CN101715478A - 气化设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于生物气化的设备(100)。所述设备(100)包括气化器(10)和用于气体的过滤装置(23)。所述装置包括涤气器(31)、箱(41)和湿式静电滤尘器(51)。所述涤气器与所述气化器流体连通并与所述箱流体连通，并适用于将洗涤液喷入气流中。所述箱包括适用于收集液体的底部区域和适用于容纳由重力分开的气体的顶部区域。所述湿式静电滤尘器与所述箱的顶部区域流体连通，以仅接收气体。本发明还涉及一种气化器，所述气化器包括气化反应器(12)、用于支撑反应器(12)中的生物的栅(125)和用于关闭所述栅的中部的塞子(126)。所述塞子可竖直移动以关闭和/或打开栅的中部。

Description

气化设备
本发明的目的是一种气化设备(gasification plant)，尤其是其气化器和过滤装置。气化器适用于从不同来源的生物制造燃料气体。过滤装置适用于净化由气化器产生的燃料气体。
用于生物气化的设备，即，适用于从生物制造燃料气体的设备在很久之前就是已知的。生物的大部分相关份额(80-98％)包括以不同分子构成的炭(C)、氢(H)和氧(OR)。生物的剩下的份额(2-20％)包括其他分子和其他无机元素，主要是硅(Si)、钾(K)、钙(Ca)、镁(Mg)。
以本身已知的方式，在气化期间发生的主要反应是：
C+O2→CO2(燃烧)
C+1/2O2→CO(部分氧化)
C+H2O(g)→CO+H2(煤重整(Reforming of the coal))
C+CO2→2CO(碳气化反应(Boudouard reaction))
C+2H2→CH4(甲烷化)
C+H2O(g)→CO2+H2(水/气转化反应)。
在有空气的情况下，从这些反应得到气体(被称为“发生炉气体”)，该气体包括由大约50％N2、20％CO、15％H2、10％CO2和5％CH4组成的混合物。如果在没有空气的情况下发生反应，最后的混合物不包含N2，并且取名为“合成气体”或合成气。
已知各种类型的气化设备，这些气化设备根据反应器结构、气体在反应器内流动的通道和所采用的过滤装置等而不同。
然而，已知类型的气化设备都有缺陷。
当前的气化设备主要被分成两类。第一类设备主要为实验目的而建，其特征是具有大尺寸(典型的在1兆瓦以上的功率)和采用先进的技术。这些尺寸和它们通常以独特的样品而建的事实使得它们的大规模的商业化是不可能的。
第二类设备的特征是具有小尺寸，采用基本的技术，并主要用于发展中国家的农村环境。这些设备的技术落后使得它们在西方能源市场上的大规模化的采用是不可能的。
在XX世纪40年代，建造了极其紧凑的气化设备。它们通常被安装到机动交通工具上以弥补石油提取产物的缺乏。实际上，它们被允许以木头或炭供给内燃发动机。这些设备的特征是具有小尺寸，但是它们效率低，并且产生对于目前标准来说不合格质量的气体。
此外，通常可用于供给气化器的植物性的生物经常被例如石头、废金属等的外来的耐热的无机物污染。在已知类型的气化反应器中，这些异物的堆积使得从其吸入气体的栅(grate)被阻塞。在已知类型的气化器中，用于去除该异物和解决阻塞的维修操作需要停工时间。
因此，本发明的目的是提供一种用于克服现有技术所看到的至少部分缺陷的气化设备。
具体地，本发明的任务是提供一种气化设备，其具有有限的总体尺寸，并能制造具有足以被用于当前先进的内燃机中的过滤程度的燃料气体。
此外，本发明的任务是提供一种气化设备，其能够确保即使在供给生物(feeding biomass)中存在异物的情况下也能连续运转。
