具有集成处理区的碳转化系统的制作方法

专利名称：具有集成处理区的碳转化系统的制作方法
技术领域：
本发明属于含碳原料气化的领域，且具体地，属于具有用于将含碳原料转化为合成气和渣产物的集成处理区的次级处理系统。
背景技术：
气化是使含碳原料例如城市固体废物(MSW)或煤能够转化为可燃气体的工艺。气体可以用于产生电力、蒸汽或用作基本原材料以生产化学品和液体燃料。通常，气化工艺包括将含碳原料连同受控的和/或有限的量的氧气和任选的蒸汽一起供给到经加热的室(气化器)。当原料被加热时，水是放出的第一成分。当干原料的温度增加时，发生热解。在热解期间，原料被热分解以释放氢气、一氧化碳、甲烷、焦油、酚类和轻质易挥发性烃气，同时原料被转化为炭。炭包括由有机材料和无机材料组成的残余固体。在热解之后，炭具有比干原料高的浓度的碳且可以用作活性碳源。在高温(> 1，2000C )下操作的气化器中或在具有高温区的系统中，无机矿物质被熔化或被玻璃化以形成被称为渣的熔化玻璃样物质。为了使由本申请人相信的已知信息具有与本发明可能关联性的目的，提供本背景信息。不必定意图承认也不应被解释为，前述信息中任何信息构成反对本发明的现有技术。发明概述本发明的目的是提供一种用于将含碳原料转化为合成气和渣产物的碳转化系统。 根据本发明的一个方面，提供了一种用于将含碳原料转化为合成气和渣产物的碳转化系统，该碳转化系统包括(i)初级处理单元，其用于将含碳原料转化为初级废气和包含炭的经处理原料，所述初级处理单元包括两个或更多个处理区、横向传送系统、一个或多个原料输入部，其中初级处理单元与用于将热量递送至所述处理区的加热装置以可操作方式相联；(ii)次级处理单元，其适合于接收来自初级处理单元的包含炭的经处理原料，并将经处理原料转化为固体残留物和次级废气；(iii)熔化单元，其与包括一个或多个等离子体源的次级处理单元以可操作方式相联，所述熔化单元配置成使固体残留物玻璃化和任选地产生熔化单元气体；(iv)重整单元，其用于将废气重整为合成气，所述重整单元包括适合于降低输入气体中的微粒负载的一个或多个颗粒分离器，和配置成向重整单元的至少一部分提供能量的一个或多个能量源；以及(ν)控制系统，其配置成调节碳转化系统的一个或多个操作参数。附图描述在参考附图的以下详细描述中，本发明的这些和其他特征将变得更明显。图IA示出碳转化系统的说明性实施方案，其中该系统包括四个功能单元，包括初级处理单元1、次级处理单元2、熔化单元3和气体重整单元4。如所图示的，初级处理单元 1连接于次级处理单元2，次级处理单元2又连接于熔化单元3。气体重整单元4与初级处理单元1、次级处理单元2和熔化单元3中的每一个可操作地连接。图IB是示出一种实施方式的方块流程图，其包括具有原料输入部(1001)的初级处理单元(1000)、次级处理单元(1201)和具有等离子体源(1301)的熔化单元(1250)、具有气旋分离器系统(1400)和等离子体源(未示出)的气体重整单元(1300)。图IB至图IJ是详述在本发明的各种实施方案中等离子体源(1301)相对于气体重整单元(1300)的气旋分离器系统(1400)的位置的方块流程图。还示出任选的渣粒化单元(1251)、同流换热器(1500)和微粒再循环(1202)。图2是碳转化系统的一个实施方案的横截面图的示意图，其详述具有活动炉排
(1003)和原料输入部(1001)的初级处理单元(1000)、具有渣出口(1252)的组合的竖直定向的次级处理和熔化单元(1200)、以及气体重整单元的轴向气旋分离器系统(1401)。在该示意图中不显示等离子体源。图3A和图;3B是碳转化系统的一个实施方案的示意图，其详述各种功能单元以及来自合成气-空气热交换器(1500)(还被称为同流换热器)的以热空气(150 形式的循环热量和气流，合成气-空气热交换器(1500)从离开包括气旋分离器系统(1401)的气体重整单元(1300)的热的合成气(1501)回收显热并将其传送至周围空气(150 以向初级处理单元(1000)、组合的竖直定向的次级处理和熔化单元(1200)的空气箱(150 和具有轴向旋风分离器(1401)的气体重整单元(1300)提供热空气(150 。图3A阐明同流换热器 (1500)不与气体重整单元(1300)直接相联的一个实施方案。图:3B阐明同流换热器(1500) 直接连接于气体重整单元(1300)的一个实施方案。图4是详述材料和气体通过包括同流换热器(1500)的碳转化系统和下游系统的一个实施方案的移动的方块流程图。含碳原料(100 进入初级处理单元(1000)，在初级处理单元(1000)中从含碳原料除去水分且经由热空气(1505)加热使原料的挥发性组分挥发，由此提供包括炭的经处理原料(100 。次级处理单元(1201)接收来自初级处理单元 (1000)的经处理原料并将经处理原料转化为残留物(1206)和废气(1205)。热空气任选地由加热环境空气或冷空气(1502和1504)的同流换热器(1500)或万能燃烧器(1253)提供。来自初级处理单元(1000)和次级处理单元(1201)的气体(1204/120 进入气体重整单元的气旋分离器(1400)以在等离子体处理(1301)之前降低废气微粒负载。具有降低的微粒负载的废气(1403)经受等离子体处理。离开等离子体处理的热的合成气(1501)经过同流换热器(1500)，在同流换热器(1500)中回收显热以用于任选的重新使用。冷却的合成气(1501)在下游气体调节系统(1600)中被任选地精制(polish)或清洁。被清洁或精制的气体在引擎(160 中使用之前可以被储存在适当的容器(1601)中。方块流程图示出微粒物质(1402)再循环回到系统中。图5是详述材料和气体通过碳转化系统和下游系统的一个实施方案的移动的方块流程图。方块流程图示出微粒物质(140 可选择地再循环回到系统中。图6是碳转化系统的一个实施方案的方块流程图，详述任选的输入添加剂
(1004)，输入添加剂(1004)包括但不限于，蒸汽、空气、02、N2、臭氧、催化齐IJ、助熔齐IJ、水、吸附剂和高碳输入物。每一个添加剂箭头可以表明单一类型的添加剂或多种类型的添加剂。 添加剂可以以混合形式输入或通过单独的添加剂输入装置(且在给定功能单元内的多个位置)输入。详述初级处理单元(1000)、具有旋风分离器(1400)的气体重整单元(1300) 和次级处理单元(1201)。还示出原料(100 输入部、经处理原料(1003)和微粒降低的废气(1403)。图7A至图7F示出转化系统的各种实施方案的自顶向下观察的示意图。每一个独立的图示出等离子体喷灯(1301)在包括气旋分离器(1400)的气体重整单元(1300)内的不同定向。同流换热器(1500)从热的合成气(1501)回收显热并将其传送至周围空气 (1502)以向转化系统的各种功能单元提供热空气(1505)。图7A示出与气流并流的依次被放置的两个等离子体喷灯。图7B示出在气体重整单元的直线长度中促进气流方向的放置在一起的两个等离子体喷灯。图7C示出放置在气体重整单元的第一转向处的两个等离子体喷灯；一个支持气流方向，另一个逆流。图7D示出与流逆流的依次放置的两个等离子体喷灯。图7E示出在气体重整单元的直线长度中逆着气流方向的放置在一起的两个等离子体喷灯。图7F示出放置在气体重整单元的最后转向处的两个喷灯；一个支持气流方向，另一个逆流。图8A至图8G示出转化系统的各种实施方案的自顶向下观察的示意图。每一个独立的图示出等离子体喷灯在气体重整单元内的不同定向。图8A阐明气体重整单元的等离子体处理区是直立的实施方案。部分(i)示出等离子体喷灯被对准以促进气体漩涡的配置。部分(ii)示出等离子体喷灯被对准以促进气体的混合的配置(对气体漩涡成一角度)。 图8B示出依次被放置的两个等离子体喷灯，且第一等离子体喷灯与气流逆流，第二等离子体喷灯与气流并流。图8C示出依次被放置的两个等离子体喷灯，且第一等离子体喷灯与合成气流并流，第二等离子体喷灯与合成气流逆流。图8D示出在气体重整单元中被放置为彼此接近的两个等离子体喷灯，在气体重整单元中两个喷灯依次被放置，且第一喷灯与合成气流并流，第二喷灯与合成气流逆流。图8E示出在气体重整单元中被放置为彼此接近的两个等离子体喷灯，在气体重整单元中两个喷灯依次被放置，且第一喷灯与合成气流逆流，第二喷灯与合成气流并流。图8F示出在气体重整单元中被放置为彼此接近以最大化等离子体与合成气混合的两个等离子体喷灯，在气体重整单元中两个喷灯依次被放置，且第一喷灯与合成气流逆流，第二喷灯与合成气流并流。图8G示出在气体重整单元中被放置为彼此接近以最大化等离子体与合成气混合的两个等离子体喷灯，在气体重整单元中两个喷灯被放置为使得它们彼此邻近且垂直于合成气流。图9A至图91示出转化系统的各种实施方案的自顶向下观察的示意图。每一个独立的图示出等离子体喷灯在气体重整单元内的不同定向。这些图阐明在放置精制技术 (placing refining technology)方面可得到的许多示例性的组合，放置精制技术为例如等离子体喷灯、催化剂(130 、氢活化剂和后牵伸管(back-draft tube)。当用一个装置示出一个定向时，另一个可以被放置在其适当的位置。图9A示出在气体重整单元中被放置为彼此接近以最大化等离子体与合成气混合的两个等离子体喷灯，在气体重整单元中两个喷灯被放置为使得它们彼此邻近，第一喷灯与气流并流且第二喷灯与气流逆流。图9B示出在气体重整单元中被放置为彼此接近以最大化等离子体与气体混合的两个等离子体喷灯，在气体重整单元中两个喷灯被放置为使得它们彼此垂直且两者与气流并流。图9C示出在气体重整单元中被放置为彼此接近以最大化等离子体与合成气混合的两个等离子体喷灯，在气体重整单元中两个喷灯被放置为使得它们彼此垂直且两者与合成气流逆流。图9D示出安装有的氢活化剂的气体重整单元。图9E示出安装有氢活化剂和等离子体喷灯的气体重整单元。图9F示出在等离子体喷灯之间安装有催化剂床的气体重整单元。图9G示出安装有催化剂床、氢活化剂和等离子体喷灯的气体重整单元。图9H示出在气体进入气旋分离器之前产生等离子体羽流的实施方案。图91示出安装有用于改进混合的逆流管的气体重整单元。

图10示出转化系统的一个实施方案的自顶向下的图。该图示出具有气旋分离器和罩住等离子体喷灯的扩大部分的气体重整单元。喷灯被对准使得它们彼此面向，但仍被偏置以促进混合和避免不必要的磨损。图IlA至图IlF示出碳转化系统的各种实施方案的侧视图，其详述等离子体在气体重整单元内的放置。图IlA示出被定位在气旋分离器输出部处的等离子体喷灯。将被气旋分离器收集的颗粒引导至碳回收单元，用于进一步处理。图IlB示出被定位在气旋分离器内的等离子体喷灯。用阴影线示出用于被收集的颗粒的任选的处理路径。图IlC示出被定位在气旋分离器的底部的等离子体喷灯，向上对准中心涡旋以将催化的等离子体引导向具有最少量的特定物质的气体。图IlD示出被定位在气旋分离器内但在下落管的端部之前不至于造成重微粒外部气体涡旋与轻微粒内部涡旋的过度混合的等离子体喷灯。图IlE示出在气旋分离器的底部的等离子体喷灯，向上对准中心涡旋以将催化的等离子体引导向具有最少量的特定物质的气体。增加等离子体喷灯周围的空间使得允许被气旋分离器捕集的微粒物质更自由地离开。图IlF示出在气旋分离器的底部的等离子体喷灯，向上对准中心涡旋以将催化的等离子体引导向具有最少量的微粒物质的气体。增加等离子体喷灯周围的空间使得允许被气旋分离器捕集的微粒物质更自由地离开，但将料斗放到侧部，便于更容易地放置喷灯，且具有更少的干扰。图12示出碳转化系统的实施方案，其中等离子体设置在旋风分离器的出口处。图13A至图13D阐明碳转化系统的一个实施方案的各种图，其中气旋分离器在罩住转化系统的壳的外部。图13A示出具有水平的气体重整单元(1300)和加热周围空气 (1502)的直立同流换热器(1500)的直立气旋分离器(1506)。该图示出在初级处理单元 (1000)和组合的竖直定向的次级处理和熔化单元(1200)的其余部分的顶部上方的气体重整单元(1300)，但气体重整单元应放置在初级处理单元的旁边或以直立定向。在该实施方案中同流换热器的放置可最小化通过管件输送到初级处理单元(1000)和组合的竖直定向的次级处理和熔化单元(1200)的热空气，而不需要特别成形的同流换热器。图1 示出图 13A的实施方案的俯视图，其中将来自各种气旋分离器的废气与可选择的加入的等离子体或等离子体热量和热空气(1505)混合。图13C示出图13A的实施方案的中间俯视图，其中废气离开初级处理单元和次级处理单元并转向外部的气旋分离器。图13D示出图13A的实施方案的中间俯视图，其中将固体残留物送到熔化单元，用于最终处理成渣。该实施方案还示出热空气如何加入初级处理单元的底部炉排和如何加入次级处理单元中的空气箱。图14是碳转化系统的一个实施方案的俯视图的示意图，详述活动炉排(1003)和具有两个等离子体喷灯(1301)和气旋分离器(1401)的水平定向的气体重整单元。图14 还详述与气体重整单元可操作地相关的任选的热交换器或同流换热器(1500)。图15至图19示出详述各种区的碳转化系统的各种配置。图20是详述转化系统的一个实施方案的初级处理单元的示意图，示出耐火材料内衬的室(部分地)、原料输入部、横向传送系统和任选的挡板(1010)。还示出当原料进入时用于破碎原料的任选的破碎机装置(1006)、任选的剪切机(1008)、水力操作的往复运动机件(1012)、弹簧加载的刮削板(1011)和刷子(1014)。A、B和C表明工艺添加剂输入部。图21是详述具有水平的空气进料部的碳转化系统的一个实施方案的初级处理单元的示意图。图22是详述转化系统的一个实施方案的初级处理单元的示意图，示出耐火材料内衬的室(部分地)、原料输入部、横向传送系统和任选的挡板(1010)。还示出当原料进入时用于破碎原料的任选的破碎机装置(1006)、任选的剪切机(1008)、水力操作的往复运动机件(1012)、弹簧加载的刮削板(1011)和刷子(1014)。还示出穿孔的挡板(1022)、原料高度(1017)和反应物材料高度(1002)。图23是详述转化系统的一个实施方案的初级处理单元的示意图，示出耐火材料内衬的室(部分地)、原料输入部(1007)、横向传送系统和任选的挡板(1010)。还示出当原料进入时用于破碎原料的任选的破碎机装置(1006)、任选的剪切机(1008)、水力操作的往复运动机件(1012)、弹簧加载的刮削板(1011)和刷子(1014)。提供一个或多个穿孔的挡板(102 。在该实施方案中，穿孔的挡板(102 使用链来悬挂以允许挡板运动。还示出原料高度(1017)和反应物材料高度(1002)。图M是详述具有阶梯底板初级处理单元的碳转化系统的一个实施方案中的阶梯的构成的示意图。示出可选择的厚金属层(1019)和陶瓷坯料(1020)。用于空气和/或蒸汽的引入的气室被示出为穿孔的线(A、B和C)。将空气从头部空间供应到气室。每一个气室设置有喷嘴(1021)。该阶梯由耐火材料(1018)覆盖。图25是详述碳转化系统的初级处理单元(1000)的一个实施方案的示意图，示出耐火材料内衬的室(部分地)、原料输入部、横向传送系统和任选的挡板(1010)。还示出当原料进入时用于破碎原料的任选的破碎机装置(1006)、任选的剪切机(1008)、水力操作的往复运动机件(1012)、弹簧加载的刮削板(1011)和刷子(1014)。图沈是横向传送系统的一个实施方案的详细侧视图，显示顺时针操作。示出初级处理单元的底板(1029)。图27是横向传送系统的一个实施方案的详细图，显示逆时针操作。示出驱动系统 (1031)的一个实施方案的细节。图28示出在图沈和图27中示出的横向传送系统的俯视图。图29A和图^B阐明用于在初级处理单元中处理潜在的渣块积累的刮刀系统 (1037)的一个实施方案。图29A示出详述工艺添加剂输入部A、B和C、刮削剪切机(1036)、 在侧壁(1038)中的刮刀缝和水力操作的往复运动机件(1034)的侧视图。图29B示出正视图并详述添加剂歧管(1032)、往复运动的动力缸(1035)和刮刀轨道(1039)。任选地，刮刀 (1037)被加热。图30阐明用于在初级处理单元中处理潜在的渣块(1046)积累和粘性原料(1047) 的刮刀系统的一个实施方案。图30示出液压推进器系统(1044)导向器(1042)。还示出上方阶段(1049)和当前阶段(1041)。任选地，刮刀被加热。顶板示出在“复原位(home)”位置的动力缸。中间板示出被除去的粘性原料和被停止的冷的刮刀。底部板示出除去渣块的热的刮刀。图31阐明在初级处理单元中的倾斜阶段，且重定向添加剂。顶板示出约20至30 度倾斜。底部板示出小于20度的倾斜和在动力缸上的空气箱射出用于清洁顶部的任选的蒸汽。图32阐明初级处理单元的一个实施方案中的阶梯的构成。示出可选择的厚金属层(1019)和陶瓷坯料(1020)。用于引入空气和/或蒸汽的气室被示出为穿孔的线(A、B 和C)。将空气从头部空间供应到气室。每一个气室设置有喷嘴(1021)。该步骤由耐火材料(1018)覆盖。喷嘴在一个层中的位置可以相对于喷嘴在下面的层或在上面的层的位置交错。单一层可以包括空气和/或蒸汽输入部。单个层可以制成单一固体阶段(1055)，制成单独的棒(1054)的复合体或制成具有在棒(105 之间绝缘体的单独的棒的复合体。图33阐明包括熔注耐火材料块(1810)的横向传送系统的一个实施方案，且空气注射通过连接于中心头部的薄壁管。用柔性的不锈钢软管和凸缘配件将空气连接于块。将每一块安装在单一自由旋转的轴(1815)上并由单独的水力轴来驱动。可以向每一块提供水冷却。图34阐明横向传送系统的一个实施方案。图35阐明横向传送系统和空气注射的一个实施方案。在该实施方案中，将空气注射(105 轻微地升高到动力缸(1048)上方。这样进行以便升高“热区”，在“热区”中发生部分燃烧。动力缸(1048)位于耐火材料(1018)上并与热空气引入隔离。还示出固体残留物(1056)的顶层和空气注射头部(1055)。图36阐明初级处理单元的组合的空气分布和横向传送系统的实施方案，详述空气箱(1057)、空气通路(1058)和绝缘体(1059)。图37阐明初级处理单元的组合的空气分布和横向传送系统的一个实施方案。鼓连续地旋转以使材料沿着炉排移动。在每一个鼓内的叶片(1510)限制空气流动到靶区。鼓在两个端部用厚的陶瓷填密板(151 覆盖，厚的陶瓷填密板(151 用螺栓固定到外部鼓以维持鼓的压力边界以允许差异膨胀。鼓由通过叶片连接于鼓的其余部分的中心驱动轴来驱动。单个驱动器可以由鼓来提供以利于替换。还示出通风道(1516)。空气经由鼓表面中的穿孔进入初级处理单元。在连续鼓对之间的阶梯增加材料翻转。图38阐明初级处理单元的空气分布系统和横向传送系统的一个实施方案，详述直接位于空气箱(1057)的顶部的动力缸(1048)。空气箱的穿孔的表面示出为虚线。图39阐明初级处理单元的空气分布和动力缸横向传送系统的一个实施方案。在该实施方案中，为了减少翘曲，空气箱(1030)构造为仅将热空气注射入出现不间断的/无阻的流动的区域的独立的非常重载的钢固体件。用一个或多个喷射器将空气注射轻微地升高到动力缸(1048)的上方，并且如果空间允许的话通过空气箱孔(1060)。动力缸(1048) 位于耐火材料(1018)上。在空气箱和耐火材料之间，设置包装绝缘体(1062)。空气箱还设置有绝缘体(1059)。还示出空气注射头部(105 和密封件(1064)。图40阐明空气注射系统顶部设计的各种实施方案。为了减少翘曲，空气箱(1030) 构造为仅将热空气注射入出现不间断的/无阻的流动的区域的独立的非常重载的钢固体件。用一个或多个喷射器将空气注射轻微地升高到动力缸(1048)的上方，并且如果空间允许的话通过升高的顶部。动力缸(1048)位于耐火材料(1018)上。在空气箱和耐火材料之间，设置包装绝缘体(106 。空气箱还设置有绝缘体(1059)。还示出空气注射头部(1055)、 密封件(1064)和间隔(1066)。用线(1056)示出反应物材料的顶部。图41阐明初级处理单元(1000)的动力缸横向传送系统的一个实施方案，详述空气(150 和蒸汽(1067)注射。蒸汽的加入可以用于控制温度和促进蒸汽气化。在该实施方案中，蒸汽在空气下方用管道输送以进一步缓冲动力缸免于热区。用线(1056)示出反应物材料的顶部。图42阐明初级处理单元(1000)的动力缸横向传送系统的一个实施方案，详述空气(150 和蒸汽(1067)注射以及空气注射头部(105 。蒸汽的加入可以用于控制温度和促进蒸汽气化。在该实施方案中，在蒸汽被注入床之前，将蒸汽与空气预混合。用线(1056) 示出反应物材料的顶部。图43阐明初级处理单元的一个实施方案的多阶段动力缸系统。图44是图43的全部炉排的等距视图。图45阐明图43和图44中示出的全部炉排的单一阶段。图46是图45中示出的单一阶段的侧视图。图47阐明碳转化系统的一个实施方案的组合的次级处理和熔化单元，部分地详述用于辅助燃烧器的口(138和139)、渣出口(130)和包括空气箱(135)和等离子体喷灯 (140)的具体的区加热系统(即，可以建立两个温度区的系统)。在该实施方案中，障碍物是具有由区间区域中楔-成形的安装砖形物(150)安装的多个管道(151)的固体耐火材料穹顶(145)。固体耐火材料穹顶被按尺寸制造使得在穹顶的外部边缘和室的内壁之间存在间隙。直径在20至IOOmm之间的多个氧化铝或陶瓷球(16 停留在耐火材料穹顶的顶部以形成床，并提供用于经加热空气的扩散和促进等离子体热量传递至灰分以将灰分初始地熔化为渣。图47A是部分的纵向截面图。图47B是在图47A中阐明的实施方案沿水平线A-A 的横截面图。图47C是障碍物和支撑楔的俯视图。图48是详述碳转化系统的一个实施方案的区间区域中的障碍物的各种示图。障碍物包括一系列连通的耐火材料砖形物( 。砖形物被安装在安装元件(250)上，使得在邻近砖形物之间存在间隙055)。还示出渣出口 030)、等离子体喷灯(MO)和辅助燃烧器口 (239)。图49是包括炉排的碳转化系统的一个实施方案的区间区域中的障碍物的例图。 炉排包括安装在安装环(350)内的一系列基本上平行的、耐火材料内衬的管(345)。将管安装为使得邻近管之间存在间隙(355)。任选地，直径在20至IOOmm之间的多个氧化铝或陶瓷球(16 停留在障碍物的顶部以形成床，并提供扩散和促进等离子体热量传递至灰分以在区间区域中将灰分初始地熔化为渣。在一些实施方案中，热空气通过基本上平行的耐火材料内衬的管(345)的上表面中的穿孔被供应至次级处理区中。图50部分地阐明组合的次级处理和熔化单元的一个实施方案。经由空气箱(135) 将经加热空气引入至次级处理单元中。供给至空气箱的空气是可控制的，允许转化工艺的调节。任选地，可以经由蒸汽注射口(未示出)将蒸汽注入至次级处理单元中。区间区域包括物理的障碍物(145)以将来自次级处理单元的材料流导向至熔化单元。直径在20 至IOOmm之间的多个氧化铝或陶瓷球(16 停留在耐火材料穹顶的顶部以形成床，并提供经加热空气的扩散和促进等离子体热量传递至灰分以在区间区域中将灰分初始地熔化为渣。熔化单元包括各种口，包括等离子体喷灯口、容纳燃烧器(139)以预热室的燃烧器口、 和用于包括热空气和碳和/或包灰的各种工艺添加剂的口。熔化单元设置有等离子体喷灯 (140)和成切线安装的空气喷嘴(141)。还示出渣出口(130)。图51A是详述碳转化系统的一个实施方案的碳回收区的熔化单元中的口的横截面图，包括氧气和/或空气输入部(0)、碳输入部(C)、用于等离子体喷灯的口(P)和气体燃烧器口(G)。图51B是图51A中示出的实施方案的部分纵向视图。还示出渣堰(33)和骤冷水浴(78)。图52是碳转化系统的一个实施方案的部分纵向截面图，详述具有等离子体热量偏转板(61)的熔化单元。还示出骤冷水浴(78)。图53阐明碳转化系统的一个实施方案，其中熔化单元还包括堰(33)以形成渣池以促进渣混合。还示出等离子体热量偏转板(61)。图M是碳转化系统的一个实施方案的组合的次级处理和熔化单元(部分地)的部分纵向截面图，详述包括喷水器和牵引链的渣冷却系统(114)。经加热空气经由空气箱 (135)被引入次级处理单元。区间区域包括物理的障碍物(145)以将材料流从次级处理单元导向至熔化单元。熔化单元设置有等离子体喷灯(140)和成切线安装的空气喷嘴(141)。 还示出S出口(130)。图55是碳转化系统的一个实施方案的组合的次级处理和熔化单元(部分地)的部分纵向截面图，详述空气箱(135)。区间区域包括物理的障碍物(14 以将材料流从次级处理单元导向至熔化单元。熔化单元包括各种口，包括等离子体喷灯口、容纳燃烧器(139) 以预热室的燃烧器口、和用于包括热空气和碳和/或包灰的各种工艺添加剂的口。熔化单元设置有等离子体喷灯(140)和成切线安装的空气喷嘴(141)。还示出渣出口(130)和多个氧化铝或陶瓷球(165)。图56通过图55中示出的实施方案的空气箱的横截面图。图57是通过图55中示出的实施方案的成切线定位的空气输入部和等离子体喷灯的横截面图。图58是以图55中示出的实施方案的燃烧器水平的横截面图。图59阐明图55至图58的组合的次级处理和熔化单元的可选择的图。还示出包括喷水器和牵引链的渣冷却系统(114)。图60详述碳转化系统的一个实施方案的组合的次级处理和熔化单元(部分地) 的各种图，详述渣出口 030)，和包括空气入口和等离子体喷灯040)以及任选的出渣口 (tapping spout) (446)的具体的区加热系统(即，可以建立两个温度区的系统)。在该实施方案中，次级处理区居中定位且渣区或熔化区向室的周围定位。室的底板是倾斜的使得次级处理区在渣区的上游，由此促进材料在这些区之间的单向运动。两个区由区间区域分隔。 区间区域包括物理的障碍物以调节材料从次级处理区至渣区的流动。在本实施方案中，物理的障碍物包括一系列基本上竖直定向的、基本上平行的耐火材料内衬的穿孔的管(445)。 经加热空气通过管中的穿孔被引入次级处理区中，到达经处理原料的堆的中心，由此转化和加热经处理原料中的碳。当空气来自底部时，空气被轻微地加热，同时冷却管道。通过渣区中的空气入口 G41)，空气被注入管排的外部并用来保持管的外部表面非常热，以阻止渣冻结。渣区的倾斜的底部用来向室的侧部排出残余物，在室中等离子体喷灯定位为使得残留物熔化成熔渣。图61详述碳转化系统的一个实施方案的组合的次级处理和熔化单元(部分地) 的各种图，详述渣出口(530)，和包括空气入口(未示出)和等离子体喷灯(540)的具体的区加热系统(即，可以建立两个温度区的系统)。区间区域包括物理的障碍物以调节材料的流动。在本实施方案中，物理的障碍物包括齿轮形状的穹顶(545)。
