oficiul de stat pentru inventii si marci ' ' iircuct he ... · prin tehnologii relativ...
TRANSCRIPT
A
ROMANIA DUPLICAT
ELI BERA T COTITULARULUI BREVETULUI DE INVENTIE
NR. 126941
~
OFICIUL DE STAT PENTRU INVENTII SI MARCI ' '
iircuct he inucntic ,
Nr. 126941 Acordat in temeiul Legii nr.64/1991 privind brevetele de inventie, republicata in Monitorul Oficial al Romaniei, Partea I, nr.541, din 08 august 2007.
Titular: FRANCU COSTIN-MARIAN, BUCURE$TI, B, RO; FRANCU BOGDAN-SABIN, BUCURE$TI, B, RO; DAN LUCIAN-VICTOR,
CONSTANTA, CT, RO
Titlul inventiei: PROCEDEU $1 INSTALATIE PENTRU TRATAREA TERMICA CU PLASMA A UNUI AMESTEC GAZOS
lnventatori: FRANCU COSTIN-MARIAN, BUCURE$TI, B, RO
Descrierea inventiei, revendicarile §i desenele · la care se face referinta in acestea, tac parte integranta din prezentul brevet de inventie. Durata brevetului de inventie este de 20 ani, cu incepere de la data de
03.05.2011, cu conditia platii taxelor anuale de mentinere in vigoare a brevetului.
Bucure§ti, Data eliberarii 30.12.2013
ROMA~IA (11) RO 126941 81 (51) Int.Cl.
C10C 1119 <2006·01 )-, C10J 3184 <2006·01 )·
' F23G 51027 <2006·01 )
(12) BREVET DE INVENTIE '
Nr. cerere : a 2011 00415
Data de depozit: 03.05.2011
(21)
(22)
(45) Data publicarii mentiunii acordarii brevetului: 30.12.2013 BOPI nr. 12/2013
(41) Data publicarii cererii : 30.12.2011 BOPI nr. 12/2011
(73) Titular: • FRANCU COSTIN-MARIAN, $0S.NORDULUJ NR.96 Z, ET.3, AP.21, SECTOR 1, BUCURE$TI, B, RO; • FRANCU BOGDAN-SABIN, $0S.PANDURI NR.3, BL.P 32, ET.1, AP.2, SECTOR 5, BUCURE$TI, B, RO; • DAN LUCIAN- VICTOR, STR.PESCARILOR NR.65, BL.FZ 28A, ET.4, AP.29, CONSTANTA, CT, RO
(72) lnventatori: • FRANCU COSTIN- MARIAN, $0S.NORDULUJ NR.96 Z, ET.3, AP.21 , SECTOR 1, BUCURE$TI, B, RO
(74) Mandatar: AGENTIE DE PROPRIETATE INTELECTUALA ~I TRANSFER DE TEHNOLOGIE-AGPITT S.R.L., BO. LIBERTATll NR 12, BL.113, SC.2, AP.28, SECTOR 4, C.P.42-106, BUCURE$TI
(56) Documente din stadiul tehnicii : US 2008/0097137 A1; WO 2009/037339 A1
(54) PROCEDEU ~I INSTALATIE PENTRU TRATAREA TERMICA v '
CU PLASMA A UNUI AMESTEC GAZOS
Examinator. ing. GEORGESCU MIRELA
I llllllll lllll II llllll lllll lllll lllll lllll lllll lllll 111111111111111111111111111111111
I lllllll llll lllll llllll Ill 1111111111111111111111111111111111
Orice persoanl1 are dreptu/ sl1 formuleze Tn scris :;i motivat, la OSIM, o cerere de revocare a brevetului de invenfie, Tn termen de 6 /uni de la publicarea menfiunii hotl1rarii de acordare a acesteia
0 a:=
RO 126941 81
1 lnventia se refera la un procedeu ~i o instalatie de tratare termica cu plasma a unui amestec gazes rezultat din descompunerea materialelor organice ~i la utilizarea acestui
3 amestec gazes, pentru a produce energie termica ~i energie electrica. Amestecul gazes supus tratarii este rezultat In urma descompunerii unor materiale organice prin piroliza,
5 gazeificare, compostare, fermentatie naturala sau prin alte procedee de descompunere. Piroliza ~i gazeificarea sunt procedee larg studiate ~i utilizate pentru transformarea
7 materialelor organ ice In energie. Gazul energetic obtinut prin aceste procedee contine lnsa lntotdeauna gudroane, care sunt compu~i chimici toxici ce fac improprie utilizarea acestuia
9 In echipamentele energetice (motoare, turbine, generatoare de aburi etc.). Limitarea cantitatii de gudroane In gazul rezultat din piroliza ~i gazeificare s-a realizat prin utilizarea unor
11 materiale organice specifice fiecarui tip constructiv de echipament ~i prin filtrarea sau conditionarea gazului, conducand la costuri ridicate atat pentru pregatirea ~i obtinerea
13 materiei prime, cat ~i pentru controlul procesului. Gudroanele sunt compu~i organici aromatici. Pana In prezent, au fest identificati
15 peste 1.200 de compu~i diferiti din aceasta familie, unii dintre ei avand In compozitie ~i atomi de Cl, S ~i F.
