專利名稱：：氣體調(diào)整系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及氣體清潔和處理的領(lǐng)域，更特別地涉及顆粒物和目標化學(xué)物/人低溫氣化系統(tǒng)所產(chǎn)生輸入氣體的分離。
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)化為可燃氣體的過程。所述氣體可被用來產(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)處理和/或其它外在目的，或者通過蒸汽渦輪產(chǎn)生電；直接在燃氣輪機或氣體發(fā)動機中燃燒以產(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)燃料氣體；和其它的工業(yè)應(yīng)用。通常，氣化過程包括將含>^原料連同受控的和/或限制量的氧氣和任選的蒸汽一起進給至被加熱的室(氣化器)。與煅燒或燃燒(其以過量的氧運行而產(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(heavyrefineryresidual)、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1120、H2、N2、02、C02、CO、CH4、H2S、NH3、C2H6、諸如乙炔的不飽和烴、烯烴、芳族化合物、焦油、烴類液體(油)和燒焦物(炭黑和灰分)。隨著原料被加熱，水是離析出的第一種組分。隨著干燥原料的溫度增加，發(fā)生熱解。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，同時原料被轉(zhuǎn)化為燒焦物(char)。燒焦物包括由有機物質(zhì)和無機物質(zhì)組成的殘留固體。在熱解后，燒焦4物比干燥原料具有更高的石灰濃度，并且可作為活性;暖(activatedcarbon)的來源。在高溫(>1,200°C)運行的氣化器中或者在具有高溫區(qū)的系統(tǒng)中，無機物質(zhì)被融化或玻璃化以形成稱為爐渣(slag)的熔融玻璃狀物質(zhì)。因為爐渣處于融化、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，因為在加熱過程中極端浪費燃料和處理灰分作為殘留廢物物質(zhì)的進一步的浪費，這些材料可被轉(zhuǎn)化為有用的合成氣和固體材料。實現(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；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、制備物和顆粒尺寸；氣化器加熱速率；駐留時間；包括其使用干或漿進料系統(tǒng)、原料-反應(yīng)物流動幾何學(xué)、干灰分或爐渣物質(zhì)去除系統(tǒng)的設(shè)計的工業(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1200。C范圍內(nèi)的溫度下、在真空中、大氣壓下或高達大約IOO個大氣壓下實行氣化。已有數(shù)個系統(tǒng)被提議用來捕獲氣化過程產(chǎn)生的熱，并且使用這種熱來產(chǎn)生電，這通常被稱為組合的循環(huán)系統(tǒng)。與過程和整個氣化系統(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)生足以推動該過程的電能，從而減少局部電能消耗的費用。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，例如傾向于以"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)生的氣體中CO和H2是主要化學(xué)物種類，則所述氣體被稱為合成氣。一些氣化設(shè)備使用技術(shù)在通過氣體質(zhì)量調(diào)整系統(tǒng)冷卻和清潔之前將原料排出氣或原料合成氣轉(zhuǎn)化為更精煉氣體成分。使用等離子體加熱技術(shù)氣化物質(zhì)是已商業(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。如此能夠用任何氣體制造等離子體。由于氣體可以是中性的(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)，這對等離子體中的5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料或反應(yīng)物的情況下轉(zhuǎn)化、重建或重整更長鏈的揮發(fā)物和焦油成為較小的分子而實現(xiàn)的，當氣體分子與等離子體熱接觸時，氣體分子將離解為其組成原子。這些原子中的許多將與其它輸入分子反應(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。當輸入氣體可被化學(xué)計算地控制時，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)使得能進行更高溫度的氣化過程，其中實際上可提供任何進料原料一_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)可被置于初始氣化室中以使所有反應(yīng)同時發(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，但是可含有少量不合需要的成分，并且需要進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，可從氣體中去除不需要的物質(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)和濕凈化器來從氣化期間產(chǎn)生的氣體中去除顆粒物和酸性氣體。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)設(shè)計中進行了考慮所述設(shè)計例如在下述文件中公開美國專利第6,686,556、6,630,113、6，380，507;6,215,678、5,666,891、5,798，497、5,756,957號和美國專利申請第2004/0251241、2002/0144981號。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?，F(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以氣化反應(yīng)產(chǎn)生可用氣體的方法進行調(diào)整的手段。因此，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)，將是本領(lǐng)域中的重要的進步。從氣化反應(yīng)器產(chǎn)生的氣體可以含有重金屬污染物，諸如鎘、汞和鉛。這些重金屬具有排放限制，這樣在將氣體送往下游應(yīng)用前，必須將重金屬從氣體中分離以符合這些重金屬的排放限制。重金屬的排放限制的實例如下表l:重金屬的排放限制重金屬排》文限制鎘14嗎/Rm3鉛142昭/Rm3汞20jig/Rm3理氣體的共有成分包括易燃物(CO和H2)、非易燃物(C02、N2和H20)、空氣污染物(重金屬、NOx、H2S、HC1、焦油)和夾雜的固體。在使用這些產(chǎn)物氣體進行燃燒、發(fā)電或其它應(yīng)用前，必須將產(chǎn)物氣體處理或凈化以產(chǎn)生具有所需應(yīng)用特性的氣體。這種處理或凈化一般包括將重金屬和酸性氣體從產(chǎn)物氣體中去除。當在氣化系統(tǒng)中以城市固體垃圾(MSW)轉(zhuǎn)化產(chǎn)生氣體時，氣體在易燃和非易燃部分中均含有金屬和金屬化合物。正常地，廢物中的鉛濃度比鎘和汞大兩個數(shù)量級。在各種殘余物間的重金屬的分布取決于MSW組成、金屬及其金屬化合物和的生理化學(xué)特征以及氣化過程運行條件。具有高蒸氣壓(低沸點)的金屬化合物在蒸發(fā)前早期進入大氣并主要存在于產(chǎn)物氣體中。緊隨蒸氣濃縮的金屬組分的揮發(fā)產(chǎn)生毒性童金屬煙霧。因為MSW的各個載入與先前的那個不同，所以不可能知道氣化過程中的確切重金屬濃度。以下給出氣化工藝所產(chǎn)生的氣體的平均重金屬濃度的估計值。表2:合成氣中重金屬濃度的估計值重金屬合成氣中的濃度鍋2.9-3.9mg/Nm3鉛106-147mg/Nm3汞1.3-1.7mg/Nm3用于對氣化系統(tǒng)產(chǎn)生的氣體進行清潔的氣體調(diào)整系統(tǒng)已經(jīng)被描述過。美國專利申請第20040251241號描述了常規(guī)氣體清潔技術(shù)的使用，該技術(shù)能夠用于從混合氣體蒸汽中去除酸性氣體。美國專利第20040031450號描述了一種氣化系統(tǒng)，該系統(tǒng)使用聲壓力波來使燃燒蒸汽中含有的顆粒的聚集以易于去除。在一個實施方式中，將固硫劑注入流體通道，以便不僅從燃燒產(chǎn)物蒸汽去除碌u而且促進顆粒聚集。美國專利第20040220285號描述氣化生物物質(zhì)的方法和系統(tǒng)。所產(chǎn)生的合成氣通過飽和裝置和吸收裝置——這兩者被供以油。合成氣以這種方式由油來凈化且焦油因此基本上被去除。美國專利申請第20040247509號描述的用于高溫(約1,2000F至約3000F)的氣體凈化系統(tǒng)能夠去除至少一部分的污染物——諸如面化物、硫、顆粒、汞和合成氣的其它污染物。該氣體凈化系統(tǒng)可以包括一個或多個串聯(lián)連接的過濾管來去除囟化物、顆粒和合成氣的硫，且通過在第一溫度和壓力下接收氣體且當氣體流經(jīng)系統(tǒng)時降低溫度而操作。能夠?qū)⑼ㄟ^第一過濾管去除的顆粒輸送至收集漏斗，其中其能夠被分離為燒焦物顆粒和吸附劑顆粒。能夠?qū)刮镱w粒運送回氣化器且通過將卣化物加入進入第一過濾管的氣體而將充滿卣化物的吸附劑銷毀或再利用。燒焦物顆粒返回進入氣化器將要求為加入燒焦物顆粒的額外的專一的入口。氣體凈化系統(tǒng)可以用于需要合成氣的應(yīng)用，例如燃料電池發(fā)電、IGCC發(fā)電和化學(xué)合成。提供該背景信息的目的使得申請人確信的已知信息是與本發(fā)明可能相關(guān)的。沒有必要傾向接受，也不解釋為任何前述信息構(gòu)成本發(fā)明的現(xiàn)有技術(shù)。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供氣體調(diào)整系統(tǒng)。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供一種氣體調(diào)整系統(tǒng)來調(diào)整來自氣化系統(tǒng)中一個或多個位點的輸入氣體以提供經(jīng)調(diào)整的氣體，所述氣體調(diào)整系統(tǒng)包括(a)第一氣體調(diào)整器，包括一個或多個顆粒去除單元以在第一調(diào)整階段從輸入氣體去除顆粒物而提供經(jīng)調(diào)整的氣體和被去除的顆粒物；(b)接收和處理所述被去除的顆粒物的固體殘余物調(diào)整器，其產(chǎn)生次級氣體和固體廢物；和(C)有效地與所述固體殘余物調(diào)整器連接的第二氣體調(diào)整器，所述第二氣體調(diào)整器包括氣體冷卻器和一個或多個進一步的顆粒去除單元來從所述第二氣體去除顆粒物以提供經(jīng)部分調(diào)整的次級氣體，配置所述第二氣體調(diào)整物以-使所述次級氣體在進入所述一個或多個進一步的顆粒去除單元之前通過所述氣體冷卻器以及將所述經(jīng)部分調(diào)整的次級氣體傳送至所述第一氣體調(diào)整器以作進一步處理。根據(jù)本發(fā)明的另一個方面提供一種方法用于以源自氣化系統(tǒng)中一個或多個位點的輸入氣體來提供經(jīng)調(diào)整氣體，所述方法包括以下步驟(a)在第一調(diào)整階段中在第一氣體調(diào)整器中從所述輸入氣體去除顆粒；(b)將所述去除的顆粒物轉(zhuǎn)移至固體殘余物調(diào)整器以及將去除的顆粒物熔化或熔融以提供固體廢物和次級氣體；(c)通過冷卻所述次級氣體和從所述次級氣體去除顆粒而在第二氣體調(diào)整器中調(diào)整所述第二氣體以提供經(jīng)部分調(diào)整的次級氣體；以及(d)將所述經(jīng)部分調(diào)整的次級氣體轉(zhuǎn)移至所述第一調(diào)整器以便進一步調(diào)整。將在下文參考附圖而詳細說明本發(fā)明的這些和其它特征，使之更加明曰圖1示出根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式的氣體調(diào)整系統(tǒng)(GCS)的工藝流程圖。圖2示出根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式的GCS的工藝流程圖。圖3示出根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式的GCS的工藝流程圖。圖4示出根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式的GCS的工藝流程圖。圖5示出根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式的GCS的工藝流程圖。圖6示出根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式的GCS的工藝流程圖。圖7示出根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式的GCS的工藝流程圖。圖8示出由#4居本發(fā)明的一個實施方式的GCS所施行的工藝步驟的工藝流程圖。圖9示出由根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式的GCS所施行的工藝步驟的工藝流程圖。圖IO示出與根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式的示例GCS合并的低溫氣化設(shè)備(與下游應(yīng)用(蒸汽機)整合)的概括的工藝流程圖。圖11示出另外的與根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式的示例GCS合并的低溫氣化設(shè)備(與下游應(yīng)用(蒸汽機)整合)的概括的工藝流程圖。圖12示出根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式的GCS的一部分的示例示意圖，表明與顆粒去除裝置結(jié)合的干式注入系統(tǒng)。圖13示出根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式的GCS的一部分的示例示意圖，表明HC1凈化器和所關(guān)聯(lián)的組件。圖14示出根據(jù)一個實施方式的GCS的用于收集和存貯廢水的系統(tǒng)。圖15示出根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式的THIOPAQ滌氣塔的H2S去除工藝的工藝流程圖。圖16示出與合成氣調(diào)整系統(tǒng)整合的根據(jù)一個實施方式的GCS。圖17示出根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式的GCS。圖18示出包括根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式的GCS的城市固體垃圾氣化工廠的高水平工藝控制示意圖。圖19示出與根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式的示例GCS合并的低溫氣化設(shè)備(與下游應(yīng)用(蒸汽機)整合)的概略工藝流程圖。圖20示出另一個與根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式的示例GCS合并的低溫氣化設(shè)備(與下游應(yīng)用(蒸汽機)整合)的概略工藝流程圖。圖21是能夠與根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式的示例GCS合并的固體殘余物調(diào)整室的圖示。圖22是與根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式的示例GCS合并的殘余物調(diào)整室的圖示，其中該室與GCS和氣化器的集塵室過濾間接聯(lián)系。圖23示出適合于本發(fā)明的一個實施方式的GCS合并的固體殘余物調(diào)整器的S噴口型爐渣出口的部分橫截面圖。圖24示出適合于本發(fā)明的一個實施方式的GCS合并的殘余物調(diào)整器的中可傾斜的爐渣坩堝的部分橫截面圖。圖25A至D示出各種爐渣出口的部分橫截面圖，該出口能夠在集成到本發(fā)明各種實施方式的GCS的殘余物調(diào)整室中使用。具體實施例方式本發(fā)明提供兩階段式氣體調(diào)整系統(tǒng)(GCS)來調(diào)整在氣化裝置中一個或多個位置生成的氣體。調(diào)整過程的初始階段(第一階段)包括來自通過轉(zhuǎn)化器產(chǎn)生的氣體的顆粒物的干燥相分離，以及調(diào)整過程的第二階段(第二階段)包括通過符合所需和/或特定氣體特征的調(diào)整氣體的一個或多個另外的過程步驟。在裝置中，在不止一個位置產(chǎn)生氣體，氣體調(diào)整過程能夠包括分離的和/或組合的過程氣流。GCS另外包括控制系統(tǒng)來控制和最優(yōu)化調(diào)整過程。在本發(fā)明的一個實施方式中，GCS包括兩個整合的子系統(tǒng)轉(zhuǎn)化器氣體調(diào)整器(GC)和固體殘余物氣體調(diào)整器(GC)。轉(zhuǎn)化器GC處理從主氣化室(或轉(zhuǎn)化器)中的一個或多個點散發(fā)出來的氣體。固體殘余物GC處理從轉(zhuǎn)化器(或從轉(zhuǎn)化器GC)收集來的固體殘留物熔化所散發(fā)的氣體。在一個特定的實施方式中，由GCS調(diào)整的第一階段另外包括將在該階段分離的顆粒物轉(zhuǎn)送至熔化顆粒物的固體殘留物調(diào)整器。根據(jù)該實施方式，從固體殘留物熔化步驟產(chǎn)生的氣體隨后通過固體殘留物GC而傳送。固體殘留物調(diào)整器能夠?qū)Ｓ米鞴腆w殘留物調(diào)整器來僅接收來自調(diào)整器GC的顆粒物，或者固體殘留物調(diào)整器也是共用的固體殘留物調(diào)整器來接收來自調(diào)整器GC以及從轉(zhuǎn)化器的顆粒物。在本發(fā)明的一個實施方式中，在干燥第一階段調(diào)整過程中的顆粒物和至少一部分重金屬的去除和從第一階段過程中產(chǎn)生的顆粒物的另外的處理降低了在調(diào)整過程中產(chǎn)生的有害廢物，這樣僅有很小的百分比或重量份數(shù)的原料被進給至轉(zhuǎn)化器。定義除非另有說明，本文所使用的所有技術(shù)和科學(xué)術(shù)語具有和本發(fā)明所屬的領(lǐng)域的一般技術(shù)人員所普遍理解的相同的含義。本文所使用的術(shù)語"部分調(diào)整的氣體"指經(jīng)過本發(fā)明的氣體調(diào)整系統(tǒng)(GCS)第一階段處理的氣體。本文所使用的術(shù)語"污染物"指諸如化合物、元素、分子或除了(upto)或包括顆粒物外的物質(zhì)，該物質(zhì)存在于輸入氣體中且在最后的調(diào)整氣體中是不需要的。污染物能夠是固體、液體或氣體。例如，當輸入氣體是輸入氣體可以含有污染物，諸如硫、卣化物類、爐渣和燒焦物顆粒、氮類(例如胺和氪氰酸)以及重金屬(例如汞、砷和硒)。本文所使用的術(shù)語"大約"指所述值的大約+/-10%的變動。本文所使用的術(shù)語"次級氣體流"指在固體殘留物調(diào)整器中產(chǎn)生的氣ii體，該氣體來自在所述固體殘留物調(diào)整器中處理的物質(zhì)(例如，包括從轉(zhuǎn)化器氣體調(diào)整器中釋放的顆粒物和重金屬)。本文所使用的術(shù)語"固相"和"液相"相關(guān)于從輸入氣體中分離污染物，該術(shù)語指在不加入水或水性溶液的情況下所進行的分離以及從在基本上干燥或固體形式的輸入氣體中分離的污染物。本文所使用的術(shù)語"濕相"相關(guān)于從輸入氣體分離污染物或重金屬/顆粒物，該術(shù)語指在加入水或水性溶液的情況下進行的分離。所述分離導(dǎo)致進入水或水性溶液的諸如重金屬/顆粒物的污染物的分離。氣體調(diào)整系統(tǒng)(GCS)本發(fā)明提供氣體調(diào)整系統(tǒng)(GCS)來在雙相調(diào)整過程中調(diào)整氣體，提供最終調(diào)整氣體，該氣體具有針對所需下游應(yīng)用的適當?shù)慕M分。第一階段包括一個或多個初始干燥/固相分離步驟，隨后是第二階段，第二階段其包括一個或多個另外的處理步驟。一般地，在干燥/固相分離步驟中，大部分顆粒物和大部分的重金屬被去除。在第二階段中，剩余部分的顆粒物和重金屬污染物以及其它存在于氣體中的任意的物質(zhì)被去除。因此，GCS包括各種完成處理步驟的組件，從輸入氣體中分離顆粒物、酸性氣體和/或重金屬，以及任意地在氣體穿過GCS時調(diào)整氣體的濕度和溫度。GCS另外還包括控制系統(tǒng)以控制和最優(yōu)化全部的調(diào)整過程。GCS直接地或間接地從氣化系統(tǒng)中的一個或多個位置接收輸入氣體并經(jīng)過第一階段和第二階段過程來產(chǎn)生具有所需組分的調(diào)整的氣體。能夠配置GCS來生成適合于下游應(yīng)用使用的調(diào)整的氣體，所述下游應(yīng)用包括例如針對內(nèi)燃機、蒸汽注入的燃氣渦輪、燃氣輪機發(fā)動機和燃料電池技術(shù)的燃料源；針對以下化學(xué)品的合成乙醇、曱醇、烴、以及諸如氫氣、一氧化碳、曱烷的氣體。在一個實施方式中，選擇GCS的組成和過程步驟的每一個的步驟來使必須處理或銷毀的有害廢物的產(chǎn)生最小化。能夠選擇處理步驟的存在或順序，該選擇是基于輸入氣體的組成和所選的下游應(yīng)用所需的調(diào)整氣體的組成。能夠?qū)CS集成至任何氣化裝置，其中需要調(diào)整的氣體在所述氣化系統(tǒng)中的一個或多個位點產(chǎn)生。如上所述，在一個實施方式中，GCS包括兩個整合的子系統(tǒng)轉(zhuǎn)化器GC和固體殘留物GC。所述固體殘留物GC使用與所述轉(zhuǎn)化器GC相同或相似的處理步驟來處理從固體殘留物散發(fā)的氣體，即第一階段處理完成從氣體中去除至少一部分重金屬和多數(shù)顆粒物，隨后的第二階段處理提供符合下游氣體質(zhì)量標準的調(diào)整的氣體。根據(jù)該實施方式，能夠平行地操作轉(zhuǎn)化器GC和固體殘留物GC(其中兩個子系統(tǒng)能夠執(zhí)行第一階段和第二階段過程)，或所迷兩個子系統(tǒng)能夠以匯集的方式進行操作(其中它們共用一些或全部第二階段處理的組件)。圖2示出并且實施例1詳盡地敘述本發(fā)明的以匯集的方式操作所述兩個子系統(tǒng)的一個實施方式。在某些實施方式中，能夠進一步處理在第一階段中分離的顆粒物，以減少必須處理的有害物質(zhì)的量。圖1示出本發(fā)明的特定實施方式，在該實施方式中，第一階段另外包括將固體物質(zhì)從轉(zhuǎn)化器GCS第一階革更處理135的顆粒和重金屬去除步驟傳送至固體殘留物調(diào)整室165——在此固體物質(zhì)被熔化并捕獲在惰性爐渣166中。來自熔化步驟的氣體隨后經(jīng)過固體殘留物GCS19,其包括氣體冷卻器170和重金屬和顆粒物去除185。在顆粒物去除前，能夠在172任意地加入活性碳和/或吸附劑。