專利名稱：帶有橫向傳送系統(tǒng)的水平取向氣化器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及含碳原料氣化領(lǐng)域，特別是涉及帶有橫向傳送系統(tǒng)的水平 取向氣化器。
背景技術(shù)：
氣化是能將諸如市政固體垃圾(MSW)或煤的含碳原料轉(zhuǎn)化為可燃?xì)?體的方法。該氣體可被用來產(chǎn)生電、蒸汽或者作為產(chǎn)生化學(xué)品和液體燃料 的基本原料。
所述氣體可能的應(yīng)用包括在鍋爐中燃燒以產(chǎn)生蒸汽用于內(nèi)加工和/ 或其它外在目標(biāo)，或者通過蒸汽渦輪產(chǎn)生電；在燃?xì)廨啓C(jī)或燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)中 直接燃燒以產(chǎn)生電；燃料電池；產(chǎn)生曱醇和其它液體燃料；作為進(jìn)一步的 原料用于產(chǎn)生例如塑料和肥料的化學(xué)品；提取氫和一氧化碳作為分離的工 業(yè)燃料氣；和其它的工業(yè)應(yīng)用。
一般而言，氣化過程包括將含碳原料連同受控的和/或限制量的氧氣和 任選的蒸汽一起進(jìn)料入加熱的室(氣化器)。與煅燒或燃燒——其操作過 量的氧產(chǎn)生C02、 H20、 SOx、和NOx——相反，氣化過程產(chǎn)生包括CO、 H2、 H2S和NH3在內(nèi)的原料氣組合物。在凈化之后，主要目標(biāo)氣化產(chǎn)物是 H2和CO。
有用的原料能夠包括任何市政垃圾、工業(yè)活動(dòng)產(chǎn)生的廢物和生物醫(yī)藥 廢物、污水、污泥、煤、重油、石油焦炭、重精煉殘余物(heavy refinery residual )、煉油廠廢物、烴污染土壤、生物物質(zhì)和農(nóng)業(yè)廢物、輪胎和其它 有害廢物。取決于原料的來源，揮發(fā)物可包括H20、 H2、 N2、 02、 C02、 CO、 CH4、 H2S、 NH3、 C2H6、不飽和烴如乙炔、烯烴、芳族化合物、焦 油、烴類液體(油)和燒焦物(炭黑和灰分)。
當(dāng)原料被加熱時(shí)，水是離析出的第一種組分。當(dāng)干燥原料的溫度增加 時(shí)，熱解發(fā)生。在熱解期間，原料被熱分解以釋放焦油、酚和易揮發(fā)烴類 氣體，同時(shí)原料被轉(zhuǎn)化為燒焦物。
4燒焦物包括由有機(jī)物質(zhì)和無機(jī)物質(zhì)組成的殘留固體。在熱解后，燒焦 物比干燥原料具有更高的碳濃度，并且可作為活性炭的來源。在高溫(>
1，200°C )運(yùn)行的氣化器中或者在具有高溫區(qū)的系統(tǒng)中，無機(jī)物質(zhì)被融化或
玻璃化以形成稱為爐渣的熔融玻璃樣物質(zhì)。
因?yàn)闋t渣處于融化、玻璃化狀態(tài)，其通常被發(fā)現(xiàn)是無害的，并且其可 被作為無害物質(zhì)在垃圾填筑地上處理掉，或者作為礦石、路基或其它建筑 材料賣掉。通過煅燒來處理廢物物質(zhì)是更不想要的，因?yàn)樵诩訜徇^程中極 端浪費(fèi)燃料和處理灰分作為殘留廢物物質(zhì)的進(jìn)一步的浪費(fèi)，這些材料可被 轉(zhuǎn)化為有用的合成氣和固體材料。
實(shí)現(xiàn)氣化過程的手段能夠以多種方式變化，但是依賴于四個(gè)主要的工
程因素氣化器中的大氣(氧或空氣或水蒸汽含量的水平)；氣化器的設(shè) 計(jì)；內(nèi)部和外部加熱方法；和方法的操作溫度。影響產(chǎn)物氣體的質(zhì)量的因 素包括原料組分、制備物和顆粒大小；氣化器加熱速率；居留時(shí)間；包 括其使用干或漿進(jìn)料系統(tǒng)、原料-反應(yīng)物流動(dòng)幾何學(xué)、干灰分或爐渣物質(zhì)除 去系統(tǒng)的設(shè)計(jì)的工業(yè)構(gòu)型；其使用直接或間接發(fā)熱和轉(zhuǎn)移方法；和合成氣 凈化系統(tǒng)。通常在大約65(TC至120(TC范圍內(nèi)的溫度下、在真空中、大氣 壓下或高達(dá)大約IOO個(gè)大氣壓下實(shí)行氣化。
已有數(shù)個(gè)系統(tǒng)被提議用來捕獲氣化過程產(chǎn)生的熱，并且使用這種熱產(chǎn) 生電，這通常被稱為組合的循環(huán)系統(tǒng)。
在與方法和整個(gè)氣化系統(tǒng)產(chǎn)生的大量可回收的顯熱相關(guān)聯(lián)的產(chǎn)物氣 體中的能量，通常能夠產(chǎn)生足以推動(dòng)該方法的電，從而減少局部電消耗的 費(fèi)用。氣化一噸含碳原料所需要的電能的量直接取決于原料的化學(xué)組成。
如果在氣化過程中產(chǎn)生的氣體包括寬范圍的揮發(fā)物，例如傾向于用 "低質(zhì)量"含碳原料在低溫氣化器中產(chǎn)生的氣體類型，其通常被稱為排出 氣。如果氣化器中的原料和條件產(chǎn)生氣體——其中CO和H2是主要化學(xué)物 種類，氣體被稱為合成氣。在通過氣體質(zhì)量調(diào)整系統(tǒng)冷卻和清潔之前，一
分。 、、， - 、、 、 '、 、
使用等離子體加熱技術(shù)氣化物質(zhì)是已在商業(yè)化應(yīng)用許多年的技術(shù)。等 離子體是高溫發(fā)光氣體，其至少部分離子化并且是由氣體原子、氣體離子 和電子組成的。以這種方式用任何氣體制造等離子體。當(dāng)氣體可以是中性 的(例如，氬氣、氦氣、氖氣)、還原性的(例如，氫氣、曱烷、氨、一氧化碳)或氧化性的(例如，空氣、氧氣、二氧化碳)時(shí)，這對(duì)等離子體 中的化學(xué)反應(yīng)給出良好的控制。在體相中，等離子體是電中性的。
一些氣化系統(tǒng)使用等離子體加熱以在高溫下推動(dòng)氣化過程和/或精制 排出氣/合成氣，這是通過在具有或不具有加入其它進(jìn)料或反應(yīng)物的情況 下，轉(zhuǎn)化、重建或重整更長(zhǎng)鏈的揮發(fā)物和焦油成為較小的分子而實(shí)現(xiàn)的， 當(dāng)氣體分子與等離子體加熱接觸時(shí)，它們將離解為組成原子。這些原子中 的許多將與進(jìn)料分子反應(yīng)形成新的分子，而其它的可以與它們自己結(jié)合。 隨著與等離子體加熱接觸的分子的溫度的降低，所有原子完全組合。當(dāng)輸
入氣體可被化學(xué)計(jì)算地控制時(shí)，輸出氣體可被控制例如產(chǎn)生大量的一氧化 碳和少量的二氧化碳。
用等離子體加熱所能夠得到的非常高的溫度(3000到7000°C )使得 能進(jìn)行更高溫度的氣化過程，其中實(shí)際上可提供任何進(jìn)料原料——包括在 接受條件下的廢物，其包括任何形式的液體、氣體和固體或組合。等離子 體技術(shù)可被置于初始?xì)饣抑幸?使所有反應(yīng)同時(shí)發(fā)生(高溫氣化)，可被 置于系統(tǒng)內(nèi)以使它們接續(xù)發(fā)生(低溫氣化，伴隨高溫精煉)，或者它們的 一些組合。
在含碳原料的氣化期間產(chǎn)生的氣體通常是非常熱的，但是可含有少量 的不想要的成分，并且需要進(jìn)一步的處理以將其轉(zhuǎn)化為可用的產(chǎn)品。在將 含碳材料轉(zhuǎn)化為氣態(tài)后，可從氣體中除去不需要的物質(zhì)(如金屬、硫的化 合物和灰分)。例如，通常使用干燥過濾系統(tǒng)和濕式凈化器來從氣化期間 產(chǎn)生的氣體中除去顆粒物質(zhì)和酸性氣體。已經(jīng)開發(fā)了許多包括處理氣化過 程期間所產(chǎn)生氣體之系統(tǒng)的氣化系統(tǒng)。
這些因素已經(jīng)在各種不同系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中進(jìn)行了考慮所述設(shè)計(jì)例如在 下述文件中公開:美國(guó)專利第6,686,556、 6,630,113、 6,380,507; 6,215,678、 5，666,891、 5,798,497、 5,756,957號(hào)和美國(guó)專利申請(qǐng)第2004/0251241、 2002/0144981號(hào)。也存在許多專利，其涉及在多種應(yīng)用中使用的，用于產(chǎn) 生合成氣體的碳的氣化的不同的技術(shù)，其包括美國(guó)專利第4,141，694、 4,181,504、 4,208,191; 4,410,336; 4,472,172、 4,606,799; 5,331,906; 5,486,269 和6,200,430號(hào)。
現(xiàn)有系統(tǒng)和方法沒有充分考慮在連續(xù)變化的基礎(chǔ)上必須處理的問題。 這些類型的氣化系統(tǒng)中的一些描述用于對(duì)以氣化反應(yīng)產(chǎn)生可用氣體的方 法進(jìn)行調(diào)整的手段。因此，在本領(lǐng)域中的重要的進(jìn)步是以使得過程的總效率和/或含有全部過程的步驟的總效率最大化的方式提供能有效氣化含 碳原料的系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種帶有橫向傳送單元的水平取向氣化器。根據(jù)
本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種水平取向氣化器，所述水平取向氣化器包括 水平取向氣化室，其具有一個(gè)或多個(gè)原料輸入、 一個(gè)或多個(gè)氣體出口和固
體殘余物出口；室加熱系統(tǒng)； 一個(gè)或多個(gè)4黃向傳送單元，用于在處理期間 將材料移動(dòng)穿過所述氣化器；以及控制系統(tǒng)，用于控制所述一個(gè)或多個(gè)橫 向傳送單元的運(yùn)動(dòng)。
根據(jù)本發(fā)明的另 一方面，提供一種用于將原料轉(zhuǎn)化為排出氣和灰分的 方法，該方法包4舌以下步驟
a) 在水平取向氣化器中建立三個(gè)區(qū)域溫度區(qū)；其中第一區(qū)具有促進(jìn) 干燥的溫度，第二區(qū)具有促進(jìn)揮發(fā)的溫度，以及第三區(qū)具有促進(jìn)燒焦物至 灰分轉(zhuǎn)化的溫度；
b) 將含碳原料提供給所述第一區(qū)，并將所述含碳原料在所述第一區(qū) 內(nèi)維持一段時(shí)間以獲得基本干燥的反應(yīng)物材料；
c) 將所述基本干燥的反應(yīng)物材料傳送至所述第二區(qū)一段時(shí)間，從而 使得所述干燥的反應(yīng)物材料的揮發(fā)性成分揮發(fā)以形成排出氣；
d) 將來自所述第二區(qū)的殘余燒焦物傳送至所述第三區(qū)一段時(shí)間，從 而使得所述燒焦物附加地被轉(zhuǎn)化為排出氣和灰分。
本發(fā)明提供帶有橫向傳送系統(tǒng)的水平取向氣化器，所述橫向傳送系統(tǒng) 使得能夠在含碳原料氣化的各個(gè)階段的揮發(fā)屋的提取進(jìn)行優(yōu)化。在氣化期 間，原料在氣化器的一端處被導(dǎo)入，且由一個(gè)或多個(gè)橫向傳送單元移動(dòng)而 經(jīng)過所述氣化器。材料堆頂部處的溫度通常隨著氣化通過干燥、揮發(fā)和燒 焦物至灰分的轉(zhuǎn)化(碳轉(zhuǎn)化)的進(jìn)行而增加，同時(shí)產(chǎn)生CO和C02?？刂?系統(tǒng)從諸如溫度和堆高度或外形的可測(cè)量參數(shù)獲得信息，以及獨(dú)立地管理 各橫向傳送單元的移動(dòng)。


以下將僅以實(shí)施例的方式、參照附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)刊-*又述。 圖1是本發(fā)明的水平取向的階梯底部氣化器的概圖，其詳細(xì)示出所述
7原料輸入、氣體出口 、灰塵出口和橫向傳送系統(tǒng)。
圖2是概略地示出所述氣化器不同區(qū)域流程圖。
圖3表示所述氣化器的一個(gè)實(shí)施方式的區(qū)域1、 2和3中所進(jìn)行的氣 化過程。
圖4是穿過氣化器的一個(gè)實(shí)施方式的截面圖，其詳細(xì)示出原料輸入、
氣體出口 、灰塵出口 、 4黃向傳送系統(tǒng)、添加劑口和進(jìn)入口 。
圖5是穿過在圖4中示出的氣化器的實(shí)施方式的中心縱向截面圖，其
詳細(xì)示出電熱偶禾口過禾呈添加劑口 。
圖6是在圖4和圖5中示出的氣化器的實(shí)施方式的透視圖。
圖7示出在圖4至圖6中所示出的氣化器的實(shí)施方式的外形圖，其詳
細(xì)示出所述^t向傳送系統(tǒng)的外部元件。
圖8示出在圖4至圖6中所示出的氣化器的橫向傳送單元的一部分。
圖9示出在圖8中所示出的橫向傳送單元的底視圖。
圖IO示出在圖8中所示出的橫向傳送單元的任意的實(shí)施方式。
圖11是所述氣化器的一個(gè)實(shí)施方式的透視圖，其詳細(xì)示出所述原料
輸入、氣體出口 、灰塵出口 、滑枕外殼(enclosure )和入口孑L。
圖12是在圖11中示出的氣化器的側(cè)視圖，其詳細(xì)示出空氣箱、灰塵
倉(cāng)和集塵器。
圖13是穿過在圖11和圖12中所示出的氣化器的中心縱向截面圖， 其詳細(xì)示出原料輸入、氣體出口、灰塵出口、 4黃向傳送系統(tǒng)、電熱偶和入 口孔。
圖14示出圖11至圖13的氣化器的截面圖，至詳細(xì)示出空氣箱、滑 枕指(ram finger)和灰塵螺旋吸取器。