17 Sunt cunoscute tehnologii de cracare ~i distilare fractionata a gudroanelor, dar preturile sunt prohibitive In exploatarea industriala, iar eficienta reducerii gudroanelor In
19 amestecul gazes final nu depa~e~te 70%, In special, pentru dioxine ~i furane. Acele categorii de gudroane, care sunt solubile In apa sau ulei, pot fi lndepartate cu tehnologiile existente,
21 dar de asemenea au ca rezultat cre~terea costurilor de operare ~i a cantitatii de reziduuri inutilizabile.
23 0 tehnologie de tratare In plasma a gazelor rezultate din gazeificare este prezentata In brevetul EP 1896774 81 (Tetronics Ltd., (GB)). Conform descrierii brevetului, atentia este
25 concentrata pe vitrificarea zgurii rezultate din gazeificare, In dezavantajul unei tratari complete ~i eficiente a gudroanelor. Conform exemplelor date In descrierea inventiei,
27 consumul energetic necesar tratarii gazelor ~i zgurii rezultate In urma gazeificarii a 42 kg de de~euri este de 79 Kwh, ceea ce este echivalent cu un consum energetic de 1,88 Mwh/tona
29 de de~eu . De~i consumul energetic In plasma este foarte mare, nu se precizeaza In exemplele prezentate informatii referitoare la eficienta tratarii gazelor, cum ar fi: urme de
31 gudroane In gazul final, compozitia gazului final sau noxele la co~ pentru generatorul de abur/turbina pe gaz.
33 Un alt procedeu de tratare a gazelor rezultate din gazeificare este prezentat In cererea de brevet WO 2009/037339A1 , solicitant EUROPLASMA (FR). Conform cererii de
35 brevet, gazul rezultat din gazeificare (numit syngaz) este introdus lntr-un reactor cu plasma printr-o duza circulara , coaxiala cu jetul de plasma, lmpreuna cu un fluid ales dintre apa ~i
37 bioxid de carbon, In vederea reglarii compozitiei syngazului. Viteza plasmei, mentionata In descriere, (400 m/s, corespunzand unui Numar Mach 1,4) coroborata cu modul de introdu-
39 cere a syngazului, poate produce dear efecte turbionare periferice In plasma datorita principiului lui Daniel Bernoulli (Hydrodynamica 1783) aplicat fluidelor compresibile la viteze super-
41 sonice mici , pus In evidenta de efectul Venturi. Cererea de brevet nu contine exemple practice ~i nici referinte concrete privind eficienta energetica ~i eficienta descompunerii gu-
43 droanelor, realizata de tehnologia propusa. Se cunoa~te de asemenea, din cererea de brevet US 2008/0097137A1, un procedeu
45 ~i un aparat de tratare a de~eurilor. Procedeul pentru tratamentul de~eurilor cuprinde o etapa de gazeificare In prezenta de oxigen ~i abur pentru a produce un gaz rezidual ~i un produs
47 de carbonizare ~i o etapa de tratare cu plasma ce cuprinde supunerea gazului rezidual ~i a produsului de carbonizare la un tratament cu plasma lntr-o unitate de tratare In plasma In
2
1a a unui 3 acestui
:ul gazos
piroliza,
1unere.
form area
1tine lnsa acestuia
1 cantitatii irea unor
area sau
obtinerea
jentificati
e~iatomi
ielor, dar 1anelor In i categorii
existente,
reziduuri
irezentata
entia este ei tratari
inventiei, :i42 kg de
Mwh/tona
:izeaza In
: urme de :ratorul de
ezentat In
1 cererii de
cu plasma
ritre apa ~i
ritionata In je introdu
>rita princi,eze super
a exemple
punerii gu-
iprocedeu
1deoetapa
un produs
~zidual ~i a 1 plasma In
RO 126941 81
prezenta de oxigen ~i abur. Aparatul de realizare a procedeului, cuprinde o unitate de gazeificare sau de piroliza ~i o unitate de tratare cu plasma. Aparatul conform inventiei mai
contine ~i o turbina de gaz pentru generarea energiei electrice , respectiva turbina fiind In
legatura cu unitatea de tratare In plasma, astfel lncat gazul rezidual dupa tratare In unitatea
de tratare cu plasma sa fie alimentat la respective turbina. Sunt cunoscute de asemenea din stadiul tehnicii In tema, respectiv, din documentele
WO 2004/087840 A1, US 2010/0065781 A1 ~i WO 2009/156761 A2, procedee ~i instalatii
de tratare a de~eurilor prin gazeificare, piroliza sau descompunere, In scopul obtinerii unui
gaz utilizabil la producerea energiei electrice, In care gazul de sinteza obtinut prin gazeificarea, piroliza sau descompunerea de~eurilor este tratat In plasma.