隨后，在第一階段處理135之前在129或者在第一階段處理135之后在131，針對第二階^殳處理141,將部分調(diào)整的氣體送回至轉(zhuǎn)化器GCS28。另外，在一個實施方式中，固體殘留物GC19能夠包括組件用于平行第二階段處理。在本發(fā)明的實施方式中，由GCS產(chǎn)生的有害廢物的量小于所用的含碳原料的重量的約5%。在一個實施方式中，所產(chǎn)生的有害廢物的量小于所用的含碳原料的重量的約2%。在一個實施方式中，所產(chǎn)生的有害廢物的量小于所用的含碳原料的重量的約1%。在一個實施方式中，所產(chǎn)生的有害廢物的量在每使用一噸含碳原料約lkg至約5kg之間。在一個實施方式中，所產(chǎn)生的有害廢物的量在每使用一噸含碳原料約lkg至約3kg之間。在一個實施方式中，每使用1噸含碳原料所產(chǎn)生的有害廢物的量在約lkg至約2kg間。本發(fā)明的GCS各種非限定性的實施方式在圖1至9中示出，并在下文的實施例1-11、13和14中詳細描述。為使用高溫氣化系統(tǒng)或低溫氣化系統(tǒng)能夠配置GCS。為使用高溫氣化系統(tǒng)而配置GCS的一個實施方式在圖3中示出并在下文的實施例3中#又述。能夠在高溫下操作的GCS(例如，其中在高于700。C的溫度下去除污染物)是有用的，其中需要大容量應(yīng)用。能夠?qū)CS配置成在高溫下使用輸入氣體來完成一個或多個處理步13驟。配置GCS來在高溫下完成至少一個處理步驟的一個實施方式在圖6中示出并在下文的實施例6中敘述。在本發(fā)明的一個實施方式中，為使用低溫氣化系統(tǒng)而配置GCS。在本發(fā)明的一個實施方式中，第一階段中的GCS所使用的第一處理步驟在低于約750。C一下進行。在一個實施方式中，第一階段中的第一處理步驟在約700。C以下進行。在一個實施方式中，第一階^:中的第一處理步驟在約60(TC以下進行。在一個實施方式中，第一階段中的第一處理步驟在約500。C以下進行。在一個實施方式中，第一階段中的第一處理步驟在約40CTC以下進行。在一個實施方式中，第一階段中的第一處理步驟在約300。C以下進行。在一個實施方式中，第一階段中的第一處理步驟在約275。C以下進行。在一個實施方式中，第一階^度中的第一處理步驟在約260。C以下進行。在一個實施方式中，GCS所使用的第一階段和第二階段過程大多數(shù)(即大于一半)在低溫下進行，例如在約750。C或低于該溫度的低溫下進行。在一個實施方式中，大多數(shù)第一階段和第二階段過程在低于約700°C下進行。在一個實施方式中，大多數(shù)第一階段和第二階段過程在低于約400。C下進行。在一個實施方式中，大多數(shù)笫一階段和第二階^:過程在低于約30(TC下進行。在一個實施方式中，大多數(shù)第一階段和第二階段過程在低于約275。C下進行。在一個實施方式中，大多數(shù)第一階段和第二階段過程在低于約26(TC下進行。在一個實施方式中，大多數(shù)第一階段和第二階段過程在低于約24(TC下進行。在一個實施方式中，大多數(shù)第一階段和第二階段過程在低于約20(TC下進行。在一個實施方式中，大多數(shù)第一階段和第二階段過程在低于約IO(TC下進行。在一個實施方式中，GCS在接近大氣壓的壓力下運行。輸入氣體一般地，所述GCS構(gòu)造成用于調(diào)整輸入氣體(輸入氣體即從含碳原料的轉(zhuǎn)化器中產(chǎn)生的氣體，含碳原料包括但不限于，城市固體垃圾、煤、生物物質(zhì)等等)，將輸入氣體在氣化系統(tǒng)(或轉(zhuǎn)化器)中轉(zhuǎn)化為氣體產(chǎn)品。典型地，在氣體離開氣化系統(tǒng)時，所述氣體的主要組成成分為一氧化碳、氮氣、二氧化碳、氫氣和水。也存在很小量的甲烷、乙烯、氯化氫和硫化氫。不同化學(xué)成分的精確比例取決于所用原料的類型。例如，在特定的運行條件下，從煤(其與城市固體垃圾相比被普遍認為是成分相對均勻的含碳原料)中產(chǎn)生的氣體能夠產(chǎn)生26%的一氧化碳、11.5%的二氧化碳、28%的氫氣和大約31%的水蒸氣。在另一個設(shè)定的操作條件下，次煙煤(23.1MJ/kg-25.1。/。水分)的氣化分別產(chǎn)生18.2%、6.9°/。、17.8%和15.1%的一氧化碳、二氧化碳、氫氣和水。在所述
技術(shù)領(lǐng)域：
中已知有幾種不同類型的煤，范圍從泥煤到褐煤(濕度大約70%,能量大約8-10MJ/kg),到黑煤(含水大約為3%,能含量大約為24-28MJ/kg),到無煙煤(實質(zhì)上不含濕氣，能含量高至大約32MJ/kg),其中的每種氣體在產(chǎn)品氣體中可能表現(xiàn)出本質(zhì)的差異。在通過含碳原料的氣化所產(chǎn)生的氣體的實施例中，存在一定量的不適合在下游應(yīng)用中的氣體的正常和安全使用的污染物。因此，在一個實施方式中，本發(fā)明的GCS用于將在氣化轉(zhuǎn)化器中所產(chǎn)生的氣體轉(zhuǎn)化成顆粒物、不需要的活性污染物(例如，酸類、有毒化學(xué)品(汞、鎘等等)和其它物質(zhì))基本上減少的氣體。有效去除這些雜質(zhì)將使氣體適用于下游使用。在一些實施方式中，需要輸出氣體是清潔和干燥的。第一階段顆粒物和重金屬的干燥相去除GCS的第一階段包括用來實施一個或多個干燥或固相處理處理步驟的組件，其從輸入氣體去除至少部分重金屬和多數(shù)的顆粒物。適當?shù)墓滔嗵幚聿襟E是本領(lǐng)域已知的，適用于此種步驟的裝置的非限制性示例在下面描述。在一實施方式中，來自輸入氣體的部分重金屬和多數(shù)的顆粒物被以干燥或固相的方式從輸入氣體去除。例如，重金屬去除可使用本領(lǐng)域已知的一個或多個固相分離組件來實現(xiàn)。這類固相分離組件的非限定性實例包括干式注入系統(tǒng)、顆粒去除元件、活性碳過濾組件和允許與特定吸附劑如沸石和納米結(jié)構(gòu)接觸的組件。選定的代表性實例在下面另外的詳細描述。如本領(lǐng)域已知的，在固相/干相中，這些顆粒分離組件可被用來去除或分離顆粒物/重金屬，例如，在干式注入過程(dryinjectionprocesses)、活性碳過濾、干凈化(dryscrubbing)、多種顆粒去除處理步驟和其它本領(lǐng)域已知的干燥或固相處理步驟中。在本發(fā)明的一個實施方式中，GCS的第一階段包括至少一個顆粒去除單元。在另一實施方式中，GCS的第一階段包括一個或多個顆粒去除單元。在一實施方式中，GCS的第一階段包括干燥注入系統(tǒng)和一個或多個顆粒去除單元。圖12示出根據(jù)本發(fā)明一實施方式的GCS的第一階段，其中第一階段包括干注入系統(tǒng)271和用于顆粒去除的袋室230。在袋室中去除的固體殘余物被傳送至固體殘余物調(diào)整器。在輸入氣體式從等離子體氣化轉(zhuǎn)化器排出的合成氣的實施方式中，合成氣由于轉(zhuǎn)化器內(nèi)的超高的速度能夠具有大量的顆粒物。從而，根據(jù)本發(fā)明一實施方式的GCS包括顆粒去除單元以去除可能夾雜在排出氣化系統(tǒng)的合成氣中的顆粒物。在等離子體轉(zhuǎn)化器中使用煤作為原料的一實施方式中，GCS包括至少一個孩i粒去除單元。適當?shù)谝浑A段處理步驟的選擇可容易地由本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員基于例如輸入氣體的組成、輸入氣體的溫度、最終調(diào)整氣體的期望組成、組成氣體的最終應(yīng)用以及成本考慮和設(shè)備可獲得性來確定。如果需要，例如當輸入氣體為高溫且選擇的第一階段處理最佳地在低溫下運行時，GCS的第一階段能夠任選地包括一個或多個氣體冷卻器。如上面提到的，GCS的第一階段提供用于去除存在于輸入氣體中的多數(shù)顆粒物和至少部分重金屬污染物。在一個實施方式中，在第一階段中，去除在輸入氣體中存在的至少大約70%的顆粒物。在一個實施方式中，在第一階段中，去除在輸入氣體中存在的至少大約80%的顆粒物。在一個實施方式中，在第一階段中，去除在輸入氣體中存在的至少大約90%的顆粒物。在一個實施方式中，在第一階段中，去除在輸入氣體中存在的至少大約95%的顆粒物。在一個實施方式中，在第一階段中，去除在輸入氣體中存在的至少大約98%的顆粒物。在一個實施方式中，在第一階段中，去除在輸入氣體中存在的至少大約99%的顆粒物。在一個實施方式中，在第一階段中去除在輸入氣體中存在的至少大約99.5%的顆粒物。在一個實施方式中，在第一階段中，去除在輸入氣體中存在的至少大約50%的重金屬污染物。在一個實施方式中，在第一階段中，去除在輸入氣體中存在的至少大約60%的重金屬污染物。在一個實施方式中，在第一階段中，去除在輸入氣體中存在的至少大約70%的重金屬污染物。在一個實施方式中，在第一階段中，去除在輸入氣體中存在的至少大約80%的重金屬污染物。在一個實施方式中，在第一階段中，去除在輸入氣體中存在的至少大約90%的重金屬污染物。干式注入16干式注入過程是本領(lǐng)域已知的，并且通常使用計算量的適當吸附劑一—其被以足夠駐留時間注入氣流，以便細小的重金屬顆粒和煙能夠吸附在吸附劑表面上。吸附在吸附劑上的重金屬可被例如下面描述的那些顆粒去除方式所捕獲，所述顆粒去除方式以干燥/固相去除重金屬/顆粒物，并且防止其與輸入氣體一起移動通過GCS。在一實施方式中，吸附在適當吸附劑上的重金屬使用袋室捕獲。適當?shù)奈絼┑膶嵗ǖ幌抻诨钚蕴?；灌注有碘、硫或其它種類的促進的-活性碳；長石；石灰；基于鋅的吸附劑；基于鈉的吸附劑；基于金屬氧化物的吸附劑；和其它本領(lǐng)域已知的能有效去除重金屬的物理和化學(xué)吸附劑，所述重金屬例如汞、砷、硒等。吸附劑的網(wǎng)格大小可以在大約60網(wǎng)格大小的最大尺寸和大約325目大小的最小尺寸之間變化。注入通常通過例如口、噴嘴或管的吸附劑進口(input)，并且可通過重力、閉鎖漏斗(lockedhopper)或螺旋輸送機來實現(xiàn)。本發(fā)明也預(yù)期吸附劑可被提供在組成GCS的管內(nèi)，例如在通向顆粒去除工具的管中，以當輸入氣體通過管時與其混合。也包括本領(lǐng)域中已知的其它方法。吸附劑可被儲存在一個或多個保持容器中，從該容器吸附劑(一種或多種)被發(fā)送到進口(一個或多個)。吸附劑保持容器可以是GCS的一部分或者可在GCS外。GCS能夠包括多個吸附劑輸入裝置或單個吸附劑輸入裝置。在包括多個吸附劑輸入裝置的那些實施方式中，每個輸入裝置(或輸入裝置的子組)能夠添加相同量的吸附劑。替代地，每個輸入裝置(或輸入裝置的子組(sub-set))能夠添加不同量的吸附劑。類似地，每個輸入裝置(或輸入裝置的子組)能夠添加相同的吸附劑。替代地，每個輸入裝置(或輸入裝置的子組)能夠添加不同的吸附劑。例如，各輸入裝置能夠添加不同比例的吸附劑，目的是從輸入氣體以經(jīng)濟和技術(shù)可行的方法(諸如使用長石和活性碳作為吸附劑)去除臟污。在此情況下，以長石去除焦油能夠使得活性碳在去除汞時效率更高。能夠由本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員基于輸入氣體和所需輸出氣體成分而容易地確定所使用吸附劑的量和類型。如上面提到的，多種吸附劑的組合可通過干式注入被注入輸入氣體，適當?shù)慕M合可容易由本領(lǐng)域4支術(shù)人員基于例如輸入氣體的組成來確定。例如，當輸入氣體中存在的汞是非元素的形式存在時，活性碳是有用的；對于含有焦油的輸入氣體能夠使用長石；長石和活性碳的組合。在一個實施方式中，長石被注入輸入氣體。在一個實施方式中，活性碳;故注入輸入氣體。在一個實施方式中，長石^^皮用作顆粒去除工具的濾涂層(pre-coat)。在一個實施方式中，活性碌j皮注入輸入氣體，并且顆粒去除裝置以長石預(yù)涂覆。在一個實施方式中，長石被連續(xù)地注入該系統(tǒng)?；钚蕴歼^濾采用活性碳過濾床(filterbed)或流化床(fluidizedbed)的活性碳過濾能夠用作從所述輸入氣體去除顆粒物或重金屬。輸入氣體能夠穿過從所述氣體流中吸收重金屬(主要是汞)的活性碳床。如本領(lǐng)域中已知的，碳床過濾器的效率和/或有效性根據(jù)所述輸入氣體的特性而變化，諸如，例如所述輸入氣體的溫度和/或濕度。典型地，碳床過濾器在以下更為有效較低的溫度下(例如，低于約70°C)和/或如果所述輸入氣體的相對濕度低于約60%。因而，在本發(fā)明的釆用碳床過濾器的一個實施方式中，在所述輸入氣體穿過所述過濾床之前，將所述輸入氣體傳送至冷卻和/或濕度控制處理步驟。如本領(lǐng)域中已知的，由于顆粒物可在低流區(qū)域中積累(buildup)且壓降變化可在顆粒物填充所述碳床時發(fā)生，因此使用活性碳床去除大量的顆粒物與其它過程相比可能效率較低。同樣地，在本發(fā)明的一個實施方式中，活性碳床用在與另一干燥處理步驟配合的第一階段的處理中，所述另一干燥處理步驟能夠有利于(facilitate)在所述輸入氣體進入所述活性碳床之前從其去除重金屬和/或顆粒。在本發(fā)明的另一個實施方式中，活性碳床用在第二階段的處理中，如以下所描述的。干式凈化干式凈化是在所述干燥相中執(zhí)行的另一個處理步驟，且是從所述輸入氣體中去除硫，和任選地顆粒物和少量汞的處理步驟。在干式凈化過程中，將堿性吸附劑注入氣體中，這產(chǎn)生干固體副產(chǎn)品。用在所述干式凈化過程中的吸收劑可表現(xiàn)為"一次通過的"或可再生的。干式凈化系統(tǒng)能夠組合成三類噴霧干燥器、循環(huán)噴霧干燥器和干式注射系統(tǒng)。在噴霧干燥器中，將堿性吸附劑的泥漿，諸如石灰或鈉基吸附劑，霧化為輸入氣體，以吸收污染物。產(chǎn)生的包含飛灰的干燥材料通過下游顆粒去除裝置來收集，諸如靜電沉淀器或纖維過濾器。霧化干燥器一般被設(shè)計用于約70至約95%的S02去除效率。循環(huán)干式凈化器使用夾帶流化床反應(yīng)器(entrainedfluidizedbedreactor)用于使諸如熟石灰的吸附劑與輸入氣體相接觸。發(fā)生在所述反應(yīng)器中的強烈的氣-固混合促進所述氣體中的硫氧化物(sulphuroxides)與所述干石灰顆粒反應(yīng)。反應(yīng)產(chǎn)物的混合物(亞硫酸釣/硫酸4丐)、未反應(yīng)的石灰和飛灰被載入下游顆粒去除裝置。水噴霧能夠被分別引入所述流化床以提高性能，例如，通過優(yōu)化所述石灰的表面含濕量來以最低石灰利用使S02俘獲最大化。循環(huán)干式凈化器能夠提供超過約90%的去除率。干式凈化也能夠采用干式注射過程，諸如以上所述的那些，其涉及將諸如蘇打粉、石灰或石灰石的干式吸附劑注入下游顆粒去除裝置中的輸入氣體和滿載污染物的吸附劑(contaminant-ladensorbents)的后續(xù)收集物。干式注射系統(tǒng)典型地去除效率范圍為50-70%。顆粒去除單元和過程在一個實施方式中，本發(fā)明的GCS包含運行以從所述輸入氣體去除顆粒物的一個或多個顆粒去除單元。顆粒去除裝置也能夠從所述輸入氣體中去除重金屬，諸如元素汞。在所述GCS中采用干式注射的實施方式中，所述一個或多個顆粒去除單元也用來從所述輸入氣體中去除滿載污染物的吸附劑。合適的顆粒去除單元的實例包含，但不限于，旋風(fēng)分離器或過濾器、高溫陶瓷過濾器、移動床顆粒過濾器、袋室式過濾器和靜電沉淀器(ESP)。在本發(fā)明的一個實施方式中，所述GCS包括選自旋風(fēng)過濾器、高溫陶瓷過濾器和袋室式過濾器中的一個或多個顆粒去除單元。在一個實施方式中，所述GCS包括顆粒去除單元，其能夠以99.9%的效率從帶有多達(asmuchas)10g/Nm3顆粒物負荷(particulateloading)的輸入氣體中去除顆粒物。如本領(lǐng)域所已知的，顆粒去除單元的選擇將依賴，例如，所述輸入氣體的溫度、將要去除的顆粒物的大小，以及，當適用時，被注射入所述氣流的吸附劑的類型。合適的顆粒去除單元能夠被本領(lǐng)域技術(shù)人員容易地選擇。如以上所提及的，所述顆粒物單元能夠基于將要去除的顆粒物的大小來選擇。例如，在一個實施方式中，所述GCS包括旋風(fēng)分離器或過濾器，以去除粗顆粒(coarseparticle)(即，大小大于10孩i米的那些)。在另一個實施方式中，其中所述輸入氣體的溫度相對高，例如，在約700。C以上，所述GCS包括旋風(fēng)過濾器。作為實例，用于各種顆粒大小的高溫旋風(fēng)的分離效率是17.0%@2.5ium、39.3%@3.0jam、62.00/0@3.5jii墨n、79.0%@4.0jum、93.7%@6.0jlim和98.5%@11.0|um。在本發(fā)明的另一個實施方式中，所述GCS包括用于去除較小或較細顆粒(例如小于1jum的那些)的ESP或袋室式過濾器。如本領(lǐng)域所已知的，ESP由靜電場驅(qū)動，且因此，當與高氧含量的氣流一起使用時，應(yīng)該包含控制機制以在所述氧含量達到指定水平時跳閘電流。諸如袋室式過濾器的布收集器能夠依賴所釆用的過濾器的類型而收集低至約O.Ol微米大小的顆粒物。袋室式過濾器典型地是植物過濾器、纖維素過濾器或基于有機聚合物的過濾器。能夠用在袋室式紋理(baghousecontext)中的過濾器的其它實例包含，但不限于，內(nèi)襯或無內(nèi)襯的玻璃纖維袋、聚四氟乙烯(Teflon)內(nèi)襯袋和P84玄武袋。合適的過濾器能夠由本領(lǐng)域技術(shù)人員基于以下容易地選擇諸如，一個或多個輸入氣體的溫度、所述袋室式和所述輸入氣體中的水分水平、所述輸入氣體中的顆粒物的靜電性質(zhì)、所述過濾器的耐酸和堿化學(xué)性、所述過濾器釋放濾餅(filtercake)的能力、過濾器的滲透性和顆粒大小。在本發(fā)明的一個實施方式中，所述GCS包括袋室式過濾器，并構(gòu)造使得進入所述袋室式的氣體的溫度在約180。C和約28(TC之間。如本領(lǐng)域所已知的，在較高的溫度運行袋室式過濾器能夠降低所述輸入氣體中的瀝青堵塞所述過濾器和降低效率的風(fēng)險。較高的溫度能夠通過所述袋室式過濾器來降低顆粒去除效率，例如，將所述運轉(zhuǎn)溫度從200。C提高至260°C會將顆粒去除效率從99.9%降低至99.5%。因而，當較高的運轉(zhuǎn)溫度選擇用于由所述GCS所包括的袋室式過濾器時，所述GCS能夠在第一階段或第二階段包括附加的下游元件，以俘獲剩余的顆粒。例如，可包含濕式凈化器和活性碳微球用于除其它污染物之外還去除顆粒。在本發(fā)明的一個實施方式中，其中所述GCS包括袋室式過濾器，所述GCS被構(gòu)造使得進入所述袋室式的氣體的溫度在約250。C和約260。C之間。在另一個實施方式中，其中所述GCS包括袋室式過濾器，所述GCS被構(gòu)造使得進入所述袋室式的氣體的溫度在約19(TC和約21(TC之間。在本發(fā)明的一個實施方式中，所述GCS的第一階段包括一個用于去除顆粒物的顆粒去除單元。在本發(fā)明的一個實施方式中，所述GCS的第一階段包括兩個用于去除顆粒物的顆粒去除單元。在本發(fā)明的一個實施方式中，所述GCS的第一階段包括用于去除粗顆粒的第一顆粒去除單元，和用于去除較小或較細顆粒的第二顆粒去除單元。在本發(fā)明的一個實施方式中，所述GCS的第一階段包括作為第一顆粒去除單元的旋風(fēng)過濾器，其能夠去除大小大于約5至約IO微米的顆粒。在本發(fā)明的一個實施方式中，所述GCS的第一階段包括作為第一顆粒去除單元的袋室式過濾器。在本發(fā)明的一個實施方式中，所述GCS的第一階，歐包括作為第二顆粒去除單元的袋室式過濾器。任選氣體冷卻器如上所述，給定顆粒去除單元的性能可以受到輸入氣體溫度的影響。從而取決于所采用的特定顆粒去除單元，可使用氣體冷卻系統(tǒng)來在輸入氣體進入顆粒去除單元之前對輸入氣體進行冷卻。例如，如本領(lǐng)域已知的，當使用袋室型過濾器用于去除顆粒時，輸入氣體的冷卻是特別重要的，因為袋室型過濾器通常不能承受極高的溫度。根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式，GCS被配置成處理輸入氣體——通過使得輸入氣體在進入GCS之前通過氣體冷卻器其溫度已降低。在本發(fā)明的另一個實施方式中，GCS包括一個或多個氣體冷卻器，用于在輸入氣體進入第一階段處理之前降低其溫度。在本發(fā)明的另一個實施方式中，GCS的第一階段構(gòu)造為處理溫度已經(jīng)由GCS外的氣體冷卻器初始地降低、且然后由GCS所包括的氣體冷卻器進一步降低的輸入氣體。對于引入GCS的適當?shù)臍怏w冷卻器是本領(lǐng)域已知的，其包括但不限于熱交換器、急冷器(quencher)等。氣體冷卻器的氣體選擇在下面的"附加選項，，中描述。固體殘余物調(diào)整器所述GCS能夠任選地包括固體殘余物調(diào)整器，用于接收和熔化第一階段處理期間產(chǎn)生的固體殘余物產(chǎn)品。所述殘余物調(diào)整器能夠是僅從GCS的第一階段處理接收固體殘余物的專用殘余物調(diào)整器，或者其能夠是例如與氣化系統(tǒng)的其余部分共用。在一實施方式中，固體殘余物調(diào)整器與氣化器共用，從而接收來自GCS的第一階段處理的、以及來自氣化器中氣化反應(yīng)的固體殘余物。所述固體殘余物調(diào)整過程通過下述方式實現(xiàn)將所述調(diào)整器中殘余物21的溫度升高至熔化殘余物以形成玻璃化材料(其冷卻為致密的固體)所需的溫度。所述高溫還將殘余物中的碳轉(zhuǎn)化為具有熱值的殘余氣體。因此所述固體殘余物調(diào)整器包括適當?shù)臒嵩从糜谌刍龉腆w殘余物，所述熱源諸如是熱燈、焦耳加熱器或等離子體加熱器。在一實施方式中，所述固體殘余物調(diào)整器包括等離子體熱源，例如一個或多個等離子體炬。所述固體殘余物調(diào)整器包括調(diào)整室，所述調(diào)整室適于i)接收固體殘余物；ii)加熱固體殘余物以形成熔化爐渣物質(zhì)和具有熱值的氣體產(chǎn)物；和iii)排出熔化爐渣和氣體產(chǎn)物。因此，固體殘余物調(diào)整室包括襯有耐火材料的室——其具有固體殘余物進口、氣體出口、爐渣出口和熱源。固體殘余物調(diào)整室進一步任選地包括一個或多個空氣和/或蒸汽進口。在例如約1200。C至約1800。C的溫度下所述熔化的爐渣可以周期性地或連續(xù)地從所述調(diào)整(殘余物)室輸出，此后冷卻形成固體爐渣材料。此種爐渣材料可以用于填埋場處理或可以進一步祐7皮石爭成集料(aggregate)用于通常用途。替代地，熔化的爐渣可以被傾倒于容器中以形成鑄塊、磚瓦或類似建筑材料。得到的爐渣材料還可以在輕質(zhì)集料或礦棉的制造中、在輕質(zhì)玻璃的制造中、或在包裝材料的開發(fā)中用作在混凝土中的輔助粘合材料?？梢酝ㄟ^添處理程添加劑來改變爐渣的熔點和或其它特性而控制所得爐渣材料的成分。此種固體爐渣添加劑包括但不限于硅石、礬土、石灰或鐵。所述固體殘余物調(diào)整器以可運行的方式聯(lián)接至用于將熔化爐渣冷卻至其固體形式的子系統(tǒng)。適當?shù)靥峁┧鰻t渣冷卻子系統(tǒng)以獲得所需形式的已冷卻爐渣產(chǎn)品。在一實施方式中，殘余物調(diào)整室設(shè)計為確保殘余物調(diào)整過程被有效和徹底地實行，以便使用最小量的能量來實現(xiàn)殘余物的調(diào)整。因此，當設(shè)計殘余物調(diào)整室時，考慮諸如有效熱轉(zhuǎn)移、足夠加熱溫度、駐留時間、熔化爐渣流量、輸入殘余物體積和組成、和室的大小和絕緣性等因素。該室還設(shè)計成確保殘余物調(diào)整過程以安全的方式進行。因此，該系統(tǒng)設(shè)計成將殘余物調(diào)整環(huán)境與外部環(huán)境隔離開。殘余物調(diào)整室設(shè)置有等離子體熱源一一其滿足的溫度足以加熱殘余殘余物以提供處于足夠流出該室的溫度下的熔化爐渣。該室還設(shè)計成確保等離子體氣體和殘余物之間的高效熱轉(zhuǎn)移，以使得經(jīng)由產(chǎn)物氣體損失的焓的量最小化。因此，使用的等離子體熱源的類型，以及等離子體加熱工具22的位置和方向是設(shè)計殘余物調(diào)整室中待被考慮的附加因素。