通过根据权利要求1的气化设备和通过根据权利要求46的气化器实现该目的和该任务。
为了更好地理解本发明和领会其优点，下文中将参照附图说明一些其示范性的非限制性的实施方式。其中：
图1是根据本发明的整个设备的示意图；
图2.1是已知类型的下吸型气化器的截面示意图；
图2.2是根据本发明的气化器的截面图；
图3是与图1中的III所指的过滤装置相似的过滤装置的侧视图；
图4是图3的过滤装置的俯视图；
图5是沿图4的V-V线剖切所得的截面图；
图6是沿图4的VI-VI线剖切所得的截面图；
图7是图5中VII所指的详细图；
图8是沿图4的VIII-VIII线剖切所得的截面详细图；
图9是图7中IX所指的详细图；
图10是根据本发明的整个设备部分的侧视图；
图11是图10的设备部分的透视图；
图12是图2.2中的XII所指的详细图；
图13是与图3中的过滤装置相似的过滤装置的部分截面侧视图；
图14是图13中的过滤装置的俯视图；
图15是沿图14中的XV-XV线剖切所得的截面图；
图16是图15中的XVI所指的详细图；
图17是根据作为整体来看的本发明的设备的部分的立体图。
下文中将经常引用“顶”、“上”等概念，并且将相应地引用“底”、“下”等概念。这些概念被设计成单意地表示按工作顺序正确安装的即按重力方向安装的设备。
在气体通道的描述中，还将引用“上游”、“下游”的概念。“上游”意味着相对靠近气化器的供给开口的位置，而“下游”意味着相对远离供给开口的位置。
在附图中，标记100通常表示根据本发明的气化设备。
设备100包括气化器10和用于气体的过滤装置23。
用于气体的过滤装置23依次包括：用于清洗和冷却气体的系统31(该系统31也被称为“涤气器(scrubber)”)、箱41和至少一个过滤器或湿式静电滤尘器(wet electrostatic precipitator)51。
具体地，涤气器31与气化器10流体连通，并被设置在气化器10的下游。涤气器31还与箱41流体连通，并被设置在箱41的上游。涤气器31可用于将洗涤液喷射到从气化器10出来的气流中。在下述的实施方式中，假定洗涤液是水，但是在其他可能的实施方式中，洗涤液也可以是石灰乳、气体油等。
箱41包括底部区域414和顶部区域415，其中，底部区域414用于收集洗涤液或水，顶部区域415通过盖45关闭并用于容纳气体。因此，箱用于容纳从涤气器31出来的气体和水，并通过重力将它们划分开。
湿式静电滤尘器51(也被称为WESP，或湿式静电过滤器)与箱流体连通并位于箱的下游。具体地，湿式静电滤尘器51与箱的顶部区域415流体连通，以仅接收容纳在其中的气体。
根据一个实施方式，气化器10包括所谓的“下吸”型的反应器12，就是说，在该反应器12中，从顶部将生物供给反应器12，而气体从底部排出。
在图2.1中，“下吸”型的已知的反应器被示意性地示出。反应器12，其在竖直位置上进行操作，包括位于其顶侧的用于生物(B)和在一些情况下用于空气(A)的开口11。沿着反应器进行生物的堆积，并且依次有：部分(P)，在该部分(P)中，进行热解现象；高温氧化部分(O)，在该部分(O)，借助于燃烧空气(AR)进行生物的部分燃烧；以及缩减部分(reduction section)(R)，在该部分(R)，进行实际的气化反应。
燃烧空气(AR)可借助于在反应器主体的侧面上所开的合适的喷嘴或直接借助于“开心(open core)”设计中的反应器开口11而引入到反应器12中。
栅125用于支撑反应器12中的生物。在反应器12的操作(operation)期间，气化气体、灰和炭粉逃离栅125，到达反应器主体12的底部的收集区域13。