0 alta solutie cunoscuta, de eliminare a gudroanelor este incinerarea gazelor
rezultate din piroliza ~i gazeificare. Aceasta solutie aplicata la unele tehnologii de incinerare
a de~eurilor municipale conduce la costuri mari de operare ceea ce limiteaza extinderea tehnologiei.
Prin tehnologii relativ noi, aplicate In statiile de compostare, se obtine din de~euri
municipale, tratate cu levigat ~i catalizatori, In principal biologici, un biogaz care, pe langa
gudroane, contine radicali ai metanului, compu~i biologici ~i alte macromolecule. Acest gaz, cu o putere calorica variabila, poate fi utilizat cu dificultati importante de filtrare doar In pro
poftie de 30% (atata timp cat procentul de metan este mai mare de 50%) restul gazului , de~i
foarte periculos, este In prezent eliberat In atmosfera.
Gazele rezultate din gropile ecologice prin fermentatie naturala, inutilizabile energetic, datorita variatiilor incontrolabile a puterii calorice, contin In plus gaze cu efect de sera, ceea ce a condus la interzicerea depozitarii materialelor organice In gropile ecologice.
Problema tehnica pe care o rezolva prezenta inventie este tratarea incompleta ~i inefi
cienta a gudroanelor continute In gazele rezultate prin descompunerea materialelor organice.
Scopul inventiei este acela de a descompune gudroanele ~i alte tipuri de compu~i macromoleculari din gazele rezultate prin descompunerea materialelor organice.
Procedeul conform inventiei, de tratare termica cu plasma a unui amestec gazos rezultat In urma descompunerii unor materiale organice, prin piroliza, gazeificare, compos
tare, fermentatie naturala sau prin alte procedee de descompunere, elimina dezavantajele de mai sus, prin aceea ca acesta cuprinde:
- alimentarea amestecului gazos continand 10 ... 60 g/m3 gudroane, lmpaftitln 2 .. .4 fluxuri diferite ~i la o viteza de 20 .. .25 mis, tangential pe directia unui jet de plasma care este
expulzat cu aer insuflat la o presiune de 10 .. . 14 bari ~i la un debit controlat In funqie de cantitatea de C02 masurata In amestecul gazos final, astfel lncat amestecul gazos sa creeze
un vartej In jurul jetului de plasma ~i sa fie atras ~i tratat In miezul plasmei la o temperatura
de 10.000 ... 16.000°C, obtinandu-se astfel un gaz primar fara macromolecule organice, dar
continand materiale anorganice vitrificate; - scaderea vitezei gazului primar prin destinderea acestuia;
- racirea gazului primar la o temperatura de 800 ... 1. 000°C, datorata reactiilor endoterme;
- solidificarea ~i separarea gravitationala, din gazul primar racit, a particulelor anor-
ganice vitrificate ~i
- racirea gazului primar pana la 60°C, urmata de barbotarea acestuia lntr-o solutie de NaOH, In scopul lndepartarii elementelor chimice nedorite, rezultand un amestec gazos
final.
Conform procedeului, debitul de aer folosit pentru generarea ~i expulzarea plasmei
sub forma de jet este astfel dozat, lncat cantitatea de C02, masurata In amestecul gazos
final, sa nu depa~easca O, 1 %.
3
1
3
5
7
9
11
13
15
17
19
21
23
25
27
29
31
33
35
37
39
41
43
45
47
RO 126941 81 Procedeul se desfal?oara la presiune mai mica decat presiunea atmosferica, evitand
astfel eventuale scapari de gaz. 3 lnstalatia pentru tratarea termica cu plasma a unui amestec gazos, rezultat in urma
descompunerii unor materiale organice prin piroliza, gazeificare, compostare, fermentatie 5 naturala sau prin alte procedee de descompunere, elimina dezavantajele prezentate mai sus,
prin aceea ca are in alcatuire: 7 - un reactor format dintr-o camera cilindrica, avand diametrul de 0,5 ... 2 m l?i lungime
de 0,3 ... 1,2 m, prevazuta cu un generator de plasma dispus axial l?i cu 2 .. .4 sisteme de admi-9 sie a gazului de tratat dispuse tangential l?i o camera de destindere avand un volum de
1 ... 5% din volumul orar al gazului de tratat, o sectiune 10 ... 15 ori mai mare decat sectiunea 11 camerei cilindrice l?i o sectiune de trecere a gazului de 0,2 m·1 din volumul sau;
- un schimbator de caldura pentru racirea gazului primar rezultat; 13 - un scruber pentru tratarea chimica a gazului, un analizor de C02 l?i
- un sistem de antrenare a gazului pentru livrarea sa la echipamentul de producere 15 a energiei electrice in cogenerare/trigenerare.
Conform inventiei, camera cilindrica este racita cu apa l?i izolata termic la interior 17 cu caramida refractara, iar camera de destindere este prevazuta cu un lacat hidraulic pentru
evacuarea materialului vitrificat l?i cu un orificiu pentru evacuarea amestecului gazos final. 19 Conform unui alt obiect al inventiei, amestecul gazos rezultat prin procedeul de
tratare termica cu plasma este utilizat pentru producerea de energie termica l?i electrica in 21 cogenerare/trigenerare in motoare cu piston cuplate cu generator electric l?i recuperatoare
de caldura, turbine pe gaz sau grupuri formate din generator de abur, turbina pe abur, 23 generator electric l?i recuperatoare de caldura.
