用于废弃物的热化学转换的系统和方法

用于废弃物的热化学转换的系统和方法
【专利摘要】一种废弃物到能量转换设备，所述废弃物到能量转换设备包括：能够保持废弃物装料的主燃烧室，并且所述主燃烧室还包括用于对废弃物加热并且产生合成气体流的热源；格栅，该格栅位于所述主室内，并且能够在加热期间支撑所述废弃物装料；混合腔室，其中所述合成气体与附加燃烧气体混合；多腔室次燃烧腔室，用于燃烧所述合成气体和附加燃烧气体的混合物；以及能量提取系统，用于提取由合成气体和附加燃烧气体的混合物的燃烧而产生的热能。
【专利说明】用于废弃物的热化学转换的系统和方法
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请根据35USC § 119要求2011年3月7日提交的发明名称为“Microcontroller-Based Remote Monitoring And Control Unit, ” 的美国临时专利N0.61/449，943的优先权，其全部内容在此通过引用并入。
[0003]发明背景
[0004]【技术领域】。本公开总体上涉及用于将废弃物产品诸如城市废弃物以热学和化学转换为可燃气体流的设备和方法。更具体地，本公开涉及用于受控气化和将废弃物产品热转换为可燃烧气体，并且用于使用可燃烧气体燃料源来产生电力或者其它有用能量的改进的模块设备。
[0005]【背景技术】。废弃物转换的热氧化系统是已知的。例如，美国专利N0.4，941，415公开了这种系统的示例，在此通过引用并入。一般地，城市废弃物或者从住宅、商业区和一些工业和政府设施收集的废弃物被适当分类、干燥接着被装载到主燃烧室内。主燃烧室通常是密封的，并且在主燃烧室的排空空气环境中废弃物被点燃以产生可燃气体的气流。可燃气体通常混有附加可燃气体并且通过管道输送到次燃烧室，在其中燃烧以产生热能。
[0006]还已知设置多个主室并且将可燃气体排出输出组合到单个次燃烧室中。例如，美国专利N0.6，439，135公开了一种这样的设置，在此通过引用并入。
[0007]然而，已有的系统存在很多缺陷，使得它们的操作效率低，昂贵并且潜在地对环境有害。例如，已有的系统经常要求废弃物预处理，例如分类和干燥，这要求附加的人工、操作员的精力和成本。其它系统要求大量的燃料来点燃废弃物并且开始和维持燃烧。已有的系统的另一个缺点是热量和热能的损耗，这降低了废弃物到能量转换的效率和输出。此外，不在最优范围操作的已有的系统会出现排放`问题，例如，颗粒物、NOx、很多有毒挥发性金属、和二恶英/呋喃。
[0008]已有的系统还缺少用于监测和控制从气化室的生产、对于协调能量提取、将废气排出到大气或者能量产生所必须的所述气体生产的建模、或者排放到大气的排放物的控制参数。很多已有的系统不具备用于废弃物到能量转换处理的可扩展性的能力。最终，已有系统不具备当发生操作缺陷时提供有保障的能量产生的能力。
[0009]因此需要一种受控(急需的)空气气化处理，其将废弃物产品热转换为可燃气体，同时消除或者减少以上提出的以及其它缺陷。例如，这里公开的系统提供用于监测和控制从气化室的生产、对所述生产建模以便协调能量产生、以监测排放到大气的排放物的控制参数，通过并入主燃烧和次燃烧设计的模块化设计和唯一构造，解决了和技术扩大有关的唯一设计和操作属性，并且当发生操作缺陷时为能量产生提供保障。

【发明内容】

[0010]本公开通过提供一种废弃物到能量转换设备有利地解决一个或者更多个上述缺陷，所述废弃物到能量转换设备包括:主燃烧室，该主燃烧室能够保持废弃物装料，并且所述主燃烧室还包括用于对废弃物加热并且产生合成气体流的热源；格栅，该格栅位于所述主室内，能够在加热期间支撑所述废弃物装料；混合腔室，其中所述合成气体与附加燃烧气体混合；多腔室次燃烧腔室，用于燃烧所述合成气体和附加燃烧气体的混合物；以及能量提取系统，用于提取由合成气体和附加燃烧气体的混合物的燃烧而产生的热能。
[0011]在一个实施方式中，提供一种操作废弃物到能量转换处理的方法，所述方法包括:对装载到多个主燃烧室的至少一个主燃烧室中的废弃物进行加热；从多个主燃烧室的所述至少一个主燃烧室抽取合成气体；将所述合成气体与附加燃烧气体混合；在混合的合成气体和附加燃烧气体中弓I入湍流；在多腔室次燃烧室中燃烧所述混合的合成气体和附加燃烧气体；以及从由混合的合成气体和附加燃烧气体的燃烧产生的热能中提取能量。
[0012]在另一个实施方式中，提供一种主燃烧室格栅，所述格栅包括:废弃物支撑平台；邻近所述废弃物支撑平台的流体流路径；以及灰烬去除开口，用于促进从废弃物支撑平台去除灰烬。所述格栅可以包括:流体流回路，使得流体能够在流体流路径中循环以从所述废弃物支撑平台提取热量。在一些实施方式中，流体流回路将流体循环到其它废弃物到能量系统部件。
[0013]在另一个实施方式中，提供一种用于混合合成气体与附加的燃烧气体的湍流空气环，所述湍流空气环包括:大致环形的外部导管，用于使所述附加燃烧气体流过该外部导管；注入端口，与所述外部导管流体导通以使所述附加燃烧气体的流能够流到内部导管部分,并且其中所述内部导管部分使所述合成气体流过该内部导管部分,并且其中通过所述注入端口的所述附加燃烧气体的流在所述合成气体中引入湍流。
[0014]在另一个实施方式中，提供一种用于废弃物到能量转换系统的多腔室次燃烧室，所述多腔室次燃烧室包括:第一燃烧室；以及大致位于所述第一燃烧室上方的第二燃烧室。
[0015]在另一个实施方式中，提供一种用于废弃物到能量转换系统的自动操作安全阀，所述安全阀包括:盖部分；偏置机构，用于在所述废弃物到能量转换系统在预定压力范围内操作的期间将所述盖部分保持在闭合位置，并且当所述预定压力范围被超过时允许所述盖部分打开；以及闭合机构，用于当再次获得预定压力范围时使所述盖部分回到闭合位置。
[0016]在另一个实施方式中，提供一种在废弃物到能量转换系统的操作中使用的监测和控制系统，所述监测和控制系统包括:控制单元，与所述废弃物到能量转换系统直接数据通信；通信器，能够从所述控制单元向操作中心传递数据；1/0装置，用于监测或者控制所述废弃物到能量转换系统的参数，并且将和所述参数有关的数据传递到所述控制单元。
[0017]在另一个实施方式中，提供一种操作废弃物到能量转换处理的方法，所述方法包括:对装载到多个主燃烧室的第一腔室中的废弃物进行加热；从所述第一腔室抽取合成气体；将所述合成气体与附加燃烧气体混合；在混合的合成气体和附加燃烧气体中引入湍流；在多腔室次燃烧室中燃烧所述混合的合成气体和附加燃烧气体；以及从由混合的合成气体和附加燃烧气体的燃烧产生的热能中提取能量。
[0018]在另一个实施方式中，提供一种移动废弃物到能量转换单元,所述移动单元包括:主室；格栅，该格栅位于所述主室内，能够在加热期间支撑所述废弃物装料；混合腔室，其中所述合成气体与附加燃烧气体混合；次室，用于燃烧所述合成气体和附加燃烧气体的混合物；以及能量提取系统，其中，所述主室、格栅、混合腔、次室和能量提取系统的大小适合装在运输集装箱内。在一些实施方式中，所述运输集装箱是在货船上使用的标准海运集装箱。
