzir um fluxo de gás ascendente no reactor, uma entrada de alimentação de combustível, uma entrada de alimentação para introduzir material fluidificado no reactor, uma conduta de exaustão de gás que começa na parte superior do reactor, um separador para separar partículas de matéria sólida do gás final que deixou o reactor, e uma linha de retorno para devolver partículas separadas para reactor. De acordo com a invenção, o aparelho é caracterizado pelo facto de um leito de fluidificação de borbulhação contendo partículas de material fluidificado grossas com um tamanho compreendido entre 0.2 e 1.5 mm possa ser providenciado no reactor e acima disto, partículas, um leito de circulação contendo partículas de material fluidificado fino com um tamanho compreendido entre 50 e 300 pm pode ser providenciado, de modo que a linha de retorno para as partículas retornarem do separador para o reactor 11 terminem no nível superior do leito de fluidificação de borbulhação ou acima deste. 0 espaço do reactor compreende preferivelmente uma parte inferior para o leito de fluidificação de borbulhação e uma parte superior mais larga em secção transversal para o leito de fluidificação. 0 rácio do diâmetro da parte superior para a parte inferior é mais apropriada compreendida entre 1.15 e 1.5. As partes podem ser espaçadas por uma porção cónica expandida, cujo ângulo cónico em relação ao eixo vertical do espaço do reactor é obtuso, preferivelmente menos que 10° e mais preferivelmente menos que 7o. Esta expansão evita que a taxa de fluxo de gás num leito de circulação de exceder o do leito de borbulhação. O separador para separar as partículas sólidas que retornam para o leito de circulação do reactor das partículas finas permanecem no fluxo de gás consiste num ciclone. Um ciclone largo dimensionado para uma velocidade de fluxo baixa preferivelmente abaixo de 15 m/s pode ser usada, provocando perda de pressão baixa, preferivelmente menos que 15 mbar, Isto facilita o retorno de partículas do leito de circulação para o reactor e o gás final irá reter partículas sólidas que são capazes de varrer o pó das paredes da conduta de gás para ligar componentes de cinza adesiva pegajosa. A invenção é explicada de um modo mais detalhado abaixo fazendo referência aos desenhos anexos, que exemplificam um aparelho de gaseificação da invenção compreendendo um leito de fluidificação de borbulhação e um leito de circulação superior. 12 0 aparelho de gaseificação ilustrado no desenho compreende um reactor de leito fluidificado, que consiste numa parte inferior cilíndrica 2, uma parte de expansão cónica superior 3 e uma parte superior cilíndrica 4, tendo a parte superior 4 uma área de secção transversal maior que a parte inferior 2. No reactor 1, nas proximidades da sua parte inferior, há uma grade 5, sobre a qual ar de gaseificação ou vapor são fornecidos desde a entrada de alimentação 6. Na referida parte de reactor inferior 2, um leito de fluidificação de borbulhagem 7 é mantido suportado pelo fluxo de ar ascendente, o leito de fluidificação consiste em partículas sólidas fluidificadas finamente divididas com um tamanho acima de 0.2 mm, preferivelmente compreendido entre cerca de 0.3 e 1.5 mm. 0 combustível finamente dividido para ser gaseificado, que consiste em biomassa, tal como serradura ou resíduos urbanos ou industriais, tais como resíduos de plástico, é fornecido através da entrada 8 para a parte inferior do reactor 2, no leito de fluidificação 7. O combustível é gaseificado no leito de f luidif icação de borbulhação, de modo a que o gás formado passe para o fluxo de gás ascendente no espaço do reactor enquanto cinzas 9 são removidas da parte inferior do reactor.An additional measure to also avoid clogging is to feed an absorbent, such as a suitable sodium, or a potassium or calcium compound in the final gas stream prior to the heat converter so as to bind the ash particles. The gasification apparatus of the invention implements the method described above comprising as a member per se a fluidization bed reactor, a fluidized material consisting of solid particles, a feed inlet to produce an upward gas flow in the reactor, an inlet of a fuel inlet for introducing fluidized material into the reactor, a gas exhaust duct starting at the top of the reactor, a separator for separating solid matter particles from the final gas leaving the reactor, and a return line to return separate particles to the reactor. According to the invention, the apparatus is characterized in that a bubbling fluidization bed containing coarse-sized fluidized-bed particles having a size of between 0.2 and 1.5 mm can be provided in the reactor and above this, a circulation bed containing particles of fine fluidized material having a size in the range of 50-300 μm may be provided such that the return line for the particles returning from the separator to the reactor 11 terminates at or above the upper level of the bubbling fluidization bed. The reactor space preferably comprises a bottom for the bubbling fluidization bed and a wider upper portion in cross-section for the fluidizing bed. The ratio of the diameter of the top to the bottom is more appropriate between 1.15 and 1.5. The portions may be spaced by an expanded conical portion, the conical angle to the vertical axis of the reactor space being obtuse, preferably less than 10 ° and more preferably less than 7 °. This expansion prevents the flow rate of gas in a circulation bed from exceeding that of the bubbling bed. The separator for separating solid particles returning to the fine particle reactor circulation bed remains in the gas stream consisting of a cyclone. A wide cyclone sized for a low flow velocity preferably below 15 m / s can be used, causing low pressure loss, preferably less than 15 mbar. This facilitates the return of particles from the circulation bed to the reactor and the final gas will retain solid particles that are capable of sweeping the powder from the walls of the gas conduit to attach components of tacky adhesive ash. The invention is explained in more detail below with reference to the accompanying drawings, which exemplify a gasification apparatus of the invention comprising a bubbling fluidizing bed and a top circulation bed. The gasification apparatus shown in the drawing comprises a fluidized bed reactor consisting of a cylindrical lower part 2, an upper conical expansion part 3 and a cylindrical upper part 4, the upper part 4 having a larger cross-sectional area than the 2. In the reactor 1, in the vicinity of its lower part, there is a grid 5, on which gasification air or steam is supplied from the feed inlet 6. In said lower reactor part 2, a fluidizing bed of The fluidized bed consists of finely divided fluidized solid particles having a size in excess of 0.2 mm, preferably in the range of 0.3 to 1.5 mm. The finely divided fuel to be gassed, consisting of biomass, such as sawdust or urban or industrial waste, such as plastic waste, is supplied through the inlet 8 to the bottom of the reactor 2 in the fluidizing bed 7. The fuel is gassed in the bubbling fluidization bed so that the formed gas passes into the upward gas flow in the reactor space while ash 9 is removed from the bottom of the reactor.

