專利名稱：氣化裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及氣化裝置，更具體地說，涉及一種靈活的氣化裝置和方法，其提供具有高熱值的可燃?xì)?，同時(shí)避免了在氣化先有的各種嘗試存在的缺陷。
背景技術(shù)：
氣化技術(shù)為人所知已有多年。在氣化中，碳質(zhì)燃料源部分燃燒，產(chǎn)生可燃?xì)?、合成氣或混合氣。然后，可燃?xì)膺M(jìn)行燃燒以產(chǎn)生功。氣化產(chǎn)生的可燃?xì)庥性S多用途，包括但不限于供熱、驅(qū)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)或生產(chǎn)電力。氣化提供了許多優(yōu)勢，諸如可以利用熱值相對較低的燃料、可以使用廢產(chǎn)物來產(chǎn)生功以及同樣可減少要送到掩埋場的廢料量。盡管有上述這些明顯的優(yōu)勢，氣化只取得有限的成功，因?yàn)闅饣到y(tǒng)通常受困于許多缺陷或難處。例如，使用先有技術(shù)系統(tǒng)生產(chǎn)的氣體的熱值易發(fā)生不符合要求程度的浮動(dòng)，尤其是在使用多種燃料源或具有不定組成的燃料源的時(shí)候。類似地，業(yè)已證實(shí)，難以持續(xù)地生產(chǎn)具有足夠高熱值的氣體。業(yè)已證明，從生產(chǎn)的氣體中分離出顆粒物質(zhì)很困難。類似地，業(yè)已證明，難以生產(chǎn)具有極低量顆粒物質(zhì)和極低量污染物的足夠潔凈的氣體，所述污染物是諸如二氧化硫(SO2)、氮氧化物(NOx)、一氧化碳(CO)、揮發(fā)性有機(jī)化合物(VOC)、氨(NH3)、氯化氫(HCl)以及其它氯化物。對這些系統(tǒng)產(chǎn)生的污水進(jìn)行合乎環(huán)境要求的處理也存在困難。此外，存在于可燃?xì)庵械乃蚱渌后w會(huì)在鼓風(fēng)機(jī)上產(chǎn)生不合要求程度的磨損和損壞，因而難以或不可能使用鼓風(fēng)機(jī)來輸送可燃?xì)狻?br>
發(fā)明內(nèi)容
所以，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種靈活的氣化裝置和方法，該氣化裝置和方法能提供具有高熱值的可燃?xì)?，同時(shí)避免了在氣化上先有嘗試的缺陷。
本發(fā)明的另一目的是提供一種上述類型的氣化裝置和方法，該氣化裝置和方法能容易地處理很多種碳質(zhì)燃料源或燃料源的組合。
本發(fā)明的另一目的是提供一種上述類型的氣化裝置和方法，該氣化裝置和方法能產(chǎn)生顆粒物質(zhì)量和其它污染物量低的高熱值可燃?xì)狻?br> 本發(fā)明的另一目的在于提供一種上述類型的氣化裝置和方法，該氣化裝置和方法幾乎不需要或者不需要進(jìn)行污水處理。
本發(fā)明的更進(jìn)一步目的在于提供一種上述類型的氣化裝置和方法，該氣化裝置和方法能獲得相對較高部分的所述燃料源可能的發(fā)熱量。
本發(fā)明的更進(jìn)一步目的在于提供一種上述類型的氣化裝置和方法，該氣化裝置和方法能可安全及潔凈地使用各種各樣的農(nóng)業(yè)和工業(yè)副產(chǎn)品，包括但不限于動(dòng)物廢料和木紙漿淤渣。
本發(fā)明的更進(jìn)一步目的在于提供一種上述類型的氣化裝置和方法，該氣化裝置和方法很少發(fā)生通常與脫灰相關(guān)的堵塞問題。
本發(fā)明的更進(jìn)一步目的在于提供一種上述類型的氣化裝置和方法，該氣化裝置和方法容易地處理多種組合的固體、半固體以及液體燃料。
本發(fā)明的更進(jìn)一步目的在于提供一種上述類型的氣化裝置和方法，該氣化裝置和方法能可安全和有效地處理和干燥相對較濕的可燃?xì)狻?br> 本發(fā)明的更進(jìn)一步目的在于提供一種上述類型的氣化裝置和方法，該氣化裝置和方法使用堅(jiān)固的能安全和有效地處理干燥和較濕的可燃?xì)獾幕旌鲜焦娘L(fēng)機(jī)。
為了實(shí)現(xiàn)上述這些和其它目的和優(yōu)勢，本發(fā)明的系統(tǒng)包括燃燒器、洗滌器、精整器(finisher)以及任選的再循環(huán)器。碳質(zhì)燃料在燃燒器內(nèi)發(fā)生部分燃燒，以產(chǎn)生可燃?xì)?。一種或改進(jìn)的灰支承體及移除系統(tǒng)減少所述燃燒器內(nèi)的堵塞和其它問題。所述可燃?xì)馔ㄟ^洗滌器以除去諸如焦油和油狀物的物質(zhì)和/或進(jìn)行初級(jí)催化化學(xué)反應(yīng)。洗滌后的氣體通過混合鼓風(fēng)機(jī)至所述精整器。在所述加工器內(nèi)發(fā)生最后的催化化學(xué)反應(yīng)，木屑及其它過濾介質(zhì)也可用于所述精整器，以提供相對潔凈、干燥的可燃?xì)?。來自所述洗滌器和所述精整器的廢水和其它廢產(chǎn)物可收集于再循環(huán)器內(nèi)并返回所述燃燒器。