燃料气体(G)前往气化器的下游的过滤装置23，在该过滤装置23中，将进行除尘、冷却和去除焦油。
残余的灰和炭被收集到反应器12的底部的合适的收集区域13中，并接着被排空。
参照附图2.2，以下说明根据本发明的气化器设备的一个实施方式。
气化器10包括：供给开口11，通过该供给开口11可装入生物；“下吸”型的气化反应器12；收集区域13，其位于反应器12下方，在该收集区域13，炭与热气体分开；以及螺钉14，其用于排出炭(图1、10和11中示出)。
根据本发明的一个实施方式，气化器10还包括用于排空异物的自动排空系统。在可用于供给气化器10的生物中，几乎总存在异物，例如石头、废金属等。为了避免在反应器12内堆积这样的异物，提供了相同异物的自动排空系统。
下面参照附图2.2和12说明包括用于排空异物的排空系统的气化器10。气化器10包括：装载导管121，其用于将生物供给气化反应器12；气化反应器的壁122，其由耐火材料制成；多个绝缘材料层123；轴124，其设置有用于平面混合反应器内的生物的水平叶片(blade)133；栅125，其优选锥台形(frustoconical)，用于支撑反应器中的生物；以及塞子126，其优选锥形，用于关闭锥台形的栅125的下部。
叶片133特殊的水平构造允许单独的层内的生物有效混合，而不会引起邻近的层之间的任意混合。
锥台形的栅125带有向下的斜面，以便于将任何异物滑动并堆积在栅的中部。
锥形的塞子126能竖直移动，从而关闭和/或打开锥台形的栅125的中部。在反应器12的正常操作期间，锥形的塞子126处于关闭位置，然而，在预定的间隔，该塞子126移动到打开位置，以允许排空栅的中部的可能堆积的异物。
竖直移动被通过杆128而强加给锥形的塞子126，而该杆128又通过合适的伺服电动机来移动，该伺服电动机被周期性地激活，以进行周期性的清洁。
根据这里所述的实施方式，气化器10还包括用于清洁栅125的清洁叶片127。
当锥台形的栅125因为过多的炭和灰尘的堆积而开始阻塞时，允许对反应器12内的压力衰减进行控制。在这种情况下，轴129开始转动，该轴129由齿轮电动机130驱动，使得清洁叶片127擦洗锥台形的栅125。通过它们的旋转移动，叶片127落入阻塞栅的灰和炭微粒的下面的区域，同时帮助可能存在于反应器12中的任何异物朝向中间滑动。
根据气化器10的一个实施方式，它还包括位于收集区域13中的叶片131。该叶片131用于输送在通过叶片127进行锥台形的栅125的清洁周期期间和在由于塞子126的打开而实现的异物的取出期间落下的炭、灰和异物。叶片131与轴129一体并随之转动，将炭、灰和可能的异物输送到用于它们的随后的排空的管道132。
从气化反应器12出来的气体的温度大约在700℃，并携带悬浮的炭、灰尘和焦油蒸气。为了使之有用(例如用于供给内燃机)，优选将气体冷却到50/60℃以下、将气体除尘以及消除焦油馏分，该焦油馏分在冷却期间冷凝以形成悬浮微粒。
根据本发明的设备100在气化器10的下游提供过滤装置23，该过滤装置23包括涤气器31、箱41和湿式静电滤尘器51。
根据附图中所示的实施方式，用于气体的过滤装置23适用于使气体受到“湿式”处理过程，在该处理过程中，气体经由水涤气器31(在该例子的情况下为文氏管-涤气器)冷却，并然后被过滤出焦油雾和微粒，这些焦油雾和微粒通过使用湿式静电滤尘器(湿式ESP或WESP)而保持悬浮着。
根据一个实施方式，用于过滤从反应器12出来的气体的装置23还包括旋风器(cyclone)21，该旋风器21位于涤气器31的上游，并用于进行气体的第一次除尘。
