專利名稱：氣化液體或固體燃料的裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種氣化液體或固體燃料的裝置和方法，更具體地，本發(fā)明涉及這樣一種用熱分解反應(yīng)，通過氣化液體或固體燃料如廢物、煤、生物質(zhì)和重油等，生產(chǎn)相對高質(zhì)量合成氣的裝置和方法。
本發(fā)明人近來開發(fā)出一種廢物氣化系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括連續(xù)提供一定量的超過800℃的高溫?zé)峥諝獾母邷乜諝獍l(fā)生器，以及一個廢物氣化型熔融爐，該熔融爐含有多個所謂“圓石(pebble)”的球形陶瓷球。高溫空氣從高溫空氣發(fā)生器引入到熔融爐中，在這里廢物在球形陶瓷球上熔融并變成熔渣。通過廢物的熱分解生成的熱分解氣體或裂解氣體被傳送出爐并被引入到氣體處理裝置如洗滌裝置和/或過濾設(shè)備中。氣體處理裝置從熱分解氣體中除去各種對環(huán)境有害的物質(zhì)，如氯、硫、重金屬粒子和未燃燒的可燃燒物，并迅速冷卻熱分解氣體以防止重新合成二氧己(dioxin)。稀釋、過濾并冷卻的熱分解氣體被用作相對高質(zhì)量的合成氣，這些合成氣被送至任何燃燒裝置或熱機中，例如加熱爐如沸騰器或工業(yè)加熱爐；內(nèi)燃機如燃?xì)鈾C、燃?xì)廨啓C或柴油機；或者各種熱循環(huán)系統(tǒng)。
作為現(xiàn)今類型的熱分解氣化系統(tǒng)，這樣一種系統(tǒng)是公知的，該系統(tǒng)包括一個生成一定量熱分解氣體用的熱分解爐；一個高溫氣體處理裝置如裂解裝置；以及一個洗滌和冷卻熱分解氣體用的氣體洗滌裝置。熱分解爐的作用是在爐中的內(nèi)部燃燒區(qū)域的低氧氣氣氛下，熱分解液體或固體燃料，如廢物或煤。高溫氣體處理裝置將含在熱分解氣體中的焦油或油裂解，氣體洗滌裝置適于從熱分解氣體中除去硫、灰塵、氯和其它有害物質(zhì)，同時迅速冷卻氣體。經(jīng)過這樣的裂解和洗滌處理后，熱分解氣體作為凈化合成氣被送至各種燃燒裝置中。
在這樣類型的氣化系統(tǒng)中，在洗滌和裂解裝置中損失了大量的熱分解氣體的顯熱，因此降低了整個系統(tǒng)的熱效率。為了避免這種熱損失，人們考慮使用蒸汽重整法，其中將蒸汽與熱分解氣體混合，以使得通過蒸汽重整反應(yīng)將熱分解氣體中的烴進(jìn)行重整。這種烴蒸汽重整通常為一吸熱反應(yīng)，該反應(yīng)需要通過外燃燒型或內(nèi)燃燒型加熱裝置將一定量的熱供應(yīng)至重整反應(yīng)的區(qū)域。
本發(fā)明人近來提出一種可連續(xù)加熱一定量蒸汽至等于或高于700℃的高溫的設(shè)備，這使得可以對蒸汽用作高溫惰性氣體或高溫加熱介質(zhì)的應(yīng)用進(jìn)行研究。特別地，由于高溫蒸汽在其冷凝后僅生成一定量的水，因此使用高溫蒸汽對于簡化殘余物在冷卻和冷凝后的處理是有利的，這完全不同于使用其它惰性氣體如氮氣的情形。此外，具有大量顯熱的700℃或更高溫度的高溫蒸汽，其作用是可以至少部分地為反應(yīng)區(qū)域供應(yīng)重整反應(yīng)所需的熱量。
然而發(fā)現(xiàn)，即使超過700℃的高溫蒸汽被送入反應(yīng)區(qū)域，也不能足夠地獲得熱分解氣體的蒸汽重整反應(yīng)所需的反應(yīng)熱，因此需要開發(fā)一種簡化的方法或設(shè)備排列，它們可以補償上述重整反應(yīng)所需的熱的不足。
而且，本發(fā)明人現(xiàn)已意識到，在相對富氧的條件下在用高溫空氣氣化和熔融廢物的過程中，上述廢物氣化系統(tǒng)可導(dǎo)致在爐內(nèi)生成大量的煙灰。因此，還需要提供一種可有效限制在爐內(nèi)生成煙灰的方法。
在這樣的情況下，本發(fā)明的目的是提供氣化液體或固體燃料的裝置和方法，該裝置和方法可以將氣化爐或熱分解爐的熱分解氣體重整為相對高質(zhì)量的合成氣。
本發(fā)明的另一目的是提供一種氣化液體或固體燃料的裝置和方法，該裝置和方法可以在沒有內(nèi)燃型或外燃型加熱設(shè)備下，保證熱分解氣體中的烴的蒸汽重整反應(yīng)所需的熱量。
本發(fā)明的再一目的是提供一種氣化液體或固體燃料的裝置和方法，該裝置和方法可以促進(jìn)或推動燃料在氣化爐或熱分解爐內(nèi)的熱分解和氣化，同時在熱分解區(qū)域內(nèi)限制煙灰的生成。發(fā)明詳述本發(fā)明人現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)，當(dāng)超過700℃高溫下的空氣和蒸汽被引入到至少一個固體或液體燃料的熱分解區(qū)域和熱分解氣體的重整區(qū)域時，可制得所需含相對大量的一氧化碳和氫氣的高溫合成氣，同時顯著地限制了煙灰的生成。
在實現(xiàn)本發(fā)明的上述目的和其它目的中，按照本發(fā)明構(gòu)造的氣化液體或固體燃料的、設(shè)置有可以用燃料的熱分解生成一定量熱分解氣體的氣化器或熱分解爐的設(shè)備，包括將低溫蒸汽(或水)和低溫空氣加熱至等于或高于700℃的高溫蒸汽和空氣的蒸汽和空氣加熱裝置，以及將所述高溫蒸汽和空氣送入燃料的熱分解區(qū)域和/或熱分解氣體的重整區(qū)域的加料裝置。
而且，按照本發(fā)明還提供了一種氣化液體或固體燃料的方法，其中通過燃料的熱分解生成一定量的熱分解氣體，其中水或低溫蒸汽和低溫空氣被加熱至等于或高于700℃，并且如此加熱的高溫蒸汽和空氣被引入到燃料的熱分解區(qū)域和/或熱分解氣體的重整區(qū)域。
按照本發(fā)明，高溫蒸汽和空氣被引入到至少一個熱分解區(qū)域和重整區(qū)域，使得空氣與分解氣體發(fā)生放熱反應(yīng)，而蒸汽與分解氣體中的碳化合物發(fā)生吸熱反應(yīng)。適當(dāng)比例的蒸汽和空氣向其中的引入，使得在分解氣體和空氣或蒸汽之間可進(jìn)行所需的反應(yīng)，由此可生成相對高質(zhì)量的粗合成氣。
在本發(fā)明的另一方面，按照本發(fā)明排列氣化液體或固體燃料用的裝置和方法，其中所述高溫蒸汽和空氣通過加料裝置被引入到熱分解區(qū)域和/或重整區(qū)域，使得通過高溫蒸汽和熱分解氣體中的碳化合物之間的吸熱反應(yīng)，以及高溫空氣和碳化合物之間的放熱反應(yīng)，將熱分解氣體重整為高溫合成氣。將高溫蒸汽和空氣與熱分解氣體混合，使得通過空氣和碳化合物之間的放熱反應(yīng)得到的熱，補償了蒸汽和碳化合物之間的吸熱反應(yīng)所需熱的不足。因此，在沒有內(nèi)燃型或外燃型加熱裝置下，可保證蒸汽重整反應(yīng)用的熱量。
在本發(fā)明的再一方面，按照本發(fā)明提供了一種氣化液體或固體燃料的裝置和方法，其中高溫蒸汽和空氣被引入到熱分解區(qū)域，并且通過高溫蒸汽和空氣的顯熱以及高溫空氣和燃料間的氧化反應(yīng)熱，燃料被熱分解，由此制得熱分解氣體。通過蒸汽和空氣的顯熱以及氧化反應(yīng)的熱，高溫蒸汽和空氣使液體或固體燃料被熱分解，由此制得熱分解氣體。以這種排列，可以在沒有內(nèi)燃型或外燃型加熱設(shè)備下，在氣化爐或熱分解爐內(nèi)，促進(jìn)或推動液體或固體燃料的熱分解和氣化，同時在熱分解區(qū)域限制了煙灰的生成。
在本說明書中，術(shù)語“液體或固體燃料”是指固體、半固體或液體燃料，包括含碳化合物、煤、生物質(zhì)燃料、重油等的各種廢物?！疤蓟衔铩卑ǜ鞣N含烴、有機碳化合物或碳的可燃物質(zhì)。而且，空氣、氧、或空氣和氧的混合物包括在“空氣”中，術(shù)語“低溫空氣”是指處于環(huán)境溫度或由通常的加熱器或換熱器得到的溫度下的空氣，例如溫度范圍為0～500℃。進(jìn)而，術(shù)語“低溫蒸汽”是指具有由通常的蒸汽發(fā)生技術(shù)獲得的溫度和壓力的蒸汽或過熱蒸汽。
按照本發(fā)明的一個優(yōu)選實施方案，將低溫蒸汽與低溫空氣混合，然后通過蒸汽/空氣加熱裝置將混合物加熱至等于或高于700℃的溫度。加熱的混合物被供應(yīng)至熱分解區(qū)域或者重整區(qū)域。優(yōu)選地，可在混合控制裝置的控制下將低溫蒸汽和空氣混合在一起，并將含適當(dāng)重量比例低溫蒸汽的混合物加入到蒸汽/空氣加熱裝置中。