图62详述碳转化系统的一个实施方案的组合的次级处理和熔化单元(部分地) 的各种图。渣区的底板包括旋转的倾斜的耐火材料台。该台顶部的旋转利于排空熔渣。任选地，该台可以包括多个陶瓷球以促进等离子体热量传递。渣区的底板可以被升高并从处理区缩回。耐火材料内衬的台顶部被安装在可操作地连接于外部安装的电动机(847)的驱动轴(846)上。渣-底板组件可容易地从区间区域和碳-转换器区拆卸并被安装到轨道的升降台上以便于清除。多个陶瓷球(848)促进等离子体热量的传递。任选地，熔渣在离开渣出口(830)时由喷水器冷却且使固化的渣落到牵引链上，以便移走。还详述渣出口(830)、 等离子体喷灯(840)和障碍物(845)。图63详述碳转化系统的一个实施方案的组合的次级处理和熔化单元(部分地) 的各种图。障碍物包括被安装在具有连接于外部电动机(942)的驱动轴(933)的驱动基座上的旋转的耐火锥形物(921)。旋转耐火材料的下部部分包括井(978)，渣在离开室之前累积在井(978)中。障碍物/渣-底板组件可容易地从区间区域和碳-转换器区拆卸并被安装轨道上的升降台上以促进清除。任选地，熔渣在离开渣出口时由喷水器冷却且固化的渣落到牵引链上，以便除去。还详述等离子体喷灯(940)和丙烷或天然气燃烧器(937)。图64详述碳转化系统的一个实施方案的组合的次级处理和熔化单元(部分地) 的各种图，详述等离子体喷灯(640)、碳和/或包灰输入部(642)和热空气入口阳41)。图65A至图65C详述碳转化系统的一个实施方案的组合的次级处理和熔化单元 (部分地)的各种图，碳转化系统设置有多个热气体发生器(HGG)以遍及室的温度分布和避免出现渣会固化的冷点。这些图示出HGG/喷灯如何配置以使熔化单元中的热气体成漩涡或使熔化物向中心集中。图65A还示出传送喷雾的熔渣。图66A至图66C示出碳转化系统的一个实施方案的组合的次级处理和熔化单元 (部分地)的各种图，碳转化系统设置有热气体发生器(HGG)。图66A是具有热气体发生器 (1262)的熔化单元的3D例图，使用喷灯(130 和具有用于熔化单元中的固体和气体的任选入口。HGG本身具有用于气体和固体的多个入口。图66B和图66C是下部室的侧面图，示出HGG。还示出渣骤冷单元(1259)和等离子体喷灯支撑物(1305)。图67和图68阐明可以用在碳转化系统的一个实施方案的组合的次级处理和熔化单元的HGG系统。该HGG采用由气动固体输入部(U64)围绕的等离子体喷灯(130 ，气动固体输入部(1264)又由温和气体输入部(U66)围绕并输出热气体(1 。任选地，气体输入部是空气或氮气或可以用于气化的任何类型的气体，包括C02、03、合成气或其他氧化气体或其组合。在一个实施方案中，温和气体为约 600°C。温和气体出口可以任选地具有用于使气体成漩涡的叶片(1207)。还示出等离子体喷灯支撑物(1305)和渣骤冷(1259)。图69A阐明碳转化系统的一个实施方案的组合的次级处理和熔化单元中配置的耐火材料层和HGG(1 。在该实施方案中，外部壁(127 通常由金属或在建筑中使用的复合材料(水泥)制成。绝缘体(1059)被设计为缓冲耐火材料和外部壁以防温度膨胀变化。低温耐火材料(1270)被设计为降低外部壁和渣化室环境之间的温度。高温耐火材料 (1269)被设计为经得起熔化区(1271)的超高温和由于渣接触的降解。图69B是图69A的旋转横截面，到该旋转横截面存在任选的气体旁路线(1268)。还示出出渣口(1沈0)。还示出障碍物或床支撑物(126 和床支撑物球体(1沈7)。图70A和图70B示出定位在转化系统的壳内的碳转化系统的一个实施方案中的内部定位的气旋分离器。在该阐明的实施方案中，用气流箭头从来自初级处理单元和次级处理单元的气体的角度示出气旋分离器排(bank)。第一组气旋分离器管被切开以示出通过系统的气流线和沉积灰分的地方。图70B示出图70A的3D图像。带有颗粒的气体(1409)进入气旋分离器，且带有降低的微粒负载的气体(1300)离开。收集颗粒(1402)，用于任选的进一步处理。还示出蝶形阀(1408)。图71示出等离子体在气体重整单元中的各种上部水平配置。A)等离子体发生器 (1308)被布置为所有的点朝向中心。B)等离子体发生器(1308)指向随机定向以便促进有效的混合。C)等离子体发生器(1308)彼此相对指向并稍微偏移以促进湍流。箭头表明工艺添加剂和/或废气。还示出精制管(1309)。图72A和图72C示出用于在气体重整单元的一个实施方案中增强重整的湍流区 (1316)的内含物(inclusion)。图72C示出湍流发生器的实例，包括无源栅格(1313)、具有旋转轴(1314)和固定轴(1311)的活动栅格(1310)、和具有线性变化的流动障碍(1312) 的剪切发电机(1312)。图73示出在气体重整单元的一个实施方案中，待被重整的气体(1317)成切线地进入气体重整单元，产生漩涡，该漩涡由等离子体喷灯和气体操纵器处理。还示出残留物 (1318)。图74示出用于产生湍流的示例性装置。活动栅格(1310)包括电动机(1320)和开放区域(1321)。具有用于产生剪切的可变障碍的剪切发电机(1323)包括堵塞区域(1319) 和开放区域(1321)。图75是阐明A型喷嘴的空气流出的图。图76是阐明B型喷嘴的空气流出的图。图77是阐明具有湍流发电机(1324)的碳转化系统的一个实施方案的流程图，详述任选的输入添加剂(1004)，其包括但不限于，蒸汽、空气、O2A2、臭氧、催化剂、助熔剂、水、 吸附剂和高碳输入物。每一个添加剂箭头可以表明单一类型的添加剂或多种类型的添加齐U。添加剂可以以混合形式输入或通过单独的添加剂输入装置(且在给定功能单元内的多个位置)输入。详述初级单元(1000)、具有旋风分离器(1400)的气体重整单元(1300)和次级处理单元(1201)。还示出原料(100 输入部、经处理原料(1003)、微粒降低的废气 (1403)。图78是阐明具有湍流发电机(1324)的碳转化系统的各种实施方案的流程图。图79是阐明次级处理单元的底部部分的示意图，灰分/渣/炭在底部部分离开并进入碳转化系统的一个实施方案的熔化单元。固体残留物(1206)流下弯曲的斜坡并进入熔化单元。示出转移式喷灯(1277)、电极(1274)、燃烧器(1273)、闸门(1276)和填充/金属除去(1275)。图80是阐明次级处理单元的底部部分的示意图，其中灰分/渣/炭在底部部分离开并进入碳转化系统的一个实施方案的熔化单元。该修改的熔化单元设计是使得熔化单元的熔化单元轨迹大于次级处理单元的圆周。在该实施方案中，底部渣注塞被示出为可更换， 且穹顶具有环形的环(由金属和/或耐火材料制成)，所述环帮助控制渣流以确保减少沿着熔化单元的壁的流。还示出转移式电弧喷灯(1277)。图81A和图81B是阐明次级处理单元的底部部分的示意图，灰分/渣/炭在底部部分离开并进入碳转化系统的一个实施方案的熔化单元，该示意图详述侧部排出孔。固体残留物(1206)流下具有潜在的吹氧管位置(1279)的弯曲的斜坡并进入熔化单元。示出转移式喷灯(1277)、电极(1274)、燃烧器(1273)、挡板(1010)、空气箱(1502)和填充/金属除去(1275)。TAT的可选择的进入点是在(1278)。挡板(1010)控制材料的流动并包括轴 (1280)以调节挡板高度和挡板支撑连接物(1061)。图81B是从渣池(1258)沿着管向下的图。图82详述构成碳转化系统的一个实施方案的熔化单元内的侧部排出孔的块。初级功能部件是塑料耐火壁具有切开的渣倾注孔(1观7)和具有渣间隙(1观6)的堰(1四0)。 塞子块的剩余部分是用于支撑和进入且包括支撑物(1四1)和包装塞子(1观9)。中间图示出熔化单元壁中的块塞子系统定向。图83详述在侧部排出孔上完成维修所需要的所有的各种工具，如图84中所示的和所描述的。塞子导向器(1四6)由耐高温金属或耐火材料制成，且其他工具由耐高温金属制成且还可以具有耐火材料涂层和/或绝缘体以避免熔化。示出支撑块钳(1297)、塑料耐火材料叉状物(1294)、具有吹氧管出口(1 的弯曲氧气吹氧管(1292)、堰钳(1四9)和盘导向器(1298) ο图84阐明侧部浇注系统可以通过从动臂装卸机或延伸的凹陷的通道吹氧来维修。不考虑盘(1142)、盘导向器(1298)、铰接的开放式平拉门(1103)、支撑块(1106)，示出吹氧管导轨(1四6)冷冻渣区B(IlOl)和A(IlOO)。阴影线(1143)表明在其中具有中心线孔的耐火材料块以允许渣化或吹氧。阴影线(1018)表明耐火材料块沿着横截面完全固化。图85详述具有不同尺寸的塞子的实施方案。额外的空间填充有永久的塑料耐火材料。(1109)示出仅热面处的突出。图86示出熔化单元的一个实施方案的内部壁如何被修补。任选地，修补衬垫是 “永久的”直到其磨损。修补衬垫使用两个铝板(1110)来产生以将塑料耐火材料(1112)挤压在一起。活塞(111 装进塑料耐火材料。内部管被推进熔化单元(以被熔化成渣/金属池)以产生用于侧部浇注的新的排出孔。旋开塞子(111 使得铝板和管可以被推进熔化单元内部以允许渣流动。还示出具有吹氧渣倾注孔(1观9)的塑料耐火壁。图87示出其中燃烧器(1117)用于维持堰处的温度使得渣不会冷冻的实施方案。 在该图中，实施方案是，燃烧器是手持的并以压缩气体(1118)运行。任选地，燃烧器附接于熔化单元的侧部且是任选地以合成气运行的小的万能燃烧器。将燃烧器插入具有燃烧器孔 (1119)的耐火材料块。燃烧器孔包括橡皮塞(1120)。废气(1116)返回系统。图88示出这样的实施方案，其中熔化单元的侧部浇注排出孔塞子具有安装的管件(1124)，以允许使用冷却介质，以便延长排出孔和堰的寿命。冷却介质可以是空气、水、蒸汽、热流体等。连续的水线(1124)附接于堰。保护性绝缘涂层放置在管和耐火材料块(未示出)的凹槽之间。具有再循环(1123)的水冷却被示出为具有指向排出的任选的旁路。 (1121)示出通过塞子(附接于可移动的堰的固体块)的水线。塞子(1122)的底板配置成促使渣流远离水线。图89阐明碳转化系统的一个实施方案的组合的次级处理和熔化单元，部分地详述转移电弧喷灯(1277)。图90阐明碳转化系统的一个实施方案中的初级处理单元中的活动炉排横向传送系统设计。所阐明的活动炉排通过重叠筒O000)来形成。图91是图90的活动炉排的可选择的图。图92阐明图90和图91的活动炉排的单个筒Q000)。多块筒框架QO10)提供筒的结构和其中的部件的支撑。筒经由连接板(2005)附接于初级处理单元的壁。筒包括对准导向器O015)以利于将筒正确插入室壁和安装切口(2020)，以允许插入工具从而利于筒的插入和拆卸。筒的空气箱是由厚碳钢构造的多种较小的空气箱O025)的组合，在每一个空气箱的顶部具有气孔0030)。经由连接于空气管Q040)的单一空气歧管O035)将空气供应至单个空气箱，空气管与连接板中的热空气连接凸缘004 连接。筒的横向传送部件包括多手指载体动力缸(2050)。单个动力缸手指包括配置成接合分别地位于单个空气箱与外部空气箱和筒框架之间的I形接合元件007 或C形接合元件Q078)的凹槽，其中相应的锚底部将动力缸保持至空气箱的顶部。图93阐明图92的单个筒的可选择的图，示出经由连接于空气管Q040)的单一空气歧管Q035)至单个空气箱的空气供应。图94阐明图92的单个筒的可选择的图。图95阐明图92的单个筒的可选择的图。图96阐明图92的单个筒的可选择的图。图97阐明碳转化系统的一个实施方案的组合的次级处理和熔化单元，部分地详述辅助燃烧器(139)的口、渣出口(130)和等离子体喷灯入口(141)。在该实施方案中， 障碍物是具有由楔形安装砖形物安装在区间区域的多个管道(151)的固体耐火材料穹顶 (145)。图98至图100详述图97的组合的次级处理和熔化单元的障碍物。图101详述初级处理单元的底板剖面。图102A示出熔化单元的侧部浇注排出孔的一个实施方案，其由两个耐火材料部分(如点划线)制成。示出陶瓷纸和/或陶瓷涂层(1020)。图102B示出如何处理侧部浇注排出孔耐火材料塞子块以便放置在室内的各种实施方案。I示出被放置在具有滚子的可移动的支撑物上。II示出使用轨道系统来加速和移动。III示出借助机械升降机来移动入位置。图103阐明碳转化系统的一个实施方案的组合的次级处理和熔化单元，部分地详述灰分/渣/炭离开和进入熔化单元(1250)。图104A和图104B是阐明碳转化系统的一个实施方案的组合的次级处理和熔化单元的底部部分的示意图，部分地详述灰分/渣/炭离开和进入碳转化系统的一个实施方案的熔化单元，详述侧部排出孔。固体残留物(1206)流下具有潜在的吹氧管位置(1279)的弯曲的斜坡并进入熔化单元。示出转移式喷灯(1277)、电极(1274)、燃烧器(1273)、挡板 (1010)、空气输入部(1502)和填充/金属除去(1275)。TAT的可选择的进入点是在(1278)。 挡板(1010)控制材料的流动。当门(1128)打开时，耐火材料板(1018)可以滑入以调节挡板高度。顶板(1130)是较薄的。块(1018)支撑挡板。为块或耐火材料板提供支撑凹槽 (1029).图104B是从渣池顺着管向下的图。图105是阐明熔化单元(1250)的一个实施方案中的燃烧器的示意图，如从上面示出的燃烧器定位所看到的。耐火材料(1018)、渣池(1258)、电极(1274)和燃烧器(1273)。
图106阐明熔化单元的一个实施方案。示出输入部(1252)、等离子体喷灯(1303)、 热的面(1131)、视口和刮擦(1135)、任选的燃烧器排气装置(1145)、IFB (1138)、钢壳 (1134)、吹氧管(1133)、保持渣端热的任选的小的燃烧器(1273)和水淬火(1136)。图107阐明熔化单元的一个实施方案。示出输入部(1252)、等离子体喷灯(1303)、 热的面(1131)、视口和刮擦(1135)、无源炉排(1313)、任选的燃烧器排气装置(1145)、 IFB(1138)、钢壳(1134)、吹氧管(1133)、保持渣端热的任选的小的燃烧器(1273)和水淬火 (1136)。图108阐明熔化单元的一个实施方案。图109阐明排出孔概念的各种实施方案。A)封闭的感应加热器(1137)围绕离开耐火材料的‘管’并增加周围的耐火材料的温度；这允许渣(1139)流过‘管’和倒出(1140) 熔化单元(1250)。当足够的渣已经被除去时，关闭感应加热器，且渣在‘管’内固化。在倒出期间，不允许熔渣的水平达到管的顶部，使得室内的气体和大气不会混合。B)吹氧管 (1133)用于“燃烧”孔进入软的耐火材料糊剂(1141)，允许熔渣(1139)倒出(1140)。通过将一些耐火材料粉末投掷入孔中或将陶瓷涂层块推入孔中使流动停止。在倒出期间，不允许熔渣的水平达到孔的顶部，使得室内的气体和大气不会混合。C)水冷塞子(114 被向外移(部分地)以暴露排出孔。在孔打开容器环境通向大气(倒空室)之前，根据需要往后移水冷塞子(114 以使流动停止。材料不会“粘”到塞子，因为其是光滑的冷却表面。D) 金属“楔”(1138)被推入排出孔中以控制渣的流动。楔可以被快速地推回室以避免熔渣水平下降太快。E)当重力将渣推动通过排出孔时，渣流出，维持池的水平大约为排出孔出口的水平。F)与E相同的方法，除了渣沿耐火材料中的直立孔流下和离开以及如果排出孔被堵塞，吹氧管用于开启排出孔。G)渣流出在室的侧部耐火材料中的温度控制的(加热的或冷却的)插入物，且制动器(本质上通常是锥形的)被推向出口以控制/停止离开室的渣的流动。H)渣由于重力而流出但最终的出口是可更换的堰块。可以根据需要来加热或冷却 (未示出)。图IlOA至图IlOG阐明碳转化系统的一个实施方案的各种外部等轴测视图，详述具有活动炉排000 的水平定向的初级处理单元(4000)、具有区间区域和等离子体喷灯G301)的组合的竖直定向的次级处理G201)和熔化单元G250)以及具有气旋分离器 (4400)、精制室030 和两个等离子体喷灯G301)的气体重整单元。图IllA和图IllB阐明气体重整单元的气旋分离器的各种实施方案，其中重整的合成气循环回到旋风分离器以促进混合和气旋效果。示出旋风分离器管(1406)、旋风分离器管插入物(1407)、少量泄漏(1411)、循环气体出口(1412)、内部管的支撑物(1413)、插入物的支撑物(1414)、合成气出口(1507)。图112阐明碳转化系统的一个实施方案的侧视图，详述具有活动炉排0002)和相关的进料系统G001)的水平定向的初级处理单元(4000)、具有区间区域和等离子体喷灯 (未示出)的组合的竖直定向的次级处理G201)和熔化单元G250)以及具有气旋分离器 (4400)、精制室(未示出)和等离子体喷灯0301)的气体重整单元。气体重整单元包括带有等离子体喷灯的气旋分离器，且等离子体喷灯定位在旋风分离器入口的颈部和在旋风分离器室的内部的可选择的位置上。图113阐明图112中示出的实施方案的等轴测视图。
图114阐明图112中示出的实施方案的侧部，剖面示出容器(室)的内部。图115A和图115B阐明气体重整单元的气旋分离器的一个实施方案。图115A示出正视图，且喷灯定位在旋风分离器的入口颈部。图115A示出旋风分离器的自顶向下图， 且从图除去盖子和喷灯。图116A至图116D阐明图115中示出的具有内部细节的实施方案的可选择的图。 图116A示出侧视图。图116B示出等轴测视图。图116C示出沿着轴的带有出口的侧视图，， 精制(重整)室和热的管通至同流换热器。图116D示出与旋风分离器的入口平行的侧视图。图117从侧部阐明碳转化系统的一个实施方案的水平定向的初级处理单元，并详述每一个筒Q000)的底部炉排定位。图118以等轴测视图阐明图117的水平定向的初级处理单元。在该图中，至旋风分离器的颈部的入口是看得见的。图119A和图119B阐明图117的碳转化系统的一个实施方案的水平定向的初级处理单元的两个更等轴测视图。图119A示出室的启动，其中发生材料的进料。图119B是进料入口壁的剖面，其示出室的一些内部构成。图120阐明图117的水平定向的初级处理单元的侧视图，其中沿着视平面的剖面允许看到内部，例如活动炉排系统和气流控制挡板。图121阐明图117的水平定向的初级处理单元的正视图，且剖面示出室的内部，阐明在顶部的气体区和水平之间的分离和在室的底部的滴状物。图122部分地阐明碳转化系统的一个实施方案的组合的次级处理和熔化单元，详述嵌齿轮穹顶和陶瓷球。此外，该剖面还示出用于从室除去渣的侧部和底部倒出选项。图123阐明碳转化系统的一个实施方案，详述具有原料输入部(1001)、挡板 (1010)和活动炉排(100 的初级处理单元(1000)、具有等离子体源(130 和燃烧器 (1273)以及渣出口(125 的组合的次级处理和熔化单元(1200)，和具有气旋分离器系统 (1401)和等离子体源(130 以及微粒收集(140 的气体重整单元(1300)。图124阐明图123的碳转化系统的控制，借此空气的流动由流量控制阀(1700) 控制且路线内的压力由感测元件(170 (例如，压力传感器)感测以控制工艺空气鼓风机 (4033)。图125阐明图123的碳转化系统的控制的一个实施方案，由此动力缸的位置通过水力线(1704)至齿条齿轮系统(1151)中的压力来确定。所有动力缸的全部控制通过控制系统执行，控制系统通常与其他动力缸处于固定循环。然而，通过使用各种感测元件例如在动力缸上方的电平开关(1701)(以表明当其松开时动力缸应向前运动，且当在齿条齿轮系统的行进距离内其被清空时，动力缸应向后运动)和/或表明空气箱太热和材料正在燃烧而不是气化以及动力缸应清除该水平(且还减少流到该空气箱(1150)的空气流)的温度热电偶(170 (温度传感器)，每一个动力缸(103 可以独立地起作用，如果这样的操作是所需的话。图126阐明图123的碳转化系统的控制的一个实施方案，详述可以由控制程序用来调节控制变量以便优化转化工艺的操作的气相温度传感器(170 的设置。图127阐明结合冷却技术的碳转化系统的一个实施方案中的穹顶和熔化单元的俯视图。在该实例中，穹顶由六个水冷铜件制成，水冷铜件将构成穹顶的芯和具有放置在任何暴露的侧部和底部上的顶部和耐火材料涂层上以构成完整穹顶的耐火盖子(未示出)。图1 阐明结合冷却技术的碳转化系统的一个实施方案中的圆壁熔化单元的侧视图。在此，室部分地由围绕容器外部和以大约渣池形成的高度渗入耐火材料(未示出) 的外层的水冷铜插入物来冷却。图1 阐明图1 的圆壁渣熔化室的部分透明的等轴测视图，且冷却插入物显著地是不透明的。示出燃烧器口(5005)、等离子体喷灯口(5010)、用于穹顶冷却的水冷铜插入物(5015)、将浇注的渣保持于铜的凹槽(5020)、进水口 /出水口(5025)、用于放渣孔冷却的水冷铜插入物(5030)、用于渣池耐火壁冷却(503 的水冷却插入物、具有管道(5072) 的多部件耐火材料穹顶(5070)。图130A至图130C阐明结合冷却技术的碳转化系统的一个实施方案的圆壁熔化单元的等轴测视图中的铜冷却件。图130A示出穹顶水冷铜元件的顶部的等轴测视图。图 130B示出穹顶水冷铜元件的底部的等轴测视图。图130C示出设计为冷却围绕渣池的壁的水冷铜元件的顶部的等轴测视图。图131A至图131C阐明结合冷却技术的碳转化系统的一个实施方案中的圆壁熔化单元的等轴测视图中的铜冷却件。图131A是透明的，显示内部铸件，其中水将穿过铜。图 131B是不透明的，显示草皮层(divot)，其中可以附接锚以将其保持于耐火材料(如果耐火材料的浇注选择在砖形物上方)。图131C示出水冷铜插入物的剖面。图132阐明结合冷却技术的碳转化系统的一个实施方案中的熔化单元的侧视图， 其中渣熔化区具有平坦的壁且本质上是矩形的。示出用于耐火壁冷却的水冷铜插入物 (5035)、燃烧器口(5045)、次级处理单元界面(5050)、等离子体喷灯口(5045)、具有内部件和外部件的用于出渣孔(5030)的水冷铜插入物和水冷却通道(5040)。图133A至图133E阐明图132的熔化单元的各种图。图133A示出围绕室(室壳和耐火材料未示出)的水冷铜插入物的一个潜在的设置。凹槽将浇注铸造的耐火材料保持于铜。示出水入口和出口(5025)和热电偶(5026)。图13 示出可选择的水冷半穹顶实施方案(而不是六个饼形状的部件)。图133C示出固体实施方案的等轴测视图。图133D示出固体实施方案的透明的等轴测视图，显示水将穿过的铜中潜在的管件通道。示出深的冷却通道(5080)、浅的冷却通道(5082)、热电偶(5026)和水入口 /出口 (5025)。浅的冷却通道在比深的冷却通道低的温度下被使用。基于热电偶和内部工艺温度确定使用哪个冷却通道。图133E示出具有矩形形状的用于渣熔化区的侧壁水冷铜插入件的透明的等轴测视图。图134A和图134B阐明碳转化系统的各种实施方案。图134A示出等离子体喷灯定位在旋风分离器的颈部但定向为部分地并流的实施方案。图134B示出等离子体喷灯定位在旋风分离器的颈部但定向为垂直于流的一个实施方案。图135A和图135B阐明碳转化系统的各种实施方案。图134A示出等离子体喷灯定位在初级处理单元和次级处理单元与旋风分离器之间且旋风分离器在碳转化系统的内部的实施方案。图134B示出等离子体喷灯定位在旋风分离器的内部且旋风分离器在转化系统的内部的本发明的一个实施方案。图136阐明碳转化系统的一个实施方案，其中在初级处理单元(1000)和次级处理单元(1201)与旋风分离器之间具有两个等离子体喷灯。它们指向彼此但足够偏置(通常至少几英寸)使得它们的羽流不会破坏其他的羽流。在气体进入旋风分离器之前，这造成等离子体部分地加入并流和逆流。图137A和图137B阐明碳转化系统的实施方案(部分地)，其中等离子体喷灯 (1303)放置在重整室(1300)中，当气体离开旋风分离器(1400)时，一个喷灯与流并流，且另一个与流并流(但不被导向使得其羽流将进入旋风分离器)。示出同流换热器的出口 (1500)。
