專利名稱：具有集成處理區(qū)的碳轉(zhuǎn)化系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于含碳原料氣化的領(lǐng)域，且具體地，屬于具有用于將含碳原料轉(zhuǎn)化為合成氣和渣產(chǎn)物的集成處理區(qū)的次級(jí)處理系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
氣化是使含碳原料例如城市固體廢物(MSW)或煤能夠轉(zhuǎn)化為可燃?xì)怏w的工藝。氣體可以用于產(chǎn)生電力、蒸汽或用作基本原材料以生產(chǎn)化學(xué)品和液體燃料。通常，氣化工藝包括將含碳原料連同受控的和/或有限的量的氧氣和任選的蒸汽一起供給到經(jīng)加熱的室(氣化器)。當(dāng)原料被加熱時(shí)，水是放出的第一成分。當(dāng)干原料的溫度增加時(shí)，發(fā)生熱解。在熱解期間，原料被熱分解以釋放氫氣、一氧化碳、甲烷、焦油、酚類和輕質(zhì)易揮發(fā)性烴氣，同時(shí)原料被轉(zhuǎn)化為炭。炭包括由有機(jī)材料和無(wú)機(jī)材料組成的殘余固體。在熱解之后，炭具有比干原料高的濃度的碳且可以用作活性碳源。在高溫(> 1，2000C )下操作的氣化器中或在具有高溫區(qū)的系統(tǒng)中，無(wú)機(jī)礦物質(zhì)被熔化或被玻璃化以形成被稱為渣的熔化玻璃樣物質(zhì)。為了使由本申請(qǐng)人相信的已知信息具有與本發(fā)明可能關(guān)聯(lián)性的目的，提供本背景信息。不必定意圖承認(rèn)也不應(yīng)被解釋為，前述信息中任何信息構(gòu)成反對(duì)本發(fā)明的現(xiàn)有技術(shù)。發(fā)明概述本發(fā)明的目的是提供一種用于將含碳原料轉(zhuǎn)化為合成氣和渣產(chǎn)物的碳轉(zhuǎn)化系統(tǒng)。 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種用于將含碳原料轉(zhuǎn)化為合成氣和渣產(chǎn)物的碳轉(zhuǎn)化系統(tǒng)，該碳轉(zhuǎn)化系統(tǒng)包括(i)初級(jí)處理單元，其用于將含碳原料轉(zhuǎn)化為初級(jí)廢氣和包含炭的經(jīng)處理原料，所述初級(jí)處理單元包括兩個(gè)或更多個(gè)處理區(qū)、橫向傳送系統(tǒng)、一個(gè)或多個(gè)原料輸入部，其中初級(jí)處理單元與用于將熱量遞送至所述處理區(qū)的加熱裝置以可操作方式相聯(lián)；(ii)次級(jí)處理單元，其適合于接收來(lái)自初級(jí)處理單元的包含炭的經(jīng)處理原料，并將經(jīng)處理原料轉(zhuǎn)化為固體殘留物和次級(jí)廢氣；(iii)熔化單元，其與包括一個(gè)或多個(gè)等離子體源的次級(jí)處理單元以可操作方式相聯(lián)，所述熔化單元配置成使固體殘留物玻璃化和任選地產(chǎn)生熔化單元?dú)怏w；(iv)重整單元，其用于將廢氣重整為合成氣，所述重整單元包括適合于降低輸入氣體中的微粒負(fù)載的一個(gè)或多個(gè)顆粒分離器，和配置成向重整單元的至少一部分提供能量的一個(gè)或多個(gè)能量源；以及(ν)控制系統(tǒng)，其配置成調(diào)節(jié)碳轉(zhuǎn)化系統(tǒng)的一個(gè)或多個(gè)操作參數(shù)。附圖描述在參考附圖的以下詳細(xì)描述中，本發(fā)明的這些和其他特征將變得更明顯。圖IA示出碳轉(zhuǎn)化系統(tǒng)的說(shuō)明性實(shí)施方案，其中該系統(tǒng)包括四個(gè)功能單元，包括初級(jí)處理單元1、次級(jí)處理單元2、熔化單元3和氣體重整單元4。如所圖示的，初級(jí)處理單元 1連接于次級(jí)處理單元2，次級(jí)處理單元2又連接于熔化單元3。氣體重整單元4與初級(jí)處理單元1、次級(jí)處理單元2和熔化單元3中的每一個(gè)可操作地連接。圖IB是示出一種實(shí)施方式的方塊流程圖，其包括具有原料輸入部(1001)的初級(jí)處理單元(1000)、次級(jí)處理單元(1201)和具有等離子體源(1301)的熔化單元(1250)、具有氣旋分離器系統(tǒng)(1400)和等離子體源(未示出)的氣體重整單元(1300)。圖IB至圖IJ是詳述在本發(fā)明的各種實(shí)施方案中等離子體源(1301)相對(duì)于氣體重整單元(1300)的氣旋分離器系統(tǒng)(1400)的位置的方塊流程圖。還示出任選的渣粒化單元(1251)、同流換熱器(1500)和微粒再循環(huán)(1202)。圖2是碳轉(zhuǎn)化系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施方案的橫截面圖的示意圖，其詳述具有活動(dòng)爐排
(1003)和原料輸入部(1001)的初級(jí)處理單元(1000)、具有渣出口(1252)的組合的豎直定向的次級(jí)處理和熔化單元(1200)、以及氣體重整單元的軸向氣旋分離器系統(tǒng)(1401)。在該示意圖中不顯示等離子體源。圖3A和圖;3B是碳轉(zhuǎn)化系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施方案的示意圖，其詳述各種功能單元以及來(lái)自合成氣-空氣熱交換器(1500)(還被稱為同流換熱器)的以熱空氣(150 形式的循環(huán)熱量和氣流，合成氣-空氣熱交換器(1500)從離開(kāi)包括氣旋分離器系統(tǒng)(1401)的氣體重整單元(1300)的熱的合成氣(1501)回收顯熱并將其傳送至周圍空氣(150 以向初級(jí)處理單元(1000)、組合的豎直定向的次級(jí)處理和熔化單元(1200)的空氣箱(150 和具有軸向旋風(fēng)分離器(1401)的氣體重整單元(1300)提供熱空氣(150 。圖3A闡明同流換熱器 (1500)不與氣體重整單元(1300)直接相聯(lián)的一個(gè)實(shí)施方案。圖:3B闡明同流換熱器(1500) 直接連接于氣體重整單元(1300)的一個(gè)實(shí)施方案。圖4是詳述材料和氣體通過(guò)包括同流換熱器(1500)的碳轉(zhuǎn)化系統(tǒng)和下游系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施方案的移動(dòng)的方塊流程圖。含碳原料(100 進(jìn)入初級(jí)處理單元(1000)，在初級(jí)處理單元(1000)中從含碳原料除去水分且經(jīng)由熱空氣(1505)加熱使原料的揮發(fā)性組分揮發(fā)，由此提供包括炭的經(jīng)處理原料(100 。次級(jí)處理單元(1201)接收來(lái)自初級(jí)處理單元 (1000)的經(jīng)處理原料并將經(jīng)處理原料轉(zhuǎn)化為殘留物(1206)和廢氣(1205)。熱空氣任選地由加熱環(huán)境空氣或冷空氣(1502和1504)的同流換熱器(1500)或萬(wàn)能燃燒器(1253)提供。來(lái)自初級(jí)處理單元(1000)和次級(jí)處理單元(1201)的氣體(1204/120 進(jìn)入氣體重整單元的氣旋分離器(1400)以在等離子體處理(1301)之前降低廢氣微粒負(fù)載。具有降低的微粒負(fù)載的廢氣(1403)經(jīng)受等離子體處理。離開(kāi)等離子體處理的熱的合成氣(1501)經(jīng)過(guò)同流換熱器(1500)，在同流換熱器(1500)中回收顯熱以用于任選的重新使用。冷卻的合成氣(1501)在下游氣體調(diào)節(jié)系統(tǒng)(1600)中被任選地精制(polish)或清潔。被清潔或精制的氣體在引擎(160 中使用之前可以被儲(chǔ)存在適當(dāng)?shù)娜萜?1601)中。方塊流程圖示出微粒物質(zhì)(1402)再循環(huán)回到系統(tǒng)中。圖5是詳述材料和氣體通過(guò)碳轉(zhuǎn)化系統(tǒng)和下游系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施方案的移動(dòng)的方塊流程圖。方塊流程圖示出微粒物質(zhì)(140 可選擇地再循環(huán)回到系統(tǒng)中。圖6是碳轉(zhuǎn)化系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施方案的方塊流程圖，詳述任選的輸入添加劑
(1004)，輸入添加劑(1004)包括但不限于，蒸汽、空氣、02、N2、臭氧、催化齊IJ、助熔齊IJ、水、吸附劑和高碳輸入物。每一個(gè)添加劑箭頭可以表明單一類型的添加劑或多種類型的添加劑。 添加劑可以以混合形式輸入或通過(guò)單獨(dú)的添加劑輸入裝置(且在給定功能單元內(nèi)的多個(gè)位置)輸入。詳述初級(jí)處理單元(1000)、具有旋風(fēng)分離器(1400)的氣體重整單元(1300) 和次級(jí)處理單元(1201)。還示出原料(100 輸入部、經(jīng)處理原料(1003)和微粒降低的廢氣(1403)。圖7A至圖7F示出轉(zhuǎn)化系統(tǒng)的各種實(shí)施方案的自頂向下觀察的示意圖。每一個(gè)獨(dú)立的圖示出等離子體噴燈(1301)在包括氣旋分離器(1400)的氣體重整單元(1300)內(nèi)的不同定向。同流換熱器(1500)從熱的合成氣(1501)回收顯熱并將其傳送至周圍空氣 (1502)以向轉(zhuǎn)化系統(tǒng)的各種功能單元提供熱空氣(1505)。圖7A示出與氣流并流的依次被放置的兩個(gè)等離子體噴燈。圖7B示出在氣體重整單元的直線長(zhǎng)度中促進(jìn)氣流方向的放置在一起的兩個(gè)等離子體噴燈。圖7C示出放置在氣體重整單元的第一轉(zhuǎn)向處的兩個(gè)等離子體噴燈；一個(gè)支持氣流方向，另一個(gè)逆流。圖7D示出與流逆流的依次放置的兩個(gè)等離子體噴燈。圖7E示出在氣體重整單元的直線長(zhǎng)度中逆著氣流方向的放置在一起的兩個(gè)等離子體噴燈。圖7F示出放置在氣體重整單元的最后轉(zhuǎn)向處的兩個(gè)噴燈；一個(gè)支持氣流方向，另一個(gè)逆流。圖8A至圖8G示出轉(zhuǎn)化系統(tǒng)的各種實(shí)施方案的自頂向下觀察的示意圖。每一個(gè)獨(dú)立的圖示出等離子體噴燈在氣體重整單元內(nèi)的不同定向。圖8A闡明氣體重整單元的等離子體處理區(qū)是直立的實(shí)施方案。部分(i)示出等離子體噴燈被對(duì)準(zhǔn)以促進(jìn)氣體漩渦的配置。部分(ii)示出等離子體噴燈被對(duì)準(zhǔn)以促進(jìn)氣體的混合的配置(對(duì)氣體漩渦成一角度)。 圖8B示出依次被放置的兩個(gè)等離子體噴燈，且第一等離子體噴燈與氣流逆流，第二等離子體噴燈與氣流并流。圖8C示出依次被放置的兩個(gè)等離子體噴燈，且第一等離子體噴燈與合成氣流并流，第二等離子體噴燈與合成氣流逆流。圖8D示出在氣體重整單元中被放置為彼此接近的兩個(gè)等離子體噴燈，在氣體重整單元中兩個(gè)噴燈依次被放置，且第一噴燈與合成氣流并流，第二噴燈與合成氣流逆流。圖8E示出在氣體重整單元中被放置為彼此接近的兩個(gè)等離子體噴燈，在氣體重整單元中兩個(gè)噴燈依次被放置，且第一噴燈與合成氣流逆流，第二噴燈與合成氣流并流。圖8F示出在氣體重整單元中被放置為彼此接近以最大化等離子體與合成氣混合的兩個(gè)等離子體噴燈，在氣體重整單元中兩個(gè)噴燈依次被放置，且第一噴燈與合成氣流逆流，第二噴燈與合成氣流并流。圖8G示出在氣體重整單元中被放置為彼此接近以最大化等離子體與合成氣混合的兩個(gè)等離子體噴燈，在氣體重整單元中兩個(gè)噴燈被放置為使得它們彼此鄰近且垂直于合成氣流。圖9A至圖91示出轉(zhuǎn)化系統(tǒng)的各種實(shí)施方案的自頂向下觀察的示意圖。每一個(gè)獨(dú)立的圖示出等離子體噴燈在氣體重整單元內(nèi)的不同定向。這些圖闡明在放置精制技術(shù) (placing refining technology)方面可得到的許多示例性的組合，放置精制技術(shù)為例如等離子體噴燈、催化劑(130 、氫活化劑和后牽伸管(back-draft tube)。當(dāng)用一個(gè)裝置示出一個(gè)定向時(shí)，另一個(gè)可以被放置在其適當(dāng)?shù)奈恢?。圖9A示出在氣體重整單元中被放置為彼此接近以最大化等離子體與合成氣混合的兩個(gè)等離子體噴燈，在氣體重整單元中兩個(gè)噴燈被放置為使得它們彼此鄰近，第一噴燈與氣流并流且第二噴燈與氣流逆流。圖9B示出在氣體重整單元中被放置為彼此接近以最大化等離子體與氣體混合的兩個(gè)等離子體噴燈，在氣體重整單元中兩個(gè)噴燈被放置為使得它們彼此垂直且兩者與氣流并流。圖9C示出在氣體重整單元中被放置為彼此接近以最大化等離子體與合成氣混合的兩個(gè)等離子體噴燈，在氣體重整單元中兩個(gè)噴燈被放置為使得它們彼此垂直且兩者與合成氣流逆流。圖9D示出安裝有的氫活化劑的氣體重整單元。圖9E示出安裝有氫活化劑和等離子體噴燈的氣體重整單元。圖9F示出在等離子體噴燈之間安裝有催化劑床的氣體重整單元。圖9G示出安裝有催化劑床、氫活化劑和等離子體噴燈的氣體重整單元。圖9H示出在氣體進(jìn)入氣旋分離器之前產(chǎn)生等離子體羽流的實(shí)施方案。圖91示出安裝有用于改進(jìn)混合的逆流管的氣體重整單元。

圖10示出轉(zhuǎn)化系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施方案的自頂向下的圖。該圖示出具有氣旋分離器和罩住等離子體噴燈的擴(kuò)大部分的氣體重整單元。噴燈被對(duì)準(zhǔn)使得它們彼此面向，但仍被偏置以促進(jìn)混合和避免不必要的磨損。圖IlA至圖IlF示出碳轉(zhuǎn)化系統(tǒng)的各種實(shí)施方案的側(cè)視圖，其詳述等離子體在氣體重整單元內(nèi)的放置。圖IlA示出被定位在氣旋分離器輸出部處的等離子體噴燈。將被氣旋分離器收集的顆粒引導(dǎo)至碳回收單元，用于進(jìn)一步處理。圖IlB示出被定位在氣旋分離器內(nèi)的等離子體噴燈。用陰影線示出用于被收集的顆粒的任選的處理路徑。圖IlC示出被定位在氣旋分離器的底部的等離子體噴燈，向上對(duì)準(zhǔn)中心渦旋以將催化的等離子體引導(dǎo)向具有最少量的特定物質(zhì)的氣體。圖IlD示出被定位在氣旋分離器內(nèi)但在下落管的端部之前不至于造成重微粒外部氣體渦旋與輕微粒內(nèi)部渦旋的過(guò)度混合的等離子體噴燈。圖IlE示出在氣旋分離器的底部的等離子體噴燈，向上對(duì)準(zhǔn)中心渦旋以將催化的等離子體引導(dǎo)向具有最少量的特定物質(zhì)的氣體。增加等離子體噴燈周圍的空間使得允許被氣旋分離器捕集的微粒物質(zhì)更自由地離開(kāi)。圖IlF示出在氣旋分離器的底部的等離子體噴燈，向上對(duì)準(zhǔn)中心渦旋以將催化的等離子體引導(dǎo)向具有最少量的微粒物質(zhì)的氣體。增加等離子體噴燈周圍的空間使得允許被氣旋分離器捕集的微粒物質(zhì)更自由地離開(kāi)，但將料斗放到側(cè)部，便于更容易地放置噴燈，且具有更少的干擾。圖12示出碳轉(zhuǎn)化系統(tǒng)的實(shí)施方案，其中等離子體設(shè)置在旋風(fēng)分離器的出口處。圖13A至圖13D闡明碳轉(zhuǎn)化系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施方案的各種圖，其中氣旋分離器在罩住轉(zhuǎn)化系統(tǒng)的殼的外部。圖13A示出具有水平的氣體重整單元(1300)和加熱周圍空氣 (1502)的直立同流換熱器(1500)的直立氣旋分離器(1506)。該圖示出在初級(jí)處理單元 (1000)和組合的豎直定向的次級(jí)處理和熔化單元(1200)的其余部分的頂部上方的氣體重整單元(1300)，但氣體重整單元應(yīng)放置在初級(jí)處理單元的旁邊或以直立定向。在該實(shí)施方案中同流換熱器的放置可最小化通過(guò)管件輸送到初級(jí)處理單元(1000)和組合的豎直定向的次級(jí)處理和熔化單元(1200)的熱空氣，而不需要特別成形的同流換熱器。圖1 示出圖 13A的實(shí)施方案的俯視圖，其中將來(lái)自各種氣旋分離器的廢氣與可選擇的加入的等離子體或等離子體熱量和熱空氣(1505)混合。圖13C示出圖13A的實(shí)施方案的中間俯視圖，其中廢氣離開(kāi)初級(jí)處理單元和次級(jí)處理單元并轉(zhuǎn)向外部的氣旋分離器。圖13D示出圖13A的實(shí)施方案的中間俯視圖，其中將固體殘留物送到熔化單元，用于最終處理成渣。該實(shí)施方案還示出熱空氣如何加入初級(jí)處理單元的底部爐排和如何加入次級(jí)處理單元中的空氣箱。圖14是碳轉(zhuǎn)化系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施方案的俯視圖的示意圖，詳述活動(dòng)爐排(1003)和具有兩個(gè)等離子體噴燈(1301)和氣旋分離器(1401)的水平定向的氣體重整單元。圖14 還詳述與氣體重整單元可操作地相關(guān)的任選的熱交換器或同流換熱器(1500)。圖15至圖19示出詳述各種區(qū)的碳轉(zhuǎn)化系統(tǒng)的各種配置。圖20是詳述轉(zhuǎn)化系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施方案的初級(jí)處理單元的示意圖，示出耐火材料內(nèi)襯的室(部分地)、原料輸入部、橫向傳送系統(tǒng)和任選的擋板(1010)。還示出當(dāng)原料進(jìn)入時(shí)用于破碎原料的任選的破碎機(jī)裝置(1006)、任選的剪切機(jī)(1008)、水力操作的往復(fù)運(yùn)動(dòng)機(jī)件(1012)、彈簧加載的刮削板(1011)和刷子(1014)。A、B和C表明工藝添加劑輸入部。圖21是詳述具有水平的空氣進(jìn)料部的碳轉(zhuǎn)化系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施方案的初級(jí)處理單元的示意圖。圖22是詳述轉(zhuǎn)化系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施方案的初級(jí)處理單元的示意圖，示出耐火材料內(nèi)襯的室(部分地)、原料輸入部、橫向傳送系統(tǒng)和任選的擋板(1010)。還示出當(dāng)原料進(jìn)入時(shí)用于破碎原料的任選的破碎機(jī)裝置(1006)、任選的剪切機(jī)(1008)、水力操作的往復(fù)運(yùn)動(dòng)機(jī)件(1012)、彈簧加載的刮削板(1011)和刷子(1014)。還示出穿孔的擋板(1022)、原料高度(1017)和反應(yīng)物材料高度(1002)。圖23是詳述轉(zhuǎn)化系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施方案的初級(jí)處理單元的示意圖，示出耐火材料內(nèi)襯的室(部分地)、原料輸入部(1007)、橫向傳送系統(tǒng)和任選的擋板(1010)。還示出當(dāng)原料進(jìn)入時(shí)用于破碎原料的任選的破碎機(jī)裝置(1006)、任選的剪切機(jī)(1008)、水力操作的往復(fù)運(yùn)動(dòng)機(jī)件(1012)、彈簧加載的刮削板(1011)和刷子(1014)。提供一個(gè)或多個(gè)穿孔的擋板(102 。在該實(shí)施方案中，穿孔的擋板(102 使用鏈來(lái)懸掛以允許擋板運(yùn)動(dòng)。還示出原料高度(1017)和反應(yīng)物材料高度(1002)。圖M是詳述具有階梯底板初級(jí)處理單元的碳轉(zhuǎn)化系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施方案中的階梯的構(gòu)成的示意圖。示出可選擇的厚金屬層(1019)和陶瓷坯料(1020)。用于空氣和/或蒸汽的引入的氣室被示出為穿孔的線(A、B和C)。將空氣從頭部空間供應(yīng)到氣室。每一個(gè)氣室設(shè)置有噴嘴(1021)。該階梯由耐火材料(1018)覆蓋。圖25是詳述碳轉(zhuǎn)化系統(tǒng)的初級(jí)處理單元(1000)的一個(gè)實(shí)施方案的示意圖，示出耐火材料內(nèi)襯的室(部分地)、原料輸入部、橫向傳送系統(tǒng)和任選的擋板(1010)。還示出當(dāng)原料進(jìn)入時(shí)用于破碎原料的任選的破碎機(jī)裝置(1006)、任選的剪切機(jī)(1008)、水力操作的往復(fù)運(yùn)動(dòng)機(jī)件(1012)、彈簧加載的刮削板(1011)和刷子(1014)。圖沈是橫向傳送系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施方案的詳細(xì)側(cè)視圖，顯示順時(shí)針操作。示出初級(jí)處理單元的底板(1029)。圖27是橫向傳送系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施方案的詳細(xì)圖，顯示逆時(shí)針操作。示出驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) (1031)的一個(gè)實(shí)施方案的細(xì)節(jié)。圖28示出在圖沈和圖27中示出的橫向傳送系統(tǒng)的俯視圖。圖29A和圖^B闡明用于在初級(jí)處理單元中處理潛在的渣塊積累的刮刀系統(tǒng) (1037)的一個(gè)實(shí)施方案。圖29A示出詳述工藝添加劑輸入部A、B和C、刮削剪切機(jī)(1036)、 在側(cè)壁(1038)中的刮刀縫和水力操作的往復(fù)運(yùn)動(dòng)機(jī)件(1034)的側(cè)視圖。圖29B示出正視圖并詳述添加劑歧管(1032)、往復(fù)運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力缸(1035)和刮刀軌道(1039)。任選地，刮刀 (1037)被加熱。圖30闡明用于在初級(jí)處理單元中處理潛在的渣塊(1046)積累和粘性原料(1047) 的刮刀系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施方案。圖30示出液壓推進(jìn)器系統(tǒng)(1044)導(dǎo)向器(1042)。還示出上方階段(1049)和當(dāng)前階段(1041)。任選地，刮刀被加熱。頂板示出在“復(fù)原位(home)”位置的動(dòng)力缸。中間板示出被除去的粘性原料和被停止的冷的刮刀。底部板示出除去渣塊的熱的刮刀。圖31闡明在初級(jí)處理單元中的傾斜階段，且重定向添加劑。頂板示出約20至30 度傾斜。底部板示出小于20度的傾斜和在動(dòng)力缸上的空氣箱射出用于清潔頂部的任選的蒸汽。圖32闡明初級(jí)處理單元的一個(gè)實(shí)施方案中的階梯的構(gòu)成。示出可選擇的厚金屬層(1019)和陶瓷坯料(1020)。用于引入空氣和/或蒸汽的氣室被示出為穿孔的線(A、B 和C)。將空氣從頭部空間供應(yīng)到氣室。每一個(gè)氣室設(shè)置有噴嘴(1021)。該步驟由耐火材料(1018)覆蓋。噴嘴在一個(gè)層中的位置可以相對(duì)于噴嘴在下面的層或在上面的層的位置交錯(cuò)。單一層可以包括空氣和/或蒸汽輸入部。單個(gè)層可以制成單一固體階段(1055)，制成單獨(dú)的棒(1054)的復(fù)合體或制成具有在棒(105 之間絕緣體的單獨(dú)的棒的復(fù)合體。圖33闡明包括熔注耐火材料塊(1810)的橫向傳送系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施方案，且空氣注射通過(guò)連接于中心頭部的薄壁管。用柔性的不銹鋼軟管和凸緣配件將空氣連接于塊。將每一塊安裝在單一自由旋轉(zhuǎn)的軸(1815)上并由單獨(dú)的水力軸來(lái)驅(qū)動(dòng)?？梢韵蛎恳粔K提供水冷卻。圖34闡明橫向傳送系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施方案。圖35闡明橫向傳送系統(tǒng)和空氣注射的一個(gè)實(shí)施方案。在該實(shí)施方案中，將空氣注射(105 輕微地升高到動(dòng)力缸(1048)上方。這樣進(jìn)行以便升高“熱區(qū)”，在“熱區(qū)”中發(fā)生部分燃燒。動(dòng)力缸(1048)位于耐火材料(1018)上并與熱空氣引入隔離。還示出固體殘留物(1056)的頂層和空氣注射頭部(1055)。圖36闡明初級(jí)處理單元的組合的空氣分布和橫向傳送系統(tǒng)的實(shí)施方案，詳述空氣箱(1057)、空氣通路(1058)和絕緣體(1059)。圖37闡明初級(jí)處理單元的組合的空氣分布和橫向傳送系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施方案。鼓連續(xù)地旋轉(zhuǎn)以使材料沿著爐排移動(dòng)。在每一個(gè)鼓內(nèi)的葉片(1510)限制空氣流動(dòng)到靶區(qū)。鼓在兩個(gè)端部用厚的陶瓷填密板(151 覆蓋，厚的陶瓷填密板(151 用螺栓固定到外部鼓以維持鼓的壓力邊界以允許差異膨脹。鼓由通過(guò)葉片連接于鼓的其余部分的中心驅(qū)動(dòng)軸來(lái)驅(qū)動(dòng)。單個(gè)驅(qū)動(dòng)器可以由鼓來(lái)提供以利于替換。還示出通風(fēng)道(1516)?？諝饨?jīng)由鼓表面中的穿孔進(jìn)入初級(jí)處理單元。在連續(xù)鼓對(duì)之間的階梯增加材料翻轉(zhuǎn)。圖38闡明初級(jí)處理單元的空氣分布系統(tǒng)和橫向傳送系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施方案，詳述直接位于空氣箱(1057)的頂部的動(dòng)力缸(1048)?？諝庀涞拇┛椎谋砻媸境鰹樘摼€。圖39闡明初級(jí)處理單元的空氣分布和動(dòng)力缸橫向傳送系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施方案。在該實(shí)施方案中，為了減少翹曲，空氣箱(1030)構(gòu)造為僅將熱空氣注射入出現(xiàn)不間斷的/無(wú)阻的流動(dòng)的區(qū)域的獨(dú)立的非常重載的鋼固體件。用一個(gè)或多個(gè)噴射器將空氣注射輕微地升高到動(dòng)力缸(1048)的上方，并且如果空間允許的話通過(guò)空氣箱孔(1060)。動(dòng)力缸(1048) 位于耐火材料(1018)上。在空氣箱和耐火材料之間，設(shè)置包裝絕緣體(1062)?？諝庀溥€設(shè)置有絕緣體(1059)。還示出空氣注射頭部(105 和密封件(1064)。圖40闡明空氣注射系統(tǒng)頂部設(shè)計(jì)的各種實(shí)施方案。為了減少翹曲，空氣箱(1030) 構(gòu)造為僅將熱空氣注射入出現(xiàn)不間斷的/無(wú)阻的流動(dòng)的區(qū)域的獨(dú)立的非常重載的鋼固體件。用一個(gè)或多個(gè)噴射器將空氣注射輕微地升高到動(dòng)力缸(1048)的上方，并且如果空間允許的話通過(guò)升高的頂部。動(dòng)力缸(1048)位于耐火材料(1018)上。在空氣箱和耐火材料之間，設(shè)置包裝絕緣體(106 ?？諝庀溥€設(shè)置有絕緣體(1059)。還示出空氣注射頭部(1055)、 密封件(1064)和間隔(1066)。用線(1056)示出反應(yīng)物材料的頂部。圖41闡明初級(jí)處理單元(1000)的動(dòng)力缸橫向傳送系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施方案，詳述空氣(150 和蒸汽(1067)注射。蒸汽的加入可以用于控制溫度和促進(jìn)蒸汽氣化。在該實(shí)施方案中，蒸汽在空氣下方用管道輸送以進(jìn)一步緩沖動(dòng)力缸免于熱區(qū)。用線(1056)示出反應(yīng)物材料的頂部。圖42闡明初級(jí)處理單元(1000)的動(dòng)力缸橫向傳送系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施方案，詳述空氣(150 和蒸汽(1067)注射以及空氣注射頭部(105 。蒸汽的加入可以用于控制溫度和促進(jìn)蒸汽氣化。在該實(shí)施方案中，在蒸汽被注入床之前，將蒸汽與空氣預(yù)混合。用線(1056) 示出反應(yīng)物材料的頂部。圖43闡明初級(jí)處理單元的一個(gè)實(shí)施方案的多階段動(dòng)力缸系統(tǒng)。圖44是圖43的全部爐排的等距視圖。圖45闡明圖43和圖44中示出的全部爐排的單一階段。圖46是圖45中示出的單一階段的側(cè)視圖。圖47闡明碳轉(zhuǎn)化系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施方案的組合的次級(jí)處理和熔化單元，部分地詳述用于輔助燃燒器的口(138和139)、渣出口(130)和包括空氣箱(135)和等離子體噴燈 (140)的具體的區(qū)加熱系統(tǒng)(即，可以建立兩個(gè)溫度區(qū)的系統(tǒng))。在該實(shí)施方案中，障礙物是具有由區(qū)間區(qū)域中楔-成形的安裝磚形物(150)安裝的多個(gè)管道(151)的固體耐火材料穹頂(145)。固體耐火材料穹頂被按尺寸制造使得在穹頂?shù)耐獠窟吘壓褪业膬?nèi)壁之間存在間隙。直徑在20至IOOmm之間的多個(gè)氧化鋁或陶瓷球(16 停留在耐火材料穹頂?shù)捻敳恳孕纬纱?，并提供用于?jīng)加熱空氣的擴(kuò)散和促進(jìn)等離子體熱量傳遞至灰分以將灰分初始地熔化為渣。圖47A是部分的縱向截面圖。圖47B是在圖47A中闡明的實(shí)施方案沿水平線A-A 的橫截面圖。圖47C是障礙物和支撐楔的俯視圖。圖48是詳述碳轉(zhuǎn)化系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施方案的區(qū)間區(qū)域中的障礙物的各種示圖。障礙物包括一系列連通的耐火材料磚形物( 。磚形物被安裝在安裝元件(250)上，使得在鄰近磚形物之間存在間隙055)。還示出渣出口 030)、等離子體噴燈(MO)和輔助燃燒器口 (239)。圖49是包括爐排的碳轉(zhuǎn)化系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施方案的區(qū)間區(qū)域中的障礙物的例圖。 爐排包括安裝在安裝環(huán)(350)內(nèi)的一系列基本上平行的、耐火材料內(nèi)襯的管(345)。將管安裝為使得鄰近管之間存在間隙(355)。任選地，直徑在20至IOOmm之間的多個(gè)氧化鋁或陶瓷球(16 停留在障礙物的頂部以形成床，并提供擴(kuò)散和促進(jìn)等離子體熱量傳遞至灰分以在區(qū)間區(qū)域中將灰分初始地熔化為渣。在一些實(shí)施方案中，熱空氣通過(guò)基本上平行的耐火材料內(nèi)襯的管(345)的上表面中的穿孔被供應(yīng)至次級(jí)處理區(qū)中。圖50部分地闡明組合的次級(jí)處理和熔化單元的一個(gè)實(shí)施方案。經(jīng)由空氣箱(135) 將經(jīng)加熱空氣引入至次級(jí)處理單元中。供給至空氣箱的空氣是可控制的，允許轉(zhuǎn)化工藝的調(diào)節(jié)。任選地，可以經(jīng)由蒸汽注射口(未示出)將蒸汽注入至次級(jí)處理單元中。區(qū)間區(qū)域包括物理的障礙物(145)以將來(lái)自次級(jí)處理單元的材料流導(dǎo)向至熔化單元。直徑在20 至IOOmm之間的多個(gè)氧化鋁或陶瓷球(16 停留在耐火材料穹頂?shù)捻敳恳孕纬纱?，并提供?jīng)加熱空氣的擴(kuò)散和促進(jìn)等離子體熱量傳遞至灰分以在區(qū)間區(qū)域中將灰分初始地熔化為渣。熔化單元包括各種口，包括等離子體噴燈口、容納燃燒器(139)以預(yù)熱室的燃燒器口、 和用于包括熱空氣和碳和/或包灰的各種工藝添加劑的口。熔化單元設(shè)置有等離子體噴燈 (140)和成切線安裝的空氣噴嘴(141)。還示出渣出口(130)。圖51A是詳述碳轉(zhuǎn)化系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施方案的碳回收區(qū)的熔化單元中的口的橫截面圖，包括氧氣和/或空氣輸入部(0)、碳輸入部(C)、用于等離子體噴燈的口(P)和氣體燃燒器口(G)。圖51B是圖51A中示出的實(shí)施方案的部分縱向視圖。還示出渣堰(33)和驟冷水浴(78)。圖52是碳轉(zhuǎn)化系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施方案的部分縱向截面圖，詳述具有等離子體熱量偏轉(zhuǎn)板(61)的熔化單元。還示出驟冷水浴(78)。圖53闡明碳轉(zhuǎn)化系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施方案，其中熔化單元還包括堰(33)以形成渣池以促進(jìn)渣混合。還示出等離子體熱量偏轉(zhuǎn)板(61)。圖M是碳轉(zhuǎn)化系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施方案的組合的次級(jí)處理和熔化單元(部分地)的部分縱向截面圖，詳述包括噴水器和牽引鏈的渣冷卻系統(tǒng)(114)。經(jīng)加熱空氣經(jīng)由空氣箱 (135)被引入次級(jí)處理單元。區(qū)間區(qū)域包括物理的障礙物(145)以將材料流從次級(jí)處理單元導(dǎo)向至熔化單元。熔化單元設(shè)置有等離子體噴燈(140)和成切線安裝的空氣噴嘴(141)。 還示出S出口(130)。圖55是碳轉(zhuǎn)化系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施方案的組合的次級(jí)處理和熔化單元(部分地)的部分縱向截面圖，詳述空氣箱(135)。區(qū)間區(qū)域包括物理的障礙物(14 以將材料流從次級(jí)處理單元導(dǎo)向至熔化單元。熔化單元包括各種口，包括等離子體噴燈口、容納燃燒器(139) 以預(yù)熱室的燃燒器口、和用于包括熱空氣和碳和/或包灰的各種工藝添加劑的口。熔化單元設(shè)置有等離子體噴燈(140)和成切線安裝的空氣噴嘴(141)。還示出渣出口(130)和多個(gè)氧化鋁或陶瓷球(165)。圖56通過(guò)圖55中示出的實(shí)施方案的空氣箱的橫截面圖。圖57是通過(guò)圖55中示出的實(shí)施方案的成切線定位的空氣輸入部和等離子體噴燈的橫截面圖。圖58是以圖55中示出的實(shí)施方案的燃燒器水平的橫截面圖。圖59闡明圖55至圖58的組合的次級(jí)處理和熔化單元的可選擇的圖。還示出包括噴水器和牽引鏈的渣冷卻系統(tǒng)(114)。圖60詳述碳轉(zhuǎn)化系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施方案的組合的次級(jí)處理和熔化單元(部分地) 的各種圖，詳述渣出口 030)，和包括空氣入口和等離子體噴燈040)以及任選的出渣口 (tapping spout) (446)的具體的區(qū)加熱系統(tǒng)(即，可以建立兩個(gè)溫度區(qū)的系統(tǒng))。在該實(shí)施方案中，次級(jí)處理區(qū)居中定位且渣區(qū)或熔化區(qū)向室的周圍定位。室的底板是傾斜的使得次級(jí)處理區(qū)在渣區(qū)的上游，由此促進(jìn)材料在這些區(qū)之間的單向運(yùn)動(dòng)。兩個(gè)區(qū)由區(qū)間區(qū)域分隔。 區(qū)間區(qū)域包括物理的障礙物以調(diào)節(jié)材料從次級(jí)處理區(qū)至渣區(qū)的流動(dòng)。在本實(shí)施方案中，物理的障礙物包括一系列基本上豎直定向的、基本上平行的耐火材料內(nèi)襯的穿孔的管(445)。 經(jīng)加熱空氣通過(guò)管中的穿孔被引入次級(jí)處理區(qū)中，到達(dá)經(jīng)處理原料的堆的中心，由此轉(zhuǎn)化和加熱經(jīng)處理原料中的碳。當(dāng)空氣來(lái)自底部時(shí)，空氣被輕微地加熱，同時(shí)冷卻管道。通過(guò)渣區(qū)中的空氣入口 G41)，空氣被注入管排的外部并用來(lái)保持管的外部表面非常熱，以阻止渣凍結(jié)。渣區(qū)的傾斜的底部用來(lái)向室的側(cè)部排出殘余物，在室中等離子體噴燈定位為使得殘留物熔化成熔渣。圖61詳述碳轉(zhuǎn)化系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施方案的組合的次級(jí)處理和熔化單元(部分地) 的各種圖，詳述渣出口(530)，和包括空氣入口(未示出)和等離子體噴燈(540)的具體的區(qū)加熱系統(tǒng)(即，可以建立兩個(gè)溫度區(qū)的系統(tǒng))。區(qū)間區(qū)域包括物理的障礙物以調(diào)節(jié)材料的流動(dòng)。在本實(shí)施方案中，物理的障礙物包括齒輪形狀的穹頂(545)。
