多面体气化器及相关方法

专利名称：多面体气化器及相关方法
技术领域：
本发明总的来说涉及含碳燃料的汽化，本发明尤其涉及在一个容器中既包括固定床汽化工艺又包括携带流汽化工艺的含碳原料的新的汽化装置和方法。可选择的是，流化原理可被用于汽化器。内部产生的活性焦碳可被用作用于合成气的主要吸附剂，所述合成气被净化以便产生合乎环境要求的合成气。本发明能够在固定床部分接收和处理粗燃料，以及在携带流部分接收和处理研磨成粉状的或精细的固体物、液态和气态原料。
背景技术：
广义地说，气化是从含碳燃料产生被称作合成气的可燃气体的过程。气化是人们熟知的使用反应物如空气、氧气和蒸汽将固体、液体和气体原料转化为气体如氢、一氧化碳、二氧化碳和甲烷的工业过程。所产生的气体可用于发电，产生热量和蒸汽，或作为生产各种化学和液体燃料的原料，或者上述用途的任何结合。为了有助于理解本发明，有必要了解气化的历史和现有的商用的气化技术的局限性。
自从19世纪以来，各种形式的气化已被用于将固体燃料(初级燃料)转化为气体燃料(合成气)。在天然气使用和发展以前，大量的煤炭气化首先被用作产生城镇煤气的方法，通过管道系统分配到欧洲的大部分地区。
最早的气化工艺被称作固定床(或移动床)气化。德国人最早开发了固定床气化并随后开发了第一台大规模固定床煤炭气化器。另外的工艺如流化床气化和携带床或携带流气化工艺已在最近被其他人开发出来。这三种工艺全部具有其优点和局限性，以下的讨论将会进行一般地描述。
固定床气化需要粗燃料(通常直径为1/4”到2”)。最有名和使用最广泛的固定床气化技术是鲁奇干灰炉气化器(Lurgi Dry Gasfier)(草木灰被恢复干燥而不会变成熔化态或熔渣)。鲁奇干灰炉气化器目前被南非用于将大量的煤炭储量转化为合成气，合成气然后通过下游合成气催化剂被转化为液体燃料或化学品。在南非几乎一半的运输燃料来自鲁奇式的煤炭气化厂。当前，在美国安装有一台鲁奇式气化装置，其将褐煤(高湿度，低等级)转化为合成气，合成气随后被转化为管道品质的甲烷并卖给天然气管道系统。鲁奇式气化器的一个优点是能够产生氢和一氧化碳的比率大于2的合成气。这使得净化后的合成气可被用于下游的要求这种高比率的制造液体燃料和化学品的转化工艺。
固定床气化使用粗燃料，所述粗燃料首先必须除去挥发性成份(即除去挥发性化合物)，然后才能进行剩下的固定碳的气化。在来自鲁奇干灰炉气化器的合成气中携带焦油和油类导致英式气体鲁奇(British GasLurgi(BG/L))固定床造渣气化器的开发。尽管BG/L在初始的未加工合成气流出物中，也携带焦油和油类，但BG/L能够重新循环和注射焦油和油类到气化器的下游热渣(熔化的灰)部分中，在该处焦油和油类被转化为合成气的组份。重新注射焦油和油类是在本发明中被排除的不必要的附加步骤。提供一种防止在未加工合成气流出物中产生焦油和油类的气化系统是固定床气化器的技术改进。
固定床气化的局限性特征包括(1)合成气中携带焦油和油类；(2)由于细小的煤炭/燃料阻塞粗燃料之间的空隙空间，因此难以被使用(因为这一原因，大堆的煤屑堆积在这些厂子的附近或者被运离现场运送给可以使用这些碎屑的燃烧设施，从而导致从煤炭到产品的较低的整体生产效率)；(3)难以使用液态碳氢化合物原料；(4)难以使用要求机械搅拌以搅动燃料床的粘结煤(具有低的灰熔点的煤)。
已知一种称作携带流或携带床气化的新的气化工艺。磨成粉的固体燃料和/或粘性液体燃料可供给气化反应器并快速转化为合成气。携带流气化工艺的一个主要优点在于不产生焦油和油类，排除了其在流出的合成气中的存在。
携带流气化工艺的另一个优点是它能够气化液体燃料(即油类或来自精炼厂的重油残留物)。主要的携带流气化工艺包括那些由Texaco，Shelland Dow Chemical(Destec)公司开发的工艺。携带流气化工艺不能方便地处理粗燃料。这使得它难以处理储如生物物质和分离的市政固体废物或者废轮胎(不能被经济地研磨成粉的燃料)等一些燃料。携带流气化工艺的另一个局限性是它不能实现出口合成气中的氢和一氧化碳比率的广泛的内部控制。为了向有利于氢的方向调节该比率，要求附加下游水煤气变换反应器以便增加氢和减少一氧化碳。
携带流气化技术在技术和燃料处理方面也有局限性。为了运送燃料到气化器，一些携带流气化器使用通常为水和粉碎固体分别以大约1∶2的比率混合的煤浆加料。其它的商用携带流气化器使用干式加料将粉碎的固体装入气化器。所有这些气化器产生的合成气中的氢和一氧化碳比率大约为1∶1或更小，并且控制该比率的能力也有限。使用煤浆加料的工艺对于固体原料来说，限制了其使用高湿度燃料例如褐煤，其原因是太多的水分加入到气化器系统导致差的气化性能。
除了上述说到的局限性以外，其他现有技术的问题包括(a)结渣、结块和/或者在气化器的燃料输送途中、燃料床和或/渣排放区产生不期望的材料堆积；(b)不充分的硫类和污染物控制要求气化器的下游设立大量合成气净化和处理设备；(c)高的安装和操作成本；和(d)有限的燃料适应性。
被称作流化床工艺的第三种气化工艺在有限的基础上使用。流化床气化器也使用粗燃料，但是所述粗燃料的尺寸稍小于在固定床气化器中所使用的粗燃料的尺寸。流化床气化工艺的一个优点是它能够使用具有较高含灰量的燃料。流化床气化工艺所面临的挑战涉及燃料在燃料床中的结块。另外，流化床气化工艺具有一些与固定床气化工艺类似的局限性。
总而言之，现有的气化技术的主要局限性包括有限的同时处理或气化粗的固体燃料和细的固体燃料的能力，或者同时处理或气化粗原料或液态烃原料的能力，导致在任何一个系统中总的来说缺乏燃料适应性。尽管气化厂一般能够满足极高的排放物限制要求，其资金成本保持较高。控制污染物的成本必须减少以便能够广泛使用于能源或电力发电厂。本发明指明要解决这些难题。

发明内容
