BRPI0713120A2

BRPI0713120A2 - gaseificador para conversão de carga de alimentação carbonácea em gás e resìduo e método para converter uma carga de alimentação carbonácea em gás e resìduo

Info

Publication number: BRPI0713120A2
Application number: BRPI0713120-8A
Authority: BR
Inventors: Andreas Tsangaris; Margaret Swain; Graeme Hay; Mikhail Granovskiy
Original assignee: Plascoenergy Ip Holdings S L
Priority date: 2005-06-03
Filing date: 2007-06-05
Publication date: 2012-04-10
Also published as: MX2008015585A; CA2610806C; KR20080040664A; CN101501166A; CN101233215A; RU2007146271A; CA2610806A1; WO2006128285A1; US20120121468A1; EP1896553A4; IL195743A0; JP2008545840A; EP1896553A1; AU2006254672A1; CN101233215B; US20080202028A1

Abstract

GASEIFICADOR PARA CONVERSãO DE CARGA DE ALIMENTAçãO CARBONáCEA EM GáS E RESìDUO E MéTODO PARA CONVERTER UMA CARGA DE ALIMENTAçãO CARBONáCEA EM GáS E RESìDUO. A presente invenção fornece um gaseificador verticalmente orientado que compreende regiões de processamento verticalmente sucessivas para a conversão da carga de alimentação carbonácea em gás. O gaseificador compreende: uma ou mais câmaras de processamento com duas ou mais regiões de processamento verticalmente sucessivas sendo distribuídas dentro das ditas uma ou mais câmaras de processamento, dentro de cada uma das quais um processo respectivo selecionado do grupo que consiste em secagem, volatilização e conversão de carbono é pelo menos parcialmente favorecido. As regiões de processamento são identificadas por faixas de temperatura que permitem respectivamente cada processo respectivo. Um ou mais elementos de entrada de aditivo são associados com as regiões de processamento para entrar aditivos para promover cada um dos processos pelo menos parcialmente favorecido. Além disso, o gaseificador compreende um ou mais módulos de controle de deslocamento de materiais adaptados para controlar um movimento vertical da carga de alimentação pelas regiões de processamento para realçar cada um dos processos pelo menos parcialmente favorecidos, uma ou mais entradas de carga de alimentação localizadas perto de uma primeira das regiões de processamento e uma ou mais saídas e uma ou mais saídas de resíduo.

Description

"GASEIFICADOR PARA CONVERSÃO DE CARGA DE ALIMENTAÇÃO CARBONÁCEA EM GÁS E RESÍDUO E MÉTODO PARA CONVERTER UMA CARGA DE ALIMENTAÇÃO CARBONÁCEA EM GÁS E RESÍDUO"

CAMPO DA INVENÇÃO

A invenção pertence ao campo da gaseificação, e, em particular, a um gaseificador verticalmente orientado para a conversão da carga de alimentação carbonácea em um gás.

FUNDAMENTO

A gaseificação é um processo que permite a conversão da carga de alimentação carbonácea, tal como o lixo sólido municipal (MSW), a biomassa ou o carvão, em um gás combustível do produto. O gás do produto pode ser usado para gerar a eletricidade ou como uma matéria-prima básica para produzir combustíveis químicos e líquidos.

Geralmente, a reação da gaseificação consiste em alimentar a carga de alimentação carbonácea em um gaseificador aquecido junto com uma quantidade controlada e/ou limitada de oxigênio/ar e vapor opcionalmente. Em contraste com a incineração ou a combustão, que se opera com oxigênio em excesso para produzir CO2, H2O, SOx, e NOx, as reações de gaseificação produzem uma composição do gás bruto que compreende CO, H2, H2S, e NH3. Após a limpeza e o processamento apropriado, os produtos da gaseificação primários de interesse são H2 e CO.

Os usos possíveis para o gás do produto da reação da gaseificação incluem: a combustão em uma caldeira para a produção de vapor para o processamento interno e/ou outras finalidades externas, ou para a geração de eletricidade através de uma turbina de vapor; a combustão diretamente em uma turbina de gás ou em um motor de gás para a produção de eletricidade; células de combustível; a produção de metanol e de outros combustíveis líquidos; como uma carga de alimentação mais adicional para a produção de produtos químicos tais como plásticos e fertilizantes; a extração de ambos monóxido de hidrogênio e de carbono como gases de combustível industriais discretos; e outras aplicações industriais.

Um número de sistemas foi proposto para capturar o calor produzido pela reação da gaseificação e utilizando tal calor para gerar a eletricidade, conhecida geralmente como os sistemas do ciclo combinado. A energia no gás do produto acoplado com quantidades substanciais de calor sensível recuperável produzido pelo processo através do sistema de gaseificação pode produzir geralmente eletricidade suficiente para acionar o processo, desse modo aliviando a despesa do consumo de eletricidade local.

A carga de alimentação útil pode incluir qualquer lixo municipal, lixo produzido pela atividade industrial e lixo biomédico, esgoto, lama, carvão, óleos pesados, coque de petróleo, lixos pesados de refinaria, lixos de refinaria, solos contaminados por hidrocarboneto, biomassa e lixos de agricultura, pneus e outros lixos perigosos. Dependendo da origem da carga de alimentação, os voláteis podem incluir H2O, H2, N2, O2, CO2, CO, CH4, H2S, NH3, C2H6, hidrocarbonetos não saturados, tais como acetilenos, olefinas, aromáticos, alcatrões, líquidos de hidrocarboneto (óleos) e carvão animal (negro-de-fumo e cinza).

Os meios de realizar uma reação da gaseificação variam de várias maneiras, mas dependem de quatro fatores chaves da engenharia: a atmosfera (nível de teor de oxigênio, ou ar ou vapor) no gaseificador; a configuração e as dimensões do gaseificador; os meios internos e externos de aquecimento; e a temperatura de funcionamento para o processo. Os fatores que afetam a qualidade do gás de produto incluem: composição da carga de alimentação, preparação e tamanho de partícula; taxa de aquecimento do gaseificador; tempo de residência, método de alimentação do material (sistema da alimentação de pasta fluida ou seca), o arranjo do fluxo da carga de alimentação-reagente, o projeto da cinza seca ou sistema da remoção da escória; usa-se uma geração de calor direta ou indireta e um método de configuração; e o sistema de limpeza do gás de síntese. A gaseificação é realizada geralmente em uma temperatura na faixa de cerca de 650°C a 1200°C, seja sob vácuo, na pressão atmosférica ou em pressões até aproximadamente 100 atmosferas.

Como a carga de alimentação é aquecida, a água é o primeiro componente a expandir. Como a temperatura da carga de alimentação seca aumenta, a volatilização ocorre. Durante a volatilização, a carga de alimentação é decomposta termicamente para liberar alcatrões e gases de hidrocarboneto volátil de luz, com a formação de carvão animal, de um sólido residual que consiste em ambos materiais orgânicos e inorgânicos. Em altas temperaturas (como acima de 1200°C), a matéria mineral inorgânica é fundida ou vitrificada para formar uma substância transparente fundida chamada escória. A escória geralmente é encontrada para ser não perigosa e pode ser disposta em uma operação de descarga como um material não perigoso, ou vendida como um minério, leito de estrada, ou outro material de construção.

Se o gás gerado na reação de gaseificação compreende uma grande variedade de voláteis, tais como o tipo de gás que tende a ser gerado em um gaseificador de baixa temperatura com uma carga de alimentação carbonácea de "baixa qualidade", ele é geralmente denominado como gás de saída. Se as características da carga de alimentação e as condições no gaseificador geram um gás em que os CO e H2 são as espécies químicas predominantes, o gás é denominado como gás de síntese. Opcionalmente, o gás de síntese bruto ou de saída bruto é convertido a uma composição mais refinada do gás em um sistema de reformulação de gás (GRS) antes de refrigerar e limpar através de um sistema de condicionamento de gás (GCS).

O GRS pode empregar calor de plasma para reformular o gás de síntese/de saída convertendo, reconstituindo ou reformando voláteis de cadeia longa e alcatrões em moléculas menores com ou sem a adição de outras entradas ou reagentes. Quando as moléculas gasosas entram em contato com o calor de plasma, elas desassociarão em seus átomos constitutivos. Muitos destes átomos reagirão com outras moléculas de entrada para formar novas moléculas, enquanto outros podem recombinar com eles mesmos (por exemplo, átomo de hidrogênio combina com outro átomo de hidrogênio). A medida que a temperatura das moléculas em contato com o calor de plasma diminui, todos os átomos recombinam inteiramente. Como os gases de entrada podem ser controlados estequiometricamente, os gases de saída podem ser controlados para, por exemplo, produzir níveis substanciais de monóxido de carbono e níveis não substanciais de dióxido de carbono. Alternativamente, o aquecimento do plasma pode ser usado dentro da própria reação de gaseificação.

O plasma é um gás luminoso de alta temperatura que é pelo menos parcialmente ionizado e é composto de átomos de gás, íons de gás e elétrons. O plasma pode ser produzido com qualquer gás deste modo. Isto dá controle excelente sobre reações químicas no plasma, assim como o gás pode ser neutro (por exemplo, argônio, hélio, neônio), redutor (por exemplo, hidrogênio, metano, amônia, monóxido de carbono), ou oxidante (por exemplo, ar, oxigênio, dióxido de carbono). Na fase bruta, um plasma é eletricamente neutro.

O gás reformulado de GRS pode conter pequenas quantidades de compostos não desejados e exige um tratamento mais adicional convertê-lo em um produto útil. As substâncias indesejáveis tais como metais, compostos de enxofre e cinza podem precisar ser removidas do gás. Isto é feito geralmente no sistema de condicionamento do gás (GCS). Por exemplo, os sistemas da filtração a seco e os purificadores molhados são usados freqüentemente em um GCS para remover a matéria particulada e os gases ácidos do gás.

Estes fatores foram levados em consideração no projeto de vários sistemas diferentes que são descritos, por exemplo, nas Patentes U.S. 6.686.556, 6.630.113, 6.380.507; 6.215.678, 5.666.891, 5.798.497, 5.756.957 e Pedido de Patente U.S. números 2004/0251241, 2002/0144981. Há também numerosas patentes em relação a tecnologias diferentes para a gaseificação de carvão para a produção de gases de síntese para uso em várias aplicações, incluindo as Patentes U.S. 4.141.694, 4.181.504, 4.208.191; 4.410.336; 4.472.172, 4.606.799; 5.331.906; 5.486.269 e 6.200.430.

Os conversores numerosos são conhecidos na técnica, entretanto, um sistema eficiente prático não conseguiu ainda o uso comercial significativo. A maioria deles foi afetada no estágio da volatilização pelos problemas da transferência térmica assistentes à grande variação no índice da composição e de umidade da carga de alimentação. Para conseguir a operação relativamente de estado estacionário, as temperaturas da volatilização devem ser usadas às quais aproximam a temperatura em que transformar do material inorgânico ocorre dentro do gaseificador. Entretanto, na prática, a temperatura no gaseificador levanta-se freqüentemente acima da temperatura transformando devido às variações no índice e na umidade da carga de alimentação. Isto conduz à formação de um revestimento de escória da escória tenazmente aderente que compreende dos componentes inorgânicos da massa fundida do lixo, em todas as superfícies do gaseificador expostas ao lixo.

Os gaseificadores verticalmente orientados conhecidos utilizaram câmaras de processamento de leito fixo e moveram as câmaras de processamento de leito, os últimos que são superiores devido a sua habilidade de segurar o resíduo sem vitrificação, e incluem câmaras de processamento vertical induzidas pela gravidade, câmaras de processamento de fluxo assistidas mecanicamente, câmaras de processamento de fluxo de entrada, câmaras de processamento de leito fluidizado e qualquer combinação dos mesmos. Todos os projetos conhecidos têm o sentido de fluxo do ar da entrada em sentido contrário ao sentido de fluxo do material do reagente. Os sistemas e os processos prévios em gaseificadores verticalmente orientados não endereçaram adequadamente os problemas que devem ser tratados sobre uma base continuamente em mudança. Conformemente, seria um avanço significativo na técnica para fornecer um sistema que pudesse eficientemente gaseificar a carga de alimentação carbonácea em uma maneira que maximizasse a eficiência total do processo, e/ou as etapas que compreendem o processo total.

Esta informação fundamental é fornecida com a finalidade de tornar conhecida a informação acreditada pelo requerente ser de relevância possível à invenção. Nenhuma admissão é pretendida necessariamente, nem deve ser interpretada, que qualquer da informação precedente constitui a técnica anterior contra a invenção.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

O objeto da invenção é fornecer um gaseificador verticalmente orientado para a conversão da carga de alimentação carbonácea em um gás.

De acordo com um aspecto da invenção, é fornecido um gaseificador para a conversão da carga de alimentação carbonácea em gás e resíduo, o gaseificador que compreende: uma ou mais câmaras de processamento, duas ou mais regiões de processamento verticalmente sucessivas que estão sendo distribuídas dentro da dita uma ou mais câmaras de processamento, dentro de cada uma da qual um processo respectivo selecionado do grupo consistindo em secagem, volatilização e conversão do carbono é pelo menos favorecida parcialmente, as ditas regiões de processamento sendo identificadas pelas faixas de temperatura que permitem respectivamente cada dito processo respectivo; um ou mais elementos de entrada de aditivos associados com as ditas regiões de processamento para entrar aditivos para promover pelo menos cada dito processo parcialmente favorecido no mesmo; um ou mais módulos de controle de deslocamento de materiais adaptados para controlar um movimento vertical da carga de alimentação com as ditas regiões de processamento para realçar cada dito pelo menos processo favorecido parcialmente, uma ou mais entradas da carga de alimentação localizaram perto de um primeiro das ditas regiões de processamento; uma ou mais saídas de gases; e uma ou mais saídas do resíduo.

De acordo com um outro aspecto da invenção, é fornecido um gaseificador verticalmente orientado para a conversão da carga de alimentação carbonácea em gás e resíduo, o gaseificador compreendendo: uma ou mais câmaras de processamento, cada uma da qual compreendendo um ou mais elementos de entrada de aditivos para a entrada dos aditivos no mesmo, onde a combinação da dita uma ou mais câmaras de processamento e um posicionamento do dito um ou mais elementos de entrada de aditivos que promovem no mesmo uma criação de duas ou mais regiões de processamento verticalmente sucessivas dentro do gaseificador dentro de cada um do respectivo processo é pelo menos favorecido parcialmente, as ditas regiões de processamento estão sendo identificadas pelas faixas de temperatura que permitem respectivamente cada dito processo respectivo; uma ou mais entradas da carga de alimentação proximais a uma primeira das ditas regiões de processamento; um ou mais módulos de controle de deslocamento de materiais adaptaram-se para controlar um movimento vertical da carga de alimentação através das ditas regiões de processamento para realçar cada um do dito pelo menos processo parcialmente favorecido; uma ou mais saídas de gases; e uma ou mais saídas do resíduo.

De acordo com um outro aspecto da invenção, é fornecido um método convertendo uma carga de alimentação carbonácea em gás e resíduo compreendendo as etapas de: fornecer um gaseificador; criar duas ou mais regiões de processamento verticalmente sucessivas dentro do dito gaseificador, dentro de cada um do qual o processo respectivo selecionado do grupo consistindo em secagem, volatilização e conversão do carbono é pelo menos favorecido parcialmente, as ditas regiões de processamento sendo identificadas pelas faixas de temperatura que permitem respectivamente cada dito processo respectivo; entrando aditivos dentro do gaseificador para promover cada um do dito pelo menos processo parcialmente favorecido; controlando um movimento descendente da carga de alimentação com as ditas regiões de processamento que aperfeiçoam desse modo cada dito pelo menos processo parcialmente favorecido; e saindo o gás e o resíduo do gaseificador.

BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS

Figura 1 mostra um diagrama esquemático geral de um gaseificador verticalmente orientado, de acordo com uma forma de realização da presente invenção.

Figura 2 mostra um diagrama esquemático geral de um gaseificador verticalmente orientado, de acordo com uma outra forma de realização da presente invenção.

Figura 3 mostra um diagrama esquemático geral de um gaseificador verticalmente orientado que compreende câmaras de processamento múltiplas com movimento verticalmente sucessivo do material do reagente de uma câmara ao seguinte, cada um com seu próprio conjunto de um ou mais aditivos e pontos da extração do gás de saída, de acordo com uma forma de realização da presente invenção.

Figura 4 é uma representação das regiões de processamento em um gaseificador que compreende uma única câmara de processamento com colocação simétrica dos elementos da entrada aditivos, de acordo com uma forma de realização da presente invenção.

Figura 5 é uma representação das regiões de processamento em um gaseificador que compreende uma única câmara de processamento com colocação assimétrica dos elementos de entrada de aditivos, de acordo com uma forma de realização da presente invenção.

Figura 6 é uma representação das regiões de processamento em um gaseificador ideal que compreende três câmaras de processamento, cada uma com colocação simétrica dos elementos de entrada de aditivos para permitir a formação de regiões de processamento individuais para secagem, volatilização e conversão do carbono, de acordo com uma forma de realização da presente invenção.