殘余物調(diào)整室還設(shè)計成確保殘余物駐留時間足夠使殘余物達到熔化和均化的溫度，并且充分將碳轉(zhuǎn)化為氣體產(chǎn)物。因此，該室提供有當用等離子體熱源加熱時，殘余物聚集于其中的池。該池也允許固體和熔融材料在調(diào)整過程期間混合。足夠的駐留時間和充分的混合確保調(diào)整過程被徹底實行，并且確保所形成的爐渣和氣體產(chǎn)物具有所需的組成。該室設(shè)計用于連續(xù)或間歇輸出熔化爐渣材料。連續(xù)爐渣去除允許在連續(xù)基礎(chǔ)上實行調(diào)整過程，其中待被調(diào)整的殘余物可連續(xù)進料和被等離子體熱處理，而沒有周期爐渣去除的中斷。在一個實施方式中，通過使用由堰(weir)限制在一側(cè)的池(reservior)實現(xiàn)連續(xù)爐渣排出，該堰使爐渣集合聚集，直到其超過某一水平，在該點熔化爐渣溢出該堰并溢出該室。在圖21所示實施方式中，殘余物4010通過位于調(diào)整室4020頂部的殘余物進口4012落入池4060，在這里其由等離子體炬羽流(plume)4036調(diào)整。熔融的材料通過堰4162被保存在池4060中，直到爐渣集合(pool)4044達到該堰的頂部。此后，當附加殘余物進入該系統(tǒng)并被調(diào)整時，相應(yīng)量的熔融材料溢出該堰，并且通過爐渣出口4042溢出該室。殘余物氣體產(chǎn)物4594通過氣體出口4052排出所述室。當被調(diào)整的殘余物含有大量金屬、并且殘余物調(diào)整室包含由堰限制的池時，金屬由于其較高的熔融溫度和密度，一般聚集在池中，直到它們被去除。因此，在本發(fā)明的一個實施方式中，池任選地設(shè)置有金屬放液口(metaltapport)，該ii液口凈皮4欠耐火材泮牛糊(softrefractorypaste)塞《主，該軟耐火材料糊可使用來自氧矛(oxygenlance)的熱而周期性地去除。一旦放液口打開并且室溫升高到足夠熔融積聚的金屬，熔融金屬從池底部流出。在一個實施方式中，池本身也可提供有適于連續(xù)排出熔融爐渣的爐渣出口。在一個實施方式中，池也提供間歇式爐渣去除，其中池被設(shè)計成允許熔融材料的聚集，直到調(diào)整過程完成一一這時熔融爐渣被排出。例如，在一實施方式中，如圖23中所示，熔化爐渣通過S-彎出口4142排出。在此實施方式中，爐渣輸出裝置可以任選地包括位于出口4142處或與出口4142臨近的燃燒器4138或其它加熱裝置，以維持出口4142處熔融爐渣的溫度為高至足以確保出口4142在整個爐渣提取期間保持開放。該實施方式還確保爐渣集合4144的高度不會低于預(yù)定的高度，由此保持熔融環(huán)境密封以避免氣體接觸外部環(huán)境。圖24示出一個實施方式——其可以用于以可控制的方式通過傾瀉機構(gòu)排出熔融爐渣。在此實施方式中，殘余物調(diào)整室4320具有可傾斜的熔爐4362——其具有池4360、噴口4342、配重4368以及設(shè)置用于使得熔爐傾斜的桿臂4363。圖25A至D示意性示出部分不同的設(shè)計選項一_可以設(shè)置用于熔融爐渣通過池或室內(nèi)的適當匹配出口的受控排出?？梢詫θ廴跔t渣的排出進行控制以確保熔融爐渣的高度不會低于出口的頂部，從而使得來自外部環(huán)境的氣體不會進入內(nèi)部熔融區(qū)域。圖25A示出具有出口4542的池或室，出口4542位于靠近所述池/室的底部的側(cè)壁內(nèi)。出口4542由封裝在耐火材3阡內(nèi)的感應(yīng)式加熱器4538環(huán)繞，所述感應(yīng)式加熱器4538能夠控制出口4542周圍區(qū)域內(nèi)的耐火材料的溫度。將溫度增加到足以將爐渣維持在熔化狀態(tài)，允許爐渣流過出口4542。當爐渣集合的液面達到所需高度時，感應(yīng)式加熱器4538關(guān)閉，允許爐渣在出口4542中固化。圖25B示出一實施方式，其中出口4542凈皮軟耐火材料糊4444"塞住"，在適于將軟耐火材料糊4444"燒"穿一個洞而允許熔化爐渣流出的位置處設(shè)有氧矛4438。通過將耐火材料或其它適當適當材料放回出口4542而阻斷所述流動。圖25C示出一個實施方式，其中出口4742由可移動的水冷塞47444隻蓋。塞4744可以從封閉位置移動至開i文位置，由此將出口4742暴露而允許熔化爐渣頭通過出口4742排出。由于水冷效果，熔化材料將不會黏附至塞4744的光滑表面。圖25C示出一個實施方式，其中出口4642由楔型設(shè)備4644塞住。根據(jù)需要將所述"楔，，塞入出口4642或從出口4642拔出，以控制熔化爐渣的排出。由于熔融殘余物特別是熔融可能存在的任何金屬需要非常高的溫度，所以殘余物調(diào)整室壁襯有耐火材料，該耐火材料將需要滿足非常嚴格的運行要求。對于殘余物調(diào)整室的設(shè)計的適當材料的選擇根據(jù)大量標準來進行，所述標準諸如是在典型殘余物調(diào)整過程中所達到的運行溫度、對熱沖擊的耐受性、和對由于在調(diào)整過程中產(chǎn)生的熔融爐渣和/或熱氣造成的磨損和腐蝕/侵蝕的耐受性。在對高運行溫度的耐受性之外，選擇內(nèi)部耐火材料以提供對腐蝕和侵蝕(特別是在爐渣水線處)具有非常高耐受性的內(nèi)襯。內(nèi)部耐火材料的多孔性和爐渣濕潤能力必須被考慮以確保選擇的耐火材料將對熔融爐渣滲入熱面(hotface)具有耐受性。該材料還選擇為使得耐火材料與氳的次級反應(yīng)最小化，從而避免耐火材料中完整性的損失以及避免產(chǎn)物氣體污染。殘余物調(diào)整室通常用多層適當?shù)牟牧现圃?。例如，室的外層或殼一般是鋼的。此外，在?nèi)部耐火材料層和外部鋼殼之間提供一個或多個絕緣層以減少鋼殼的溫度也是有益的。當提供第二層(例如，絕緣耐火磚層)時，也可能必須選擇不與氫反應(yīng)的材料。繞爐渣池外表面的絕緣板也被提供以減少鋼殼的溫度。當需要用于膨脹耐火材料而不破裂的空間時，可壓縮的材料如陶瓷外殼可被用來緊靠鋼殼。絕緣材料選擇為提供足夠高的殼溫度以避免酸性氣體冷凝一一如果該問題是相關(guān)的，但是所述殼溫度不高到損害外殼完整性的程度。因此，耐火材料能夠是本領(lǐng)域已知的常規(guī)耐火材料的一種或組合，其適于應(yīng)用在極端高溫(例如，大約IIO(TC到180CTC)非加壓反應(yīng)的室中。這類耐火材料的實例包括但不限于高溫?zé)Y(jié)陶瓷(例如，氧化鋁、氮化鋁、硅酸鋁、氮化硼、氧化鉻、磷酸鋯)、玻璃陶瓷和高鋁磚，其主要含有二氧化A圭、氧化鋁和氧化鈦。由于嚴酷的運行條件。預(yù)期該池的耐火材料需要周期性維護。因此，在一個實施方式中，殘余物調(diào)整室被以可分離的上下部分提供，其中該室的下部分(池的所處位置)可以從室的上部分去除。在一個實施方式中，該室懸掛于支撐結(jié)構(gòu)，從而下部分可從上部分分離，以方便維護。該實施方式允許移開下部分而不干擾室上部分和系統(tǒng)的上游或下游組件之間的任何連接。所述殘余物調(diào)整室還可以包括一個或多個端口來容納或匹配附加的結(jié)構(gòu)元件或設(shè)備(其可能是任選需要的)。所述室還可以包括維修端口以允許進入或訪問所述室，用于進行凈化/清潔、維護和維修。此種端口在本領(lǐng)域中是公知的，并且能夠包括各種尺寸的可密封端口孔。在一實施方式中，所述端口可以是觀察端口——其任選地包括閉路電視來使得操作者可以完整地看到殘余物處理的各個方面，包括監(jiān)測爐渣出口用于阻塞的形成。在本發(fā)明的一實施方式中，GCS所包括的固體殘余物調(diào)整器構(gòu)造成僅接收來自轉(zhuǎn)化器GC內(nèi)第一階段處理的固體殘余物。在另一實施方式中，GCS所包括的固體殘余物調(diào)整器構(gòu)造成接收來自轉(zhuǎn)化器GC內(nèi)第一階段處理的固體殘余物、以及來自轉(zhuǎn)化器(其產(chǎn)生待在GCS中調(diào)整的輸入氣體)的殘余物圖22示出本發(fā)明一實施方式中的固體殘余物調(diào)整器，其中固體殘余物調(diào)整室4250間接地連接至兩個待調(diào)整的殘余物源，其中一個源是GCS的第一階段的袋室型過濾器6030,另一源是含碳原料氣化器2000。第二階段進一步處理GCS的第二階段包括一個或多個用于實施進一步處理步驟的組件，所述處理步驟可去除在輸入氣體中存在的額外量的顆粒物和重金屬污染物及其它污染物。第二階段處理可包括如第一階段描述的干相分離步驟，和/或其它分離步驟，包括濕處理步驟。可在第二階段中實施的其它處理步驟的非限定實例包括去除酸性氣體、重金屬和顆粒物以及其它污染物如二氧芑、呋喃、C02和氨的處理。如本領(lǐng)域已知的，多種組件可^皮用于執(zhí)行這些處理，包括各種濕凈化器(如文丘里凈化器和impinjet(商標名)凈化器)、氯化物保護床(chlorideguardbeds)、濕ESP等。第二階段也可包括冷卻元件和/或濕氣控制器，以及確保輸入氣體通過該系統(tǒng)氣體移動元件。除了已經(jīng)在第一階段描述的那些，第二階段處理步驟的實例在下面描述。酸性氣體去除GCS中待被處理的輸入氣體包括例如HC1和H2S的污染物酸性氣體。在合成氣中這些酸性氣體的濃度的范圍對于HCl為大約0.05至大約0.5%，對于H2S為大約100ppm至大約1000ppm，這取決于在氣化過程中使用的含碳原料。在一個實施方式中，配置GCS以使處理輸入氣體含有大約0.178%的HC1和大約666ppm(0.07%)的1128。在一個實施方式中，配置GCS以l更排出GCS的調(diào)整氣體含有大約20卯m和大約5ppm之間的HC1和大約30ppm和大約20ppm之間的H2S。酸性氣體去除或分離可通過干凈^f匕或濕凈化(dryscrubbingorwetscrubbing)方法來實現(xiàn)。通常干式凈化方法的效率低于濕式凈化方法。然而，千式凈化方法，諸如上述用于第一階段處理的那些，能夠選擇用于需要容易操控的GCS實施方式中，例如由干式凈化方法導(dǎo)致的廢水流需要作為有害物質(zhì)處理。26濕式凈化過程使用濕封裝柱或塔——其對于熱傳送和質(zhì)量傳送提供大的接觸面積且具有低壓力降，所述低壓力降將有助于氣體的輔助冷卻。濕式凈化器的原理是通過使氣體通過封裝結(jié)構(gòu)(其提供大的濕潤區(qū)域來引導(dǎo)氣體和凈化液體的良好接觸)而從氣體去除污染物。所述污染物被吸附至所述凈化液體中或與之反應(yīng)。為了去除酸性氣體，采用堿性溶液作為凈化液體。典型地，氳氧化鈉是用于濕式凈化的4l^生溶液。然而，H2S去除需要在凈化步驟中使用高pH堿性溶液。如果在輸入氣體中存在C02,堿性溶液的類似效果是將C02從輸入氣體去除，這可能是不合乎需要的一一取決于輸出氣體所用于的下游應(yīng)用。從而，選擇的用于酸性氣體去除的方法將取決于調(diào)整后氣體的最終用途。除了上面所述的干凈化和濕凈化方法，對于從氣體去除HC1蒸汽，許多處理步驟是本領(lǐng)域已知的。這類處理步驟的非限制性實例包括將HC1吸附在活性碳或氧化鋁上、與堿或堿土碳酸鹽或氧化物反應(yīng)、使用氯化物保護劑(chlorideguard)、和應(yīng)用高溫吸附劑——如石威或;威土化合物、碳酸鈉4丐礦(Na2C03'2CaC03)和天然堿(Na2C03'NaHC03'H20)、Li2CO"。Na2COs的低共融物、以及諸如^f咸化氧化鋁的燃料氣體吸附劑。在一實施方式中，GCS的第二階段包括使用堿溶液從輸入氣體去除HC1的HC1凈化器。體從輸入S體分;(例如在HC1口凈化器步:驟期間的HCi、去除^過程中;。如果GCS的此實施方式的第一階段不包括袋室或其它微小顆粒去除單元，所得的廢棄液體流將需要水處理用去去除有害微粒。使用本領(lǐng)域已知的多種方法，可以從輸入氣體去除H2S，所述方法包括上面列出的濕凈化和干凈化方法。適當?shù)姆椒òɡ缬肗aOH或三。秦濕吸收、用Sufatreat(—美國^^司名)干吸收、生物方法——諸如應(yīng)用Thiopaq⑧凈化器或者選擇性氧化，其包括液體氧化還原(低催化劑)。物理溶劑方法也可被用來從輸入氣體分離H2S。可被使用的這類物理溶劑的非限定性實例包括聚乙二醇衍生物如Selexol;氟石溶劑例如無水碳酸異丙烯酯；用于低溫甲醇洗(Rectisol)方法的曱醇。在一個實施方式中，使用Thiopaq⑧凈化器從輸入氣體去除H2S。Thiopaq凈化器涉及使用兩步驟過程——其中在濕式凈化器中以溫和堿性溶液(8.5-9pH)處理輸入氣體，以吸收硫化氫(H2S)。帶有H2S的凈化器液體被供給至生物反應(yīng)器，在此硫化物通過生物過程轉(zhuǎn)化為元素硫，在所述過程中再生所述凈化器液體，以及使得所迷生物反應(yīng)器流出物再循環(huán)至所述凈化器。在一實施方式中，GCS的H2S去除效率使得離開所述系統(tǒng)且用于下游應(yīng)用(諸如氣體發(fā)動機)的輸出氣體將產(chǎn)生低于約10ppm和約30ppm之間的S02排放。在一實施方式中，所述H2S去除效率使得開所述系統(tǒng)且用于下游應(yīng)用(諸如氣體發(fā)動機)的輸出氣體將產(chǎn)生低于15ppm的S02排放。在一實施方式中，所述H2S去除系統(tǒng)設(shè)計為產(chǎn)生具有約20ppm的H2S濃度的輸出氣體。重金屬/顆粒物去除適用于第一階段過程的過程和顆粒去除單元也可被用于第二階段過程中，并且已在上面描述。在一實施方式中，GCS包括碳床(carbonbed)過濾器或汞潤飾機(mercurypolisher)作為第二階段中的顆粒去除單元。如本領(lǐng)域中已知的，在大于50%的相對濕度(R.H.)下，水將開始吸附在碳床過濾器的碳上并阻礙擴散，這影響去除性能。然而，通過增加床深度，這可被修正。當更低的性能是可接受的時，碳床過濾器也可在更高的相對濕度下使用，例如在-70%R.H和100%R.H.之間的相對濕度下使用，如當在調(diào)整的氣體中期望的汞最終含量是在0.001到0.01ug/Nm3的汞范圍內(nèi)時所見的性能效果。例如，當大約19ug/Nm3的汞濃度是可接受的時，可使用較高的R.H.范圍。在一個實施方式中，GCS采用活性碳過濾器作為用于去除汞的最終潤飾設(shè)備(polishingdevice)。在一實施方式中，帶有7-8英寸水柱壓降的活性碳過濾器用于獲得大約99.8%的汞去除。對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說明顯的是，顆粒物還能夠被碳過濾器床提取一一未由任何上游微粒去除單元捕獲的少量小顆粒(<1微米)。在一實施方式中，活性碳床過濾器也用于從廢水中去除重金屬。酸凈化系統(tǒng)還能夠是捕獲重金屬的有效技術(shù)。這需要含有重金屬的氣體通過帶有低pH(通常1-2)溶液循環(huán)的封裝柱狀物。重金屬和重金屬化合物與酸反應(yīng)以形成其穩(wěn)定化合物。采用此種技術(shù)，循環(huán)溶液中的重金屬濃度將增加，從而需要對由此得到的廢水進行處理。在一實施方式中，GCS包括酸凈化系統(tǒng)來去除重金屬。酸凈化系統(tǒng)的例子包括封裝塔、噴淋塔和28托盤塔、impinjet系統(tǒng)、泡沫噴淋系統(tǒng)——其都能夠?qū)⑽廴疚飶妮斎霘怏w去除。二氧芑和呋喃的去除二氧芑(Dioxin)和呋喃均屬于與廢物熱處理相關(guān)聯(lián)的最不合需要且有毒的化合物。為了形成這些化合物，需要存在下面的所有條件溫度范圍未250-35(TC;飛灰中的氧、碳(用作催化劑，特別是如果氣體通過所述床)以及足夠的駐留時間。本發(fā)明的GCS構(gòu)造為試圖消除或減小二氧芑和呋喃形成的可能性。能夠采取各種步驟來使得形成二氧芑和呋喃所需的條件的出現(xiàn)最小化。例如，能夠在急冷器或噴霧干燥器吸附器中進行任何急冷步驟，以在使得氣體經(jīng)過上述溫度范圍時確?？焖偌崩?，能夠使氧和或飛灰的存在最小化。在輸入氣體包括二氧芑和呋喃的實施方式中，GCS能夠任選地包括活性碳注入步驟，這將導(dǎo)致存在于氣體中的二氧芑和呋喃吸附到碳表面上。然后，該碳可由適合的顆粒去除單元去除。在一實施方式中，GCS包括噴霧干燥器吸附劑一一其可在相關(guān)溫度范圍下減少駐留時間以使得二氧芑/呋喃形成的可能性最小化。二氧化碳和氨的去除GCS能夠任選地包括組件用于去除二氧化碳和/或氨一一如果需要去除這些化合物的話。適當?shù)慕M件是本領(lǐng)域中已知的。如本領(lǐng)域中已知的，可在HC1凈化步驟期間從輸入氣體去除氨。過程的附加選項冷卻單元和濕度控制器能夠任意地在所述GCS中包括冷卻單元和/或濕度控制器作為第一階段(如上所述)或第二階段的一部分。適合的組件是本領(lǐng)域中已知的，包括但不限于蒸發(fā)冷卻塔、氣體冷卻器、冷卻器、回流熱交換器(recuperator)、熱交換器，間接空氣至氣體熱交換器和熱回收蒸汽發(fā)生器(HRSG)。當使用熱量而非消散熱量(如通過蒸發(fā)冷卻塔、氣體冷卻器和冷卻器)時，回流熱交換器和HRSG能夠用來冷卻氣體。使用HRSG導(dǎo)致氣體的較慢冷卻—一如上所述，這是二氧芑和呋喃的產(chǎn)生所要求的必須同時存在的四個條件之一。因此，在使用HRSG的實施方式中，應(yīng)更加注意(例如，保證氧氣濃度為低)來避免引入其它條件(飛灰存在和駐留時間)的可能性。如本領(lǐng)域中已知的，可以將去霧器/再熱器集成到GCS中以去除水分和/或防止凝結(jié)。能夠包括熱交換器來將最后調(diào)整的氣體再加熱至所需溫度或相對濕度而用于所需下游應(yīng)用。也能夠任選地包括壓縮機來將最后的調(diào)整的氣體壓縮至所需壓力而用于所需下游應(yīng)用。在集成有等離子氣化系統(tǒng)的GCS的一個實施方式中，可以使用蒸發(fā)冷卻塔(干式急冷)來冷卻從氣化系統(tǒng)進入GCS的合成氣。在一個實施方式中，GCS在第一階段集成蒸發(fā)冷卻塔來將合成氣的溫度從約IOOO'C冷卻至約150-200°C，例如，通過絕熱飽和，其包括以受制的方式將水直接注入氣流內(nèi)。蒸發(fā)冷卻過程是干燥急冷過程，且能夠被監(jiān)控以確保冷卻的氣體不潮濕，即冷卻的氣體的相對濕度在冷卻溫度下仍然在100%以下。在本發(fā)明的一個實施方式中，GCS包括第一階段中的蒸發(fā)冷卻塔或干式急冷，第一階段將供給至GCS的合成氣從約740。C冷卻至約150-200°C。在一個實施方式中，可以在GCS的第二階段中包括氣體冷卻器。氣體冷卻器(水冷卻)發(fā)揮作用來冷卻輸入氣體，該輸入氣體通過氣體移動單元(參見下文)加壓并同時被加熱。在一個實施方式中，氣體冷卻器將氣體冷卻至約35°C。在一個實施方式中，GCS包括濕度控制器。濕度控制器發(fā)揮作用來確保輸出氣體的濕度適合于所需的下游應(yīng)用。例如，濕度控制器可以包括冷卻器來將氣流冷卻，及因此將氣流外的水凝結(jié)。通過氣體/液體分離器能夠?qū)⑺鏊コ?。在一個實施方式中，GCS包括濕度控制器來處理所述被調(diào)整的氣體以在26。C下提供約80%的濕度。在一個實施方式中，配置GCS來首先將所述被調(diào)整的氣體冷卻至約26。C且隨后將氣體再加熱至40°C。隨后存P所述被調(diào)整的氣體。氣體移動單元在一個實施方式中，GCS包括一個或多個氣體移動單元一一其為氣體通過GCS提供驅(qū)動力。在集成有等離子氣化系統(tǒng)的GCS的實施方式中，GCS包括氣體移動單元，其能夠?qū)⑤斎霘怏w從氣化系統(tǒng)的出口向上移動至GCS的出口。適合的氣體移動單元在本領(lǐng)域中是已知的并包括例如過程氣體風(fēng)機、壓力風(fēng)機、真空泵、正排量(positivedisplacement)S走轉(zhuǎn)風(fēng)才幾、往復(fù)式壓縮機和旋轉(zhuǎn)螺旋壓縮機等等。在本領(lǐng)域中還已知，所使用的氣體移動單元的選擇能夠基于以下例如，系統(tǒng)中單元的位置、通過氣體移動單元而移動的輸入氣體的溫度和/或氣體移動單元的存在是否將影響所述系統(tǒng)的鄰近元件的操作(例如由于背壓或抽吸)。壓力風(fēng)機與離心泵相似，但是其是針對氣體應(yīng)用設(shè)計。風(fēng)機的旋轉(zhuǎn)葉片因此將空氣吸引入風(fēng)機的中央并將空氣在徑向上以更大的壓力排出。能夠針對更大的壓力設(shè)計所述風(fēng)機，其中風(fēng)機的葉片達到外殼以允許空氣的正排量以便穿過所述設(shè)備的壓力的高度增加。將真空泵設(shè)計為與風(fēng)機相似，但在以下條件下操作上游壓力是真空的且所述氣體將不在常規(guī)風(fēng)機的方向上流動。因此"i殳計真空泵來捕獲大體積的空間(其是在真空下的氣體，如此小量的實際氣體)并當內(nèi)部巻軸旋轉(zhuǎn)時將在其巻軸間的空間壓縮至更高的壓力。由于泵上的高壓力增加(高能量消耗)，所述真空泵僅能夠在真空環(huán)境(至微弱正壓力)下運行，以及在較高的壓力下軸上的應(yīng)力。正排量型旋轉(zhuǎn)風(fēng)機以如下方式運行。如果是二元的(asthedual),風(fēng)機的8形葉輪旋轉(zhuǎn)，在入口處將固定量的氣體在葉輪和外殼部件間吸入(trap)固定量的氣體(空氣)。隨著每一次旋轉(zhuǎn)，四個氣體的這些"口袋"被吸入，隨后將對抗系統(tǒng)中存在的任何壓力的排放擠出。當這些口袋的每個被排出，產(chǎn)生脈沖，其將某個沖擊荷重(shockload)強加在風(fēng)機和下游系統(tǒng)中。這使口袋中的氣體通過內(nèi)部"噴射"緩慢增壓至排放狀況，內(nèi)部"噴射，，又顯著地減少了在儀器上的脈沖和沖擊荷重。往復(fù)式壓縮機是正排量式機器，表明它們通過減少其體積增加空氣的壓力。壓力和體積間的關(guān)系在本領(lǐng)域中是已知。往復(fù)式壓縮機包括機軸、連桿和活塞。市售有單級和雙級段往復(fù)式壓縮機。一^L單級壓縮機所使用的壓力范圍是70psig至100psig。一般雙級壓縮機所使用的更高壓力范圍是100psig至250psig。旋轉(zhuǎn)式螺桿壓縮機以下述方式運行。因為螺桿旋轉(zhuǎn)，將進入的空氣在轉(zhuǎn)子葉片和通風(fēng)口外殼間的減小的空隙中壓縮，直到到達最終的壓力并排出空氣。在一個實施方式中，GCS包括工藝氣體風(fēng)機作為氣體移動單元。在一個實施方式中，GCS包括另外增壓穿過風(fēng)機的氣體的移動單元。本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠確定在GCS中的氣體移動單元的最佳的設(shè)置。在一個實施方式中，定位氣體移動單元以便增加GCS的一個或多個過程步驟的效率。例如，在一個實施方式中，氣體移動單元位于重金屬潤飾器上游，例如汞潤飾器使汞去除最優(yōu)化一一因為這在壓力下最有效地發(fā)生且也能夠允許使用減小的尺寸的汞潤飾器。在一個與等離子氣化轉(zhuǎn)化器整合的GCS的實施方式中，將氣體移動裝置合并至氣體冷卻器GCS下游的GCS中。在一個實施方式中，氣體移動單元位于氣體冷卻器上游的GCS中。廢棄產(chǎn)品的管理GCS可以任選地包括針對廢棄產(chǎn)品處理的元件——如果必要的話。另外，如果必要的話，能夠在GCS外部對GCS產(chǎn)生的廢棄產(chǎn)品進行收集和處理。例如，任何從酸性氣體分離步驟中回收的鹽酸可以具有市場價值。如果氯氣的量在經(jīng)濟上顯著，氯氣可以使用本領(lǐng)域已知的技術(shù)來回收。在一個實施方式中，GCS產(chǎn)生足量的硫化合物來調(diào)整成本，硫回收系統(tǒng)沿GCS的路徑放置，在放置位置上，溫度達到使硫化合物穩(wěn)定的范圍。硫回收系統(tǒng)的類型和尺寸取決于輸入氣體中所期望的硫的量。適合的硫回收系統(tǒng)在本領(lǐng)域中是已知的。例如，針對含有高量的硫的輸入氣體，能夠使用第二階段液體凈化過程來從氣體去除硫化合物。能夠使用胺凈化器以從輸入氣流中去除硫化氫和二氧化碳，從而使氣流主要包括氫氣、一氧化碳和惰性氣體。如果硫的預(yù)期的量非常低(如同針對從低硫級別的煤炭中所產(chǎn)生的輸入氣體所預(yù)期的)，可以使用銼鐵屑(ironfiling)技術(shù)來使鐵元素與硫反應(yīng)以生成硫化鐵。