具体实施例方式定义如本文使用，术语“约”是指偏离给定值约+/_10%。应理解，无论是否特别地指出，这样的偏离总是被包括在本文提供的任何给定值内。如本文使用，术语“废气”通常表示在冷却、清洁或精制之前在气化工艺期间生成的气体。如本文使用，术语“合成气”意指已经被重整的废气。如本文使用，术语“旋风分离器”、“气旋分离器”和“气旋分离器系统”在本文互换地使用，包括旋风分离器、旋风分离器排、气旋分离器、气旋反应器和漩涡管以及以颗粒对气体惯性和漩涡离心力的原理工作的其他气体清洁技术。除非另外定义，否则本文使用的所有技术术语和科学术语具有本发明所属领域的普通技术人员所通常理解的意思相同的意思。碳转化系统概述本发明提供具有四个功能单元的碳转化系统，每一个单元包括一个或多个区，其中所述单元被集成以优化含碳原料向合成气和渣的总转化率。在系统的每一个区内发生的过程可以被优化，例如，通过配置单元中的每一个和通过使用控制系统管理每一个区内出现的条件。在本发明的上下文中，转化或工艺“被优化”，例如，当转化/工艺的效率在预定的参数内时，当与转化/工艺相关的成本满足预定的标准时，当产生的合成气的含量在预定的参数内时，或其组合。可以将由碳转化系统产生的合成气使用在例如内燃机、燃气轮机、化学品生产、燃料电池以及类似物中。碳转化系统包括的四个功能单元是初级处理单元、次级处理单元、熔化单元和气体重整单元。该系统可以任选地包括其他单元，例如，有助于总碳转化工艺或促进合成气的下游处理的单元。初级处理单元配置成提供从含碳原料除去水分的至少一个干燥区和使原料的含碳组分挥发的挥发区，由此生成经处理原料和初级废气。初级处理单元任选地包括直接的或间接的次级原料添加剂能力以便调节初级原料的碳含量。次级处理单元包括配置成接收经处理原料并将它们转化为固体残留物和次级废气的一个或多个区。熔化单元配置成有效地使固体残留物玻璃化和任选地产生熔化单元气体。气体重整单元包括用于重整在其他功能单元中的一个或多个内生成的气体的一个或多个区。控制系统包括用于监测和获得关于系统内的操作参数的数据的感测元件，和用于调节系统内的操作条件的响应元件。控制系统起到维持产物合成气的某一变化范围的作用。
碳转化系统包括的四个功能单元可以设置为分立的连通的隔室，或两个或更多个单元可以设置为单一隔室。本发明的各种实施方案提供四个功能单元是分立的连通的隔室的碳转化系统、一些单元是分立的连通的单元而其他的设置为单一隔室的碳转化系统、和将四个功能单元设置在单一隔室中的碳转化系统。还设想，给定的功能单元可以包括多于
一个隔室。当将功能单元设置为分立的隔室时，在邻接的单元之间的单元间接合件被配置成解决每一个单元操作的条件的差异和每一个单元的结构的差异，使得各单元起到集成系统的作用。例如，单元间接合件可以配置成解决单个单元的不同的热膨胀系数和/或维持材料通过系统的连续流动。本发明还提供配置成允许单元容易地分离和更换(如果需要的话)和/或允许进入单元的单元间接合件。在一个实施方案中，碳转化系统包括的功能单元中的一个或多个被设置为分立的隔室。当将功能单元中的一个或多个设置为单一隔室时，隔室可以配置成提供分立的区段，区段可以具有不同的形状和/或定向，且每一个区段对应于功能单元。可选择地，可以将一个或多个单元设置为具有基本上均一配置的单一隔室。在一个实施方案中，将次级处理单元和熔化单元设置为单一隔室。在一个实施方案中，将次级处理单元和熔化单元设置为单一隔室，将该单一隔室配置成提供分立的区段，一个区段对应于次级处理单元，一个区段对应于熔化单元。碳转化系统包括的每一个功能单元包括一个或多个区。在本发明的上下文中，区是主要发生特定的工艺的区域。作为实例，初级处理单元中的挥发区是单元内的以挥发工艺为主的区。为了清楚的目的，分别地描述系统包括的各个区。然而，应理解，这些区在碳转化系统内通常是相关的，且系统不限于包括分立的、物理分离的区，虽然这仍然是可选择的选项。因此，在各种实施方案中，各个区将或多或少是分离的，且同样地，可以是邻接的， 可以不同程度地重叠，可以是共同扩张的或可以是分立的。当给定的单元中存在两个或更多个区时，它们可以分布成基本上平行于单元的纵轴、基本上垂直于单元的纵轴或其组合。 尽管本文根据主要在区内发生的工艺来描述该区，但应理解，这不是限制性的，且由于总碳转化工艺的性质，其他工艺还可以以较小的程度在该区发生。碳转化系统包括的每一个区内的条件由控制系统管理。在区内发生的工艺通过控制系统在区内对条件进行控制以及通过该区被定位的单元的配置来优化。例如，热源或能量源、添加剂入口以及类似物在单元内的定位可以有助于优化在该单元内的给定区中发生的主要工艺。一般而言，碳转化工艺由如下碳转化系统来进行。在初级处理单元内在通常小于约800°C的温度下加热原料，且主要工艺是从原料除去任何残余的水分和从原料快速和有效挥发含碳组分。使所得到的包括炭的经处理原料在次级处理单元经受较高温度(例如， 约1000°C至约1200°C )，由此实现完成将经处理原料转化为废气和灰分或固体残留物所需要的任何另外的碳转化。在熔化单元中将来自次级处理单元的灰分或固体残留物玻璃化为渣。在气体重整单元中重整初级处理单元、次级处理单元和/或熔化单元中的任一个中生成的气体。气体重整单元包括至少一个能量源(例如，等离子体源或热源)和任选的一个或多个颗粒分离器(例如气旋分离器)。适合于包括在重整单元中的其他能量源包括，例如，热学加热、等离子体羽流、氢燃烧器、电子束、激光器、辐射以及类似方式。
在进一步清洁和调节之前，可以任选地使碳转化系统的热合成气产物经受冷却步骤。在本发明的一个实施方案中，碳转化系统包括用于冷却由碳转化工艺产生的热的合成气的热回收单元。在一个实施方案中，热回收单元是同流换热器。在这样的实施方案中，同流换热器可以包括用于将显热转移至流体以在其他地方使用的热交换器。在一个实施方案中，热回收单元是合成气-空气热交换器(还通常已知为同流换热器)，其从热的合成气回收显热并将其转移到周围空气以提供经加热空气。在该实施方案中，经加热空气任选地进入初级处理单元和/或次级处理单元。同流换热器可以任选地包括热回收蒸汽发生器以产生蒸汽，蒸汽可以用于例如驱动汽轮机，或作为碳转化系统中的工艺添加剂。在本发明的一个实施方案中，碳转化系统包括从热的合成气回收显热并将其循环至初级处理单元和/或次级处理单元的合成气-空气热交换器。参考图1A，示出碳转化系统的说明性实施方案，其中系统包括四个功能单元，包括初级处理单元1、次级处理单元2、熔化单元3和气体重整单元4。如所阐明，初级处理单元 1连接于次级处理单元2，次级处理单元2又连接于熔化单元3。气体重整单元4可与初级处理单元1、次级处理单元2和熔化单元3中的每一个可操作地连接。取决于碳转化系统的实施方案，在气体重整单元和碳转化系统的其他三个功能单元中的任何一个之间的可操作连接可以被设想为间接的操作连接或直接的操作连接。图IB中示出碳转化系统的一个实施方案。在该实施方案中，碳转化系统包括多区耐火材料内衬的室，其具有用于接收含碳原料的一个或多个输入部(1001)、合成气出口、渣出口、经加热空气输入部、可选的颗粒分离器(例如气旋分离器(1400))和等离子体源和/ 或可选择地将固体残留物熔化成渣并重整废气的等离子体。如图IC所示的碳转化系统的一个实施方案包括水平定向的初级次级处理单元 (1000)、带有相关的熔化单元(1250)的竖直定向的次级处理单元(1201)、气体重整单元 (1300)和任选的同流换热器(1500)。气体重整单元包括等离子体源或其等效物和任选的气旋分离器(1400)。当提供旋风分离器时，在气旋分离之前、在气旋分离之后或在气旋分离期间，可以使气体重整单元中的气体经受重整或等效操作。一些实施方案中的渣出口 (1252)与渣粒化系统(1251)以可操作方式相联。通常，通过碳转化系统进行的碳转化工艺(在本文还被称为“气化”)可以再分成三个阶段；即，干燥、挥发和炭至灰分(或碳)转化。阶段I 材料的干燥工艺的第一阶段是干燥，干燥主要在25°C和400°C之间出现。一些挥发和一些碳至灰分转化也可以在这些较低温度下发生。阶段II 材料的挥发工艺的第二阶段是挥发，挥发主要在400°C和700°C之间出现。干燥操作的小部分 (其余部分)以及一些次级处理(炭至废气)也将在该温度下发生。阶段III 碳转化工艺的第三阶段是碳转化阶段，其在600°C和1000°C之间的温度范围下发生。挥发的小部分(其余部分)也将在该温度下发生。在该阶段之后，主要产物是基本上无碳的固体残留物(灰分)和废气。在上述工艺期间，为了增加所需的合成气产物的收率，优选将含碳原料最大化转化为所需的气态产物。碳转化系统因此提供用于确保基本上将原料中可得到的碳完全转化为合成气的系统，同时还提供合成气和渣产物的回收。在各种实施方案中，碳转化系统还提供经加热空气和/或工艺添加剂，例如蒸汽和/或富碳气体和/或碳的加入，以促进将碳转化为所需的合成气产物。碳转化系统还提供等离子体或等效物以促进将残余的无机材料 (即，灰分)完全转化为玻璃化物质或渣并精制和/或重整废气，由此产生所需的合成气。碳转化系统通过在集成系统中提供原料干燥、挥发、碳转化和废气重整的顺序促进而利于合成气的生产。具体地，初级处理单元主要被设计为干燥原料和挥发原料的含碳组分。次级处理单元被设计为从经处理原料除去任何残余挥发物，和通过提供例如另外的空气、来自相关的熔化单元的强烈热量和促进碳的回收的停留时间获得炭中剩余的碳。因此，两个处理单元产生两个不同的废气流。初级处理单元提供充满挥发物、水蒸气和其他氢化合物的高热值气体，然而次级处理单元产生主要是CO和(X)2的废气，具有一些H2、重碳化合物和炭黑。具有其任选的颗粒分离器的气体重整单元提供气体中的微粒物质的除去或降低以及气体向合成气的重整。颗粒分离器的内含物可以帮助降低对下游设备的堵塞和磨损、 降低微粒的不利效果和降低对下游微粒清洁的需要，下游微粒中可能存在可冷凝的焦油。参考图4和图5，其示出方块流程图，详述通过碳转化系统和包括同流换热器 (1500)的下游系统的一个实施方案的材料和气体的运动，含碳原料(1002)进入碳转化系统的初级处理单元(1000)，在初级处理单元(1000)中从含碳原料除去任何水分，且原料的挥发性组分通过热空气(150 的加热而挥发，经由加热环境空气或冷空气(1502和1504) 的同流换热器(1500)或万能燃烧器(125 来提供的热空气(1505)，由此提供包括炭的经处理原料(100 。次级处理单元(1201)接收来自初级处理单元(1000)的经处理原料并将经处理原料转化为残留物(1206)和废气(120 。在该阐明的实施方案中，来自初级处理单元(1000)和次级处理单元(1201)的气体(1204/120 进入气体重整单元的气旋分离器 (1400)以在重整(1301)之前降低废气微粒负载。具有降低的微粒负载的废气(1403)经受重整。离开重整区的热的合成气(1501)经过同流换热器(1500)，在同流换热器(1500) 中回收显热以用于任选的重新使用。冷却合成气(1501)在下游气体调节(1600)中被任选地精制或清洁。被清洁或精制的气体在引擎(160 中使用之前可以储存在适当的容器 (1601)中。通过应用来自等离子体源(1301)或等效物的热量将来自次级处理单元的残留物 (1206)和来自气旋分离器(1400)的任选的微粒(140 在熔化单元中熔化以产生热的渣产物(125 。热的渣产物(125 通过渣处理系统(1256)来任选地粒化或以其他方式处理以提供冷却的渣产物(1257)。通过等离子体源(1301)和辅助的万能燃烧器(125 将热量提供至渣区，万能燃烧器(125 可选地使用合成气或可选的燃料(1254)。参考图6，工艺添加剂在各个阶段被任选地加入到系统以促进在其中发生的工艺和/或促进将原料(100 中的碳转化为所需的合成气产物。工艺添加剂(1004)例如高碳补充原料、蒸汽和/或富碳气体和/或碳可以在开始工艺之前、在工艺的具体的阶段期间 (即，通过在具体单元加入)、在单元之间的接口处被加入到原料中，或被加入到具体单元的产物中。
碳转化系统还包括调节碳转化系统的操作的一个或多个控制系统，和任选的相关的单元，相关的单元包括渣粒化单元和/或用于从合成气回收热量的热回收单元。原料适合于与本碳转化系统一起使用的原料包括各种包含碳的材料。合适的原料的实例包括但不限于，危害的和无害的废物材料，包括城市固体废物(MSW)；由工业活动产生的废物；生物医学废物；不适合再循环的含碳材料，包括不可回收的塑料；污水污泥；煤；重油；石油焦炭；浙青；重精制残余物；炼油厂废物；烃污染过的固体；生物质；农业废物；城市固体废物；危害的废物和工业废物。可用于气化的生物质的实例包括但不限于，废木材； 新鲜木材；来自果实的残余物、蔬菜和谷物处理；造纸厂残余物；稻草；牧草和粪便。本系统可以根据所使用的原料的要求来改装或修改。例如，当利用较高碳含量的原料时，碳转化系统可以配置成包括具有比利用较低碳含量的原料的系统所需要的尺寸大的尺寸的次级处理单元。可选择地，当使用具有高水平的挥发性化合物的原料时，碳转化系统可以配置成包括在尺寸上比具有较低挥发性含量的原料所需要的初级处理单元大的初级处理单元。本碳转化系统还可以适合于利用初级原料与一种或多种次级原料的各种混合物。 在该上下文中，次级原料是起到工艺添加剂的作用以调节初级原料的碳含量以便维持最终的合成气输出的一致性的原料。例如，当系统利用较低碳含量的初级原料例如生物质或MSW 时，高碳次级原料例如煤或塑料，可以提供作为高碳工艺添加剂以增加原料中碳的比例。可选择地，当高碳原料(例如煤)是初级原料时，可以提供预期较低碳的次级原料(例如生物质)以抵消高碳含量，如可能需要的。当利用多于一种原料时，可以在通过共同的原料入口将原料引入初级处理单元之前将原料组合，或它们可以通过专用的原料入口各自被分别地引入初级处理单元。如要需要的话，可以对原料进行预处理。例如，原料可以被处理成较小的块，例如， 通过使原料通过切碎机或其他切割装置(一次通过或以两次或更多次通过)，和/或其可以被处理以除去金属或其他可回收物，例如，通过使原料穿过磁力分离器、涡流分离器、振动筛、气刀或类似物。在初级原料是MSW的实施方案中，原料可以通过分选来预处理以除去白色货品、 枝篱、丙烷瓶子和危险的或具有很少的能量电位的其他物品，通过粉碎以降低材料的尺寸， 通过分离黑色金属，通过除去非铁材料，通过除去无机物和塑料，或前述的各种组合。碳转化系统的初级处理单元碳转化系统的初级处理单元至少提供含碳原料的干燥和原料中的含碳组分的挥发，由此提供包含炭的经处理原料，经处理原料随后在次级处理单元被进一步处理。初级处理单元包括一个或多种原料输入部，并初级处理单元与一种或多种热源且与次级处理单元以可操作方式相联。初级处理单元还包括用于使材料移动通过单元的横向传送系统。含碳原料经由一个或多种原料输入部进入初级处理单元并在处理期间通过横向传送系统移动通过单元朝向次级处理单元。在本发明的一个实施方案中，初级处理单元包括模块化横向传送系统。模块化横向传送系统包括一个或多个模块，其中每个模块具有除了使材料移动通过初级处理单元之外还输送空气和/或工艺添加剂(共同地被称为“工艺气体”)的能力。
在整个碳转化系统中，气化工艺通过顺序地促进干燥、挥发和碳转化来促进。这通过在空间上扩大气化工艺使得干燥在使材料移动到另一个区之前在某些温度范围下发生和允许挥发在另一个温度范围下发生来完成。然后，经处理原料被转移到次级处理单元以允许炭至灰分转化在另一个温度范围下发生。初级处理单元包括温度和工艺添加剂可以被独立地控制和任选地被优化以促进干燥和/或挥发的两个或更多个区。在一个实施方案中，初级处理单元设置有三个或更多个处理区。在处理期间，原料通过原料输入部被引入邻近第一端部(下文被称为“进料端部”)的初级处理单元并从单元的进料端部向与次级处理单元的接合处传送。当进料材料前进通过初级处理单元时，其损失其质量体积，且当其挥发性部分挥发时，堆高度降低，并将所得到的包括炭的固体材料传送到次级处理单元，用于进一步处理。在一个实施方案中，初级处理单元具有梯级底板，梯级底板具有多个底板水平或梯级。任选地，每一个底板水平是倾斜的。在一个实施方案中，底板水平在约5至约10度之间倾斜。在一个实施方案中，初级处理单元具有带有多个底板水平的梯级底板。参考图20， 梯级上升高度向出口渐进地降低。任选地，适当考虑空气堵塞的可能性，可以使用倾斜的底板区段以便“延长”初级
处理单元。在一个实施方案中，初级处理单元底板具有向次级处理单元或向进料端部的总斜坡。任选地，单个梯级可以具有实心结构、盒状结构或分层结构。例如，单个梯级可以是铸件或可以是分层结构。在分层结构实施方案中，单个梯级可以由金属和陶瓷的交替层形成。参考图24，在一个实施方案中，每一个梯级是包括交替的厚金属层和陶瓷表面层的分层结构。梯级的梯面覆盖有耐火材料层。每一个金属层包括一系列气室，每一个设置有喷嘴，空气和/或蒸汽可以通过喷嘴水平地注入室的内部。空气以预先设计的速度和喷射穿透深度注入。提供具有变化的直径的喷嘴以根据需要允许低穿透、中穿透或高穿透以确保均一的覆盖。在一个实施方案中，梯级上的移动通过横向传送系统来促进，且每一个梯级任选地由独立控制的横向传送单元来服务。对于梯级底板实施方案，滴状物的数量和尺寸可以选择为覆盖长度和停留时间要求。在一个实施方案中，初始可以使用大的滴状物和相应较短的往复运动的距离，逐渐地以较小的滴状物和相同的行进距离结束(对应于材料的顶部初始时距水平线接近60度和最后是30度)。滴状物高度可以选择为使得实现足够的混合而没有不受控制的翻转。在一个实施方案中，初级处理单元具有倾斜的底板。在一个实施方案中，初级处理单元设置有内部的挡板。初级处理单元的横向传送系统在一个实施方案中，初级处理单元包括横向传送系统。根据该实施方案，横向传送系统包括一个或多个横向传送单元。单个横向传送单元包括移动元件和导向元件或对准元件或装置。对本领域技术人员明显的是，移动元件可以设置有适当的导向接合元件。移动元件可以采取各种配置，包括但不限于，搁板/平台、推进器动力缸或载体动力缸、犁、螺旋元件、炉排、输送机或传送带。动力缸可以包括单一动力缸或多手指动力缸。在一个实施方案中，动力缸是每一个冲程可以完全缩回的短的动力缸。在一个实施方案中，初级处理单元配置成允许使用单一动力缸或多手指动力缸。在一个实施方案中，当在动力缸的操作期间期望对气流最小干扰时，使用多手指动力缸。在多手指动力缸设计中，多手指动力缸可以是整体的结构或动力缸手指附接于动力缸主体的结构，且取决于位置，单个动力缸手指任选地具有不同的宽度。将多手指动力缸设计中的手指之间的间隙选择为避免反应物材料的微粒桥接。在一个实施方案中，单个手指为约2至约3英寸宽，约0. 5至约1英寸厚，且间隙在约0.5至约2英寸宽之间。 在一个实施方案中，移动元件是“T形的”。在系统在非常高的温度下操作的某些实施方案中，可以任选地向移动元件提供冷却。冷却装置可以是外部的或可以与移动元件合并。在使用动力缸或搁板的一个实施方案中，可以在动力缸或搁板内提供冷却。这样的冷却可以是通过来自室的外部而在动力缸或搁板内部循环的流体(例如，空气或水)。在一个实施方案中，移动元件包括具有折叠臂的犁，折叠臂当犁被缩回时可以收回。在一个实施方案中，移动元件包括输送机。在一个实施方案中，移动元件包括传送带或链纽式输送机。在一个实施方案中，使用一系列齿轮。参考图25、图沈、图27和图观，齿轮横向传送单元允许材料在用作热的反应区的绝缘体的薄的固体残留物层上方运动。在顺时针操作期间，材料被推动。在逆时针操作期间，材料被向后推动并离开室底板且然后允许落下，由此允许重力和动量以使材料向前和向下运动。少量的灰分/炭可以落下(通过轻微地升高围绕缝的底板来最小化)。这可以任选地被收集和被供应回到初级处理单元(例如，通过使用螺杆)以帮助维持绝缘的灰分层 (如果灰分是热的，则必需避免与空气接触)。在一个实施方案中，移动元件的驱动部件位于元件的外部和可以任选地使用无润滑油的轴承。移动元件由适合于在高温下使用的材料构造。这样的材料是本领域技术人员熟知的且可以包括不锈钢、软钢或用耐火材料部分地保护的软钢或用耐火材料完全保护的软钢。移动元件可以任选地具有铸件或固体结构。任选地，移动元件按尺寸制造为确保各种尺寸和/或形状的团聚体可以有效地移动。移动元件的导向元件可以位于初级处理单元的内部或在内部安装。可选择地，导向元件可以位于初级处理单元的外部或在外部安装。在导向元件在内部或在内部安装的实施方案中，横向传送系统可以设计为防止卡住或碎屑夹带。在导向元件位于初级处理单元的外部或在外部安装的实施方案中，初级处理单元包括至少一个可密封的开口，移动元件可以通过可密封的开口进入初级处理单元。导向元件可以包括位于初级处理单元的侧壁的一个或多个导向通道、导向轨迹或轨道、导向槽或导向链。导向接合构件可以任选地包括按尺寸制造为可移动地接合导向元件的一个或多个轮子或滚子。在一个实施方案中，导向接合构件是包括适合于沿着导向轨迹的长度滑动的导向板的滑动构件。任选地，导向板还包括至少一个可更换耐磨垫。在一个实施方案中，导向接合元件可以被集成到移动元件。例如，移动元件的表面可以被特别地改装为接合导向元件。在一个实施方案中，初级处理单元的底板包括轨迹，且与初级处理单元的底板接触的移动元件被特别地成形为接合轨迹。在一个实施方案中，移动元件的横向位置仅在移动元件进入初级处理单元的位置处提供，且对准元件确保移动元件被保持为总是成角度地被对准，由此消除对复杂的、精确的导向机构的需要。在一个实施方案中，对准元件是由共同的轴同时驱动的两条链。所述链任选地单独地可调节以利于正确的对准。在一个实施方案中，横向传送系统可以是可移动的搁板/平台，其中材料通过放置在搁板/平台的顶部而主要地移动通过初级处理单元。材料的一部分还可以由可移动的搁板/平台的前缘来推动。在一个实施方案中，横向传送系统可以是载体动力缸，其中材料通过放置在载体动力缸的顶部而主要地移动通过初级处理单元。材料的一部分还可以由载体动力缸的前缘来推动。在一个实施方案中，横向传送系统可以是推进器动力缸，其中材料主要地被推动通过初级处理单元。任选地，动力缸高度基本上与待移动的材料的深度相同。在一个实施方案中，横向传送系统可以是一组螺旋输送机。任选地，螺旋输送机可以设置在初级处理单元的底板内，由此允许材料移动而不影响空气引入。 在一个实施方案中，横向传送系统是活动炉排。用于推进横向传送系统的动力可以由一个或多个电动机和驱动系统提供并由一个或多个致动器控制。单个横向传送单元可以任选地由专用的电动机供给动力并具有单个致动器，或一个或多个横向传送单元可以由单一电动机供给动力并共享致动器。本领域已知的可以提供横向传送系统的精确控制的各种可控制的电动机或机械转向装置可以用于推进横向传送系统。非限制性实例包括电动机、以合成气或其他气体运行的电动机、以蒸汽运行的电动机、以汽油运行的电动机、以柴油运行的电动机和微型涡轮机。在一个实施方案中，电动机是可选择地以向前或相反方向驱动电动机输出轴的变速电动机。任选地，滑动离合器可以设置在电动机和电动机输出轴之间。电动机还可以包括齿轮箱。横向传送系统的移动可以由合适的驱动系统来实现，例如，液压系统、水力动力缸、链和链轮传动、或齿条齿轮传动。将电动机旋转运动转换成线性运动的这些方法具有如下优点它们可以以同步的方式应用在单元的每一个侧部以协助保持单元对准并由此最小化机构卡住的可能性。在一个实施方案中，每个动力缸使用两条链以保持动力缸成角度对准而不需要精确的导向器。在一个实施方案中，横向传送系统包括一个或多个气动活塞。在一个实施方案中，横向传送系统包括一个或多个水力活塞。横向传送单元的在外部安装的部分或部件任选地被罩在未密封的、部分地密封的或密封的外壳或壳体内。外壳还可以包括活动盖以允许维护。在一个实施方案中，外壳可以具有比初级处理单元的内部高的内压力。例如通过使用氮气可以实现较高的内压力。初级处理单元加热系统气化工艺需要热量。可以直接地通过原料的部分氧化或间接地通过使用本领域已知的一种或多种热源而进行热量加入。在本发明的一个实施方案中，初级处理单元包括一种或多种热源，或与一种或多种热源以可操作方式相联。各种合适的热源是本领域已知的并包括但不限于，热空气源、蒸汽源、等离子体源、电加热器、以及类似物。热量可以被供应到初级处理单元的一个或多个界定区域，例如，被供应到单元的底板或单元的下部部分，或被供应到整个初级处理单元。 热源的定位有助于优化在初级处理单元内发生的工艺。例如，定位热源以将热量传送到干燥区可以帮助优化干燥工艺。在一个实施方案中，热源可以是循环热空气。可以从例如空气箱、空气加热器或热交换器或同流换热器供应热空气，所有这些是本领域已知的。在一个实施方案中，通过独立的空气进料和分布系统将热空气提供到每一个水平。任选地，热空气可以被水平地、竖直地或其组合提供。适当的空气进料和分布系统是本领域已知的并包括用于每一个梯级水平的单独空气箱，热空气可以从单独空气箱穿过每一个梯级水平的底板中的穿孔到达梯级水平或经由用于每一个梯级水平的独立控制的喷雾