Figura 7 é uma representação das regiões de processamento em um gaseificador que compreende três câmaras de processamento, cada uma com colocação simétrica dos elementos de entrada de aditivos permitindo a formação de processar regiões com proporção diferente da secagem, volatilização e processos de conversão do carbono que ocorrem neles, de acordo com uma forma de realização da presente invenção.

Figura 8 é uma representação das regiões de processamento em um gaseificador com duas câmaras de processamento, com a primeira câmara de processamento que contém as regiões de secagem e volatilização e a segunda câmara de processamento que contém predominante a região da conversão do carbono, de acordo com uma forma de realização da presente invenção.

Figura 9 é uma representação das regiões de processamento em um gaseificador com duas câmaras de processamento, com a primeira câmara de processamento que contém a região de secagem predominante e a segunda câmara de processamento que contém a volatilização e a região da conversão do carbono, de acordo com uma forma de realização da presente invenção.

Figura 10 mostra o diagrama esquemático de um sistema da gaseificação com um gaseificador com um módulo de controle de deslocamento material lateral seguido por um gaseificador com um módulo de controle de deslocamento material vertical, de acordo com uma forma de realização da presente invenção.

Figura 11 mostra o diagrama esquemático de um sistema da gaseificação com um gaseificador com um módulo de controle de deslocamento material vertical seguido por um gaseificador com o módulo de controle de deslocamento material lateral, de acordo com uma forma de realização da presente invenção.

Figura 12 é um diagrama esquemático de seção transversal de uma câmara de processamento com um módulo de controle de deslocamento de material baseado no braço de giro, de acordo com uma forma de realização da invenção. A figura 12B é a vista de topo do módulo de controle de deslocamento de material baseado no braço de giro.

A figura 13A é uma vista em perspectiva, vista ausente de corte de uma câmara de processamento usando um módulo de controle de deslocamento de material baseado em parafuso extrator, de acordo com uma forma de realização da invenção. A figura 13B mostra uma vista em seção transversal de uma variação ligeira onde a saída do resíduo é movida longe da câmara de processamento principal para evitar a gota direta, de acordo com uma forma de realização da presente invenção.

A figura 14A é uma vista em perspectiva, vista ausente de corte de uma câmara de processamento usando um módulo de controle de deslocamento de material baseado em êmbolo empurrador, de acordo com uma forma de realização da invenção. As figuras 14B e 14C mostram vistas de seção transversal de duas câmaras de processamento diferentes usando os módulos de controle de deslocamento de material baseado em êmbolo empurrador, de acordo com uma forma de realização da presente invenção.

As figuras 15A e 15B mostram formas de realização de estrados rotativos que podem ser usados em um módulo de controle de deslocamento material, de acordo com formas de realização diferentes da presente invenção.

Figura 16 mostra várias formas de realização para o movimento do material do reagente de uma câmara de processamento a outra em um gaseificador da câmara de duplo processamento. Os módulos de controle de deslocamento de material empregados incluem (a) gravidade; (b) gravidade com a válvula superior lateral; (c) gravidade com funil; (d) gravidade com parafuso; (e) parafuso vertical; (f) parafuso extrator horizontal; (g) parafuso vertical com funil; (h) gravidade com parafuso e funil; e (i) parafuso e funil horizontais do extrator.

Figura 17 é um diagrama esquemático de uma câmera de processamento de fluxo arrastado, de acordo com uma forma de realização da invenção, de acordo com uma forma de realização da presente invenção.

Figura 18 é um diagrama esquemático de uma câmara de processamento de leito fluidizado, de acordo com uma forma de realização da invenção, de acordo com uma forma de realização da presente invenção.

Figura 19 é um diagrama esquemático de uma câmara de processamento de leito se movendo, de acordo com uma forma de realização da invenção, de acordo com uma forma de realização da presente invenção.

Figuras 20A a 20D mostram as formas de realização diferentes da colocação de elementos de entrada de aditivos em torno da câmara de processamento com a descrição das regiões de processamento em cada caso, de acordo com uma forma de realização da presente invenção.

Figuras 21A e 2IB mostram formas diferentes das câmaras de processamento de acordo com formas de realização diferentes da invenção, de acordo com uma forma de realização da presente invenção.

Figura 22 mostra formas de realização diferentes dos meios da entrada da carga de alimentação ao gaseificador: (a) a alimentação secundária alimentou ao parafuso de alimentação preliminar; (b) alimentação primária e secundária alimentada em um funil misturado e transportado através do parafuso ao gaseificador; e (c) para duas ou mais correntes de alimentação.

Figura 23 mostra a conexão de um gaseificador verticalmente orientado de câmara única ou multi-câmaras a um sistema de condicionamento de gás (GCS) através ou sem um sistema de reformulação de gás (GRS), de acordo com uma forma de realização da presente invenção.

Figura 24 mostra um sistema similar àquele da figura 23, conectado mais a um sistema de condicionamento do resíduo, de acordo com uma forma de realização da presente invenção.

Figura 25 mostra um sistema similar àquele de figuras 23 e 24, com transferência mais adicional do gás do produto do sistema de condicionamento do resíduo ao GRS ou ao GCS.

Figura 26A mostra o uso de um GCS para o gás do produto gerado em um sistema de condicionamento do resíduo, de acordo com uma forma de realização da presente invenção.

Figura 26B mostra o uso de um mini-GCS para o gás do produto gerado em um sistema de condicionamento do resíduo antes que o mesmo seja alimentado a um GCS primário, de acordo com uma forma de realização da presente invenção.

Figura 27 mostra uma aproximação modular para construir uma instalação da gaseificação que compreende de duas correntes paralelas com GRS independente e GCS.

Figura 28 é um diagrama esquemático de seção transversal de uma cascata de um gaseificador com uma única câmara de processamento com um sistema de condicionamento de resíduo baseado em plasma.

Figura 29 é um diagrama esquemático de seção transversal de uma cascata de um gaseificador com duas câmaras de processamento com um sistema de condicionamento de resíduo baseado em plasma.

Figura 30 mostra uma forma de realização de um sistema de controle distribuído para uma instalação da gaseificação usando um gaseificador, GRS, GCS, GHS e uma aplicação a jusante para o gás de síntese de saída gerado a montante.

Figuras 31 a 34 descrevem várias combinações de como os processos diferentes dos blocos da função de uma instalação da gaseificação podem ser construídos, onde "1" descreve o bloco 1 da função (um gaseifícador), "2" descreve um bloco 2 da função (um sistema de condicionamento do resíduo) e o "3" descreve o bloco 3 da função (um sistema de reformulação de gás).

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

Definições

Como usado aqui, o termo "aproximadamente" refere-se a uma variação de +/-10% do valor nominal. Deve ser compreendido que tal variação está sempre incluída em qualquer valor determinado fornecido aqui, se ou não for especificamente referido.

Os termos "carga de alimentação carbonácea" e "carga de alimentação" como usados alternadamente aqui, são definidos para referirem- se ao material carbonáceo que pode ser usado no processo de gaseificação. Exemplos de carga de alimentação apropriada incluem, mas não são limitados a, materiais de lixos perigosos e não perigosos, incluindo lixos municipais, lixos produzidos pela atividade industrial, lixos biomédicos; material carbonáceo impróprio para reciclagem, incluindo plásticos não recicláveis; lama de esgoto; carvão; óleos pesados, coque de petróleo; resíduos pesados de refinaria; lixos de refinaria; solos contaminados por hidrocarboneto; biomassa; lixo de agricultura; lixo sólido municipal; lixos perigosos e lixos industriais. Exemplos de biomassa úteis para gaseificação incluem, mas não são limitados a, madeira desperdiçada; madeira fresca; sobras de processamento de fruta, vegetal e grão; resíduos de moinho de papel; palha; grama, e estrume.

O termo "material reagente" é definido para referir-se a qualquer carga de alimentação, incluindo mas não limitado a carga de alimentação parcialmente ou inteiramente processada.

Como usado aqui, o termo, "entrada" denota que está a ponto de entrar ou ser comunicado a qualquer sistema ou componente do mesmo, está entrando atualmente ou sendo comunicado a qualquer sistema ou componente do mesmo, ou previamente tem entrado ou tem comunicado a qualquer sistema ou componente do mesmo. Uma entrada inclui, mas não é limitada a, composições de matéria, informação, dados, e sinais, ou nenhuma combinação dos mesmos. Respectivamente a uma composição de matéria, uma entrada pode incluir, mas não ser limitada a, afluentes, reagentes, reagentes, combustíveis, objetos ou quaisquer combinações dos mesmos.

Respectivamente à informação, uma entrada pode incluir, mas não ser limitada a, especificações e parâmetros de funcionamento de um sistema. Respectivamente aos dados, uma entrada pode incluir, mas não ser limitada a, resultados, medidas, observações, descrições, estatísticas, ou qualquer combinação dos mesmos gerada ou coletada de um sistema. Respectivamente a um sinal, uma entrada pode incluir, mas não ser limitada a, pneumático, elétrico, áudio, luz (visual e não visual), mecânico ou qualquer combinação dos mesmos. Uma entrada pode ser definida nos termos do sistema, ou no componente do mesmo, a qual está a ponto de entrar ou ser comunicada, está entrando atualmente ou sendo comunicada a, ou previamente entrada ou tem- se comunicado a, tal que uma entrada para um dado sistema ou componente de um sistema pode igualmente ser uma saída respectivamente a um outro sistema ou componente de um sistema. A entrada pode igualmente denotar a ação ou o processo de entrar ou de comunicar com um sistema.

Como usado aqui, o termo "saída" denota que está a ponto de retirar ou ser comunicado de qualquer sistema ou componente do mesmo, está retirando atualmente ou sendo comunicado de qualquer sistema ou componente do mesmo, ou previamente tem retirado ou tem se comunicado de qualquer sistema ou componente do mesmo. Uma saída inclui, mas não é limitada a, composições de matéria, informação, dados, e sinais, ou nenhuma combinação do mesmo. Respectivamente a uma composição de matéria, uma saída pode incluir, mas não ser limitada a, efluentes, produtos da reação, lixos de processo, combustíveis, objetos ou quaisquer combinações dos mesmos. Respectivamente à informação, uma saída pode incluir, mas não ser limitada a, especificações e parâmetros de funcionamento de um sistema. Respectivamente aos dados, uma saída pode incluir, mas não ser limitada a, resultados, medidas, observações, descrições, estatísticas, ou qualquer combinação do mesmo gerada ou coletada de um sistema. Respectivamente a um sinal, uma saída pode incluir, mas não ser limitada a, pneumático, elétrico, áudio, luz (visual e não visual), mecânico ou qualquer combinação do mesmo. Uma saída pode ser definida nos termos do sistema, ou componente do mesmo, ao qual está a ponto de retirar ou ser comunicada, atualmente retirando ou sendo comunicada, ou previamente tem retirada ou tem se comunicado, de tal modo que uma saída para um dado sistema ou um componente de um sistema pode igualmente ser uma entrada respectivamente a um outro sistema ou componente de um sistema. A saída pode igualmente denotar a ação ou o processo de retirada ou de comunicação com um sistema.

O termo "resíduo" refere-se geralmente ao material residual produzido durante processos para a gaseificação ou a incineração de cargas de alimentação carbonáceas. Estes incluem os subprodutos sólidos e semi- sólidos do processo. Tal resíduo consiste geralmente nos materiais inorgânicos, incombustíveis presentes em materiais carbonáceos, tais como óxidos de silicone, alumínio, ferro e cálcio, assim como uma proporção de carbono não reagido ou incompletamente convertido. Como tal, o resíduo pode incluir carvão animal, cinza, e/ou qualquer carga de alimentação incompletamente convertida passado da câmara da gaseificação. O resíduo pode igualmente incluir os materiais recuperados dos processos de condicionamento do gás a jusante, por exemplo, sólidos coletados em uma etapa de filtração do gás, tal como aquele coletado em um filtro de saco. O resíduo pode igualmente incluir produtos sólidos dos processos de incineração da carga de alimentação carbonácea, que podem vir sob a forma da cinza inferior do incenerador e cinza volante coletada em um conjunto de redução de poluição do incenerador.

O termo "elemento de detecção" é definido para descrever qualquer elemento do sistema configurado para detectar uma característica de um processo, um dispositivo de processo, uma entrada de processo ou saída de processo, em que tal característica pode ser representada por um valor característico útil na monitoração, regulação e/ou controle de um ou mais processos locais, regionais e/ou globais do sistema. Os elementos de detecção considerados dentro do contexto de um sistema de gaseificação podem incluir, mas não são limitados a, sensores, detectores, monitores, analisadores ou qualquer combinação dos mesmos para a detecção do processo, fluido e/ou temperatura de material, pressão, fluxo, composição e/ou outras tais características, assim como a posição de e/ou disposição de materiais em algum ponto dado dentro do sistema e qualquer característica de funcionamento de qualquer dispositivo de processo usado dentro do sistema.

Será apreciado pela pessoa versada na técnica que os exemplos acima de elementos de detecção, embora cada um sendo relevante dentro do contexto de um sistema de gaseificação, não podem ser especificamente relevantes dentro do contexto da presente descrição, e como tais, os elementos identificados aqui como elementos de detecção não devem ser limitados e/ou interpretados de maneira imprópria à luz destes exemplos.

O termo "elemento de resposta" é definido para descrever qualquer elemento do sistema configurado para responder a uma característica detectada a fim de operar um dispositivo de processo operativamente associado do mesmo de acordo com um ou mais parâmetros de controle ajustáveis e/ou fixados, computados, predeterminados, em que um ou mais parâmetros de controle são definidos para fornecer um resultado de processo desejado. Elementos de resposta considerados dentro do contexto de um sistema de gaseificação podem incluir, mas não são limitados a, acionadores dinamicamente variáveis e/ou pré-ajustados, estáticos, fontes de energia, e qualquer outro elemento configurável para transmitir uma ação, que possa ser mecânica, elétrica, magnética, pneumática, hidráulica ou uma combinação das mesmas, a um dispositivo baseado em um ou mais parâmetros de controle.

Dispositivos de processo considerados dentro do contexto de um sistema de gaseificação, e ao qual um ou mais elementos de resposta podem ser operativamente acoplados, podem incluir, mas não são limitados a, meios de entrada de material e/ou carga de alimentação, fontes de calor tais como fontes de calor por plasma, meios de entrada aditivos, vários ventiladores de gás e/ou outros tais dispositivos de circulação de gás, vários reguladores de fluxo e/ou pressão de gás, e outros dispositivos de processo operáveis para afetar qualquer processo local, regional e/ou global dentro de um sistema de gaseificação. Será apreciado pela pessoa versada na técnica que os exemplos acima de elementos de resposta, embora cada um sendo relevante dentro do contexto de um sistema de gaseificação, não podem ser especificamente relevantes dentro do contexto da presente descrição, e como tais, os elementos identificados aqui como elementos de resposta não devem ser limitados e/ou interpretados de forma imprópria à luz destes exemplos.

Como usado aqui, o termo "tempo real" é usado para definir qualquer ação que for substancialmente reflexiva do status atual ou presente do sistema ou do processo, ou uma característica do mesmo, ao qual a ação se refere. Uma ação em tempo real pode incluir, mas não é limitada a, um processo, uma iteração, uma medida, uma computação, uma resposta, uma reação, uma aquisição de dados, uma operação de um dispositivo em resposta aos dados adquiridos, e outras tais ações implementadas dentro do sistema ou um processo dado implementado no mesmo. Apreciar-se-á que uma ação em tempo real relacionada a um processo ou característica de variação relativamente lenta pode ser implementado dentro de um período ou quadro de tempo (por exemplo, segundo, minuto, hora, etc.) que seja muito mais longo do que outra ação igualmente em tempo real relativa a um processo ou a uma característica de variação relativamente rápida (por exemplo, 1ms, 10ms, 100ms, 1s).

Como usado aqui, o termo "contínuo" é usado para definir qualquer ação implementada em uma base regular ou em uma dada taxa ou uma freqüência. Uma ação contínua pode incluir, mas não é limitada a, um processo, uma iteração, uma medida, uma computação, uma resposta, uma reação, a aquisição de dados via um elemento de detecção, uma operação de um dispositivo em resposta aos dados adquiridos, e outras tais ações implementadas dentro do sistema ou juntamente com um dado processo implementado aqui. Será apreciado que uma ação contínua relacionada a um processo ou característica de variação relativamente lenta pode ser implementado em uma taxa ou freqüência (por exemplo, uma vez/segundo, uma vez/minuto, uma vez/hora, etc.) que seja muito mais lenta do que uma outra ação igualmente contínua relativa a um processo ou a uma característica de variação relativamente rápida (por exemplo, 1KHz, 100Hz, 10Hz, 1Hz).

A menos que definidos de outra maneira, todos os termos técnicos e científicos usados aqui têm o mesmo significado que normalmente compreendido por um versado na técnica a que esta invenção pertence.