這可以通過在導(dǎo)管中隔室(compartment)和回收隔室之間的循環(huán)鐵小球來完成。本發(fā)明進一步設(shè)想，從輸入氣體回收的硫能夠回收及處理。例如，如果硫包括具有生物物質(zhì)的有限的重金屬，其能夠用于農(nóng)用土地撒布。如果硫具有大量的重金屬，其能夠被轉(zhuǎn)化為硫酸鹽，為去除重金屬而處理以及以液體廢物或廢水的的形式作為硫酸鹽而去除。由于與噬硫桿菌接觸，如果政府環(huán)境法規(guī)需要硫的額外的處理，能夠?qū)⑺幚淼牧蛟谔幚砬皻⒕Ａ硗獾臍⒕b置包括添加消毒劑例如漂白劑或UV輻射處理。在本發(fā)明的一個實施方式中，配置GCS以便由GCS產(chǎn)生的廢水僅包括鹽和少量的硫元素和生物物質(zhì)，能夠?qū)⑺鰪U水去除排入污水管。如果政府法規(guī)有要求，能夠在排入污水管前使用熱和駐留時間將廢水進行殺菌。在如圖IO所示的一個實施方式中，將來自GCS的第一階段的顆粒物和重金屬(固體)導(dǎo)入將其熔化的固體殘余物調(diào)整器1065。能夠?qū)⒃诠腆w殘余物調(diào)整器中熔化的固體用于集料式道路(roadaggregate)及建筑材料應(yīng)用；或?qū)⑺龉腆w玻璃化，即為去除將其與硅土混合及封裝在玻璃中。執(zhí)行這些才喿作的過程在本領(lǐng)域中是已知的。在某些實施方式中，由于發(fā)電廠注意事項和當?shù)胤ㄒ?guī)，可以將來自氣體清潔系統(tǒng)的固體運送至廠區(qū)外以安全處理。GCS過程步驟的設(shè)計平行過程如上所述，在一個實施方式中，GCS平行地進行處理步驟。在該實施方式中，GCS包括轉(zhuǎn)化器GC、固體殘余物調(diào)整器和固體殘余物GC。轉(zhuǎn)化器GC和固體殘余物GC的每一個平行地執(zhí)行第一階段和第二階段過程。固體殘余物轉(zhuǎn)化器接收來自轉(zhuǎn)化器GC第一階段過程以及任選地來自針對GCS提供輸入氣體的轉(zhuǎn)化器的固體殘余物。固體殘余物調(diào)整器將固體殘余物熔化并提供第二氣流，該氣流通過固體殘余物GC處理。聚合過程在一個實施方式中，GCS包括轉(zhuǎn)化器GC、固體殘余物調(diào)整器和固體殘余物GC和轉(zhuǎn)化器GC,以及固體殘余物GC按如下執(zhí)行聚合步驟。固體殘余物調(diào)整器接收來自轉(zhuǎn)化器GC第一階段過程和任選地來自為GCS提供輸入氣體的轉(zhuǎn)化器的固體殘余物。固體殘余物轉(zhuǎn)化器將固體殘余物熔化且產(chǎn)生第二氣流，通過固體殘余物GC穿過第一階段來處理該氣流。隨后能夠處理來自固體殘余物GC的部分調(diào)整的氣體——通過進一步轉(zhuǎn)化器GC的處理步驟(第二階段)或通過干燥相分離步驟(第一階段)和進一步轉(zhuǎn)化器GC的處理步驟(第二階段)。在一個實施方式中，如在圖2中所示出的，轉(zhuǎn)化器氣體調(diào)整器4接收來自低溫氣化器(或"轉(zhuǎn)化器")50的輸入氣體，將從第一階段的輸入氣體中分離的重金屬以及顆粒物轉(zhuǎn)移至固體殘余物調(diào)整器265,其中所述輸入氣體被轉(zhuǎn)化為第二氣流。通過在固體殘余物GC5中的第一階段干燥相33分離步驟來處理該第二氣流，其隨后在第一階段前被供給入轉(zhuǎn)化器GC4。在一個實施方式中，通過固體殘余物GC5中的第一階段千燥相分離步驟來處理第二氣流，其隨后在第一階段干燥相分離步驟后被供給入轉(zhuǎn)化器GC4，在第二階段轉(zhuǎn)化器GC4的進一步處理步驟中處理第二氣流。線性過程在一個實施方式中，所述GCS進行線性過程順序，在該順序中低溫氣化器產(chǎn)生輸入合成氣，該合成氣經(jīng)過第一階段和第二階段過程而處理。在低溫氣化器中產(chǎn)生輸入氣體。在該實施方式中，進行一個或多個千燥/固態(tài)分離步驟(第一階段)，隨后進行一個過多個另外的過程步驟(第二階段)。例如，參照圖3,在來自轉(zhuǎn)爐51(包含低溫氣化器)的輸入氣體在熱交換器310被冷卻后，通過GCS6來進行以下過程步驟1)在旋風(fēng)過濾器330中將顆粒物去除(第一階段干燥相分離)；2)使用亞氯酸鹽保護床將酸性氣體(HC1)從所述輸入氣體中分離；3)使用吸附劑360將H2S從輸入氣體中分離，以及4)進行使用陶瓷過濾器362將顆粒物分離的最后步驟。作為可選的步驟，隨后在存儲罐中保存所述輸出氣體。過程的控制在本發(fā)明的一實施方式中，可以提供控制系統(tǒng)來控制在其內(nèi)執(zhí)行的一個或多個過程，和/或提供對其中一個或多個過程設(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?shù)睾?或局部過程，和/或涉及一個或多個在諸如氣化系統(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)明的各種實施方式，由此調(diào)整各種適配的控制參數(shù)以影響這些過程而獲得所需的結(jié)果。因此各種感測元件和響應(yīng)元件可以遍布被控制的系統(tǒng)而分布，或者與其一個或多個元件相關(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，以及通過一個或多個可控制的過程設(shè)備在一個或多個正在進行的過程中實施變化而進行響應(yīng)。所述控制系統(tǒng)例如通常包括一個或多個感測元件，用于感測與所述系統(tǒng)、其內(nèi)執(zhí)行的過程、為其提供的輸入、和/或由其產(chǎn)生的輸出相關(guān)聯(lián)的一個或多個特性。一個或多個計算平臺通信地聯(lián)接至所述感測元件，用于訪問表示所感測特性的特性值，且所述計算平臺構(gòu)造為將所述特性值與此種果)相比較，以及計算一個或多個過程控制參數(shù)(其適于將所迷特性值維持在該預(yù)定范圍內(nèi))。乂人而多個響應(yīng)元件可以運轉(zhuǎn)地聯(lián)接至一個或多個過程設(shè)備——其能夠運轉(zhuǎn)以影響所述系統(tǒng)、過程、輸入和/或輸出，以及由此調(diào)整所感測的特性，所述多個響應(yīng)元件還通信地聯(lián)接至計算平臺，用于訪問算得的過程控制參數(shù)以及根據(jù)所述參數(shù)運行所述過程設(shè)備。在一實施方式中，所述控制系統(tǒng)對與含碳原料轉(zhuǎn)化為氣體相關(guān)的各種系統(tǒng)、過程、輸入和/或輸出提供反饋、前饋和/或預(yù)測性控制，以改善與之相關(guān)執(zhí)行的一個或多個過程的效率。例如，能夠評價和可控地調(diào)整各種過程特性來影響這些過程，所述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、和輸入成本對輸出的值的比。針對各種控制參數(shù)的連續(xù)和/或?qū)崟r調(diào)整(其可以包括但不限于熱源功率、添加劑進給速度(例如氧氣、氧化劑、蒸汽等)、原料進給速度(例如，一種或多種不同的和/或混合進給)、氣體和/或系統(tǒng)壓力/流量調(diào)整器(例如，風(fēng)機、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)計規(guī)格來評估一個或多個與過程相關(guān)的特性并對之進行優(yōu)化。替代地，或者附加地，所迷控制系統(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?shù)牟僮?，和任選地用于確保由此執(zhí)行的過程處在規(guī)定的標準下(當應(yīng)用這種標準時)。根據(jù)一實施方式，所述控制系統(tǒng)進一步用于監(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)化一個或多個由其執(zhí)行的過程，或再次通過增加對這些過程所產(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，而且被實質(zhì)性地優(yōu)化用于有效的和/或最佳的使用。例如，在一實施方式中，所述產(chǎn)物氣體用于驅(qū)動給定類型的氣體發(fā)動機來產(chǎn)生電力，可以調(diào)整所述產(chǎn)物氣體的特性以便這些特性最佳地匹配于這種發(fā)動機的最佳輸入特性。在一實施方式中，所述控制系統(tǒng)可以被配置為調(diào)整給定系統(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間相關(guān)的限制或性能，或針對其得到優(yōu)化。例如可以控制上游過程速率使之35基本上匹配一個或多個后續(xù)下游過程。此外，在各種實施方式中，所述控制系統(tǒng)可以適配于以連續(xù)和/或?qū)崟r方式對給定過程的各方面的接續(xù)和/或同時控制。通常，所述控制系統(tǒng)可以包括適用于當前應(yīng)用的任何類型的控制結(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)，且通過一個或多個可控過程設(shè)備(適用于直接或間接地影響所述可控過程)來對此作出反應(yīng)。使用集中結(jié)構(gòu)，通過一個或多個集中處理器集中完成大多數(shù)計算，以便用于完成所述過程控制的大多數(shù)必要硬件和/或軟件位于同一個位置。分布式控制系統(tǒng)將通常包括兩個或多個分布式的控制器一一其可以各自與各個傳感和響應(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)來對其反應(yīng)。也可以通過各種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)而在分布式的控制器間進行通信，其中通過第一控制器感測的特性可以被傳送至第二控制器以在那里進行響應(yīng)，其中這種末端響應(yīng)可以具有針對在第一位置感應(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(controlscheme)可以在各個控制器上完成，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)可以再細分為各自的聯(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)可以允許給定過程或系列的相關(guān)過程的進行及以與其它局部控制子系統(tǒng)最小相互作用的方式而局部地被控制。全局主控制系統(tǒng)隨后可以與各個局部控制子系統(tǒng)通信來為局結(jié)果而對局部過程進行必要的調(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/或遠程控制系統(tǒng)一一其用于相關(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)計為使得控制模塊交互地控制系統(tǒng)的各種子元件，同時根據(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)大致包括一個或更多中央式的、網(wǎng)絡(luò)式的和/或分布式的處理器；一個或多個輸入，用于從各個感測元件接收當前感測到的特性參數(shù)；和用于將新的或更新的控制參數(shù)傳送到各個響應(yīng)元件的一個或更多輸出。計算系統(tǒng)的一個或多個計算平臺可以還包括一個或更多本地和/或遠程計算才幾可讀介質(zhì)(例如，ROM、RAM、可移動介質(zhì)、本地和/或網(wǎng)絡(luò)接入介質(zhì)等)，用于在其中存儲各種預(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)和過程運行范圍、系統(tǒng)監(jiān)控和控制軟件、運行數(shù)據(jù)等等?？蛇x地，就算平臺還可以具有直接或通過不同數(shù)據(jù)存儲設(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，計算平臺可以配備有一個或更多可選的圖形用戶接口和輸入外部設(shè)備，用于提供對控制系統(tǒng)的管理訪問(系統(tǒng)升級、維護、修改，對新系統(tǒng)模塊和/或設(shè)備的適應(yīng)等)；及用于實現(xiàn)與外部源(例如，調(diào)制解調(diào)器、網(wǎng)絡(luò)連接、打印機等)進行數(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)和任何一個子處理系統(tǒng)能夠包括專有硬件或硬件和軟件的任何組合。任何子處理系統(tǒng)能夠包括一個或多個比例(P)控制器、積分(I)控制器或差分(D)控制器的任何組合，例如P控制器、I控制器、PI控制器、PD控制器、PID控制器等。對于本領(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)過程的部分的動力學(xué)(dynamics)和延遲時間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間和動力學(xué)。對于本領(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元件連續(xù)地監(jiān)測所述特性的值，并將之與特定的值進行比較，以影響相應(yīng)的控制元件而通過響應(yīng)元件進行足夠的調(diào)整，以減小觀測值和所述特定值之間的差異。對于本領(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)處理的相對作用對于本領(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。在校正控制或反饋控制中，將通過適當?shù)母袦y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行比較?？刂菩盘柣谠谒鰞蓚€值間的偏差來確定，并被提供于控制元件以減少偏差。可以理解，常規(guī)反饋或響應(yīng)控制系統(tǒng)可以進一步適配為包括適應(yīng)性和/或預(yù)"fe性元件，其中對給定條件的響應(yīng)可以根據(jù)模塊化和/或預(yù)先監(jiān)測的反應(yīng)來調(diào)整，以對感測的特性提供反應(yīng)性響應(yīng)，同時限制補償動作的潛在過沖(overshoot)。例如，對于給定系統(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)整對系統(tǒng)的響應(yīng)和/或使正被監(jiān)測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)測和調(diào)整以提供所需的結(jié)果。此種適應(yīng)性和/或預(yù)測性控制方法在本領(lǐng)域內(nèi)是公知的，因此不認為偏離本發(fā)明的整體范圍和特性。根據(jù)本發(fā)明的GCS包括控制系統(tǒng)用于在將輸入合成氣處理成具有所需化學(xué)和物理成分的經(jīng)調(diào)整氣體期間將反應(yīng)條件的設(shè)定點維持在變化的特定范圍內(nèi)。在控制系統(tǒng)是可自動運行的且能夠構(gòu)造成可適用于多種氣體調(diào)整系統(tǒng)。在一實施方式中，如果控制系統(tǒng)感測到GCS的過程的效率降低或功能下降，處在所需的運行范圍之外，則控制系統(tǒng)能夠配置為使得能夠檢氣體流轉(zhuǎn)送至備份過程、火炬架(或火舌管，flarestack)、燃燒室或備份GCS。然而，如本領(lǐng)域中所公知的，如果例如氣體流中的HC1和/或H2S含量水平超出允許的排放限制，則氣體流不會轉(zhuǎn)送至火炬架，從而可以被轉(zhuǎn)送至能夠調(diào)節(jié)HC1和/或H2S含量水平的備份(backup)過程。本發(fā)明的控制系統(tǒng)包括過程監(jiān)控子系統(tǒng)和過程控制子系統(tǒng)。所述過程監(jiān)控子系統(tǒng)包含一個或多個感測元件一_其構(gòu)造成分析通過GCS的氣體流的一種或多種化學(xué)成分、氣體流率、壓力、熱參數(shù)等。過程控制子系統(tǒng)包含一個或多個響應(yīng)元件——其動作以響應(yīng)于由過程監(jiān)控子系統(tǒng)所感測的過程特性，以及構(gòu)造作為集成過程控制子系統(tǒng)的其它信息監(jiān)測元件。在一實施方式中，控制系統(tǒng)可以提供裝置用于精細調(diào)整GCS的處理步驟，從而可以提供裝置用于使得從用于輸入氣體處理的所需最佳條件的偏離實質(zhì)上最小化。通過具有單個集成控制系統(tǒng)(其能夠監(jiān)測GCS的運行參數(shù)以及在需要時對之進行修改)，控制系統(tǒng)能夠以安全的方式確保經(jīng)調(diào)整氣體的實質(zhì)性優(yōu)化和連續(xù)的產(chǎn)生，以及能夠確保GCS的實質(zhì)性效率和自維持運4亍、所述過程控制子系統(tǒng)包含響應(yīng)元件用于調(diào)整GCS中的條件以優(yōu)化輸入氣體處理的效率以及經(jīng)調(diào)整氣體的所得特性，例如其成分。對反應(yīng)物的38調(diào)整(例如活性碳注入、對于HC1凈化器的pH控制、H2S系統(tǒng)優(yōu)化所需的反應(yīng)物)能夠以下述方式執(zhí)行使得該過程能夠根據(jù)設(shè)計規(guī)格而有效地進行及優(yōu)化。影響GCS效率的某些因素是空氣流速(氧化還原)、堿添加速率(pH)、至H2S去除系統(tǒng)的生物反應(yīng)器的能力(流出)、以汞潤飾器中(重金屬去除系統(tǒng))的壓力。所述過程監(jiān)控子系統(tǒng)包含一個或多個感測元件用于測量參數(shù)——例如包括GCS內(nèi)各處氣體的溫度、壓力、流率、成分等。所述感測元件實時地測量這些參數(shù)以及^f吏用所收集的數(shù)據(jù)來確定例如是否GCS的運行需要修改。例如，感測元件能夠檢測特定條件——其可以導(dǎo)致需要活性碳注入GCS,或HC1凈化器的pH需要調(diào)節(jié)，或進入H2S去除系統(tǒng)的生物反應(yīng)器的空氣流需要調(diào)整，或H2S去除系統(tǒng)的pH和能力(conductivity)需要調(diào)整。由過程監(jiān)控子系統(tǒng)基于所感測信息而確定的這些所需調(diào)整，能夠由過程控制子系統(tǒng)使能。在本發(fā)明的一實施方式中，所述過程監(jiān)控子系統(tǒng)帶有感測裝置一一其構(gòu)造成基于預(yù)先確定的運行條件或經(jīng)調(diào)整氣體客體而監(jiān)控經(jīng)調(diào)整氣體的輸出，這利于GCS中的運行條件由過程控制子系統(tǒng)的響應(yīng)元件緊密地控制，由此獲得適當?shù)慕?jīng)調(diào)整氣體成分一一其能夠在能量要求、溫度、壓力或其它調(diào)整后氣體要求方面符合一個或多個下游應(yīng)用的氣體輸入要求?？刂圃缟纤薅ê兔枋龅?，本文中的感測元件能夠包括，但不限于，傳感器、探測器、分析器、熱電偶、壓力傳感器、化學(xué)分析儀等，其中本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將容易理解能夠收集與特定特性相關(guān)的信息的感測元件的形式。如上所限定和描述的，本文中的響應(yīng)元件能夠包括，但不限于，以可運轉(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)整相關(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或多個響應(yīng)元件運轉(zhuǎn)的過程設(shè)備能夠包括，但不限于，特定事物^^皮監(jiān)控以確定是否過濾器系統(tǒng)被致動；監(jiān)控GCS輸入處的氣體溫度以調(diào)節(jié)流經(jīng)的過程氣體的流量；監(jiān)控GVS中的壓力以調(diào)節(jié)下游風(fēng)機而維持所需壓力。氣體組成監(jiān)控能夠用來測量流過所述GCS的氣體組成的傳感元件是本領(lǐng)域所已知的，且包含例如，氣體監(jiān)控器、原位氣體分析器、原位探針氣體分析器、提取氣體分析器等等。這些傳感元件用來確定諸如氫氣、一氧化碳、氧氣、H2S、二氧化碳等(成分的量，所述成分存在于所述輸入氣體、經(jīng)調(diào)整氣體或處于輸入組成和經(jīng)調(diào)整組成之間的中間狀態(tài)的氣體。如本領(lǐng)域所已知的，存在于所述輸入氣體中的顆粒物的量能夠依賴所述輸入氣體的來源而變化。例如，如等離子體氣化處理領(lǐng)域所已知的，排出氣化器的氣流中的顆粒物的量會對所述氣流中的顆粒物或其他顆粒物的量有直接關(guān)系。例如，污染物趨于粘著顆粒物，其輔助它們從所述反應(yīng)器容器排出，并經(jīng)過所述排氣管道。因此，實質(zhì)上使所述輸入氣流中的顆粒物的量最小化也可使污染物的排放速率最小化。在本發(fā)明的一個實施方式中，在所述氣流中顆粒物的量的變化能夠通過監(jiān)測所述氣流的不透明度來確定，并根據(jù)處理位置內(nèi)監(jiān)管當局的限制建立用于能夠基于顆粒物的濃度的可接受水平的基線。因而，在本發(fā)明的一個實施方式中，在所述GCS內(nèi)的各種位置處的氣體中顆粒物的量使用一個或多個以下不透明度監(jiān)控器來監(jiān)測安裝在所述氣體傳送裝置或所述GCS內(nèi)的管道內(nèi)，以對所述氣體的不透明度提供實時反饋，從而對自動調(diào)整所迷過濾過程提供任選機制。例如，調(diào)整注入所述輸入氣流的活性碳的量，以便將顆粒物的水平維持在最大可允許濃度之下。在一個實施方式中，為了基本上使所述不透明度監(jiān)控器的運轉(zhuǎn)最優(yōu)化，以下是理想的維持傳感器元件中無沉積物以確保讀it的準確度。防止所述傳感器元件上的沉積能夠通過以下來實現(xiàn)例如提供少量氮氣穿過各傳感元件的表面以防止空氣顆粒沉淀；維持所述氣體處理系統(tǒng)的這部分中略顯負壓以確?？諝忸w粒通過(dmwpast)所述傳感器元件或其它容易理解的方法。在一個實施方式中，使用氮氣，除非使用氮氣對下游應(yīng)有所要求的調(diào)整氣體的化學(xué)組成將是有害的。如本領(lǐng)域技術(shù)人員將已知的，能夠用來降低在所述一個或多個傳感器元件上的顆粒物沉積的氣體的實例能夠包含氬氣、C02、或?qū)⑷菀桌斫獾钠渌鼩怏w。溫度監(jiān)控在本發(fā)明的一個實施方式中，在遍及所述GCS的一個或多個位點處，提供一個或多個構(gòu)造成監(jiān)測溫度的傳感器，其中此種數(shù)據(jù)能夠在周期、間歇或連續(xù)的基礎(chǔ)上獲得。如本領(lǐng)域所知的，能夠監(jiān)測流過所述GCS的氣體的溫度的傳感元件包含熱電偶、光學(xué)測溫儀和壓力計。在本發(fā)明的一個實施方式中，用于監(jiān)測所述溫度的傳感元件是根據(jù)要求安裝在所述GCS中特定區(qū)域的熱電偶。在一個實施方式中，用于監(jiān)測所述溫度的傳感元件光學(xué)測溫儀。合適的光學(xué)測溫儀是本領(lǐng)域所已知的，其中光學(xué)測溫儀的非限制性實例是溫度計管套。在一個實施方式中，復(fù)數(shù)個熱電偶和壓力計能夠用來監(jiān)測遍及所述GCS臨界點的溫度。用于監(jiān)控所迷氣流的溫度的傳感元件可遍及所述GCS而設(shè)置，例如，在所述合成氣進入所述GCS之前、所述調(diào)整的氣體從所述GCS排出的位置處以及遍及所述GCS的各種位置。