旋风器21用于在随后对气体进行“湿式”清洁之前对气体进行第一次除尘。因此，旋风器用来减少由气体带出来的固体的数量，并由此避免下游的设备部分中的随后的清洁和尘埃堆积问题。借助于合适的螺钉22将由旋风器21捕获的粉状物质排出并排空。
文氏管-涤气器31使用水作为洗涤液，并使用水作为用于气体的机动液(motor fluid)。这意味着，把加压水喷射入气流中将会产生适用于沿设备移动相同的气体的超压。通过特殊的加压管道32使水前往涤气器31，然后将该水喷射到气流中。
在文氏管-涤气器31中，通过特殊的管道33的来自反应器12，或当存在旋风器21时来自旋风器21的热的含尘气体与机动液密切接触。从而，该气体被冷却、被部分地除去在冷却过程期间冷凝的焦油，并被进一步除尘。
在涤气器31的出口提供有独特的箱41，在其上还安装有下文所述的静电滤尘器51。该箱可由例如钢、聚合材料或用于抵抗污水的腐蚀的其他材料制成。
从文氏管-涤气器31出来的水和气流通过重力而在箱41中分开。该水填充箱41的底部区域414，而该气和焦油雾占据箱41的顶部区域415。
来自文氏管-涤气器31的、与进入箱41的水流分开的气体，可自由地占据箱41的处于水面和盖45之间的顶部区域415。箱41中的最高水位由溢流管(overflow)43确保，而最低水位由外部水进水口44确保，该外部水进水口44由合适的探测器或浮标控制。
在箱41的顶侧，例如在盖45上，安装有至少一个静电滤尘器51，使得在箱的顶侧，气体被引入到静电滤尘器。
静电滤尘器51是“湿式”静电滤尘器(湿式ESP)；它包括竖直安装到箱41的至少一个圆形横截面管511。
在管511内设置有电极52。该电极52被设置在沿该管的轴线的中央位置，并由塞子53支撑，该塞子53由合适的电绝缘材料制成。
根据一个实施方式，设置有管511内壁的自动清洁系统和中间电极52清洁系统。
具体地，在每个管的顶部区域设置有喷嘴54，该喷嘴54允许将水成切向地喷射到管511的内周，并接着在管的内表面上产生均匀的水膜。被滤尘器内的电场吸引的前往管511的壁的焦油和尘埃微粒被水膜不断的冲洗并落入位于下方的箱41中。
此外，喷嘴55被设置在管的底部，位于滤尘器的中间电极52的轴向。喷嘴55用于产生强大的水流，该水流拍打电极52的从底部到顶部的贯穿其长度的外表面，将附在其上的尘埃和焦油微粒清洗掉。
箱41的顶部区域415中的气体可自由地流动到管511中。然后，气体在管511中流动，从底部到顶部，并且由于电极52的电子发射(电晕效应)施加的效应，气体中悬浮的焦油雾和残余的固体微粒被清除。
管511的尺寸限定滤尘器51的活性表面，气体在通过期间处于其效应的作用下。因此，管511的尺寸与在滤尘器51内应用的电场强度一起限定滤尘器51的过滤功率。设定要被处理的气体的流速，滤尘器51的过滤功率限定被处理的气体的最终质量。
关于管511的长度，必须调和与滤尘器51的过滤功率相关的需求和总体尺寸限制的逻辑需求。鉴于此，管511的长度的范围优选从1m到3m。根据附图所示的实施方式，管511大约1.5m长。
关于管511的内径，同样受制于总体尺寸限制的逻辑需求，其优选30cm以内，甚至更优选20cm以内。关于电场强度，以下描述了一些其他考虑事项。
根据一个实施方式，箱41在其中包括分离泄水闸(floodgate)42。泄水闸42被连接到盖45并被连接到箱41的壁，但没有被连接到箱41的底部。由此，泄水闸42仅将由气体占据的顶部区域415分离成两个密封的且不同的部分411和412，而下方的水仍然自由地流动贯穿箱41。来自涤气器31的与进入箱41的水流分开的气体可自由地占据箱41的第一部分411的顶部区域，该顶部区域在水面和箱41的盖45之间到泄水闸42产生。