ο在一个实施方案中，每一个底板水平具有沿单个梯级的长度延伸的一个或多个凹槽。凹槽按尺寸制造成容纳热空气和/或蒸汽管。管在它们的下部三分之一到一半处任选地被穿孔以促进热空气或蒸汽在梯级的长度上的均一分布。可选择地，喷雾器管可以朝向管的顶部被穿孔。在一个实施方案中，穿孔的数量被设计为促进遍及材料的热量循环。在一个实施方案中，气流系统被集成为铸件和模制插入物。在单个梯级是铸件的实施方案中，气室可以铸造成梯级。至气室的空气可以由向头部空间供应热空气的热空气系统提供。任选地，多个气室可以提供空气引入，由此能够将不同量的空气注射通过不同的位置以实现均一的和受控的空气分布。在一个实施方案中，每梯级设置至少三个气室。在一个实施方案中，通过以预先设计的(和不同的)速度和喷射渗透深度注射实现均一的/不间断的/无阻的空气分布而没有流态化，以防止动力缸行进或由其他方面引起的阻碍。通过变化的喷嘴直径的低流、中流或高流根据需要允许低渗透、中等渗透或高渗透以更均勻地覆盖废物区域。
在一个实施方案中，热空气可以是湿润的热空气。在一个实施方案中，热源可以是循环热砂。在一个实施方案中，热源可以是电加热器或电加热元件。在一个实施方案中，热空气通过空气箱来提供。在一个实施方案中，热循环合成气设置为通过空气箱。任选地，空气箱是铸件和模制的整体插入物。在一个实施方案中，为了降低翘曲，空气箱可以构造为单独的、非常重载的固体钢件，其仅将热空气注射入出现不间断的/无阻的流动的区域中。在一个实施方案中，通过使用隆起的注射口将热空气注射轻微地提升到室的底板上方。初级处理单元工艺添加剂输入部工艺添加剂可以任选地被加入到初级处理单元中以促进将原料有效转化为废气。 添加剂输入部的定位可以帮助优化在初级处理单元内发生的工艺。例如，将添加剂输入部定位为将蒸汽和/或空气递送至挥发区可以帮助优化挥发工艺。可以使用蒸汽输入部，例如以确保足够的游离氧和氢以最大化输入原料的已分解成分转化为废气和/或非危险的化合物。可以使用空气输入部，例如以有助于处理化学平衡以最大化至燃料气体的次级处理(最小化游离碳)和维持处理温度同时最小化输入热量的成本。任选地，其他添加剂可以用于改进排放物。在一个实施方案中，监测工艺添加剂的加入以确保限制单元中存在的氧量。产生缺氧环境可以有助于防止不期望的二噁英和呋喃的形成。因此，初级处理单元可以包括一种或多个工艺添加剂输入部。这些包括用于蒸汽注射和/或空气注射的输入部。蒸汽输入部可以定位成例如将蒸汽引导入高温区域中。空气输入部可以定位在例如初级处理单元中并围绕初级处理单元以确保将工艺添加剂完全覆盖入处理区中。在一个实施方案中，工艺添加剂输入部定位成邻近初级处理单元的底板。在一个实施方案中，定位为邻近底板的工艺添加剂输入部是开槽进入耐火材料底板的半管空气喷雾器。这样的空气喷雾器可以设计为易于替换、维修或修改，同时最小化对反应物材料的横向传送的干扰。空气喷雾器中的气孔的数量、直径和放置可以根据系统要求或横向传送系统设计来改变。在一个实施方案中，工艺添加剂输入部被定位在初级处理单元的底板中。这样的工艺添加剂输入部设计为最小化由细颗粒导致的堵塞或设置有附加装置以防止堵塞。任选地，工艺添加剂输入部可以包括孔的图案，通过该孔可以加入工艺添加剂。可以使用各种孔图案，这取决于系统要求或横向传送系统设计。在选择气孔的图案时，要考虑的因素包括避免会使床流化的高速度，避免孔太靠近初级处理单元壁和端部，以避免空气沿着耐火壁的沟流，并确保孔之间的间隔不大于近似标称的进料粒度O”)以确保可接受的动力学。在一个实施方案中，气孔图案布置成使得横向传送单元的操作不会干扰空气穿过气孔。在使用多手指动力缸的一个实施方案中，气孔的图案是使得当加热气孔时气孔在手指(间隙)之间，并且为以彼此偏置的箭头图案。可选择地，气孔图案还可以是混合的，其中一些孔未被覆盖，且其余的孔被覆盖，使得空气的均勻分布被最大化(即，完全没有空气输入的底板区域被最小化)。在一个实施方案中，孔的图案利于工艺添加剂在大的表面区域上的均勻分布，且对横向材料传送具有最小破坏或阻力。在一个实施方案中，工艺添加剂输入部提供添加剂的扩散的、低速输入。在热空气用于对室进行加热的实施方案中，可以任选地提供另外的空气/氧气注射输入部。模块化横向传送系统模块化横向传送系统包括一个或多个模块，其中每个模块除了使反应物材料移动通过初级处理单元之外还包括递送工艺气体的能力。模块化设计使操作者能够除去和替换系统的模块，由此基本上最小化在维修期间所需要的单元停机时间。将每一个模块配置成用于与初级处理单元的互变(interchangability)。因此，单元包括用于定位模块的一个或多个插入位置，其中与插入位置中的每一个相联的是操作耦合系统，操作耦合系统配置成提供具有与系统操作连接的模块和/或使模块能够执行其期望的功能的电源。例如，操作耦合系统可以包括以下连接中的一个或组合，包括电源连接、 工艺添加剂供应连接、空气供应连接、蒸汽供应连接、控制系统连接、合成气供应连接以及类似物。根据实施方案，初级处理单元的每一个插入位置可以配置成提供具体的连接组合， 其可以取决于单元的操作和/或在该插入位置插入的模块。在一些实施方案中，在插入位置提供一组完全连接，且这些连接中的每一个的使用取决于插入该具体的插入位置的模块的配置。如上所述，每一个模块配置成除了使材料移动通过初级处理单元之外还递送工艺气体。因此，每一个模块包括模块横向传送系统，其配置成使材料从第一位置移动至第二位置或向第二位置移动。每一个模块还包括一个或多个模块工艺气体供应系统，其中工艺气体供应系统配置成至少部分地将工艺气体提供至材料。例如，工艺气体可以是空气、工艺添加剂气体、蒸汽、合成气或类似物。根据一些实施方案，模块还包括模块支撑系统，其配置成支撑模块横向传送系统和模块工艺气体供应系统两者。支撑系统可以另外包括用于与初级处理单元相互连接的机构，模块可操作地连接初级处理单元。例如，用于相互连接的机构可以配置成基于结构的形状，其中机构配置成基本上与初级处理单元的插入位置的配置相匹配。在另一个实例中，用于相互连接的机构可以配置成提供锁定或保持系统，锁定或保持系统配置成强制地维持模块在放置入插入位置后相对于插入位置的定位。根据一些实施方案，在将模块插入初级处理单元的插入位置后，模块基本上自动地和与单元相联的操作耦合系统相互连接。例如，操作耦合系统可以因此配置成使得电力供应、工艺气体供应或其他的一个或多个在插入模块后基本上自动对准。根据一些实施方案，在模块和单元的操作耦合系统之间的相互连接需要在它们之间的主动耦合。例如，主动耦合可以由匹配管的连接或电连接来提供。在一些实施方案中，在模块和初级处理单元的操作耦合系统之间的相互连接是自动耦合和主动耦合的组合。根据实施方案，模块配置成用于材料在初级处理单元内的横向传送和空气和/或其他工艺添加剂的供应。根据实施方案，模块被配置成多功能“筒”，其特别地配置成插入初级处理单元的壁。任选地，筒配置成可快速的替换并包括用于使筒部件与单元或系统部件快速连接的系统，单元或系统部件包括例如，热空气供应、工艺添加剂供应、动力供应、控制系统以及类似物。根据一些实施方案，模块包括模块横向传送系统和配置成供应空气的一个或多个工艺气体供应系统。在该实施方案中，工艺气体供应系统配置成一个或多个空气箱。根据一些实施方案，模块包括模块横向传送系统和配置成供应一种或多种工艺添加剂的工艺气体供应系统。根据一些实施方案，模块包括模块横向传送系统和配置成供应一种或多种工艺添加剂和空气的工艺气体供应系统。根据实施方案，初级处理单元的壁适合于在插入位置容纳单个模块，插入位置配置成在壁中设置的用于插入模块的缝或开口。根据实施方案，当插入多于一个模块时，初级处理单元的壁可以包括多个缝或开口。任选地，壁中的单个缝或开口可以配置成接收多于一个模块。在一些实施方案中，初级处理单元配置成使得邻近筒从单元的相对侧插入。根据一些实施方案，假如在壁内的缝或开口不需要插入模块，那么可以提供密封壁中的该一个或多个特定的缝的塞子或其他装置。根据实施方案，在安装后，一个或多个模块形成初级处理单元的底板的至少一部分。根据一些实施方案，其中底板配置成梯级底板，模块中的每一个配置成和定向为以提供梯级底板的单一梯级。在一些实施方案中，单个模块在安装时配置成筒并由在其上方的筒部分地覆盖， 使得单个筒的仅一部分暴露于初级处理单元的内部。插入最高的筒的缝特别地配置成使得筒的仅一部分暴露于单元的内部。筒在安装时形成梯级底板和任选地形成倾斜的梯级底板以利于材料的移动，同时至少部分地限制未处理的材料翻转。根据实施方案，密封装置可以设置在模块之间和/或在模块和初级处理单元之间，其中密封装置配置成防止材料的流出和/或气体进入和/或离开单元和/或在模块之间。根据一些实施方案，可以使用高温密封剂例如耐高温硅氧烷、耐热密封垫或其他合适的密封装置将模块密封在适当的位置。根据一些实施方案，选择密封一个或多个模块的方法， 使得能够容易拆卸模块和插入新的或经修理的模块。根据一些实施方案，通过诸如螺栓、螺钉的各种紧固件中的一种或多种将模块可逆地固定在适当的位置。任选地，模块可以由于摩擦而保持在初级处理单元的壁内的所需位置。根据一些实施方案，与初级处理单元的壁相关联的插入位置可以包括插入/位置对准装置、连接板和密封件中的一种或多种。根据一些实施方案，初级处理单元可以配置成容纳单一形式的模块，或多个不同形式的模块。模块可以具有变化的尺寸和配置且可以特别地适合于所需使用和/或在初级处理单元内的位置和/或单元本身的配置。根据实施方案，模块配置成提供材料在初级处理单元内的横向传送和配置成供应空气和/或一种或多种其他工艺添加剂。根据这些实施方案，模块还包括配置成提供模块结构的支撑框架或系统，以及用于横向传送系统和空气和/或工艺添加剂供应系统两者的支撑物。模块还可以包括密封件和/或连接系统和/或绝缘元件，连接系统利于将筒安装入室壁中并将其固定在适当位置。根据实施方案，模块的支撑框架可以由各种材料构造，包括软钢、高碳钢、热处理过的钢、合金或将对其操作的环境具有至少部分抗性的其他材料。此外，支撑框架可以配置成利于安装和拆卸，例如，通过包括用于安装和拆卸过程中使用的工具的切口或附着部位。在一些实施方案中，与模块相联的横向传送系统配置成在模块的基部部分的顶部上方运动。在该实施方案中，空气和/或工艺添加剂可以在模块的基部部分或在材料堆的底部进入，其中模块的基部部分形成工艺气体供应系统的一部分。工艺气体供应系统因此起到工艺气体供应系统和反应物堆支撑物或单元底板两者的作用，且反应物材料通过横向传送系统移动穿过工艺气体供应系统的暴露于单元内部的表面(即，供应表面)。根据实施方案，工艺气体供应表面是工艺气体供应系统的顶部表面，工艺气体的供应表面可以是侧部表面、端部表面、倾斜的端部表面或类似表面。根据实施方案，工艺气体供应系统的配置至少部分地由模块的横向传送系统的配置支配。在一些实施方案中，单个筒包括支撑物/连接元件和功能元件两者。支撑物/连接元件包括模块结构和特别地配置成密封初级处理单元的壳的连接的一个或多个连接板。 耐火材料可以设置在模块结构和连接板之间以降低热量损失和传递至连接板的热量。一旦被插入，可以使用适当的紧固件来固定模块。模块结构包括利于模块正确插入初级处理单元的壁的对准导向器和允许插入工具以利于插入和拆卸模块的切口。樽块横向传送.系统每一个模块包括配置成使材料从第一位置移动至第二位置或向第二位置移动的模块横向传送系统。根据实施方案，模块横向传送系统包括一个或多个移动元件和一个或多个驱动元件。横向传送系统任选地包括可以提供用于一个或多个移动元件的移动导向的导向或对准元件。根据一些实施方案，模块横向传送系统还包括配置成与导向元件啮合的两个或更多个导向接合元件，并提供在它们之间的基本上可移动的相互连接，由此利于以期望的定向保持一个或多个移动元件，同时实现其所需的移动度。在一些实施方案中，横向传送系统和工艺气体供应系统配置成使得横向传送系统的一个或多个移动元件移动穿过工艺气体供应系统的供应表面。在这样的实施方案中，一个或多个移动元件可以包括但不限于，搁板/平台、推进器动力缸、载体动力缸、犁或类似物。根据一些实施方案，一个或多个移动元件可以配置成单一动力缸或多手指动力缸。在一些实施方案中，移动元件配置为动力缸且进一步配置成短的动力缸，该短的动力缸可以配置成对于每一个冲程完全缩回。在一些实施方案中，其包括配置成多手指动力缸设计的一个或多个移动元件，多手指动力缸可以是整体的结构或动力缸手指附接于动力缸主体的结构，且单个动力缸手指任选地具有取决于位置的不同的宽度。在一些实施方案中，其包括被配置成多手指动力缸的一个或多个移动元件，在多手指动力缸的多个手指中的每一个之间存在分隔空间。该分隔空间可以配置成以允许相应的多个手指在初级处理单元的操作期间膨胀。例如，分隔空间可以至少部分地基于初级处理单元的最高操作温度来确定。根据一些实施方案，移动元件配置成“T形”的移动元件。在一些实施方案中，模块的横向传送系统和工艺气体供应系统配置成使得移动元件被插入或被嵌入在工艺气体供应系统的供应表面内。在这样的实施方案中，一个或多个移动元件可以配置成，但不限于，螺钉元件、一个或多个轮子元件、输送机元件或类似物。根据实施方案，一个或多个移动元件由适合于在高温下使用的材料构造。这样的材料是本领域技术人员熟知的且可以包括不锈钢、软钢、或部分地用耐火材料保护的软钢或完全用耐火材料保护的软钢或类似物。一个或多个移动元件可以任选地具有铸件或固体结构。任选地，一个或多个移动元件按尺寸制造和/或配置成确保各种尺寸的或成形的团聚体可以有效地移动。例如，由于反应物材料的形状和/或性质变化，一个或多个移动元件配置成移动反应物材料而不管这些变化。根据实施方案，模块横向传送系统包括定位的一个或多个导向元件，其使得它们暴露于初级处理单元的内部。在一些实施方案中，一个或多个导向元件定位为使得它们至少部分地从初级处理单元的内部分离。在导向元件暴露于初级处理单元的内部的实施方案中，横向传送系统可以设计为防止卡住或碎屑夹带。根据一些实施方案，导向元件可以配置成位于筒的侧壁的一个或多个导向通道、一个或多个导向轨迹或一个或多个轨道、一个或多个导向槽、一个或多个导向链或类似物。根据一些实施方案，模块横向传送系统包括配置成可移动地与导向元件中的一个或多个接合的一个或多个导向接合构件。一个或多个导向接合构件任选地包括按尺寸制造为可移动地接合导向元件的一个或多个轮子或滚子。在一些实施方案中，导向接合构件是包括适合于沿着导向轨迹的长度滑动的滑块的滑动构件。在一些实施方案中，一个或多个导向接合元件可以与移动元件成整体或与移动元件整体地形成。例如，移动元件的表面可以特别地适合于与一个或多个导向元件中的一个或多个接合。在一些实施方案中，工艺气体供应系统的供应表面包括轨迹，且与供应表面接触的一个或多个移动元件被特别地成形为接合该轨迹。根据实施方案，模块的横向传送系统包括多手指载体动力缸、接合元件和驱动系统。单个动力缸手指经由销或带肩螺栓而附接于动力缸主体，销或带肩螺栓配置成基本上不紧固在单个手指上。动力缸主体连接于驱动接合板，驱动接合板包括平行的齿条，与小齿轮可操作接合以使其移动。在一些实施方案中，单个动力缸手指配置成接合T形或I形的接合元件，该接合元件保持接近空气箱表面的动力缸手指，使得动力缸在往复移动期间基本上刮空气箱表面，由此帮助避免渣块积累。根据一些实施方案，动力缸手指的端部向下弯曲以确保动力缸和空气箱的相对位置由于例如一个或多个部件的热膨胀或收缩而变化的情况下，尖端接触空气箱的顶部。动力缸手指的该配置还可以减轻由于气孔被动力缸覆盖对过程的有害效果，空气将继续流过动力缸和空气箱之间的间隙。根据实施方案，各模块中包括实现与模块横向传送系统相联的一个或多个移动元件移动所需的驱动部件。例如驱动部件可以包括链传动、链轮传动、齿条齿轮传动或其他容易理解的驱动部件配置。根据一些实施方案，驱动部件还包括一个或多个致动器、泵、电动机或用于操作驱动部件的其他机构。根据一些实施方案，相应的驱动部件的操作电力的供应由初级处理单元本身来提供，其中在模块与初级处理单元的可操作相互连接后，该需要的操作电力可以实现。任选地，在包括多个模块的配置中，模块横向传送系统中的每一个的操作电力可以由选择的一个或多个模块来提供。以该方式，可以降低与一些模块相联的成本，因为操作部件不必被集成在其中。根据实施方案，用于使一个或多个移动元件移动的电力由水力活塞来提供。例如，推进一个或多个移动元件的电力由水力活塞来供应，水力活塞可选择地以向前或相反方向经由旋转的致动器驱动轴上的一个或多个小齿轮，允许一个或多个移动元件以所需的速率延伸和缩回。在一些实施方案中，使用两个小齿轮并接合可操作地连接于一个或多个移动元件的相应的平行的齿条。根据一些实施方案，位置传感器可以定位为检测关于一个或多个移动元件的位置信息并将该位置信息传送至控制系统。樽块工艺气体供应系统每一个模块还包括一个或多个模块工艺气体供应系统，其中工艺气体供应系统配置成至少部分地向初级处理单元中的材料提供工艺气体。例如，工艺气体可以是空气、工艺添加剂气体、蒸汽、合成气或类似物。根据实施方案，工艺气体通过与模块相关的供应表面或在该供应表面处被提供至初级处理单元的内部。工艺气体供应系统可以配置成仅提供空气或通过共享的入口或专用的入口提供空气和/或一种或多种工艺添加剂的组合。根据实施方案，工艺气体供应系统包括递送系统，其中递送系统可以配置成提供空气和/或一种或多种工艺添加剂的分布供应或较集中的供应。例如分布供应配置可以包括被穿孔或包括一系列孔的供应表面。空气和/或一种或多种工艺添加剂的更集中的供应可以通过使用一个或多个喷嘴来提供。在一些实施方案中，空气和/或一种或多种工艺添加剂的注射在供应表面上方轻微地隆起的位置处提供。供应空气和/或一种或多种工艺添加剂的该定位可以通过使用隆起的输入部来提供。在一些实施方案中，与工艺气体供应系统相关的供应表面包括多个穿孔。根据一些实施方案，穿孔的数量可以被优化以提供遍及材料的热量循环。在一些实施方案中，至单一模块的空气供应可以独立地控制或至两个或更多个模块的空气管可以连接于单一歧管，使得至两个或更多个模块的空气供应被从属地控制。在其中工艺气体供应系统包括一个或多个喷嘴的一些实施方案中，喷嘴可以配置成低流量喷嘴、中流量喷嘴或高流量喷嘴。这可以通过改变喷嘴直径来实现且可以允许待供应的工艺气体的低渗透、中渗透或高渗透。工艺气体供应系统的该配置可以配置成更均勻地覆盖反应物材料位置。在一些实施方案中，与工艺气体供应系统相关的孔图案设置成使得横向传送单元的操作会干扰穿过孔的工艺气体。在一些实施方案中，孔的图案利于一种或多种工艺添加剂或空气在大的表面区域上的均勻分布，且对横向材料传送具有最小破坏或阻力。在其中多手指动力缸用作移动元件的实施方案中，孔的图案配置成使得被加热时孔在手指之间(在间隙中)。在一些实施方案中，孔可以配置成彼此偏置的箭头图案。在一些实施方案中，孔图案还可以是混合的，其中一些孔未被覆盖而其他孔被覆盖，使得工艺气体的均勻分布基本上最大化(即，基本上完全没有工艺气体输入的底板区域基本上最小化)。在一些实施方案中，工艺气体输入部提供工艺气体的扩散的、低速度输入部。在一些实施方案中，提供扩散的低速度输入部用于工艺添加剂。在一些实施方案中，如果需要的话，工艺气体供应系统还包括空气箱、歧管和管件。在一些实施方案中，热空气通过空气箱来提供。在一个实施方案中，循环的热的合成气通过空气箱来提供。任选地，空气箱是铸件和模制的整体插入物。功能元件包括一个或多个空气箱部件和一个或多个横向传送部件。在一些实施方案中，空气箱部件可以包括多个较小的空气箱或单个大空气箱。任选地，空气箱特别地配置成降低扭曲，降低应力相关的失效的风险或空气箱的纵向弯曲 (buckling)。在一些实施方案中，单个空气箱由厚的碳钢构造。在一些实施方案中，为了减少翘曲，空气箱可以构造为仅将热空气注射入出现不间断的/无阻的流动的区域的独立的非常重载的钢固体件。在一些实施方案中，用于空气箱的穿孔的顶板的材料是满足整个系统的耐腐蚀要求的合金。例如，如果穿孔的顶部片相对较薄，则可以提供防止弯曲或纵向弯曲的加强肋和结构支撑构件。在一些实施方案中，空气通过每一个空气箱的顶部中的气孔或穿孔在材料堆的底部进入初级处理单元。如果单个模块包括多个空气箱，则空气可以经由连接于空气管的单一空气歧管供应至单个空气箱，空气管连接至连接板中的热空气连接凸缘。热空气连接凸缘任选地适合于利于至热空气供应的快速连接。在一些实施方案中，为了避免气孔在处理期间的堵塞，在空气箱的穿孔顶部中的空气孔尺寸被选择为使得其形成限制和因此产生穿过每一个孔的压降。该压降可足以防止颗粒进入孔。该孔可以是朝向上部面向外成锥形的，以阻止颗粒在孔中堵塞。此外，横向传送单元的移动可以移去堵塞孔的任何材料。在一个实施方案中，参考图93至图98，当被安装时，单个筒部分地被其上方的筒覆盖，使得单个筒的仅一部分暴露于室的内部。用于插入最顶部的筒的缝特别地配置成使得筒的仅一部分暴露于室的内部。筒在安装时形成梯级底板和任选地倾斜以促进材料的移动但限制未处理的材料翻转。参考图97，在一个实施方案中，单个筒Q000)包括支撑物/连接元件和功能元件两者。支撑物/连接元件包括筒结构和特别地配置成用于密封室的壳体的连接的连接板 (2005)。耐火材料(未示出)可以设置在筒结构和连接板之间以降低热量损失和传送至连接板的热量。一旦被插入，可以使用适当的紧固件来固定筒。在该阐明的实施方案中，筒结构包括利于筒正确插入室壁的对准导向器O015)和允许插入工具以利于插入和拆卸筒的切口 Q020)。功能元件包括一个或多个空气箱部件和一个或多个横向传送部件。初级处理单元的原料输入部在一个实施方案中，初级处理单元包括配置成容纳具有不同的物理特征的各种原料的一个或多个原料输入部，原料中的每一种直接地或间接地供应入初级处理单元。原料输入部可以任选地与各种进料器系统以可操作方式相联，各种进料器系统将原料传送至原料输入部并由此进入初级处理单元。当初级处理单元包括多于一个原料输入部时，每一种原料输入部可以与相同的进料器系统以可操作方式相联，或原料输入部可以与多个进料器系统以可操作方式相联，进料器系统可以是相同类型的进料器系统或可以是不同类型的进料器系统。在一个实施方案中，初级处理单元可以与矩形的进料斗和水力辅助的动力缸以可操作方式相联。在该实施方案中，闸门可以任选地安装在进料槽中以用作在初级处理单元和进料斗之间的热障碍物。进料器上的限位开关控制动力缸冲程的长度，使得对于每一个冲程，可以控制供应入初级处理单元的材料量。