圖15示出圖14的近距截面圖，其詳細(xì)示出空氣箱、滑枕指、灰塵螺 旋吸取器和步驟C的鋸齒邊緣。
圖16是圖11至12的氣化器的截面圖，其詳細(xì)示出耐火材料。
圖17詳細(xì)示出在圖11至圖16中所示出的氣化器的步驟A和B的空 氣箱的組裝。
圖18示出在圖11至16中所示出的氣化器的步驟C空氣箱的截面圖。 圖19示出圖11至16的氣化器的外部的側(cè)視圖，其詳細(xì)示出步驟C 空氣箱和灰塵螺;旋吸取器。
圖20示出圖11至16的氣化器的截面圖，其詳細(xì)示出空氣箱。
8圖21示出圖11至16的氣化器的截面圖，其詳細(xì)示出在載體滑;忱和 空氣箱頂板間用彈性模片將所述空氣箱的上游邊緣密封。
圖22詳細(xì)示出在圖11至16中示出的氣化器的多指載體滑枕的防塵 密封。
圖23示出在圖11至16中所示出的氣化器的一個(gè)實(shí)施方式的除塵系 統(tǒng)，該圖詳細(xì)示出灰塵推進(jìn)器、灰塵罐附件、遮擋器(shutter)、操作者把 手和鏈結(jié)構(gòu)。
圖24詳細(xì)示出在圖11至16中所示出的氣化器的滑枕外殼，該圖詳 細(xì)示出橫向傳送單元結(jié)構(gòu)的一部分。
圖25詳細(xì)示出在圖11至16中示出的氣化器的步驟1的多指載體滑 枕設(shè)置。
圖26詳細(xì)示出在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中的水平開關(guān)位置。 圖27詳細(xì)示出針對(duì)根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例2的氣化器的兩個(gè)反應(yīng)物材 料堆剖面圖。
圖28是針對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式的電熱偶的圖解，該圖詳細(xì)示出所述
偏轉(zhuǎn)器(deflector )。
圖29是與氣體再形成室連接的實(shí)施例2的氣化器的圖解。
圖30是與氣體再形成室連接的實(shí)施例2的氣化器的另一個(gè)視圖。
圖31是與氣體再形成室連接的實(shí)施例2的氣化器的截面圖，其詳細(xì)
示出一個(gè)等離子炬。
圖32是示出圖29至31的并入發(fā)電廠的轉(zhuǎn)爐的示意圖。
具體實(shí)施方式
定義
如本文中所使用的，術(shù)語(yǔ)"感測(cè)元件"被定義為描述構(gòu)造成感測(cè)過程、 過程設(shè)備、加工進(jìn)料或過程輸出的特征的系統(tǒng)的任何元件，其中這些特征 可以由可用于監(jiān)控、調(diào)整和/或控制系統(tǒng)的一種或多種局部、區(qū)域性和/或 綜合方法的特征值表示。氣化系統(tǒng)的上下文中考慮的感測(cè)元件可包括但不 限于用于感測(cè)過程、流體和/或材料溫度、壓力、流動(dòng)、組分和/或其它 特征，以及在系統(tǒng)內(nèi)給定點(diǎn)的材料位置和/或排列和在本系統(tǒng)內(nèi)使用的任何 過程設(shè)備的任何操作特征的傳感器、檢測(cè)器、監(jiān)視器、分析器或它們的任意組合。本領(lǐng)域普通4支術(shù)人員應(yīng)該理解，上述感測(cè)元件的實(shí)例盡管每一個(gè) 在氣化系統(tǒng)的上下文內(nèi)相關(guān)，但是可能不在本文本公開內(nèi)容的上下文中特
/或不恰當(dāng);也解釋。、、'c —、、、 々
如本文中所使用的，術(shù)語(yǔ)"響應(yīng)元件":被定義為描述^:定響應(yīng)感測(cè)的特
征的任何元件，以《更才艮據(jù)一個(gè)或多個(gè)預(yù)確定的、計(jì)算的、固定的和/或可調(diào) 整的操作參數(shù)操作與之可操作連接的過程設(shè)備，其中一個(gè)或多個(gè)控制參數(shù) 被定義為提供期望的過程結(jié)果。氣化系統(tǒng)的上下文中考慮的響應(yīng)元件可以 包括但不限于靜態(tài)的、預(yù)置的和/或動(dòng)態(tài)的可變驅(qū)動(dòng)器、電源和任何其它可 基于一個(gè)或多個(gè)控制參數(shù)配置給予設(shè)備作用的元件，其可以是機(jī)械的、電 的、磁的、風(fēng)力的、水力的或它們的組合。氣化系統(tǒng)的上下文中考慮的并
且一種或多種響應(yīng)元件可操作連接的過程設(shè)備可包括但不限于材料和/
或原料進(jìn)料工具、熱源如等離子體加熱源、添加劑進(jìn)料工具、各種風(fēng)機(jī)和 /或其它這類氣體循環(huán)設(shè)備、各種氣流和/或壓力調(diào)整器、和其它可操作影 響氣化系統(tǒng)內(nèi)的局部、區(qū)域性和/或綜合過程的過程設(shè)備。本領(lǐng)域普通技術(shù) 人員應(yīng)該理解上述響應(yīng)元件的實(shí)例盡管每一個(gè)在氣化系統(tǒng)的上下文內(nèi)相 關(guān)，但是可能不在本文本公開內(nèi)容的上下文中特定相關(guān)，同樣地，本文稱 為為響應(yīng)元件的元件不應(yīng)該根據(jù)這些實(shí)例限定和/或不恰當(dāng)?shù)亟忉尅?br> 如文中所使用的，術(shù)語(yǔ)"反應(yīng)物材料"能夠意指原料，包括但不限于 部分或完全處理過的原料。
如文中所使用的，術(shù)語(yǔ)"(含碳)原料"能夠是任何適用于在本氣化過
程中氣化的含碳材料，能夠包括，但不限于任何廢物材料、煤(包括低 等級(jí)煤、不適合在燃煤動(dòng)力機(jī)中使用的高硫煤)、石油焦、重油、生物質(zhì)、 下水道污泥、來自紙漿或紙張廠的污泥和農(nóng)業(yè)廢物。適用于氣化的材料包 括有害和無害的廢物，諸如市政廢物、工業(yè)活動(dòng)產(chǎn)生的廢物(油漆污泥、 不合格油漆產(chǎn)品、用過的吸附劑)、汽車廢棄物、用過的輪胎和生物醫(yī)藥 廢物；任何不適合用于再循環(huán)的含碳材料，其包括不可回收的塑料、下水 道污泥、煤、重油、石油焦、重精煉殘余物、精煉廢物、輪胎、有害廢物、 工業(yè)廢物和生物質(zhì)?？捎糜跉饣纳镔|(zhì)的實(shí)例包括但不限于廢木材或 新鮮木材；來自水果、蔬菜和谷物加工的殘余物；造紙廠殘余物；稻草； 草和肥料。
如文中所使用的，術(shù)語(yǔ)"輸入"意指將進(jìn)入或通入任何系統(tǒng)或其元件的事物、正進(jìn)入或通入任何系統(tǒng)或其元件的事物、或已經(jīng)預(yù)先進(jìn)入或通入 任何系統(tǒng)或其元件的事物。輸入包括，但不限于，物體成分、信息、數(shù)據(jù) 以及信號(hào)或其任何組合。在物體成分方面，輸入可以包括，〗旦不限于，流 體、反應(yīng)物、試劑、燃料、物品或其任何組合。在信息方面，輸入可以包 括，但不限于，系統(tǒng)的規(guī)格或運(yùn)行參數(shù)。在數(shù)據(jù)方面，輸入可以包括，但 不限于，由系統(tǒng)產(chǎn)生或收集的結(jié)果、測(cè)量值、觀察值、描述、統(tǒng)計(jì)或其任 何組合。在信號(hào)方面，輸入可以包括，但不限于，氣動(dòng)信號(hào)、電信號(hào)、聲 音信號(hào)、光信號(hào)(可見和不可見)、機(jī)械信號(hào)或其任何組合。在系統(tǒng)或其 元件方面，輸入可以限定為意指將進(jìn)入或通入任何系統(tǒng)或其元件的事物、 正進(jìn)入或通入任何系統(tǒng)或其元件的事物、或已經(jīng)預(yù)先進(jìn)入或通入任何系統(tǒng) 或其元件的事物，從而，對(duì)于給定系統(tǒng)或其元件的輸入也可以是另一系統(tǒng) 或系統(tǒng)的元件的輸出。輸入還能夠意指進(jìn)入或與系統(tǒng)通信的動(dòng)作或過程。
如文中所使用的，術(shù)語(yǔ)"輸出"意指離開或來自任何系統(tǒng)或其元件的 事物、正離開或來自任何系統(tǒng)或其元件的事物、或已經(jīng)預(yù)先離開或來自任 何系統(tǒng)或其元件的事物。輸出包括，但不限于，物體成分、信息、數(shù)據(jù)以 及信號(hào)或其任何組合。在物體成分方面，輸出可以包括，但不限于，流體、 反應(yīng)產(chǎn)物、過程廢物、燃料、物品或其任何組合。在信息方面，輸出可以 包括，但不限于，系統(tǒng)的規(guī)格或運(yùn)行參數(shù)。在數(shù)據(jù)方面，輸出可以包括， 但不限于，由系統(tǒng)產(chǎn)生或從系統(tǒng)收集的結(jié)果、測(cè)量值、觀察值、描述、統(tǒng) 計(jì)或其任何組合。在信號(hào)方面，輸出可以包括，但不限于，氣動(dòng)信號(hào)、電 信號(hào)、聲音信號(hào)、光信號(hào)(可見和不可見)、機(jī)械信號(hào)或其任何組合。在 系統(tǒng)或其元件方面，輸出可以限定為意指將離開或來自任何系統(tǒng)或其元件 的事物、正離開或來自任何系統(tǒng)或其元件的事物、或已經(jīng)預(yù)先離開或來自 任何系統(tǒng)或其元件的事物，從而，對(duì)于給定系統(tǒng)或其元件的輸出也可以是 另 一 系統(tǒng)或系統(tǒng)的元件的輸入。輸出還能夠意指離開或與系統(tǒng)通信的動(dòng)作 或過程。
系統(tǒng)概覽
根據(jù)圖1,本發(fā)明提供水平取向的氣化器(2000),其具有一個(gè)或多個(gè) 原料輸入(2004)、 一個(gè)或多個(gè)氣體出口 (2006)和固體殘?jiān)?灰塵)出 口 (2008)。在過程中，通過由控制系統(tǒng)控制的一個(gè)或多個(gè)橫向傳送單元 (2010),原料經(jīng)由一個(gè)或多個(gè)原料輸入(2004)進(jìn)入所述氣化器(2000)并被移動(dòng)穿過氣化器(2000)。
本發(fā)明提供水平取向的氣化器(2000),其包括橫向傳送系統(tǒng)來促進(jìn) 從含碳原料中提取氣體分子。本發(fā)明尤其提供一種氣化器，其中通過連續(xù) 地促進(jìn)干燥、揮發(fā)和燒焦物至灰分轉(zhuǎn)化(碳轉(zhuǎn)化)來促進(jìn)氣化過程。該過 程通過以下來完成在將所述原料移動(dòng)至另一個(gè)區(qū)域前、在一定溫度范圍 內(nèi)進(jìn)行千燥，和在將所述原料移動(dòng)至另一個(gè)區(qū)域前、在另一溫度范圍內(nèi)進(jìn) 行揮發(fā)以及在另一溫度范圍內(nèi)進(jìn)行燒焦物至灰分轉(zhuǎn)化。因此，因?yàn)樵跉饣?器中的所述原料被通過一個(gè)或多個(gè)橫向傳送單元(2010)從進(jìn)給區(qū)向固體 殘?jiān)艘苿?dòng)，所以該原料經(jīng)歷不同的程度的干燥、揮發(fā)和燒焦物至灰分轉(zhuǎn) 化(碳轉(zhuǎn)化)。
為促進(jìn)反應(yīng)物原料的移動(dòng)，能夠獨(dú)立地控制單個(gè)橫向傳送單元(2010) 或者能夠以協(xié)調(diào)的方式控制兩個(gè)或多個(gè)橫向傳送單元(2010)組。
因此，在水平取向氣化器中的各個(gè)區(qū)域經(jīng)歷溫度范圍和任選的促進(jìn)特 定階段的氣化過程添加劑(2019)(例如，空氣、氧氣和/或蒸汽)。在反應(yīng) 物原料堆中，氣化的所有的階段同時(shí)發(fā)生，然而個(gè)別階段優(yōu)選在特定溫度 范圍內(nèi)進(jìn)行。
通過將原料物理地移動(dòng)穿過氣化器，能夠在升高原料的溫度以促進(jìn)揮 發(fā)之前、通過進(jìn)行盡可能有效的干燥而促進(jìn)氣化過程。該過程隨后在升高 原料的溫度以促進(jìn)燒焦物至灰分轉(zhuǎn)化(碳轉(zhuǎn)化)之前盡可能有效地進(jìn)行揮 發(fā)。
如在圖2和3中所示，通過響應(yīng)在所述氣化器的其特定位置上反應(yīng)物 原料的特征、區(qū)域地促進(jìn)所述氣化過程的一個(gè)或多個(gè)階段(干燥、揮發(fā)和 燒焦物至灰分轉(zhuǎn)化)，通過使用本發(fā)明而獲得所述氣化過程的橫向延伸促 進(jìn)所述氣化過程。
理論上講，在其特定位置上響應(yīng)反應(yīng)物原料的特征，將在任何位置的 氣化器中的狀況最優(yōu)化。然而。本概念的實(shí)際的實(shí)施方式是將往往氣化器 分隔成有限數(shù)量的區(qū)域，該區(qū)域的數(shù)量響應(yīng)更大區(qū)域的一般或通常的反應(yīng) 物原料特征而被最優(yōu)化。例如，因此可以根據(jù)所述原料的特種將所述氣化 器分隔成兩個(gè)、三個(gè)、四個(gè)或更多個(gè)區(qū)域。為便于理解，以下討論的以所 述氣化器被分隔成三個(gè)區(qū)域?yàn)榍疤帷Ｈ欢?，本發(fā)明不限于氣化器被分隔成 三個(gè)區(qū)域。
12中進(jìn)行，但所述氣化器能夠在概念上被分隔成三個(gè)區(qū)域。在所述三個(gè)區(qū)域
的實(shí)施方式中
區(qū)域I:促進(jìn)原料的干燥
