頂部的內(nèi)表面)延伸到容器中約0.5-1.0米。至少在一些分析中已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，這些有助于從出口排出的氣流穩(wěn)定。
[0058]圖1的附加的風(fēng)嘴30包括一排第二風(fēng)嘴和一排第三風(fēng)嘴。第二風(fēng)嘴通常在下排中，數(shù)量為大約十二，比相同(或更大)數(shù)量的第三風(fēng)嘴的排更靠近煤層20。風(fēng)嘴30用于接納材料，通常氣態(tài)的材料，例如空氣(或其它含氧氣體)和蒸汽(或其他形式的水)。粒狀固體也可通過(guò)風(fēng)嘴30引入。類(lèi)似于圖2或圖3的實(shí)施例可具有以類(lèi)似方式布置的附加的風(fēng)嘴，其出于簡(jiǎn)明從這些圖中省略。
[0059]在一些工藝操作中，原料僅通過(guò)貫穿反應(yīng)器頂部的開(kāi)口供給可能是令人滿(mǎn)意的，但是借助于僅通過(guò)例如貫穿側(cè)壁例如壁18的進(jìn)料端口 28等橫向進(jìn)料斜槽供給原料，可通常更有助于提高固體的停留時(shí)間。用于其他壁布置方式的一個(gè)或多個(gè)這樣的進(jìn)料斜槽包括在PGR的現(xiàn)有技術(shù)示例中。進(jìn)一步的創(chuàng)新可包括用于將原料更均勻地分布進(jìn)入所述容器的上部部分中的一些裝置，如關(guān)于圖5-8更充分描述的。例如，并且不具有限制性地，如果進(jìn)料斜槽(即使是僅使用一個(gè)斜槽的情況)從水平方向向下傾斜，例如圖1中所示的進(jìn)料端口 28，可獲得合理的均勻的原料分布。而且，與這樣的傾斜斜槽結(jié)合或者獨(dú)立地，在進(jìn)料斜槽內(nèi)具有分布式進(jìn)料機(jī)構(gòu)可能是有幫助的。變形形式可包括可被編程或調(diào)節(jié)來(lái)改變施加到原料的力(以實(shí)現(xiàn)其例如沿徑向向內(nèi)方向注入距離的變化)和/或從注入原料的進(jìn)料斜槽改變角度或方向的機(jī)構(gòu)。圖8進(jìn)一步示出該方面。
[0060]下面的補(bǔ)充信息涉及本發(fā)明可采用的實(shí)施例的一些其他方面。
[0061]可用于圖1中的等離子體炬端口 22的等離子體炬24可與現(xiàn)有技術(shù)一致，例如Dighe等人的美國(guó)專(zhuān)利4，761,793中顯示和描述的，其在此以引用的方式以并入本文中以獲得其對(duì)等離子體炬的特性和操作及它們可怎樣用于PGR的說(shuō)明。
[0062]本發(fā)明的特征可適用的PGR可以具有寬范圍的尺寸。僅出于示例，并且類(lèi)似于一些過(guò)去的技術(shù)，反應(yīng)器容器的總豎直長(zhǎng)度可以是約10-12米，并且容納碳質(zhì)層的底部部分可具有約3-4米的寬度和約1-4米的深度。上部部分可以從例如類(lèi)似于底部部分的直徑(約3-4米)的底部直徑擴(kuò)大到頂部處約7-8米的上部直徑。其他尺寸示例參照?qǐng)D9的說(shuō)明給出。
[0063]也是舉例來(lái)說(shuō)，已發(fā)現(xiàn)，以下特征在各種應(yīng)用中是有幫助的:使原料在碳質(zhì)層之上形成裝料層，其向上延伸超過(guò)兩排風(fēng)嘴30的高度(例如超過(guò)約0.5到1.0米)。關(guān)于反應(yīng)器的幾何形狀，還應(yīng)注意的是，反應(yīng)器容器10可作為示例構(gòu)造為具有設(shè)置在從底部部分的頂端向上到頂部的距離的約5-15%處的第二風(fēng)嘴，設(shè)置在從底部部分的頂端向上的距離的約10-30%位置處的第三風(fēng)嘴，和設(shè)置在向上的距離的至少約40-60%位置處的一個(gè)或多個(gè)橫向進(jìn)料斜槽。
[0064]圖5-8總體示出用于通過(guò)端口向反應(yīng)器容器(例如具有圓錐形壁18的反應(yīng)器容器)的上部部分12中分布式地引入原料的一些裝置，但是這些裝置也可用于其它構(gòu)造。應(yīng)意識(shí)到，將原料比較均勻地分布在反應(yīng)器容器中對(duì)于反應(yīng)過(guò)程的完全性和性能的均勻性是有利的。以上是可應(yīng)用的裝置中的一些，這些裝置可導(dǎo)致比貫穿側(cè)壁的單個(gè)重力進(jìn)料端口獲得更好的分布，所述側(cè)壁例如但是不限于圓錐形壁18。這些裝置還比僅通過(guò)頂部中的開(kāi)口降落材料具有優(yōu)越性，通過(guò)頂部中的開(kāi)口降落材料是通?？尚械募夹g(shù)，但是存在相當(dāng)大的風(fēng)險(xiǎn)使未反應(yīng)材料通過(guò)附近的出口端口吹出。