圖62詳述碳轉(zhuǎn)化系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施方案的組合的次級(jí)處理和熔化單元(部分地) 的各種圖。渣區(qū)的底板包括旋轉(zhuǎn)的傾斜的耐火材料臺(tái)。該臺(tái)頂部的旋轉(zhuǎn)利于排空熔渣。任選地，該臺(tái)可以包括多個(gè)陶瓷球以促進(jìn)等離子體熱量傳遞。渣區(qū)的底板可以被升高并從處理區(qū)縮回。耐火材料內(nèi)襯的臺(tái)頂部被安裝在可操作地連接于外部安裝的電動(dòng)機(jī)(847)的驅(qū)動(dòng)軸(846)上。渣-底板組件可容易地從區(qū)間區(qū)域和碳-轉(zhuǎn)換器區(qū)拆卸并被安裝到軌道的升降臺(tái)上以便于清除。多個(gè)陶瓷球(848)促進(jìn)等離子體熱量的傳遞。任選地，熔渣在離開(kāi)渣出口(830)時(shí)由噴水器冷卻且使固化的渣落到牽引鏈上，以便移走。還詳述渣出口(830)、 等離子體噴燈(840)和障礙物(845)。圖63詳述碳轉(zhuǎn)化系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施方案的組合的次級(jí)處理和熔化單元(部分地) 的各種圖。障礙物包括被安裝在具有連接于外部電動(dòng)機(jī)(942)的驅(qū)動(dòng)軸(933)的驅(qū)動(dòng)基座上的旋轉(zhuǎn)的耐火錐形物(921)。旋轉(zhuǎn)耐火材料的下部部分包括井(978)，渣在離開(kāi)室之前累積在井(978)中。障礙物/渣-底板組件可容易地從區(qū)間區(qū)域和碳-轉(zhuǎn)換器區(qū)拆卸并被安裝軌道上的升降臺(tái)上以促進(jìn)清除。任選地，熔渣在離開(kāi)渣出口時(shí)由噴水器冷卻且固化的渣落到牽引鏈上，以便除去。還詳述等離子體噴燈(940)和丙烷或天然氣燃燒器(937)。圖64詳述碳轉(zhuǎn)化系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施方案的組合的次級(jí)處理和熔化單元(部分地) 的各種圖，詳述等離子體噴燈(640)、碳和/或包灰輸入部(642)和熱空氣入口陽(yáng)41)。圖65A至圖65C詳述碳轉(zhuǎn)化系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施方案的組合的次級(jí)處理和熔化單元 (部分地)的各種圖，碳轉(zhuǎn)化系統(tǒng)設(shè)置有多個(gè)熱氣體發(fā)生器(HGG)以遍及室的溫度分布和避免出現(xiàn)渣會(huì)固化的冷點(diǎn)。這些圖示出HGG/噴燈如何配置以使熔化單元中的熱氣體成漩渦或使熔化物向中心集中。圖65A還示出傳送噴霧的熔渣。圖66A至圖66C示出碳轉(zhuǎn)化系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施方案的組合的次級(jí)處理和熔化單元 (部分地)的各種圖，碳轉(zhuǎn)化系統(tǒng)設(shè)置有熱氣體發(fā)生器(HGG)。圖66A是具有熱氣體發(fā)生器 (1262)的熔化單元的3D例圖，使用噴燈(130 和具有用于熔化單元中的固體和氣體的任選入口。HGG本身具有用于氣體和固體的多個(gè)入口。圖66B和圖66C是下部室的側(cè)面圖，示出HGG。還示出渣驟冷單元(1259)和等離子體噴燈支撐物(1305)。圖67和圖68闡明可以用在碳轉(zhuǎn)化系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施方案的組合的次級(jí)處理和熔化單元的HGG系統(tǒng)。該HGG采用由氣動(dòng)固體輸入部(U64)圍繞的等離子體噴燈(130 ，氣動(dòng)固體輸入部(1264)又由溫和氣體輸入部(U66)圍繞并輸出熱氣體(1 。任選地，氣體輸入部是空氣或氮?dú)饣蚩梢杂糜跉饣娜魏晤愋偷臍怏w，包括C02、03、合成氣或其他氧化氣體或其組合。在一個(gè)實(shí)施方案中，溫和氣體為約 600°C。溫和氣體出口可以任選地具有用于使氣體成漩渦的葉片(1207)。還示出等離子體噴燈支撐物(1305)和渣驟冷(1259)。圖69A闡明碳轉(zhuǎn)化系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施方案的組合的次級(jí)處理和熔化單元中配置的耐火材料層和HGG(1 。在該實(shí)施方案中，外部壁(127 通常由金屬或在建筑中使用的復(fù)合材料(水泥)制成。絕緣體(1059)被設(shè)計(jì)為緩沖耐火材料和外部壁以防溫度膨脹變化。低溫耐火材料(1270)被設(shè)計(jì)為降低外部壁和渣化室環(huán)境之間的溫度。高溫耐火材料 (1269)被設(shè)計(jì)為經(jīng)得起熔化區(qū)(1271)的超高溫和由于渣接觸的降解。圖69B是圖69A的旋轉(zhuǎn)橫截面，到該旋轉(zhuǎn)橫截面存在任選的氣體旁路線(1268)。還示出出渣口(1沈0)。還示出障礙物或床支撐物(126 和床支撐物球體(1沈7)。圖70A和圖70B示出定位在轉(zhuǎn)化系統(tǒng)的殼內(nèi)的碳轉(zhuǎn)化系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施方案中的內(nèi)部定位的氣旋分離器。在該闡明的實(shí)施方案中，用氣流箭頭從來(lái)自初級(jí)處理單元和次級(jí)處理單元的氣體的角度示出氣旋分離器排(bank)。第一組氣旋分離器管被切開(kāi)以示出通過(guò)系統(tǒng)的氣流線和沉積灰分的地方。圖70B示出圖70A的3D圖像。帶有顆粒的氣體(1409)進(jìn)入氣旋分離器，且?guī)в薪档偷奈⒘Ｘ?fù)載的氣體(1300)離開(kāi)。收集顆粒(1402)，用于任選的進(jìn)一步處理。還示出蝶形閥(1408)。圖71示出等離子體在氣體重整單元中的各種上部水平配置。A)等離子體發(fā)生器 (1308)被布置為所有的點(diǎn)朝向中心。B)等離子體發(fā)生器(1308)指向隨機(jī)定向以便促進(jìn)有效的混合。C)等離子體發(fā)生器(1308)彼此相對(duì)指向并稍微偏移以促進(jìn)湍流。箭頭表明工藝添加劑和/或廢氣。還示出精制管(1309)。圖72A和圖72C示出用于在氣體重整單元的一個(gè)實(shí)施方案中增強(qiáng)重整的湍流區(qū) (1316)的內(nèi)含物(inclusion)。圖72C示出湍流發(fā)生器的實(shí)例，包括無(wú)源柵格(1313)、具有旋轉(zhuǎn)軸(1314)和固定軸(1311)的活動(dòng)?xùn)鸥?1310)、和具有線性變化的流動(dòng)障礙(1312) 的剪切發(fā)電機(jī)(1312)。圖73示出在氣體重整單元的一個(gè)實(shí)施方案中，待被重整的氣體(1317)成切線地進(jìn)入氣體重整單元，產(chǎn)生漩渦，該漩渦由等離子體噴燈和氣體操縱器處理。還示出殘留物 (1318)。圖74示出用于產(chǎn)生湍流的示例性裝置?；顒?dòng)?xùn)鸥?1310)包括電動(dòng)機(jī)(1320)和開(kāi)放區(qū)域(1321)。具有用于產(chǎn)生剪切的可變障礙的剪切發(fā)電機(jī)(1323)包括堵塞區(qū)域(1319) 和開(kāi)放區(qū)域(1321)。圖75是闡明A型噴嘴的空氣流出的圖。圖76是闡明B型噴嘴的空氣流出的圖。圖77是闡明具有湍流發(fā)電機(jī)(1324)的碳轉(zhuǎn)化系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施方案的流程圖，詳述任選的輸入添加劑(1004)，其包括但不限于，蒸汽、空氣、O2A2、臭氧、催化劑、助熔劑、水、 吸附劑和高碳輸入物。每一個(gè)添加劑箭頭可以表明單一類型的添加劑或多種類型的添加齊U。添加劑可以以混合形式輸入或通過(guò)單獨(dú)的添加劑輸入裝置(且在給定功能單元內(nèi)的多個(gè)位置)輸入。詳述初級(jí)單元(1000)、具有旋風(fēng)分離器(1400)的氣體重整單元(1300)和次級(jí)處理單元(1201)。還示出原料(100 輸入部、經(jīng)處理原料(1003)、微粒降低的廢氣 (1403)。圖78是闡明具有湍流發(fā)電機(jī)(1324)的碳轉(zhuǎn)化系統(tǒng)的各種實(shí)施方案的流程圖。圖79是闡明次級(jí)處理單元的底部部分的示意圖，灰分/渣/炭在底部部分離開(kāi)并進(jìn)入碳轉(zhuǎn)化系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施方案的熔化單元。固體殘留物(1206)流下彎曲的斜坡并進(jìn)入熔化單元。示出轉(zhuǎn)移式噴燈(1277)、電極(1274)、燃燒器(1273)、閘門(1276)和填充/金屬除去(1275)。圖80是闡明次級(jí)處理單元的底部部分的示意圖，其中灰分/渣/炭在底部部分離開(kāi)并進(jìn)入碳轉(zhuǎn)化系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施方案的熔化單元。該修改的熔化單元設(shè)計(jì)是使得熔化單元的熔化單元軌跡大于次級(jí)處理單元的圓周。在該實(shí)施方案中，底部渣注塞被示出為可更換， 且穹頂具有環(huán)形的環(huán)(由金屬和/或耐火材料制成)，所述環(huán)幫助控制渣流以確保減少沿著熔化單元的壁的流。還示出轉(zhuǎn)移式電弧噴燈(1277)。圖81A和圖81B是闡明次級(jí)處理單元的底部部分的示意圖，灰分/渣/炭在底部部分離開(kāi)并進(jìn)入碳轉(zhuǎn)化系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施方案的熔化單元，該示意圖詳述側(cè)部排出孔。固體殘留物(1206)流下具有潛在的吹氧管位置(1279)的彎曲的斜坡并進(jìn)入熔化單元。示出轉(zhuǎn)移式噴燈(1277)、電極(1274)、燃燒器(1273)、擋板(1010)、空氣箱(1502)和填充/金屬除去(1275)。TAT的可選擇的進(jìn)入點(diǎn)是在(1278)。擋板(1010)控制材料的流動(dòng)并包括軸 (1280)以調(diào)節(jié)擋板高度和擋板支撐連接物(1061)。圖81B是從渣池(1258)沿著管向下的圖。圖82詳述構(gòu)成碳轉(zhuǎn)化系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施方案的熔化單元內(nèi)的側(cè)部排出孔的塊。初級(jí)功能部件是塑料耐火壁具有切開(kāi)的渣傾注孔(1觀7)和具有渣間隙(1觀6)的堰(1四0)。 塞子塊的剩余部分是用于支撐和進(jìn)入且包括支撐物(1四1)和包裝塞子(1觀9)。中間圖示出熔化單元壁中的塊塞子系統(tǒng)定向。圖83詳述在側(cè)部排出孔上完成維修所需要的所有的各種工具，如圖84中所示的和所描述的。塞子導(dǎo)向器(1四6)由耐高溫金屬或耐火材料制成，且其他工具由耐高溫金屬制成且還可以具有耐火材料涂層和/或絕緣體以避免熔化。示出支撐塊鉗(1297)、塑料耐火材料叉狀物(1294)、具有吹氧管出口(1 的彎曲氧氣吹氧管(1292)、堰鉗(1四9)和盤導(dǎo)向器(1298) ο圖84闡明側(cè)部澆注系統(tǒng)可以通過(guò)從動(dòng)臂裝卸機(jī)或延伸的凹陷的通道吹氧來(lái)維修。不考慮盤(1142)、盤導(dǎo)向器(1298)、鉸接的開(kāi)放式平拉門(1103)、支撐塊(1106)，示出吹氧管導(dǎo)軌(1四6)冷凍渣區(qū)B(IlOl)和A(IlOO)。陰影線(1143)表明在其中具有中心線孔的耐火材料塊以允許渣化或吹氧。陰影線(1018)表明耐火材料塊沿著橫截面完全固化。圖85詳述具有不同尺寸的塞子的實(shí)施方案。額外的空間填充有永久的塑料耐火材料。(1109)示出僅熱面處的突出。圖86示出熔化單元的一個(gè)實(shí)施方案的內(nèi)部壁如何被修補(bǔ)。任選地，修補(bǔ)襯墊是 “永久的”直到其磨損。修補(bǔ)襯墊使用兩個(gè)鋁板(1110)來(lái)產(chǎn)生以將塑料耐火材料(1112)擠壓在一起?；钊?111 裝進(jìn)塑料耐火材料。內(nèi)部管被推進(jìn)熔化單元(以被熔化成渣/金屬池)以產(chǎn)生用于側(cè)部澆注的新的排出孔。旋開(kāi)塞子(111 使得鋁板和管可以被推進(jìn)熔化單元內(nèi)部以允許渣流動(dòng)。還示出具有吹氧渣傾注孔(1觀9)的塑料耐火壁。圖87示出其中燃燒器(1117)用于維持堰處的溫度使得渣不會(huì)冷凍的實(shí)施方案。 在該圖中，實(shí)施方案是，燃燒器是手持的并以壓縮氣體(1118)運(yùn)行。任選地，燃燒器附接于熔化單元的側(cè)部且是任選地以合成氣運(yùn)行的小的萬(wàn)能燃燒器。將燃燒器插入具有燃燒器孔 (1119)的耐火材料塊。燃燒器孔包括橡皮塞(1120)。廢氣(1116)返回系統(tǒng)。圖88示出這樣的實(shí)施方案，其中熔化單元的側(cè)部澆注排出孔塞子具有安裝的管件(1124)，以允許使用冷卻介質(zhì)，以便延長(zhǎng)排出孔和堰的壽命。冷卻介質(zhì)可以是空氣、水、蒸汽、熱流體等。連續(xù)的水線(1124)附接于堰。保護(hù)性絕緣涂層放置在管和耐火材料塊(未示出)的凹槽之間。具有再循環(huán)(1123)的水冷卻被示出為具有指向排出的任選的旁路。 (1121)示出通過(guò)塞子(附接于可移動(dòng)的堰的固體塊)的水線。塞子(1122)的底板配置成促使渣流遠(yuǎn)離水線。圖89闡明碳轉(zhuǎn)化系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施方案的組合的次級(jí)處理和熔化單元，部分地詳述轉(zhuǎn)移電弧噴燈(1277)。圖90闡明碳轉(zhuǎn)化系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施方案中的初級(jí)處理單元中的活動(dòng)爐排橫向傳送系統(tǒng)設(shè)計(jì)。所闡明的活動(dòng)爐排通過(guò)重疊筒O000)來(lái)形成。圖91是圖90的活動(dòng)爐排的可選擇的圖。圖92闡明圖90和圖91的活動(dòng)爐排的單個(gè)筒Q000)。多塊筒框架QO10)提供筒的結(jié)構(gòu)和其中的部件的支撐。筒經(jīng)由連接板(2005)附接于初級(jí)處理單元的壁。筒包括對(duì)準(zhǔn)導(dǎo)向器O015)以利于將筒正確插入室壁和安裝切口(2020)，以允許插入工具從而利于筒的插入和拆卸。筒的空氣箱是由厚碳鋼構(gòu)造的多種較小的空氣箱O025)的組合，在每一個(gè)空氣箱的頂部具有氣孔0030)。經(jīng)由連接于空氣管Q040)的單一空氣歧管O035)將空氣供應(yīng)至單個(gè)空氣箱，空氣管與連接板中的熱空氣連接凸緣004 連接。筒的橫向傳送部件包括多手指載體動(dòng)力缸(2050)。單個(gè)動(dòng)力缸手指包括配置成接合分別地位于單個(gè)空氣箱與外部空氣箱和筒框架之間的I形接合元件007 或C形接合元件Q078)的凹槽，其中相應(yīng)的錨底部將動(dòng)力缸保持至空氣箱的頂部。圖93闡明圖92的單個(gè)筒的可選擇的圖，示出經(jīng)由連接于空氣管Q040)的單一空氣歧管Q035)至單個(gè)空氣箱的空氣供應(yīng)。圖94闡明圖92的單個(gè)筒的可選擇的圖。圖95闡明圖92的單個(gè)筒的可選擇的圖。圖96闡明圖92的單個(gè)筒的可選擇的圖。圖97闡明碳轉(zhuǎn)化系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施方案的組合的次級(jí)處理和熔化單元，部分地詳述輔助燃燒器(139)的口、渣出口(130)和等離子體噴燈入口(141)。在該實(shí)施方案中， 障礙物是具有由楔形安裝磚形物安裝在區(qū)間區(qū)域的多個(gè)管道(151)的固體耐火材料穹頂 (145)。圖98至圖100詳述圖97的組合的次級(jí)處理和熔化單元的障礙物。圖101詳述初級(jí)處理單元的底板剖面。圖102A示出熔化單元的側(cè)部澆注排出孔的一個(gè)實(shí)施方案，其由兩個(gè)耐火材料部分(如點(diǎn)劃線)制成。示出陶瓷紙和/或陶瓷涂層(1020)。圖102B示出如何處理側(cè)部澆注排出孔耐火材料塞子塊以便放置在室內(nèi)的各種實(shí)施方案。I示出被放置在具有滾子的可移動(dòng)的支撐物上。II示出使用軌道系統(tǒng)來(lái)加速和移動(dòng)。III示出借助機(jī)械升降機(jī)來(lái)移動(dòng)入位置。圖103闡明碳轉(zhuǎn)化系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施方案的組合的次級(jí)處理和熔化單元，部分地詳述灰分/渣/炭離開(kāi)和進(jìn)入熔化單元(1250)。圖104A和圖104B是闡明碳轉(zhuǎn)化系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施方案的組合的次級(jí)處理和熔化單元的底部部分的示意圖，部分地詳述灰分/渣/炭離開(kāi)和進(jìn)入碳轉(zhuǎn)化系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施方案的熔化單元，詳述側(cè)部排出孔。固體殘留物(1206)流下具有潛在的吹氧管位置(1279)的彎曲的斜坡并進(jìn)入熔化單元。示出轉(zhuǎn)移式噴燈(1277)、電極(1274)、燃燒器(1273)、擋板 (1010)、空氣輸入部(1502)和填充/金屬除去(1275)。TAT的可選擇的進(jìn)入點(diǎn)是在(1278)。 擋板(1010)控制材料的流動(dòng)。當(dāng)門(1128)打開(kāi)時(shí)，耐火材料板(1018)可以滑入以調(diào)節(jié)擋板高度。頂板(1130)是較薄的。塊(1018)支撐擋板。為塊或耐火材料板提供支撐凹槽 (1029).圖104B是從渣池順著管向下的圖。圖105是闡明熔化單元(1250)的一個(gè)實(shí)施方案中的燃燒器的示意圖，如從上面示出的燃燒器定位所看到的。耐火材料(1018)、渣池(1258)、電極(1274)和燃燒器(1273)。
圖106闡明熔化單元的一個(gè)實(shí)施方案。示出輸入部(1252)、等離子體噴燈(1303)、 熱的面(1131)、視口和刮擦(1135)、任選的燃燒器排氣裝置(1145)、IFB (1138)、鋼殼 (1134)、吹氧管(1133)、保持渣端熱的任選的小的燃燒器(1273)和水淬火(1136)。圖107闡明熔化單元的一個(gè)實(shí)施方案。示出輸入部(1252)、等離子體噴燈(1303)、 熱的面(1131)、視口和刮擦(1135)、無(wú)源爐排(1313)、任選的燃燒器排氣裝置(1145)、 IFB(1138)、鋼殼(1134)、吹氧管(1133)、保持渣端熱的任選的小的燃燒器(1273)和水淬火 (1136)。圖108闡明熔化單元的一個(gè)實(shí)施方案。圖109闡明排出孔概念的各種實(shí)施方案。A)封閉的感應(yīng)加熱器(1137)圍繞離開(kāi)耐火材料的‘管’并增加周圍的耐火材料的溫度；這允許渣(1139)流過(guò)‘管’和倒出(1140) 熔化單元(1250)。當(dāng)足夠的渣已經(jīng)被除去時(shí)，關(guān)閉感應(yīng)加熱器，且渣在‘管’內(nèi)固化。在倒出期間，不允許熔渣的水平達(dá)到管的頂部，使得室內(nèi)的氣體和大氣不會(huì)混合。B)吹氧管 (1133)用于“燃燒”孔進(jìn)入軟的耐火材料糊劑(1141)，允許熔渣(1139)倒出(1140)。通過(guò)將一些耐火材料粉末投擲入孔中或?qū)⑻沾赏繉訅K推入孔中使流動(dòng)停止。在倒出期間，不允許熔渣的水平達(dá)到孔的頂部，使得室內(nèi)的氣體和大氣不會(huì)混合。C)水冷塞子(114 被向外移(部分地)以暴露排出孔。在孔打開(kāi)容器環(huán)境通向大氣(倒空室)之前，根據(jù)需要往后移水冷塞子(114 以使流動(dòng)停止。材料不會(huì)“粘”到塞子，因?yàn)槠涫枪饣睦鋮s表面。D) 金屬“楔”(1138)被推入排出孔中以控制渣的流動(dòng)。楔可以被快速地推回室以避免熔渣水平下降太快。E)當(dāng)重力將渣推動(dòng)通過(guò)排出孔時(shí)，渣流出，維持池的水平大約為排出孔出口的水平。F)與E相同的方法，除了渣沿耐火材料中的直立孔流下和離開(kāi)以及如果排出孔被堵塞，吹氧管用于開(kāi)啟排出孔。G)渣流出在室的側(cè)部耐火材料中的溫度控制的(加熱的或冷卻的)插入物，且制動(dòng)器(本質(zhì)上通常是錐形的)被推向出口以控制/停止離開(kāi)室的渣的流動(dòng)。H)渣由于重力而流出但最終的出口是可更換的堰塊?？梢愿鶕?jù)需要來(lái)加熱或冷卻 (未示出)。圖IlOA至圖IlOG闡明碳轉(zhuǎn)化系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施方案的各種外部等軸測(cè)視圖，詳述具有活動(dòng)爐排000 的水平定向的初級(jí)處理單元(4000)、具有區(qū)間區(qū)域和等離子體噴燈G301)的組合的豎直定向的次級(jí)處理G201)和熔化單元G250)以及具有氣旋分離器 (4400)、精制室030 和兩個(gè)等離子體噴燈G301)的氣體重整單元。圖IllA和圖IllB闡明氣體重整單元的氣旋分離器的各種實(shí)施方案，其中重整的合成氣循環(huán)回到旋風(fēng)分離器以促進(jìn)混合和氣旋效果。示出旋風(fēng)分離器管(1406)、旋風(fēng)分離器管插入物(1407)、少量泄漏(1411)、循環(huán)氣體出口(1412)、內(nèi)部管的支撐物(1413)、插入物的支撐物(1414)、合成氣出口(1507)。圖112闡明碳轉(zhuǎn)化系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施方案的側(cè)視圖，詳述具有活動(dòng)爐排0002)和相關(guān)的進(jìn)料系統(tǒng)G001)的水平定向的初級(jí)處理單元(4000)、具有區(qū)間區(qū)域和等離子體噴燈 (未示出)的組合的豎直定向的次級(jí)處理G201)和熔化單元G250)以及具有氣旋分離器 (4400)、精制室(未示出)和等離子體噴燈0301)的氣體重整單元。氣體重整單元包括帶有等離子體噴燈的氣旋分離器，且等離子體噴燈定位在旋風(fēng)分離器入口的頸部和在旋風(fēng)分離器室的內(nèi)部的可選擇的位置上。圖113闡明圖112中示出的實(shí)施方案的等軸測(cè)視圖。
圖114闡明圖112中示出的實(shí)施方案的側(cè)部，剖面示出容器(室)的內(nèi)部。圖115A和圖115B闡明氣體重整單元的氣旋分離器的一個(gè)實(shí)施方案。圖115A示出正視圖，且噴燈定位在旋風(fēng)分離器的入口頸部。圖115A示出旋風(fēng)分離器的自頂向下圖， 且從圖除去蓋子和噴燈。圖116A至圖116D闡明圖115中示出的具有內(nèi)部細(xì)節(jié)的實(shí)施方案的可選擇的圖。 圖116A示出側(cè)視圖。圖116B示出等軸測(cè)視圖。圖116C示出沿著軸的帶有出口的側(cè)視圖，， 精制(重整)室和熱的管通至同流換熱器。圖116D示出與旋風(fēng)分離器的入口平行的側(cè)視圖。圖117從側(cè)部闡明碳轉(zhuǎn)化系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施方案的水平定向的初級(jí)處理單元，并詳述每一個(gè)筒Q000)的底部爐排定位。圖118以等軸測(cè)視圖闡明圖117的水平定向的初級(jí)處理單元。在該圖中，至旋風(fēng)分離器的頸部的入口是看得見(jiàn)的。圖119A和圖119B闡明圖117的碳轉(zhuǎn)化系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施方案的水平定向的初級(jí)處理單元的兩個(gè)更等軸測(cè)視圖。圖119A示出室的啟動(dòng)，其中發(fā)生材料的進(jìn)料。圖119B是進(jìn)料入口壁的剖面，其示出室的一些內(nèi)部構(gòu)成。圖120闡明圖117的水平定向的初級(jí)處理單元的側(cè)視圖，其中沿著視平面的剖面允許看到內(nèi)部，例如活動(dòng)爐排系統(tǒng)和氣流控制擋板。圖121闡明圖117的水平定向的初級(jí)處理單元的正視圖，且剖面示出室的內(nèi)部，闡明在頂部的氣體區(qū)和水平之間的分離和在室的底部的滴狀物。圖122部分地闡明碳轉(zhuǎn)化系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施方案的組合的次級(jí)處理和熔化單元，詳述嵌齒輪穹頂和陶瓷球。此外，該剖面還示出用于從室除去渣的側(cè)部和底部倒出選項(xiàng)。圖123闡明碳轉(zhuǎn)化系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施方案，詳述具有原料輸入部(1001)、擋板 (1010)和活動(dòng)爐排(100 的初級(jí)處理單元(1000)、具有等離子體源(130 和燃燒器 (1273)以及渣出口(125 的組合的次級(jí)處理和熔化單元(1200)，和具有氣旋分離器系統(tǒng) (1401)和等離子體源(130 以及微粒收集(140 的氣體重整單元(1300)。圖124闡明圖123的碳轉(zhuǎn)化系統(tǒng)的控制，借此空氣的流動(dòng)由流量控制閥(1700) 控制且路線內(nèi)的壓力由感測(cè)元件(170 (例如，壓力傳感器)感測(cè)以控制工藝空氣鼓風(fēng)機(jī) (4033)。圖125闡明圖123的碳轉(zhuǎn)化系統(tǒng)的控制的一個(gè)實(shí)施方案，由此動(dòng)力缸的位置通過(guò)水力線(1704)至齒條齒輪系統(tǒng)(1151)中的壓力來(lái)確定。所有動(dòng)力缸的全部控制通過(guò)控制系統(tǒng)執(zhí)行，控制系統(tǒng)通常與其他動(dòng)力缸處于固定循環(huán)。然而，通過(guò)使用各種感測(cè)元件例如在動(dòng)力缸上方的電平開(kāi)關(guān)(1701)(以表明當(dāng)其松開(kāi)時(shí)動(dòng)力缸應(yīng)向前運(yùn)動(dòng)，且當(dāng)在齒條齒輪系統(tǒng)的行進(jìn)距離內(nèi)其被清空時(shí)，動(dòng)力缸應(yīng)向后運(yùn)動(dòng))和/或表明空氣箱太熱和材料正在燃燒而不是氣化以及動(dòng)力缸應(yīng)清除該水平(且還減少流到該空氣箱(1150)的空氣流)的溫度熱電偶(170 (溫度傳感器)，每一個(gè)動(dòng)力缸(103 可以獨(dú)立地起作用，如果這樣的操作是所需的話。圖126闡明圖123的碳轉(zhuǎn)化系統(tǒng)的控制的一個(gè)實(shí)施方案，詳述可以由控制程序用來(lái)調(diào)節(jié)控制變量以便優(yōu)化轉(zhuǎn)化工藝的操作的氣相溫度傳感器(170 的設(shè)置。圖127闡明結(jié)合冷卻技術(shù)的碳轉(zhuǎn)化系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施方案中的穹頂和熔化單元的俯視圖。在該實(shí)例中，穹頂由六個(gè)水冷銅件制成，水冷銅件將構(gòu)成穹頂?shù)男竞途哂蟹胖迷谌魏伪┞兜膫?cè)部和底部上的頂部和耐火材料涂層上以構(gòu)成完整穹頂?shù)哪突鹕w子(未示出)。圖1 闡明結(jié)合冷卻技術(shù)的碳轉(zhuǎn)化系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施方案中的圓壁熔化單元的側(cè)視圖。在此，室部分地由圍繞容器外部和以大約渣池形成的高度滲入耐火材料(未示出) 的外層的水冷銅插入物來(lái)冷卻。圖1 闡明圖1 的圓壁渣熔化室的部分透明的等軸測(cè)視圖，且冷卻插入物顯著地是不透明的。示出燃燒器口(5005)、等離子體噴燈口(5010)、用于穹頂冷卻的水冷銅插入物(5015)、將澆注的渣保持于銅的凹槽(5020)、進(jìn)水口 /出水口(5025)、用于放渣孔冷卻的水冷銅插入物(5030)、用于渣池耐火壁冷卻(503 的水冷卻插入物、具有管道(5072) 的多部件耐火材料穹頂(5070)。圖130A至圖130C闡明結(jié)合冷卻技術(shù)的碳轉(zhuǎn)化系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施方案的圓壁熔化單元的等軸測(cè)視圖中的銅冷卻件。圖130A示出穹頂水冷銅元件的頂部的等軸測(cè)視圖。圖 130B示出穹頂水冷銅元件的底部的等軸測(cè)視圖。圖130C示出設(shè)計(jì)為冷卻圍繞渣池的壁的水冷銅元件的頂部的等軸測(cè)視圖。圖131A至圖131C闡明結(jié)合冷卻技術(shù)的碳轉(zhuǎn)化系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施方案中的圓壁熔化單元的等軸測(cè)視圖中的銅冷卻件。圖131A是透明的，顯示內(nèi)部鑄件，其中水將穿過(guò)銅。圖 131B是不透明的，顯示草皮層(divot)，其中可以附接錨以將其保持于耐火材料(如果耐火材料的澆注選擇在磚形物上方)。圖131C示出水冷銅插入物的剖面。圖132闡明結(jié)合冷卻技術(shù)的碳轉(zhuǎn)化系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施方案中的熔化單元的側(cè)視圖， 其中渣熔化區(qū)具有平坦的壁且本質(zhì)上是矩形的。示出用于耐火壁冷卻的水冷銅插入物 (5035)、燃燒器口(5045)、次級(jí)處理單元界面(5050)、等離子體噴燈口(5045)、具有內(nèi)部件和外部件的用于出渣孔(5030)的水冷銅插入物和水冷卻通道(5040)。圖133A至圖133E闡明圖132的熔化單元的各種圖。圖133A示出圍繞室(室殼和耐火材料未示出)的水冷銅插入物的一個(gè)潛在的設(shè)置。凹槽將澆注鑄造的耐火材料保持于銅。示出水入口和出口(5025)和熱電偶(5026)。圖13 示出可選擇的水冷半穹頂實(shí)施方案(而不是六個(gè)餅形狀的部件)。圖133C示出固體實(shí)施方案的等軸測(cè)視圖。圖133D示出固體實(shí)施方案的透明的等軸測(cè)視圖，顯示水將穿過(guò)的銅中潛在的管件通道。示出深的冷卻通道(5080)、淺的冷卻通道(5082)、熱電偶(5026)和水入口 /出口 (5025)。淺的冷卻通道在比深的冷卻通道低的溫度下被使用?；跓犭娕己蛢?nèi)部工藝溫度確定使用哪個(gè)冷卻通道。圖133E示出具有矩形形狀的用于渣熔化區(qū)的側(cè)壁水冷銅插入件的透明的等軸測(cè)視圖。圖134A和圖134B闡明碳轉(zhuǎn)化系統(tǒng)的各種實(shí)施方案。圖134A示出等離子體噴燈定位在旋風(fēng)分離器的頸部但定向?yàn)椴糠值夭⒘鞯膶?shí)施方案。圖134B示出等離子體噴燈定位在旋風(fēng)分離器的頸部但定向?yàn)榇怪庇诹鞯囊粋€(gè)實(shí)施方案。圖135A和圖135B闡明碳轉(zhuǎn)化系統(tǒng)的各種實(shí)施方案。圖134A示出等離子體噴燈定位在初級(jí)處理單元和次級(jí)處理單元與旋風(fēng)分離器之間且旋風(fēng)分離器在碳轉(zhuǎn)化系統(tǒng)的內(nèi)部的實(shí)施方案。圖134B示出等離子體噴燈定位在旋風(fēng)分離器的內(nèi)部且旋風(fēng)分離器在轉(zhuǎn)化系統(tǒng)的內(nèi)部的本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案。圖136闡明碳轉(zhuǎn)化系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施方案，其中在初級(jí)處理單元(1000)和次級(jí)處理單元(1201)與旋風(fēng)分離器之間具有兩個(gè)等離子體噴燈。它們指向彼此但足夠偏置(通常至少幾英寸)使得它們的羽流不會(huì)破壞其他的羽流。在氣體進(jìn)入旋風(fēng)分離器之前，這造成等離子體部分地加入并流和逆流。圖137A和圖137B闡明碳轉(zhuǎn)化系統(tǒng)的實(shí)施方案(部分地)，其中等離子體噴燈 (1303)放置在重整室(1300)中，當(dāng)氣體離開(kāi)旋風(fēng)分離器(1400)時(shí)，一個(gè)噴燈與流并流，且另一個(gè)與流并流(但不被導(dǎo)向使得其羽流將進(jìn)入旋風(fēng)分離器)。示出同流換熱器的出口 (1500)。