在另一个实施方案中，初级处理单元可以设计为容纳进料的箱，提供医院生物医学类型废物形式的箱以进行处理。矩形的双门口将允许箱被供应入初级进料斗，其中水力动力缸可以将原料输入初级处理单元。在又一个实施方案中，螺旋推进器与初级处理单元以可操作方式相联以提供粒状的废物材料的进料。例如，螺旋推进器可以液压方式插入单元中。与初级处理单元以可操作方式相联的进料器系统的其他实例包括但不限于，旋转阀和顶部重力进料进料器系统。此外，液体和气体可以同时地通过它们自己的专用口供应入初级处理单元。在供应至初级处理单元之前，还可以利用进料系统中用于废物材料的调节工艺。在一个实施方案中，最小化或禁止不受控制的空气渗漏(通过废物进料器装置) 可以通过显著压缩进料使得被压缩的进料充当对抗大范围空气渗漏的良好坚固的塞子来完成。还可以提供剪切机密封件。在进料材料是直立滴状物的实施方案中，初级处理单元可以设置为其能够阻止松散被压实的材料。因此，在一个实施方案中，初级处理单元包括压实系统。次级处理单元&熔化单元碳转化系统的次级处理单元设置为用于除去从初级处理单元接收的经处理原料中的任何残余挥发物，和用于将炭转化为废气。次级处理单元与初级处理单元连通并与熔化单元以可操作方式相联。在一个实施方案中，次级处理单元邻接熔化单元并定位在熔化单元上方。根据该实施方案，在次级处理单元和熔化单元之间的单元间接合处提供防止固体例如灰分进入熔化室的障碍物。在一个实施方案中，次级处理单元定向为使得其纵轴基本上垂直于初级处理单元的纵轴。例如，初级处理单元定向为使得其基本上相对于地面水平，且次级处理单元定向为使得其基本上垂直于地面。根据该实施方案，熔化单元可以定位为在次级处理单元下方。在一个实施方案中，次级处理单元通过区间区域或区间与熔化单元分开，区间区域或区间任选地包括用于限定或限制材料在两个单元之间的移动的障碍物，且在一些实施方案中，还可以提供残余的基本上无碳的固体材料(即，灰分)至熔渣的初始熔化。次级处理单元还提供经加热空气和任选的工艺添加剂例如蒸汽和/或富碳气体和/或碳的加入，以利于除去任何残余挥发物和碳至废气的转化。熔化单元还提供热量，例如等离子体热量或等效物，以利于将残余的无机材料(例如灰分)完全转化为玻璃化物质或渣。区间区域或区间还可以包括另外的用于有效传递热量的热传递元件。熔渣材料从熔化单元的熔化单元输出并进入任选的用于冷却的渣冷却子系统。次级处理单元和熔化单元通过顺序地促进残余的基本上无碳固体的次级处理和熔化来协同促进废气和渣的生产。这通过在将残余的基本上无碳固体暴露于较高温度范围之前允许次级处理在某温度范围下发生来完成。次级处理单元和熔化单元因此最小化或消除在熔化中捕集的碳量。在一个实施方案中，碳转化工艺通过将适当水平的氧气提供至包括炭的固体残留物、并将固体残留物的温度升高至通过将固体残留物暴露于次级处理单元的具体环境而将固体残留物中的碳转化为废气所需要的水平来完成。在例如约1200°C至约1800°C的温度下的熔渣，可以连续地从熔化单元输出且其后冷却以形成固体渣材料。这样的渣材料可以趋于用于填埋处理或可以进一步分解为聚集体，以用于常规使用。可选择地，熔渣可以倒入容器中以形成锭、砖瓦或相似的结构材料。所得到的渣材料还可以用作混凝土中的补充固结材料，用于生产轻的聚集体或矿棉，用于制造泡沫玻璃或用于开发包装材料。因此，熔化单元还可以包括用于将熔渣冷却至其固体形式的冷却单元或与该冷却单元以可操作方式相联。冷却单元被适当地设置以提供期望形式的冷却渣产物。次级处理单元碳转化工艺通过将包括炭的经处理原料的温度升高至将经处理原料中的碳转化为废气所需要的水平来完成，通过将经处理原料暴露于次级处理单元的具体的环境(其可以包括适当水平的热量、空气、氧气或蒸汽)而将经处理原料中的碳转化为废气。次级处理单元接收来自初级处理单元的包括炭的经处理原料并与熔化单元连通。 在一个实施方案中，次级处理单元经由区间区域或区间与熔化单元连通。次级处理单元提供有来自适当的源的热量以提供用于将任何残余挥发物和碳转化为废气的所需要的温度。单元还被设计为确保残留物高度有效地暴露于热量以最小化经由废气损失的显热的量。因此，热源的位置和定向是在次级处理单元的设计中应考虑的另外的因素。次级处理单元加热系统碳转化工艺需要热量。热量加入可以通过包括炭的固体残留物的部分氧化(即， 通过空气输入中的氧气与包括炭的固体残留物中存在的碳和挥发物的放热反应)直接发生或间接地通过使用本领域已知的一种或多种热源来发生。在一个实施方案中，转化经处理原料中的未反应的碳所需要的热量(至少部分地)由经加热空气来提供，经加热空气可以通过例如使用经加热空气输入部而被输送至次级处理单元。可以从例如空气箱、空气加热器或热交换器供应热空气，所有这些是本领域已知的。在一个实施方案中，热空气通过空气进料和分布系统而供应入次级处理单元中， 空气进料和分布系统具有邻近与熔化单元的接合处的输入部，例如在一些实施方案中邻近区间区域或区间。适当的空气进料和分布系统是本领域已知的，并包括空气箱，热空气可以从空气箱穿过单元的壁中的穿孔或经过空气喷嘴或喷雾器。如果需要，另外的或补充的加热可以由本领域已知的一个或多个加热装置来提供，加热装置包括但不限于，气体燃烧器、循环热砂、电加热器或电加热元件。在一个实施方案中，另外的热源可以是循环热砂。在一个实施方案中，另外的热源可以是电加热器或电加热元件。次级处理单元工艺添加剂输入部工艺添加剂可以任选地加入到次级处理单元以促进将包括炭的经处理原料有效转化为废气。例如可以使用蒸汽输入，以确保足够的游离氧和游离氢以最大化将包括炭的输入的经处理原料的分解成分转化为废气和/或非危险的化合物。例如可以使用空气输入，以帮助处理化学平衡以最大化至燃料气体的次级处理(最小化游离碳)和维持最佳的处理温度同时最小化输入热量的成本。此外，氧气和/或臭氧可以任选地通过工艺添加剂口输入至次级处理单元。任选地，其他添加剂可以用于优化碳转化工艺和由此改进排放物。任选地，富碳气体可以用作工艺添加剂。因此，次级处理单元可以包括一种或多种工艺添加剂输入部。这些包括用于蒸汽注射和/或空气注射和/或富碳气体的输入部。蒸汽输入部可以定位为将蒸汽导入高温区域并刚好在其离开初级处理单元之前变为废气物质。空气输入部可以定位在单元中并围绕单元以确保将工艺添加剂全部覆盖在次级处理单元中。在一个实施方案中，工艺添加剂输入部定位为邻近区间区域或区间。在一个实施方案中，工艺添加剂输入部提供添加剂的扩散、低速度输入部。在热空气用于加热次级处理单元的实施方案中，可以任选地设置另外的空气/氧气注射输入部。区间区域或区间在本发明的一个实施方案中，在次级处理单元和熔化单元之间的接合处被配置成提供区间区域或区间。根据该实施方案，区间区域或区间起到基本上空间上使次级处理单元与熔化单元分开的作用，并通过有效地将热量转移至残余的固体材料来任选地提供次级处理的残余固体材料(例如，灰分)的初始熔化，且将反应物材料堆支撑在次级处理单元中。区间区域或区间还提供在两个单元之间的管道或连接。区间任选地包括限制或调节材料在次级处理和熔化单元之间的移动的障碍物，例如通过部分地或间歇地堵塞区间，由此阻碍未被转化的碳过度地迁移入熔体中。障碍物可以任选地包括热传递元件。在一个实施方案中，区间可以基本上邻接熔化单元。在另一个实施方案中，区间可以通过在两个单元之间或在一个单元内变窄或限制来提供。在这样的实施方案中，桥接材料的“穹顶”可以维持次级处理单元材料床免于落入熔化单元中。可选择地，挡板可以保持材料以免进入熔化单元。在一个实施方案中，固体板挡板用于碳转化系统的区间区域。根据该实施方案，挡板任选地是可移动的。在一个实施方案中，包括耐火材料板的挡板用于碳转化系统的区间区域中。在一个实施方案中，熔化单元是偏置的。在区间包括障碍物的本发明实施方案中，障碍物配置成限制或调节材料在次级处理和熔化单元之间的移动，例如，通过部分地或间歇地堵塞区间区域。障碍物安装在区间区域或区间内且可以具有各种形状或设计。例如，障碍物可以是平坦结构，或其可以是穹顶形状的、金字塔形状的、齿轮形状的等。可选择地或此外，障碍物可以包括，例如，炉排、多个球、多个管或其组合。障碍物的形状和尺寸可以部分地由室的形状和定向来限定。在一个实施方案中，障碍物配置成提供一个或多个管道，按尺寸制造一个或多个管道以限制材料在次级处理区和渣区之间的流动在一个实施方案中，障碍物包括一系列连通的砖形物，其设置为在邻近砖形物之间提供管道。在另一个实施方案中，障碍物包括多个管，其设置为在邻近管之间提供管道。 根据该实施方案，多个管可以定向为基本上垂直于区间的纵轴或可以定向为基本上水平于区间的纵轴。障碍物和任何所需的安装元件必须能够有效地在碳回收区的苛刻条件下操作且特别地必须能够在高温下操作。因此，障碍物由设计为经得起高温的材料构造。任选地，障碍物可以是耐火材料内衬的或由固体耐火材料制造。在一个实施方案中，冷却例如水冷却可以设置在障碍物内。在一个实施方案中，障碍物包括在顶部和/或底部具有耐火材料内衬的水冷铜(例如，配置成如图127、图129、图 130和图133A所示的)。在一个实施方案中，障碍物包括多个球，例如诸如陶瓷球。在该实施方案中，障碍物包括齿轮形状的耐火材料穹顶。在一个实施方案中，障碍物是由楔形状的安装砖形物安装在区间区域的固体耐火材料穹顶。固体耐火材料穹顶按尺寸制造为使得在穹顶的外部边缘和室的内壁之间存在间隙。任选地，耐火材料穹顶还包括多个孔。孔可以是直立定向的。在一个实施方案中，任选的多个直径在20至IOOmm之间的氧化铝或陶瓷球停留在障碍物的顶部以形成床并提供经加热空气的扩散，和促进将等离子体热量传递至灰分以初始地将灰分熔化为渣。在该实施方案中，当灰分熔化时，其通过由障碍物提供的管道经过区间区域并进入熔化单元。在一个实施方案中，障碍物包括固体耐火材料砖形物炉排。耐火材料砖形物炉排在单个砖形物之间设置有间隙，以允许经由区间区域在次级处理单元和熔化单元之间的连
ο在一个实施方案中，障碍物包括由安装在安装环内的耐火材料内衬的管制造的炉排结构。在一个实施方案中，障碍物包括旋转活动炉排。任选地，区间区域还可以包括热传递或扩散元件以促进热量传递至灰分。热传递元件是本领域已知的且包括但不限于，球、砾石、砖形物和由适当的材料例如陶瓷、氧化铝、 耐火材料以及类似物制造的相似结构。在一个实施方案中，热传递元件包括多个直径在20至IOOmm之间的氧化铝或陶瓷球，所述球停留在障碍物的顶部以形成床并提供经加热空气的扩散，并促进将等离子体热量传递至灰分以初始地将灰分熔化为渣。任选地，障碍物可以是热传递元件或包括热传递元件。任选地，区间区域或区间可以设置有热源。适当的热源包括但不限于，空气风口、 电加热器、电加热元件、包括外部气体或合成气燃烧器的燃烧器，和包括等离子体喷灯的等离子体热源。热源可以放置在区间区域处和/或在次级处理单元/区间区域界面处和/或在区间区域/熔化单元界面处。任选地，通过在区间区域或区间应用等离子体热量将灰分中残余的任何碳转化为废气。因此，区间区域可以包括按尺寸制造以容纳各种热源的入口。熔化单元熔化工艺通过将残余的基本上无碳固体材料(灰分)的温度升高至熔化残余残留物所需要的水平来完成，并发生在熔化单元内、在次级处理单元/熔化单元接合处内、或在系统包括区间的实施方案中在区间中或其各种组合。熔化工艺所需要的热量由一种或多种热源提供。该热量可以直接地应用或间接地经由热传递元件来应用。在一个实施方案中，热量由一个或多个等离子体热源来提供。在次级处理之后通过经加热空气输入部，热量还将用来转化保留在残留物中的少量碳。在初级热源是一个或多个等离子体热源的实施方案中，如果需要的话，另外的或补充的加热可以由本领域已知的一个或多个加热装置来提供，所述加热装置包括但不限于，感应加热或焦耳加热。熔化单元设置有热源，该热源满足用于将灰分(直接地或间接地)加热至使残余的固体熔化和均化所需要的水平需要的温度，以提供处于足以流出温度的熔渣。任选地，保留在灰分中的任何碳转化为废气(“熔化单元气体”)。熔化单元还设计为确保在热源例如等离子体气体和残留物或渣之间的高度有效的热量传递，以最小化损失的显热的量。因此， 所使用的热源的类型以及热源的位置和定向是在熔化单元的设计中应考虑的另外因素。各图中提供了合适的熔化单元设计的非限制性实例，然而，本领域技术人员应明白，满足上述要求的其他设计也是可能的并由本发明涵盖。熔化单元还设计为确保残留物停留时间足以使残留物向上达到足够的温度以完全熔化残余的无机材料并使其均勻。任选地，熔化单元设置有储器，残留物累积在储器中同时被热源加热。在一个实施方案中，熔化单元包括储器，该储器还允许固体和熔化的材料在熔化工艺期间混合。足够的停留时间和足够的混合利于完全熔化和得到所需的渣组分。在某些实施方案中，熔化单元配置成使得其向渣出口成锥形和/或具有倾斜的底板以利于熔渣的排出。在一个实施方案中，熔化单元设计为连续输出熔渣材料。连续的渣去除允许调节工艺以连续的基础进行，其中用于熔化的残留物可以被连续地输入和处理，而不中断。连续的渣排出可以使用本领域已知的各种配置或装置来实现。例如，熔化单元可以配置成使其在熔渣离开单元的出口呈现障碍物，当熔渣的体积达到某水平时该障碍物破裂。在一个实施方案中，连续的渣排出通过使用在一个侧部结合到堰的储器来实现， 堰允许渣池累积直到其超过某水平，在该点，熔渣溢出堰并离开室。在一个实施方案中，连续的渣排出经由单元的侧部耐火材料中的温度控制的(加热的或冷却的)插入物来实现。 在该实施方案中，使用制动器或塞子来控制和/或停止离开单元的渣的流动，以阻碍渣通过插入物的流动。由于调节灰分且特别地是熔化可能存在的任何金属需要非常高的温度，所以熔化单元的壁和底板可以任选地内衬有将经得起非常苛刻的操作要求的耐火材料。根据许多基准来选择用于熔化单元的设计的适当的材料，例如在典型的残留物调节工艺期间将达到的操作温度、抗热冲击性、和耐磨性以及耐侵蚀性/耐腐蚀性(由于在熔化工艺期间生成的熔渣和/或热气体所导致)。当选择用于熔化单元的材料时可以考虑材料的多孔性。各种适当的材料是本领域已知的。熔化单元还可以包括一个或多个口，以容纳任选所需的另外的结构元件或仪器。 在一个实施方案中，口可以是任选地包括闭路电视以使操作者完全看见灰分处理的各方面的视口，包括监测形成堵塞的渣出口。室还可以包括允许进入或接近室以便维护和修理的维修口。这样的口是本领域已知的且可以包括各种尺寸的可密封孔。在一个实施方案中，熔化单元配置成提供上部弯曲的斜坡和下部部分(称为“圆顶(igloo)”部分)。弯曲的斜坡允许固体材料向下流入熔化单元的圆顶部分。通过一种或多种热源(例如等离子体喷灯)对来自次级处理单元的灰分和/或渣的作用在该部分产生高温，且从系统除去渣。还在该圆顶部分生成热气体，其在某些实施方案中，可以用于帮助材料在次级处理单元中的转化。当利用等离子体喷灯时，它们可以是例如，转移电弧和/或非转移电弧，或其他高焓等离子体羽流生成装置。当采用转移电弧等离子体喷灯时，它可以包括在渣池内(或在底部)的电极。电极可以由各种合适的材料例如石墨制成。在一个实施方案中，通过燃烧器将另外的热量提供至圆顶部分，燃烧器可以为本领域已知的各种合适的类型(包括，例如，利用固体碳燃料、炭、煤烟、碳黑以及类似物的燃烧器)。在一个实施方案中，使用设计为通常以空气/合成气操作的万能燃烧器作为次级热源。允许渣池在圆顶部分的底部积累可以帮助使渣组分均勻并在池的底部形成金属层。例如通过从熔化单元的侧部或底部倒出来将渣从圆顶部分除去。单元的基部可以配置成提供放渣孔，放渣孔可以用于除去池内的金属积累。熔化的金属可以例如被销售至再循环器和/或精制机。在由于距热源的距离导致池的底部不足以熔化的情况下，可以通过放出孔采用吹氧或应用燃烧器以辅助金属提取工艺。可选择地，高于正常的等离子体热量可以用于加速金属提取工艺。在一个实施方案中，熔化单元配置成提供上部弯曲的斜坡和下部“圆顶，，部分，且还包括在弯曲部分和圆顶部分之间的“门(gate)”，以控制热气体至次级处理单元的流动 (和压力)。任选地，当存在次级处理单元或区间区域的底部时，其配置成提供“穹顶”，“穹顶” 有助于防止次级处理单元中的材料床落入熔化单元中。可选择地，可以使用桥接材料的“穹顶”。任选地，熔化单元可以用水冷却以冷却耐火材料，由此延长耐火材料的寿命，并因此延长整个器皿的寿命。该概念是通过将耐火材料冷却至渣的熔化温度以下，器皿的内部可以变成包覆有薄的渣层。此外，如果在耐火材料中存在裂缝或一些耐火材料剥落，则进入的渣将由于较低的温度而冷却且减少或停止耐火材料的磨损。在一个实施方案中，熔化单元包括围绕单元的外部以提供冷却功能的水冷铜插入物。根据该实施方案，铜件任选地铸造有一组路径(例如，诸如通道或管)和铸造有与水管相连接的连接器。水被泵送通过铜件，且由控制软件使用金属内的热电偶(连同熔化单元中的热电偶)来改变水流和温度。可以围绕熔化单元的渣出口提供另外的冷却，以调节和/或停止渣离开出口的流动。例如，出口可以包括具有水冷却通道的铜。因此，渣的流动由铜件的温度来控制。可选择地，水冷活塞可以被插入出口。熔化单元的热源熔化单元采用一个或多个加热源来转化由次级处理工艺产生的灰分材料。热源可以是可移动的、固定的或其组合。在一个实施方案中，热源是等离子体热源。根据该实施方案，等离子体热源可以包括各种商业上可得到的在应用点提供适当地高温的气体达持续时间的等离子体喷灯。一般而言，可使用各种尺寸的约IOOkW至超过6MW的输出功率的等离子体喷灯。等离子体喷灯可以采用合适的工作气体中的一种或组合。合适的工作气体的实例包括但不限于，空气、氩、 氦、氖、氢气、甲烷、氨、一氧化碳、氧气、氮气和二氧化碳。在本发明的一个实施方案中，等离子体加热装置连续地操作以便根据需要产生超过约900°C至约1800°C的温度，用于将残留材料转化为惰性的渣产物。在该方面，许多可选择的等离子体技术适合于使用在熔化单元中。例如，应理解， 使用适当地可选电极材料的转移电弧和非转移电弧喷灯(AC和DC两者)，可以被采用。还应理解，还可以采用电感耦合等离子体喷灯(ICP)。适当的等离子体热源的选择在本领域普通技术人员的范围内。使用转移电弧喷灯而不是非转移电弧喷灯可以改进残留物调节工艺的效率，这是由于它们较高的电-热效率，以及因为电弧直接地穿过熔体在热的等离子体气体和待熔化的材料之间的较高的热传递效率。当使用转移电弧喷灯时，需要确保熔化单元是电绝缘的， 因为熔化单元外部壳将电连接于电源。在一个实施方案中，熔化单元包括转移电弧喷灯以随着电弧从喷灯行进穿过气体间隙到达渣池和位于池的底部的电极而改进能量(热量)传递。当电弧行进穿过气体时， 其产生等离子体羽流(类似于非转移电弧)，但此外，当电弧行进穿过渣池时，池的电阻使电弧加热渣池。在一个实施方案中，一种或多种热源包括定位在渣池上方的熔化单元中并朝向池 /电极的转移电弧等离子体喷灯。任选地，喷灯相对于直立定向不超过15°。在熔化单元具有矩形配置的一个实施方案中，将喷灯安装在单元的顶部以实现更直立的操作位置。在一个实施方案中，一种或多种热源包括DC非转移电弧等离子体喷灯。在一个实施方案中，一种或多种热源包括石墨等离子体喷灯。在一个实施方案中，一个或多个等离子体热源定位为优化残留物材料至惰性的渣的转化。等离子体热源的位置根据熔化单元的设计来选择。例如，当采用单一等离子体热源时，等离子体热源可以安装在单元的顶部和布置在相对于渣池集合在单元的底部的位置， 以确保足够的热量暴露以熔化残留物材料和推动渣流动。在一个实施方案中，等离子体热源是竖直地安装在单元的顶部的等离子体喷灯。所有的等离子体热源对于电力和任选地(当使用可移动的热源时)位置是可控制的。在一个实施方案中，改变等离子体加热速率以适应变化的残留物输入速率。还可以改变等离子体加热速率以适应变化的残留物熔化温度性质。等离子体热源可以以操作者的判断以连续的或不连续的基础来操作以适应变化的残留物输入速率和熔化温度性质。任选地，熔化单元可以设置有偏转板以偏转或导向等离子体热量。熔化单元的工艺添加剂工艺添加剂可以任选地加入到熔化单元以促进将灰分转化为渣和任选的熔化单元气体。可以采用的工艺添加剂的实例包括但不限于，蒸汽、空气、碳和/或富碳气体和/ 或富氧气体和/或包灰。因此，熔化单元可以设置有各种输入部和/或熔化单元还可以包括用于这些输入部的许多口。熔化单元的渣输出部
熔化单元包括一个或多个渣输出部。渣输出部包括出口，通过该出口将熔渣排出。 该出口通常位于熔化单元的底部或附近，以促进熔渣池离开单元的重力流动。渣输出部还可以任选地包括渣冷却子系统，以促进将熔渣冷却至其固体形式，如下面所描述的。熔渣在所有处理持续时间期间可以以连续的方式提取。可以对于本领域技术人员明显的各种方式对熔渣进行冷却和收集，以形成稠密的不可滤取的固体渣。连续的提取实施方案特别适合于设计为以连续的基础操作的系统。在一个实施方案中，渣输出装置还包括渣冷却子系统，用于冷却熔渣以提供固体渣产物。在一个实施方案中，将熔渣倒入骤冷水浴。水浴提供用于冷却渣并使其粉碎成适合于商业用途的颗粒的有效系统，商业用途例如用于制造混凝土或用于道路建筑。水浴还可以提供以覆盖物形式的对环境的密封，该覆盖物从渣室的基部向下延伸入水浴，由此提供防止外部气体进入残留物调节室的屏障。可以通过输送机系统从水浴除去固体渣产物。 可选择地，渣冷却子系统可以包括喷水器。在渣冷却子系统的一个实施方案中，熔渣跌入用于冷却的厚壁钢接收容器中。在一个实施方案中，熔渣接收在对环境密封的二氧化硅砂床中或接收入模具中以提供适合于小规模处理或适合于测试某些参数(无论何时执行这样的测试时)的固体渣。小的模具可以在预热烘箱中被控制冷却。在渣冷却子系统的一个实施方案中，将熔渣转化为商业产品例如玻璃棉。重整单元重整单元包括用于重整在一个或多个其他功能单元内生成的气体的一个或多个区、促进重整工艺的一个或多个能量源、任选的一个或多个颗粒分离器和任选的一种或多种工艺添加剂输入部。在重整单元包括一个或多个颗粒分离器的本发明的那些实施方案中，颗粒分离器可以形成重整区的一部分。离开重整单元的合成气通常包括大部分氮气、一氧化碳和氢气，具有较少量的甲烷和其他燃料气体，很少量(如果有的话)的氧气，和非常少量的焦油和颗粒。重整单元可以任选地与热交换器或同流换热器以可操作方式相联。在一个实施方案中，重整单元经由形成重整区的一部分的管道与热交换器或同流换热器以可操作方式相联。管道可以配置成使得管道的所有部件定向成与水平成一角度以防止任何残余的微粒物质积累在管道的壁上。颗粒分离器在一个实施方案中，通过使用颗粒分离器除去/最小化废气中夹带的微粒物质。 在一个实施方案中，来自碳回收区的废气和来自初级处理单元的废气穿过气旋分离器以降低微粒负载。在一些实施方案中，气旋分离器还促进来自初级处理单元和碳回收区的废气的混合，由此改进气体均勻性。 废气内的颗粒可以包括包含微粒物质的碳，该微粒物质可以任选地在次级处理单元/熔化单元中进一步处理或收集用于在其他地方处理和/或处置。