參照結(jié)合附圖對根據(jù)本發(fā)明提供的優(yōu)選但仍不過是說明性的實(shí)施方式的詳細(xì)說明，能更完整地理解以上的概要說明以及本發(fā)明的其它目的、特征及優(yōu)點(diǎn)，其中圖1所示為實(shí)施本發(fā)明的系統(tǒng)的流程圖；圖2所示為實(shí)施本發(fā)明的燃燒器的示意側(cè)視圖；圖3所示為實(shí)施本發(fā)明的鼓風(fēng)機(jī)的示意俯視圖；圖4所示為實(shí)施本發(fā)明的葉輪的示意側(cè)視圖。
具體實(shí)施例方式
參見圖1，附圖標(biāo)記10總體涉及一種實(shí)施本發(fā)明的氣化系統(tǒng)。該系統(tǒng)10通常包括燃燒器12、洗滌器14、精整器16，以及還可包括再循環(huán)器18。該系統(tǒng)10主要優(yōu)選包括燃燒器12和精整器16；更優(yōu)選包括燃燒器12、洗滌器14、精整器16，最好包括燃燒器12、洗滌器14、精整器16和再循環(huán)器18。燃燒器12、洗滌器14、加工器16以及再循環(huán)器18可包括任何種類的反應(yīng)容器。
參見圖2，燃燒器12具有上外壁部分20和下基底部分22。燃燒器12的頂端較佳地為開啟，最好為閉合，優(yōu)選其結(jié)構(gòu)是下向抽風(fēng)的燃燒器，更好為上向抽風(fēng)的燃燒器。進(jìn)料管路、導(dǎo)管或燃料螺旋輸送器24位于燃燒器12上面，以提供碳質(zhì)燃料源。還提供另一進(jìn)料管路26，將來自該系統(tǒng)10的其它部分的物質(zhì)再循環(huán)，正如下文中所詳述。還可使用另外的進(jìn)料管路，例如，來提供不同類型的固體、半固體和液體的燃料源。內(nèi)壁28位于燃燒器12內(nèi)并與燃燒器12相連，形成內(nèi)室30和外室32。內(nèi)壁28的下部限定出開口34?；抑С屑?6通過剛性部件38固定于內(nèi)壁28的下部，使灰支承件36位于該開口34下面并與之有一定的距離?；抑С屑?6的大部分外周邊的周圍相對地沒有障礙物，在內(nèi)壁28和灰支承件36之間提供相對敞開的側(cè)通道。該通道使灰自灰支承件36散落，優(yōu)選散落在灰支承件36的至少約80％的外周邊上，更優(yōu)選散落到灰支承件36的至少約90％的外周邊上，最優(yōu)選散落到灰支承件36的至少約95％的外周邊上。
將氣體注入環(huán)40固定到內(nèi)壁28，并位于內(nèi)室30的中間位點(diǎn)。內(nèi)壁28上的開口42為諸如空氣或空氣與燃料的混合物的氣體提供流路，使氣體從由環(huán)40形成的壓力通風(fēng)腔44進(jìn)入內(nèi)室30。導(dǎo)管或氣體歧管46延伸穿過燃燒器12的外壁20并可操作地與該環(huán)40相連。導(dǎo)管或歧管46與空氣源相連，并優(yōu)選與燃料源相連，燃料源例如天然氣源、液化石油氣源(LPG或LP gas)或丙烷(C3H8)源。如圖1所示，還可提供再循環(huán)管路48，將該系統(tǒng)10產(chǎn)生的可燃?xì)獾囊徊糠址祷?。點(diǎn)火器50，如火花塞點(diǎn)火器優(yōu)選位于和燃燒器12鄰接的導(dǎo)管或歧管46內(nèi)，更優(yōu)選位于局部防護(hù)體內(nèi)，以避免微粒使火花塞的間隙閉合，而所述防護(hù)體在與燃燒器12鄰接的導(dǎo)管或歧管46內(nèi)。一個(gè)額外的點(diǎn)火器、局部防護(hù)體以及歧管46的支線可任選地(并且優(yōu)選)與點(diǎn)火器50完全相對地設(shè)置，以改進(jìn)燃燒器12內(nèi)的燃燒均勻性。
如圖2所示，燃料攪拌器，諸如燃料攪拌件52設(shè)置于內(nèi)室30中。該燃料攪拌件52優(yōu)選位于開口34之上，可優(yōu)選位于環(huán)40之上。類似地，灰攪拌器或燃燒床攪拌器，諸如灰攪拌件或燃燒床攪拌件54可設(shè)置在燃燒器12之內(nèi)，在環(huán)40之下但在灰支承件36之上。另一個(gè)灰攪拌器，諸如灰攪拌件55則設(shè)置在燃燒器12之內(nèi)在灰支承件36之下。同心轉(zhuǎn)軸56和58自攪拌件52，54和55向上延伸到燃燒器12的上部或之上。電動(dòng)機(jī)60和62與轉(zhuǎn)軸56和58可操作地連接，以旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)軸及攪拌件52，54和55。
空心轉(zhuǎn)軸58由電動(dòng)機(jī)60轉(zhuǎn)動(dòng)，并優(yōu)選與兩個(gè)攪拌件52和54連接，更優(yōu)選是只與攪拌件52連接而不與攪拌件54相連。實(shí)心轉(zhuǎn)軸56由電動(dòng)機(jī)62轉(zhuǎn)動(dòng)，并優(yōu)選與攪拌件55相連而不與攪拌件54連接，但更優(yōu)選與兩個(gè)攪拌件54和55都相連。攪拌件52、54和55最優(yōu)選各自與由獨(dú)立的電動(dòng)機(jī)單獨(dú)轉(zhuǎn)動(dòng)的獨(dú)立同心轉(zhuǎn)軸連接。