壓力監(jiān)控在本發(fā)明的一個實施方式中，提供用于監(jiān)控所述GCS內(nèi)的壓力的傳感元件，其中此種數(shù)據(jù)在連續(xù)、間歇或?qū)崟r的基礎(chǔ)上獲得。在一個實施方式中，用于監(jiān)測壓力的傳感元件包括壓力傳感器，諸如設(shè)置在整個GCS的壓力轉(zhuǎn)換器，和/或壓力計。壓力傳感器的合適位置，例如，在所述輸入氣體進入所述GCS之前的所述換熱器的出口點處、在風(fēng)機出口、或在能夠測量穿過顆粒去除單元(諸如，袋室式或碳過濾床)的壓力的位置處。在一個實施方式中，用于監(jiān)測壓力的傳感元件被設(shè)置穿過諸如HC1洗滌器、或H2S洗滌器的酸性氣體去除系統(tǒng)。用于監(jiān)測壓力的傳感元件也能夠設(shè)置在所述固體殘留物調(diào)整器中。在一個實施方式中，用于監(jiān)測壓力的傳感元件設(shè)置在與所述GCS相結(jié)合的轉(zhuǎn)化器的豎值壁上。所述GCS內(nèi)的某些過程效率能夠依賴所述GCS中的壓力。例如，當所述GCS在壓力而非真空條件下時，汞拋光器的效率被改進。與所述系統(tǒng)的壓力有關(guān)的數(shù)據(jù)由反饋控制系統(tǒng)例如在在線基礎(chǔ)上使用，以確定是否要求對諸如重金屬拋光器的依賴壓力的過程進行調(diào)整。在一個實施方式中，提供遍及所述整個系統(tǒng)的差壓連續(xù)讀取。以這種方式，穿過所述GCS的各單個處理元件的壓力下降能夠-f皮監(jiān)測，以實質(zhì)上快速查明在所述輸入氣流處理期間所述GCS中發(fā)展的或?qū)嶋H的問題。流率監(jiān)控在本發(fā)明的一個實施方式中，提供傳感元件來監(jiān)控設(shè)置在遍及所述GCS位置處的氣體流率的速率，其中此種數(shù)據(jù)在連續(xù)、間歇或周期的基礎(chǔ)上獲得。監(jiān)測氣體流量的速率的傳感元件包含氣體流量計等。在一個實施方式中，氣體流量的速率使用一個傳感元件來監(jiān)測。在另一個實施方式中，當完全相同的系統(tǒng)被提供為備用GCS時，在所述備用GCS中提供第二個傳感元件來監(jiān)測氣體流量的速率。例如，由于所述原料的非均質(zhì)性質(zhì)和可能的擾亂(possibleupsets),合成氣的產(chǎn)生可是不均勻的所述可能的擾亂諸如是支撐設(shè)備(諸如所述過程空氣風(fēng)機)、火炬漏水、控制閥、廢物給料率和/或袋室式反脈沖的故障。這些變化能夠通過以下方式來監(jiān)測觀測所述GCS中的溫度和壓力以及其中的氣體流量和組成。產(chǎn)生的波動能夠通過以下來校正例如，正確控制合成氣風(fēng)機、控制閥、廢物給料率和/或袋室式反脈沖，去往各階段的空氣量、和改變MSW和HCF的添加速率(和比例)。氣體移動單元所述控制系統(tǒng)也能夠與所述氣體移動單元相結(jié)合。所述氣體移動單元能夠通過以下來控制調(diào)整其將所述輸入氣體移動經(jīng)過所述GCS的速度。在一個實施方式中，其中所述GCS與低溫氣化器系統(tǒng)相結(jié)合，以產(chǎn)生運轉(zhuǎn)內(nèi)燃機的能量，控制所述氣體移動單元移動氣體的速度，以便控制所述轉(zhuǎn)化器中的壓力。任選的人工控制所述GCS任選地包括人工采樣和/或控制系統(tǒng)，作為對所述自動控制系統(tǒng)的備用。例如，所述GCS內(nèi)的輸入氣流能夠由氣相色譜(GC)采樣和分析，以確定所述輸入氣流的化學(xué)組成。在一個實施方式中，用于這些分析的采樣位置遍布所述GCS。在一個實施方式中，所述輸入氣流在以下位置進行采樣階段一和階段二過程之間，和更具體地在去除顆粒物和重金屬和去除HC1的步驟之間。在另一個實施方式中，所述合成氣流在所述合成氣流排出階段二中的HC1洗滌器后立即進行采樣。在又一個實施方式中，所述合成氣流在其排出H2S洗滌器后立即進行采樣。在備用的人工控制步驟中，能夠測量原料中的重金屬或汞含量，注入所迷GCS中的合適的碳量能夠依賴所述原料的重金屬含量來預(yù)先設(shè)置。如本領(lǐng)域中已知的，還能夠被人工地測量和控制排出所述H2S洗滌器的H2S濃度。例如，排出所述H2S洗滌器的H2S的濃度能夠通過調(diào)整所述H2S洗滌器的合適的參數(shù)來改變?？蛇x擇地，排出所述洗滌器的H2S的濃度能夠通過以下來改變通過例如降低所述原料中HCF中輪胎含量來減少投入所述系統(tǒng)的辟u的量。本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解當合適時，附加的傳感和相應(yīng)元件能夠包含在所述控制系統(tǒng)中。將GCS集成到氣化設(shè)施中在一實施方式中，GCS與氣化系統(tǒng)集成。集成到本發(fā)明一實施方式中的氣化設(shè)施中的GCS的示意圖在圖IO中示意性地示出。從此種氣化系統(tǒng)或氣化器產(chǎn)生的產(chǎn)物氣體能夠通過GCS處理以提供具有所需組特性的輸出合成氣。如上所述，所需組的特性取決于使用所述輸出合成氣的下游應(yīng)用。從氣化轉(zhuǎn)化器產(chǎn)生的合成氣產(chǎn)物通過一個或多個氣體傳送裝置傳送至GCS。氣體傳送裝置是本領(lǐng)域已知的，并且其本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能夠容易地確定適當?shù)臍怏w傳送裝置。適當?shù)臍怏w傳送裝置的非限制性例子包括管、管道和管路。在一實施方式中，GCS與等離子體去和轉(zhuǎn)化器集成，使用抽吸扇的真空提取用于連續(xù)地從等離子體氣化轉(zhuǎn)化器通過等離子體氣化轉(zhuǎn)化器的排出氣體出口來抽取熱的合成氣產(chǎn)物。用于GCS的控制系統(tǒng)能夠獨立于設(shè)施控制系統(tǒng)而其作用，以管理通過GCS的氣體的處理。替代地，用于GCS的控制系統(tǒng)能夠集成至用于整個設(shè)施的控制系統(tǒng)中。對于輸出氣體的下游應(yīng)用由GCS所產(chǎn)生的經(jīng)調(diào)整氣體能夠用于下游應(yīng)用中。此種下游應(yīng)用的例子包括但不限于，內(nèi)燃機、燃料電池技術(shù)、燃燒渦輪機、電和合成燃料的聯(lián)產(chǎn)、以及化學(xué)合成。由本發(fā)明的GCS所產(chǎn)生的經(jīng)調(diào)整的氣體可以用于塑料和肥料工業(yè)。選擇的技術(shù)在下面描述。燃燒渦輪機燃燒渦輪機將空氣(02)與CO和H2結(jié)合，以產(chǎn)生C02、H20和能量。所述能量是熱量和壓力的形式。隨著所述氣體在燃燒過程期間膨脹，其膨脹穿過多級動力渦輪以驅(qū)動軸流式空氣壓縮機和發(fā)生器，以便產(chǎn)生電能。所述燃燒氣體，即所述經(jīng)調(diào)整的氣體，必須被加壓，以便當燃燒進行時以43大約等于所述燃燒渦輪的壓縮比的壓力進給至所述氣體渦輪。如果所述合成氣傳送至一個或多個燃燒渦輪機，則或者所述合成氣在傳送至渦輪機之前被壓縮，或者整個氣化過程在足以用于傳送的壓力下運轉(zhuǎn)。在一實施方式中，所述壓力的范圍是約100-600psig,取決于特定燃燒渦輪機的壓縮比。在一實施方式中，所述壓力將在20至80巴的范圍內(nèi)。在一實施方式中，所述壓力是36巴。在進入所述燃料渦輪機的燃料系統(tǒng)之前，所述加壓的、干燥產(chǎn)物氣體可被進一步過濾，以便收集任何微量的顆粒物——其可能已經(jīng)在處理設(shè)備和管道中被拾耳又。如果需要，能夠用預(yù)熱系統(tǒng)來預(yù)熱冷卻的和壓縮的燃料氣體。在一實施方式中，預(yù)熱步驟導(dǎo)致的溫度增加足以將氣體的相對濕度降低至80%或更低。在一實施方式中，預(yù)熱步驟導(dǎo)致的溫度增加足以在經(jīng)過燃燒渦輪機時降低水分濃度。氣體的相對濕度降低至80%或更低。預(yù)熱系統(tǒng)能夠被構(gòu)造成使用來自設(shè)置在所述系統(tǒng)內(nèi)的任何位置處的氣體冷卻系統(tǒng)的廢熱，所述位置例如為上游一一當氣體在離開氣化過程后被冷卻時，或者下游一一諸如從渦輪再生。在一個實施方式中，所述廢熱乂人所述系統(tǒng)的上游和下游提取。如果氣體冷卻系統(tǒng)將燃料氣體冷卻至凈化器所需的溫度、且該溫度低于待導(dǎo)入燃燒室的凈化后燃料氣體的所需溫度，預(yù)熱系統(tǒng)可以是有用的。蒸氣注入也能夠用于一些燃燒渦輪機，以便控制NOx的形成，且構(gòu)成對干式排放技術(shù)的替代。內(nèi)燃機能夠使用與以上所討論的過程相類似的方式產(chǎn)生能量，但其中所述壓縮機、燃燒器和氣輪機由內(nèi)燃機代替。內(nèi)燃機可較容易地利用，且可比渦輪機更有成本效益，尤其是對于小規(guī)模氣化電轉(zhuǎn)換(electro-conversion)單元?？諝夂洼o助燃料可基于燃料氣體(即，所述經(jīng)調(diào)整的氣體)的組成以預(yù)先確定的方式傳送至所述內(nèi)燃機。能夠提供環(huán)境友好的低排放內(nèi)燃機發(fā)生器系統(tǒng)用于氣化系統(tǒng)，以大大提高效率并減少污染?；鸹c火式內(nèi)燃機是有利的，因為這樣的發(fā)動機與渦輪相比，對于極小的單元不是很貴，且較易于啟動和停止。為了便于產(chǎn)生理想水平的電力，尤其是在啟動期間，可用輔助性燃料來驅(qū)動所述內(nèi)燃機，其中該輔助性燃料可以是富氫氣體、丙烷、天然氣、柴油燃料或類似的物質(zhì)。例如，輔助性燃料的量可依賴以下而變化被氣化的含碳原料的熱值和整個氣化系統(tǒng)所要求的功率。使用內(nèi)燃機來發(fā)電，特別是在分布式電能發(fā)生系統(tǒng)的環(huán)境中，是已經(jīng)成熟的技術(shù)。盡管柴油機以及占據(jù)了該市場的大部分，但是其它類型的內(nèi)燃機能夠容易地適用于應(yīng)用該系統(tǒng)所產(chǎn)生的合成氣。來自GCS適用于內(nèi)燃機的輸出合成氣包含有限濃度的HC1和H2S。在一實施方式中，輸出合成氣包括少于10ppm的HC1。在一實施方式中，輸出合成氣包括少于7ppm的HC1。在一實施方式中，輸出合成氣包括少于5ppm的HCl。在一實施方式中，輸出合成氣包括少于3ppm的HC1。在一實施方式中，輸出合成氣包括少于30ppm的H2S。在一實施方式中，輸出合成氣包括少于25ppm的H2S。在一實施方式中，輸出合成氣包括少于20ppm的H2S。在一實施方式中，輸出合成氣包括少于10ppm的H2S。燃料電池技術(shù)在去除諸如PM、HC1和H2S的污染物后，在相對高的溫度(SOFC,約IOO(TC;MCFC,約650°C)下，來自氣化系統(tǒng)的氣體能夠被注入進入氣體均化系統(tǒng)以提供調(diào)整的氣體，該氣體能夠滿足高溫燃料電池(例如，固體氧化物燃料電池(SOFC)或熔融碳酸鹽燃料電池(MCFC))的要求。因為必須符合嚴格污染物限度以防止燃料電池性能的降低，可以改變上游氣體調(diào)整系統(tǒng)(GCS)結(jié)構(gòu)以符合燃料電池操作條件。也需要調(diào)整氣體和氧化物組成以使高溫燃料電池的效率和輸出最優(yōu)化。熔融碳酸鹽燃料電池(MCFC)含有電解物，該電解物是在LiA102陶瓷基體中穩(wěn)定堿性(Li、Na和K)碳酸鹽。因此，在本發(fā)明的一個實施方式中，氣態(tài)輸入燃料混合物包括一氧化碳、氫、甲烷和碳氫化合物，其具有總烴、微粒量、硫(以H2S的形式)、氨和鹵素(例如HC1)的限定。在約12000F(650°C)的運行溫度下，鹽混合物是液體及良好的離子導(dǎo)電體。MCFC的陽極過程包括電解質(zhì)的氬和碳酸離子(CO3-)間的反應(yīng)，當其釋放電子至陽極時產(chǎn)生水和二氧化碳(C02)。陰極過程將來自陰極的電子與來自氧化劑流的氧和C02結(jié)合以產(chǎn)生碳酸離子，其進入電解質(zhì)。如果在燃料氣體中的C02含量不足，C02能夠從發(fā)射流再循環(huán)。在本發(fā)明的一個實施方式中，在高至足夠產(chǎn)生高壓蒸汽(其可以注入渦輪以產(chǎn)生額外的45電)的溫度下，MCFC產(chǎn)生過量的熱量。在結(jié)合的循環(huán)操作(蒸汽渦輪動力產(chǎn)生和燃料電池能量產(chǎn)生)中，對于成熟的MCFC系統(tǒng)可以預(yù)期約60%的過量的電效率。固體氧化物燃料電池(SOFC)使用硬陶瓷電解質(zhì)替代液體，且在高至l,OO(TC(約1，8000F)的溫度下運行。在這種類型的燃料電池中，氧化鋯和氧化鉤形成的混合物形成晶體點陣，盡管其它氧化物組合也用作電解質(zhì)。具有專門的多孔電極材料的兩面均涂覆固體電解質(zhì)。在相對高的操作溫度下，氧化離子(具有負電荷)通過晶體點陣移動。當負電荷氧化離子橫向移動至電解質(zhì)以氧化燃料時，含有氫和一氧化碳的燃料氣體通過陽極。在陰極提供氧(通常來自空氣)。在陽極產(chǎn)生的電子穿過外荷載到達陰極，完成承載電流的回路。發(fā)電效率能夠高達約60個百分點。如同熔融碳酸鹽燃料電池，固體氧化物電池可以要求高操作溫度，其為"聯(lián)系發(fā)電"(即組合的熱和功率應(yīng)用)提供機會，其使用廢熱以產(chǎn)生蒸汽用于空間加熱和冷卻、工業(yè)處理或用于驅(qū)動蒸汽輪機來產(chǎn)生更多的電能。(高溫)燃料電池將消耗系統(tǒng)產(chǎn)生的來自系統(tǒng)的氫和(首先在SOFC中)和一氧化碳。在燃料氣體中包含的曱烷將在高溫燃料電池中部分重整，又產(chǎn)生氫和一氧化碳。離開燃料電池的氣體混合物將仍可能包括大量的甲烷和一氧化碳氣體。可以將這些熱氣體導(dǎo)入本發(fā)明的均化系統(tǒng)或轉(zhuǎn)移至更多的熱交換器，其可以用于產(chǎn)生在反應(yīng)器中使用的蒸汽。另外，熱但是潔凈的氣體能夠被輸入至高溫氫薄膜過濾系統(tǒng)以使合成氣裂解為兩種不同的氣體蒸汽。一種蒸汽由純凈氫組成，另一種由純一氧化碳(CO)組成。在本發(fā)明的一個實施方式中，一氧化^暖既能夠在燃氣鍋爐中燃燒以促進二氧化碳(co2)的復(fù)原和其在蒸汽中勢能的轉(zhuǎn)換，也能夠被運送至壓縮機并裝瓶。在本發(fā)明的一個實施方式中，氫氣(H2)既能夠在燃料電池中轉(zhuǎn)化為能量也能夠一皮運送至壓縮機并隨后注入容器(其裝有石墨納米-纖維存儲介質(zhì)或無水鋁存儲介質(zhì))，以便H2能夠安全地存貯或運輸。能夠提供從高溫氫薄膜過濾系統(tǒng)至燃料電池組的供氫進給線作為其燃料供給。該系統(tǒng)的燃料電池組是典型的熔融碳酸鹽類型，其在陽極使用氬氣在陰極使用C02以產(chǎn)生電。所述在氣體中存在的一氧化碳產(chǎn)生額外的氬以及熱(上至約1500°F)，其能夠被回收產(chǎn)生蒸汽、二氧化碳和水?？梢蕴峁┮谎趸季€路來引導(dǎo)一氧化碳從高溫氬薄膜過濾系統(tǒng)到達常規(guī)燃氣鍋爐。所述燃氣鍋爐燃燒CO以便C02和由氣化系統(tǒng)產(chǎn)生的CO的勢能值可以成本更有效地回收。一些上游氣化系統(tǒng)將設(shè)計為進入鍋爐的一個以上的燃料或原料的輸入，因此為所需的或合適的增加的發(fā)電量提供多用途。另外的燃料源的實例包括天然氣以及從有機廢物(也稱為生物氣)的厭氧消化獲得的氣體。取決于所選的特定電功率產(chǎn)生設(shè)備，其可以有利于包括燃料的其它類型，除氣化系統(tǒng)中所生成的氣體外，來使發(fā)電機的功率最大化。這種優(yōu)選的另外的燃料能夠包括天然氣、石油、和其它常規(guī)基于烴的燃料。應(yīng)該注意的是，另外的燃料不意圖提供由發(fā)電機消耗的主要BTU或能量，而是僅僅在能夠提高系統(tǒng)總功率時才包括所述另外的燃料。與本發(fā)明的一個實施方式一致的替代構(gòu)造使用氣化系統(tǒng)，所述氣化系統(tǒng)允許使用熔融碳酸鹽燃料電池，且產(chǎn)生C02和H20,并大大減少氮的氧化物、一氧化碳或未燃燒的烴的排放。與采用氣體點火鍋爐來使用一氧化碳相反，一氧化碳與氫氣一起注入到燃料電池。這些燃料電池可以是熔融碳酸鹽或其它類型的燃料電池，其燃燒一氧化碳作為有價值的燃料。冷卻的純氳氣用于質(zhì)子交換膜燃料電池(PEMFC)組是理想的。而在其它燃料電池中，燃料的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能。通過以下電化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生電能陽極2H2=>4H++4e-陰極02+4H++4e—=>2H20這些反應(yīng)典型地在低溫下(例如，<100°C)進行且包括在陽極的鉑催化層將氫裂解為電子和正電荷氫離子(質(zhì)子)，質(zhì)子穿過質(zhì)子交換薄膜(電解質(zhì))及其在陰極催化的電化學(xué)氧化。由于要求陽極和陰極蒸汽的水分的細致的控制，電解質(zhì)(固體聚合物薄膜)必須飽含水。而且，陽極上的少量CO(大于約lppm的水平)和H2S毒性催化劑可以影響對氳氣純度的要求。與其它類型的燃料電池相比，PEMFC對于給定體積和重量產(chǎn)生更多的能量且允許快速啟動。PEMFC組的效率達到35-45%的值。系統(tǒng)還能夠被設(shè)置為允許使用氫氣驅(qū)動式渦輪機產(chǎn)生電，而不會因合成氣的高燃燒溫度而損壞關(guān)鍵內(nèi)部元件，且氮氧化物的排放大量降低。來自高溫氫氣薄膜的氫氣可以被輸入至煙霧發(fā)生器水注入系統(tǒng)(其中在組合在氣庫&機(或內(nèi)燃機中)燃燒前加入去離子水)以將能量轉(zhuǎn)化為機械力并驅(qū)動發(fā)電的發(fā)電機。在本文中，水的作用是限制內(nèi)部溫度及因此防止對關(guān)鍵內(nèi)部組件的破壞。另外，煙霧發(fā)生器水注入系統(tǒng)可能在本發(fā)明的位點和/或當這種另外的燃料可能不易于大量獲得時進行操作。另外，沖洗煙霧發(fā)生器可以顯著地降低由合成氣和/或另外的燃料混合物的燃燒的高溫所導(dǎo)致的一氧化氮排放。如本領(lǐng)域中已知的，在燃料電池中使用的合成氣的所需特性能夠根據(jù)所用燃料電池的類型而變化，見下表3所示。表3:通常燃料電池特性<table>tableseeoriginaldocumentpage48</column></row><table>a根據(jù)構(gòu)造為可變的，通?！?00ppmb主要設(shè)計用于純氫和氧c要求CO+C02總濃度<50ppm，電池對C02特別敏感d主要用作稀釋劑，低濃度較好e在通常用于氣化的值的范圍內(nèi)是無限制的f由于稀釋電池組總較高的含量影響經(jīng)濟性從而，在燃料電池是SOFC的一實施方式中，輸出合成氣中的HC1將低于1卯m,硫含量將低于1ppm,烴含量將低于10%。在燃料電池是MCFC的一實施方式中，輸出合成氣中的HCI將低于0.5ppm,硫含量將低于0.5ppm，烴含量將低于10%。為了對本文所述的發(fā)明獲得更好的理解，陳述了以下實施例。應(yīng)當理解這些實施例意圖描述本發(fā)明的示例性實施方式，而非意圖以任何方式限制本發(fā)明的范圍。實施例實施例1:用于產(chǎn)生適用于燃氣發(fā)動機中的調(diào)整氣的GCS下面的實施例描述構(gòu)造為產(chǎn)生適用于燃氣發(fā)動機中的調(diào)整氣的GCS。所述GCS包含如下工藝操作第一階段工藝1.蒸發(fā)冷卻(急冷)2.干式注入系統(tǒng)3.除顆粒物/重金屬4.在固體殘余物氣體調(diào)整器和輔助的固體殘余物GC中處理固體殘余物第二階段工藝5.HC1凈化器6.工藝氣風(fēng)才幾7.氣體冷卻器8.汞潤飾器9.除硫通過以上工藝操作產(chǎn)生的調(diào)整氣被貯存并在加熱后使用。以上工藝操作在圖2中示出并在下文描述。如圖2中可見，該GCS采用會聚的工藝步驟并包含與固體殘余物氣體調(diào)整器5整合在一起的轉(zhuǎn)爐氣調(diào)整器4以及固體殘余物調(diào)整器265。被進給到GCS中之前，離開轉(zhuǎn)爐50的合成氣(輸入氣)用熱交換器210從大約1000。C冷卻至約74(TC。經(jīng)GCS處理得到的輸出氣含低于17mg/Nm3的顆粒物、低于5ppm的HC1和低于10ppm的H2S。第一階段輸入氣顆粒物和重金屬的載量(主要是含重金屬的飛灰)如下設(shè)計氣體流率-9500Nm3/hr含塵量-7.4g/Nm3鎘-2.9mg/Nm3鉛-106.0mg/Nm3汞-1.3mg/Nm3第一階段保證的輸出氣規(guī)格顆粒物-11mg/Nm3(去除約99.9%)49鎘-15|ig/Nm3(去除約99.65%)鉛-159jug/Nm3(去除約99.9%)汞-190jag/Nm3(去除約90%)(1)蒸發(fā)冷卻220在熱交換器210中初始冷卻后，輸入合成氣再通過干式急冷進一步冷卻，干式急冷有效地降低合成氣溫度并防止凝露。蒸發(fā)冷卻通過蒸發(fā)冷卻塔220(干式急冷)進行以將合成氣溫度降至約26CTC(150。C-30(TC范圍)。這通過以受控的方式(絕熱飽和)向氣流中直接注水達到。此為干式急冷，其有控制措施確保水不存在于出氣中，故出氣溫度下的相對濕度低于100%。(2)干式注入系統(tǒng)271一旦氣流離開蒸發(fā)冷卻塔220,即直接向氣流內(nèi)注入活性碳以從氣流中去除重金屬?；钚蕴假A存在料斗中并以氣動方式注入到氣流中。碳的注入將俘獲大多數(shù)重金屬，失效的碳粒由袋室式集塵室230收集并循環(huán)回固體殘余物調(diào)整器265中以如接下來的步驟中所述那樣進行進一步的能量回收。活性碳注入氣體中后在氣體中駐留足夠長的時間以便細小的重金屬顆粒(鎘、鉛、汞)被吸附到活性碳表面上。。)去除顆粒物然后在袋室式集塵室230中以極高的效率從輸入合成氣中去除顆粒物和其表面上帶重金屬的活性碳以提供滿足當?shù)亟饘倥欧畔拗频妮敵鰵獠⒈Ｗo下游的氣態(tài)污染物去除子系統(tǒng)及將使用該調(diào)整氣的燃氣發(fā)動機。顆粒物的去除按如下進行。在袋室式集塵室230中，織物過濾器上形成顆粒物的濾餅。該濾餅提高袋室式集塵室230的顆粒物去除效率。袋室式集塵室230采用帶襯里的玻璃纖維袋、不帶襯里的玻璃纖維袋、或P84玄武巖纖維過濾袋并在200。C到260。C的溫度下工作。因此袋室式集塵室設(shè)計為具有99.9%的顆粒物去除效率。重金屬如鎘和鉛在此溫度下呈顆粒形式，故以非常高的收集效率收集在袋室式集塵室中。當袋的壓力降增至某個設(shè)定的極限時，使用脈沖氮氣流來清潔袋。在該實施方案中使用氮氣作為脈沖氣是出于安全原因，因為空氣和合成氣將形成爆炸混合物。50袋室式集塵室使用筒式過濾器，其通常不需要任何附加支承。袋室式集塵室自身可為筒形或長方形。工作參數(shù)設(shè)置應(yīng)避免任何水蒸汽凝結(jié)。可使用特殊試劑如長石來吸收高分子量碳氫化合物(焦油)以保護袋室式集塵室。離開第一階段處理的氣體然后經(jīng)第二階段工藝處理。(4)顆粒物在固體殘余物氣體調(diào)整器265和輔助的固體殘余物GC5中的處理離開轉(zhuǎn)爐氣調(diào)整器4的為重金屬所污染的固體殘余物的量很大，因此被送到固體殘余物調(diào)整器265處以將固體殘余物轉(zhuǎn)化為爐渣。固體殘余物調(diào)整器265中產(chǎn)生的氣體然后在固體殘余物氣體調(diào)整器5中處理以通過在間接式空氣-氣體熱交換器270中冷卻除重金屬及在小袋室式集塵室285中除顆粒物和重金屬。小袋室式集塵室285專門用來處理來自固體殘余物調(diào)整器265的氣體。如圖2中所示，固體殘余物氣體調(diào)整器5進行的其他步驟包括進一步用氣體冷卻器290冷卻氣體及在碳床295中除重金屬和顆粒物。處理得到的二次合成氣流然后被轉(zhuǎn)回轉(zhuǎn)爐氣調(diào)整器4以送回袋室式集塵室步驟230前的l命入合成氣流中。從固體殘余物氣體調(diào)整器5的小袋室式集塵室285中去除的固體殘余物的量顯著少于從轉(zhuǎn)爐氣調(diào)整器4的袋室式集塵室230中去除的量。