根據(jù)圖2，區(qū)域I將在線310和320間的區(qū)域。將原料運(yùn)送至在區(qū)域I 的氣化器。針對(duì)該區(qū)域的正常的溫度范圍(在原料堆的底部測(cè)定)在約300 。C至900。C間。此處的主要過程是主要在高于IO(TC的溫度下在頂部處以 及在材料堆的中部中發(fā)生的干燥。此外，在此區(qū)域發(fā)生一些揮發(fā)和一些燒 焦物至灰分轉(zhuǎn)化(碳轉(zhuǎn)化)。
區(qū)域II:推動(dòng)物料揮發(fā)
參見圖3，區(qū)域II將是線320和330之間的區(qū)域。所述物料堆底部溫 度在約400和95(TC的范圍。發(fā)生在區(qū)域II中的主要過程是帶有剩余干燥 操作的揮發(fā)過程以及大量炭-灰分的轉(zhuǎn)化(碳轉(zhuǎn)化)。
區(qū)域III:炭-灰分的轉(zhuǎn)化(碳轉(zhuǎn)化)
參照?qǐng)D3，區(qū)域III將是線330和340之間的區(qū)域。所述區(qū)域III溫度 在約500和1000。C之間的范圍內(nèi)。盡管，在一個(gè)實(shí)施方式中，為了避免所 述灰分結(jié)塊，在該區(qū)域的最大溫度不超過約950°C。在區(qū)域III中的主要過 程是帶有較少量(剩余)的揮發(fā)過程的碳轉(zhuǎn)化。到這時(shí)，所述反應(yīng)物物料 的水分已經(jīng)被移除。到該區(qū)域末，大多數(shù)固體殘余物是灰分。
在一個(gè)實(shí)施方式中，來自區(qū)域III的灰分被轉(zhuǎn)入灰分收集室。合適的 灰分收集室是本領(lǐng)域所已知的，且因此，注意到所述系統(tǒng)規(guī)格的本領(lǐng)域技 術(shù)人員將容易知道合適的灰分收集室的大小、形狀和制造。
在一個(gè)實(shí)施方式中，所述灰分將轉(zhuǎn)入水槽用于冷卻，來自所述水槽的 氣化器殘余物通過管道，任選地，在閥控制下傳送至排放點(diǎn)。
在一個(gè)實(shí)施方式中，所述灰分轉(zhuǎn)入固體殘余物調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)化室用于灰分-熔渣的轉(zhuǎn)化。
水平取向的氣化器
現(xiàn)在參見圖1，氣化器(2000)包括水平取向的氣化室(2002)，該氣 化室具有原料輸入(2004)、氣體輸出(2006)以及灰分(固體殘余物) 輸出(2008 )。所述氣化器進(jìn)一步包括橫向傳送系統(tǒng)，所述橫向傳送單元 具有一個(gè)或多個(gè)橫向傳送單元(2010)用于將固體材料傳送通過氣化室。
在一實(shí)施方式中，特定氣化器中橫向傳送單元的數(shù)量取決于反應(yīng)物材料必須經(jīng)過的路徑長(zhǎng)度以及反應(yīng)物材料能夠由橫向傳送單元移動(dòng)的距離， 并且在使得由各離散傳送導(dǎo)致的過程紊亂和機(jī)械復(fù)雜度、成本和可靠性之 間進(jìn)行折衷。
在處理期間，原料在一端(此后稱為進(jìn)給端)被導(dǎo)入到室(2002)內(nèi)； 通過原料輸入(2004)并被從進(jìn)給端傳送通過氣化室內(nèi)的各區(qū)域而朝向灰 分(固體殘留物)出口 (2008)或灰分端。隨著進(jìn)給材料通過室，氣損失 質(zhì)量和體積，因?yàn)槠鋼]發(fā)性部分被揮發(fā)而形成排出氣，而剩余的炭反應(yīng)而 形成附加的排出氣和灰分。
由于連續(xù)的轉(zhuǎn)化，材料的高度(堆高度)從室的進(jìn)給端減少至灰分端， 且僅僅但留下固體殘余物(灰分)時(shí)趨于穩(wěn)定。
在一實(shí)施方式中，排出氣通過氣體出口 (2006)進(jìn)入例如氣體精煉室， 在此其能夠承受進(jìn)一步的處理(包括依賴等離子體加熱的處理)或進(jìn)入存 儲(chǔ)室或罐。固體殘余物(灰分)被傳送經(jīng)過灰分出口 (2008),到達(dá)例如 灰分收集室或固體殘余物調(diào)整室用于進(jìn)一步的處理。
在一實(shí)施方式中，氣化器具有帶臺(tái)階的底板，所述底板具有多個(gè)底板 層或臺(tái)階。任選地，每個(gè)底板層是傾斜的。在一實(shí)施方式中，所述底板層 在5至IO度之間傾斜。
在臺(tái)階式底板氣化器的一實(shí)施方式中，各臺(tái)階(底板層)至少部分地 與所述各個(gè)區(qū)域相關(guān)聯(lián)，各區(qū)域或臺(tái)階具有優(yōu)化的條件用于干燥、揮發(fā)和 碳轉(zhuǎn)化的不同溫度。為簡(jiǎn)便起見，最上的臺(tái)階將稱為臺(tái)階A;接著的臺(tái)階 將稱為臺(tái)階B,等等。相應(yīng)的橫向傳送單元將以相同的字母識(shí)別，即橫向 傳送單元A或滑枕A維護(hù)臺(tái)階A、橫向傳送單元B或滑枕B維護(hù)臺(tái)階B。
在三臺(tái)階實(shí)施方式中，由上部臺(tái)階或臺(tái)階A (2012)、中間臺(tái)階或臺(tái) 階B (2014)以及下部臺(tái)階或臺(tái)階C (2016)。
原料被進(jìn)給至上部臺(tái)階(臺(tái)階A) (2012)上。該臺(tái)階的通常溫度范 圍(如同在材料堆底部測(cè)量的)是300-卯0。C。
臺(tái)階B設(shè)計(jì)為底部溫度范圍在400-950 °C之間，以促進(jìn)干燥操作的剩 余物的揮發(fā)以及主要量的炭至灰分轉(zhuǎn)化(碳轉(zhuǎn)化)。
臺(tái)階C的溫度范圍為500-100(TC之間，臺(tái)階C的主要處理是炭至灰 分轉(zhuǎn)化(碳轉(zhuǎn)化)以及較少量(剩余物)的揮發(fā)。
在一實(shí)施方式中，移過臺(tái)階由橫向傳送系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，各臺(tái)階選擇性地由 獨(dú)立控制的橫向承受單元服務(wù)。對(duì)于所述室的設(shè)計(jì)者慮
氣化器的室設(shè)計(jì)為提供密封、絕熱空間用于將含碳原料轉(zhuǎn)化為排出氣 以及允許排出氣通向下游處理——諸如冷卻或精煉或其它和任選的用于 去除灰分而用于后續(xù)的其它處理。對(duì)原料的此種處理由下述設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)所 述設(shè)計(jì)利于將諸如熱空氣和/或蒸汽的過程添加劑導(dǎo)入氣化器內(nèi)各處的反 應(yīng)物材料以及使得能夠控制反應(yīng)物材料堆的高度及其經(jīng)過氣化器的運(yùn)動(dòng)， 而沒有中斷和橋連。所述設(shè)計(jì)可以任選地提供堆氣化器內(nèi)部的進(jìn)出口，用 于進(jìn)行觀察、維護(hù)和維修。
氣化器設(shè)計(jì)為完成將揮發(fā)性成分從含碳原料排出。從而諸如熱轉(zhuǎn)移、 氣體流量、過程添加劑的混合等的因素能夠在設(shè)計(jì)氣化器的形狀時(shí)加以考 慮。計(jì)算機(jī)模型的使用能夠易于氣化器設(shè)計(jì)的優(yōu)化。適當(dāng)?shù)挠?jì)算機(jī)模型系
統(tǒng)以及模擬器在本領(lǐng)域內(nèi)是公知的，并包括美國(guó)專利6,817,388 (引入作為 參考)中所描述的化學(xué)過程模擬器。
在一實(shí)施方式中，在使用化學(xué)過程模擬器之外，能夠執(zhí)行氣化器的流 動(dòng)模型以確保過程輸入的適當(dāng)混合，以及確保動(dòng)能影響不是非常顯著。
氣化器的屋里設(shè)計(jì)特性由多個(gè)因素確定。這些因素例如包括待處理原 料的化學(xué)成分和物理特性，包括水分含量、顆粒尺寸、硬度以及流動(dòng)特性； 系統(tǒng)產(chǎn)能、所需的轉(zhuǎn)化效率(駐留時(shí)間)；所述氣化器幾何結(jié)構(gòu)(I/d比)； 材料傳送特性；混合特性(固體和氣體)；氣體表面速度以及添加劑分布 等等。氣化室的內(nèi)部構(gòu)造和尺寸部分地由運(yùn)行特性確定一一通過分析待處 理的輸入廢棄物流。
如上所述，在處理期間原料通過原料輸入(2004)被導(dǎo)入氣化器以及 移動(dòng)通過氣化室。該運(yùn)動(dòng)部分地或完全地通過使用橫向傳送單元而實(shí)現(xiàn)。
在一實(shí)施方式中，為了例如反應(yīng)物材料傳送，當(dāng)設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)化器時(shí)，能夠 考慮反應(yīng)物材料通過氣化器的動(dòng)能，從而反應(yīng)物材料流橋接、被各種一起 阻擋或被下游反應(yīng)物材料限制或受到壁摩擦的風(fēng)險(xiǎn)能夠被減小或消除。
在處理期間，作為氧源的空氣被導(dǎo)入室內(nèi)。任選地，注入空氣的方法 能夠被選擇為利于空氣流進(jìn)入氣化室的均勻流動(dòng)，防止形成熱點(diǎn)和/或改進(jìn) 溫度控制。所述空氣通過室的側(cè)部(任選地從靠近室底部的位置處)能夠 被導(dǎo)入，或者能夠通過室的底部導(dǎo)入，或通過這兩者導(dǎo)入。
在氣化器是設(shè)計(jì)中還考慮的是過程添加劑輸入的位置、取向和數(shù)量。 過程添加劑能夠任選地在確保最有效的反應(yīng)以獲得所需轉(zhuǎn)化結(jié)果的位置
15處注入氣化器。
在一實(shí)施方式中，氣化室的底^反帶有孔以改變?cè)?i午注入空氣的過程添 加劑在材料堆基部處導(dǎo)入的程度。
在一實(shí)施方式中，室的側(cè)壁朝底部向內(nèi)傾斜以獲得足夠小的寬度用于 空氣從側(cè)壁良好穿入且同時(shí)具有所需的材料體積。傾斜角度能夠任選地足 夠陡峭以確保在處理期間材料將朝室的底部掉落。
在一實(shí)施方式中，氣化室是技術(shù)焊接的，具有連接特征用于原料輸入、 空氣和蒸汽輸入、氣體輸出和灰分去除。
在一實(shí)施方式中，氣化室是管狀的。
在一實(shí)施方式中，氣化室的頂部或上部設(shè)計(jì)為優(yōu)化氣體通過氣化室的 流動(dòng)和駐留時(shí)間。頂部能夠是平的，圓屋頂形的、半圓柱形的或改善氣流 流過氣化室的流動(dòng)的其它實(shí)踐構(gòu)造。
在一實(shí)施方式中，本發(fā)明的氣化室是水平容器，其截面任選地包括半 圓形圓屋頂或拱形頂部以及任選地帶有錐縮的下部。
材料
氣化室通常是部分地或全部地內(nèi)襯有耐火材料的室，該室的內(nèi)容積設(shè) 置為容納適當(dāng)量的材料用于所需的固體停留時(shí)間。耐火材料保護(hù)氣化室免 于高溫和腐蝕氣體的損害，并且最小化過程期間不必要的熱量損失。耐火 材料能夠是本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的傳統(tǒng)的耐火材料——其適合用于高溫
例如高達(dá)大約1100。C、非加壓的反應(yīng)。在選擇耐火材料系統(tǒng)是需考慮的因 素包括內(nèi)部溫度、磨損；腐蝕和侵蝕；所需的熱轉(zhuǎn)化/外部容器溫度的限制； 耐火材料的期望壽命。適當(dāng)?shù)哪突鸩牧系膶?shí)例包括高溫?zé)Y(jié)陶瓷，即氧化 鋁、氮化鋁、硅酸鋁、氮化硼、磷酸鋯、玻璃陶瓷和主要含有硅石、氧化 鋁、氧化鉻和二氧化鈦的高鋁磚。為了進(jìn)一步保護(hù)氣化室免于腐蝕氣體的 損害，任選地該室部分或完全襯有保護(hù)膜。這樣的膜是本領(lǐng)域已知的，同 樣地，基于系統(tǒng)的需要，本領(lǐng)域工作人員能容易鑒別適當(dāng)?shù)哪?，例如，?括薩維真(Sauereisen)高溫膜第49號(hào)。
在一個(gè)實(shí)施方式中，耐火材料是多層設(shè)計(jì)，其在內(nèi)側(cè)上具有高密度層 以對(duì)抗高溫、磨損、腐蝕和侵蝕。高密度材料的外側(cè)是較低密度的材料一 一其具有較低的耐受性但是具有較高的絕熱系數(shù)。任選地，這層之外是非
常低密度泡沫板材料一一其具有非常高的絕熱系數(shù)并且因?yàn)槠洳槐┞队?磨損和腐蝕而可以被使用。用于多層耐火材料的適當(dāng)?shù)牟牧鲜潜绢I(lǐng)域公知的。
在一個(gè)實(shí)施方式中，多層耐火材料包括內(nèi)部定向的氧化鉻層；中間氧 化鋁層和外邊的板(insboard)層。
室的壁可任選地?fù)饺胗糜谀突鸩牧弦r里的支撐(support)或耐火材料 錨接件(anchor )。適當(dāng)?shù)哪突鸩牧现魏湾^接件是本領(lǐng)域已知的。
橫向傳送系統(tǒng)
設(shè)計(jì)目標(biāo)
