用于气化固态有机材料的方法及其装置制造方法及图纸

一种用于气化固态有机材料的方法、用于该目的的新颖装置及其系统。一种独特方法和装置通过控制独特气化器中用于生物质的“不足空气”燃烧的燃烧空气中的氧含量产生高能量、低温度和颗粒含量低的合成气。含有预定量的新鲜空气的再循环废气被用于提供其中的氧含量和用于控制所述方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本专利技术涉及的人应当知道的是密歇根州普雷斯克岛地区普雷斯克岛市的居民Robert G.Graham，一位美国公民以及加拿大不列颠哥仑比亚省的居民Dejan Sparica，一位加拿大公民，专利技术了本方法。本申请要求2006年5月18日申请的美国临时专利申请60/801,574和2007年5月8日申请的美国技术申请11/801,030的优先权。
在这里公开和要求权利的本专利技术涉及一种用于气化固态有机材料的方法，用于该目的的新颖装置及其系统。本专利技术是通过在独特气化器中控制用于“缺空气”燃烧生物质的燃烧空气中的氧含量来产生高能量、低温度和颗粒含量低的合成气的独特方法。与预定量的新鲜空气混合的再循环废气用于提供其中的氧含量和用于控制所述方法。
技术介绍
更特别地，本专利技术涉及一种用于气化生物质材料的方法，所述生物质材料例如为林业和农业残余物，工业废料例如锯材浆，纸制品，禽褥草(例如鸡褥草和火鸡褥草)和烃基塑料等。本专利技术也涉及一种装置，该用于将化学能转换成热能或气态产品，具体地说是合成气，也被称为生产气。合成气是一种含有非常少的颗粒材料的可压缩的合成的可燃气体。因此，本专利技术也可以被视为一种生产合成气的方法。很久以来人们就认识到许多工业和农业固态有机副产品(例如林业和农业残余物等)是大量化学能的潜在来源。在20世纪70年代期间发生的传统燃料例如化石燃料、石油和天然气的成本的显著增长提供了很大的经济诱因以试图开发有效和高效的技术来回收这些有机副产品中的能量，这些能量在传统上没有任何程度的回收。经常被称为-->“生物质”材料的这样的有机材料现在在某种程度上被成功地用作一些很大的工业系统中的燃料，例如用于点火纸浆或造纸厂中的动力锅炉和回收锅炉。然而迄今为止与生物质能量回收系统关联的高资本费用阻碍了它们成功地用于小型甚至中型尺寸的能量回收系统。中型尺寸的能量回收系统用于社区中心、学校、疗养院和小型工业和商业设施中，并且迄今为止，生物质燃料还未令人满意地用作这样的设施的加热系统中的燃料。涉及从木屑或类似有机材料回收能量的已颁布美国专利例如为1992年8月18日颁布给Morey等人的美国专利5,138,957；1980年1月22日颁布给Palm等人的美国专利4,184,436；1982年1月26日颁布给Smith等人的美国专利4,312,278；1983年1月4日颁布给Goodine的美国专利4,366,802；1982年3月30日颁布给Schmidt等人的美国专利4,321,877；1984年2月14日颁布给Schafer等人的美国专利4,430,948；1986年6月10日颁布给Pedersen等人的美国专利4,593,629；1987年9月8日颁布给Cordell等人的美国专利4,691,846；和1990年11月20日颁布给Cordell的美国专利4,971,599。然而，并不知道这些专利中所述的任何专利技术已成功地适合于在小型和中型尺寸的能量回收系统中在成本合算的基础上回收生物质能量。因此，气化器在本领域中并不是新的并且有许多出版物涉及这样的设备和它们在其中被使用的系统，但是作为举例说明，可以关注1987年9月8日颁布给Cordell等人的美国专利4,691,846，其中描述了一种用于气化固态有机材料的方法和装置，其中详细描述了系统，重点在于储料器及其操作方式。应当注意该气化器被显示和描述成穹形结构，带有用于固态有机材料的底部给送机构以及将气态流出物移动到副室的上排气系统。