[发明专利]用于废弃物的热化学转换的系统和方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请根据35USC§119要求2011年3月7日提交的发明名称为“Microcontroller-Based Remote Monitoring And Control Unit,”的美国临时专利No.61/449,943的优先权，其全部内容在此通过引用并入。

发明背景

技术领域。本公开总体上涉及用于将废弃物产品诸如城市废弃物以热学和化学转换为可燃气体流的设备和方法。更具体地，本公开涉及用于受控气化和将废弃物产品热转换为可燃烧气体，并且用于使用可燃烧气体燃料源来产生电力或者其它有用能量的改进的模块设备。

背景技术。废弃物转换的热氧化系统是已知的。例如，美国专利No.4,941,415公开了这种系统的示例，在此通过引用并入。一般地，城市废弃物或者从住宅、商业区和一些工业和政府设施收集的废弃物被适当分类、干燥接着被装载到主燃烧室内。主燃烧室通常是密封的，并且在主燃烧室的排空空气环境中废弃物被点燃以产生可燃气体的气流。可燃气体通常混有附加可燃气体并且通过管道输送到次燃烧室，在其中燃烧以产生热能。

还已知设置多个主室并且将可燃气体排出输出组合到单个次燃烧室中。例如，美国专利No.6,439,135公开了一种这样的设置，在此通过引用并入。

然而，已有的系统存在很多缺陷，使得它们的操作效率低，昂贵并且潜在地对环境有害。例如，已有的系统经常要求废弃物预处理，例如分类和干燥，这要求附加的人工、操作员的精力和成本。其它系统要求大量的燃料来点燃废弃物并且开始和维持燃烧。已有的系统的另一个缺点是热量和热能的损耗，这降低了废弃物到能量转换的效率和输出。此外，不在最优范围操作的已有的系统会出现排放问题，例如，颗粒物、NOx、很多有毒挥发性金属、和二恶英/呋喃。

已有的系统还缺少用于监测和控制从气化室的生产、对于协调能量提取、将废气排出到大气或者能量产生所必须的所述气体生产的建模、或者排放到大气的排放物的控制参数。很多已有的系统不具备用于废弃物到能量转换处理的可扩展性的能力。最终，已有系统不具备当发生操作缺陷时提供有保障的能量产生的能力。

因此需要一种受控（急需的）空气气化处理，其将废弃物产品热转换为可燃气体，同时消除或者减少以上提出的以及其它缺陷。例如，这里公开的系统提供用于监测和控制从气化室的生产、对所述生产建模以便协调能量产生、以监测排放到大气的排放物的控制参数，通过并入主燃烧和次燃烧设计的模块化设计和唯一构造，解决了和技术扩大有关的唯一设计和操作属性，并且当发生操作缺陷时为能量产生提供保障。

发明内容

本公开通过提供一种废弃物到能量转换设备有利地解决一个或者更多个上述缺陷，所述废弃物到能量转换设备包括：主燃烧室，该主燃烧室能够保持废弃物装料，并且所述主燃烧室还包括用于对废弃物加热并且产生合成气体流的热源；格栅，该格栅位于所述主室内，能够在加热期间支撑所述废弃物装料；混合腔室，其中所述合成气体与附加燃烧气体混合；多腔室次燃烧腔室，用于燃烧所述合成气体和附加燃烧气体的混合物；以及能量提取系统，用于提取由合成气体和附加燃烧气体的混合物的燃烧而产生的热能。

在一个实施方式中，提供一种操作废弃物到能量转换处理的方法，所述方法包括：对装载到多个主燃烧室的至少一个主燃烧室中的废弃物进行加热；从多个主燃烧室的所述至少一个主燃烧室抽取合成气体；将所述合成气体与附加燃烧气体混合；在混合的合成气体和附加燃烧气体中引入湍流；在多腔室次燃烧室中燃烧所述混合的合成气体和附加燃烧气体；以及从由混合的合成气体和附加燃烧气体的燃烧产生的热能中提取能量。

在另一个实施方式中，提供一种主燃烧室格栅，所述格栅包括：废弃物支撑平台；邻近所述废弃物支撑平台的流体流路径；以及灰烬去除开口，用于促进从废弃物支撑平台去除灰烬。所述格栅可以包括：流体流回路，使得流体能够在流体流路径中循环以从所述废弃物支撑平台提取热量。在一些实施方式中，流体流回路将流体循环到其它废弃物到能量系统部件。

在另一个实施方式中，提供一种用于混合合成气体与附加的燃烧气体的湍流空气环，所述湍流空气环包括：大致环形的外部导管，用于使所述附加燃烧气体流过该外部导管；注入端口，与所述外部导管流体导通以使所述附加燃烧气体的流能够流到内部导管部分，并且其中所述内部导管部分使所述合成气体流过该内部导管部分，并且其中通过所述注入端口的所述附加燃烧气体的流在所述合成气体中引入湍流。