oficiul de stat pentru inventii si marci ' ' iircuct he ... · prin tehnologii relativ...

13
A ROMANIA DUPLICAT ELI BERAT 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

Upload: others

Post on 15-Sep-2019

4 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: OFICIUL DE STAT PENTRU INVENTII SI MARCI ' ' iircuct he ... · Prin tehnologii relativ noi, aplicate In statiile de compostare, se obtine din de~euri municipale, tratate cu levigat

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

Page 2: OFICIUL DE STAT PENTRU INVENTII SI MARCI ' ' iircuct he ... · Prin tehnologii relativ noi, aplicate In statiile de compostare, se obtine din de~euri municipale, tratate cu levigat

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:=

Page 3: OFICIUL DE STAT PENTRU INVENTII SI MARCI ' ' iircuct he ... · Prin tehnologii relativ noi, aplicate In statiile de compostare, se obtine din de~euri municipale, tratate cu levigat

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

Page 4: OFICIUL DE STAT PENTRU INVENTII SI MARCI ' ' iircuct he ... · Prin tehnologii relativ noi, aplicate In statiile de compostare, se obtine din de~euri municipale, tratate cu levigat

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

Page 5: OFICIUL DE STAT PENTRU INVENTII SI MARCI ' ' iircuct he ... · Prin tehnologii relativ noi, aplicate In statiile de compostare, se obtine din de~euri municipale, tratate cu levigat

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

Page 6: OFICIUL DE STAT PENTRU INVENTII SI MARCI ' ' iircuct he ... · Prin tehnologii relativ noi, aplicate In statiile de compostare, se obtine din de~euri municipale, tratate cu levigat

: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

Page 7: OFICIUL DE STAT PENTRU INVENTII SI MARCI ' ' iircuct he ... · Prin tehnologii relativ noi, aplicate In statiile de compostare, se obtine din de~euri municipale, tratate cu levigat

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

Page 8: OFICIUL DE STAT PENTRU INVENTII SI MARCI ' ' iircuct he ... · Prin tehnologii relativ noi, aplicate In statiile de compostare, se obtine din de~euri municipale, tratate cu levigat

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

Page 9: OFICIUL DE STAT PENTRU INVENTII SI MARCI ' ' iircuct he ... · Prin tehnologii relativ noi, aplicate In statiile de compostare, se obtine din de~euri municipale, tratate cu levigat

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

Page 10: OFICIUL DE STAT PENTRU INVENTII SI MARCI ' ' iircuct he ... · Prin tehnologii relativ noi, aplicate In statiile de compostare, se obtine din de~euri municipale, tratate cu levigat

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

Page 11: OFICIUL DE STAT PENTRU INVENTII SI MARCI ' ' iircuct he ... · Prin tehnologii relativ noi, aplicate In statiile de compostare, se obtine din de~euri municipale, tratate cu levigat

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

Page 12: OFICIUL DE STAT PENTRU INVENTII SI MARCI ' ' iircuct he ... · Prin tehnologii relativ noi, aplicate In statiile de compostare, se obtine din de~euri municipale, tratate cu levigat

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

Page 13: OFICIUL DE STAT PENTRU INVENTII SI MARCI ' ' iircuct he ... · Prin tehnologii relativ noi, aplicate In statiile de compostare, se obtine din de~euri municipale, tratate cu levigat

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.