[0019]下面将参照附图更完整描述本公开，其旨在结合
【发明内容】
和【具体实施方式】以及在此讨论或者公开的任何优选或者特定实施方式来解读本公开。然而，可以以许多不同形式来实施本公开，并且不应当解释为是对这里阐述的实施方式的限制。相反，仅以例示方式提供这些实施方式，使得本公开充分，并向本领域的技术人员传达本发明的完整范围。
【专利附图】

【附图说明】
[0020]图1是根据本发明的一些实施方式的设备的示意图。
[0021]图2A是根据本发明的一些实施方式的主室100的例示图。
[0022]图2B是根据本发明的一些实施方式的连接到尾气管道的多组废弃物到能量转换单元的例示图。
[0023]图2C是根据本发明的一些实施方式的燃烧控制设备的例示图。
[0024]图3A至图3C示出使得能够对格栅进行流体冷却的格栅系统的一些实施方式的若干视图。
[0025]图3D示出根据本发明的一些实施方式的灰烬去除系统的示意平面图。
[0026]图3E示出根据本发明的一些实施方式的灰烬去除系统的示意平面图。
[0027]图4是湍流空气环(TAR)的实施方式的多个视图的示意表示图。
[0028]图5A是次燃烧室的一些实施方式的俯视图。
[0029]图5B是次燃烧室的一些实施方式的侧视图。
[0030]图5C是次燃烧室的一些实施方式的端侧视图。
[0031]图是次燃烧室的一些实施方式的正视图。
[0032]图5E是用于次燃烧室的一些实施方式的燃烧器的例示图。
[0033]图5F是用于次燃烧室的一些实施方式的隔板的例示图。
[0034]图5G至图51是湍流空气环的一些实施方式的例示图。
[0035]图6是废气清洁系统的一些实施方式的例示图。[需要]
[0036]图7是实现多个主室的实施方式的例示图。
[0037]图8A至图8C是表示根据本系统的一些实施方式的功率要求的图。
[0038]图9A至图9B是表示根据本系统的一些实施方式的合成气体生产的图和数据表。
[0039]图10是根据本系统的移动废弃物到能量转换单元的示意表示图。
[0040]图11是根据本系统的控制系统的一个实施方式的示意图。
[0041]图12是根据本系统的自动操作压力释放阀门的一个实施方式的示意图。
【具体实施方式】
[0042]在以下描述中，参照形成本说明书的一部分的附图，并且通过例示图示出具体示例性实施方式，可以在这些示例性实施方式中实现本发明。这些实施方式充分详细描述以使得本领域技术人员能够实现本发明，并且应理解的是在不背离本发明的精神和范围的情况下，可以对各个公开的实施方式进行修改，并且可以利用其它实施方式。因此，以下详细描述不具有限制意义。
[0043]参照图1，将提供用于废弃物到能量转换的整体系统的一般描述。图1是根据本发明的一些实施方式的设备的示意图。如图所示，可以使用废弃物10的来源来向废弃物到能量处理提供燃料。废弃物10可以来自城市来源(例如，住宅、办公室、商业区、政府和其它办公建筑)，来自农业来源(例如，农场)，来自军事来源(例如，军事基地、飞机场或者其它兵营)，来自医疗来源(例如，医院)，或者来自以上的任何组合。
[0044]通常在过去，废弃物10是要在填埋场填埋、在焚化炉中烧掉或者在废弃物存放处存放。废弃物10可以包括湿透、潮湿或者微湿以及干燥的材料。废弃物10可以还包括未分类的材料，或者在一些实施方式中，废弃物10可以被分类为类似材料的组，或者期望一起处理的材料的组。
[0045]在一些实施方式中，在装载到主室100中之前，废弃物10不需要被分类，也不需要干燥，也不需要其它方式处理。依赖于设施的布局，废弃物10的装料可以被存放在一些初始装载位置，诸如收集箱、传送器、翻转地板、升降机、链接带或者其它机构以汇集废弃物10的装料并且使得废弃物10可接近以便装载到主室100中。
[0046]可以按照任何适当方式来实现将废弃物10装载到主室100中，并且该装载也可以根据设备布局的不同而改变。例如，利用装载设备和车辆可以将废弃物10装载到主室100中，诸如叉车、反向铲土机、或翻斗叉车、自卸车、吊车等。对于一些实施方式，诸如以上描述的移动单元，能够用手或者借助用手操作的设备诸如独轮手推车、耙子和锹将废弃物10装载到主室100中。
[0047]无需在主室100中压紧或者排列废弃物10。在一些实施方式中，将废弃物10松散地装载到主室100就足够了。主室100的容量将依赖于设施的期望的处理能力和物理要求来变化。通常，装满的主室100将保持十五到十七吨废弃物10。
[0048]在装载之后，主室100被密封并且部分被排空以开始转换处理。在一些实施方式中，当被密封时，主室100和排风塔(废气处理140的一部分)之间的压力差可以足以在主室100内部形成部分真空。在一些实施方式中，通过操作引风机以从主室100去除空气直至达到充分的压力来辅助形成部分真空可以是有利的。对于一些实施方式，-0.1大气压到-0.3大气压的真空度是期望的操作大气状况。
[0049]随着主室100内部的真空达到期望水平，可以期望地加热主室100内部的废弃物
10。可以按照任何适当方式实现加热。在一些实施方式中，期望通过使用位于废弃物10下方区域内的多个化石燃料燃烧器来加热废弃物10。将燃烧器定位在废弃物10下方可以是有利的，因为这有助于减少废弃物10上方的气体流中的湍流并且减少进入气体流的颗粒物质的量。还可以使用用于燃烧器的其它位置。
[0050]可以使用被示意地表示为监测和控制160的适当监测装置来控制加热。例如，热电偶或者其它温度感测装置可以定位在主室100中的适当位置处以监测主室100内部的温度。监测到的温度值可以向操作燃烧器的控制机构提供输入使得它们可以根据期望的温度设定点而被开启或者关闭。还可以实现其它监测和控制160装置。例如，可以使用氧气传感器、一氧化碳传感器、或者其它组成气体传感器来监测和控制系统操作。
[0051]在一些实施方式中，450 °F的内部设定点是通常内部主室100温度值。依赖于废弃物10的类型和量以及其它因素，诸如外部周围温度等，温度设定点可以变化。
[0052]随着被加热，废弃物10氧化为合成气体。由于主室100内部的部分真空，合成物或者合成气体被压力差抽出主室100之外以便在下游系统的其余部分中最终使用。[0053]在主室100内部，废弃物10的加热通常继续直至废弃物10被主要缩减为底部灰烬。通过主室100的子系统实现的各个操作技术以允许更彻底的废弃物10的缩减。例如，可以使用位于主室100周围的关键位置处的空气喷射器来抬升或者以其它方式扰乱废弃物10堆积并且使附加废弃物10材料暴露于加热和缩减处理。
[0054]另外，主室100的一些实施方式实现在主室100内部支撑废弃物10的格栅中的流体冷却，以下更详细描述。格栅的冷却有助于维持格栅中材料的完整性，其允许缩减处理以更彻底地操作。在一些实施方式中，用于冷却格栅的流体可以有利地实现为对系统的其它部分进行预加热，诸如能量提取系统130。