具體實(shí)施例方式定義如本文使用，術(shù)語(yǔ)“約”是指偏離給定值約+/_10%。應(yīng)理解，無(wú)論是否特別地指出，這樣的偏離總是被包括在本文提供的任何給定值內(nèi)。如本文使用，術(shù)語(yǔ)“廢氣”通常表示在冷卻、清潔或精制之前在氣化工藝期間生成的氣體。如本文使用，術(shù)語(yǔ)“合成氣”意指已經(jīng)被重整的廢氣。如本文使用，術(shù)語(yǔ)“旋風(fēng)分離器”、“氣旋分離器”和“氣旋分離器系統(tǒng)”在本文互換地使用，包括旋風(fēng)分離器、旋風(fēng)分離器排、氣旋分離器、氣旋反應(yīng)器和漩渦管以及以顆粒對(duì)氣體慣性和漩渦離心力的原理工作的其他氣體清潔技術(shù)。除非另外定義，否則本文使用的所有技術(shù)術(shù)語(yǔ)和科學(xué)術(shù)語(yǔ)具有本發(fā)明所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員所通常理解的意思相同的意思。碳轉(zhuǎn)化系統(tǒng)概述本發(fā)明提供具有四個(gè)功能單元的碳轉(zhuǎn)化系統(tǒng)，每一個(gè)單元包括一個(gè)或多個(gè)區(qū)，其中所述單元被集成以優(yōu)化含碳原料向合成氣和渣的總轉(zhuǎn)化率。在系統(tǒng)的每一個(gè)區(qū)內(nèi)發(fā)生的過(guò)程可以被優(yōu)化，例如，通過(guò)配置單元中的每一個(gè)和通過(guò)使用控制系統(tǒng)管理每一個(gè)區(qū)內(nèi)出現(xiàn)的條件。在本發(fā)明的上下文中，轉(zhuǎn)化或工藝“被優(yōu)化”，例如，當(dāng)轉(zhuǎn)化/工藝的效率在預(yù)定的參數(shù)內(nèi)時(shí)，當(dāng)與轉(zhuǎn)化/工藝相關(guān)的成本滿足預(yù)定的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，當(dāng)產(chǎn)生的合成氣的含量在預(yù)定的參數(shù)內(nèi)時(shí)，或其組合。可以將由碳轉(zhuǎn)化系統(tǒng)產(chǎn)生的合成氣使用在例如內(nèi)燃機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)、化學(xué)品生產(chǎn)、燃料電池以及類似物中。碳轉(zhuǎn)化系統(tǒng)包括的四個(gè)功能單元是初級(jí)處理單元、次級(jí)處理單元、熔化單元和氣體重整單元。該系統(tǒng)可以任選地包括其他單元，例如，有助于總碳轉(zhuǎn)化工藝或促進(jìn)合成氣的下游處理的單元。初級(jí)處理單元配置成提供從含碳原料除去水分的至少一個(gè)干燥區(qū)和使原料的含碳組分揮發(fā)的揮發(fā)區(qū)，由此生成經(jīng)處理原料和初級(jí)廢氣。初級(jí)處理單元任選地包括直接的或間接的次級(jí)原料添加劑能力以便調(diào)節(jié)初級(jí)原料的碳含量。次級(jí)處理單元包括配置成接收經(jīng)處理原料并將它們轉(zhuǎn)化為固體殘留物和次級(jí)廢氣的一個(gè)或多個(gè)區(qū)。熔化單元配置成有效地使固體殘留物玻璃化和任選地產(chǎn)生熔化單元?dú)怏w。氣體重整單元包括用于重整在其他功能單元中的一個(gè)或多個(gè)內(nèi)生成的氣體的一個(gè)或多個(gè)區(qū)?？刂葡到y(tǒng)包括用于監(jiān)測(cè)和獲得關(guān)于系統(tǒng)內(nèi)的操作參數(shù)的數(shù)據(jù)的感測(cè)元件，和用于調(diào)節(jié)系統(tǒng)內(nèi)的操作條件的響應(yīng)元件。控制系統(tǒng)起到維持產(chǎn)物合成氣的某一變化范圍的作用。
碳轉(zhuǎn)化系統(tǒng)包括的四個(gè)功能單元可以設(shè)置為分立的連通的隔室，或兩個(gè)或更多個(gè)單元可以設(shè)置為單一隔室。本發(fā)明的各種實(shí)施方案提供四個(gè)功能單元是分立的連通的隔室的碳轉(zhuǎn)化系統(tǒng)、一些單元是分立的連通的單元而其他的設(shè)置為單一隔室的碳轉(zhuǎn)化系統(tǒng)、和將四個(gè)功能單元設(shè)置在單一隔室中的碳轉(zhuǎn)化系統(tǒng)。還設(shè)想，給定的功能單元可以包括多于
一個(gè)隔室。當(dāng)將功能單元設(shè)置為分立的隔室時(shí)，在鄰接的單元之間的單元間接合件被配置成解決每一個(gè)單元操作的條件的差異和每一個(gè)單元的結(jié)構(gòu)的差異，使得各單元起到集成系統(tǒng)的作用。例如，單元間接合件可以配置成解決單個(gè)單元的不同的熱膨脹系數(shù)和/或維持材料通過(guò)系統(tǒng)的連續(xù)流動(dòng)。本發(fā)明還提供配置成允許單元容易地分離和更換(如果需要的話)和/或允許進(jìn)入單元的單元間接合件。在一個(gè)實(shí)施方案中，碳轉(zhuǎn)化系統(tǒng)包括的功能單元中的一個(gè)或多個(gè)被設(shè)置為分立的隔室。當(dāng)將功能單元中的一個(gè)或多個(gè)設(shè)置為單一隔室時(shí)，隔室可以配置成提供分立的區(qū)段，區(qū)段可以具有不同的形狀和/或定向，且每一個(gè)區(qū)段對(duì)應(yīng)于功能單元?？蛇x擇地，可以將一個(gè)或多個(gè)單元設(shè)置為具有基本上均一配置的單一隔室。在一個(gè)實(shí)施方案中，將次級(jí)處理單元和熔化單元設(shè)置為單一隔室。在一個(gè)實(shí)施方案中，將次級(jí)處理單元和熔化單元設(shè)置為單一隔室，將該單一隔室配置成提供分立的區(qū)段，一個(gè)區(qū)段對(duì)應(yīng)于次級(jí)處理單元，一個(gè)區(qū)段對(duì)應(yīng)于熔化單元。碳轉(zhuǎn)化系統(tǒng)包括的每一個(gè)功能單元包括一個(gè)或多個(gè)區(qū)。在本發(fā)明的上下文中，區(qū)是主要發(fā)生特定的工藝的區(qū)域。作為實(shí)例，初級(jí)處理單元中的揮發(fā)區(qū)是單元內(nèi)的以揮發(fā)工藝為主的區(qū)。為了清楚的目的，分別地描述系統(tǒng)包括的各個(gè)區(qū)。然而，應(yīng)理解，這些區(qū)在碳轉(zhuǎn)化系統(tǒng)內(nèi)通常是相關(guān)的，且系統(tǒng)不限于包括分立的、物理分離的區(qū)，雖然這仍然是可選擇的選項(xiàng)。因此，在各種實(shí)施方案中，各個(gè)區(qū)將或多或少是分離的，且同樣地，可以是鄰接的， 可以不同程度地重疊，可以是共同擴(kuò)張的或可以是分立的。當(dāng)給定的單元中存在兩個(gè)或更多個(gè)區(qū)時(shí)，它們可以分布成基本上平行于單元的縱軸、基本上垂直于單元的縱軸或其組合。 盡管本文根據(jù)主要在區(qū)內(nèi)發(fā)生的工藝來(lái)描述該區(qū)，但應(yīng)理解，這不是限制性的，且由于總碳轉(zhuǎn)化工藝的性質(zhì)，其他工藝還可以以較小的程度在該區(qū)發(fā)生。碳轉(zhuǎn)化系統(tǒng)包括的每一個(gè)區(qū)內(nèi)的條件由控制系統(tǒng)管理。在區(qū)內(nèi)發(fā)生的工藝通過(guò)控制系統(tǒng)在區(qū)內(nèi)對(duì)條件進(jìn)行控制以及通過(guò)該區(qū)被定位的單元的配置來(lái)優(yōu)化。例如，熱源或能量源、添加劑入口以及類似物在單元內(nèi)的定位可以有助于優(yōu)化在該單元內(nèi)的給定區(qū)中發(fā)生的主要工藝。一般而言，碳轉(zhuǎn)化工藝由如下碳轉(zhuǎn)化系統(tǒng)來(lái)進(jìn)行。在初級(jí)處理單元內(nèi)在通常小于約800°C的溫度下加熱原料，且主要工藝是從原料除去任何殘余的水分和從原料快速和有效揮發(fā)含碳組分。使所得到的包括炭的經(jīng)處理原料在次級(jí)處理單元經(jīng)受較高溫度(例如， 約1000°C至約1200°C )，由此實(shí)現(xiàn)完成將經(jīng)處理原料轉(zhuǎn)化為廢氣和灰分或固體殘留物所需要的任何另外的碳轉(zhuǎn)化。在熔化單元中將來(lái)自次級(jí)處理單元的灰分或固體殘留物玻璃化為渣。在氣體重整單元中重整初級(jí)處理單元、次級(jí)處理單元和/或熔化單元中的任一個(gè)中生成的氣體。氣體重整單元包括至少一個(gè)能量源(例如，等離子體源或熱源)和任選的一個(gè)或多個(gè)顆粒分離器(例如氣旋分離器)。適合于包括在重整單元中的其他能量源包括，例如，熱學(xué)加熱、等離子體羽流、氫燃燒器、電子束、激光器、輻射以及類似方式。
在進(jìn)一步清潔和調(diào)節(jié)之前，可以任選地使碳轉(zhuǎn)化系統(tǒng)的熱合成氣產(chǎn)物經(jīng)受冷卻步驟。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，碳轉(zhuǎn)化系統(tǒng)包括用于冷卻由碳轉(zhuǎn)化工藝產(chǎn)生的熱的合成氣的熱回收單元。在一個(gè)實(shí)施方案中，熱回收單元是同流換熱器。在這樣的實(shí)施方案中，同流換熱器可以包括用于將顯熱轉(zhuǎn)移至流體以在其他地方使用的熱交換器。在一個(gè)實(shí)施方案中，熱回收單元是合成氣-空氣熱交換器(還通常已知為同流換熱器)，其從熱的合成氣回收顯熱并將其轉(zhuǎn)移到周圍空氣以提供經(jīng)加熱空氣。在該實(shí)施方案中，經(jīng)加熱空氣任選地進(jìn)入初級(jí)處理單元和/或次級(jí)處理單元。同流換熱器可以任選地包括熱回收蒸汽發(fā)生器以產(chǎn)生蒸汽，蒸汽可以用于例如驅(qū)動(dòng)汽輪機(jī)，或作為碳轉(zhuǎn)化系統(tǒng)中的工藝添加劑。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，碳轉(zhuǎn)化系統(tǒng)包括從熱的合成氣回收顯熱并將其循環(huán)至初級(jí)處理單元和/或次級(jí)處理單元的合成氣-空氣熱交換器。參考圖1A，示出碳轉(zhuǎn)化系統(tǒng)的說(shuō)明性實(shí)施方案，其中系統(tǒng)包括四個(gè)功能單元，包括初級(jí)處理單元1、次級(jí)處理單元2、熔化單元3和氣體重整單元4。如所闡明，初級(jí)處理單元 1連接于次級(jí)處理單元2，次級(jí)處理單元2又連接于熔化單元3。氣體重整單元4可與初級(jí)處理單元1、次級(jí)處理單元2和熔化單元3中的每一個(gè)可操作地連接。取決于碳轉(zhuǎn)化系統(tǒng)的實(shí)施方案，在氣體重整單元和碳轉(zhuǎn)化系統(tǒng)的其他三個(gè)功能單元中的任何一個(gè)之間的可操作連接可以被設(shè)想為間接的操作連接或直接的操作連接。圖IB中示出碳轉(zhuǎn)化系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施方案。在該實(shí)施方案中，碳轉(zhuǎn)化系統(tǒng)包括多區(qū)耐火材料內(nèi)襯的室，其具有用于接收含碳原料的一個(gè)或多個(gè)輸入部(1001)、合成氣出口、渣出口、經(jīng)加熱空氣輸入部、可選的顆粒分離器(例如氣旋分離器(1400))和等離子體源和/ 或可選擇地將固體殘留物熔化成渣并重整廢氣的等離子體。如圖IC所示的碳轉(zhuǎn)化系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施方案包括水平定向的初級(jí)次級(jí)處理單元 (1000)、帶有相關(guān)的熔化單元(1250)的豎直定向的次級(jí)處理單元(1201)、氣體重整單元 (1300)和任選的同流換熱器(1500)。氣體重整單元包括等離子體源或其等效物和任選的氣旋分離器(1400)。當(dāng)提供旋風(fēng)分離器時(shí)，在氣旋分離之前、在氣旋分離之后或在氣旋分離期間，可以使氣體重整單元中的氣體經(jīng)受重整或等效操作。一些實(shí)施方案中的渣出口 (1252)與渣?；到y(tǒng)(1251)以可操作方式相聯(lián)。通常，通過(guò)碳轉(zhuǎn)化系統(tǒng)進(jìn)行的碳轉(zhuǎn)化工藝(在本文還被稱為“氣化”)可以再分成三個(gè)階段；即，干燥、揮發(fā)和炭至灰分(或碳)轉(zhuǎn)化。階段I 材料的干燥工藝的第一階段是干燥，干燥主要在25°C和400°C之間出現(xiàn)。一些揮發(fā)和一些碳至灰分轉(zhuǎn)化也可以在這些較低溫度下發(fā)生。階段II 材料的揮發(fā)工藝的第二階段是揮發(fā)，揮發(fā)主要在400°C和700°C之間出現(xiàn)。干燥操作的小部分 (其余部分)以及一些次級(jí)處理(炭至廢氣)也將在該溫度下發(fā)生。階段III 碳轉(zhuǎn)化工藝的第三階段是碳轉(zhuǎn)化階段，其在600°C和1000°C之間的溫度范圍下發(fā)生。揮發(fā)的小部分(其余部分)也將在該溫度下發(fā)生。在該階段之后，主要產(chǎn)物是基本上無(wú)碳的固體殘留物(灰分)和廢氣。在上述工藝期間，為了增加所需的合成氣產(chǎn)物的收率，優(yōu)選將含碳原料最大化轉(zhuǎn)化為所需的氣態(tài)產(chǎn)物。碳轉(zhuǎn)化系統(tǒng)因此提供用于確?；旧蠈⒃现锌傻玫降奶纪耆D(zhuǎn)化為合成氣的系統(tǒng)，同時(shí)還提供合成氣和渣產(chǎn)物的回收。在各種實(shí)施方案中，碳轉(zhuǎn)化系統(tǒng)還提供經(jīng)加熱空氣和/或工藝添加劑，例如蒸汽和/或富碳?xì)怏w和/或碳的加入，以促進(jìn)將碳轉(zhuǎn)化為所需的合成氣產(chǎn)物。碳轉(zhuǎn)化系統(tǒng)還提供等離子體或等效物以促進(jìn)將殘余的無(wú)機(jī)材料 (即，灰分)完全轉(zhuǎn)化為玻璃化物質(zhì)或渣并精制和/或重整廢氣，由此產(chǎn)生所需的合成氣。碳轉(zhuǎn)化系統(tǒng)通過(guò)在集成系統(tǒng)中提供原料干燥、揮發(fā)、碳轉(zhuǎn)化和廢氣重整的順序促進(jìn)而利于合成氣的生產(chǎn)。具體地，初級(jí)處理單元主要被設(shè)計(jì)為干燥原料和揮發(fā)原料的含碳組分。次級(jí)處理單元被設(shè)計(jì)為從經(jīng)處理原料除去任何殘余揮發(fā)物，和通過(guò)提供例如另外的空氣、來(lái)自相關(guān)的熔化單元的強(qiáng)烈熱量和促進(jìn)碳的回收的停留時(shí)間獲得炭中剩余的碳。因此，兩個(gè)處理單元產(chǎn)生兩個(gè)不同的廢氣流。初級(jí)處理單元提供充滿揮發(fā)物、水蒸氣和其他氫化合物的高熱值氣體，然而次級(jí)處理單元產(chǎn)生主要是CO和(X)2的廢氣，具有一些H2、重碳化合物和炭黑。具有其任選的顆粒分離器的氣體重整單元提供氣體中的微粒物質(zhì)的除去或降低以及氣體向合成氣的重整。顆粒分離器的內(nèi)含物可以幫助降低對(duì)下游設(shè)備的堵塞和磨損、 降低微粒的不利效果和降低對(duì)下游微粒清潔的需要，下游微粒中可能存在可冷凝的焦油。參考圖4和圖5，其示出方塊流程圖，詳述通過(guò)碳轉(zhuǎn)化系統(tǒng)和包括同流換熱器 (1500)的下游系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施方案的材料和氣體的運(yùn)動(dòng)，含碳原料(1002)進(jìn)入碳轉(zhuǎn)化系統(tǒng)的初級(jí)處理單元(1000)，在初級(jí)處理單元(1000)中從含碳原料除去任何水分，且原料的揮發(fā)性組分通過(guò)熱空氣(150 的加熱而揮發(fā)，經(jīng)由加熱環(huán)境空氣或冷空氣(1502和1504) 的同流換熱器(1500)或萬(wàn)能燃燒器(125 來(lái)提供的熱空氣(1505)，由此提供包括炭的經(jīng)處理原料(100 。次級(jí)處理單元(1201)接收來(lái)自初級(jí)處理單元(1000)的經(jīng)處理原料并將經(jīng)處理原料轉(zhuǎn)化為殘留物(1206)和廢氣(120 。在該闡明的實(shí)施方案中，來(lái)自初級(jí)處理單元(1000)和次級(jí)處理單元(1201)的氣體(1204/120 進(jìn)入氣體重整單元的氣旋分離器 (1400)以在重整(1301)之前降低廢氣微粒負(fù)載。具有降低的微粒負(fù)載的廢氣(1403)經(jīng)受重整。離開(kāi)重整區(qū)的熱的合成氣(1501)經(jīng)過(guò)同流換熱器(1500)，在同流換熱器(1500) 中回收顯熱以用于任選的重新使用。冷卻合成氣(1501)在下游氣體調(diào)節(jié)(1600)中被任選地精制或清潔。被清潔或精制的氣體在引擎(160 中使用之前可以儲(chǔ)存在適當(dāng)?shù)娜萜?(1601)中。通過(guò)應(yīng)用來(lái)自等離子體源(1301)或等效物的熱量將來(lái)自次級(jí)處理單元的殘留物 (1206)和來(lái)自氣旋分離器(1400)的任選的微粒(140 在熔化單元中熔化以產(chǎn)生熱的渣產(chǎn)物(125 。熱的渣產(chǎn)物(125 通過(guò)渣處理系統(tǒng)(1256)來(lái)任選地?；蛞云渌绞教幚硪蕴峁├鋮s的渣產(chǎn)物(1257)。通過(guò)等離子體源(1301)和輔助的萬(wàn)能燃燒器(125 將熱量提供至渣區(qū)，萬(wàn)能燃燒器(125 可選地使用合成氣或可選的燃料(1254)。參考圖6，工藝添加劑在各個(gè)階段被任選地加入到系統(tǒng)以促進(jìn)在其中發(fā)生的工藝和/或促進(jìn)將原料(100 中的碳轉(zhuǎn)化為所需的合成氣產(chǎn)物。工藝添加劑(1004)例如高碳補(bǔ)充原料、蒸汽和/或富碳?xì)怏w和/或碳可以在開(kāi)始工藝之前、在工藝的具體的階段期間 (即，通過(guò)在具體單元加入)、在單元之間的接口處被加入到原料中，或被加入到具體單元的產(chǎn)物中。
碳轉(zhuǎn)化系統(tǒng)還包括調(diào)節(jié)碳轉(zhuǎn)化系統(tǒng)的操作的一個(gè)或多個(gè)控制系統(tǒng)，和任選的相關(guān)的單元，相關(guān)的單元包括渣?；瘑卧?或用于從合成氣回收熱量的熱回收單元。原料適合于與本碳轉(zhuǎn)化系統(tǒng)一起使用的原料包括各種包含碳的材料。合適的原料的實(shí)例包括但不限于，危害的和無(wú)害的廢物材料，包括城市固體廢物(MSW)；由工業(yè)活動(dòng)產(chǎn)生的廢物；生物醫(yī)學(xué)廢物；不適合再循環(huán)的含碳材料，包括不可回收的塑料；污水污泥；煤；重油；石油焦炭；浙青；重精制殘余物；煉油廠廢物；烴污染過(guò)的固體；生物質(zhì)；農(nóng)業(yè)廢物；城市固體廢物；危害的廢物和工業(yè)廢物?？捎糜跉饣纳镔|(zhì)的實(shí)例包括但不限于，廢木材； 新鮮木材；來(lái)自果實(shí)的殘余物、蔬菜和谷物處理；造紙廠殘余物；稻草；牧草和糞便。本系統(tǒng)可以根據(jù)所使用的原料的要求來(lái)改裝或修改。例如，當(dāng)利用較高碳含量的原料時(shí)，碳轉(zhuǎn)化系統(tǒng)可以配置成包括具有比利用較低碳含量的原料的系統(tǒng)所需要的尺寸大的尺寸的次級(jí)處理單元?？蛇x擇地，當(dāng)使用具有高水平的揮發(fā)性化合物的原料時(shí)，碳轉(zhuǎn)化系統(tǒng)可以配置成包括在尺寸上比具有較低揮發(fā)性含量的原料所需要的初級(jí)處理單元大的初級(jí)處理單元。本碳轉(zhuǎn)化系統(tǒng)還可以適合于利用初級(jí)原料與一種或多種次級(jí)原料的各種混合物。 在該上下文中，次級(jí)原料是起到工藝添加劑的作用以調(diào)節(jié)初級(jí)原料的碳含量以便維持最終的合成氣輸出的一致性的原料。例如，當(dāng)系統(tǒng)利用較低碳含量的初級(jí)原料例如生物質(zhì)或MSW 時(shí)，高碳次級(jí)原料例如煤或塑料，可以提供作為高碳工藝添加劑以增加原料中碳的比例?？蛇x擇地，當(dāng)高碳原料(例如煤)是初級(jí)原料時(shí)，可以提供預(yù)期較低碳的次級(jí)原料(例如生物質(zhì))以抵消高碳含量，如可能需要的。當(dāng)利用多于一種原料時(shí)，可以在通過(guò)共同的原料入口將原料引入初級(jí)處理單元之前將原料組合，或它們可以通過(guò)專用的原料入口各自被分別地引入初級(jí)處理單元。如要需要的話，可以對(duì)原料進(jìn)行預(yù)處理。例如，原料可以被處理成較小的塊，例如， 通過(guò)使原料通過(guò)切碎機(jī)或其他切割裝置(一次通過(guò)或以兩次或更多次通過(guò))，和/或其可以被處理以除去金屬或其他可回收物，例如，通過(guò)使原料穿過(guò)磁力分離器、渦流分離器、振動(dòng)篩、氣刀或類似物。在初級(jí)原料是MSW的實(shí)施方案中，原料可以通過(guò)分選來(lái)預(yù)處理以除去白色貨品、 枝籬、丙烷瓶子和危險(xiǎn)的或具有很少的能量電位的其他物品，通過(guò)粉碎以降低材料的尺寸， 通過(guò)分離黑色金屬，通過(guò)除去非鐵材料，通過(guò)除去無(wú)機(jī)物和塑料，或前述的各種組合。碳轉(zhuǎn)化系統(tǒng)的初級(jí)處理單元碳轉(zhuǎn)化系統(tǒng)的初級(jí)處理單元至少提供含碳原料的干燥和原料中的含碳組分的揮發(fā)，由此提供包含炭的經(jīng)處理原料，經(jīng)處理原料隨后在次級(jí)處理單元被進(jìn)一步處理。初級(jí)處理單元包括一個(gè)或多種原料輸入部，并初級(jí)處理單元與一種或多種熱源且與次級(jí)處理單元以可操作方式相聯(lián)。初級(jí)處理單元還包括用于使材料移動(dòng)通過(guò)單元的橫向傳送系統(tǒng)。含碳原料經(jīng)由一個(gè)或多種原料輸入部進(jìn)入初級(jí)處理單元并在處理期間通過(guò)橫向傳送系統(tǒng)移動(dòng)通過(guò)單元朝向次級(jí)處理單元。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，初級(jí)處理單元包括模塊化橫向傳送系統(tǒng)。模塊化橫向傳送系統(tǒng)包括一個(gè)或多個(gè)模塊，其中每個(gè)模塊具有除了使材料移動(dòng)通過(guò)初級(jí)處理單元之外還輸送空氣和/或工藝添加劑(共同地被稱為“工藝氣體”)的能力。
在整個(gè)碳轉(zhuǎn)化系統(tǒng)中，氣化工藝通過(guò)順序地促進(jìn)干燥、揮發(fā)和碳轉(zhuǎn)化來(lái)促進(jìn)。這通過(guò)在空間上擴(kuò)大氣化工藝使得干燥在使材料移動(dòng)到另一個(gè)區(qū)之前在某些溫度范圍下發(fā)生和允許揮發(fā)在另一個(gè)溫度范圍下發(fā)生來(lái)完成。然后，經(jīng)處理原料被轉(zhuǎn)移到次級(jí)處理單元以允許炭至灰分轉(zhuǎn)化在另一個(gè)溫度范圍下發(fā)生。初級(jí)處理單元包括溫度和工藝添加劑可以被獨(dú)立地控制和任選地被優(yōu)化以促進(jìn)干燥和/或揮發(fā)的兩個(gè)或更多個(gè)區(qū)。在一個(gè)實(shí)施方案中，初級(jí)處理單元設(shè)置有三個(gè)或更多個(gè)處理區(qū)。在處理期間，原料通過(guò)原料輸入部被引入鄰近第一端部(下文被稱為“進(jìn)料端部”)的初級(jí)處理單元并從單元的進(jìn)料端部向與次級(jí)處理單元的接合處傳送。當(dāng)進(jìn)料材料前進(jìn)通過(guò)初級(jí)處理單元時(shí)，其損失其質(zhì)量體積，且當(dāng)其揮發(fā)性部分揮發(fā)時(shí)，堆高度降低，并將所得到的包括炭的固體材料傳送到次級(jí)處理單元，用于進(jìn)一步處理。在一個(gè)實(shí)施方案中，初級(jí)處理單元具有梯級(jí)底板，梯級(jí)底板具有多個(gè)底板水平或梯級(jí)。任選地，每一個(gè)底板水平是傾斜的。在一個(gè)實(shí)施方案中，底板水平在約5至約10度之間傾斜。在一個(gè)實(shí)施方案中，初級(jí)處理單元具有帶有多個(gè)底板水平的梯級(jí)底板。參考圖20， 梯級(jí)上升高度向出口漸進(jìn)地降低。任選地，適當(dāng)考慮空氣堵塞的可能性，可以使用傾斜的底板區(qū)段以便“延長(zhǎng)”初級(jí)
處理單元。在一個(gè)實(shí)施方案中，初級(jí)處理單元底板具有向次級(jí)處理單元或向進(jìn)料端部的總斜坡。任選地，單個(gè)梯級(jí)可以具有實(shí)心結(jié)構(gòu)、盒狀結(jié)構(gòu)或分層結(jié)構(gòu)。例如，單個(gè)梯級(jí)可以是鑄件或可以是分層結(jié)構(gòu)。在分層結(jié)構(gòu)實(shí)施方案中，單個(gè)梯級(jí)可以由金屬和陶瓷的交替層形成。參考圖24，在一個(gè)實(shí)施方案中，每一個(gè)梯級(jí)是包括交替的厚金屬層和陶瓷表面層的分層結(jié)構(gòu)。梯級(jí)的梯面覆蓋有耐火材料層。每一個(gè)金屬層包括一系列氣室，每一個(gè)設(shè)置有噴嘴，空氣和/或蒸汽可以通過(guò)噴嘴水平地注入室的內(nèi)部?？諝庖灶A(yù)先設(shè)計(jì)的速度和噴射穿透深度注入。提供具有變化的直徑的噴嘴以根據(jù)需要允許低穿透、中穿透或高穿透以確保均一的覆蓋。在一個(gè)實(shí)施方案中，梯級(jí)上的移動(dòng)通過(guò)橫向傳送系統(tǒng)來(lái)促進(jìn)，且每一個(gè)梯級(jí)任選地由獨(dú)立控制的橫向傳送單元來(lái)服務(wù)。對(duì)于梯級(jí)底板實(shí)施方案，滴狀物的數(shù)量和尺寸可以選擇為覆蓋長(zhǎng)度和停留時(shí)間要求。在一個(gè)實(shí)施方案中，初始可以使用大的滴狀物和相應(yīng)較短的往復(fù)運(yùn)動(dòng)的距離，逐漸地以較小的滴狀物和相同的行進(jìn)距離結(jié)束(對(duì)應(yīng)于材料的頂部初始時(shí)距水平線接近60度和最后是30度)。滴狀物高度可以選擇為使得實(shí)現(xiàn)足夠的混合而沒(méi)有不受控制的翻轉(zhuǎn)。在一個(gè)實(shí)施方案中，初級(jí)處理單元具有傾斜的底板。在一個(gè)實(shí)施方案中，初級(jí)處理單元設(shè)置有內(nèi)部的擋板。初級(jí)處理單元的橫向傳送系統(tǒng)在一個(gè)實(shí)施方案中，初級(jí)處理單元包括橫向傳送系統(tǒng)。根據(jù)該實(shí)施方案，橫向傳送系統(tǒng)包括一個(gè)或多個(gè)橫向傳送單元。單個(gè)橫向傳送單元包括移動(dòng)元件和導(dǎo)向元件或?qū)?zhǔn)元件或裝置。對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員明顯的是，移動(dòng)元件可以設(shè)置有適當(dāng)?shù)膶?dǎo)向接合元件。移動(dòng)元件可以采取各種配置，包括但不限于，擱板/平臺(tái)、推進(jìn)器動(dòng)力缸或載體動(dòng)力缸、犁、螺旋元件、爐排、輸送機(jī)或傳送帶。動(dòng)力缸可以包括單一動(dòng)力缸或多手指動(dòng)力缸。在一個(gè)實(shí)施方案中，動(dòng)力缸是每一個(gè)沖程可以完全縮回的短的動(dòng)力缸。在一個(gè)實(shí)施方案中，初級(jí)處理單元配置成允許使用單一動(dòng)力缸或多手指動(dòng)力缸。在一個(gè)實(shí)施方案中，當(dāng)在動(dòng)力缸的操作期間期望對(duì)氣流最小干擾時(shí)，使用多手指動(dòng)力缸。在多手指動(dòng)力缸設(shè)計(jì)中，多手指動(dòng)力缸可以是整體的結(jié)構(gòu)或動(dòng)力缸手指附接于動(dòng)力缸主體的結(jié)構(gòu)，且取決于位置，單個(gè)動(dòng)力缸手指任選地具有不同的寬度。將多手指動(dòng)力缸設(shè)計(jì)中的手指之間的間隙選擇為避免反應(yīng)物材料的微粒橋接。在一個(gè)實(shí)施方案中，單個(gè)手指為約2至約3英寸寬，約0. 5至約1英寸厚，且間隙在約0.5至約2英寸寬之間。 在一個(gè)實(shí)施方案中，移動(dòng)元件是“T形的”。在系統(tǒng)在非常高的溫度下操作的某些實(shí)施方案中，可以任選地向移動(dòng)元件提供冷卻。冷卻裝置可以是外部的或可以與移動(dòng)元件合并。在使用動(dòng)力缸或擱板的一個(gè)實(shí)施方案中，可以在動(dòng)力缸或擱板內(nèi)提供冷卻。這樣的冷卻可以是通過(guò)來(lái)自室的外部而在動(dòng)力缸或擱板內(nèi)部循環(huán)的流體(例如，空氣或水)。在一個(gè)實(shí)施方案中，移動(dòng)元件包括具有折疊臂的犁，折疊臂當(dāng)犁被縮回時(shí)可以收回。在一個(gè)實(shí)施方案中，移動(dòng)元件包括輸送機(jī)。在一個(gè)實(shí)施方案中，移動(dòng)元件包括傳送帶或鏈紐式輸送機(jī)。在一個(gè)實(shí)施方案中，使用一系列齒輪。參考圖25、圖沈、圖27和圖觀，齒輪橫向傳送單元允許材料在用作熱的反應(yīng)區(qū)的絕緣體的薄的固體殘留物層上方運(yùn)動(dòng)。在順時(shí)針操作期間，材料被推動(dòng)。在逆時(shí)針操作期間，材料被向后推動(dòng)并離開(kāi)室底板且然后允許落下，由此允許重力和動(dòng)量以使材料向前和向下運(yùn)動(dòng)。少量的灰分/炭可以落下(通過(guò)輕微地升高圍繞縫的底板來(lái)最小化)。這可以任選地被收集和被供應(yīng)回到初級(jí)處理單元(例如，通過(guò)使用螺桿)以幫助維持絕緣的灰分層 (如果灰分是熱的，則必需避免與空氣接觸)。在一個(gè)實(shí)施方案中，移動(dòng)元件的驅(qū)動(dòng)部件位于元件的外部和可以任選地使用無(wú)潤(rùn)滑油的軸承。移動(dòng)元件由適合于在高溫下使用的材料構(gòu)造。這樣的材料是本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的且可以包括不銹鋼、軟鋼或用耐火材料部分地保護(hù)的軟鋼或用耐火材料完全保護(hù)的軟鋼。移動(dòng)元件可以任選地具有鑄件或固體結(jié)構(gòu)。任選地，移動(dòng)元件按尺寸制造為確保各種尺寸和/或形狀的團(tuán)聚體可以有效地移動(dòng)。移動(dòng)元件的導(dǎo)向元件可以位于初級(jí)處理單元的內(nèi)部或在內(nèi)部安裝?？蛇x擇地，導(dǎo)向元件可以位于初級(jí)處理單元的外部或在外部安裝。在導(dǎo)向元件在內(nèi)部或在內(nèi)部安裝的實(shí)施方案中，橫向傳送系統(tǒng)可以設(shè)計(jì)為防止卡住或碎屑夾帶。在導(dǎo)向元件位于初級(jí)處理單元的外部或在外部安裝的實(shí)施方案中，初級(jí)處理單元包括至少一個(gè)可密封的開(kāi)口，移動(dòng)元件可以通過(guò)可密封的開(kāi)口進(jìn)入初級(jí)處理單元。導(dǎo)向元件可以包括位于初級(jí)處理單元的側(cè)壁的一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)向通道、導(dǎo)向軌跡或軌道、導(dǎo)向槽或?qū)蜴湣?dǎo)向接合構(gòu)件可以任選地包括按尺寸制造為可移動(dòng)地接合導(dǎo)向元件的一個(gè)或多個(gè)輪子或滾子。在一個(gè)實(shí)施方案中，導(dǎo)向接合構(gòu)件是包括適合于沿著導(dǎo)向軌跡的長(zhǎng)度滑動(dòng)的導(dǎo)向板的滑動(dòng)構(gòu)件。任選地，導(dǎo)向板還包括至少一個(gè)可更換耐磨墊。在一個(gè)實(shí)施方案中，導(dǎo)向接合元件可以被集成到移動(dòng)元件。例如，移動(dòng)元件的表面可以被特別地改裝為接合導(dǎo)向元件。在一個(gè)實(shí)施方案中，初級(jí)處理單元的底板包括軌跡，且與初級(jí)處理單元的底板接觸的移動(dòng)元件被特別地成形為接合軌跡。在一個(gè)實(shí)施方案中，移動(dòng)元件的橫向位置僅在移動(dòng)元件進(jìn)入初級(jí)處理單元的位置處提供，且對(duì)準(zhǔn)元件確保移動(dòng)元件被保持為總是成角度地被對(duì)準(zhǔn)，由此消除對(duì)復(fù)雜的、精確的導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的需要。在一個(gè)實(shí)施方案中，對(duì)準(zhǔn)元件是由共同的軸同時(shí)驅(qū)動(dòng)的兩條鏈。所述鏈任選地單獨(dú)地可調(diào)節(jié)以利于正確的對(duì)準(zhǔn)。在一個(gè)實(shí)施方案中，橫向傳送系統(tǒng)可以是可移動(dòng)的擱板/平臺(tái)，其中材料通過(guò)放置在擱板/平臺(tái)的頂部而主要地移動(dòng)通過(guò)初級(jí)處理單元。材料的一部分還可以由可移動(dòng)的擱板/平臺(tái)的前緣來(lái)推動(dòng)。在一個(gè)實(shí)施方案中，橫向傳送系統(tǒng)可以是載體動(dòng)力缸，其中材料通過(guò)放置在載體動(dòng)力缸的頂部而主要地移動(dòng)通過(guò)初級(jí)處理單元。材料的一部分還可以由載體動(dòng)力缸的前緣來(lái)推動(dòng)。在一個(gè)實(shí)施方案中，橫向傳送系統(tǒng)可以是推進(jìn)器動(dòng)力缸，其中材料主要地被推動(dòng)通過(guò)初級(jí)處理單元。任選地，動(dòng)力缸高度基本上與待移動(dòng)的材料的深度相同。在一個(gè)實(shí)施方案中，橫向傳送系統(tǒng)可以是一組螺旋輸送機(jī)。任選地，螺旋輸送機(jī)可以設(shè)置在初級(jí)處理單元的底板內(nèi)，由此允許材料移動(dòng)而不影響空氣引入。 在一個(gè)實(shí)施方案中，橫向傳送系統(tǒng)是活動(dòng)爐排。用于推進(jìn)橫向傳送系統(tǒng)的動(dòng)力可以由一個(gè)或多個(gè)電動(dòng)機(jī)和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)提供并由一個(gè)或多個(gè)致動(dòng)器控制。單個(gè)橫向傳送單元可以任選地由專用的電動(dòng)機(jī)供給動(dòng)力并具有單個(gè)致動(dòng)器，或一個(gè)或多個(gè)橫向傳送單元可以由單一電動(dòng)機(jī)供給動(dòng)力并共享致動(dòng)器。本領(lǐng)域已知的可以提供橫向傳送系統(tǒng)的精確控制的各種可控制的電動(dòng)機(jī)或機(jī)械轉(zhuǎn)向裝置可以用于推進(jìn)橫向傳送系統(tǒng)。非限制性實(shí)例包括電動(dòng)機(jī)、以合成氣或其他氣體運(yùn)行的電動(dòng)機(jī)、以蒸汽運(yùn)行的電動(dòng)機(jī)、以汽油運(yùn)行的電動(dòng)機(jī)、以柴油運(yùn)行的電動(dòng)機(jī)和微型渦輪機(jī)。在一個(gè)實(shí)施方案中，電動(dòng)機(jī)是可選擇地以向前或相反方向驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)輸出軸的變速電動(dòng)機(jī)。任選地，滑動(dòng)離合器可以設(shè)置在電動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)輸出軸之間。電動(dòng)機(jī)還可以包括齒輪箱。橫向傳送系統(tǒng)的移動(dòng)可以由合適的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)，例如，液壓系統(tǒng)、水力動(dòng)力缸、鏈和鏈輪傳動(dòng)、或齒條齒輪傳動(dòng)。將電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成線性運(yùn)動(dòng)的這些方法具有如下優(yōu)點(diǎn)它們可以以同步的方式應(yīng)用在單元的每一個(gè)側(cè)部以協(xié)助保持單元對(duì)準(zhǔn)并由此最小化機(jī)構(gòu)卡住的可能性。在一個(gè)實(shí)施方案中，每個(gè)動(dòng)力缸使用兩條鏈以保持動(dòng)力缸成角度對(duì)準(zhǔn)而不需要精確的導(dǎo)向器。在一個(gè)實(shí)施方案中，橫向傳送系統(tǒng)包括一個(gè)或多個(gè)氣動(dòng)活塞。在一個(gè)實(shí)施方案中，橫向傳送系統(tǒng)包括一個(gè)或多個(gè)水力活塞。橫向傳送單元的在外部安裝的部分或部件任選地被罩在未密封的、部分地密封的或密封的外殼或殼體內(nèi)。外殼還可以包括活動(dòng)蓋以允許維護(hù)。在一個(gè)實(shí)施方案中，外殼可以具有比初級(jí)處理單元的內(nèi)部高的內(nèi)壓力。例如通過(guò)使用氮?dú)饪梢詫?shí)現(xiàn)較高的內(nèi)壓力。初級(jí)處理單元加熱系統(tǒng)氣化工藝需要熱量?？梢灾苯拥赝ㄟ^(guò)原料的部分氧化或間接地通過(guò)使用本領(lǐng)域已知的一種或多種熱源而進(jìn)行熱量加入。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，初級(jí)處理單元包括一種或多種熱源，或與一種或多種熱源以可操作方式相聯(lián)。各種合適的熱源是本領(lǐng)域已知的并包括但不限于，熱空氣源、蒸汽源、等離子體源、電加熱器、以及類似物。熱量可以被供應(yīng)到初級(jí)處理單元的一個(gè)或多個(gè)界定區(qū)域，例如，被供應(yīng)到單元的底板或單元的下部部分，或被供應(yīng)到整個(gè)初級(jí)處理單元。 熱源的定位有助于優(yōu)化在初級(jí)處理單元內(nèi)發(fā)生的工藝。例如，定位熱源以將熱量傳送到干燥區(qū)可以幫助優(yōu)化干燥工藝。在一個(gè)實(shí)施方案中，熱源可以是循環(huán)熱空氣?？梢詮睦缈諝庀?、空氣加熱器或熱交換器或同流換熱器供應(yīng)熱空氣，所有這些是本領(lǐng)域已知的。在一個(gè)實(shí)施方案中，通過(guò)獨(dú)立的空氣進(jìn)料和分布系統(tǒng)將熱空氣提供到每一個(gè)水平。任選地，熱空氣可以被水平地、豎直地或其組合提供。適當(dāng)?shù)目諝膺M(jìn)料和分布系統(tǒng)是本領(lǐng)域已知的并包括用于每一個(gè)梯級(jí)水平的單獨(dú)空氣箱，熱空氣可以從單獨(dú)空氣箱穿過(guò)每一個(gè)梯級(jí)水平的底板中的穿孔到達(dá)梯級(jí)水平或經(jīng)由用于每一個(gè)梯級(jí)水平的獨(dú)立控制的噴霧