Um leito de circulação é mantido com o fluxo de gás na parte expandida de modo cónico 3 do reactor de leito fluidificado 1 e na parte cilíndrica superior 4, as partículas sólidas fluidificadas neste leito de circulação mais pequeno que os do leito fluidificação de borbulhação inferior 7, tendo preferivelmente um tamanho compreendido entre 50 e 300 pm. A expansão cónica 3 do espaço de reactor é preferivelmente 13 dimensionado com o aumento de uma superfície de secção transversal que corresponde ao aumento na quantidade de gás provocado pela gaseificação de combustível, de modo a que a velocidade do fluxo de gás ascendente no leito de borbulhação na parte inferior mais estreita 2 do reactor é o mesmo que no leito fluidificado de circulação na parte superior 4 do reactor, na ordem de 1 para 1.5 m/s. Estes parâmetros de operação podem ser ajustados por meio do ar de gaseificação e do fornecimento de combustível, e é ainda concebível que a velocidade de fluxo de gás no leito de circulação seja inferior à do leito de borbulhação. 0 fluxo de gás final é conduzido desde a parte superior do espaço de reactor 1 através da conduta 10 para o ciclone de separação 11, que separa as partículas fluidificadas do fluxo de circulação para serem obtidas através da conduta 12 de volta para o reactor de leito fluidificado 1. A conduta de retorno 12 junta o espaço de reactor ao nível do bordo superior do leito fluidificado de borbulhação 7 tal como ilustrado no desenho. O leito fluidificado e o leito de circulação irão então ser separados um do outro sem misturarem de partículas fluidificadas entres os leitos. No entanto, na prática, a altura do leito de borbulhação 7 pode variar para outro tamanho, por outras palavras, o bordo superior do leito pode crescer momentaneamente um pouco acima da extremidade da conduta de retorno 12, ou de acordo, baixar ligeiramente abaixo deste. No entanto, é essencial que as partículas de circulação retornem para o reactor 1 compensando com o seu peso na conduta 12 apenas a perda de pressão que ocorre no leito de circulação e o ciclone, mas não uma perda substancial de grande de pressão que ocorre no leito de borbulhação, que poderia ser o caso, devendo as 14 partículas de circulação serem ministradas ou ministradas por baixo do leito de borbulhação. 0 desenho mostra duas entradas de abastecimento 13, 14 para partículas fluidificadas para serem introduzidas no processo, de modo que as partículas mais grossas do leito de borbulhação 7 possam ser introduzidas no fornecedor de combustível 8 e partículas finas do leito de circulação possam ser introduzidas na entrada de retorno 12 do fluxo de circulação. As partículas a serem introduzidas podem ser, por exemplo, fracções de areia, cujo tamanho de partícula é diferente na curva de borbulhação. Por outro lado, material fluidificado friável tal como cal pode também ser usada, que, quando dividido em pequenos pedaços no leito de borbulhação 7, produz as partículas fluidificadas divididas mais finas no leito de circulação. Nesse caso, pode ser o suficiente se materiais fluidificados forem ministrados apenas ao leito de borbulhação 7 através da entrada 13. 0 leito de circulação pode de modo opcional ser fornecido com ar secundário subindo a sua temperatura através da entrada 15 ou água de arrefecimento ou vapor baixando a temperatura através da entrada 16, nas proximidades da parte superior do espaço de reactor. 0 ciclone 11 tem a tarefa de separar as partículas fluidificadas do leito de circulação que retorna para o reactor 1 do fluxo de gás final, que é conduzido através das condutas 17, 18 para ser arrefecido em dois conversores de calor sucessivos 19, 20. O fluxo de gás removido do ciclone 11 para a conduta 17 tipicamente tem a temperatura na ordem de 800 a 1000°C e é arrefecido para uma temperatura compreendida entre 600 e 720°C com o primeiro conversor de 15 calor 19 na direcção do fluxo. Arrefecendo abaixo da temperatura compreendida entre 720 e 780 °C, o que é problemático em termos de adesão de partículas de cinza e entupimento causado por isto, irá ocorrer no tubo do conversor de calor 19, que é posicionado adequadamente de um modo vertical e foram dadas dimensões suficientemente largas e em que a velocidade de fluxo de gás é baixo, por exemplo, aproximadamente 4 m/s. Com o limite de separação de partícula no ciclone 11 a ser cerca de 50 a 70 pm, partículas sólidas do tamanho de 10-70 pm irão permanecer no fluxo de gás final e terão um impacto essencial na ligação de cinzas e evitar entupimentos. Além disso, um solvente tal como compostos de cálcio, sódio ou potássio reagem com o cloro podem ser ministrados ao conversor de calor 19 através da entrada 21. Se