A invenção fornece um gaseificador compreendendo duas ou mais regiões de processamento verticalmente sucessivas, dentro de que um determinado processo tal como a secagem, a volatilização ou a conversão do carbono é pelo menos favorecida parcialmente. As regiões de processamento são identificadas por suas faixas de temperatura diferentes que permitem os processos diferentes aqui. O gaseificador compreende uma ou mais câmaras de processamento; as regiões de processamento verticalmente sucessivas são distribuídas durante uma ou mais câmaras de processamento. Os elementos de entrada de aditivos são associados com as regiões de processamento para promover pelo menos o processo parcialmente favorecido aqui. Assim, as regiões de processamento podem ser consideradas para ser promovidas por uma combinação de uma ou mais câmaras de processamento e/ou por um posicionamento de um ou mais elementos de entrada de aditivos em cada uma das câmaras de processamento. O gaseificador compreende uma ou mais entradas da carga de alimentação localizadas perto da primeira região de processamento, uma ou mais saídas de gases, uma ou mais saídas do resíduo, um ou mais módulos de controle de deslocamento de materiais e opcionalmente, um sistema de controle global.

Na seguinte discussão, o processo total da gaseificação será considerado consistir em ordem em três processos: secagem, volatilização e conversão do carbono. Apreciar-se-á que estes processos estão significados ser exemplares somente e não devem ser considerados para ser limitado a este exemplo como um processo da gaseificação que pode ser definido para consistir em quaisquer dois ou mais processos, como pode um processo poder ser definido para consistir de um ou mais sub-processos como apropriado. Com a finalidade da claridade e da consistência, o seguinte foco em descrever várias formas de realização da presente invenção onde o processo da gaseificação consiste em três processos exemplares descritos abaixo.

(a) Secagem do material

A carga de alimentação entregue no gaseificador submete-se a um processo de secagem sob uma faixa de temperatura entre 25°C e 200°C. Nesta faixa de temperatura, secar pode igualmente ser acompanhado das quantidades menores de volatilização.

(b) Volatilização do material

Este processo ocorre principalmente entre 3 5O0C e 800°C e pode igualmente ser acompanhado de um restante pequeno da operação de secagem assim como uma quantidade substancial de conversão do carbono. A composição do ar fornecida nesta região é variada tipicamente dependendo da carga de alimentação fornecido (por exemplo, o oxigênio enriquecido ou o ar esgotado).

(c) Conversão do carbono

Em temperaturas entre 900°C e 1000°C, a ocorrência principal da reação do processo é aquela da conversão do carbono com o restante da volatilização. A maioria da umidade tem sido removida, entretanto, do material. A vazão de ar fornecida pode ser variada dependendo do material do reagente fornecido. O vapor é adicionado igualmente opcionalmente nesta região.

Um versado na técnica apreciaria prontamente que em uma dada faixa de temperatura, todos os três processos estão ocorrendo um tanto simultaneamente e continuamente, embora, dependendo da faixa de temperatura, um dos processos pelo menos é favorecido parcialmente.

Em uma forma de realização da invenção, o gaseificador compreende três regiões de processamento verticalmente sucessivas com a primeira região de processamento pelo menos parcialmente favorecendo a secagem, a segunda região de processamento pelo menos parcialmente favorecendo a volatilização e a terceira região de processamento pelo menos parcialmente favorecendo a conversão do carbono. Um versado na técnica compreenderá que o gaseificador pode no geral compreender de um grande número de regiões de processamento com uma proporção diferente de secagem, de volatilização ou de conversão de carbono que ocorre em cada região de processamento. Assim, o número de regiões de processamento pode ser como muitos ou poucos como desejado, sem perda de generalidade.

A presente invenção fornece um gaseificador orientado verticalmente para a conversão da carga de alimentação carbonácea em um gás de combustível. Geralmente, o gaseificador compreende uma ou mais câmaras de processamento, cada uma da qual compreende um ou mais elementos de entrada de aditivos para a entrada dos aditivos aqui, onde a combinação de uma ou mais câmaras de processamento e um posicionamento de um ou mais elementos de entrada de aditivos, ou grupo dos mesmos, permitem duas ou mais regiões de processamento verticalmente sucessivas dentro do gaseificador, dentro de cada um do qual um respectivo processo é pelo menos parcialmente favorecido. O gaseificador mais adicional compreende uma ou mais entradas de carga de alimentação para a entrada da carga de alimentação em uma primeira das regiões de processamento, um ou mais módulos de controle do deslocamento do material para controlar um deslocamento descendente da carga de alimentação com as regiões de processamento para realçar cada processo respectivo, uma ou mais saídas de gases para a saída do gás do gaseificador, e uma ou mais saídas do resíduo para a saída do resíduo do gaseificador.

Por exemplo, com referência à forma de realização da figura 1, um gaseificador 10 que tem uma única câmara de processamento 20 pode compreender dois ou mais elementos da entrada de aditivos distintos 30, ou grupos dos mesmos, posicionados assim para promover ou favorecer respectivamente processos dentro das regiões de processamento verticalmente sucessivas respectivas 40 dentro da única câmara de processamento 20. Uma entrada da carga de alimentação 50 fornece a carga de alimentação à primeira das regiões de processamento 40, uma saída de gás 60 para a saída do gás do gaseificador 10, e uma saída do resíduo 70 para a saída do resíduo do gaseificador 10. As orientações e as posições dos elementos da entrada e da saída para a carga de alimentação, os aditivos, o resíduo e o gás, na figura 1 são meramente exemplares e quaisquer variações em suas orientações e posições são consideradas estar dentro do espaço e da natureza da invenção descrita aqui.

Um módulo de controle do deslocamento do material que controla operativamente um ou mais dispositivos e/ou mecanismos do processo (não mostrados) configurados para controlar um deslocamento vertical ou uma taxa de deslocamento vertical do material com as regiões de processamento verticalmente sucessivas, é fornecido igualmente promovendo desse modo o processamento eficiente do material dentro de cada uma destas regiões de processamento onde um processo particular é pelo menos favorecido parcialmente. Por exemplo, como será descrito em maiores detalhes abaixo, vários dispositivos e/ou mecanismos podem ser controlados pelo módulo de controle do deslocamento do material para executar um deslocamento descendente do material, pelo controle direto do deslocamento do material entre cada região de processamento, por extração controlada do material de uma região de processamento mais inferior que controla desse modo indiretamente um deslocamento descendente do material de uma região de processamento mais alta para a região de processamento mais inferior sob a gravidade, ou usando alguma combinação do mesmo.

Como descrito pelas linhas fantasmas da entrada dos aditivos e da saída do gás de saída da figura 1, apreciar-se-á que os aditivos podem ser inseridos em cada região de processamento, por exemplo, através do posicionamento apropriado dos elementos de entrada de aditivos adaptados por isso, ou fornecidos a um número seleto destas regiões de processamento como apropriados para um dado projeto e forma de realização do gaseificador 10. Igualmente apreciar-se-á que os elementos de entrada de aditivos podem ativamente ser controlados por um elemento da resposta comum configurado para fornecer uma taxa da entrada de aditivos ou quantidade pré-selecionada (por exemplo, ajuste a entrada absoluta ou relativa) para uma dada característica do processo detectada (por exemplo, temperatura do processo, pressão, produção, etc.; qualidade do gás do produto, quantidade, composição, pressão, fluxo, valor calorífico, etc.; a taxa de entrada da carga de alimentação, a qualidade, a composição, etc.; e similares), ou controlada outra vez pelos elementos da resposta distintos, possivelmente ligados operativamente através de um mesmo sistema de controle local, regional e/ou global.

Similarmente, as saídas dos gases podem ser fornecidas para cada região de processamento independentemente, ou ser fornecidas por uma ou mais saídas de gases cooperativas reservando para a saída dos gases de saída da câmara de processamento 20 de mais de uma região de processamento simultaneamente.

Na forma de realização da figura 2, um gaseificador 110 pode compreender duas ou mais câmaras de processamento 120 verticalmente e acopladas operativamente, cada uma compreendendo um ou mais elementos da entrada de aditivos 130, ou grupos dos mesmos, posicionados assim para promover respectivamente ou processos facilitadores dentro das regiões de processamento respectivas 140 de cada câmara de processamento 120, fornecendo desse modo uma sucessão vertical de duas ou mais regiões de processamento 140 quando as câmaras de processamento 120 forem combinadas. Uma entrada da carga de alimentação 150 fornece a carga de alimentação à primeira das regiões de processamento 140, uma saída do gás 160 prevê a saída do gás do gaseificador 110, e uma saída do resíduo 170 prevê para a saída do resíduo do gaseificador 110. As orientações e as posições dos elementos de entrada e saída para a carga de alimentação, os aditivos, o resíduo e o gás, na figura 2 são meramente exemplares e quaisquer variações em suas orientações e posições são consideradas estar dentro do espaço e da natureza da invenção descrita aqui.

Um módulo de controle do deslocamento do material que controla operativamente um ou mais dispositivos e/ou os mecanismos do processo (não mostrados) configurados para controlar um deslocamento vertical do material com as regiões de processamento verticalmente sucessivas (isto é, entre câmaras e/ou com as regiões de processamento de uma mesma câmara), é fornecido igualmente promovendo desse modo o processamento eficiente do material dentro de cada um destas regiões de processamento onde um processo particular é pelo menos parcialmente favorecido. Por exemplo, como será descrito em maior detalhe abaixo, os vários dispositivos e/ou mecanismos podem ser controlados pelo módulo de controle do deslocamento do material para executar um deslocamento descendente do material, pelo controle direto do deslocamento material entre cada região de processamento, por extração controlada do material de uma região de processamento mais inferior que controla desse modo indiretamente um deslocamento descendente do material de uma região de processamento mais alta para a região de processamento mais inferior sob a gravidade, ou usando toda a combinação do mesmo.

Como descrito pelas linhas fantasmas e sólidos de entrada de aditivos da figura 2, apreciar-se-á que os aditivos estarão inseridos geralmente em cada câmara de processamento, embora não exclusivamente, e podem igualmente opcionalmente ser inseridos em posições múltiplas dentro de uma dada câmara de processamento para promover definição de duas ou mais regiões de processamento aqui. Igualmente apreciar-se-á que os elementos de entrada de aditivos podem ativamente ser controlados por um elemento da resposta comum configurado para fornecer uma taxa da entrada ou quantidade pré-selecionada de aditivos (por exemplo, ajuste a entrada absoluta ou relativa) para uma dada característica do processo detectada (por exemplo, temperatura do processo, pressão, produção, etc.; qualidade do gás do produto, quantidade, composição, pressão, fluxo, valor calorífico, etc.; a taxa de entrada da carga de alimentação, a qualidade, a composição, etc.; e similares), ou controlada outra vez pelos elementos da resposta distintos, possivelmente ligados operativamente através de um mesmo sistema de controle local, regional e/ou global.

Similarmente, as saídas do gás de saída podem ser fornecidas para cada câmara de processamento independentemente, ou ser fornecidas por uma ou mais saídas cooperativas do gás de saída permitindo para a saída do gás formar mais de uma câmara de processamento 120 de cada vez.

Como será descrito em maior detalhe com referência a um número de formas de realização ilustrativas da presente invenção, as várias combinações de câmaras de processamento e elementos de entrada de aditivos por isso podem ser adaptados para fornecer duas ou mais regiões de processamento verticalmente sucessivas como contempladas aqui, onde um módulo de controle do deslocamento de material apropriado pode ser adaptado para que uma dada forma de realização permita o deslocamento controlado do material com estas regiões de processamento de realçar um processamento do mesmo. Tal controle pode ser dado excepcionalmente para cada uma de uma ou mais câmaras de processamento do gaseificador, dando opcionalmente o deslocamento indireto do material com as regiões de processamento sucessivas da mesma câmara de processamento dentro da qual mais de uma região de processamento é definida e/ou doando um deslocamento do material de uma primeira câmara de processamento a uma câmara de processamento sucessiva verticalmente subseqüente de um gaseificador compreendendo mais de uma câmara de processamento.

Alternativamente, o controle pode ser dado aos vários dispositivos de controle cooperativos e/ou mecanismos configurados para controlar diretamente o deslocamento do material de uma região de processamento a outra, possivelmente dentro de uma mesma câmara de processamento.

Em uma forma de realização 310, e referindo-se à figura 4, a colocação simétrica de três jogos de elementos de entrada de aditivos, ou grupos dos mesmos 330, ao redor de uma câmara de processamento 320 promove substancialmente horizontalmente a natureza planar das relações entre as três regiões de processamento resultantes 340.

Em uma forma de realização 410, e referindo-se à figura 5, três elementos de entrada de aditivos, ou grupos dos mesmos 430, são colocados assimetricamente em torno da câmara de processamento 420 resultando em relações planares não horizontalmente entre as três regiões de processamento resultantes 440.

Geralmente apreciar-se-á que as regiões de processamento simétricas podem promover a gaseificação ótima e podem geralmente ser realçadas usando meios da mistura/agitação (por exemplo, como visto na figura 19). Tais meios da agitação podem compreender, por exemplo, um eixo de giro controlado usando uma movimentação motorizada. Estes eixos do agitador podem igualmente ser operados, em uma forma de realização, como um elemento de detecção de um sistema de controle global integrado onde as medidas do torque nestes eixos podem servir como um indicador da altura da pilha, especialmente se o agitador tem vôos de multi-níveis. Para reduzir os relatórios falsos devido à formação de aglomeração nos vôos, dois eixos do agitador podem ser usados ao quais limpam uns aos outros como giram, assim batendo fora da aglomeração. Outros tais agitadores podem ser considerados aqui sem partir do escopo e da natureza gerais da presente descrição, como será aparente àquele versado na técnica.

Em uma forma de realização da invenção, o gaseificador compreende duas ou mais câmaras de processamento cada uma da qual compreendendo um ou mais elementos de entrada de aditivos. Cada uma de duas ou mais câmaras de processamento fornece uma região de processamento diferente e as câmaras de processamento diferentes são arranjadas em uma forma verticalmente sucessiva.

Em uma forma de realização e referindo-se à figura 6, o gaseificador 510 compreende três câmaras de processamento 520 cada uma com seus próprios elementos de entrada de aditivos, ou grupos dos mesmos 530, posicionados a respeito de promovem uma definição de uma região de processamento 540 em cada câmara de processamento 520, onde cada um dos três processos de gaseificação (secagem, volatilização e conversão do carbono) é favorecido respectivamente. Um versado na técnica compreenderá prontamente que o cenário na figura 6 é ideal e na prática, cada região de processamento, entretanto, terá a proporção diferente de cada um dos processos da gaseificação que ocorre, como mostrado na figura 7, por exemplo.

As câmaras de processamento diferentes podem igualmente ser separadamente aperfeiçoadas para eficiências máximas. Em uma forma de realização da invenção, e referindo-se à figura 8, o gaseificador 710 compreende duas câmaras de processamento 720, a primeira da qual é usada predominante para a secagem e a volatilização quando a segunda câmara de processamento for usada predominante para a conversão do carbono. Nesta forma de realização, cada câmara de processamento 720 no gaseificador 710 retira sua corrente de gás de saída através de uma saída 760 que possa ser mantida separada ou fundida. Estas correntes de gás de saída podem ser emitidas a um tanque de armazenamento ou para um processamento adicional em um sistema de reformulação de gás (GRS). Em uma forma de realização alternada, e referindo-se à figura 9, a primeira câmara de processamento é usada predominantemente para a secagem e a segunda câmara de processamento é usada predominantemente para a volatilização e a conversão do carbono.

As câmaras de processamento múltiplas são igualmente úteis se a carga de alimentação tem um índice elevado de plásticos. Nesta situação, o uso da segunda câmara de processamento pode ser usado para recuperar compostos valiosos adicionais como parafinas e ceras. Isto pode ser realizado operando a primeira câmara de processamento em uma temperatura mais baixa do que a segunda câmara de processamento.

Um versado na técnica compreenderá que enquanto eles descreverem um gaseificador verticalmente orientado como recolhendo em carga de alimentação carbonácea e originando um resíduo, ele pode igualmente recolher em material reagente de carbonáceo parcialmente processado de um outro gaseificador e/ou originando seu resíduo a um outro gaseificador. Em uma forma de realização da invenção, e referindo-se à figura 10, gaseificador orientado horizontalmente (lateralmente) é seguido por um gaseificador orientado verticalmente. Em uma forma de realização alternada da invenção, e referindo-se à figura 11, um gaseificador verticalmente orientado é seguido por um gaseificador orientado horizontalmente (lateralmente). Um versado na técnica irá prontamente entender que as orientações e as posições das entradas e das saídas aos gaseificadores mostrados nas figuras 10 e 11 são meramente exemplares e não são pretendidos limitar as orientações e as posições das entradas em uma execução real destes sistemas.