第二个公开可以在2000年9月19日颁布给Cordell等人的US6,120,567中发现，其中描述了一种用于气化固态有机材料的方法，并且其中阐述了如‘846专利中所公开的类似装置和系统。‘567专利与-->‘846专利有关。同样，需要强调的是气化器被显示和描述成穹形结构，其具有底部给送装置和用于气态流出物的上排气装置。现有技术中的典型和一般工艺可以在1997年10月14日以Morey等人的名义颁布的加拿大专利2,058,130中发现，其中阐述了底部进料、生物质材料和气化系统。该系统从下面给送燃料(例如未加工的和潮湿的木屑)向上通过固定的、穿孔的火台的中心开口，所述火台支撑由此形成的墩状燃料床。在火台下方并且围绕燃料供给管的多个环状歧管根据产生的可燃气体的需要以受控方式分别地被提供空气。
技术实现思路
因此本专利技术涉及一种用于气化固态有机材料的方法、在这样的方法中使用的装置及其系统，具体地说，在一个实施例中本专利技术涉及一种组合地包括外壳的用于气化固态有机材料的气化器，其中所述外壳具有下部分和上部分，和由所述下部分支撑并且附连到所述上部分的圆形侧壁。给所述外壳设有顶部，所述顶部由所述圆形侧壁支撑并且与其一体化。设有用于排出合成气流出物的通过所述顶部的至少一个开口和用于感测装置的至少一个开口，并且用于从所述气化器移走合成气的装置位于并且连接到所述顶部开口。用于感测包含在所述外壳中的任何固态有机材料的任何质团的高度(elevation)的至少一个装置位于并且与所述感测装置开口关联，所述感测装置是雷达装置，该雷达装置安装在任何感测装置开口上并且装在覆盖所述开口的非金属板的顶上。用于支撑确定保留在所述气化器内的不可燃材料的量的装置的至少一个开口位于下外壳中，并且用于确定保留在所述气化器内的不可燃材料的量的至少一个装置位于并连接到所述外壳的下部分，并且在所述用于支撑确定保留在所述气化器内的不可燃材料的量的装置的开口内。用于支撑将氧化气体提供给固态有机材料的至少一个装置的至少一个开口位于所述圆形壁中，所述氧化气体是含有预定部分的新鲜空-->气的再循环废气。用于将氧化气体提供给固态有机材料的装置位于并且连接到氧化气体开口。用于所述气化器的底板位于所述气化器的下部分中，所述底板具有顶表面和底表面，所述底板具有至少一个开口，通过所述开口允许固态有机材料进入所述气化器的内部，其中所述底板的顶表面在每个底板开口的外部具有滞留壁以形成滞留池，从而将固态有机材料滞留在所述气化器的下部分中以形成无底板炉膛。设有用于在向上运动中将固态有机材料移动通过所述底板开口并移到所述气化器中的装置和用于向固态有机材料的下侧提供和保持锥形结构的装置。所述气化器具有用于在所述滞留池上方收容固态有机材料的装置和在所述气化器的下部分中允许不可燃物移动到所述气化器之外的至少一个开口，以及在所述滞留池中用于从所述气化器去除不可燃材料的装置。最后，设有互相联系的用于所述气化器内的固态有机材料的质团的量的控制和监视器以及用于所述气化器中的不可燃物的量的控制和监视器。该类型的气化器在本领域中已知为圆形气化器。在另一实施例中，本专利技术涉及方形或矩形“块状”气化器。因此，该实施例涉及一种用于气化固态有机材料的气化器，该气化器包括外壳，其中所述外壳具有下部分和上部分，并且所述外壳具有由所述下部分支撑并且附连到所述上部分的四个侧壁，因此与上述圆形气化器不同。块状气化器具有顶部，所述顶部由所述四个侧壁支撑并且与其一体化，所述气化器具有用于排出合成气流出物的通过侧壁的至少一个开口和用于感测装置的通过所述顶部的至少一个开口。