[0055]在主室100内的缩减和转换处理完成后，来自废弃物10的灰烬可以被去除并且进一步处理。例如，灰烬可以被输送到水泥制造公司或者其它制造商以便在它们的处理和产品中使用。
[0056]在氧化处理期间产生的合成气体离开主室100并且进入混合110，其中合成气体可以与附加空气、氧气或者其它气体混合以促进之后进行的合成气体的燃烧。可以按照任何适当方式实现加热器100。在一些实施方式中，混合110可以在湍流空气环(TAR)中发生，其将在以下更详细描述。TAR可以包括阻尼器、风扇或者其它气体流量调节器。监测和控制160系统可以实现为依赖于诸如压力、气体成分、温度或者其它值这样的被监测的系统值来操作阻尼器、风扇或者其它气体流量调节器。
[0057]一般地，TAR被设计成将湍流引入到合成气体流中，增加压力，准备合成气体以便燃烧，并且引入氧气(O2)或者其它燃烧气体。在一些实施方式中，TAR的设计和操作将造成合成气体的自燃烧。
[0058]在混合110之后，合成气体进入次燃烧室120。通常，次室120被预加热以促进合成气体的燃烧。次室120被以任何适当方式预加热，诸如通过使用附加燃烧器或者其它加热器。类似地，监测和控制160可以被实现为监测系统状况，诸如压力、温度、组成气体成分等，并且相应地控制风扇、燃烧器、喷射器等的操作，以保持合成气体流的一致和彻底燃烧。
[0059]对于一些实施方式，有利的是实现多腔室次燃烧室120。一个可能构造是用于次室120的“上下”结构，其在以下更详细描述。其它多腔室构造，诸如“并排”构造、实现两个以上腔室的构造、或者其它构造也是可能的。这些构造的一些优点是，对于相同的总体体积，给出用于次室120的更小的截面积，其提供更好的热反射回到合成气体流中并且增强燃烧。另外，更小的截面积可以增加气流湍流，这将延长次室120中的时间并且提高燃烧的彻底性。
[0060]次室120的输出是从次室120燃烧处理中得到的清洁、加热、气体流。该加热的气体流用作对能量提取130系统的输入。可以按照任何适当方式实现能量提取。例如，可以从通过与锅炉或者其它装置的表面接触产生的气流提取热能以将热能传递到工作流体(例如，水、水蒸气、用于在有机朗肯循环热恢复系统中使用的有机流体等)。能量提取130可以包括附加能量提取器，诸如次锅炉等，来从加热的气流提取额外能量。另外，还可以实现其它能量提取系统，诸如动能提取(例如，涡轮)、热电转换器(例如，珀耳帖式设备)等。
[0061]如先前描述的，使用封闭流体回路中的来自主室100中的格栅的冷却剂，锅炉或者其它能量提取装置可以被预加热。所描述的构造的一个附加优点是次室120的输出是相对清洁的气体流。因此，一个结果是减少在锅炉或者其它能量提取系统上的结垢和沉积。对于系统的其它部分，监测和控制160系统可以被实现为优化从加热的气体流的能量提取。
[0062]在能量提取130之后，现在基本上冷却的气体流进行到废气处理140系统。可以进行任何适当的废气处理系统140并且将依赖于废弃物10的类型和对废气150的任何法规要求。在一些实施方式中，废气处理140包括石灰(氧化钙(CaO))注入以从废气150去除盐酸(HCl)或者二氧化硫(SO2)。在一些实施方式中，可以使用碳(C)来从废气150去除水银(Hg)。监测和控制160被实现为监测废气150成分和特性，并且根据监测到的值控制各个处理系统的操作。
[0063]其它类型的废气处理140也是可能的。例如，可以进行机械过滤以从废气流去除颗粒物质。在一些实施方式中，可以设置不锈钢过滤器以从废气150去除任何剩余颗粒。
[0064]在废气处理140完成时，废气150通过排风塔或者其它适当的释放结构被从系统释放。还可以在排风塔实现监测和控制160，以监测废气的特性并且响应地控制对应的废气控制(例如，阻尼器、阀门、风扇等)。
[0065]在以下描述中提供以上描述系统的实施方式的附加细节。图2A是根据本发明的一些实施方式的主室100的例示图。如图2A所示，一些实施方式可以采用大致矩形主室100，具有上部200和下部202。所示的实施方式想到通过可密封的门或者舱口 206从顶部装载废弃物10 (图2A中未示出)到主室100中。在主室100内部，主室100的下部202还可以包括格栅、丝网或者其它结构来保持废弃物10靠近燃烧室212以便加热并且转换为合成气体。如图2A还示出，主室100的底部还可以是锥形或者漏斗状，如204所指示的。这种构造促进通过部分204中的适当的门或者舱口去除灰烬和最终产品。在一些实施方式中，格栅结构可以与部分204中的门或者舱口一体。
[0066]如所示的，主室100可以包括位于上部200的一个或者更多个可密封门206，废弃物10可以通过该可密封门装载到主室100中。门206以及主室100壁的剩余部分是由耐火材料制成的以有助于包含转换处理的热量，并且可以包括增强件以在结构上足够结实来承受可能从一些废弃物10来源或者燃烧状况导致的不期望的迅速燃烧(即，爆炸)。
[0067]耐火材料可以包括任何适当耐火材料。例如,主室100壁和门206可以由不锈钢悬架、包括陶瓷绝热纤维的陶瓷耐火材料、以及包裹结构外壳的钢或者混凝土形成。在一些实施方式中，主室100壁可以包括由3/8”耐火纤维板支撑的55/8”高温耐火材料的内壁，以及具有碳钢结构支撑的1/4”板碳钢的壳体。其它实施方式可以包括由包在大约10”的钢筋混凝土中的耐火材料形成的主室100壁。其它耐火和结构材料的组合也是可能的。
[0068]当然，可以根据希望的容量、安装位置的局限和其它考虑来改变主室100的大小和形状。通常，十五吨主室体积上将是大约100立方码。
[0069]如图2A所示，主室100可以还包括与监测和控制系统160通信的传感器或者控制器208。传感器或者控制器208可以包括与监测和控制系统160通信以优化废弃物到能量转换处理的温度监测器、组成气体监测器、阻尼器马达、风扇马达等的中的任意。
[0070]如对于这个实施方式所不的，传感器或者控制器208可以安装在合成气体输出端口 210附近，其便于从主室100向系统的下游部分输送合成气体。当然，依赖于想到的监测或者控制功能，其它传感器或者控制器208可以定位在主室100中或者周围的其它位置。
[0071]如以上所提出的，对于一些实施方式中，可以期望在废弃物10下方的区域204中定位燃烧器212。这种定位帮助将引入到在主室100中创建的合成气体流中的湍流和颗粒最小化。燃烧器的其它位置也是可能的。
[0072]如图2B所示，主室100的一些实施方式可以还包括尾气导管220，用于将合成气体向下游引导以便进一步燃烧和转换。尾气导管220中可以包括多个监测和控制装置，诸如温度传感器、气体成分传感器、压力传感器、机动阻尼器、可控风扇等。这些系统向监测和控制160系统提供输入或者从其接收控制信号以维持转换处理的最优操作。另外，主室100可以包括安全释放导管240，可以直接通风到大气或者到一些其它安全容器中。安全导管240可以向可能由于废弃物10的加热引起的任何爆炸状况提供补偿。
