[发明专利]将含碳原料处理成气化气的方法和设备

说明书

本发明涉及化学技术和装置，具体涉及将固体家庭和工业废料和其他含碳原料处理成可燃气化气的设备和热解和下吸式气化处理方法。

本发明涉及化学技术和装置，具体涉及利用热解和下吸式气化方法将固体家庭和工业废料、化石燃料以及其它含碳原料处理成气化气的方法和设备。

本申请要求享有2010年3月15日提交的美国临时专利申请序号61/314,002的优先权，在此将其全部内容引入作为参考。

背景

下吸式气化方法与上吸式气化方法——其是处理含碳原料的现代技术中通常使用的方法——相比具有多个优势。下吸式气化方法的一个这种优势在于低温热解区域形成的过程焦油、酸和蒸汽经过燃烧和重整区域，其中在暴露于高温下，其实现几乎完全转化成气化气。这使得能够利用所述气体在例如气体-柴油发动机、气体动力发动机或气体涡轮机中生成电能，并且冷却和纯化所述气体的成本最少。

同时，传统下吸式气化方法的特征在于遏制该方法更广泛应用的一些缺陷。技术和科学文献中已描述的传统下吸式气化方法的一些缺陷是：(1)不能使下吸式方法用于处理具有高含量挥发性组分的塑化和焦化原料，这是因为原料在干燥和低温热解的燃料箱中堵塞，其又导致不稳定的气化方法，然后其完全停止；(2)不能操作具有小或大碎屑的原料、呈现聚集加压体(aggregate pressed body)的原料或具有高灰分含量的原料——该灰分具有低灰分熔融温度；(3)必须关闭过程以进行周期性原料装载或额外的原料装载，其手动压碎和推送(被称为“添火(poking)”)，(4)需要周期性去除残留灰分和/或残留熔渣；(5)生成气体的v与组分的异质性，这是因为为装载原料而进行的中止使得更加难以利用这种气体；(6)气化器的低相对生产率，这是由空气流供应——其参数不允许启动大量熔渣形成过程(intensive slag formation process)引起；(7)生成毒性无机灰分残留物；(8)不能有效利用生成气体的热量以提高气化器效率；和(9)热损失显著。

概述

下文是对本发明示例性实施方式的概括描述。其被提供作为前言，以辅助本领域技术人员更迅速地理解后文的详细论述，并不意图以任何方式限制权利要求的范围，权利要求被附于此以具体指明本发明。

本发明设备的一个实施方式包括外部容器和内部容器，其中内部容器位于外部容器内，从而在内部容器与外部容器之间形成空间。设备还包括装载机构，其具有细长的装载机构干线；和原料进料器，其用于沿细长的装载机构干线移送原料。设备进一步包括气化器干线、燃烧室、气体出口和排渣机构。

上述设备的操作包括将原料连续供应到气化器干线中，其中原料在装载机构产生的压力下被供应，该压力使原料沿装载机构干线和气化器干线移动，并允许形成的气体和残留碳畅通无阻地通过所有处理区域，然后冷却，机械压碎和除渣。

本发明新方法的一个实施方式包括如下步骤：提供装载机构干线，提供干燥区域，提供塑化区域，提供热解区域，提供燃烧区域，提供重整区域，提供排渣区域，供应原料，在给装载机构装载下驱使所述原料通过所述装载机构干线和通过所述干燥区域、热解区域、燃烧区域、重整区域和排渣区域中的每一个，该装载机构包括细长的装载机构干线和原料进料器。所述方法进一步包括如下步骤：使所述原料形成塞，该塞使所述干燥区域、所述塑化区域、所述热解区域、所述燃烧区域、所述重整区域和所述排渣区域基本上密封地隔离大气；和使蒸汽从所述干燥区域的所述原料形成并与之隔离，使热解气体在所述热解区域形成，使基本上全部所述热解气体与所述热解区域中的所述原料隔离，从而使木炭残留物隔离和形成气化气。

附图简述

图1显示了根据本发明一个实施方式所述设备的示意性描述。

图2是实施本发明方法的一个实施方式的设备中功能区域分布的象征性描述。

图3是本发明方法的一个实施方式的流程图。