按照本發(fā)明的另一優(yōu)選實施方案，分別通過蒸汽加熱裝置和空氣加熱裝置，將低溫蒸汽和空氣加熱至等于或高于700℃的溫度。在混合控制裝置的控制下將高溫蒸汽和空氣相互混合，使得含適當(dāng)重量比例低溫蒸汽的混合物被送至熱分解區(qū)域或重整區(qū)域。
優(yōu)選地，混合控制裝置包括可以適當(dāng)調(diào)整或調(diào)節(jié)蒸汽和空氣混合比例的混合控制閥組件或者一組控制閥組件，以及混合比例控制裝置，例如設(shè)定不同混合比例的電子控制裝置。
按照本發(fā)明的再一實施方案，通過蒸汽加熱裝置將低溫蒸汽加熱至等于或高于700℃的溫度，并通過蒸汽供應(yīng)管線將其引入到熱分解區(qū)域或重整區(qū)域，而通過空氣加熱裝置將低溫空氣加熱至等于或高于700℃的溫度，并通過空氣供應(yīng)管線將其引入到熱分解區(qū)域或重整區(qū)域。在熱分解區(qū)域或重整區(qū)域內(nèi)將高溫蒸汽和空氣混合在一起。
上述高溫混合物或者高溫蒸汽和空氣被引入到或者熱分解區(qū)域和重整區(qū)域的一個或者二者中，使得高溫蒸汽和空氣與液體或固體燃料以及熱分解氣體中的碳化合物反應(yīng)。熱分解氣體被重整為含烴、氫氣和一氧化碳的粗合成氣，這些粗合成氣以高溫粗合成氣的形式被送至冷卻裝置和氣體處理裝置中。優(yōu)選地，高溫合成氣的顯熱被用于冷卻裝置，以將水蒸發(fā)為低溫蒸汽或者加熱由蒸汽發(fā)生器產(chǎn)生的蒸汽。由此，可以通過高溫合成氣顯熱的有效熱回收而提高整個系統(tǒng)的熱效率。
按照本發(fā)明的一個優(yōu)選實施方案，蒸汽和空氣加熱裝置包括可加熱低溫流體(低溫空氣、蒸汽或者空氣和蒸汽的混合物)的換熱器，將加熱的流體(高溫空氣、蒸汽或者空氣和蒸汽的混合物)分成第一和第二流體物流的分離區(qū)域，以及可向其中引入可燃物質(zhì)的燃燒區(qū)域。第二物流被傳送至熱分解區(qū)域和/或重整區(qū)域中，而第一物流被傳送至燃燒區(qū)域。換熱器、燃燒區(qū)域和分離區(qū)域是相互聯(lián)系的，并且在燃燒區(qū)域中通過燃燒反應(yīng)生成的高溫燃燒氣體通過換熱器而消耗。換熱器包括一個交流換熱爐，該交流換熱爐積聚了高溫燃燒氣體的一定熱量并向低溫流體輻射熱量。優(yōu)選地，換熱器可以是設(shè)置有許多窄流道的蜂窩型交流換熱爐，燃燒氣體和低溫流體可經(jīng)窄流道交替地通過。有關(guān)這種蜂窩型交流換熱爐的詳細(xì)內(nèi)容公開于，例如日本專利申請No.10-189(日本專利特許公開No.10-246428)以及日本專利申請No.5-6911(日本專利特許公開No.6-213585)中?；蛘呤牵瑩Q熱器可以是由含有許多顆粒、卵石或小球等的再生爐限定的再生式換熱器。
按照本發(fā)明的另一優(yōu)選實施方案，加熱裝置可以包括回收裝置形式的換熱器、盤管型換熱器或翅片管型換熱器。換熱器通過與高溫合成氣的換熱作用將水、低溫蒸汽或低溫空氣加熱為處于中等溫度或者高溫下的空氣和蒸汽。可以通過適當(dāng)?shù)墓┧b置如噴淋裝置，將一定量的水以含有細(xì)小水滴的霧狀形式供應(yīng)至加熱裝置。或者是，加熱裝置含有一個可由水生成一定量高溫蒸汽的蒸汽沸騰器。
例如，氣化設(shè)備包括將高溫蒸汽冷卻成低溫合成氣的冷卻裝置。冷卻裝置包括一個高溫?fù)Q熱器，一個中等溫度換熱器和一個低溫?fù)Q熱器或者生成蒸汽用的換熱器，在高溫?fù)Q熱器中通過與高溫合成氣的換熱作用，低溫蒸汽和/或低溫空氣被加熱至等于或高于700℃的溫度，在中等溫度換熱器中通過與合成氣的換熱作用，低溫蒸汽和/或低溫空氣被加熱至500～700℃的溫度范圍，在低溫?fù)Q熱器或者生成蒸汽用的換熱器中，通過合成氣與水之間的換熱作用，由一定量的水產(chǎn)生低溫蒸汽?？梢栽诶鋮s裝置和氣化裝置之間插入灰塵收集器，如陶瓷過濾器。
冷卻裝置可由三種類型的冷卻器限定，冷卻器分別設(shè)置有高溫?fù)Q熱器、中等溫度換熱器和低溫?fù)Q熱器?；蛘呤牵鋮s裝置由兩種類型的冷卻器限定，其中高溫?fù)Q熱器和中等溫度換熱器安裝在第一冷卻器內(nèi)，而低溫?fù)Q熱器安裝在第二冷卻器內(nèi)。在這種情形下，可在中等溫度換熱器和低溫?fù)Q熱器之間插入脫硫、脫氯、脫氮或除塵裝置，其形式應(yīng)當(dāng)使在冷卻合成氣時產(chǎn)生的酸和其它有害物質(zhì)被從氣體中除去。
由本發(fā)明的氣化設(shè)備制得的凈化或精制過的合成氣可以作為主燃料供應(yīng)至燃燒設(shè)施的燃燒裝置或發(fā)動機，如燃燒爐或燃燒器。若燃燒裝置的熱能用于驅(qū)動發(fā)動機，則可將電能送至系統(tǒng)外的器械或設(shè)施。例如，若建筑或工廠的廢物或廢料被用作液體或固體燃料，則可將氣化設(shè)備與汽輪機或發(fā)動機聯(lián)合操作，以構(gòu)成一個相對緊湊的共生系統(tǒng)。
按照本發(fā)明的氣化設(shè)備的凈化過的合成氣，可以作為加入到燃燒裝置用的主燃料或燃燒氣中的輔助燃料，送至燃燒設(shè)施的燃燒裝置或發(fā)動機。例如，若上述排布的氣化設(shè)備用于船舶等中的廢物或廢料用的焚燒爐，則氣化設(shè)備的凈化過的合成氣可被加入到船舶內(nèi)燃機用的主燃料或燃燒氣中，以降低船舶中的燃料消耗，并且還可以焚燒船舶中的廢物或廢料。
本發(fā)明通?？杀粦?yīng)用于廢物或煤的氣化系統(tǒng)，該系統(tǒng)中廢物或煤被用作液體或固體燃料。若發(fā)動機與這樣的一個系統(tǒng)聯(lián)合操作，則可以提供利用廢物或煤的組合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)。
圖2為

圖1所示的氣化裝置的部分流程圖。
圖3為說明圖2所示氣化裝置的一種改進(jìn)的部分流程圖。
圖4為說明圖2所示氣化裝置的另一種改進(jìn)的部分流程圖。
圖5為概要說明按照本發(fā)明的另一個優(yōu)選實施方案的固體或液體燃料氣化裝置的排布的系統(tǒng)流程圖。
圖6為圖5所示的氣化裝置的部分流程圖。
圖7為說明按照本發(fā)明排布的氣化裝置的第一個實例的系統(tǒng)流程圖。
圖8為顯示蒸汽/空氣加熱設(shè)備的構(gòu)造及其操作方式的截面示意圖。
圖9和10為顯示圖7所示的氣化裝置的改進(jìn)的系統(tǒng)流程圖。
圖11為說明按照本發(fā)明的氣化裝置的第二個實例的系統(tǒng)流程圖。
圖12和13為顯示圖11所示的氣化裝置的改進(jìn)的系統(tǒng)流程圖。
圖14和15為說明按照本發(fā)明的氣化裝置的第三和第四個實例的系統(tǒng)流程圖。
圖1為概要說明按照本發(fā)明的一個優(yōu)選實施方案的固體或液體燃料氣化裝置的排布的系統(tǒng)流程圖。
固體或液體燃料氣化裝置包括液體或固體燃料熱分解的氣化設(shè)備，冷卻從氣化設(shè)備傳送來的高溫粗合成氣的氣體冷卻器，凈化或精制粗合成氣的氣體處理裝置，以及向氣化設(shè)備中的熱分解區(qū)域或重整區(qū)域送入一定量高溫蒸汽和空氣的蒸汽/空氣加熱設(shè)備。氣化裝置限定于氣化設(shè)備和蒸汽/空氣加熱設(shè)備。液體或固體燃料如廢物、煤等，通過燃料供應(yīng)設(shè)備WT加入到氣化設(shè)備中。低溫蒸汽和空氣通過蒸汽/空氣加熱設(shè)備被加熱至等于或高于700℃的溫度，優(yōu)選高于800℃，且高溫蒸汽和空氣作為氣化劑和重整劑加入到氣化設(shè)備中。在氣化設(shè)備中，在高溫蒸汽和空氣存在下，液體或固體燃料被熱分解成熱分解氣體和殘余物。含在熱分解氣體中的一定量的烴與高溫蒸汽和空氣反應(yīng)，使其重整為含烴、一氧化碳和氫的粗合成氣。通常，烴與高溫蒸汽的反應(yīng)為如下述通式(1)所示的吸熱反應(yīng)，而烴與高溫空氣的反應(yīng)為如下述通式(2)所示的放熱反應(yīng)(1)(2)高溫蒸汽與液體或固體燃料的熱分解產(chǎn)生的熱分解氣體或裂解氣體反應(yīng)，使得氣體被重整為重整氣體，即含有相對大量的一氧化碳和氫氣的高溫粗合成氣。由烴和高溫空氣間的放熱反應(yīng)產(chǎn)生的熱被用作烴和高溫蒸汽間的吸熱重整反應(yīng)所需的熱。
