用于点燃和燃烧合成气的设备制造技术

描述了一种用于点燃和燃烧合成气的设备。所述设备包括：容器，所述容器具有第一室，所述第一室具有用于从气化炉接收合成气的入口；点火室，所述点火室设置有用于点燃稀释的合成气的辅助燃烧器；燃烧室，所述燃烧室设置有用于引入燃烧剂以用于燃烧点燃的合成气的入口；以及保持室，所述保持室将所得的燃烧产物保持预定的驻留期，所述保持室设置有用于取出所述燃烧产物的出口。第一室被配置成接收释流体以将合成气稀释到低于爆炸下限(LEL)的预定组成。优选地，所述稀释流体为含氧气体。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
公开了一种用于点燃和燃烧合成气的设备。具体地，但也不限于，公开了一种用于点燃和燃烧由低阶含碳物质(例如生物质或固体废物)的热解和气化所产生的合成气的设备。
技术介绍
气化越来越多地被用来将通常称为废物衍生燃料(WDF)的固体废物转化成有价值的能量形式。含碳物质(含碳材料)的气化涉及在超过400℃的温度下含碳物质、氧气和蒸汽之间的热反应以生成低重量的碳氢化合物(例如被称为合成气的甲烷、一氧化碳以及氢气)的混合物。气化被广泛地用来产生用于点燃锅炉(蒸发器)的合成气，以产生蒸汽，以用作燃气发动机中的燃料，或者用于精炼成化学品、液体燃料和氢气，并且已经被认定为用于先进的高效、低排放非矿物燃烧和再生能源发电的关键使能技术。具体由于与其他含碳物质(例如煤和生物质)相比在大小和组成方面内含物缺乏均质性，所以高温气化和其他方法在高燃烧进气量热过程的应用以使用固体废物存在很多困难。在一些具有100％不燃物(例如玻璃、金属等)的废物炉料的情况下，多种类型的固体废物的平均水分含量可从20％变化到60％或者更高，并且平均不燃物含量可以从5％变化到30％或者更高。高不燃物含量导致带有附随的不断积累的不燃物/灰分含量的高密度炉料。不能被燃烧过程消耗的较大百分比的无机固体和灰分导致下游清理过程的增加，该清理过程要求提供合成气产品流并且降低了生产效率。考虑到固体废物原料的不均匀性和组成变化性，因而从气化产生的合成气也可以证明其化学组成、发热量、水分含量和体积的变化性。具体地，合成气还可以包括污染物，污染物的浓度受到暴露于在下游点燃和燃烧过程中的热条件(例如氯化烃类、多环芳烃(PAH)、二噁英、呋喃、其他挥发性有机化合物(VOC)以及主要的有机污染物(POP)的破坏率效率(Destruction Rate Efficiency，DRE))以及氮转化到氮氧化合物的最小化的影响。传统的后燃烧室和次级燃烧室通常用于大部分或者全部氧化的废气，然而它们简单的一室设计在处理合成气上是无效率的，也就是说包含合成的CnHn碳氢化合物的挥发性气体流除非遭受适当的高DRE的热力条件否则将形成有害污染物。此外，DRE的测量在实现上是很困难的并且价格昂贵。因此需要技术上的改进。对
技术介绍
的任何参考不构成对该技术形成本领域普通技术人员的公知常识的一部分的承认。上述参考也不意在限制如本文公开的设备和过程的应用。
技术实现思路
通常，公开了一种用于点燃和燃烧合成气的设备。根据本专利技术的一个方面，提供了一种用于点燃和燃烧合成气的设备，该设备包括容器，所述容器具有：第一室，所述第一室带有用于从气化炉接收合成气的入口，所述第一室被配置成接收稀释流体以将合成气稀释成预定的组成；点火室，所述点火室设置有辅助燃烧器以点燃稀释的合成气；燃烧室，所述燃烧室设置有用于引入为燃烧点燃的合成气的燃烧剂的入口；以及保持室，所述保持室将所得的燃烧产物保持预定的驻留期(停留期，residence period)，所述保持室设置有用于取出所述燃烧产物的出口。在一个实施方式中，所述容器被配置成便于通过所述容器的合成气和燃烧产物的柱塞状流动(plug flow，活塞式流动)。容器的所述室被配置成与相应的相邻室流体连通。在该实例中，所述容器可以为水平设置的圆柱形(圆筒形)容器。所述第一室可以设置有围绕第一室的外壁放置的增压室(稳压室，plenum)。所述增压室被设置成通过第二入口将稀释剂(所述稀释剂包括加压气体)传送至所述第一室。第二入口可以采用第一室的外壁上的多个孔(开口，aperture)的形式。所述点火室可以设置有用于接收辅助燃烧器的燃烧器喷口(burner quarrel)。所述燃烧室可以为扩口锥形室，该扩口锥形室设置有围绕所述燃烧室的外壁设置的增压室。所述增压室被配置成通过入口将燃烧剂(所述燃烧剂包括含氧气体)传送至所述燃烧室。优选地，所述容纳室被配置成将所得的燃烧产物保持如在所述保持室的出口处测量的至少2秒的预定的驻留期。至少2秒的驻留期可能对最大化在合成气和/或燃烧产物中有机污染物的高破坏率效率(DRE)而言是必要的。可以很容易将如此处描述的设备可以容易地与气化炉集成以将含碳物质，特别是固体废物转化成合成气。可以很容易将如此处描述的设备也可以容易地与热量回收系统集成以回收所述设备中合成气的燃烧的热量。因此，在另一方面，公开了一种用于气化含碳物质，特别是固体废物的气化系统，包括：气化炉，所述气化炉用于将含碳物质转化成合成气；以及如上限定的用于点燃和燃烧合成气的设备，所述设备与所述气化炉流体连通以从所述气化炉接收所述合成气；所述系统还可以包括用于从所述设备回收热能的热量回收系统。此处描述的设备和系统可能用在点燃和燃烧合成气的方法中。用于点燃和燃烧合成气的方法包括以下步骤：从气化炉提供合成气；用释流体稀释合成气以生成稀释的合成气，所述稀释的合成气具有低于爆炸下限(LEL)的组分；用来自辅助燃烧器的点火火焰点燃稀释的合成气；将点燃的稀释的合成气与燃烧剂混合，所述燃烧剂的量为超过完成合成气燃烧所需的氧气的化学计算量的100％至150％；燃烧来自前一步骤的所得气体混合物以生成燃烧产物，以及将燃烧产物保持在所述容纳室中持续至少2秒的预定驻留期间。在一个实施方式中，所述稀释流体可以包括来自包括以下的组中的一种或多种气体：烟气，再循环烟气；包括氮气(N2)、氩气(Ar)的惰性气体；包括空气、氧气(O2)或者其混合物的含氧气体。在本专利技术的一个优选形式中，所述稀释流体为含氧气体。附图说明尽管任何其他形式可以落入如上述