本发明涉及用于生产合乎环境要求的合成气的连续气化工艺，所述工艺具有在其内部产生作为吸收众所周知的在合成气气流中发现的污染物的媒介的活性焦碳的能力。并且，该工艺在单个容器中既具有固定床气化工艺又具有携带流气化工艺，因而能够使用宽泛的含碳燃料类型。再者，本发明还能够利用流化特征来搅动固定床燃料和/或灰渣以便可选择地增加排出的合成气流携带的焦碳微粒的携带量。本发明优选作为结渣气化器工作。
优选的是，本发明使用干式进料器燃烧器用于携带流进料口部分，以避免使用含水浆料加料工艺的需要。由于具有将燃料采用干式加料送入与固定燃料床连接的携带流部分的能力，本发明能够方便地控制蒸汽与氧的比率，因此具有从气化器内部的部分水煤气变换反应中增加氢产品的能力。如果需要，进一步使用蒸汽的温度适度化可促进随后的甲烷化反应以便增加合成气中的甲烷的含量。具有控制氢到一氧化碳的比率的能力排除或减小了设置附加的水煤气变换反应器和/或在主气化器下游设立二次气化器的的需要。当借助各种催化剂和下游工艺利用合成气生产要求高比率的产品如甲醇、氨、甲烷或液体燃料时，这可改提高整个的工厂经济性。
粗燃料被送入气化器的顶部，在该处通过料床直径的三次阶跃变化自动调节燃料床的高度。第一次阶跃变化接近气化器的顶部，在该处粗燃料进入并滑到燃料休止角。该上部部分代表气化器固定床部分的下降气流气化部分，下文中称作罩盖。在罩盖中，粗燃料在罩盖底部附近转化为活性焦炭之前被脱去挥发成分，在所述罩盖底部附近温度被升至刚好在粗燃料的灰熔点以下的温度。注入补助空气或氧气和蒸汽可充分地排除焦油和油类。在主气化器容器中包括罩盖装置形成包围罩盖外部的上部压力通风系统，在罩盖中合成气具有排出端口。全部上部固定床气化气必须以下降气流模式或者与燃料一起同时经过罩盖下部凸缘的周围，然后进入上部压力通风系统并在排出端口排出气化器。
罩盖可以是钢制的圆筒嵌入物，并具有支撑下部向内收敛的边缘，所述边缘固定在其内部用作内衬的陶瓷材料。为了确保罩盖中的钢的适当冷却和温度控制，可在罩盖外部使用装有循环水的卡口管。
固定焦炭经过罩盖底部凸缘下方后，粗燃料接着又向外流动，形成另外一个朝向具有陶磁内衬的主气化器外壳内壁的休止角。
在同一区域开始的另一次内部阶跃变化迫使粗燃料在朝着气化器的下部固定床部分向下移动时进行会聚。陶磁内衬的直径向下收敛的目的是制造围绕下部固定床燃料的下部环形压力通风系统，以便其接受来自使用切向加料燃烧器(tangentially fired burners)的携带流气化部分的气体。当粗糙固定焦炭燃料向下移动至罩盖下方时，气体逆燃料流方向以上升气流模式流动。燃料继续向下朝着灰渣结渣区移动，在该区熔化的灰渣通过底部的放渣口被除去。无论粗燃料在哪里接触气化器的陶磁内衬部分，可利用多个小孔来流化或者搅动粗燃料或灰渣。
携带流气化部分可输送细的或粉化的固体燃料、液体或气体燃料或者其任意混合物。携带流气化部分大约可处理两倍的输入固定床部分的燃料。来自携带流部分的气体通过下部固定床向上移动，首先与从下部固定床得到的气体混合，接着继续向上移动最终与从罩盖部分出来的气体混合。全部气体在上部压力通风系统中混合，然后从气化器中排出。上部压力通风系统也用作控制气体排出前的滞留时间和温度的手段以确保裂化焦油和油类。
另外，所述气化器可以两种方式从气化器中分离活性焦炭。一种是在合成气排出物中有意携带碳微粒，所述微粒接着被一微粒去除系统进行分离。第二种是设有一分离端口，来自气化器中部的粗燃料在其中被分离。后一种方法仅在作为悬浮微粒携带出的材料的量不能向下游的污染物吸收系统提供足够的活性焦碳以满足所期望的污染吸收率和吸收效率时才使用。
总之，本发明克服或基本上减轻了在此之前存在于现有的气化技术中的问题。本发明既包括新的装置又包括独特的方法，将固定床气化过程和携带流气化过程结合在一个容器中，用于气化含碳原料以生产合乎环境要求的合成气。可选择的是，利用流化原理脉动燃料床中的粗燃料和/或灰渣。另外，气化器的固定床部件同时具有下降气流气化和上升气流气化。在气化器中获得的优良的操作特征增加了化学和热效率，同时降低了合成气的生产成本。本发明所描述的气化工艺具有高的燃料适应性，既能够利用粗糙的固体燃料，又能够利用粉化的固体燃料，以及液体和气体原料或者其任意的组合物。合成气中的氢与一氧化碳的比率易于控制在0.5∶1到3.3∶1的范围内。内部产生的活性焦碳制造出用于从合成气中除去污染物的吸附介质，所述污染物包括但不局限于硫类、汞、氯化物及其它。减少了堵塞和结块，焦油和油类在气化器内被除去而不被原料合成气携带出去，获得了高的工艺效率，导致低的设备成本、安装和操作成本。本发明的这些目的和特征通过参照附图的具体描述将会更加明显。


图1是在本发明范围内的气化器的横截面图示；图2是具有补充数字的气化器的横截面图示；图3也是具有补充数字的气化器的横截面图示；图4和4A是表示在气化器上部固定床部分中的内部罩盖的横截面图；图5是气化器的平面图，其中示出了切向加料燃烧器(tangentially firedburners)；图6是可能使用的典型的燃烧器的横截面图；图7是加工流程图，示出了活性焦炭如何从气化器中被收集用作合成气净化吸附剂；图8是气化器的横截面图，示出了脉动装置如何放置在气化器中；图9是脉动控制中心的图示。
具体实施例方式
下文将参考附图描述本发明当前的优选实施例。在图示的优选实施例中，图1示出了气化器1的横截面图。粗糙的含碳原料通过粗进料口2进入气化器的顶部，并向下移动通过气化器1直至其在底部3处变为熔融灰。粗糙原料可包括但并不限于以下原料煤炭、油类焦炭、城市固体废物、生物物质或它们的组合物。在进料口2下方，燃料进入高温分解区，标号4在这一区域的顶部，标号5在这一区域的底部。在高温分解区粗燃料被燃烧和气化的结合加热，并引起粗燃料脱挥发分作用。高温分解所需要的燃烧氧气或空气和蒸汽通过由管子7分流的若干端口6进入。在端口6加入的氧气或空气的量被设定为保持点4处的温度在5000°F至15000°F之间并优选在7000°F以上，保持点5处的温度在8000°F至15000°F之间并优选为大约12000°F。在端口6周围的点处，当氧气或空气与来自燃料的高温分解的气体一起燃烧时可能会出现燃烧热焰。当气体布满整个高温分解区4到5时，气体温度变得适中。