高溫粗合成氣經(jīng)高溫氣體傳送管線HG被送至氣體冷卻器中。冷卻器上連接有水供應(yīng)管線WS，使得管線WS中的水通過與高溫氣體間的熱交換作用而蒸發(fā)，以生成一定量的處于低溫，如150～250℃范圍的過熱蒸汽。低溫蒸汽經(jīng)低溫蒸汽供應(yīng)管線LS被送至蒸汽/空氣加熱設(shè)備，以使其被加熱到等于或高于700℃，優(yōu)選高于800℃的高溫，之后將高溫蒸汽引入到氣化設(shè)備中。同時，一定量處于室溫下的低溫空氣經(jīng)低溫空氣供應(yīng)管線LA被送至蒸汽/空氣加熱設(shè)備，以使其被加熱到等于或高于700℃，優(yōu)選高于800℃的高溫，并將高溫空氣引入到氣化設(shè)備中。
通過氣體冷卻器冷卻的低溫粗合成氣經(jīng)低溫氣體傳送管線LG被引入至氣體處理裝置中。氣體處理裝置可以配有任何的各種氣體處理設(shè)備，以從氣體中除去可導(dǎo)致環(huán)境污染的物質(zhì)，如灰塵、硫、氯和重金屬粒子等，由此將粗氣體凈化或精制為相對高質(zhì)量的合成氣。作為氣體處理設(shè)備可列舉的有從合成氣中除去灰塵或異物的灰塵收集器，從氣體中除去硫的脫硫設(shè)備，從氣體中除去氯的脫氯設(shè)備，以及從氣體中除去重金屬粒子的重金屬除去設(shè)備。從氣體處理裝置中流出的凈化的合成氣經(jīng)凈化合成氣傳送管線FG被送至能力利用裝置。能力利用裝置可以是任何的各種內(nèi)燃機或燃燒裝置，如燃?xì)廨啓C、燃?xì)獍l(fā)動機、沸騰器、工業(yè)鍋爐、柴油發(fā)動機等。例如，管線FG可以連接至氣輪發(fā)動機廠中的內(nèi)燃機，使得工廠的發(fā)動機可以利用內(nèi)燃機的燃燒操作而發(fā)電，并將電力供應(yīng)至系統(tǒng)外的裝置(未顯示出)。凈化的合成氣至少部分地通過另一合成氣傳送管線RG被送至蒸汽/空氣加熱設(shè)備，使得氣體作用于加熱設(shè)備中的燃燒反應(yīng)。加熱設(shè)備通過其換熱器將燃燒反應(yīng)的熱傳給低溫蒸汽和空氣，使得蒸汽和空氣被加熱至如上所述的高溫范圍。
如此排布的氣化裝置的功能是利用液體或固體燃料的熱分解產(chǎn)生熱分解氣體，并利用高溫蒸汽和空氣將氣體重整，以產(chǎn)生高溫合成氣。高溫合成氣所具有的顯熱用于生成氣體冷卻器中的低溫蒸汽。經(jīng)氣體處理后的凈化合成氣被供應(yīng)至蒸汽/空氣加熱設(shè)備和能力利用裝置。因此，按照上述的氣化裝置排布可提供一種改進(jìn)的氣化系統(tǒng)，它可以通過由液體或固體燃料生成的凈化合成氣的燃燒反應(yīng)而發(fā)電，例如廢物氣化發(fā)電系統(tǒng)、煤氣化發(fā)電系統(tǒng)等。
圖2為圖1所示的氣化裝置的部分方法流程圖。
在圖2所示的氣化裝置中，低溫空氣供應(yīng)管線LA、低溫蒸汽供應(yīng)管線LS和合成氣傳送管線RG適用于將低溫空氣、低溫蒸汽和凈化合成氣送至蒸汽/空氣加熱設(shè)備。凈化的合成氣在加熱設(shè)備的燃燒區(qū)域中燃燒。合成氣的燃燒反應(yīng)熱通過加熱設(shè)備的換熱器(未顯示出)轉(zhuǎn)移給低溫蒸汽和空氣，使得蒸汽和空氣被加熱至等于或高于700℃，優(yōu)選高于800℃的高溫。加熱的蒸汽和空氣分別經(jīng)氣體供應(yīng)管線MG1和MG2引入到氣化裝置的熱分解氣化器和重整器中。優(yōu)選地，高溫空氣相對于高溫蒸汽的重量比設(shè)定為2∶8至5∶5。
引入到氣化器中的高溫空氣和蒸汽在氣化器內(nèi)提供低氧氣密度的燃燒氣氛，并向氣化器供應(yīng)烘烤其中的液體或固體燃料所需量的顯熱。液體或固體燃料，如各種液體、半固體和固體廢物的混合物通過燃料供應(yīng)設(shè)備WT加入到氣化器中。廢物混合物在氣化器中在高溫和低氧氣燃燒氣氛下被烘烤，由此廢物被熱分解為殘余物和主要含烴的熱分解氣體。分解氣體從氣化器中經(jīng)分解氣體傳送管線TG被送至重整器的重整區(qū)域，而殘余物在燃燒操作過程中被連續(xù)地從氣化器中排出，或者在終止和冷卻操作后與冷凝水一起從氣化器中排出。
熱分解氣體被引入到重整器的重整區(qū)域，與高溫空氣和蒸汽混合。放熱反應(yīng)在分解氣體中的烴和高溫空氣之間于重整區(qū)域中進(jìn)行，而吸熱重整反應(yīng)在烴和高溫蒸汽之間于其中同時進(jìn)行。烴的蒸汽重整反應(yīng)所需的熱來自于高溫蒸汽自身的顯熱以及烴和高溫空氣反應(yīng)所生成的熱。從重整區(qū)域中流出的重整氣體作為上述高溫粗合成氣被引入到高溫氣體傳送管線HG中。
按照本發(fā)明所說明的實施方案，加入到熱分解氣化器中的高溫蒸汽的作用是加熱介質(zhì)和具有大量顯熱的惰性氣體，加入到重整器中的高溫蒸汽的作用是重整劑以及部分供應(yīng)熱分解氣體的烴蒸汽重整反應(yīng)所需熱的加熱介質(zhì)。
圖3是說明關(guān)于圖1所示氣化裝置的改進(jìn)的部分方法流程圖。
在圖3所示的氣化裝置中，蒸汽/空氣加熱設(shè)備通過凈化合成氣的燃燒，使低溫空氣和蒸汽被加熱至等于或高于700℃，優(yōu)選高于800℃，更優(yōu)選高于1000℃的高溫。加熱的空氣和蒸汽被連續(xù)地引入氣化器中。優(yōu)選地，高溫蒸汽與高溫空氣的重量比設(shè)定為2∶8至5∶5。在圖3A所示的排布中，高溫空氣和蒸汽的混合物經(jīng)氣體供應(yīng)管線MG被送至氣化器中。另一方面，如圖3B所示的排布，高溫空氣和蒸汽分別經(jīng)各自的氣體供應(yīng)管線HA和HS被引入到氣化器中，并在氣化器中相互混合。
引入到氣化器中的高溫空氣作為氣化劑作用于液體或固體燃料。當(dāng)液體或固體燃料與高溫空氣接觸時，它們之間的放熱氧化反應(yīng)導(dǎo)致燃料熔化并熱分解產(chǎn)生熱分解氣體或裂解氣體。熔融的熔渣、灰分或殘余物在其操作過程中或其終止和冷卻操作后從氣化器中被排出。引入到氣化器中的高溫蒸汽在液體或固體燃料的熔化和氣化過程中防止生成大量的煤煙，同時使熱分解氣體中的烴進(jìn)行蒸汽重整反應(yīng)，以重整為氣體。從氣化器中流出的重整氣體作為高溫粗合成氣被送至高溫氣體傳送管線HG。
按照這樣的氣化裝置，引入到氣化器中的高溫蒸汽的作用是限制了煤煙的生成，否則的話，與液體或固體燃料的熔化和氣化作用相關(guān)聯(lián)地將生成煤煙，并且蒸汽還起到加熱介質(zhì)和重整劑的作用，其中重整劑具有熱分解氣體的烴蒸汽重整反應(yīng)所需的熱量。若需要的話，傳送管線HG還可以如圖1所示設(shè)置有重整器，其方式應(yīng)使高溫空氣和蒸汽被再次引入到重整器的重整區(qū)域。
圖4是說明關(guān)于圖1所示氣化裝置的另一種改進(jìn)的部分方法流程圖。
如圖4所示的氣化裝置包括外加熱型熱分解氣化器和具有重整區(qū)域的氣體重整器。蒸汽/空氣加熱裝置利用合成氣的燃燒熱，將一定量的低溫空氣和蒸汽加熱至等于或高于700℃，優(yōu)選高于800℃的高溫。由此加熱的空氣和蒸汽被引入到氣體重整器中。高溫空氣相對于高溫蒸汽的重量比設(shè)定為2∶8至5∶5。
加入到熱分解氣化器中的液體或固體燃料在氣化器的內(nèi)部區(qū)域被熱分解為熱分解氣體和殘余物。熱分解氣體或裂解氣體經(jīng)分解氣體傳送管線TG被引入到重整器中。在重整器的重整區(qū)域，分解氣體與高溫蒸汽和空氣混合，使得在高溫蒸汽的存在下進(jìn)行分解氣體中的烴的蒸汽重整反應(yīng)。進(jìn)行烴蒸汽重整反應(yīng)所需的熱來自于高溫蒸汽的顯熱以及高溫空氣和烴之間的反應(yīng)熱。重整氣體的流出物作為高溫粗合成氣被傳送至高溫氣體傳送管線HG，其中粗合成氣含有相對大量的一氧化碳和氫氣。
圖5為說明按照本發(fā)明構(gòu)造的固體或液體燃料氣化裝置的另一個優(yōu)選實施方案的系統(tǒng)流程圖。
在如圖5所示說明的實施方案中，氣化裝置設(shè)置有冷卻設(shè)備，它用來冷卻高溫粗合成氣并利用高溫合成氣的顯熱加熱一定量的低溫空氣和蒸汽。冷卻設(shè)備插入到高溫氣體傳送管線HG和低溫氣體傳送管線LG之間。冷卻設(shè)備包括高溫部分、中等溫度部分和低溫部分，它們在合成氣流動的方向上順序排列或排布。這些部分的每一個設(shè)置有三種類型的換熱器之一，即高溫?fù)Q熱器、中等溫度換熱器和生成蒸汽用的換熱器，它們適合于可熱傳遞地與合成氣接觸。若需要的話，在傳送管線HG上安裝灰塵收集設(shè)備，如陶瓷過濾器。