ο在一個(gè)實(shí)施方案中，每一個(gè)底板水平具有沿單個(gè)梯級(jí)的長(zhǎng)度延伸的一個(gè)或多個(gè)凹槽。凹槽按尺寸制造成容納熱空氣和/或蒸汽管。管在它們的下部三分之一到一半處任選地被穿孔以促進(jìn)熱空氣或蒸汽在梯級(jí)的長(zhǎng)度上的均一分布?？蛇x擇地，噴霧器管可以朝向管的頂部被穿孔。在一個(gè)實(shí)施方案中，穿孔的數(shù)量被設(shè)計(jì)為促進(jìn)遍及材料的熱量循環(huán)。在一個(gè)實(shí)施方案中，氣流系統(tǒng)被集成為鑄件和模制插入物。在單個(gè)梯級(jí)是鑄件的實(shí)施方案中，氣室可以鑄造成梯級(jí)。至氣室的空氣可以由向頭部空間供應(yīng)熱空氣的熱空氣系統(tǒng)提供。任選地，多個(gè)氣室可以提供空氣引入，由此能夠?qū)⒉煌康目諝庾⑸渫ㄟ^(guò)不同的位置以實(shí)現(xiàn)均一的和受控的空氣分布。在一個(gè)實(shí)施方案中，每梯級(jí)設(shè)置至少三個(gè)氣室。在一個(gè)實(shí)施方案中，通過(guò)以預(yù)先設(shè)計(jì)的(和不同的)速度和噴射滲透深度注射實(shí)現(xiàn)均一的/不間斷的/無(wú)阻的空氣分布而沒(méi)有流態(tài)化，以防止動(dòng)力缸行進(jìn)或由其他方面引起的阻礙。通過(guò)變化的噴嘴直徑的低流、中流或高流根據(jù)需要允許低滲透、中等滲透或高滲透以更均勻地覆蓋廢物區(qū)域。
在一個(gè)實(shí)施方案中，熱空氣可以是濕潤(rùn)的熱空氣。在一個(gè)實(shí)施方案中，熱源可以是循環(huán)熱砂。在一個(gè)實(shí)施方案中，熱源可以是電加熱器或電加熱元件。在一個(gè)實(shí)施方案中，熱空氣通過(guò)空氣箱來(lái)提供。在一個(gè)實(shí)施方案中，熱循環(huán)合成氣設(shè)置為通過(guò)空氣箱。任選地，空氣箱是鑄件和模制的整體插入物。在一個(gè)實(shí)施方案中，為了降低翹曲，空氣箱可以構(gòu)造為單獨(dú)的、非常重載的固體鋼件，其僅將熱空氣注射入出現(xiàn)不間斷的/無(wú)阻的流動(dòng)的區(qū)域中。在一個(gè)實(shí)施方案中，通過(guò)使用隆起的注射口將熱空氣注射輕微地提升到室的底板上方。初級(jí)處理單元工藝添加劑輸入部工藝添加劑可以任選地被加入到初級(jí)處理單元中以促進(jìn)將原料有效轉(zhuǎn)化為廢氣。 添加劑輸入部的定位可以幫助優(yōu)化在初級(jí)處理單元內(nèi)發(fā)生的工藝。例如，將添加劑輸入部定位為將蒸汽和/或空氣遞送至揮發(fā)區(qū)可以幫助優(yōu)化揮發(fā)工藝?？梢允褂谜羝斎氩?，例如以確保足夠的游離氧和氫以最大化輸入原料的已分解成分轉(zhuǎn)化為廢氣和/或非危險(xiǎn)的化合物?？梢允褂每諝廨斎氩?，例如以有助于處理化學(xué)平衡以最大化至燃料氣體的次級(jí)處理(最小化游離碳)和維持處理溫度同時(shí)最小化輸入熱量的成本。任選地，其他添加劑可以用于改進(jìn)排放物。在一個(gè)實(shí)施方案中，監(jiān)測(cè)工藝添加劑的加入以確保限制單元中存在的氧量。產(chǎn)生缺氧環(huán)境可以有助于防止不期望的二噁英和呋喃的形成。因此，初級(jí)處理單元可以包括一種或多個(gè)工藝添加劑輸入部。這些包括用于蒸汽注射和/或空氣注射的輸入部。蒸汽輸入部可以定位成例如將蒸汽引導(dǎo)入高溫區(qū)域中?？諝廨斎氩靠梢远ㄎ辉诶绯跫?jí)處理單元中并圍繞初級(jí)處理單元以確保將工藝添加劑完全覆蓋入處理區(qū)中。在一個(gè)實(shí)施方案中，工藝添加劑輸入部定位成鄰近初級(jí)處理單元的底板。在一個(gè)實(shí)施方案中，定位為鄰近底板的工藝添加劑輸入部是開(kāi)槽進(jìn)入耐火材料底板的半管空氣噴霧器。這樣的空氣噴霧器可以設(shè)計(jì)為易于替換、維修或修改，同時(shí)最小化對(duì)反應(yīng)物材料的橫向傳送的干擾?？諝鈬婌F器中的氣孔的數(shù)量、直徑和放置可以根據(jù)系統(tǒng)要求或橫向傳送系統(tǒng)設(shè)計(jì)來(lái)改變。在一個(gè)實(shí)施方案中，工藝添加劑輸入部被定位在初級(jí)處理單元的底板中。這樣的工藝添加劑輸入部設(shè)計(jì)為最小化由細(xì)顆粒導(dǎo)致的堵塞或設(shè)置有附加裝置以防止堵塞。任選地，工藝添加劑輸入部可以包括孔的圖案，通過(guò)該孔可以加入工藝添加劑。可以使用各種孔圖案，這取決于系統(tǒng)要求或橫向傳送系統(tǒng)設(shè)計(jì)。在選擇氣孔的圖案時(shí)，要考慮的因素包括避免會(huì)使床流化的高速度，避免孔太靠近初級(jí)處理單元壁和端部，以避免空氣沿著耐火壁的溝流，并確?？字g的間隔不大于近似標(biāo)稱的進(jìn)料粒度O”)以確?？山邮艿膭?dòng)力學(xué)。在一個(gè)實(shí)施方案中，氣孔圖案布置成使得橫向傳送單元的操作不會(huì)干擾空氣穿過(guò)氣孔。在使用多手指動(dòng)力缸的一個(gè)實(shí)施方案中，氣孔的圖案是使得當(dāng)加熱氣孔時(shí)氣孔在手指(間隙)之間，并且為以彼此偏置的箭頭圖案?？蛇x擇地，氣孔圖案還可以是混合的，其中一些孔未被覆蓋，且其余的孔被覆蓋，使得空氣的均勻分布被最大化(即，完全沒(méi)有空氣輸入的底板區(qū)域被最小化)。在一個(gè)實(shí)施方案中，孔的圖案利于工藝添加劑在大的表面區(qū)域上的均勻分布，且對(duì)橫向材料傳送具有最小破壞或阻力。在一個(gè)實(shí)施方案中，工藝添加劑輸入部提供添加劑的擴(kuò)散的、低速輸入。在熱空氣用于對(duì)室進(jìn)行加熱的實(shí)施方案中，可以任選地提供另外的空氣/氧氣注射輸入部。模塊化橫向傳送系統(tǒng)模塊化橫向傳送系統(tǒng)包括一個(gè)或多個(gè)模塊，其中每個(gè)模塊除了使反應(yīng)物材料移動(dòng)通過(guò)初級(jí)處理單元之外還包括遞送工藝氣體的能力。模塊化設(shè)計(jì)使操作者能夠除去和替換系統(tǒng)的模塊，由此基本上最小化在維修期間所需要的單元停機(jī)時(shí)間。將每一個(gè)模塊配置成用于與初級(jí)處理單元的互變(interchangability)。因此，單元包括用于定位模塊的一個(gè)或多個(gè)插入位置，其中與插入位置中的每一個(gè)相聯(lián)的是操作耦合系統(tǒng)，操作耦合系統(tǒng)配置成提供具有與系統(tǒng)操作連接的模塊和/或使模塊能夠執(zhí)行其期望的功能的電源。例如，操作耦合系統(tǒng)可以包括以下連接中的一個(gè)或組合，包括電源連接、 工藝添加劑供應(yīng)連接、空氣供應(yīng)連接、蒸汽供應(yīng)連接、控制系統(tǒng)連接、合成氣供應(yīng)連接以及類似物。根據(jù)實(shí)施方案，初級(jí)處理單元的每一個(gè)插入位置可以配置成提供具體的連接組合， 其可以取決于單元的操作和/或在該插入位置插入的模塊。在一些實(shí)施方案中，在插入位置提供一組完全連接，且這些連接中的每一個(gè)的使用取決于插入該具體的插入位置的模塊的配置。如上所述，每一個(gè)模塊配置成除了使材料移動(dòng)通過(guò)初級(jí)處理單元之外還遞送工藝氣體。因此，每一個(gè)模塊包括模塊橫向傳送系統(tǒng)，其配置成使材料從第一位置移動(dòng)至第二位置或向第二位置移動(dòng)。每一個(gè)模塊還包括一個(gè)或多個(gè)模塊工藝氣體供應(yīng)系統(tǒng)，其中工藝氣體供應(yīng)系統(tǒng)配置成至少部分地將工藝氣體提供至材料。例如，工藝氣體可以是空氣、工藝添加劑氣體、蒸汽、合成氣或類似物。根據(jù)一些實(shí)施方案，模塊還包括模塊支撐系統(tǒng)，其配置成支撐模塊橫向傳送系統(tǒng)和模塊工藝氣體供應(yīng)系統(tǒng)兩者。支撐系統(tǒng)可以另外包括用于與初級(jí)處理單元相互連接的機(jī)構(gòu)，模塊可操作地連接初級(jí)處理單元。例如，用于相互連接的機(jī)構(gòu)可以配置成基于結(jié)構(gòu)的形狀，其中機(jī)構(gòu)配置成基本上與初級(jí)處理單元的插入位置的配置相匹配。在另一個(gè)實(shí)例中，用于相互連接的機(jī)構(gòu)可以配置成提供鎖定或保持系統(tǒng)，鎖定或保持系統(tǒng)配置成強(qiáng)制地維持模塊在放置入插入位置后相對(duì)于插入位置的定位。根據(jù)一些實(shí)施方案，在將模塊插入初級(jí)處理單元的插入位置后，模塊基本上自動(dòng)地和與單元相聯(lián)的操作耦合系統(tǒng)相互連接。例如，操作耦合系統(tǒng)可以因此配置成使得電力供應(yīng)、工藝氣體供應(yīng)或其他的一個(gè)或多個(gè)在插入模塊后基本上自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)。根據(jù)一些實(shí)施方案，在模塊和單元的操作耦合系統(tǒng)之間的相互連接需要在它們之間的主動(dòng)耦合。例如，主動(dòng)耦合可以由匹配管的連接或電連接來(lái)提供。在一些實(shí)施方案中，在模塊和初級(jí)處理單元的操作耦合系統(tǒng)之間的相互連接是自動(dòng)耦合和主動(dòng)耦合的組合。根據(jù)實(shí)施方案，模塊配置成用于材料在初級(jí)處理單元內(nèi)的橫向傳送和空氣和/或其他工藝添加劑的供應(yīng)。根據(jù)實(shí)施方案，模塊被配置成多功能“筒”，其特別地配置成插入初級(jí)處理單元的壁。任選地，筒配置成可快速的替換并包括用于使筒部件與單元或系統(tǒng)部件快速連接的系統(tǒng)，單元或系統(tǒng)部件包括例如，熱空氣供應(yīng)、工藝添加劑供應(yīng)、動(dòng)力供應(yīng)、控制系統(tǒng)以及類似物。根據(jù)一些實(shí)施方案，模塊包括模塊橫向傳送系統(tǒng)和配置成供應(yīng)空氣的一個(gè)或多個(gè)工藝氣體供應(yīng)系統(tǒng)。在該實(shí)施方案中，工藝氣體供應(yīng)系統(tǒng)配置成一個(gè)或多個(gè)空氣箱。根據(jù)一些實(shí)施方案，模塊包括模塊橫向傳送系統(tǒng)和配置成供應(yīng)一種或多種工藝添加劑的工藝氣體供應(yīng)系統(tǒng)。根據(jù)一些實(shí)施方案，模塊包括模塊橫向傳送系統(tǒng)和配置成供應(yīng)一種或多種工藝添加劑和空氣的工藝氣體供應(yīng)系統(tǒng)。根據(jù)實(shí)施方案，初級(jí)處理單元的壁適合于在插入位置容納單個(gè)模塊，插入位置配置成在壁中設(shè)置的用于插入模塊的縫或開(kāi)口。根據(jù)實(shí)施方案，當(dāng)插入多于一個(gè)模塊時(shí)，初級(jí)處理單元的壁可以包括多個(gè)縫或開(kāi)口。任選地，壁中的單個(gè)縫或開(kāi)口可以配置成接收多于一個(gè)模塊。在一些實(shí)施方案中，初級(jí)處理單元配置成使得鄰近筒從單元的相對(duì)側(cè)插入。根據(jù)一些實(shí)施方案，假如在壁內(nèi)的縫或開(kāi)口不需要插入模塊，那么可以提供密封壁中的該一個(gè)或多個(gè)特定的縫的塞子或其他裝置。根據(jù)實(shí)施方案，在安裝后，一個(gè)或多個(gè)模塊形成初級(jí)處理單元的底板的至少一部分。根據(jù)一些實(shí)施方案，其中底板配置成梯級(jí)底板，模塊中的每一個(gè)配置成和定向?yàn)橐蕴峁┨菁?jí)底板的單一梯級(jí)。在一些實(shí)施方案中，單個(gè)模塊在安裝時(shí)配置成筒并由在其上方的筒部分地覆蓋， 使得單個(gè)筒的僅一部分暴露于初級(jí)處理單元的內(nèi)部。插入最高的筒的縫特別地配置成使得筒的僅一部分暴露于單元的內(nèi)部。筒在安裝時(shí)形成梯級(jí)底板和任選地形成傾斜的梯級(jí)底板以利于材料的移動(dòng)，同時(shí)至少部分地限制未處理的材料翻轉(zhuǎn)。根據(jù)實(shí)施方案，密封裝置可以設(shè)置在模塊之間和/或在模塊和初級(jí)處理單元之間，其中密封裝置配置成防止材料的流出和/或氣體進(jìn)入和/或離開(kāi)單元和/或在模塊之間。根據(jù)一些實(shí)施方案，可以使用高溫密封劑例如耐高溫硅氧烷、耐熱密封墊或其他合適的密封裝置將模塊密封在適當(dāng)?shù)奈恢?。根?jù)一些實(shí)施方案，選擇密封一個(gè)或多個(gè)模塊的方法， 使得能夠容易拆卸模塊和插入新的或經(jīng)修理的模塊。根據(jù)一些實(shí)施方案，通過(guò)諸如螺栓、螺釘?shù)母鞣N緊固件中的一種或多種將模塊可逆地固定在適當(dāng)?shù)奈恢谩Ｈ芜x地，模塊可以由于摩擦而保持在初級(jí)處理單元的壁內(nèi)的所需位置。根據(jù)一些實(shí)施方案，與初級(jí)處理單元的壁相關(guān)聯(lián)的插入位置可以包括插入/位置對(duì)準(zhǔn)裝置、連接板和密封件中的一種或多種。根據(jù)一些實(shí)施方案，初級(jí)處理單元可以配置成容納單一形式的模塊，或多個(gè)不同形式的模塊。模塊可以具有變化的尺寸和配置且可以特別地適合于所需使用和/或在初級(jí)處理單元內(nèi)的位置和/或單元本身的配置。根據(jù)實(shí)施方案，模塊配置成提供材料在初級(jí)處理單元內(nèi)的橫向傳送和配置成供應(yīng)空氣和/或一種或多種其他工藝添加劑。根據(jù)這些實(shí)施方案，模塊還包括配置成提供模塊結(jié)構(gòu)的支撐框架或系統(tǒng)，以及用于橫向傳送系統(tǒng)和空氣和/或工藝添加劑供應(yīng)系統(tǒng)兩者的支撐物。模塊還可以包括密封件和/或連接系統(tǒng)和/或絕緣元件，連接系統(tǒng)利于將筒安裝入室壁中并將其固定在適當(dāng)位置。根據(jù)實(shí)施方案，模塊的支撐框架可以由各種材料構(gòu)造，包括軟鋼、高碳鋼、熱處理過(guò)的鋼、合金或?qū)?duì)其操作的環(huán)境具有至少部分抗性的其他材料。此外，支撐框架可以配置成利于安裝和拆卸，例如，通過(guò)包括用于安裝和拆卸過(guò)程中使用的工具的切口或附著部位。在一些實(shí)施方案中，與模塊相聯(lián)的橫向傳送系統(tǒng)配置成在模塊的基部部分的頂部上方運(yùn)動(dòng)。在該實(shí)施方案中，空氣和/或工藝添加劑可以在模塊的基部部分或在材料堆的底部進(jìn)入，其中模塊的基部部分形成工藝氣體供應(yīng)系統(tǒng)的一部分。工藝氣體供應(yīng)系統(tǒng)因此起到工藝氣體供應(yīng)系統(tǒng)和反應(yīng)物堆支撐物或單元底板兩者的作用，且反應(yīng)物材料通過(guò)橫向傳送系統(tǒng)移動(dòng)穿過(guò)工藝氣體供應(yīng)系統(tǒng)的暴露于單元內(nèi)部的表面(即，供應(yīng)表面)。根據(jù)實(shí)施方案，工藝氣體供應(yīng)表面是工藝氣體供應(yīng)系統(tǒng)的頂部表面，工藝氣體的供應(yīng)表面可以是側(cè)部表面、端部表面、傾斜的端部表面或類似表面。根據(jù)實(shí)施方案，工藝氣體供應(yīng)系統(tǒng)的配置至少部分地由模塊的橫向傳送系統(tǒng)的配置支配。在一些實(shí)施方案中，單個(gè)筒包括支撐物/連接元件和功能元件兩者。支撐物/連接元件包括模塊結(jié)構(gòu)和特別地配置成密封初級(jí)處理單元的殼的連接的一個(gè)或多個(gè)連接板。 耐火材料可以設(shè)置在模塊結(jié)構(gòu)和連接板之間以降低熱量損失和傳遞至連接板的熱量。一旦被插入，可以使用適當(dāng)?shù)木o固件來(lái)固定模塊。模塊結(jié)構(gòu)包括利于模塊正確插入初級(jí)處理單元的壁的對(duì)準(zhǔn)導(dǎo)向器和允許插入工具以利于插入和拆卸模塊的切口。樽塊橫向傳送.系統(tǒng)每一個(gè)模塊包括配置成使材料從第一位置移動(dòng)至第二位置或向第二位置移動(dòng)的模塊橫向傳送系統(tǒng)。根據(jù)實(shí)施方案，模塊橫向傳送系統(tǒng)包括一個(gè)或多個(gè)移動(dòng)元件和一個(gè)或多個(gè)驅(qū)動(dòng)元件。橫向傳送系統(tǒng)任選地包括可以提供用于一個(gè)或多個(gè)移動(dòng)元件的移動(dòng)導(dǎo)向的導(dǎo)向或?qū)?zhǔn)元件。根據(jù)一些實(shí)施方案，模塊橫向傳送系統(tǒng)還包括配置成與導(dǎo)向元件嚙合的兩個(gè)或更多個(gè)導(dǎo)向接合元件，并提供在它們之間的基本上可移動(dòng)的相互連接，由此利于以期望的定向保持一個(gè)或多個(gè)移動(dòng)元件，同時(shí)實(shí)現(xiàn)其所需的移動(dòng)度。在一些實(shí)施方案中，橫向傳送系統(tǒng)和工藝氣體供應(yīng)系統(tǒng)配置成使得橫向傳送系統(tǒng)的一個(gè)或多個(gè)移動(dòng)元件移動(dòng)穿過(guò)工藝氣體供應(yīng)系統(tǒng)的供應(yīng)表面。在這樣的實(shí)施方案中，一個(gè)或多個(gè)移動(dòng)元件可以包括但不限于，擱板/平臺(tái)、推進(jìn)器動(dòng)力缸、載體動(dòng)力缸、犁或類似物。根據(jù)一些實(shí)施方案，一個(gè)或多個(gè)移動(dòng)元件可以配置成單一動(dòng)力缸或多手指動(dòng)力缸。在一些實(shí)施方案中，移動(dòng)元件配置為動(dòng)力缸且進(jìn)一步配置成短的動(dòng)力缸，該短的動(dòng)力缸可以配置成對(duì)于每一個(gè)沖程完全縮回。在一些實(shí)施方案中，其包括配置成多手指動(dòng)力缸設(shè)計(jì)的一個(gè)或多個(gè)移動(dòng)元件，多手指動(dòng)力缸可以是整體的結(jié)構(gòu)或動(dòng)力缸手指附接于動(dòng)力缸主體的結(jié)構(gòu)，且單個(gè)動(dòng)力缸手指任選地具有取決于位置的不同的寬度。在一些實(shí)施方案中，其包括被配置成多手指動(dòng)力缸的一個(gè)或多個(gè)移動(dòng)元件，在多手指動(dòng)力缸的多個(gè)手指中的每一個(gè)之間存在分隔空間。該分隔空間可以配置成以允許相應(yīng)的多個(gè)手指在初級(jí)處理單元的操作期間膨脹。例如，分隔空間可以至少部分地基于初級(jí)處理單元的最高操作溫度來(lái)確定。根據(jù)一些實(shí)施方案，移動(dòng)元件配置成“T形”的移動(dòng)元件。在一些實(shí)施方案中，模塊的橫向傳送系統(tǒng)和工藝氣體供應(yīng)系統(tǒng)配置成使得移動(dòng)元件被插入或被嵌入在工藝氣體供應(yīng)系統(tǒng)的供應(yīng)表面內(nèi)。在這樣的實(shí)施方案中，一個(gè)或多個(gè)移動(dòng)元件可以配置成，但不限于，螺釘元件、一個(gè)或多個(gè)輪子元件、輸送機(jī)元件或類似物。根據(jù)實(shí)施方案，一個(gè)或多個(gè)移動(dòng)元件由適合于在高溫下使用的材料構(gòu)造。這樣的材料是本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的且可以包括不銹鋼、軟鋼、或部分地用耐火材料保護(hù)的軟鋼或完全用耐火材料保護(hù)的軟鋼或類似物。一個(gè)或多個(gè)移動(dòng)元件可以任選地具有鑄件或固體結(jié)構(gòu)。任選地，一個(gè)或多個(gè)移動(dòng)元件按尺寸制造和/或配置成確保各種尺寸的或成形的團(tuán)聚體可以有效地移動(dòng)。例如，由于反應(yīng)物材料的形狀和/或性質(zhì)變化，一個(gè)或多個(gè)移動(dòng)元件配置成移動(dòng)反應(yīng)物材料而不管這些變化。根據(jù)實(shí)施方案，模塊橫向傳送系統(tǒng)包括定位的一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)向元件，其使得它們暴露于初級(jí)處理單元的內(nèi)部。在一些實(shí)施方案中，一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)向元件定位為使得它們至少部分地從初級(jí)處理單元的內(nèi)部分離。在導(dǎo)向元件暴露于初級(jí)處理單元的內(nèi)部的實(shí)施方案中，橫向傳送系統(tǒng)可以設(shè)計(jì)為防止卡住或碎屑夾帶。根據(jù)一些實(shí)施方案，導(dǎo)向元件可以配置成位于筒的側(cè)壁的一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)向通道、一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)向軌跡或一個(gè)或多個(gè)軌道、一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)向槽、一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)向鏈或類似物。根據(jù)一些實(shí)施方案，模塊橫向傳送系統(tǒng)包括配置成可移動(dòng)地與導(dǎo)向元件中的一個(gè)或多個(gè)接合的一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)向接合構(gòu)件。一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)向接合構(gòu)件任選地包括按尺寸制造為可移動(dòng)地接合導(dǎo)向元件的一個(gè)或多個(gè)輪子或滾子。在一些實(shí)施方案中，導(dǎo)向接合構(gòu)件是包括適合于沿著導(dǎo)向軌跡的長(zhǎng)度滑動(dòng)的滑塊的滑動(dòng)構(gòu)件。在一些實(shí)施方案中，一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)向接合元件可以與移動(dòng)元件成整體或與移動(dòng)元件整體地形成。例如，移動(dòng)元件的表面可以特別地適合于與一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)向元件中的一個(gè)或多個(gè)接合。在一些實(shí)施方案中，工藝氣體供應(yīng)系統(tǒng)的供應(yīng)表面包括軌跡，且與供應(yīng)表面接觸的一個(gè)或多個(gè)移動(dòng)元件被特別地成形為接合該軌跡。根據(jù)實(shí)施方案，模塊的橫向傳送系統(tǒng)包括多手指載體動(dòng)力缸、接合元件和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。單個(gè)動(dòng)力缸手指經(jīng)由銷或帶肩螺栓而附接于動(dòng)力缸主體，銷或帶肩螺栓配置成基本上不緊固在單個(gè)手指上。動(dòng)力缸主體連接于驅(qū)動(dòng)接合板，驅(qū)動(dòng)接合板包括平行的齒條，與小齒輪可操作接合以使其移動(dòng)。在一些實(shí)施方案中，單個(gè)動(dòng)力缸手指配置成接合T形或I形的接合元件，該接合元件保持接近空氣箱表面的動(dòng)力缸手指，使得動(dòng)力缸在往復(fù)移動(dòng)期間基本上刮空氣箱表面，由此幫助避免渣塊積累。根據(jù)一些實(shí)施方案，動(dòng)力缸手指的端部向下彎曲以確保動(dòng)力缸和空氣箱的相對(duì)位置由于例如一個(gè)或多個(gè)部件的熱膨脹或收縮而變化的情況下，尖端接觸空氣箱的頂部。動(dòng)力缸手指的該配置還可以減輕由于氣孔被動(dòng)力缸覆蓋對(duì)過(guò)程的有害效果，空氣將繼續(xù)流過(guò)動(dòng)力缸和空氣箱之間的間隙。根據(jù)實(shí)施方案，各模塊中包括實(shí)現(xiàn)與模塊橫向傳送系統(tǒng)相聯(lián)的一個(gè)或多個(gè)移動(dòng)元件移動(dòng)所需的驅(qū)動(dòng)部件。例如驅(qū)動(dòng)部件可以包括鏈傳動(dòng)、鏈輪傳動(dòng)、齒條齒輪傳動(dòng)或其他容易理解的驅(qū)動(dòng)部件配置。根據(jù)一些實(shí)施方案，驅(qū)動(dòng)部件還包括一個(gè)或多個(gè)致動(dòng)器、泵、電動(dòng)機(jī)或用于操作驅(qū)動(dòng)部件的其他機(jī)構(gòu)。根據(jù)一些實(shí)施方案，相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)部件的操作電力的供應(yīng)由初級(jí)處理單元本身來(lái)提供，其中在模塊與初級(jí)處理單元的可操作相互連接后，該需要的操作電力可以實(shí)現(xiàn)。任選地，在包括多個(gè)模塊的配置中，模塊橫向傳送系統(tǒng)中的每一個(gè)的操作電力可以由選擇的一個(gè)或多個(gè)模塊來(lái)提供。以該方式，可以降低與一些模塊相聯(lián)的成本，因?yàn)椴僮鞑考槐乇患稍谄渲?。根?jù)實(shí)施方案，用于使一個(gè)或多個(gè)移動(dòng)元件移動(dòng)的電力由水力活塞來(lái)提供。例如，推進(jìn)一個(gè)或多個(gè)移動(dòng)元件的電力由水力活塞來(lái)供應(yīng)，水力活塞可選擇地以向前或相反方向經(jīng)由旋轉(zhuǎn)的致動(dòng)器驅(qū)動(dòng)軸上的一個(gè)或多個(gè)小齒輪，允許一個(gè)或多個(gè)移動(dòng)元件以所需的速率延伸和縮回。在一些實(shí)施方案中，使用兩個(gè)小齒輪并接合可操作地連接于一個(gè)或多個(gè)移動(dòng)元件的相應(yīng)的平行的齒條。根據(jù)一些實(shí)施方案，位置傳感器可以定位為檢測(cè)關(guān)于一個(gè)或多個(gè)移動(dòng)元件的位置信息并將該位置信息傳送至控制系統(tǒng)。樽塊工藝氣體供應(yīng)系統(tǒng)每一個(gè)模塊還包括一個(gè)或多個(gè)模塊工藝氣體供應(yīng)系統(tǒng)，其中工藝氣體供應(yīng)系統(tǒng)配置成至少部分地向初級(jí)處理單元中的材料提供工藝氣體。例如，工藝氣體可以是空氣、工藝添加劑氣體、蒸汽、合成氣或類似物。根據(jù)實(shí)施方案，工藝氣體通過(guò)與模塊相關(guān)的供應(yīng)表面或在該供應(yīng)表面處被提供至初級(jí)處理單元的內(nèi)部。工藝氣體供應(yīng)系統(tǒng)可以配置成僅提供空氣或通過(guò)共享的入口或?qū)Ｓ玫娜肟谔峁┛諝夂?或一種或多種工藝添加劑的組合。根據(jù)實(shí)施方案，工藝氣體供應(yīng)系統(tǒng)包括遞送系統(tǒng)，其中遞送系統(tǒng)可以配置成提供空氣和/或一種或多種工藝添加劑的分布供應(yīng)或較集中的供應(yīng)。例如分布供應(yīng)配置可以包括被穿孔或包括一系列孔的供應(yīng)表面?？諝夂?或一種或多種工藝添加劑的更集中的供應(yīng)可以通過(guò)使用一個(gè)或多個(gè)噴嘴來(lái)提供。在一些實(shí)施方案中，空氣和/或一種或多種工藝添加劑的注射在供應(yīng)表面上方輕微地隆起的位置處提供。供應(yīng)空氣和/或一種或多種工藝添加劑的該定位可以通過(guò)使用隆起的輸入部來(lái)提供。在一些實(shí)施方案中，與工藝氣體供應(yīng)系統(tǒng)相關(guān)的供應(yīng)表面包括多個(gè)穿孔。根據(jù)一些實(shí)施方案，穿孔的數(shù)量可以被優(yōu)化以提供遍及材料的熱量循環(huán)。在一些實(shí)施方案中，至單一模塊的空氣供應(yīng)可以獨(dú)立地控制或至兩個(gè)或更多個(gè)模塊的空氣管可以連接于單一歧管，使得至兩個(gè)或更多個(gè)模塊的空氣供應(yīng)被從屬地控制。在其中工藝氣體供應(yīng)系統(tǒng)包括一個(gè)或多個(gè)噴嘴的一些實(shí)施方案中，噴嘴可以配置成低流量噴嘴、中流量噴嘴或高流量噴嘴。這可以通過(guò)改變噴嘴直徑來(lái)實(shí)現(xiàn)且可以允許待供應(yīng)的工藝氣體的低滲透、中滲透或高滲透。工藝氣體供應(yīng)系統(tǒng)的該配置可以配置成更均勻地覆蓋反應(yīng)物材料位置。在一些實(shí)施方案中，與工藝氣體供應(yīng)系統(tǒng)相關(guān)的孔圖案設(shè)置成使得橫向傳送單元的操作會(huì)干擾穿過(guò)孔的工藝氣體。在一些實(shí)施方案中，孔的圖案利于一種或多種工藝添加劑或空氣在大的表面區(qū)域上的均勻分布，且對(duì)橫向材料傳送具有最小破壞或阻力。在其中多手指動(dòng)力缸用作移動(dòng)元件的實(shí)施方案中，孔的圖案配置成使得被加熱時(shí)孔在手指之間(在間隙中)。在一些實(shí)施方案中，孔可以配置成彼此偏置的箭頭圖案。在一些實(shí)施方案中，孔圖案還可以是混合的，其中一些孔未被覆蓋而其他孔被覆蓋，使得工藝氣體的均勻分布基本上最大化(即，基本上完全沒(méi)有工藝氣體輸入的底板區(qū)域基本上最小化)。在一些實(shí)施方案中，工藝氣體輸入部提供工藝氣體的擴(kuò)散的、低速度輸入部。在一些實(shí)施方案中，提供擴(kuò)散的低速度輸入部用于工藝添加劑。在一些實(shí)施方案中，如果需要的話，工藝氣體供應(yīng)系統(tǒng)還包括空氣箱、歧管和管件。在一些實(shí)施方案中，熱空氣通過(guò)空氣箱來(lái)提供。在一個(gè)實(shí)施方案中，循環(huán)的熱的合成氣通過(guò)空氣箱來(lái)提供。任選地，空氣箱是鑄件和模制的整體插入物。功能元件包括一個(gè)或多個(gè)空氣箱部件和一個(gè)或多個(gè)橫向傳送部件。在一些實(shí)施方案中，空氣箱部件可以包括多個(gè)較小的空氣箱或單個(gè)大空氣箱。任選地，空氣箱特別地配置成降低扭曲，降低應(yīng)力相關(guān)的失效的風(fēng)險(xiǎn)或空氣箱的縱向彎曲 (buckling)。在一些實(shí)施方案中，單個(gè)空氣箱由厚的碳鋼構(gòu)造。在一些實(shí)施方案中，為了減少翹曲，空氣箱可以構(gòu)造為僅將熱空氣注射入出現(xiàn)不間斷的/無(wú)阻的流動(dòng)的區(qū)域的獨(dú)立的非常重載的鋼固體件。在一些實(shí)施方案中，用于空氣箱的穿孔的頂板的材料是滿足整個(gè)系統(tǒng)的耐腐蝕要求的合金。例如，如果穿孔的頂部片相對(duì)較薄，則可以提供防止彎曲或縱向彎曲的加強(qiáng)肋和結(jié)構(gòu)支撐構(gòu)件。在一些實(shí)施方案中，空氣通過(guò)每一個(gè)空氣箱的頂部中的氣孔或穿孔在材料堆的底部進(jìn)入初級(jí)處理單元。如果單個(gè)模塊包括多個(gè)空氣箱，則空氣可以經(jīng)由連接于空氣管的單一空氣歧管供應(yīng)至單個(gè)空氣箱，空氣管連接至連接板中的熱空氣連接凸緣。熱空氣連接凸緣任選地適合于利于至熱空氣供應(yīng)的快速連接。在一些實(shí)施方案中，為了避免氣孔在處理期間的堵塞，在空氣箱的穿孔頂部中的空氣孔尺寸被選擇為使得其形成限制和因此產(chǎn)生穿過(guò)每一個(gè)孔的壓降。該壓降可足以防止顆粒進(jìn)入孔。該孔可以是朝向上部面向外成錐形的，以阻止顆粒在孔中堵塞。此外，橫向傳送單元的移動(dòng)可以移去堵塞孔的任何材料。在一個(gè)實(shí)施方案中，參考圖93至圖98，當(dāng)被安裝時(shí)，單個(gè)筒部分地被其上方的筒覆蓋，使得單個(gè)筒的僅一部分暴露于室的內(nèi)部。用于插入最頂部的筒的縫特別地配置成使得筒的僅一部分暴露于室的內(nèi)部。筒在安裝時(shí)形成梯級(jí)底板和任選地傾斜以促進(jìn)材料的移動(dòng)但限制未處理的材料翻轉(zhuǎn)。參考圖97，在一個(gè)實(shí)施方案中，單個(gè)筒Q000)包括支撐物/連接元件和功能元件兩者。支撐物/連接元件包括筒結(jié)構(gòu)和特別地配置成用于密封室的殼體的連接的連接板 (2005)。耐火材料(未示出)可以設(shè)置在筒結(jié)構(gòu)和連接板之間以降低熱量損失和傳送至連接板的熱量。一旦被插入，可以使用適當(dāng)?shù)木o固件來(lái)固定筒。在該闡明的實(shí)施方案中，筒結(jié)構(gòu)包括利于筒正確插入室壁的對(duì)準(zhǔn)導(dǎo)向器O015)和允許插入工具以利于插入和拆卸筒的切口 Q020)。功能元件包括一個(gè)或多個(gè)空氣箱部件和一個(gè)或多個(gè)橫向傳送部件。初級(jí)處理單元的原料輸入部在一個(gè)實(shí)施方案中，初級(jí)處理單元包括配置成容納具有不同的物理特征的各種原料的一個(gè)或多個(gè)原料輸入部，原料中的每一種直接地或間接地供應(yīng)入初級(jí)處理單元。原料輸入部可以任選地與各種進(jìn)料器系統(tǒng)以可操作方式相聯(lián)，各種進(jìn)料器系統(tǒng)將原料傳送至原料輸入部并由此進(jìn)入初級(jí)處理單元。當(dāng)初級(jí)處理單元包括多于一個(gè)原料輸入部時(shí)，每一種原料輸入部可以與相同的進(jìn)料器系統(tǒng)以可操作方式相聯(lián)，或原料輸入部可以與多個(gè)進(jìn)料器系統(tǒng)以可操作方式相聯(lián)，進(jìn)料器系統(tǒng)可以是相同類型的進(jìn)料器系統(tǒng)或可以是不同類型的進(jìn)料器系統(tǒng)。在一個(gè)實(shí)施方案中，初級(jí)處理單元可以與矩形的進(jìn)料斗和水力輔助的動(dòng)力缸以可操作方式相聯(lián)。在該實(shí)施方案中，閘門可以任選地安裝在進(jìn)料槽中以用作在初級(jí)處理單元和進(jìn)料斗之間的熱障礙物。進(jìn)料器上的限位開(kāi)關(guān)控制動(dòng)力缸沖程的長(zhǎng)度，使得對(duì)于每一個(gè)沖程，可以控制供應(yīng)入初級(jí)處理單元的材料量。