Procedeul l?i instalatia conform inventiei prezinta urmatoarele avantaje: 25 - asigura obtinerea unui amestec final gazos, lipsit de gudroane, cu toate avantajele
care decurg din acest fapt, 27 - permit descompunerea instantanee a tuturor macromoleculelor organice din gazul
supus tratarii, cu un consum redus de energie in plasma, datorita realizarii amestecarii 29 profunde a gazului in mediul ionizat al plasmei;
- asigura obtinerea unui amestec gazos final, cu capacitate energetica maxima 31 optenabila din gazul primar, prin oxidarea integrala a carbonului rezultat din descompunerea
macromoleculelor, la CO; 33 - confera siguranta in functionare l?i evitarea poluarii accidentale intrucat procesul se
desfal?oara in depresiune. 35 Procedeul l?i instalatia pentru tratarea gazelor rezultate din descompunerea
materialelor organice solide sau lichide asigura transformarea componentelor toxice sau 37 nedorite in elemente chimice l?i molecule cu potential energetic la ardere. Prin acest
procedeu, se obtine un gaz curat l?i cu o capacitate calorica mai mare decat a gazului de 39 intrare, care poate fi folosit pentru obtinerea de energie electrica.
lnventia se bazeaza pe constatarea ca toate componentele nedorite, care apar in 41 gazul rezultat ca urmare a descompunerii materialelor organice, au in componenta lor gu
droane, grupari de forma CxHy, CxHyOz l?i compul?i macromoleculari care contin atomi de 43 Cl, S, F etc., precum l?i macromolecule biologice, care in functie de provenienta, pot fi toxice
sau periculoase. Toti acel?ti compul?i macromoleculari .pot fi disociati termic la temperaturi 45 mai mari de 1500°C, prin reactii endoterme.
Gazul de tratat este introdus tangential pe directia de propagare a plasmei, prin 47 minimum 2, maximum 4, sisteme de admisie 3 (de tip ajutaje, avand forma de arc de cerc),
in camera cilindrica 2, dotata axial cu un generator de plasma 4. Plasma este produsa intr-un
4
:a, evitand
at in urma
irmentatie
:emai sus,
~i lungime edeadmi
volum de
sec\iunea
produce re
; la interior
Jlic pentru azos final. 1cedeul de
ilectrica in
Jperatoare
3 pe abur,
avantajele
:i din gazul
mestecarii
:a maxima
impunerea
1rocesul se
1mpunerea
toxice sau Prin acest
gazului de
lfe apar in
:nta lor gu
n atomi de )Ot fi toxice
emperaturi
1smei, prin
'C de cerc),
usa intr-un
RO 126941 81 generator de plasma 4 fara transfer, folosind ca gaz generator, aerul. Aerul este introdus
intre electrozi cu o presiune de 10 ... 14 bari ~i plasma este expulzata in camera cilindrica 2
cu viteza de 400 ... 500 mis (1,5 .. . 2 Mach). In aceasta camera, gazul introdus tangential prin
sistemele de admisie 3 cu o viteza de 20 .. . 25 mis, creeaza un vartej (vortex) . Vartejul
(vortexul) se caracterizeaza prin viteza mare in partea sa exterioara, ceea ce asigura o buna
protectie termica a peretilor camerei cilindrice 2 ~i o viteza mica, respectiv, presiune mare,
in miez. Presiunea ridicata din miezul vartejului (vortexului) realizeaza un amestec omogen
al gazului in mediul plasmatic. Astfel, moleculele gazului patrund in miezul plasmei, ceea ce
este absolut necesar, pentru ca aici, la temperaturi cuprinse intre 10000 ~i 16000°C, toate
moleculele disociaza instantaneu in atomi, unii atomi pierd electroni de pe ultimul strat deve
nind ioni ~i are loco interactiune puternica intre ionii pozitivi, electronii liberi ~i atomii neutri.
La suprafata plasmei au loc doar efecte de margine, ce nu pot garanta o descompunere
totala ~i ireversibila a macromoleculelor organice (in principal dioxine ~i furane) intr-un timp scurt. In aceste conditii, toti compu~ii macromoleculari se descompun instantaneu in
elementele constitutive, iar componentele anorganice (gazul poate contine praf, vapori
metalici etc.) se vitrifica.
Din camera cilindrica 2, gazul trece in camera de destindere 5. Este cunoscut faptul
ca, la temperaturi ridicate, carbonul are o afinitate foarte mare fata de oxigen, in consecinta,
dintre toate elementele chimice libere rezultate din disocierile produse in vartejul din camera
cilindrica 2, carbonul se va oxida primul, rezultand CO ~i C02, urmand ca C02 sa se reduca
la CO prin ciocniri succesive cu atomii de carbon liberi.