necessário, água fia ou vapor podem também ser ministrados no fluxo de gás no conversor de calor 19. O conversor de calor 19 actua em simultâneo como separador para remover cinzas voadoras para a saída 22.A flow bed is maintained with the gas flow in the conically expanded portion 3 of the fluidized bed reactor 1 and in the upper cylindrical part 4, the solid particles fluidized in this lower circulation bed than those of the lower bubbling fluidization bed 7 , preferably having a size comprised between 50 and 300 Âμm. The conical expansion 3 of the reactor space is preferably sized with the increase of a cross-sectional area corresponding to the increase in the amount of gas caused by the fuel gasification, so that the velocity of the upward gas flow in the bubbling bed in the narrower lower part 2 of the reactor is the same as in the circulating fluidized bed in the upper part 4 of the reactor, in the order of 1 to 1.5 m / s. These operating parameters can be adjusted by means of the gasification air and the fuel supply, and it is still conceivable that the gas flow rate in the circulation bed is lower than that of the bubbling bed. The final gas flow is conducted from the top of the reactor space 1 through the conduit 10 to the separation cyclone 11, which separates the fluidized particles from the flow of circulation to be obtained through the conduit 12 back to the bed reactor The return line 12 joins the reactor space to the level of the upper edge of the bubbling fluidized bed 7 as shown in the drawing. The fluidized bed and the circulation bed will then be separated from each other without mixing of fluidized particles between the beds. However, in practice, the height of the bubble bed 7 may vary to another size, in other words, the upper edge of the bed may momentarily grow slightly above the end of the return duct 12, or accordingly lower slightly below this . However, it is essential that the circulation particles return to the reactor 1 by compensating with their weight in the conduit 12 only the pressure loss occurring in the circulation bed and the cyclone, but not a substantial loss of large pressure occurring in the bed of bubbling, which could be the case, and the circulating particles should be administered or administered beneath the bubbling bed. The drawing shows two supply inlets 13, 14 for fluidized particles to be introduced into the process so that the coarser particles of the bubbling bed 7 can be introduced into the fuel supplier 8 and fine particles of the circulation bed can be introduced into the return flow return port 12. The particles to be introduced may be, for example, sand fractions, the particle size of which is different in the bubbling curve. On the other hand, friable fluidized material such as lime may also be used which, when broken into small pieces in the bubbling bed 7, produces the finer divided fluidized particles in the circulation bed. In that case, it may be sufficient if fluidized materials are delivered only to the bubbling bed 7 through the inlet 13. The circulation bed may optionally be supplied with secondary air by raising its temperature through the inlet 15 or cooling water or steam lowering the temperature through the inlet 16, in the vicinity of the upper part of the reactor space. Cyclone 11 has the task of separating the fluidized particles from the circulation bed which returns to the reactor 1 of the final gas stream, which is conducted through the conduits 17, 18 to be cooled in two successive heat converters 19, the gas flow removed from the cyclone 11 to the conduit 17 typically has the temperature in the range of 800 to 1000 ° C and is cooled to a temperature comprised between 600 and 720 ° C with the first heat converter 19 in the flow direction. Cooling below the temperature comprised between 720 and 780 ° C, which is problematic in terms of adhesion of gray particles and clogging caused thereby, will occur in the tube of the heat converter 19, which is suitably positioned vertically and has been given sufficiently wide dimensions and wherein the gas flow velocity is low, for example approximately 4 m / s. With the particle separation limit on cyclone 11 being about 50 to 70 Âμm, solid particles of size 10-70 Âμm will remain in the final gas stream and will have an essential impact on ash binding and avoid clogging. In addition, a solvent such as calcium, sodium or potassium compounds react with chlorine can be delivered to the heat converter 19 via the inlet 21. If necessary, water or vapor can also be delivered in the gas stream in the heat converter 19. The heat converter 19 acts simultaneously as a separator to remove fly ash to the outlet 22.