在另一個(gè)實(shí)施方案中，初級(jí)處理單元可以設(shè)計(jì)為容納進(jìn)料的箱，提供醫(yī)院生物醫(yī)學(xué)類型廢物形式的箱以進(jìn)行處理。矩形的雙門口將允許箱被供應(yīng)入初級(jí)進(jìn)料斗，其中水力動(dòng)力缸可以將原料輸入初級(jí)處理單元。在又一個(gè)實(shí)施方案中，螺旋推進(jìn)器與初級(jí)處理單元以可操作方式相聯(lián)以提供粒狀的廢物材料的進(jìn)料。例如，螺旋推進(jìn)器可以液壓方式插入單元中。與初級(jí)處理單元以可操作方式相聯(lián)的進(jìn)料器系統(tǒng)的其他實(shí)例包括但不限于，旋轉(zhuǎn)閥和頂部重力進(jìn)料進(jìn)料器系統(tǒng)。此外，液體和氣體可以同時(shí)地通過(guò)它們自己的專用口供應(yīng)入初級(jí)處理單元。在供應(yīng)至初級(jí)處理單元之前，還可以利用進(jìn)料系統(tǒng)中用于廢物材料的調(diào)節(jié)工藝。在一個(gè)實(shí)施方案中，最小化或禁止不受控制的空氣滲漏(通過(guò)廢物進(jìn)料器裝置) 可以通過(guò)顯著壓縮進(jìn)料使得被壓縮的進(jìn)料充當(dāng)對(duì)抗大范圍空氣滲漏的良好堅(jiān)固的塞子來(lái)完成。還可以提供剪切機(jī)密封件。在進(jìn)料材料是直立滴狀物的實(shí)施方案中，初級(jí)處理單元可以設(shè)置為其能夠阻止松散被壓實(shí)的材料。因此，在一個(gè)實(shí)施方案中，初級(jí)處理單元包括壓實(shí)系統(tǒng)。次級(jí)處理單元&熔化單元碳轉(zhuǎn)化系統(tǒng)的次級(jí)處理單元設(shè)置為用于除去從初級(jí)處理單元接收的經(jīng)處理原料中的任何殘余揮發(fā)物，和用于將炭轉(zhuǎn)化為廢氣。次級(jí)處理單元與初級(jí)處理單元連通并與熔化單元以可操作方式相聯(lián)。在一個(gè)實(shí)施方案中，次級(jí)處理單元鄰接熔化單元并定位在熔化單元上方。根據(jù)該實(shí)施方案，在次級(jí)處理單元和熔化單元之間的單元間接合處提供防止固體例如灰分進(jìn)入熔化室的障礙物。在一個(gè)實(shí)施方案中，次級(jí)處理單元定向?yàn)槭沟闷淇v軸基本上垂直于初級(jí)處理單元的縱軸。例如，初級(jí)處理單元定向?yàn)槭沟闷浠旧舷鄬?duì)于地面水平，且次級(jí)處理單元定向?yàn)槭沟闷浠旧洗怪庇诘孛?。根?jù)該實(shí)施方案，熔化單元可以定位為在次級(jí)處理單元下方。在一個(gè)實(shí)施方案中，次級(jí)處理單元通過(guò)區(qū)間區(qū)域或區(qū)間與熔化單元分開(kāi)，區(qū)間區(qū)域或區(qū)間任選地包括用于限定或限制材料在兩個(gè)單元之間的移動(dòng)的障礙物，且在一些實(shí)施方案中，還可以提供殘余的基本上無(wú)碳的固體材料(即，灰分)至熔渣的初始熔化。次級(jí)處理單元還提供經(jīng)加熱空氣和任選的工藝添加劑例如蒸汽和/或富碳?xì)怏w和/或碳的加入，以利于除去任何殘余揮發(fā)物和碳至廢氣的轉(zhuǎn)化。熔化單元還提供熱量，例如等離子體熱量或等效物，以利于將殘余的無(wú)機(jī)材料(例如灰分)完全轉(zhuǎn)化為玻璃化物質(zhì)或渣。區(qū)間區(qū)域或區(qū)間還可以包括另外的用于有效傳遞熱量的熱傳遞元件。熔渣材料從熔化單元的熔化單元輸出并進(jìn)入任選的用于冷卻的渣冷卻子系統(tǒng)。次級(jí)處理單元和熔化單元通過(guò)順序地促進(jìn)殘余的基本上無(wú)碳固體的次級(jí)處理和熔化來(lái)協(xié)同促進(jìn)廢氣和渣的生產(chǎn)。這通過(guò)在將殘余的基本上無(wú)碳固體暴露于較高溫度范圍之前允許次級(jí)處理在某溫度范圍下發(fā)生來(lái)完成。次級(jí)處理單元和熔化單元因此最小化或消除在熔化中捕集的碳量。在一個(gè)實(shí)施方案中，碳轉(zhuǎn)化工藝通過(guò)將適當(dāng)水平的氧氣提供至包括炭的固體殘留物、并將固體殘留物的溫度升高至通過(guò)將固體殘留物暴露于次級(jí)處理單元的具體環(huán)境而將固體殘留物中的碳轉(zhuǎn)化為廢氣所需要的水平來(lái)完成。在例如約1200°C至約1800°C的溫度下的熔渣，可以連續(xù)地從熔化單元輸出且其后冷卻以形成固體渣材料。這樣的渣材料可以趨于用于填埋處理或可以進(jìn)一步分解為聚集體，以用于常規(guī)使用。可選擇地，熔渣可以倒入容器中以形成錠、磚瓦或相似的結(jié)構(gòu)材料。所得到的渣材料還可以用作混凝土中的補(bǔ)充固結(jié)材料，用于生產(chǎn)輕的聚集體或礦棉，用于制造泡沫玻璃或用于開(kāi)發(fā)包裝材料。因此，熔化單元還可以包括用于將熔渣冷卻至其固體形式的冷卻單元或與該冷卻單元以可操作方式相聯(lián)。冷卻單元被適當(dāng)?shù)卦O(shè)置以提供期望形式的冷卻渣產(chǎn)物。次級(jí)處理單元碳轉(zhuǎn)化工藝通過(guò)將包括炭的經(jīng)處理原料的溫度升高至將經(jīng)處理原料中的碳轉(zhuǎn)化為廢氣所需要的水平來(lái)完成，通過(guò)將經(jīng)處理原料暴露于次級(jí)處理單元的具體的環(huán)境(其可以包括適當(dāng)水平的熱量、空氣、氧氣或蒸汽)而將經(jīng)處理原料中的碳轉(zhuǎn)化為廢氣。次級(jí)處理單元接收來(lái)自初級(jí)處理單元的包括炭的經(jīng)處理原料并與熔化單元連通。 在一個(gè)實(shí)施方案中，次級(jí)處理單元經(jīng)由區(qū)間區(qū)域或區(qū)間與熔化單元連通。次級(jí)處理單元提供有來(lái)自適當(dāng)?shù)脑吹臒崃恳蕴峁┯糜趯⑷魏螝堄鄵]發(fā)物和碳轉(zhuǎn)化為廢氣的所需要的溫度。單元還被設(shè)計(jì)為確保殘留物高度有效地暴露于熱量以最小化經(jīng)由廢氣損失的顯熱的量。因此，熱源的位置和定向是在次級(jí)處理單元的設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮的另外的因素。次級(jí)處理單元加熱系統(tǒng)碳轉(zhuǎn)化工藝需要熱量。熱量加入可以通過(guò)包括炭的固體殘留物的部分氧化(即， 通過(guò)空氣輸入中的氧氣與包括炭的固體殘留物中存在的碳和揮發(fā)物的放熱反應(yīng))直接發(fā)生或間接地通過(guò)使用本領(lǐng)域已知的一種或多種熱源來(lái)發(fā)生。在一個(gè)實(shí)施方案中，轉(zhuǎn)化經(jīng)處理原料中的未反應(yīng)的碳所需要的熱量(至少部分地)由經(jīng)加熱空氣來(lái)提供，經(jīng)加熱空氣可以通過(guò)例如使用經(jīng)加熱空氣輸入部而被輸送至次級(jí)處理單元?？梢詮睦缈諝庀?、空氣加熱器或熱交換器供應(yīng)熱空氣，所有這些是本領(lǐng)域已知的。在一個(gè)實(shí)施方案中，熱空氣通過(guò)空氣進(jìn)料和分布系統(tǒng)而供應(yīng)入次級(jí)處理單元中， 空氣進(jìn)料和分布系統(tǒng)具有鄰近與熔化單元的接合處的輸入部，例如在一些實(shí)施方案中鄰近區(qū)間區(qū)域或區(qū)間。適當(dāng)?shù)目諝膺M(jìn)料和分布系統(tǒng)是本領(lǐng)域已知的，并包括空氣箱，熱空氣可以從空氣箱穿過(guò)單元的壁中的穿孔或經(jīng)過(guò)空氣噴嘴或噴霧器。如果需要，另外的或補(bǔ)充的加熱可以由本領(lǐng)域已知的一個(gè)或多個(gè)加熱裝置來(lái)提供，加熱裝置包括但不限于，氣體燃燒器、循環(huán)熱砂、電加熱器或電加熱元件。在一個(gè)實(shí)施方案中，另外的熱源可以是循環(huán)熱砂。在一個(gè)實(shí)施方案中，另外的熱源可以是電加熱器或電加熱元件。次級(jí)處理單元工藝添加劑輸入部工藝添加劑可以任選地加入到次級(jí)處理單元以促進(jìn)將包括炭的經(jīng)處理原料有效轉(zhuǎn)化為廢氣。例如可以使用蒸汽輸入，以確保足夠的游離氧和游離氫以最大化將包括炭的輸入的經(jīng)處理原料的分解成分轉(zhuǎn)化為廢氣和/或非危險(xiǎn)的化合物。例如可以使用空氣輸入，以幫助處理化學(xué)平衡以最大化至燃料氣體的次級(jí)處理(最小化游離碳)和維持最佳的處理溫度同時(shí)最小化輸入熱量的成本。此外，氧氣和/或臭氧可以任選地通過(guò)工藝添加劑口輸入至次級(jí)處理單元。任選地，其他添加劑可以用于優(yōu)化碳轉(zhuǎn)化工藝和由此改進(jìn)排放物。任選地，富碳?xì)怏w可以用作工藝添加劑。因此，次級(jí)處理單元可以包括一種或多種工藝添加劑輸入部。這些包括用于蒸汽注射和/或空氣注射和/或富碳?xì)怏w的輸入部。蒸汽輸入部可以定位為將蒸汽導(dǎo)入高溫區(qū)域并剛好在其離開(kāi)初級(jí)處理單元之前變?yōu)閺U氣物質(zhì)?？諝廨斎氩靠梢远ㄎ辉趩卧胁@單元以確保將工藝添加劑全部覆蓋在次級(jí)處理單元中。在一個(gè)實(shí)施方案中，工藝添加劑輸入部定位為鄰近區(qū)間區(qū)域或區(qū)間。在一個(gè)實(shí)施方案中，工藝添加劑輸入部提供添加劑的擴(kuò)散、低速度輸入部。在熱空氣用于加熱次級(jí)處理單元的實(shí)施方案中，可以任選地設(shè)置另外的空氣/氧氣注射輸入部。區(qū)間區(qū)域或區(qū)間在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，在次級(jí)處理單元和熔化單元之間的接合處被配置成提供區(qū)間區(qū)域或區(qū)間。根據(jù)該實(shí)施方案，區(qū)間區(qū)域或區(qū)間起到基本上空間上使次級(jí)處理單元與熔化單元分開(kāi)的作用，并通過(guò)有效地將熱量轉(zhuǎn)移至殘余的固體材料來(lái)任選地提供次級(jí)處理的殘余固體材料(例如，灰分)的初始熔化，且將反應(yīng)物材料堆支撐在次級(jí)處理單元中。區(qū)間區(qū)域或區(qū)間還提供在兩個(gè)單元之間的管道或連接。區(qū)間任選地包括限制或調(diào)節(jié)材料在次級(jí)處理和熔化單元之間的移動(dòng)的障礙物，例如通過(guò)部分地或間歇地堵塞區(qū)間，由此阻礙未被轉(zhuǎn)化的碳過(guò)度地遷移入熔體中。障礙物可以任選地包括熱傳遞元件。在一個(gè)實(shí)施方案中，區(qū)間可以基本上鄰接熔化單元。在另一個(gè)實(shí)施方案中，區(qū)間可以通過(guò)在兩個(gè)單元之間或在一個(gè)單元內(nèi)變窄或限制來(lái)提供。在這樣的實(shí)施方案中，橋接材料的“穹頂”可以維持次級(jí)處理單元材料床免于落入熔化單元中?？蛇x擇地，擋板可以保持材料以免進(jìn)入熔化單元。在一個(gè)實(shí)施方案中，固體板擋板用于碳轉(zhuǎn)化系統(tǒng)的區(qū)間區(qū)域。根據(jù)該實(shí)施方案，擋板任選地是可移動(dòng)的。在一個(gè)實(shí)施方案中，包括耐火材料板的擋板用于碳轉(zhuǎn)化系統(tǒng)的區(qū)間區(qū)域中。在一個(gè)實(shí)施方案中，熔化單元是偏置的。在區(qū)間包括障礙物的本發(fā)明實(shí)施方案中，障礙物配置成限制或調(diào)節(jié)材料在次級(jí)處理和熔化單元之間的移動(dòng)，例如，通過(guò)部分地或間歇地堵塞區(qū)間區(qū)域。障礙物安裝在區(qū)間區(qū)域或區(qū)間內(nèi)且可以具有各種形狀或設(shè)計(jì)。例如，障礙物可以是平坦結(jié)構(gòu)，或其可以是穹頂形狀的、金字塔形狀的、齒輪形狀的等?？蛇x擇地或此外，障礙物可以包括，例如，爐排、多個(gè)球、多個(gè)管或其組合。障礙物的形狀和尺寸可以部分地由室的形狀和定向來(lái)限定。在一個(gè)實(shí)施方案中，障礙物配置成提供一個(gè)或多個(gè)管道，按尺寸制造一個(gè)或多個(gè)管道以限制材料在次級(jí)處理區(qū)和渣區(qū)之間的流動(dòng)在一個(gè)實(shí)施方案中，障礙物包括一系列連通的磚形物，其設(shè)置為在鄰近磚形物之間提供管道。在另一個(gè)實(shí)施方案中，障礙物包括多個(gè)管，其設(shè)置為在鄰近管之間提供管道。 根據(jù)該實(shí)施方案，多個(gè)管可以定向?yàn)榛旧洗怪庇趨^(qū)間的縱軸或可以定向?yàn)榛旧纤接趨^(qū)間的縱軸。障礙物和任何所需的安裝元件必須能夠有效地在碳回收區(qū)的苛刻條件下操作且特別地必須能夠在高溫下操作。因此，障礙物由設(shè)計(jì)為經(jīng)得起高溫的材料構(gòu)造。任選地，障礙物可以是耐火材料內(nèi)襯的或由固體耐火材料制造。在一個(gè)實(shí)施方案中，冷卻例如水冷卻可以設(shè)置在障礙物內(nèi)。在一個(gè)實(shí)施方案中，障礙物包括在頂部和/或底部具有耐火材料內(nèi)襯的水冷銅(例如，配置成如圖127、圖129、圖 130和圖133A所示的)。在一個(gè)實(shí)施方案中，障礙物包括多個(gè)球，例如諸如陶瓷球。在該實(shí)施方案中，障礙物包括齒輪形狀的耐火材料穹頂。在一個(gè)實(shí)施方案中，障礙物是由楔形狀的安裝磚形物安裝在區(qū)間區(qū)域的固體耐火材料穹頂。固體耐火材料穹頂按尺寸制造為使得在穹頂?shù)耐獠窟吘壓褪业膬?nèi)壁之間存在間隙。任選地，耐火材料穹頂還包括多個(gè)孔?？卓梢允侵绷⒍ㄏ虻?。在一個(gè)實(shí)施方案中，任選的多個(gè)直徑在20至IOOmm之間的氧化鋁或陶瓷球停留在障礙物的頂部以形成床并提供經(jīng)加熱空氣的擴(kuò)散，和促進(jìn)將等離子體熱量傳遞至灰分以初始地將灰分熔化為渣。在該實(shí)施方案中，當(dāng)灰分熔化時(shí)，其通過(guò)由障礙物提供的管道經(jīng)過(guò)區(qū)間區(qū)域并進(jìn)入熔化單元。在一個(gè)實(shí)施方案中，障礙物包括固體耐火材料磚形物爐排。耐火材料磚形物爐排在單個(gè)磚形物之間設(shè)置有間隙，以允許經(jīng)由區(qū)間區(qū)域在次級(jí)處理單元和熔化單元之間的連
ο在一個(gè)實(shí)施方案中，障礙物包括由安裝在安裝環(huán)內(nèi)的耐火材料內(nèi)襯的管制造的爐排結(jié)構(gòu)。在一個(gè)實(shí)施方案中，障礙物包括旋轉(zhuǎn)活動(dòng)爐排。任選地，區(qū)間區(qū)域還可以包括熱傳遞或擴(kuò)散元件以促進(jìn)熱量傳遞至灰分。熱傳遞元件是本領(lǐng)域已知的且包括但不限于，球、礫石、磚形物和由適當(dāng)?shù)牟牧侠缣沾?、氧化鋁、 耐火材料以及類似物制造的相似結(jié)構(gòu)。在一個(gè)實(shí)施方案中，熱傳遞元件包括多個(gè)直徑在20至IOOmm之間的氧化鋁或陶瓷球，所述球停留在障礙物的頂部以形成床并提供經(jīng)加熱空氣的擴(kuò)散，并促進(jìn)將等離子體熱量傳遞至灰分以初始地將灰分熔化為渣。任選地，障礙物可以是熱傳遞元件或包括熱傳遞元件。任選地，區(qū)間區(qū)域或區(qū)間可以設(shè)置有熱源。適當(dāng)?shù)臒嵩窗ǖ幌抻?，空氣風(fēng)口、 電加熱器、電加熱元件、包括外部氣體或合成氣燃燒器的燃燒器，和包括等離子體噴燈的等離子體熱源。熱源可以放置在區(qū)間區(qū)域處和/或在次級(jí)處理單元/區(qū)間區(qū)域界面處和/或在區(qū)間區(qū)域/熔化單元界面處。任選地，通過(guò)在區(qū)間區(qū)域或區(qū)間應(yīng)用等離子體熱量將灰分中殘余的任何碳轉(zhuǎn)化為廢氣。因此，區(qū)間區(qū)域可以包括按尺寸制造以容納各種熱源的入口。熔化單元熔化工藝通過(guò)將殘余的基本上無(wú)碳固體材料(灰分)的溫度升高至熔化殘余殘留物所需要的水平來(lái)完成，并發(fā)生在熔化單元內(nèi)、在次級(jí)處理單元/熔化單元接合處內(nèi)、或在系統(tǒng)包括區(qū)間的實(shí)施方案中在區(qū)間中或其各種組合。熔化工藝所需要的熱量由一種或多種熱源提供。該熱量可以直接地應(yīng)用或間接地經(jīng)由熱傳遞元件來(lái)應(yīng)用。在一個(gè)實(shí)施方案中，熱量由一個(gè)或多個(gè)等離子體熱源來(lái)提供。在次級(jí)處理之后通過(guò)經(jīng)加熱空氣輸入部，熱量還將用來(lái)轉(zhuǎn)化保留在殘留物中的少量碳。在初級(jí)熱源是一個(gè)或多個(gè)等離子體熱源的實(shí)施方案中，如果需要的話，另外的或補(bǔ)充的加熱可以由本領(lǐng)域已知的一個(gè)或多個(gè)加熱裝置來(lái)提供，所述加熱裝置包括但不限于，感應(yīng)加熱或焦耳加熱。熔化單元設(shè)置有熱源，該熱源滿足用于將灰分(直接地或間接地)加熱至使殘余的固體熔化和均化所需要的水平需要的溫度，以提供處于足以流出溫度的熔渣。任選地，保留在灰分中的任何碳轉(zhuǎn)化為廢氣(“熔化單元?dú)怏w”)。熔化單元還設(shè)計(jì)為確保在熱源例如等離子體氣體和殘留物或渣之間的高度有效的熱量傳遞，以最小化損失的顯熱的量。因此， 所使用的熱源的類型以及熱源的位置和定向是在熔化單元的設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮的另外因素。各圖中提供了合適的熔化單元設(shè)計(jì)的非限制性實(shí)例，然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)明白，滿足上述要求的其他設(shè)計(jì)也是可能的并由本發(fā)明涵蓋。熔化單元還設(shè)計(jì)為確保殘留物停留時(shí)間足以使殘留物向上達(dá)到足夠的溫度以完全熔化殘余的無(wú)機(jī)材料并使其均勻。任選地，熔化單元設(shè)置有儲(chǔ)器，殘留物累積在儲(chǔ)器中同時(shí)被熱源加熱。在一個(gè)實(shí)施方案中，熔化單元包括儲(chǔ)器，該儲(chǔ)器還允許固體和熔化的材料在熔化工藝期間混合。足夠的停留時(shí)間和足夠的混合利于完全熔化和得到所需的渣組分。在某些實(shí)施方案中，熔化單元配置成使得其向渣出口成錐形和/或具有傾斜的底板以利于熔渣的排出。在一個(gè)實(shí)施方案中，熔化單元設(shè)計(jì)為連續(xù)輸出熔渣材料。連續(xù)的渣去除允許調(diào)節(jié)工藝以連續(xù)的基礎(chǔ)進(jìn)行，其中用于熔化的殘留物可以被連續(xù)地輸入和處理，而不中斷。連續(xù)的渣排出可以使用本領(lǐng)域已知的各種配置或裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)。例如，熔化單元可以配置成使其在熔渣離開(kāi)單元的出口呈現(xiàn)障礙物，當(dāng)熔渣的體積達(dá)到某水平時(shí)該障礙物破裂。在一個(gè)實(shí)施方案中，連續(xù)的渣排出通過(guò)使用在一個(gè)側(cè)部結(jié)合到堰的儲(chǔ)器來(lái)實(shí)現(xiàn)， 堰允許渣池累積直到其超過(guò)某水平，在該點(diǎn)，熔渣溢出堰并離開(kāi)室。在一個(gè)實(shí)施方案中，連續(xù)的渣排出經(jīng)由單元的側(cè)部耐火材料中的溫度控制的(加熱的或冷卻的)插入物來(lái)實(shí)現(xiàn)。 在該實(shí)施方案中，使用制動(dòng)器或塞子來(lái)控制和/或停止離開(kāi)單元的渣的流動(dòng)，以阻礙渣通過(guò)插入物的流動(dòng)。由于調(diào)節(jié)灰分且特別地是熔化可能存在的任何金屬需要非常高的溫度，所以熔化單元的壁和底板可以任選地內(nèi)襯有將經(jīng)得起非?？量痰牟僮饕蟮哪突鸩牧?。根據(jù)許多基準(zhǔn)來(lái)選擇用于熔化單元的設(shè)計(jì)的適當(dāng)?shù)牟牧?，例如在典型的殘留物調(diào)節(jié)工藝期間將達(dá)到的操作溫度、抗熱沖擊性、和耐磨性以及耐侵蝕性/耐腐蝕性(由于在熔化工藝期間生成的熔渣和/或熱氣體所導(dǎo)致)。當(dāng)選擇用于熔化單元的材料時(shí)可以考慮材料的多孔性。各種適當(dāng)?shù)牟牧鲜潜绢I(lǐng)域已知的。熔化單元還可以包括一個(gè)或多個(gè)口，以容納任選所需的另外的結(jié)構(gòu)元件或儀器。 在一個(gè)實(shí)施方案中，口可以是任選地包括閉路電視以使操作者完全看見(jiàn)灰分處理的各方面的視口，包括監(jiān)測(cè)形成堵塞的渣出口。室還可以包括允許進(jìn)入或接近室以便維護(hù)和修理的維修口。這樣的口是本領(lǐng)域已知的且可以包括各種尺寸的可密封孔。在一個(gè)實(shí)施方案中，熔化單元配置成提供上部彎曲的斜坡和下部部分(稱為“圓頂(igloo)”部分)。彎曲的斜坡允許固體材料向下流入熔化單元的圓頂部分。通過(guò)一種或多種熱源(例如等離子體噴燈)對(duì)來(lái)自次級(jí)處理單元的灰分和/或渣的作用在該部分產(chǎn)生高溫，且從系統(tǒng)除去渣。還在該圓頂部分生成熱氣體，其在某些實(shí)施方案中，可以用于幫助材料在次級(jí)處理單元中的轉(zhuǎn)化。當(dāng)利用等離子體噴燈時(shí)，它們可以是例如，轉(zhuǎn)移電弧和/或非轉(zhuǎn)移電弧，或其他高焓等離子體羽流生成裝置。當(dāng)采用轉(zhuǎn)移電弧等離子體噴燈時(shí)，它可以包括在渣池內(nèi)(或在底部)的電極。電極可以由各種合適的材料例如石墨制成。在一個(gè)實(shí)施方案中，通過(guò)燃燒器將另外的熱量提供至圓頂部分，燃燒器可以為本領(lǐng)域已知的各種合適的類型(包括，例如，利用固體碳燃料、炭、煤煙、碳黑以及類似物的燃燒器)。在一個(gè)實(shí)施方案中，使用設(shè)計(jì)為通常以空氣/合成氣操作的萬(wàn)能燃燒器作為次級(jí)熱源。允許渣池在圓頂部分的底部積累可以幫助使渣組分均勻并在池的底部形成金屬層。例如通過(guò)從熔化單元的側(cè)部或底部倒出來(lái)將渣從圓頂部分除去。單元的基部可以配置成提供放渣孔，放渣孔可以用于除去池內(nèi)的金屬積累。熔化的金屬可以例如被銷售至再循環(huán)器和/或精制機(jī)。在由于距熱源的距離導(dǎo)致池的底部不足以熔化的情況下，可以通過(guò)放出孔采用吹氧或應(yīng)用燃燒器以輔助金屬提取工藝?？蛇x擇地，高于正常的等離子體熱量可以用于加速金屬提取工藝。在一個(gè)實(shí)施方案中，熔化單元配置成提供上部彎曲的斜坡和下部“圓頂，，部分，且還包括在彎曲部分和圓頂部分之間的“門(gate)”，以控制熱氣體至次級(jí)處理單元的流動(dòng) (和壓力)。任選地，當(dāng)存在次級(jí)處理單元或區(qū)間區(qū)域的底部時(shí)，其配置成提供“穹頂”，“穹頂” 有助于防止次級(jí)處理單元中的材料床落入熔化單元中?？蛇x擇地，可以使用橋接材料的“穹頂”。任選地，熔化單元可以用水冷卻以冷卻耐火材料，由此延長(zhǎng)耐火材料的壽命，并因此延長(zhǎng)整個(gè)器皿的壽命。該概念是通過(guò)將耐火材料冷卻至渣的熔化溫度以下，器皿的內(nèi)部可以變成包覆有薄的渣層。此外，如果在耐火材料中存在裂縫或一些耐火材料剝落，則進(jìn)入的渣將由于較低的溫度而冷卻且減少或停止耐火材料的磨損。在一個(gè)實(shí)施方案中，熔化單元包括圍繞單元的外部以提供冷卻功能的水冷銅插入物。根據(jù)該實(shí)施方案，銅件任選地鑄造有一組路徑(例如，諸如通道或管)和鑄造有與水管相連接的連接器。水被泵送通過(guò)銅件，且由控制軟件使用金屬內(nèi)的熱電偶(連同熔化單元中的熱電偶)來(lái)改變水流和溫度?？梢試@熔化單元的渣出口提供另外的冷卻，以調(diào)節(jié)和/或停止渣離開(kāi)出口的流動(dòng)。例如，出口可以包括具有水冷卻通道的銅。因此，渣的流動(dòng)由銅件的溫度來(lái)控制。可選擇地，水冷活塞可以被插入出口。熔化單元的熱源熔化單元采用一個(gè)或多個(gè)加熱源來(lái)轉(zhuǎn)化由次級(jí)處理工藝產(chǎn)生的灰分材料。熱源可以是可移動(dòng)的、固定的或其組合。在一個(gè)實(shí)施方案中，熱源是等離子體熱源。根據(jù)該實(shí)施方案，等離子體熱源可以包括各種商業(yè)上可得到的在應(yīng)用點(diǎn)提供適當(dāng)?shù)馗邷氐臍怏w達(dá)持續(xù)時(shí)間的等離子體噴燈。一般而言，可使用各種尺寸的約IOOkW至超過(guò)6MW的輸出功率的等離子體噴燈。等離子體噴燈可以采用合適的工作氣體中的一種或組合。合適的工作氣體的實(shí)例包括但不限于，空氣、氬、 氦、氖、氫氣、甲烷、氨、一氧化碳、氧氣、氮?dú)夂投趸?。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，等離子體加熱裝置連續(xù)地操作以便根據(jù)需要產(chǎn)生超過(guò)約900°C至約1800°C的溫度，用于將殘留材料轉(zhuǎn)化為惰性的渣產(chǎn)物。在該方面，許多可選擇的等離子體技術(shù)適合于使用在熔化單元中。例如，應(yīng)理解， 使用適當(dāng)?shù)乜蛇x電極材料的轉(zhuǎn)移電弧和非轉(zhuǎn)移電弧噴燈(AC和DC兩者)，可以被采用。還應(yīng)理解，還可以采用電感耦合等離子體噴燈(ICP)。適當(dāng)?shù)牡入x子體熱源的選擇在本領(lǐng)域普通技術(shù)人員的范圍內(nèi)。使用轉(zhuǎn)移電弧噴燈而不是非轉(zhuǎn)移電弧噴燈可以改進(jìn)殘留物調(diào)節(jié)工藝的效率，這是由于它們較高的電-熱效率，以及因?yàn)殡娀≈苯拥卮┻^(guò)熔體在熱的等離子體氣體和待熔化的材料之間的較高的熱傳遞效率。當(dāng)使用轉(zhuǎn)移電弧噴燈時(shí)，需要確保熔化單元是電絕緣的， 因?yàn)槿刍瘑卧獠繗㈦娺B接于電源。在一個(gè)實(shí)施方案中，熔化單元包括轉(zhuǎn)移電弧噴燈以隨著電弧從噴燈行進(jìn)穿過(guò)氣體間隙到達(dá)渣池和位于池的底部的電極而改進(jìn)能量(熱量)傳遞。當(dāng)電弧行進(jìn)穿過(guò)氣體時(shí)， 其產(chǎn)生等離子體羽流(類似于非轉(zhuǎn)移電弧)，但此外，當(dāng)電弧行進(jìn)穿過(guò)渣池時(shí)，池的電阻使電弧加熱渣池。在一個(gè)實(shí)施方案中，一種或多種熱源包括定位在渣池上方的熔化單元中并朝向池 /電極的轉(zhuǎn)移電弧等離子體噴燈。任選地，噴燈相對(duì)于直立定向不超過(guò)15°。在熔化單元具有矩形配置的一個(gè)實(shí)施方案中，將噴燈安裝在單元的頂部以實(shí)現(xiàn)更直立的操作位置。在一個(gè)實(shí)施方案中，一種或多種熱源包括DC非轉(zhuǎn)移電弧等離子體噴燈。在一個(gè)實(shí)施方案中，一種或多種熱源包括石墨等離子體噴燈。在一個(gè)實(shí)施方案中，一個(gè)或多個(gè)等離子體熱源定位為優(yōu)化殘留物材料至惰性的渣的轉(zhuǎn)化。等離子體熱源的位置根據(jù)熔化單元的設(shè)計(jì)來(lái)選擇。例如，當(dāng)采用單一等離子體熱源時(shí)，等離子體熱源可以安裝在單元的頂部和布置在相對(duì)于渣池集合在單元的底部的位置， 以確保足夠的熱量暴露以熔化殘留物材料和推動(dòng)渣流動(dòng)。在一個(gè)實(shí)施方案中，等離子體熱源是豎直地安裝在單元的頂部的等離子體噴燈。所有的等離子體熱源對(duì)于電力和任選地(當(dāng)使用可移動(dòng)的熱源時(shí))位置是可控制的。在一個(gè)實(shí)施方案中，改變等離子體加熱速率以適應(yīng)變化的殘留物輸入速率。還可以改變等離子體加熱速率以適應(yīng)變化的殘留物熔化溫度性質(zhì)。等離子體熱源可以以操作者的判斷以連續(xù)的或不連續(xù)的基礎(chǔ)來(lái)操作以適應(yīng)變化的殘留物輸入速率和熔化溫度性質(zhì)。任選地，熔化單元可以設(shè)置有偏轉(zhuǎn)板以偏轉(zhuǎn)或?qū)虻入x子體熱量。熔化單元的工藝添加劑工藝添加劑可以任選地加入到熔化單元以促進(jìn)將灰分轉(zhuǎn)化為渣和任選的熔化單元?dú)怏w?？梢圆捎玫墓に囂砑觿┑膶?shí)例包括但不限于，蒸汽、空氣、碳和/或富碳?xì)怏w和/ 或富氧氣體和/或包灰。因此，熔化單元可以設(shè)置有各種輸入部和/或熔化單元還可以包括用于這些輸入部的許多口。熔化單元的渣輸出部
熔化單元包括一個(gè)或多個(gè)渣輸出部。渣輸出部包括出口，通過(guò)該出口將熔渣排出。 該出口通常位于熔化單元的底部或附近，以促進(jìn)熔渣池離開(kāi)單元的重力流動(dòng)。渣輸出部還可以任選地包括渣冷卻子系統(tǒng)，以促進(jìn)將熔渣冷卻至其固體形式，如下面所描述的。熔渣在所有處理持續(xù)時(shí)間期間可以以連續(xù)的方式提取?？梢詫?duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員明顯的各種方式對(duì)熔渣進(jìn)行冷卻和收集，以形成稠密的不可濾取的固體渣。連續(xù)的提取實(shí)施方案特別適合于設(shè)計(jì)為以連續(xù)的基礎(chǔ)操作的系統(tǒng)。在一個(gè)實(shí)施方案中，渣輸出裝置還包括渣冷卻子系統(tǒng)，用于冷卻熔渣以提供固體渣產(chǎn)物。在一個(gè)實(shí)施方案中，將熔渣倒入驟冷水浴。水浴提供用于冷卻渣并使其粉碎成適合于商業(yè)用途的顆粒的有效系統(tǒng)，商業(yè)用途例如用于制造混凝土或用于道路建筑。水浴還可以提供以覆蓋物形式的對(duì)環(huán)境的密封，該覆蓋物從渣室的基部向下延伸入水浴，由此提供防止外部氣體進(jìn)入殘留物調(diào)節(jié)室的屏障?？梢酝ㄟ^(guò)輸送機(jī)系統(tǒng)從水浴除去固體渣產(chǎn)物。 可選擇地，渣冷卻子系統(tǒng)可以包括噴水器。在渣冷卻子系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施方案中，熔渣跌入用于冷卻的厚壁鋼接收容器中。在一個(gè)實(shí)施方案中，熔渣接收在對(duì)環(huán)境密封的二氧化硅砂床中或接收入模具中以提供適合于小規(guī)模處理或適合于測(cè)試某些參數(shù)(無(wú)論何時(shí)執(zhí)行這樣的測(cè)試時(shí))的固體渣。小的模具可以在預(yù)熱烘箱中被控制冷卻。在渣冷卻子系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施方案中，將熔渣轉(zhuǎn)化為商業(yè)產(chǎn)品例如玻璃棉。重整單元重整單元包括用于重整在一個(gè)或多個(gè)其他功能單元內(nèi)生成的氣體的一個(gè)或多個(gè)區(qū)、促進(jìn)重整工藝的一個(gè)或多個(gè)能量源、任選的一個(gè)或多個(gè)顆粒分離器和任選的一種或多種工藝添加劑輸入部。在重整單元包括一個(gè)或多個(gè)顆粒分離器的本發(fā)明的那些實(shí)施方案中，顆粒分離器可以形成重整區(qū)的一部分。離開(kāi)重整單元的合成氣通常包括大部分氮?dú)狻⒁谎趸己蜌錃?，具有較少量的甲烷和其他燃料氣體，很少量(如果有的話)的氧氣，和非常少量的焦油和顆粒。重整單元可以任選地與熱交換器或同流換熱器以可操作方式相聯(lián)。在一個(gè)實(shí)施方案中，重整單元經(jīng)由形成重整區(qū)的一部分的管道與熱交換器或同流換熱器以可操作方式相聯(lián)。管道可以配置成使得管道的所有部件定向成與水平成一角度以防止任何殘余的微粒物質(zhì)積累在管道的壁上。顆粒分離器在一個(gè)實(shí)施方案中，通過(guò)使用顆粒分離器除去/最小化廢氣中夾帶的微粒物質(zhì)。 在一個(gè)實(shí)施方案中，來(lái)自碳回收區(qū)的廢氣和來(lái)自初級(jí)處理單元的廢氣穿過(guò)氣旋分離器以降低微粒負(fù)載。在一些實(shí)施方案中，氣旋分離器還促進(jìn)來(lái)自初級(jí)處理單元和碳回收區(qū)的廢氣的混合，由此改進(jìn)氣體均勻性。 廢氣內(nèi)的顆?？梢园ò⒘Ｎ镔|(zhì)的碳，該微粒物質(zhì)可以任選地在次級(jí)處理單元/熔化單元中進(jìn)一步處理或收集用于在其他地方處理和/或處置。