[0065]圖5是具有多個(gè)(這里為兩個(gè)，通?？墒褂脙蓚€(gè)到四個(gè))貫穿壁18(僅示出其一部分)的進(jìn)料端口 128的示例。進(jìn)料端口 128可以?xún)H為重力進(jìn)料式，不具有其他分布增強(qiáng)裝置(其可根據(jù)需要另外設(shè)置)，并且不同點(diǎn)的材料引入有助于分布原料。應(yīng)承認(rèn)，多個(gè)橫向進(jìn)料端口之前已經(jīng)在等離子體反應(yīng)器中公開(kāi)，例如在Dighe等人的美國(guó)專(zhuān)利5，728，193和Do等人的美國(guó)專(zhuān)利5，987，792中。這里所公開(kāi)的是多個(gè)橫向端口 128和反應(yīng)器上部部分12的基本上連續(xù)圓錐形壁18的組合。但是，這樣的多個(gè)側(cè)部原料進(jìn)入位置不是僅有的獲得有利分布進(jìn)料的裝置，但是通常有效并且構(gòu)造簡(jiǎn)單。
[0066]圖6、7和8示出用于進(jìn)料分布的其他裝置。這些是適用于與甚至僅一個(gè)進(jìn)料端口一起使用的用于進(jìn)料分布的裝置，但是不限于此。
[0067]圖6中，原料通過(guò)橫向進(jìn)料端口 228供給，橫向進(jìn)料端口 228具有朝向容器中心軸線(xiàn)延伸到容器中的突出部229 (例如為具有耐火襯里的鋼，其可另外水冷)。突出部229也可例如在水平線(xiàn)下方向下傾斜，例如以約60°的角度傾斜，并且使得用于下落原料的端部更靠近容器10的中心軸線(xiàn)而不是更靠近側(cè)壁，所述側(cè)壁在該示例中為基本上圓錐形壁218，其包括圓柱形部分218a(不超過(guò)上部部分高度的約20% )。原料將大致沿所示的虛線(xiàn)軌跡通過(guò)重力下降到反應(yīng)器下部的中心區(qū)域。這樣的貫穿側(cè)壁的進(jìn)料端口 228和突出部229也可應(yīng)用到其他壁構(gòu)造。
[0068]在關(guān)于圖6的特別示例的值得注意的點(diǎn)中，并且返回參照?qǐng)D1，突出部229可選擇成從圓錐形壁18延伸到反應(yīng)器容器的上部部分12中任何所需距離。在希望形成更均勻的裝料層的場(chǎng)合，或者在希望使原料在壁18的內(nèi)表面(壁18的內(nèi)表面通常具有耐火材料層)上的沖擊進(jìn)一步最小化的場(chǎng)合，其可朝向容器中心進(jìn)一步延伸。
[0069]而且，即使具有非常有限的突出部229，或甚至沒(méi)有超出壁18進(jìn)入容器中的進(jìn)料端口的突出部，圖6顯示了壁218的構(gòu)造的示例，其仍可有助于使進(jìn)料斜槽228下方的內(nèi)壁表面上的磨損最小化。在該實(shí)施例中，壁218具有向外延伸的圓錐形部分218b和218c，進(jìn)料端口 228設(shè)置在部分218b和217c之間的圓柱形壁部分218a上。圓柱形壁部分218a在其與圓錐形壁部218b相交之前在進(jìn)料端口 228下方延伸。與圖1相對(duì)比，這意味著從進(jìn)料端口 228進(jìn)入容器的材料不立即下降到圓錐形壁的內(nèi)表面上。這里，在圖6中，來(lái)自進(jìn)料端口 228的材料通常采用弧形路徑，并且分散到一定程度，以使在內(nèi)壁表面218b上的沖擊最小化，并且減小其磨損。
[0070]圖7顯示了一種替代方案，其中進(jìn)料端口 328至少靠近頂部316的中心，并且具有突出部329，所述突出部329形狀類(lèi)似于圖6的突出部229，但是這里豎直向下充分延伸到上部部分12中，S卩，使材料遠(yuǎn)低于出口端口 332進(jìn)入，這也是圖6中的情況。因而，突出部329可在或靠近中心軸線(xiàn)處至少向下貫穿上部部分12延伸三分之一的路程。自然地，進(jìn)料端口突出部，例如229或329，需要結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和/或冷卻以適合其暴露于高溫的情況。