[0073]如图12所示，安全管道240的一些实施方式可以包括自动操作压力释放阀门241。如图所示，释放阀门241可以提供与尾气导管220导通的压力释放端口。释放阀门241可以被偏置在闭合位置。可以按照任何适当方式实现释放阀门241的偏置。例如，阀门241可以由适当重量构造以在期望的“正常”操作压力和流体流动期间保持闭合。还可以实现其它偏置方法，诸如摩擦配合或者弹簧加载夹紧。当在尾气导管220内的压力超出预定量使得偏置被克服时，盖子242可以打开以允许过度压力被释放。闭合机构243可以被包括以在过度压力被释放之后使盖子242返回到闭合位置。闭合机构243可以包括平衡块质量、弹簧、活塞、电机等。其它压力释放阀门构造也是可能的。
[0074]如图2C所示，并且作为对主室100中的转换处理的附加控制，可以期望在主室100内部设置骤冷管道或者喷洒系统280。按此方式，水或者其它流体可以被添加到主室100中以减缓或者其它方式控制转换处理。
[0075]图3A至图3C示出使得能够对格栅进行流体冷却的格栅系统的一些实施方式的图。如在300总体上指示的，格栅可以包括以烤架或者格栅方式排列的钢结构。格栅300可以形成位于主室100的底部的双门的一半或者部分(例如，向外开的“蛤壳”或者“炸弹舱”门)。因而，格栅300可以绕着一端301枢转以开闭。附加地或者另选地，格栅300可以部分地固定有可伸缩运动部件，其滑出以允许格栅打开或者关闭并且可以进行振动灰烬提取处理。用于使灰烬振动的其它构造也是可能的。总体上，在加热和向合成气体的转换期间，格栅300支撑废弃物10。因而，在格栅300中包括空气流空间以使得充分的空气到达加热的废弃物10材料。此外，格栅300的一些实施方式能够将空气或者其它东西注入到废弃物10堆中。
[0076]对于一些实施方式，有利的是在格栅300结构中包括流体冷却。可以使用水、空气或者任何其它适当冷却剂流体来实现流体冷却。如以上描述的，一些实施方式可以将加热的格栅冷却剂循环到系统的其它部分以便预加热那些部件(例如，锅炉)。图3B示出用于将冷却流体循环通过格栅300的一个实施方式的截面图。如所示的，冷却剂入口 302可以形成在一端(例如，枢转301端)以在格栅300的一侧引入流体。流体可以流过格栅300内的通道306，并且在处理中，从格栅300去除热量。流体流可以继续通过格栅300到格栅300的同一端附近的返回路径308，或者另选地在另一端附近的返回路径。返回路径308可以再次横跨格栅300并且离开冷却剂出口 304以便进一步通过系统循环。当然，可以实现通过格栅300的任何适当的冷却剂路径。类似地，可以使用泵、阀门和其它相关的循环设备以促进流体流过格栅300。另外，适当传感器和控制器可以位于格栅300中或者周围并且可以与监测和控制160系统通信。
[0077]图3C示出根据一些实施方式的格栅300的截面图。如图所示，可以通过使用通过方形轮廓钢通道的适当管道(例如钢管)来实现流体循环。用于格栅300的其它形状也是可能的。
[0078]在完成废弃物10的热转换之后，格栅300可以被打开以允许去除和清洁主室10中留下的灰烬和其它残留物。在一些实施方式中，可以期望允许将灰烬和残留物排空到传送带等上以传送灰烬以便进一步处理。
[0079]图3D示出根据本公开的用于灰烬去除的一个实施方式。如图所示，可以靠近主腔室100设置锚320，例如杆，并且传送器322，例如，绳索可以设置成在锚320之间运行。灰烬容器326，例如，推车，可以沿着传送器322行使得其横跨主腔室100下方，并且可以被定位以通过格栅300的开口接收来自氧化处理的灰烬和其它固体残留物。在填充了灰烬和其它固体残留物后，容器326可以将灰烬和残留物去除到系统的其它部分以便进一步处理。图3E示出容器326的一个示例。
[0080]例如，在一些实施方式中，容器326可以被排空到附加传送器328上，诸如链带传送器等，以被进一步处理。进一步处理可以包括磁性分离器330 (例如，辊筒式磁铁)以从灰烬残留物分离铁磁材料、非磁性金属分离器338 (例如，涡流分离器)以从灰烬残留物分离非磁性材料(例如，铝)、机械分离器334 (例如，破碎机)以按照大小分类或者去除灰烬残留物、以及其它分类和分离设备。可以使用各种传送器332、328和340以去除分离的灰烬残留物到相应的存储容器或者箱332、334和336中。还可以实现其它分离系统和布局。
[0081]图4是湍流空气环(TAR)的实施方式的多个视图的示意表示图。如以上讨论的，TAR400可以包括用于将氧气、空气或者其它燃烧气体与从主室100排出的合成气体混合的混合110系统的部件。如所示出的，TAR400可以总体上为圆形形状并且可以是所示的一体结构，或者可以包括导管的分段集合体以形成环。输入导管402与可变速度风扇或者鼓风机导通。鼓风机经由输入导管402引入空气或者其它气体到TAR400。如所示的，多个输出导管404围绕TAR400的内侧布置。TAR400中的空气或者其它气体经由输出导管404离开TAR40并且造成从主室100离开的合成气体的湍流和混合。
[0082]TAR400的实施方式可以包括传感器、监测器和其它可控装置，其可以与监测和控制160系统通信以使得系统操作优化。例如，TAR400可以增大或者减小系统内的静态压力，其可以被阻尼器和/或可变速度鼓风机调整，并且可以被对应地控制以达到期望的静态压力值。在一些实施方式中，3到6英寸水柱的压力范围可以提供优化操作。除了使合成气体混合之外，TAR400用作化油器或阻流环，其调整到达次室120的合成气体的量和成分。
[0083]图5A是例示次燃烧室的一些实施方式的顶视图，图5B是侧视图，图5C是端面图，并且图是正视图。次室120优选地被配置为提供相对长的路径以彻底燃烧合成气体并且从燃烧处理提取热能。为此，图5示出以“上下”构造的次室120的实施方式。在此构造中，在次室120中燃烧期间，合成气体行进通过两个腔室510和520。就相同的合成气体总产量而言，使用双腔室允许各腔室510和520具有更小的截面。各腔室510和520的更小的截面有助于合成气体的湍流(即，使其减速)并且增加热反射回到燃烧处理，这有助于更彻底的燃烧。其它几何形状，例如并排等、流动截止器(例如，隔板560，如图5F例示)、和路径流也是可能的。
[0084]如图5A到图还例示的，次室120还可以包括导管或者管道，使得能够将附加燃烧空气或者补充燃烧气体引入到次室120中。例如，可以为各腔室510和520设置气体歧管530以允许引入补充燃烧气体以控制系统的操作。类似地，可以包括空气歧管540以使得能够将附加燃烧空气引入到次室510和520。