將供水管線WS連接在蒸汽生成換熱器的入口，使得經(jīng)管線WS供應(yīng)的一定量的水通過合成氣的熱量而蒸發(fā)，并且從蒸汽生成換熱器流出的蒸汽作為處于相對低溫，例如150～250℃的過熱蒸汽被傳送至低溫蒸汽供應(yīng)管線LS。經(jīng)供應(yīng)管線LS的低溫蒸汽被引入到低溫空氣供應(yīng)管線LA中，以與處于環(huán)境溫度的低溫空氣流接合并混合。蒸汽和空氣的混合物，即低溫混合物被引入到每一高溫和中等溫度換熱器的入口，經(jīng)過這些換熱器，混合物通過合成氣的熱量而被加熱。
處于合成氣物流上游側(cè)的高溫?fù)Q熱器將低溫混合物加熱至等于或高于700℃，優(yōu)選高于800℃的高溫。位于冷卻設(shè)備中央部分的中等溫度換熱器將低溫混合物加熱至高于500℃，優(yōu)選600～700℃的溫度范圍(以下稱為“中等溫度”)。用上述混合物或水經(jīng)各部分通過換熱作用順序冷卻的高溫粗合成氣，作為低溫合成氣從傳送管線LG被傳送至氣體處理裝置。通過高溫?fù)Q熱器加熱的高溫混合物經(jīng)高溫混合物供應(yīng)管線HMG被加入到氣化裝置中，通過中等溫度換熱器加熱的中等溫度混合物經(jīng)中等溫度混合物供應(yīng)管線MMG被加入到氣化裝置中。優(yōu)選地，高溫空氣與高溫蒸汽的重量比設(shè)定為2∶8至5∶5。
圖6為說明圖5所示氣化裝置的方法流程的部分流程圖。
將供應(yīng)管線MMG的下游端連接到熱分解氣化器。引入到氣化器中的中等溫度混合物在氣化器的內(nèi)部區(qū)域提供一種低氧氣燃燒氣氛，并且它給予該氣氛一定量的烘烤廢物(液體或固體燃料)所需的顯熱。廢物在氣化器中熱分解為熱分解氣體和殘余物。熱分解氣體或裂解氣體經(jīng)熱分解氣體傳送管線TG引入到重整器的重整區(qū)域，而殘余物從氣化器中排出。
將供應(yīng)管線HMG的下游端連接到重整器，使得高溫混合物被引入到重整器的重整區(qū)域。在重整區(qū)域中，在熱分解氣體的烴和高溫空氣之間發(fā)生并進(jìn)行放熱反應(yīng)，同時在烴和高溫蒸汽之間發(fā)生并進(jìn)行吸熱重整反應(yīng)。類似于上述的實施方案，烴的蒸汽重整反應(yīng)所需的熱量來自于烴和高溫空氣間的反應(yīng)熱以及高溫蒸汽的顯熱。在重整區(qū)域中生成的重整氣體作為高溫粗合成氣被引入到傳送管線HG，并且如上所述，通過用供應(yīng)的水以及空氣和蒸汽的低溫混合物的換熱作用，在冷卻設(shè)備中被冷卻。
按照這樣的一種排布，廢物的氣化以及熱分解氣體的重整反應(yīng)，可以通過由重整氣體的顯熱生成或加熱的高溫蒸汽和空氣而進(jìn)行，并因此實質(zhì)性地提高了整個系統(tǒng)的熱效率。若需要的話，冷卻設(shè)備可以分為兩部分，一部分與高溫和中等溫度換熱器二者接合，另一部分與低溫?fù)Q熱器接合。在這種情形下，聯(lián)系各部分的流道可以設(shè)置有除去含在粗合成氣中的酸等的脫硫器或類似物。
下面參考圖7～15詳細(xì)說明氣化裝置和方法的優(yōu)選實例。
圖7是說明按照本發(fā)明排布的氣化裝置的第一個實例的系統(tǒng)流程圖。
圖7所示的廢物氣化系統(tǒng)設(shè)置有其排布基本上基于圖2所示構(gòu)造的氣化裝置1。氣化裝置1由熱分解氣化器2和重整器3構(gòu)成。氣化器2為間歇加料型的熱分解爐，它設(shè)置有限定了熱分解區(qū)域的內(nèi)部區(qū)域，該區(qū)域適于烘烤一定量的加入的廢物。位于氣化器2之上的重整器3由限定了重整區(qū)域的中空結(jié)構(gòu)形成，所述重整區(qū)域經(jīng)熱分解氣體傳送管線TG與氣化器2的熱分解區(qū)域相連。
重整器3的重整區(qū)域經(jīng)高溫氣體傳送管線HG與氣體冷卻器6相連。冷卻器6經(jīng)低溫氣體傳送管線LG與氣體處理裝置7相連。進(jìn)而，氣體處理設(shè)備7通過凈化合成氣傳送管線FG與燃?xì)廨啓C設(shè)備等相連。
水供應(yīng)管線WS連接于冷卻器6中的換熱器，且該換熱器連接于分支為第一和第二蒸汽通道LS1和LS2的低溫蒸汽供應(yīng)管線LS的上游端。通道LS1和LS2的下游端分別與混合控制閥51和52相連?？諝鈹z入送風(fēng)機60安裝于低溫空氣供應(yīng)管線LA上，以送入環(huán)境溫度下的空氣，管線LA分支為第一和第二空氣通道LA1和LA2。通道LA1和LA2的下游端分別與混合控制閥51和52相連。每一閥51和52適于混合低溫空氣和蒸汽，空氣與蒸汽的重量比范圍為2∶8至5∶5。
閥51和52的出口分別與低溫混合物供應(yīng)管線SA1和SA2相連。供應(yīng)管線SA1和SA2的下游端分別與蒸汽/空氣加熱設(shè)備10的轉(zhuǎn)換裝置20相連。加熱設(shè)備10分別與高溫混合物供應(yīng)管線MG1和MG2的上游端相連。供應(yīng)管線MG1和MG2的下游端分別與氣化器2和重整器3的高溫混合物入口4和5相連。
圖8是大體上顯示加熱設(shè)備10的構(gòu)造及其操作方式的截面示意圖。圖8A說明加熱設(shè)備10的第一加熱步驟，圖8B說明其第二加熱步驟。
如圖8所示，蒸汽/空氣加熱設(shè)備10包括一對第一和第二加熱部分10A和10B，以及相互連接加熱部分10A和10B的連接部分10C。第一加熱部分10A具有第一換熱器11和第一燃燒區(qū)域13，第二加熱部分10B具有第二換熱器12和第二燃燒區(qū)域14。第一和第二燃燒區(qū)域13和14交替地經(jīng)換熱器11和12與低溫混合物供應(yīng)管線SA相連。連接部分10C相對于加熱設(shè)備10的中心軸呈對稱裝配，并形成一突出部分16伸入到與中心軸一致的流動路徑中。第一和第二加熱部分10A和10B設(shè)置有燃料供應(yīng)口43和44以及氧化劑供應(yīng)口83和84。燃料供應(yīng)口43和44分別經(jīng)燃料供應(yīng)管線F1和F2與燃料氣體傳送管線RG相連(圖7)。供應(yīng)口43和44適于交替地將燃料氣體傳送入或者注射入燃燒區(qū)域13和14。氧化劑供應(yīng)口83和84分別經(jīng)其分支管線OX1和OX2與氧化劑供應(yīng)管線OXG相連。若需要的話，一定量的氧化劑交替地經(jīng)供應(yīng)口83和84供應(yīng)至燃燒區(qū)域13和14。
每一加熱設(shè)備10具有一燃料供應(yīng)控制設(shè)備40，以控制燃料供應(yīng)口43和44的燃料注射量和時間，以及一個氧化劑供應(yīng)控制設(shè)備80，以控制氧化劑供應(yīng)口83和84的氧化劑注射量和時間?？刂圃O(shè)備40包括安裝在燃料供應(yīng)管線F1和F2上的第一和第二燃料供應(yīng)控制閥41和42，控制設(shè)備80包括安裝在氧化劑供應(yīng)管線OX1和OX2上的第一和第二流動控制閥81和82。通常，將氧氣或者規(guī)定了氧氣濃度的空氣用作氧化劑。
每一第一和第二換熱器11和12包括由具有許多小室或窄通道的陶瓷或金屬蜂窩結(jié)構(gòu)制成的交流換熱爐。每一個小室限定一個小尺寸橫截面的通道，經(jīng)過這些通道混合物(蒸汽和空氣)和燃燒廢氣可交替地通過。每一交流換熱爐的構(gòu)型和尺寸應(yīng)能夠與各自的加熱部分10A和10B相結(jié)合。小室壁的厚度和間距(壁間距)優(yōu)選設(shè)定為與交流換熱爐的最大體積效率相對應(yīng)，并保證換熱器11和12的溫度效率為0.7～1.0之間。更優(yōu)選地，將小室壁的厚度設(shè)定為等于或小于1.6mm的預(yù)定厚度，小室壁的間距設(shè)定為等于或小于5.0mm的預(yù)定間距。
