專利名稱：用于氣化固態(tài)有機材料的方法及其裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
在這里公開和要求權(quán)利的本發(fā)明涉及一種用于氣化固態(tài)有機材料 的方法，用于該目的的新穎裝置及其系統(tǒng)。本發(fā)明是通過在獨特氣化 器中控制用于"缺空氣，，燃燒生物質(zhì)的燃燒空氣中的氧含量來產(chǎn)生高 能量、低溫度和顆粒含量低的合成氣的獨特方法。與預(yù)定量的新鮮空 氣混合的再循環(huán)廢氣用于提供其中的氧含量和用于控制所述方法。
背景技術(shù)：
更特別地，本發(fā)明涉及一種用于氣化生物質(zhì)材料的方法，所述生 物質(zhì)材料例如為林業(yè)和農(nóng)業(yè)殘余物，工業(yè)廢料例如鋸材漿，紙制品， 禽褥草(例如雞褥草和火雞褥草)和烴基塑料等。
本發(fā)明也涉及一種裝置，該用于將化學(xué)能轉(zhuǎn)換成熱能或氣態(tài)產(chǎn)品， 具體地說是合成氣，也被稱為生產(chǎn)氣。合成氣是一種含有非常少的顆 粒材料的可壓縮的合成的可燃?xì)怏w。因此，本發(fā)明也可以被視為一種 生產(chǎn)合成氣的方法。
很久以來人們就認(rèn)識到許多工業(yè)和農(nóng)業(yè)固態(tài)有機副產(chǎn)品(例如林 業(yè)和農(nóng)業(yè)殘余物等)是大量化學(xué)能的潛在來源。在20世紀(jì)70年代期 間發(fā)生的傳統(tǒng)燃料例如化石燃料、石油和天然氣的成本的顯著增長提 供了很大的經(jīng)濟誘因以試圖開發(fā)有效和高效的技術(shù)來回收這些有機副 產(chǎn)品中的能量，這些能量在傳統(tǒng)上沒有任何程度的回收。經(jīng)常被稱為"生物質(zhì)"材料的這樣的有機材料現(xiàn)在在某種程度上被成功地用作一 些很大的工業(yè)系統(tǒng)中的燃料，例如用于點火紙漿或造紙廠中的動力鍋 爐和回收鍋爐。然而迄今為止與生物質(zhì)能量回收系統(tǒng)關(guān)聯(lián)的高資本費 用阻礙了它們成功地用于小型甚至中型尺寸的能量回收系統(tǒng)。
中型尺寸的能量回收系統(tǒng)用于社區(qū)中心、學(xué)校、療養(yǎng)院和小型工 業(yè)和商業(yè)設(shè)施中，并且迄今為止，生物質(zhì)燃料還未令人滿意地用作這 樣的設(shè)施的加熱系統(tǒng)中的燃料。涉及從木屑或類似有機材料回收能量
的已頒布美國專利例如為1992年8月18日頒布給Morey等人的美國 專利5，138，957; 1980年1月22日頒布給Palm等人的美國專利 4,184,436; 1982年1月26日頒布給Smith等人的美國專利4，312，278; 1983年1月4日頒布給Goodine的美國專利4,366,802; 1982年3月 30日頒布給Schmidt等人的美國專利4,321,877; 1984年2月14日頒 布給Schafer等人的美國專利4，430，948; 1986年6月10日頒布給 Pedersen等人的美國專利4,593,629; 1987年9月8日頒布給Cordell 等人的美國專利4，691，846;和1990年11月20日頒布給Cordell的美 國專利4,971,599。
然而，并不知道這些專利中所述的任何發(fā)明已成功地適合于在小 型和中型尺寸的能量回收系統(tǒng)中在成本合算的基礎(chǔ)上回收生物質(zhì)能
的設(shè)備和它們在其中被使用的系統(tǒng)，但是作為舉例說明，可以關(guān)注 1987年9月8日頒布給Cordell等人的美國專利4,691,846，其中描述 了一種用于氣化固態(tài)有機材料的方法和裝置，其中詳細(xì)描述了系統(tǒng)， 重點在于儲料器及其操作方式。應(yīng)當(dāng)注意該氣化器被顯示和描述成穹 形結(jié)構(gòu)，帶有用于固態(tài)有機材料的底部給送機構(gòu)以及將氣態(tài)流出物移 動到副室的上排氣系統(tǒng)。
第二個公開可以在2000年9月19日頒布給Cordell等人的US 6,120,567中發(fā)現(xiàn)，其中描述了一種用于氣化固態(tài)有機材料的方法，并 且其中闡述了如'846專利中所公開的類似裝置和系統(tǒng)。'567專利與
因此，'846專利有關(guān)。同樣，需要強調(diào)的是氣化器被顯示和描述成宮形結(jié) 構(gòu)，其具有底部給送裝置和用于氣態(tài)流出物的上排氣裝置。
現(xiàn)有技術(shù)中的典型和一般工藝可以在1997年10月14日以Morey 等人的名義頒布的加拿大專利2,058,130中發(fā)現(xiàn)，其中闡述了底部進 料、生物質(zhì)材料和氣化系統(tǒng)。該系統(tǒng)從下面給送燃料(例如未加工的 和潮濕的木屑)向上通過固定的、穿孔的火臺的中心開口，所述火臺 支撐由此形成的墩狀燃料床。在火臺下方并且圍繞燃料供給管的多個 環(huán)狀歧管根據(jù)產(chǎn)生的可燃?xì)怏w的需要以受控方式分別地被提供空氣。

發(fā)明內(nèi)容
因此本發(fā)明涉及一種用于氣化固態(tài)有機材料的方法、在這樣的方 法中使用的裝置及其系統(tǒng)，具體地說，在一個實施例中本發(fā)明涉及一 種組合地包括外殼的用于氣化固態(tài)有機材料的氣化器，其中所述外殼 具有下部分和上部分，和由所述下部分支撐并且附連到所述上部分的
圓形側(cè)壁。
給所述外殼設(shè)有頂部，所述頂部由所述圓形側(cè)壁支撐并且與其一 體化。設(shè)有用于排出合成氣流出物的通過所述頂部的至少一個開口和 用于感測裝置的至少一個開口 ，并且用于從所述氣化器移走合成氣的 裝置位于并且連接到所述頂部開口 。
用于感測包含在所述外殼中的任何固態(tài)有機材料的任何質(zhì)團的高 度(elevation)的至少一個裝置位于并且與所述感測裝置開口關(guān)聯(lián)， 所述感測裝置是雷達裝置，該雷達裝置安裝在任何感測裝置開口上并 且裝在覆蓋所述開口的非金屬板的頂上。
用于支撐確定保留在所述氣化器內(nèi)的不可燃材料的量的裝置的至 少一個開口位于下外殼中，并且用于確定保留在所述氣化器內(nèi)的不可
燃材料的量的至少一個裝置位于并連接到所述外殼的下部分，并且在 所述用于支撐確定保留在所述氣化器內(nèi)的不可燃材料的量的裝置的開 o內(nèi)。
用于支撐將氧化氣體提供給固態(tài)有機材料的至少一個裝置的至少 一個開口位于所述圓形壁中，所述氧化氣體是含有預(yù)定部分的新鮮空氣的再循環(huán)廢氣。用于將氧化氣體提供給固態(tài)有機材料的裝置位于并 且連接到氧化氣體開口。
用于所述氣化器的底板位于所述氣化器的下部分中，所述底板具 有頂表面和底表面，所述底板具有至少一個開口 ，通過所述開口允許 固態(tài)有機材料進入所述氣化器的內(nèi)部，其中所述底板的頂表面在每個 底板開口的外部具有滯留壁以形成滯留池，從而將固態(tài)有機材料滯留 在所述氣化器的下部分中以形成無底板爐膛。
設(shè)有用于在向上運動中將固態(tài)有機材料移動通過所述底板開口并 移到所述氣化器中的裝置和用于向固態(tài)有機材料的下側(cè)提供和保持錐 形結(jié)構(gòu)的裝置。
所述氣化器具有用于在所述滯留池上方收容固態(tài)有機材料的裝置 和在所述氣化器的下部分中允許不可燃物移動到所述氣化器之外的至 少一個開口 ，以及在所述滯留池中用于從所述氣化器去除不可燃材料
的裝置。
最后，設(shè)有互相聯(lián)系的用于所述氣化器內(nèi)的固態(tài)有機材料的質(zhì)團 的量的控制和監(jiān)視器以及用于所述氣化器中的不可燃物的量的控制和 監(jiān)視器。該類型的氣化器在本領(lǐng)域中已知為圓形氣化器。
在另一實施例中，本發(fā)明涉及方形或矩形"塊狀"氣化器。因此， 該實施例涉及一種用于氣化固態(tài)有機材料的氣化器，該氣化器包括外 殼，其中所述外殼具有下部分和上部分，并且所述外殼具有由所述下 部分支撐并且附連到所述上部分的四個側(cè)壁，因此與上述圓形氣化器 不同。
塊狀氣化器具有頂部，所述頂部由所述四個側(cè)壁支撐并且與其一
體化，所述氣化器具有用于排出合成氣流出物的通過側(cè)壁的至少一個 開口和用于感測裝置的通過所述頂部的至少一個開口 。