將物料移動(dòng)穿過所述氣化室，以便推動(dòng)特定階段的氣化過程(干燥、 揮發(fā)、炭-灰分的轉(zhuǎn)化)。為了便于控制所述氣化過程，穿過所述氣化室的 物料運(yùn)動(dòng)(可變運(yùn)動(dòng))能夠依賴過程要求來改變。物料穿過所述氣化器的 此橫向運(yùn)動(dòng)經(jīng)由使用包括一個(gè)或多個(gè)橫向傳送單元的^f黃向傳送系統(tǒng)來實(shí) 現(xiàn)。通過所述橫向傳送系統(tǒng)的反應(yīng)物物料(reactant material)的運(yùn)動(dòng)能夠 通過改變以下來最優(yōu)化(optimize):運(yùn)動(dòng)速度、，晴向傳送單元傳送的距離 以及當(dāng)使用多個(gè)一黃向傳送單元時(shí)，多個(gè)橫向傳送單元4皮此相關(guān)地運(yùn)動(dòng)的順 序。所述一個(gè)或多個(gè)橫向傳送單元能夠以協(xié)調(diào)方式運(yùn)作，或單個(gè)橫向傳送 單元能夠獨(dú)立地運(yùn)作。為了便于控制所述物料流動(dòng)速率(material flow rate) 和堆高度，所述單個(gè)傳送單元能夠單獨(dú)地、以變化的速度、以變化的運(yùn)動(dòng) 距離、以變化的運(yùn)動(dòng)頻率來運(yùn)動(dòng)。
通過嚴(yán);f各地調(diào)節(jié)所述一個(gè)或多個(gè)橫向傳送單元的運(yùn)動(dòng)，所述反應(yīng)物堆 能夠獲得預(yù)期輪廓，這樣使得下游階段的反應(yīng)物物料施加的墻面摩擦和反 壓力被減小或排除。
所述橫向傳送系統(tǒng)必須能夠在所述氣化器的苛刻條件(harsh conditions)中有效地運(yùn)轉(zhuǎn)，且特別是必須能夠在高溫下運(yùn)轉(zhuǎn)。此外，所述 高溫環(huán)境和原料的磨損性質(zhì)(abrasive nature)要求所述4黃向傳送系統(tǒng)是堅(jiān) 固的。
在所述熱空氣被供應(yīng)穿過所述氣化器的底板(floor)的實(shí)施方式中， 所述橫向傳送設(shè)計(jì)可能是確保運(yùn)動(dòng)與通過阻塞空氣流降級(jí)處理之間的折 衷。
橫向傳送單元
所述單個(gè)橫向傳送單元包括移動(dòng)元件和引導(dǎo)元件或定位元件 (alignment element )。以下對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來說將是明顯的所述移動(dòng)元件可裝備有合適的引導(dǎo)接合元件。
所述移動(dòng)元件可包含，但不限于，支架/平臺(tái)、推進(jìn)器滑枕(pusher ram) 或載體滑枕(carrier rams )、犁狀物、螺桿元件、輸送機(jī)或帶(belt)。所述 滑枕能夠包含單滑枕或多指滑枕。
在一個(gè)實(shí)施方式中，所述氣化器的設(shè)計(jì)將允許使用單滑枕或多指滑枕。
在 一 個(gè)實(shí)施方式中，當(dāng)與氣流的最小干繞在所述滑枕運(yùn)轉(zhuǎn)期間理想 時(shí)，使用多指滑枕。
在所述多指滑枕的設(shè)計(jì)中，所述多指滑枕可以是一元結(jié)構(gòu)(unitary structure)或是以下架構(gòu)其中所述滑枕指狀物連接于滑枕主體，單個(gè)滑 枕指狀物任選地依賴位置具有不同的寬度。選擇所述多指滑枕設(shè)計(jì)中所述 指狀物之間的間隙以避免反應(yīng)物物料的顆粒橋接(bridging )。
在一個(gè)實(shí)施方式中，所述單個(gè)指狀物約2至3英寸寬，約0.5至約1 英寸厚，間隙約0.5至約2英寸寬。
在一個(gè)實(shí)施方式中，所述移動(dòng)元件是"T形"
在某些所述系統(tǒng)在非常高的溫度下運(yùn)轉(zhuǎn)的實(shí)施方式中，任選地能夠向 所述移動(dòng)元件提供冷卻。在一個(gè)使用滑枕或支架的實(shí)施方式中，能夠在所 述滑枕或支架內(nèi)提供冷卻。這樣的冷卻可通過循環(huán)在所述滑枕或所述室外 部的支架里面的液體(例如，空氣或水)。
在一個(gè)實(shí)施方式中，所述犁狀物具有折疊臂，當(dāng)所述犁狀物收縮 (retract)時(shí)，所述折疊臂收回(withdraw )。
在一個(gè)實(shí)施方式中，所述輸送機(jī)是帶式或鏈紐式輸送機(jī)(flighted chain conveyor )。
所述移動(dòng)元件由適合在高溫使用的材料構(gòu)造而成。這樣的材料對(duì)本領(lǐng) 域技術(shù)人員是熟知的，且能夠包含不銹鋼、低碳鋼、或部分或全部以耐火 材料保護(hù)的低碳鋼。
所述引導(dǎo)元件可設(shè)置在所述氣化器的內(nèi)部或是內(nèi)部安裝的。另外，所 述引導(dǎo)元件可設(shè)置在所述氣化器的外部或是外部安裝的。
在所述引導(dǎo)元件在內(nèi)部或是內(nèi)部安裝的實(shí)施方式中，所述橫向傳送系 統(tǒng)可被設(shè)計(jì)以防止堵塞或殘骸夾雜物。
在所述引導(dǎo)元件設(shè)置在所述氣化器的外部或是外部安裝的實(shí)施方式 中，所述氣化器包含至少一個(gè)可密封的開口，通過所述可密封的開口所述移動(dòng)單元能夠進(jìn)入所述氣化室。
所述引導(dǎo)元件能夠包含一個(gè)或多個(gè)設(shè)置在所述氣化器側(cè)壁中的引導(dǎo)
通道(guide channels )、引導(dǎo)專九跡(guide track)或?qū)＞诺?rail), 引導(dǎo)才曹或 引導(dǎo)鏈。
所述引導(dǎo)才妄合構(gòu)Y牛(guide engagement member)可4壬選;也包含一個(gè)或 多個(gè)具有可移動(dòng)地接合所述引導(dǎo)元件大小的齒輪或輥?zhàn)印Ｔ谝粋€(gè)實(shí)施方式 中，所述引導(dǎo)接合構(gòu)件是包括適合沿所述引導(dǎo)軌跡的縱向(length)滑動(dòng) 的蹄片(shoe)的滑動(dòng)元件。任選地，所述蹄片進(jìn)一步包括至少一個(gè)可更 換的墊磨片(wear pad )。
在一個(gè)實(shí)施方式中，僅在所述移動(dòng)元件進(jìn)入所述氣化室時(shí)提供所述移 動(dòng)元件的橫向位置，定位元件確保所述移動(dòng)元件總是保持角度對(duì)準(zhǔn)，從而 排除對(duì)復(fù)合、正確引導(dǎo)機(jī)制的需要。
在一個(gè)實(shí)施方式中，所述定位元件是由普通軸同步驅(qū)動(dòng)的兩條鏈。所 述鏈任選地可單獨(dú)地調(diào)節(jié)以 <更于正確定位。
在一個(gè)實(shí)施方式中，所述橫向傳送系統(tǒng)可為可移動(dòng)支架/平臺(tái)，其中物 料主要通過放置在所述支架/平臺(tái)頂部來移動(dòng)穿過所述氣化器。部分物料也 可通過所述可移動(dòng)支架/平臺(tái)的前沿來推進(jìn)。
在一個(gè)實(shí)施方式中，所述橫向傳送系統(tǒng)可是載體滑枕，其中物料主要 通過放置在所述載體滑枕頂部來移動(dòng)穿過所述氣化器。部分物料也可通過 所述載體滑枕的前沿來推進(jìn)。
在一個(gè)實(shí)施方式中，所述橫向傳送系統(tǒng)可是推進(jìn)器滑枕，其中物料主 要被推進(jìn)穿過所述氣化器。任選地，所述滑枕的高度基本上與要移動(dòng)的物 料的深度相等。
在一個(gè)實(shí)施方式中，所述4黃向傳送系統(tǒng)可是一系列輸送機(jī)螺桿。任選 地，所述輸送機(jī)螺桿可設(shè)置在所述室的底板中，從而允許物料在不干擾空 氣引入下被移動(dòng)。
驅(qū)動(dòng)所述橫向傳送系統(tǒng)的動(dòng)力由發(fā)送機(jī)和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)提供，并由激勵(lì)器 控制。、、、i八。，、、^ 。、 、一 '，曰八—、、、、
個(gè)激勵(lì)器，或者一個(gè)或多個(gè)橫向傳送單元可由單發(fā)動(dòng)機(jī)和共享激勵(lì)器來提 供動(dòng)力。
基本上，任何能夠正確控制所述橫向傳送系統(tǒng)的可控發(fā)動(dòng)機(jī)或機(jī)械旋轉(zhuǎn)裝置能夠用來驅(qū)動(dòng)所述橫向傳送系統(tǒng)。合適的發(fā)動(dòng)機(jī)和裝置是本領(lǐng)域已 知的，且包含電力發(fā)動(dòng)機(jī)、運(yùn)行在合成氣、蒸汽、氣體、汽油、柴油或微 型渦輪上的發(fā)動(dòng)機(jī)。
在一個(gè)實(shí)施方式中，所述發(fā)動(dòng)機(jī)是電力可變速發(fā)動(dòng)機(jī)，其可選擇地以 向前或以相反方向驅(qū)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)輸出軸。任選地，滑動(dòng)離合器可提供在所述
發(fā)動(dòng)機(jī)和所述發(fā)動(dòng)機(jī)輸出軸之間。所述發(fā)動(dòng)機(jī)可進(jìn)一步包括齒輪箱(gear box )。
所述橫向傳送系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)能夠被液壓系統(tǒng)、液壓油缸(hydraulic rams)、鏈和鏈輪式驅(qū)動(dòng)、或齒輪和齒條式驅(qū)動(dòng)。這些將所述發(fā)動(dòng)機(jī)的旋 轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為線性運(yùn)動(dòng)的方法具有以下優(yōu)點(diǎn)它們能夠以同步方式在單元 的各側(cè)應(yīng)用，以幫助保持所述單元定位，并從而使所述機(jī)制堵塞的可能性 最小化。
在一個(gè)實(shí)施方式中，每個(gè)滑枕使用兩條鏈保持所述滑枕無需精確引導(dǎo) 就可角度對(duì)準(zhǔn)。
所述橫向傳送單元的外部安裝部分或元件任選地封裝在未密封、部分 密封或密封的外殼或套管中。所述外殼可進(jìn)一步包括可移動(dòng)蓋以允許維 護(hù)。在一個(gè)實(shí)施方式中，所述外殼與所述氣化室的內(nèi)部相比可具有較高的 內(nèi)壓；這可通過使用氮?dú)鈦韺?shí)現(xiàn)。
室力口熱系統(tǒng)
所述氣化過程要求熱量。熱量增加能夠通過部分氧化所述原料來直接 發(fā)生，或通過使用本領(lǐng)域已知的 一種或多種熱源來間接發(fā)生。
在一個(gè)實(shí)施方式中，所述熱源可是循環(huán)熱空氣。所述熱空氣可從例如 所有本領(lǐng)域所已知的空氣箱、空氣加熱器或熱交換器來供應(yīng)。
在一個(gè)實(shí)施方式中，熱空氣通過獨(dú)立空氣給料和分配系統(tǒng)提供給各水 平。合適的空氣給料和分配系統(tǒng)是本領(lǐng)域所已知的，且包含用于各階梯水 平的分離的空氣箱，來自所述空氣箱的熱空氣能夠穿過各階梯水平底板中 的穿孔到達(dá)那個(gè)階梯水平，或者經(jīng)過各階梯水平的獨(dú)立控制分布器 (independently controlled sparger )。
在一個(gè)實(shí)施方式中，各底板水平具有一個(gè)或多個(gè)經(jīng)過單個(gè)階梯縱向的 凹槽。所述凹槽具有適應(yīng)熱空氣和/或蒸汽管的大小。所述管任選地在其下 三分之一至一半上被穿孔，以便于均勻分布所述階梯縱向上方的熱空氣或 蒸汽。另外，所述分布器管可朝著所述管的頂部被穿孔。
20在一個(gè)實(shí)施方式中，所述熱源可是循環(huán)熱沙。
在一個(gè)實(shí)施方式中，所述熱源可是電力加熱器或電力加熱元件。 為了便于所述氣化器的初次啟動(dòng)，所述氣化器可包含大小適合各種傳 統(tǒng)燃燒器(例如天然氣、油/氣或丙烷燃燒器)的訪問端口以預(yù)熱所述室。 另外，木料/生物質(zhì)源，引擎排氣、電力加熱器可用來預(yù)熱所述室。 過程添加劑輸入
過程添加劑可任選地被加入所述氣化器，以便于將原料有效轉(zhuǎn)化為指 定氣體。蒸汽輸入可用來確保足量的自由氧和氫，以使所述輸入原料的分 解的元素向產(chǎn)物氣體和/或無危險(xiǎn)的化合物的轉(zhuǎn)化最大化。空氣輸入可用來
幫助處理化學(xué)平衡(processing chemistry balancing )，以使碳向燃料氣體的
轉(zhuǎn)化最大化(使自由碳最小化)，且以維持所述最佳處理溫度，同時(shí)使輸
入熱量的成本最小化。
任選地，其它添加劑可用來使所述過程最優(yōu)化，并從而改進(jìn)排放。 因此，本發(fā)明可包含一個(gè)或多個(gè)過程添加劑輸入。這些包含用于蒸汽
注射和/或空氣注射的輸入。所述蒸汽輸入可策略性地設(shè)置以恰好在蒸汽從
所述氣化器排出之前直接將其引入高溫區(qū)域以及引入所述產(chǎn)物氣體團(tuán) (product gas mass )。所述空氣輸入可策略性地設(shè)置在所述氣化器中或周
圍，以確保過程添加劑全部覆蓋入所述處理區(qū)域。
在一個(gè)實(shí)施方式中，所述過程添加輸入設(shè)置在最接近于所述氣化器的
底板處。
在一個(gè)實(shí)施方式中，設(shè)置在最接近于所述底板的過程添加劑輸入是通 入所述耐火材料底板的半管式空氣分布器。這樣的空氣分布器可設(shè)計(jì)以便 于更換、維修或更改，同時(shí)使反應(yīng)物物料的橫向傳送的干擾最小化。所述 空氣孔的數(shù)目、直徑和布置可根據(jù)系統(tǒng)規(guī)格或橫向傳送系統(tǒng)設(shè)計(jì)改變。