位于第一和第二燃燒區(qū)域13和14之間的分離區(qū)域15與高溫混合物供應(yīng)管線MG1和MG2的上游端相連，而第一和第二換熱器11和12的近中心端經(jīng)轉(zhuǎn)換裝置20與低溫混合物供應(yīng)管線SA1和SA2以及廢氣出口通道EX相連。轉(zhuǎn)換裝置20包括第一和第二空氣攝入閥21和22，以及第一和第二廢氣閥23和24?？諝鈹z入閥21和22通過供應(yīng)管線SA1和SA2的連接通道相互連接，而廢氣閥23和24通過廢氣出口通道EX的連接通道26相互連接。
第一空氣攝入閥和廢氣閥21和23在操作上同時同步打開和關(guān)閉，而第二空氣攝入閥和廢氣閥22和24在操作上同時同步打開和關(guān)閉。加熱設(shè)備10設(shè)置有控制裝置(未顯示出)，如圖8(A)所示在第一加熱步驟過程中，它們使得第一個閥21和23打開并使第二個閥22和24關(guān)閉。另一方面，如圖8(B)所示在第二加熱步驟過程中，該控制閥使得第一個閥21和23關(guān)閉并使第二個閥22和24打開。
蜂窩型交流換熱爐和蒸汽/空氣加熱設(shè)備的結(jié)構(gòu)和構(gòu)型詳細(xì)描述于例如日本專利申請No.5-6911(日本專利特許公開No.6-213585)和日本專利申請No.10-189(日本專利特許公開No.10-246428)，因此本說明書中省略了進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
下面將描述具有上述排布的廢物氣化系統(tǒng)的操作。
如圖7所示，一定量的廢物通過燃料供應(yīng)設(shè)備WT加入到氣化器2的熱分解區(qū)域。高溫混合物經(jīng)高溫混合物供應(yīng)管線MG1加入，并經(jīng)入口4引入到氣化器2中，由此在熱分解區(qū)域產(chǎn)生可烘烤廢物的低氧氣濃度的高溫燃燒氣氛。廢物熱分解為殘余物和熱分解氣體。燃燒廢物的殘余物沉積在氣化器2的底部，并在氣化器2的操作過程中或者其終止或冷卻操作之后從其中排出。
熱分解氣體流出物經(jīng)分解氣體傳送管線TG流入重整器3的重整區(qū)域，且高溫混合物經(jīng)入口5從高溫混合物供應(yīng)管線MG2引入到重整區(qū)域。在重整區(qū)域中，熱分解氣體與高溫混合物混合，使得高溫空氣與分解氣體中的烴發(fā)生放熱反應(yīng)，同時高溫蒸汽和烴發(fā)生吸熱重整反應(yīng)。在重整區(qū)域生成的重整氣體，即高溫粗合成氣經(jīng)高溫氣體傳送管線HG被引入到氣體冷卻器6中。
由冷卻器6冷卻的合成氣經(jīng)低溫氣體傳送管線LG被引入到氣體處理設(shè)備7中，以進(jìn)行預(yù)先確定的氣體處理過程，如除去灰塵、脫硫、脫氯、除去重金屬等。氣體處理過程之后，將低溫凈化的合成氣分別加入到合成氣傳送管線FG和RG中。例如，60～80重量％的合成氣經(jīng)傳送管線FG被送入系統(tǒng)外的能量利用裝置(未顯示出)，40～20重量％的合成氣經(jīng)傳送管線RG被加入到加熱設(shè)備10中，用作加入混合物的燃料。
經(jīng)供水管線WS的水通過冷卻器6中的換熱器而加熱并蒸發(fā)為低溫蒸汽，該低溫蒸汽經(jīng)供應(yīng)管線LS被傳送至閥51和52。低溫蒸汽通過閥51和52與供應(yīng)管線LA的低溫空氣混合，并經(jīng)供應(yīng)管線SA1和SA2被加入到加熱設(shè)備10的轉(zhuǎn)換裝置20中。
在設(shè)備10的第一加熱步驟中，如圖8(A)所示，轉(zhuǎn)換裝置20將低溫混合物引入到第一燃燒區(qū)域13中，并將燃燒廢氣流出物從第二燃燒區(qū)域14排出至廢氣管線EX中。在第二加熱步驟中，如圖8(B)所示，轉(zhuǎn)換裝置20將低溫混合物引入到第二燃燒區(qū)域14中，并將燃燒廢氣流出物從第一燃燒區(qū)域13排出至廢氣管線EX中。
如圖8(A)所示在第一加熱步驟中，燃料供應(yīng)控制裝置40使燃料供應(yīng)口44將傳送管線RG的合成氣注入第二燃燒區(qū)域14中。若需要的話，氧化劑供應(yīng)控制裝置80使氧化劑供應(yīng)口84將氧化劑送入到區(qū)域14中。低溫混合物被加熱至等于或高于700℃，優(yōu)選高于800℃的高溫，同時經(jīng)過第一換熱器11。高溫流體物流H進(jìn)入分離區(qū)域15，被分成第一和第二流體物流H1和H2。第二物流H2被送至供應(yīng)管線MG，而第一物流H1被送入?yún)^(qū)域14中與合成氣混合，以產(chǎn)生燃燒反應(yīng)，由此在區(qū)域14生成高溫燃燒廢氣。燃燒廢氣由廢氣風(fēng)機30(圖7)誘導(dǎo)經(jīng)過第二換熱器12、第二管線L2和第一廢氣閥23，并經(jīng)廢氣管線EG和廢氣口31釋放至周圍大氣中。當(dāng)經(jīng)過第二換熱器12的交流換熱爐時，燃燒廢氣熱可傳遞地與第二換熱器12的交流換熱爐接觸，使得燃燒廢氣的顯熱被傳遞并積聚在交流換熱爐中。
如圖8(B)所示在第二加熱步驟中，低溫混合物在經(jīng)過第二換熱器12時被加熱至上述的高溫范圍。送入分離區(qū)域15的加熱氣體物流H被分離成第一和第二物流H1和H2。在控制裝置40和80的控制下，第二物流H2被送入供應(yīng)管線MG，第一物流H1被送入第一燃燒區(qū)域13，其中第一燃燒區(qū)域13加有合成氣，以及若需要的話氧化劑。第一物流H1與合成氣混合，發(fā)生燃燒反應(yīng)，由此在區(qū)域13中生成高溫燃燒廢氣。燃燒廢氣被廢氣風(fēng)機30(圖7)引導(dǎo)經(jīng)過第一換熱器11、第一管線L1和第二廢氣閥24，并經(jīng)廢氣管線EG和廢氣口31排出。當(dāng)經(jīng)過第一換熱器11的交流換熱爐時，燃燒廢氣熱可傳遞地與第一換熱器11的交流換熱爐接觸，使得燃燒廢氣的顯熱被傳遞并積聚在交流換熱爐中。
加熱設(shè)備10以預(yù)定的時間間隔交替地向第一或第二加熱步驟開啟，上述時間間隔為等于或小于120秒，優(yōu)選小于60秒，更優(yōu)選小于30秒。由此，第二物流H2被連續(xù)地加入供應(yīng)管線MG1和MG2，經(jīng)供應(yīng)管線MG1和MG2，它們分別被供應(yīng)至氣化器2和重整器3，以維持熱分解區(qū)域中的高溫燃燒氣氛和重整區(qū)域的蒸汽重整反應(yīng)。
圖9是說明對圖7所示的氣化裝置的改進(jìn)的系統(tǒng)流程圖。
圖9所的廢物氣化系統(tǒng)包括一個單一的蒸汽/空氣加熱設(shè)備10和一個混合控制閥50，且分布控制閥70設(shè)置在高溫混合物供應(yīng)管線MG的下游端。分布控制閥70具有經(jīng)第一混合物供應(yīng)管線MG1與入口4相連的第一傳送口，以及經(jīng)第二混合物供應(yīng)管線MG2與入口5相連的第二傳送口。閥70用于分布加熱設(shè)備10的高溫混合物，以保持送入氣化器2的熱分解區(qū)域的高溫混合物與送入重整器3的重整區(qū)域的其剩余部分的預(yù)定比例。氣化系統(tǒng)的其它排布及構(gòu)成基本上與圖7所示的系統(tǒng)相同。
圖10是對圖7所示的氣化裝置的另一種改進(jìn)的系統(tǒng)流程圖。
圖10所示的廢物氣化系統(tǒng)設(shè)置有加熱低溫空氣用的空氣加熱設(shè)備10A，基于加熱低溫蒸汽用的蒸汽加熱設(shè)備10B。空氣加熱設(shè)備10A具有連接于低溫空氣供應(yīng)管線LA的轉(zhuǎn)換裝置20以及連接于高溫空氣供應(yīng)管線HA的分離區(qū)域15。攝入風(fēng)機安裝在供應(yīng)管線LA上，且分布控制閥71連接于供應(yīng)管線HA的下游端。另一方面，蒸汽加熱設(shè)備10B具有連接于低溫蒸汽供應(yīng)管線LS的轉(zhuǎn)換裝置20以及連接于高溫蒸汽供應(yīng)管線HS的分離區(qū)域15。分布控制閥72連接于供應(yīng)管線HS的下游端。