小袋室式集塵室285充當重金屬的清除器。從固體殘余物氣體調(diào)整器5中清除出的重金屬的量隨MSW進料組成而異。一般來說，僅當重金屬積聚到規(guī)定的極限時才需要定期清除。作為從小袋室式集塵室285中清除以進行危險廢物處置的替代方案，來自小袋室式集塵室的固體殘余物可被循環(huán)回固體殘余物調(diào)整器265進行熔煉。固體殘余物調(diào)整器袋室式集塵室285的設(shè)計規(guī)格入口氣顆粒物和重金屬載量(主要是含重金屬的飛灰)設(shè)計氣體流率-150NmVhr含塵量-50g/Nm3鎘_440mg/Nm3鉛-16.6g/Nm3汞-175mg/Nm3寸呆證的輸出顆粒物-10mg/Nm3(去除約99.99%)鎘-13|ag/Nm3(去除約99.997%)鉛-166g/Nm3(去除約99.999%)汞-175jug/Nm3(去除約99.9%)轉(zhuǎn)爐氣調(diào)整器袋室式集塵室230和固體殘余物氣體調(diào)整器袋室式集塵室均在出口處有粉塵傳感器(直接反饋或監(jiān)測)以通知袋破裂。如果發(fā)生袋破裂，系統(tǒng)可能停機以便維修。第二階段(5)除HC1在轉(zhuǎn)爐氣調(diào)整器4中去除合成氣中的顆粒物后，使用HC1凈化器240除HC1。出于冶金學(xué)考慮，HC1凈化器240位于氣體移動裝置或工藝氣風(fēng)機245的上游。HC1凈化器240可包括輔助熱交換器，如圖13中所示。如圖13中所示，HC1凈化器240為填津牛3荅，氣流中的幾乎全部HC1均將在其中與循環(huán)的石威性溶液(如所示的NaOH)反應(yīng)。熱交換器241調(diào)整系統(tǒng)的溫度。填料塔也提供足夠的接觸面積以將氣體冷卻至約35°C。碳床過濾器242用來從液體溶液中分離潛在的可溶性水污染物如重金屬、HCN、氨、焦油等。HC1凈化器240設(shè)計的HC1出口濃度為5ppm。其將下游應(yīng)用的發(fā)動機排氣中HC1的排放減到至高2ppm。污水排出流被送到污水儲罐以便處置。圖14示出了收集和貯存來自GCS的污水的示例性系統(tǒng)，其中，來自HCl凈化器240和/或其他上游工藝的污水被收集在污水池70中，然后被進給到污水儲罐72中。污水泵74用來從儲罐向污水池或向卡車中(以運到廠區(qū)外)轉(zhuǎn)移污水。設(shè)計氣體流率-9500NmVhr凈化器進氣中標準/最大HCl載量-0.16%/0.29%HC1出口濃度-5ppm啟動時分析HC1凈化器240中的水流以確認顆粒物去除效率。(6)工藝氣風(fēng)機在從輸入合成氣中去除HC1后，在該點采用風(fēng)機245來提供驅(qū)動力以便氣體從轉(zhuǎn)爐50出口經(jīng)過整個工藝到達下游應(yīng)用的發(fā)動機處。其位于汞潤飾器"0的上游，原因是去除器250在壓力下具有更好的汞去除效率。這也可減小汞潤飾器容器的尺寸。風(fēng)機245設(shè)計為使用所有上游容器的設(shè)計壓力降。其也設(shè)計以針對下游設(shè)備的壓力損失提供所需的壓力至氣體儲罐(或"均質(zhì)化室，，)中的最終壓力為約2.5psig。(7)氣體冷卻器隨著氣體通過風(fēng)機245被加壓，其溫度升至約77。C。隨著輸入氣流經(jīng)氣體冷卻器246,輸入氣的溫度降回35°C。這是下游H2S去除系統(tǒng)260的運行所需要的。H2S系統(tǒng)的最高設(shè)計溫度為40°C。(8)汞潤飾器(mercurypolisher)碳床過濾器250被用作輸入合成氣流中留下的任何重金屬的最終去除裝置。當系統(tǒng)處于壓力下而不是真空下、處于較低溫度下、氣體飽和、且HC1已從氣體中去除而不會使碳變質(zhì)時，碳床效率將提高。該附加的金屬去除步驟也為控制系統(tǒng)中的金屬提供了靈活性。汞潤飾器的性能通過分析氣體中的汞來測定。監(jiān)測不必在線進行而可只是通過瞬時抽樣進行定期驗證。調(diào)整通過改變碳進給速率和監(jiān)測去除器碳床過濾器設(shè)計為具有99%以上的汞去除效率。設(shè)計氣體流率-9500Nm3/hr標準/最大汞載量-190|ag/Nm3/1.3mg/Nm3碳床壽命-3-5年保證的碳床出口汞含量-19jiig/Nm3(99%)(9)除碌u在其他重金屬已從汞潤飾器250中去除后，用H2S去除系統(tǒng)260去除輸入氣中的硫。H2S去除系統(tǒng)260基于的是加拿大安大略省環(huán)境部的A7準則中規(guī)定的SCb排放限制。H2S去除效率應(yīng)為這樣以便離開GCS并在燃氣發(fā)動機中燃燒的氣體產(chǎn)生的S02排放低于15ppm。H2S去除系統(tǒng)260設(shè)計的出口H2S濃度(H2S系統(tǒng)的出口)為20ppm。圖15示出了適宜的H2S去除系統(tǒng)260及輔助部件的示例性示意圖，其釆用ShellPaques技術(shù)。Paques53為兩步工藝(1)在H2S接觸器80中去除氣流中的H2S,和(2)硫回收-其包括生物反應(yīng)器82以將辟u化物氧化為元素辟b、辟u的過濾、」琉和污水排出流的滅菌以滿足規(guī)章制度的要求。來自碳床過濾器250的輸入氣流經(jīng)H2S接觸器80,在這里，通過循環(huán)堿性溶液，H2S從合成氣中被去除。來自凈化器的含硫化物的溶液被送到生物反應(yīng)器82以再生石威。在生物反應(yīng)器中，硫桿菌屬細菌通過用空氣氧化而將硫化物轉(zhuǎn)化為元素硫?？刂葡到y(tǒng)控制進入生物反應(yīng)器82的空氣流率以保持系統(tǒng)中硫的總量。生物反應(yīng)器82的滑流在壓濾機中過濾。來自壓濾機的濾液被送回工藝中，小部分該濾液流被作為液體排出流送出。有兩種泄;故源；一種是固體泄放-硫及一些生物物質(zhì)，一種是液體泄放-水及硫酸鹽、碳酸鹽和一些生物物質(zhì)。兩種流均在最終處置前經(jīng)過滅菌。設(shè)計氣體流率-8500Nm3/hr標準/最大H2S載量-353ppm/666ppmH2S去除系統(tǒng)需要保證的性能保證的H2S出口濃度-20ppm氣體]i!i存和氣體加熱潔凈并冷卻的輸出合成氣被轉(zhuǎn)移至氣體儲罐以便貯存。氣體儲罐的目的是均質(zhì)化其組成(熱值-LHV)和其壓力。由于燃氣發(fā)動機的設(shè)計需要進氣具有特定的組成范圍和規(guī)定的相對濕度，故在使用前可使氣體流經(jīng)冷凝器以將水從合成氣中冷凝出并使氣體從35。C過冷至26°C。從輸入氣流中冷凝出的水通過氣/液分離器去除。這確保了氣體在經(jīng)l!i存后被送到發(fā)動機中前被再熱至4(TC(發(fā)動機需要)時具有80%的相對濕度。上述GCS具有如下規(guī)格表4:GCS規(guī)格<table>tableseeoriginaldocumentpage54</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage55</column></row><table>中處理并然后送到轉(zhuǎn)爐氣調(diào)整器2中。在本實施例中，在進入GCS之前，輸入氣已在例如同流熱交換器中冷卻。第一階段工藝活性碳171被注入輸入合成氣流中，顆粒物和重金屬用顆粒去除單元130從輸入氣中去除。從輸入氣中去除的顆粒物和重金屬被收集并轉(zhuǎn)移至固體殘余物調(diào)整器165,在這里，其被轉(zhuǎn)化為固體殘余物和二次氣流。二次氣流然后進入固體殘余物熱交換器170,在這里其被冷卻。在隨后的步驟中，活性碳172被注入二次氣流中，二次氣流中的重金屬或顆粒物用顆粒去除單元185從二次氣流中分離。二次氣流然后被導(dǎo)回轉(zhuǎn)爐氣調(diào)整器2,在這里，其進入并與轉(zhuǎn)爐氣調(diào)整器2的顆粒去除單元130后的輸入氣流合并。第二階段工藝仍參照圖9，一旦顆粒物和重金屬被從輸入氣流中去除，與來自固體殘余物氣體調(diào)整器3的二次氣流合并的輸入氣流將然后被導(dǎo)向HC1去除系統(tǒng)140,在這里，酸氣將從輸入氣中分離出。如果用來在低溫氣化器中生成合成氣的碳質(zhì)原料中含氯代烴，則合成氣中將存在HC1。為幫助將來自HC1去除系統(tǒng)140的輸入合成氣轉(zhuǎn)移至系統(tǒng)的下一工藝，可使用氣體移動單元145如風(fēng)機或其他適宜的單元。在本實施例中，GCS中任選的下一步驟是在重金屬去除器150中除重金屬。該步驟中去除的重金屬和顆粒物將與在固體殘余物氣體調(diào)整器3中從二次合成氣流中去除的那些一道被送至受控的填埋場以便處置。如圖9中所示的接下來的工藝也是任選的，為從輸入合成氣中除硫160。如果用來在轉(zhuǎn)爐中生成合成氣的碳質(zhì)原料為高硫含量的煤，則合成氣中將存在硫酸。去除的硫被收集并用在工業(yè)應(yīng)用中。輸出的合成氣被送到下游應(yīng)用中。自該步驟生成的硫可經(jīng)進一步處理以用于工業(yè)應(yīng)用或以便處置。實施例3:用于高溫氣體調(diào)整的GCS概述本實施例描述用于高溫氣體調(diào)整的GCS并提供線性工序的實例。該GCS進行的處理步驟的概況在圖3中示出。在大容量應(yīng)用中，為提高總體56熱效率，合成氣可在高達76(TC的溫度下凈化。離開轉(zhuǎn)爐51的合成氣在熱交換器310中被冷卻至大約760°C。該冷卻后的合成氣(輸入合成氣)然后進入GCS6。顆粒物和重金屬然后在旋風(fēng)分離器或過濾器330中從輸入合成氣中去除(第一階段工藝)。然后進行下面的第二階段工藝。氯化物保護床340(蘇打石)被用來除HC1，然后通過吸附劑除H2S360。最后，在貯存該調(diào)整合成氣之前用陶瓷過濾器362從高溫的輸入合成氣中去除任何顆粒。按本實施例的GCS將生成最小量的液體廢物(可能是實施例1和3-7中最少的)，但可能增大泄放的固體廢物的量，即便用來除酸氣的吸附劑被再生也如jt匕。實施例4:其中無活性碳注入步驟的GCS概述本實施例描述如圖4中所示的GCS進行的處理步驟，其中無活性碳被注入系統(tǒng)中。本實施例結(jié)合了會聚工序。來自轉(zhuǎn)爐52的輸入氣經(jīng)熱交換器410冷卻，然后進入轉(zhuǎn)爐氣調(diào)整器8,在這里，顆粒物用袋室式集塵室430從輸入氣流中去除。袋室式集塵室430收集的顆粒物被送到固體殘余物調(diào)整器465以產(chǎn)生二次氣流和固體殘余物。二次氣流然后在固體殘余物氣體調(diào)整器7中處理。固體殘余物氣體調(diào)整器7進行在間接式空氣-氣體熱交換器470中冷卻二次氣流及在袋室式集塵室485中從二次氣流中除顆粒物的第一階段工藝步驟。任選的步驟包括氣體冷卻490和在-友床495中除重金屬和顆粒物。二次氣流然后被送回轉(zhuǎn)爐氣調(diào)整器8的袋室式集塵室430前，然后流經(jīng)袋室式集塵室430。輸入氣然后在第二階段處理步驟中處理，第二階段處理步驟包括在HC1凈化器440中除酸氣、隨后在汞潤飾器450中除重金屬和顆粒物、以及在H2S凈化器460中除^5克。實施例1中所示GCS與本實施例中所述GCS的不同包括相當大部分的重金屬將通過袋室式集塵室430而在隨后的子系統(tǒng)中的液流中被部分吸收并最終在碳床450中被俘獲。液流中的重金屬載量高于實施例1中所述的GCS中觀察到的情況。顆粒物載量在袋室式集塵室430之前降低。袋室式集塵室430中固體(灰分)的量低于實施例1中所述GCS的情況。與實施例1中所述GCS相比，自本實施例所述GCS產(chǎn)生的液流(污水)中含更多污染物如重金屬，因此增大了該液流或污水被歸為危險廢物的可能而可能需要對該污水使用碳濾器，這可能增高系統(tǒng)的成本。在本實施例中，下游碳床的壽命可能因較高的重金屬載量而縮短，并將有更多的廢碳生成，這些廢碳也應(yīng)歸為危險廢物，如果不需要任何再生的話。實施例5:其中部分冷卻合成氣被循環(huán)使用的GCS概述圖5中示出了其中經(jīng)GCS處理的一些冷卻氣被系統(tǒng)循環(huán)使用的GCS所進行的處理步驟。該GCS提供了線性工序的實例。第一階段工藝輸入氣為離開轉(zhuǎn)爐53并在熱交換器510中冷卻的合成氣。該輸入氣然后進入GCSIO并在如實施例1中所述的干式急冷器520中冷卻。碳571被注入該輸入合成氣流中，重金屬和顆粒物在袋室式集塵室530中去除。離開袋室式集塵器530的合成氣被分成兩股流。在一股流中，至高30%的合成氣通過風(fēng)機545的使用被循環(huán)回同流熱交換器510的出口處(干式急冷520前)。在本實施例中，干式急冷塔的成本和尺寸以及所消耗的水量可得到最小化。在另一股流中，離開袋室式集塵室530的合成氣通過第二階段工藝得到處理，在第二階段工藝中，HC1在HC1凈化器540中去除，隨后重金屬和顆粒物在碳床550中去除，最后是除H2S560。與實施例1中所述的GCS相比，本實施例中將生成4交少的液體廢物，所生成的固體廢物的量將與實施例1中所生成的大致相同。實施例6:其中顆粒物在高溫下從輸入合成氣中去除的GCS概述圖6中示出了其中顆粒物在高溫的第一階段工藝中從輸入氣中去除的GCS實施例，其與實施例1中所述GCS的不同在于使用了高溫過濾器(顆粒分離器)605如旋風(fēng)分離器以從合成氣中去除粗顆粒。這顯著降低袋室式集塵室630前合成氣中顆粒物的載量。在本實施例中，經(jīng)固體殘余物氣體調(diào)整器9處理的二次氣流被送回轉(zhuǎn)爐氣調(diào)整器12的熱交換器610前。在本實施例中，來自轉(zhuǎn)爐54的輸入合成氣在旋風(fēng)過濾器605中于高溫下處理去除顆粒物(第一階段工藝)。來自旋風(fēng)過濾器605的合成氣可在第一階段工藝中被進一步處理，所述第一階段工藝包括在熱交換器610中冷卻和在袋室式集塵室630中去除顆粒物和重金屬，并然后通過第二階段工藝處理，或來自旋風(fēng)過濾器605的合成氣可被直接送到第二階段工藝，在第二階段工藝中，氣體經(jīng)由除HC1640、在碳床650中除重金屬和顆粒物、以及除H2S660,然后被貯存。在本實施例中，自HC1凈化器640生成的廢物流通過碳床642過濾處理以去除重金屬和顆粒物。來自轉(zhuǎn)爐氣調(diào)整器12的袋室式集塵室630的顆粒物或灰分在固體殘余物調(diào)整器665中被加熱以產(chǎn)生固體物質(zhì)和二次氣流。二次氣流經(jīng)第一階段處理步驟處理，第一階段處理步驟包括在間接式空氣-氣體熱交換器670中冷卻、隨后在袋室式集塵室685中除顆粒物和重金屬。其他任選步驟包括在氣體冷卻器690中冷卻二次氣流及在碳床695中除重金屬和顆粒物。二次氣流然后被送回轉(zhuǎn)爐氣調(diào)整器12中氣體在熱交換器610中冷卻之前。在本實施例中，液體廢物流和固體廢物泄放的量與實施例1中所述GCS均無顯著差異。但袋室式集塵室的壽命延長了。實施例7:不含用于除顆粒物的袋室式集塵室的GCS概述下面描述并在圖7中示出了其中使用非袋室式集塵室的顆粒去除單元從輸入氣中除顆粒物的GCS的實施例。該GCS提供了線性工序的實例。如圖7中所示，輸入氣在轉(zhuǎn)爐55中產(chǎn)生并在熱交換器710中冷卻。輸入氣然后進入GCS14。在本實施例中，袋室式集塵室未結(jié)合進GCS的第一階段工藝中，但采用了高溫過濾器705(或旋風(fēng)或陶瓷過濾器)來在合成氣通過第二階段工藝處理前去除部分或大多數(shù)顆粒物，第二階段工藝包括在水凈化器740中濕式急冷。污染物(其可能包括顆粒物、NH3、HCN、HC1、焦油和金屬)在液體中被吸收并在污水處理設(shè)施中被處理。在輸入氣通過水凈化器740處理后，〃琉在H2S去除系統(tǒng)760中去除，重金屬和顆粒物在汞潤飾器750中去除。本實施例中將生成大量含上述污染物的液體廢物，這些液體廢物需要在處置前進行嚴^f各處理。固體廢物(分離出的灰分)可能含重金屬、有機物和其他無機物，因此應(yīng)歸為危險廢物而需要適宜的處置程序。作為任選的工藝，如果固體廢物被送回固體殘余物調(diào)整器，則固體廢物將首先需要脫水和干燥，這將增加GCS的運行成本。實施例8:其中調(diào)整氣不用來在下游應(yīng)用中產(chǎn)生能量的GCS概述圖8示出了其中輸出氣不用來在下游應(yīng)用中產(chǎn)生能量的GCS的實施59例。本實施例中的GCS16提供了輸入氣通過第一階IS:工藝、隨后通過第二階段處理步驟并然后進入排氣機構(gòu)的路線，在第一階段工藝中，重金屬和顆粒物在旋風(fēng)過濾器830中去除，第二階段處理步驟使用文丘里凈化器842、Impinjet凈化器844、冷凝器、袋室式集塵室830和孔板。這里描述的GCS提供了線性工藝的實例。實施例9:包含GCS的市政固體廢物氣化裝置GCS可與等離子氣化系統(tǒng)和/或下游應(yīng)用整合于一起。圖IO示出了包含示例性GCS的市政固體廢物氣化裝置的工藝流程圖概況，所述GCS與包括燃氣發(fā)動機的下游應(yīng)用整合在一起。在本實施例中，固體殘余物氣體調(diào)整器11在袋室式集塵室1095后包含氣體冷卻器1090和活性碳床1095并反饋回轉(zhuǎn)爐氣調(diào)整器18的袋室式集塵室1030前。在本實施例中，參照圖IO中所示的GCS,來自等離子氣化系統(tǒng)的轉(zhuǎn)爐56的輸入氣在同流熱交換器1010中冷卻，然后通過轉(zhuǎn)爐氣調(diào)整器18經(jīng)第一階段工藝處理，第一階段工藝包括在干式急冷工藝1020中進一步冷卻、向輸入氣流中加活性〃碳1071和在袋室式集塵室1030中除顆粒物和重金屬。輸入氣然后經(jīng)第二階段工藝處理，第二階段工藝包括在HC1凈化器1040中除HC1、在汞潤飾器1050中除重金屬和顆粒物及在H2S去除系統(tǒng)1060中除H2S。轉(zhuǎn)爐氣調(diào)整器18的袋室式集塵室1030中收集的物質(zhì)被送到固體殘余物調(diào)整器1065，在這里，其被轉(zhuǎn)化為固體殘余物和二次氣流。固體殘余物調(diào)整器1065中生成的二次氣流在固體殘余物氣體調(diào)整器11中通過第一階段處理，所述處理包括在間接式空氣-氣體熱交換器1070中冷卻、在袋室式集塵室1085中除顆粒物、然后在氣體冷卻器1090中冷卻并在活性碳床1095中除其他重金屬和顆粒物。二次氣流然后被送到轉(zhuǎn)爐氣調(diào)整器18處，在這里，其在輸入氣流進入轉(zhuǎn)爐氣調(diào)整器18的袋室式集塵室1030前與輸入氣流合并。輸入氣流然后通過轉(zhuǎn)爐氣調(diào)整器18的其余的第一階段和第二階段處理步驟處理。該工藝的其他細節(jié)如下面所述工藝概述原合成氣離開轉(zhuǎn)爐56并流經(jīng)同流熱交換器1010。同流熱交換器1010冷卻氣體，顯熱被用來再熱引入轉(zhuǎn)爐56中的工藝用風(fēng)。經(jīng)冷卻的合成氣60然后流進GCS中，在這里，合成氣被進一步冷卻并順序去除顆粒物、金屬和酸氣。本實施例中的GCS包含轉(zhuǎn)爐氣調(diào)整器18和固體殘余物氣體調(diào)整器11。在送到用來發(fā)電的燃氣發(fā)動機1063中之前，潔凈、調(diào)整的合成氣(具有所需濕度的輸出氣)被貯存在合成氣儲罐1062中。系統(tǒng)中的主要部件(裝置)的功能在下面部分(參見表6)按合成氣的處理順序說明。MSW氣化裝置的裝置圖和工藝圖分別在圖16和10中示出。表6:子系統(tǒng)的主要功能<table>tableseeoriginaldocumentpage61</column></row><table>同流熱交換器為回收合成氣的顯熱，使用稱為同流熱交換器1010的管殼式熱交換器通過空氣冷卻離開精煉室的原合成氣。合成氣流經(jīng)管側(cè)，空氣流經(jīng)殼側(cè)。合成氣溫度從IOOO'C降至738°C，而空氣溫度從室溫升至600°C。輸入合成氣然后進入轉(zhuǎn)爐氣調(diào)整器18。蒸發(fā)冷卻器(第一階段處理)蒸發(fā)冷卻器進行轉(zhuǎn)爐氣調(diào)整器18的第一步。蒸發(fā)冷卻器1020經(jīng)以受控的方式(絕熱飽和)直^t妄注水而將合成氣溫度降至250°C。此工藝也稱干式急冷，因為冷卻中不存在任何液體。水被霧化和同向噴射到合成氣流中。當水蒸發(fā)時，其從合成氣中吸收顯熱而在合成氣被送到袋室式集塵室之前將合成氣溫度降至大約250°C。干式注入系統(tǒng)(第一階段處理)干式注入系統(tǒng)1071向輸入合成氣流中注入活性石灰?；钚允癄憔哂蟹浅８叩目紫抖榷兄诒砻嫖酱蠓肿游锓N如汞和二惡英?；钚蕴钾恑存在料斗中，以氣動方式注入輸入氣流中并在袋室式集塵室1030中被俘獲。這樣，金屬和其他污染物從氣流中分離出?；蛘呖上驓饬髦凶⑷肫渌牧先玳L石、石灰和其他吸附劑以控制和俘獲輸入合成氣流中存在而未被攔截的重金屬和焦油。袋室式集塵室(第一階^歐處理)顆粒物和其表面上帶重金屬的活性碳在袋室式集塵室1030中從合成氣中去除。在袋室式集塵室1030中，顆粒物形成濾餅。該濾餅提高袋室式集塵室的顆粒物去除效率。重金屬如鎘和鉛在此溫度下呈顆粒形式，故也以非常高的收集效率收集在袋室式集塵室中。當袋室式集塵室1030的壓力降增至某個設(shè)定的極限時，使用脈沖氮氣流來清潔袋。從袋的外表面上落下的固體被收集在底部料斗中并被送到固體殘余物調(diào)整器1065中以便進一步轉(zhuǎn)化或處置(參見下面的固體殘余物氣體調(diào)整器步驟)。HC1凈化器(第二階段處理)離開袋室式集塵室1030的輸入合成氣(無顆粒物)在填料塔中的HC1凈化器1040中凈化以通過堿性溶液去除氣流中的HC1。凈化器1040內(nèi)有足夠的接觸面積以冷卻氣體至35°C。出口HC1濃度將達到5ppm的水平。污水排出流被送到污水儲罐以便處置。合成氣風(fēng)機(第二階段處理)該點需要風(fēng)機1045來提供驅(qū)動力以便氣體從轉(zhuǎn)爐56出口經(jīng)過整個工藝到達發(fā)動機1063處。其位于汞潤飾器1050的上游，原因是去除器在壓力下具有更好的汞去除效率。風(fēng)機1045設(shè)計為使用所有上游容器的設(shè)計壓力降。其也設(shè)計以針對下游設(shè)備的壓力損失提供所需的壓力至氣體儲罐1062中的最終壓力為約2.1到3.0psig。碳濾床(第二階段處理)合成氣由風(fēng)才幾1045加壓并在碳濾床1050前經(jīng)水冷熱交換器1046進一步冷卻，碳濾床1050被用作氣流中重金屬的最終去除裝置。其也能從氣流中吸收其他有機污染物如二惡英(如果存在的話)。碳床過濾器1050設(shè)計具有99.0%以上的汞去除效率。H2S去除系統(tǒng)(第二階^:處理)在輸入氣流經(jīng)碳濾床處理后，使用ShellPaques生物技術(shù)進行H2S去除1060。來自碳床過濾器1050的輸入合成氣流經(jīng)凈化器，其通過循環(huán)堿性溶液從合成氣中去除H2S。然后，來自凈化器的含硫化物的溶液被送到生物反應(yīng)器以再生^5威。生物反應(yīng)器中發(fā)生^^的回收而將^5?；镅趸癁樵亓颍缓筮M行碌u的過濾以及硫和污水排出流的滅菌以滿足規(guī)章制度的要求。H2S去除系統(tǒng)1060設(shè)計的出口H2S濃度為20ppm。輸入氣離開H2S去除系統(tǒng)1060后即被導(dǎo)向合成氣調(diào)整系統(tǒng)，除其他部件外，合成氣調(diào)整系統(tǒng)還包含冷凝器、氣/液分離器和均質(zhì)化室。固體殘余物氣體調(diào)整器(第一階段處理)轉(zhuǎn)爐氣調(diào)整器袋室式集塵室1030中俘獲的物質(zhì)(其可能含活性碳和金屬)定期用氮氣清除并輸送到固體殘余物調(diào)整器1065，在這里所述物質(zhì)發(fā)生玻璃化。從固體殘余物調(diào)整器1065出來的二次氣流進入固體殘余物氣體調(diào)整器ll，在這里，其在氣體冷卻器1070中冷卻。二次氣流然后流經(jīng)固體殘余物氣體調(diào)整器袋室式集塵室1085以去除顆粒物，然后由熱交換器1090冷卻，再然后進入活性碳床1095以去除重金屬。