类似于其它的下降气流固定床气化工艺，燃料和高温分解的气体都向下移动。这种向下气体移动引起高温分解气体经过点8和点9之间的氧化气化区。在入口10，更多的氧气或空气和蒸汽进入气化器以提高气体的温度，使得在喉部11处的温度达到接近燃料的灰熔温度并在该温度以下。若干管子12可向端口10输送氧气或空气和蒸汽。对于典型的煤炭，灰熔点的范围在19000°F至大约24000°F。在操作中，喉部区11的最大峰值温度维持在灰熔点温度以下至少500°F，在正常的最大条件下为1000°F以下。
当高温分解的气体在喉部11处经过燃烧区并在点9处移出到燃料床出口时，大多数(如果不是全部的话)焦油和油类被裂化并转化为合成气。合成气的主要化学成份为氢、一氧化碳、甲烷和二氧化碳。从燃料入口2到指定点13之间的气化器部分被称作罩盖部分或上部固定床部分。来自罩盖部分的气体在点9处留下粗燃料。
气体离开上部燃料床时向上经过环形压力通风系统14。设定压力通风系统14的体积以提供充足的气体滞留时间以便在任何残留的焦油和油类通过出口管15出来之前将它们转化为合成气。对即使是最轻水平的焦油或油类也不允许的应用，典型的滞留时间为至少两秒。并且，在为了使从气化器携带的焦油和油类量接近零的操作中，调节蒸汽对氧气或空气的比率和流量以保持燃料床出口处的温度在10000F到16000°F的范围内，优选为大约15500°F。这种高温和滞留2秒或更多秒时间的结合已经在试验程序中显示以便彻底裂化全部焦油和油类。
罩盖部分的一个重要特征是能够控制引入端口6和端口10的氧气或空气和蒸汽的量。这使得粗燃料的温度被升至足够高以确保彻底的燃料脱挥发分作用以及在位置13处从罩盖部分出去之前裂化全部的焦油和油类。在点2和13之间的罩盖部分代表在气化器内的两阶段固定床中的第一阶段。当粗燃料到达罩盖部分的底部时，由于在罩盖端部附近的点8，11，13处的高温，基本上所有的挥发物都已经被馏出并且焦油和油类已经被消耗。
在燃料被脱去挥发成份之后，残留的固定碳已变为活性焦炭和灰渣固体，并继续朝着燃料床的下部部分向下移动。主要的内部气化器壁16可收敛以形成第二下部压力通风系统17。该下部压力通风系统17是携带流精细或微粒燃料从燃烧气化圆筒室18进入的区域。细燃料、液体和/或气体燃料可用一个或更多切向加料燃烧器19送入该下部区域。细原料、液体和/或气体原料在围绕下部粗燃料床的下部压力通风系统17中几乎立即发生气化。用于携带流部分的原料可包括但不局限于粉煤、粉化的油类焦炭、液烃、天然气、其它细燃料，或者其任意组合。来自携带流部分的气体通过下部固定床向上移动，从点17向点9移动。来自上部固定床和下部固定床的气体在上部压力通风系统14中与从携带流部分获得的气体混合，然后在气化器出口15处从气化器中排出。
这样，粗燃料送入到形成固定床气化区的气化器的顶部，而细燃料、液体和/或气体燃料被输送到气化器的下部携带流部分中。这两种类型的气化工艺的结合允许携带流部分接收未被水浆运载的干式加料的细燃料或粉化燃料。通过采取这种作法，气化器能够对气化器中的蒸汽对氧气的比率具有较宽的控制，这反过来又赋予气化器有利地控制合成气排出气体中的氢对一氧化碳的比率的能力。
另外，气化器的两阶段固定床部分消耗了几乎所有的焦油和油类，同时在气化器中将一些固定碳转化为活性碳。这些活性碳中的一部分可作为多种不期望的气态种类的污染物的吸附剂用于净化系统。
图1和2所示的气化器1包括ASME编码的压力容器，在图2中统一以20标明。压力容器20为可提供所有功能的复杂几何形状。容器20的外部通过提供冷却保持为编码的可接受温度。两种标准的冷却方法为空气冷却和水冷却。通过容器壁将热辐射到环境中的空气冷却方法是最简单且最省钱的方法。容器的内部优选包括用于主容器的陶瓷内衬21和用于容器罩盖部分的陶瓷内衬22。陶瓷包裹着存在过高温度的所有区域。利用适当设计的陶瓷内衬21和22，辐射到环境中的冷却是可接受的。利用空气强制通风冷却是次简单和最经济的冷却方法。为此，在容器周围要建造散热罩盖，并且空气被强制通过散热罩盖。对于希望略微提高效率的应用，代表第三种冷却方法，所述容器可装以水套以便制造蒸汽用于气化器或工厂的其它地方。
在气化器1的内部，陶磁内衬的21和22的内部形状对气化器的成功很重要。在图3中，示出了陶磁底面23的内部横截面。表面23提供了一圆锥形斜面以便熔融灰向着熔融灰渣分离孔24移动。设置氧气端口25和气体燃料端口26(其中每个端口可为多个)以便产生热焰从而通过所需要的加热使灰渣在分离孔24中保持为熔化状态。气态燃料可以是包括回收合成气、丙烷或天然气中的任何任意一种。在一些应用中，甚至可以使用油类。熔融灰通过孔24在陶磁盘形板27上滑动。板27倾斜从而使得熔融灰从板27侧面滑落。熔融灰从板27上掉下后落入水槽28中并在水槽中固化。当固化的熔融灰通过水槽28掉落时，其必须通过研磨器29，研磨器29粉碎灰渣使其大小能够适于通过液力输送到灰储存箱中。本领域的技术人员将会理解，在此可使用各种各样的替换灰渣收集和处理系统。
在容器侧部的蒸汽出口30除去由灰渣形成的蒸汽并防止蒸汽过多地通过熔融灰渣离孔24流动，这种情况将导致灰渣在孔24中固化。来自出口30的蒸汽被用于气化器所要求的蒸汽的一部分。在陶磁板27和孔24底部之间的间距是可调的。也可将熔融灰收集到干燥无水的槽容器中，但在此不讨论。
上述陶磁内衬21的圆锥形陶磁部分23的形状可设置为形成节流区31。这将在陶磁内衬的下方在点32处产生空腔，形成围绕下部粗燃料固定床的下部环形压力通风系统。来自切向加料燃烧器19的气体在开口18处进入环形袋。所述气体环绕下部压力通风系统32并进入燃料床。
在节流区31上方，陶磁表面33最好也具有圆锥形状。从罩盖底部开口13开始的粗燃料床的面积小于陶磁表面31下方的面积。这在陶磁表面33和罩盖出口区13之间产生天然床自由表面。在自由表面的点9处，全部气体从罩盖部分和下部固定床部分离开燃料床。气体经过上部压力通风区14，然后在排气管15处排出气化器。