分布控制閥71設(shè)置有分別連接于第一和第二高溫空氣管線HA1和HA2的第一和第二傳送口。閥72設(shè)置有分別連接于第一和第二高溫蒸汽管線HS1和HS2的第一和第二傳送口。第一管線HA1和HS1與氣化器2的熱分解區(qū)域相連，使得閥71和72分別經(jīng)入口4A和4B將預(yù)定比例的高溫空氣和蒸汽引入到熱分解區(qū)域。第二管線HA2和HS2與重整器3的重整區(qū)域相連，使得閥71和72分別經(jīng)入口5A和5B將剩余比例的高溫空氣和蒸汽引入到重整區(qū)域。引入到熱分解區(qū)域或重整區(qū)域的高溫空氣和蒸汽在其中混合在一起。氣化系統(tǒng)的其它排布及構(gòu)成基本上與圖7所示的系統(tǒng)相同。
圖11為大體上說明按照本發(fā)明氣化裝置的第二實例的系統(tǒng)流程圖，其中各組成部分和單元基本上與上述第一實例的相同，并用相同的參考數(shù)字指示。
圖11所示的廢物氣化系統(tǒng)包括構(gòu)造對應(yīng)于圖3所示排布的廢物氣化裝置1。廢物氣化裝置1包括一個卵石床型氣化爐(氣化器)2，該氣化器爐包括由許多球形陶瓷球(卵石)形成的卵石床8。例如，卵石床8由加有許多氧化鋁球或堆積氧化鋁球的層形成，每一球的直徑范圍為20～50mm?？梢允箯U物熱分解的熱分解區(qū)域位于卵石床8之上。氣化裝置1設(shè)置有將廢物加入到熱分解區(qū)域的燃料供應(yīng)裝置WT，適當(dāng)制備或粉碎的廢物通過供應(yīng)裝置WT加入到氣化器2中。溫度等于或高于1000℃的高溫混合物(空氣和蒸汽)被引入到熱分解區(qū)域，以使混合物熱分解并熔化廢物。球形陶瓷球被高溫混合物加熱以積聚高溫混合物的顯熱。與廢物接觸的球形陶瓷球?qū)崃總鬟f給廢物并促進(jìn)或推動廢物的熱分解。廢物的熔渣經(jīng)球形陶瓷球之間的間隙向下流動并進(jìn)入熔渣/氣體分離區(qū)9。沉積在分離區(qū)9底部的熔渣從其中被排出，并冷卻和固化，用作回收材料如建筑或民用工程材料。
在廢物熔融過程中生成的熱分解氣體或裂解氣體經(jīng)過卵石床8的陶瓷球之間的間隙，并從分離區(qū)9作為高溫合成氣流出至高溫氣體傳送管線HG。供應(yīng)管線HG的高溫粗合成氣流經(jīng)冷卻器6、低溫氣體傳送管線LG和氣體處理設(shè)備7，并作為低溫凈化合成氣被送至供應(yīng)管線FG和RG。管線FG的合成氣被送至能量利用裝置如燃?xì)廨啓C(未顯示出)，管線RG的合成氣被送至蒸汽/空氣加熱設(shè)備10。冷卻器6設(shè)置有換熱器，其中經(jīng)過供水管線WS的一定量的水由高溫合成氣的顯熱而被蒸發(fā)為低溫蒸汽，且低溫蒸汽供應(yīng)管線LS的低溫蒸汽通過混合控制閥50與低溫空氣供應(yīng)管線LA的低溫空氣混合，使得混合物經(jīng)轉(zhuǎn)換裝置20被送至加熱設(shè)備10。閥50的作用是以2∶8至5∶5的預(yù)定比例(重量)將低溫蒸汽和空氣混合。
加熱設(shè)備10的構(gòu)型和構(gòu)造基本上與第一個實例的加熱設(shè)備相同，因此，以預(yù)定的時間間隔交替和重復(fù)地進(jìn)行第一和第二加熱步驟(圖8A和8B)，時間間隔例如等于或小于60秒，使得低溫混合物供應(yīng)構(gòu)型SA的低溫混合物被連續(xù)地加入至等于或高于1000℃的高溫。加熱的混合物經(jīng)高溫混合物高于構(gòu)型MG被加入到氣化器2中，高溫混合物導(dǎo)致廢物在熱分解區(qū)域熔化并氣化，以熱分解為熔渣和熱分解氣體?；旌衔镏械母邷卣羝淖饔檬窃趶U物的熔化和氣化過程中限制煤煙的生成，同時使分解氣體中的烴進(jìn)行重整反應(yīng)，以使氣體重整。
圖12是說明對圖11所示氣化裝置的一種改進(jìn)的系統(tǒng)流程圖。
如圖10所示的實例中那樣，圖12所示的廢物氣化裝置包括加熱低溫空氣用的空氣加熱設(shè)備10A，以及加熱低溫蒸汽用的蒸汽加熱設(shè)備10B?？諝饧訜嵩O(shè)備10A具有連接于的低溫空氣供應(yīng)管線LA的轉(zhuǎn)換裝置20，以及連接于高溫空氣供應(yīng)管線HA的分離區(qū)域15，其中所述供應(yīng)管線LA設(shè)置有空氣攝入風(fēng)機60。蒸汽加熱設(shè)備10B具有連接于低溫蒸汽供應(yīng)管線LS的轉(zhuǎn)換裝置20，以及連接于高溫蒸汽供應(yīng)管線HS的分離區(qū)域15。
供應(yīng)管線HA和HS的空氣和蒸汽分別經(jīng)入口4A和4B引入到熱分解氣化器2中。如上所述，高溫空氣和蒸汽的作用是在熱分解區(qū)域使廢物熔化和氣化，使得廢物熱分解為熔渣和分解氣體，高溫蒸汽的作用是限制煤煙的生成，以及使分解氣體中的烴進(jìn)行蒸汽重整反應(yīng)。氣化系統(tǒng)的其它排布及構(gòu)成基本上與圖11所示的系統(tǒng)相同。
圖13是說明對圖11所示氣化裝置的另一種改進(jìn)的系統(tǒng)流程圖。
圖13所示的廢物氣化系統(tǒng)不同于圖12所示的系統(tǒng)，不同點在于在高溫流體通道側(cè)設(shè)置有混合控制閥55。高溫空氣和蒸汽供應(yīng)管線HA和HS與閥55相連，閥55使高溫空氣和蒸汽以預(yù)定的混合比例混合?？諝夂驼羝母邷鼗旌衔锝?jīng)高溫混合物供應(yīng)管線MG被送至氣化裝置1中，并經(jīng)入口4被引入到熱分解區(qū)域中。該系統(tǒng)的其它排布及構(gòu)成基本上與圖11和12所示的系統(tǒng)相同，因此這里省略了進(jìn)一步的說明。
圖14是大體上顯示按照本發(fā)明氣化裝置的第三個實例的系統(tǒng)流程圖。基本上與第一和第二個實例相同或等同的圖14中的排布和組成部分，用相同的參考數(shù)字指示。
圖14所示的廢物氣化系統(tǒng)包括氣化裝置1、冷卻器6、氣體處理裝置7和蒸汽/空氣加熱設(shè)備10。由氣化器2和重整器3限定的氣化裝置1與圖4中所示的排布相對應(yīng)。氣化器2為外加熱型旋轉(zhuǎn)爐，在氧氣濃度控制裝置(未顯示出)的控制下，其熱分解區(qū)域被保持和控制為低或較少氧氣燃燒氣氛。氣化器2的預(yù)處理設(shè)備包括公知的設(shè)備，以進(jìn)行粉碎或撕碎步驟、分類和干燥步驟，或者沉淀物靜置、脫水和干燥步驟。例如，廢物被粉碎成每一尺寸等于或小于150mm的碎片，以提高熱分解的效率。廢物碎片被加入到氣化器2的廢物加料部分中，并在熱分解區(qū)域的燃燒氣氛中被加熱至大約500～600℃的溫度。廢物保持為所謂的烘烤狀態(tài)以在其中烘烤，并隨著熱分解反應(yīng)的進(jìn)程分解為分解氣體和殘余物。熱分解氣體和殘余物在一分離部分被相互分離。分離的殘余物被引入殘余物排出設(shè)備、有價值金屬的分類設(shè)備或熔爐等(未顯示出)，而分解氣體流出物被引入到重整器3的重整區(qū)域。
重整器3的重整區(qū)域經(jīng)高溫氣體傳送管線HG與氣體冷卻器6相連，冷卻器6通過低溫氣體傳送管線LG與氣體處理裝置7相連。氣體處理設(shè)備6經(jīng)燃料氣體傳送管線FG與任何適宜的能量利用裝置，如燃?xì)廨啓C設(shè)備(未顯示出)相連。
供水管線WS與冷卻器6內(nèi)的換熱器相連，所述冷卻器6與低溫蒸汽供應(yīng)管線LS的上游端相連。供應(yīng)管線LS的下游端與混合控制閥50的第一入口相連。具有供應(yīng)環(huán)境空氣用的空氣攝入風(fēng)機60的低溫空氣供應(yīng)管線LA與控制閥50的第二入口相連?？刂崎y50的出口與低溫混合物供應(yīng)管線SA相連?？刂崎y50的作用是以2∶8至5∶5的預(yù)定混合比例(重量)將低溫空氣和蒸汽混合在一起，以向蒸汽/空氣加熱設(shè)備10供應(yīng)低溫空氣和蒸汽的混合物。
加熱設(shè)備10具有與上述實例中的加熱設(shè)備基本上相同的構(gòu)造，并以類似的方式適于以預(yù)定的時間間隔交替地向第一和第二加熱步驟(圖8A和8B)開啟，上述時間間隔例如為等于或小于60秒。因此，經(jīng)供應(yīng)管線SA的低溫混合物連續(xù)地被加熱至等于或高于700℃，優(yōu)選高于800℃的高溫，且加熱的混合物被傳送至高溫混合物供應(yīng)管線MG。供應(yīng)管線MG被引入到重整器3中，以與重整區(qū)域的分解氣體混合，使得在重整區(qū)域發(fā)生高溫空氣和分解氣體中的烴之間的放熱反應(yīng)，以及烴和高溫蒸汽之間的吸熱重整反應(yīng)。從重整區(qū)域流出的重整氣體作為高溫粗合成氣，經(jīng)傳送管線HG被引入到冷卻器6中。該系統(tǒng)的其它排布及構(gòu)成基本上與上述實例的相同，因此這里省略了進(jìn)一步的說明。