用于從所述氣化器移走合成氣流出物的裝置位于并且連接到所述 側(cè)壁開口 ，并且用于感測包含在所述外殼中的任何固態(tài)有機材料的任 何質(zhì)團的高度的至少一個裝置位于并且與所述感測裝置開口關(guān)聯(lián)，所 述感測裝置是雷達裝置，該雷達裝置安裝在任何感測裝置開口上并且
17裝在覆蓋所述開口的非金屬板的頂上。
用于支撐確定保留在所述氣化器內(nèi)的不可燃材料的量的裝置的至 少一個開口位于下外殼中，并且用于確定保留在所述氣化器內(nèi)的不可
燃材料的量的至少一個裝置位于和連接到所述外殼的下部分，并且在 剛剛所述的開口內(nèi)。
用于支撐將氧化氣體提供給固態(tài)有機材料的至少 一個裝置的至少 一個開口位于所述側(cè)壁中，所述氧化氣體是含有預(yù)定部分的新鮮空氣 的再循環(huán)廢氣。用于將氧化氣體提供給固態(tài)有機材料的裝置位于并且 連接到所述氧化氣體開口。
用于所述氣化器的底板位于所述氣化器的下部分中，所述底板具 有頂表面和底表面。所述底板具有至少一個開口，通過所述開口允許 固態(tài)有機材料進入所述氣化器的內(nèi)部，其中所述底板的頂表面在每個 底板開口的外部具有滯留壁以形成滯留池，從而將固態(tài)有機材料滯留 在所述氣化器的下部分中以形成無底板爐膛。
設(shè)有用于將固態(tài)有機材料移動通過所述底板開口并移到所述氣化 器中的裝置和用于給固態(tài)有機材料的下側(cè)提供和保持錐形結(jié)構(gòu)的裝 置。
此外，設(shè)有用于在所述滯留池上方加熱固態(tài)有機材料的裝置和在 所述氣化器的下部分中允許不可燃物移動到所述氣化器之外的至少一 個開口 ，以及在所述滯留池中用于將不可燃材料移出所述氣化器的裝置。
最后，設(shè)有互相聯(lián)系的用于所述氣化器內(nèi)的固態(tài)有機材料的質(zhì)團 的量的控制和監(jiān)視器以及用于所述氣化器中的不可燃物的量的控制和 監(jiān)視器。
在另一實施例中，通過在所述氣化器的中間部分中提供縮窄結(jié)構(gòu) 修改剛剛所述的圓形氣化器以改變流出物的流動。因此，設(shè)有一種用 于氣化固態(tài)有機材料的氣化器，該氣化器包括外殼，其中所述外殼具 有帶頂部的下部分和帶底部的上部分，并且所述外殼具有由所述下部 分支撐并且附連到所述上部分的圓形側(cè)壁，其中所述圓形側(cè)壁具有縮窄部分，在所述縮窄部分處所述下部分的頂部和所述上部分的底部會 合并且聯(lián)接。
在本發(fā)明的又一實施例中，剛剛所述的塊狀氣化器也被修改。因 此，設(shè)有一種用于氣化固態(tài)有機材料的氣化器，該氣化器包括外殼， 其中所述外殼具有帶頂部的下部分和帶底部的上部分，并且所述外殼
具有由所述下部分支撐并且附連到所述上部分的四個側(cè)壁，所述側(cè)壁 具有縮窄部分，在所述縮窄部分處所述下部分的頂部和所述上部分的
底部會合并且聯(lián)接。
本發(fā)明還有 一 個實施例，所述實施例是 一 種氣化固態(tài)有機材料以 產(chǎn)生氣態(tài)流出物和固態(tài)殘余物的方法，所述方法包括提供固態(tài)有機材 料的供應(yīng)以及提供如本公開中所述的圓形氣化器。
其后，從所述氣化器的下部分向上將固態(tài)有機材料引入所述氣化 器中以在所述氣化器中提供固態(tài)有機材料的質(zhì)團。固態(tài)有機材料被點 火，然后在所述氣化器中被加熱，同時將氧化氣體提供給所述氣化器， 所述氧化氣體是來自位于所述氣化器正在其中工作的系統(tǒng)中的煙囪的 再循環(huán)廢氣，并且所述氧化氣體是含有預(yù)定部分的新鮮空氣的廢氣。
在所述氣化器內(nèi)提供了流出物流動路徑以用于氣態(tài)流出物的 一部 分通過被加熱的固態(tài)有機材料而遷移、混合和反應(yīng)，由此形成的合成
外?！?、'"、 °" ' '、 ' 、' ^
本發(fā)明的進一 步實施例是一種氣化固態(tài)有機材料以產(chǎn)生氣態(tài)流出
物和固態(tài)殘余物的方法，所述方法包括提供固態(tài)有機材料的供應(yīng)；提 供如本公開中所述的塊狀氣化器；以及從所述氣化器的下部分向上將 固態(tài)有機材料引入所述氣化器中以在所述氣化器中提供固態(tài)有機材料 的質(zhì)團。
固態(tài)有機材料被點火，然后在所述氣化器中被加熱，同時將氧化 氣體提供給所述氣化器以提供氣態(tài)流出物，其中所述氧化氣體是來自 位于所述氣化器正在其中工作的系統(tǒng)中的煙囪的再循環(huán)廢氣，并且所 述氧化氣體是含有預(yù)定部分的新鮮空氣的廢氣。在所述氣化器內(nèi)提供了流出物流動路徑以用于氣態(tài)流出物的 一部 分通過被加熱的固態(tài)有機材料而遷移、混合和反應(yīng)，由此形成的合成 氣從所述氣化器向外輸送并且任何不可燃固體被輸送到所述氣化器之 外。
在本發(fā)明的范圍內(nèi)可以預(yù)見提供這樣的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)利用在本 發(fā)明中公開和要求權(quán)利的各種氣化器中的每一個。


圖1A是利用本發(fā)明的氣化器和方法的本發(fā)明的實施例的示意圖，
顯示了實施例的一部分。
圖1B是利用本發(fā)明的氣化器和方法的本發(fā)明的實施例的示意圖，
顯示了實施例的其它部分。
圖2是本發(fā)明的圓形氣化器的整體前視圖。
圖3是通過線A-A的圖2的氣化器的橫截面前視圖。
圖4是用于本發(fā)明中的雷達裝置的放大細(xì)節(jié)。
圖5是本發(fā)明的分段、圓錐形給送器的一個配置的透視圖。
圖6是本發(fā)明的分段、方錐形給送器的一個配置的透視圖。
圖5A是本發(fā)明的整體式、圓錐形給送器的透視圖。
圖6A是本發(fā)明的整體式、方錐形給送器的透視圖。
圖7是圖3的指定區(qū)域28的橫截面圖，顯示了可移動錐形給送器
和底部風(fēng)口的細(xì)節(jié)。
圖8是本發(fā)明的方形或矩形、塊狀(loaf)氣化器的整體前視圖。
圖9是通過線B-B的圖8的塊狀氣化器的橫截面端視圖。
圖IOA是顯示具有隔離層的本發(fā)明的氣化器的壁和頂部的詳細(xì)構(gòu)
造的橫截面圖。
圖IOB是顯示本發(fā)明的另一實施例、沒有隔離層并且使用空氣作 為絕緣體的壁和頂部的詳細(xì)構(gòu)造的橫截面圖。
圖11是本發(fā)明的塊狀氣化器的頂部的放大圖，顯示了兩個出口以 及雷達怎樣放置在其上。
圖12是圖ll的頂部的橫截面圖，顯示了頂部的構(gòu)造。
20圖13是圖8的氣化器的灰收集系統(tǒng)的頂視圖。 圖14是本發(fā)明的氣化器1的側(cè)視圖，其中側(cè)部敞開以顯示本發(fā)明 的爐篦系統(tǒng)的另一實施例。
圖15是通過圖14的線C-C的圖14的爐篦系統(tǒng)的側(cè)視橫截面圖。
具體實施例方式
現(xiàn)在參考圖1，在其中顯示了本發(fā)明的圓形氣化器1的整體前視 圖，該氣化器具有固態(tài)質(zhì)團給送裝置2和除灰系統(tǒng)4。
因此，顯示了本發(fā)明的氣化器1是圓形氣化器，其配備有固態(tài)質(zhì) 團給送裝置2 (圖1中所示)，其具有收集儲箱5,該收集儲箱通過螺 旋給送器3連接到氣化器1的底部9 (圖2)。應(yīng)當(dāng)注意固態(tài)質(zhì)團給送 裝置2在氣化器1的下面基本水平地7延伸，然后轉(zhuǎn)動九十度基本豎 直地延伸8,因此從氣化器1的底部9的中心向氣化器1進料。固態(tài) 質(zhì)團給送裝置2在水平延伸部7中可以被套罩或者它可以是敞開槽。 固態(tài)質(zhì)團給送裝置2被顯示成由封閉螺旋給送器3的護罩6覆蓋(圖 3)。
如果是林業(yè)產(chǎn)品，固體材料首先被粉碎或切碎，使得它將容易流 動和點火。如果成片材料在任何尺度上至多為3英寸或以下，通常該 碎材料最容易被處理。如果固體材料是雞褥草或火雞褥草，則不需要 切碎。
圖2是本發(fā)明的圓形氣化器的放大前視圖，顯示了氣化器l、螺 旋給送器3、護罩6、水平延伸部7和豎直延伸部8。氣化器本身組合 地包括外殼10，該外殼具有由外殼10的通常被顯示成12的下部分支 撐的圓形側(cè)壁ll。圓形側(cè)壁11附連到通常被標(biāo)識成13的上部分。外 殼IO頂上裝有頂部14，頂部14由圓形側(cè)壁11支撐并且與其一體化。