燃燒器12的截頂圓錐形的下基底部分22在灰支承件36之下延伸。一開口設(shè)置在該下基底部分22的底部，以使灰可從燃燒器12通過至除灰系統(tǒng)64，諸如一用于固體傳輸?shù)穆菪?qū)動(dòng)器(auger driver)。設(shè)置的導(dǎo)管66穿過該燃燒器12的外壁，優(yōu)選在外室32上部，更優(yōu)選在內(nèi)室30的上部，為燃燒器12內(nèi)產(chǎn)生的可燃?xì)馓峁娜紵?2通過的路徑。
燃料料位傳感器68設(shè)置在內(nèi)室30中，優(yōu)選在開口34之上，更優(yōu)選在環(huán)40之上，最優(yōu)選在燃料攪拌器52之上。該燃料料位傳感器68與進(jìn)料管路或燃料螺旋輸送器24耦合，將燃料保持在內(nèi)室30內(nèi)所需料位的過程自動(dòng)化?；宜絺鞲衅?0設(shè)置在燃燒器12之內(nèi)，優(yōu)選在開口34之下，更優(yōu)選在灰攪拌器或燃燒床攪拌器54之下，而最優(yōu)選為在該灰支承件36之下。該灰料位傳感器70可操作地與除灰系統(tǒng)64耦合，將燃料保持在燃燒器12內(nèi)所需料位的過程自動(dòng)化。當(dāng)然，應(yīng)該明白該燃燒器12可采用許多尺寸、形狀和結(jié)構(gòu)。還要理解的是，該燃燒器12的頂端無須閉合，以及無需為上向抽風(fēng)燃燒器12。
參見圖1，連接燃燒器12與洗滌器14的導(dǎo)管66提供優(yōu)選進(jìn)入洗滌器14的一上部，更佳地為進(jìn)入一下部。洗滌器14可較佳地包括一種或多種過濾材料(包括但不限于，鐵類或非鐵金屬、貴金屬、陶瓷、礦物、液體、塑料、纖維或非纖維材料、木屑、有機(jī)或無機(jī)材料、多孔或無孔材料、天然或人造材料、吸收劑或吸附劑、硅藻土、上述和其它材料的混合物或組合物、或本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的所有過濾材料)。洗滌器14更優(yōu)選包含一種或多種過濾材料和一種或多種催化劑(包括但不限于，鐵類或非鐵金屬、貴金屬、陶瓷、礦物、液體、塑料、纖維或非纖維材料、木屑、有機(jī)或無機(jī)材料、多孔或無孔材料、天然或人造材料、吸收劑或吸附劑、硅藻土、上述和其它材料的混合物或組合物、或本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的所有催化劑)。優(yōu)選提供泵72，以將液體，例如含雜質(zhì)的水通過進(jìn)料管路74，優(yōu)選通過噴霧器，進(jìn)入洗滌器14的上部，更優(yōu)選進(jìn)入洗滌器14的下部。液體回流管76優(yōu)選與洗滌器14的下部相連，將液體返回到泵72供洗滌器14內(nèi)再用。也可提供進(jìn)料管路或?qū)Ч?8，優(yōu)選從燃燒器12提供氣體，更優(yōu)選從燃燒器12提供氣體和液體，最優(yōu)選是從燃燒器12提供氣體和液體并將液體再循環(huán)至洗滌器14。提供清洗或再循環(huán)管路80如下所述供作間歇用途。洗滌過的氣體通過導(dǎo)管82排出，導(dǎo)管82優(yōu)選位于洗滌器14的下部，更優(yōu)選位于其上部。撇取管路84優(yōu)選設(shè)置于洗滌器14的下部，而泄料管路或?qū)Ч?6則設(shè)置在洗滌器14的底部。料位傳感器88，如浮控開關(guān)優(yōu)選位于洗滌器14內(nèi)，以保持洗滌器14內(nèi)的液位處于要求的料位。當(dāng)然，應(yīng)理解，該洗滌器14可采用許多形狀、尺寸和結(jié)構(gòu)，而且該洗滌器14內(nèi)可使用許多不同的過濾介質(zhì)或催化劑或者不同組合的過濾介質(zhì)和催化劑。
導(dǎo)管82自洗滌器14延伸到鼓風(fēng)機(jī)90。如圖3所示，鼓風(fēng)機(jī)90為重型混合式，結(jié)合了用于傳送氣體的鼓風(fēng)機(jī)的必要特征和用于送液體的泵的必要特征。構(gòu)成葉輪外殼92的壁的厚度優(yōu)選約為3/4英時(shí)，更優(yōu)選約為5/8英時(shí)。諸如墊圈的密封件94可用來在構(gòu)成葉輪外殼92的壁之間產(chǎn)生氣密和水密的密封。參見圖4，葉輪片96優(yōu)選為直葉片，但更優(yōu)選為彎曲的葉片，而且比設(shè)計(jì)用來傳送氣體的常用鼓風(fēng)機(jī)的葉輪片厚，最好厚約50％。再參見圖3，類似在水泵中使用的密封壓蓋98可用來提供軸100的密封。還優(yōu)選另外多組軸承102組與葉輪軸100結(jié)合使用。優(yōu)選使用至少兩組軸承102。參見圖1，自鼓風(fēng)機(jī)90延伸到精整器16的導(dǎo)管104提供了流路，該流路優(yōu)選進(jìn)入精整器16的下部，更優(yōu)選進(jìn)入其上部。當(dāng)然，應(yīng)理解，鼓風(fēng)機(jī)90可位于系統(tǒng)10內(nèi)的任意多個(gè)位置，并且可采用許多不同的尺寸、形狀和結(jié)構(gòu)。還要理解的是，雖然不優(yōu)選但可以使用傳統(tǒng)的鼓風(fēng)機(jī)。