Módulo de controle do deslocamento do material

Em contraste com os gaseificadores de leito descendentes padrão que confiam no consumo gradual do material do reagente no gaseificador para mover para baixo o material, o gaseificador orientado verticalmente da presente invenção controla ativamente o movimento do material do reagente através do gaseificador através de um módulo de controle do deslocamento do material, assim permitindo que o processo total da gaseificação seja realçado, se não aperfeiçoado para um dado conjunto de condições de processo.

Como será descrito em maior detalhe abaixo, o módulo de controle do deslocamento do material pode ser mais associado com, ou integrado dentro de um sistema de controle local, regional e/ou global adaptado para ativamente controlar vários elementos do gaseificador em resposta a detectar uma ou mais características do processo, dentro do gaseificador, ou externo a ele, por exemplo, em um processo a jusante ou aplicação do gás do produto. Em tal forma de realização onde o módulo de controle do deslocamento do material é operado ativamente em conjunto com um sistema de controle de processo local, regional e/ou global, um refinamento mais adicional do processamento do material pode ser conseguido para encontrar necessidades a jusante, por exemplo, quando o gás do produto, ou um derivado processado mais adicional do mesmo, é usado para uma aplicação a jusante selecionada. Alternativamente, ou em combinação em conseqüência, o controle combinado do processo da gaseificação pode ser executado assim para maximizar gaseificação do material, por exemplo, para encontrar os regulamentos ambientais onde tais regulamentos existem, e/ou para minimizar um impacto energético do processo.

Geralmente, o módulo de controle do deslocamento do material pode ser configurado para operar-se sob parâmetros operacionais pré-ajustados, por exemplo, permitir um tempo da residência substancialmente constante do material em cada região de processamento, ou outra vez, pode ser configurado para operar-se sob os parâmetros operacionais dinamicamente atualizados ou gerados adaptados para aperfeiçoar o processamento do material para conseguir um dado resultado. Em um ou outro cenário, o módulo de controle do deslocamento do material, e qualquer sistema de controle acoplado operativamente a isso, podem compreender um ou mais elementos de detecção para detectar uma ou mais características do processo, tais como temperaturas do processo, pressões, composição do reagente, composição do gás do produto, e ajustar um ou mais dispositivos do processo, tais como os mecanismos e/ou os dispositivos controlados operativamente pelo módulo de controle do deslocamento do material permitindo um deslocamento controlado do material com as regiões de processamento dentro do gaseificador, em resposta a estas características.

Geralmente, a função preliminar do módulo de controle do deslocamento do material é promover o movimento descendente do material do reagente com as regiões de processamento diferentes do gaseificador em uma forma ativamente controlada a fim de facilitar a gaseificação total eficiente. Pode igualmente opcionalmente incorporar meios para quebrar os aglomerados do resíduo que podem causar o bloqueio na saída do resíduo do gaseificador. O módulo de controle do deslocamento do material pode ser configurado para operar um de uma variedade de mecanismos ou dispositivos conhecidos na técnica para permitir o deslocamento do material de uma região a outra. Os exemplos incluem, mas não são limitados aos braços de giro, às rodas de giro, às pás de giro, às prateleiras moventes, aos êmbolos do empurrador, aos parafusos, aos transportes, e às combinações dos mesmos.

Além do que o controle do deslocamento do material através do gaseificador, o módulo de controle do deslocamento do material pode igualmente especificamente ser aperfeiçoado para minimizar igualmente o índice de carbono no resíduo. Em uma forma de realização da invenção, isto é conseguido usando um teste padrão de fluxo tampão para o movimento do material do reagente e um controle total sobre a taxa da remoção do resíduo.

Os fatores envolvidos na escolha de um tipo particular de dispositivo ou de mecanismo operaram-se pelo módulo de controle do deslocamento do material mas não são limitados a: (a) velocidade e controlabilidade: como também pode o fluxo do material do reagente através do gaseificador ser controlado exatamente; (b) variação no fluxo do reator: se os aditivos são adicionados abaixo do módulo de controle do deslocamento do material, há um rompimento ao fluxo e está o rompimento manejável; e/ou (c) exigências e durabilidade de potência: quanta energia e manutenção é exigida para a operação apropriada do dispositivo ou do mecanismo, por exemplo, os estrados rotativos exigem mais manutenção do que os parafusos e os êmbolos do empurrador quando projetados corretamente.

Figura 12 descreve uma forma de realização da invenção em que o módulo de controle do deslocamento do material compreende uma pá de giro 81 na parte inferior de cada câmara de processamento 20 que move o material do reagente fora da câmara de processamento 20 através de uma saída do resíduo pequena 70. Para evitar o lixo do material reagente parcialmente/não processado através da saída do resíduo 70 por uma gota direta, uma cobertura de chapéu 82 é colocada sobre a saída do resíduo 70. Os comutadores limites podem opcionalmente ser usados para controlar a velocidade da rotação da barra e assim a taxa de remoção do resíduo. Um trabalhador versado na técnica compreenderá prontamente que nas formas de realização onde as câmaras de processamento múltiplas são acopladas operativamente, uma pá de giro pode ser usada na parte inferior somente da câmara de processamento mais baixa e o material do reagente passa da câmara de processamento mais alta à câmara de processamento mais baixa pela ação da gravidade.

A figura 13A descreve uma forma de realização da invenção em que o módulo de controle do deslocamento do material compreende um conjunto de parafusos do extrator 83 na parte inferior de cada câmara de processamento 20 que move o resíduo fora da câmara de processamento 20. A serrilha na borda do vôo do parafuso do extrator ajuda na quebra acima das aglomerações do resíduo que poderiam de outra maneira conduzir à saída do resíduo 70 do gaseificador 10. Uma cobertura de chapéu 82 não é exigida se a saída do resíduo 70 é movida longe da câmara de processamento 20, como para a forma de realização mostrada na figura 13B. Os comutadores limites podem opcionalmente ser usados para controlar a velocidade dos parafusos e assim a taxa de remoção do resíduo. Um versado na técnica compreenderá prontamente que nas formas de realização onde as câmaras do processamento múltiplas são acopladas operativamente, um conjunto dos parafusos do extrator pode ser usado na parte inferior somente da câmara de processamento mais baixa e o material do reagente passa da câmara de processamento mais alta à câmara de processamento mais baixa pela ação da gravidade.

Figura 14 descreve uma forma de realização da invenção em que o módulo de controle do deslocamento do material compreende um único êmbolo empurrador 85 para cada câmara de processamento 20 que move o resíduo fora da câmara de processamento 20 através de uma saída do resíduo pequena 70. Dependendo da posição da saída do resíduo 70, uma cobertura de chapéu 82 pode ou não pode ser exigida como mostrado na figura 14. Os comutadores limites podem opcionalmente ser usados para controlar o comprimento do curso do êmbolo empurrador e assim a quantidade de resíduo movida com cada curso. O uso de êmbolos empurradores finos 85 é gaseificadores desiguais de transferência lateral onde os êmbolos usados são tipicamente os êmbolos portadores que carregam grandes quantidades de material do reagente de uma região de processamento à outra. Como os êmbolos empurradores 85 usados são finos, somente uma pequena quantidade de resíduo é movida fora da câmara de processamento 20. Um versado na técnica compreenderá prontamente que nas formas de realização onde as câmaras do processamento múltiplas são acopladas operativamente, um êmbolo empurrador pode ser usado na parte inferior somente da câmara de processamento mais baixa e o material do reagente passa da câmara de processamento mais alta à câmara de processamento mais baixa pela ação da gravidade.

Em uma forma de realização da invenção com uma ou mais regiões de processamento que estão sendo promovidas por um ou mais elementos de entrada de aditivos dentro de cada câmara de processamento, o módulo de controle do deslocamento do material pode compreender uma disposição de um ou mais êmbolos empurradores dentro de cada câmara de processamento, cada qual está usada para controlar ativamente o movimento do material do reagente de uma região de processamento ao seguinte até que o êmbolo empurrador final empurre o resíduo fora da câmara de processamento. Assim, o material do reagente é controlado ativamente com a altura inteira de uma única câmara de processamento. Um versado na técnica compreenderá que um módulo de controle do deslocamento do material pode permitir o estabelecimento de "tempos reais" diferentes nas regiões de processamento diferentes mesmo dentro da mesma câmara de processamento.

Nas formas de realização onde o módulo de controle do deslocamento do material compreende um elemento movente e um elemento de guiamento, os elementos moventes apropriados incluem, mas não são limitados a, uma prateleira/plataforma, êmbolo empurrador, arado, elemento do parafuso ou uma correia. O elemento de guia pode incluir um ou mais canais de guia posicionados na parede inferior das câmaras de processamento, as trilhas ou os trilhos de guia, a calha de guia ou as cadeias de guia. Alternativamente, o elemento de guia pode incluir uma ou mais rodas ou rolos feitos sob medida para acoplar movelmente o elemento de guia. Em uma forma de realização da invenção, o membro do acoplamento de guia é um membro deslizante que compreende uma sapata adaptada à corrediça ao longo do comprimento da trilha do guia. Opcionalmente, a sapata mais adicional compreende pelo menos uma almofada de desgaste substituível.

O módulo de controle do deslocamento do material pode ser potencializado usando um sistema do motor e de movimentação, ou outros tais meios como conhecidos prontamente na técnica. Em uma forma de realização os meios do motor são um motor de velocidade variável elétrico que conduz um eixo de saída do motor selecionável nos sentidos para diante ou reversos. Opcionalmente, uma embreagem de deslizamento podia ser fornecida entre o motor e o eixo de saída do motor. O motor pode ainda compreender uma caixa de engrenagens.

Alternativamente, o funcionamento do módulo de controle do deslocamento do material pode ser executado por um sistema hidráulico ou pneumático, pela movimentação da cadeia e da roda dentada, ou por uma movimentação da cremalheira e do pinhão. Estes métodos de traduzir o movimento giratório do motor no movimento linear têm a vantagem que eles podem ser aplicados em uma maneira sincronizada em cada lado do módulo de controle do deslocamento do material (por exemplo, um êmbolo empurrador) para ajudar em manter o mecanismo alinhado e para minimizar assim a possibilidade de bloqueio. Em uma forma de realização, o uso de duas cadeias fornece meios de manter o alinhamento angular sem a necessidade para guias da precisão.

Para as formas de realização usando duas câmaras de processamento, figura 16 mostra uma variedade de dispositivos e/ou mecanismos diferentes que podem ser usados pelo módulo de controle do deslocamento do material para o deslocamento do material do reagente de uma câmara de processamento à outra. Um versado na técnica compreenderá que as opções nesta figura são meramente exemplares e outros projetos apropriados para tais dispositivos/mecanismos podem ser considerados para estar dentro do escopo e da natureza da invenção divulgada aqui.

Câmaras de processamento

O gaseifícador orientado verticalmente compreende uma ou mais câmaras de processamento. A câmara de processamento pode ser escolhida de um grupo que consiste em câmaras de processamento de leito fixo, câmaras de processamento vertical induzidas pela gravidade, câmaras de processamento de fluxo assistidas mecanicamente, câmaras de processamento de fluxo arrastadas, e câmaras de processamento de leito fluidizado, para nomear alguns.

Nas câmaras de processamento de leito fixo conhecidas a um versado na técnica, a carga de alimentação incorpora o sistema da parte superior e descansa em uma superfície através da qual o gás de entrada, como ar ou vapor aquecido (ou outros aditivos), pode ser comunicado. O gás da entrada passa através do leito da carga de alimentação em uma forma contracorrente, da parte inferior e todos os gases de saída, incluindo o gás de saída, gás de síntese, ar e vapor de refrigeração, ou voláteis, folhas a câmara de processamento através dos respiradouros ou outras saídas na parte superior da câmara de processamento. Qualquer resíduo tal como a cinza ou o carvão animal passa através da superfície comunicável e retira a câmara de processamento através da parte inferior.

As câmaras de processamento de fluxo arrastado 22, em referência à figura 17, os cursos do gás de entrada em um fluxo contracorrente relativo à carga de alimentação. Aqui, a carga de alimentação é pelo menos suspendida parcialmente pelo movimento dos aditivos, promovendo desse modo um contato mais distribuído entre a entrada e a carga de alimentação. A reação ocorre como o material do reagente se move para baixo, conduzido pela gravidade, na oposição ao sentido do curso dos aditivos, o fluxo do qual tem a suficiente força para suspender parcialmente a carga de alimentação descendente. Os gases de saída, incluindo o gás de saída, gás de síntese, ar de refrigeração, vapor e outros voláteis, saída na parte superior da câmara de processamento, e a saída resultante do resíduo na parte inferior.

Nas câmaras de processamento de leito fluidizado 24, com referência à figura 18, a carga de alimentação é suspendida nos aditivos moventes ascendentes similares às câmaras de processamento de leito arrastado. A distinção, entretanto, encontra-se no comportamento da carga de alimentação no leito. Nos leitos fluidizados, os aditivos incorporam a câmara de processamento nas velocidades que superam extremamente toda a força gravitacional, e o leito da carga de alimentação move-se em uma maneira muito mais turbulenta desse modo causando uma região mais homogênea da reação e comportando em uma forma similar àquela de um líquido turbulento mesmo que a carga de alimentação possa de fato ser sólido. Os aditivos incorporam a câmara de processamento da parte inferior, passagens em sentido contrário à carga de alimentação e gases de saída, incluindo o gás de saída, gás de síntese, ar de refrigeração e os vapores, ou os voláteis, deixam as câmaras de processamento na parte superior.

Em uma forma de realização da invenção usando uma câmara de processamento de leito de movimento 26, a câmara de processamento 26 compreende uma entrada de carga de alimentação proximal à parte superior da câmara de processamento, dois ou mais elementos de entrada de aditivos para a injeção do ar pré-aquecido e posicionado tais que cada um promove a determinação de uma região de processamento diferente, uma saída do gás do produto, uma saída do resíduo e de um módulo de controle do deslocamento do material ativamente controlado na base da câmara de processamento. Em uma forma de realização e referindo-se à figura 19, os elementos da entrada aditivos separados são igualmente reservados para a adição de vapor na câmara de processamento. Também, os mecanismos de mistura 27 podem ser usados para promover a interação realçada entre os aditivos e o material do reagente dentro da câmara de processamento.

Em uma forma de realização da invenção usando câmaras de processamento de leito em movimento, o gaseificador compreende duas ou mais câmaras de processamento de leito em movimento, cada uma com um elemento de entrada de aditivo, ou grupo dos mesmos, para injeção do ar pré- aquecido na parte inferior da câmara de processamento. A injeção do ar pré- aquecido da parte inferior permite a oxidação do carvão animal formado próximo da parte inferior da câmara de processamento. O fluxo contracorrente do ar pré-aquecido com relação à carga de alimentação também melhora a utilização de energia. Como o ar pré-aquecido que passa através um leito de carga de alimentação em movimento perde sua temperatura, um gradiente de temperatura é formado dentro da câmara de processamento que é consistente com as temperaturas mais altas necessárias para os últimos processos de gaseificação.

Em uma forma de realização da invenção usando câmaras de processamento de leito em movimento, um ou mais elementos de entrada de aditivos para cada câmara de processamento são distribuídos toda em torno da câmara de processamento. Esta distribuição de uma pluralidade de elementos da entrada permite um controle mais fino dos processos de gaseificação. Figuras 20A a 20D mostram outras formas de realização da invenção com diferenças na colocação e no tipo de elementos de entrada de aditivos. As formas gerais das regiões de processamento para cada caso são também mostradas.

As câmaras de processamento usadas podem ser de toda a forma contanto que o volume interno seja suficiente para acomodar a quantidade apropriada de material do reagente por tempo de residência designado e suficiente para que uma razoável velocidade superficial do gás seja alcançada. Em uma forma de realização da invenção, a câmara de processamento é um cilindro alinhado refratariamente e seu comprimento está entre aproximadamente 1 e 3 vezes seu diâmetro. Em uma forma de realização, seu comprimento está entre aproximadamente 1 e 2 vezes seu diâmetro. Em uma forma de realização, seu comprimento é aproximadamente 1,5 vezes seu diâmetro.

Em uma forma de realização da invenção, a câmara de processamento tem uma parede exterior cilíndrica e paredes internas alinhadas refratariamente, inclinando-se a jusante. As figuras 21 A e 2IB mostram algumas formas mais possíveis para a câmara de processamento. Outras formas apropriadas serão aparentes a um versado na técnica.

O forro refratário protege a câmara de processamento dos efeitos das altas temperaturas e de gases corrosivos e minimiza a perda desnecessária de calor do processo. O material refratário é um material refratário convencional, o qual é bem conhecido por àqueles hábeis na técnica e o qual é apropriado para o uso em alta temperatura, por exemplo, até cerca de 1800°C, reação não pressurizada. Os exemplos de tal material refratário incluem, mas não são limitados a, cerâmica de alta temperatura, isto é, óxido de alumínio, nitreto de alumínio, silicato de alumínio, nitreto do boro, fosfato do zircônio, cerâmica de vidro e tijolo de alto teor de alumina contendo principalmente, silicone, alumina, cromia e titânio. Para também proteger a câmara de processamento do impacto de gases corrosivos, esta pode ser alinhada com uma membrana. Tais membranas são conhecidas na técnica e como tal, um versado na técnica possa prontamente identificar as membranas apropriadas baseadas nas exigências do gaseificador.