Din acest motiv, cantitatea de 0 2 trebuie controlata astfel incat sa se oxideze tot carbonul
dar, in amestecul gazos final, sa nu existe decat urme de C02. Camera de destindere 5, cu
sectiune de 10 pana la 15 ori mai mare decat cea a camerei cilindrice 2, asigura destinderea
gazului ~i scaderea vitezei acestuia. Astfel, concomitent cu racirea gazului datorita reactiilor
endoterme, particulele anorganice vitrificate se solidifica ~i se separa gravitational din gaz, iartemperatura gazului coboara sub 1000°C. Particulele anorganice vitrificate sunt eliminate
prin lacatul hidraulic 6.
Din reactorul 1 pentru tratare termica, amestecul gazos trece prin orificiul 7 pentru
evacuarea amestecului gazos in schimbatorul de caldura 8, unde temperatura acestuia
scade la maximum 60°C. In cazul utilizarii instalatiei pentru curatirea gazelor rezultate din
piroliza ~i gazeificare, este de preferat sa se utilizeze un schimbator de caldura gaz/gaz, iar
energia rezultata din racirea gazului tratat termic sa fie utilizata in procesul de piroliza.
Din schimbatorul de caldura 8, amestecul gazos este introdus in scruberul 9, pentru
indepartarea prin spalare, a elementelorlcompu~ilor chimici nedoriti, de tipul NOx, 802,
Cl2, F2.
Din scruberul 9, amestecul gazos final este absorbit de un sistem de antrenare 11
a gazului, constand intr-un ventilator, in scopul livrarii acestuia catre un motor cu piston sau un generator de abur, pentru a produce energie electrica In cogenerareltrigenerare.
lnstalatia conform inventiei functioneaza in depresiune, neexistand riscuri de scapari
de gaze in atmosfera.
In continuare, sunt prezentate elementele componente ale instalatiei de tratare
termica cu plasma a unui amestec gazos, in legatura cu fig. 1, 2 ~i 3, reprezentand:
- fig. 1, principalele componente ale instalatiei conform inventiei;
- fig . 2, vedere a reactorul 1; - fig. 3, sectiune transversala ~i longitudinala prin camera cilindrica 2.
Reactorul 1 (fig. 2) este o camera metalica etan~a. captu~ita cu caramida refractara.
5
3
5
7
9
11
13
15
17
19
21
23
25
27
29
31
33
35
37
39
41
43
45
47
RO 126941 81 Reactorul 1 are doua zone diferite intre ele ca forma ~i functiuni, camera cilindrica 2 ~i camera de destindere 5 a gazului. Camera cilindrica 2 in care se formeaza vartejul (vortexul),
3 prezentata in fig . 3, este o incapere cilindrica prevazuta cu o intrare axiala pentru generatorul de plasma 4 ~i cu 2 .. .4 sisteme de admisie 3 pentru gazul de tratat, de tip ajutaj, acestea fiind
5 dispuse tangential. Forma constructiva ~i modul de introducere a gazului de tratat in camera cilindrica 2, respectiv, in jetul de plasma, formeaza in reactorul 1 un vartej (vortex) in care
7 gazul este amestecat omogen in mediul plasmatic. In aceasta zona, la temperaturi cuprinse intre 10000 ~i 16000°C, are loc descompunerea gudroanelor ~i a celorlalti compu~i macro-
9 moleculari, in elementele chimice constitutive. Camera de destindere 5 a gazului este o incapere cu un vol um minim de 1 % din volumul orar al gazului de tratat ~i o seqiune de
11 trecere a gazului de minim 0,2 m-1 din volumul acesteia. Aceste conditii de forma ale camerei de destindere 5 asigura conditiile minime necesare pentru oxidarea carbonului la CO ~i
13 separarea gravitationala a inertelor vitrificate. I nertele sunt evacuate la partea de jos a reactorului printr-un lacat hidraulic 6. Reactorul 1 este prevazut cu sistem de masura ~i
15 control pentru parametrii temperatura ~i presiune. Generatorul de plasma 4 asigura temperatura necesara descompunerii gudroanelor
17 ~i macromoleculelor biologice existente in gazul de tratat. Generatorul de plasma 4 este de tipul fara transfer ~i folose~te ca gaz generator al plasmei aer instrumental la presiunea de
19 10 ... 14 bari. Aerul propulseaza plasma in camera cilindrica 2, sub forma unui jet cu viteze de 400 ... 500 mis (1,5 ... 2 Mach). Cantitatea de aer este controlata in functie de cantitatea de
21 carbon liber din gaz, astfel !neat cantitatea de C02, masurata in amestecul gazos final, sa nu depa~easca 0, 1%. Domeniul de putere al generatorului de plasma este 200 ... 700 kW, in
23 functie de compozitia, provenienta ~i debitul gazului de tratat. Schimbatorul de caldura 8 este un echipament de transfer de caldura tip gaz-
25 gaz/gaz-lichid, multitubular, dotat cu mijloace de masura ~i control al temperaturii. Acesta permite racirea rapida a gazului tratat, de la 1000°C la maximum 60°C.