在氣體蒸汽進(jìn)入重整區(qū)之前，使用顆粒分離器從氣體蒸汽除去或減少顆粒，這可以例如減少在重整步驟中由顆粒造成的干擾，減少對(duì)重整單元壁和儀器的磨損，減少重整期間固體顆粒在氣體蒸汽中的渣化，促進(jìn)重整(當(dāng)實(shí)施時(shí))中催化劑使用，允許較高的氣流通過(guò)初級(jí)和/或次級(jí)處理單元，和/或允許將助熔劑加入次級(jí)處理單元中，由此促進(jìn)具有較低熔點(diǎn)的渣產(chǎn)生和允許加入小粒度的催化劑或緩沖材料(例如，用于降低合成氣中的H2S 的石灰)。適當(dāng)?shù)念w粒分離器是本領(lǐng)域已知的。氣旋分離器的非限制性實(shí)例包括但不限于， 單管氣旋分離器和多管氣旋分離器。本領(lǐng)域技術(shù)人員將明白當(dāng)選擇適當(dāng)?shù)念w粒分離器時(shí)應(yīng)考慮的因素，這些因素包括捕獲效率、壓降、可用性、單元的復(fù)雜性、需要超靜定以及熱量損失。顆粒分離器的尺寸和數(shù)量按每系統(tǒng)來(lái)確定且通常是在微粒的平均粒度、所需的去除效率、壓降和設(shè)備成本之間的折中。在一個(gè)實(shí)施方案中，為了降低不均勻負(fù)載和在一排顆粒分離器或多個(gè)分開(kāi)的顆粒分離器中的所選擇的單個(gè)顆粒分離器的過(guò)早磨損的風(fēng)險(xiǎn)，將碳轉(zhuǎn)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)為確保進(jìn)入氣體充分混合，使得微粒在旋風(fēng)分離器之間盡可能地均勻分布。在一個(gè)實(shí)施方案中，在碳轉(zhuǎn)化系統(tǒng)中采用一排氣旋分離器，該碳轉(zhuǎn)化系統(tǒng)包括較大的入口氣室，以便使氣體內(nèi)的微粒在旋風(fēng)分離器排之前分布均勻，以確保氣體在每一個(gè)旋風(fēng)分離器之間的均勻分布。在一些實(shí)施方案中，碳轉(zhuǎn)化系統(tǒng)包括多個(gè)氣旋分離器，例如以排或以多個(gè)獨(dú)立的氣旋分離器的形式。根據(jù)該實(shí)施方案，系統(tǒng)可以配置成使得每一個(gè)氣旋分離器可以單獨(dú)地關(guān)閉和/或氣流可以從每一個(gè)氣旋分離器轉(zhuǎn)向。顆粒分離器可以是內(nèi)部顆粒分離器或外部顆粒分離器。當(dāng)選定內(nèi)部顆粒分離器或外部顆粒分離器時(shí)的主要考慮事項(xiàng)包括成本、易于維護(hù)和通過(guò)另外的殼表面區(qū)域的熱量損失。在顆粒分離器是外部顆粒分離器的一些實(shí)施方案中，碳轉(zhuǎn)化系統(tǒng)的耐火材料和/ 或絕緣材料特別地適合于降低由于表面區(qū)域的增加造成的熱量損失。任選地，當(dāng)碳轉(zhuǎn)化系統(tǒng)包括外部的氣旋分離器以降低導(dǎo)致熱氣體/空氣相互作用的外部壁破裂的風(fēng)險(xiǎn)時(shí)，碳轉(zhuǎn)化系統(tǒng)可以包括另外的安全和故障保險(xiǎn)系統(tǒng)。當(dāng)碳轉(zhuǎn)化系統(tǒng)包括多個(gè)顆粒分離器時(shí)，它們可以布置為串聯(lián)或并聯(lián)，或當(dāng)采用多于兩個(gè)顆粒分離器時(shí)，碳轉(zhuǎn)化系統(tǒng)可以包括串聯(lián)布置的顆粒分離器和并聯(lián)布置的顆粒分離器的組合。在一個(gè)實(shí)施方案中，碳轉(zhuǎn)化系統(tǒng)包括順序地除去顆粒的串聯(lián)的初級(jí)顆粒分離器和次級(jí)顆粒分離器。在一個(gè)實(shí)施方案中，碳轉(zhuǎn)化系統(tǒng)包括串聯(lián)的初級(jí)氣旋分離器和次級(jí)氣旋分離器。當(dāng)以串聯(lián)設(shè)置時(shí)，設(shè)想初級(jí)顆粒分離器將除去較大的顆粒，且次級(jí)顆粒分離器將除去較小的顆粒。在這樣的實(shí)施方案中，任選地，來(lái)自初級(jí)顆粒分離器的顆?？梢匝h(huán)回到次級(jí)處理單元/熔化單元，而來(lái)自次級(jí)顆粒分離器的顆粒被任選地單獨(dú)收集，用于進(jìn)一步處理。在一些實(shí)施方案中，碳轉(zhuǎn)化系統(tǒng)包括串聯(lián)的兩個(gè)或更多個(gè)氣旋分離器。在一些實(shí)施方案中，碳轉(zhuǎn)化系統(tǒng)包括并聯(lián)的兩個(gè)或更多個(gè)氣旋分離器。任選地，在具有初級(jí)顆粒分離器和次級(jí)顆粒分離器的實(shí)施方案中，初級(jí)顆粒分離器可以位于內(nèi)部且次級(jí)顆粒分離器可以位于外部。在一個(gè)實(shí)施方案中，碳轉(zhuǎn)化系統(tǒng)配置成將來(lái)自初級(jí)處理單元和次級(jí)處理單元以及熔化單元的組合的廢氣提供至顆粒分離器。在一個(gè)實(shí)施方案中，碳轉(zhuǎn)化系統(tǒng)配置成使得第一顆粒分離器或一組或排顆粒分離器與初級(jí)處理單元和第二顆粒分離器以可操作方式相聯(lián)，或一組或排顆粒分離器與次級(jí)處理單元和熔化單元以可操作方式相聯(lián)，且兩種廢氣流在穿過(guò)單獨(dú)的顆粒分離器之后組合。 當(dāng)大部分有問(wèn)題的顆粒出現(xiàn)在次級(jí)處理單元/熔化單元中時(shí)，可以根據(jù)預(yù)期的微粒負(fù)載和相應(yīng)的廢氣流的特征來(lái)按尺寸制造單個(gè)顆粒分離器或顆粒分離器排。在一個(gè)實(shí)施方案中，碳轉(zhuǎn)化系統(tǒng)包括串聯(lián)的多個(gè)氣旋分離器(還具有或沒(méi)有并聯(lián)的氣旋分離器)以改進(jìn)總微粒去除。在一個(gè)實(shí)施方案中，碳轉(zhuǎn)化系統(tǒng)配置成使得初級(jí)處理單元和次級(jí)處理單元/熔化單元各自與它們自己的獨(dú)立的氣旋分離器以可操作方式相聯(lián)，其中未處理的廢氣離開(kāi)每一個(gè)氣旋分離器以在重整區(qū)之前的最終的氣旋分離器系統(tǒng)中組合。在一個(gè)實(shí)施方案中，碳轉(zhuǎn)化系統(tǒng)包括一對(duì)或多對(duì)氣旋分離器，每一對(duì)具有將氣體排入次級(jí)氣旋分離器的初級(jí)氣旋分離器。根據(jù)該實(shí)施方案，廢氣進(jìn)入初級(jí)氣旋分離器，在初級(jí)氣旋分離器中捕集大部分夾帶的顆粒。初級(jí)氣旋分離器的出口排入次級(jí)氣旋分離器，次級(jí)氣旋分離器攜帶在初級(jí)氣旋分離器中逃脫捕集的非常細(xì)尺寸的顆粒。在捕集之后，顆粒可以任選地通過(guò)重力和低速度氣流的組合被傳送至次級(jí)處理單元/熔化單元，用于進(jìn)一步處理。在氣旋分離器是外部氣旋分離器的一個(gè)實(shí)施方案中，碳轉(zhuǎn)化系統(tǒng)配置成使得來(lái)自氣旋分離器的顆粒通過(guò)管線返回次級(jí)處理單元/熔化單元，且具有降低的微粒負(fù)載的廢氣通過(guò)單獨(dú)的管線或管道進(jìn)入重整區(qū)。重整區(qū)重整單元包括發(fā)生氣體重整工藝的一個(gè)或多個(gè)區(qū)。重整區(qū)可以下述形式來(lái)提供 室、管、管道或其他合適配置的隔室，該隔室提供用于將一種或多種能量源應(yīng)用至廢氣以便促進(jìn)重整工藝的適當(dāng)區(qū)域。重整區(qū)可以分布遍及重整單元包括的多于一個(gè)隔室，且在某些實(shí)施方案中可以包括一個(gè)或多個(gè)顆粒分離器。重整區(qū)接收來(lái)自初級(jí)和次級(jí)處理單元和熔化單元的廢氣、來(lái)自一個(gè)或多個(gè)能量源的能量(例如以熱量的形式)和任選的來(lái)自一個(gè)或多個(gè)工藝添加劑輸入部的工藝添加劑。合適的能量源包括但不限于，等離子體源、熱加熱、等離子體羽流、氫燃燒器、電子束、激光器、輻射以及類似物。在一些實(shí)施方案中，重整與微粒負(fù)載降低同時(shí)發(fā)生。在這樣的實(shí)施方案中，重整區(qū)包括顆粒分離器，且將能量源例如等離子體噴燈設(shè)置為鄰近顆粒分離器的入口或出口或在顆粒分離器內(nèi)。重整單元可以任選地包括另外的熱源，其向與一種或多種能量源接觸之前的進(jìn)入重整區(qū)的廢氣提供熱量。重整區(qū)任選地特別適合于促進(jìn)湍流、混合和/或漩渦且可以任選地包括促進(jìn)混合和湍流的裝置。重整區(qū)可以采取各種配置，只要產(chǎn)生適當(dāng)?shù)幕旌匣蛲牧髑揖S持所需的停留時(shí)間。 例如，重整區(qū)可以定向?yàn)榛旧县Q直地、基本上水平地或成角度地并具有寬范圍的長(zhǎng)度直徑比。在一個(gè)實(shí)施方案中，重整區(qū)是包括第一(上游)端部和第二(下游)端部的直的管狀的或文丘里管狀的區(qū)，且被定向在基本上直立的位置或基本上水平的位置。在一個(gè)實(shí)施方案中，將重整區(qū)配置成具有大的長(zhǎng)度直徑比。根據(jù)該實(shí)施方案，能量源的影響區(qū)域?qū)ㄖ卣麉^(qū)的橫截面面積的相當(dāng)大部分，因此最大化重整工藝。噴燈可以沿著流的路徑放置在若干位置。在一個(gè)實(shí)施方案中，將重整區(qū)設(shè)置為可以以各種定向結(jié)合到碳轉(zhuǎn)化系統(tǒng)中的管。在一個(gè)實(shí)施方案中，在可以任選地包括一個(gè)或多個(gè)彎管的管形隔室中設(shè)置重整區(qū)。任選地，設(shè)置重整區(qū)的隔室可以包括內(nèi)部部件例如擋板，以促進(jìn)氣體在重整區(qū)中的反混和湍流。重整區(qū)可以與同流換熱器或熱交換器以可操作方式相聯(lián)。在這樣的實(shí)施方案中， 將重整區(qū)配置成使得同流換熱器可以定位為鄰近需要熱空氣的區(qū)域，由此節(jié)省氣體至同流換熱器的絕緣管件以及熱空氣至次級(jí)處理/熔化單元的絕緣管件。在一個(gè)實(shí)施方案中，碳轉(zhuǎn)化系統(tǒng)配置成提供至重整區(qū)的旁路。在一個(gè)實(shí)施方案中，重整區(qū)設(shè)置在可移動(dòng)的或可拆卸的隔室中。能量源重整單元包括用于向重整區(qū)提供能量以便促進(jìn)重整工藝的一個(gè)或多個(gè)能量源。在一個(gè)實(shí)施方案中，重整區(qū)包括一個(gè)或多個(gè)等離子體源。一個(gè)或多個(gè)等離子體源可以選自各種類型，包括但不限于非轉(zhuǎn)移電弧和轉(zhuǎn)移電弧、交流(AC)和直流(DC)、等離子體噴燈、高頻感應(yīng)等離子體裝置和電感耦合等離子體噴燈(ICP)。在所有的電弧生成系統(tǒng)中，電弧在陰極和陽(yáng)極之間被引發(fā)。適當(dāng)?shù)牡入x子體源的選擇在本領(lǐng)域技術(shù)人員范圍內(nèi)。轉(zhuǎn)移電弧和非轉(zhuǎn)移電弧(AC和DC兩者)噴燈可以采用適當(dāng)?shù)乇贿x擇的電極材料。 本領(lǐng)域已知的適合于電極的材料包括銅、鎢合金、鉿等。電極壽命取決于各種因素，例如電極上的電弧工作區(qū)域，這又取決于等離子體噴燈的設(shè)計(jì)和電極的空間排列。小的電弧工作區(qū)域通常在較短的時(shí)間內(nèi)磨損電極，除非電極被設(shè)計(jì)為通過(guò)熱離子發(fā)射來(lái)冷卻。電極可以在空間上可調(diào)節(jié)以降低電極之間的間隙中的任何變化，其中變化是電極在它們的壽命期間由于磨損造成的。各種氣體可以用作等離子體噴燈的載體氣體，包括但不限于，空氣、氬、氦、氖、氫氣、甲烷、氨、一氧化碳、氧氣、氮?dú)?、二氧化碳、C2H2和仏禮。載體氣體可以是中性的、還原性的或氧化性的且基于氣體重整工藝的要求和氣體的電離電勢(shì)來(lái)選擇。選擇適當(dāng)?shù)妮d體氣體并理解將載體氣體引入等離子體噴燈的裝置可以影響其效率在本領(lǐng)域普通技術(shù)人員范圍內(nèi)。特定地，不好的載體氣體引入設(shè)計(jì)可以導(dǎo)致不均一的等離子體羽流，具有熱的和冷的區(qū)。在一個(gè)實(shí)施方案中，氣體重整系統(tǒng)包括一個(gè)或多個(gè)非轉(zhuǎn)移的反極性DC等離子體噴燈。在一個(gè)實(shí)施方案中，氣體重整系統(tǒng)包括一個(gè)或多個(gè)水冷銅電極，NTAT DC等離子體噴燈。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，氣體重整系統(tǒng)包括一個(gè)或多個(gè)AC等離子體噴燈。AC等離子體噴燈可以是單相或多相(例如，3相)，具有電弧穩(wěn)定性的相關(guān)變化。 可以直接地從常規(guī)的實(shí)用網(wǎng)絡(luò)或從發(fā)電機(jī)系統(tǒng)向3相AC等離子體噴燈供給電力。還可以使用較高相AC系統(tǒng)(例如，6相)，以及混合的AC/DC噴燈或使用但不限于氫燃燒器、激光器、電子束槍或其他電離氣體源的其他混合裝置。多相AC等離子體噴燈通常具有較低的電源損失。此外，由于軌炮效應(yīng)，電弧沿著電極的快速移動(dòng)可以導(dǎo)致熱負(fù)載在電極之間的改進(jìn)的再分布。該熱負(fù)載的再分布連同用于電極的任何冷卻機(jī)構(gòu)一起，允許使用具有相對(duì)低的熔點(diǎn)但高的熱導(dǎo)率的電極材料，例如銅
口巫O等離子體源可以包括各種商業(yè)上可得到的等離子體噴燈，其在應(yīng)用點(diǎn)提供適宜高的火焰溫度達(dá)持續(xù)時(shí)間。一般而言，這樣的等離子體噴燈以約IOOkW至超過(guò)6MW的輸出功率的規(guī)格可使用。在一個(gè)實(shí)施方案中，等離子體噴燈是兩個(gè)300kW的等離子體噴燈，每一個(gè)等離子體噴燈以需要的(部分的)容量操作。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，重整區(qū)的能量源包括氫燃燒器，其中氧氣和氫氣反應(yīng)以形成超高溫蒸汽(> 1200°C )。在這些高溫下，蒸汽可以電離形式存在，這增強(qiáng)氣體重整工藝。氫燃燒器可以連同其他能量源例如等離子體噴燈一起操作?；钚詺湮镔|(zhì)具有反應(yīng)性物質(zhì)和廣泛的蒸汽裂化的快速分散的益處，反應(yīng)性物質(zhì)和廣泛的蒸汽裂化兩者導(dǎo)致初始的氣體在比用等離子體實(shí)現(xiàn)的更低溫度下高的轉(zhuǎn)化率。氫燃燒器的氫氣可以通過(guò)電解來(lái)獲得。氧源可以是純的氧氣或空氣。還可以使用其他氫源和氧源，如本領(lǐng)域技術(shù)人員容易獲知的。燃燒器的設(shè)計(jì)可以利用標(biāo)準(zhǔn)建模工具，例如，基于計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)(CFD)的工具。燃燒器還可以修改和按尺寸制造為適合氣體重整系統(tǒng)的要求，考慮各種因素，包括但不限于用于重整的氣體的量、室?guī)缀涡螤畹取Ｔ诒景l(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，氫燃燒器包括圓柱形噴嘴主體，具有分別地耦合于主體的上部端部和下部端部并界定主體中的預(yù)定的環(huán)形空間S的上部蓋和下部蓋。氣體供應(yīng)管連接于主體的側(cè)壁，使得管向下從側(cè)壁傾斜。上部蓋可以與主體集成為單一結(jié)構(gòu)，并設(shè)置有具有足以利于消散熱量的厚度的熱傳遞部件。將氫氣排至大氣的多個(gè)噴嘴孔通過(guò)熱傳遞部件形成，且在熱傳遞部件的上表面上形成的暴露凹部與每一個(gè)噴嘴孔連通。氣流室也被界定在主體中使得空氣穿過(guò)室。導(dǎo)向突出部在空間的內(nèi)表面上形成以在空間中將氫氣流導(dǎo)向至所需的方向。此外，環(huán)形空間S的與噴嘴孔的下部端部連通的上部端部，配置成穹頂形狀，因此限定拱狀導(dǎo)向器以將氫氣體導(dǎo)向至孔。氫燃燒器在較低溫度下操作且通?；旌蠚錃馀c空氣。它們還可以使用在顯著更高溫度下運(yùn)行的氧-氫混合物。該更高的溫度可以放出更多的自由基和離子；其還將使氣體與烴蒸氣和甲烷高度反應(yīng)。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，氫燃燒器用作可以加速氣態(tài)烴重整為合成氣的高溫化學(xué)自由基源。氫燃燒器用氧化劑來(lái)操作，且空氣和氧氣是兩個(gè)常規(guī)的選擇。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解氫氣和所需要的氧化劑的相對(duì)比例。除了生成高溫自由基之外，氫燃燒器還生成可控制的量的蒸汽。通常，氫燃燒器可以類似于等離子體噴燈的效率供給動(dòng)力。電子束槍還可以起到重整區(qū)的能量源的作用。電子束槍通過(guò)諸如熱離子發(fā)射、光電陰極和冷發(fā)射的發(fā)射機(jī)理、通過(guò)使用純粹的靜電場(chǎng)或使用磁場(chǎng)來(lái)聚焦和通過(guò)許多電極， 產(chǎn)生具有基本上精確的動(dòng)能的電子束。通過(guò)向原子增加電子或從原子除去電子，電子束槍可以用于電離顆粒。本領(lǐng)域技術(shù)人員容易獲知，這樣的電子電離過(guò)程已經(jīng)用在質(zhì)譜法中以電離氣態(tài)顆粒。電子束槍的設(shè)計(jì)是本領(lǐng)域容易獲知的。例如，DC、靜電熱離子電子槍由若干部件形成，所述部件包括熱陰極，其被加熱以經(jīng)由熱離子發(fā)射產(chǎn)生電子流；電極，其產(chǎn)生電場(chǎng)以聚焦束，例如文納爾圓筒；和一個(gè)或多個(gè)陽(yáng)極電極，其加速電子且進(jìn)一步聚焦電子。對(duì)于在陰極和陽(yáng)極之間的較大的電壓差，電子經(jīng)歷較高的加速度。被放置在陽(yáng)極和陰極之間的排斥環(huán)(impulsive ring)將電子聚焦在陽(yáng)極上的小斑點(diǎn)上。小斑點(diǎn)可以設(shè)計(jì)為孔，在該情況下，電子束在達(dá)到被稱為集電極的第二陽(yáng)極之前被校準(zhǔn)。電離輻射還可以起到重整區(qū)的能量源的作用。電離輻射是指可以電離原子或分子的高能粒子或波。電離能力是輻射的單個(gè)包(電磁輻射的光子)的能量的函數(shù)。電離輻射的實(shí)例是高能β粒子、中子和α粒子。電磁輻射電離原子或分子的能力在整個(gè)電磁波譜中不同。X射線和Y射線將電離幾乎任何分子或原子；遠(yuǎn)紫外光將電離許多原子和分子；近紫外光和可見(jiàn)光將電離非常少的分子。適當(dāng)?shù)碾婋x輻射源是本領(lǐng)域已知的。通過(guò)利用由工藝生成的任何熱量還可以降低維持重整工藝所需要的外部能量。離開(kāi)重整區(qū)的氣體中存在的顯熱可以使用熱交換器來(lái)捕集，并被循環(huán)以增強(qiáng)工藝的外部效率。對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員明顯的是，還可以使用基于熱能或激光器的其他能量源。促進(jìn)重整區(qū)中的混合和/或湍流在一些實(shí)施方案中，重整單元還包括設(shè)計(jì)和配置成基本上增強(qiáng)提供至重整區(qū)的氣體的混合和/或湍流的裝置。在一個(gè)實(shí)施方案中，重整單元包括工藝添加劑入口，將工藝添加劑入口的噴嘴的位置和定位布置為增加重整區(qū)內(nèi)的湍流和混合。在一個(gè)實(shí)施方案中，重整單元包括配置成誘導(dǎo)重整區(qū)內(nèi)的湍流和因此混合的一個(gè)或多個(gè)擋板。不同的擋板布置是本領(lǐng)域已知的且包括但不限于，橫桿擋板、橋壁擋板、扼流圈擋板布置以及類似物。擋板還可以定位在初始?xì)怏w入口處或附近以確保初始?xì)怏w具有更均一的組成和/或溫度，并適當(dāng)?shù)嘏c工藝添加劑混合。參考圖77Α-Β，湍流可以在能量源之前或之后發(fā)生。圖78C示出用于產(chǎn)生湍流的裝置的三個(gè)示例性的實(shí)施方案(i)無(wú)源柵格；(ii)利用旋轉(zhuǎn)軸的活動(dòng)?xùn)鸥?；?iii)剪切發(fā)電機(jī)。圖79和圖80示出用于生成湍流的裝置的另外的示例性的實(shí)施方案。在一個(gè)實(shí)施方案中，能量源的定位有助于在重整區(qū)之前或在重整區(qū)內(nèi)的混合。在一個(gè)實(shí)施方案中，兩個(gè)等離子體噴燈成切線地定位以產(chǎn)生與空氣和/或氧輸入部產(chǎn)生的漩渦方向相同的漩渦方向。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，兩個(gè)等離子體噴燈沿著重整區(qū)隔室的圓周定位在直徑位置。工藝添加劑輸入部的布置基于各種因素，包括但不限于重整區(qū)隔室的設(shè)計(jì)、所需的流量、噴射速度、穿透和混合。本文涵蓋工藝添加劑口和能量源口的各種布置。例如，氧輸入部或口、蒸汽輸入部或口和能量源口可以布置在圍繞重整區(qū)隔室的圓周的層中，允許切線注射和分層注射。在一個(gè)實(shí)施方案中，提供布置在圍繞重整區(qū)隔室的圓周的三個(gè)層中的九個(gè)氧源口。在一個(gè)實(shí)施方案中，提供布置在圍繞重整區(qū)隔室的圓周的兩個(gè)層并在直徑方向定位的兩個(gè)蒸汽輸入口。在空氣和/或氧輸入口布置在層中的實(shí)施方案中，它們可以布置為最大化混合效果。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，空氣和/或氧輸入口成切線地定位，因此允許下部水平輸入口預(yù)混合氣體，噴燈使其變熱，并在氣體中開(kāi)始漩渦運(yùn)動(dòng)。上部水平空氣輸入口可以加速漩渦運(yùn)動(dòng)，由此允許發(fā)展和持續(xù)再循環(huán)渦旋模式。根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案，待處理的氣體成切線地進(jìn)入重整區(qū)，導(dǎo)致漩渦的形成。實(shí)施方
4案還示出成形和定位為增強(qiáng)氣流與能量源的暴露的示例性的氣體操縱器。在一個(gè)實(shí)施方案中，最低水平的空氣輸入口由預(yù)混合進(jìn)入重整區(qū)的氣體的四個(gè)噴射器組成。其他上部?jī)蓚€(gè)水平的空氣噴嘴提供主要的動(dòng)量和氧氣，以混合氣體將并氣體加熱至需要的溫度。蒸汽輸入部或口的布置在數(shù)量、水平、定向和角度方面是靈活的。氧和/或蒸汽輸入口還可以定位為使得它們將氧氣和蒸汽以與重整區(qū)隔室的內(nèi)壁成一角度注射入重整區(qū)隔室中，該角度促進(jìn)氣體的湍流或漩渦?；诟羰抑睆胶退O(shè)計(jì)的空氣輸入口流量和速度，角度被選擇為實(shí)現(xiàn)足夠的噴射穿透。角度可以在約50°和70° 之間變化。空氣輸入口可以布置為使得它們?cè)谙嗤钠矫?，或布置在相繼的平面。在一個(gè)實(shí)施方案中，空氣輸入口布置在下部水平和上部水平。在一個(gè)實(shí)施方案中，下部水平有四個(gè)空氣輸入口，且上部水平有另外六個(gè)空氣輸入口，其中三個(gè)輸入口輕微地高于其他三個(gè)以產(chǎn)生交叉噴射混合效果。任選地，空氣可以成角度地吹入重整區(qū)隔室，使得空氣引起穿過(guò)隔室的氣體的旋轉(zhuǎn)或旋風(fēng)運(yùn)動(dòng)。氣體激勵(lì)源(例如，等離子體噴燈)可以是成角度的以提供蒸汽的進(jìn)一步旋轉(zhuǎn)。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，空氣和/或氧和/或蒸汽輸入部包括耐高溫噴嘴或噴射器。適當(dāng)?shù)目諝鈬娮焓潜绢I(lǐng)域已知的且可以包括商業(yè)上可得到的類型，例如圖81中示出的A型噴嘴和B型噴嘴。噴嘴可以具有單一類型或不同的類型。噴嘴的類型可以基于功能要求來(lái)選擇，例如A型噴嘴用于改變空氣流的方向，用于產(chǎn)生所需的漩渦，且B型噴嘴用于產(chǎn)生高速度的空氣流以實(shí)現(xiàn)某些穿透和最大的混合。噴嘴可以設(shè)計(jì)為以所需的角度引導(dǎo)空氣。在一個(gè)實(shí)施方案中，空氣噴射器成切線地定位。在一個(gè)實(shí)施方案中，成角度的噴吹通過(guò)在輸入噴嘴的末端具有偏轉(zhuǎn)板來(lái)實(shí)現(xiàn)，因此允許入口管和凸緣與室成直角。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，一個(gè)或多個(gè)空氣噴射器(例如，空氣漩渦噴射器)定位為在初始?xì)怏w入口處或附近以將少量空氣注射入初始?xì)怏w中并利用注入的空氣速度在初始?xì)饬髦挟a(chǎn)生漩渦運(yùn)動(dòng)?；谒O(shè)計(jì)的空氣流量和離開(kāi)速度，空氣漩渦噴射器的數(shù)量可以設(shè)計(jì)為提供基本上最大的漩渦，使得射流可以穿透重整區(qū)隔室的中心。任選的工藝添加劑重整單元可以任選地包括配置成將工藝添加劑例如氧源、二氧化碳、其他烴或另外的氣體提供給重整區(qū)的一個(gè)或多個(gè)工藝添加劑口。本領(lǐng)域已知的氧源包括但不限于本領(lǐng)域技術(shù)人員容易理解的氧氣、富氧空氣、空氣、氧化介質(zhì)、蒸汽和其他氧源。在一個(gè)實(shí)施方案中，重整單元包括用于空氣和/或氧輸入部的一個(gè)或多個(gè)口和任選的用于蒸汽輸入部的一個(gè)或多個(gè)口。還可以無(wú)需專用于工藝添加劑例如空氣、蒸汽和其他氣體的注射的入口就實(shí)現(xiàn)任選的工藝添加劑加入。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，可以將工藝添加劑加入到廢氣源。還可以通過(guò)能量源將工藝添加劑加入到重整區(qū)，例如當(dāng)能量源是等離子體噴燈時(shí)。任選地，可以提供口或入口以使得可以將不符合品質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的合成氣重新循環(huán)到重整區(qū)以用于進(jìn)一步處理。這樣的口或入口可以各種角度和/或位置定位，以促進(jìn)材料在重整區(qū)內(nèi)的湍流混合。
可以包括一個(gè)或多個(gè)口以便允許測(cè)量工藝溫度、壓力、氣體組成和感興趣的其他條件。任選地，提供塞、蓋、閥和/或門以便密封重整單元中的一個(gè)或多個(gè)口或入口。適當(dāng)?shù)娜⑸w、閥和/或門是本領(lǐng)域已知的，且可以包括手動(dòng)操作或自動(dòng)操作的那些?？谶€可以包括適當(dāng)?shù)拿芊饧缑芊馍w。任選的催化劑重整區(qū)可以任選地包括一種或多種催化劑。如本領(lǐng)域已知的，催化劑通過(guò)減少達(dá)到均衡所需要的時(shí)間增加化學(xué)反應(yīng)的速率。在重整區(qū)中使用適當(dāng)?shù)拇呋瘎┛梢酝ㄟ^(guò)提供交替的反應(yīng)路徑來(lái)減少重整工藝所需要的能量水平。由催化劑提供的確切路徑將依賴于所使用的催化劑。一般而言，在重整區(qū)中使用催化劑的可行性依賴于它們的壽命。催化劑的壽命可以因‘中毒’(即，由于氣體中的雜質(zhì)引起的它們的催化能力的降級(jí))而縮短。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，重整區(qū)包括有效地降低重整所需要的能量閥值的催化劑。催化劑可以定位在能量源的上游或下游的位置，或可以位于能量源的路徑中。在一個(gè)實(shí)施方案中，包括定位在能量源之前和/或之后的催化劑。 重整單元可以配置成允許容易替換重整區(qū)中的催化劑。例如，可以以安裝在滑動(dòng)機(jī)構(gòu)上的床的形式提供催化劑?；瑒?dòng)機(jī)構(gòu)允許容易除去和替換催化劑床。所選擇的催化劑的催化能力將還取決于操作溫度。各種催化劑的適當(dāng)?shù)牟僮鳒囟确秶潜绢I(lǐng)域已知的。重整單元可以合并足夠的冷卻機(jī)構(gòu)以便確保將催化劑維持在它們的最佳的操作溫度范圍內(nèi)?？梢约尤胩砑觿├缯羝⑺?、空氣、氧氣或再循環(huán)重整氣體，以便幫助增加或降低催化劑附近的溫度。本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，被選擇為控制溫度的具體添加劑將取決于催化劑的位置和該區(qū)中的氣體溫度。催化劑表面的不規(guī)則性以及在大的有機(jī)分子和表面之間的良好接觸將增加重整成較小的分子例如H2和CO的機(jī)會(huì)。可以使用的催化劑包括但不限于橄欖石、經(jīng)煅燒的橄欖石、白云石、氧化鎳、氧化鋅和炭。橄欖石中鐵和鎂的氧化物的存在賦予其重整較長(zhǎng)的烴分子的能力。本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解選擇在該系統(tǒng)的氣體環(huán)境中不會(huì)快速降級(jí)的催化劑。非金屬催化劑和金屬催化劑兩者都可以用來(lái)增強(qiáng)重整工藝。經(jīng)煅燒形式的白云石是最廣泛使用的用于重整來(lái)自生物質(zhì)氣化工藝的氣體的非金屬催化劑。它們相對(duì)廉價(jià)，且被認(rèn)為可清理。當(dāng)與蒸汽一起操作白云石時(shí)，催化效率是高的。并且，最佳的溫度范圍是在約800°C和約900°C之間。白云石的催化活性和物理性質(zhì)在較高溫度下降級(jí)。白云石是通用化學(xué)式為CaMg(CO3)2的鈣鎂礦石，其包含按重量計(jì) 20% MgO、 30% CaO和 45% CO2，且具有其他較少的礦物雜質(zhì)。白云石的煅燒涉及碳酸酯礦物的分解，消除了(X)2以便形成MgO-CaO。完全的白云石煅燒出現(xiàn)在相當(dāng)高的溫度，且通常在 800oC -900°C下執(zhí)行。因此，白云石的煅燒溫度限制了將該催化劑有效用于這些相對(duì)高的溫度。另一種天然存在的礦物橄欖石也被證明具有與經(jīng)煅燒的白云石的催化活性相似的催化活性。橄欖石通常比經(jīng)煅燒的白云石更加穩(wěn)定?？梢允褂玫钠渌呋牧习ǖ幌抻谔妓狨r石、含白云石的石灰石和碳化硅 (SiC)。
炭可以在較低溫度下充當(dāng)催化劑。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，重整區(qū)可操作地連接到初級(jí)處理單元，且將所產(chǎn)生的至少部分炭移動(dòng)到重整區(qū)以用作催化劑。對(duì)于將炭用作催化劑的實(shí)施方案，催化劑床通常放置在能量源之前。合成氣出口重整單元包括一個(gè)或多個(gè)合成氣出口或口以便將合成氣從重整區(qū)傳送到下游處理或儲(chǔ)存。在一個(gè)實(shí)施方案中，重整單元包括位于重整區(qū)的下游端部處或其附近的用于合成氣的一個(gè)或多個(gè)出口。出口可以包括開(kāi)口，或者可選擇地可以包括控制離開(kāi)重整區(qū)的合成氣的流量的裝置。在一個(gè)實(shí)施方案中，出口包括重整區(qū)的開(kāi)放的第二(下游)端部。在一個(gè)實(shí)施方案中，出口包括位于重整區(qū)的關(guān)閉的第二(下游)端部中的一個(gè)或多個(gè)開(kāi)口。在一個(gè)實(shí)施方案中，出口包括第二(下游)端部附近的重整區(qū)的壁中的開(kāi)口。任選的熱量回收裝置可以從合成氣回收熱量并將其用于各種目的，包括但不限于加熱工藝中的工藝添加劑(例如，空氣、蒸汽)和/或在組合的循環(huán)系統(tǒng)中生成電力。所回收的電力可以用于驅(qū)動(dòng)氣體重整工藝，由此減少當(dāng)?shù)仉娏ο牡馁M(fèi)用。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，將從合成氣回收的熱量供應(yīng)給次級(jí)處理單元和/或熔化單元。熱交換器可以與任選地配置成最小化能量消耗和最大化能量生產(chǎn)/回收的控制系統(tǒng)協(xié)同操作，以便獲得增強(qiáng)的效率。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，氣體-流體熱交換器用于將熱量從合成氣傳遞到流體，得到經(jīng)加熱的流體和冷卻氣體。熱交換器包括用于將合成氣和流體傳遞到熱交換器以及從熱交換器傳遞合成氣和流體的裝置(例如，管道系統(tǒng))。合適的流體包括但不限于空氣、水、油或另一種氣體例如氮?dú)饣蚨趸肌９艿老到y(tǒng)可以任選地采用適當(dāng)?shù)囟ㄎ粸楣芾砗铣蓺夂土黧w的流速的一個(gè)或多個(gè)調(diào)整器(例如，鼓風(fēng)機(jī))。這些管道系統(tǒng)可以設(shè)計(jì)為最小化熱量損失以便增強(qiáng)可從合成氣回收的顯熱的量。可以最小化熱量損失，例如，通過(guò)圍繞管道使用包括本領(lǐng)域已知的絕緣材料的絕緣屏障，和/或通過(guò)減少管道的表面區(qū)域。 在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，氣體-流體熱交換器是氣體-空氣熱交換器，其中熱量從合成氣轉(zhuǎn)移到空氣以便產(chǎn)生經(jīng)加熱空氣。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，氣體-流體熱交換器是熱回收蒸汽發(fā)生器，其中熱量轉(zhuǎn)移到水以便產(chǎn)生經(jīng)加熱的水或蒸汽?？梢允褂貌煌悇e的熱交換器，包括可以是直的單程設(shè)計(jì)和U管多程設(shè)計(jì)的殼熱交換器和管熱交換器，以及板型熱交換器。適當(dāng)?shù)臒峤粨Q器的選擇是在本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員的知識(shí)范圍內(nèi)。由于空氣輸入溫度和熱的合成氣中的顯著差異，氣體-空氣熱交換器中的每一個(gè)管任選地具有單獨(dú)的膨脹波紋管以避免管斷裂。在單個(gè)管變得堵塞且因此不再隨著管束剩余部分膨脹/收縮的場(chǎng)合可出現(xiàn)管斷裂。在空氣壓力大于合成氣壓力的那些實(shí)施方案中， 由于空氣進(jìn)入氣體混合物引起的問(wèn)題，管斷裂導(dǎo)致高的危險(xiǎn)。在回收氣體-流體熱交換器中的熱量之后，冷卻合成氣可以仍然包含對(duì)系統(tǒng)的更下游來(lái)說(shuō)太多的熱量。選擇適當(dāng)?shù)南到y(tǒng)以便在調(diào)節(jié)之前進(jìn)一步冷卻合成氣是在本領(lǐng)域技術(shù)人員的知識(shí)范圍內(nèi)。在一個(gè)實(shí)施方案中，熱的合成氣通過(guò)氣體-空氣熱交換器以產(chǎn)生部分冷卻的合成氣和經(jīng)加熱的交換空氣。至熱交換器的空氣輸入可以由工藝空氣鼓風(fēng)機(jī)來(lái)供應(yīng)。部分冷卻的合成氣經(jīng)受干燥驟冷步驟，其中受控量的霧化水的加入產(chǎn)生進(jìn)一步冷卻的合成氣。還可以使用濕式、干式或混合冷卻系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)合成氣的冷卻。濕式或干式冷卻系統(tǒng)可以是直接的或間接的。適當(dāng)?shù)睦鋮s系統(tǒng)是本領(lǐng)域已知的，且本領(lǐng)域技術(shù)人員考慮到系統(tǒng)要求將能夠選擇適當(dāng)?shù)南到y(tǒng)。在一個(gè)實(shí)施方案中，冷卻系統(tǒng)是濕式冷卻系統(tǒng)。濕式冷卻系統(tǒng)可以是直接的或間接的。在利用間接的濕式冷卻的冷卻系統(tǒng)中，提供吸收來(lái)自合成氣的熱量的循環(huán)冷卻水系統(tǒng)。通過(guò)經(jīng)由一個(gè)或多個(gè)冷卻塔蒸發(fā)將熱量排出到大氣?？蛇x擇地，為了便于水節(jié)約，冷凝水蒸汽并在閉環(huán)中將其返回到系統(tǒng)。在一個(gè)實(shí)施方案中，冷卻系統(tǒng)是干式冷卻系統(tǒng)。干式冷卻系統(tǒng)可以是直接的或間接的。在一個(gè)實(shí)施方案中，干式冷卻系統(tǒng)是通風(fēng)干式冷卻系統(tǒng)。雖然，干式冷卻將適度地增加了該設(shè)施的成本，但這在具有有限水供應(yīng)的地區(qū)是優(yōu)選的。在一個(gè)實(shí)施方案中，合成氣冷卻器是輻射氣體冷卻器。各種輻射氣體冷卻器是本領(lǐng)域已知的，且包括在美國(guó)專利申請(qǐng)No. 20070119577和美國(guó)專利No. 5，233，943中所公開(kāi)的內(nèi)容中。還可以通過(guò)在蒸發(fā)器例如淬火器中的直接水蒸發(fā)來(lái)冷卻合成氣。還可以通過(guò)適當(dāng)定位的入口將冷卻的合成氣再循環(huán)到氣體重整單元以便與新近產(chǎn)生的合成氣混合來(lái)降低合成氣的離開(kāi)溫度。控制系統(tǒng)可以提供控制系統(tǒng)以便控制在本文所公開(kāi)的系統(tǒng)和/或一個(gè)或多個(gè)功能單元中實(shí)施或由其實(shí)施的一個(gè)或多個(gè)工藝，和/或提供本文預(yù)期的一個(gè)或多個(gè)工藝裝置的控制以便影響這樣的工藝。一般而言，控制系統(tǒng)可以可操作地控制各種局部的和/或區(qū)域性的工藝，這些工藝與給定系統(tǒng)、功能單元或其部件相關(guān)，和/或與在本發(fā)明的各種實(shí)施方案可以在其中操作或與之協(xié)同操作的系統(tǒng)例如氣化系統(tǒng)內(nèi)實(shí)施的一個(gè)或多個(gè)全局性的工藝相關(guān)， 且由此將其各種控制參數(shù)調(diào)整為適合于影響這些工藝以便得到所定義的結(jié)果。各種感測(cè)元件和響應(yīng)元件可以因此分布為遍及整個(gè)受控系統(tǒng)和/或一個(gè)或多個(gè)受控的功能單元，或者與其一個(gè)或多個(gè)部件相關(guān)，且用于獲得各種工藝、反應(yīng)物和/或產(chǎn)物特征，且如果需要?jiǎng)t產(chǎn)生或確定有助于實(shí)現(xiàn)所需的結(jié)果的一個(gè)或多個(gè)調(diào)節(jié)，且通過(guò)經(jīng)由一個(gè)或多個(gè)可控制的工藝裝置在一個(gè)或多個(gè)正在進(jìn)行的工藝中實(shí)現(xiàn)變化來(lái)響應(yīng)。