在气体蒸汽进入重整区之前，使用颗粒分离器从气体蒸汽除去或减少颗粒，这可以例如减少在重整步骤中由颗粒造成的干扰，减少对重整单元壁和仪器的磨损，减少重整期间固体颗粒在气体蒸汽中的渣化，促进重整(当实施时)中催化剂使用，允许较高的气流通过初级和/或次级处理单元，和/或允许将助熔剂加入次级处理单元中，由此促进具有较低熔点的渣产生和允许加入小粒度的催化剂或缓冲材料(例如，用于降低合成气中的H2S 的石灰)。适当的颗粒分离器是本领域已知的。气旋分离器的非限制性实例包括但不限于， 单管气旋分离器和多管气旋分离器。本领域技术人员将明白当选择适当的颗粒分离器时应考虑的因素，这些因素包括捕获效率、压降、可用性、单元的复杂性、需要超静定以及热量损失。颗粒分离器的尺寸和数量按每系统来确定且通常是在微粒的平均粒度、所需的去除效率、压降和设备成本之间的折中。在一个实施方案中，为了降低不均勻负载和在一排颗粒分离器或多个分开的颗粒分离器中的所选择的单个颗粒分离器的过早磨损的风险，将碳转化系统设计为确保进入气体充分混合，使得微粒在旋风分离器之间尽可能地均勻分布。在一个实施方案中，在碳转化系统中采用一排气旋分离器，该碳转化系统包括较大的入口气室，以便使气体内的微粒在旋风分离器排之前分布均勻，以确保气体在每一个旋风分离器之间的均勻分布。在一些实施方案中，碳转化系统包括多个气旋分离器，例如以排或以多个独立的气旋分离器的形式。根据该实施方案，系统可以配置成使得每一个气旋分离器可以单独地关闭和/或气流可以从每一个气旋分离器转向。颗粒分离器可以是内部颗粒分离器或外部颗粒分离器。当选定内部颗粒分离器或外部颗粒分离器时的主要考虑事项包括成本、易于维护和通过另外的壳表面区域的热量损失。在颗粒分离器是外部颗粒分离器的一些实施方案中，碳转化系统的耐火材料和/ 或绝缘材料特别地适合于降低由于表面区域的增加造成的热量损失。任选地，当碳转化系统包括外部的气旋分离器以降低导致热气体/空气相互作用的外部壁破裂的风险时，碳转化系统可以包括另外的安全和故障保险系统。当碳转化系统包括多个颗粒分离器时，它们可以布置为串联或并联，或当采用多于两个颗粒分离器时，碳转化系统可以包括串联布置的颗粒分离器和并联布置的颗粒分离器的组合。在一个实施方案中，碳转化系统包括顺序地除去颗粒的串联的初级颗粒分离器和次级颗粒分离器。在一个实施方案中，碳转化系统包括串联的初级气旋分离器和次级气旋分离器。当以串联设置时，设想初级颗粒分离器将除去较大的颗粒，且次级颗粒分离器将除去较小的颗粒。在这样的实施方案中，任选地，来自初级颗粒分离器的颗粒可以循环回到次级处理单元/熔化单元，而来自次级颗粒分离器的颗粒被任选地单独收集，用于进一步处理。在一些实施方案中，碳转化系统包括串联的两个或更多个气旋分离器。在一些实施方案中，碳转化系统包括并联的两个或更多个气旋分离器。任选地，在具有初级颗粒分离器和次级颗粒分离器的实施方案中，初级颗粒分离器可以位于内部且次级颗粒分离器可以位于外部。在一个实施方案中，碳转化系统配置成将来自初级处理单元和次级处理单元以及熔化单元的组合的废气提供至颗粒分离器。在一个实施方案中，碳转化系统配置成使得第一颗粒分离器或一组或排颗粒分离器与初级处理单元和第二颗粒分离器以可操作方式相联，或一组或排颗粒分离器与次级处理单元和熔化单元以可操作方式相联，且两种废气流在穿过单独的颗粒分离器之后组合。 当大部分有问题的颗粒出现在次级处理单元/熔化单元中时，可以根据预期的微粒负载和相应的废气流的特征来按尺寸制造单个颗粒分离器或颗粒分离器排。在一个实施方案中，碳转化系统包括串联的多个气旋分离器(还具有或没有并联的气旋分离器)以改进总微粒去除。在一个实施方案中，碳转化系统配置成使得初级处理单元和次级处理单元/熔化单元各自与它们自己的独立的气旋分离器以可操作方式相联，其中未处理的废气离开每一个气旋分离器以在重整区之前的最终的气旋分离器系统中组合。在一个实施方案中，碳转化系统包括一对或多对气旋分离器，每一对具有将气体排入次级气旋分离器的初级气旋分离器。根据该实施方案，废气进入初级气旋分离器，在初级气旋分离器中捕集大部分夹带的颗粒。初级气旋分离器的出口排入次级气旋分离器，次级气旋分离器携带在初级气旋分离器中逃脱捕集的非常细尺寸的颗粒。在捕集之后，颗粒可以任选地通过重力和低速度气流的组合被传送至次级处理单元/熔化单元，用于进一步处理。在气旋分离器是外部气旋分离器的一个实施方案中，碳转化系统配置成使得来自气旋分离器的颗粒通过管线返回次级处理单元/熔化单元，且具有降低的微粒负载的废气通过单独的管线或管道进入重整区。重整区重整单元包括发生气体重整工艺的一个或多个区。重整区可以下述形式来提供 室、管、管道或其他合适配置的隔室，该隔室提供用于将一种或多种能量源应用至废气以便促进重整工艺的适当区域。重整区可以分布遍及重整单元包括的多于一个隔室，且在某些实施方案中可以包括一个或多个颗粒分离器。重整区接收来自初级和次级处理单元和熔化单元的废气、来自一个或多个能量源的能量(例如以热量的形式)和任选的来自一个或多个工艺添加剂输入部的工艺添加剂。合适的能量源包括但不限于，等离子体源、热加热、等离子体羽流、氢燃烧器、电子束、激光器、辐射以及类似物。在一些实施方案中，重整与微粒负载降低同时发生。在这样的实施方案中，重整区包括颗粒分离器，且将能量源例如等离子体喷灯设置为邻近颗粒分离器的入口或出口或在颗粒分离器内。重整单元可以任选地包括另外的热源，其向与一种或多种能量源接触之前的进入重整区的废气提供热量。重整区任选地特别适合于促进湍流、混合和/或漩涡且可以任选地包括促进混合和湍流的装置。重整区可以采取各种配置，只要产生适当的混合或湍流且维持所需的停留时间。 例如，重整区可以定向为基本上竖直地、基本上水平地或成角度地并具有宽范围的长度直径比。在一个实施方案中，重整区是包括第一(上游)端部和第二(下游)端部的直的管状的或文丘里管状的区，且被定向在基本上直立的位置或基本上水平的位置。在一个实施方案中，将重整区配置成具有大的长度直径比。根据该实施方案，能量源的影响区域将包括重整区的横截面面积的相当大部分，因此最大化重整工艺。喷灯可以沿着流的路径放置在若干位置。在一个实施方案中，将重整区设置为可以以各种定向结合到碳转化系统中的管。在一个实施方案中，在可以任选地包括一个或多个弯管的管形隔室中设置重整区。任选地，设置重整区的隔室可以包括内部部件例如挡板，以促进气体在重整区中的反混和湍流。重整区可以与同流换热器或热交换器以可操作方式相联。在这样的实施方案中， 将重整区配置成使得同流换热器可以定位为邻近需要热空气的区域，由此节省气体至同流换热器的绝缘管件以及热空气至次级处理/熔化单元的绝缘管件。在一个实施方案中，碳转化系统配置成提供至重整区的旁路。在一个实施方案中，重整区设置在可移动的或可拆卸的隔室中。能量源重整单元包括用于向重整区提供能量以便促进重整工艺的一个或多个能量源。在一个实施方案中，重整区包括一个或多个等离子体源。一个或多个等离子体源可以选自各种类型，包括但不限于非转移电弧和转移电弧、交流(AC)和直流(DC)、等离子体喷灯、高频感应等离子体装置和电感耦合等离子体喷灯(ICP)。在所有的电弧生成系统中，电弧在阴极和阳极之间被引发。适当的等离子体源的选择在本领域技术人员范围内。转移电弧和非转移电弧(AC和DC两者)喷灯可以采用适当地被选择的电极材料。 本领域已知的适合于电极的材料包括铜、钨合金、铪等。电极寿命取决于各种因素，例如电极上的电弧工作区域，这又取决于等离子体喷灯的设计和电极的空间排列。小的电弧工作区域通常在较短的时间内磨损电极，除非电极被设计为通过热离子发射来冷却。电极可以在空间上可调节以降低电极之间的间隙中的任何变化，其中变化是电极在它们的寿命期间由于磨损造成的。各种气体可以用作等离子体喷灯的载体气体，包括但不限于，空气、氩、氦、氖、氢气、甲烷、氨、一氧化碳、氧气、氮气、二氧化碳、C2H2和仏礼。载体气体可以是中性的、还原性的或氧化性的且基于气体重整工艺的要求和气体的电离电势来选择。选择适当的载体气体并理解将载体气体引入等离子体喷灯的装置可以影响其效率在本领域普通技术人员范围内。特定地，不好的载体气体引入设计可以导致不均一的等离子体羽流，具有热的和冷的区。在一个实施方案中，气体重整系统包括一个或多个非转移的反极性DC等离子体喷灯。在一个实施方案中，气体重整系统包括一个或多个水冷铜电极，NTAT DC等离子体喷灯。在本发明的一个实施方案中，气体重整系统包括一个或多个AC等离子体喷灯。AC等离子体喷灯可以是单相或多相(例如，3相)，具有电弧稳定性的相关变化。 可以直接地从常规的实用网络或从发电机系统向3相AC等离子体喷灯供给电力。还可以使用较高相AC系统(例如，6相)，以及混合的AC/DC喷灯或使用但不限于氢燃烧器、激光器、电子束枪或其他电离气体源的其他混合装置。多相AC等离子体喷灯通常具有较低的电源损失。此外，由于轨炮效应，电弧沿着电极的快速移动可以导致热负载在电极之间的改进的再分布。该热负载的再分布连同用于电极的任何冷却机构一起，允许使用具有相对低的熔点但高的热导率的电极材料，例如铜
口巫O等离子体源可以包括各种商业上可得到的等离子体喷灯，其在应用点提供适宜高的火焰温度达持续时间。一般而言，这样的等离子体喷灯以约IOOkW至超过6MW的输出功率的规格可使用。在一个实施方案中，等离子体喷灯是两个300kW的等离子体喷灯，每一个等离子体喷灯以需要的(部分的)容量操作。在本发明的一个实施方案中，重整区的能量源包括氢燃烧器，其中氧气和氢气反应以形成超高温蒸汽(> 1200°C )。在这些高温下，蒸汽可以电离形式存在，这增强气体重整工艺。氢燃烧器可以连同其他能量源例如等离子体喷灯一起操作。活性氢物质具有反应性物质和广泛的蒸汽裂化的快速分散的益处，反应性物质和广泛的蒸汽裂化两者导致初始的气体在比用等离子体实现的更低温度下高的转化率。氢燃烧器的氢气可以通过电解来获得。氧源可以是纯的氧气或空气。还可以使用其他氢源和氧源，如本领域技术人员容易获知的。燃烧器的设计可以利用标准建模工具，例如，基于计算流体动力学(CFD)的工具。燃烧器还可以修改和按尺寸制造为适合气体重整系统的要求，考虑各种因素，包括但不限于用于重整的气体的量、室几何形状等。在本发明的一个实施方案中，氢燃烧器包括圆柱形喷嘴主体，具有分别地耦合于主体的上部端部和下部端部并界定主体中的预定的环形空间S的上部盖和下部盖。气体供应管连接于主体的侧壁，使得管向下从侧壁倾斜。上部盖可以与主体集成为单一结构，并设置有具有足以利于消散热量的厚度的热传递部件。将氢气排至大气的多个喷嘴孔通过热传递部件形成，且在热传递部件的上表面上形成的暴露凹部与每一个喷嘴孔连通。气流室也被界定在主体中使得空气穿过室。导向突出部在空间的内表面上形成以在空间中将氢气流导向至所需的方向。此外，环形空间S的与喷嘴孔的下部端部连通的上部端部，配置成穹顶形状，因此限定拱状导向器以将氢气体导向至孔。氢燃烧器在较低温度下操作且通常混合氢气与空气。它们还可以使用在显著更高温度下运行的氧-氢混合物。该更高的温度可以放出更多的自由基和离子；其还将使气体与烃蒸气和甲烷高度反应。在本发明的一个实施方案中，氢燃烧器用作可以加速气态烃重整为合成气的高温化学自由基源。氢燃烧器用氧化剂来操作，且空气和氧气是两个常规的选择。本领域技术人员应理解氢气和所需要的氧化剂的相对比例。除了生成高温自由基之外，氢燃烧器还生成可控制的量的蒸汽。通常，氢燃烧器可以类似于等离子体喷灯的效率供给动力。电子束枪还可以起到重整区的能量源的作用。电子束枪通过诸如热离子发射、光电阴极和冷发射的发射机理、通过使用纯粹的静电场或使用磁场来聚焦和通过许多电极， 产生具有基本上精确的动能的电子束。通过向原子增加电子或从原子除去电子，电子束枪可以用于电离颗粒。本领域技术人员容易获知，这样的电子电离过程已经用在质谱法中以电离气态颗粒。电子束枪的设计是本领域容易获知的。例如，DC、静电热离子电子枪由若干部件形成，所述部件包括热阴极，其被加热以经由热离子发射产生电子流；电极，其产生电场以聚焦束，例如文纳尔圆筒；和一个或多个阳极电极，其加速电子且进一步聚焦电子。对于在阴极和阳极之间的较大的电压差，电子经历较高的加速度。被放置在阳极和阴极之间的排斥环(impulsive ring)将电子聚焦在阳极上的小斑点上。小斑点可以设计为孔，在该情况下，电子束在达到被称为集电极的第二阳极之前被校准。电离辐射还可以起到重整区的能量源的作用。电离辐射是指可以电离原子或分子的高能粒子或波。电离能力是辐射的单个包(电磁辐射的光子)的能量的函数。电离辐射的实例是高能β粒子、中子和α粒子。电磁辐射电离原子或分子的能力在整个电磁波谱中不同。X射线和Y射线将电离几乎任何分子或原子；远紫外光将电离许多原子和分子；近紫外光和可见光将电离非常少的分子。适当的电离辐射源是本领域已知的。通过利用由工艺生成的任何热量还可以降低维持重整工艺所需要的外部能量。离开重整区的气体中存在的显热可以使用热交换器来捕集，并被循环以增强工艺的外部效率。对于本领域技术人员明显的是，还可以使用基于热能或激光器的其他能量源。促进重整区中的混合和/或湍流在一些实施方案中，重整单元还包括设计和配置成基本上增强提供至重整区的气体的混合和/或湍流的装置。在一个实施方案中，重整单元包括工艺添加剂入口，将工艺添加剂入口的喷嘴的位置和定位布置为增加重整区内的湍流和混合。在一个实施方案中，重整单元包括配置成诱导重整区内的湍流和因此混合的一个或多个挡板。不同的挡板布置是本领域已知的且包括但不限于，横杆挡板、桥壁挡板、扼流圈挡板布置以及类似物。挡板还可以定位在初始气体入口处或附近以确保初始气体具有更均一的组成和/或温度，并适当地与工艺添加剂混合。参考图77Α-Β，湍流可以在能量源之前或之后发生。图78C示出用于产生湍流的装置的三个示例性的实施方案(i)无源栅格；(ii)利用旋转轴的活动栅格；和(iii)剪切发电机。图79和图80示出用于生成湍流的装置的另外的示例性的实施方案。在一个实施方案中，能量源的定位有助于在重整区之前或在重整区内的混合。在一个实施方案中，两个等离子体喷灯成切线地定位以产生与空气和/或氧输入部产生的漩涡方向相同的漩涡方向。在本发明的一个实施方案中，两个等离子体喷灯沿着重整区隔室的圆周定位在直径位置。工艺添加剂输入部的布置基于各种因素，包括但不限于重整区隔室的设计、所需的流量、喷射速度、穿透和混合。本文涵盖工艺添加剂口和能量源口的各种布置。例如，氧输入部或口、蒸汽输入部或口和能量源口可以布置在围绕重整区隔室的圆周的层中，允许切线注射和分层注射。在一个实施方案中，提供布置在围绕重整区隔室的圆周的三个层中的九个氧源口。在一个实施方案中，提供布置在围绕重整区隔室的圆周的两个层并在直径方向定位的两个蒸汽输入口。在空气和/或氧输入口布置在层中的实施方案中，它们可以布置为最大化混合效果。在本发明的一个实施方案中，空气和/或氧输入口成切线地定位，因此允许下部水平输入口预混合气体，喷灯使其变热，并在气体中开始漩涡运动。上部水平空气输入口可以加速漩涡运动，由此允许发展和持续再循环涡旋模式。根据一个实施方案，待处理的气体成切线地进入重整区，导致漩涡的形成。实施方
4案还示出成形和定位为增强气流与能量源的暴露的示例性的气体操纵器。在一个实施方案中，最低水平的空气输入口由预混合进入重整区的气体的四个喷射器组成。其他上部两个水平的空气喷嘴提供主要的动量和氧气，以混合气体将并气体加热至需要的温度。蒸汽输入部或口的布置在数量、水平、定向和角度方面是灵活的。氧和/或蒸汽输入口还可以定位为使得它们将氧气和蒸汽以与重整区隔室的内壁成一角度注射入重整区隔室中，该角度促进气体的湍流或漩涡。基于隔室直径和所设计的空气输入口流量和速度，角度被选择为实现足够的喷射穿透。角度可以在约50°和70° 之间变化。空气输入口可以布置为使得它们在相同的平面，或布置在相继的平面。在一个实施方案中，空气输入口布置在下部水平和上部水平。在一个实施方案中，下部水平有四个空气输入口，且上部水平有另外六个空气输入口，其中三个输入口轻微地高于其他三个以产生交叉喷射混合效果。任选地，空气可以成角度地吹入重整区隔室，使得空气引起穿过隔室的气体的旋转或旋风运动。气体激励源(例如，等离子体喷灯)可以是成角度的以提供蒸汽的进一步旋转。在本发明的一个实施方案中，空气和/或氧和/或蒸汽输入部包括耐高温喷嘴或喷射器。适当的空气喷嘴是本领域已知的且可以包括商业上可得到的类型，例如图81中示出的A型喷嘴和B型喷嘴。喷嘴可以具有单一类型或不同的类型。喷嘴的类型可以基于功能要求来选择，例如A型喷嘴用于改变空气流的方向，用于产生所需的漩涡，且B型喷嘴用于产生高速度的空气流以实现某些穿透和最大的混合。喷嘴可以设计为以所需的角度引导空气。在一个实施方案中，空气喷射器成切线地定位。在一个实施方案中，成角度的喷吹通过在输入喷嘴的末端具有偏转板来实现，因此允许入口管和凸缘与室成直角。在本发明的一个实施方案中，一个或多个空气喷射器(例如，空气漩涡喷射器)定位为在初始气体入口处或附近以将少量空气注射入初始气体中并利用注入的空气速度在初始气流中产生漩涡运动。基于所设计的空气流量和离开速度，空气漩涡喷射器的数量可以设计为提供基本上最大的漩涡，使得射流可以穿透重整区隔室的中心。任选的工艺添加剂重整单元可以任选地包括配置成将工艺添加剂例如氧源、二氧化碳、其他烃或另外的气体提供给重整区的一个或多个工艺添加剂口。本领域已知的氧源包括但不限于本领域技术人员容易理解的氧气、富氧空气、空气、氧化介质、蒸汽和其他氧源。在一个实施方案中，重整单元包括用于空气和/或氧输入部的一个或多个口和任选的用于蒸汽输入部的一个或多个口。还可以无需专用于工艺添加剂例如空气、蒸汽和其他气体的注射的入口就实现任选的工艺添加剂加入。在本发明的一个实施方案中，可以将工艺添加剂加入到废气源。还可以通过能量源将工艺添加剂加入到重整区，例如当能量源是等离子体喷灯时。任选地，可以提供口或入口以使得可以将不符合品质标准的合成气重新循环到重整区以用于进一步处理。这样的口或入口可以各种角度和/或位置定位，以促进材料在重整区内的湍流混合。
可以包括一个或多个口以便允许测量工艺温度、压力、气体组成和感兴趣的其他条件。任选地，提供塞、盖、阀和/或门以便密封重整单元中的一个或多个口或入口。适当的塞、盖、阀和/或门是本领域已知的，且可以包括手动操作或自动操作的那些。口还可以包括适当的密封件例如密封盖。任选的催化剂重整区可以任选地包括一种或多种催化剂。如本领域已知的，催化剂通过减少达到均衡所需要的时间增加化学反应的速率。在重整区中使用适当的催化剂可以通过提供交替的反应路径来减少重整工艺所需要的能量水平。由催化剂提供的确切路径将依赖于所使用的催化剂。一般而言，在重整区中使用催化剂的可行性依赖于它们的寿命。催化剂的寿命可以因‘中毒’(即，由于气体中的杂质引起的它们的催化能力的降级)而缩短。在本发明的一个实施方案中，重整区包括有效地降低重整所需要的能量阀值的催化剂。催化剂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径中。在一个实施方案中，包括定位在能量源之前和/或之后的催化剂。 重整单元可以配置成允许容易替换重整区中的催化剂。例如，可以以安装在滑动机构上的床的形式提供催化剂。滑动机构允许容易除去和替换催化剂床。所选择的催化剂的催化能力将还取决于操作温度。各种催化剂的适当的操作温度范围是本领域已知的。重整单元可以合并足够的冷却机构以便确保将催化剂维持在它们的最佳的操作温度范围内。可以加入添加剂例如蒸汽、水、空气、氧气或再循环重整气体，以便帮助增加或降低催化剂附近的温度。本领域技术人员将理解，被选择为控制温度的具体添加剂将取决于催化剂的位置和该区中的气体温度。催化剂表面的不规则性以及在大的有机分子和表面之间的良好接触将增加重整成较小的分子例如H2和CO的机会。可以使用的催化剂包括但不限于橄榄石、经煅烧的橄榄石、白云石、氧化镍、氧化锌和炭。橄榄石中铁和镁的氧化物的存在赋予其重整较长的烃分子的能力。本领域技术人员将理解选择在该系统的气体环境中不会快速降级的催化剂。非金属催化剂和金属催化剂两者都可以用来增强重整工艺。经煅烧形式的白云石是最广泛使用的用于重整来自生物质气化工艺的气体的非金属催化剂。它们相对廉价，且被认为可清理。当与蒸汽一起操作白云石时，催化效率是高的。并且，最佳的温度范围是在约800°C和约900°C之间。白云石的催化活性和物理性质在较高温度下降级。白云石是通用化学式为CaMg(CO3)2的钙镁矿石，其包含按重量计 20% MgO、 30% CaO和 45% CO2，且具有其他较少的矿物杂质。白云石的煅烧涉及碳酸酯矿物的分解，消除了(X)2以便形成MgO-CaO。完全的白云石煅烧出现在相当高的温度，且通常在 800oC -900°C下执行。因此，白云石的煅烧温度限制了将该催化剂有效用于这些相对高的温度。另一种天然存在的矿物橄榄石也被证明具有与经煅烧的白云石的催化活性相似的催化活性。橄榄石通常比经煅烧的白云石更加稳定。可以使用的其他催化材料包括但不限于碳酸酯岩石、含白云石的石灰石和碳化硅 (SiC)。