27 Scruberul 9 este un echipament de spalare ~i uscare a gazului de trasat. Dotat cu mijloace de admisie ~i evacuare a solutiei bazice de NaOH 40%, mijloace de recirculare ~i
29 filtrare, mijloace de retentie ~i evacuare umiditate, de masura ~i control al pH-ului ~i
temperaturii, scruberul 9 asigura indepartarea componentelor acide (solubile), prin barbotare 31 in solutie apoasa.
Sistemul de antrenare a amestecului gazos final 11 (ventilatorul) este un echipament 33 care asigura transportul gazului de tratat, mentinand conditii de depresiune in intreaga
instalatie. 35 Analizorul de gaz 10, necesar pentru determinarea concentratiei de C02, este un
echipament care monitorizeaza compozitia amestecului gazos final, rezultat dupa tratarea 37 in plasma. In functie de continutul de C02, se regleaza automat cantitatea de oxigenlaer
introdus in procesul de tratare termica ca gaz generator de plasma. Pentru ca tratarea 39 termica sa fie considerata eficienta, procentul de C02 in amestecul gazos final trebuie sa
tinda pozitiv la zero. 41 In continuare, este prezentat un exemplu de realizare concreta a procedeului
conform inventiei, in legatura cu instalatia de realizare a acestuia. 43 Exemplu. Un volum de 10 t/h de de~euri municipale, continand 10 ... 58 glm3 gudroa-
ne, este supus gazeificarii, iar gazele rezultate sunt dirijate, pentru tratare termica, catre un
45 reactor cu plasma 1, unde sunt introduse in camera cilindrica 2 prin 4 ajutaje 3, cu o viteza de 23 mis, astfel !neat sa formeze un vartej In jurul jetului de plasma, avand temperatura de
47 13000 ... 14000°C ~i care este generat cu aer insuflat la o presiune de 11 ... 13 bari. In camera
6
lrica 2 ~i
rortexul),
eratorul
stea fiind
icamera
c) In care
cup rinse
?i macro
ui este o
:tiune de ~camerei
la CO ~i
de jos a
nasura ~i
droanelor
4 este de
5iunea de
cu viteze
1titatea de
s final, sa
'00 kW, In
3 tip gaz
rii. Acesta
,. Dotat cu
;irculare ~i
pH-ului ~i
barbotare
:hipament
1 lntreaga
>2, este un
>a tratarea
oxigen/aer
:a tratarea
trebuie sa
rocedeului
m3 gudroa-
1a, catre un
cu o viteza
>eratura de
. In camera
RO 126941 81
cilindrica 2, plasma este propulsata sub forma unui jet cu viteza de 400 ... 500 mis (1,5 ... 2 Mach) . Din camera cilindrica 2, gazul primar continand materiale vitrificate este con
dus In camera de destindere 5, unde are loc scaderea vitezei gazului primar prin destinderea
acestuia, concomitent cu racirea sa la o temperatura de 800 ... 1000°C, datorata reactiilor
endoterme, alaturi de solidificarea ~i separarea gravitationala, din gazul primar racit, a
particulelor anorganice vitrificate, prin lacatul hidraulic 6. Racirea gazului primar pana la
60°C, urmata de barbotarea acestuia lntr-o solutie de NaOH, In scopul lndepartarii ele
mentelor chi mice nedorite, se face In scruberul 9. Rezulta un amestec gazes final, fara urme
de gudroane ~i avand un continut de C02 care tinde spre zero. Acesta este transportat catre
echipamentul 12 de producere a energiei electrice In cogenerare /trigenerare.
In tabelul urmator, sunt prezentate rezultatele experimentale obtinute lntr-o instalatie
industriala de valorificare energetica a de~eurilor municipale prin gazeificare, In urma tratarii
gazelor rezultate din gazeificarea acestora, conform procedeului ~i prin intermediul instalatiei
de tratate termica cu plasma, conform inventiei.
Gazeificator Generator lnstalatie
plasma cog en era re
De~eu (tone/ora) 10
Aer (mVora) 4800 20 50000
Energie electrica consumata (Kwh) 250
Gudroane ~i macromolecule (g/Nm3) 10-58 0
Energie termica livrata (Gcal) 2 ,5 10
Energie electrica livrata (MWh) 8
Masurarea cantitatii de gudroane s-a facut la intrarea ~i la ie~irea gazelor din
instalatia de tratare a gazelor.
