[发明专利]用于可燃材料的可变功率气化的方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及用于诸如生物质(biomasse)和有机副产物(植物、动物、家庭垃圾、净化污泥)这样的产物的可变功率气化的方法，要理解的是：

●气化指的是将固体可燃物转化成气体可燃物的热化学方法。这涉及了不完全燃烧，因为它应当得到可燃的化学产物。

●燃烧指的是具有燃料的快速氧化的放热化学反应。

●气化器指的是可以使固体可燃物转化成气体可燃物的反应器。

●反应器指的是可以进行热化学转化的容器。

●底面(sole)指的是待处理的有机材料置于其上的表面，它由镂空的元件如格栅组成。

●顶空间(ciel)指的是发生氧化反应的床的上方的空的单一区域。

●生物质指的是直接或间接由光合成产生的含碳产物，尤其但不限于植物、动物、各种有机垃圾(其中包括家庭垃圾)、水净化污泥等。

背景技术

通常，已知为了增值利用生物质和有机副产物已提出很多解决方案。

因而，尤其是专利FR No 7831356描述了一种具有卧式处理室的固定床煤气发生器，其中待处理的材料通过一端引入，然后由驱动装置驱动到室内，直到在其第二端处形成于室壁的下部的排放口。在室的两端之间，所述壁具有彼此间隔开的两个出口，即：

-位于室的第一端一侧的第一出口，以及

-构成煤气发生器的气体出口的第二出口。

第一出口通过再循环线路连接到位于预热空气注射器之下的注射喷嘴，以便再循环的气体和预热空气的反应所产生的热气体向室的第一端注射，该注射发生在与室中所含材料前方形成的斜坡的底部相应的位置处。因此，最靠近出口的材料颗粒被最热的气体(约1200℃)作用，使得在碳被完全气化后灰烬被抛弃。

这种方案尤其具有降低干燥和热解时间的优点，这可归因于再循环导致的热气体的强制循环。另外，对热气体的使用进行优化以得到完全且快速的气化。

然而，如该文献中所述方案的缺点在于，对于可在相对宽的范围内变化的功率或流量，它不具有能够根据受处理材料的流量或者相反根据需要的能量功率对气化的过程进行优化的自适应结构。

专利FR No 80 16854提出改善上述处理方法，其手段是使由再循环得到的预热气流穿过待处理的材料，其穿过方式不再是如上所述的轴向，而是相对于室中的处理过程中材料行进的纵向为横向。更具体地说，根据该方法，该处理室包括一系列处理模块，每个模块具有自己的再循环、空气引入和可燃气体排出装置。因此这是一种相对昂贵的方案。另外，该方案想要达到的目的是优化穿过材料层的气体的流动特性，而不是根据材料的流量和/或需要的能量功率而调整处理室的运行，因为其存在多个氧化区域和仅仅一个气化区域。

专利申请US 2007/0006528的目的是可以将固体含碳材料转化成焦油含量低的可燃气体的方法和相应的装置，这种转化在立式气化反应器室中进行。这种方法尤其包括以下主要步骤：

●将含碳材料引入该室中；

●将含碳材料的第一部分在火焰热解区域中转化成炭；

●通过在气化室中的多个水平上注射氧化性气体，沿着该室控制多个温度；

●控制从所述水平之一注射的氧化性气体的量；

●通过提高或降低在热解区域的上游或下游注射的氧化性气体的量来改变火焰热解区域的位置；

●通过向所述室施加至少一种力来控制气化反应器室中的含碳材料的第二部分以及所述炭的孔隙率；

●在气化反应器室内将所述炭和含碳材料的第二部分转化成焦油含量低的可燃气体。

专利申请FR 2 263 290本身的目的是通过高温分解处理沥青页岩和沥青石灰石的方法和装置。该方法主要在于在立式煤气发生炉中对含有可利用的有机材料的岩石(尤其是沥青页岩)进行处理，其中首先使这些岩石经历高温分解反应，然后经历气化反应。这种方法的特征在于：

●在不同水平处将多种需要的气体注入引发气化反应的区域中，这些气体的配比和混合操作自动地在位于炉外的装置中进行调节；并且

●将矿物残渣在离开反应区域之后、离开炉之前在炉的下部通过具有热回收的封闭线路中的气体进行冷却。

可以看出，US 2007/0006528和FR 2 263 290这两件专利申请的目的是其中的床为立式的炉和反应器，这不能够获得床内温度的完全均匀和对流动速度的控制。另外，待处理材料在作为专利申请US2007/0006528目的的装置中的流动可能被注射装置所阻碍。

发明内容