精整器16優(yōu)選包含一種或多種過濾材料(包括但不限于，鐵類或非鐵金屬、貴金屬、陶瓷、礦物、液體、塑料、纖維或非纖維材料、木屑、有機(jī)或無機(jī)材料、多孔或無孔材料、天然或人造材料、吸收劑或吸附劑、硅藻土、上述和其它材料的混合物或組合物、或本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的其它任何過濾材料)。精整器16更優(yōu)選包含一種或多種過濾材料和一種或多種催化劑(包括但不限于，鐵類或非鐵金屬、貴金屬、陶瓷、礦物、液體、塑料、纖維或非纖維材料、木屑、有機(jī)或無機(jī)材料、多孔或無孔材料、天然或人造材料、吸收劑或吸附劑、硅藻土、上述和其它材料的混合物或組合物、或本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的其它任何催化劑)。優(yōu)選從精整器16的上部，更優(yōu)選從其下部通過的導(dǎo)管106為經(jīng)洗滌及精整后的成品可燃?xì)馓峁┝髀?。還提供另外的導(dǎo)管108，48和110來傳送經(jīng)洗滌及精整后的成品可燃?xì)庵寥紵?、再循環(huán)和進(jìn)一步使用。自精整器16的下部通過的導(dǎo)管112用來除去廢水和其它的凝結(jié)物質(zhì)，或者當(dāng)氣體通過精整器16時(shí)從氣體除去物質(zhì)。應(yīng)理解，精整器16可采用許多形狀、尺寸和結(jié)構(gòu)，而且精整器16內(nèi)可使用許多不同的過濾介質(zhì)或催化劑或者不同組合的過濾介質(zhì)和催化劑。
導(dǎo)管84，86，112和114優(yōu)選將洗滌器14和精整器16連接到再循環(huán)器18，提供進(jìn)入再循環(huán)器18上部的流路?；亓鞴苈坊?qū)Ч?16優(yōu)選自再循環(huán)器18的下部通過至泵118，而管路26則優(yōu)選自泵118通過至燃燒器12。優(yōu)選提供再循環(huán)管路120，將來自回流管路116的液體的一部分返回到再循環(huán)器18。諸如浮控開關(guān)的料位傳感器122，優(yōu)選位于再循環(huán)器18內(nèi)，以保持再循環(huán)器18內(nèi)的液位處于要求的料位。應(yīng)理解，再循環(huán)器18可采用許多不同的形狀、尺寸和結(jié)構(gòu)。
在操作時(shí)，進(jìn)料管路或燃料螺旋輸送器24為燃燒器12提供固體或半固體的碳質(zhì)燃料。如圖2所示，該固體或半固體燃料通過內(nèi)室30下落累積在灰支承件36上，并在內(nèi)室30內(nèi)堆積到高于環(huán)40的料位，然后在燃料攪拌件52上面。如圖1所示，通過導(dǎo)管124，優(yōu)選通過替代的導(dǎo)管124，提供諸如空氣的氧氣源，或者提供替代的燃料源。參見圖2，空氣和替代的燃料在導(dǎo)管或氣體歧管46內(nèi)混合，由點(diǎn)火器50點(diǎn)燃，并通過環(huán)40進(jìn)入內(nèi)室30中。燃燒的空氣和替代的燃料的混合物點(diǎn)燃了在內(nèi)室30中的碳質(zhì)燃料。當(dāng)碳質(zhì)燃料源在內(nèi)室30內(nèi)向下移動(dòng)時(shí)，碳質(zhì)燃料源至少部分地燃燒，產(chǎn)生包括灰和可燃?xì)怏w。燃料攪拌件52使不同的燃料保持混合并減少或防止溝流、連接(bridging)，結(jié)塊、空隙和類似的問題。
灰通過開口34并聚集在灰支承件36上?；覕嚢杓蛉紵矓嚢杓?4通過以下方式來防止灰堆積，即，優(yōu)選將聚集的灰向外移，使灰從該灰支承件36的外周邊散落或排出，更優(yōu)選將聚集的灰向下移，使灰通過該灰支承件36的穿孔散落或排出，或最優(yōu)選使聚集的灰同時(shí)從該灰支承件36的外周邊向外移和向下通過該灰支承件36的穿孔，以落入燃燒器12的下基底部分22。除了灰攪拌件或燃燒床攪拌件54和支承件38，在內(nèi)壁28的開口34和灰支承件36的頂面之間的區(qū)域基本上無阻礙，提供除去灰的現(xiàn)成的路徑，而不會(huì)有障礙物和堵塞如爐柵或網(wǎng)狀材料。在這方面，支承件38以下面的方式連接灰支承件36至內(nèi)壁28，即，使灰從支承件36散落，優(yōu)選散落在灰支承件36的至少約70％的外周邊上，更優(yōu)選散落到灰支承件36的至少約80％的外周邊上，而最優(yōu)選散落到灰支承件36的至少約90％的外周邊上。
