用于将城市固体废物进料到等离子体气化反应器的方法和设备技术

本发明专利技术描述了用于将城市固体废物（MSW）和/或包含有机废物材料和无机废物材料两者的其它类型固体废物供应进入在其中处理固体废物的等离子体气化反应器（PGR）中的方法和设备。

【技术实现步骤摘要】
用于将城市固体废物进料到等离子体气化反应器的方法和设备专利技术背景本专利技术涉及用于将城市固体废物(MSW）和/或其它类型的包含有机(即含碳的）废物材料和无机废物材料供应到等离子体气化反应器(PGR）的方法和装置，在所述等离子体气化反应器中将所述固体废物处理以从有机废物材料形成合成气（即包含氢、一氧化碳和二氧化碳的气体）和从无机废物材料形成熔融的废渣。特别地，本专利技术涉及用于将固体废物进料到等离子体气化反应器中的进料设备，涉及包含所述进料设备和所述等离子体气化反应器的固体废物处理设备，和涉及将固体废物进料到等离子体气化反应器中并处理固体废物以产生合成气和废渣的方法。MSW，经常俗称为废料、垃圾、废品或者废物，可用多种方法处置，包括用作垃圾填埋或者经由燃烧、热解、气化或者等离子体气化处理以产生能量和/或有用的化学品。等离子体气化的技术在处理这些形式的废物方面具有许多益处。在气化反应中，将存在于固体废物中的有机废物材料气化以产生合成气，经由在导致有机材料气化而不是燃烧的环境中（特别是在氧浓度不足以发生燃烧的环境中）加热废物材料。在等离子体气化中，一个或多个等离子体焰炬（也称为等离子电弧喷枪）用于在PGR容器内部产生一个或多个等离子体射流，其使固体废物在PGR容器的气化区内经受强热（经由该方法在气化区内容易达到超过2000℃的温度）。由等离子体焰炬供应到固体废物的热能足够以高效率气化有机废物材料（即有机废物材料转化为合成气）并且将无机废物材料转化为熔融的废渣。以这种方法，可实现有机废物材料到合成气的高水平转化，同时防止毒性的和/或环境有害的物类（例如呋喃、二噁英、NOx和SOx）的产生，否则，如果将材料燃烧，则可能为该后果。然后，合成气可单独燃烧以产生电力和/或可用于其它过程（例如费-托过程）以产生有用的化学品，同时熔融的废渣可经冷却以提供冷却的惰性废渣，其可比初始的有机废物材料更容易和安全地被处置。在现有技术中已知并描述了许多等离子体气化方法和PGR，例如像US2010/199556A、US2010/199560A、US6155182A、WO2008/011213A、US2012/121477A、US2009/064581A和US2012/121468A中描述的那些，其内容通过引用并入本文。然而，期望利用等离子体气化用于处理MSW和其它这些类型的固体废物的备选和改进的方法和设备，特别是用于将这种废物进料到等离子体气化器中的备选和改进的方法和设备。专利技术简述根据本专利技术的第一方面，提供一种进料设备，其用于将包含有机和无机废物材料两者的固体废物（例如MSW）进料入等离子体气化反应器中，所述进料设备包含：预压实机，其布置并可操作用于接收所述固体废物并压实所述固体废物以形成压实的固体废物；供应装置，其布置并可操作用于添加碳床源材料到所述压实的固体废物；和进料装置，其布置并可操作用于接收所述压实的固体废物和碳床源材料并将所述压实的固体废物和碳床源材料作为组合进料引入到所述等离子体气化反应器中。根据本专利技术的第二方面，提供一种设备，其用于处理包含有机和无机废物材料两者的固体废物（例如MSW），所述设备包含等离子体气化反应器和用于将所述固体废物进料入所述等离子体气化反应器中的进料设备，其中所述进料设备为根据第一方面的进料设备。