在一個(gè)實(shí)施方式中，所述過程添加劑輸入設(shè)置在所述氣化器的底板 中。這樣的過程添加劑輸入被設(shè)計(jì)以通過細(xì)顆粒物最小化堵塞或裝備有附 加裝置以防止堵塞。任選地，所述過程添加劑輸入可包含過程添加劑能夠 通過其添加的孔型。各種孔型可依賴系統(tǒng)規(guī)格或橫向傳送系統(tǒng)設(shè)計(jì)而使 用。在選擇所述空氣孔型中，要考慮的因素包含避免將使所述床流化的高 速度；避免孔太接近于氣化器壁和端部，從而避免空氣沿耐火材料壁形成 溝流(channeling );以及確?？组g的間隔不大于大約額定給料顆粒大小(2") 以確保可接受的動(dòng)力學(xué)。在一個(gè)實(shí)施方式中，布置空氣孔型使得所述橫向傳送單元的元專不干 擾所述空氣穿過所述空氣孔。
在使用多指滑枕的一個(gè)實(shí)施方式中，所述空氣孔型是這樣，使得當(dāng)加 熱時(shí)，所述空氣孔在所述指狀物之間(在所述間隙中)且是在彼此帶有偏 移量的箭頭模式中。另外，所述空氣孔型也可是混合的，其中一些孔未封 閉，而另一些孔封閉，這樣使得空氣的均勻分布最大化(即，使完全沒有 空氣輸入的底板面積最小化)。
在一個(gè)實(shí)施方式中，所述孔型便于過程添加劑在大表面積中均勻分 布，對(duì)所述橫向物料傳送具有最小限度的破壞或阻抗。
在一個(gè)實(shí)施方式中，所述過程添加劑輸入提供擴(kuò)散型、低速輸入的添 力口劑。
在熱空氣用來加熱所述室的實(shí)施方式中，可任選地提供補(bǔ)給空氣/氧氣 注射輸入。
月l務(wù)端口
在一個(gè)實(shí)施方式中，所述氣化室可進(jìn)一步包括一個(gè)或多個(gè)端口。這些
端口可包含服務(wù)端口 (2020)以允許進(jìn)入所述室進(jìn)行維護(hù)和》務(wù)理。這樣的 端口是本領(lǐng)域所已知的，且可包含各種大小的可密封端口孔。
在一個(gè)實(shí)施方式中，在一個(gè)末端處的檢修孔提供進(jìn)入所述氣化器內(nèi)部 的通道，其在運(yùn)轉(zhuǎn)期間可通過可密封內(nèi)襯耐火材料的蓋來閉合。
在一個(gè)實(shí)施方式中，進(jìn)一步的通道通過移除一個(gè)或多個(gè)空氣箱可以利用。
所述氣化器可任選地包含帶法蘭的下面部分(flanged lower section )， 其連接于所述氣化室的帶法蘭的主要部分(flanged main section )，以便利 所述氣化室的開口用于耐火材料檢查和修理。
灰分移除系統(tǒng)
氣化之后的殘余物固體(灰分)是全部的，其可人選地從所述氣化器 移除并傳送至處理系統(tǒng)。所述氣化器可因此任選地包含可控固體移除系 統(tǒng)，以便于固體殘余物或灰分的移除。
在一個(gè)實(shí)施方式中，所述可控固體移除系統(tǒng)包括滑枕機(jī)制，以將所述 灰分推出所述室。
在一個(gè)實(shí)施方式中，所述可控固體移除系統(tǒng)由輸送滑枕系統(tǒng)組成。任
22選地，可控制所述滑枕沖程的長(zhǎng)度，因此可控制投入帶有各自沖程的固體 殘余物處理室的物料的量。
在本發(fā)明的進(jìn)一步的實(shí)施方式中，所述可控制固體移除系統(tǒng)可由可控 旋轉(zhuǎn)滑枕機(jī)制組成。
當(dāng)所述物料被處理并在所述氣化器中的區(qū)域間移動(dòng)時(shí)，在所述堆內(nèi)產(chǎn) 生的熱量可造成熔融，這將導(dǎo)致所述灰分結(jié)塊。已經(jīng)顯示成塊的灰分在傾
卸端口型出口 ( drop port type exit)造成堵塞。本發(fā)明因此可任選地包括 用于破壞灰分結(jié)塊的裝置
在一個(gè)實(shí)施方式中，為了確保任何結(jié)塊不在所述室的出口造成堵塞， 螺桿輸送機(jī)構(gòu)被用來從所述氣化器提取灰分。所述滑枕運(yùn)動(dòng)將把所述灰分 推入所述提取器，所述提取器將把所述灰分從所述氣化器中拉出，并將其 投入灰分輸送機(jī)系統(tǒng)。所述提取器螺桿的旋轉(zhuǎn)在所述灰分投入所述輸送機(jī) 系統(tǒng)前破壞結(jié)塊。這種破快行為可通過所述提取器螺桿鏈板(flight)的邊 緣上具有鋸齒狀而增強(qiáng)。
控制
在本發(fā)明的一 實(shí)施方式中，可以提供控制系統(tǒng)來控制在其內(nèi)執(zhí)行的一 個(gè)或多個(gè)過程，和/或提供對(duì)其中一個(gè)或多個(gè)過程設(shè)備的控制，用于影響此 種過程。通常，控制系統(tǒng)能夠以可運(yùn)轉(zhuǎn)的方式控制與給定系統(tǒng)、子系統(tǒng)或 其元件相關(guān)的各種當(dāng)?shù)睾?或局部過程，和/或涉及一個(gè)或多個(gè)在諸如氣化 系統(tǒng)的系統(tǒng)內(nèi)執(zhí)行的全局過程，在所述系統(tǒng)中或與所述系統(tǒng)相配合可以執(zhí) 行本發(fā)明的各種實(shí)施方式，由此調(diào)節(jié)各種適配的控制參數(shù)以影響這些過程 用于獲得所需的結(jié)果。因此各種感測(cè)元件和響應(yīng)元件可以遍布被控制的系 統(tǒng)而分布，或者與其一個(gè)或多個(gè)元件相關(guān)聯(lián)，以及用于獲得各種過程、反 應(yīng)物和/或產(chǎn)物特性，將這些特性與用于獲得所需結(jié)果的此種特性的范圍相 比較，以及通過一個(gè)或多個(gè)可控制的過程設(shè)備在一個(gè)或多個(gè)正在進(jìn)行的過 程中實(shí)施變化而進(jìn)行響應(yīng)。
所述控制系統(tǒng)通常包括例如一個(gè)或多個(gè)感測(cè)元件，用于感測(cè)與所述系 統(tǒng)、其內(nèi)執(zhí)行的過程、為其設(shè)置的輸入、和/或由其產(chǎn)生的輸出相關(guān)聯(lián)的一 個(gè)或多個(gè)特性。 一個(gè)或多個(gè)計(jì)算平臺(tái)通信地聯(lián)接至所述感測(cè)元件，用于訪 問表示所感測(cè)特性的特性值，且所述計(jì)算平臺(tái)構(gòu)造為將所述特性值與此種 值的預(yù)定范圍(限定為表示這些特性適用于選定的運(yùn)行和/或下游結(jié)果)相比較，以及計(jì)算一個(gè)或多個(gè)過程控制參數(shù)(適于將所述特性值維持在該預(yù) 定范圍內(nèi))。從而多個(gè)響應(yīng)元件可以運(yùn)轉(zhuǎn)地聯(lián)接至一個(gè)或多個(gè)過程設(shè)備一 一其能夠運(yùn)轉(zhuǎn)以影響所述系統(tǒng)、過程、輸入和/或輸出，從而調(diào)節(jié)所感測(cè)的 特性，所述多個(gè)響應(yīng)元件通信地聯(lián)接至計(jì)算平臺(tái)，用于訪問算得的過程控 制參數(shù)以及根據(jù)該參數(shù)運(yùn)行所述過程設(shè)備。
在一個(gè)實(shí)施方式中，所述控制系統(tǒng)對(duì)與含碳原料轉(zhuǎn)化為氣體相關(guān)的各 種系統(tǒng)、過程、輸入和/或輸出的反饋、前饋和/或預(yù)測(cè)性控制，以改善與 之相關(guān)執(zhí)行的一個(gè)或多個(gè)過程的效率。例如，能夠評(píng)價(jià)和可控地調(diào)整各種 過程特性來影響這些過程，這種特性可以包括但不限于原料的熱值和/或組 成、產(chǎn)物氣體的特性(例如，熱值、溫度、壓力、流量、組成、碳含量等 等)、允許這些特性偏離的程度、和輸入成本對(duì)輸出的值的比。針對(duì)各種 控制參數(shù)的連續(xù)和/或?qū)崟r(shí)調(diào)整(其可以包括但不限于熱源功率、添加物進(jìn) 給速度(例如氧氣、氧化劑、蒸汽等)、原料進(jìn)給速度(例如， 一種或多 種不同的和/或混合進(jìn)給)、氣體和/或系統(tǒng)壓力/流量調(diào)整器(例如，風(fēng)機(jī)、 安全閥和/或控制閥、火焰等)等等)，能夠以以下方式來執(zhí)行通過該方 式根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)格來評(píng)估一個(gè)或多個(gè)與過程相關(guān)的特性并對(duì)之進(jìn)行優(yōu)化。
替代地，或者附加地，所述控制系統(tǒng)可以配置為監(jiān)控氣化系統(tǒng)的各種 元件的操作，用以確保適當(dāng)?shù)牟僮?，和任選地用于確保由此執(zhí)行的過程處 在規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)下(當(dāng)應(yīng)用這種標(biāo)準(zhǔn)時(shí))。
根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式，所述控制系統(tǒng)進(jìn)一步用在監(jiān)控和控制氣化系統(tǒng)的
全部能量沖擊(impact)。例如，可以操作給定系統(tǒng)使得其能量沖擊減小， 或再次最小化，例如通過優(yōu)化一個(gè)或多個(gè)由其執(zhí)行的過程，或再次通過增 加這些過程所產(chǎn)生能量(例如廢熱)的回收。另外，或附加地，可以配置 所述控制系統(tǒng)來調(diào)整由受控過程產(chǎn)生的產(chǎn)物氣體的組分和/或其它特性(例 如，溫度、壓力、流量等)，使得這些特性不僅適應(yīng)于下游使用，而且對(duì) 于有效的和/或最佳使用也基本上是最佳化的。例如，在一個(gè)實(shí)施方式中，
產(chǎn)物氣體的特性以便這些特性最佳地與這種發(fā)動(dòng)機(jī)的最佳輸二4爭(zhēng):相配。' 在一實(shí)施方式中，所述控制系統(tǒng)可以被配置為調(diào)節(jié)給定系統(tǒng)，使得關(guān) 于整體過程的各種過程滿足與反應(yīng)物和/或產(chǎn)物在各種元件中的駐留時(shí)間 相關(guān)的限制或性能，或針對(duì)其得到優(yōu)化。例如可以控制上游過程速率使之 基本上匹配后續(xù)下游過程。此外，在各種實(shí)施方式中，所述控制系統(tǒng)可以適配于以連續(xù)和/或?qū)崟r(shí) 方式對(duì)給定過程的各方面的接續(xù)和/或同時(shí)控制。
通常，所述控制系統(tǒng)可以包括適用于當(dāng)前應(yīng)用的^f壬何類型的控制結(jié) 構(gòu)。例如，所述控制系統(tǒng)可以包括基本上集中的控制系統(tǒng)、分布式的控制 系統(tǒng)或其組合。集中控制系統(tǒng)將通常包括中央控制器(配置為與各種局部 和/或遠(yuǎn)程傳感裝置通信)和響應(yīng)元件(配置為分別感知各種有關(guān)所述受控 過程的特性)，且通過一個(gè)或多個(gè)可控過程設(shè)備(適用于直接或間接地影 響所述可控過程)來對(duì)此作出反應(yīng)。使用集中結(jié)構(gòu)，通過一個(gè)或多個(gè)集中 處理器集中完成大多數(shù)計(jì)算，以便用于完成所述過程控制的大多數(shù)必要硬 件和/或軟件位于同 一個(gè)位置。
分布式控制系統(tǒng)將通常包括兩個(gè)或多個(gè)分布式的控制器一一其可以 各自與各個(gè)傳感和響應(yīng)元件聯(lián)系來監(jiān)控局部和/或區(qū)域的特征，且通過局部 和/或區(qū)域的過程裝置(配置為影響局部過程或子過程)來對(duì)其反應(yīng)。
也可以在通過各種網(wǎng)絡(luò)配置在分布式的控制器間進(jìn)行通信，其中通過 第 一控制器感測(cè)的特性可以被傳送至第二控制器以在那里進(jìn)行響應(yīng)，其中 這種末端響應(yīng)可以具有針對(duì)在第一位置感應(yīng)的特性的沖擊。例如，下游產(chǎn) 物氣體的特性可以通過下游監(jiān)控裝置進(jìn)行感應(yīng)，且通過調(diào)整控制參數(shù)來調(diào) 整，該參數(shù)與通過下游控制器控制的化器聯(lián)系。在分布式的結(jié)構(gòu)中，控制 硬件和/或軟件也在控制器間分布，其中同樣的但模塊化配置的控制方式
(control scheme )可以在各個(gè)控射器上完成，或者各種合作的模塊化線路 可以在各自的控制器上完成。
替代地，所述控制系統(tǒng)可以再分為各自的聯(lián)系地連接的局部的、分區(qū) 的和/或全局控制子系統(tǒng)。這種結(jié)構(gòu)可以允許進(jìn)行給定的過程或系列的相關(guān) 的過程及在其它局部控制子系統(tǒng)最小相互作用局部地被控制。全局主控制 系統(tǒng)隨后可以與各個(gè)局部控制子系統(tǒng)聯(lián)系來為局部的過程的全局結(jié)果引 導(dǎo)必要的調(diào)整。
本發(fā)明的控制系統(tǒng)可以使用任何上述結(jié)構(gòu)，或本領(lǐng)域已知的任何其它 結(jié)構(gòu)，其在一般范圍和本公開的特性中被考慮。例如，本發(fā)明中控制和執(zhí) 行的過程可以在指定的局部環(huán)境中被控制，如果使用的話，具有任選的外 部通信通往任何中央和/或遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)——其用于相關(guān)上游或下游過程。 替代地，所述控制系統(tǒng)可以包括區(qū)域和/或全局控制系統(tǒng)(設(shè)計(jì)為協(xié)作地控 制區(qū)域和/或全局過程)的子元件。例如，模塊化控制系統(tǒng)可以設(shè)計(jì)為使得