用于从所述气化器移走合成气流出物的装置位于并且连接到所述侧壁开口，并且用于感测包含在所述外壳中的任本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于气化固态有机材料的气化器，其组合地包括：　（Ⅰ）外壳，所述外壳具有下部分和上部分；　（Ⅱ）所述外壳具有由所述下部分支撑并且附连到所述上部分的圆形侧壁；　（Ⅲ）顶部，所述顶部由所述圆形侧壁支撑并且与其一体化；　 （Ⅳ）设有用于排出合成气流出物的通过所述顶部的至少一个开口和用于一感测装置的至少一个开口；　（Ⅴ）用于从所述气化器移走合成气的装置，其位于所述顶部开口处并且与所述顶部开口连接；　（Ⅵ）用于感测包含在所述外壳中的任何固态有机材料的 任何质团的高度的至少一个装置，其位于所述感测装置开口处并且与所述感测装置开口关联，所述感测装置是雷达装置，该雷达装置安装在任何感测装置开口上并且装在覆盖所述开口的非金属板的顶上；　（Ⅶ）用于支撑确定所述气化器内的不可燃物的量的装置的至 少一个开口，其位于下外壳中；　（Ⅷ）用于确定所述气化器内的不可燃物的量的至少一个装置，其位于所述外壳的下部分处并与所述外壳的下部分连接，并且在（Ⅶ）的开口内；　（Ⅸ）用于支撑将氧化气体提供给固态有机材料的至少一个装置的至少一个开 口，其位于所述圆形壁中，所述氧化气体是含有预定部分的新鲜空气的再循环废气；　（Ⅹ）用于将氧化气体提供给固态有机材料的装置，其位于所述氧化气体开口处并且与所述氧化气体开口连接；　（Ⅺ）用于所述气化器的底板，其位于所述气化器的下部分 中，所述底板具有顶表面和底表面，所述底板具有至少一个开口，通过该开口允许固态有机材料进入所述气化器的内部，其中所述底板的顶表面在每个底板开口的外部具有滞留壁以形成滞留池，从而将固态有机材料滞留在所述气化器的下部分中以形成无底板炉膛；　 （Ⅻ）用于将固态有机材料移动通过所述底板开口并移到所述气化器中的装置；　（ⅩⅢ）用于给固态有机材料的下侧提供锥形结构并保持该锥形结构的装置；　（ⅩⅣ）在所述气化器的下部分中允许不可燃物移出所述气化器的至少一个开口；　（ⅩⅤ ）在所述滞留池中用于从所述气化器去除不可燃材料的装置；　（ＸⅥ）用于所述气化器内的固态有机材料的质团的量的控制和监视器以及用于所述气化器中的不可燃物的量的控制和监视器，所述质团的控制和所述不可燃物的控制互相关联。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2006-5-18 60/801,574;US 2007-5-8 11/801,0301.一种用于气化固态有机材料的气化器，其组合地包括：(I)外壳，所述外壳具有下部分和上部分；(II)所述外壳具有由所述下部分支撑并且附连到所述上部分的圆形侧壁；(III)顶部，所述顶部由所述圆形侧壁支撑并且与其一体化；(IV)设有用于排出合成气流出物的通过所述顶部的至少一个开口和用于一感测装置的至少一个开口；(V)用于从所述气化器移走合成气的装置，其位于所述顶部开口处并且与所述顶部开口连接；(VI)用于感测包含在所述外壳中的任何固态有机材料的任何质团的高度的至少一个装置，其位于所述感测装置开口处并且与所述感测装置开口关联，所述感测装置是雷达装置，该雷达装置安装在任何感测装置开口上并且装在覆盖所述开口的非金属板的顶上；(VII)用于支撑确定所述气化器内的不可燃物的量的装置的至少一个开口，其位于下外壳中；(VIII)用于确定所述气化器内的不可燃物的量的至少一个装置，其位于所述外壳的下部分处并与所述外壳的下部分连接，并且在(VII)的开口内；(IX)用于支撑将氧化气体提供给固态有机材料的至少一个装置的至少一个开口，其位于所述圆形壁中，所述氧化气体是含有预定部分的新鲜空气的再循环废气；(X)用于将氧化气体提供给固态有机材料的装置，其位于所述氧化气体开口处并且与所述氧化气体开口连接；(XI)用于所述气化器的底板，其位于所述气化器的下部分中，所述底板具有顶表面和底表面，所述底板具有至少一个开口，通过该开口允许固态有机材料进入所述气化器的内部，其中所述底板的顶表面在每个底板开口的外部具有滞留壁以形成滞留池，从而将固态有机材料滞留在所述气化器的下部分中以形成无底板炉膛；(XII)用于将固态有机材料移动通过所述底板开口并移到所述气化器中的装置；(XIII)用于给固态有机材料的下侧提供锥形结构并保持该锥形结构的装置；(XIV)在所述气化器的下部分中允许不可燃物移出所述气化器的至少一个开口；(XV)在所述滞留池中用于从所述气化器去除不可燃材料的装置；(XVI)用于所述气化器内的固态有机材料的质团的量的控制和监视器以及用于所述气化器中的不可燃物的量的控制和监视器，所述质团的控制和所述不可燃物的控制互相关联。