在表面33、32、31和23处以及罩盖内使用的陶磁优选为高温、高品质陶磁，如由Saint-Gobain Industrial Ceramics公司生产的Zirchrom 90。Zirchrom 90具有超过28000°F的操作温度，由86％的Cr203和7％的Zr02组成。所述陶磁由规块组成，用于装配在容器中。陶磁内衬由容器壁20和半球形的容器底部34支撑。优选便宜的耐热差的陶磁用于容器20和形成内表面的高温陶磁之间的内衬材料。对于陶磁表面35和36，可用较便宜的陶磁如AL100，其为A1203。在罩盖部分中，在点37和38标明的高温表面区，可使用高品质的陶磁如Zirchrom 90，而在低温陶磁表面39处可使用如AL100的陶磁。
图4示出了气化器1的罩盖部分40。钢制圆锥形部分41支撑着陶磁内衬22。图4A是底部左侧角部分的放大图，更好地示出了罩盖部分40。圆锥形部分41形成罩盖40的底部，优选焊接到竖直钢制圆筒体42上。圆筒体42优选焊接到罩盖容器顶部43上。许多竖直轴线的卡口管44可焊接在圆筒体42周围。卡口管穿透半球形容器顶部43。小直径管64优选位于每个卡口管的中心以便允许煮沸的水沿着管流动。卡口外部管44可在其底部弯曲并焊接到圆锥部分41上。内管64在弯曲点终止。通常进入卡口管的内管64的水对于所使用的水压接近水的沸点。当水向上流经外部卡口管44时，热交换引起水沸腾，形成水和蒸汽的两相混合物。这些卡口管44冷却钢制圆锥部分41和钢制圆筒体42，使他们保持在其ASME编码的材料强度范围内。蒸汽可用于气化器入口需要的蒸汽或用于工厂的其它用途。
在管12中氧气或空气与蒸汽混合后可被加入钢制圆筒体42中。围绕圆筒体42的环面可具有许多管12，以便向罩盖40提供进入气体。
陶磁表面45形成气化器的喉部。所述喉部是所形成的气体流通截面的节流部分，其引起温度在节流区11增加。该节流区和增加的操作温度被设计用于防止在粗燃料脱挥发分作用中形成的焦油和油类从罩盖40中排出。经过喉部11的排出气体被暴露在足够高的温度下，结合气化作用和燃烧反应，以便瓦解焦油和油类并将其转化为主要的合成气混合物，主要是氢、一氧化碳、甲烷和二氧化碳。陶磁表面46是一倒转的圆锥形表面，该表面足够陡以便保持紧靠着它的燃料床材料，并允许气体扩散和限制相关的压力下降。在入口10到喉部45之间的区域是罩盖部分的主要燃烧区。
图5示出了气化器1的俯视图。所示的两个切向加料燃烧器19连接到主容器20上。这两个燃烧器19部分氧化和气化精细和雾化的固体燃料、液体燃料或气体燃料如天然气。燃烧器通常具有环形横截面，其外壁为钢管。管的内部优选以图6所示的高温陶瓷46作内衬。通常精细或粉碎的固体燃料通过螺旋进料器47送进燃烧器。入口气体、氧气或空气和蒸汽在端口48处进入燃烧器。在此可使用若干已知的燃烧器设计。图6示出了一种典型的燃烧器。该燃烧器具有环形部分49和叶片50。燃烧器中主要的磨损区域为陶瓷表面51。叶片50引起燃料和入口气体在区域52中混合并氧化和气化。燃料朝着燃烧器的中心部分地快速氧化和气化，同时，部分入口气体继续沿着壁移动，为陶瓷提供冷却保护层。在燃烧器18的端部，气体和剩余燃料进入气化器的压力通风区17。在这一点，携带流气体通过气化器的下部固定床并在区域9处离开该床进入压力通风系统14，然后在排出管15处离开气化器。
携带流气体混合到下部固定床中，为携带流产品提供必要的碳以达到气化平衡。附加蒸气可在图1所示的端口53处提供，附加蒸气排放到标号为54的区域，以便控制点9处的气化条件和所希望的温度。蒸气管55提供所需要的蒸汽。在端口53处使用蒸汽可对区域9处的燃料床出口温度提供重要的控制，这将促进部分水煤气变换反应，以便产生高质量的氢气。氢气与一氧化碳的比率就是这样控制的。当加入蒸汽使燃料床具有适当温度时，氢的生产可达到最大化并且可提高气化器的热效率。如果需要，可将附加的蒸汽添加到相同的区域中，以便有利于冷却和由甲烷化反应产生甲烷气体。
当温度降低并到达大约1300°F以下时，通常气化反应减速和停止。当使用蒸汽将区域9处的燃料床温度控制在1700°F至1400°F的范围内时，可优化在压力通风系统14中的焦油和油类的裂化。若上部燃料床的喉部11适当执行功能，就不必在上部压力通风系统中使用附加的高温来裂化焦油和油类。本专业技术人员将会理解，根据燃料供给和所期望的合成气输出，可在各种温度分布下和不同量的氧气、空气和蒸气下操作气化器。
图7描绘了本发明范围内的重要新颖性。图7示出了活性焦碳粒从排出合成气蒸汽中捕获的过程或者直接从合成气中分离用于下游袋滤室的过程。图7示出了带有合成气净化系统主要部件的气化器1。在该图中，气化器1具有排出管56，所述排出管56将载有粒子的热合成气排出至粒子清除系统57中。合成气接着进入余热回收蒸汽发生器58中。离开余热回收蒸汽发生器58的合成气的温度约为300°F。合成气接着通过具有双重作用的袋滤室59，袋滤室59不但除去了所有的剩余粒子，而且还除去了绝大部分来自合成气的气相污染物，污染物包括但不限于硫类、汞、氯化物、重金属和其他污染物。
分级的活性焦碳和输入的合成气在袋滤室59紧上游的混合室60中进行混合。合成气和活性焦碳的混合将活性焦碳运载到袋滤室中并衬在袋中。在袋滤室59中将活性碳收集在袋中。在275°F至350°F这一低温范围内，上述活性碳在吸收各种污染物方面很有效。商用的活性碳很昂贵，往往超过$1000/每吨，因此，不常用于大规模气体燃料的净化。但是在本发明中，活性焦碳是气化器的副产品，与其来源燃料相比，它不再昂贵。
在气化器中生产活性焦碳有二种方式。第一种是在气化器的点13周围的上部固定床部分。第二个区域在携带流部分中。通过有目的地将精细固体制成一定尺寸，在该尺寸下，部分微粒未充分气化，而是作为粒子与合成气一起被运载出去，上述粒子将被暴露在很高的温度中，以确保活化。