在圖3中顯示了通過頂部14的排出口 15，該出口用于排出來自 本發(fā)明的方法的合成氣。也顯示了感測裝置16，該感測裝置定位在開 口 17上(如圖3中所示)。感測裝置16是雷達，該雷達用于監(jiān)視圖3 中所示的固態(tài)質(zhì)團18的頂部。為了圖解目的，僅僅顯示了一個這樣的 裝置16,但是使用一個以上這樣的裝置16也在本發(fā)明的范圍內(nèi)，并且優(yōu)選的是在氣化器上使用至少三個這樣的裝置16，更優(yōu)選的是使用 至少五個這樣的裝置16，原因是固態(tài)質(zhì)團堆18的高度對于提供無顆 粒、高品質(zhì)合成氣是關(guān)鍵的。在圖4中顯示了裝置16的構(gòu)造的細(xì)節(jié)并 且在圖3中顯示了它可以怎樣定位在氣化器1上。
堆高度的控制對于燃燒控制和氣態(tài)可燃物(即"生產(chǎn)氣")的釋放 是非常關(guān)鍵的。給送錐(一個或多個)25和豎直螺旋推送器(一個或 多個)被設(shè)計成提供具有寬裕深度的堆，并且其具有大體平坦的上周 邊。該平坦的、平頂狀的上表面在60- 70%的底板區(qū)域上延伸，大體 填充氣化器1的下部分，并且鄰近壁11向下急劇漸縮。被稱為休止角 的該向下錐度取決于使用的燃料的類型。平坦燃料堆是獲得均勻燃燒 而沒有橋接的關(guān)鍵。該平坦配置導(dǎo)致均勻的堆深度，這又導(dǎo)致堆18 內(nèi)的均勻氣壓，因此最小化堆的溝道效應(yīng)。保持堆深度是非常重要的。
和除灰系統(tǒng)4熱損傷。
當(dāng)氣化器1中的18中的給送材料移動到給送錐25到達質(zhì)團的中 心和頂部時，它變得越來越熱，這種材料和燃燒產(chǎn)物中的易揮發(fā)成分 開始從堆的表面消散，部分地借助于這種材料上升的氣體。當(dāng)堆18 中的給送材料失去越來越多的易揮發(fā)和熱解成分時，它將開始形成高 分子量含碳衍生物并且焦化直到它最終暴露于氣化器1內(nèi)部的完全工 作溫度。該材料通常水平向外移動，然后朝著外壁和下底板向下移動， 在那里它通過用于更完全反應(yīng)的風(fēng)口陣列32和34暴露于進一步的氧
(合成氣)的不完全氧化氣態(tài)流出物經(jīng)過氣化器1，所述流出物通過 隔熱排出管道52離開氣化器1。在燃料堆上方以及在排出管道之外的 流出物的速度保持低，從而減少顆粒攜帶。
在本發(fā)明的范圍內(nèi)可以預(yù)見通過裝配在氣化器1和60上的相應(yīng)風(fēng) 口將空氣改良的廢氣(氧化氣體)，蒸汽改良的環(huán)境空氣或蒸汽改良的 純氧氣提供給燃燒堆18和71。
通過監(jiān)視和控制氣化器1內(nèi)的燃料堆高度監(jiān)視和控制進入氣化器1中的給送速度。提供未顯示的合適設(shè)備從而以堆18的高度中的給送 材料的頂部的高度為函數(shù)控制通過給送組件將給送材料輸送到氣化器 1中的速度以將這樣的高度保持在基本恒定的數(shù)值，由此將給送材料 的堆18保持在基本不變的形狀。
參考圖4,顯示了圓形氣化器1的頂部14，雷達裝置16安裝在該 頂部上。裝置16容納在敞開外殼21中并且由可調(diào)節(jié)緊固件19支撐， 并且能夠在旋轉(zhuǎn)緊固件20上調(diào)節(jié)角度使得氣化器1的內(nèi)部的固態(tài)質(zhì)團 18的輪廓可以被感測。在其外殼21中的裝置16安裝在非金屬板22 上。板22必須是非金屬的使得裝置16可以掃描到氣化器1的內(nèi)部并 且感測固態(tài)質(zhì)團堆18的頂部。應(yīng)當(dāng)注意氣化器中的開口僅僅是金屬覆 層中的開口，而不是穿過包含在內(nèi)部的耐火磚的開口。
當(dāng)固態(tài)質(zhì)團堆18燃燒時，它產(chǎn)生一定量的灰，所述灰必須從氣化 器1去除。所以，至少一個溝道24設(shè)在氣化器底板中，構(gòu)成以一個或 多個用于去除灰和燃燒殘余物以及用于控制"移動灰床"爐膛的高度 的裝置。最合適的裝置是圖3中所示的螺旋推送器26(僅僅是端視圖)。 在圖2和3中，有兩個溝道24，下面將描述的中心定位的給送錐25 的每側(cè)有一個。在溝道24中的灰的螺旋推送器26朝著合適地位于溝 道24的末端或底部的釋放點27移動灰。溝道24連接到合適地設(shè)計用 于進一步處置灰的儲箱或輸送器(參見圖1)。所述連接是標(biāo)準(zhǔn)連接并 且在這里未被顯示。
灰的形成在氣化器1中產(chǎn)生無底板爐膛，燃燒的固態(tài)質(zhì)團堆18 位于其上。通過間歇地或連續(xù)地除灰，產(chǎn)生了基本上是本發(fā)明的無底 板爐膛30的"移動灰床"。
備選地，產(chǎn)生爐膛30的"移動灰床，，水平的控制以及灰的去除可 以通過在整個底板上或其一部分上、從被視為最適合于"移動灰床" 爐膛30的尺度和形狀的氣化器的一側(cè)到另一側(cè)或從一端到另一端移 動的一個輸送器或多個輸送器實現(xiàn)，或者備選地， 一組或多組傾卸爐 乾可以被插入"移動灰床"爐膛30下方以便于控制除灰。
當(dāng)林業(yè)產(chǎn)品用作進料時對于本發(fā)明來說優(yōu)選的是胡椒磨爐篦40除灰系統(tǒng)(參見圖7，該圖是圖3的截除部分，部分80)。胡椒磨爐蓖 40在本領(lǐng)域中是公知的并且由平金屬板39組成，所述金屬板穿有多 個孔41以允許灰通過它掉落。可移動爐篦42在平板39的頂上，在一 部分時間基本覆蓋部分孔41并且允許其他的孔41打開。爐篦42也穿 有孔43。當(dāng)爐篦42大體以振動運動方式運動時，導(dǎo)致灰通過孔43掉 落到下面的滯留池29中，螺旋推送器26然后將灰移動到一端27，在 那里它移出滯留池29進入輸送系統(tǒng)(參見圖1)以用于輸送遠(yuǎn)離氣化 器1。
在圖14中顯示了在這里公開的本發(fā)明的另一爐篦系統(tǒng)84，該爐 蓖系統(tǒng)類似于胡椒磨爐篦。圖14是本發(fā)明的氣化器1的側(cè)視圖，其中 側(cè)部敞開以顯示爐蓖系統(tǒng)84。爐蓖系統(tǒng)84由在氣化器1的底部處的 兩個爐篦環(huán)85和86(參見圖15)組成。底部爐篦85是固定的并且它 具有方形開口 87，所述方形開口大約寬為8英寸，長為20英寸。頂 部爐篦86是可移動的，也就是說，由兩個(未顯示)液壓汽缸致動， 所述液壓汽缸具有大約8英寸的最大沖程。由于爐篦是圓形的，該沖 程旋轉(zhuǎn)爐篦。頂部爐篦86也具有方形開口 88。液壓汽缸伸舉頂部爐 篦86使得它對準(zhǔn)方形開口 87和88，并且在返回沖程使所述開口不對 準(zhǔn)，從而覆蓋底部開口 87。
頂部爐篦86具有安裝在它的頂上的楔板89。這些板89以這樣的 方式被安裝使得當(dāng)頂部爐篦86朝著開口 88旋轉(zhuǎn)時，楔板89在它們的 前面的灰朝著底部爐篦85中的開口 87推動。楔板89的移動和高度保 證了從堆的底部可測量地和恒定地除灰，防止灰在灰爐篦開口之上橋 接。當(dāng)灰的底層被釋放時，灰和來自上面的未燃燒碳的混合物落下。 當(dāng)碳燃燒時，灰釋放熱電偶附近的處理溫度變得更高，指示系統(tǒng)必須 等待下一次卸灰。
當(dāng)碳越來越多地燃燒并且分解時，氣化器的底部變得越來越冷， 指示灰僅僅留在氣化器的底部并且到了需要重新卸灰的時候了 。
給送錐25的區(qū)段的一部分被顯示成裝在爐篦42的頂上。爐篦42 裝在平板39的頂上。在爐篦42的一個邊緣44處設(shè)有銷45,其將爐
24篦42附連到平板39，并且爐篦42部分地圍繞銷45擺動使得爐蓖42 以振動運動運動。爐篦42的擺動運動移動堆在爐蓖42和平臺39上的 灰并且灰通過孔41和43掉入下面的儲箱中。還顯示了底部風(fēng)口 34。 當(dāng)進入氣化器1中的給送材料是軟的、易燃的材料例如雞褥草、 火雞褥草或塑料等等時，在本發(fā)明的范圍內(nèi)優(yōu)選的是消除胡椒磨爐篦 系統(tǒng)。
如先前所述，氣化器1具有中心定位的給送錐25，所述給送錐沿 著室的中心線布置并且突出到"移動灰床"爐膛30的總體高度之上。 給送錐25由從下面豎直進入的單組或兩組燃料給送螺旋推送器31服 務(wù)。
對于圖2和3中所示的圓形氣化器1來說給送錐2S是圓形的(參 見圖5和5A )，對于下面所述的塊狀類型的氣化器來說給送錐25是方 形的或矩形的(參見圖6和6A)。