7
3
5
7
9
11
13
15
17
19
21
23
25
RO 126941 81 1 Revendicari
3 1. Procedeu de tratare termica cu plasma a unui amestec gazes rezultat in urma descompunerii unor materiale organice prin piroliza, gazeificare, compostare, fermentatie
5 naturala sau prin alte procedee de descompunere, caracterizat prin aceea ca acesta consta in:
7 - alimentarea amestecului gazes continand 10 ... 60 g/m3 gudroane, impaftit in 2 .. .4 fluxuri diferite ~i la o viteza de 20 ... 25 mis, tangential pe directia unui jet de plasma care este
9 expulzat cu aer insuflat la o presiune de 10 ... 14 bari ~i la un debit controlat in functie de cantitatea de C02 masurata in amestecul gazes final , astfel incat amestecul gazes sa creeze
11 un vartej in jurul jetului de plasma ~i sa fie atras ~i tratat in miezul plasmei la 0 temperatura de 10.000 ... 16.000°C, obtinandu-se astfel un gaz primar fara macromolecule organice, dar
13 continand materiale anorganice vitrificate; - scaderea vitezei gazului primar prin destinderea acestuia;
15 - racirea gazului primar la o temperatura de 800 ... 1.000°C, datorata reactii lor endoterme;
17 - solidificarea ~i separarea gravitationala, din gazul primar racit, a particulelor anor-ganice vitrificate, ~i
19 - racirea gazului primar pana la 60°C, urmata de barbotarea acestuia intr-o solutie de NaOH, in scopul indepartarii elementelor chimice nedorite, rezultand un amestec gazes
21 final. 2. Procedeu conform revendicarii 1, caracterizat prin aceea ca debitul de aerfolosit
23 pentru generarea ~i expulzarea plasmei sub forma de jet este astfel dozat, incat cantitatea de C02 masurata in amestecul gazes final sa nu depa~easca O, 1 %.
25 3. Procedeu conform revendicarii 1, caracterizat prin aceea ca acesta se desfa-
~oara la presiune mai mica decat presiunea atmosferica, evitand astfel eventuale scapari de 27 gaz.
4. I nstalatie pentru tratarea termica cu plasma a unui amestec gazes rezultat in urma 29 descompunerii unor materiale organice prin piroliza, gazeificare, compostare, fermentatie
naturala sau prin alte procedee de descompunere, caracterizata prin aceea ca aceasta 31 cuprinde:
- un reactor (1) care este format dintr-o camera cilindrica (2) avand diametrul de
33 0,5 .. . 2 m ~i lungime de 0,3 ... 1,2 m, prevazuta cu un generator de plasma (4) dispus axial ~i cu 2 .. .4 sisteme de admisie (3) a gazului de tratat dispuse tangential, ~i o camera de
35 destindere (5) avand un vol um de 1 ... 5% din volumul orar al gazului de tratat, o sectiune
10 .. . 15 ori mai mare decat sectiunea camerei cilindrice (2) ~i o sectiune de trecere a gazului 37 de o,2m·1 din volumul sau;
- un schimbator de caldura (8) pentru racirea gazului primar rezultat;
39 - un scruber (9) pentru tratarea chi mica a gazului, un analizor (10) de C02 ~i
- un sistem (11) de antrenare a gazului pentru livrarea sa la echipamentul de pro-
41 ducere a energiei electrice in cogenerare/trigenerare. 5. lnstalatie conform revendicarii 4 caracterizata prin aceea ca, respectiv, camera
43 cilindrica (2) este racita cu apa (13) ~i izolata termic, la interior, cu caramida refractara (14).
6. lnstalatie conform revendicarii 4, caracterizata prin aceea ca, respectiv, camera
45 de destindere (5) este prevazuta cu un lacat hidraulic (6) pentru evacuarea materialului
vitrificat ~i cu un orificiu (7) pentru evacuarea amestecului gazes final.
8
In urma
1entatie
3consta
t In 2 .. .4 are este
Ide can-
3 creeze
peratura
nice, dar
reactiilor
!lor anor-
·O solutie ecgazos
3erfolosit
~antitatea
se desfa
:capari de
atln urma
1rmentatie
a aceasta
1metrul de
1us axial ~i
:amera de
:> sectiune
~a gazului
tiv, camera
3ctara (14) .
tiv, camera
naterialului
RO 126941 81
7. Utilizare a amestecului gazes rezultat prin procedeul definit In revendicarea 1, 1 pentru producerea de energie termica ~i electrica In cogenerare/trigenerare In motoare cu piston cuplate cu generator electric ~i recuperatoare de caldura, turbine pe gaz sau grupuri
formate din generator de abur, turbina pe abur, generator electric ~i recuperatoare de
caldura.
9
3
5
RO 126941 81
(51) Int.Cl. C10C 1119 <2006
·01 >· I
C10J 3184 <2006·01 >·
I
F23G 51027 <2006·01)
. C>
..__-t-~~~~~____;::...-~~-L.j LL
co
10
2006.01).
' !006.01) .
' r (2006.01)
4
GAZUL DETRATAT
3
RO 126941 81
1
2
; 2
(51) Int.Cl. C10C 1119 <2006·01 l·
' C10J 3184 <2006·01 l· '
F23G 51027 <2006·01 >
Fig. 2
····~
J Fig. 3
Editare §i tehnoredactare computerizata - OSIM Tiparit la: Oficiul de Stat pentru lnven1ii §i Marci sub comanda nr. 1158/2013
11
7
6
Extras din legea nr.64/1991 privind brevetele de invenlie, republicata in Monitorul Oficial al Romaniei,
Partea I, nr. 541, din 8 august 2007
ART. 30 (1) Brevetul de inventie este eliberat de directorul general al OSIM, In temeiul hotararii de acordare a acestuia. Pentru brevetul european OSIM certitica validitatea brevetului In Romania, conform legii. (2) Data eliberarii brevetului de inventie este data la care mentiunea hotararii de acordare este publicata In Buletinul Oticial de Proprietate Industrial . (3) Brevetele se lnscriu In Registrul national al brevetelor de inventie.