25控制模塊交互地控制系統(tǒng)的各種子元件，同時(shí)根據(jù)需要提供中間模塊特性 用于區(qū)域和/或全局控制。
所述控制系統(tǒng)大致包括 一個(gè)或更多中央的、網(wǎng)絡(luò)式的和/或分布式的 處理器； 一個(gè)或多個(gè)輸入，用于從各個(gè)感測(cè)元件接收當(dāng)前感測(cè)到的特性參 數(shù)；和用于將新的或更新的控制參數(shù)傳送到各個(gè)響應(yīng)元件的 一個(gè)或更多輸 出。計(jì)算系統(tǒng)的一個(gè)或多個(gè)計(jì)算平臺(tái)可以還包括一個(gè)或更多本地和/或遠(yuǎn)
程計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)(例如，ROM、 RAM、可移動(dòng)介質(zhì)、本地和/或網(wǎng)絡(luò) 接入介質(zhì)等)，用于在其中存儲(chǔ)各種預(yù)定的和/或重新調(diào)整的控制參數(shù)、 設(shè)定的或優(yōu)選的系統(tǒng)和過程運(yùn)行范圍、系統(tǒng)監(jiān)控和控制軟件、運(yùn)行數(shù)據(jù)等 等?？蛇x地，就算平臺(tái)還可以具有直接或通過不同數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備訪問等離 子體氣化過程模擬數(shù)據(jù)和/或系統(tǒng)參數(shù)優(yōu)化和模型化裝置的入口 。此外， 計(jì)算平臺(tái)可以配備有 一個(gè)或更多可選的圖形用戶接口和輸入外部設(shè)備， 用于提供對(duì)控制系統(tǒng)的管理訪問(系統(tǒng)升級(jí)、維護(hù)、修改，對(duì)新系統(tǒng)模塊 和/或設(shè)備的適應(yīng)等)；及用于實(shí)現(xiàn)與外部源(例如，調(diào)制解調(diào)器、網(wǎng)絡(luò) 連接、打印機(jī)等)進(jìn)行數(shù)據(jù)與信息通信的各種可選輸出外部設(shè)備。
本處理系統(tǒng)和任^可一個(gè)子處理系統(tǒng)能夠包括專有硬件或石更件和軟件 的組合。任何子處理系統(tǒng)能夠不包括或包括以下的多個(gè)的任何組合成比 例的(P)、整體的(I)或差別的(D)控制器，例如P控制器、I控制器、 PI控制器、PD控制器、PID控制器等。對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見的 是P、 I和D控制器的組合的理想選擇取決于所述氣化系統(tǒng)的反應(yīng)過程的 部分的動(dòng)力學(xué)和延遲時(shí)間(delay time )和所述組合所要控制的操作條件的 范圍，以及所述組合控制器的延遲時(shí)間和動(dòng)力學(xué)。對(duì)于本領(lǐng)域中技術(shù)人員 顯而易見的是，所述組合能夠以模擬硬件形式完成，所述模擬硬件能夠通 過感測(cè)元件連續(xù)地監(jiān)測(cè)所述特性的值，并將之與特定的值進(jìn)行比較，以影 響相應(yīng)的控制元件而通過響應(yīng)元件進(jìn)行足夠的調(diào)整，以減小觀測(cè)值和所述 特定值之間的差異。對(duì)于本領(lǐng)域中技術(shù)人員更加顯而易見的是，所述組合 能夠在混合的數(shù)字硬件軟件環(huán)境中完成。另外任意地采樣(sampling)、數(shù) 據(jù)獲取和數(shù)據(jù)處理的相對(duì)作用對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員是已知的。P、 I、 D組 合控制能夠以前饋和反饋控制方式(scheme)執(zhí)行。
在校正的或反饋控制中，將通過適當(dāng)?shù)母袦y(cè)元件監(jiān)控的控制參數(shù)或控 制變量的值與特定的值或范圍進(jìn)行比較?？刂菩盘?hào)基于在所述兩個(gè)值間的 偏差來確定，并被提供于控制元件以減少偏差?？梢岳斫?，常規(guī)反饋或響應(yīng)控制系統(tǒng)可以進(jìn)一步適配為包括適應(yīng)性和/或預(yù)報(bào)性元件，其中對(duì)給定條 件的響應(yīng)可以根據(jù)模塊化和/或預(yù)先監(jiān)測(cè)的反應(yīng)來調(diào)整，以對(duì)感測(cè)的特性提
供反應(yīng)性響應(yīng)，同時(shí)限制補(bǔ)償動(dòng)作的潛在過沖(overshoot )。例如，對(duì)于 給定系統(tǒng)構(gòu)造提供的已獲得的和/或歷史的數(shù)據(jù)可以協(xié)調(diào)地使用以調(diào)節(jié)對(duì) 系統(tǒng)的響應(yīng)和/或使正被監(jiān)測(cè)的過程特性處在偏離最優(yōu)值的給定范圍內(nèi)，為 此在先的響應(yīng)已經(jīng)被監(jiān)測(cè)和調(diào)節(jié)以提供所需的結(jié)果。此種適應(yīng)性和/或預(yù)測(cè) 性控制方法在本領(lǐng)域內(nèi)是公知的，因此不認(rèn)為偏離本發(fā)明的整體范圍和特 性。
控制元件
如上所限定和描述的，本文中的感測(cè)元件能夠包括，但不限于，溫度 感測(cè)元件、位置傳感器、接近傳感器(proximity sensor )、堆高度傳感器以 及用于監(jiān)測(cè)氣體的傳感器。
在一實(shí)施方式中，氣化器進(jìn)一步包括溫度傳感器陣列一一其包括一個(gè) 或多個(gè)可移除的熱電偶。所述熱電偶能夠被策略地設(shè)置，以沿著各臺(tái)階以 及在各臺(tái)階的各種高度處監(jiān)測(cè)溫度。
適當(dāng)?shù)臒犭娕荚诒绢I(lǐng)域中是/>知的，并且包括-緣線熱電偶、表面電極、 包括接地?zé)犭娕嫉臒犭娕茧姴偶?、?妄地?zé)犭娕家约氨┞妒綗犭娕蓟蚱浣M 合。
在一實(shí)施方式中，各熱電偶通過密封端管(熱電偶套管)插入室內(nèi)， 密封套管密封至容器殼體，允許使用柔性絲熱電偶一一其比密封管突出較 長(zhǎng)，從而熱電偶的結(jié)合(溫度感測(cè)點(diǎn))受壓抵靠密封管的端部以確保對(duì)溫 度變化的快速響應(yīng)(見圖28)。
任選地，為了防止材料被熱電偶管堵住，密封管帽的端部可以設(shè)有偏 轉(zhuǎn)器。在一實(shí)施方式中，偏轉(zhuǎn)器絲方的平坦片，其彎角接觸耐火材料且與 反應(yīng)物留齊平，以放行熱電偶套管上的氣流顆粒(見圖28)。
此外，本發(fā)明可以包括用于監(jiān)測(cè)氣體排出的設(shè)備。在一實(shí)施方式中， 這能夠包括氣體成分監(jiān)測(cè)器和氣體流量計(jì)。
通過測(cè)量材料堆各處的溫度、堆上方的氣相溫度，以及通過測(cè)量所得 排出氣流率并分析排出氣成分，能夠優(yōu)化所注入空氣的量，以使得效率最 大化，使得不合需要的過程特性以及包括爐渣和灰的產(chǎn)物、燃燒、低排出 氣熱值、過量顆粒物和二氧(雜)芑/呋喃的形成最小化，由此符合或超過當(dāng) 地排放標(biāo)準(zhǔn)。此種測(cè)量能夠在氣化器的初始啟動(dòng)或初始測(cè)試期間進(jìn)行，在
27氣化器的運(yùn)行期間周期性地或連續(xù)地進(jìn)行、或者可以任選地實(shí)時(shí)地進(jìn)行。
在一實(shí)施方式中，氣化器能夠任選地包括位于氣化器中的壓力傳感器 或檢測(cè)器。
氣化器能夠進(jìn)一步包括高度開關(guān)(level switch )或監(jiān)測(cè)器來測(cè)量堆高 度。適當(dāng)?shù)母叨乳_關(guān)、傳感器以及監(jiān)測(cè)器是本領(lǐng)域內(nèi)公知的。在一實(shí)施方 式中，所述高度測(cè)量?jī)x器包括點(diǎn)源高度開關(guān)。
在一實(shí)施方式中，所述高度開關(guān)是微波設(shè)備，在室的一側(cè)帶有發(fā)射器， 在另一側(cè)帶有接收器，接收器在氣化室內(nèi)的點(diǎn)處監(jiān)測(cè)是否存在固體材料的 壓力。
本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員見能夠確定高度開關(guān)、傳感器和監(jiān)測(cè)器的適當(dāng) 位置，從而能夠得到所需的反應(yīng)物材料堆外形。
在一實(shí)施方式中，氣化器進(jìn)一步包括接近傳感器或位置傳感器。
如上所限定和描述的，本文中的響應(yīng)元件能夠包括，^f旦不限于，以可 運(yùn)轉(zhuǎn)的方式偶聯(lián)至過程相關(guān)設(shè)備(其構(gòu)造為通過調(diào)節(jié)相關(guān)給定控制參數(shù)而 影響給定過程)的各種控制元件。例如本文中通過一個(gè)或多個(gè)響應(yīng)元件運(yùn) 轉(zhuǎn)的過程設(shè)備能夠包括，但不限于，控制對(duì)室的加熱的元件、控制過程添 加劑的元件、以及控制橫向傳送系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)的元件。
用于橫向傳送系統(tǒng)的控制系統(tǒng)
需要高度控制系統(tǒng)來維持氣化器內(nèi)穩(wěn)定的堆高度。穩(wěn)定的高度控制防 止來自過程氣體注入的反應(yīng)物材料的流動(dòng)一一這能夠發(fā)生在低的高度，以 及防止由于在高的高度處的限制氣流而導(dǎo)致的堆內(nèi)的不良溫度分布。維持 穩(wěn)定的高度還維持一致的氣化器駐留時(shí)間 一一通過保持反應(yīng)中材料的量 恒定。
任選地，在氣化器中有一系列高度開關(guān)測(cè)量堆高度。高度開關(guān)任選地 是微波設(shè)備，在室的一側(cè)帶有發(fā)射器，在另一側(cè)帶有接收器，該接收器檢 測(cè)在氣化器內(nèi)的位置處是否存在固體材料。
橫向傳送單元根據(jù)需要移動(dòng)，而確保堆高度被控制在所需的高度。為 了在橫向傳送單元包括滑枕的實(shí)施方式中實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，滑枕以一 系列編程 的步驟移動(dòng)，所述步驟是數(shù)個(gè)關(guān)鍵控制參數(shù)，包括特定滑枕移動(dòng)序列， 滑枕速度、滑枕距離以及滑枕序列頻率。
通常，滑枕移出至設(shè)定點(diǎn)距離，或直到控制高度開關(guān)被碰到。所述高 度開關(guān)控制動(dòng)作能夠基于單個(gè)開關(guān)，觸發(fā)空或滿，或者可以需要多個(gè)開關(guān)觸發(fā)空或滿，或其任一組合。此后，滑枕移回以結(jié)束循環(huán)，且過程重復(fù)進(jìn) 行。根據(jù)過程和氣化器的駐留時(shí)間的需要，在循環(huán)之間存在任選的延遲。
為了在臺(tái)階式實(shí)施方式中確保材料的足夠移動(dòng)，橫向傳送單元運(yùn)動(dòng)的 序列能夠通過下述方式而得到優(yōu)化在氣化器的最低處開始，產(chǎn)生袋，然 后在橫向傳送單元的運(yùn)動(dòng)元件縮回之前從高的臺(tái)階填充該袋以防止把堆 拉回，以及然后重復(fù)所述步驟。
在一實(shí)施方式中，滑枕序列包括最下部的滑^t首先伸展；然后中間 的滑枕伸展，將材料向下推到最下部的滑枕上，填充由該托架滑枕的運(yùn)動(dòng) 多導(dǎo)致的空隙；然后，最下部的滑枕縮回；然后較高的滑枕伸展，填充中 間滑枕后部處的空隙；然后中間滑枕縮回；從輸入口掉落的新材料填充頂 部滑枕上的任何空隙，以及頂部滑枕縮回。任選地，所有的這些運(yùn)動(dòng)能夠 由控制系統(tǒng)響應(yīng)于系統(tǒng)指令數(shù)據(jù)而自動(dòng)地與獨(dú)立地控制。
在一實(shí)施方式中，通過調(diào)節(jié)至氣化器內(nèi)的體積進(jìn)給量而設(shè)置氣化器產(chǎn) 能。然后高度控制系統(tǒng)根據(jù)需要控制橫向傳送單元的運(yùn)動(dòng)元件，以根據(jù)目 標(biāo)控制各臺(tái)階上堆的高度，包括控制灰分從氣化器排出的速率。