在燃燒器12的下基底部分22累積的灰通過燃燒器12的底部的開口，并被除灰系統(tǒng)64，如被螺旋驅(qū)動(dòng)器或螺桿驅(qū)動(dòng)器除去。該灰螺旋驅(qū)動(dòng)器64與灰料位傳感器70可操縱地耦合，以保持燃燒器12內(nèi)的灰低于要求的量。從燃燒器12除去的灰通常是適于銷售的產(chǎn)品。例如，這些灰適合銷售作為肥料、土壤穩(wěn)定劑、過濾材料和/或作為用于灰漿、水泥、筑路材料的的增充劑。
燃料料位傳感器68與固體或半固體燃料進(jìn)料管路或燃料螺旋輸送器24可操作地耦合，以保持固體或半固體燃料在內(nèi)室30內(nèi)在要求的高度范圍內(nèi)。要求的高度范圍將依據(jù)許多因素變化，包括但不限于固體或半固體燃料的特性。通常要求將內(nèi)室30內(nèi)的固體或半固體燃料的料位保持在能保持足夠密封時(shí)的可能最低的料位，足夠的密封能防止燃燒產(chǎn)物通過燃燒器12的頂端逸出和/或有助于控制內(nèi)室30內(nèi)的部分燃燒的程度。要求的料位隨諸如固體或半固體燃料的密度和含濕量的因素變化。例如，對主要包括雞垃圾(包括但不限于，雞糞，諸如稻殼或木屑的吸收劑，上述及類似或相關(guān)物質(zhì)的任何組合物)的固體或半固體燃料，要求的料位會(huì)高于主要包括木紙漿或造紙廠淤渣的固體或半固體燃料所要求的料位，而對主要包括木紙漿的固體或半固體燃料要求的料位將會(huì)高于主要包括砂或鋸木屑的固體或半固體燃料要求的料位。在一典型操作中，固體或半固體燃料主要包括雞垃圾，內(nèi)室30內(nèi)的固體或半固體燃料的料位優(yōu)選保持在比環(huán)40高出約8-10英時(shí)高度的料位。類似地，在主要包括木紙漿淤漿的固體或半固體燃料的操作中，內(nèi)室30內(nèi)的固體或半固體燃料的料位優(yōu)選保持略高于環(huán)40的高度。此外，在使用主要包括砂或鋸木屑的固體或半固體燃料的操作中，內(nèi)室30內(nèi)的固體或半固體燃料的料位優(yōu)選保持在與環(huán)40大致相同或略低的高度。
鼓風(fēng)機(jī)90將燃燒的氣體產(chǎn)物優(yōu)選向下抽，更優(yōu)選向上抽，通過燃燒器12，以使這些氣體產(chǎn)物在通過導(dǎo)管66之前，通過內(nèi)壁28的開口34并向上優(yōu)選經(jīng)過外室32，更優(yōu)選經(jīng)過內(nèi)室30。參見圖1，來自燃燒器12的可燃?xì)鈨?yōu)選進(jìn)入洗滌器14的上部，更優(yōu)選進(jìn)入其下部并向上通往導(dǎo)管82。泵72將液體例如含雜質(zhì)的水循環(huán)至洗滌器14。液體通過管路74，優(yōu)選通過噴霧器進(jìn)入洗滌器14，并與可燃?xì)饨佑|。液體冷卻和洗滌該可燃?xì)猓瑥目扇細(xì)獬グń褂?、油和顆粒物質(zhì)的物質(zhì)。洗滌器14內(nèi)的液位保持在要求的液位，以使焦油、油和類似物質(zhì)優(yōu)選通過撇取管路84從洗滌器14除去。顆粒物質(zhì)和其它沉降到洗滌器14底部的成份定時(shí)地通過泄料管或?qū)Ч?6除去。閥128也優(yōu)選定時(shí)開啟，使泵72能將液體循環(huán)通過清洗管80和導(dǎo)管66、82和104進(jìn)行清潔。閥130可以不時(shí)地開啟，使洗滌器14內(nèi)的液體也可以經(jīng)管路86排出并優(yōu)選被管路78的液體替代。洗滌器14內(nèi)的過濾材料主要是將液體從氣體中除去。洗滌器14內(nèi)的催化劑主要是改善氣體的化學(xué)組成。
經(jīng)洗滌的可燃?xì)馔ㄟ^導(dǎo)管82排出后通過鼓風(fēng)機(jī)90，被驅(qū)動(dòng)經(jīng)過精整器16。當(dāng)可燃?xì)馀懦鱿礈炱?4時(shí)，氣體在傳送到鼓風(fēng)機(jī)90之前也可通過過濾器/氣體分離罐。精整器16內(nèi)的木屑或其它過濾材料將氣體干燥，并除去額外量的顆粒物質(zhì)和其它污染物。廢水和其它從可燃?xì)獬サ珱]有被木屑或其它過濾材料吸收的物質(zhì)落入精整器16的底部并通過導(dǎo)管112除去。精整器16內(nèi)的過濾材料主要作用是從氣體除去液體。精整器16內(nèi)的催化劑主要是改善氣體的化學(xué)組成。洗滌及精整后的成品可燃?xì)馔ㄟ^導(dǎo)管106從精整器16排出?？扇?xì)馔ㄟ^導(dǎo)管108燃燒，通過導(dǎo)管48返回反應(yīng)室，或通過導(dǎo)管110送去作其它用途。在最初的啟動(dòng)階段，點(diǎn)燃可燃?xì)庵钡酱_定生產(chǎn)了所需數(shù)量和質(zhì)量的氣體。一旦完成該啟動(dòng)階段，可燃?xì)鈱⒅饕ㄟ^導(dǎo)管110以產(chǎn)生功或在其它地方作進(jìn)一步使用。例如，可以燃燒可燃?xì)?，為一過程供熱，或者可在發(fā)動(dòng)機(jī)或渦輪機(jī)內(nèi)燃燒以產(chǎn)生功或發(fā)電。作為另外的一些例子，由系統(tǒng)10生產(chǎn)的可燃?xì)饪捎糜谠谇萆醿?nèi)的育雛器加熱器、用于內(nèi)燃機(jī)以及鍋爐。事實(shí)上，由本系統(tǒng)10產(chǎn)生的可燃?xì)馀c天然氣相比很很多有利之處，這種可燃?xì)馔ǔＪ潜容^潔凈，同時(shí)具有相等或更高的熱值。所生產(chǎn)的可燃?xì)獾臒嶂禃?huì)隨許多因素而改變，如提供的碳質(zhì)燃料的種類、組成和含濕量，但是生產(chǎn)的可燃?xì)獾臒嶂低ǔ榛蚪咏苛⒎接⒊?50個(gè)英國熱量單位(BTU)。因此，用本系統(tǒng)10生產(chǎn)的可燃?xì)鉃橐涣己玫暮蜻x物質(zhì)，其適用于目前使用天然氣、液化石油氣(LPG或LP gas)或丙烷的任何地方。