2.一种用于气化固态有机材料的气化器，其组合地包括：(I)外壳，所述外壳具有下部分和上部分；(II)所述外壳具有由所述下部分支撑并且附连到所述上部分的四个侧壁；(III)顶部，所述顶部由所述四个侧壁支撑并且与其一体化；(IV)设有用于排出合成气流出物的通过所述顶部的至少一个开口和用于感测装置的通过所述顶部的至少一个开口；(V)用于从所述气化器移走合成气流出物的装置，其位于所述顶部开口处并且与之连接；(VI)用于感测包含在所述外壳中的任何固态有机材料的任何质团的高度的至少一个装置，其位于所述感测装置开口处并且与所述感测装置开口关联，所述感测装置是雷达装置，该雷达装置安装在任何感测装置开口上并且装在覆盖所述开口的非金属板的顶上；(VII)用于支撑确定所述气化器内的不可燃物的量的装置的至少一个开口，其位于下外壳中；(VIII)用于确定所述气化器内的不可燃物的量的至少一个装置，其位于所述外壳的下部分并与之连接，并且在(VII)的开口内；(IX)用于支撑将氧化气体提供给固态有机材料的至少一个装置的至少一个开口，其位于所述侧壁中，所述氧化气体是含有预定部分的新鲜空气的再循环废气；(X)用于将氧化气体提供给固态有机材料的装置，其位于所述氧化气体开口处并且与之连接；(XI)用于所述气化器的底板，其位于所述气化器的下部分中，所述底板具有顶表面和底表面，所述底板具有至少一个开口，通过该开口允许固态有机材料进入所述气化器的内部，其中所述底板的顶表面在每个底板开口的外部具有滞留壁以形成滞留池，从而将固态有机材料滞留在所述气化器的下部分中以形成无底板炉膛；(XII)用于将固态有机材料移动通过所述底板开口并移到所述气化器中的装置；(XIII)用于给固态有机材料的下侧提供锥形结构并保持该锥形结构的装置；(XIV)用于在所述滞留池上方加热固态有机材料的装置；(XV)在所述气化器的下部分中允许不可燃物移出所述气化器的至少一个开口；(XVI)在所述滞留池中用于从所述气化器去除不可燃材料的装置；(XVII)用于所述气化器内的固态有机材料的质团的量的控制和监视器以及用于所述气化器中的不可燃物的量的控制和监视器，所述质团控制和所述不可燃物控制互相关联。3.根据权利要求1所述的气化器，其中滞留池中的所述装置是安装在至少一个螺旋推送器顶上的胡椒磨炉篦。4.根据权利要求2所述的气化器，其中滞留池中的所述装置是顶装在至少一个螺旋推送器上的胡椒磨炉篦。5.根据权利要求1所述的气化器，其中用于给固态有机材料的下侧提供锥形结构并保持该锥形结构的所述装置在所述气化器的使用期间是不能够移动的。6.根据权利要求2所述的气化器，其中用于给固态有机材料的下侧提供锥形结构并保持该锥形结构的所述装置是不能够移动的。7.根据权利要求1所述的气化器，其中用于给固态有机材料的下侧提供锥形结构并保持该锥形结构的所述装置在所述气化器的使用期间是能够移动的。8.根据权利要求2所述的气化器，其中用于给固态有机材料的下侧提供锥形结构并保持该锥形结构的所述装置在所述气化器的使用期间是能够移动的。9.根据权利要求1所述的气化器，其中用于将氧化气体提供给固态有机材料的每个装置是风口。10.根据权利要求2所述的气化器，其中用于将氧化气体提供给固态有机材料的每个装置是风口。11.根据权利要求11所述的气化器，其中从共用歧管给共线的每个风口提供氧化气体。12.根据权利要求12所述的气化器，其中从共用歧管给共线的每个风口提供氧化气体。13.根据权利要求11所述的气化器，其中从一烟囱给共用歧管提供氧化气体，所述烟囱位于所述气化器正在其中操作的系统中，并且所述氧化气体是含有预定部分的新鲜空气的废气。