在一個(gè)三臺(tái)階實(shí)施方式中，臺(tái)階C橫向傳送單元的運(yùn)動(dòng)元件通過相對(duì) 位置指示器或引導(dǎo)件點(diǎn)和從氣化器排出灰分的頻率來設(shè)置氣化器產(chǎn)能。臺(tái) 階B橫向傳送單元的運(yùn)動(dòng)元件根據(jù)需要移動(dòng)得盡可能遠(yuǎn)，以改變臺(tái)階C上 的材料的位置，以及將臺(tái)階C階段開始高度開關(guān)的狀態(tài)設(shè)置為"滿"。臺(tái) 階A橫向傳送單元的運(yùn)動(dòng)元件根據(jù)需要移動(dòng)得盡可能遠(yuǎn)，以改變臺(tái)階B 上的材料的位置，以及將臺(tái)階B階段開始高度開關(guān)的狀態(tài)設(shè)置為"滿"。 然后所有的橫向傳送單元的運(yùn)動(dòng)元件同時(shí)縮回，在重復(fù)整個(gè)序列之前能夠 執(zhí)行一個(gè)計(jì)劃的延時(shí)。可以使用附加的構(gòu)造來將接續(xù)行程長(zhǎng)度的變化限制 為小于高度開關(guān)所調(diào)用的長(zhǎng)度，以避免橫向傳送單元導(dǎo)致的過大紊亂。
任選地，橫向傳送單元的運(yùn)動(dòng)元件至各臺(tái)階端部的整個(gè)范圍可能需要 被編程為不定期地發(fā)生，以防止遲鈍的材料堆積在臺(tái)階的端部處或在此處
溫度控制
為了獲得盡可能好的轉(zhuǎn)化效率，能夠穩(wěn)定和控制氣化器中的溫度和堆 各處的溫度。
通過改變流入給定區(qū)域或臺(tái)階的過程空氣的流量，能夠獲得堆中的溫 度控制。能夠調(diào)節(jié)在底部室內(nèi)提供給各臺(tái)階的過程氣體流量，以使各臺(tái)階處的溫度穩(wěn)定。任選地，利用額外橫向傳送單元的運(yùn)動(dòng)元件的溫度控制也 可能是必須的，以打破熱點(diǎn)以及避免橋連。
在一實(shí)施方式中，堆內(nèi)的溫度控制通過改變流入給定臺(tái)階的過程空氣 的流量(即多或少的燃燒)而實(shí)現(xiàn)。例如，可通過所述控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)提供 給氣化器中每個(gè)臺(tái)階的過程空空氣流量，以穩(wěn)定化每一臺(tái)階的溫度。采用 額外的托架滑枕行程也可用來破壞熱點(diǎn)以及避免橋連。
在一個(gè)實(shí)施方式中，預(yù)設(shè)置每個(gè)臺(tái)階處的空氣流量以基本維持恒定的 溫度范圍和各臺(tái)階之間的溫度比率。例如，約總空氣流量的36%可導(dǎo)入臺(tái)
階A,約18%可導(dǎo)入臺(tái)階8，以及約6。/?？蓪?dǎo)入臺(tái)階C,剩余的導(dǎo)入附接 的氣體重整室(例如，總空氣流量的40%)?？蛇x擇地，可動(dòng)力學(xué)地改變 空氣輸入比率以調(diào)整所述氣化器和/或重整器的每個(gè)臺(tái)階內(nèi)發(fā)生的溫度和 過程。
下5莽選項(xiàng)
本發(fā)明的氣化器能夠適配用于包括廢棄物處理和產(chǎn)生合成氣的各種 應(yīng)用。因此，取決于所述應(yīng)用，所述氣化器能夠是較大系統(tǒng)的一個(gè)組成部 分。
在一個(gè)實(shí)施方式中，氣化器適配用于廢棄物處理應(yīng)用，且與裝備有適 當(dāng)污染物消除設(shè)備的火炬塔架(flare stack)氣體連通。
在一實(shí)施方式中，所述氣化器是合成氣產(chǎn)生系統(tǒng)的一個(gè)組成部分，并 且包括氣旋氧化器、氣體精煉系統(tǒng)或氣體重整系統(tǒng)。
在一實(shí)施方式中，氣化器是有害物質(zhì)處理設(shè)施的一個(gè)組成部分。
氣旋氧化器、氣體精煉系統(tǒng)或氣體重整系統(tǒng)采用等離子體熱源來精煉 排出氣。
實(shí)施例
實(shí)施例1
參見圖4至10,在一個(gè)實(shí)施方式中，氣化器(2100)包括具有原料輸 入(2104)的耐火襯里水平取向的氣化室(2102)、氣體出口 (2106)、固 體殘余物出口 (2108)、以及各種服務(wù)(2120)和訪問端口 (2122)。所述 氣化室(2102)具有多個(gè)底板水平(2112、 2114和2116)的臺(tái)階式底板。 每個(gè)底板水平斜度在5和10度之間。每個(gè)底板具有一系列位于最接近于 所述底板水平側(cè)壁的添加劑輸入(2126)以允許添加氧氣和/或蒸汽。
30通過橫向移動(dòng)系統(tǒng)來促使穿過所述臺(tái)階的運(yùn)動(dòng)。在該實(shí)施例中，圖4
至9,所述橫向移動(dòng)系統(tǒng)包括一系列移動(dòng)支架單元(2128、 2130、 2132)， 其中主要通過放置在所述支架頂部來移動(dòng)材料穿過氣化器，有少量材料由 所述支架的前緣來推動(dòng)。如所示的，每個(gè)底板水平通過安裝在外部構(gòu)架 (2134)上的移動(dòng)支架單元(2128、 2130、 2132)來維護(hù)。在氣化室壁中 相應(yīng)的密封開口允許進(jìn)入每一個(gè)移動(dòng)支架。這樣所述移動(dòng)支架單元(2128、 2130、 2132)能夠以受控速率分別沿著底板水平(2112、 2114、 2116)而 移動(dòng)材料。單個(gè)支架運(yùn)行穿過它們各自的臺(tái)階的距離通過外部安裝的控制 器來控制。對(duì)于每個(gè)推動(dòng)控制起動(dòng)和終止點(diǎn)的能力考慮到穿過所述氣化室 的堆高度的控制。在正常運(yùn)轉(zhuǎn)中，材料根據(jù)要求被移動(dòng)之后，所述支架可 完全或部分從所述室抽出；例如，所述支架可剛剛抽出所述處理區(qū)域，但L 是仍然在所述耐火材料內(nèi)部，以允許處理氣體從所述室的床中引入。這尤 其可應(yīng)用于最終處理區(qū)，在該處理區(qū)所述材料更像塵粉狀，且需要通過來 自所述室的所述底板的多個(gè)氣體引入點(diǎn)流化。所述支架的抽出也避免所述 支架的不必要的加熱和所述過程的熱損失。
所述外部安裝的控制器是通過輥?zhàn)渔?2166)耦合至所述移動(dòng)支架的 齒輪頭同步馬達(dá)(2156)。堆移動(dòng)支架運(yùn)動(dòng)的起動(dòng)和終止點(diǎn)由過程計(jì)算機(jī) 來遙控。運(yùn)動(dòng)的速度和頻率也由所述計(jì)算機(jī)來控制。
現(xiàn)在參見圖8、 9和10,每個(gè)移動(dòng)支架單元包括外部安裝的引導(dǎo)部分 (2136)、具有引導(dǎo)部分接合構(gòu)件的移動(dòng)元件或支架(2138)、外部安裝的 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)以及外部安裝的控制器。所述移動(dòng)支架單元的外部安裝的部分安 放在密封外殼(2139)中。所述外殼進(jìn)一步包括可移動(dòng)蓋允許維護(hù)。
參見圖8和9,所述引導(dǎo)部分包括一對(duì)安裝在所述構(gòu)架(2134)上的 通常平行的狹長(zhǎng)軌道(2140 (a)、 2140 (b))。所述單個(gè)軌道的夾角通常 相應(yīng)于相應(yīng)的臺(tái)階的斜度。每個(gè)軌道具有基本矩形的截面。所述移動(dòng)元件 包括狹長(zhǎng)的矩形塊(2144),其大小可移動(dòng)穿過所述室壁中相應(yīng)的密封開。
參見圖10,所述狹長(zhǎng)的矩形塊的前緣基本上垂直于所述氣化室的底 板。接觸所述室的耐火材料(2146)的狹長(zhǎng)矩形塊的前下邊緣是尖狀，以 便降低以下風(fēng)險(xiǎn)在所述材料頂部向上并堵塞所述機(jī)構(gòu)。所述尖前緣被設(shè) 計(jì)來有效地自動(dòng)磨銳。由于滑行平面倚著所述耐火底;^反，所述支架(2128) 的底部表面將略微磨損，這樣有可能磨銳所述前進(jìn)邊緣。設(shè)計(jì)所述支架可容易移動(dòng)用于維護(hù)，改維護(hù)可包含端尾件的更換或固定端的磨削。
所述狹長(zhǎng)矩形塊適合密封地接合所述室壁，且具有基本光滑的平行表
面，這樣使得以下是可能的獲得針對(duì)各自面的密封來防止正常過程運(yùn)轉(zhuǎn) 期間的材料溢出(egress)和空氣進(jìn)入，以及同樣控制異常情況期間的危 險(xiǎn)氣體外泄。密封件位于所處耐火材料的內(nèi)表面，并彈性地倚著所述支架 的滑行表面。這最小化了材料外泄和氣體泄漏，并排除了堵塞支架的可能。 設(shè)計(jì)所述密封件(2148)在運(yùn)轉(zhuǎn)期間可容易更換且容易從不銹鋼制造。
如圖10所示，所述移動(dòng)支架進(jìn)一步包括刮削器(2150)以當(dāng)其從所 述室被抽出(或部分抽出)時(shí)從所述支架移除材料。所述刮削器是固定于 構(gòu)架外部的整個(gè)單件式片狀金屬部件，且設(shè)計(jì)其在運(yùn)轉(zhuǎn)期間可容易更換。
所述狹長(zhǎng)的矩形塊(2144)安裝在基本平行的托架(brackets)上。每 個(gè)托架具有至少兩個(gè)引導(dǎo)接合構(gòu)件(2154)。如圖8所圖示的所述引導(dǎo)接 合構(gòu)件是大小可移動(dòng)地接合所述軌道(2140( a )或2140( b ))的滾子(roller )。
推進(jìn)所述狹長(zhǎng)矩形塊沿著所述軌道的動(dòng)力由外部安裝的電動(dòng)變速馬 達(dá)(2156)來供應(yīng)，其選擇性地以正向或反向驅(qū)動(dòng)馬達(dá)輸出軸(2158)來 允許所述狹長(zhǎng)矩形塊以受控速率伸展和回縮。在所述馬達(dá)(2156)和所述 馬達(dá)輸出軸(2158)之間提供滑動(dòng)離合器。所述馬達(dá)進(jìn)一步包括齒輪箱。 兩個(gè)主動(dòng)鏈輪(2160)安裝在所述馬達(dá)輸出軸上。所述主動(dòng)鏈輪(2160) 和安裝在輪軸(2164)上的相應(yīng)的從動(dòng)鏈輪(2162)與鏈構(gòu)件(2166)有 效地嚙合，該鏈構(gòu)件由托架(2168)固定至所述狹長(zhǎng)矩形塊(2144)。
所述滑枕沖程由接近和限制開關(guān)控制，因而以各自沖程投入所述室的 材料量被控制。開關(guān)也用來禁煙所述滑枕的起始位置，然后由所述馬達(dá)控 制器中的可變頻率控制長(zhǎng)度和速度。
實(shí)施例2
參見圖11至25,在一個(gè)實(shí)施方式中，氣化器(2200)包括具有原料 輸入(2204)的耐火襯里水平取向的氣化室(2202)、氣體出口 (2206)、 固體殘余物出口 (2208)、以及各種服務(wù)(2220)和訪問端口 (2222)。所 述氣化室(2202)是具有多個(gè)底板水平(2212、 2214和2216)的臺(tái)階式 底板的耐火襯里鋼焊件。
所述固體殘余物出口裝備有包括提取器螺桿(2209)的灰分提取器， 其將從所述氣化器抽出灰分，并將其投入灰分輸送機(jī)系統(tǒng)。
參見圖16,所述耐火材料是一側(cè)具有高密度三價(jià)鉻層(2402)的多層
32設(shè)計(jì)，以抵抗高溫、磨損、侵蝕和腐蝕，可以使用具有中等耐溫和絕緣因
數(shù)(2404)的中、高密度鋁層和具有極高絕緣因數(shù)(2406)的外部低密度 的板(insboard)材料，這是因?yàn)槠洳粫?huì)暴露于侵蝕的磨損。所述耐火材 料內(nèi)襯于(lines)所述氣化室的所述金屬外殼(2408)。
每個(gè)水平或臺(tái)階具有穿孔的底板(2270)，加熱的空氣通過該底板引 入。為了避免在處理期間所述空氣孔的堵塞，選擇這樣的空氣孔大小使得 其引起節(jié)流，從而穿過每個(gè)孔的壓力下降。所述壓力下降足以防止廢物顆 粒進(jìn)入所述孔。所述孔是錐形的，向外朝向上表面，以排除顆粒在孔中卡 住。另外，橫向傳送單元的運(yùn)動(dòng)可去除任何材料阻塞所述孔。
每個(gè)水平或臺(tái)階的空氣給料是獨(dú)立可控的。穿過所述穿孔的底板 (2270A、 2270B、 2270C )的獨(dú)立的空氣給料和分配通過在每個(gè)臺(tái)階形成 底板的分隔的空氣箱(2272、 2274和2276)來實(shí)現(xiàn)。
參見圖17和18,為了降低應(yīng)力相關(guān)的故障或所述空氣箱的壓曲，包 含了若干特點(diǎn)。所述空氣箱的穿孔的頂板(2302)的材料是合金，這滿足 了所述系統(tǒng)要求的抗腐蝕性。所述穿孔頂片(2302)相對(duì)薄，具有加強(qiáng)肋 和結(jié)構(gòu)支撐構(gòu)件(2304)以防止彎曲或壓曲。
為了最小化所述平面前面上的應(yīng)力，所述箱、穿孔網(wǎng)的頂片和底片附 在兩片之間。為了允許箱中熱膨脹，它們僅被附在一個(gè)邊緣，在其它三邊 緣自由膨脹。
參見圖17，臺(tái)階A&B箱(2272和2274)的固定邊緣也是輸入空氣 管道(2278)的連接點(diǎn)，這樣所述節(jié)點(diǎn)法蘭(2280)將處于高溫，且必須 密封至所述氣化器的冷壁。使用遮板構(gòu)思(shroud concept )。所述熱的空 氣箱(2272)和管(2278)附在所述遮板的一端，所述遮板(2282)的另 一端連接至所述冷的氣化器(2200)。溫度梯度將沿所述遮板(2282)的 長(zhǎng)度發(fā)生，這樣在每個(gè)接頭將稍微或幾乎沒有應(yīng)力。所述遮板(2282)之 間的間隙和所述空氣箱(2272)的內(nèi)部管道填有絕緣材料，以保持熱并確 保所述溫度梯度沿所述遮板發(fā)生。當(dāng)所述空氣箱2270A (2272)在所述室 內(nèi)其運(yùn)轉(zhuǎn)位置時(shí)，與所述空氣接頭相對(duì)的頂板延伸超過所述空氣箱停留在