技术实现思路
的设备的范围内，现在将参照附图，仅以实例的方式，对具体实施方式进行描述，在附图中：图1是根据本公开内容的用于点燃和燃烧合成气的设备的纵向截面示意图；以及图2是根据本公开内容的将气化炉与图1中示出的设备集成的气化系统的示意图。具体实施方式参照图1，本专利技术的实施方式涉及一种用于点燃和燃烧合成气的设备10。术语“合成气”在整个本说明书中被广泛用来指包括由含碳物质的气化所产生的碳氢化合物、氢气、一氧化碳、二氧化碳和可选的蒸汽的气体混合物。适当的含碳物质的示例性实例包括，但不限于，煤(例如无烟煤、烟煤、次烟煤、褐炭、褐煤和泥煤)、生物质、废橡胶(包括但不限于车辆轮胎、废塑料物质、固体废物、农业废物、工业废物、商业废物、公共场所废物，以及它们的混合物)以及具有其他物质的所述含碳物质的混合物。参照图1所描述的本专利技术的实施方式的设备特别适用于由生物质或固体废物的气化所产生的合成气。术语“气化”是指在高温(从大约500℃到大约1100℃)下在具有很少的氧气或没有氧气的环境中，将含碳物质热化学分解成轻质的碳氢化合物、氢气、一氧化碳和二氧化碳。还产生了灰分副产品。取决于含碳物质的性质，所得的灰分可以被用作土壤添加剂、肥料或者被用作建筑材料中的成分。可以在本专利技术的设备10中用含氧的气体点燃和燃烧合成气以产生热量和“合成气废气”或烟气。该产物热可以应用在需要热能的若干应用中的任何一种中，例如在蒸汽发生器中生成蒸汽并且因此驱动蒸汽涡轮以产生电力，应用在热电联产(CHP)工厂、热脱盐、吸收式制冷机、工艺加热要求等(对本领域技术人员将是显而易见的)。类似地，烟气本身的热能可以在需要热能的地方被回收(例如在本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于点燃和燃烧合成气的设备，所述设备包括容器，所述容器具有：第一室，所述第一室具有用于从气化炉接收合成气的入口，所述第一室被配置成接收稀释流体以将所述合成气稀释到预定的组成；点火室，所述点火室设置有用于点燃经稀释的合成气的辅助燃烧器；燃烧室，所述燃烧室设置有用于引入燃烧剂以燃烧经点燃的合成气的入口；以及保持室，用于将所得的燃烧产物保持预定的驻留期，所述保持室设置有用于取出所述燃烧产物的出口。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.11.25 AU 20139045451.一种用于点燃和燃烧合成气的设备，所述设备包括容器，所述容器具有：第一室，所述第一室具有用于从气化炉接收合成气的入口，所述第一室被配置成接收稀释流体以将所述合成气稀释到预定的组成；点火室，所述点火室设置有用于点燃经稀释的合成气的辅助燃烧器；燃烧室，所述燃烧室设置有用于引入燃烧剂以燃烧经点燃的合成气的入口；以及保持室，用于将所得的燃烧产物保持预定的驻留期，所述保持室设置有用于取出所述燃烧产物的出口。2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述容器被配置成便于所述合成气和燃烧产物平推流经过所述容器。3.根据权利要求1或2所述的设备，其中，所述容器的所述室被配置成与相应的相邻室流体连通。4.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中，所述容器为水平或竖直设置的圆柱形容器。5.根据权利要求4所述的设备，其中，所述圆柱形容器的直径与长度之比被选择成使在所述圆柱形容器中形成的流体再循环漩涡最小化。6.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中，所述第一室设置有围绕所述第一室的外壁布置的增压室。7.根据权利要求6所述的设备，其中，所述增压室被配置成通过第二入口将稀释剂传送至所述第一室。8.根据权利要求8所述的设备，其中，所述第二入口包括位于所述第一室的所述外壁上的多个孔。9.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中，所述稀释剂包括加压气体。10.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中，所述稀释剂包括含氧气体。11.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中，所述点火室设置有用于容纳所述辅助燃烧器的燃烧器喷口。12.根据前述权利要求中任一项所述的设备...

【专利技术属性】
技术研发人员：尼尔·马丁，
申请(专利权)人：一特可再生能源企业有限公司，
类型：发明
国别省市：澳大利亚;AU