活性焦碳可以以两种方式离开气化器，或者被排出气体携带出去，或者直接从固定床上除去。在上述的携带流部分产生的细小粒子或来自于固定床燃料区域的大颗粒燃料破裂后的微粒的细小粒子被排出的合成气携带。获得活性碳的第二种方式是借助抽吸管61。抽吸管是倾斜的套管，其在点9处的燃料床表面的紧下方穿过气化器燃料床。通过在外侧端产生略低的压力，所述抽吸管起到抽真空的作用从而吸出活性碳。所述抽吸管为双壁管，在两个管之间带有水套以便冷却抽吸管61。如果气化器产生由排出合成气携带的足够的活性焦碳以满足污染控制的需要，则不需要第二种方式。
所分离的部分冷却的活性焦碳接着被粉化62，然后移动到粒子冷却器63中，在冷却器63中活性焦碳与粒子去除系统所收集的物质集合在一起。活性焦碳接着在点62处研磨成所希望的细度。粉化的活性焦碳接着注入混合器60，混合器60将活性焦碳运载到袋滤室59中。
通过使用新方法利用内部产生的活性焦碳作为下游合成气净化的产品，与其它气化器系统相比，本发明提供了改进的总工厂操作效率。通常，通过将燃料原料的总能量分为所产生的气体燃料输出物中的能量来测量热效率。由于本发明可分离一些进入气化器的碳作为副产品，其由常规方法所测量的总的热效率将低于其它比较系统。当将燃料(煤或其它燃料)部分看作燃料和部分看作吸收剂产品而不是都看作燃料时，就会得出不同的结果。当度量输入燃料时，减去分离的用作吸附剂的未转换的碳，本发明的热效率将会更高。而且，当从总工厂(包括所需要的用于净化合成气的下游设备的操作成本)的角度而不是其他的商业过程的角度来度量效率时，本发明显示出了优越的总工厂效率。
在图3的气化器的点9处的燃料床中的燃料部分，是灰和充分活化的焦碳的混合物。本发明所产生的活性焦碳不会被焦油和和油料所隐蔽，而焦油和和油料通常存在于其它固定床或某些流化床气化系统中。不同的粗燃料转化为活性碳的能力不同。具有较低挥发物与固定碳比率的燃料不如具有较高挥发物与固定碳比率的燃料适合。
经验表明，在特定温度范围内的特定固体燃料具有结块性，会阻碍它们在固定床环境中的适当流动。利用本发明，通过在选择的位置设置小端口，引起短暂的气体喷射或脉动以搅动粗燃料和/或灰渣，可大大提高粗燃料向下移动的能力。所选择的用于脉动的气体可以是蒸汽、回收合成气、氧气、氮气、空气或其它气体。通过在任意给定的区域使用若干脉动口，可破碎大块结块燃料，以确保连续的适当气化率。气体脉动的气流速度优选足够高以破碎燃料。设计端口65以便气体脉动达到音速。在实际应用中，气体速度可以低得多。图8示出了一些典型的脉动端口65。端口的数量和位置可根据所选择的燃料而有所不同。例如，在喉部区域11示出了一圈脉动口65，在燃料床气体出口区域9附近示出了第二圈脉动口。脉动口可设置在任何地方以便适当地搅动燃料。上述的区域为气化器内燃料可能结块的区域。
脉动口由附加到脉动管67上的陶瓷管组成。管67优选附加到容器壁20上或附加到罩盖圆筒体壁42上。对于罩盖圆筒体壁的情况，脉动管通过罩盖顶部43进入气化器。对于容器，若干脉动管可通过容器20侧壁的管口66进入。容器20可具有若干管口66。脉动管优选附加到容器壁上以便于支撑。
使用脉动搅动燃料床排除了在某些现有固定床气化器中使用的机械搅拌器的需要。每一脉动口可具有不同程度的脉动时间和频率。
图9的曲线示出了控制管67的脉动的过程。每一管67具有快速作用阀68，如电磁阀。每一区域中的阀门连接到共用气体源69上，所述共用气体源69保持为设定的压力。计算机控制器70确定何时打开每一个阀门68及其打开的时间。利用这种方法可在整个气化器1中调节脉动。到脉动口65的气体源69在气化器1的不同区域可有不同的气体成份和压力。
此外，下表描述了在图1和图6中所示的气化器在不同区域中可能的期望操作温度。
表气化器的的温度分布最大值 标准值 最小值Point温度F温度F 温度F2500 200 1004 solids1200 300 2004 gases 1500 1000 50011 2200 1800160013 1800 150013009 1600 1300100015 1550 1200 80054 2200 1600130018 2800 180016003 2900 2600220048 1200 800 20012 1200 800 2007 1200 800 200下面描述了当前优选的气化器1的启动模式。首先粗炭燃料或已去除挥发物的燃料被装入气化器。粗炭填充到气化器1中从点3至点2上方两英尺的位置。在点2上方标准燃料可添加到粗燃料加料系统中。大气温度和压力的氮气在入口6、10、19和25处进入气化器循环。所述气体通过气化器、经排出管15排出、进入分离器57，接着通过热交换器58。热交换器58的过热器部分保持与锅炉贯通、锅炉用锅炉用水填充至适当水位。氮气被缓慢添加直至达到操作压力。离开热交换器的氮气通过小型启动鼓风机，所述鼓风机将气体循环回气化器1的入口6、10、19和25中。在启动鼓风机下游，燃烧器燃烧混合氮气的氧气和天然气或丙烷以便在循环过程中缓慢加热气化器(约100°F)。当锅炉中的水达到操作压力时，过热器出口阀通过将过多的蒸气排泄到冷凝器中而保持压力。对于集成气化结合循环(IGCC)厂，其生产作为主要产品的电，此为蒸汽轮机的主冷凝器。当气化器燃料床到达约1000°F的温度时，温度保持约2小时，以便适当建立穿过陶瓷壁的温度。在热氮气继续循环的状态下，将小量氧气注入端口6和10，及将丙烷和氧气注入小型点火燃烧器型燃烧器19。在26处注入丙烷或天然气，在25处注入氧气。过量的气体通过热交换器后在排气管中爆发燃烧。燃烧缓慢增加超过大约六小时到达操作温度。当气体质量达到可接受的成份时，气体通过袋滤室59被过滤(is rooted)，其被热的排出气体加热到操作温度。这时，气化器处于联机最大负载。气化器可被缓慢升高到上述的标准满操作条件。
权利要求
1.一种气化器，包括间隔开的粗燃料和细燃料入口；固定床气化部分，在该部分粗燃料被气化；携带流气化部分，在该部分细燃料被气化；和气体排出端口，在该处从粗燃料和细燃料产生的气体被集中排放。