炭可以在较低温度下充当催化剂。在本发明的一个实施方案中，重整区可操作地连接到初级处理单元，且将所产生的至少部分炭移动到重整区以用作催化剂。对于将炭用作催化剂的实施方案，催化剂床通常放置在能量源之前。合成气出口重整单元包括一个或多个合成气出口或口以便将合成气从重整区传送到下游处理或储存。在一个实施方案中，重整单元包括位于重整区的下游端部处或其附近的用于合成气的一个或多个出口。出口可以包括开口，或者可选择地可以包括控制离开重整区的合成气的流量的装置。在一个实施方案中，出口包括重整区的开放的第二(下游)端部。在一个实施方案中，出口包括位于重整区的关闭的第二(下游)端部中的一个或多个开口。在一个实施方案中，出口包括第二(下游)端部附近的重整区的壁中的开口。任选的热量回收装置可以从合成气回收热量并将其用于各种目的，包括但不限于加热工艺中的工艺添加剂(例如，空气、蒸汽)和/或在组合的循环系统中生成电力。所回收的电力可以用于驱动气体重整工艺，由此减少当地电力消耗的费用。在本发明的一个实施方案中，将从合成气回收的热量供应给次级处理单元和/或熔化单元。热交换器可以与任选地配置成最小化能量消耗和最大化能量生产/回收的控制系统协同操作，以便获得增强的效率。在本发明的一个实施方案中，气体-流体热交换器用于将热量从合成气传递到流体，得到经加热的流体和冷却气体。热交换器包括用于将合成气和流体传递到热交换器以及从热交换器传递合成气和流体的装置(例如，管道系统)。合适的流体包括但不限于空气、水、油或另一种气体例如氮气或二氧化碳。管道系统可以任选地采用适当地定位为管理合成气和流体的流速的一个或多个调整器(例如，鼓风机)。这些管道系统可以设计为最小化热量损失以便增强可从合成气回收的显热的量。可以最小化热量损失，例如，通过围绕管道使用包括本领域已知的绝缘材料的绝缘屏障，和/或通过减少管道的表面区域。 在本发明的一个实施方案中，气体-流体热交换器是气体-空气热交换器，其中热量从合成气转移到空气以便产生经加热空气。在本发明的一个实施方案中，气体-流体热交换器是热回收蒸汽发生器，其中热量转移到水以便产生经加热的水或蒸汽。可以使用不同类别的热交换器，包括可以是直的单程设计和U管多程设计的壳热交换器和管热交换器，以及板型热交换器。适当的热交换器的选择是在本领域的普通技术人员的知识范围内。由于空气输入温度和热的合成气中的显著差异，气体-空气热交换器中的每一个管任选地具有单独的膨胀波纹管以避免管断裂。在单个管变得堵塞且因此不再随着管束剩余部分膨胀/收缩的场合可出现管断裂。在空气压力大于合成气压力的那些实施方案中， 由于空气进入气体混合物引起的问题，管断裂导致高的危险。在回收气体-流体热交换器中的热量之后，冷却合成气可以仍然包含对系统的更下游来说太多的热量。选择适当的系统以便在调节之前进一步冷却合成气是在本领域技术人员的知识范围内。在一个实施方案中，热的合成气通过气体-空气热交换器以产生部分冷却的合成气和经加热的交换空气。至热交换器的空气输入可以由工艺空气鼓风机来供应。部分冷却的合成气经受干燥骤冷步骤，其中受控量的雾化水的加入产生进一步冷却的合成气。还可以使用湿式、干式或混合冷却系统来实现合成气的冷却。湿式或干式冷却系统可以是直接的或间接的。适当的冷却系统是本领域已知的，且本领域技术人员考虑到系统要求将能够选择适当的系统。在一个实施方案中，冷却系统是湿式冷却系统。湿式冷却系统可以是直接的或间接的。在利用间接的湿式冷却的冷却系统中，提供吸收来自合成气的热量的循环冷却水系统。通过经由一个或多个冷却塔蒸发将热量排出到大气。可选择地，为了便于水节约，冷凝水蒸汽并在闭环中将其返回到系统。在一个实施方案中，冷却系统是干式冷却系统。干式冷却系统可以是直接的或间接的。在一个实施方案中，干式冷却系统是通风干式冷却系统。虽然，干式冷却将适度地增加了该设施的成本，但这在具有有限水供应的地区是优选的。在一个实施方案中，合成气冷却器是辐射气体冷却器。各种辐射气体冷却器是本领域已知的，且包括在美国专利申请No. 20070119577和美国专利No. 5，233，943中所公开的内容中。还可以通过在蒸发器例如淬火器中的直接水蒸发来冷却合成气。还可以通过适当定位的入口将冷却的合成气再循环到气体重整单元以便与新近产生的合成气混合来降低合成气的离开温度。控制系统可以提供控制系统以便控制在本文所公开的系统和/或一个或多个功能单元中实施或由其实施的一个或多个工艺，和/或提供本文预期的一个或多个工艺装置的控制以便影响这样的工艺。一般而言，控制系统可以可操作地控制各种局部的和/或区域性的工艺，这些工艺与给定系统、功能单元或其部件相关，和/或与在本发明的各种实施方案可以在其中操作或与之协同操作的系统例如气化系统内实施的一个或多个全局性的工艺相关， 且由此将其各种控制参数调整为适合于影响这些工艺以便得到所定义的结果。各种感测元件和响应元件可以因此分布为遍及整个受控系统和/或一个或多个受控的功能单元，或者与其一个或多个部件相关，且用于获得各种工艺、反应物和/或产物特征，且如果需要则产生或确定有助于实现所需的结果的一个或多个调节，且通过经由一个或多个可控制的工艺装置在一个或多个正在进行的工艺中实现变化来响应。—般而言，控制系统包括一个或多个计算平台，这些计算平台配置成容纳一个或多个信号，该信号指示与整个系统或其功能单元中的一个或多个的操作相关的一个或多个特征。特征可以指示在系统、一个或多个功能单元或两者内实施的一个或多个工艺；到系统或一个或多个功能单元或两者的一个或多个输入部；或由系统或一个或多个功能单元或两者生成的一个或多个输出。容易理解的是，可以以整个系统级或功能单元级考虑输入部。 此外，输出可以指示在整个系统内的功能单元之间转移的某种事物，例如，气体、固体、半固体、液体或其他产物或其组合，或者输出可以指示例如离开系统的某种事物。控制系统还配置成确定至少部分地从结合一个或多个控制环或控制方案的一个或多个输入信号导出的一个或多个工艺控制参数。一个或多个控制环或控制方案中的每一个提供系统或一个或多个功能单元所需操作水平的参数化水平。由控制系统生成的工艺控制参数可以至少部分地用于控制被配置成调节系统或一个或多个功能单元的操作的一个或多个方面的一个或多个响应元件。在一些实施方案中，控制系统包括例如一个或多个感测元件，用于感测与系统、一个或多个功能单元、其中实施的工艺、为其提供的输入和/或由此生成的输出相关的一个或多个特征。一个或多个计算平台可通信地连接到这些感测元件以便访问代表所感测的特征的特征值，且配置成将特征值与被定义为将这些特征表征为适用于所选择的操作结果和 /或下游结果的预定范围的这样的值进行比较，并计算有助于将特征值维持在该预定的范围的一个或多个工艺控制参数。多个响应元件可以因此可操作地连接到操作为影响系统和 /或一个或多个功能单元、工艺、输入和/或输出且由此调节所感测的特征的一个或多个工艺装置，并且可通信地连接到计算平台以便访问所计算的工艺控制参数且据此操作工艺装置。根据一些实施方案，整个系统包括四个或更多个功能单元，其中每个功能单元包括一个或多个区。在该实施方案中，控制系统配置成捕获有关和整个系统相关的一个或多个特征的信息，且如果需要则确定对整个系统的操作条件的一个或多个修改，以便在四个或更多个功能单元中的每一个中开发出相应的所需的一个或多个区。以该方式，控制系统可以提供操作条件的该开发、创建、维护或调节，以便确保在四个或更多个功能单元中的每一个中提供所需要的一个或多个区。例如，整个系统的操作条件连同与其结构配置(例如包括添加剂输入位置)相联的四个或更多个功能单元一起，允许在四个或更多个功能单元中的每一个内形成和/或维护和/或修改所需的区。在一些实施方案中，四个或更多个功能单元中的每一个包括相关的控制子系统， 其中这些控制子系统可通信地连接以使得这些控制子系统中的每一个的单个操作至少部分地受到全局控制系统的控制，由此提供允许至少部分基于与另一功能单元相关确定的特征修改第一功能单元操作特征的装置。以该方式，全局控制系统可以允许对准整个系统的所需的功能性。在一些实施方案中，控制系统配置成提供整个气化系统的操作条件的实时控制。 在一些实施方案中，控制系统配置成提供整个气化系统的操作条件的准时制控制。在一些实施方案中，控制系统配置成提供整个气化系统的操作条件的准时制控制和实时控制的组合。例如，控制系统的配置包括全局控制系统和一个或多个控制子系统，一个或多个控制子系统中的每一个配置成用于控制整个气化系统的一部分，例如功能单元， 或特定的功能单元中的特定的区，或类似物。在该实例中，控制子系统中的一个或多个可以配置成提供相应的功能单元或特定的功能单元中的特定的区的基本上实时的控制，且整个控制系统配置成提供整个气化系统的准时制全面控制。可以容易地理解，可以以多种配置提供控制系统的配置和操作定时，且这些配置可以取决于例如所需控制的复杂度、所需控制的水平、由气化系统执行的一个或多个工艺的可接受性范围，对一个或多个工艺的修改的敏感度以及类似物。在一个实施方案中，控制系统提供与含碳原料转化为气体相关的系统、一个或多个功能单元、工艺、输入和/或输出的反馈、前馈和/或预测性控制，以便促进相对于其实施的一个或多个工艺的效率。例如，可以评估各种工艺特征，且可以可控制地调节各种工艺特征以便影响这些工艺，各种工艺特征可以包括但不限于，加热值和/或原料的组成、合成气的特征(例如，加热值、温度、压力、流量、组成、碳含量等)、对这些特征所允许的变化程度以及输入成本对输出值之比。在一些实施方案中，可以根据设计和/或下游规范估定和修改一个或多个工艺相关的特征来执行对各种控制参数的连续和/或实时调节，各种控制参数可以包括但不限于热源功率、添加剂进料速率(例如，氧、氧化剂、蒸汽等)、原料进料速率(例如，一个或多个独特的和/或混合进料)、气体和/或系统压力/流量调节器(例如，鼓风机、释放阀和/或控制阀、锥形孔等)以及类似物，在利用纯粹前馈控制的系统和/或一个或多个功能单元中，与系统和/或一个或多个功能单元相关的以所测量的干扰的形式的环境中的变化，产生预先定义的响应。相反， 利用反馈控制的系统和/或一个或多个功能单元允许维护系统和/或一个或多个功能单元所需的状态。因此，取决于系统和/或一个或多个功能单元的建模或操作参数化的的精度水平，反馈控制可以不具有前馈控制的稳定性水平问题。根据实施方案，当满足以下先决条件时，前馈控制可以是及时有效的干扰必须可测量，对系统的输出的干扰的效果必须是已知的，且干扰影响输出所需要的时间比前馈控制影响输出所需要的时间长。前馈控制可以较快响应已知的和可测量的干扰种类，然而在新的干扰稍微持续时，它可能是不适当的控制机构。相反，反馈控制可以提供对偏离所需的系统和/或功能单元行为的一个或多个偏差的一种水平的控制。然而，反馈控制需要来自系统或一个或多个功能单元的一个或多个测量的变量(输出)以便对干扰做出反应，从而确定偏差。在识别偏差之后，反馈控制系统可以提供对系统和/或一个或多个功能单元的操作的一个或多个特征的修改，以便将系统和/或一个或多个功能单元的操作移回到所需的水平。前馈控制和反馈控制不是互斥排他的。在一些实施方案中，控制系统包括前馈控制配置和反馈控制配置两者。例如，前馈控制可以用于提供基于具体的输入部所必要的相对快速的响应调节，且另外的反馈控制系统可以基于由前馈系统做出的预定的调节提供用于再次调整系统操作或误差修正的装置。根据一些实施方案，前馈控制和反馈控制两者的整合可以给装置提供相对快速的初始响应并显著降低操作误差。在一些实施方案中，可以使用反馈控制来控制整个系统，且可以使用反馈控制或前馈控制来控制一个或多个功能单元中的每一个。例如，对于功能单元中的每一个，可以基于相应的功能单元的功能操作的建模或参数化的复杂性来确定反馈控制或前馈控制的选择。建模越完整，前馈就越可能应用到相应的功能单元。在一些实施方案中，一个或多个功能单元的操作控制由反馈控制和前馈控制两者提供。在本发明的一些实施方案中，模型预测控制技术可以用于系统和/或一个或多个功能单元。在修正控制或反馈控制中，将经由适当的感测元件监测的控制参数或控制变量的值与指定的值或范围进行比较。基于在两个值之间的偏差确定控制信号，并将其提供给控制元件，以便减少该偏差。应明白，常规的反馈或响应控制系统还可以适合于包括自适应的
52和/或预测性的部件，其中可以根据所建模的和/或先前所监测的反应修改对给定条件的响应，以便提供对所感测的特征的反应性响应，同时限制补偿作用中的潜在过冲。例如，为给定系统配置提供所获得的数据和/或历史数据可以共同作用，以将对系统和/或所感测的工艺特征的响应调节成在离开已经监测到先前响应并调节成提供所需结果的最佳值的给定范围内。这样的自适应和/或预测性的控制方案在本领域中是公知的，且因而不应认为是偏离于本公开内容的一般范围和性质。可选择地，或另外地，控制系统可以配置成监测系统和/或一个或多个功能单元的各种部件的操作，以便确保正确操作，且任选地，以便确保由此实施的工艺是在规则标准内(当这样的标准适用时)。根据一个实施方案，控制系统还可以用于监测和控制系统和/或一个或多个功能单元的总计能量冲击。例如，系统和/或一个或多个功能单元可以操作为使得其能量冲击降低或再次最小化，例如，通过优化由此实施的工艺中的一个或多个，或再次通过增加由这些工艺生成的能量回收(例如，废物热量)。可选择地，或另外地，控制系统可以配置成调节经由受控工艺生成的合成气的组成和/或其他特征(例如，温度、压力、流量等)，使得这样的特征不仅适用于下游使用，而且还显著优化为用于有效的和/或最佳的使用。例如，在其中合成气用于驱动给定类型的气体引擎以便产生电力的实施方案中，可以将合成气的特征调节为使得这些特征最佳匹配于这样的引擎的最佳输入特征。在一个实施方案中，控制系统可以配置成调节给定的工艺，使得关于反应物和/ 或产物在各种部件中的停留时间或关于整个工艺的各种工艺的限制或性能准则得到满足或优化。例如，上游工艺速率可以控制为基本上匹配一个或多个随后的下游工艺。此外，在各种实施方案中，控制系统可以适用于以连续和/或实时方式循序和/或同时控制给定工艺的各种方面。根据实施方案，包括一个或多个控制环的控制系统允许确定对系统和/或一个或多个功能单元的操作进行一个或多个调节，以便实现所需的结果中的一个或组合。控制环可以代表系统的整体功能性、功能单元的整体功能性、功能单元的子部件的功能性、其组合或其子部件。在一些实施方案中，控制系统包括多个控制环，其中每个控制环与系统、一个或多个功能单元或其子部件的所需水平的功能性相关。可以给多个控制环中的每一个指派等级水平，以便允许控制系统确定应首先考虑或评估哪一个控制环或甚至将其考虑成对满足其要求来说是最重要的。如果存在与多个控制环中的两个或更多个相关的系统和/或功能单元的一个或多个工艺的冲突结果，多个控制环的该等级水平可以由此提供用于允许控制系统确定尝试满足多个控制环中的哪一个的装置。根据本技术的一些实施方案，控制环可以配置成多个嵌套的控制环，其中可以给特定嵌套的控制环的每个控制环指派加权因子，例如高的加权因子可以表示满足与该特定的控制环相关的参数化的高的重要性。另外，例如，特定的控制环的加权功能可以取决于与系统和/或功能单元相关的一个或多个条件，其中该依赖性可以导致控制环的重要程度的修改或调节，由此导致控制环的等级的调节。一般而言，控制系统可以包括适用于所探讨的应用的任何类型的控制系统结构。 例如，控制系统可以包括基本上集中式控制系统、分布式控制系统或其组合。集中式控制系统通常包括配置成与各种本地和/或远程感测装置和响应元件通信的中心控制器，本地和 /或远程感测装置和响应元件配置成分别地感测与所控制的工艺相关的各种特征，并经由适合于直接地或间接地影响受控工艺的一个或多个可控制的工艺装置对其进行响应。使用集中式结构，经由一个或多个集中式处理器集中地实施大多数计算，使得大多数实施工艺的控制所必须的硬件和/或软件位于相同的位置。分布控制系统通常包括两个或更多个分布式控制器，这些分布式控制器中的每一个都可以与用于监测局部和/或区域特征的相应的感测和响应元件通信，且经由配置成影响局部工艺或子工艺的局部和/或区域工艺装置对其进行响应。还可以经由各种网络配置在分布式控制器之间发生通信，其中经由第一控制器感测的特征可以传递给第二控制器以便在那里响应，其中这样的远端响应可以具有对在第一位置处感测的特征的影响。例如，下游合成气的特征可以由下游监测装置感测，且通过调节与受上游控制器控制的干燥/挥发单元相关的控制参数来进行调节。在分布式结构中，控制硬件和/或软件还在控制器之间分布，其中可以在每一个控制器上实施相同的但模块化配置的控制方案，或者可以在相应的控制器上实施各种协作的模块化控制方案。可选择地，控制系统可以再分成单独的但可通信地连接的局部的、区域的和/或全局的控制子系统。这样的结构可以允许给定工艺或系列相关工艺发生并局部受控，且具有与其他局部控制子系统最小的相互作用。然后，全局的总控制系统可以与每一个相应的局部控制子系统通信，以便指导对局部工艺的必要调节以得到全局结果。根据实施方案，局部控制系统与每一个功能单元相关，且配置成响应于来自功能单元内和/或来自功能单元外的输入来控制在相同的功能单元中执行的工艺。全局控制系统可操作地耦合于每一个功能单元控制器，由此提供用于设置一种水平的系统操作的整体管理的装置。本发明的控制系统可以使用以上结构中的任何或本领域公知的任何其他结构，这些结构被认为是在本公开内容的一般的范围和性质内。例如，可以在专用局部环境中控制在本发明的上下文内控制和实施的工艺，且当可应用时具有到用于相关的上游或下游工艺的任何中心控制系统和/或远程控制系统的任选的外部通信。可选择地，控制系统可以包括设计为协同控制区域工艺和/或全局工艺的区域控制系统和/或全局控制系统的子部件。例如，模块化控制系统可以设计为使得控制模块交互地控制系统的各种子部件，同时提供区域控制和/或全局控制所需要的模块间通信。控制系统通常包括一个或多个中心的网络化的和/或分布式处理器、用于接收来自各种感测元件的当前感测特征的一个或多个输入、和用于将新的或经更新的控制参数传递给各种响应元件的一个或多个输出。控制系统的一个或多个计算平台还可以包括用于在其中存储各种预定的和/或重新调节的控制参数、设定的或优选的系统和工艺特征操作范围、系统监测和控制软件、操作数据以及类似物的一个或多个本地和/或远程计算机可读介质(例如，R0M、RAM、可移动介质、本地和/或网络访问介质等)。任选地，计算平台还可以直接地或经由各种数据储存装置具有对工艺仿真数据和/或系统参数优化和建模装置的访问权。进一步，计算平台可以设置有用于提供对控制系统的管理访问(系统升级、维护、 修改、对新的系统模块和/或设备的适应等)的一个或多个任选的图形用户界面和输入外围设备，以及用于与外部源(例如，调制解调器、网络连接、打印机等)通信数据和信息的各种任选的输出外围设备。处理系统和任何一个子处理系统可以排他性地包括硬件，或硬件、固件和软件的任何组合。任何子处理系统可以包括一个或多个比例(P)控制器、积分(I)控制器或差分 (D)控制器的任何组合，例如，P控制器、I控制器、PI控制器、PD控制器、PID控制器等。本领域中的技术人员将明显看出，P控制器、I控制器和D控制器的组合的理想选择取决于气化系统的反应工艺的部分的动力学和延时以及组合意图控制的操作条件的范围、以及组合控制器的动力学和延时。本领域中的技术人员将明显看出，可以以模拟硬件形式实施这些组合，该模拟硬件形式可以经由感测元件连续地监测特征的值并将其与指定的值进行比较，以便影响相应的控制元件经由响应元件进行足够的调节，以便减少在所观察的值和所指定的值之间差异。本领域中的技术人员还将明显看出，可以在混合的数字硬件软件环境中实施该组合。另外可自由支配的采样、数据采集和数字处理的相关影响对本领域中的技术人员来说是公知的。可以在前馈控制方案和反馈控制方案中P、I、D组合控制。控制元件如以上所定义的和所描述的，在本上下文内预期的感测元件可以包括但不限于监测气体化学组成、合成气的流速和温度、监测温度、监测压力、监测气体的不透明度和与能量源(例如，功率和位置)相关的各种参数的元件。根据实施方案，合成气中所得到的H2 CO比率取决于各种因素，这些因素不限于操作情景(热解或具有足够的O2/空气)、处理温度、水分含量和初始气体的吐CO比率。 气化技术通常产生其H2 CO比率从高至约6 1到低至约1 1的合成气，且下游应用规定了最佳H2 CO比率。在一个实施方案中，所得到的H2 CO比率的范围是约1.1到约 1.2。在一个实施方案中，所得到的H2 CO比率是1.1 1。考虑以上因素中的一个或多个，根据实施方案，控制系统通过调节在所应用的气体激励场(例如，等离子体喷灯热量)和工艺添加剂(例如，空气、氧、碳、蒸汽)之间的平衡而在可能的吐CO比率的范围上调整合成气的组成，由此允许为具体的下游应用优化合成气组成。在一些实施方案中，可以规则地或连续地监测多种操作参数以便确定气体重整系统是否在最佳设定点内操作。所监测的参数可以包括但不限于化学组成、合成气的流速和温度、在系统内各种位置处的温度、系统的压力和与气体激励源(例如，等离子体喷灯功率和位置)相关的各种参数，且该数据用来确定是否需要对系统参数进行调节。合成气的组成和不透明性可以对合成气采样并使用技术人员公知的方法来分析合成气。可以用于确定合成气的化学组成的一种方法是通过气相色谱(GC)分析。这些分析的采样点可以遍及整个系统。在一个实施方案中，使用测量气体的红外光谱的傅里叶变换红外(FTIR)分析仪来测量气体组成。根据实施方案，控制系统可以配置成确定合成气蒸汽中是否存在太多或太少的氧气且因而调节工艺。在一个实施方案中，一氧化碳蒸汽中的分析仪或传感器探测到二氧化碳或其他合适的参考富氧材料的存在和浓度。在一个实施方案中，直接地测量氧气。在本发明的一个实施方案中，可以使用热重分析仪(TGA)。在一个实施方案中，传感器分析合成气的组成中的一氧化碳、氢气、烃和二氧化碳。基于数据分析，控制器将信号发送给氧气和/或蒸汽入口，以便控制注入到该室的氧气和/或蒸汽的量，和/或将信号发送给气体激励源。在一个实施方案中，将一个或多个任选的不透明性监视器安装在系统内以便提供不透明性的实时反馈，由此提供用于自动化工艺添加剂(主要是蒸汽)输入速率的任选的机构，以便将微粒物质的水平维持在低于最大允许浓度。系统中各个位置处的温度在一个实施方案中，提供监测合成气的温度和位于遍及整个系统的适当部位处的温度的装置，其中连续获得这样的数据。用于监测该室中的温度的装置，例如，可以位于室的外部壁，或室的顶部、中间和底部处的内部耐火材料。另外，提供用于监测合成气的离开温度的传感器。在一个实施方案中，由根据需要安装在系统中的适当位置处的热电偶提供用于监测温度的装置。系统的压力在一个实施方案中，提供用于监测在该室内的压力的装置，其中连续实时获得这样的数据。在进一步的实施方案中，这些压力监测装置包括压力传感器，例如位于干燥/挥发单元上任何位置(例如在干燥/挥发单元的直立壁上)的压力换能器或压力计接口。气流的谏率在一个实施方案中，提供用于监测在位于贯穿整个系统的适当部位处的合成气的流率的装置，其中连续获得这样的数据。气流中的波动可以是非均一条件(例如，喷灯故障或由于电极变化或其他支撑物设备故障)的结果。作为临时措施，通过对鼓风机速率、材料的进料速率、次级原料、空气、 蒸汽和喷灯功率的反馈控制来修正气流中的波动。如果气流中的波动持续，则可以关闭该系统，直到解决了该问题。工艺添加剂的加入在一个实施方案中，控制系统包括调整反应物(包括任何工艺添加剂)的响应元件，以便管理初始气体化学重整成合成气。例如，工艺添加剂可以供应到室中，以便促进某些化学组成的初始气体有效重整成不同的所需的化学组成的合成气。在一个实施方案中，如果传感器在合成气中检测到过量的二氧化碳，则降低蒸汽和/或氧气注入。上面定义和描述的本上下文内预期的响应元件可以包括但不限于配置成通过调节与其相关的给定控制参数来影响给定工艺的可操作地耦合于工艺相关的装置的各种控制元件。例如，可经由一个或多个响应元件在本上下文内操作的工艺装置可以包括但不限于调节氧源输入部和气体激励源的元件。调节气体激励场(例如，至喷灯的功率)可以改变气体激励场。在一个实施方案中，控制等离子体喷灯热量以便驱动反应。 将空气加入到室中还通过借助于合成气的燃烧而释放喷灯热能而带走部分喷灯热量负载。 调节工艺空气的流速以便将喷灯功率保持在合适的操作范围。在一个实施方案中，调节等离子体喷灯功率以便将合成气离开温度稳定在设计设定点。在一个实施方案中，设计设定点高于1000°c以便促进气体中的焦油和煤烟的完全分解。调节系统内的压力在一个实施方案中，控制系统包括用于控制该室的内部压力的响应元件。在一个实施方案中，内部压力被维持在负压力，即，轻微地低于大气压力的压力。例如，室的压力可以维持在约1-3毫巴真空。在一个实施方案中，系统的压力维持在正压力。由与气体重整系统气体连通的感应鼓风机提供用于控制内部压力的这样的装置的示例性实施方案。如此应用的感应鼓风机将系统维持在负压力。在其中维持正压力的系统中，命令鼓风机在比负压力情况低的RPM下操作，或者可以使用压缩机。根据实施方案，响应于由遍及整个系统的压力传感器获得的数据，将根据该系统中的压力是增加(由此将增加风扇的速率)还是降低(由此将降低风扇的速率)来调节感应鼓风机的速率。根据实施方案，可以将系统维持在相对于大气压力稍负的压力，以便防止气体被排出到环境中。根据实施方案，可以通过调节合成气鼓风机的速率来稳定压力。任选地，以低于鼓风机的最小操作频率的速度，次级控制占优且改为调节再循环阀。一旦再循环阀返回到完全关闭，重新使用初级控制。示例件控制概念根据实施方案，多个控制环可以配置成使得它们表示选自包括以下的组的一个或多个控制变量合成气LHV通量(MJ/hr)、下加热值-LHV(MJ/m3)、合成气流(m3/hr)、如果期望指定的吞吐量则可以考虑的进料速率(kg/hr)、合成气组成(CO CO2比率，CH4,H2)和渣流(kg/hr)。此外，多个控制环可以配置成使得它们表示选自包括以下的组的一个或多个受控变量动力缸循环时间(秒)、动力缸行进速率、工艺空气流(工艺空气流可以包括CRV 空气(m3/hr)和底部炉排空气区(m7hr)和精制室空气(m3/hr)中的一个或多个)、空气鼓风机排出压力(毫巴)、精制室喷灯功率(kWj、固体残留物熔炉喷灯功率(kWj、固体残留物熔炉燃烧器功率(kWs)。在一些实施方案中，经由测试选择最佳的动力缸运动序列，且最佳的动力缸运动序列不受控制系统调节。此外，多个控制环可以配置成使得它们表示选自包括以下的组的一个或多个约束空气箱温度CC )、转换器气相温度CC )、精制室气体温度CC )、系统压降(合成气鼓风机电动机电流、容器设计压力)、空气流控制阀(FCV)位置(％ )、(CRV，底部炉排空气区&精制室)、熔化室温度CC )、初级转换器水平(cm)、CRV 上部室水平(cm)和固体残留物熔炉水平(cm)。根据一些实施方案，该设施的最终目的是最大化电力生产，这可以通过确保到向其供应合成气的每一引擎的能量的通量足以将每一引擎保持在满负载操作来实现。合成气能量通量是合成气流乘以合成气加热值。改善转化率效率和/或增加吞吐量将使得通量基本上最大化，由此确保引擎保持在满负载。根据实施方案，存在增加合成气流的两种主要方法增加空气流和/或增加进料速率。将空气流增加为超过某一最佳值可以开始减少加热值；由此对整个LHV通量造成负面影响。因此，存在实现高流量和高LHV两者的最佳空气流。控制系统可以配置成评估LHV 和合成气流，并操纵系统和/或与空气流相关的一个或多个功能单元以便优化。在一些实施方案中，如果由于降低的进料能量品质、额外的进料水分、变化的环境