在本發(fā)明的范圍內(nèi)可以預(yù)見將給送錐25用作單件，也就是整體物 品，例如分別在圖5A和6A中所示的那些。然而，優(yōu)選的是給送錐 25如圖5和6中所示被分割使得它們可以更容易地移進和移出氣化器 l以進行服務(wù)、維護和修理。分段給送錐25可以簡單地彼此相鄰固定 就位，或者它們可以用灰泥結(jié)合在一起，或膠粘在一起以將它們固定 就位。顯然，圖5A和6A中所示的分段給送錐25是在下面所述的可 移動給送錐中使用的那些。
當(dāng)在氣化器中使用時在本發(fā)明的范圍內(nèi)也可以預(yù)見這樣的給送 錐25用作不可移動物品。然而，對于本發(fā)明來說優(yōu)選的是給送錐25 是可移動的，也就是說能夠在氣化器1內(nèi)以部分圓形運動的方式運動， 使得它們振動。(參見圖5和6)。可移動給送錐25的目的是用于通過 燃燒固態(tài)質(zhì)團堆18均勻地提供氧化氣體，使得可以避免產(chǎn)生氣體通 道。錐的定期運動將防止氧化氣體在氣體源和堆的表面之間燒孔。
在氣化器中，部分主要方法是這樣的方法，其中在施加氧化劑的 情況下不足化學(xué)計量地進行燃燒，在本發(fā)明中所述氧化劑是與預(yù)定部 分的新鮮空氣混合的廢氣，其中固態(tài)有機材料在預(yù)定速度下連續(xù)地或間歇地被輸送到氣化器1以保持氣化器中的固態(tài)有機材料的質(zhì)團，進 一步地其中氧化劑被連續(xù)添加到氣化器1以連續(xù)氣化質(zhì)團中的固態(tài)有 機材料，并且更進一步地固態(tài)殘余物(不可燃物)被輸送到氣化器之 外。氧化劑通過一組或多組合適的管道被施予，所述管道連接到位于
給送錐25內(nèi)、周圍和之間的噴嘴(優(yōu)選風(fēng)口和注入點)，并且連接到 在氣化器1的周壁中的一列或一排噴嘴和/或風(fēng)口。
因此在圖3中顯示了上風(fēng)口 32和下風(fēng)口 33以及在錐25中的底部 風(fēng)口 34，所有這些風(fēng)口用于方便空氣改良的廢氣移動到氣化器1并進 入燃燒的固態(tài)質(zhì)團18中。上風(fēng)口 32通過共用歧管35進料并且下風(fēng)口 33也通過共用歧管36進料。風(fēng)口 32通過給送管37聯(lián)結(jié)到歧管35并 且風(fēng)口 33通過給送管38聯(lián)結(jié)到歧管36。
從圖2和3可以觀察到，歧管35和36從通常由48表示的廢氣返 回系統(tǒng)進料，所述廢氣返回系統(tǒng)由管道49和空氣馬達50組成。空氣 馬達的入口 51附連到系統(tǒng)60(圖1)以用于將新鮮空氣改良的廢氣供 應(yīng)給空氣馬達50。
氣化器1配備有開口 15以用于通過該方法產(chǎn)生的合成氣的運動。 開口 15具有頂裝在其上的固定裝置52以允許附連用于處理合成氣的 部件，所述部件將在下面^C描述。
用于確定氣化器1內(nèi)的不可燃物的量的裝置位于氣化器1的外殼 10的下部分中。因此探頭53可以用于監(jiān)視由累積灰的上部高度限定 的移動灰床的高度水平。作為探頭53的例子，使用成對的熱敏元件， 所述熱敏元件一個被定位在另一個之上，充分被間隔使得移動灰床的 高度水平將在它們之間，并且能夠由操作時在移動灰床上方的材料的 溫差和溫度表征。所述溫差然后將是偏置，所述偏置將指示控制探頭 之間的移動灰床的高度水平所需的螺旋推送器26的移動程度。在該表 示中，假設(shè)圍繞室的周邊，氣化器1配備有通過開口 55插入的多組探 頭53，并且探頭53的輸入數(shù)據(jù)的平均值將確定螺旋推送器26的運動。
用于氣化器的底板57位于氣化器1的下部分12中，底板57具有 頂表面和底表面。底板57具有至少一個開口，通過所述開口允許固態(tài)有機材料進入氣化器1的內(nèi)部。
為了在開動時將氣化器1帶到操作狀態(tài)，給送組件3被致動以在 在底部9上方在"移動灰床"的準(zhǔn)備形成過程中在氣化器1中形成給 送材料堆18。給送材料堆18被點火。為了便于將給送材料堆18提升 到它的正常操作溫度，燃料油或其他易燃輔助燃料可以被添加到其中。 作為例子，這可以通過設(shè)在氣化器1的壁中的開口 54手動完成。
當(dāng)氧化進行并且溫度升高時固態(tài)質(zhì)團18將熱解并且氣化。在不足 燃燒中產(chǎn)生的氣體通過燃燒堆被篩分到燃燒堆18的上部分中，上堆 18充當(dāng)顆粒材料的過濾器。重要的是在堆18下方進行固態(tài)質(zhì)團的燃 燒。燃燒產(chǎn)物通過堆18上升并且由于水的潛熱吸收能量而冷卻。當(dāng)燃 料進來時，它被熱解并且燃料濕氣和易揮發(fā)烴與不易揮發(fā)成分分離。 這些過程由從固定碳的燃燒產(chǎn)生的熱氣體驅(qū)動，所述燃燒在堆18下方 發(fā)生。
堆的適度緩慢燃燒的下部分將用于建立靜止氧化區(qū)，由此最小化 顆粒物質(zhì)和飛塵的夾帶。具有可燃?xì)怏w態(tài)成分最大化和顆粒物質(zhì)最小 化的合成氣是本發(fā)明的一個關(guān)鍵目標(biāo)。
現(xiàn)在參考圖8和圖9，圖8是塊狀類型的氣化器60的整體前視圖， 圖9是通過線B-B的圖8的氣化器60的整體橫截面圖，氣化器60由 四個豎直側(cè)壁61限定，賦予室方形或矩形橫截面并且形成封閉體62 (圖9)，該封閉體具有不規(guī)則形狀的底部63并且在它的頂上具有頂 部64，所述頂部在橫截面上可以是拱形的、漸縮的或平坦的或它們的 任何組合。
壁61由多個層構(gòu)成。在優(yōu)選實施例、圖10A中，最內(nèi)層65是耐 高溫型耐火材料的絕熱層，所述絕熱層能夠耐受將在氣化器60內(nèi)形成 的高溫，例如在大約2300。F至大約2500。F范圍內(nèi)的溫度，并且能夠 耐受操作溫度變化以及由輸送到氣化器60的生物質(zhì)給送材料的氧化 產(chǎn)生的氣態(tài)材料的腐蝕、侵蝕效應(yīng)。壁61也可以在壁層65的外側(cè)包 括絕熱層66以進一步防止通過氣化器60的壁61的熱損失。作為例子， 絕熱層66可以是絕熱耐火磚、絕熱塊或絕熱氈的單層。壁61的外殼體是金屬片例如鋼板的結(jié)構(gòu)層或罩67，其是氣密的并且為壁提供必要 的強度和剛性。
壁61的第二實施例在圖10B中示出，其中未使用絕熱層66，并 且空層或空間58設(shè)在耐火最內(nèi)層65和鋼罩67之間。填充空層68的 空氣充當(dāng)耐火層65和鋼罩67之間的絕熱體。該暖空氣也可以用作預(yù) 熱空氣源以注入氣化器60以及回收和再生i殳備96和98中。
進一步關(guān)于圖8和9，來自于儲料器組件(未顯示)的生物質(zhì)給 送材料從氣化器60下方通過沿著氣化器60的底部63的中心線定位的 至少一個給送錐59被引入氣化器60中。在正常操作狀態(tài)期間，給送 材料上升到給送錐(一個或多個)59的頂部之上并且?？吭跔t膛70 上。爐膛70由灰和其他固態(tài)燃燒殘余物構(gòu)成，直到它形成這種材料堆 71，這是氣化器60的正?；蚱胶鉅顟B(tài)。該自生成爐膛70是"移動灰 床"配置，也就是本發(fā)明的關(guān)鍵部分，并且其在前面已關(guān)于氣化器1 進行了描述。當(dāng)初次氧化進行時，該床繼續(xù)升高并且灰必須以與其形 成速度基本相同的速度被去除以保持適當(dāng)?shù)娜剂隙迅叨取?br> 與前面所述的氣化器1中相同，堆高度的控制對于燃燒控制和氣 態(tài)可燃物的釋放來說是重要的。前面所述的用于氣化器1的原理同樣 很好地適用于氣化器60并且在這里將不再重復(fù)。
參考圖8和9,顯示了排出管道69并且它們被定位成使得它通過 頂部64給氣化器60進行排泄。應(yīng)當(dāng)注意的是現(xiàn)有技術(shù)的塊狀氣化器 需要用于產(chǎn)生氣體的出口必須通過側(cè)壁以最小化與氣體一起的顆粒材 料流。優(yōu)選地，側(cè)壁61設(shè)在這樣的高度，其允許任何空氣運送顆粒落 回堆71而不是通過管道69排出。排出管道69在氣化器60內(nèi)的定位 可以如圖8或9中所示，并且可以是傾斜的或豎直的，并且被選擇成 可行和適合于特定應(yīng)用。