[0085]图5E到图5H示出根据所公开的一些实施方式的次室120的细节的例示图。如图5E所示，并且结合气体歧管530，可以在腔室510和520中任一或者两者上设置补充燃烧器550，以实现合成气体的补充燃烧或者点燃。尽管在图5E中示出了 3个燃烧器550，但是可以包括任何数量和构造的燃烧器。图5F示出呈隔板560形式的路径流截止器的一个实施方式，该隔板可以被实现以加长合成气体流路径，引入湍流并且减慢合成气体流以实现合成气体的更彻底的燃烧。
[0086]图5G到图5H例示出TAR400的另一个实施方式。如所例示的，TAR400可以包括连接到腔室510或者520中的任一的入口 570、促进期望的合成气体流入次室120的环形部分572、和使入口能够连接到尾气导管210的法兰574或者其它联接器。如还示出的，许多导管404 (例如，如所示的，二十个导管404)引导合成气体的流经由端口 576进入次室120中。TAR400及其部件的其它构造也是可能的。
[0087]对于一些实施方式而言，期望建立次室120使得腔室内部的升高的热量不传递到腔室的外部。为了实现适当的绝热，在一些实施方式中，次室120可以由以下构造:高绝热和阻热材料的内层(例如，大约5”的陶瓷材料)，随后是纤维绝热层(例如，大约3”的合成毛、玻璃纤维等)，随后是另一陶瓷绝热层(例如，陶瓷纤维毯)，随后是外部钢套。
[0088]在次室120中的燃烧期间产生的热能接着在能量提取130系统中被提取。能量提取130的类型可以依赖于期望的应用而改变。例如，在一些情形下，在不进行进一步转换的情况下，热能可以就其本身有用(例如，作为用于向建筑物或者其它结构供热的火炉系统的一部分)。在其它情形下，可以期望将热能转换为电或者其它可传送形式的能量。在期望转换为电的实施方式中，能量提取130可以包括锅炉等以使用来自次室120中的燃烧的热来加热水或者一些其它工作流体，并且为驱动汽轮机等提供动力，以及驱动发电器。
[0089]已知多种锅炉和发电机系统并且可以适于与以上描述的系统一起工作。本系统的一个优点是几乎不存在从主室100向次室120携带颗粒。由于颗粒的这种缺少，通常作为合成气体流的一部分而保留在灰烬中的瞬态毒素诸如硫、盐酸、和金属等再也不会形成。利用这种清洁燃烧产品的属性，可利用具有薄翅片壁管的锅炉，而不会伴随有烟灰积聚和腐蚀，提供了热量到能量生产的更有效的转换。
[0090]如以上所描述的，本系统设计用于利用转换处理中的其它热量来源。因而，来自格栅300的制冷剂用于预热锅炉系统并且增大系统的整体效率。
[0091]监测和控制160系统还与能量提取130系统中的传感器和控制器通信。例如，可以测量温度、压力和气体成分并且给出控制信号以调整阻尼器、风扇、空气注入器或者废气清洁系统以响应地控制系统操作。
[0092]图6是废气清洁系统的一些实施方式的例示图。如上所述，在能量提取130之后，现在基本上冷却的气体流进行到废气处理140系统。可以进行任何适合的废气处理140并且将依赖于废弃物10的类型和对废气150的任何法规要求。在一些实施方式中，并且如图6所示，废气处理140包括石灰(氧化钙(CaO))注入单元610以从废气150去除盐酸(HCl)或者二氧化硫(S02)。如所示的，注入单元610可以包括用于保持石灰(CaO)的适当容器以及用以将石灰引入废气系统的适当注入设备620。在一些实施方式中，还可以使用碳(C)来从废气150去除水银(Hg)。监测和控制160被实现为监测废气150成分和特性，并且根据监测到的值控制各个处理系统的操作。
[0093]图6还提供根据一些实施方式的一些附加废气清洁系统的例示图。例如，可以进行机械过滤630以从废气流去除颗粒物质。如所示出的，可以设置过滤器632以捕获废气流中的任何剩余颗粒。在一些实施方式中，过滤器632可以包括不锈钢过滤器，该不锈钢过滤器被布置为从废气150去除任何剩余颗粒。在一些实施方式中，可以期望提供多个过滤器632，这些过滤器选择性地定位在废气系统中。还可以期望提供滤污器640或者其它收集器来促进清洁过滤器632并且适当地收集和处置任何颗粒残留物。其它类型的废气处理140也是可能的。
[0094]以上描述了本系统的各个细节，以下公开提供几个不同环境下系统操作的一些描述。第一示例是燃料链操作，表示操作多个主室100系统来实现废弃物到能量转换系统的连续或者接近连续的操作。图7是实现多个主室的实施方式的例示图。如图7所示，设置了多个主腔室100，各主腔室具有一个或者更多个尾气导管220，向歧管或者其它导管馈送以将合成气体弓丨导到次室120中。在连续或者接近连续操作中，至少一个主室100将处于转换废弃物10以生产合成气体操作中，并且另一个可以处于从最近完成的转换循环的冷却中，而第三个在装载废弃物10并且准备开始循环，而再一个正被清理灰烬和其它产品。按此方式，废弃物到能量转换厂可以供应连续的合成气体用于按照期望生产基本负荷电力或者其它可用能量。这个燃料链操作的附加属性是通过以各个水平增加在氧化处理期间生产的合成气体的量来生产波动水平的合成气体，以构造能量供应以满足峰值和非峰值电力需求或者其它能量供应。
[0095]图7还例示十六个主室100馈送到两个上下次室120中的一个或者另一个的实施方式。这种布置提供附加冗余和输出能力以应付电力需求的更大波动，或者适应额外的废弃物转换需要。图8A至图SC是表示根据本系统的一些实施方式的功率要求和相应的气流的图。如图8A到图8C所示，针对给定地区的电力需求可以在24小时期间从约3丽到19丽变化。需求的波动将还依赖于季节变化(例如，图8A示出夏季需求，图SC示出冬季需求，并且图8B示出夏季和冬季之间的“肩部”季节(通常秋季和春季，依赖于地区)的需求)。
[0096]根据一些实施方式，系统可以操作使得一个主室100 (例如，腔室I)在时间Tl开始生产合成气体。通过使用监测和控制系统160，监测合成气流直至在时间T2观察到合成气体生产已经平稳为止。在时间T3，与时间T2相对重合，第二主室100 (例如，腔室2)开始生产合成气体。在时间T4，腔室2使合成气体生产平稳，并且在时间T5，腔室I充分完成并且冷却以进行灰烬和残留物的清洁。并且在时间T5，第三主室(腔室3)启动合成气体生产。类似地，在时间T6，腔室3使合成气体生产平稳，并且在时间T7，腔室2充分完成并且冷却以进行灰烬和残留物的清洁。并且在时间T7，第四主室(腔室4)启动合成气体生产。在时间T8，腔室3充分冷却并且完成以进行灰烬和残留物的清洁。另外，在T8，腔室I可以被重新装载额外废弃物10并且循环可以重复。与此相关地，处理可以延伸到八个或者更多个主室100。按照这个或者类似方式，合成气体和相关电能的生产方式可以维持在相对恒定水平。