耐火材料支架上。這當(dāng)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)對(duì)所述空氣箱提供支撐，也作為密封件防止 材料落至所述空氣箱的下面。同時(shí)，其允許自由運(yùn)動(dòng)以考慮所述空氣箱的 膨脹。
參見圖21，能夠以相同的方式處理所述空氣箱的下游邊緣。所述空氣箱的下游邊緣用所述滑枕和所述空氣箱頂板(2302)之間的彈性模片密封 (2306)來密封。
經(jīng)由水平法蘭連接至所述熱的空氣給料管道使得空氣箱能夠移除，這 要求僅僅所述法蘭是分離的，以允許移除發(fā)生。
所述第三臺(tái)階空氣箱(2276)從下面嵌入，并使用用于密封和將所述 箱定位至所述氣化器(2200)的遮板構(gòu)思。第三臺(tái)階空氣箱的總的布置如 圖19所述。
針對(duì)第三階段箱邊緣周圍的灰塵降落的密封通過將其設(shè)置在第二階 段邊緣處的耐火橫檔下面來完成。能夠由從下面突出的柔性密封件密封的 側(cè)面凹進(jìn)所述耐火材料的側(cè)面。這些密封件在所述箱的頂面，密封所述壁 和所述箱之間。所述空氣箱的下游邊緣使用柔性密封件塵封至提取器槽的 側(cè)面。
為了允許移除第三階段空氣箱，所述熱的空氣管接頭是豎直的。
通過所述臺(tái)階的運(yùn)動(dòng)由橫向移動(dòng)系統(tǒng)推動(dòng)。參見圖24至25,在該實(shí) 施例中，所述橫向移動(dòng)系統(tǒng)包括一系列多指托架滑枕(2228、 2230、 2232), 單獨(dú)的多指托架滑枕維修各臺(tái)階。托架滑枕的系統(tǒng)進(jìn)一步允許控制各臺(tái)階 的堆高度和所述室中的總的停留時(shí)間。每個(gè)托架能夠以可變的速度在那個(gè) 臺(tái)階的全部或部分長(zhǎng)度內(nèi)移動(dòng)。
參見圖24，每個(gè)托架滑枕單元包括外部安裝的引導(dǎo)部分、多指托架滑 枕、外部安裝的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和外部安裝的控制器。
所述多指托架滑枕是指狀元件(2328)附于滑枕體(2326)的結(jié)構(gòu)， 根據(jù)位置個(gè)別的指狀元件具有不同的寬度。在所述多指托架滑枕設(shè)計(jì)中所 述指狀元件之間的間隙被選擇以避免橋接(bridging)的反應(yīng)物材料的顆 粒物。所述個(gè)別的指狀元件是約2至約3英寸寬，約0.5至約1英寸厚， 間隙在約0.5至約2英寸寬之間。
所述空氣箱空氣孔格局這樣安置使得所述滑枕的運(yùn)轉(zhuǎn)不干擾所述空 氣穿過所述空氣孔。
所述多指托架滑枕具有獨(dú)立的固有的柔韌性，從而各指狀元件(2328 ) 的尖端能夠更適應(yīng)所述空氣箱頂面的任何波動(dòng)。這種適應(yīng)已經(jīng)通過使用肩 部螺絲(shoulderbolts)將所述指狀元件(2328)附于所述滑枕體(2326) 被提供，所述肩部螺絲在所述指狀元件上沒有檸緊。此構(gòu)思也允許指狀元 件易于更換。所述滑枕指狀元件的末端向下彎曲，以確保在例如由于膨脹所述滑枕 和空氣箱的相對(duì)位置變化的情況下，尖端接觸所述空氣頂端。該特點(diǎn)也減 小了由于空氣孔被所述滑枕遮蓋而對(duì)所述過程造成的任何有害作用，所述 空氣將繼續(xù)流動(dòng)穿過所述滑枕和空氣箱之間的間隙。
參見圖24和25，所述引導(dǎo)部分包括一對(duì)安裝在構(gòu)架上的通常水平的、 通常平行的狹長(zhǎng)軌道(2240 (a)、 2240 (b))。每條軌道具有基本為L(zhǎng)形 的截面。所述移動(dòng)元件包括滑枕體(2326)和一系列狹長(zhǎng)的、基本上矩形 的托架滑枕指狀元件(2328 ),其尺寸可滑動(dòng)穿過氣化室壁上相應(yīng)的可密 封的開口 。所述滑枕指狀元件由適合在高溫使用的材料構(gòu)件而成。
所述滑枕指狀元件適合密封地接合所述氣化室壁以避免無控制空氣 進(jìn)入所述氣化器，這將干擾所述過程或可能形成爆炸氣體。以下也是有必 要的避免危險(xiǎn)的有毒且可燃?xì)怏w從所述室逃逸。另外，過多碎片的逃逸 也是不合需要的。通過在密封箱中容納托架滑枕機(jī)構(gòu)來防止氣體逃逸到大 氣。此箱包4舌氮?dú)獯祾?nitrogen purge ) i殳備以防止在該箱內(nèi)形成)^暴炸氣 體。碎片密封和有限的氣體密封(limited gas sealing)被提供給所述滑枕 的各指狀元件。所述密封是以柔性帶(2308)壓緊所述滑枕的各指狀元件 的各表面的形式，參見圖22。
碎片的泄漏能夠通過密封箱中的窗口來監(jiān)控，并提供除塵設(shè)備來促進(jìn) 碎片的移除。該移除不破壞所塑滑枕箱的密封完整性能夠完成就能完成， 參見圖23。
除塵設(shè)備(2310)包括金屬托盤(2312)，所述金屬托盤具有裝備有 開閉器(shutter) (2316)和附著位點(diǎn)(2318)的灰塵出口 (2314)用于灰 塵罐(dust can)( 2332 );以及手工操作的鏈條(2320 )驅(qū)動(dòng)灰塵推動(dòng)器(dust pusher) ( 2322 )。當(dāng)使用操作員手柄(2324)時(shí)灰塵由所述推動(dòng)器(2322) 推向所述出口 (2314)。
通過電力馬達(dá)提供用于移動(dòng)所述滑枕的動(dòng)力，所述電力馬達(dá)經(jīng)由齒輪 箱和輥?zhàn)渔溝到y(tǒng)驅(qū)動(dòng)所述滑枕(如實(shí)施例1所述)。簡(jiǎn)單來說，推進(jìn)所述 滑枕沿所述軌道的動(dòng)力由外部安裝的電動(dòng)變速馬達(dá)(2256)來提供，其選 擇性地以正向或反向驅(qū)動(dòng)馬達(dá)輸出軸(2558)來允許所述狹長(zhǎng)矩形塊以受 控速率伸長(zhǎng)和回縮。位置傳感器(2269)將滑枕位置信息傳送至所述控制 系統(tǒng)。兩個(gè)主動(dòng)鏈輪(2260)安裝在所述馬達(dá)輸出軸上。所述主動(dòng)鏈輪有效地嚙合，該鏈構(gòu)件由托架(2268)固定至所述狹長(zhǎng)矩形塊(2244)。 所述馬達(dá)由整個(gè)控制系統(tǒng)來控制，所述控制系統(tǒng)能夠指令起始和終止
位置、運(yùn)動(dòng)速度和運(yùn)動(dòng)頻率。每個(gè)滑枕被獨(dú)立地控制。當(dāng)所述滑枕回縮時(shí)，
所述滑枕頂部的材料有被向后拉的趨勢(shì)。該趨勢(shì)通過合適地排序所述滑枕
沖程來處理。 實(shí)施例3
參見圖26,在實(shí)施例2所描述的本發(fā)明的具體實(shí)施方式
中，能夠?qū)嵤?交錯(cuò)滑枕順序控制策略來促進(jìn)滑枕的運(yùn)動(dòng)，示例性滑枕順序概要如下
1、 滑枕C (2232)移動(dòng)固定的距離(具有可調(diào)節(jié)的設(shè)置點(diǎn))，在臺(tái)階 C (2216)的起始處創(chuàng)建了料袋。
2、 滑枕C(2232)剛穿過觸發(fā)距離(trigger distance )(觸發(fā)距離具有 可調(diào)節(jié)的設(shè)置點(diǎn))時(shí)，滑枕B(2230)就馬上跟隨?；鞡推動(dòng)/載送材料 立即填滿臺(tái)階C (2216)起始處的料袋，反饋控制根據(jù)要求沖程盡可能遠(yuǎn) 來閉塞高度開關(guān)C(2217)，或如果已經(jīng)閉塞則最小化設(shè)置點(diǎn)距離，或如 果閉塞尚未發(fā)生則最大化設(shè)置點(diǎn)距離。在滑枕B (2230)在臺(tái)階C (2216) 的起始處填滿所述料袋的同時(shí)，其在臺(tái)階B (2230)的起始處制創(chuàng)建了料 袋。
3、 滑枕B (2228)剛穿過觸發(fā)距離時(shí)，滑枕A (2228)就馬上跟隨。 滑枕A (2228)推動(dòng)/載送材料立即填滿臺(tái)階A (2214)起始處的料袋，反 饋控制根據(jù)要求沖程盡可能遠(yuǎn)來閉塞高度開關(guān)B (2215),或如果已經(jīng)閉 塞則最小化設(shè)置點(diǎn)距離，或如果閉塞尚未發(fā)生則最大化設(shè)置點(diǎn)距離。在滑 枕A (2228)在臺(tái)階B (2214)的起始處填滿所述料袋的同時(shí)，其也在臺(tái) 階A(2212)的起始處制創(chuàng)建了料袋。這典型地觸發(fā)進(jìn)料器運(yùn)行并且在高 度開關(guān)A (2213)再次被閉塞前填滿所述氣化器。
4、 所有滑枕同時(shí)返回原始位置。
通過這樣的順序策略獲得的反應(yīng)物材料外形如圖27所示(外形B)。
3權(quán)利要求
1.一種水平取向氣化器，包括水平取向氣化室，其具有一個(gè)或多個(gè)原料輸入、一個(gè)或多個(gè)氣體出口和固體殘余物出口；室加熱系統(tǒng)；一個(gè)或多個(gè)橫向傳送單元，用于在處理期間將材料移動(dòng)穿過所述氣化器；以及控制系統(tǒng)，用于控制所述一個(gè)或多個(gè)橫向傳送單元的運(yùn)動(dòng)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的水平取向氣化器，其中所述氣化室包括兩個(gè) 或多個(gè)區(qū)域溫度區(qū)；其中所述兩個(gè)或多個(gè)區(qū)域溫度區(qū)的每個(gè)區(qū)域溫度區(qū)具 有用于將材料移動(dòng)穿過所述區(qū)域溫度區(qū)的橫向傳送單元。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的水平取向氣化器，其中所述氣化器具有臺(tái)階 式底板，且每個(gè)溫度區(qū)域區(qū)基本上與臺(tái)階對(duì)應(yīng)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l、 2或3所述的水平取向氣化器，其中所述橫向傳 送單元包括移動(dòng)支架、推進(jìn)器滑枕、螺桿、輸送機(jī)或它們的組合。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的水平取向氣化器，其中所述橫向傳送單元包 括滑枕。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的水平取向氣化器，其中所述滑枕是多指托架 滑枕。
7. 根據(jù)權(quán)利要求3、 5或6所述的水平取向氣化器，其中所述加熱系 統(tǒng)包括向各臺(tái)階供應(yīng)熱空氣的獨(dú)立控制式空氣箱。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的水平取向氣化器，進(jìn)一步包括灰分提取器。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的水平取向氣化器，其中所述灰分提取器包括 提取器螺桿。
10. —種用于將原料轉(zhuǎn)化為排出氣和灰分的方法，包括以下步驟a) 在水平取向氣化器中建立三個(gè)區(qū)域溫度區(qū)；其中第一區(qū)具有促進(jìn) 干燥的溫度，第二區(qū)具有促進(jìn)揮發(fā)的溫度，以及第三區(qū)具有促進(jìn)燒焦物至 灰分轉(zhuǎn)化的溫度；b) 將含碳原料提供至所述第一區(qū)，并將所述含碳原料在所述第一區(qū) 內(nèi)維持一段時(shí)間以獲得基本干燥的反應(yīng)物材料；c) 將所述基本干燥的反應(yīng)物材料傳送至所述第二區(qū)一段時(shí)間，從而使得所述干燥的反應(yīng)物材料的揮發(fā)性成分揮發(fā)以形成排出氣；d)將來自所述第二區(qū)的殘余燒焦物傳送至所述第三區(qū)一段時(shí)間，從 而使得所述燒焦物附加地被轉(zhuǎn)化為排出氣和灰分。
全文摘要
本發(fā)明描述一種用于將包括市政固體廢物的含碳原料通過氣化轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物氣體的高效轉(zhuǎn)化的方法和裝置。更特別地，提供一種具有一個(gè)或多個(gè)用于移動(dòng)材料使之通過氣化器的橫向傳送系統(tǒng)的水平取向氣化器，從而允許氣化過程的橫向擴(kuò)展，使得實(shí)現(xiàn)原料干燥、揮發(fā)和燒焦物至灰分轉(zhuǎn)化的相繼改善。
文檔編號(hào)F23K3/00GK101495808SQ200780024405
公開日2009年7月29日 申請(qǐng)日期2007年5月7日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月5日
發(fā)明者A·A·麥克萊恩, A·特沙科里斯, D·M·費(fèi)斯拜, G·多布斯, K·C·坎貝爾, M·P·崔, M·斯溫, S·D·巴沙姆, T·E·瓦格納, Z·沈 申請(qǐng)人:普拉斯科能源Ip控股公司畢爾巴鄂-沙夫豪森分公司