2.根据权利要求1所述的气化器，其特征在于，固定床气化部分包括上部固定床部分，其从粗燃料入口接收粗燃料，其中，粗燃料被脱去挥发成分以形成向下流动的挥发气体；和下部固定床部分。
3.根据权利要求2所述的气化器，其特征在于，还包括在上部固定床部分的内部截面收缩；和设置在邻近所述收缩截面位置的上部压力通风系统。
4.根据权利要求3所述的气化器，其特征在于，从固定床气化部分和携带流气化部分排出的气体在上部压力通风系统中集合，其中，气体排出场所设置在靠近上部压力通风系统的地方。
5.根据权利要求4所述的气化器，其特征在于，构造上部压力通风系统以提供足以裂化包含在排出气体中的焦油和油类的排出气体滞留时间和操作温度。
6.根据权利要求2所述的气化器，其特征在于，上部固定床部分被构造为在一定温度下操作，以便将一部分粗燃料转化为活性碳。
7.根据权利要求6所述的气化器，其特征在于，活性碳被排出气体所携带。
8.根据权利要求7所述的气化器，其特征在于，所述气化器还包括活性碳收集器以捕获和除去排出气体所携带的活性碳。
9.根据权利要求6所述的气化器，其特征在于，还包括活性碳去除端口以便允许从固定床部分除去活性碳。
10.根据权利要求9所述的气化器，其特征在于，还包括与活性碳去除端口相接合的螺旋设备，以允许除去活性碳。
11.根据权利要求1所述的气化器，其特征在于，携带流气化部分设置在下部压力通风系统中邻近挥发细燃料的下部固定床部分的位置。
12.根据权利要求1所述的气化器，其特征在于，细燃料通过至少一个切向加料燃烧器加入携带流气化部分。
13.根据权利要求12所述的气化器，其特征在于，细燃料从脱去挥发成分的固体燃料、液体燃料、气体燃料及其组合物中选择。
14.根据权利要求1所述的气化器，其特征在于，设定一部分细燃料的尺寸以确保细燃料的不充分的碳燃烧，导致产生被排出气体携带的活性碳粒子。
15.根据权利要求14所述的气化器，其特征在于，还包括活性碳收集器用于捕获和除去携带在排出气体中的活性碳。
16.根据权利要求1所述的气化器，其特征在于，其产生携带在排出气体中的活性碳，还包括用于从排出气体中捕获和除去活性碳的活性碳收集器，还包括污染物控制装置，其以所述活性碳接触排出气体以便从排出气体中捕获和除去污染物。
17.根据权利要求16所述的气化器，其特征在于，所述污染物选自硫化物，卤化物和重金属。
18.根据权利要求1所述的气化器，其特征在于，还包括多个注入端口，它们用于将氧气、蒸气或空气引入气化器的不同区域。
19.根据权利要求18所述的气化器，其特征在于，构造注入端口以便于气化器内的温度控制。
20.根据权利要求18所述的气化器，其特征在于，构造注入端口以便控制气化器内的蒸气与氧气的比率。
21.根据权利要求18所述的气化器，其特征在于，构造注入端口以便控制气化器内的氢气与一氧化碳的比率。
22.根据权利要求18所述的气化器，其特征在于，构造注入端口以便控制气化器不同部分的氧气、蒸气或空气的量，以便促进部分水煤气变换反应。
23.根据权利要求22所述的气化器，其特征在于，构造注入端口以便控制气化器不同部分的氧气、蒸气或空气的量，以便控制温度和促进甲烷化反应。
24.根据权利要求1所述的气化器，其特征在于，所述气化器被构造为同时在固定床气化部分加工粗燃料和在携带流气化部分加工细燃料。
25.根据权利要求1所述的气化器，其特征在于，细燃料选自粉化的固体燃料、液体燃料、气体燃料及其组合物。
26.根据权利要求1所述的气化器，其特征在于，还包括设置在下部固定床部分附近的多个脉动喷嘴，所述脉动喷嘴搅动固定床部分中的粗燃料或灰渣。
27.根据权利要求26所述的气化器，其特征在于，脉动喷嘴喷射加压的气体脉动。
28.根据权利要求27所述的气化器，其特征在于，气体脉动包括空气、氧气、蒸汽、二氧化碳、气态燃料或回收排出气体的脉动。
29.根据权利要求1所述的气化器，其特征在于，所述气化器构造为在固定床部分仅使用粗燃料操作。
30.一种具有两级固定床气化部分和携带流气化部分的气化器，包括粗燃料入口；两级固定床气化部分，该部分从粗燃料入口接收粗燃料，所述固定床气化部分包括上部固定床部分，其中粗燃料被脱去挥发性成分以形成向下流动的挥发气体；在上部固定床部分的内部截面收缩；下部固定床部分；和设置在邻近内部截面收缩处的上部压力通风系统；携带流气化部分，其设置在下部压力通风系统中邻近于蒸发细燃料的下部固定床部分，其中细燃料被至少一个切向加料燃烧器送入携带流气化部分；多个注入端口，它们构造用于将氧气、蒸汽或空气引入气化器的不同部分；多个脉动喷嘴，设置在下部固定床部分附近，其搅动在固定床部分中的粗燃料或灰渣；和气体排出场所，来自粗燃料和细燃料的气体从该排出场所被集中排出，其中从固定床气化部分和携带流气化部分排出的气体在上部压力通风系统中收集，其中，气体排出场所位于邻近上部压力通风系统的位置。
31.根据权利要求30所述的气化器，其特征在于，细燃料选自粉化的固体燃料、液体燃料、气体燃料及其组合物。
32.根据权利要求30所述的气化器，其特征在于，构造注入端口以便于控制气化器内的温度。
33.根据权利要求30所述的气化器，其特征在于，构造注入端口以便控制气化器内的蒸气与氧气的比率。
34.根据权利要求30所述的气化器，其特征在于，构造注入端口以便控制气化器内的氢气与一氧化碳的比率。
35.根据权利要求30所述的气化器，其特征在于，构造注入端口以便控制气化器不同部分的氧气、蒸气或空气的量，以便促进部分水煤气变换反应。
36.根据权利要求35所述的气化器，其特征在于，构造注入端口以控制气化器不同部分的氧气、蒸气或空气的量，以便控制温度和促进甲烷化反应。
37.根据权利要求30所述的气化器，其特征在于，上部固定床部分被构造为在一定温度下操作以便将一部分粗燃料被转化为活性碳。
38.根据权利要求37所述的气化器，其特征在于，活性碳被排出气体所携带。