根據(jù)供給燃燒器12的碳質(zhì)燃料的特性如含濕量，可燃?xì)獾囊徊糠挚赏ㄟ^管路48返口燃燒器12來提供另外的燃料，以有助于該碳質(zhì)燃料的部分燃燒。通過管路48供應(yīng)的可燃?xì)饪蓛?yōu)選通過導(dǎo)管126，更優(yōu)選通過導(dǎo)管124作為供給燃燒器12的替代的燃料源的完全或部分的替代物。將可燃?xì)夥祷胤磻?yīng)室提供了許多優(yōu)點(diǎn)。例如，可以節(jié)省替代的燃料源的成本，要不然就需要該替代燃料源來保持燃燒器12內(nèi)要求的燃燒。
導(dǎo)管86，84，112和114自洗滌器14及精整器16延伸到再循環(huán)器18。該些導(dǎo)管86，84，112和114將廢水、濕燃料組分的過量液體、焦油、油、顆粒物質(zhì)以及其它可除去的物質(zhì)傳送到再循環(huán)器18的上部。該些組分從再循環(huán)器18優(yōu)選通過管路116和泵118，再通過管路26返回燃燒器12，這些組分被送入燃燒器12的上部。這些組分的一部分優(yōu)選通過管路120轉(zhuǎn)向及返回再循環(huán)器18，以有助于攪拌或攪動(dòng)再循環(huán)器18的內(nèi)含物。將廢水和其它組分返還到燃燒器12提供了許多優(yōu)點(diǎn)。例如，在液體分解時(shí)，廢水可從灰提取額外的殘余碳。這樣可較好回收碳質(zhì)燃料的熱值并且排除或大大地降低處理廢水的需要。
系統(tǒng)10可用來處理很多種碳質(zhì)燃料以及其組合。在灰支承件36和內(nèi)壁28的開口34之間的間距以及其中相對無阻礙的側(cè)開口，允許使用很多種固體或半固體燃料而不用擔(dān)心會(huì)堵塞。可用的碳質(zhì)燃料包括但不限于以下材料，如雞垃圾、其它動(dòng)物廢料、城市固體或半固體廢物、膠合板(如層壓木板和壓榨紙板)、造紙廠或木紙漿漿料(包括含濕量等于或大于65％的漿料)、廢木或堆木場廢物、農(nóng)業(yè)廢料、廢輪胎、以上和其它碳質(zhì)材料的混合物或組合物。還可添加液體碳質(zhì)燃料，包括但不限于廢棄的機(jī)油和食油。添加這些液體碳質(zhì)燃料可大大地增加所生產(chǎn)的可燃?xì)獾臒嶂怠?br> 在一具體實(shí)施方式
中，系統(tǒng)10寬約6英尺，長約10英尺，高約7.5英尺。該系統(tǒng)10的具體實(shí)施方式
每小時(shí)大約氣化80磅雞垃圾，在啟動(dòng)后無需輔助燃料，只耗用約3千瓦-小時(shí)的電就能生產(chǎn)超過350萬BTU/小時(shí)的可燃?xì)?，并且產(chǎn)生的灰的量約為4磅/小時(shí)，不產(chǎn)生其它固體廢物、液體廢物以及氣體廢物。
以下的排放測試的實(shí)例揭示了本發(fā)明的氣化系統(tǒng)10可以生產(chǎn)合乎環(huán)境要求的可燃?xì)猓瑫r(shí)，可以處理在先前會(huì)造成嚴(yán)重的垃圾掩埋問題的固體或半固體碳質(zhì)燃料。
實(shí)施例1在燃燒雞垃圾時(shí)，對本發(fā)明的系統(tǒng)10生產(chǎn)的可燃?xì)膺M(jìn)行排放測試。進(jìn)行為時(shí)60分鐘的取樣。根據(jù)聯(lián)邦法規(guī)匯編(CFR)第40卷，第60部分，附錄A所詳述的方法進(jìn)行測試。根據(jù)最低的可記錄的流量，流速為每秒6.77英尺，而收集的樣本的體積為41.42干標(biāo)準(zhǔn)立方英尺。下面表1列出了該排放測試的結(jié)果。
表1

實(shí)施例2在燃燒造紙廠漿料時(shí)，對本發(fā)明的系統(tǒng)10生產(chǎn)的可燃?xì)膺M(jìn)行排放測試。進(jìn)行為時(shí)60分鐘的取樣。該測試根據(jù)聯(lián)邦法規(guī)匯編(CFR)第40卷，第60部分，附錄A所詳述的方法。根據(jù)最低的可記錄的流量，流速為每秒6.53英尺，而收集的樣本的體積為40.60干標(biāo)準(zhǔn)立方英尺。下面表2列出了該排放測試的結(jié)果。
表2