固體殘余物氣體調(diào)整器11的袋室式集塵室1085也根據(jù)系統(tǒng)上的壓力降予以定期清理。固體殘余物氣體調(diào)整器袋室式集塵室1085中收集的固體殘余物通過適宜的措施處置。離開固體殘余物氣體調(diào)整器11的可燃氣(二次氣流)被送回轉(zhuǎn)爐氣調(diào)整器18以充分利用回收的能量。合成氣調(diào)整系統(tǒng)在用作燃氣發(fā)動機的燃料前，離開GCS的輸出氣被貯存在合成氣調(diào)整系統(tǒng)1062中。燃氣發(fā)動機的設(shè)計需要合成氣具有特定的組成范圍和規(guī)63定的相對濕度，因此在潔凈的合成氣離開H2S凈化器1060后，使用冷凝器將其從35。C過冷至26°C。這樣將從氣流中冷凝出一些水。該水通過氣/液分離器去除。這確保了氣體在經(jīng)貯存后被送到發(fā)動機中(其中輸出氣被用來為發(fā)動機供給能量)前被再熱至4(TC(發(fā)動機需要)時具有80%的相對濕度。潔凈并冷卻的氣體進入設(shè)計以容納來自處理操作的約2分鐘的輸出的均質(zhì)化室，從而消除氣體中"富度，，的任何差異而使流向發(fā)動機的氣體具有高度一致的品質(zhì)(調(diào)整氣)。均質(zhì)化室在約2.2-3.0psig下運行以達到燃氣發(fā)動機的燃料規(guī)格。離開均質(zhì)化室后，調(diào)整氣被加熱至發(fā)動機需要的溫度下并導(dǎo)向燃氣發(fā)動機1063。燃氣發(fā)動機根據(jù)裝置的規(guī)模，使用五臺GEJenbacher燃氣發(fā)動機組1063來發(fā)電。Jenbacher燃氣發(fā)動機為往復(fù)式發(fā)動機。其能高效率、低排放地燃燒低或中等熱值的合成氣。各燃氣發(fā)動機的容量為l.OMW。因此，完全發(fā)電容量為5MW。但由于較低的氣體熱值(與燃料如天然氣相比)，故降低發(fā)動機的額定值至其最高效的運行點即約700kW下運行。火舌管(flarestack)啟動、停機和工藝穩(wěn)定化過程中使用封閉式火舌管1064來燃燒合成氣。一旦工藝已穩(wěn)定化，火舌管1064將被僅用于應(yīng)急目的?；鹕喙?064應(yīng)達到99.99%的燃燒效率。實施例10:包含GCS的市政固體廢物氣化裝置圖11示出了包含與實施例9中所述相似的GCS的市政固體廢物氣化裝置，不同的是固體殘余物調(diào)整器1065中生成的二次氣流在固體殘余物氣體調(diào)整器13中處理后送到轉(zhuǎn)爐氣調(diào)整器20中轉(zhuǎn)爐氣調(diào)整器20的袋室式集塵室1030后(即除顆粒物和重金屬的第一階段分離步驟之后)，然后再經(jīng)轉(zhuǎn)爐氣調(diào)整器20的第二階段處理。實施例ll:其中使用干式凈化器和袋室式集塵室來去除顆粒物的GCS概述下面描述如圖17中所示的示例性氣體調(diào)整系統(tǒng)，其中使用了干式凈64化器和袋室式集塵室來從輸入氣中除顆粒物。如圖17中所示，在進入GCS之前，來自轉(zhuǎn)爐的輸入氣首先在熱交換器1710中冷卻。本實施例中的GCS包含向?qū)Ч芎痛沂郊瘔m室1730中注入干燥的活性碳和碳酸氳鈉的必要裝置。經(jīng)干式凈化1715(第一階段處理)和在袋室式集塵室1730(第一階段處理)中去除顆粒物后的輸入氣被送至主要在填料塔中進行的濕式凈化1740(第二階段處理)，然后通過錯流室1760，如圖17中所示。在干式凈化系統(tǒng)1715中，含粉狀干燥活性碳和碳酸氳鈉的試劑被貯存在集裝袋推料機中。受控量的該試劑通過袋室式集塵室1730上游的氣動傳送系統(tǒng)注入導(dǎo)管中。活性碳吸附輸入氣流中的重金屬并與其他顆粒一起被帶到袋室式集塵室1715。顆粒物被收集在濾袋的外部，所產(chǎn)生的濾餅進一步過濾輸入氣流。離開各織物過濾室的輸入氣再在填料床凈化器(濕式凈化吸收器1740，在這里，HC1將從輸入氣中去除)和錯流室1760(在這里，H2S將從輸入氣中去除)中凈化和過冷。裝置的功能和技術(shù)要求上述裝置的功能和技術(shù)要求如下急冷反應(yīng)器(噴霧干燥吸收器)急冷反應(yīng)器或干式凈化器1715以逆流流動方式運行；高溫合成氣經(jīng)來自填料塔溶液氧化罐的低溫堿性溶液急冷。在急冷反應(yīng)器1715中，輸入氣中存在的一些HC1將被吸收在堿性溶液中，鹽將沉淀出，沉淀出的鹽在袋室式集塵室1730中去除。反應(yīng)物和活性碳的力口入反應(yīng)物和活性碳從懸掛式料筒加入輸入氣流中。到達袋室式集塵室1730之前，該材料經(jīng)螺桿進料器和旋轉(zhuǎn)進料器進給到混料導(dǎo)管中進行混合(與輸入氣反應(yīng))。袋室式集塵室使用各具有60%容量和3:1氣布比的兩個袋室式集塵室1730以避免任何不必要的停機。在其中一個袋室式集塵室的維護期間，另一個袋室式集塵室可以更高的氣布比承擔全部負荷而不使袋損壞和降低裝置生產(chǎn)能力。各袋室式集塵室均有隔離閥以在維護過程中起到隔離的目的。提供了加熱系統(tǒng)以使袋室式集塵室和底部料斗溫度在任何時候均保持在氣體的露點之上。提供了適當?shù)母魺嵋源_保沒有輻射熱損失。根據(jù)袋上的壓力降，使用氮氣(脈沖型袋室式集塵室)定期清潔袋室式集塵室1730。填料塔(吸收器)來自袋室式集塵室1730的氣體在逆流流動填料床吸收器或濕式凈化吸收器1740中吸收。填料床吸收器1740為傳熱和傳質(zhì)提供了足夠的接觸面積和時間。pH為8.5-9.5的碳酸鈉堿性溶液在塔中循環(huán)以凈化酸氣。錯流室輸入氣流中的二氧化碳是酸性的，在較高pH(11.2-11.8)下對堿性溶液具有親合性，但HsS不能在低pH下高效地吸收。為平衡H2S吸收和碳酸鈉消耗，采用了錯流室1760的概念。在錯流室1760中，高pH的碳酸鈉溶液以錯流形式噴射到輸入氣中以減少接觸時間，,人而減少與co2的反應(yīng)。碳酸鈉溶液在間歇式制備罐中制備，在制備罐中，碳酸鈉和水以適當?shù)谋嚷驶旌弦灾苽洳伙柡偷奶妓徕c溶液。該溶液被供給到為錯流室提供溶液的高pH進料罐。熱交換器兩臺熱交換器從循環(huán)的溶液中除熱，一臺的容量為6.0MBTU/hr(以冷卻水作為冷卻介質(zhì))，另一臺的容量為2MBTU/hr(以過冷水作為冷卻介質(zhì)，供夏天用)。氧化罐用碳酸鈉凈化碌"匕氫將產(chǎn)生硫化鈉；該辟u化物在單獨的氧化罐1750中經(jīng)空氣氧化而轉(zhuǎn)化為更穩(wěn)定的硫酸鹽形式。此反應(yīng)中加入活性碳作為催化劑。就液體廢物和固體廢物泄放來說，與實施例1中所述的實施方案相比，實施例11中所述的GCS的固體廢物泄方丈和液體廢物泄放可能要稍高一些。實施例12:包含GCS的市政固體廢物(MSW)裝置的高級工藝控制本實施例描述包含GCS的MSW裝置的高級控制策略。高級工藝控制包括GCS部件的控制。采取兩階段法進行MSW等離子氣化裝置工藝控制策略的開發(fā)和實施。階段l:啟動和調(diào)試期間的運行對于啟動和調(diào)試，使用簡單的"前端到后端"(或供給驅(qū)動)控制策略，其中，轉(zhuǎn)爐在固定的MSW進料速率下運行，工藝變化由下游設(shè)備(發(fā)動機/發(fā)電機和火炬)承擔。裝置的運行中涉及過量合成氣生產(chǎn)的小緩沖器，其需要小的連續(xù)火苗。超過標準量的合成氣生產(chǎn)將增大驟燃的量而使緩沖器中最初的合成氣量不足，但最終可使發(fā)電機降低功率輸出(借助可調(diào)的功率設(shè)定點，發(fā)電機可在50-100%的功率輸出下運行)。這種控制方案的好處是較不復(fù)雜。其提高了啟動和調(diào)試裝置及然后利用運行數(shù)據(jù)實施更復(fù)雜的控制的能力。其消除了前端與后端的相互影響，從而使裝置的一部分具有的問題不大可能影響到裝置的其余部分。這樣增長了正常運行時間、提高了故障查找和排除的能力以及優(yōu)化了各工藝部分。小的連續(xù)火苗消除了在停機/啟動模式下運行時火舌管處可能發(fā)生大的可見火舌的風(fēng)險。階段2:長遠運行策略MSW裝置的長遠控制策略是要達到由系統(tǒng)后端的燃氣發(fā)動機/發(fā)電機來驅(qū)動工藝的"后端到前端"控制(或需求驅(qū)動控制)。燃氣發(fā)動機將消耗一定量/hr的燃料，具體取決于燃料氣的能含量和所生成的電能。因此，控制系統(tǒng)的高級目標是確保適當量的MSW/HCF進料進入系統(tǒng)并轉(zhuǎn)化為適當能含量的合成氣以使發(fā)電機總在全功率下運行，同時精確匹配合成氣產(chǎn)量與合成氣消耗以便合成氣的驟燃被消除而使每消耗一噸MSW所生成的電能得到最優(yōu)化。圖18中示出了階段2的操作的高級工藝控制示意圖。階段1的操作是所示控制示意圖的子集。階段1的操作-主要工藝控制目標a)穩(wěn)定合成氣儲罐中的壓力。67b)穩(wěn)定所生成的合成氣的組成。c)控制材料在轉(zhuǎn)爐主艙中的堆積高度。d)穩(wěn)定轉(zhuǎn)爐主搶中的溫度。e)控制轉(zhuǎn)爐精煉室中的溫度。f)控制轉(zhuǎn)爐工藝壓力。各目標的描述a)穩(wěn)定合成氣儲罐中的壓力GE/Jenbacher燃氣發(fā)動機不能承受供給壓力變化。其規(guī)格如下最小壓力450mbar(118psig);最大壓力-200mbar(190psig);燃氣壓力許可波動=+/-10°/。(+/-17.5mbar,+/-0.25psi);最大氣壓波動速率=10mbar/sec(0.145psi/sec)。這類發(fā)動機具有入口調(diào)整器，其可處理供給壓力中小的擾動及管道中的阻塞，且均質(zhì)化室在一定程度上起到減弱這些變化的作用，但仍需要在轉(zhuǎn)爐上有快動控制回路。初始的階段1的壓力控制策略基于的是轉(zhuǎn)爐在足以產(chǎn)生過量合成氣生產(chǎn)的小緩沖器(其連續(xù)驟燃)的MSW進給速率下運行這一運行前提。因此，均質(zhì)化室的壓力控制為簡單的壓力控制回路，其中從合成氣儲罐到火炬線路的壓力控制閥按需要調(diào)整為保持室壓于所需設(shè)定點。(b)穩(wěn)定所生成的合成氣的組成燃氣發(fā)動機可在較寬的燃料值范圍內(nèi)運行，如果變化率不過大的話。較低熱值的許可變化率為合成氣LHV/30sec的波動小于1%。對于基于H2的燃料，含低至15%的H2自身的燃料氣即足夠，LHV可低至50btu/scf(1.86MJ/nm3)。供參考起見，產(chǎn)生的合成氣典型的LHV在4.0-4.5MJ/nm3范圍內(nèi)。系統(tǒng)容量和均質(zhì)化室通過使相當于約2分鐘的合成氣產(chǎn)量的合成氣混合而大大簡化穩(wěn)定變化率的任務(wù)。氣體的組成由安裝在均質(zhì)化室入口中的氣體分析器測定?？刂破鲗⒒谠摐y定調(diào)整燃料-空氣比率(即略微增大/減小MSW進給速率)以穩(wěn)定氣體燃料值。相對于空氣而言增大MSW或HCF的進給將增大氣體的燃料值。注由于該控制動作具有相當長的響應(yīng)時間，故調(diào)整其^f義為了阻止長期漂移而不是響應(yīng)短期變化。雖然HCF自身是熱值更高(2xLHV)的燃料源，但其通常以與MSW為l:20的比率加入，因此就加到系統(tǒng)中的燃料而言其不是起主要作用的組分。向系統(tǒng)中加入過多HCF是不經(jīng)濟的。HCF因此用作微調(diào)而不是主要控制?？傔M料中HCF的加入比率調(diào)整為使離開系統(tǒng)的合成氣中的總C穩(wěn)定，總C由氣體分析器測定。這將減弱MSW燃料值的波動。c)控制材料在轉(zhuǎn)爐主艙中的堆積高度需要高度控制系統(tǒng)來保持轉(zhuǎn)爐內(nèi)穩(wěn)定的堆積高度。需要穩(wěn)定的高度控制是為了防止低高度時因工藝用風(fēng)的注入而可能發(fā)生的材料的流化以及防止高高度時因受限的空氣流動而可能發(fā)生的不良的堆中溫度分布。保持穩(wěn)定的高度也有助于保持恒定的轉(zhuǎn)爐駐留時間。轉(zhuǎn)爐主艙中的一系列高度開關(guān)將測定堆積高度。高度開關(guān)為微波元件，其在容器的一側(cè)上有發(fā)射器，在另一側(cè)上有接收器，其^:測轉(zhuǎn)爐內(nèi)該點處是否存在固體材料。容器中的存料量是進料速率和沖頭運動的函數(shù)。第3段沖頭通過以固定的行程長度和頻率移動來從容器中泄放灰分而設(shè)定轉(zhuǎn)爐的生產(chǎn)能力。第2段沖頭根據(jù)將材料推到第3段上的需要而跟隨移動并改變第3段的初始高度開關(guān)狀態(tài)至"滿"。第l段沖頭根據(jù)將材料推到第2段上的需要而跟隨移動并改變第2段的初始高度開關(guān)狀態(tài)至"滿"。全部沖頭然后同時收回，重復(fù)整個程序前執(zhí)行預(yù)定的延遲?？墒褂闷渌麡?gòu)造來限制相繼的行程長度中的變化至低于高度開關(guān)所要求的值以避免沖頭誘發(fā)的過度的擾亂。沖頭需要相當頻繁地移動以防止轉(zhuǎn)爐底部的過熱情況。此外，可能需要編程控制使沖頭行程偶爾全伸展至各段的末端以防止停滯的材料堆積和團聚在各段的末端附近。d)穩(wěn)定轉(zhuǎn)爐主艙中的溫度為得到最佳可能的轉(zhuǎn)化效率，材料應(yīng)在盡可能高的溫度下保持盡可能長的時間。但溫度不能太高，否則材料將開始熔融和團聚(形成渣塊)，其l)將降低可用的表面積并因此而降低轉(zhuǎn)化效率，2)將使堆中的氣流繞團聚塊轉(zhuǎn)向，從而加重溫度問題和加速團聚的形成，3)將干擾沖頭的正常工作，和4)可能因除灰螺桿的堵塞而導(dǎo)致系統(tǒng)停機。也應(yīng)控制堆中的溫度分布以防止第二種團聚形成-在這種情況下，塑料熔融并為其余材料起到粘合劑的作用。堆內(nèi)的溫度控制通過改變進入給定段的工藝用風(fēng)的流率達到。提供給底部腔室中的各段的工藝用風(fēng)流率應(yīng)調(diào)整為使各段中溫度穩(wěn)定?？赡芤灿斜匾妙~外的沖頭行程打碎熱點來實現(xiàn)溫度控制。e)控制轉(zhuǎn)爐精煉室中的溫度69調(diào)整等離子炬功率以使精煉室出口溫度穩(wěn)定在設(shè)計的設(shè)定點(1000°C)。這將確保主艙中形成的焦油和飛灰的充分分解。向精煉室中引入工藝用風(fēng)也將通過合成氣的燃燒釋放熱能而承擔部分熱負荷。工藝用風(fēng)的流率調(diào)整為使等離子炬功率保持在良好的工作范圍內(nèi)。f)控制轉(zhuǎn)爐工藝壓力轉(zhuǎn)爐壓力通過調(diào)整合成氣風(fēng)機的速度來穩(wěn)定。在低于風(fēng)機的最小工作頻率的速度下，輔助控制將占優(yōu)勢并調(diào)整再循環(huán)閥。一旦再循環(huán)閥回到全關(guān)位置，主控制將重新接入。關(guān)于這些控制的其他描述在下文可見。階段2的工藝控制目標對于階段2的操作，上面所列全部工藝控制目標仍保留。但關(guān)鍵的新要求是消除合成氣的驟燃及優(yōu)化每消耗一噸MSW所產(chǎn)生的電能的量。這要求所生成的合成氣的流率與發(fā)動機所消耗的燃料必須精確匹配。因此必須實施由系統(tǒng)后端的燃氣發(fā)動機/發(fā)電機來驅(qū)動工藝的"后端到前端"控制(或需求驅(qū)動控制)。為穩(wěn)定流出轉(zhuǎn)爐的合成氣流率，應(yīng)增大引入轉(zhuǎn)爐中的工藝氣流。調(diào)整向系統(tǒng)中加入MSW或HCF的速率將最終改變合成氣流率J旦駐留時間將超過45分鐘且在材料進入點沒有任何明顯的氣化反應(yīng)發(fā)生，故沒有因這些調(diào)整而實現(xiàn)快速響應(yīng)的可能(據(jù)預(yù)計，明顯的響應(yīng)可能需要約15分鐘)。調(diào)整總的空氣流率是控制壓力的最快可能的動作回路。就短期來說，由于轉(zhuǎn)爐中材料的大量積存，故向底部腔室中引入更多空氣不一定會成比例地沖淡氣體。額外的空氣將進一步滲透進堆中并加快與材料的反應(yīng)。相反，引入較少空氣將立即使氣體富集，但最終將導(dǎo)致溫度的降低以及反應(yīng)速率/合成氣流率的降低?？偟目諝饬髀逝c材料進給速率(MSW+HCF)成一定比率，故增大空氣流率的途徑是提升材料進給速率。控制器整定設(shè)置為^f吏增加的空氣的效果立即可見。進給速率的控制器整定較慢，但額外的進給最終將發(fā)力并為合成氣流率的穩(wěn)定提供更長久的解決方案。取決于彌合增大MSW/HCF進給速率和看到增大的合成氣流率間的死時間的系統(tǒng)動力學(xué)，任選需要臨時降低發(fā)電機的功率輸出。下面參照圖18描述GCS內(nèi)的控制元件。這里討論的GCS內(nèi)的控制元件與整個MSW裝置中的控制元件結(jié)合起來確保系統(tǒng)的高效運行。參照圖18,提供了感溫元件8106以感知固體殘余物調(diào)整器4220內(nèi)的溫度，該溫70度與固體殘余物調(diào)整器等離子熱源4230的輸出功率至少部分相關(guān)。應(yīng)理解，在轉(zhuǎn)爐1200下游的不同點處也可使用其他感溫元件以參與不同的局部、區(qū)域和/或全局工藝。例如，也可對GCS使用溫度監(jiān)測器以確保通過其調(diào)整的氣體對于例如給定的子過程來說不是太熱。其他這類實例對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說將是顯而易見的。在固體殘余物調(diào)整器內(nèi)殘余物處理的控制中，等離子炬4230可按需要調(diào)整以使溫度保持在適于熔煉操作的溫度下。固體殘余物氣體調(diào)整器4220的溫度測量儀表(如感溫元件8106)可包括例如兩個光學(xué)測溫儀(OT)(其測定其所照到的表面上的表面溫度)、三個裝在熔體池上方陶瓷溫度計插孔中的蒸氣空間熱電偶、和五個裝在金屬外殼上的外壁安裝熱電偶。固體殘余物氣體調(diào)整器4220也可包含壓力變送器以測定固體殘余物氣體調(diào)整器4220內(nèi)的工藝壓力(如感壓元件8112)。固體殘余物氣體調(diào)整器4220中的壓力可通過接進容器的蒸氣空間中的壓力變送器(例如元件8112)監(jiān)測。一般來說，固體殘余物氣體調(diào)整器4220的工作壓力在一定程度上與轉(zhuǎn)爐氣化室的工作壓力匹配以便氣體以任何方向流經(jīng)螺旋輸送機的驅(qū)動力盡可能小(僅固體殘余物顆粒流動)。氣體出口管線中提供了控制閥(例如閥8134),其可限制被下游真空發(fā)生器(合成氣風(fēng)機)去除的氣體的流動。DCSPID控制器計算為達到所需的工作壓力所需的閥門位置。轉(zhuǎn)爐壓力和通過GCS的壓力可通過調(diào)整合成氣風(fēng)才幾6250的速度來穩(wěn)定。在低于風(fēng)機的最小工作頻率的速度下，輔助控制將占優(yōu)勢并調(diào)整再循環(huán)閥。一旦再循環(huán)閥回到全關(guān)位置，主控制將重新接入。一般來說，壓力傳感器8110經(jīng)由控制系統(tǒng)有效地與風(fēng)機6250耦合，其構(gòu)造為能以例如約20Hz的頻率監(jiān)測系統(tǒng)內(nèi)的壓力并經(jīng)由有效地耦合其上的適當?shù)捻憫?yīng)元件8113調(diào)整風(fēng)機速度而使系統(tǒng)壓力保持在所需的數(shù)值范圍內(nèi)。實施例13:包含GCS的市政固體廢物氣化裝置圖19示出了包含示例性GCS的市政固體廢物氣化裝置的工藝流程圖概況，所述GCS與包括燃氣發(fā)動機的下游應(yīng)用整合在一起。在本實施例中，固體殘余物氣體調(diào)整器15在袋室式集塵室1985后不含氣體冷卻器或活性碳床。二次氣流在通過固體殘余物氣體調(diào)整器15處理后被送到轉(zhuǎn)爐氣調(diào)整器24中袋室式集塵室1930前。在本實施例中，來自等離子氣化系統(tǒng)的轉(zhuǎn)爐58的輸入氣在同流熱交換器1910中冷卻，然后通過轉(zhuǎn)爐氣調(diào)整器24經(jīng)第一階段工藝處理，第一階段工藝包括在干式急冷工藝1920中進一步冷卻、向輸入氣流中加活性碳1971和在袋室式集塵室1930中除顆粒物和重金屬。輸入氣然后經(jīng)第二階段工藝處理，第二階段工藝包括在HC1凈化器1940中除HC1、經(jīng)風(fēng)機1945和冷卻器1946處理氣體、在汞潤飾器1950中除重金屬和顆粒物及在H2S去除系統(tǒng)1960中除H2S。轉(zhuǎn)爐氣調(diào)整器24的袋室式集塵室1930中收集的物質(zhì)被送到固體殘余物調(diào)整器1965,在這里，其被轉(zhuǎn)化為固體殘余物和二次氣流。固體殘余物調(diào)整器1965中生成的二次氣流在固體殘余物氣體調(diào)整器15中通過第一階段處理，所述處理包括在氣體冷卻器1970中冷卻、加入活性爿碳1972、和隨后在袋室式集塵室1085中除顆粒物。二次氣流然后被送到轉(zhuǎn)爐氣調(diào)整器24處，在這里，其在輸入氣流進入轉(zhuǎn)爐氣調(diào)整器24的袋室式集塵室1930前與輸入氣流合并。輸入氣流然后通過轉(zhuǎn)爐氣調(diào)整器24的其余的第一階段和第二階段處理步驟處理。該工藝的其他細節(jié)如下面所述工藝概述原合成氣離開轉(zhuǎn)爐58并流經(jīng)同流熱交換器1910。同流熱交換器1910冷卻氣體，顯熱被用來再熱引入轉(zhuǎn)爐58中的工藝用風(fēng)。經(jīng)冷卻的合成氣然后流進GCS中，在這里，合成氣被進一步冷卻并順序去除顆粒物、金屬和酸氣。本實施例中的GCS包含轉(zhuǎn)爐氣調(diào)整器24和固體殘余物氣體調(diào)整器15。在送到用來發(fā)電的燃氣發(fā)動機1963中之前，潔凈、調(diào)整的合成氣(具有所需濕度的輸出氣)被貯存在合成氣儲罐1962中。系統(tǒng)中的主要部件(裝置)的功能在下面部分(參見表7)按合成氣的處理順序說明。MSW氣化裝置的工藝圖在圖19中示出。表7:子系統(tǒng)的主要功能<table>tableseeoriginaldocumentpage72</column></row><table>HC1凈化器1940除HC1及合成氣冷卻/調(diào)整碳濾床1950進一步除汞H2S去除系統(tǒng)1960除H2S及元素碌l回收固體殘余物氣體調(diào)整器15固體殘余物調(diào)整器排出氣凈化和冷卻合成氣調(diào)整系統(tǒng)(均質(zhì)化室、冷凝器和氣/液分離器)1962合成氣貯存、均質(zhì)化和濕度控制燃氣發(fā)動機1963發(fā)電的主驅(qū)動火舌管1964在啟動過程中燃燒合成氣同流熱交換器為回收合成氣的顯熱，使用稱為同流熱交換器1910的管殼式熱交換器通過空氣冷卻離開精煉室的原合成氣。合成氣流經(jīng)管側(cè)，空氣流經(jīng)殼側(cè)。合成氣溫度從IOO(TC降至738°C,而空氣溫度從室溫升至600°C。輸入合成氣然后進入轉(zhuǎn)爐氣調(diào)整器24。蒸發(fā)冷卻器(第一階段處理)蒸發(fā)冷卻器進行轉(zhuǎn)爐氣調(diào)整器24的第一步。蒸發(fā)冷卻器1020經(jīng)以受控的方式(絕熱飽和)直接注水而將合成氣溫度降至250°C。此工藝也稱干式急冷，因為冷卻中不存在任何液體。水被霧化和同向噴射到合成氣流中。當水蒸發(fā)時，其從合成氣中吸收顯熱而在合成氣被送到袋室式集塵室之前將合成氣溫度降至大約250°C。干式注入系統(tǒng)(第一階段處理)干式注入系統(tǒng)1971向輸入合成氣流中注入活性碳?；钚蕴假A存在刺-斗中，以氣動方式注入輸入氣流中并在袋室式集塵室1930中被俘獲。這樣，金屬和其他污染物從氣流中分離出?；蛘呖上驓饬髦凶⑷肫渌牧先玳L石、石灰和其他吸附劑以控制和俘獲輸入合成氣流中存在而未被攔截的重金屬和焦油。袋室式集塵室(第一階段處理)顆粒物和其表面上帶重金屬的活性碳在袋室式集塵室1930中從合成氣中去除。在袋室式集塵室1930中，顆粒物形成濾餅。該濾餅提高袋室式集塵室的顆粒物去除效率。