14.根据权利要求12所述的气化器，其中从一烟囱给共用歧管提供氧化气体，所述烟囱位于所述气化器正在其中操作的系统中，并且所述氧化气体是含有预定部分的新鲜空气的废气。15.根据权利要求13所述的气化器，其中共线的风口设置成使得风口面围绕所述气化器的外壳。16.根据权利要求15所述的气化器，其中共线的风口设置成使得风口面限定所述气化器的外壳的外表面。17.根据权利要求15所述的气化器，其中在所述气化器中的任何燃烧活动上方设置至少一条共线的风口并且在所述气化器中的任何燃烧活动下方设置至少一条共线的风口。18.根据权利要求16所述的气化器，在所述气化器中的任何燃烧活动上方设置至少一条共线的风口并且在所述气化器中的任何燃烧活动下方设置至少一条共线的风口。19.根据权利要求1所述的气化器，其中所述锥形结构带有形成于内表面中的至少一个阵列的风口并且带有形成于外表面中的至少一个阵列的风口。20.根据权利要求2所述的气化器，其中所述锥形结构带有形成于内表面中的至少一个阵列的风口并且带有形成于外表面中的至少一个阵列的风口。21.一种气化固态有机材料以产生气态流出物和固态残余物的方法，所述方法包括：(I)提供固态有机材料的供应；(II)提供根据权利要求1所述的气化器；(III)从所述气化器的下部分向上将来自(I)的固态有机材料引入所述气化器中以在所述气化器中提供固态有机材料的质团；(IV)加热所述气化器中的固态有机材料，同时将氧化气体提供给所述气化器，以提供气态流出物，所述氧化气体是来自位于所述气化器正在其中工作的系统中的烟囱的再循环废气，并且所述氧化气体是含有预定部分的新鲜空气的废气；(V)在所述气化器内提供流出物流动路径以用于气态流出物的一部分通过被加热的固态有机材料迁移、混合和反应，其中由此形成的合成气从所述气化器被向外输送；(VI)将任何不可燃固体输送到所述气化器之外。22.一种气化固态有机材料以产生气态流出物和固态残余物的方法，所述方法包括：(I)提供固态有机材料的供应；(II)提供根据权利要求2所述的气化器；(III)从所述气化器的下部分向上将来自(I)的固态有机材料引入所述气化器中以在所述气化器中提供固态有机材料的质团；(IV)加热所述气化器中的固态有机材料，同时将氧化气体提供给所述气化器，以提供气态流出物，所述氧化气体是来自位于所述气化器正在其中工作的系统中的烟囱的再循环废气，并且所述氧化气体是含有预定部分的新鲜空气的废气；(V)在所述气化器内提供流出物流动路径以用于气态流出物的一部分通过被加热的固态有机材料迁移、混合和反应，其中由此形成的合成气从所述气化器被向外输送；(VI)将任何不可燃固体输送到所述气化器之外。23.一种用于气化固态有机材料的气化器，其组合地包括：(I)外壳，所述外壳具有带上部的下部分和带底部的上部分；(II)所述外壳具有由所述下部分支撑并且附连到所述上部分的圆形侧壁，所述圆形侧壁具有缩窄部分，在所述缩窄部分处，所述下部分的上部和所述上部分的底部会合并且联接；(III)顶部，所述顶部由所述圆形侧壁支撑并且与其一体化；(IV)设有用于排出合成气流出物的通过所述顶部的至少一个开口和用于感测装置的至少一个开口；(V)用于从所述气化器移走合成气流出物的装置，其位于所述顶部开口处并且与之连接；(VI)用于感测包含在所述外壳中的任何固态有机材料的任何质团的高度的至少一个装置，其位于所述感测装置开口处并且与所述感测装置开口关联，所述感测装置是雷达装置，该雷达装置安装在任何感测装置开口上并且装在覆盖所述开口的非金属板的顶上；(VII)用于支撑确定所述气化器内的不可燃物的量的装置的至少一个开口，其位于下外壳中；(VIII)用于确定所述气化器内的不可燃物的量的至少一个装置，其位于所述外壳的下部分处并与之连接，并...

【专利技术属性】
技术研发人员：RG格雷厄姆，D斯帕里卡，
申请(专利权)人：新地界能量公司，
类型：发明
国别省市：CA[加拿大]