A cobertura ou a porção superior da câmara de processamento devem também ser projetadas para o melhor fluxo e tempo de residência do gás. A porção da cobertura pode ser lisa, convexas ou outras configurações práticas que promovem o fluxo do gás através da câmara de processamento, e assim a vacância dos locais imóveis (conhecido como 'frio').

As características do projeto físico de uma câmara de processamento são determinadas por um número de fatores que podem prontamente ser determinados pela pessoa qualificada. Por exemplo, a configuração e o tamanho interno da câmara de processamento são ditados pelas características operacionais através de análises da composição química da entrada da carga de alimentação a ser processado. Outros fatores de projeto incluem o tipo de meios de aquecimento usado e a posição e a orientação dos meios do aquecimento usado. Estes meios do aquecimento são posicionados geralmente dentro da câmara de processamento na profundidade desejada a fim de concentrar a região de processamento de alta temperatura onde será mais eficaz, enquanto ao mesmo tempo minimizando perdas de calor. Às vezes, outros aditivos, tais como, o vapor são adicionados no gaseificador além do ar pré-aquecido, para melhorar a qualidade dos gás de síntese do produto. A posição, a orientação e o número dos orifícios de injeção para estes aditivos adicionais também têm que ser considerados no projeto da câmara de processamento para assegurar-se de que seja injetada onde promoverá a reação eficiente para conseguir o resultado de conversão desejado.

Um trabalhador hábil na técnica compreenderá prontamente que uma ou mais câmaras de processamento usado no gaseificador verticalmente orientado podem cada uma usar diferentes materiais refratários, diferentes formas, diferentes tamanhos e diferentes módulos de controle de deslocamento de material como apropriados para o processamento feito dentro dessa câmara.

Várias simulações baseada em computador e ferramentas de modelagem podem facilitar o projeto físico da câmara de processamento tomando em consideração fatores, tais como, a eficiência da transferência térmica, da corrente do gás, da mistura dos aditivos, etc. Ferramentas baseadas em computador eliminam virtualmente a necessidade para experimentação antes ao projeto de sistema preliminar e fornece a confirmação rápida das características e eficiência do processo com qualquer fluxo residual de entrada. Também, permite a iteração interativa para otimizar a caracterização operacional para qualquer sistema particular antes do sistema de comissionamento e facilitar a otimização do tempo real dos processos para os materiais não-homogêneos baseados na caracterização do gás do produto como entrada.

Um desses simuladores é o Simulador de Processo Químico, como detalhado na patente US 6.817.388 (incorporada pela referência). Este usa o princípio de minimização de energia livre de Gibb' para permitir a predição dos componentes do gás do produto em uma temperatura específica e em parâmetros de conjunto de entrada específicos. Geralmente, o simulador consiste em três blocos computacionais principais:

a. Um Modelo de Reação Ideal: Este calcula a composição em estado estacionário do equilíbrio ideal do gás do produto, minimizando a energia livre de Gibbs da espécie química do produto em equilíbrio adiabático, isobárico. Uma aproximação generalizada da minimização de Gibbs é usada aqui para encontrar a composição do equilíbrio de grandes sistemas arbitrários sem a necessidade de escrever reações de equilíbrio. b. Um modelo de depósito de carbono: Este calcula a quantidade de fuligem (carbono C(s) sólido) formado ou a quantidade de vapor necessário para eliminar a formação de fuligem comparando a composição da entrada versus a curva de equilíbrio. Este modelo pode também ser usado para recursivamente resolver para a quantidade de água que deve ser adicionado a fim de reduzir a quantidade de carbono sólido formado.

c. Um modelo de Reação Não-Ideal: Este determina a quantidade de metano, de acetileno e de etileno que é formado em excesso do ideal como calculado pela multiplicação da quantidade de Carbono no sistema por proporções derivadas experimentalmente. Este aproxima o resultado da decomposição não-total dos hidrocarbonetos ou dos polímeros de cadeia- longa.

Além da utilização do Simulador de Processo Químico, a modelagem do fluxo da câmara de processamento pode também ser usada no processo de projeto para assegurar a mistura apropriada das entradas do processo, para analisar o impacto dos efeitos cinéticos e para ajustar o perfil de temperatura de reação dentro do simulador. O fluxo de modelagem resulta também na ajuda ao projeto refratário visto que todas as características de operação na superfície refratária podem prontamente ser identificadas.

Opcionalmente, e como mencionado anteriormente, uma ou mais de uma ou mais câmaras de processamento do gaseificador podem compreender meios de mistura para assegurar a exposição eficiente do material do reagente ao ar pré-aquecido que permite assim a gaseificação eficiente. Os meios de mistura impedem o gás que canaliza uma condição onde as entradas do aditivo, tais como, o ar pré-aquecido queime num trajeto através do leito, resultando em mais ar pré-aquecido deslocando-se abaixo daquele "canal" evitando completamente o material reagente. A passagem do ar pré-aquecido na fase de gás, também chamada atalho, pode causar rápida combustão com combustíveis de fase gasosa, aglomeração do material do reagente e queima do canal. A boa mistura também estabiliza a composição do gás e reduz o risco de explosão do gás a jusante.

A gaseificação requer calor e um oxidante, tal como, o oxigênio ou vapor. O aquecimento pode ocorrer diretamente pelo calor liberado devido à oxidação parcial da carga de alimentação ou indiretamente por meio de uma fonte de calor conhecida na técnica.

Em uma forma de realização da invenção, a fonte de calor é ar pré-aquecido adicionado nas câmaras de processamento através dos elementos de entrada de aditivos. O ar é obtido dos aquecedores de ar ou dos trocadores de calor, ambos são conhecidos por um versado na técnica e alimentados completamente a cada região de processamento usando um sistema independente de alimentação e de distribuição do ar, tal como, uma caixa de ar. Alternativamente, a fonte de calor indireto pode tanto ser areia quente circulante ou um elemento de aquecimento elétrico.

A fim de facilitar a partida inicial do gaseificador, as câmaras de processamento podem incluir aberturas de acesso feitas sob medida para acomodar vários queimadores convencionais, por exemplo, queimadores de gás natural ou propano para pré-aquecer o gaseificador.

Além disso, as câmaras de processamento podem também compreender uma ou mais aberturas de serviço para permitir a entrada para a manutenção e reparo. Tais aberturas são conhecidas na técnica e podem incluir orifícios de aberturas vedáveis de vários tamanhos. Em uma forma de realização, o acesso à câmara de processamento é fornecido por uma caixa em uma extremidade que pode ser fechada por uma tampa forrada refratariamente selada durante a operação. Em uma forma de realização da invenção, uma caixa é colocada em ambas as extremidades da câmara de processamento para a manutenção.

Elementos de entrada de aditivos

Como mencionado anteriormente, os aditivos podem ser adicionados a cada uma de uma ou mais câmaras de processamento do gaseificador orientado verticalmente para facilitar a conversão eficiente da carga de alimentação no gás do produto. O tipo e a quantidade dos aditivos são selecionados para otimizar as reações do processo enquanto mantendo a aderência aos limites de emissão da autoridade reguladora e minimizando custos de operação. Os diferentes tipos de elementos de entrada de aditivos incluem, mas não são limitados ao ar, arejar, ar enriquecido de oxigênio, vapor e ozônio. Os elementos de entrada de aditivos efetuam um papel chave na determinação das temperaturas dentro das câmaras de processamento e assim estendem as regiões de processamento onde os diferentes processos são pelo menos parcialmente favorecidos.

A entrada do ar ou do oxigênio pode ser usada para maximizar a conversão do carbono (isto é, minimizar o carbono livre) e para manter a melhor temperatura de processamento enquanto minimizando o custo do calor de entrada. A quantidade de ambos os aditivos pode ser estabelecida e rigidamente controlado como identificada pelas saídas para a carga de alimentação que está sendo processada. A quantidade de injeção do ar é estabelecida para minimizar o custo do aquecimento enquanto assegurando que o processo total não aproxime a nenhum traço indesejável associado com a incineração (tal como, dioxina não desejadas, furano, NOx, SOx no gás do produto, metais na cinza e a baixa conversão do carbono), e satisfaz as exigências dos padrões de emissão da área local.

As entradas do vapor promovem oxigênio e hidrogênio livres suficiente para maximizar a conversão de elementos decompostos da carga de alimentação no gás do produto e/ou em compostos não-perigosos. Como a conversão do material reagente ao gás através da reação com vapor é endotérmica, ela pode servir para balancear a natureza endotérmica da reação através do ar. Além disso, o vapor fornece o hidrogênio adicional para o equilíbrio apropriado das reações de C, H, O. Em algumas formas de realização da invenção, uma corrente de carga de alimentação secundária é também introduzida como um aditivo de processo. Esta corrente de carga de alimentação pode dinamicamente ser manipulada pelo sistema de controle global dependendo dos parâmetros a jusante do gaseificador, tais como, a qualidade do gás do produto, pressão etc. como detectado pelos elementos de detecção. Uma carga de alimentação secundária típica é carga de alimentação com alto teor de carbono, tal como, plásticos.

Cada um das câmaras de processamento pode conseqüentemente incluir uma pluralidade de elementos de entrada de aditivos que incluem entradas para a injeção de vapor e/ou a injeção de ar. As entradas do vapor podem estrategicamente estar localizadas para direcionar o vapor dentro de regiões de alta temperatura e dentro da massa do gás do produto apenas antes de sua saída da câmara de processamento.

Os elementos de entrada de aditivos podem estrategicamente estar localizados para assegurar a cobertura total nas regiões de processamento. Em uma forma de realização, eles estão localizados próximos ao piso da câmara de processamento. Alternativamente, estão localizados tanto no piso da câmara de processamento ou estão distribuídos em torno das paredes da câmara de processamento. Nas formas de realização em que o ar pré-aquecido é usado como meios do aquecimento do gaseificador, elementos de entrada de injeção de ar/oxigênio podem opcionalmente ser incluídos.

A posição real dos elementos de entrada de aditivos pode determinado baseado em qualquer número dos seguintes fatores: (a) maximizar a transferência térmica; (b) maximizar o contato com carbono; (c) minimizar a perda de pressão; (d) evitar a vedação; (e) minimizar o potencial para a canalização do gás.

Para formas de realização da invenção onde os aditivos são adicionados da parte superior da câmara de processamento, os gases adicionados na parte superior podem ajudar a secar a carga de alimentação carbonácea úmida na parte superior do leito ou ajudá-lo na distribuição do material pelo uso dos jatos (pela pulverização do material em torno da parte superior da pilha, preferencialmente do que o uso de meios de agitação mecânicos). Se o ar ou o vapor quente são adicionados na parte superior, a temperatura do gás do produto aumenta tendo por resultado a interrupção de alcatrão na fase de gás. Alternativamente, a adição de vapor da baixa temperatura ou o nitrogênio (ou outros fluidos líquidos) abaixa as temperaturas do gás e protege o equipamento a jusante. O maior inconveniente de ter os elementos de entrada de aditivos na parte superior da câmara é, entretanto o risco de diluição do gás do produto.

Para formas de realização da invenção onde os aditivos são adicionados da parte inferior da câmara de processamento, o tempo de residência dos aditivos na câmara de processamento é maximizado, o qual pode ser benéfico em sistemas de baixa temperatura com reações mais lentas. Enquanto os maus projetos correrem um elevado risco de produzir a escória, aglomerações, etc. que interferem com as operações, o projeto apropriado pode reduzir a probabilidade destes problemas. A injeção dos aditivos na parte inferior promove que a câmara de processamento inteira seja afetada e que o carbono seja removido da cinza antes dele sair da câmara de processamento.

Para formas de realização da invenção onde os aditivos são adicionados dos lados da câmara de processamento, a distribuição uniforme dos aditivos e, portanto mais reações estáveis são promovidas. Este projeto também nivela as regiões de processamento e reduz a concentração de alguns aditivos (tais como, o oxigênio ou o ozônio) para evitar a combustão localizada ou a aglomeração. Entretanto, o principal inconveniente é que os aditivos injetados ao longo dos lados não alcançam o meio da câmara de processamento a menos que taxas de fluxo elevadas sejam usadas em que tendem a fluidificar o leito ou criar pontos quentes perto das paredes. Os agitadores podem ser usados para promover a mistura do material reagente do meio com aquele dos lados. Meios de entrada da carga de alimentação

O gaseificador orientado verticalmente inclui um sistema alimentador de material que compreende uma ou mais aberturas de entrados da alimentação fornecida a todas as características físicas da carga de alimentação da entrada, cada qual alimentada diretamente no gaseificador. Em uma forma de realização da invenção, o subsistema de alimentação de material consiste em um funil de alimentação e em um transporte de parafuso usados para transportar a carga de alimentação ao gaseificador. Em algumas formas de realização da invenção, o material alimentado no gaseificador orientado verticalmente pode ser material de reagente processado parcialmente de um gaseificador a montante. O funil de alimentação atua como um tampão para o material pronto para ser alimentado no gaseificador. O funil pode opcionalmente ter s indicadores de nível alto e baixo que controlam o fluxo no funil e estão opcionalmente sob o controle do controlador do processo para combinar a taxa de alimentação às demandas do processo.

Opcionalmente, referindo-se a Figura 22A, o subsistema de alimentação do material pode também compreender uma entrada adicional para acessar um fluxo secundário (usualmente carga de alimentação de alto teor de carbono, tal como, plásticos retalhados), deste modo permitindo rápida de resposta a demanda do processo para mais ou menos entrada de carbono para encontrar a qualidade do gás para aplicações a jusante.

Referindo-se a Figura 22, várias formas de realização da invenção podem ser previstas, por meio de que diferentes correntes de alimentação são misturadas junto em um funil comum antes da inserção no gaseificador ou não. Opcionalmente, o gaseificador tem um subsistema de alimentação separado para alimentar a carga de alimentação de alto teor de carbono dentro do gaseificador. Também, um caso mais geral pode ser considerado onde há mais do que duas correntes de alimentação.

Em uma forma de realização da invenção, o sistema de alimentação de material consiste em um depósito alimentador retangular e em uma embolo de ajuda hidráulica. Uma porta pode ser instalada no meio da calha de alimentação para atuar como uma barreira de calor entre a câmara de processamento e o depósito alimentador. Os comutadores de limite no alimentador controlam o comprimento do curso do êmbolo de modo que a quantidade de material alimentada na câmara de processamento com cada curso possa ser controlada.

Em uma forma de realização da invenção, o sistema de alimentação de material primário pode também ser modificado para acomodar a alimentação de caixas para formar em qual o tipo residual biomédico hospitalar é fornecido para processamento. Uma abertura de porta dupla retangular permitirá o caixa a ser alimentada no funil de alimentação primário onde o êmbolo hidráulico alimentador onde êmbolo hidráulico pode entra na câmara de processamento.

Em uma forma de realização da invenção, um eixo helicoidal pode ser introduzido hidraulicamente na câmara de processamento para fornecer uma alimentação de material residual granular. Além disso, o êmbolo, válvula giratória, alimento gravitacional superior, são exemplos de outros alimentadores que podem ser usados no contexto atual para facilitar a introdução de carga de alimentação desejada. Além disso, os líquidos e os gases podem ser alimentados na câmara de processamento simultaneamente através de suas próprias aberturas dedicadas.

Opcionalmente, a carga de alimentação passará através de um sistema do pré-processamento antes de ser alimentada nos meios de entrada de carga de alimentação. O subsistema do pré-processamento pode compreender um picador para reduzir a carga de alimentação como-recebida a um tamanho mais apropriado para processamento. Como, componentes da carga de alimentação pode incluir grandes materiais suficientes para atolar o picador, o picador é equipado opcionalmente para parar quando um emperramento é detectado, automaticamente inverte para limpar o emperramento e para então, reiniciá-lo. Se um emperramento é ainda detectado o picador irá parar e enviar um sinal de advertência ao controlador. O picador e os projetos apropriados de picadores são conhecidos na técnica.

O subsistema do pré-processamento pode também incluir um coletor magnético situado acima do transportador para evitar quantidades excessivas de alimentação indesejável de metal através do gaseificador. Os coletores magnéticos apropriados são conhecidos na técnica e consistem em um poderoso ímã sobre uma correia transportadora condutora para atrair todo o metal ferroso que possa estar presente no picador residual. Opcionalmente, uma correia não-magnética pode funcionar através da direção do transporte do coletor, entre o ímã e a carga de alimentação, de modo que todo o metal atraído ao ímã move-se lateralmente longe da corrente de carga de alimentação. Quando o metal foi movido para longe do ímã pode ser deixado em uma pilha que é tanto disposta ou vendida. Saída do gás

Em uma forma de realização da invenção, o gás de saída gerado em cada câmara de processamento 20 é tomado usando uma saída de gás 60 que está na parte superior da câmara de processamento 20. As correntes do gás de saída das diferentes câmaras de processamento 20 podem ser mantidas separadas ou incorporadas antes de serem enviadas a um tanque de armazenamento para o uso futuro ou para um processamento adicional em um sistema de reformulação de gás 92 (GRS), como mostrado na Figura 23C. Alternativamente, a saída do gás é localizada na parte inferior da câmara de processamento e o gás do produto é retirado usado um ventilador mantido a jusante ou outro meio de sucção como conhecido na técnica. Um trabalhador hábil na técnica compreenderá prontamente que toda a colocação da saída do gás em outras posições dentro das câmaras de processamento é para ser considerada estando dentro do escopo da invenção, mesmo se não mencionado explicitamente aqui.