與前面的氣化器l中相同，氧化劑通過一組或多組合適的管道被 施予，所述管道連接到位于給送錐59內(nèi)、周圍和之間的噴嘴(優(yōu)選風(fēng) 口和注入點)，并且連接到在氣化器1的周壁中的一列或一排噴嘴和/ 或風(fēng)口 。
28因此在圖8和9中顯示了上風(fēng)口 73和下風(fēng)口 74以及在錐59中的 底部風(fēng)口 75,所有這些風(fēng)口用于方便空氣改良的廢氣移動到氣化器60 并進入燃燒固態(tài)質(zhì)團71中。上風(fēng)口 73通過共用歧管76進料并且下風(fēng) 口 74也通過共用歧管77進料。風(fēng)口 73通過給送管78聯(lián)結(jié)到歧管76 并且風(fēng)口 74通過給送管79聯(lián)結(jié)到歧管77。正如氣化器1的風(fēng)口那樣， 本發(fā)明的風(fēng)口要么打開要么關(guān)閉，并且是不可調(diào)節(jié)的。
在圖2中也可以觀察到在圖8和9中所示的氣化器60中有用的改 良廢氣返回系統(tǒng)，并且該系統(tǒng)在氣化器60中是適合的和有用的。圖8 和9的歧管76和77從如圖8中所示的通常用48表示的廢氣返回系統(tǒng) 進料，所述廢氣返回系統(tǒng)由管道49和新鮮空氣馬達50組成?？諝怦R 達的入口 51附連到系統(tǒng)60 (圖1)以用于將新鮮空氣改良的廢氣供應(yīng) 給空氣馬達50。新鮮空氣改良的廢氣從煙囪運動到氣化器的細(xì)節(jié)在下 面進4亍詳細(xì)闡述。
應(yīng)當(dāng)注意的是氣化器(圖3)的下部分12的上部和上部分13的 下部對現(xiàn)有技術(shù)的裝置的改良在于氣化器60的內(nèi)部有縮窄結(jié)構(gòu)80。 該縮窄結(jié)構(gòu)80形成在防火墻磚65中，或者它可以由以一個角度固定 在耐火磚65中的板形成。該縮窄結(jié)構(gòu)80的目的是減慢生產(chǎn)氣向上流 動，這導(dǎo)致另一方法，通過所述方法顆粒材料不會傾向于到達排出口 69。
使用如前面所述的相同雷達裝置16通過監(jiān)視和控制氣化器60內(nèi) 的燃料堆高度監(jiān)視和控制進入氣化器60中的給送速度。提供未顯示的 合適設(shè)備以堆71的高度中的給送材料的頂部的高度為函數(shù)控制通過 給送組件將給送材料輸送到氣化器60中的速度以將這樣的高度保持 在基本恒定的數(shù)值，并且由此將給送材料的堆71保持在基本不變的尺 寸。
現(xiàn)在參考圖11，顯示了塊狀氣化器60的頂部64的放大圖，該圖 顯示了位于頂部64上的合成氣的兩個排出口 69。也顯示了雷達裝置 16放置在頂部64上，在兩個排出口69之間。虛線84示出了進入氣 化器1的內(nèi)部的雷達16的波束。圖12顯示了頂部64和頂部64的壁的縮窄結(jié)構(gòu)。因此顯示了外部或鋼壁67、絕熱層66和內(nèi)部耐火磚壁 65。部件82是凸緣，該凸緣用于將頂部裝配到氣化器60的側(cè)壁。
圖13是如圖8中所示的塊狀氣化器的灰處理系統(tǒng)的細(xì)節(jié)的橫截面 圖。顯示了灰處理系統(tǒng)81包括可拆卸的胡椒磨爐篦42、在收集儲箱 和保持儲箱29中的螺齒增加的灰螺旋推送器和可鑄造風(fēng)口板83。也 顯示了居中的給送錐59的出口 。
現(xiàn)在參考圖1A和1B和本發(fā)明的"系統(tǒng)"的描述，顯示了本發(fā)明 的氣化器1的示意圖及其與組成系統(tǒng)的各種部件的互連，其中五邊形 中的數(shù)字是如下面所述的系統(tǒng)的流動路徑和各種部件。
因此，在圖1A和1B中顯示了氣化器1,使用螺旋給送器3對該 氣化器給送固體材料2。也顯示了除灰系統(tǒng)4。由固體材料2的熱解和 氣化產(chǎn)生的合成氣90通過排出口 15排出氣化器1并且進入合成氣燃 燒器91和進入合成氣吹風(fēng)器92。合成氣90由抽風(fēng)控制器93控制。 合成氣燃燒器91的燃燒借助于將空氣95提供給合成氣燃燒器91的燃 燒空氣吹風(fēng)器94進行。
合成氣90在大約500。F至大約600°F的溫度下被提供給合成氣燃 燒器91并且處于不足空氣狀態(tài)。系統(tǒng)的該部分是該類型的氣化器系統(tǒng) 獨有的，原因在于來自現(xiàn)有技術(shù)的裝置的空氣的正常溫度在1200。F 至1400。F的范圍內(nèi)，并且在現(xiàn)有技術(shù)的系統(tǒng)中，該空氣不是"不足空 氣"，并且在現(xiàn)有技術(shù)的空氣可以被使用之前，它必須被冷卻和壓縮，
這意味著在現(xiàn)有技術(shù)的過程中必須向系統(tǒng)增加附加和昂貴的設(shè)備。在 被加熱空氣97被提供給低NOx氧化器96之前，合成氣燃燒器91將 合成氣90加熱和燃燒到范圍在1200。F至1400。F的溫度。
在進一步的實施例中，合成氣90可以使用合成氣吹風(fēng)器99提供 給干燥器98，所述合成氣吹風(fēng)器將合成氣90移動到噴嘴混合合成氣 燃燒器100。其后合成氣90通過噴嘴混合合成氣燃燒器100移動到千 燥器98中。來自干燥器98的被加熱空氣(大約2200。F)移動到低 NOx氧化器96并且與來自合成氣燃燒器91的不足空氣組合。
通過使被加熱空氣101經(jīng)過熱交換器102 (參見圖1B)，并且也使被加熱空氣103與使用預(yù)熱燃燒空氣吹風(fēng)器104正流入噴嘴混合合 成氣燃燒器100中的被加熱周圍空氣105以及直接流入106干燥器98 中的來自熱交換器102的附加被加熱空氣101混合，幫助干燥器98 中的^皮加熱空氣的加熱和移動。
來自干燥器98的被加熱空氣107被給送到低NOx氧化器96中并 且在其中與正被給送到低NOx氧化器96的頂部中的空氣97混合。使 用燃燒/回火空氣風(fēng)扇109，通過歧管110和風(fēng)口 (未顯示)向低NOx 氧化器96給送周圍空氣108，排出低NOx氧化器96的空氣111在大 約2000。F這樣做并且傳到圖1B中所示的熱交換器102。
現(xiàn)在參考圖1B，顯示了熱交換器102，被加熱空氣111進入其中， 然后交換空氣112在大約1400。F下傳到金屬熱交換器113，由于空氣 112的較低溫度，因此可以使用金屬熱交換器113?？諝?14移動到熱 交換器102,并且被加熱空氣在熱交換器102中用于交換。通過使用 空氣吹風(fēng)器125引入新鮮空氣124幫助空氣114的移動。
具有范圍在大約400。F至1200。F的溫度的交換空氣是傳回干燥器 98的空氣101?？諝?01必須偶爾被排放以便控制空氣101的溫度和 壓力并且這以116表示。
來自金屬熱交換器113的熱交換空氣127在它進入煙自ll7之前 移動到引入抽風(fēng)扇115。在空氣排出122煙囪117之前，廢氣120的 一部分從煙囪117收回并且移動到廢氣噴射器118，這借助于引入式 抽風(fēng)扇119進行。在這一點處，新鮮空氣128被引入并且與廢氣120 混合，這就是用新鮮空氣121改良的廢氣，其作為用于氣化器l中的 氧化氣體返回到氣化器1。在圖1B中也顯示了采樣端口 l29。
權(quán)利要求
1. 一種用于氣化固態(tài)有機材料的氣化器，其組合地包括(I)外殼，所述外殼具有下部分和上部分；(II)所述外殼具有由所述下部分支撐并且附連到所述上部分的圓形側(cè)壁；(III)頂部，所述頂部由所述圓形側(cè)壁支撐并且與其一體化；(IV)設(shè)有用于排出合成氣流出物的通過所述頂部的至少一個開口和用于一感測裝置的至少一個開口；(V)用于從所述氣化器移走合成氣的裝置，其位于所述頂部開口處并且與所述頂部開口連接；(VI)用于感測包含在所述外殼中的任何固態(tài)有機材料的任何質(zhì)團的高度的至少一個裝置，其位于所述感測裝置開口處并且與所述感測裝置開口關(guān)聯(lián)，所述感測裝置是雷達裝置，該雷達裝置安裝在任何感測裝置開口上并且裝在覆蓋所述開口的非金屬板的頂上；(VII)用于支撐確定所述氣化器內(nèi)的不可燃物的量的裝置的至少一個開口，其位于下外殼中；(VIII)用于確定所述氣化器內(nèi)的不可燃物的量的至少一個裝置，其位于所述外殼的下部分處并與所述外殼的下部分連接，并且在(VII)的開口內(nèi)；(IX)用于支撐將氧化氣體提供給固態(tài)有機材料的至少一個裝置的至少一個開口，其位于所述圓形壁中，所述氧化氣體是含有預(yù)定部分的新鮮空氣的再循環(huán)廢氣；(X)用于將氧化氣體提供給固態(tài)有機材料的裝置，其位于所述氧化氣體開口處并且與所述氧化氣體開口連接；(XI)用于所述氣化器的底板，其位于所述氣化器的下部分中，所述底板具有頂表面和底表面，所述底板具有至少一個開口，通過該開口允許固態(tài)有機材料進入所述氣化器的內(nèi)部，其中所述底板的頂表面在每個底板開口的外部具有滯留壁以形成滯留池，從而將固態(tài)有機材料滯留在所述氣化器的下部分中以形成無底板爐膛；(XII)用于將固態(tài)有機材料移動通過所述底板開口并移到所述氣化器中的裝置；(XIII)用于給固態(tài)有機材料的下側(cè)提供錐形結(jié)構(gòu)并保持該錐形結(jié)構(gòu)的裝置；(XIV)在所述氣化器的下部分中允許不可燃物移出所述氣化器的至少一個開口；(XV)在所述滯留池中用于從所述氣化器去除不可燃材料的裝置；(XVI)用于所述氣化器內(nèi)的固態(tài)有機材料的質(zhì)團的量的控制和監(jiān)視器以及用于所述氣化器中的不可燃物的量的控制和監(jiān)視器，所述質(zhì)團的控制和所述不可燃物的控制互相關(guān)聯(lián)。