重金屬如鎘和鉛在此溫度下呈顆粒形式，故也以非常高的收集效率收集在袋室式集塵室中。當袋室式集塵室1930的壓力降增至某個設(shè)定的極限時，使用脈沖氮氣流來清潔袋。從袋的外表面上落下的固體被收集在底部料斗中并被送到固體殘余物調(diào)整器1965中以便進一步轉(zhuǎn)化或處置(參見下面的固體殘余物氣體調(diào)整器步驟)。HC1凈化器(第二階段處理)離開袋室式集塵室1930的輸入合成氣(無顆粒物)在填料塔中的HC1凈化器1940中凈化以通過堿性溶液去除氣流中的HC1。凈化器1940內(nèi)有足夠的接觸面積以冷卻氣體至35°C。出口HC1濃度將達到5ppm的水平。污水排出流被送到污水儲罐以便處置。合成氣風(fēng)機(第二階段處理)該點需要風(fēng)機1945來提供驅(qū)動力以便氣體從轉(zhuǎn)爐58出口經(jīng)過整個工藝到達發(fā)動機1963處。其位于汞潤飾器1950的上游，原因是去除器在壓力下具有更好的汞去除效率。風(fēng)機1945設(shè)計為使用所有上游容器的設(shè)計壓力降。其也設(shè)計以針對下游設(shè)備的壓力損失提供所需的壓力至氣體儲罐1962中的最終壓力為約2.1到3.0psig。碳濾床(第二階段處理)合成氣由風(fēng)機1945加壓并在碳濾床1950前經(jīng)水冷熱交換器1946進一步冷卻，碳濾床1950被用作氣流中重金屬的最終去除裝置。其也能從輸入氣流中吸收其他有機污染物如二惡英(如果存在的話)。碳床過濾器1950設(shè)計具有99.0%以上的汞去除效率。H2S去除系統(tǒng)(第二階段處理)在輸入氣流經(jīng)碳濾床處理后，使用ShellPaques生物技術(shù)進行H2S去除1960。來自碳床過濾器1950的輸入合成氣流經(jīng)凈化器，其通過循環(huán)堿性溶液從合成氣中去除H2S。然后，來自凈化器的含^/f匕物的溶液被送到生物反應(yīng)器以再生石威。生物反應(yīng)器中發(fā)生硫的回收而將碌u化物氧化為元素疏，然后進行硫的過濾以及硫和污水排出流的滅菌以滿足規(guī)章制度的要求。H2S去除系統(tǒng)1960設(shè)計的出口H2S濃度為20ppm。輸入氣離開H2S去除系統(tǒng)1960后即被導(dǎo)向合成氣調(diào)整系統(tǒng)，除其他部件外，合成氣調(diào)整系統(tǒng)還包含冷凝器、氣/液分離器和均質(zhì)化室。固體殘余物氣體調(diào)整器(第一階段處理)轉(zhuǎn)爐氣調(diào)整器袋室式集塵室1930中俘獲的物質(zhì)(其可能含活性碳和金屬)定期用氮氣清除并輸送到固體殘余物調(diào)整器1965，在這里所述物質(zhì)發(fā)生玻璃化。從固體殘余物調(diào)整器1965出來的二次氣流進入固體殘余物氣體調(diào)整器15,在這里，其在氣體冷卻器1970中冷卻?；钚蕴?972被注入冷卻氣中，冷卻氣再被導(dǎo)向固體殘余物氣體調(diào)整器15以去除顆粒物。固體殘余物氣體調(diào)整器15的袋室式集塵室1985也根據(jù)系統(tǒng)上的壓力降予以定期清理。固體殘余物氣體調(diào)整器袋室式集塵室1985中收集的固體殘余物通過適宜的措施處置。離開固體殘余物氣體調(diào)整器15的可燃氣(二次氣流)被送回轉(zhuǎn)爐氣調(diào)整器24中袋室式集塵室1930前以充分利用回收的能量。合成氣調(diào)整系統(tǒng)在用作燃氣發(fā)動機的燃料前，離開GCS的輸出氣被貯存在合成氣調(diào)整系統(tǒng)1962中。燃氣發(fā)動機的設(shè)計需要輸出合成氣具有特定的組成范圍和規(guī)定的相對濕度。因此在輸出合成氣離開H2S凈化器1960后，使用冷凝器將其從35。C過冷至26°C。這樣將從氣流中冷凝出一些水。該水通過氣/液分離器去除。這確保了氣體在經(jīng)貯存后被送到發(fā)動機中前被再熱至40。C(發(fā)動機需要)時具有80%的相對濕度。潔凈并冷卻的氣體進入設(shè)計以容納來自處理:捧作的約2分鐘的輸出的均質(zhì)化室，從而消除氣體中"富度"的任何差異而使流向發(fā)動機的氣體具有高度一致的品質(zhì)(調(diào)整氣)。均質(zhì)化室在約2.2-3.0psig下運行以達到燃氣發(fā)動機的燃料規(guī)格。離開均質(zhì)化室后，調(diào)整氣被加熱至發(fā)動機需要的溫度下并導(dǎo)向燃氣發(fā)動機1963。燃氣發(fā)動機根據(jù)裝置的規(guī)模，使用五臺GEJenbacher燃氣發(fā)動機組1963來發(fā)電。Jenbacher燃氣發(fā)動機為往復(fù)式發(fā)動機。其能高效率、低排放地燃燒低或中等熱值的合成氣。各燃氣發(fā)動機的容量為l.OMW。因此，完全發(fā)電容量為5MW。但由于較低的氣體熱值(與燃料如天然氣相比)，故降低發(fā)動機的額定值至其最高效的運行點即約700kW下運行?；鹕喙軉?、停機和工藝穩(wěn)定化過程中使用封閉式火舌管1964來燃燒合成氣。一旦工藝已穩(wěn)定化，火舌管1964將被僅用于應(yīng)急目的。火舌管1964應(yīng)達到99.99%的燃燒效率。實施例14:包含GCS的市政固體廢物氣化裝置圖20示出了與實施例13中所述相似的市政固體廢物氣化裝置，不同的是固體殘余物調(diào)整器1965中生成并在固體殘余物氣體調(diào)整器17中處理后的二次氣流被送到轉(zhuǎn)爐氣調(diào)整器26中轉(zhuǎn)爐氣調(diào)整器26的袋室式集塵室1930后(即除顆粒物和重金屬的第一階段處理步驟之后)。輸入氣流然后再經(jīng)轉(zhuǎn)爐氣調(diào)整器26的第二階段處理。實施例15:蒸發(fā)冷卻塔、袋室式集塵室、HC1凈化器和碳床過濾器的規(guī)格下面描述實施例1中所述GCS中可采用的蒸發(fā)冷卻塔、袋室式集塵室、HC1凈化器和碳床過濾器的實例。蒸發(fā)冷卻塔來自熱交換器或同流熱交換器的輸入氣在進入氣-固過濾系統(tǒng)(袋室式集塵室)前被冷卻。該冷卻通過蒸發(fā)冷卻(干式底部急冷)達到以使進到袋室式集塵室中的水(液體)的量最小化。設(shè)計了冗余供水系統(tǒng)以確保離開急冷塔的合成氣的溫度決不超過袋室式集塵室的設(shè)計溫度。急冷水自HC1凈化器提供，為35'C。急冷塔位于溫度將在-40。C到35。C之間的戶外。表8描述了急冷塔的設(shè)計規(guī)格。表8:急冷塔的規(guī)格<table>tableseeoriginaldocumentpage76</column></row><table>才幾才成i殳計真空/壓力-2.5psig/丄0psig機械_沒計溫度IIOO'C最大許可壓力降5"H20急冷塔的選定部件1.急冷塔，以達到所需的將合成氣冷卻至26(TC的目的。2.應(yīng)急水系統(tǒng)，以在泵出故障的情況下冷卻氣體。3.急冷塔的運行所需的具有4-20mA信號的所有儀表或智能變送器(接到接線盒上)及所有閥門。固-氣過濾系統(tǒng)(袋室式集塵室)表9描述了關(guān)于流經(jīng)袋室式集塵室的合成氣的特征的描述。表10描述了流經(jīng)袋室式集塵室的合成氣的組成。表9:流經(jīng)袋室式集塵室的合成氣的特征標準入口壓力-0.48psig標準入口溫度260°C標準/最大入口流率11000-13200Nm3/hr機械設(shè)計真空/壓力-5psig/2.5psig才幾才成i殳計溫度260°C最大許可壓力降5，，H20表10:流經(jīng)袋室式集塵室的合成氣的組成氣體組成(v/v,濕基)CH4182ppmCO12.10%co24.86%COS7ppmH213.55%HC10.14%H2037.84%HS<4ppmH2S256ppm77N231.47%NH37ppmso21.5ppm袋室式集塵室中入口氣顆粒物和重金屬載量(主要是含重金屬的飛灰)如下:含塵量-7.4g/Nm3鎘-2.9mg/Nm3鉛-106mg/Nm3汞-1.3mg/Nm3過濾系統(tǒng)需保證的性能j呆i正的過濾系統(tǒng)出口顆粒物-11mg/Nm3(去除99.90/0)鎘-15jug/Nm3(去除99.65%)鉛-159ug/Nm3(去除99.9%)汞-190|ag/Nm3(去除90%)袋室式集塵室過濾系統(tǒng)的選定部件1.單個過濾單元在100%容量下運行。2.提供雙隔離以滿足有限空間進入規(guī)定和最佳實踐?？山邮艿膶嵗阈孤└綦x閥(總共兩個)。提供插入式盲板插入導(dǎo)管中以將模塊與工藝隔離開。3.氮氣回吹系統(tǒng)，帶接到公共供給點上的氮氣歧管。4.高品質(zhì)的耐酸、耐磨過濾器，耐至少260。C的溫度。5.系統(tǒng)運行所需的具有4-20mA信號的所有儀表或智能變送器(接到接線盒上)。提供DCS。6.粉塵泄漏檢測器(各模塊單獨配備)。7.各模塊單獨配備的帶零泄漏固體泄放(旋轉(zhuǎn)閥或等價物)的料斗。8.各單元所需的所有結(jié)構(gòu)鋼，包括梯子、進入/維護平臺。9.帶零泄漏旋轉(zhuǎn)閥的活性碳注入系統(tǒng)(料斗的容量為1.5大袋)、帶所需儀表的拆袋系統(tǒng)。10.過濾系統(tǒng)位于溫度將在-40。C到35。C之間的戶外。HC1凈化器HC1凈化器設(shè)計用來使流經(jīng)其的合成氣具有如表11中所示的特征。表11:流經(jīng)HC1凈化器的合成氣的特征標準入口壓力-0.7psig標準入口溫度235°C標準/最大入口流率9500/11400Nm3/hr加給凈化器的標準/最大HC1載量(0.16%)16.5kg/hr/(0.29%)29.4kg/hr凈化器出口氣體最高溫度35°C凈化器出口氣體最高相對濕度100%冷卻水入口溫度30°C機械設(shè)計壓力/真空-5psig-2.5psig機械j史計溫度260°C/105°C(急冷/凈化器)最大許可壓力降3"H20適宜的HC1出口濃度為5ppm。HC1凈化器的部件1.FRP(玻纖增強塑料或等價物)填料塔，以獲得所需的HC1去除效率。2.熱交換器(板框-鈦)，以冷卻循環(huán)液流從而保持氣體溫度低于35°C。冷卻水供回。系統(tǒng)運行所需的所有控制。3.凈化器系統(tǒng)的電導(dǎo)計、pH控制系統(tǒng)和液位控制、兩個循環(huán)泵(在線備件)。4.凈化器的運行所需的所有儀表(具有4-20mA的輸出信號)和閥門，泵裝于滑動底板上，儀表接到接線盒上。提供DCS。5.泵和熱交換器將位于建筑內(nèi)，與塔直接相鄰；但塔將位于戶外。6.濕式急冷，以將氣體從235。C(設(shè)計值26(TC)冷至HC1凈化器材料所要求的溫度。7.應(yīng)急水系統(tǒng)，以在兩個循環(huán)泵均出故障的情況下冷卻氣體。8.塔/平臺支承、泵和熱交換器滑動支座及管支承所需的所有結(jié)構(gòu)鋼。9.通向風(fēng)機吸入口的凈化器出口氣管。碳床過濾器碳床過濾器位于產(chǎn)品氣風(fēng)機后，設(shè)計用來使流經(jīng)其的合成氣具有如下79特征。這些特征匯總在表12中。表12:流經(jīng)碳床過濾器的合成氣的特征<table>tableseeoriginaldocumentpage80</column></row><table>碳濾床的部件1.首次裝碳的FRP碳床過濾器。2.過濾器支承和檢查/維護平臺所需的結(jié)構(gòu)鋼，及供今后裝碳的設(shè)施。3.碳床過濾器的運行所需的所有附件。所有儀表均有與氣化控制系統(tǒng)交互的能力。馬達驅(qū)動裝置提供有開/關(guān)控制、可鎖定的關(guān)機按鈕和狀態(tài)線路，其使裝置可由工藝控制系統(tǒng)操作。實施例16:H2S去除系統(tǒng)的規(guī)格下面的實施例提供可用在實施例1中所述GCS中的H2S去除系統(tǒng)的描述。H2S去除系統(tǒng)設(shè)計用來使流經(jīng)其的合成氣具有如表13中所示的特征。流經(jīng)H2S去除系統(tǒng)的合成氣的組成在表14中給出。表13:流經(jīng)H2S去除系統(tǒng)的合成氣的特征<table>tableseeoriginaldocumentpage80</column></row><table>表14:流經(jīng)H2S去除系統(tǒng)的合成氣的組成氣體組成(v/v,濕基)CH4249ppmCO18.4%co27.38%COSlOppmH220.59%HC120ppmH205.74%HS4ppmH2S353ppmN247.85%下面列出標準入口氣體顆粒物和重金屬載量數(shù)據(jù)(主要是含重金屬的飛灰)。含塵量-17mg/Nm3鎘-14jag/Nm3鉛-142jug/Nm3汞-20g/Nm3保證的系統(tǒng)出口H2S濃度-20ppm因上游系統(tǒng)故障而失常的情況下粉塵和重金屬的載量如下含塵量-lg/Nm3鎘-1.3mg/Nm3鉛-20mg/Nm3汞-510pg/Nm3應(yīng)理解，在失常情況下，粉塵和重金屬的存在可能導(dǎo)致起泡，其通過注入消泡劑來處理。使用了高效的消泡系統(tǒng)。部件列表1.H2S凈化器(接觸器)，帶填料塔的運行所需的所有相關(guān)附件。塔循環(huán)泵，帶(在線備件)凈化器運行和隔離所需的所有儀表、控制(pH、液位和電導(dǎo)控制器)和閥門(控制和手動)。2.入口和出口氣-液分離器，帶自動液封(液位)控制以避免任何氣體滲漏-如果需要的話。3.所需的濾渣罐和濾液罐，帶工藝的連續(xù)運行和隔離所需的所有附件、管道、閥門和控制。4.生物反應(yīng)器，帶系統(tǒng)的連續(xù)運行所需的完整控制系統(tǒng)。風(fēng)機，帶工藝的運行和隔離所需的在線備件、儀表和控制，包括ORP控制器、液位控制器和閥門(控制和手動)。5.板框式或等^介的壓濾機，以從濕淤漿中除硫。該壓濾機能在兩次清潔/過濾器洗滌之間連續(xù)運行兩天。工藝的運行和隔離所需的所有儀表和閥門。6.濾液泵，帶濾液泵的運行和隔離所需的在線備件及所有控制閥和手動閥。7.處理排水(即排水的UV過濾)使之符合加拿大環(huán)保局的規(guī)定所需的完整系統(tǒng)，及供將來在過濾前對溶液滅菌以符合所有省級和地方規(guī)定的設(shè)施。8.系統(tǒng)運行所需的具有4-20mA信號的所有儀表(接到接線盒上)。也包括DCS?？刂平缑嬲麄€工藝控制采用DCS。任選使用采用現(xiàn)場總線通信協(xié)議的變送器以便與DCS輕松集成。實施例17:產(chǎn)品氣風(fēng)機的特征和設(shè)計下面描述可用來從等離子氣化系統(tǒng)提取合成氣并使之移動通過GCS的產(chǎn)品氣風(fēng)機(帶氣體冷卻器)的示例性描述。風(fēng)機提供通過所有裝置和管道的足夠的吸力，其規(guī)格如下。功能規(guī)格下面描述產(chǎn)品氣風(fēng)機的功能規(guī)格。合成氣易燃，會與空氣形成爆炸混合物，故所有工作介質(zhì)即密封吹掃均用氮氣進行。風(fēng)機通過變速驅(qū)動(VSD)在10%到100%的流量范圍內(nèi)運行。表15和16描述了風(fēng)機的設(shè)計規(guī)格。表15:風(fēng)機的規(guī)格標準氣體入口溫度35°C標準吸氣壓力-l.Opsig標準氣體流率7200Nm3/hr最大氣體流率9300Nm3/hr最大吸氣溫度40°C標準排出壓力3.0psig標準排出溫度(氣體冷卻器后)<35。C才幾械設(shè)計壓力5.0psig風(fēng)機入口處氣體的相對濕度100%氣體分子量23.3冷卻水入口溫度(產(chǎn)品氣冷卻器)29.5°C最大可接受的排氣溫度(產(chǎn)品氣冷卻器后)40°C調(diào)整比10%注風(fēng)機的吸排造成的壓力降不包括在風(fēng)才幾的靜壓中。表16:流經(jīng)風(fēng)機的平均氣體組成(濕基)氣體組成(v/v,濕基)CH40.03%CO18.40/0C027.38%H220.59%標準/最大HzS354/666ppmH205.74%標準/最大HCl5ppm/1OppmN247.85%風(fēng)機設(shè)計為不從大氣(可形成爆炸混合物)中進氣也不向大氣中漏氣(合成氣有毒且易燃)。風(fēng)機具有非常好的軸封(0%泄漏)及用來檢測兩個方向上的泄漏的高級泄漏坤全測系統(tǒng)?？捎玫牟考旅娼o出產(chǎn)品氣風(fēng)機可用的部件的列表。1.合成氣風(fēng)機，馬達為防爆型的。風(fēng)機軸封零泄漏(不泄漏)。832.產(chǎn)品氣冷卻器-供應(yīng)商的供貨范圍內(nèi)只包括氣體冷卻器。3.輔助油泵，帶馬達及風(fēng)機輔助系統(tǒng)所需的所有測量儀表。4.所有儀表和控制(即低和高油壓開關(guān)、高排出壓力和溫度開關(guān)、溫差和壓差開關(guān)、排出壓力表、排出溫度表、油壓和溫度表)。所有儀表均接到共用的防爆型接線盒上。VFD由裝在風(fēng)機上游的壓力變送器控制。5.零泄漏泄》文止回閥。6.裝置安全系統(tǒng)，以防止風(fēng)機過壓/真空/關(guān)閉泄放(系統(tǒng)如PRV和回收管線)。風(fēng)機設(shè)計為在失常情況下可能存在爆炸性氣體的環(huán)境中工作。風(fēng)機連續(xù)運行(每天24小時/每周7天)，但存在工藝穩(wěn)定化過程中風(fēng)機頻繁啟動/停止的可能。風(fēng)機能以高度的可靠性工作，即便在頻繁的啟動/停止過程中。控制接口對于馬達控制，將提供變速驅(qū)動以及馬達過壓、過載保護等。馬達狀態(tài)、開/關(guān)搡作、速度變化將由DCS遠程操作和監(jiān)控。雖然結(jié)合某些具體的實施方案對本發(fā)明進行了描述，但對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，其不偏離本發(fā)明的精神和范圍的各種變體將是顯而易見的。所有這類對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說將是顯而易見的變體均包括在附隨的權(quán)利要求的范圍內(nèi)。8權(quán)利要求1.一種用于調(diào)整來自氣化系統(tǒng)內(nèi)的一個或多個位置的輸入氣體的氣體調(diào)整系統(tǒng)，所述氣體調(diào)整系統(tǒng)包括a.第一氣體調(diào)整器，其包括一個或多個顆粒去除單元，用于在第一調(diào)整階段中從輸入氣體去除顆粒物，以提供經(jīng)調(diào)整的氣體和被去除的顆粒物；b.固體殘余物調(diào)整器，其用于接收和處理所述被去除的顆粒物以產(chǎn)生次級氣體和固體殘余物；以及c.第二氣體調(diào)整器，其以可運轉(zhuǎn)的方式與所述固體殘余物調(diào)整器相關(guān)聯(lián)，所述第二氣體調(diào)整器包括氣體冷卻器和用于從所述次級氣體去除顆粒物以提供經(jīng)部分調(diào)整的次級氣體的一個或多個進一步的顆粒去除單元，所述第二氣體調(diào)整器構(gòu)造成將所述次級氣體傳送通過所述氣體冷卻器，用于在所述次級氣體進入所述一個或多個進一步的顆粒去除單元之前對之進行冷卻，以及將所述部分經(jīng)調(diào)整的次級氣體傳送至所述第一氣體調(diào)整器用于進一步處理。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣體調(diào)整系統(tǒng)，其中所述第一氣體調(diào)整器進一步包括所述一個或多個顆粒去除單元下游的一個或多個元件，用于在第二調(diào)整階段對所述輸入氣體進行進一步調(diào)整以從所述輸入氣體去除另外的污染物。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣體調(diào)整系統(tǒng)，其中所述一個或多個位置是氣化器。4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的氣體調(diào)整系統(tǒng)，其中所述第一氣體調(diào)整器還包括至少一個用于在所述第一調(diào)整階段中實施干燥相處理步驟的其它元件。5.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項所述的氣體調(diào)整系統(tǒng)，其中所述一個或多個顆粒去除單元之一是袋室式過濾器。6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的氣體調(diào)整系統(tǒng)，其中用于實施所述干燥相處理步驟的所述元件是干式注入系統(tǒng)。7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的氣體調(diào)整系統(tǒng)，其中所述一個或多個元件包括用于去除酸性氣體的一個或多個元件。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的氣體調(diào)整系統(tǒng)，其中用于去除酸性氣體的所述一個或多個元件包括HC1凈化器。9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的氣體調(diào)整系統(tǒng)，其中用于去除酸性氣體的所述一個或多個元件包括H2S去除系統(tǒng)。10.根據(jù)權(quán)利要求2所述的氣體調(diào)整系統(tǒng)，其中所述一個或多個元件包括顆粒去除單元。11.根據(jù)權(quán)利要求IO所述的氣體調(diào)整系統(tǒng)，其中所述顆粒去除單元是活性碳汞潤飾器。12.根據(jù)權(quán)利要求1至11中任一項所述的氣體調(diào)整系統(tǒng)，其中所述轉(zhuǎn)化器氣體調(diào)整器進一步包括風(fēng)機用于將所述輸入氣體移動通過所述氣體調(diào)整系統(tǒng)。13.根據(jù)權(quán)利要求1至12中任一項所述的氣體調(diào)整系統(tǒng)，其中所述第一氣體調(diào)整器進一步包括所述一個或多個顆粒去除單元上游的冷卻單元。14.根據(jù)權(quán)利要求1至13中任一項所述的氣體調(diào)整系統(tǒng)，其中所述第二氣體調(diào)整器進一步包括一個或多個進一步的顆粒去除單元下游的冷卻單元，以及所述冷鄰單元下游的活性石友床。15.—種用于以來自氣化系統(tǒng)內(nèi)一個或多個位置的輸入氣體提供經(jīng)調(diào)整氣體的方法，所述方法包括以下步驟a.在第一調(diào)整階段從第一氣體調(diào)整器中的輸入氣體去除顆粒物，以提供經(jīng)調(diào)整氣體和被去除的顆粒物；b.將所述被去除的顆粒物轉(zhuǎn)移至固體殘余物調(diào)整器，以及將所述被去除的顆粒物熔化或熔融以產(chǎn)生固體廢物和次級氣體；氣體調(diào)整器中調(diào)整所述次級氣體，以提供經(jīng)部分調(diào)整的次級氣體；以及d.將所述經(jīng)部分調(diào)整的次級氣體轉(zhuǎn)移至所述第一氣體調(diào)整器用于進一步調(diào)整。全文摘要本發(fā)明提供用于將來自低溫氣化系統(tǒng)的輸入氣體處理成具有期望特征的輸出氣體的氣體調(diào)整系統(tǒng)。所述系統(tǒng)包括兩階段的過程，第一階段分離干燥相中的重金屬和顆粒物，第二階段包含去除酸性氣體和/或其它污染物的進一步處理步驟。任選過程包含當所述輸入氣體經(jīng)過所述氣體調(diào)整系統(tǒng)時調(diào)整其濕度和溫度。處理步驟的存在和順序由所述輸入氣體的組成、用于下游應(yīng)用的輸出氣體的期望組成、以及效率和廢物最小化來確定。文檔編號B01D53/14GK101479020SQ200780024147公開日2009年7月8日申請日期2007年5月7日優(yōu)先權(quán)日2006年5月5日發(fā)明者A·喬塔利亞,A·特沙科里斯,D·M·費斯拜,M·斯溫,P·B·馬索,S·D·巴沙姆申請人:普拉斯科能源Ip控股公司畢爾巴鄂-沙夫豪森分公司