—般而言，控制系統(tǒng)包括一個(gè)或多個(gè)計(jì)算平臺(tái)，這些計(jì)算平臺(tái)配置成容納一個(gè)或多個(gè)信號(hào)，該信號(hào)指示與整個(gè)系統(tǒng)或其功能單元中的一個(gè)或多個(gè)的操作相關(guān)的一個(gè)或多個(gè)特征。特征可以指示在系統(tǒng)、一個(gè)或多個(gè)功能單元或兩者內(nèi)實(shí)施的一個(gè)或多個(gè)工藝；到系統(tǒng)或一個(gè)或多個(gè)功能單元或兩者的一個(gè)或多個(gè)輸入部；或由系統(tǒng)或一個(gè)或多個(gè)功能單元或兩者生成的一個(gè)或多個(gè)輸出。容易理解的是，可以以整個(gè)系統(tǒng)級(jí)或功能單元級(jí)考慮輸入部。 此外，輸出可以指示在整個(gè)系統(tǒng)內(nèi)的功能單元之間轉(zhuǎn)移的某種事物，例如，氣體、固體、半固體、液體或其他產(chǎn)物或其組合，或者輸出可以指示例如離開(kāi)系統(tǒng)的某種事物?？刂葡到y(tǒng)還配置成確定至少部分地從結(jié)合一個(gè)或多個(gè)控制環(huán)或控制方案的一個(gè)或多個(gè)輸入信號(hào)導(dǎo)出的一個(gè)或多個(gè)工藝控制參數(shù)。一個(gè)或多個(gè)控制環(huán)或控制方案中的每一個(gè)提供系統(tǒng)或一個(gè)或多個(gè)功能單元所需操作水平的參數(shù)化水平。由控制系統(tǒng)生成的工藝控制參數(shù)可以至少部分地用于控制被配置成調(diào)節(jié)系統(tǒng)或一個(gè)或多個(gè)功能單元的操作的一個(gè)或多個(gè)方面的一個(gè)或多個(gè)響應(yīng)元件。在一些實(shí)施方案中，控制系統(tǒng)包括例如一個(gè)或多個(gè)感測(cè)元件，用于感測(cè)與系統(tǒng)、一個(gè)或多個(gè)功能單元、其中實(shí)施的工藝、為其提供的輸入和/或由此生成的輸出相關(guān)的一個(gè)或多個(gè)特征。一個(gè)或多個(gè)計(jì)算平臺(tái)可通信地連接到這些感測(cè)元件以便訪問(wèn)代表所感測(cè)的特征的特征值，且配置成將特征值與被定義為將這些特征表征為適用于所選擇的操作結(jié)果和 /或下游結(jié)果的預(yù)定范圍的這樣的值進(jìn)行比較，并計(jì)算有助于將特征值維持在該預(yù)定的范圍的一個(gè)或多個(gè)工藝控制參數(shù)。多個(gè)響應(yīng)元件可以因此可操作地連接到操作為影響系統(tǒng)和 /或一個(gè)或多個(gè)功能單元、工藝、輸入和/或輸出且由此調(diào)節(jié)所感測(cè)的特征的一個(gè)或多個(gè)工藝裝置，并且可通信地連接到計(jì)算平臺(tái)以便訪問(wèn)所計(jì)算的工藝控制參數(shù)且據(jù)此操作工藝裝置。根據(jù)一些實(shí)施方案，整個(gè)系統(tǒng)包括四個(gè)或更多個(gè)功能單元，其中每個(gè)功能單元包括一個(gè)或多個(gè)區(qū)。在該實(shí)施方案中，控制系統(tǒng)配置成捕獲有關(guān)和整個(gè)系統(tǒng)相關(guān)的一個(gè)或多個(gè)特征的信息，且如果需要?jiǎng)t確定對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的操作條件的一個(gè)或多個(gè)修改，以便在四個(gè)或更多個(gè)功能單元中的每一個(gè)中開(kāi)發(fā)出相應(yīng)的所需的一個(gè)或多個(gè)區(qū)。以該方式，控制系統(tǒng)可以提供操作條件的該開(kāi)發(fā)、創(chuàng)建、維護(hù)或調(diào)節(jié)，以便確保在四個(gè)或更多個(gè)功能單元中的每一個(gè)中提供所需要的一個(gè)或多個(gè)區(qū)。例如，整個(gè)系統(tǒng)的操作條件連同與其結(jié)構(gòu)配置(例如包括添加劑輸入位置)相聯(lián)的四個(gè)或更多個(gè)功能單元一起，允許在四個(gè)或更多個(gè)功能單元中的每一個(gè)內(nèi)形成和/或維護(hù)和/或修改所需的區(qū)。在一些實(shí)施方案中，四個(gè)或更多個(gè)功能單元中的每一個(gè)包括相關(guān)的控制子系統(tǒng)， 其中這些控制子系統(tǒng)可通信地連接以使得這些控制子系統(tǒng)中的每一個(gè)的單個(gè)操作至少部分地受到全局控制系統(tǒng)的控制，由此提供允許至少部分基于與另一功能單元相關(guān)確定的特征修改第一功能單元操作特征的裝置。以該方式，全局控制系統(tǒng)可以允許對(duì)準(zhǔn)整個(gè)系統(tǒng)的所需的功能性。在一些實(shí)施方案中，控制系統(tǒng)配置成提供整個(gè)氣化系統(tǒng)的操作條件的實(shí)時(shí)控制。 在一些實(shí)施方案中，控制系統(tǒng)配置成提供整個(gè)氣化系統(tǒng)的操作條件的準(zhǔn)時(shí)制控制。在一些實(shí)施方案中，控制系統(tǒng)配置成提供整個(gè)氣化系統(tǒng)的操作條件的準(zhǔn)時(shí)制控制和實(shí)時(shí)控制的組合。例如，控制系統(tǒng)的配置包括全局控制系統(tǒng)和一個(gè)或多個(gè)控制子系統(tǒng)，一個(gè)或多個(gè)控制子系統(tǒng)中的每一個(gè)配置成用于控制整個(gè)氣化系統(tǒng)的一部分，例如功能單元， 或特定的功能單元中的特定的區(qū)，或類似物。在該實(shí)例中，控制子系統(tǒng)中的一個(gè)或多個(gè)可以配置成提供相應(yīng)的功能單元或特定的功能單元中的特定的區(qū)的基本上實(shí)時(shí)的控制，且整個(gè)控制系統(tǒng)配置成提供整個(gè)氣化系統(tǒng)的準(zhǔn)時(shí)制全面控制?？梢匀菀椎乩斫?，可以以多種配置提供控制系統(tǒng)的配置和操作定時(shí)，且這些配置可以取決于例如所需控制的復(fù)雜度、所需控制的水平、由氣化系統(tǒng)執(zhí)行的一個(gè)或多個(gè)工藝的可接受性范圍，對(duì)一個(gè)或多個(gè)工藝的修改的敏感度以及類似物。在一個(gè)實(shí)施方案中，控制系統(tǒng)提供與含碳原料轉(zhuǎn)化為氣體相關(guān)的系統(tǒng)、一個(gè)或多個(gè)功能單元、工藝、輸入和/或輸出的反饋、前饋和/或預(yù)測(cè)性控制，以便促進(jìn)相對(duì)于其實(shí)施的一個(gè)或多個(gè)工藝的效率。例如，可以評(píng)估各種工藝特征，且可以可控制地調(diào)節(jié)各種工藝特征以便影響這些工藝，各種工藝特征可以包括但不限于，加熱值和/或原料的組成、合成氣的特征(例如，加熱值、溫度、壓力、流量、組成、碳含量等)、對(duì)這些特征所允許的變化程度以及輸入成本對(duì)輸出值之比。在一些實(shí)施方案中，可以根據(jù)設(shè)計(jì)和/或下游規(guī)范估定和修改一個(gè)或多個(gè)工藝相關(guān)的特征來(lái)執(zhí)行對(duì)各種控制參數(shù)的連續(xù)和/或?qū)崟r(shí)調(diào)節(jié)，各種控制參數(shù)可以包括但不限于熱源功率、添加劑進(jìn)料速率(例如，氧、氧化劑、蒸汽等)、原料進(jìn)料速率(例如，一個(gè)或多個(gè)獨(dú)特的和/或混合進(jìn)料)、氣體和/或系統(tǒng)壓力/流量調(diào)節(jié)器(例如，鼓風(fēng)機(jī)、釋放閥和/或控制閥、錐形孔等)以及類似物，在利用純粹前饋控制的系統(tǒng)和/或一個(gè)或多個(gè)功能單元中，與系統(tǒng)和/或一個(gè)或多個(gè)功能單元相關(guān)的以所測(cè)量的干擾的形式的環(huán)境中的變化，產(chǎn)生預(yù)先定義的響應(yīng)。相反， 利用反饋控制的系統(tǒng)和/或一個(gè)或多個(gè)功能單元允許維護(hù)系統(tǒng)和/或一個(gè)或多個(gè)功能單元所需的狀態(tài)。因此，取決于系統(tǒng)和/或一個(gè)或多個(gè)功能單元的建?；虿僮鲄?shù)化的的精度水平，反饋控制可以不具有前饋控制的穩(wěn)定性水平問(wèn)題。根據(jù)實(shí)施方案，當(dāng)滿足以下先決條件時(shí)，前饋控制可以是及時(shí)有效的干擾必須可測(cè)量，對(duì)系統(tǒng)的輸出的干擾的效果必須是已知的，且干擾影響輸出所需要的時(shí)間比前饋控制影響輸出所需要的時(shí)間長(zhǎng)。前饋控制可以較快響應(yīng)已知的和可測(cè)量的干擾種類，然而在新的干擾稍微持續(xù)時(shí)，它可能是不適當(dāng)?shù)目刂茩C(jī)構(gòu)。相反，反饋控制可以提供對(duì)偏離所需的系統(tǒng)和/或功能單元行為的一個(gè)或多個(gè)偏差的一種水平的控制。然而，反饋控制需要來(lái)自系統(tǒng)或一個(gè)或多個(gè)功能單元的一個(gè)或多個(gè)測(cè)量的變量(輸出)以便對(duì)干擾做出反應(yīng)，從而確定偏差。在識(shí)別偏差之后，反饋控制系統(tǒng)可以提供對(duì)系統(tǒng)和/或一個(gè)或多個(gè)功能單元的操作的一個(gè)或多個(gè)特征的修改，以便將系統(tǒng)和/或一個(gè)或多個(gè)功能單元的操作移回到所需的水平。前饋控制和反饋控制不是互斥排他的。在一些實(shí)施方案中，控制系統(tǒng)包括前饋控制配置和反饋控制配置兩者。例如，前饋控制可以用于提供基于具體的輸入部所必要的相對(duì)快速的響應(yīng)調(diào)節(jié)，且另外的反饋控制系統(tǒng)可以基于由前饋系統(tǒng)做出的預(yù)定的調(diào)節(jié)提供用于再次調(diào)整系統(tǒng)操作或誤差修正的裝置。根據(jù)一些實(shí)施方案，前饋控制和反饋控制兩者的整合可以給裝置提供相對(duì)快速的初始響應(yīng)并顯著降低操作誤差。在一些實(shí)施方案中，可以使用反饋控制來(lái)控制整個(gè)系統(tǒng)，且可以使用反饋控制或前饋控制來(lái)控制一個(gè)或多個(gè)功能單元中的每一個(gè)。例如，對(duì)于功能單元中的每一個(gè)，可以基于相應(yīng)的功能單元的功能操作的建?；騾?shù)化的復(fù)雜性來(lái)確定反饋控制或前饋控制的選擇。建模越完整，前饋就越可能應(yīng)用到相應(yīng)的功能單元。在一些實(shí)施方案中，一個(gè)或多個(gè)功能單元的操作控制由反饋控制和前饋控制兩者提供。在本發(fā)明的一些實(shí)施方案中，模型預(yù)測(cè)控制技術(shù)可以用于系統(tǒng)和/或一個(gè)或多個(gè)功能單元。在修正控制或反饋控制中，將經(jīng)由適當(dāng)?shù)母袦y(cè)元件監(jiān)測(cè)的控制參數(shù)或控制變量的值與指定的值或范圍進(jìn)行比較?；谠趦蓚€(gè)值之間的偏差確定控制信號(hào)，并將其提供給控制元件，以便減少該偏差。應(yīng)明白，常規(guī)的反饋或響應(yīng)控制系統(tǒng)還可以適合于包括自適應(yīng)的
52和/或預(yù)測(cè)性的部件，其中可以根據(jù)所建模的和/或先前所監(jiān)測(cè)的反應(yīng)修改對(duì)給定條件的響應(yīng)，以便提供對(duì)所感測(cè)的特征的反應(yīng)性響應(yīng)，同時(shí)限制補(bǔ)償作用中的潛在過(guò)沖。例如，為給定系統(tǒng)配置提供所獲得的數(shù)據(jù)和/或歷史數(shù)據(jù)可以共同作用，以將對(duì)系統(tǒng)和/或所感測(cè)的工藝特征的響應(yīng)調(diào)節(jié)成在離開(kāi)已經(jīng)監(jiān)測(cè)到先前響應(yīng)并調(diào)節(jié)成提供所需結(jié)果的最佳值的給定范圍內(nèi)。這樣的自適應(yīng)和/或預(yù)測(cè)性的控制方案在本領(lǐng)域中是公知的，且因而不應(yīng)認(rèn)為是偏離于本公開(kāi)內(nèi)容的一般范圍和性質(zhì)?？蛇x擇地，或另外地，控制系統(tǒng)可以配置成監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和/或一個(gè)或多個(gè)功能單元的各種部件的操作，以便確保正確操作，且任選地，以便確保由此實(shí)施的工藝是在規(guī)則標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)(當(dāng)這樣的標(biāo)準(zhǔn)適用時(shí))。根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案，控制系統(tǒng)還可以用于監(jiān)測(cè)和控制系統(tǒng)和/或一個(gè)或多個(gè)功能單元的總計(jì)能量沖擊。例如，系統(tǒng)和/或一個(gè)或多個(gè)功能單元可以操作為使得其能量沖擊降低或再次最小化，例如，通過(guò)優(yōu)化由此實(shí)施的工藝中的一個(gè)或多個(gè)，或再次通過(guò)增加由這些工藝生成的能量回收(例如，廢物熱量)?？蛇x擇地，或另外地，控制系統(tǒng)可以配置成調(diào)節(jié)經(jīng)由受控工藝生成的合成氣的組成和/或其他特征(例如，溫度、壓力、流量等)，使得這樣的特征不僅適用于下游使用，而且還顯著優(yōu)化為用于有效的和/或最佳的使用。例如，在其中合成氣用于驅(qū)動(dòng)給定類型的氣體引擎以便產(chǎn)生電力的實(shí)施方案中，可以將合成氣的特征調(diào)節(jié)為使得這些特征最佳匹配于這樣的引擎的最佳輸入特征。在一個(gè)實(shí)施方案中，控制系統(tǒng)可以配置成調(diào)節(jié)給定的工藝，使得關(guān)于反應(yīng)物和/ 或產(chǎn)物在各種部件中的停留時(shí)間或關(guān)于整個(gè)工藝的各種工藝的限制或性能準(zhǔn)則得到滿足或優(yōu)化。例如，上游工藝速率可以控制為基本上匹配一個(gè)或多個(gè)隨后的下游工藝。此外，在各種實(shí)施方案中，控制系統(tǒng)可以適用于以連續(xù)和/或?qū)崟r(shí)方式循序和/或同時(shí)控制給定工藝的各種方面。根據(jù)實(shí)施方案，包括一個(gè)或多個(gè)控制環(huán)的控制系統(tǒng)允許確定對(duì)系統(tǒng)和/或一個(gè)或多個(gè)功能單元的操作進(jìn)行一個(gè)或多個(gè)調(diào)節(jié)，以便實(shí)現(xiàn)所需的結(jié)果中的一個(gè)或組合。控制環(huán)可以代表系統(tǒng)的整體功能性、功能單元的整體功能性、功能單元的子部件的功能性、其組合或其子部件。在一些實(shí)施方案中，控制系統(tǒng)包括多個(gè)控制環(huán)，其中每個(gè)控制環(huán)與系統(tǒng)、一個(gè)或多個(gè)功能單元或其子部件的所需水平的功能性相關(guān)?？梢越o多個(gè)控制環(huán)中的每一個(gè)指派等級(jí)水平，以便允許控制系統(tǒng)確定應(yīng)首先考慮或評(píng)估哪一個(gè)控制環(huán)或甚至將其考慮成對(duì)滿足其要求來(lái)說(shuō)是最重要的。如果存在與多個(gè)控制環(huán)中的兩個(gè)或更多個(gè)相關(guān)的系統(tǒng)和/或功能單元的一個(gè)或多個(gè)工藝的沖突結(jié)果，多個(gè)控制環(huán)的該等級(jí)水平可以由此提供用于允許控制系統(tǒng)確定嘗試滿足多個(gè)控制環(huán)中的哪一個(gè)的裝置。根據(jù)本技術(shù)的一些實(shí)施方案，控制環(huán)可以配置成多個(gè)嵌套的控制環(huán)，其中可以給特定嵌套的控制環(huán)的每個(gè)控制環(huán)指派加權(quán)因子，例如高的加權(quán)因子可以表示滿足與該特定的控制環(huán)相關(guān)的參數(shù)化的高的重要性。另外，例如，特定的控制環(huán)的加權(quán)功能可以取決于與系統(tǒng)和/或功能單元相關(guān)的一個(gè)或多個(gè)條件，其中該依賴性可以導(dǎo)致控制環(huán)的重要程度的修改或調(diào)節(jié)，由此導(dǎo)致控制環(huán)的等級(jí)的調(diào)節(jié)。一般而言，控制系統(tǒng)可以包括適用于所探討的應(yīng)用的任何類型的控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。 例如，控制系統(tǒng)可以包括基本上集中式控制系統(tǒng)、分布式控制系統(tǒng)或其組合。集中式控制系統(tǒng)通常包括配置成與各種本地和/或遠(yuǎn)程感測(cè)裝置和響應(yīng)元件通信的中心控制器，本地和 /或遠(yuǎn)程感測(cè)裝置和響應(yīng)元件配置成分別地感測(cè)與所控制的工藝相關(guān)的各種特征，并經(jīng)由適合于直接地或間接地影響受控工藝的一個(gè)或多個(gè)可控制的工藝裝置對(duì)其進(jìn)行響應(yīng)。使用集中式結(jié)構(gòu)，經(jīng)由一個(gè)或多個(gè)集中式處理器集中地實(shí)施大多數(shù)計(jì)算，使得大多數(shù)實(shí)施工藝的控制所必須的硬件和/或軟件位于相同的位置。分布控制系統(tǒng)通常包括兩個(gè)或更多個(gè)分布式控制器，這些分布式控制器中的每一個(gè)都可以與用于監(jiān)測(cè)局部和/或區(qū)域特征的相應(yīng)的感測(cè)和響應(yīng)元件通信，且經(jīng)由配置成影響局部工藝或子工藝的局部和/或區(qū)域工藝裝置對(duì)其進(jìn)行響應(yīng)。還可以經(jīng)由各種網(wǎng)絡(luò)配置在分布式控制器之間發(fā)生通信，其中經(jīng)由第一控制器感測(cè)的特征可以傳遞給第二控制器以便在那里響應(yīng)，其中這樣的遠(yuǎn)端響應(yīng)可以具有對(duì)在第一位置處感測(cè)的特征的影響。例如，下游合成氣的特征可以由下游監(jiān)測(cè)裝置感測(cè)，且通過(guò)調(diào)節(jié)與受上游控制器控制的干燥/揮發(fā)單元相關(guān)的控制參數(shù)來(lái)進(jìn)行調(diào)節(jié)。在分布式結(jié)構(gòu)中，控制硬件和/或軟件還在控制器之間分布，其中可以在每一個(gè)控制器上實(shí)施相同的但模塊化配置的控制方案，或者可以在相應(yīng)的控制器上實(shí)施各種協(xié)作的模塊化控制方案?？蛇x擇地，控制系統(tǒng)可以再分成單獨(dú)的但可通信地連接的局部的、區(qū)域的和/或全局的控制子系統(tǒng)。這樣的結(jié)構(gòu)可以允許給定工藝或系列相關(guān)工藝發(fā)生并局部受控，且具有與其他局部控制子系統(tǒng)最小的相互作用。然后，全局的總控制系統(tǒng)可以與每一個(gè)相應(yīng)的局部控制子系統(tǒng)通信，以便指導(dǎo)對(duì)局部工藝的必要調(diào)節(jié)以得到全局結(jié)果。根據(jù)實(shí)施方案，局部控制系統(tǒng)與每一個(gè)功能單元相關(guān)，且配置成響應(yīng)于來(lái)自功能單元內(nèi)和/或來(lái)自功能單元外的輸入來(lái)控制在相同的功能單元中執(zhí)行的工藝。全局控制系統(tǒng)可操作地耦合于每一個(gè)功能單元控制器，由此提供用于設(shè)置一種水平的系統(tǒng)操作的整體管理的裝置。本發(fā)明的控制系統(tǒng)可以使用以上結(jié)構(gòu)中的任何或本領(lǐng)域公知的任何其他結(jié)構(gòu)，這些結(jié)構(gòu)被認(rèn)為是在本公開(kāi)內(nèi)容的一般的范圍和性質(zhì)內(nèi)。例如，可以在專用局部環(huán)境中控制在本發(fā)明的上下文內(nèi)控制和實(shí)施的工藝，且當(dāng)可應(yīng)用時(shí)具有到用于相關(guān)的上游或下游工藝的任何中心控制系統(tǒng)和/或遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)的任選的外部通信?？蛇x擇地，控制系統(tǒng)可以包括設(shè)計(jì)為協(xié)同控制區(qū)域工藝和/或全局工藝的區(qū)域控制系統(tǒng)和/或全局控制系統(tǒng)的子部件。例如，模塊化控制系統(tǒng)可以設(shè)計(jì)為使得控制模塊交互地控制系統(tǒng)的各種子部件，同時(shí)提供區(qū)域控制和/或全局控制所需要的模塊間通信?？刂葡到y(tǒng)通常包括一個(gè)或多個(gè)中心的網(wǎng)絡(luò)化的和/或分布式處理器、用于接收來(lái)自各種感測(cè)元件的當(dāng)前感測(cè)特征的一個(gè)或多個(gè)輸入、和用于將新的或經(jīng)更新的控制參數(shù)傳遞給各種響應(yīng)元件的一個(gè)或多個(gè)輸出?？刂葡到y(tǒng)的一個(gè)或多個(gè)計(jì)算平臺(tái)還可以包括用于在其中存儲(chǔ)各種預(yù)定的和/或重新調(diào)節(jié)的控制參數(shù)、設(shè)定的或優(yōu)選的系統(tǒng)和工藝特征操作范圍、系統(tǒng)監(jiān)測(cè)和控制軟件、操作數(shù)據(jù)以及類似物的一個(gè)或多個(gè)本地和/或遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)(例如，R0M、RAM、可移動(dòng)介質(zhì)、本地和/或網(wǎng)絡(luò)訪問(wèn)介質(zhì)等)。任選地，計(jì)算平臺(tái)還可以直接地或經(jīng)由各種數(shù)據(jù)儲(chǔ)存裝置具有對(duì)工藝仿真數(shù)據(jù)和/或系統(tǒng)參數(shù)優(yōu)化和建模裝置的訪問(wèn)權(quán)。進(jìn)一步，計(jì)算平臺(tái)可以設(shè)置有用于提供對(duì)控制系統(tǒng)的管理訪問(wèn)(系統(tǒng)升級(jí)、維護(hù)、 修改、對(duì)新的系統(tǒng)模塊和/或設(shè)備的適應(yīng)等)的一個(gè)或多個(gè)任選的圖形用戶界面和輸入外圍設(shè)備，以及用于與外部源(例如，調(diào)制解調(diào)器、網(wǎng)絡(luò)連接、打印機(jī)等)通信數(shù)據(jù)和信息的各種任選的輸出外圍設(shè)備。處理系統(tǒng)和任何一個(gè)子處理系統(tǒng)可以排他性地包括硬件，或硬件、固件和軟件的任何組合。任何子處理系統(tǒng)可以包括一個(gè)或多個(gè)比例(P)控制器、積分(I)控制器或差分 (D)控制器的任何組合，例如，P控制器、I控制器、PI控制器、PD控制器、PID控制器等。本領(lǐng)域中的技術(shù)人員將明顯看出，P控制器、I控制器和D控制器的組合的理想選擇取決于氣化系統(tǒng)的反應(yīng)工藝的部分的動(dòng)力學(xué)和延時(shí)以及組合意圖控制的操作條件的范圍、以及組合控制器的動(dòng)力學(xué)和延時(shí)。本領(lǐng)域中的技術(shù)人員將明顯看出，可以以模擬硬件形式實(shí)施這些組合，該模擬硬件形式可以經(jīng)由感測(cè)元件連續(xù)地監(jiān)測(cè)特征的值并將其與指定的值進(jìn)行比較，以便影響相應(yīng)的控制元件經(jīng)由響應(yīng)元件進(jìn)行足夠的調(diào)節(jié)，以便減少在所觀察的值和所指定的值之間差異。本領(lǐng)域中的技術(shù)人員還將明顯看出，可以在混合的數(shù)字硬件軟件環(huán)境中實(shí)施該組合。另外可自由支配的采樣、數(shù)據(jù)采集和數(shù)字處理的相關(guān)影響對(duì)本領(lǐng)域中的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)是公知的。可以在前饋控制方案和反饋控制方案中P、I、D組合控制?？刂圃缫陨纤x的和所描述的，在本上下文內(nèi)預(yù)期的感測(cè)元件可以包括但不限于監(jiān)測(cè)氣體化學(xué)組成、合成氣的流速和溫度、監(jiān)測(cè)溫度、監(jiān)測(cè)壓力、監(jiān)測(cè)氣體的不透明度和與能量源(例如，功率和位置)相關(guān)的各種參數(shù)的元件。根據(jù)實(shí)施方案，合成氣中所得到的H2 CO比率取決于各種因素，這些因素不限于操作情景(熱解或具有足夠的O2/空氣)、處理溫度、水分含量和初始?xì)怏w的吐CO比率。 氣化技術(shù)通常產(chǎn)生其H2 CO比率從高至約6 1到低至約1 1的合成氣，且下游應(yīng)用規(guī)定了最佳H2 CO比率。在一個(gè)實(shí)施方案中，所得到的H2 CO比率的范圍是約1.1到約 1.2。在一個(gè)實(shí)施方案中，所得到的H2 CO比率是1.1 1?？紤]以上因素中的一個(gè)或多個(gè)，根據(jù)實(shí)施方案，控制系統(tǒng)通過(guò)調(diào)節(jié)在所應(yīng)用的氣體激勵(lì)場(chǎng)(例如，等離子體噴燈熱量)和工藝添加劑(例如，空氣、氧、碳、蒸汽)之間的平衡而在可能的吐CO比率的范圍上調(diào)整合成氣的組成，由此允許為具體的下游應(yīng)用優(yōu)化合成氣組成。在一些實(shí)施方案中，可以規(guī)則地或連續(xù)地監(jiān)測(cè)多種操作參數(shù)以便確定氣體重整系統(tǒng)是否在最佳設(shè)定點(diǎn)內(nèi)操作。所監(jiān)測(cè)的參數(shù)可以包括但不限于化學(xué)組成、合成氣的流速和溫度、在系統(tǒng)內(nèi)各種位置處的溫度、系統(tǒng)的壓力和與氣體激勵(lì)源(例如，等離子體噴燈功率和位置)相關(guān)的各種參數(shù)，且該數(shù)據(jù)用來(lái)確定是否需要對(duì)系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)。合成氣的組成和不透明性可以對(duì)合成氣采樣并使用技術(shù)人員公知的方法來(lái)分析合成氣?？梢杂糜诖_定合成氣的化學(xué)組成的一種方法是通過(guò)氣相色譜(GC)分析。這些分析的采樣點(diǎn)可以遍及整個(gè)系統(tǒng)。在一個(gè)實(shí)施方案中，使用測(cè)量氣體的紅外光譜的傅里葉變換紅外(FTIR)分析儀來(lái)測(cè)量氣體組成。根據(jù)實(shí)施方案，控制系統(tǒng)可以配置成確定合成氣蒸汽中是否存在太多或太少的氧氣且因而調(diào)節(jié)工藝。在一個(gè)實(shí)施方案中，一氧化碳蒸汽中的分析儀或傳感器探測(cè)到二氧化碳或其他合適的參考富氧材料的存在和濃度。在一個(gè)實(shí)施方案中，直接地測(cè)量氧氣。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，可以使用熱重分析儀(TGA)。在一個(gè)實(shí)施方案中，傳感器分析合成氣的組成中的一氧化碳、氫氣、烴和二氧化碳。基于數(shù)據(jù)分析，控制器將信號(hào)發(fā)送給氧氣和/或蒸汽入口，以便控制注入到該室的氧氣和/或蒸汽的量，和/或?qū)⑿盘?hào)發(fā)送給氣體激勵(lì)源。在一個(gè)實(shí)施方案中，將一個(gè)或多個(gè)任選的不透明性監(jiān)視器安裝在系統(tǒng)內(nèi)以便提供不透明性的實(shí)時(shí)反饋，由此提供用于自動(dòng)化工藝添加劑(主要是蒸汽)輸入速率的任選的機(jī)構(gòu)，以便將微粒物質(zhì)的水平維持在低于最大允許濃度。系統(tǒng)中各個(gè)位置處的溫度在一個(gè)實(shí)施方案中，提供監(jiān)測(cè)合成氣的溫度和位于遍及整個(gè)系統(tǒng)的適當(dāng)部位處的溫度的裝置，其中連續(xù)獲得這樣的數(shù)據(jù)。用于監(jiān)測(cè)該室中的溫度的裝置，例如，可以位于室的外部壁，或室的頂部、中間和底部處的內(nèi)部耐火材料。另外，提供用于監(jiān)測(cè)合成氣的離開(kāi)溫度的傳感器。在一個(gè)實(shí)施方案中，由根據(jù)需要安裝在系統(tǒng)中的適當(dāng)位置處的熱電偶提供用于監(jiān)測(cè)溫度的裝置。系統(tǒng)的壓力在一個(gè)實(shí)施方案中，提供用于監(jiān)測(cè)在該室內(nèi)的壓力的裝置，其中連續(xù)實(shí)時(shí)獲得這樣的數(shù)據(jù)。在進(jìn)一步的實(shí)施方案中，這些壓力監(jiān)測(cè)裝置包括壓力傳感器，例如位于干燥/揮發(fā)單元上任何位置(例如在干燥/揮發(fā)單元的直立壁上)的壓力換能器或壓力計(jì)接口。氣流的諫率在一個(gè)實(shí)施方案中，提供用于監(jiān)測(cè)在位于貫穿整個(gè)系統(tǒng)的適當(dāng)部位處的合成氣的流率的裝置，其中連續(xù)獲得這樣的數(shù)據(jù)。氣流中的波動(dòng)可以是非均一條件(例如，噴燈故障或由于電極變化或其他支撐物設(shè)備故障)的結(jié)果。作為臨時(shí)措施，通過(guò)對(duì)鼓風(fēng)機(jī)速率、材料的進(jìn)料速率、次級(jí)原料、空氣、 蒸汽和噴燈功率的反饋控制來(lái)修正氣流中的波動(dòng)。如果氣流中的波動(dòng)持續(xù)，則可以關(guān)閉該系統(tǒng)，直到解決了該問(wèn)題。工藝添加劑的加入在一個(gè)實(shí)施方案中，控制系統(tǒng)包括調(diào)整反應(yīng)物(包括任何工藝添加劑)的響應(yīng)元件，以便管理初始?xì)怏w化學(xué)重整成合成氣。例如，工藝添加劑可以供應(yīng)到室中，以便促進(jìn)某些化學(xué)組成的初始?xì)怏w有效重整成不同的所需的化學(xué)組成的合成氣。在一個(gè)實(shí)施方案中，如果傳感器在合成氣中檢測(cè)到過(guò)量的二氧化碳，則降低蒸汽和/或氧氣注入。上面定義和描述的本上下文內(nèi)預(yù)期的響應(yīng)元件可以包括但不限于配置成通過(guò)調(diào)節(jié)與其相關(guān)的給定控制參數(shù)來(lái)影響給定工藝的可操作地耦合于工藝相關(guān)的裝置的各種控制元件。例如，可經(jīng)由一個(gè)或多個(gè)響應(yīng)元件在本上下文內(nèi)操作的工藝裝置可以包括但不限于調(diào)節(jié)氧源輸入部和氣體激勵(lì)源的元件。調(diào)節(jié)氣體激勵(lì)場(chǎng)(例如，至噴燈的功率)可以改變氣體激勵(lì)場(chǎng)。在一個(gè)實(shí)施方案中，控制等離子體噴燈熱量以便驅(qū)動(dòng)反應(yīng)。 將空氣加入到室中還通過(guò)借助于合成氣的燃燒而釋放噴燈熱能而帶走部分噴燈熱量負(fù)載。 調(diào)節(jié)工藝空氣的流速以便將噴燈功率保持在合適的操作范圍。在一個(gè)實(shí)施方案中，調(diào)節(jié)等離子體噴燈功率以便將合成氣離開(kāi)溫度穩(wěn)定在設(shè)計(jì)設(shè)定點(diǎn)。在一個(gè)實(shí)施方案中，設(shè)計(jì)設(shè)定點(diǎn)高于1000°c以便促進(jìn)氣體中的焦油和煤煙的完全分解。調(diào)節(jié)系統(tǒng)內(nèi)的壓力在一個(gè)實(shí)施方案中，控制系統(tǒng)包括用于控制該室的內(nèi)部壓力的響應(yīng)元件。在一個(gè)實(shí)施方案中，內(nèi)部壓力被維持在負(fù)壓力，即，輕微地低于大氣壓力的壓力。例如，室的壓力可以維持在約1-3毫巴真空。在一個(gè)實(shí)施方案中，系統(tǒng)的壓力維持在正壓力。由與氣體重整系統(tǒng)氣體連通的感應(yīng)鼓風(fēng)機(jī)提供用于控制內(nèi)部壓力的這樣的裝置的示例性實(shí)施方案。如此應(yīng)用的感應(yīng)鼓風(fēng)機(jī)將系統(tǒng)維持在負(fù)壓力。在其中維持正壓力的系統(tǒng)中，命令鼓風(fēng)機(jī)在比負(fù)壓力情況低的RPM下操作，或者可以使用壓縮機(jī)。根據(jù)實(shí)施方案，響應(yīng)于由遍及整個(gè)系統(tǒng)的壓力傳感器獲得的數(shù)據(jù)，將根據(jù)該系統(tǒng)中的壓力是增加(由此將增加風(fēng)扇的速率)還是降低(由此將降低風(fēng)扇的速率)來(lái)調(diào)節(jié)感應(yīng)鼓風(fēng)機(jī)的速率。根據(jù)實(shí)施方案，可以將系統(tǒng)維持在相對(duì)于大氣壓力稍負(fù)的壓力，以便防止氣體被排出到環(huán)境中。根據(jù)實(shí)施方案，可以通過(guò)調(diào)節(jié)合成氣鼓風(fēng)機(jī)的速率來(lái)穩(wěn)定壓力。任選地，以低于鼓風(fēng)機(jī)的最小操作頻率的速度，次級(jí)控制占優(yōu)且改為調(diào)節(jié)再循環(huán)閥。一旦再循環(huán)閥返回到完全關(guān)閉，重新使用初級(jí)控制。示例件控制概念根據(jù)實(shí)施方案，多個(gè)控制環(huán)可以配置成使得它們表示選自包括以下的組的一個(gè)或多個(gè)控制變量合成氣LHV通量(MJ/hr)、下加熱值-LHV(MJ/m3)、合成氣流(m3/hr)、如果期望指定的吞吐量則可以考慮的進(jìn)料速率(kg/hr)、合成氣組成(CO CO2比率，CH4,H2)和渣流(kg/hr)。此外，多個(gè)控制環(huán)可以配置成使得它們表示選自包括以下的組的一個(gè)或多個(gè)受控變量動(dòng)力缸循環(huán)時(shí)間(秒)、動(dòng)力缸行進(jìn)速率、工藝空氣流(工藝空氣流可以包括CRV 空氣(m3/hr)和底部爐排空氣區(qū)(m7hr)和精制室空氣(m3/hr)中的一個(gè)或多個(gè))、空氣鼓風(fēng)機(jī)排出壓力(毫巴)、精制室噴燈功率(kWj、固體殘留物熔爐噴燈功率(kWj、固體殘留物熔爐燃燒器功率(kWs)。在一些實(shí)施方案中，經(jīng)由測(cè)試選擇最佳的動(dòng)力缸運(yùn)動(dòng)序列，且最佳的動(dòng)力缸運(yùn)動(dòng)序列不受控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)。此外，多個(gè)控制環(huán)可以配置成使得它們表示選自包括以下的組的一個(gè)或多個(gè)約束空氣箱溫度CC )、轉(zhuǎn)換器氣相溫度CC )、精制室氣體溫度CC )、系統(tǒng)壓降(合成氣鼓風(fēng)機(jī)電動(dòng)機(jī)電流、容器設(shè)計(jì)壓力)、空氣流控制閥(FCV)位置(％ )、(CRV，底部爐排空氣區(qū)&精制室)、熔化室溫度CC )、初級(jí)轉(zhuǎn)換器水平(cm)、CRV 上部室水平(cm)和固體殘留物熔爐水平(cm)。根據(jù)一些實(shí)施方案，該設(shè)施的最終目的是最大化電力生產(chǎn)，這可以通過(guò)確保到向其供應(yīng)合成氣的每一引擎的能量的通量足以將每一引擎保持在滿負(fù)載操作來(lái)實(shí)現(xiàn)。合成氣能量通量是合成氣流乘以合成氣加熱值。改善轉(zhuǎn)化率效率和/或增加吞吐量將使得通量基本上最大化，由此確保引擎保持在滿負(fù)載。根據(jù)實(shí)施方案，存在增加合成氣流的兩種主要方法增加空氣流和/或增加進(jìn)料速率。將空氣流增加為超過(guò)某一最佳值可以開(kāi)始減少加熱值；由此對(duì)整個(gè)LHV通量造成負(fù)面影響。因此，存在實(shí)現(xiàn)高流量和高LHV兩者的最佳空氣流?？刂葡到y(tǒng)可以配置成評(píng)估LHV 和合成氣流，并操縱系統(tǒng)和/或與空氣流相關(guān)的一個(gè)或多個(gè)功能單元以便優(yōu)化。在一些實(shí)施方案中，如果由于降低的進(jìn)料能量品質(zhì)、額外的進(jìn)料水分、變化的環(huán)境