圖15是大體上顯示按照本發(fā)明氣化裝置的第四個實例的氣化裝置的系統(tǒng)流程圖，其中基本上與前述實例相同的排布和組成部分，用相同的參考數(shù)字指示。
圖15所示的廢物氣化系統(tǒng)包括其排布相應(yīng)于圖5和圖6所示的氣化裝置1，該裝置包括熱分解氣化器2和重整器3。氣化器2為間歇加料型的熱分解爐，它具有通過熱分解氣體傳送管線TG與重整器3的重整區(qū)域相連的熱分解區(qū)域。重整器3的重整區(qū)域經(jīng)高溫混合物供應(yīng)管線HMG與冷卻設(shè)備6的高溫?fù)Q熱器61相連。而且，氣化器2中的熱分解區(qū)域經(jīng)中等溫度混合物供應(yīng)管線MMG與中等溫度換熱器62相連。
冷卻設(shè)備6設(shè)置有從粗合成氣物流的上游側(cè)至下游側(cè)順序串聯(lián)排布的高溫、中等溫度和低溫部分6a、6b和6c。高溫部分6a經(jīng)高溫氣體傳送管線HG與重整器3相連。若需要的話，傳送管線HG設(shè)置有灰塵收集器，如陶瓷過濾器。高溫和中等溫度部分6a和6b分別含有換熱器61和62，低溫部分6c含有蒸汽發(fā)生換熱器63。每一換熱器61和62優(yōu)選為板-片型或片-管型換熱器，它們所提供的溫度效率為等于或高于0.8，優(yōu)選大于0.9，且換熱器63為可通過與合成氣的熱交換作用而將水蒸發(fā)成蒸汽的、通常的氣-液型換熱器。
在傳送管線HG中的高溫粗合成氣的溫度為等于或高于900℃，并仍具有大量可再循環(huán)的顯熱。將流入冷卻設(shè)備6中的高溫氣體與換熱器61進(jìn)行熱交換接觸，以將低溫混合物供應(yīng)管線SA1的低溫混合物(蒸汽和空氣)加熱至等于或高于700℃，優(yōu)選高于800℃的高溫，并且之后使換熱器中的粗氣體與換熱器62接觸，以將低溫混合物供應(yīng)管線SA2的低溫混合物加熱至等于或高于500℃，優(yōu)選高于600℃的中等溫度。從換熱器61、62流出的冷卻的合成氣，連續(xù)地與換熱器63進(jìn)行熱交換接觸，以將供水管線WS的水蒸發(fā)成溫度范圍為150～250℃的低溫蒸汽。冷卻的氣體經(jīng)低溫氣體傳送管線LG，從冷卻設(shè)備6送至氣體處理裝置7，之后被送至傳送管線FG。
換熱器63的低溫蒸汽被送至低溫蒸汽供應(yīng)管線LS，從而通過控制閥50在環(huán)境溫度下與低溫空氣混合，且該混合物經(jīng)供應(yīng)管線SA1和SA2被分別引入到換熱器61和62中，在換熱器61和62中，如上所述，該混合物被分別加熱至高溫或中等溫度范圍。高溫空氣與蒸汽的混合比(重量)設(shè)定為2∶8至5∶5。
換熱器62的中等溫度混合物經(jīng)供應(yīng)管線MMG被引入到氣化器2的熱分解區(qū)域，以使廢物熱分解為殘余物和熱分解氣體。過熱求1的高溫混合物經(jīng)供應(yīng)管線HMG被引入到重整器3中，以使分解氣體重整為粗合成氣。
按照該實例，所有通過氣體處理設(shè)備7凈化的合成氣均可供應(yīng)至任何能量利用裝置，如燃?xì)廨啓C設(shè)備。此外，通過將低溫混合物加熱至高溫或中等溫度，可有效地回收高溫合成氣的熱量，因此，實質(zhì)性地提高了整個系統(tǒng)的熱效率。
盡管已通過具體的實施方案或?qū)嵗龑Ρ景l(fā)明作了描述，但本發(fā)明并不受其限制，在不背離所附權(quán)利要求所定義的本發(fā)明范圍的前提下，可以將本發(fā)明改變或改進(jìn)成任何各種其它的形式。
例如，可以理解的是，通過將術(shù)語“廢物”替換為“碎煤”、“碎煤和初級空氣”或者“煤”，本發(fā)明的上述構(gòu)思可以適用于任何煤氣化系統(tǒng)。在這樣的情形下，煤例如碎煤，通過上述燃料供應(yīng)裝置WT被供應(yīng)至氣化裝置1中。利用高溫蒸汽和空氣對由煤的氣化得到的熱分解氣體進(jìn)行重整，然后通過冷卻器6和氣體處理裝置7進(jìn)行冷卻和凈化。凈化的合成氣供應(yīng)至能量利用裝置以及蒸汽/空氣加熱設(shè)備10。
可以適當(dāng)改變構(gòu)成蒸汽/空氣加熱設(shè)備10的各組成構(gòu)件的結(jié)構(gòu)類型，例如在上述具體實例中的轉(zhuǎn)換裝置20的閥類型，以及分離區(qū)域15的結(jié)構(gòu)。例如，可以用四通閥機構(gòu)作為轉(zhuǎn)換裝置20，通過相互連接第一和第二燃燒區(qū)域13和14的連接通道，或者流動控制閥機構(gòu)的構(gòu)型，實現(xiàn)分離區(qū)域15的功能。
而且，可以使用例如在日本專利申請No.10-24144(日本專利申請人特許公開No.11-223482)中公開的換熱系統(tǒng)，作為使用高溫合成氣的加熱蒸汽用的機構(gòu)。這樣的加熱系統(tǒng)用作加熱在氣體冷卻器中生成的低溫蒸汽的裝置，或者加熱從安裝在系統(tǒng)外的任何蒸汽發(fā)生器來的低溫蒸汽的裝置。由換熱系統(tǒng)加熱的蒸汽可以進(jìn)一步通過上述的蒸汽/空氣加熱設(shè)備10，而加熱至等于或高于700℃的溫度。
而且，上述氣化裝置中的高溫合成氣，可以在仍為高溫的條件下，直接送至燃燒裝置。在這樣的情形下，燃燒燃料可以通過任何系統(tǒng)外的燃料供應(yīng)裝置，被分別送至蒸汽發(fā)生裝置或蒸汽/空氣加熱設(shè)備。
再者，上述圖15所示的具有高溫、中等溫度和低溫部分的冷卻設(shè)備，可以被構(gòu)造成分為兩個或三個冷卻器，其中在中等溫度部分的換熱器(62)和低溫部分的換熱器(63)之間，插入脫硫設(shè)備等，以從合成氣中除去硫或酸。
工業(yè)實用性按照本發(fā)明，可以提供一種氣化液體或固體燃料的裝置和方法，將氣化器的熱分解氣體重整為相對高質(zhì)量的合成氣。
而且，按照本發(fā)明，在不提供內(nèi)燃型或外燃型加熱設(shè)備的前提下，該氣化裝置和方法可以保證熱分解氣體中的烴的蒸汽重整反應(yīng)所需的熱量。
再者，按照本發(fā)明的氣化裝置和方法可以促進(jìn)或推動液體或固體燃料的熱分解和氣化，同時限制了熱分解區(qū)域中煤煙的生成。
權(quán)利要求
1.一種液體或固體燃料氣化用的裝置，該裝置具有通過液體或固體燃料的熱分解反應(yīng)而生成熱分解氣體的氣化器，所述裝置包括加熱水或低溫蒸汽以及低溫空氣用的加熱設(shè)備，以將其加熱為等于或高于700℃的高溫蒸汽和高溫空氣；和將所述高溫蒸汽和高溫空氣送至液體或固體燃料熱分解用的熱分解區(qū)域，和/或熱分解氣體重整用的重整區(qū)域的加料設(shè)備。
2.權(quán)利要求1的裝置，其中高溫蒸汽和空氣通過所述加料設(shè)備進(jìn)入到所述的熱分解區(qū)域和/或所述的重整區(qū)域，使得用高溫空氣和含在熱分解氣體中的碳化合物之間的放熱反應(yīng)，以及碳化合物和所述高溫蒸汽之間的吸熱反應(yīng)，將所述熱分解氣體重整為高溫合成氣。
3.權(quán)利要求1的裝置，其中通過所述加料設(shè)備將所述高溫蒸汽和空氣引入到所述熱分解區(qū)域，使得用高溫蒸汽和空氣所具有的顯熱熱量，以及所述高溫空氣和所述燃料之間的放熱氧化反應(yīng)所產(chǎn)生的熱量，將所述液體或固體燃料熱分解制得所述熱分解氣體。
4.權(quán)利要求1～3任一項的裝置，其中所述加熱設(shè)備包括加熱所述低溫蒸汽用的蒸汽加熱設(shè)備和加熱所述低溫空氣用的空氣加熱設(shè)備，蒸汽加熱設(shè)備將所述低溫蒸汽加熱至等于或高于700℃的溫度，使其成為所述的高溫蒸汽，空氣加熱設(shè)備將所述低溫空氣加熱至等于或高于700℃的溫度，使其成為所述的高溫空氣；并且其中所述加料設(shè)備包括將高溫蒸汽引入所述熱分解區(qū)域和/或所述重整區(qū)域的高溫蒸汽供應(yīng)通道，以及將高溫空氣引入到所述熱分解區(qū)域和/或所述重整區(qū)域的高溫空氣供應(yīng)通道。