以上所述已預(yù)期了其它的變動(dòng)，修改和替換，而在某些情況下，可以使用本發(fā)明的一些特征，而可以不使用其它相應(yīng)特征。例如，灰支承件36的結(jié)構(gòu)可與許多不同的氣化系統(tǒng)結(jié)合使用，而無論這些系統(tǒng)有否還使用了本發(fā)明的其它特征，并且灰支承件36的結(jié)構(gòu)也可在與氣化系統(tǒng)不同的系統(tǒng)中使用。類似地，本發(fā)明的廢水返回特征可與許多不同的氣化系統(tǒng)結(jié)合使用，無論這些系統(tǒng)有否使用了本發(fā)明的其它特征，而且所述的廢水返回特征也可在與氣化系統(tǒng)不同的系統(tǒng)中使用。此外，本發(fā)明的木屑過濾或其它的過濾材料或催化劑可與許多不同的氣化系統(tǒng)結(jié)合使用，無論這些系統(tǒng)有否使用了本發(fā)明的其它特征，而且這些過濾材料或催化劑也可在與氣化系統(tǒng)不同的系統(tǒng)中使用。更進(jìn)一步地說，本發(fā)明的混合式鼓風(fēng)機(jī)90的設(shè)計(jì)可與許多不同的氣化系統(tǒng)結(jié)合使用，無論這些系統(tǒng)有否使用了本發(fā)明的其它特征，而且該設(shè)計(jì)也可在與氣化系統(tǒng)不同的系統(tǒng)中使用。當(dāng)然，包括的數(shù)字資料只作示范用而不應(yīng)作為對本發(fā)明的保護(hù)范圍的限制。因此，應(yīng)理解，可以根據(jù)本發(fā)明所揭示的保護(hù)范圍的方式概括地解釋本發(fā)明。
權(quán)利要求
1.一種方法，其包括(1)至少部分地燃燒碳質(zhì)燃料，產(chǎn)生可燃?xì)猓?2)使所述可燃?xì)馔ㄟ^一種或多種第一過濾材料，產(chǎn)生洗滌過的氣體；(3)使所述洗滌過的氣體通過一種或多種第二過濾材料，產(chǎn)生成品氣體；和(4)在步驟(3)之后，燃燒所述洗滌過的成品氣體。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(1)包括至少部分地燃燒所述碳質(zhì)燃料，產(chǎn)生所述可燃?xì)?，所述碳質(zhì)燃料包括雞垃圾。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(1)包括至少部分地燃燒所述碳質(zhì)燃料，產(chǎn)生所述可燃?xì)?，所述碳質(zhì)燃料包括木紙漿漿料。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于步驟(1)包括在燃燒器內(nèi)至少部分地燃燒所述碳質(zhì)燃料，產(chǎn)生所述可燃?xì)猓徊襟E(2)包括使所述可燃?xì)馔ㄟ^在洗滌器內(nèi)的所述一種或多種第一過濾材料，產(chǎn)生所述洗滌過的氣體；還包括將來自所述洗滌器的廢水傳送到所述燃燒器。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于步驟(1)包括在燃燒器內(nèi)至少部分地燃燒所述碳質(zhì)燃料，產(chǎn)生所述可燃?xì)猓徊襟E(3)包括使所述洗滌的氣體通過在精整器內(nèi)的所述一種或多種第二過濾材料；還包括將來自所述精整器的廢水傳送到所述燃燒器。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于步驟(3)包括使所述洗滌的氣體通過在精整器內(nèi)的所述一種或多種第二過濾材料；還包括將來自所述精整器的廢水傳送到所述燃燒器。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于步驟(1)包括在燃燒器內(nèi)至少部分地燃燒所述碳質(zhì)燃料，產(chǎn)生所述可燃?xì)?；步驟(2)包括使所述可燃?xì)馔ㄟ^在洗滌器內(nèi)的所述一種或多種第一過濾材料，產(chǎn)生所述洗滌的氣體；步驟(3)包括使所述洗滌的氣體通過在精整器內(nèi)的所述一種或多種第二過濾材料；還包括將來自所述洗滌器的廢水傳送到再循環(huán)器；將來自所述精整器的廢水傳送到所述再循環(huán)器；將來自所述洗滌器的所述廢水和來自所述精整器的所述廢水自所述再循環(huán)器傳送到所述燃燒器。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述一種或多種第一過濾材料包括一種或多種催化劑。
9.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述一種或多種第一過濾材料包括一種或多種液體。
10.一種方法，其包括在燃燒器內(nèi)至少部分地燃燒碳質(zhì)燃料，產(chǎn)生可燃?xì)?；將所述可燃?xì)鈧魉偷较礈炱鳎皇顾隹扇細(xì)馔ㄟ^在所述洗滌器內(nèi)的一種或多種過濾材料；將所述一種或多種過濾材料的第一部分自所述洗滌器傳送到所述燃燒器。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，步驟(3)包括使所述可燃?xì)馔ㄟ^在所述洗滌器內(nèi)的所述一種或多種過濾材料，所述一種或多種過濾材料包括水。