No conversor de calor 20 que é segundo na direcção de fluxo, o fluxo de gás é arrefecido a uma temperatura de 450 °C ou menos. O gás final arrefecido continua até o filtro 23, cuja temperatura de operação está compreendia entre 200 a 450 °C e a partir da qual o gás final purificado é queimado para a conduta 24 e a fracção de pós mais fina separada é removida para a saída de descarga 25. É concebível que a conduta de retorno 12 para fluxo de circulação junta-se ao espaço de reactor no ponto mais elevado que o mostrado no desenho e as partículas de circulação a serem ministradas na parte de expansão cónica 3 do reactor, ou ainda para a parte superior do reactor 4. 16In the heat converter 20 which is second in the flow direction, the gas flow is cooled to a temperature of 450 ° C or less. The cooled final gas continues until the filter 23, whose operating temperature is comprised between 200-450 ° C and from which the purified final gas is burned to the conduit 24 and the separate finer powder fraction is withdrawn to the outlet It is conceivable that the return flow conduit 12 for flow of circulation joins the reactor space at the highest point as shown in the drawing and the circulation particles to be delivered in the conical expansion portion 3 of the reactor, or still to the top of the reactor 4. 16

Então o leito de borbulhação 2 e o leito de circulação irão operar de um modo completamente independente um do outro, sem as partículas serem, mesmo que momentaneamente misturadas na interface do leito. A operacionalidade do processo da invenção foi confirmada com um equipamento piloto de aproximadamente 600kW, que realizou no total 460 horas de testes de gaseificação em combustível reciclado de resíduos domésticos e nas misturas de madeira e combustível reciclado. O aparelho piloto compreende todos os componentes essenciais da invenção. Um leito fluidificado sólido consiste em material de leito grosso foi mantido na parte inferior do gaseificador de leito fluidificado e acima disto um leito de circulação que consiste em areia fina, cal e partículas de cinza foi mantido. O gás final foi conduzido através de um ciclone amplamente dimensionado, em que o gás no tubo de entrada tem uma taxa de fluxo inferior a 15 m/s e o material de leito separado pelo ciclone retorna através da entrada de retorno do tubo localizado acima do leito fluidificado do gaseificador. A diferença de pressão entre o ciclone e a linha de circulação foi de menos que 5 mbar e a circulação actuou com segurança durante os ensaios e durante os testes de gaseificação, não ouve nem um único problema causado por entupimento da conduta de retorno para cinzas de ciclone, que é típico de leitos fluidificados de borbulhação convencionais.Then the bubble bed 2 and the circulation bed will operate completely independently of one another without the particles being even momentarily mixed at the bed interface. The operability of the process of the invention was confirmed with a pilot equipment of approximately 600kW, which carried out a total of 460 hours of gasification tests on recycled household waste fuel and on wood and recycled fuel mixtures. The pilot apparatus comprises all of the essential components of the invention. A solid fluid bed consists of thick bed material was held in the bottom of the fluidized bed gasifier and above that a circulation bed consisting of fine sand, lime and ash particles was maintained. The final gas was conducted through a widely dimensioned cyclone, wherein the gas in the inlet pipe has a flow rate of less than 15 m / s and the cyclone-separated bed material returns through the return inlet of the pipe located above the fluidized bed of the gasifier. The pressure difference between the cyclone and the circulation line was less than 5 mbar and the circulation acted safely during the tests and during the gasification tests, you do not hear a single problem caused by clogging the return duct to ash cyclone, which is typical of conventional bubbling fluidized beds.

Após o ciclone, o gás final e as partículas que têm um tamanho de 0 a 70 pm arrastado pelo gás através do ciclone que passa primeiramente através do primeiro conversor de calor. Este conversor de calor contém tubos de conversão de calor verticais, e o gás corrido da parte superior na 17 direcção da parte inferior. 0 gás foi arrefecido para uma temperatura de aproximadamente 550 °C neste conversor de calor, que foi desenhado correctamente em termos de prevenção de entupimentos. Devido ao desenho do conversor de calor, a partícula adequada carregada do gás final e ao nivel de temperatura adequada (abaixo dos 600 °C) o entupimento da linha de gás foi completamente evitada, que causou problemas nos testes o requerente realizou previamente com leito fluidificado de borbulhação convencional e gaseificadores de leito fluidificado de circulação. Após o primeiro conversor de calor, o gás foi arrefecido para a temperatura de operação de filtro numa unidade de conversão de calor convencional, que compreende tubo de conversor de calor horizontal. Nalguns períodos, hidróxido de cálcio finamente dividido foi injectado no gás final antes do filtro de modo a melhorar a retenção de cloro que ocorreu com a ajuda de cal de leito e metais alcali contidos no combustível. O filtro compreende filtros de fibra reforçados com cerâmica, que resiste a uma temperatura de cerca de 500 °C. O filtro foi usado a uma temperatura de cerca de 400 °C. O combustível reciclado dos exemplos de 1 a 2 representam substancia de combustível reciclado de fraca qualidade, que é derivado exclusivamente de resíduos domésticos. Na prática, detritos de embalagens e madeira de lojas e comércio estão também usualmente disponíveis em fábricas de gaseificação, estes detritos tem uma melhor qualidade de composição que os detritos domésticos sendo assim adequados para um processo de gaseificação avançado. É óbvio para os que são técnicos na arte que a implementação da invenção não se encontra restrita para os combustíveis exemplificados, pelo contrário, a invenção pode utilizar vários detritos e biocombustiveis, que 18 tenham as earacterísticas comuns de uma grande quantidade de substâncias de evaporação e a presença de uma substância que gera cloro ou outros depósitos de alcatrão.After the cyclone, the final gas and the particles having a size of 0 to 70 Âμm entrained by the gas through the cyclone passing first through the first heat converter. This heat converter contains vertical heat conversion tubes, and the gas runs from the top toward the bottom. The gas was cooled to a temperature of approximately 550 ° C in this heat converter, which was designed correctly in terms of preventing clogging. Due to the design of the heat exchanger, the proper charged particle of the final gas and at the appropriate temperature level (below 600 ° C) gas line clogging was completely avoided which caused problems in the tests the applicant previously performed with fluidized bed of conventional bubbling and flow fluidized bed gasifiers. After the first heat converter, the gas was cooled to the filter operating temperature in a conventional heat conversion unit, which comprises horizontal heat converter tube. In some periods, finely divided calcium hydroxide was injected into the final gas before the filter in order to improve the retention of chlorine which occurred with the aid of bed lime and alkali metals contained in the fuel. The filter comprises ceramic-reinforced fiber filters, which withstands a temperature of about 500 ° C. The filter was used at a temperature of about 400 ° C. The recycled fuel of examples 1 to 2 represents poor quality recycled fuel which is derived exclusively from household waste. In practice, packaging waste and store and trade wood are also usually available in gasification plants, these debris has a better composition quality than domestic debris and are thus suitable for an advanced gasification process. It is obvious to those skilled in the art that the implementation of the invention is not restricted to exemplified fuels; rather, the invention may utilize various debris and biofuels, which have the common characteristics of a large amount of evaporative substances and the presence of a substance that generates chlorine or other deposits of tar.