[0097]图9A至图9B示出根据本发明的一些实施方式的燃料链操作的示例。如数据表900所示(图9A)，以及图表910 (图9B)，在24小时期间，系统操作在本示例中十五个主室100中的装载有废弃物10的第一主室100开始。在小时1，电力输出为零，因为还没有生产出合成气体。操作继续，其中在上述期间的前六小时，即大约用于完成氧化的循环时间，第一主室单独操作。在操作的前六小时内，输出上升到3.7兆瓦(MW)水平。随着预计需求增加，腔室二到四被装载并且在小时6开始操作。输出增加到14.8MW。腔室5被装载并且循环在小时7启动，并且腔室I离线并且可以被冷却，清空和重新装载废弃物10。这使四个腔室保持操作以经过十一小时的操作并且将输出保持在14.8MW。在小时12，腔室六到八被启动，并且腔室二到四被离线，再次保持四个腔室操作并且输出保持在1.48MW。在小时13，腔室九被启动以代替腔室五，以此类推。如所示的，通过使五个腔室上线，输出可以上升到
18.5MW，或者通过使六个腔室上线，输出可以上升到到22.2MW。按此方式，主室100可以同时操作，其中两个或者更多个腔室100同时上线，以生产与增加的电力需求和要求的输出功率对应的期望的合成气体体积。当然，可以设置其它输出值和操作腔室的数量以满足任何数量的预想的需求曲线。
[0098]本系统的另一个实施方式使得能够进行废弃物到能量系统的远程操作。图10是根据本系统的移动废弃物到能量转换单元的示意表示图。移动系统1100包括与以上描述的系统大致相同的部件并且至少包括主室100、次室120和能量提取130系统。移动系统1100大小确定为配合在紧凑单元中，适于运输或者传送到远程和潜在的困难区域。例如，移动系统1100可以大小适于装在标准海运集装箱1110中。大小装在这种标准集装箱1110中使得能够以相对高效和成本高效的方式来运输多个单元。移动系统1100可以被部署在远程位置，例如军事哨所、岛屿或者其它远程位置，其中在上述远程位置，期望进行废弃物处置、发电中的任一者或者两者。
[0099]对于移动系统1100的一些实施方式而言，特定的改装性是所期望的。例如，不使用液体冷却的格栅(例如，格栅300)，而是移动系统1100可以采用倾斜的空气冷却格栅1120。其它修改也是可能的。
[0100]移动系统1100还可以实现在远程区域中为了净化或其它目的而加热水。例如，在远程军事哨所，移动系统可以被 实现为加热水用于一般用途，产生蒸汽用于一般用途，以及处置基地产生的废弃物。其它实现方式也是可能的。
[0101]本系统的另一个重要方面是能够监测和控制该系统。具体地，使用在此描述的系统，移动系统1100可以受益于远程监测和控制。图11是根据本系统的控制系统的一个实施方式的示意图。如图所示，网络操作中心(NOC) 1200可以位于距离废弃物到能量系统遥远的位置。N0C1200可以包括任何适当的硬件和软件，以实现通过计算机或者其它通信网络来通信(例如，因特网、蜂窝电话网络或者其它通信网络)。例如，N0C1200可以包括数字计算机、调制解调器或者其它网络接口等。
[0102]在一些实施方式中，N0C1200可以与附加的数字计算机或者一些其它处理接口1202通信，运行适当软件以执行控制和监测功能。例如，操作处理接口 1202可以包括运行适当软件的人机接口(HMI )、运行PC-7或者一些其它分布式控制系统软件的PC，或者具有接口以允许输出和输出的一些其它处理器。N0C1200和接口 1202之间的通信可以以任何适当的方式实现。例如，可以经由无线通信、经由有线通信或者经由一些其它通信网络来实现通信。类似地，可以根据任何适当协议(例如，TCP/IP等)来实现通信。
[0103]接口 1202可以与遍布系统(例如，监测和控制160系统)的附加监测器和控制器通信。例如，在一些实施方式中，接口 1202可以与可编程逻辑控制器(PLC) 1204通信。在一些实施方式中，PLC1204可以包括由Siemens Corp.等制造的S7PLC。在一些实施方式中，可以期望组合或者取消接口 1202和PLC1204的功能。例如，PLC1204可以被独立实现(SP，以独立模式)或者与接口 1202 (例如，个人计算机、HMI等)结合而实现，或者相反。
[0104]另外，对于一些实施方式，具体地，远程移动实施方式，可以期望在N0C1200和安装在废弃物到能量系统中或者与废弃物到能量系统直接通信的“黑盒子”控制单元1206之间进行通信。N0C1200和黑盒子控制器1206之间的通信可以包括冗余但是独立的通信路径，诸如卫星和TCP/IP无线通信。这种设置的一个优点是增加与潜在的远程定位单元的通信的可能性。黑盒子控制器1206还与PLC1204通信并且按照需要可提供覆盖控制或者终止命令。按此方式，当本地控制失去或者不建议时，可以实现系统的远程控制。
[0105]在一些实施方式中，黑盒子控制器1206可以是基于微控制器的远程监测和控制单元，其可以包括微控制器(或者其它基于处理器的装置)、数据传送装置(卫星调制解调器、蜂窝调制解调器、TCP/IP等)、数据收集模块和串行或者其它连接端口。黑盒子控制器1206可以被实现以监测位于现场总线网络上的各个I/O装置用于信息，并且接着将该信息传递到指定点接收方。控制器1206还可以直接与PLC1204通信以进行预定操作。
[0106]如图11所例示的，PLC1204可以可选地经由分布式外设过程自动化(DP到PA)转换器1208与任何数量的输入/输出(I/O)装置1210通信，诸如此处描述的各个监测和控制160装置。在到转换器1208的可选的通信不被使用的实施方式中，可以进行PLC1204和I/O装置1210之间的直接通信。
[0107]在一些实施方式中，控制器1206的数据收集模块可以连接到过程现场总线(Profibus)分散外围(“DP”)网络。Profibus DP可以接着连接到多个I/O装置1210，无论直接在DP总线上还是通过DP到PA耦合器1208。
[0108]对于一些实施方式，PA耦合器1208可以包括双导线网络，该双导线网络携带数字信息和用于I/o装置1210的电力。PA耦合器1208和DP总线允许在不同速率下传送数据，这是期望的以便在固有安全环境下操作特定装置，这还降低了连接到装置的导线将产生足够能量而向诸如周围挥发气体这样的任何环境危险形成点火点的可能性。对于一些实施方式，有可能将总体系统内的一些I/O装置1210直接连接到DP总线，并且不使用PA耦合器1208。
[0109]各个I/O装置1210可以用于收集与期望应用一致的数据和信息，用于期望的远程监测和控制。例如I/o装置1210可以包括数据收集装置，诸如温度传感器、压力传感器和排放分析器。
[0110]在一些实施方式中，由数据收集模块收集的数据被发送到控制器1206，该控制器接着提取所请求的数据。该数据接着通过调制解调器传送到N0C1200。在其它实施方式中，数据可以绕过控制器1206并且直接到达传送装置，接着出去到达N0C1200。在又一些实施方式中，数据收集模块中具有另一个微控制器，该微控制器可以被重新编程以直接向调制解调器对话。