优选地，所述等离子体气化反应器包含：具有内部体积的反应器容器，在其中可发生由所述固体废物至合成气和熔融的废渣的转化；固体废物入口，其与所述进料设备的进料装置连接，并且压实的固体废物和碳床源材料的所述组合进料可经由该入口装入所述容器；碳床，其位于所述反应器容器内部，在所述固体废物口下方，新装入的固体废物和碳床源材料安放在其上，熔融的废渣可流动经过该碳床，并且该碳床由所述碳床源材料补充；一个或多个等离子体焰炬，其布置并可操作用于供应热能到所述碳床和固体废物，以从所述碳床和所述有机废物材料产生合成气以及从所述无机废物材料产生熔融的废渣；在所述容器底部的废渣出口，熔融的废渣可经由该废渣出口从所述容器中取出；和在所述容器顶部的合成气出口，合成气可经由该合成气出口从所述容器中取出。根据本专利技术的第三方面，提供一种进料设备，其用于将包含有机和无机废物材料两者的固体废物（例如MSW）进料入等离子体气化反应器中，所述进料设备包含：洗涤器系统，其布置和可操作用于从所述等离子体气化反应器接收合成气流，以将所述合成气流与水接触，从所述合成气中去除颗粒物和形成包含水和去除的颗粒物的淤浆，和将所述淤浆加入到所述固体废物中；和进料装置，其布置和可操作用于接收所述固体废物和淤浆，并将所述固体废物和淤浆作为组合进料引入到所述等离子体气化反应器中。根据本专利技术的第四方面，提供一种设备，其用于处理包含有机和无机废物材料两者的固体废物（例如MSW），所述设备包含等离子体气化反应器和用于将所述固体废物进料入所述等离子体气化反应器中的进料设备，其中所述进料设备为根据第三方面的进料设备。优选地，所述等离子体气化反应器包含：具有内部体积的反应器容器，在其中可发生由所述固体废物至合成气和熔融的废渣的转化；固体废物入口，其与所述进料设备的所述进料装置连接，并且固体废物和淤浆的所述组合进料可经由该入口装入所述容器中；一个或多个等离子体焰炬，其布置并可操作用于供应热能到所述固体废物和淤浆，以从所述有机废物材料产生合成气以及从所述无机废物材料产生熔融的废渣；在所述容器底部的废渣出口，熔融的废渣可经由该废渣出口从所述容器中取出；和在所述容器顶部的合成气出口，合成气可经由该合成气出口从所述容器中取出并供应到所述进料设备的洗涤器系统。在本专利技术第一到第四方面的优选实施方案中，进料设备为与本专利技术的第一和第三方面两者一致的进料设备。因此，在优选实施方案中，所述进料设备包含：预压实机，其布置并可操作用于接收所述固体废物并压实所述固体废物以形成压实的固体废物；洗涤器系统，其布置和可操作用于从所述等离子体气化反应器接收合成气流，以将所述合成气流与水接触，从所述合成气中去除颗粒物和形成包含水和去除的颗粒物的淤浆，和将所述淤浆加入到所述固体废物和/或所述压实的固体废物中；供应装置，其布置并可操作用于添加碳床源材料到所述压实的固体废物；和进料装置，其布置并可操作用于接收所述压实的固体废物、淤浆和碳床源材料并将所述压实的固体废物、淤浆和碳床源材料作为组合进料引入到所述等离子体气化反应器中。根据本专利技术的第五方面，提供一种将包含有机和无机废物材料两者的固体废物（例如MSW）进料到等离子体气化反应器中的方法，所述方法包含以下步骤：将所述固体废物压实以形成压实的固体废物；添加碳床源材料到所述压实的固体废物以形成包含所述压实的固体废物和碳床源材料的组合进料；和将所述组合进料引入到等离子体气化反应器中；其中所述固体废物还包含水，和/或在将其压实以形成压实的固体废物之前已经将水添加到其中，所述水的至少一些（更优选全部或基本全部）被保留在所述压实的固体废物中，以及保留在引入到所述等离子体气化反应器中的所述组合进料中。根据本专利技术的第六方面，提供一种处理包含有机和无机废物材料两者的固体废物（例如MSW）的方法，所述方法包含以下步骤：(i)将所述固体废物压实以形成压实的固体废物；(ii)添加碳床源材料到所本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种进料设备，其用于将包含有机和无机废物材料两者的固体废物进料入等离子体气化反应器中，所述进料设备包含：预压实机，其布置并可操作用于接收所述固体废物并压实所述固体废物以形成压实的固体废物；供应装置，其布置并可操作用于添加碳床源材料到所述压实的固体废物；和进料装置，其布置并可操作用于接收所述压实的固体废物和碳床源材料并将所述压实的固体废物和碳床源材料作为组合进料引入到所述等离子体气化反应器中。