57條件(由于風(fēng)/空氣的殼損失)而導(dǎo)致差的轉(zhuǎn)化率，則控制系統(tǒng)可以配置成調(diào)節(jié)進(jìn)料速率以便確保引擎總是滿負(fù)載。當(dāng)調(diào)節(jié)進(jìn)料速率時(shí)，控制系統(tǒng)還可以配置成調(diào)節(jié)空氣流以便保持優(yōu)化轉(zhuǎn)化率(由此保持優(yōu)化LHV通量)。此外，可以通過(guò)操縱動(dòng)力缸循環(huán)時(shí)間或動(dòng)力缸行進(jìn)速率來(lái)調(diào)節(jié)進(jìn)料速率，這將移動(dòng)更多的材料通過(guò)系統(tǒng)，由此增加吞吐量和合成氣產(chǎn)生。根據(jù)實(shí)施方案，存在限制調(diào)節(jié)一些受控變量的能力的約束。例如，底部爐排可以具有安裝在每一個(gè)筒中的熱電偶，其中從這些熱電偶捕集的信息可以用于充當(dāng)貫穿爐排的各種階段的反應(yīng)水平的指示，并且另外通知或確定任何潛在的熱點(diǎn)或潛在的過(guò)轉(zhuǎn)化的位置。 這些熱電偶的主要目的是避免超過(guò)底部爐排設(shè)計(jì)溫度，然而它們還被控制系統(tǒng)用來(lái)確定潛在的轉(zhuǎn)化程度。根據(jù)實(shí)施方案，位于底部爐排和轉(zhuǎn)化材料的堆上方的氣相溫度可以用于指示來(lái)自燃燒的局部熱點(diǎn)。空氣箱溫度和氣相溫度兩者被控制系統(tǒng)用來(lái)將空氣流速率調(diào)節(jié)為底部爐排空氣區(qū)中的每一個(gè)，這可以影響轉(zhuǎn)化程度；由此基本上直接地影響合成氣通量。根據(jù)實(shí)施方案，存在遍及整個(gè)精制室進(jìn)行的溫度測(cè)量，其中這些測(cè)量可以用于調(diào)節(jié)空氣流速率。根據(jù)實(shí)施方案，這些溫度測(cè)量可以僅用于調(diào)節(jié)精制室空氣流中的流速。對(duì)精制空氣流速率的響應(yīng)可見(jiàn)于溫度，然而它們還可以用于控制合成氣流和LHV。在一些實(shí)施方案中，精制室溫度可以用于防止超過(guò)耐火材料設(shè)計(jì)溫度，然而它們還可以被控制系統(tǒng)用來(lái)調(diào)節(jié)精制空氣流速率。根據(jù)實(shí)施方案，在噴燈的下游的位置處確定精制室溫度，且該信息可以被控制系統(tǒng)用來(lái)調(diào)節(jié)噴燈功率。在該位置的合成氣溫度控制是在精制空氣流和噴燈功率之間的優(yōu)化。根據(jù)實(shí)施方案，涉及噴燈功率時(shí)，控制系統(tǒng)的目標(biāo)是最小化功率消耗，同時(shí)優(yōu)化轉(zhuǎn)化率和焦油破壞。因此，合成氣組成(CO CO2比率、CH4、H2)模型和溫度模型還被控制系統(tǒng)用來(lái)充分優(yōu)化噴燈功率。根據(jù)實(shí)施方案，對(duì)空氣流速率和進(jìn)料速率(例如動(dòng)力缸循環(huán)時(shí)間或行進(jìn)速率)的另一限制與容器壓降相關(guān)。例如，隨著合成氣流產(chǎn)生的增加，遍及整個(gè)工藝的壓降也增加。 如果這些壓降變得太高，則容器可以達(dá)到它們的壓力或真空設(shè)計(jì)額定值，或作為合成氣的主要原動(dòng)力的合成氣鼓風(fēng)機(jī)可以超過(guò)其設(shè)計(jì)能力并在其電動(dòng)機(jī)上達(dá)到高電流或其最高速度。因此，在一些實(shí)施方案中，這些壓降約束可以限制進(jìn)料速率和空氣流速率的增加。根據(jù)一些實(shí)施方案，存在獨(dú)立于合成氣通量?jī)?yōu)化控制器而運(yùn)行的電寄生功率優(yōu)化控制。該寄生功率優(yōu)化控制器可以配置成將工藝空氣鼓風(fēng)機(jī)排出壓力減少為盡可能低，以便最小化空氣鼓風(fēng)機(jī)馬力-由此減少設(shè)備功率寄生。根據(jù)實(shí)施方案，存在對(duì)空氣鼓風(fēng)機(jī)排出壓力可以被降低到多低的約束，其中這些約束可以包括空氣流控制閥位置，例如位于底部爐排、精制室、CRV。根據(jù)實(shí)施方案，空氣FCV(流控制閥)通常被維持設(shè)定的閥開(kāi)口，該閥開(kāi)口允許所需水平的流控制。根據(jù)實(shí)施方案，CRV中的主控制環(huán)是床高度水平控制。通過(guò)操縱CRV工藝空氣流和SRM燃燒器燃燒速率來(lái)維持床高度。隨著更多的材料聚集在CRV中，通常增加空氣流速率以便對(duì)它轉(zhuǎn)換。根據(jù)實(shí)施方案，燃燒器燃燒速率是用于控制床高度的次級(jí)控制按鈕，這是因?yàn)樗峁﹣?lái)自下部SRM的熱量通量并輔助加熱/轉(zhuǎn)化CRV床高度的下部部分。根據(jù)實(shí)施方案，由合成氣分析儀監(jiān)測(cè)對(duì)空氣流速率和燃燒器燃燒速率調(diào)節(jié)的響應(yīng)。例如，目標(biāo)是優(yōu)化指示合成氣流時(shí)間合成氣加熱值的合成氣通量。例如，雖然堆高度水平控制可以要求更多的空氣流，但如果加入太多的空氣，則LHV或其他合成氣參數(shù) (CO CO2比率、碳速率、H2、CH4)可以超過(guò)最佳的或所需的水平。在這樣的情況中，空氣不能總是減少，這是因?yàn)楸仨毦S持堆高度，然而在該實(shí)例中，可以減少進(jìn)料速率以便補(bǔ)償。任選的進(jìn)一步處理在用于下游應(yīng)用、儲(chǔ)存或燃燒之前，合成氣蒸汽可以經(jīng)受進(jìn)一步的處理。例如，可以在存儲(chǔ)罐中冷卻、調(diào)節(jié)和/或容納重整的氣體。通常，合成氣以高的溫度例如約1050°C的溫度離開(kāi)重整單元。在一個(gè)實(shí)施方案中， 在任何進(jìn)一步處理之前冷卻合成氣。在一個(gè)實(shí)施方案中，調(diào)節(jié)合成氣以便除去另外的雜質(zhì)。例如，合成氣可以通過(guò)氣體調(diào)節(jié)系統(tǒng)，在氣體調(diào)節(jié)系統(tǒng)中處理合成氣以便除去殘余微粒物質(zhì)、酸氣體(HC1，H#)和/或重金屬。合適的處理的實(shí)例包括例如文丘里洗滌器、除去酸氣體的HCl洗滌器、除去硫化氫的H2S洗滌器、用于最終除去顆粒的電過(guò)濾器和織物集塵室過(guò)濾器和用于除去任何殘余焦油和重金屬的碳床。合成氣還可以通過(guò)勻化室，勻化室的停留時(shí)間和形狀被設(shè)計(jì)為促進(jìn)混合重整的氣體以便削弱其特征中的波動(dòng)。碳轉(zhuǎn)化系統(tǒng)單元的結(jié)構(gòu)通常，碳轉(zhuǎn)化系統(tǒng)包括一個(gè)或多個(gè)隔室，每一個(gè)隔室包括系統(tǒng)的功能單元中的一個(gè)或多個(gè)。例如，組成碳轉(zhuǎn)化系統(tǒng)的四個(gè)功能單元可以被提供為分立的連通的隔室或兩個(gè)或更多個(gè)單元可以被提供為單一隔室。當(dāng)在單一隔室中提供多于一個(gè)的單元時(shí)，隔室可以包括分立的區(qū)段或在結(jié)構(gòu)上可以是基本上均一的。在某些實(shí)施方案中，這些隔室可以被稱為“室”。各種隔室被設(shè)計(jì)為提供用于將原料處理成合成氣且允許將合成氣傳送到下游工藝?yán)缋鋮s或精制或其他且用于將灰分處理成渣的密封、隔熱的空間。隔室的設(shè)計(jì)反映了該單元中發(fā)生的工藝的具體要求。設(shè)計(jì)可以任選地提供進(jìn)入碳轉(zhuǎn)化系統(tǒng)的內(nèi)部的入口以供檢查、維護(hù)和維修。隔室可以任選地用凸緣連接以便促進(jìn)單個(gè)單元或區(qū)域的替換。為了在碳轉(zhuǎn)化系統(tǒng)中使用，隔室可以是耐火材料內(nèi)襯的，且可以根據(jù)需要由多層材料制成。例如，外層或殼通常是鋼。此外，在內(nèi)部耐火材料層和外部鋼殼之間提供一個(gè)或多個(gè)絕緣層以便降低鋼套管的溫度是有益的?？梢赃M(jìn)一步提供圍繞外部表面的絕緣板以便降低鋼套管的溫度。任選地，可以將陶瓷涂層用作絕熱器。當(dāng)需要供耐火材料膨脹而不破裂的空間時(shí)，可以針對(duì)鋼殼使用可壓縮的材料例如陶瓷涂層。絕緣的材料被選擇為提供高到足以避免酸氣體縮合(如果這樣的問(wèn)題是相關(guān)的)、但沒(méi)有高到威脅外部殼的完整性的耐火材料保護(hù)隔室免受高溫和腐蝕性氣體，且使得不必要的熱量損失最小化。耐火材料材料可以是本領(lǐng)域中的技術(shù)人員公知的適用于高溫(例如約1100°c到1800°C的溫度)不增壓反應(yīng)的常規(guī)耐火材料。當(dāng)選擇耐火材料系統(tǒng)時(shí)，要考慮的因素包括內(nèi)部的溫度、 磨損；侵蝕和腐蝕；所需的熱量保持/外部器皿的溫度界限；耐火材料的預(yù)期壽命。適當(dāng)?shù)哪突鸩牧系膶?shí)例包括高溫燃燒陶瓷，即，氧化鋁、氮化鋁、硅酸鋁、氮化硼、磷酸鋯、玻璃陶瓷和主要包含二氧化硅、氧化鋁、氧化鉻和二氧化鈦的高鋁磚。為了提供對(duì)腐蝕性氣體進(jìn)一步防護(hù)，隔室可以任選地部分地或完全地內(nèi)襯有保護(hù)膜。這樣的膜在本領(lǐng)域中是已知的，且因而本領(lǐng)域技術(shù)人員將能夠基于系統(tǒng)的要求而容易地確定適當(dāng)?shù)哪ぃ疫@樣的膜例如包括Sauereisen 49 號(hào)高溫膜。在一個(gè)實(shí)施方案中，碳轉(zhuǎn)化系統(tǒng)中采用的耐火材料是在內(nèi)部上帶有高密度層以便抵抗高溫、磨損、侵蝕和腐蝕的多層設(shè)計(jì)。高密度材料外部是具有較低電阻性質(zhì)但具有較高絕緣因子的較低密度的材料。任選地，該層外部是具有非常高的絕緣因子的非常低密度的泡沫板，且可以使用該泡沫板，這是因?yàn)樗鼘⒉粫?huì)暴露于侵蝕的磨損。在多層耐火材料中使用的適當(dāng)材料在本領(lǐng)域中是公知的。在一個(gè)實(shí)施方案中，多層耐火材料包括內(nèi)部定向的氧化鉻層；中間氧化鋁層和外部保溫層。任選地，單個(gè)區(qū)和區(qū)域中的耐火材料可以特別地適用于在隔室的該特定區(qū)域內(nèi)的環(huán)境。例如，熔化單元可以具有其中工作溫度較高的較厚的耐火材料。此外，熔化單元的耐火材料可以適用于抵抗較高溫度，且被設(shè)計(jì)為限制渣滲透到耐火材料中，由此減少耐火材料的腐蝕。隔室的壁可以任選地合并耐火材料內(nèi)襯的支撐物或耐火材料錨。適當(dāng)?shù)哪突鸩牧现挝锖湾^在本領(lǐng)域中是已知的。由于嚴(yán)峻的操作條件，預(yù)期耐火材料可能需要周期性的維護(hù)。因此，在一個(gè)實(shí)施方案中，在碳轉(zhuǎn)化系統(tǒng)中使用帶凸緣的室。在一個(gè)實(shí)施方案中，該室被懸掛為離開(kāi)支撐物結(jié)構(gòu)，以使得下部部分可以離開(kāi)上部部分以便于維護(hù)。該實(shí)施方案允許除去下部部分而不妨礙在室上部部分和系統(tǒng)的上游或下游部件之間的任何連接。為了獲得對(duì)本文描述的本發(fā)明的更好理解，陳述以下實(shí)施例。應(yīng)理解，這些實(shí)施例旨在描述本發(fā)明的說(shuō)明性實(shí)施方案，且不旨在以任何方式限制本發(fā)明的范圍。實(shí)施例實(shí)施例1參考圖IlOA到圖110G，在一個(gè)實(shí)施方案中，轉(zhuǎn)化系統(tǒng)包括具有活動(dòng)爐排0002)的水平定向的初級(jí)處理單元(4000)、具有區(qū)間區(qū)域和等離子體噴燈0301)的組合的豎直定向的次級(jí)處理G201)和熔化單元0250)、以及具有氣旋分離器(4400)、精制室0302)和兩個(gè)等離子體噴燈G301)的氣體重整單元。水平定向的初級(jí)處理單元水平定向的初級(jí)處理單元是耐火材料內(nèi)襯的，且具有帶有水力泵和氣鎖的原料輸入部，還提供各種維修和訪問(wèn)口。參考圖117至圖120，水平定向的初級(jí)處理單元具有帶有多個(gè)底板水平的分級(jí)底板。每一個(gè)底板水平是傾斜的，以便促進(jìn)反應(yīng)物材料通過(guò)單元的運(yùn)動(dòng)而無(wú)需翻轉(zhuǎn)未經(jīng)處理的原料。單個(gè)底板水平對(duì)應(yīng)于組合的橫向傳遞和空氣輸入筒，使得多個(gè)這些筒O000)形成活動(dòng)爐排。初級(jí)處理單元的側(cè)壁提供有用于插入單個(gè)筒的開(kāi)口。從該單元的相對(duì)側(cè)插入鄰近筒。當(dāng)安裝時(shí)，單個(gè)筒由在其上方的筒部分覆蓋，使得單個(gè)筒的僅一部分暴露于該單元的內(nèi)部。參考圖90至圖96，一系列單個(gè)筒原位形成活動(dòng)爐排0002)。單個(gè)筒Q000)包括支撐物/連接元件和功能元件兩者。支撐物/連接元件包括筒框架O010)和連接板 (2005)，特別地配置成用于密封到初級(jí)處理單元的殼的連接。在筒結(jié)構(gòu)和連接板O005)之間提供耐火材料(未示出)以便減少熱量損失和到連接板的熱量傳遞。一旦插入，就使用適當(dāng)?shù)木o固件來(lái)固定筒。筒包括對(duì)準(zhǔn)導(dǎo)向器O015)以便促進(jìn)將筒正確插入到室壁和安裝切口 Q020)，以便允許插入工具以促進(jìn)從初級(jí)處理單元插入和拆卸筒。筒的功能元件包括空氣箱部件和橫向傳送部件。筒的空氣箱是由厚的碳鋼制成的多個(gè)較小的空氣箱O025)的復(fù)合體?？諝馔ㄟ^(guò)空氣孔Q030)或每一個(gè)空氣箱O025)的頂部中的穿孔在反應(yīng)物材料堆的底部處進(jìn)入初級(jí)處理單元。經(jīng)由連接于空氣管O040)(該空氣管連接到連接板中的熱空氣連接凸緣O045))的單一空氣歧管O035)將空氣供應(yīng)給單個(gè)空氣箱。連接板還包括用于熱電偶O046)的輸入部。筒的橫向傳送部件包括多指載體動(dòng)力缸(2050)、接合元件和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。單個(gè)動(dòng)力缸指O051)經(jīng)由銷或帶肩螺栓Q060)附接于動(dòng)力缸主體(2055)，銷或帶肩螺栓并不緊固在單個(gè)指上。動(dòng)力缸主體連接于包括兩個(gè)平行支架O070)的驅(qū)動(dòng)接合板0065)。單個(gè)動(dòng)力缸指Q051)包括被配置成接合分別位于單個(gè)空氣箱和外部空氣箱和筒框架之間的T形接合元件007 或半T形接合元件Q078)的凹槽。接合元件將動(dòng)力缸保持在空氣箱的表面的臨近，使得動(dòng)力缸在往復(fù)運(yùn)動(dòng)期間刮空氣箱表面，由此避免渣塊積累。移動(dòng)多指動(dòng)力缸的功率由水力活塞Q080)提供。簡(jiǎn)要地，在所闡明的實(shí)施方案中，推進(jìn)動(dòng)力缸的功率由水力活塞O080)供應(yīng)，水力活塞O080)經(jīng)由可選擇為向前或向后方向的旋轉(zhuǎn)的致動(dòng)器O090)驅(qū)動(dòng)軸Q086)上的兩個(gè)小齒輪(2085)，允許動(dòng)力缸以受控的速率擴(kuò)張和收縮。位置傳感器將動(dòng)力缸位置信息傳送給控制系統(tǒng)。兩個(gè)小齒輪O085)接合驅(qū)動(dòng)接合板006 上的平行支架0070)。組合的豎肓定向的次級(jí)處理和熔化單元參考圖114，組合的豎直定向的次級(jí)處理和熔化單元是初級(jí)處理單元的直立延伸， 且直接從其中接收經(jīng)處理的原料。組合的豎直定向的次級(jí)處理和熔化單元由區(qū)間區(qū)域或單元間區(qū)域分隔成上部次級(jí)處理單元和下部熔化單元。將次級(jí)處理單元維持在約950°C到約 1100°C的溫度，且將熔化單元維持在約1350°C到約1600°C的溫度。組合的豎直定向的轉(zhuǎn)化和熔化單元包括具有渣出口的耐火材料內(nèi)襯的豎直定向的室，且加熱系統(tǒng)包括空氣箱和等離子體噴燈。參考圖114，經(jīng)由位于鄰近該次級(jí)處理單元的下游端部的八個(gè)空氣箱040 將經(jīng)加熱的空氣引入到次級(jí)處理單元。到空氣箱的空氣進(jìn)料是可控制的，這允許轉(zhuǎn)化工藝的調(diào)節(jié)?？諝饬髀适苓M(jìn)料/空氣比率和操作溫度變化控制。任選地，可以經(jīng)由蒸汽注射口將蒸汽注入到次級(jí)處理單元。參考圖114和圖129，次級(jí)處理單元逐漸變細(xì)到變窄的區(qū)間區(qū)域或單元間區(qū)域。區(qū)間區(qū)域或單元間區(qū)域包括物理的障礙物以便支撐次級(jí)處理單元中的反應(yīng)物堆，并將材料流從次級(jí)處理單元引導(dǎo)到熔化單元。參考圖1 和圖130，六個(gè)銅水冷件形成障礙物的芯。銅插入物(501 設(shè)置有凹槽(5020)以便保持鑄造的耐火材料蓋。進(jìn)一步在任何暴露側(cè)和底部上提供耐火材料涂層，以便構(gòu)成完全的穹頂。將障礙物安裝在區(qū)間區(qū)域，且障礙物包括多個(gè)孔，由此提供用于在次級(jí)處理單元和熔化單元之間傳遞材料和氣體的多個(gè)管道。直徑在20mm到IOOmm之間的多個(gè)氧化鋁或陶瓷球停留在耐火材料結(jié)構(gòu)的頂部以便形成床。這些氧化鋁或陶瓷球提供經(jīng)加熱空氣的擴(kuò)散且促進(jìn)將熱量傳遞到灰分以便在區(qū)間區(qū)域或單元間區(qū)域中初始將灰分熔化成渣。
參考圖1 和圖129，位于區(qū)間區(qū)域下游的是熔化單元。熔化單元是具有排出孔的耐火材料內(nèi)襯的結(jié)構(gòu)。熔化單元在兩個(gè)區(qū)段(上部熔爐和下部熔爐)處用凸緣連接以便促進(jìn)下部/排出孔區(qū)段的替換。熔化單元還包括轉(zhuǎn)移電弧等離子體噴燈、主工藝燃燒器、堰溢流中的任選的輔助燃燒器、吹氧口、視口和儀器儀表。等離子體噴燈和丙烷燃燒的燃燒器提供將在障礙物上方材料熔化成渣的熱氣體。 渣在熔化單元的底部聚集，且經(jīng)由排出孔除去渣。如果排出孔因冷卻渣而被密封，則使用吹氧管重新打開(kāi)排出孔。渣粒化和冷卻系統(tǒng)與排出孔以可操作方式相聯(lián)。熔化單元具有圍繞外部的水冷銅插入物以冷卻耐火材料，由此延長(zhǎng)耐火材料的壽命且因此延長(zhǎng)整個(gè)器皿的壽命。銅件被鑄造為具有設(shè)定的通道(通路、管)且具有用于水管與之連接的連接器。水被泵送通過(guò)銅件，且在金屬內(nèi)的熱電偶(與熔化單元中的熱電偶一起)被控制系統(tǒng)用來(lái)改變水流和溫度。圍繞渣傾倒提供另外的冷卻，由此出渣口的出口由具有用于水的冷卻通道的銅制成，且渣的流動(dòng)受銅件的溫度控制。嵌入到排出孔中的水冷錐形活塞用于調(diào)節(jié)和停止渣傾倒的速率。氣體重整單元參考圖114至圖116，氣體重整單元連接于初級(jí)處理單元且接收來(lái)自初級(jí)處理單元和組合的次級(jí)處理和熔化單元兩者的氣體。氣體重整單元包括兩個(gè)等離子體噴燈、旋風(fēng)分離器和擴(kuò)展的重整室。兩個(gè)等離子體噴燈被定位在旋風(fēng)分離器的在微粒除去之前的頸部。氣體重整單元的等離子體噴燈是轉(zhuǎn)移電弧噴燈，通常在范圍iookw-mw內(nèi)，這取決于系統(tǒng)的尺寸。每一個(gè)等離子體噴燈都安裝在滑動(dòng)機(jī)構(gòu)上，滑動(dòng)機(jī)構(gòu)可以將噴燈移動(dòng)到氣體重整單元中和移動(dòng)到氣體重整單元外。借助于密封壓蓋將噴燈密封到氣體重整單元。 該壓蓋壓抵閘門閥而密封，閘門閥又安裝在器皿上并密封到器皿。為了除去噴燈，由滑動(dòng)機(jī)構(gòu)將噴燈推出重整室。初始的滑動(dòng)運(yùn)動(dòng)出于安全目的而禁用高壓噴燈功率供應(yīng)。當(dāng)噴燈已經(jīng)縮回越過(guò)閥且冷卻劑循環(huán)停止時(shí)，閘門閥自動(dòng)閉合。從噴燈斷開(kāi)軟管和電纜，從閘門閥釋放壓蓋，且由絞車升起噴燈。使用與以上過(guò)程的相反的過(guò)程來(lái)進(jìn)行噴燈的替換；滑動(dòng)機(jī)構(gòu)可以調(diào)節(jié)為允許噴燈的插入深度的改變。機(jī)械操作閘門閥，以使得操作是自動(dòng)的。萬(wàn)一冷卻系統(tǒng)故障，則氣動(dòng)致動(dòng)器被用于自動(dòng)地撤回噴燈。從專用的空氣儲(chǔ)器供應(yīng)用于操作致動(dòng)器的壓縮空氣，以使得即使在電源故障時(shí)動(dòng)力也總是可用的。相同的空氣儲(chǔ)器為閘門閥提供空氣。通過(guò)防止進(jìn)入到高壓噴燈連接，將電學(xué)上聯(lián)鎖的蓋子用作進(jìn)一步的安全設(shè)備。實(shí)施例2開(kāi)始渣彳頃倍丨稈序(mmmhm / ^.mm^fs)正常情況下，熔化溫度之上的100°c的溫差將足以自動(dòng)發(fā)起傾倒(在流開(kāi)始之后可以降低)。參考圖87，以下程序用于異常的或混亂的條件i)將具有滅火毯的金屬盤子放置在開(kāi)口下方。ii)使用雙鉸接系統(tǒng)打開(kāi)包裝塞子。用鉗子和盤子的平面除去支撐塊。將吹氧管導(dǎo)向器放置在塞子入口的邊緣(導(dǎo)向縫的底部)。對(duì)區(qū)A中的堰&凍結(jié)的渣吹氧直到傾倒開(kāi)始。
iii)判斷熔化單元B是否完全是流體(在步驟6之后將自我排空)。如果區(qū)B具有凍結(jié)的渣-使用彎曲吹氧管并吹掉堰的頂部和后面的任何渣。iv)除去吹氧管和吹氧管導(dǎo)向器并將其放置在盤子上。ν)在堰的底部處的叉狀塞子吹氧管孔上使用塑料耐火材料。如果渣不流出堰，則重復(fù)步驟4-步驟9。vi)如果這不起作用，則用堰鉗除去舊的堰并用新的堰替換。vii)替換支撐塊。viii)關(guān)閉包裝塞子。實(shí)施例3該實(shí)施例提供碳轉(zhuǎn)化系統(tǒng)和用于將城市固體廢物(MSW)轉(zhuǎn)換成以下的工藝的一個(gè)實(shí)施方案1)能量的合成氣，該能量的合成氣隨后被清潔和冷卻，以便變成內(nèi)燃機(jī)發(fā)電機(jī)的燃料；和2)底部灰分，從該底部灰分提取碳，且該底部灰分被玻璃化成基本上不可浙慮的聚集體。所涉及的單元工藝包括材料制備、將MSW轉(zhuǎn)化成能量的合成氣和聚集體以及合成氣的清潔和冷卻，使得合成氣適合于用作內(nèi)燃機(jī)的燃料。材料制備直接地從垃圾車接收MSW。除了除去白色貨品、床墊、丙烷瓶和危險(xiǎn)的或具有潛在的少量能量的其他物品之外，MSW沒(méi)有經(jīng)過(guò)分類。在該實(shí)施方案中，轉(zhuǎn)化系統(tǒng)可以處理 11000MJ/噸或更多的MSW，且水分含量為25% -45%。材料制備由雙行程粉碎組成，以便將材料減少到2”以下的尺寸。接著是使用商業(yè)上可得到的磁性分離器的黑色金屬分離。如果廢物含量和經(jīng)濟(jì)學(xué)許可，則可以通過(guò)商用渦流分離器除去非鐵材料，同時(shí)可以借助于振動(dòng)篩、空氣刀或其他機(jī)械裝置除去無(wú)機(jī)物和塑料。在進(jìn)料制備區(qū)域中將經(jīng)分類和篩分的MSW保持在足夠的量，以便確保對(duì)轉(zhuǎn)化工藝的材料的穩(wěn)定供應(yīng)，同時(shí)將材料的量限制為由環(huán)境允許所指定的量。定期地混合制備材料的貨存量，以便使得材料的組成達(dá)到平均數(shù)并促進(jìn)工藝控制。將材料制備區(qū)域保持在在負(fù)空氣壓力下，以便避免臭味的累積。將MSW轉(zhuǎn)化成能量的合成氣和聚集體MSff 進(jìn)料將經(jīng)制備的MSW從材料制備區(qū)域運(yùn)送到進(jìn)料裝置，進(jìn)料裝置的功能是在維持氣密的同時(shí)向碳轉(zhuǎn)化系統(tǒng)提供MSW的經(jīng)計(jì)量的供應(yīng)。碳轉(zhuǎn)化系統(tǒng)進(jìn)料裝置由往復(fù)運(yùn)動(dòng)的水力動(dòng)力缸組成，往復(fù)運(yùn)動(dòng)的水力動(dòng)力缸通過(guò)小到足以確保良好密封的通路將MSW推進(jìn)到初級(jí)處理單元。動(dòng)力缸的橫截面是三角形，且合并有剪切裝置以便即使存在粘稠的或粘性的材料時(shí)也防止橋接。碳轉(zhuǎn)化系統(tǒng)被分離成以下若干子工藝初始的干燥和揮發(fā)這使用經(jīng)預(yù)熱的空氣以高達(dá)800°C的溫度在初級(jí)處理單元中實(shí)現(xiàn)。在MSW下將經(jīng)預(yù)熱的空氣吹送通過(guò)在被分成多個(gè)串級(jí)區(qū)段的往復(fù)運(yùn)動(dòng)的水平爐排中的小孔?？刂瓶諝獾牧恳员阆拗圃贛SW堆下出現(xiàn)的氧化，且在堆上方的大氣是亞化學(xué)計(jì)量的。工藝溫度、進(jìn)料速率、堆高度、空氣流體積、空氣溫度、數(shù)量、位置和排出孔的直徑都影響工藝。使用齒條齒輪系統(tǒng)水力驅(qū)動(dòng)水平爐排區(qū)段，且對(duì)每一個(gè)區(qū)段提供獨(dú)立控制。當(dāng)在初級(jí)處理單元中干燥和揮發(fā)MSW時(shí)，MSW釋放出粗合成氣，且被轉(zhuǎn)化成炭/灰分混合物。缺氧環(huán)境防止形成二噁英和呋喃，二噁英和呋喃是焚燒爐的普遍問(wèn)題。使用經(jīng)預(yù)熱的工藝空氣來(lái)進(jìn)行水平爐排的冷卻。因?yàn)槔鋮s空氣接近600°C，爐排的設(shè)計(jì)被獨(dú)特地配置成最小化畸變。單個(gè)爐排區(qū)段被模塊化，以便最小化維護(hù)所需要的時(shí)間。碳回收由底部爐排將來(lái)自初級(jí)處理單元的底部灰分運(yùn)送到初級(jí)處理單元的端部，在該端部它落入到次級(jí)處理單元。灰分在次級(jí)處理單元和熔化單元之間的冷卻耐火障礙物的直立堆上積累。將以約600°C的經(jīng)預(yù)熱的空氣從堆的附近底部吹送，且向上通過(guò)它。與碳的反應(yīng)是放熱的，將灰分加熱到其熔點(diǎn)(1200-1400°C)，同時(shí)生成一氧化碳?xì)怏w。堆高度、直徑、空氣流、溫度、空氣噴嘴數(shù)量、尺寸和位置影響了性能。在灰分達(dá)到障礙物的底部的時(shí)間，它耗盡了碳并且熔化。熔化的灰分由重力從堆的底部流動(dòng)通過(guò)將次級(jí)處理單元與熔化單元分離的水冷耐火障礙物中的孔。一氧化碳?xì)怏w離開(kāi)次級(jí)處理單元的頂部，以約800°C進(jìn)入到初級(jí)處理單兀。固體殘留物玻璃化使用來(lái)自被引導(dǎo)到熔化池的燃料氣體和高溫等離子體羽流的大量熱量，在熔化單元中將來(lái)自次級(jí)處理單元的熔化的灰分維持在過(guò)熱。熔化單元幾何結(jié)構(gòu)被設(shè)計(jì)為最小化耐火材料的侵蝕，而用嵌入的銅塊來(lái)主動(dòng)水冷卻底部和潮汐線。從熔化單元的側(cè)部抽出熔化的灰分并將其傾出到基本上不可浙慮的且適用于結(jié)構(gòu)聚集體的無(wú)定形結(jié)構(gòu)中。放出口用作將熔化單元與外部分離的壓力邊界。可以通過(guò)用高壓水噴射器過(guò)度淬火熔化的灰分使其碎裂成小的顆粒，或者可以空氣冷卻熔化的灰分，然后是機(jī)械破碎和篩分。合成氣重整使用定向湍流空氣噴射器在到重整區(qū)的入口加熱在初級(jí)處理單元和次級(jí)處理單元中生成的合成氣，以便造成饑餓燃燒。從那里，經(jīng)加熱的合成氣穿過(guò)兩個(gè)等離子體噴燈的羽流。噴燈用于進(jìn)一步將合成氣加熱到接近1100°c，并通過(guò)由等離子體羽流中的活性物質(zhì)得到的電子驅(qū)動(dòng)的化學(xué)的活性將長(zhǎng)鏈烴分解成它們的組分物質(zhì)。合成氣然后穿過(guò)通路，離開(kāi)初級(jí)處理單元進(jìn)入到串聯(lián)的兩個(gè)室，這兩個(gè)室是1)用于除去微粒物質(zhì)的熱氣體旋風(fēng)分離器，和2)用于將合成氣運(yùn)送到同流換熱器器皿的熱氣體管。熱氣體旋風(fēng)分離器和熱氣體管的體積是添加劑，且允許足夠的停留時(shí)間以便完成精制合成氣所需要的化學(xué)反應(yīng)。熱氣體旋風(fēng)分離器是耐火材料內(nèi)襯的結(jié)構(gòu)，且具有足以允許在其壁上相當(dāng)多的顆粒積累同時(shí)維持工藝效率的尺寸。熱氣體管沒(méi)有水平部分，以便防止微粒的積累。離開(kāi)熱氣體管的合成氣主要由氮?dú)狻⒁谎趸己蜌錃饨M成，且具有很低量的甲烷和其他燃料氣體、沒(méi)有氧氣和很小量的焦油和顆粒。合成氣的清潔和冷卻合成氣以約1050°C的溫度離開(kāi)熱氣體管。它在空氣/氣體同流換熱器中冷卻，且然后繼續(xù)前進(jìn)通過(guò)氣體質(zhì)量清潔套件(GQCS)，其中它進(jìn)一步冷卻和清潔。在同流換熱器中從合成氣除去的熱量用于加熱工藝空氣以便用于初級(jí)處理單元、次級(jí)處理單元和氣體重整單元。GQCS由文丘里洗滌器中的冷卻和清潔組成，然后是除去酸氣體的HCl洗滌器、除去硫化氫的H2S洗滌器、用于最終除去微粒的集塵室以及用于除去任何殘余焦油和重金屬的碳床。從氣體除去的微粒和焦油被再循環(huán)回到以喂入初級(jí)處理單元。使用包括均衡器皿、空氣汽提塔、高級(jí)氧化、碳床和樹(shù)脂床在內(nèi)的商業(yè)上可得到的技術(shù)清潔來(lái)自洗滌工藝的廢水，以達(dá)到表面排出標(biāo)準(zhǔn)。雖然已經(jīng)參考某些具體的實(shí)施方案描述了本發(fā)明，但其各種修改對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員將是明顯的，而不偏離本發(fā)明的精神和范圍。預(yù)期如對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員明顯的所有的這樣的修改被包括在以下權(quán)利要求的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用于將含碳原料轉(zhuǎn)化為合成氣和渣產(chǎn)物的碳轉(zhuǎn)化系統(tǒng)，所述碳轉(zhuǎn)化系統(tǒng)包括(i)初級(jí)處理單元，其用于將含碳原料轉(zhuǎn)化為初級(jí)廢氣和包含炭的經(jīng)處理原料，所述初級(jí)處理單元包括兩個(gè)或更多個(gè)處理區(qū)、橫向傳送系統(tǒng)、一個(gè)或多個(gè)原料輸入部，其中所述初級(jí)處理單元與用于將熱量遞送至所述處理區(qū)的加熱裝置以可操作方式相聯(lián)；( )次級(jí)處理單元，其適合于接受來(lái)自所述初級(jí)處理單元的包含炭的所述經(jīng)處理原料，并將所述經(jīng)處理原料轉(zhuǎn)化為固體殘留物和次級(jí)廢氣；(iii)熔化單元，其與包括一個(gè)或多個(gè)等離子體源的所述次級(jí)處理單元以可操作方式相聯(lián)，所述熔化單元配置成使所述固體殘留物玻璃化和任選地產(chǎn)生熔化單元?dú)怏w；(iv)重整單元，其用于將廢氣重整為合成氣，所述重整單元包括適合于降低輸入氣體中的微粒負(fù)載的一個(gè)或多個(gè)顆粒分離器，和配置成向所述重整單元的至少一部分提供能量的一個(gè)或多個(gè)能量源；和(ν)控制系統(tǒng)，其配置成調(diào)節(jié)所述碳轉(zhuǎn)化系統(tǒng)的一個(gè)或多個(gè)操作參數(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳轉(zhuǎn)化系統(tǒng)，其中所述橫向傳送系統(tǒng)是活動(dòng)爐排。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的碳轉(zhuǎn)化系統(tǒng)，其中所述一個(gè)或多個(gè)顆粒分離器包括一個(gè)或多個(gè)氣旋分離器。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的碳轉(zhuǎn)化系統(tǒng)，其中所述一個(gè)或多個(gè)氣旋分離器串聯(lián)布置。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的碳轉(zhuǎn)化系統(tǒng)，其中所述一個(gè)或多個(gè)氣旋分離器并聯(lián)布置。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的碳轉(zhuǎn)化系統(tǒng)，其中所述初級(jí)處理單元還包括一種或多種工藝添加劑輸入部。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的碳轉(zhuǎn)化系統(tǒng)，其中所述初級(jí)處理單元還包括用于使所述材料移動(dòng)通過(guò)所述初級(jí)處理單元并供應(yīng)工藝氣體的模塊化橫向傳送系統(tǒng)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的碳轉(zhuǎn)化系統(tǒng)，其中所述次級(jí)處理單元和所述熔化單元經(jīng)由區(qū)間區(qū)域連接，其中所述區(qū)間區(qū)域包括障礙物以限制材料在所述次級(jí)處理單元和所述熔化單元之間的流動(dòng)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的碳轉(zhuǎn)化系統(tǒng)，其中所述障礙物布置為基本上平行于所述區(qū)間區(qū)域的縱軸。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的碳轉(zhuǎn)化系統(tǒng)，其中所述障礙物布置為基本上垂直于所述區(qū)間區(qū)域的縱軸。
11.根據(jù)權(quán)利要求1至10中任一項(xiàng)所述的碳轉(zhuǎn)化系統(tǒng)，其中所述重整區(qū)包括一個(gè)或多個(gè)等離子體噴燈。
全文摘要
一種具有四個(gè)功能單元的碳轉(zhuǎn)化系統(tǒng)，每一個(gè)單元包括一個(gè)或多個(gè)區(qū)，其中所述單元被集成以優(yōu)化含碳原料向合成氣和渣的總轉(zhuǎn)化率。在系統(tǒng)的每一個(gè)區(qū)內(nèi)發(fā)生的過(guò)程可以被優(yōu)化，例如，通過(guò)配置每一個(gè)單元和通過(guò)使用集成控制系統(tǒng)管理每一個(gè)區(qū)內(nèi)出現(xiàn)的條件。
文檔編號(hào)C10J3/46GK102471707SQ201180002480
公開(kāi)日2012年5月23日 申請(qǐng)日期2011年3月1日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月1日
發(fā)明者安德里亞斯·茨安格瑞斯, 馬克·培根 申請(qǐng)人:普拉斯科能源Ip控股集團(tuán)畢爾巴鄂沙夫豪森分公司