57条件(由于风/空气的壳损失)而导致差的转化率，则控制系统可以配置成调节进料速率以便确保引擎总是满负载。当调节进料速率时，控制系统还可以配置成调节空气流以便保持优化转化率(由此保持优化LHV通量)。此外，可以通过操纵动力缸循环时间或动力缸行进速率来调节进料速率，这将移动更多的材料通过系统，由此增加吞吐量和合成气产生。根据实施方案，存在限制调节一些受控变量的能力的约束。例如，底部炉排可以具有安装在每一个筒中的热电偶，其中从这些热电偶捕集的信息可以用于充当贯穿炉排的各种阶段的反应水平的指示，并且另外通知或确定任何潜在的热点或潜在的过转化的位置。 这些热电偶的主要目的是避免超过底部炉排设计温度，然而它们还被控制系统用来确定潜在的转化程度。根据实施方案，位于底部炉排和转化材料的堆上方的气相温度可以用于指示来自燃烧的局部热点。空气箱温度和气相温度两者被控制系统用来将空气流速率调节为底部炉排空气区中的每一个，这可以影响转化程度；由此基本上直接地影响合成气通量。根据实施方案，存在遍及整个精制室进行的温度测量，其中这些测量可以用于调节空气流速率。根据实施方案，这些温度测量可以仅用于调节精制室空气流中的流速。对精制空气流速率的响应可见于温度，然而它们还可以用于控制合成气流和LHV。在一些实施方案中，精制室温度可以用于防止超过耐火材料设计温度，然而它们还可以被控制系统用来调节精制空气流速率。根据实施方案，在喷灯的下游的位置处确定精制室温度，且该信息可以被控制系统用来调节喷灯功率。在该位置的合成气温度控制是在精制空气流和喷灯功率之间的优化。根据实施方案，涉及喷灯功率时，控制系统的目标是最小化功率消耗，同时优化转化率和焦油破坏。因此，合成气组成(CO CO2比率、CH4、H2)模型和温度模型还被控制系统用来充分优化喷灯功率。根据实施方案，对空气流速率和进料速率(例如动力缸循环时间或行进速率)的另一限制与容器压降相关。例如，随着合成气流产生的增加，遍及整个工艺的压降也增加。 如果这些压降变得太高，则容器可以达到它们的压力或真空设计额定值，或作为合成气的主要原动力的合成气鼓风机可以超过其设计能力并在其电动机上达到高电流或其最高速度。因此，在一些实施方案中，这些压降约束可以限制进料速率和空气流速率的增加。根据一些实施方案，存在独立于合成气通量优化控制器而运行的电寄生功率优化控制。该寄生功率优化控制器可以配置成将工艺空气鼓风机排出压力减少为尽可能低，以便最小化空气鼓风机马力-由此减少设备功率寄生。根据实施方案，存在对空气鼓风机排出压力可以被降低到多低的约束，其中这些约束可以包括空气流控制阀位置，例如位于底部炉排、精制室、CRV。根据实施方案，空气FCV(流控制阀)通常被维持设定的阀开口，该阀开口允许所需水平的流控制。根据实施方案，CRV中的主控制环是床高度水平控制。通过操纵CRV工艺空气流和SRM燃烧器燃烧速率来维持床高度。随着更多的材料聚集在CRV中，通常增加空气流速率以便对它转换。根据实施方案，燃烧器燃烧速率是用于控制床高度的次级控制按钮，这是因为它提供来自下部SRM的热量通量并辅助加热/转化CRV床高度的下部部分。根据实施方案，由合成气分析仪监测对空气流速率和燃烧器燃烧速率调节的响应。例如，目标是优化指示合成气流时间合成气加热值的合成气通量。例如，虽然堆高度水平控制可以要求更多的空气流，但如果加入太多的空气，则LHV或其他合成气参数 (CO CO2比率、碳速率、H2、CH4)可以超过最佳的或所需的水平。在这样的情况中，空气不能总是减少，这是因为必须维持堆高度，然而在该实例中，可以减少进料速率以便补偿。任选的进一步处理在用于下游应用、储存或燃烧之前，合成气蒸汽可以经受进一步的处理。例如，可以在存储罐中冷却、调节和/或容纳重整的气体。通常，合成气以高的温度例如约1050°C的温度离开重整单元。在一个实施方案中， 在任何进一步处理之前冷却合成气。在一个实施方案中，调节合成气以便除去另外的杂质。例如，合成气可以通过气体调节系统，在气体调节系统中处理合成气以便除去残余微粒物质、酸气体(HC1，H#)和/或重金属。合适的处理的实例包括例如文丘里洗涤器、除去酸气体的HCl洗涤器、除去硫化氢的H2S洗涤器、用于最终除去颗粒的电过滤器和织物集尘室过滤器和用于除去任何残余焦油和重金属的碳床。合成气还可以通过勻化室，勻化室的停留时间和形状被设计为促进混合重整的气体以便削弱其特征中的波动。碳转化系统单元的结构通常，碳转化系统包括一个或多个隔室，每一个隔室包括系统的功能单元中的一个或多个。例如，组成碳转化系统的四个功能单元可以被提供为分立的连通的隔室或两个或更多个单元可以被提供为单一隔室。当在单一隔室中提供多于一个的单元时，隔室可以包括分立的区段或在结构上可以是基本上均一的。在某些实施方案中，这些隔室可以被称为“室”。各种隔室被设计为提供用于将原料处理成合成气且允许将合成气传送到下游工艺例如冷却或精制或其他且用于将灰分处理成渣的密封、隔热的空间。隔室的设计反映了该单元中发生的工艺的具体要求。设计可以任选地提供进入碳转化系统的内部的入口以供检查、维护和维修。隔室可以任选地用凸缘连接以便促进单个单元或区域的替换。为了在碳转化系统中使用，隔室可以是耐火材料内衬的，且可以根据需要由多层材料制成。例如，外层或壳通常是钢。此外，在内部耐火材料层和外部钢壳之间提供一个或多个绝缘层以便降低钢套管的温度是有益的。可以进一步提供围绕外部表面的绝缘板以便降低钢套管的温度。任选地，可以将陶瓷涂层用作绝热器。当需要供耐火材料膨胀而不破裂的空间时，可以针对钢壳使用可压缩的材料例如陶瓷涂层。绝缘的材料被选择为提供高到足以避免酸气体缩合(如果这样的问题是相关的)、但没有高到威胁外部壳的完整性的耐火材料保护隔室免受高温和腐蚀性气体，且使得不必要的热量损失最小化。耐火材料材料可以是本领域中的技术人员公知的适用于高温(例如约1100°c到1800°C的温度)不增压反应的常规耐火材料。当选择耐火材料系统时，要考虑的因素包括内部的温度、 磨损；侵蚀和腐蚀；所需的热量保持/外部器皿的温度界限；耐火材料的预期寿命。适当的耐火材料的实例包括高温燃烧陶瓷，即，氧化铝、氮化铝、硅酸铝、氮化硼、磷酸锆、玻璃陶瓷和主要包含二氧化硅、氧化铝、氧化铬和二氧化钛的高铝砖。为了提供对腐蚀性气体进一步防护，隔室可以任选地部分地或完全地内衬有保护膜。这样的膜在本领域中是已知的，且因而本领域技术人员将能够基于系统的要求而容易地确定适当的膜，且这样的膜例如包括Sauereisen 49 号高温膜。在一个实施方案中，碳转化系统中采用的耐火材料是在内部上带有高密度层以便抵抗高温、磨损、侵蚀和腐蚀的多层设计。高密度材料外部是具有较低电阻性质但具有较高绝缘因子的较低密度的材料。任选地，该层外部是具有非常高的绝缘因子的非常低密度的泡沫板，且可以使用该泡沫板，这是因为它将不会暴露于侵蚀的磨损。在多层耐火材料中使用的适当材料在本领域中是公知的。在一个实施方案中，多层耐火材料包括内部定向的氧化铬层；中间氧化铝层和外部保温层。任选地，单个区和区域中的耐火材料可以特别地适用于在隔室的该特定区域内的环境。例如，熔化单元可以具有其中工作温度较高的较厚的耐火材料。此外，熔化单元的耐火材料可以适用于抵抗较高温度，且被设计为限制渣渗透到耐火材料中，由此减少耐火材料的腐蚀。隔室的壁可以任选地合并耐火材料内衬的支撑物或耐火材料锚。适当的耐火材料支撑物和锚在本领域中是已知的。由于严峻的操作条件，预期耐火材料可能需要周期性的维护。因此，在一个实施方案中，在碳转化系统中使用带凸缘的室。在一个实施方案中，该室被悬挂为离开支撑物结构，以使得下部部分可以离开上部部分以便于维护。该实施方案允许除去下部部分而不妨碍在室上部部分和系统的上游或下游部件之间的任何连接。为了获得对本文描述的本发明的更好理解，陈述以下实施例。应理解，这些实施例旨在描述本发明的说明性实施方案，且不旨在以任何方式限制本发明的范围。实施例实施例1参考图IlOA到图110G，在一个实施方案中，转化系统包括具有活动炉排0002)的水平定向的初级处理单元(4000)、具有区间区域和等离子体喷灯0301)的组合的竖直定向的次级处理G201)和熔化单元0250)、以及具有气旋分离器(4400)、精制室0302)和两个等离子体喷灯G301)的气体重整单元。水平定向的初级处理单元水平定向的初级处理单元是耐火材料内衬的，且具有带有水力泵和气锁的原料输入部，还提供各种维修和访问口。参考图117至图120，水平定向的初级处理单元具有带有多个底板水平的分级底板。每一个底板水平是倾斜的，以便促进反应物材料通过单元的运动而无需翻转未经处理的原料。单个底板水平对应于组合的横向传递和空气输入筒，使得多个这些筒O000)形成活动炉排。初级处理单元的侧壁提供有用于插入单个筒的开口。从该单元的相对侧插入邻近筒。当安装时，单个筒由在其上方的筒部分覆盖，使得单个筒的仅一部分暴露于该单元的内部。参考图90至图96，一系列单个筒原位形成活动炉排0002)。单个筒Q000)包括支撑物/连接元件和功能元件两者。支撑物/连接元件包括筒框架O010)和连接板 (2005)，特别地配置成用于密封到初级处理单元的壳的连接。在筒结构和连接板O005)之间提供耐火材料(未示出)以便减少热量损失和到连接板的热量传递。一旦插入，就使用适当的紧固件来固定筒。筒包括对准导向器O015)以便促进将筒正确插入到室壁和安装切口 Q020)，以便允许插入工具以促进从初级处理单元插入和拆卸筒。筒的功能元件包括空气箱部件和横向传送部件。筒的空气箱是由厚的碳钢制成的多个较小的空气箱O025)的复合体。空气通过空气孔Q030)或每一个空气箱O025)的顶部中的穿孔在反应物材料堆的底部处进入初级处理单元。经由连接于空气管O040)(该空气管连接到连接板中的热空气连接凸缘O045))的单一空气歧管O035)将空气供应给单个空气箱。连接板还包括用于热电偶O046)的输入部。筒的横向传送部件包括多指载体动力缸(2050)、接合元件和驱动系统。单个动力缸指O051)经由销或带肩螺栓Q060)附接于动力缸主体(2055)，销或带肩螺栓并不紧固在单个指上。动力缸主体连接于包括两个平行支架O070)的驱动接合板0065)。单个动力缸指Q051)包括被配置成接合分别位于单个空气箱和外部空气箱和筒框架之间的T形接合元件007 或半T形接合元件Q078)的凹槽。接合元件将动力缸保持在空气箱的表面的临近，使得动力缸在往复运动期间刮空气箱表面，由此避免渣块积累。移动多指动力缸的功率由水力活塞Q080)提供。简要地，在所阐明的实施方案中，推进动力缸的功率由水力活塞O080)供应，水力活塞O080)经由可选择为向前或向后方向的旋转的致动器O090)驱动轴Q086)上的两个小齿轮(2085)，允许动力缸以受控的速率扩张和收缩。位置传感器将动力缸位置信息传送给控制系统。两个小齿轮O085)接合驱动接合板006 上的平行支架0070)。组合的竖肓定向的次级处理和熔化单元参考图114，组合的竖直定向的次级处理和熔化单元是初级处理单元的直立延伸， 且直接从其中接收经处理的原料。组合的竖直定向的次级处理和熔化单元由区间区域或单元间区域分隔成上部次级处理单元和下部熔化单元。将次级处理单元维持在约950°C到约 1100°C的温度，且将熔化单元维持在约1350°C到约1600°C的温度。组合的竖直定向的转化和熔化单元包括具有渣出口的耐火材料内衬的竖直定向的室，且加热系统包括空气箱和等离子体喷灯。参考图114，经由位于邻近该次级处理单元的下游端部的八个空气箱040 将经加热的空气引入到次级处理单元。到空气箱的空气进料是可控制的，这允许转化工艺的调节。空气流率受进料/空气比率和操作温度变化控制。任选地，可以经由蒸汽注射口将蒸汽注入到次级处理单元。参考图114和图129，次级处理单元逐渐变细到变窄的区间区域或单元间区域。区间区域或单元间区域包括物理的障碍物以便支撑次级处理单元中的反应物堆，并将材料流从次级处理单元引导到熔化单元。参考图1 和图130，六个铜水冷件形成障碍物的芯。铜插入物(501 设置有凹槽(5020)以便保持铸造的耐火材料盖。进一步在任何暴露侧和底部上提供耐火材料涂层，以便构成完全的穹顶。将障碍物安装在区间区域，且障碍物包括多个孔，由此提供用于在次级处理单元和熔化单元之间传递材料和气体的多个管道。直径在20mm到IOOmm之间的多个氧化铝或陶瓷球停留在耐火材料结构的顶部以便形成床。这些氧化铝或陶瓷球提供经加热空气的扩散且促进将热量传递到灰分以便在区间区域或单元间区域中初始将灰分熔化成渣。
参考图1 和图129，位于区间区域下游的是熔化单元。熔化单元是具有排出孔的耐火材料内衬的结构。熔化单元在两个区段(上部熔炉和下部熔炉)处用凸缘连接以便促进下部/排出孔区段的替换。熔化单元还包括转移电弧等离子体喷灯、主工艺燃烧器、堰溢流中的任选的辅助燃烧器、吹氧口、视口和仪器仪表。等离子体喷灯和丙烷燃烧的燃烧器提供将在障碍物上方材料熔化成渣的热气体。 渣在熔化单元的底部聚集，且经由排出孔除去渣。如果排出孔因冷却渣而被密封，则使用吹氧管重新打开排出孔。渣粒化和冷却系统与排出孔以可操作方式相联。熔化单元具有围绕外部的水冷铜插入物以冷却耐火材料，由此延长耐火材料的寿命且因此延长整个器皿的寿命。铜件被铸造为具有设定的通道(通路、管)且具有用于水管与之连接的连接器。水被泵送通过铜件，且在金属内的热电偶(与熔化单元中的热电偶一起)被控制系统用来改变水流和温度。围绕渣倾倒提供另外的冷却，由此出渣口的出口由具有用于水的冷却通道的铜制成，且渣的流动受铜件的温度控制。嵌入到排出孔中的水冷锥形活塞用于调节和停止渣倾倒的速率。气体重整单元参考图114至图116，气体重整单元连接于初级处理单元且接收来自初级处理单元和组合的次级处理和熔化单元两者的气体。气体重整单元包括两个等离子体喷灯、旋风分离器和扩展的重整室。两个等离子体喷灯被定位在旋风分离器的在微粒除去之前的颈部。气体重整单元的等离子体喷灯是转移电弧喷灯，通常在范围iookw-mw内，这取决于系统的尺寸。每一个等离子体喷灯都安装在滑动机构上，滑动机构可以将喷灯移动到气体重整单元中和移动到气体重整单元外。借助于密封压盖将喷灯密封到气体重整单元。 该压盖压抵闸门阀而密封，闸门阀又安装在器皿上并密封到器皿。为了除去喷灯，由滑动机构将喷灯推出重整室。初始的滑动运动出于安全目的而禁用高压喷灯功率供应。当喷灯已经缩回越过阀且冷却剂循环停止时，闸门阀自动闭合。从喷灯断开软管和电缆，从闸门阀释放压盖，且由绞车升起喷灯。使用与以上过程的相反的过程来进行喷灯的替换；滑动机构可以调节为允许喷灯的插入深度的改变。机械操作闸门阀，以使得操作是自动的。万一冷却系统故障，则气动致动器被用于自动地撤回喷灯。从专用的空气储器供应用于操作致动器的压缩空气，以使得即使在电源故障时动力也总是可用的。相同的空气储器为闸门阀提供空气。通过防止进入到高压喷灯连接，将电学上联锁的盖子用作进一步的安全设备。实施例2开始渣彳顷倍丨稈序(mmmhm / ^.mm^fs)正常情况下，熔化温度之上的100°c的温差将足以自动发起倾倒(在流开始之后可以降低)。参考图87，以下程序用于异常的或混乱的条件i)将具有灭火毯的金属盘子放置在开口下方。ii)使用双铰接系统打开包装塞子。用钳子和盘子的平面除去支撑块。将吹氧管导向器放置在塞子入口的边缘(导向缝的底部)。对区A中的堰&冻结的渣吹氧直到倾倒开始。
iii)判断熔化单元B是否完全是流体(在步骤6之后将自我排空)。如果区B具有冻结的渣-使用弯曲吹氧管并吹掉堰的顶部和后面的任何渣。iv)除去吹氧管和吹氧管导向器并将其放置在盘子上。ν)在堰的底部处的叉状塞子吹氧管孔上使用塑料耐火材料。如果渣不流出堰，则重复步骤4-步骤9。vi)如果这不起作用，则用堰钳除去旧的堰并用新的堰替换。vii)替换支撑块。viii)关闭包装塞子。实施例3该实施例提供碳转化系统和用于将城市固体废物(MSW)转换成以下的工艺的一个实施方案1)能量的合成气，该能量的合成气随后被清洁和冷却，以便变成内燃机发电机的燃料；和2)底部灰分，从该底部灰分提取碳，且该底部灰分被玻璃化成基本上不可浙虑的聚集体。所涉及的单元工艺包括材料制备、将MSW转化成能量的合成气和聚集体以及合成气的清洁和冷却，使得合成气适合于用作内燃机的燃料。材料制备直接地从垃圾车接收MSW。除了除去白色货品、床垫、丙烷瓶和危险的或具有潜在的少量能量的其他物品之外，MSW没有经过分类。在该实施方案中，转化系统可以处理 11000MJ/吨或更多的MSW，且水分含量为25% -45%。材料制备由双行程粉碎组成，以便将材料减少到2”以下的尺寸。接着是使用商业上可得到的磁性分离器的黑色金属分离。如果废物含量和经济学许可，则可以通过商用涡流分离器除去非铁材料，同时可以借助于振动筛、空气刀或其他机械装置除去无机物和塑料。在进料制备区域中将经分类和筛分的MSW保持在足够的量，以便确保对转化工艺的材料的稳定供应，同时将材料的量限制为由环境允许所指定的量。定期地混合制备材料的货存量，以便使得材料的组成达到平均数并促进工艺控制。将材料制备区域保持在在负空气压力下，以便避免臭味的累积。将MSW转化成能量的合成气和聚集体MSff 进料将经制备的MSW从材料制备区域运送到进料装置，进料装置的功能是在维持气密的同时向碳转化系统提供MSW的经计量的供应。碳转化系统进料装置由往复运动的水力动力缸组成，往复运动的水力动力缸通过小到足以确保良好密封的通路将MSW推进到初级处理单元。动力缸的横截面是三角形，且合并有剪切装置以便即使存在粘稠的或粘性的材料时也防止桥接。碳转化系统被分离成以下若干子工艺初始的干燥和挥发这使用经预热的空气以高达800°C的温度在初级处理单元中实现。在MSW下将经预热的空气吹送通过在被分成多个串级区段的往复运动的水平炉排中的小孔。控制空气的量以便限制在MSW堆下出现的氧化，且在堆上方的大气是亚化学计量的。工艺温度、进料速率、堆高度、空气流体积、空气温度、数量、位置和排出孔的直径都影响工艺。使用齿条齿轮系统水力驱动水平炉排区段，且对每一个区段提供独立控制。当在初级处理单元中干燥和挥发MSW时，MSW释放出粗合成气，且被转化成炭/灰分混合物。缺氧环境防止形成二噁英和呋喃，二噁英和呋喃是焚烧炉的普遍问题。使用经预热的工艺空气来进行水平炉排的冷却。因为冷却空气接近600°C，炉排的设计被独特地配置成最小化畸变。单个炉排区段被模块化，以便最小化维护所需要的时间。碳回收由底部炉排将来自初级处理单元的底部灰分运送到初级处理单元的端部，在该端部它落入到次级处理单元。灰分在次级处理单元和熔化单元之间的冷却耐火障碍物的直立堆上积累。将以约600°C的经预热的空气从堆的附近底部吹送，且向上通过它。与碳的反应是放热的，将灰分加热到其熔点(1200-1400°C)，同时生成一氧化碳气体。堆高度、直径、空气流、温度、空气喷嘴数量、尺寸和位置影响了性能。在灰分达到障碍物的底部的时间，它耗尽了碳并且熔化。熔化的灰分由重力从堆的底部流动通过将次级处理单元与熔化单元分离的水冷耐火障碍物中的孔。一氧化碳气体离开次级处理单元的顶部，以约800°C进入到初级处理单兀。固体残留物玻璃化使用来自被引导到熔化池的燃料气体和高温等离子体羽流的大量热量，在熔化单元中将来自次级处理单元的熔化的灰分维持在过热。熔化单元几何结构被设计为最小化耐火材料的侵蚀，而用嵌入的铜块来主动水冷却底部和潮汐线。从熔化单元的侧部抽出熔化的灰分并将其倾出到基本上不可浙虑的且适用于结构聚集体的无定形结构中。放出口用作将熔化单元与外部分离的压力边界。可以通过用高压水喷射器过度淬火熔化的灰分使其碎裂成小的颗粒，或者可以空气冷却熔化的灰分，然后是机械破碎和筛分。合成气重整使用定向湍流空气喷射器在到重整区的入口加热在初级处理单元和次级处理单元中生成的合成气，以便造成饥饿燃烧。从那里，经加热的合成气穿过两个等离子体喷灯的羽流。喷灯用于进一步将合成气加热到接近1100°c，并通过由等离子体羽流中的活性物质得到的电子驱动的化学的活性将长链烃分解成它们的组分物质。合成气然后穿过通路，离开初级处理单元进入到串联的两个室，这两个室是1)用于除去微粒物质的热气体旋风分离器，和2)用于将合成气运送到同流换热器器皿的热气体管。热气体旋风分离器和热气体管的体积是添加剂，且允许足够的停留时间以便完成精制合成气所需要的化学反应。热气体旋风分离器是耐火材料内衬的结构，且具有足以允许在其壁上相当多的颗粒积累同时维持工艺效率的尺寸。热气体管没有水平部分，以便防止微粒的积累。离开热气体管的合成气主要由氮气、一氧化碳和氢气组成，且具有很低量的甲烷和其他燃料气体、没有氧气和很小量的焦油和颗粒。合成气的清洁和冷却合成气以约1050°C的温度离开热气体管。它在空气/气体同流换热器中冷却，且然后继续前进通过气体质量清洁套件(GQCS)，其中它进一步冷却和清洁。在同流换热器中从合成气除去的热量用于加热工艺空气以便用于初级处理单元、次级处理单元和气体重整单元。GQCS由文丘里洗涤器中的冷却和清洁组成，然后是除去酸气体的HCl洗涤器、除去硫化氢的H2S洗涤器、用于最终除去微粒的集尘室以及用于除去任何残余焦油和重金属的碳床。从气体除去的微粒和焦油被再循环回到以喂入初级处理单元。使用包括均衡器皿、空气汽提塔、高级氧化、碳床和树脂床在内的商业上可得到的技术清洁来自洗涤工艺的废水，以达到表面排出标准。虽然已经参考某些具体的实施方案描述了本发明，但其各种修改对本领域技术人员将是明显的，而不偏离本发明的精神和范围。预期如对本领域技术人员明显的所有的这样的修改被包括在以下权利要求的范围内。
权利要求
1.一种用于将含碳原料转化为合成气和渣产物的碳转化系统，所述碳转化系统包括(i)初级处理单元，其用于将含碳原料转化为初级废气和包含炭的经处理原料，所述初级处理单元包括两个或更多个处理区、横向传送系统、一个或多个原料输入部，其中所述初级处理单元与用于将热量递送至所述处理区的加热装置以可操作方式相联；( )次级处理单元，其适合于接受来自所述初级处理单元的包含炭的所述经处理原料，并将所述经处理原料转化为固体残留物和次级废气；(iii)熔化单元，其与包括一个或多个等离子体源的所述次级处理单元以可操作方式相联，所述熔化单元配置成使所述固体残留物玻璃化和任选地产生熔化单元气体；(iv)重整单元，其用于将废气重整为合成气，所述重整单元包括适合于降低输入气体中的微粒负载的一个或多个颗粒分离器，和配置成向所述重整单元的至少一部分提供能量的一个或多个能量源；和(ν)控制系统，其配置成调节所述碳转化系统的一个或多个操作参数。
2.根据权利要求1所述的碳转化系统，其中所述横向传送系统是活动炉排。
3.根据权利要求1或2所述的碳转化系统，其中所述一个或多个颗粒分离器包括一个或多个气旋分离器。
4.根据权利要求3所述的碳转化系统，其中所述一个或多个气旋分离器串联布置。
5.根据权利要求3所述的碳转化系统，其中所述一个或多个气旋分离器并联布置。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的碳转化系统，其中所述初级处理单元还包括一种或多种工艺添加剂输入部。
7.根据权利要求1至5中任一项所述的碳转化系统，其中所述初级处理单元还包括用于使所述材料移动通过所述初级处理单元并供应工艺气体的模块化横向传送系统。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的碳转化系统，其中所述次级处理单元和所述熔化单元经由区间区域连接，其中所述区间区域包括障碍物以限制材料在所述次级处理单元和所述熔化单元之间的流动。
9.根据权利要求8所述的碳转化系统，其中所述障碍物布置为基本上平行于所述区间区域的纵轴。
10.根据权利要求8所述的碳转化系统，其中所述障碍物布置为基本上垂直于所述区间区域的纵轴。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的碳转化系统，其中所述重整区包括一个或多个等离子体喷灯。
全文摘要
一种具有四个功能单元的碳转化系统，每一个单元包括一个或多个区，其中所述单元被集成以优化含碳原料向合成气和渣的总转化率。在系统的每一个区内发生的过程可以被优化，例如，通过配置每一个单元和通过使用集成控制系统管理每一个区内出现的条件。
文档编号C10J3/46GK102471707SQ201180002480
公开日2012年5月23日 申请日期2011年3月1日 优先权日2010年3月1日
发明者安德里亚斯·茨安格瑞斯, 马克·培根 申请人:普拉斯科能源Ip控股集团毕尔巴鄂沙夫豪森分公司