Exemplo 1 0 equipamento piloto foi usado para gaseificação de combustível reciclado triturado preparado de residuos domésticos com uma humidade de 26% e a seguinte composição elementar de matéria seca: C: 50.2%, H: 6.8%, N: 1.1%, S:0.2%, Cl: 0.70%, 0:26.2% e cinzas 14.8%. O combustível foi desintegrado para partículas com um tamanho abaixo de 20 mm. O material de leito no gaseificador consiste numa mistura de areia e pedra calcária. Nenhum solvente de remoção de cloro foi injectado na conduta de gás final antes do filtro, a retenção de cloro baseia-se nos metais alcalis de combustível apropriado e cálcio de leito. O tamanho de partícula de areia foi seleccionado de modo a que a parte da areia permaneça no leito inferior e parte foi capturada no fluxo de circulação acima do leito. Pedra calcária foi ministrada conjuntamente com areia no leito, que por sua vez foi caucionada e moída entrando no fluxo de circulação e eventualmente alcançando a conduta de gás com o gás final num estado de pó fino.Example 1 Pilot equipment was used for gasification of crushed recycled fuel prepared from household waste having a moisture of 26% and the following dry matter elemental composition: C: 50.2%, H: 6.8%, N: 1.1%, S: 0.2 %, Cl: 0.70%, 0: 26.2% and ash 14.8%. The fuel was disintegrated to particles having a size below 20 mm. The bed material in the gasifier consists of a mixture of sand and limestone. No chlorine removal solvent has been injected into the final gas conduit prior to the filter, chlorine retention is based on the alkali metals of appropriate fuel and bed calcium. The particle size of sand was selected so that the sand part remained in the bottom bed and part was captured in the flow of circulation above the bed. Limestone was supplied together with sand in the bed, which in turn was secured and ground by entering the circulation flow and eventually reaching the gas conduit with the final gas in a fine powder state.

As condições de gaseificação e os resultados são mostrados na seguinte tabela. A conversão de carbono da gaseificação foi acima de 98% e 96.3% de cloro no combustível foi principalmente retido nos pós voadores. Todos os metais pesados, excepto mercúrio, foram retidos com um grau de separação acima de 99% nos fluxos de cinza do gaseificador. 19The gasification conditions and the results are shown in the following table. The carbon conversion of the gasification was above 98% and 96.3% of the chlorine in the fuel was mainly retained in the flying powders. All heavy metals except mercury were retained with a degree of separation above 99% in the ash flows from the gasifier. 19

Exemplo 2 0 exemplo 2 foi conduzido da mesma forma que no exemplo 1, excepto a média de humidade do combustível reciclado de resíduos domésticos que era de 23% e a composição elementar de matérias secas era como se segue: C: 49.0%, H: 6.6%, N: 1.1%, S: 0.2%, Cl: 061% 0:26.6% e cinzas 15.9%. O material de leito no gaseificador consiste na mesma mistura tal como no exemplo 1. Para melhorar a retenção de cloro, o solvente de remoção de cloro foi injectado na conduta de gás final antes do filtro. Esta gaseificação foi também conduzida com sucesso com bons resultados, que aparecem da seguinte tabela. A conversão de carbono excedeu os 98%, o grau de retenção de cloro foi de 96.9% e a eficiência de separação de metais pesados excedeu 99%. A diferença de pressão entre o conversor de calor e a conduta de gás permanece constante. A gaseificação nos exemplos 1 e 2 foi levada a cabo como parte de um teste extenso de 200 horas, que mostrou que o processo operado de um modo seguro e eficiente não levou a cabo formação de depósitos na linha de gás final ou no conversor de calor. A diferença de pressão entre o conversor de calor e a conduta de gás permanece constante através do teste, a uma pressão abaixo de 2 mbar.Example 2 Example 2 was conducted in the same manner as in Example 1, except the moisture average of the recycle fuel of household waste which was 23% and the dry matter elemental composition was as follows: C: 49.0%, H: 6.6%, N: 1.1%, S: 0.2%, Cl: 061% 0: 26.6% and ash 15.9%. The bed material in the gasifier consists of the same mixture as in example 1. To improve chlorine retention, the chlorine removal solvent was injected into the final gas conduit prior to the filter. This gasification was also successfully conducted with good results, which appear from the following table. The conversion of carbon exceeded 98%, the degree of chlorine retention was 96.9% and the separation efficiency of heavy metals exceeded 99%. The pressure difference between the heat converter and the gas line remains constant. The gasification in Examples 1 and 2 was carried out as part of an extensive 200 hour test which showed that the process operated in a safe and efficient manner did not cause deposits to form in the final gas line or in the heat converter . The pressure difference between the heat converter and the gas line remains constant through the test at a pressure below 2 mbar.