2. —種用于氣化固態(tài)有機材料的氣化器，其組合地包括(I) 外殼，所述外殼具有下部分和,上部分；(II) 所述外殼具有由所述下部分支撐并且附連到所述上部分的四 個側(cè)壁；(III) 頂部，所述頂部由所述四個側(cè)壁支撐并且與其 一體化；(IV) 設(shè)有用于排出合成氣流出物的通過所述頂部的至少一個開口 和用于感測裝置的通過所述頂部的至少一個開口 ；(V) 用于從所述氣化器移走合成氣流出物的裝置，其位于所述頂部 開口處并且與之連接；(VI) 用于感測包含在所述外殼中的任何固態(tài)有機材料的任何質(zhì)團 的高度的至少一個裝置，其位于所述感測裝置開口處并且與所述感測 裝置開口關(guān)聯(lián)，所述感測裝置是雷達裝置，該雷達裝置安裝在任何感 測裝置開口上并且裝在覆蓋所述開口的非金屬板的頂上；(VII) 用于支撐確定所述氣化器內(nèi)的不可燃物的量的裝置的至少 一個開口，其位于下外殼中；(VIII) 用于確定所述氣化器內(nèi)的不可燃物的量的至少一個裝置， 其位于所述外殼的下部分并與之連接，并且在(VII)的開口內(nèi)；(IX) 用于支撐將氧化氣體提供給固態(tài)有機材料的至少一個裝置的至少一個開口，其位于所述側(cè)壁中，所述氧化氣體是含有預(yù)定部分的新鮮空氣的再循環(huán)廢氣；(X) 用于將氧化氣體提供給固態(tài)有機材料的裝置，其位于所述氧化 氣體開口處并且與之連接；(XI) 用于所述氣化器的底板，其位于所述氣化器的下部分中，所 述底板具有頂表面和底表面，所述底板具有至少一個開口 ，通過該開 口允許固態(tài)有機材料進入所述氣化器的內(nèi)部，其中所述底板的頂表面 在每個底板開口的外部具有滯留壁以形成滯留池，從而將固態(tài)有機材 料滯留在所述氣化器的下部分中以形成無底板爐膛；(XII) 用于將固態(tài)有機材料移動通過所述底板開口并移到所述氣 化器中的裝置；(XIII) 用于給固態(tài)有機材料的下側(cè)提供錐形結(jié)構(gòu)并保持該錐形結(jié) 構(gòu)的裝置；(XIV) 用于在所述滯留池上方加熱固態(tài)有機材料的裝置；(XV) 在所述氣化器的下部分中允許不可燃物移出所述氣化器的 至少一個開口；(XVI) 在所述滯留池中用于從所述氣化器去除不可燃材料的裝置；(XVII) 用于所述氣化器內(nèi)的固態(tài)有機材料的質(zhì)團的量的控制和監(jiān) 視器以及用于所述氣化器中的不可燃物的量的控制和監(jiān)視器，所述質(zhì) 團控制和所述不可燃物控制互相關(guān)聯(lián)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣化器，其中滯留池中的所述裝置是安 裝在至少 一 個螺旋推送器頂上的胡椒磨爐乾。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的氣化器，其中滯留池中的所述裝置是頂 裝在至少一個螺旋推送器上的胡椒磨爐篦。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣化器，其中用于給固態(tài)有機材料的下 側(cè)提供錐形結(jié)構(gòu)并保持該錐形結(jié)構(gòu)的所述裝置在所述氣化器的使用期 間是不能夠移動的。
6. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的氣化器，其中用于給固態(tài)有機材料的下 側(cè)提供錐形結(jié)構(gòu)并保持該錐形結(jié)構(gòu)的所述裝置是不能夠移動的。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣化器，其中用于給固態(tài)有機材料的下 側(cè)提供錐形結(jié)構(gòu)并保持該錐形結(jié)構(gòu)的所述裝置在所述氣化器的使用期 間是能夠移動的。
8. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的氣化器，其中用于給固態(tài)有機材料的下 側(cè)提供錐形結(jié)構(gòu)并保持該錐形結(jié)構(gòu)的所述裝置在所述氣化器的使用期 間是能夠移動的。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣化器，其中用于將氧化氣體提供給固 態(tài)有機材料的每個裝置是風(fēng)口 。
10. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的氣化器，其中用于將氧化氣體提供給 固態(tài)有機材料的每個裝置是風(fēng)口。
11. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的氣化器，其中從共用歧管給共線的每 個風(fēng)口提供氧化氣體。
12. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的氣化器，其中從共用歧管給共線的每 個風(fēng)口提供氧化氣體。
13. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的氣化器，其中從一煙囪給共用歧管提 供氧化氣體，所述煙囪位于所述氣化器正在其中操作的系統(tǒng)中，并且 所述氧化氣體是含有預(yù)定部分的新鮮空氣的廢氣。
14. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的氣化器，其中從一煙囪給共用歧管提 供氧化氣體，所述煙囪位于所述氣化器正在其中操作的系統(tǒng)中，并且 所述氧化氣體是含有預(yù)定部分的新鮮空氣的廢氣。
15. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的氣化器，其中共線的風(fēng)口設(shè)置成使得 風(fēng)口面圍繞所述氣化器的外殼。
16. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的氣化器，其中共線的風(fēng)口設(shè)置成使得 風(fēng)口面限定所述氣化器的外殼的外表面。
17. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的氣化器，其中在所述氣化器中的任何 燃燒活動上方設(shè)置至少一條共線的風(fēng)口并且在所述氣化器中的任何燃 燒活動下方設(shè)置至少一條共線的風(fēng)口 。
18. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的氣化器，在所述氣化器中的任何燃燒 活動上方設(shè)置至少一條共線的風(fēng)口并且在所述氣化器中的任何燃燒活動下方設(shè)置至少一條共線的風(fēng)口 。
19. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣化器，其中所述錐形結(jié)構(gòu)帶有形成 于內(nèi)表面中的至少一個陣列的風(fēng)口并且?guī)в行纬捎谕獗砻嬷械闹辽僖?個陣列的風(fēng)口。
20. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的氣化器，其中所述錐形結(jié)構(gòu)帶有形成 于內(nèi)表面中的至少一個陣列的風(fēng)口并且?guī)в行纬捎谕獗砻嬷械闹辽僖?個陣列的風(fēng)口。
21. —種氣化固態(tài)有機材料以產(chǎn)生氣態(tài)流出物和固態(tài)殘余物的方 法，所述方法包括(I) 提供固態(tài)有機材料的供應(yīng)；(II) 提供根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣化器；(III) 從所述氣化器的下部分向上將來自(I)的固態(tài)有機材料引入所 述氣化器中以在所述氣化器中提供固態(tài)有機材料的質(zhì)團；(IV) 加熱所述氣化器中的固態(tài)有機材料，同時將氧化氣體提供給 所述氣化器，以提供氣態(tài)流出物，所述氧化氣體是來自位于所述氣化 器正在其中工作的系統(tǒng)中的煙囪的再循環(huán)廢氣，并且所述氧化氣體是 含有預(yù)定部分的新鮮空氣的廢氣；(V) 在所述氣化器內(nèi)提供流出物流動路徑以用于氣態(tài)流出物的一 部分通過被加熱的固態(tài)有機材料遷移、混合和反應(yīng)，其中由此形成的 合成氣從所述氣化器被向外輸送；(VI) 將任何不可燃固體輸送到所述氣化器之外。
22. —種氣化固態(tài)有機材料以產(chǎn)生氣態(tài)流出物和固態(tài)殘余物的方 法，所述方法包括(I)提供固態(tài)有機材料的供應(yīng)；(II)提供根據(jù)權(quán)利要求2所述的氣化器;述氣化器中以在所述氣化器中提供固態(tài)有機材料的質(zhì)團；(IV)加熱所述氣化器中的固態(tài)有機材料，同時將氧化氣體提供給 所述氣化器，以提供氣態(tài)流出物，所述氧化氣體是來自位于所述氣化器正在其中工作的系統(tǒng)中的煙囪的再循環(huán)廢氣，并且所述氧化氣體是含有預(yù)定部分的新鮮空氣的廢氣；(v) 在所述氣化器內(nèi)提供流出物流動路徑以用于氣態(tài)流出物的一 部分通過被加熱的固態(tài)有機材料遷移、混合和反應(yīng)，其中由此形成的 合成氣從所述氣化器被向外輸送；(vi) 將任何不可燃固體輸送到所述氣化器之外。
23. —種用于氣化固態(tài)有機材料的氣化器，其組合地包括 (i)外殼，所述外殼具有帶上部的下部分和帶底部的上部分；(ii) 所述外殼具有由所述下部分支撐并且附連到所述上部分 的圓形側(cè)壁，所述圓形側(cè)壁具有縮窄部分，在所述縮窄部分處，所述 下部分的上部和所述上部分的底部會合并且聯(lián)接；(iii) 頂部，所述頂部由所述圓形側(cè)壁支撐并且與其一體化；(iv) 設(shè)有用于排出合成氣流出物的通過所述頂部的至少一個 開口和用于感測裝置的至少一個開口 ；(v) 用于從所述氣化器移走合成氣流出物的裝置，其位于所述 頂部開口處并且與之連接；(vi) 用于感測包含在所述外殼中的任何固態(tài)有機材料的任何 質(zhì)團的高度的至少一個裝置，其位于所述感測裝置開口處并且與所述 感測裝置開口關(guān)聯(lián)，所述感測裝置是雷達裝置，該雷達裝置安裝在任 何感測裝置開口上并且裝在覆蓋所述開口的非金屬板的頂上；(vn)用于支撐確定所述氣化器內(nèi)的不可燃物的量的裝置的 至少一個開口，其位于下外殼中；(viii)用于確定所述氣化器內(nèi)的不可燃物的量的至少一個裝 置，其位于所述外殼的下部分處并與之連接，并且在(vii)的開口內(nèi)；(ix)用于支撐將氧化氣體提供給固態(tài)有機材料的至少一個裝 置的至少一個開口，其位于所述圓形側(cè)壁中，所述氧化氣體是含有預(yù) 定部分的新鮮空氣的再循環(huán)廢氣；(x)用于將氧化氣體提供給固態(tài)有機材料的裝置，其位于所述 氧化氣體開口處并且與之連接；(XI) 用于所述氣化器的底板，其位于所述氣化器的下部分中，所述底板具有頂表面和底表面，所述底板具有至少一個開口，通過所 述開口允許固態(tài)有機材料進入所述氣化器的內(nèi)部，其中所述底板的頂 表面在每個底板開口的外部具有滯留壁以形成滯留池，從而將固態(tài)有機材料滯留在所述氣化器的下部分中以形成無底板爐膛；(XII) 用于將固態(tài)有機材料移動通過所述底板開口并移到所 述氣化器中的裝置；(XIII) 用于給固態(tài)有機材料的下側(cè)提供錐形結(jié)構(gòu)并保持該錐 形結(jié)構(gòu)的裝置；(XIV) 用于在所述滯留池上方加熱固態(tài)有機材料的裝置；(XV) 在所述氣化器的下部分中允許不可燃物移動到所述氣 化器之外的至少一個開口；(XVI) 在所述滯留池中用于從所述氣化器去除不可燃材料的裝置；(XVII) 用于所述氣化器內(nèi)的固態(tài)有機材料的質(zhì)團的量的控制和監(jiān)視器以及用于所述氣化器中的不可燃物的量的控制和監(jiān)視器，所 述質(zhì)團控制和所述不可燃物控制互相關(guān)聯(lián)。
24. —種用于氣化固態(tài)有機材料的氣化器，其組合地包括(i)外殼，所述外殼具有帶上部的下部分和帶底部的上部分； (II)所述外殼具有由所述下部分支撐并且附連到所述上部分的四個側(cè)壁；所述側(cè)壁具有縮窄部分，在所述縮窄部分處，所述下部分的 上部和所述上部分的底部會合并且聯(lián)接；(in)頂部，所述頂部由所述四個側(cè)壁支撐并且與其一體化；(IV)設(shè)有用于排出合成氣流出物的通過所述頂部的至少 一 個開口和用于感測裝置的通過所述頂部的至少一個開口；(v)用于從所述氣化器移走合成氣流出物的裝置，其位于所述頂部 開口處并且與之連接；的高度的至少一個裝置，其位于所述感測裝置開口處并且與之關(guān)聯(lián)，所述感測裝置是雷達裝置，該雷達裝置安裝在任何感測裝置開口上并且裝在覆蓋所述開口的非金屬板的頂上；(VII) 用于支撐確定所述氣化器內(nèi)的不可燃物的量的裝置的至少 一個開口，其位于下外殼中；(VIII) 用于確定所述氣化器內(nèi)的不可燃物的量的至少一個裝置， 其位于所述外殼的下部分處并與之連接，并且在(VII)的開口內(nèi)；(IX) 用于支撐將氧化氣體提供給固態(tài)有機材料的至少一個裝置的 至少一個開口，其位于所述側(cè)壁中，所述氧化氣體是含有預(yù)定部分的 新鮮空氣的再循環(huán)廢氣；(x)用于將氧化氣體提供給固態(tài)有機材料的裝置，其位于所述氧化氣體開口處并且與之連接；(XI) 用于所述氣化器的底板，其位于所述氣化器的下部分中，所述底板具有頂表面和底表面，所述底板具有至少一個開口，通過所述 開口允許固態(tài)有機材料進入所述氣化器的內(nèi)部，其中所述底板的頂表 面在每個底板開口的外部具有滯留壁以形成滯留池，從而將固態(tài)有機材料滯留在所述氣化器的下部分中以形成無底板爐膛；(XII) 用于將固態(tài)有機材料移動通過所述底板開口并移到所述氣 化器中的裝置；(XIII) 用于給固態(tài)有機材料的下側(cè)提供錐形結(jié)構(gòu)并保持該錐形結(jié) 構(gòu)的裝置；(Xiv)用于在所述滯留池之上加熱固態(tài)有機材料的裝置；(xv) 在所述氣化器的下部分中允許不可燃物移動到所述氣化器 之外的至少一個開口；(xvi) 在所述滯留池中用于從所述氣化器去除不可燃材料的裝置； (xvn)用于所述氣化器內(nèi)的固態(tài)有機材料的質(zhì)團的量的控制和監(jiān)視器以及用于所述氣化器中的不可燃物的量的控制和監(jiān)視器，所述質(zhì) 團控制和所述不可燃物控制互相關(guān)聯(lián)。
25. —種用于氣化固態(tài)廢料的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)組合地包括 (A)根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣化器；(B) 至少一個氧化器，和(C) 至少一個熱回收裝置。
26. 根據(jù)權(quán)利要求25所述的系統(tǒng)，其中所述系統(tǒng)另外具有一種裝 置，該裝置用于移動來自所述系統(tǒng)的煙囪的廢氣、使所述廢氣與引入 的新鮮空氣混合以及將所述廢氣和新鮮空氣的組合物移動到所述氣化 器。