[0111]黑盒子控制器1206还可以经由串行连接或者其它连接端口连接到可编程逻辑控制器(PLC)1204。在一些实施方式中，向PLC1204的这个连接将提供至少三个功能。首先，黑盒子控制器1206能够通过发送串行消息来通知PLC1204关闭而直接关闭PLC1204，这将通知PLC1204停止处理和/或打开中继以断开向PLC1204的电力。第二，PLC1204可以被编程以周期性地在黑盒子1206 “签到”。在在特定数量的不响应“签到”之后黑盒子1206不能通信的情况下(即，离开或者禁止)，PLC1204可以被自动关闭并且停止系统的操作。第三，黑盒子1206将还识别PLC1204内产生的操作错误。
[0112]另外，黑盒子1206可以具有预编程的告警，其将监测系统中的各个部件的操作范围限制。例如，如果在废弃物到能量监测和控制160应用中，主燃烧室100，或者其它被监测的系统部件达到预设温度设定上方或者下方，黑盒子1206可以发送消息到N0C1200通知温度已经突破这些设定限制。
[0113]在一些实施方式中，例如，在图10的实施方式中，黑盒子1206通过卫星调制解调器还可以提供系统的GPS位置。在不利用卫星调制解调器或者卫星调制解调器不支持或者提供GPS功能的情况下，GPS模块可以被包括在黑盒子1206内。
[0114]在一些实施方式中，监测和控制系统160可以被实现以保护废弃物到能量转换系统免受计算机病毒、恶意软件、或者所谓的“网络攻击”。例如，可以在整个监测和控制系统160上安装适当的监测和病毒防护软件，并且当结合黑盒子1206使用时，可以远程部署适当的补救。
[0115]尽管就特定优选实施方式描述了本公开，但是其它实施方式对于本领域技术人员将是明显的，给出本公开的优点，包括不提供此处阐述的全部特征和优点的实施方式，其也在本公开的范围内。应理解的是在不背离本公开的精神和范围的情况下可以利用其它实施方式。
【权利要求】
1.一种废弃物到能量转换设备，所述废弃物到能量转换设备包括: 能够保持废弃物装料的主燃烧室； 并且所述主燃烧室还包括用以加热所述废弃物并且产生合成气体流的热源； 格栅，所述格栅位于所述主燃料室内，并且能够在加热期间支撑所述废弃物装料； 混合腔室，在所述混合腔室中，所述合成气体与附加燃烧气体被混合； 多腔室次燃烧室，所述多腔室次燃烧室用于燃烧所述合成气体和附加燃烧气体的混合物；以及 能量提取系统，所述能量提取系统用于提取由所述合成气体和附加燃烧气体的所述混合物的燃烧而产生的热能。
2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述主燃烧室还包括密封门。
3.根据权利要求1所述的设备，其中，所述废弃物装料是未处理的废弃物。
4.根据权利要求3所述的设备，其中，所述未处理的废弃物包括在装载到所述主燃烧室中之前未被分类或干燥的废弃物。
5.根据权利要求1所述的设备，其中，所述主燃烧室能在-0.1大气压到-0.3大气压的部分真空下操作。
6.根据权利要求1所 述的设备，其中，所述热源还包括化石燃料燃烧器。
7.根据权利要求1所述的设备，其中，所述热源在所述主燃烧室内大致位于所述废弃物装料下方的区域中。
8.根据权利要求1所述的设备，其中，所述热源位于所述主燃烧室的区域内以基本上减少由于加热所述废弃物装料而在所述合成气体流中产生的湍流。
9.根据权利要求1所述的设备，所述设备还包括空气注入器，所述空气注入器与所述主燃烧室流体导通，并且在所述废弃物装料在所述主燃烧室中被加热时所述空气注入器能够将空气注入到所述废弃物装料中。
10.根据权利要求1所述的设备，其中，所述格栅还包括流体冷却格栅。
11.根据权利要求1所述的设备，所述设备还包括灰烬去除门。
12.根据权利要求11所述的设备，所述设备还包括传送器，所述传送器大致邻近所述灰烬去除门并且能够传送由加热所述废弃物装料而得到的任何灰烬残留物。
13.根据权利要求12所述的设备，其中，所述传送器还包括推车。
14.根据权利要求12所述的设备，其中，所述传送器还包括带。
15.根据权利要求1所述的设备，其中，所述混合腔室还包括大致环形腔室。
16.根据权利要求15所述的设备，其中，所述环形腔室被构造为引起合成气体和附加燃烧气体的所述混合物的湍流。
17.根据权利要求1所述的设备，其中，所述多腔室次燃烧室还包括双腔室。
18.根据权利要求17所述的设备，其中，所述双腔室以上下构造来布置。
19.根据权利要求1所述的设备，其中，所述多腔室次燃烧室被构造为增加流过该多腔室次燃烧室的气体中的湍流。
20.根据权利要求1所述的设备，其中，所述能量提取系统还包括用于将由于燃烧产生的热能传递到工作流体的锅炉。
21.根据权利要求1所述的设备，其中，所述能量提取系统还包括用于将所述热能转换为电能的发电机。
22.根据权利要求1所述的设备，其中，所述能量提取系统还包括直接的热能到电能转换器。
23.根据权利要求1所述的设备，所述设备还包括废气处理系统。
24.根据权利要求23所述的设备，其中，所述废气处理系统还包括氧化钙注入系统。
25.根据权利要求23所述的设备，其中，所述废气处理系统还包括机械过滤。
26.根据权利要求1所述的设备，所述设备还包括废气端口。
27.根据权利要求1所述的设备，所述设备还包括监测和控制系统。
28.根据权利要求27所述的设备，其中，所述监测和控制系统能够与所述废弃物到能量转换设备的远程位置通信。
29.根据权利要求1所述的设备,其中,所述主燃烧室包括耐火材料。
30.根据权利要求1所述的设备，其中，所述主燃烧室大小为封闭大约100立方码的体积。
31.根据权利要求1所述的设备，其中，所述主燃烧室还包括压力释放阀门。
32.根据权利要求31所述的设备，其中，所述压力释放阀门是自动操作阀门。`
33.根据权利要求1所述的设备，其中，所述主燃烧室还包括基本上位于所述主燃烧室内的喷洒系统以辅助对废弃物转换处理的控制。
34.一种操作废弃物到能量转换处理的方法，所述方法包括: 对装载到多个主燃烧室的至少一个主燃烧室中的废弃物进行加热； 从多个主燃烧室的所述至少一个主燃烧室中抽取合成气体； 将所述合成气体与附加燃烧气体混合； 在混合的合成气体和附加燃烧气体中引入湍流； 在多腔室次燃烧室中燃烧所述混合的合成气体和附加燃烧气体； 从由所述混合的合成气体和附加燃烧气体的燃烧而产生的热能中提取能量。
35.根据权利要求34所述的方法，其中，装载到多个主燃烧室的至少一个主燃烧室中的所述废弃物包括未处理的废弃物。
36.根据权利要求35所述的方法，其中，所述未处理的废弃物包括在装载到所述主燃烧室之前未被分类或干燥的废弃物。
37.根据权利要求34所述的方法，其中，多个主燃烧室的所述至少一个主燃烧室在-0.1大气压到-0.3大气压的部分真空下操作。
38.根据权利要求34所述的方法，其中，所述加热大致在位于所述主燃烧室内的废弃物装料下方的区域中开始。