39.根据权利要求38所述的气化器，其特征在于，所述气化器还包括活性碳收集器以捕获和除去排出气体中的活性碳。
40.根据权利要求37所述的气化器，其特征在于，还包括活性碳去除端口以便允许从固定床气化部分除去活性碳。
41.根据权利要求40所述的气化器，其特征在于，还包括与活性碳去除端口相接合的螺旋设备，以允许除去活性碳。
42.根据权利要求30所述的气化器，其特征在于，设定一部分细燃料的尺寸以确保细燃料的不充分的碳燃烧，导致产生被排出气体携带的活性碳粒子。
43.根据权利要求42所述的气化器，其特征在于，还包括活性碳收集器用于捕获和除去携带在排出气体中的活性碳。
44.根据权利要求30所述的气化器，其特征在于，其产生携带在排出气体中的活性碳，还包括用于从排出气体中捕获和除去活性碳的活性碳收集器，还包括污染物控制装置，其以所述活性碳接触排出气体以便从排出气体中捕获和除去污染物。
45.根据权利要求44所述的气化器，其特征在于，所述污染物选自硫化物，卤化物和重金属。
46.根据权利要求30所述的气化器，其特征在于，脉动喷嘴喷射加压的气体脉动。
47.根据权利要求46所述的气化器，其特征在于，气体脉动包括空气、氧气、蒸汽、二氧化碳、气态燃料或回收排出气体的脉动。
48.根据权利要求30所述的气化器，其特征在于，所述气化器被构造为同时在固定床气化部分加工粗燃料和在携带流气化部分加工细燃料。
49.根据权利要求30所述的气化器，其特征在于，所述气化器构造为在固定床气化部分仅使用粗燃料操作。
50.根据权利要求30所述的气化器，其特征在于，构造上部压力通风系统以提供足以裂化包含在排出气体中的焦油和油类的排出气体滞留时间和操作温度。
51.一种气化器，包括粗燃料入口；两级固定床气化部分，该部分从粗燃料入口接收粗燃料，所述固定床气化部分包括上部固定床部分，其中粗燃料被脱去挥发性成分以形成向下流动的挥发气体；在上部固定床部分的内部截面收缩；下部固定床部分；和设置在邻近内部截面收缩处的上部压力通风系统；多个注入端口，它们构造用于将氧气、蒸汽或空气引入气化器的不同部分；其中部分端口邻近于粗燃料入口；和气体排出场所，来自粗燃料的气体从该位置被排出，其中从固定床气化部分排出的气体在上部压力通风系统中收集，其中，气体排出场所位于邻近上部压力通风系统的位置。
52.根据权利要求51所述的气化器，其特征在于，构造上部压力通风系统以提供足以裂化包含在排出气体中的焦油和油类的排出气体滞留时间和操作温度。
53.根据权利要求51所述的气化器，其特征在于，上部固定床部分被构造为在一定温度下操作以便将一部分粗燃料被转化为活性碳。
54.根据权利要求53所述的气化器，其特征在于，活性碳被排出气体所携带。
55.根据权利要求54所述的气化器，其特征在于，还包括活性碳收集器用于捕获和除去携带在排出气体中的活性碳。
56.根据权利要求53所述的气化器，其特征在于，还包括活性碳去除端口，以便允许从固定床气化部分除去活性碳。
57.根据权利要求56所述的气化器，其特征在于，还包括与活性碳去除端口相接合的螺旋设备，以允许除去活性碳。
58.根据权利要求51所述的气化器，其特征在于，其产生携带在排出气体中的活性碳，还包括用于从排出气体中捕获和除去活性碳的活性碳收集器，还包括污染物控制装置，其以所述活性碳接触排出气体以便从排出气体中捕获和除去污染物。
59.根据权利要求58所述的气化器，其特征在于，所述污染物选自硫化物，卤化物和重金属。
60.根据权利要求51所述的气化器，其特征在于，还包括多个注入端口，它们构造用于将氧气、蒸气或空气引入气化器的不同区域。
61.根据权利要求60所述的气化器，其特征在于，构造注入端口以便于气化器内的温度控制。
62.根据权利要求60所述的气化器，其特征在于，构造注入端口以便控制气化器内的蒸气与氧气的比率。
63.根据权利要求60所述的气化器，其特征在于，构造注入端口以便控制气化器内的氢气与一氧化碳的比率。
64.根据权利要求60所述的气化器，其特征在于，构造注入端口以便控制气化器不同部分的氧气、蒸气或空气的量，以便促进部分水煤气变换反应。
65.根据权利要求64所述的气化器，其特征在于，构造注入端口以便控制气化器不同部分的氧气、蒸气或空气的量，以便控制温度和促进甲烷化反应。
67.根据权利要求51所述的气化器，其特征在于，还包括设置在下部固定床部分附近的多个脉动喷嘴，所述脉动喷嘴搅动固定床部分中的粗燃料或灰渣。
68.根据权利要求67所述的气化器，其特征在于，脉动喷嘴喷射加压的气体脉动。
69.根据权利要求68所述的气化器，其特征在于，气体脉动包括空气、氧气、蒸汽、二氧化碳、气态燃料或回收排出气体的脉动。
70.一种气化含碳燃料的方法，包括以下步骤将粗燃料加入具有两级固定床气化部分的气化器，所述两级固定床气化部分包括接收粗燃料的上部固定床部分，其中上部固定床部分在一定温度下操作，在该温度下操作足以脱去粗燃料中的挥发性成分并形成向下流动的挥发气体；在上部固定床部分的内部截面收缩；下部固定床部分；和设置在邻近所述收缩截面处的上部压力通风系统；将氧气、蒸汽、或空气引入上部固定床部分和下部固定床部分以控制气化器中的温度；和从气化器中抽出排出气体。
71.根据权利要求70所述的气化含碳燃料的方法，其特征在于，改变引入固定床气化部分的氧气、蒸汽、或空气的量以控制气化室内的蒸汽和氧气的比率。
72.根据权利要求70所述的气化含碳燃料的方法，其特征在于，改变引入固定床气化部分的氧气、蒸汽、或空气的量以控制气化室内的氢气和一氧化碳的比率。
73.根据权利要求70所述的气化含碳燃料的方法，其特征在于，改变引入固定床气化部分的氧气、蒸汽、或空气的量以促进部分水煤气变换反应。
74.根据权利要求73所述的气化含碳燃料的方法，其特征在于，改变引入固定床气化部分的氧气、蒸汽、或空气的量以控制温度和促进甲烷化反应。
75.根据权利要求70所述的气化含碳燃料的方法，其特征在于，还包括将细燃料加进携带流气化部分的步骤，在该部分细燃料被气化。