【技术特征摘要】
2012.12.20 US 13/721,8461.一种进料设备，其用于将包含有机废物材料和无机废物材料两者的固体废物进料入等离子体气化反应器中，所述进料设备包含：预压实机，其布置并可操作用于接收所述固体废物并压实所述固体废物以形成压实的固体废物；供应装置，其布置并可操作用于添加碳床源材料到所述压实的固体废物；和进料装置，其布置并可操作用于接收所述压实的固体废物和碳床源材料并将所述压实的固体废物和碳床源材料作为组合进料引入到所述等离子体气化反应器中。2.权利要求1的进料设备，其中所述进料装置布置并可操作用于压实所述压实的固体废物和碳床源材料并且将得到的进一步压实的固体废物和碳床源材料作为压实的组合进料引入到所述等离子体气化反应器中。3.权利要求2的进料设备，其中所述进料装置包含压缩螺旋进料器。4.权利要求1的进料设备，其中所述进料设备还包含洗涤器系统，其布置并可操作用于从所述等离子体气化反应器接收合成气流，以使所述合成气流与水接触，从所述合成气中去除颗粒物并形成包含水和去除的颗粒物的淤浆，和将所述淤浆添加到所述固体废物和/或压实的固体废物，使得所述组合进料还包括所述淤浆。5.一种设备，其用于处理包含有机废物材料和无机废物材料两者的固体废物，所述设备包含等离子体气化反应器和用于将所述固体废物进料入所述等离子体气化反应器中的进料设备，其中：所述进料设备为权利要求1的进料设备；和所述等离子体气化反应器包含：具有内部体积的反应器容器，在其中可发生由所述固体废物至合成气和熔融的废渣的转化；固体废物入口，其与所述进料设备的进料装置连接，并且压实的固体废物和碳床源材料的所述组合进料可经由该入口装入所述容器；碳床，其位于所述反应器容器内部，在所述固体废物入口下方，新装入的固体废物和碳床源材料安放在其上，熔融的废渣可流动经过该碳床，并且该碳床由所述碳床源材料补充；一个或多个等离子体焰炬，其布置并可操作用于供应热能到所述碳床和固体废物，以从所述碳床和所述有机废物材料产生合成气以及从所述无机废物材料产生熔融的废渣；在所述容器底部的废渣出口，熔融的废渣可经由该废渣出口从所述容器中取出；和在所述容器顶部的合成气出口，合成气可经由该合成气出口从所述容器中取出。6.权利要求5的设备，其中所述反应器容器的内部体积包含气化区，有机废物材料的气化在其中发生，以及在所述气化区上方的气体保留区，和其中所述固体废物入口位于所述容器的气化区，使得所述组合进料直接装入所述气化区中。7.一种将包含有机废物材料和无机废物材料两者的固体废物进料到等离子体气化反应器中的方法，所述方法包含以下步骤：将所述固体废物压实以形成压实的固体废物；添加碳床源材料到所述压实的固体废物以形成包含所述压实的固体废物和碳床源材料的组合进料；和将所述组合进料引入到等离子体气化反应器中；其中所述固体废物还包含水，和/或在将其压实以形成压实的固体废物之前已经将水添加到其中，所述水的至少一些被保留在所述压实的固体废物中，以及保留在引入到所述等离子体气化反应器中的所述组合进料中。8.权利要求7的方法，其中所述方法还包含以下步骤：将所述组合进料压实，然后将得到的压实的组合进料引入到所述等离子体气化反应器中。9.权利要求8的方法，其中使用压缩螺旋进料器将所述组合进料压实并引入到所述等离子体气化反应器中。10.权利要求7的方法，其中所述方法还包含以下步骤：使来自所述等离子体气化反应器的合成气流与水接触，以从所述合成气中去除颗粒物并形成包含水和去除的颗粒物的淤浆，并将所述淤浆添加到所述固体废物和/或压实的固体废物中，使得所述组合进料还包括所述淤浆。11.一种处理包含有机废物材料和无机废物材料两者的固体废物的方法，所述方...

【专利技术属性】
技术研发人员：AD安德森，FP佩特罗切利，FS温格尔，
申请(专利权)人：气体产品与化学公司，
类型：发明
国别省市：美国;US