Exemplo 3Example 3

No exemplo 3, o gaseificador teve a trabalhar um período total de 80 horas. Neste exemplo, o combustível consiste numa mistura de madeira seca e combustível reciclado preparado de detritos domésticos, em que a proporção de madeira era de cerca de 30% por peso e a proporção de combustível reciclado 20 era de 70% por peso. A média de humidade da mistura era de 19% e a composição elementar de matéria seca era como se segue: C: 49.4%, H: 6.5%, N:0.8%, S: 0.1%, Cl: 0.57%, 0:31.9% e cinzas 10.7%. o material de leito no gaseificador consiste numa mistura de areia e cal. Nenhum solvente de remoção de cloro foi injectado na conduta de gás final. Também nenhumas medidas de cloro ou metais pesados foram feitas, mas ao invés, o teste focou-se na determinação do desempenho do gaseificador com uma mistura de madeira e combustível reciclado. A operação do aparelho era também boa com esta mistura de combustível, e apesar de uma reactividade certa forma baixa da madeira comparada com o combustível reciclado, a conversão de combustível continuava a ser de 97.5%. Não foram formados depósitos no conversor de calor ou nas condutas de gás e a perda de pressão permanece constante. As condições e resultados são indicados na seguinte tabela. 21In example 3, the gasifier had to work a total period of 80 hours. In this example, the fuel consists of a mixture of dry wood and recycled fuel prepared from domestic debris, where the proportion of wood was about 30% by weight and the proportion of recycled fuel 20 was 70% by weight. The moisture average of the mixture was 19% and the dry matter elemental composition was as follows: C: 49.4%, H: 6.5%, N: 0.8%, S: 0.1%, Cl: 0.57%, 0: 31.9 % and ash 10.7%. the bed material in the gasifier consists of a mixture of sand and lime. No chlorine removal solvent was injected into the final gas conduit. Also no chlorine or heavy metal measurements were made, but instead the test focused on determining the performance of the gasifier with a blend of wood and recycled fuel. Operation of the apparatus was also good with this fuel mixture, and despite a certain low reactivity of the wood compared to the recycled fuel, the fuel conversion was still 97.5%. No deposits have been formed in the heat converter or the gas pipes and the pressure loss remains constant. The conditions and results are given in the following table. 21

TabelaTable

Exemplo 1 2 3 Combustível 100% REF 100% REF 70%REF + 30% madeira Mistura de combustível, m % 26 23 19 Fornecimento de combustível, g/s 34.0 34.6 33.0 Duração de ensaio, h 54 29 10 Temperatura média de leito fluidificado baixo, °C 835 849 858 Temperatura média de leito fluidificado alto, °C 868 871 874 Temperatura de gás após o primeiro conversor de calor, °C 550 560 520 Temperatura de operação do filtro, °C 420 420 420 Material de leito Areia + cal Areia + Areia + gaseificador, fluxo de massa g/s 4.5 cal 5.1 cal 5.6 Cloro de remoção de absorvente, fluxo de massa g/s Ca(OH)2 0.4 Fornecimento de ar, g/s 64.1 63.9 62.0 Fornecimento de vapor, 4.3 22 g/s 4.3 4.9 Fluxo de gás final, m3n/h 315 320 300 Taxa de fluxo de gás, 1.2 1.2 1.3 m/s Na parte inferior do leito sólido na parte superior do gaseificador 1.1 1.1 1.0 Composição de gás, volume% CO 4.2 4.6 5.9 CN o o 13.1 13.0 14.2 H2 4.8 4.9 6.5 N2 (+Ar) 48.6 48.0 45.8 ch4 2.9 2.9 3.0 C2-C5Hy 1.7 1.5 1.4 C6H6 + alcatrões 0.5 0.5 0.5 h2s 0.02 0.02 nd COS 0.001 0.001 nd nh3 0.3 0.3 0.3 h2o 23.9 24.1 22.1 LHV de gás final, MJ/m3n 3.9 3.9 4.3 Conversão de carbono, 98.4 98.4 97.5 % por w. de carbono de combustível Conteúdo de carbono, % <0.5 <0.5 <0.5 por w. das cinzas da parte inferior Conteúdo de carbono das cinzas voadoras, % 23 por w. 6.1 7.9 10.9 Qualidade de carbono (saída/entrada) equilibrado de substância Oxigénio 1.00 1.00 1.00 Cinzas 0.97 0.98 1.00 1.02 0.97 0.91 Retenção de cloro, % 96.3 96.9 nd de conteúdo HCI de cloro de combustível de gás final após filtração, volume ppm 70 40 nd nd - não determinado 29-10-2007 24Example 1 2 3 Fuel 100% REF 100% REF 70% REF + 30% wood Fuel mixture, m% 26 23 19 Fuel supply, g / s 34.0 34.6 33.0 Test duration, h 54 29 10 Average fluidized bed temperature low, ° C 835 849 858 Medium temperature of high fluidized bed, ° C 868 871 874 Gas temperature after the first heat converter, ° C 550 560 520 Filter operating temperature, ° C 420 420 420 Bed material Sand + lime sand + sand + gasifier, mass flow g / s 4.5 lime 5.1 lime 5.6 Absorbent removal chlorine, mass flow g / s Ca (OH) 2 0.4 Air supply, g / s 64.1 63.9 62.0 Steam supply, 4.3 22 g / s 4.3 4.9 Final gas flow, m3n / h 315 320 300 Gas flow rate, 1.2 1.2 1.3 m / s At the bottom of the solid bed at the top of the gasifier 1.1 1.1 1.0 Gas composition, volume% CO 4.2 4.6 5.9 CN oo 13.1 13.0 14.2 H2 4.8 4.9 6.5 N 2 (+ Ar) 48.6 48.0 45.8 ch 4 2.9 2.9 3.0 C2-C5Hy 1.7 1.5 1.4 C6H6 + tars 0.5 0.5 0.5 h2s 0.02 0.02 nd COS 0.001 0.001 nd nh3 0.3 0.3 0.3 h2o 23.9 24.1 22.1 Final gas LHV, MJ / m3n 3.9 3.9 4.3 Carbon conversion, 98.4 98.4 97.5% by w. carbon content Carbon content,% < 0.5 <0.5 <0.5 per w. of ash from the bottom Carbon content of fly ash,% 23 per w. 6.1 7.9 10.9 Balanced carbon quality (outflow / inlet) of substance Oxygen 1.00 1.00 1.00 Ash 0.97 0.98 1.00 1.02 0.97 0.91 Chlorine retention,% 96.3 96.9 nd content Final gas gas chlorine HCI after filtration, volume ppm 70 40 na na - not determined 29-10-2007 24