Em uma forma de realização da invenção, o gaseificador é conectado a um sistema de reformulação de gás 92 (GRS) tanto diretamente ou através de tubulação para reformulação do gás da entrada derivado da gaseificação da carga de alimentação carbonácea no gás reformulado de uma composição química definida. Em particular, o sistema de reformulação de gás usa o calor da tocha de uma ou mais tochas de plasma para dissociar as moléculas gasosas deste modo permitindo sua recombinação dentro de moléculas menores úteis para a aplicação a jusante, tal como, a geração da energia. Em altas temperaturas, tipicamente 900°C-1200°C, fornecida pelas tochas a plasma, 'craqueamento do alcatrão' geralmente ocorre para eliminar também o alcatrão. O sistema pode também compreender meios de mistura do gás, meios de aditivo de processo e um sistema de controle com um ou mais sensores, um ou mais efetores de processo e meios de computar para monitorar e/ou regular a reação de reformulação. Referindo-se a Figura 23, o gás de síntese produzido no GRS pode ser emitido a um sistema de condicionamento de gás 90 (GCS) e/ou um sistema da homogeneização do gás (GHS) e/ou um tanque de armazenamento.

Em outras formas de realização da invenção, sistema de reformulação de gás a baixa temperatura pode ser usado em que não resulte no craqueamento do alcatrão, mas resulte na conversão do gás a uma composição diferente cortada para uma aplicação em particular a jusante.

O GCS 90 serve para remover a matéria particulada e outras impurezas do gás de síntese enquanto o GHS serve para amenizar quaisquer variações de tempo na composição e na pressão do gás de síntese fornecendo por meios de mistura e tempo de residência adequado dentro de uma câmara de homogeneização. Um tanque de armazenamento é opcionalmente usado se o gás de síntese condicionado, homogeneizado gás de síntese precisa ser armazenado para o uso futuro. Se não, o gás de síntese condicionados, homogeneizado pode ser usado para aplicações a jusante, tais como, motores a gás, caldeiras etc. Excesso de gás de síntese pode também estar disposto com segurança usando uma pilha de alargamento

Saída de resíduo

A saída de resíduo 70 é usada para remover o resíduo fora da região de processamento final 40 do gaseificador 10. As configurações em que o resíduo sai da câmara de processamento são dependentes do projeto e da função do subseqüente processo e pode prontamente ser determinada pela pessoa qualificada.

Como mencionado anteriormente, o resíduo é removido do gaseificador pelo módulo de controle de deslocamento do material. Em diferentes formas de realização da invenção, o resíduo pode ser removido dentro, por exemplo, um gaseificador da coleção de cinza ou um tanque de água para refrigerar como é conhecido na técnica, de onde é transmitida através de uma canalização sob o controle de uma válvula a um ponto de descarga. Em uma forma de realização da invenção, o resíduo do gaseificador orientado verticalmente é emitido outro gaseificador para uma gaseificação suplementar. Isto é útil se o gaseificador orientado verticalmente não é capaz de alcançar a conversão completa de volatilização e de carbono.

Em uma forma de realização da invenção e referindo-se a Figurar 24, o resíduo é movido para um sistema de condicionamento de resíduo 94 que é conectado diretamente ao gaseificador 10 ou conectado através de um condutor. No sistema de condicionamento de resíduo 94, o aquecimento de arco a plasma é usado para converter o resíduo (carvão animal, cinza) à escória pelo aumento da temperatura do resíduo para o nível requerido para a completo fusão e homogeneização garanta-se livre do problema remoção contínua e automática da escória (isto é, não-presente). Outros mecanismos do aquecimento podem também ser usados em outras formas de realização do sistema de condicionamento de resíduo. A escória fundida é dissipada em um tanque de água para formar uma escória vítrea, contínua que possa ser usada na indústria da construção civil ou ser dispor fora em uma maneira não-perigosa nas operações de descarga. Referindo-se a Figurar 25, todos os gases do produto gerados no sistema de condicionamento de resíduo 94 são emitidos ao GCS 90 após a passagem através do GRS 92 ou de outra maneira.

Adicionalmente, referindo-se a Figurar 26, as partículas residuais coletadas no GCS 90 podem ser enviadas de volta ao sistema de condicionamento de resíduo 94 para a conversão a fundir a escória e resfriamento brusco. Para o caso de transferência do gás do produto do sistema de condicionamento de resíduo 94 ao GCS 90 sem passar através do GRS 92, o gás pode alcançar o GCS 90 diretamente ou através de um GCS secundário 96, como mostrado na Figura 26.

Em uma forma de realização da invenção e referindo-se a Figurar 27, o sistema total é construído usando uma aproximação modular onde a saída do gás do produto da pluralidade câmaras de processamento 20 do gaseificador não são combinada para passar através de um único GRS e GCS, mas são separado em duas correntes paralelas, cada uma com seu próprio GRS 92 e GCS 90. Um trabalhador hábil na técnica compreenderá que a Figura 27 é meramente exemplifícativa e que outros projetos dos sistemas totais que usam interconexões dos componentes diferentes das múltiplas correntes do processamento paralelo podem ser considerados para estar dentro do escopo e da natureza da invenção divulgada nisto.

Figura 28 e 29 mostram a implementação particular do gaseificador onde um sistema de condicionamento de resíduo 94 baseado em uma tocha-plasma 95 é conectado em uma forma verticalmente sucessiva a um gaseificador que compreende qualquer uma ou duas câmaras de processamento verticalmente sucessivas 20.

Como mencionado anteriormente, o gaseificador 10 da invenção pode ser combinado com vários sistemas, tais como, um sistema de condicionamento de resíduo 94, sistema de reformulação de gás 92, sistema de condicionamento de gás 90, sistema de homogeneização do gás, para formar uma instalação de gaseificação completa. Esta instalação recolherá a carga de alimentação carbonácea e convertê-lo-á em um gás de síntese refinado, condicionado e homogeneizado em que possa ser usada para várias aplicações a jusante. A instalação de gaseificação total pode ser controlada usando um sistema de controlo global 98 como descrito acima para assegurar- se de que o processo total cumpra as exigências ajustadas pela aplicação a jusante do detalhe e pelos padrões reguladores relevantes. Uma forma de realização de um sistema de controle para uma instalação de gaseificação total é mostrada na Figura 30.

Sistema de controle

Um sistema de controle 98 é geralmente fornecido para controlar um ou mais processos implementados dentro, e/ou perto, do gaseificador orientado verticalmente, ou afetando qualquer processo ou aplicação a jusante do gás produzido desse modo e/ou fornece o controle de um ou mais dispositivos do processo contemplados aqui afetando tais processos. Geralmente, o sistema de controle pode operativamente controlar vários processos relativos ao gaseificador orientado verticalmente e/ou relativos a um ou mais processos globais implementados a montante e/ou a jusante dentro de um sistema de gaseificação que compreende tal gaseificador, e desse modo ajusta vários parâmetros de controle adaptados do mesmo para afetar estes processos para um resultado definido. Os vários elementos de detecção e os elementos da resposta podem conseqüentemente ser distribuídos durante os sistemas controlados ou com relação a um ou mais componentes deste e usado para adquirir várias características do processo, do reagente e/ou de produto, para comparar estas características às faixas apropriadas de tais características conducentes para alcançar o resultado desejado, e responde pela implementação de trocas em um ou mais dos processos em curso através de um ou mais dispositivos controláveis do processo.

O sistema de controle compreende geralmente, por exemplo, um ou mais elementos de detecção para detectar uma ou mais características relativas aos sistemas, processos implementados aqui, entradas fornecidas dos mesmos e/ou saídas geradas desta forma. Uma ou mais plataformas de computação são comunicativamente ligadas a estes elementos de detecção para acessar um representativo valor característico das características detectadas, e configuradas para comparar os valores característicos com uma faixa predeterminada de tais valores definidos para caracterizar estas características como apropriado para resultados a jusante e/ou operacionais selecionados, e computam um ou mais parâmetros de controle do processo conducentes a manter o valor característico dentro desta faixa predeterminada. Uma pluralidade de elementos da resposta pode assim operativamente estar ligados a um ou mais dispositivos do processo operáveis para afetar o sistema, o processo, a entrada e/ou a saída e para ajustar desse modo a característica detectada, e comunicativamente estar ligada às plataformas de computação para acessar os parâmetros de controle do processo computado e operar os dispositivos do processo do acordo com estes.

Em uma forma de realização, o sistema de controle fornece um controle de realimentação, alimentação para frente e/ou preditivo de energéticos de processo para manter substancialmente um ponto de ajuste de reação, desse modo, permitindo que os processos de gaseificação sejam realizados sob circunstâncias de reação ideais para produzir um gás tendo uma composição específica. Por exemplo, os energéticos totais da conversão da carga para gás podem ser determinados e conseguidos usando um sistema de gaseificação apropriadamente configurado, em que várias características de processo podem ser avaliadas e ajustadas controlavelmente para influenciar a determinação de energéticos totais líquidos. Tais características podem incluir, mas não são limitadas a, valor de aquecimento e/ou composição da carga, as características do gás de produto (por exemplo, valor calorífico, temperatura, pressão, fluxo, composição, conteúdo de carbono, etc.), o grau de variação permitido para tais características, e o custo das entradas versus o valor das saídas. Ajustes contínuos e/ou em tempo real para vários parâmetros de controle, que podem incluir, mas não são limitados a, energia de fonte de calor, taxa(s) de alimentação de aditivo (por exemplo, oxigênio, vapor, etc.), taxa(s) de alimentação de carga (por exemplo, uma ou mais alimentações distintas e/ou misturadas), reguladores de pressão/fluxo de sistema e/ou gás (por exemplo, ventiladores, válvulas de escape e/ou controle, chamas, etc.), e semelhante, podem ser executadas de uma maneira pela qual os energéticos totais líquidos são avaliados e aperfeiçoados de acordo para projetar e/ou especificações a jusante.

Alternativamente, ou em adição a isso, o sistema de controle pode ser configurado para monitorar a operação dos vários componentes de um sistema de gaseificação para assegurar operação apropriada, e opcionalmente, para assegurar que o(s) processo(s) implementado(s) desse modo estejam dentro dos padrões reguladores, quando tais padrões se aplicarem.

De acordo com uma forma de realização, o sistema de controle pode adicionalmente ser usado na monitoração e controle do impacto energético total de um sistema de gaseificação. Por exemplo, um sistema de gaseificação para a conversão de uma carga pode ser operado tal que um impacto energético do mesmo é reduzido, ou novamente minimizado, por exemplo, otimizando um ou mais dos processos implementados desse modo, ou novamente aumentando a recuperação de energia (por exemplo, calor residual) gerada por estes processos Alternativamente, ou em adição a isso, o sistema de controle pode ser configurado para ajustar uma composição e/ou outras características (por exemplo, temperatura, pressão, fluxo, etc.) de um gás de produto gerado através do(s) processo(s) controlado(s) tal que tais características são não somente apropriadas para o uso a jusante, mas também substancialmente otimizadas para uso eficiente e/ou ideal. Por exemplo, em uma forma de realização onde o gás de produto é usado para acionar um motor de gás de um dado tipo para a produção de eletricidade, as características do gás de produto podem ser ajustadas tal que estas características sejam melhores combinadas com as características ideais de entrada para tais motores.

Em uma forma de realização, o sistema de controle pode ser configurado para ajustar um determinado processo, tal que as limitações ou as diretrizes do desempenho com considerações aos tempos de residência do reagente e/ou do produto em vários componentes, ou no que diz respeito aos vários processos do processo total são encontradas e/ou aperfeiçoadas. Por exemplo, uma taxa de processo a jusante pode ser controlada assim para combinar substancialmente um ou mais processos subseqüentes a jusante. Ou seja, o tempo de residência do material dentro do gaseificador e/ou regiões de processamento dos mesmos pode ser ajustada e/ou dinamicamente ajustado por um módulo de controle de deslocamento do material, que possa operar independente, cooperativamente e/ou como um sub-módulo de um sistema de controle total ou global para cumprir determinadas preferências e/ou exigências de processos e/ou de aplicações a jusante.

O sistema de controle pode ser adaptado para as circunstâncias de manutenção apropriadas para o local e/ou necessidades a jusante, por exemplo, temperatura, taxa de entrada da carga de alimentação, deslocamento do material, etc. podem ser controlados para encontrar necessidades locais, tais como, processamento rápido do desperdício e/ou para encontrar necessidades a jusante, tais como, composição apropriada do gás.

Além disso, o sistema de controle pode, em várias formas de realização, ser adaptado para o controle seqüencial e/ou simultâneo de vários aspectos de um dado processo em uma maneira contínua e/ou tempo real.

Geralmente, o sistema de controle pode compreender qualquer tipo de arquitetura de sistema de controlo apropriado para a aplicação manual. Por exemplo, o sistema de controle pode compreender um sistema de controle substancialmente centralizado, um sistema de controle distribuído ou uma combinação dos mesmos. Um sistema de controle centralizado compreenderá geralmente uma unidade central de processador configurado para comunicar- se com vários locais e/ou dispositivos de detecção remota e elementos da resposta configurados para detectar respectivamente as várias características relevantes ao processo controlado e responder a estes através de um ou mais dispositivos verificáveis do processo adaptados para acessar diretamente ou indiretamente o processo controlado. Usando uma arquitetura centralizada, a maioria computacional são implementadas centralmente através de um processador ou de um processador centralizado, tal que a maioria do hardware e/ou do software necessários para implementação do controle do processo esteja situada em uma mesma posição.

Um sistema de controle distribuído compreenderá geralmente os dois ou mais controladores distribuídos em que podem cada um se comunicar com os respectivos elementos de detecção e de resposta para a monitoração local e/ou características regionais, e responder a estes através dos dispositivos locais e/ou regionais do processo configurados para afetar um processo ou um sub-processo local. Uma comunicação pode também ocorrer entre controladores distribuídos através das várias configurações de rede, onde as características detectadas através de um primeiro controlador podem ser comunicadas a um segundo controlador para a resposta do mesmo, onde tal resposta longe do ponto de origem pode ter um impacto na característica detectada na primeira posição. Por exemplo, uma característica de um gás a jusante do produto pode ser detectada por um dispositivo a jusante da monitoração e ajustada pelo ajuste do parâmetro de controle associado com o conversor que é controlado por um controlador a montante. Em uma arquitetura distribuída, o hardware e/ou o software de controle são também distribuídos entre controladores, onde um mesmo, mas o esquema de controle modular configurado pode ser executado em cada controlador ou os vários esquemas de controle modulares cooperativos podem ser implementados nos respectivos controladores.

Alternativamente, o sistema de controle pode ser subdividido em subsistemas locais, regionais e/ou globais separados, contudo comunicativamente ligados ao controle. Tal arquitetura pode permitir que um dado processo ou série de processos relacionados ocorram e ser controlada localmente com interação mínima com outros subsistemas do controle local. Um sistema de controle mestre global pode então comunicar-se com os respectivos subsistemas de cada controle local para dirigir ajustes necessários aos processos locais para um resultado global.

O sistema de controle da presente invenção pode usar algumas das arquiteturas acima, ou qualquer outra arquitetura conhecida geralmente na técnica, que são consideradas estar dentro do escopo e da natureza gerais da presente divulgação. Por exemplo, processos controlados e implementados dentro do contexto da invenção podem ser controlados em um ambiente local dedicado, com uma comunicação externa opcional a todo o sistema central e/ou de controle remoto usado para relativos processos a montante ou a jusante, quando aplicável. Alternativamente, o sistema de controle pode compreender um sub-componente de um sistema de controle regional e/ou global projetado para controlar cooperativamente um processo regional e/ou global. Por exemplo, um sistema de controle modular pode ser projetado, tal que os módulos de controle controlam interativamente vários sub- componentes de um sistema, ao prever comunicações inter-modulares quando necessários para o controle regional e/ou global.