76.根据权利要求75所述的气化含碳燃料的方法，其特征在于，将携带流气化部分设置在下部压力通风系统中靠近下部固定床部分的位置。
77.根据权利要求75所述的气化含碳燃料的方法，其特征在于，细燃料通过至少一个切向加料燃烧器加进携带流气化部分。
78.根据权利要求70所述的气化含碳燃料的方法，其特征在于，从固定床气化部分排出的气体在上部压力通风系统中收集，其中，排出气体被从上部压力通风系统中抽出。
79.根据权利要求78所述的气化含碳燃料的方法，其特征在于，还包括将排出气体在上部压力通风系统中保持充足的气体滞留时间和操作温度以裂化包含在排出气体中的焦油和油类的步骤。
80.根据权利要求70所述的气化含碳燃料的方法，其特征在于，在一定温度下操作上部固定床部分，以便将一部分粗燃料转化为活性碳。
81.根据权利要求80所述的气化含碳燃料的方法，其特征在于，活性碳被排出气体所携带。
82.根据权利要求81所述的气化含碳燃料的方法，其特征在于，还包括捕获和除去携带在排出气体中的活性碳的步骤。
83.根据权利要求80所述的气化含碳燃料的方法，其特征在于，还包括从固定床气化部分除去活性碳的步骤。
84.根据权利要求75所述的气化含碳燃料的方法，其特征在于，设定一部分细燃料的尺寸以确保细燃料的不充分的碳燃烧，导致产生被排出气体携带的活性碳粒子。
85.根据权利要求84所述的气化含碳燃料的方法，其特征在于，还包括捕获和除去携带在排出气体中的活性碳的步骤。
86.根据权利要求70所述的气化含碳燃料的方法，其特征在于，还包括以下步骤产生活性碳从排出气体或下部固定床部分捕获和除去活性碳；将活性碳和排出气体引入污染物控制装置，在该装置中活性碳接触排出气体并捕获和除去排出气体中的污染物。
87.根据权利要求86所述的气化含碳燃料的方法，其特征在于，所述污染物选自硫化物，卤化物和重金属。
88.根据权利要求86所述的气化含碳燃料的方法，其特征在于，污染物控制装置包括袋滤室。
89.一种在气化器设备中产生活性碳的方法，包括以下步骤将粗燃料加入具有固定床气化部分的气化器，所述固定床气化部分包括接收粗燃料的上部固定床部分，其中上部固定床部分在一定温度下操作，在该温度下操作足以脱去粗燃料中的挥发性成分并形成向下流动的挥发气体；在上部固定床部分的内部截面收缩；和下部固定床部分，挥发气体通过该部分向上流动；将氧气、蒸汽、或空气引入上部固定床部分和下部固定床部分以控制气化器中的温度，其中上部固定床部分在一定温度下操作以将一部分粗燃料转化为活性碳。
90.根据权利要求89所述的产生活性碳的方法，其特征在于，还包括从气化器中抽出排出气体的步骤，其中活性碳被排出气体所携带。
91.根据权利要求90所述的产生活性碳的方法，其特征在于，还包括捕获和除去携带在排出气体中的活性碳的步骤。
92.根据权利要求89所述的产生活性碳的方法，其特征在于，还包括从固定床气化部分除去活性碳的步骤。
93.根据权利要求89所述的产生活性碳的方法，其特征在于，还包括将细燃料加入携带流气化部分的步骤，细燃料在该部分气化，其中，设定一部分细燃料的尺寸以确保细燃料的不充分的碳燃烧，导致产生被排出气体携带的活性碳粒子。
94.根据权利要求93所述的产生活性碳的方法，其特征在于，还包括捕获和除去携带在排出气体中的活性碳的步骤。
95.根据权利要求93所述的产生活性碳的方法，其特征在于，携带流气化部分设置在下部压力通风系统中靠近下部固定床部分的位置。
96.一种从气化含碳燃料产生的排出气体中除去蒸汽相污染物的方法，其中含碳燃料的气化同时产生作为副产品的活性碳，所述方法包括以下步骤向具有过滤袋的袋滤室供应活性碳吸附剂直到过滤袋被涂上一层吸附剂；和将排出气体引入袋滤室，其中足够量的活性碳被供应到袋滤室中以便涂在过滤袋上并便于活性碳吸附剂和蒸汽相污染物密切接触，从而从排出气体中除去蒸汽相污染物。
97.一种产生活性碳的气化器，包括粗燃料入口；固定床气化部分，在该部分，粗燃料被气化，并且该固定床气化部分被构造为在一定温度下操作以脱去粗燃料中的挥发性成分并形成挥发气体；所述固定床部分还包括碳活化区，其被构造用于在一定温度下操作以裂化和破碎在挥发气体和粗燃料中残留的焦油和油类，从而将粗燃料转化为活性碳；多个注入端口，它们构造用于将氧气、蒸汽或空气引入气化器的不同部分以便控制气化器中的操作条件；气体排出端口，在该处从粗燃料产生的气体被排出。
98.根据权利要求97所述的产生活性碳的气化器，其特征在于，排出气体包括携带的活性碳，还包括用于捕获和除去携带在排出气体中的活性碳的活性碳收集器。
99.根据权利要求97所述的产生活性碳的气化器，其特征在于，还包括活性碳除去端口以允许从固定床气化部分除去活性碳。
100.一种产生活性碳的气化器，包括细燃料入口；携带流气化部分，在该部分细燃料被气化，其中一部分细燃料的尺寸被设定以保证细燃料的不充分碳燃烧，导致产生被排出气体所携带的活性碳；和气体排出端口，在该处从细燃料产生的气体被排出，其中所排出的气体包括携带的活性碳。
全文摘要
一种气化器(1)，包括固定床气化部分(4，5，8，11，13)，粗燃料从入口加入该部分并被气化；和携带流气化部分(17)，在该部分细燃料通过一个或多个切向加料燃烧器或从燃烧气化圆筒室加入并被气化。固定床部分包括上部和下部部分。粗燃料在上部固定床部分被脱去挥发性成分并受到足以破坏和破裂排出气体中的焦油和油类的高温作用。携带流气化部分设置在下部压力通风系统中邻近下部固定床部分的位置。构造多个注入口(6，10)以在气化器的不同部分引入氧气、蒸汽或空气以控制温度和操作条件。活性碳可在上部固定床部分和携带流部分形成。活性炭可用作吸附剂以除去排出气体中的污染物。气化器可使用各种粗燃料和细燃料原料。
文档编号C10J3/52GK1483068SQ01821105
公开日2004年3月17日 申请日期2001年12月4日 优先权日2000年12月4日
发明者斯科特·哈西特, 斯科特 哈西特 申请人:埃默瑞能源有限公司