39.根据权利要求34所述的方法，其中，进行所述加热以显著减少由于加热所述废弃物装料而在所述合成气体流中产生的瑞流。
40.根据权利要求34所述的方法，所述方法还包括:随着所述废弃物在多个主燃烧室的所述至少一个主燃烧室中被加热，将空气注入到多个主燃烧室的所述至少一个主燃烧室中。
41.根据权利要求34所述的方法，其中，多个主燃烧室的所述至少一个主燃烧室还包括格栅，并且所述方法还包括利用流体冷却所述格栅。
42.根据权利要求34所述的方法，其中，所述混合还包括在大致环形腔室中进行混合。
43.根据权利要求42所述的方法，其中，所述混合引起合成气体和附加燃烧气体的所述混合物的瑞流。
44.根据权利要求34所述的方法，其中，所述混合的合成气体和附加燃烧气体的所述燃烧用于产生热。
45.根据权利要求34所述的方法，其中，所述多腔室次燃烧室被构造为增加流过所述多腔室次燃烧室的气体中的湍流。
46.根据权利要求34所述的方法，其中，能量的所述提取包括将所述热能转换为电能。
47.根据权利要求34所述的方法，其中，能量的所述提取还包括将由于燃烧产生的热能传递到锅炉中的工作流体。
48.根据权利要求34所述的方法，其中，能量的所述提取还包括直接转换热能到电能。
49.根据权利要求34所述的方法，其中，能量的所述提取还包括提取热能以向周围环境提供热量。
50.根据权利要求34所述的方法，所述方法还包括处理燃烧废气。
51.根据权利要求48所述的方法，其中，所述燃烧废气的处理还包括注入氧化钙。
52.根据权利要求48所述的方法，其中，所述燃烧废气的处理还包括机械过滤。
53.根据权利要求34所述的方法，所述方法还包括监测和控制操作，其中所述监测和控制包括与所述废弃物到能量 转换设备的远程位置通信。
54.根据权利要求34所述的方法，其中，所述废弃物被加热到大致450华氏度。
55.—种主燃烧室格栅,所述格栅包括: 废弃物支撑平台； 邻近所述废弃物支撑平台的流体流路径；以及 灰烬去除开口，所述灰烬去除开口用于促进从所述废弃物支撑平台去除灰烬。
56.根据权利要求53所述的格栅，所述格栅还包括流体流回路，所述流体流回路使流体在所述流体流路径中循环以从所述废弃物支撑平台提取热量。
57.根据权利要求54所述的格栅，其中，所述流体流回路将流体循环到其它废弃物到能量系统部件。
58.根据权利要求55所述的格栅，其中，所述其它废弃物到能量系统部件包括以下中的一个或者更多个: 次燃烧室；以及 锅炉。
59.根据权利要求53所述的格栅，其中，所述灰烬去除开口能够被选择性地打开和关闭。
60.根据权利要求53所述的格栅，所述格栅还包括振动器，所述振动器用于通过振动所述废弃物支撑平台的至少一部分来促进从所述废弃物支撑平台去除灰烬并且允许灰烬通过所述灰烬去除开口掉落。
61.一种用于混合合成气体与附加燃烧气体的湍流空气环，所述湍流空气环包括: 大致环形的外部导管，所述外部导管用于使所述附加燃烧气体流过该外部导管； 注入端口，所述注入端口与所述外部导管流体导通以使所述附加燃烧气体能够流到内部导管部分，并且其中所述内部导管部分使所述合成气体流过该内部导管部分；以及其中，通过所述注入端口的所述附加燃烧气体的流在所述合成气体中引入湍流。
62.根据权利要求59所述的湍流空气环，所述湍流空气环还包括位于所述大致环形的外部导管中的多个注入端口。
63.根据权利要求60所述的湍流空气环，其中，所述多个注入端口围绕所述大致环形的外部导管大致对称分布。
64.一种用于废弃物到能量转换系统的多腔室次燃烧室，所述多腔室次燃烧室包括: 第一燃烧室；以及 第二燃烧室，所述第二燃烧室大致位于所述第一燃烧室上方。
65.根据权利要求62所述的多腔室次燃烧腔，所述多腔室次燃烧腔还包括隔板，所述隔板位于所述第一燃烧室和所述第二燃烧室中的至少一者内。
66.一种用于与废弃物到能量转换系统一起使用的自动操作安全阀门，所述安全阀门包括: 盖部分； 偏置机构，该偏置机构用于在所述废弃物到能量转换系统在预定压力范围内操作期间将所述盖部分保持在闭合位置，并且在超过所述预定压力范围时允许所述盖部分打开；以及 闭合机构，该闭合机构用于当再次获得所述预定压力范围时使所述盖部分返回到闭合位置。
67.一种在操作废弃物到能量转换系统时使用的监测和控制系统，所述监测和控制系统包括: 控制单元，该控制单元与所述废弃物到能量转换系统直接数据通信； 通信器，该通信器能够从所述控制单元向操作中心传递数据；以及I/o装置，该I/O装置用于监测或者控制所述废弃物到能量转换系统的参数，并且将与所述参数有关的数据传递到所述控制单元。
68.根据权利要求65所述的监测和控制系统，所述监测和控制系统还包括与所述控制单元通信的可编程逻辑控制器。
69.一种操作废弃物到能量转换处理的方法，所述方法包括: 对装载到多个主燃烧室的第一腔室中的废弃物进行加热； 从所述第一腔室抽取合成气体； 将所述合成气体与附加燃烧气体混合； 在混合的合成气体和附加燃烧气体中引入湍流； 在多腔室次燃烧室中燃烧所述混合的合成气体和附加燃烧气体； 从由所述混合的合成气体和附加燃烧气体的燃烧而产生的热能中提取能量。
70.根据权利要求67所述的方法，所述方法还包括: 对装载到多个主燃烧室的第二腔室中的废弃物进行加热。
71.根据权利要求68所述的方法，其中，在所述第一腔室中装载的废弃物的转换完成之前，加热所述第二腔室。
72.—种移动式废弃物到能量转换单元,其包括:主室； 格栅，所述格栅位于所述主室内，并且能够在加热期间支撑废弃物装料； 混合腔室，在所述混合腔室中，所述合成气体与附加燃烧气体被混合； 次室，所述次室用于燃烧所述合成气体和附加燃烧气体的混合物；以及 能量提取系统， 其中，所述主室、格栅、混合腔室、次室和能量提取系统的大小适合装在运输集装箱内。
73.根据权利要求70所述的移动单元，其中，所述运输集装箱是标准海运集装箱。
74.根据权利要求70所述的移动单元，其中，所述次室还包括多腔室次燃烧室。
75.根据权利要求72所述的移动单元，其中，所述多腔室次燃烧室以大致上下构造来构建。
76.根据权利要求70所述的移动单元，其中，所述格栅还包括流体冷却格栅。
77.根据权利要求76所述的移动单元，其中，所述流体冷却格栅还包括空气冷却格栅。
78.根据权利要求70所述的移动单元，其中，所述混合腔室还包括大致环形的外部导管，所述外部导管用于使所述附加燃烧气体流过该外部导管； 注入端口，所述注入端口与所述外部导管流体导通以使所述附加燃烧气体流到内部导管部分，并且其中所述内部导管部分使所述合成气体流过该内部导管部分；并且其中，通过所述注入端口的所 述附加燃烧气体的流在所述合成气体中引入湍流。
【文档编号】F23G5/16GK103502733SQ201280022130
【公开日】2014年1月8日 申请日期:2012年3月6日 优先权日:2011年3月7日
【发明者】J·D·克尔, D·F·克尔, R·L·科尔布, C·L·马哈菲 申请人:戴那米斯能源有限公司