O sistema de controle compreende geralmente um ou mais processadores centrais, conectados e/ou distribuídos, uma ou mais entradas para receber características detectadas atuais dos vários elementos de detecção e uma ou mais saídas para comunicar parâmetros de controle novos ou atualizados aos vários elementos de resposta. Uma ou mais plataformas de computação do sistema de controle podem igualmente compreender uma ou mais mídias legíveis por computador locais e/ou remotos (por exemplo, ROM, RAM, mídias removíveis, meios de acesso locais e/ou de rede, etc.) para armazenar nos mesmos vários parâmetros de controle predeterminados e/ou reajustados, jogo de faixas de operação características de sistema e processo preferidas, software de monitoração e controle do sistema, dados operacionais, e semelhantes. Opcionalmente, as plataformas de computação podem igualmente ter acesso, seja diretamente ou através de vários dispositivos de armazenamento de dados, a dados de simulação de processo e/ou otimização de parâmetros do sistema e meios de modelagem. Também, as plataformas de computação podem ser equipadas com uma ou mais interfaces gráficas de usuário e periféricos de entrada para fornecer acesso administrativo ao sistema de controle (atualizações do sistema, manutenção, modificação, adaptação a novos módulos de sistema e/ou equipamento, etc.), assim como vários periféricos de saída opcionais para comunicar dados e informação com fontes externas (por exemplo, modem, conexão de rede, impressora, etc.).

O sistema de processamento e qualquer um dos sistemas de sub-processamento podem compreender exclusivamente hardware ou qualquer combinação de hardware e software. Qualquer um dos sistemas de sub-processamento pode compreender qualquer combinação de um ou mais controladores proporcionais (P), integrais (I) ou diferenciais (D), por exemplo, um controlador P, um controlador I, um controlador PI, um controlador PD, um controlador PID, etc. Será aparente a um versado na técnica que a escolha ideal das combinações de controladores Ρ, I, e D depende da dinâmica e do tempo de retardo da parte do processo de reação do sistema de gaseificação e da faixa das condições de funcionamento que a combinação pretende controlar, e da dinâmica e do tempo de retardo do controlador da combinação. Será aparente a um versado na técnica que estas combinações podem ser implementadas em uma forma de fio rígido análogo que pode continuamente monitorar através dos elementos de detecção, o valor de uma característica e comparar o mesmo com um valor específico para influenciar um elemento de controle respectivo para fazer um ajuste adequado, através dos elementos de resposta, para reduzir a diferença entre o valor observado e o específico. Será mais aparente a um versado na técnica que as combinações podem ser implementadas em um ambiente de hardware- software digital misturado. Os efeitos relevantes da amostragem adicionalmente discricionária, aquisição de dados e processamento digital são conhecidos de um versado na técnica. O controle por combinação de Ρ, I, D pode ser implementado em esquemas de controle de alimentação para frente e retro-alimentação.

Em controle corretivo, ou retro-alimentação, o valor de um parâmetro de controle ou variável de controle, monitorado através de um elemento de detecção apropriado, é comparado a um valor ou faixa específica. Um sinal de controle é determinado com base no desvio entre os dois valores e fornecido a um elemento de controle a fim reduzir o desvio. Apreciar-se-á que uma retro-alimentação convencional ou um sistema de controle responsivo podem ainda ser adaptados para compreender um componente adaptável e/ou com preditivo, onde a resposta a uma condição dada pode ser customizada de acordo com reações modeladas e/ou previamente monitoradas para fornecer uma resposta reativa a uma característica detectada enquanto limita ultrapassagens potenciais em ação compensatória. Por exemplo, dados adquiridos e/ou históricos fornecidos para uma dada configuração de sistema podem ser usados cooperativamente para ajustar uma resposta a uma característica de sistema e/ou processo sendo detectada para estar dentro de uma faixa dada de um valor ótimo para o qual respostas precedentes foram monitoradas e ajustadas para fornecer um resultado desejado. Tais esquemas de controle adaptáveis e/ou preditivos são conhecidos na técnica e, como tal, não são considerados como desviando do escopo geral e da natureza da divulgação atual.

Os elementos de detecção contemplados dentro do presente contexto, como definido e descrito acima, podem incluir, mas não ser limitados a, elementos de detecção de temperatura, sensores de posição, sensores de proximidade, sensores da altura da pilha e meios para monitorar o gás.

Em uma forma de realização, o gaseificador compreende uma disposição do sensor de temperatura de um ou mais termopares removíveis. Os termopares podem estrategicamente ser colocados para monitorar a temperatura em vários pontos dentro de cada região de processamento do gaseificador.

Os termopares apropriados são conhecidos na técnica e incluem termopares de fio desencapados, sondas de superfície, sondas de termopar que incluem termopares aterrados, termopares desenterrados e termopares expostos ou combinações dos mesmos.

Em uma forma de realização da invenção, os termopares individuais são introduzidos na câmara através de um tubo selado da extremidade (cápsula termométrica) em que é então selada ao escudo do recipiente, permitindo o uso dos termopares de fio flexíveis que são obtidos para ser mais longos do que o tubo de selagem de modo que a junção (ponto de detecção da temperatura) do termopar seja pressionada de encontro à extremidade do tubo selado para assegurar a resposta exata e rápida à mudança de temperatura. Opcionalmente, para impedir que o material ser obstruído pelo tubo do termopar a extremidade da tampa do tubo selado que pode ser ajustada com um defletor. Em uma forma de realização, o defletor é uma placa lisa quadrada, com cantos curvados que contacta o refratário e esta alinhada com a corrente do material reagente para deflexão de partículas sobre a cápsula termométrica.

Além disso, a invenção pode compreender dispositivos para monitorar a saída do gás do produto. Estes podem incluir, mas não são limitados, a monitores de composição de gás e medidores de fluxo do gás. Por exemplo, como descrito na Figura 30, um analisador de gás é fornecido a jusante do gaseificador permitindo a análise do gás do produto, nesta forma de realização antes da homogeneização para o uso a jusante, a fim de regular vários aspectos do processo da gaseificação. Por exemplo, quando se determina que o índice de carbono do gás do produto é insuficiente, um aumento na taxa de alto teor carbono (por exemplo, plásticos na entrada da carga de alimentação), quando disponível, é aumentado conformemente. Em outro exemplo, quando o valor calorífico do gás do produto (por exemplo, valor calorífico elevado, baixo valor calorífico) é determinado como sendo demasiadamente baixo, a taxa de alimentação e a relação da entrada do aditivo podem ser ajustadas, ou outra vez, a taxa de alimentação elevada do carbono para taxa de alimentação de MSW ajustada.

Similarmente, um fluxo do gás ou um monitor da pressão podem ser usados em uma forma de realização onde uma aplicação a jusante selecionada seja afetada adversamente por variações e/ou as flutuações absolutas no fluxo/pressões do gás. Em resposta a uma variação detectada na pressão de gás do produto, por exemplo, as taxas de alimentação de entrada de aditivos podem ser ajustadas, desse modo ajustando a saída do gás do gaseificador. Em resposta a tal ajuste, outras características do processo, tais como, a taxa de entrada da carga de alimentação, taxa de entrada de HCF, temperatura do processo, etc. pode também ser ajustada para equilibrar o processo e substancialmente manter as características de saída desejada.

Além disso, medindo temperaturas do processo por toda a pilha de material, as temperaturas da fase de gás acima da pilha, e medindo a razão de fluxo resultante do gás de saída e analisando a composição do gás de saída, a quantidade de ar injetada pode ser aperfeiçoada para maximizar a eficiência e minimizar características indesejáveis e produtos do processo que incluem transformar em escória de cinza, combustão, valor calorífico pobre do gás de saída, matéria de partícula excessiva e formação de dioxina/furano desse modo encontrando ou melhorando padrões de emissão locais. Tais medidas podem ser tomadas durante a partida inicial ou teste inicial do gaseificador, periodicamente ou continuamente durante o funcionamento do gaseificador e podem opcionalmente ser recolhida em tempo real.

Em uma forma de realização da invenção, o gaseificador pode opcionalmente compreender um sensor ou um monitor da pressão dentro do gaseificador.

O gaseificador pode também compreender comutadores de níveis ou monitores para avaliar a altura da pilha. Os comutadores de níveis, sensores e os monitores apropriados são conhecidos na técnica. Em uma forma de realização da invenção, o nível de instrumentação compreende comutadores de níveis de fonte-pontual. Em uma forma de realização da invenção, os comutadores de níveis são dispositivos de microonda com um emissor em um lado da câmara de processamento e de um receptor no outro lado, que detecta a presença ou a ausência de material sólido nesse ponto dentro da câmara de processamento.

Um trabalhador hábil na técnica poderia prontamente determinar a colocação apropriada de comutadores de níveis, sensores e monitores, tais que o perfil da pilha de material reagente desejado pode ser obtido. Em uma forma de realização, o gaseificador também compreende sensores de proximidade ou de posição.

Os elementos da resposta contemplados dentro do presente contexto, como definido e descrito acima, podem incluir, mas não ser limitados a, vários elementos de controle acoplados operativamente aos dispositivos relacionados-processos configurados para afetar um dado processo pelo ajuste de um dado parâmetro de controle relativo a este. Por exemplo, os dispositivos do processo operáveis dentro do presente contexto através de um ou mais elementos de resposta podem incluir, mas não ser limitados aos elementos que controlam o aquecimento da câmara, elementos que controlam a entrada dos aditivos, carga de alimentação e os outros componentes do processo e elementos do módulo de controle do deslocamento de material, para nomear alguns.

O módulo de controle de deslocamento de material pode ser usado em tais formas de realização para regular a altura da pilha dentro de uma dada câmara do gaseificador. Os baixos níveis da pilha da carga de alimentação podem conduzir à fluidificação do material do reagente da injeção do ar pré-aquecido enquanto altos níveis da pilha da carga de alimentação podem conduzir à pobre distribuição da temperatura através da pilha do material de reagente devido a fluxo de ar restrito. Conseqüentemente, um sistema de controle nivelado com o uso de uma série de comutadores de níveis pode ser usado para manter a altura estável da pilha dentro do gaseificador. O nível estável de manutenção também mantém o tempo de residência consistente no gaseificador.

O módulo de controle do deslocamento de material pode ser usado como necessário para assegurar-se de que a altura da pilha seja controlada a nível desejado. Para realizar estas formas de realização em que o módulo de controle de deslocamento do material compreende êmbolo empurrador, os êmbolos empurradores movem-se em uma série de etapa programada das quais pode existir um número de parâmetros de controle que podem incluir, mas não ser limitado a: seqüência do movimento, velocidade, distância e freqüência específicas da seqüência.

Em algumas formas de realização, os êmbolos empurradores movem-se para fora a uma distância do ponto ajustado ou até um controle de um comutador de nível é desengatado; ao mesmo tempo ou em uma seqüência predeterminada. A ação do controle do comutador de nível pode ser baseada em um único comutador, desengatando tanto vazio ou cheio ou pode requerer múltiplos comutadores desengatando, vazios ou cheios ou qualquer combinação dos mesmos. Mais tarde, os êmbolos empurradores movem-se de volta para a extremidade do ciclo e o processo é repetido. Há um atraso opcional entre ciclos como requerido pelos requerimentos de processo e tempo de residência do gaseificador.

Em uma forma de realização da invenção onde o módulo de controle do deslocamento de material compreende uma disposição do êmbolo empurrador em cada câmara de processamento, a altura da pilha do material reagente na câmara de processamento é uma função da entrada da taxa de alimentação e do movimento do êmbolo empurrador. Opcionalmente, uma câmara de processamento tem três regiões de processamento e o módulo de controle de deslocamento de material tem três êmbolos empurradores com a um êmbolo empurrador dedicado a cada uma das três regiões de processamento para o movimento do material /resíduo reagente fora dessa região de processamento. O terceiro êmbolo empurrador que controla o movimento do resíduo fora da terceira região de processamento da câmara de processamento ajusta a produção pelo movimento em um comprimento e em uma freqüência fixos de curso para descarregar o resíduo fora da câmara de processamento. O segundo êmbolo empurrador segue e move-se até necessário para empurrar o material reagente na terceira região de processamento e mudar a terceira região de processamento de estado inicial do comutador do nível para estado "completo". O primeiro êmbolo empurrador segue e move-se até necessário para empurrar o material reagente na segunda região de processamento e mudar a segunda região de processamento do estado do comutador do nível inicial para o estado "completo". Todos os três êmbolos empurradores são então retirados simultaneamente e um atraso programado é executado antes que a seqüência inteira esteja repetida. A configuração adicional pode ser usada para limitar a mudança de comprimentos consecutivos do curso para menos do que chamado pelos comutadores de níveis para evitar o excesso distúrbios induzidos pelos êmbolos. Os êmbolos empurradores irão sempre que necessários serem movidos razoavelmente freqüentemente a fim de impedir condições de excesso de temperatura na parte inferior da câmara de processamento.

Um trabalhador hábil na técnica compreenderá prontamente que a mesma seqüência do êmbolo importador mencionada acima é aplicável também quando as três regiões de processamento são distribuídas através de três câmaras de processamento com o um êmbolo empurrador por região de processamento. As seqüências apropriadas do êmbolo empurrador podem prontamente ser desenvolvidas para diferentes formas de realização do gaseificador e são consideradas para estar dentro do escopo desta invenção.

Como com seqüências controladas do êmbolo empurrador entre regiões de processamento e/ou de câmaras, as diferentes unidades do movimento material (por exemplo, mecanismos, dispositivos, etc.) podem também ser usadas em uma dada seqüência e/ou de acordo com parâmetros de controle do módulo de controle do movimento do material pelo menos influenciado parcialmente por leituras da altura da pilha. Por exemplo, as configurações giratórias do braço que controlam o movimento do material entre câmaras distintas podem ser usadas na etapa para ajustar alturas da pilha dentro das regiões de processamento respectivas, como pode outro dos exemplos acima, que será aparente à pessoa da habilidade no art. O sistema de controle pode também ser configurado para avaliar as características do melhor processamento tomando em consideração melhores tempos de residência do material dentro de cada região, limitações da altura da pilha e condições favoráveis, assim como outras características como descritas aqui para um dado resultado de processo.

Opcionalmente, o sistema de controle pode também fornecer o controle da temperatura dentro do gaseificador. Por exemplo, para promover a otimização da eficiência de conversão, a carga de alimentação deve ser mantido em uma temperatura tão alta como possível. Entretanto, em temperaturas muito altas, o material começa a fundir e aglomerar formando "detritos de carvão", a qual afeta o desempenho da gaseificação em múltiplas maneiras: (1) reduz a área de superfície disponível e, portanto a eficiência de conversão; (2) faz com que o fluxo de ar na pilha do material reagente desvie em torno dos pedaços de aglomeração, agravando a emissão de temperatura e promovendo a aceleração do processo de aglomeração; (3) interfere com o funcionamento normal do módulo de controle do deslocamento de material; e (4) pode atolar os mecanismos de remoção do resíduo assim potencialmente causando um sistema interrompido.

A fim de obter a melhor eficiência de conversão possível, as temperaturas no gaseificador e a distribuição da temperatura através da pilha podem ser estabilizadas e controladas. A distribuição estável da temperatura durante toda a pilha do material reagente pode também ser usada para impedir um segundo tipo da aglomeração, em que o plástico funde e atua como um aglutinante para descanso do material reagente.

Em uma forma de realização, o controle de temperatura dentro da pilha é conseguido mudando o fluxo do ar do processo em uma dada região (isto é, mais ou menos combustão). Por exemplo, o fluxo de ar do processo fornecido a cada região de processamento no gaseificador pode ser ajustado pelo sistema de controle para estabilizar temperaturas nessa região. O controle de temperatura que utiliza unidades de deslocamento pode também ser usado para quebrar pontos quentes e para evitar ligações.

Em uma forma de realização, o fluxo de ar em cada região de processamento é pré-ajustado para manter faixas e relações de temperatura substancialmente constantes entre as regiões de processamento.

Alternativamente, as relações da entrada do ar podem ser variadas dinamicamente para ajustar as temperaturas e os processos que ocorrem dentro de cada região de processamento do gaseificador e/ou dentro do GRS.

Os meios para controlar as condições da reação para controlar a química e a energética da gaseificação de uma carga de alimentação compreendem um processador principal integrado e uma série dos sensores para monitorar o estado do sistema e dos sistemas de controle para controlar os vários parâmetros operacionais, por exemplo, a taxa de adição de carga de alimentação e/ou de aditivos, assim como condições de operação, tais como, pressão na câmara de processamento. O processador principal integrado recebe os dados obtidos dos sensores em relação aos estados atuais da reação da gaseificação e processa estes dados para gerar um conjunto apropriado de instruções de saída para controlar a química e energética da reação de conversão, por meio de que o melhor ponto de ajuste da reação é mantido.