12.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，步驟(3)包括使所述可燃?xì)馔ㄟ^在所述洗滌器內(nèi)的所述一種或多種過濾材料，以從所述可燃?xì)獬グń褂秃陀偷奈镔|(zhì)；還包括將來自所述洗滌器的所述焦油和油傳送到所述燃燒器。
13.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，該方法還包括將所述可燃?xì)鈴乃鱿礈炱鱾魉偷骄?；以及將來自所述加工器的廢液傳送到所述燃燒器。
14.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，步驟(4)包括將來自所述洗滌器的所述液體的所述第一部分傳送到再循環(huán)器；以及將所述液體的所述第一部分自所述再循環(huán)器傳送到所述燃燒器。
15.如權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，步驟(3)包括使所述可燃?xì)馔ㄟ^在所述洗滌器內(nèi)的所述一種或多種過濾材料，以從所述可燃?xì)獬グń褂秃陀偷奈镔|(zhì)；還包括將來自所述洗滌器的所述焦油和油傳送到所述再循環(huán)器；將所述焦油和油自所述再循環(huán)器傳送到所述燃燒器。
16.如權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，該方法還包括將所述可燃?xì)庾运鱿礈炱鱾魉偷骄?；將來自所述精整器的廢液傳送到所述再循環(huán)器；將所述廢液自所述再循環(huán)器傳送到所述燃燒器。
17.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，所述一種或多種過濾材料包括一種或多種催化劑。
18.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，所述一種或多種過濾材料包括一種或多種液體。
19.一種組合裝置，其包括具有上外壁部分和下基底部分的燃燒器；位于所述燃燒器內(nèi)的內(nèi)壁，所述內(nèi)壁的上部與所述燃燒器相連，形成內(nèi)室和外室；所述內(nèi)壁的下部在所述燃燒器內(nèi)限定第一開口；灰支承件，位于所述燃燒器內(nèi)在所述第一開口之下，所述灰支承件固定在所述燃燒器內(nèi)，使灰自所述灰支承件上散落到所述灰支承件的至少約80％的外周邊上。
20.如權(quán)利要求19所述的組合裝置，其特征在于，所述灰支承件固定在所述燃燒器內(nèi)，使灰從所述灰支承件上散落到所述灰支承件的至少約90％的所述外周邊上。
21.如權(quán)利要求19所述的組合裝置，所述組合裝置還包括位于所述燃燒器內(nèi)在所述開口之上的第一攪拌件；位于所述燃燒器內(nèi)在所述開口之下的第二攪拌件。
22.如權(quán)利要求21所述的組合裝置，所述組合裝置還包括位于所述燃燒器內(nèi)在所述開口之上的第三攪拌件。
23.如權(quán)利要求19所述的組合裝置，所述組合裝置還包括洗滌器，所述洗滌器與所述燃燒器可操作地連接，提供從所述燃燒器的所述外室至所述洗滌器的流路；精整器，所述精整器與所述燃燒器可操作地連接；一個(gè)或多個(gè)位于所述精整器內(nèi)的過濾器。
24.如權(quán)利要求19所述的組合裝置，所述組合裝置還包括鼓風(fēng)機(jī)，位于所述燃燒器的下游并與所述燃燒器可操作地連接，用于從所述燃燒器抽出可燃?xì)?，所述鼓風(fēng)機(jī)包括葉輪外殼；位于所述葉輪外殼內(nèi)的葉輪；在所述葉輪外殼部分之間的密封件。
25.如權(quán)利要求24所述的組合裝置，其特征在于，所述鼓風(fēng)機(jī)還包括固定在所述葉輪上的軸；至少兩組與所述軸可操作地連接的軸承。
全文摘要
揭示了一種氣化系統(tǒng)(10)，該系統(tǒng)具有燃燒器(12)、洗滌器(14)、精整器(16)和任選的再循環(huán)器(18)。碳質(zhì)燃料在所述燃燒器中部分地燃燒，產(chǎn)生可燃?xì)?。改進(jìn)的灰支承件及除灰系統(tǒng)減少了所述燃燒器(12)內(nèi)的堵塞和其它問題。所述可燃?xì)馔ㄟ^所述洗滌器(14)，以除去諸如焦油和油的物質(zhì)，并且進(jìn)行初步的催化化學(xué)反應(yīng)。洗滌后的氣體通過混合式鼓風(fēng)機(jī)(90)至所述精整器(16)。在所述精整器(16)內(nèi)發(fā)生最后的催化化學(xué)反應(yīng)，而在所述精整器內(nèi)還可使用木屑或其它過濾材料來提供相對潔凈、干燥的可燃?xì)?。來自所述洗滌器和精整器的廢水和其它廢物收集在所述再循環(huán)器(18)內(nèi)并返回給所述燃燒器(12)。
文檔編號(hào)C10J3/42GK101035604SQ200580033589
公開日2007年9月12日 申請日期2005年8月4日 優(yōu)先權(quán)日2004年8月4日
發(fā)明者M·W·羅格斯 申請人:能源再生股份有限公司