27. —種用于氣化固態(tài)廢料的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)組合地包括(A) 根據(jù)權(quán)利要求2所述的氣化器；(B) 至少一個氧化器，和(C) 至少一個熱回收裝置。
28. 根據(jù)權(quán)利要求27所述的系統(tǒng)，其中所述系統(tǒng)另外具有一種裝 置，該裝置用于移動來自所述系統(tǒng)的煙囪的廢氣、使所述廢氣與引入 的新鮮空氣混合以及將所述廢氣和新鮮空氣的組合物移動到所述氣化 器。
29. —種用于氣化固態(tài)廢料的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)組合地包括(A) 根據(jù)權(quán)利要求23所述的氣化器；(B) 至少一個氧化器，和(C) 至少一個熱回收裝置。
30. 根據(jù)權(quán)利要求29所述的系統(tǒng)，其中所述系統(tǒng)另外具有一種裝 置，該裝置用于移動來自所述系統(tǒng)的煙自的廢氣、使所述廢氣與引入
31. —種用于氣化固態(tài)廢料的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)組合地包括(A) 根據(jù)權(quán)利要求2所述的氣化器；(B) 至少一個氧化器，和(C) 至少一個熱回收裝置。
32. 根據(jù)權(quán)利要求31所述的系統(tǒng)，其中所述系統(tǒng)另外具有一種裝 置，該裝置用于移動來自所述系統(tǒng)的煙囪的廢氣、使所述廢氣與引入 的新鮮空氣混合以及將所述廢氣和新鮮空氣的組合物移動到所述氣化器。
33. —種氣化固態(tài)有機材料以產(chǎn)生氣態(tài)流出物和固態(tài)殘余物的方 法，所述方法包括(I) 提供固態(tài)有機材料的供應(yīng)；(II) 提供根椐權(quán)利要求24所述的氣化器；(III) 從所述氣化器的下部分向上將來自(I)的固態(tài)有機材料引入所 述氣化器中以在所述氣化器中提供固態(tài)有機材料的質(zhì)團；(IV) 加熱所述氣化器中的固態(tài)有機材料，同時將氧化氣體提供給 所述氣化器，以提供氣態(tài)流出物，所述氧化氣體是來自位于所述氣化 器正在其中工作的系統(tǒng)中的煙囪的再循環(huán)廢氣，并且所述氧化氣體是 含有預(yù)定部分的新鮮空氣的廢氣；(V) 在所述氣化器內(nèi)提供流出物流動路徑以用于氣態(tài)流出物的一 部分通過被加熱的固態(tài)有機材料遷移、混合和反應(yīng)，其中由此形成的 合成氣從所述氣化器被向外輸送；(VI) 將任何不可燃固體輸送到所述氣化器之外。
34. —種氣化固態(tài)有機材料以產(chǎn)生氣態(tài)流出物和固態(tài)殘余物的方 法，所述方法包4舌(i)提供固態(tài)有機材料的供應(yīng)；(II) 提供根據(jù)權(quán)利要求24所述的氣化器；(III) 從所述氣化器的下部分向上將來自(l)的固態(tài)有機材料引入所 述氣化器中以在所述氣化器中提供固態(tài)有機材料的質(zhì)團；(iv) 加熱所述氣化器中的固態(tài)有機材料，同時將氧化氣體提供給 所述氣化器，以提供氣態(tài)流出物，所述氧化氣體是來自位于所述氣化 器正在其中工作的系統(tǒng)中的煙囪的再循環(huán)廢氣，并且所述氧化氣體是 含有預(yù)定部分的新鮮空氣的廢氣；(v) 在所述氣化器內(nèi)提供流出物流動路徑以用于氣態(tài)流出物的一 部分通過被加熱的固態(tài)有機材料遷移、混合和反應(yīng)，其中由此形成的 合成氣從所述氣化器向外被輸送；(Vl)將任何不可燃固體輸送到所述氣化器之外。
35. —種產(chǎn)生合成氣的方法，所述方法包括(I) 提供固態(tài)有機材料的供應(yīng)；(II) 提供根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣化器；(III) 從所述氣化器的下部分向上將來自(I)的固態(tài)有機材料引入所 述氣化器中以在所述氣化器中提供固態(tài)有機材料的質(zhì)團；(IV) 加熱所述氣化器中的固態(tài)有機材料，同時將氧化氣體提供給 所述氣化器，以提供合成氣，所述氧化氣體是來自位于所述氣化器正 在其中工作的系統(tǒng)中的煙自的再循環(huán)廢氣，并且所述氧化氣體是含有預(yù)定部分的新鮮空氣的廢氣；(V) 在所述氣化器內(nèi)提供流出物流動路徑以用于氣態(tài)流出物的一 部分通過被加熱的固態(tài)有機材料遷移、混合和反應(yīng)，其中由此形成的 合成氣從所述氣化器向外被輸送；(VI) 將任何不可燃固體輸送到所述氣化器之外。
36. —種氣化固態(tài)有機材料以產(chǎn)生合成氣和固態(tài)殘余物的方法， 所述方法包括(I) 提供固態(tài)有機材料的供應(yīng)；(II) 提供根據(jù)權(quán)利要求2所述的氣化器；述氣化器中以在所述氣化器中提供固態(tài)有機材料的質(zhì)團；(IV)加熱所述氣化器中的固態(tài)有機材料，同時將氧化氣體提供給所述氣化器，以提供合成氣，所述氧化氣體是來自位于所述氣化器正 在其中工作的系統(tǒng)中的煙囪的再循環(huán)廢氣，并且所述氧化氣體是含有預(yù)定部分的新鮮空氣的廢氣；(v) 在所述氣化器內(nèi)提供流出物流動路徑以用于氣態(tài)流出物的一 部分通過被加熱的固態(tài)有機材料遷移、混合和反應(yīng)，其中由此形成的 合成氣從所述氣化器向外被輸送；(vi) 將任何不可燃固體輸送到所述氣化器之外。
37. —種氣化固態(tài)有機材料以產(chǎn)生合成氣和固態(tài)殘余物的方法， 所述方法包4舌(I) 提供固態(tài)有機材料的供應(yīng)；(II) 提供根據(jù)權(quán)利要求24所述的氣化器；(III) 從所述氣化器的下部分向上將來自(I)的固態(tài)有機材料引入所 述氣化器中以在所述氣化器中提供固態(tài)有機材料的質(zhì)團；(IV) 加熱所述氣化器中的固態(tài)有機材料，同時將氧化氣體提供給 所述氣化器，以提供合成氣，所述氧化氣體是來自位于所述氣化器正 在其中工作的系統(tǒng)中的煙囪的再循環(huán)廢氣，并且所述氧化氣體是含有預(yù)定部分的新鮮空氣的廢氣；(V) 在所述氣化器內(nèi)提供流出物流動路徑以用于氣態(tài)流出物的一 部分通過被加熱的固態(tài)有機材料遷移、混合和反應(yīng)，其中由此形成的 合成氣從所述氣化器被向外輸送；(VI) 將任何不可燃固體輸送到所述氣化器之外。
38. —種氣化固態(tài)有機材料以產(chǎn)生合成氣和固態(tài)殘余物的方法， 所述方法包4舌(I) 提供固態(tài)有機材料的供應(yīng)；(II) 提供根據(jù)權(quán)利要求24所述的氣化器；述氣化器中以在所述氣化器中提供固態(tài)有機材料的質(zhì)團；(IV) 加熱所述氣化器中的固態(tài)有機材料，同時將氧化氣體提供給 所述氣化器，以提供合成氣，所述氧化氣體是來自位于所述氣化器正 在其中工作的系統(tǒng)中的煙囪的再循環(huán)廢氣，并且所述氧化氣體是含有預(yù)定部分的新鮮空氣的廢氣；(V) 在所述氣化器內(nèi)提供流出物流動路徑以用于氣態(tài)流出物的一 部分通過被加熱的固態(tài)有機材料遷移、混合和反應(yīng)，其中由此形成的 合成氣從所述氣化器被向外輸送；(VI) 將任何不可燃固體輸送到所述氣化器之外。
全文摘要
一種用于氣化固態(tài)有機材料的方法、用于該目的的新穎裝置及其系統(tǒng)。一種獨特方法和裝置通過控制獨特氣化器中用于生物質(zhì)的“不足空氣”燃燒的燃燒空氣中的氧含量產(chǎn)生高能量、低溫度和顆粒含量低的合成氣。含有預(yù)定量的新鮮空氣的再循環(huán)廢氣被用于提供其中的氧含量和用于控制所述方法。
文檔編號C01B3/00GK101448729SQ200780018070
公開日2009年6月3日 申請日期2007年5月17日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月18日
發(fā)明者D·斯帕里卡, R·G·格雷厄姆 申請人:新地界能量公司