Em resposta à entrada de informação, as condições dentro do gaseificador podem ser ajustadas manualmente ou automaticamente. O gaseificador pode ser regulado por uma série de comutadores de ligar/desligar e instrumentos. Os meios da computação podem opcionalmente incluir vários meios da saída. Os diferentes tipos de esquemas de controle, esboçados abaixo, podem ser usados

a) Controle de lógica distorcido e outros tipos de controle: O controle de lógica distorcido assim como outros tipos de controle pode igualmente ser usado em esquemas de controle de alimentação para frente e retro-alimentação. Estes tipos de controle podem substancialmente afastar-se do controle de combinação clássico Ρ, I, D em maneiras da dinâmica da reação que são modelado e simulado para fornecer como mudar variáveis de entrada ou parâmetros da entrada para afetar um resultado desejado. O controle de lógica distorcido exige geralmente somente uma descrição vaga ou empírica da dinâmica da reação (geralmente a dinâmica do sistema) ou das condições de operação do sistema. Os aspectos e as considerações da execução da lógica distorcida e dos outros tipos de controle são conhecidos a um versado na técnica,

b) Controle de alimentação dianteira:

O controle de alimentação dianteira processa parâmetros da entrada para influenciar, sem monitoração, variáveis de controle e parâmetros de controle. Uma instalação de gaseificação pode usar o controle de alimentação dianteira para um número de parâmetros de controle, tais como, a quantidade de força fornecida a uma de uma ou mais tochas a plasma na câmara de reformulação de gás (GRS). A saída de força dos arcos de tochas a plasma pode ser controlada em uma variedade de diferentes maneiras, por exemplo, pelo pulso que modula a corrente elétrica que é fornecida à tocha para manter o arco, variando a distância entre os elétrodos, limitando a corrente da tocha ou afetando a composição, a orientação ou a posição do plasma.

A taxa de fonte dos aditivos aos gaseificadores e/ou o reformulador do gás em um formato gasoso ou líquido ou em um formato pulverizado que possa ser pulverizado ou de outra maneira injetado através dos bocais podem ser controlado com determinados elementos de controle em uma maneira para alimentação dianteira. Controle eficaz de um aditivo de temperatura ou pressão, entretanto, pode requerer monitoração e controle de retro-alimentação de ciclo fechado,

c) Controle de retro-alimentação:

No controle de retro-alimentação o valor de um parâmetro de controle ou de uma variável de controle é comparado a um valor desejado. Um sinal de controle é determinado baseado no desvio entre os dois valores e fornecido a um elemento de controle a fim de reduzir o desvio. Por exemplo, quando o gás da saída exceder uma razão predeterminada de H2:C0, um sistema de controle de retro- alimentação pode determinar um ajuste apropriado a uma das variáveis de entrada, tais como, o aumento da quantidade de ar aditivo para retornar a relação de H2:CO ao valor desejado. O momento de atraso de afetar uma mudança a um parâmetro de controle ou a uma variável de controle é algumas vezes chamado tempo de ciclo. O tempo de ciclo, por exemplo, para ajustar a força do arco de plasma, do ar ou do vapor, pode atingir 30 a 60 segundos.

Controle de retro-alimentação pode ser usado para todas as variáveis de controle e parâmetros de controle que usam a monitoração direta ou onde um modelo de predição é satisfatório. Há um número variável de controle e de parâmetros de controle do gaseificador que se emprestam para o uso em um esquema de controle de retro-alimentação. Os esquemas de retro-alimentação podem eficazmente ser executados nos aspectos do sistema de controlo para aqueles variáveis de controle ou parâmetros de controle que podem diretamente ser detectados e controlados e cujo controle não faz, para finalidades práticas, para depender sob outras variáveis de controle ou parâmetros de controle. Modularidade do Sistema

As plantas moduladas são instalações onde cada bloco de função é componente pré-construído. Isto permite os componentes ser construído em um ajuste de fábrica e ser mandado então ao local da instalação. Estes componentes (ou módulos) incluem todo o equipamento e controles para ser funcionais e são testados antes de sair da fábrica. Os módulos são construídos freqüentemente com uma estrutura de aço e incorporam geralmente uma variedade de seções possíveis, como: Bloco do Gaseificador, bloco de sistema de condicionamento do gás, bloco de força, etc. Uma vez que no local, estes módulos precisariam somente ser conectados a outros módulos e ao sistema de controle para estar prontos para o comissionamento da planta. Este projeto permite um tempo de construção mais curto e custos econômicos devido aos custos de redução no local de construção.

Há diferentes tipos de instalações de plantas modulares. As plantas modulares maiores incorporam um modelo de tubulação de 'espinha dorsal' onde a maioria do encanamento é empacotada junto para permitir pegada menor. Os módulos podem também ser colocados em série ou paralelo no ponto de vista da operação. Aqui o equipamento encarregado similar pode compartilhar da carga ou sucessivamente fornecer o processamento para a corrente do produto.

Uma aplicação possível do projeto modular nesta tecnologia é que permite mais opções na gaseificação de múltiplos desperdícios. Esta tecnologia pode permitir múltiplos gaseificadores a ser usado em uma única instalação de alta-capacidade. Isto permitiria a opção de ter desperdícios de cada co-processo do gaseificador junto ou separada; a configuração pode ser aperfeiçoada dependendo dos desperdícios.

Se uma expansão é requerida devido às cargas crescentes, um projeto modular permite que esta tecnologia substitua ou adicione os módulos à planta para aumentar sua capacidade, construindo preferencialmente uma segunda planta. Os módulos e as plantas modulares podem ser deslocados a outros locais onde podem rapidamente ser integrados em uma nova posição.

Combinação dos Blocos de Função

É possível combinar as funções de diferentes séries de gaseificação (série de equipamento) de modo que as funções comuns possam ser realizadas nos blocos de função que recolhem gás ou material de mais do que uma corrente. Os seguintes diagramas demonstram este conceito para a gaseificação da carga de alimentação carbonácea.

Nestas formas de realização há duas séries mostradas, embora esta instalação de funções combinadas entre séries possa ocorrer para todo o número de séries e para qualquer carga de alimentação por série (mesmo se uma série tem uma carga de alimentação combinada). Uma vez que uma corrente foi combinada uma pode ainda escolher o aparelho de manutenção paralelo a jusante; as correntes paralelas não precisam ser do mesmo tamanho mesmo se segurando os mesmos gases.

Para a seguinte descrição, o GCS refere o sistema de condicionamento do gás mencionado acima e os números representam os seguintes sistemas.

1. Gaseificador

2. Sistema de condicionamento do resíduo

3. Sistema de reformulação de gás

Sem combinação, Figura 31

Nesta forma de realização há dois sistemas separados que pode ter as correntes do gás misturados para o sistema a jusante; como o tanque ou motores de homogeneização.

GCS combinado.

Nesta forma de realização os gás do bloco de função 2 & 3 de cada série são alimentados junto em um único GCS o qual foi feito apropriadamente para a corrente do gás.

Função 2 combinada, Figura 32

Nesta forma de realização as séries diferem somente no bloco de função 1, com todas funções restantes sendo seguradas pelo mesma série combinado do equipamento.

A função 3 combinada, Figura 33.

Nesta forma de realização os gás dos blocos da função 1 vão a um bloco combinado da função3; o qual é feito de tamanho apropriado. Funções 2 & 3 combinadas, Figura 34.

Nesta forma de realização os gás dos blocos da função 1 vão para 2 combinado e o material do bloco da função 1 vai a um bloco de função combinado 3; os quais são feitos sob medida apropriadamente. Os gás dos blocos função 2 & 3 combinados vão, então a um GCS combinado.

Um trabalhador hábil na técnica compreenderá prontamente que quando na seção acima nós mencionarmos o sistema da gaseificação como a inclusão do bloco de função 1, 2 3 e o GCS, ele pode também ser subdividido em outros blocos de função menores. Por exemplo, o bloco de função 1,23 poderia representar a região de secagem, região de volatilização e a região da conversão do carbono, respectivamente, tais que um único gaseificador pode ser formado pela combinação destes blocos de função. Um trabalhador hábil na técnica apreciará prontamente que para cada designação de blocos da função, as séries podem ser combinadas em uma família maior dos esquemas dependendo de onde a combinação das séries é efetuada.

A divulgação de todas as patentes, publicações, incluindo pedidos de patentes publicadas, e entradas da base de dados fornecidas neste relatório é especificamente incorporada pela referência em sua totalidade à mesma extensão como se cada tais patente, publicação, e base de dados individuais fossem especificamente e individualmente indicados para ser incorporadas pela referência.

As formas de realização da invenção sendo então descrita, será óbvio que os mesmos podem ser variados de várias maneiras. Tais variações não devem ser consideradas como por afastar-se do espírito e do escopo da invenção, e todas as modificações como poderiam ser óbvio a uma pessoa qualificada são pretendidos para ser incluídos dentro do escopo das seguintes reivindicações.

Claims

1. Gaseificador para conversão de carga de alimentação carbonácea em gás e resíduo, caracterizado pelo fato de que compreende uma ou mais câmaras de processamento, duas ou mais regiões de processamento verticalmente sucessivas sendo distribuídas dentro das ditas uma ou mais câmaras de processamento, dentro de cada uma das quais um processo respectivo selecionado do grupo que consiste em secagem, volatilização e conversão de carbono é pelo menos parcialmente favorecido, as ditas regiões de processamento sendo identificadas por faixas de temperatura que permitem respectivamente cada um dos ditos processos respectivos; um ou mais elementos de entrada de aditivo associados com as ditas regiões de processamento para entrar aditivos para promover cada um dos processos pelo menos parcialmente favorecidos nas mesmas; um ou mais módulos de controle de deslocamento de material adaptados para controlar um movimento vertical da carga de alimentação através das ditas regiões de processamento para realçar cada um dos processos pelo menos parcialmente favorecidos; uma ou mais entradas de carga de alimentação localizadas perto de uma primeira das ditas regiões de processamento; uma ou mais saídas de gás; e uma ou mais saídas de resíduo.

2. Gaseificador de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que as ditas regiões de processamento são promovidas por uma combinação das ditas uma ou mais câmaras de processamento e por um posicionamento dos ditos um ou mais elementos de entrada de aditivo em cada uma das ditas câmaras de processamento.

3. Gaseificador de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o gaseificador para uso em um sistema de gaseificação compreende um sistema de controle, o gaseificador sendo configurado para operar de acordo com parâmetros de controle fornecidos pelo sistema de controle determinados em resposta a uma ou mais características detectadas indicativas de uma ou mais variações de características de processo do sistema de gaseificação.

4. Gaseificador de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que um ou mais módulos de controle de deslocamento de material são acoplados operativamente ao sistema de controle e pelo menos parcialmente controlados desse modo para efetuar uma mudança nas ditas uma ou mais características detectadas.

5. Gaseificador de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que as ditas uma ou mais características compreendem um ou mais dentre um teor de carbono do gás de produto, um valor calorífico do gás de produto, um teor de hidrogênio do gás de produto e de um teor de monóxido de carbono do gás de produto, e onde os ditos um ou mais módulos de controle de deslocamento de material são configurados para ajustar o dito movimento vertical da carga de alimentação através das ditas regiões de processamento em resposta a uma variação detectada nas ditas uma ou mais características para efetuar uma mudança nas mesmas.

6. Gaseificador de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende duas ou mais câmaras de processamento verticalmente sucessivas, uma ou mais das ditas regiões de processamento verticalmente sucessivas sendo definidas dentro de cada uma das ditas duas ou mais câmaras de processamento.

7. Gaseificador de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende uma câmara de processamento, a dita uma câmara compreendendo dois ou mais elementos de entrada de aditivo, cada um dos quais sendo posicionado e operado de modo a promover uma respectiva dentre as ditas duas ou mais regiões de processamento verticalmente sucessivas.

8. Gaseificador de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a dita saída do gás está em comunicação fluida com um sistema de reformulação de gás para reformular pelo menos alguma parte da saída de gás do gaseifícador.

9. Gaseifícador de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a dita saída de gás é conectada a um sistema de reformulação de gás através de tubulação para reformular pelo menos uma parte da saída de gás do gaseifícador.

10. Gaseifícador de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a dita saída de gás está em comunicação fluida com um tanque de armazenamento de gás para armazenar pelo menos uma parte da saída de gás do gaseifícador.

11. Gaseifícador de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a dita saída de resíduo está em comunicação operativa com um sistema de processamento de resíduo para processamento adicional do resíduo.

12. Gaseifícador de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o dito resíduo compreende uma carga de alimentação carbonácea parcialmente processada e onde a dita saída de resíduo está em comunicação operativa com um segundo gaseifícador para conversão da dita carga de alimentação carbonácea parcialmente processada.

13. Gaseifícador de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que o dito segundo gaseifícador é um gaseifícador verticalmente orientado como definido na reivindicação 1.

14. Gaseifícador de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que o dito segundo gaseifícador é um gaseifícador lateralmente orientado.

15. Gaseifícador de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a carga de alimentação é carga de alimentação parcialmente processada fornecida por um gaseificador a montante e onde a dita entrada de carga de alimentação está em comunicação operativa com uma saída de resíduo do gaseificador a montante para processamento adicional da dita carga de alimentação carbonácea parcialmente processada.

16. Gaseificador de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o módulo de controle de deslocamento de material é controlado ativamente para facilitar a saída de resíduo de uma região final das ditas regiões de processamento, desse modo indiretamente controlar um movimento descendente do material reagente através de outras das ditas regiões de processamento para a dita região final das mesmas.

17. Gaseificador de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o módulo de controle de deslocamento de material compreende um ou mais braços rotativos, um volante rotativo, uma pá rotativa, um estrado rotativo, uma prateleira móvel, um êmbolo empurrador, um parafuso extrator e um transportador.

18. Gaseificador de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o gaseificador é aquecido utilizando meios para aquecer as ditas regiões de processamento separados, independentemente controlados.

19. Gaseificador de acordo com a reivindicação 18, caracterizado pelo fato de que os ditos meios para aquecer compreendem um ou mais dos ditos elementos de entrada de aditivo para injeção de ar pré- aquecido.

20. Gaseificador de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que meios mecânicos são introduzidos nas ditas câmaras de processamento e adaptados para misturar a carga de alimentação carbonácea e as ditas entradas de aditivo.

21. Gaseificador de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a entrada de carga de alimentação está em comunicação operativa com um sistema de entrada controlável de carga de alimentação.

22. Gaseificador de acordo com a reivindicação 21, caracterizado pelo fato de que o dito sistema de entrada de carga de alimentação controlável está em comunicação operativa com um sistema de pré-processamento de carga de alimentação.

23. Gaseificador de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que as ditas uma ou mais câmaras de processamento são escolhidas de um grupo que compreende câmaras de processamento de leito fixo, câmaras de processamento vertical induzido por gravidade, câmaras de processamento de fluxo assistido mecanicamente, câmaras de processamento de leito fluidizado e câmaras de processamento de fluxo retido.

24. Gaseificador para conversão de carga de alimentação carbonácea em gás e resíduo, o gaseificador sendo verticalmente orientado e caracterizado pelo fato de que compreende: uma ou mais câmaras de processamento, cada uma das quais compreendendo um ou mais elementos de entrada de aditivo para entrada de aditivos nas mesmas, onde a combinação das ditas uma ou mais câmaras de processamento e um posicionamento dos ditos um ou mais elementos de entrada de aditivo das mesmas promovam a criação de duas ou mais regiões de processamento verticalmente sucessivas dentro do gaseificador dentro de cada uma das quais um processo respectivo é pelo menos parcialmente favorecido, as ditas regiões de processamento sendo identificadas por faixas de temperatura permitindo habilitar respectivamente cada um dos processos respectivos; uma ou mais entradas de carga de alimentação próximas a uma primeira das ditas regiões de processamento; um ou mais módulos de controle de deslocamento de material adaptados para controlar um movimento vertical da carga de alimentação através das ditas regiões de processamento para intensificar cada um dos ditos processos pelo menos parcialmente favorecidos; uma ou mais saídas de gás; e uma ou mais saídas de resíduo.

25. Método para converter uma carga de alimentação carbonácea em gás e resíduo, caracterizado pelo fato de que compreendendo as etapas de: fornecer um gaseificador; criar duas ou mais regiões de processamento verticalmente sucessivas dentro do dito gaseificador, dentro de cada uma das quais um processo respectivo selecionado do grupo que consiste em secagem, volatilização e conversão de carbono é pelo menos parcialmente favorecido, as ditas regiões de processamento sendo identificadas por faixas de temperatura que permitem respectivamente habilitar cada um dos ditos processos respectivos; entrar aditivos dentro do gaseificador para promover cada um dos ditos processos parcialmente favorecidos; controlar um movimento descendente da carga de alimentação através das ditas regiões de processamento desse modo otimizando cada um dos ditos processos pelo menos parcialmente favorecidos; e liberar o gás e o resíduo do gaseificador.

26. Método de acordo com a reivindicação 25, caracterizado pelo fato de que o dito gaseificador compreende duas ou mais câmaras de processamento verticalmente sucessivas, uma ou mais das ditas duas ou mais regiões de processamento verticalmente sucessivas sendo criadas dentro de cada uma das ditas duas ou mais câmaras de processamento.

27. Método de acordo com a reivindicação 25, caracterizado pelo fato de que o dito gaseificador compreende uma câmara de processamento, a dita etapa de entrar aditivos compreendendo entrar aditivos através de dois ou mais elementos de entrada de aditivo, cada um dos quais sendo posicionado e operado de modo a promover uma região respectiva das ditas duas ou mais regiões de processamento verticalmente sucessivas.