5.權(quán)利要求1～3任一項的裝置，其中所述加熱設(shè)備包括將所述低溫蒸汽和所述低溫空氣混合在一起從而提供低溫蒸汽和空氣混合物的混合設(shè)備，以及將所述混合物加熱至等于或高于700℃的溫度，使其成為高溫蒸汽和空氣混合物的混合物加熱設(shè)備；并且其中所述加料設(shè)備包括將高溫混合物引入所述熱分解區(qū)域和/或所述重整區(qū)域的高溫混合物供應(yīng)通道。
6.權(quán)利要求1～3任一項的裝置，其中所述加熱設(shè)備包括加熱所述低溫蒸汽用的蒸汽加熱設(shè)備和加熱所述低溫空氣用的空氣加熱設(shè)備，蒸汽加熱設(shè)備將所述低溫蒸汽加熱至等于或高于700℃的溫度，使其成為所述的高溫蒸汽，空氣加熱設(shè)備將所述低溫空氣加熱至等于或高于700℃的溫度，使其成為所述的高溫空氣，以及將所述高溫蒸汽和所述高溫空氣混合在一起從而提供高溫蒸汽和空氣混合物的混合設(shè)備；并且其中所述加料設(shè)備包括將高溫混合物引入所述熱分解區(qū)域和/或所述重整區(qū)域的高溫混合物供應(yīng)通道。
7.權(quán)利要求3的裝置，其中所述重整區(qū)域被限定在所述熱分解氣體被引入其中的重整器內(nèi)，且所述加料設(shè)備包括將所述高溫空氣和所述高溫蒸汽引入到重整器和所述熱分解區(qū)域中的通道，使得用高溫空氣和含在熱分解氣體中的碳化合物之間的放熱反應(yīng)，以及碳化合物和所述高溫蒸汽之間的吸熱反應(yīng)，將所述熱分解氣體重整為高溫合成氣。
8.權(quán)利要求2或7的裝置，其中設(shè)置有冷卻器以將所述高溫合成氣冷卻為低溫合成氣，并且冷卻設(shè)備設(shè)置有換熱器，以通過高溫合成氣所具有的顯熱生成所述的低溫蒸汽。
9.權(quán)利要求2或7的裝置，其中所述加熱設(shè)備由冷卻設(shè)備構(gòu)成，該冷卻設(shè)備將所述高溫合成氣冷卻為低溫合成氣，且該冷卻設(shè)備設(shè)置有高溫?fù)Q熱器，以通過低溫空氣和/或所述低溫蒸汽與高溫合成氣的熱交換作用，將所述低溫空氣和/或所述低溫蒸汽加熱至等于或高于700℃的高溫。
10.權(quán)利要求9的裝置，其中所述冷卻設(shè)備還設(shè)置有中等溫度換熱器，以通過低溫空氣和/或所述低溫蒸汽與高溫合成氣的熱交換作用，將所述低溫空氣和/或所述低溫蒸汽加熱至500～700℃的中等溫度范圍。
11.權(quán)利要求10的裝置，其中冷卻設(shè)備還設(shè)置有生成蒸汽的換熱器，以通過水與高溫合成氣之間的換熱作用，生成所述的低溫蒸汽。
12.權(quán)利要求2、7或8的裝置，其中還設(shè)置有凈化所述合成氣用的凈化設(shè)備，且凈化設(shè)備具有至少部分地將一定量的凈化合成氣送至所述加熱設(shè)備的合成氣供應(yīng)通道，使得加熱設(shè)備通過合成氣的燃燒作用生成的熱，將所述水或低溫蒸汽和所述低溫空氣加熱至等于或高于700℃的溫度。
13.權(quán)利要求5或6的裝置，其中所述混合設(shè)備包括可以使所述蒸汽和空氣的混合比具有可變設(shè)定的混合控制設(shè)備。
14.一種氣化液體或固體燃料的方法，該方法通過液體或固體燃料的熱分解反應(yīng)制得熱分解氣體其中水或低溫蒸汽和低溫空氣被加熱成為溫度等于或高于700℃的高溫蒸汽和高溫空氣；以及其中所述高溫蒸汽和所述高溫空氣被引入熱分解液體或固體燃料的熱分解區(qū)域，和/或重整熱分解氣體的重整區(qū)域。
15.權(quán)利要求14的方法，其中所述高溫蒸汽和所述高溫空氣與所述熱分解氣體混合，使得通過高溫空氣與碳化合物間的放熱反應(yīng)生成的熱量，部分地供應(yīng)所述高溫蒸汽與含在熱分解氣體中的烴之間的吸熱重整反應(yīng)所需的熱量。
16.權(quán)利要求14的方法，其中所述高溫蒸汽和空氣被引入到所述熱分解區(qū)域中，使得用高溫蒸汽和空氣所具有的顯熱，以及所述高溫空氣與所述燃料之間的放熱氧化反應(yīng)所生成的熱量，將所述液體或固體燃料熱分解，以制得所述熱分解氣體。
17.權(quán)利要求14的方法，其中所述高溫蒸汽和空氣的混合比被設(shè)定為可變控制的混合比。
18.權(quán)利要求14～17任一項的方法，其中使用通常狀態(tài)的空氣、氧氣、或者通常狀態(tài)的空氣與氧氣的混合物作為所述的低溫空氣。
19.權(quán)利要求14～16任一項的方法，其中所述熱分解氣體在所述重整區(qū)域中進(jìn)行蒸汽重整反應(yīng)，之后與所述低溫蒸汽和/或所述低溫空氣發(fā)生換熱作用，以將低溫蒸汽和/或低溫空氣加熱至所述等于或高于700℃的溫度。
20.權(quán)利要求19的方法，其中所述熱分解氣體進(jìn)一步與所述低溫蒸汽和/或所述低溫空氣發(fā)生換熱作用，以將低溫蒸汽和/或低溫空氣加熱至500～700℃的溫度范圍。
21.權(quán)利要求20的方法，其中所述熱分解氣體進(jìn)一步與水發(fā)生換熱作用，生成所述的低溫蒸汽。
22.權(quán)利要求14～18任一項的方法，其中所述熱分解氣體在所述重整區(qū)域中進(jìn)行蒸汽重整反應(yīng)，然后經(jīng)歷氣體處理過程，以從其中除去異物或有害物質(zhì)，使其成為凈化的合成氣，之后將凈化合成氣送至加熱所述水或低溫蒸汽和所述低溫空氣的加熱設(shè)備，以及裝置外的燃燒裝置或發(fā)動機的燃燒設(shè)備中；和其中所述水或低溫蒸汽和所述低溫空氣通過由凈化合成氣的燃燒反應(yīng)產(chǎn)生的熱量在所述加熱設(shè)備中被加熱。
23.權(quán)利要求22的方法，其中將所述凈化合成氣供應(yīng)至所述燃燒設(shè)備，使其作為它的主要燃料使用。
24.權(quán)利要求22的方法，其中將所述凈化合成氣供應(yīng)至所述燃燒設(shè)備，使其作為加入到燃燒設(shè)備的主燃料和/或其燃燒空氣中的輔助燃料使用。
25.權(quán)利要求22～24任一項的方法，其中所述熱分解氣體在進(jìn)行所述蒸汽重整反應(yīng)之后和經(jīng)歷所述的氣體處理過程之前，流經(jīng)冷卻熱分解氣體用的冷卻設(shè)備；以及其中冷卻設(shè)備通過熱分解氣體所具有的顯熱，蒸發(fā)一定量的水以生成所述的低溫蒸汽，或者通過熱分解氣體所具有的顯熱，加熱所述的低溫蒸汽和/或所述的低溫空氣。
26.權(quán)利要求14～25任一項的方法，其中使用廢物、煤、生物質(zhì)或重油作為所述的液體或固體燃料。
27.一種廢物氣化系統(tǒng)，包括權(quán)利要求1～13任一項的液體或固體燃料的氣化裝置。
28.一種煤氣化系統(tǒng)，包括權(quán)利要求1～13任一項的液體或固體燃料的氣化裝置。
29.一種氣化和發(fā)電系統(tǒng)，包括權(quán)利要求1～13任一項的液體或固體燃料的氣化裝置，以及利用所述裝置生成的合成氣進(jìn)行操作的發(fā)電機。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種氣化裝置,該裝置包括氣化器、重整器和加熱設(shè)備。氣化器利用液體或固體燃料如廢物或煤的熱分解作用,生成熱分解氣體,加熱設(shè)備加熱低溫蒸汽和空氣,使其成為具有等于或高于700℃溫度的高溫蒸汽和空氣。氣化裝置具有加料設(shè)備,包括將高溫蒸汽和空氣送至氣化器和重整器的流體通道。在氣化器的熱分解區(qū)域中,用高溫蒸汽和空氣所具有的顯熱,以及高溫空氣和液體或固體燃料間的放熱氧化反應(yīng)所產(chǎn)生的熱,將液體或固體燃料熱分解制得熱分解氣體。在重整器中,在高溫蒸汽存在下,熱分解氣體被重整為高溫合成氣。用高溫空氣和含在熱分解氣體中的烴之間的放熱反應(yīng),以及烴和高溫蒸汽間的吸熱反應(yīng),進(jìn)行液體或固體燃料的蒸汽重整反應(yīng)。
文檔編號C01B3/32GK1382202SQ00814548
公開日2002年11月27日 申請日期2000年9月19日 優(yōu)先權(quán)日1999年9月20日
發(fā)明者吉川邦夫, 保田力, 坂井勝, 石井徹 申請人:科學(xué)技術(shù)振興事業(yè)團(tuán), 日本鍋爐工業(yè)株式會社, 電源開發(fā)株式會社, 石川島播磨重工業(yè)株式會社