Claims

REIVINDICAÇÕES 1. Método para gaseificar um combustível num fluxo de gás ascendente num reactor de leito fluidificado (1) contendo partículas de material fluidificado sólido, compreendendo o fornecimento de combustível (8) na parte inferior do reactor que leva o gás final (10) formado pela parte superior do reactor para um separador (1), por meio do qual partículas sólidas são separadas do gás e são devolvidas para o reactor (12), caracterizado por o fluxo de gás ser usado para manter no reactor (1) um leito fluidificado de borbulhação (2, 7) contendo partículas de material fluidificado grosso com um tamanho compreendido entre 0.2 e 1.5 mm e acima disto um leito (4) contendo partículas de material fluidificado finamente dividido com um tamanho compreendido entre 50 e 300 pm e por as partículas que foram separadas do gás final para circulação retornem para a parte superior do leito de fluidificação de borbulhagem do reactor ou acima deste.A method for gasifying a fuel in an upward gas flow in a fluidized bed reactor (1) containing particles of solid fluidized material, comprising supplying the fuel (8) in the lower part of the reactor carrying the formed gas (10) formed by the top of the reactor to a separator (1), whereby solid particles are separated from the gas and returned to the reactor (12), characterized in that the gas stream is used to maintain in the reactor (1) a fluidized bed (2, 7) containing particles of thick fluidized material having a size comprised between 0.2 and 1.5 mm and above this a bed (4) containing particles of finely divided fluidised material having a size comprised between 50 and 300 μm and in that the particles which were separated from the final gas for circulation to return to the top of the bubbling fluidization bed of the reactor or above it.

2. Método como definido na reivindicação 1, caracterizado por o leito de fluidificação de borbulhação (1) conter partículas de material fluidificado que têm um tamanho compreendido entre 0.3 e 1.5 mm.A method as defined in claim 1, characterized in that the bubbling fluidization bed (1) contains particles of fluidised material having a size comprised between 0.3 and 1.5 mm.

3. Método tal como definido em qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado por o gás final (17) removido do separador 811) conter partículas sólidas com um tamanho compreendido entre 10 e 70 pm.A method as defined in any one of the preceding claims, characterized in that the final gas (17) removed from the separator (811) contains solid particles having a size in the range of 10 to 70 μm.

4. Método tal como definido em qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado por a taxa de fluxo de gás no leito de circulação ser igual ou inferior ao do leito de borbulhação. 1A method as defined in any one of the preceding claims, characterized in that the rate of gas flow in the circulation bed is equal to or less than that of the bubbling bed. 1

5. Método tal como definido na reivindicação 4, caracterizado por a taxa de fluxo de gás no leito de circulação estar compreendido entre 1 e 1.5 m/s.A method as defined in claim 4, characterized in that the gas flow rate in the circulation bed is between 1 and 1.5 m / s.

6. Método tal como definido em qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado por o reactor ser alimentado com partículas de material fluidificado grossas (13 que terminam no leito de fluidificação de borbulhação e também partículas de material fluidificado finamente dividido (14) que terminam no leito de fluidificação de circulação.A method as defined in any one of the preceding claims, characterized in that the reactor is fed with coarse fluidized material particles (13 which terminate in the bubbling fluidization bed and also particles of finely divided fluidised material (14) ending in the bed flow fluidization.

7. Método tal como definido em qualquer uma das reivindicações da 1-5, caracterizado por o reactor (1) ser alimentado com partículas de material fluidificado com um tamanho compreendido entre 0.3 e 1.5 mm e um material friável, de modo a que a desintegração das partículas resulte na passagem das partículas do leito de fluidificação de borbulhação para o leito de fluidificação de circulação.A method as defined in any one of claims 1-5, characterized in that the reactor (1) is fed with particles of fluidised material having a size comprised between 0.3 and 1.5 mm and a friable material, so that the disintegration of the particles results in the passage of the particles from the bubbling fluidization bed to the circulation fluidizing bed.

8. Método tal como definido na reivindicação 7, caracterizado por as partículas a serem adicionadas serem as partículas de cal.A method as defined in claim 7, characterized in that the particles to be added are the lime particles.