ART. 32 (1) Brevetul de inventie confera titularului sau un drept exclusiv de exploatare a inventiei pe lntreaga sa durata. (2) Este interzisa efectuarea fara consimtamantul titularului a urmatoarelor acte:
a) fabricarea, folosirea, oferirea spre vanzare, vanzarea sau importul In vederea folosirii, oferirii spre vanzare ori vanzarii, In cazul In care obiectul brevetului este un produs;
b) utilizarea procedeului, precum i;;i folosirea, oferirea spre vanzare, vanzarea sau importul In aceste scopuri al produsului obtinut direct prin procedeul brevetat, In cazul In care obiectul brevetului este un procedeu.
ART. 34 (1) Nu constituie lncalcarea drepturilor prevazute la art.32 i;;i 33.
a) folosirea inventiilor In constructia i;;i In functionarea vehiculelor terestre, aeriene, precum i;;i la bordul navelor sau la dispozitivele pentru functionarea acestora, apartinand statelor membre ale tratatelor i;;i conventiilor internationale privind inventiile, la care Romania este parte, cand aceste vehicule sau nave patrund pe teritoriul Romaniei, temporar sau accidental, cu conditia ca aceasta folosire sa se faca exclusiv pentru nevoile vehiculelor sau navelor;
b) efectuarea oricaruia dintre actele prevazute la art.32 .alin.(2) de catre o persoana care a aplicat obiectul brevetului de inventie sau eel al cererii de brevet, ai;;a cum a fast publicata, ori a luat masuri efective i;;i serioase In vederea producerii sau folosirii lui cu buna-credinta pe teritoriul Romaniei, independent de titularul acesteia, cat i;;i lnainte de constituirea unui depozit national reglementar privind inventia sau lnainte de data la care curge termenul de prioritate recunoscuta; In acest caz inventia poate ti folosita In continuare de acea persoana, In volumul existent la data de depozit sau a prioritatii recunoscute, i;;i dreptul de folosire nu poate ti transmis decat cu patrimoniul persoanei ori cu o fractiune din patrimoniul afectat exploatarii inventiei;
c) efectuarea oricaruia dintre actele prevazute la art.32 alin.(2) exclusiv In cadru privat i;;i In scop
necomercial; producerea sau, dupa caz, folosirea inventiei exclusiv In cadru privat i;;i In scop necomercial;
d) comercializarea sau oferirea spre vanzare pe teritoriul Uniunii Europene a acelor exemplare de produs, obiect al inventiei, care au fast vandute anterior de titularul de brevet ori cu acordul sau exp res;
e) folosirea In scopuri experimentale, exclusiv cu caracter necomercial, a obiectului inventiei brevetate;
f) folosirea cu buna-credinta sau luarea masurilor efective i;;i serioase de folosire a inventiei de catre terti In intervalul de timp dintre decaderea din drepturi a titularului de brevet i;;i revalidarea brevetului. Tn acest caz inventia poate fi folosita In continuare de acea persoana, In volumul existent la data publicarii mentiunii revalidarii, i;;i dreptul la folosire nu poate ti transmis decat cu patrimoniul persoanei care utilizeaza inventia ori cu o fractiune din patrimoniul care este afectat exploatarii inventiei;
g) exploatarea de catre terti a inventiei sau a unei parti a acesteia la a carei protectie s-a renuntat. (2) Orice persoana care, cu buna-credinta, folosei;;te inventia sau a facut pregatiri efective i;;i serioase de folosire a inventiei, fara ca aceasta folosire sa constituie o lncalcare a cererii de brevet sau a brevetului european In traducerea initiala, poate, dupa ce traducerea corectata are efect, sa continue folosirea inventiei In lntreprinderea sa ori pentru necesitatile acesteia, tara plata i;;i fara sa depai;;easca volumul existent la data la care traducerea initiala a avut efect.
ART. 43 (1) Procedurile efectuate de OSIM privind cererile de brevet de inventie i;;i brevetele de inventie prevazute de prezenta lege i;;i de regulamentul de aplicare a acesteia sunt supuse taxelor, In cuantumurile i;;i la termenele stabilite de lege. (2) Pe lntreaga durata de valabilitate a brevetului de inventie titularul datoreaza anual taxe de mentinere In vigoare a brevetului. (3) Neplata acestor taxe atrage decaderea titularului din drepturile decurgand din brevet. Decaderea titularului din drepturi se lnregistreaza In Registrul national al brevetelor de inventie i;;i se publica In Buletinul Oticial de Proprietate lndustriala. Taxele de mentinere In vigoare pot ti platite i;;i anticipat, In conditiile prevazute de regulamentul de aplicare a prezentei legi, pentru o perioada care nu poate depai;;i 4 ani. (4) Taxele datorate de persoane tizice sau juridice straine se platesc In valuta, In contul OSIM.