[0071]圖7顯示了原料在反應(yīng)器中的裝料層上任意堆積的大約最大尺寸的外形360。圖7中顯示了線(xiàn)322和330，作為對(duì)示例性反應(yīng)器的主風(fēng)嘴和附加風(fēng)嘴位置的示意性表示。圖7的實(shí)施例可將原料對(duì)中地放置在裝料層上。具有侵入部336的出口端口 332也顯示在圖7的示例中。
[0072]圖8顯示了用于進(jìn)料分布的另一種裝置。側(cè)壁18中的進(jìn)料端口 428布置成具有分布式進(jìn)料機(jī)構(gòu)450，其具有從供給源452供到其的原料，并且通過(guò)機(jī)械力將材料噴射或投擲到容器內(nèi)部中。
[0073]組合布置的分布式進(jìn)料機(jī)構(gòu)450可以與此前用來(lái)在用于例如農(nóng)業(yè)和礦業(yè)等場(chǎng)合中的設(shè)備中使材料受迫分布的機(jī)構(gòu)類(lèi)似或相似。一種這樣的機(jī)構(gòu)通常稱(chēng)為拋料式輸送機(jī)?？墒褂闷渌麢C(jī)構(gòu)；出于本發(fā)明的目的，分布式進(jìn)料機(jī)構(gòu)可以是將機(jī)械力施加到原料的任何機(jī)構(gòu)。吹風(fēng)機(jī)是另一種這樣的設(shè)備，但是最好用于原料具有尺寸和重量基本上恒定的大量物料的情況下。
[0074]作為與分布式進(jìn)料機(jī)構(gòu)450結(jié)合的選擇，圖8還另外顯示了力和方向控制器454，其可進(jìn)行下述兩件事中之一或兩者:控制器454可布置成使進(jìn)料機(jī)構(gòu)450將大小變化的力施加到原料，以隨時(shí)間過(guò)去提供比通過(guò)恒定力更好的分布。而且，控制器454可布置成使進(jìn)料機(jī)構(gòu)450或在水平面中或豎直地或既在水平面中又豎直地以變化角度施加力(例如，通過(guò)機(jī)構(gòu)450的一定范圍的運(yùn)動(dòng))，從而比材料以相同角度連續(xù)進(jìn)入獲得更好的分布。特定的機(jī)構(gòu)450和控制器454可由用于其它場(chǎng)合中的材料處理設(shè)備技術(shù)改造。
[0075]圖6-8中公開(kāi)的裝置每一個(gè)顯示用于反應(yīng)器容器的僅一個(gè)進(jìn)料端口。這一般是令人滿(mǎn)意的，但是可使用其他數(shù)量的這樣的裝置或這樣的裝置的組合。還應(yīng)理解的是，具有如圖6、7和8中所示的增強(qiáng)原料分布的進(jìn)料端口布置方式不必限于與具有基本上圓錐形壁的上部部分的反應(yīng)器一起使用，但是這樣的壁可能通常是優(yōu)選的。
[0076]在本文所述的任何進(jìn)料端口的情況中，它們或者可開(kāi)放來(lái)容許空氣與原料一起進(jìn)入，例如在通常大氣條件下，或者進(jìn)料供給源和進(jìn)料端口可限制成限制空氣進(jìn)入，這可能有時(shí)對(duì)于一些反應(yīng)有利。
[0077]圖9以略圖和示意形式顯示了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)示例，其包括呈如前面所述形狀并且可進(jìn)行之前描述的那些改變的等離子體氣化反應(yīng)器容器510。
[0078]僅進(jìn)一步舉例給出了用于容器510的一些元件的適當(dāng)?shù)慕瞥叽绲囊恍┦纠?。除非另外說(shuō)明，給出的尺寸僅指內(nèi)部尺寸。容器510沒(méi)有顯示壁厚，但是包括鋼和耐火材料的壁通?？稍诩s0.3-0.6米范圍內(nèi)。在圓錐形壁518內(nèi)，容器510的上部部分512可在底部水平面512a (在底部部分514和該上部部分512之間的過(guò)渡部513上方)處具有約3.5到4.5米的橫截面直徑，并且在頂部水平面512b處具有約7到8米的橫截面直徑，形成約12°的角度。在靠近并且略高于一些輔助風(fēng)嘴530的水平面512c處(其可如之前公開(kāi)的在第二和第三風(fēng)嘴兩個(gè)水平面中)，容器的橫截面直徑可以為約4到5米，并且這將是從進(jìn)料端口 528供到容器中的原料的裝料層529的頂表面的近似直徑，所述進(jìn)料端口 528可以是根據(jù)所有前面描述的示例的進(jìn)料端口，數(shù)量可以是一個(gè)或多個(gè)。
[0079]圖9不旨在顯示裝料層529的頂面的特定構(gòu)造，其不必一定是水平的，但是近似水平是有利的，并且在更靠近(例如直接在下方)不具有分布式進(jìn)料機(jī)構(gòu)的反應(yīng)器具有的任何重力進(jìn)給進(jìn)料端口的一個(gè)或多個(gè)