9. Método tal como definido em qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado por o combustível (8) ser ministrado através do leito de fluidificação de borbulhação.A method as defined in any one of the preceding claims, characterized in that the fuel (8) is delivered through the bubbling fluidization bed.

10. Método tal como definido em qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado por o separador ser um ciclone (11), em que a linha de separação entre as partículas sólidas é aproximadamente compreendida entre 50 e 70 pm. 2A method as defined in any one of the preceding claims, characterized in that the separator is a cyclone (11), wherein the separation line between the solid particles is approximately between 50 and 70 μm. 2

11. Método tal como definido em qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado por o gás final (17) removido do separador (11) ser conduzido para um conversor de calor (19) onde o gás é arrefecido para uma temperatura compreendida entre 600 e 720°C e subsequentemente para outro conversor de calor (20), onde o gás é também arrefecido para uma temperatura de 450 °C ou menos, seguido de uma filtração (23) do gás final.A method as defined in any one of the preceding claims, characterized in that the final gas (17) removed from the separator (11) is conveyed to a heat converter (19) where the gas is cooled to a temperature comprised between 600 and 720 And subsequently to another heat converter (20), where the gas is also cooled to a temperature of 450 ° C or less, followed by a filtration (23) of the final gas.

12. Método tal como definido na reivindicação 11, caracterizado por um solvente (21) para ligar partículas de pó ser adicionado ao gás final no primeiro conversor de calor (19) .A method as defined in claim 11, characterized in that a solvent (21) for connecting powder particles is added to the final gas in the first heat converter (19).

13. Método tal como definido em qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado por o combustível (8) a ser gaseificado ser uma biomassa finamente dividida, tal como polpa de madeira.A method as defined in any one of the preceding claims, characterized in that the fuel (8) to be gassed is a finely divided biomass, such as wood pulp.

14. Método tal como definido em qualquer uma das reivindicações da 1-12, caracterizado por o combustível (8) a ser gaseificado conter plástico.A method as defined in any one of claims 1-12, characterized in that the fuel (8) to be aerated comprises plastic.

15. Método tal como definido em qualquer uma das reivindicações da 1-12, caracterizado por o combustível (8) a ser gaseificado conter cloro.A method as defined in any one of claims 1-12, characterized in that the fuel (8) to be gassed contains chlorine.

16. Aparelho de gaseificação adequado para o método definido em qualquer uma das reivindicações precedentes, compreendendo um reactor de leito fluidificado (1), material fluidificado que consiste em partículas sólidas, uma entrada de abastecimento (6) para gerar um fluxo de gás ascendente no reactor, uma entrada de abastecimento de combustível (8) uma 3 entrada de abastecimento (13, 14) para adicional material fluidificado ao reactor, uma conduta de gás queimado (10) que começa na parte superior do reactor, um separador (11) para separar partículas sólidas do gás final removido do reactor, e uma linha de retorno (12) para retornar as partículas separadas para o reactor, caracterizado por um leito fluidificado de borbulhação (7) contendo partículas de material fluidificado grossas com um tamanho compreendido entre 0.2 a 1.5 mm pode ser providenciado no reactor (1) e acima deste um leito de circulação contendo mais partículas de material fluidificado finamente dividido com um tamanho compreendido entre 50 e 300 pm, a linha de retorno (12) para partículas retornadas do separador para o reactor termina ao nível da parte superior do leito de fluidificação de borbulhação ou acima deste.A gasification apparatus suitable for the method defined in any one of the preceding claims, comprising a fluidized bed reactor (1), a fluidized material consisting of solid particles, a supply port (6) for generating an upward gas flow in the a fuel supply port (8), a supply port (13, 14) for additional fluidized material to the reactor, a flue gas line (10) starting at the top of the reactor, a separator (11) for separating solid particles from the final gas withdrawn from the reactor, and a return line (12) to return the separated particles to the reactor, characterized by a fluidized bubble bed (7) containing coarse fluidized material particles having a size comprised between 0.2 to 1.5 mm can be provided in the reactor (1) and above this a circulation bed containing more finely divided fluidized material particles div (12) for return particles from the separator to the reactor is terminated at or above the bubble fluidizing bed top of the bubble fluidization bed.

17. Aparelho tal como definido na reivindicação 16, caracterizado por o reactor compreender uma parte inferior (2) para o leito fluidificado (7) e uma parte superior (4) grande em secção transversal para o leito fluidificado de circulação.An apparatus as defined in claim 16, characterized in that the reactor comprises a lower portion (2) for the fluidized bed (7) and a large upper portion (4) in cross-section for the circulating fluidized bed.

18. Aparelho tal como definido na reivindicação 16 ou 17, caracterizado por o separador ser um ciclone (11).Apparatus as defined in claim 16 or 17, characterized in that the separator is a cyclone (11).

19. Aparelho tal como definido em qualquer uma das reivindicações da 16 á 18, caracterizado por compreender dois conversores de calor (19, 20) em sucessão na direcção de fluxo para um arrefecimento gradual do gás final levando-o do separador (11) e um filtro (23) para filtrar o gás final arrefecido. 29-10-2007 4An apparatus as defined in any one of claims 16 to 18, characterized in that it comprises two heat converters (19, 20) in succession in the flow direction for a gradual cooling of the final gas by taking it from the separator (11) and a filter (23) for filtering the cooled final gas. 10/29/07