在该实施方式中，气体进入到静电滤尘器中发生在箱41的第一部分411中，而相同气体从静电滤尘器出来发生在箱的第二部分412中，该第二部分412经由泄水闸42被密封地分离开。
在图5中，能看到装备有箱41、文氏管-涤气器31、泄水闸42、两个静电滤尘器51、用于进水的进水口44和溢流管43的用于气体的过滤装置23。
在附图所示的实施方式中，每个“湿式”静电滤尘器51的形状为倒“U”形。单个滤尘器51由在顶侧通过水平管513连接到彼此的两个圆形横截面管511和512组成。管511和512被竖直地安装在箱41上，使得管511被直接连接到箱的第一部分411的顶部区域415，并且管512被直接连接到箱的第二部分412的顶部区域415。
如上所述，在每个管的内部设置有电极52，该电极52位于沿着轴线的中央位置，由塞子53支撑。此外，设置有用于清洁管的内壁和中间电极的清洁系统。
存在于箱41的第一部分411中的气体可自由地流动到管511中。然后，该气体从底部到顶部地在管511中流动，并且由于电极52的电子发射(电晕效应)施加的效应，该气体中悬浮的焦油雾和残余的固体微粒被清除。
气体一旦到达管511的顶部区域，便通过将管511连接到管512的水平连接管513。然后，该气体沿管512下降，最终流入箱41的第二部分412中。
在图5和7中，能详细地看到静电滤尘器51的一个实施方式的一部分。
静电滤尘器51的具体形状，即倒“U”形，允许加倍滤尘器的有效长度，而保持总体尺寸的限制。具体地，在管511和512均具有大约1.5m的长度的图解的实施方式中，倒“U”形允许提供的滤尘器的有效长度相当于大约3m。
根据该实施方式，具体能看到下列部件：管511和512；高压中间电极52；塞子53，其用于支撑电极52；喷嘴54，其用于管内壁的清洁水的流入；凸缘413，其用于将滤尘器51固定到箱41；喷嘴55，其用于中间电极52的清洁；以及引管(adduction tube)552，其将加压水引到喷嘴55。
为了实现期望的随要被处理的气体的流速而变的过滤效果，在管511、512和电极52之间，必须设置优选范围从1,000V/cm到8,000V/cm的电场强度。在该例子的情况下，最优选大约5,000V/cm。
在附图所示的实施方式中，中间电极52和管511的内壁之间的间隙为大约6cm(管的内半径和电极的半径之间的差值)。因此，为了在该实施方式中实现期望的过滤效果，在管511、512和电极52之间，必须有优选范围从6,000V到48,000V的电位差，最优选大约30,000V。
单个倒“U”形的滤尘器51的这些特征能确保流速为75m3/h的气体的有效处理。因此，图3、5、10和11中所示的该对滤尘器51能处理流速为150m3/h的气体。对于更高的流速，根据模块方法(modular approach)，可增加甚至更多的滤尘器51。
在沿管的内壁流下并收集杂质之后，由喷嘴54喷洒的用于在管511和512内产生膜的水渗入到箱41中。
在图8中，能详细地看到用于清洁中间电极52的喷嘴55的一个实施方式的一部分。
根据该实施方式，具体能看到下列部件：中间电极52；凸缘413，其用于固定到箱41；滤尘器51的管511的壁；孔561和562，其分别用于将气体和水从箱41传输到管511，且反之亦然；引管552，其将加压水引到喷嘴55；以及喷嘴55。
在该具体的实施方式中，喷嘴55由套筒553和在内部固定到套筒553的圆筒554形成。在圆筒554的顶侧，具有与要被清洁的电极52的直径相等的外径。因此，内圆筒554和套筒553形成圆形冠状喷嘴(circularcrown-shaped nozzle)，从该冠状喷嘴产生中空的水流，在清洁周期期间，该中空的水流拍打电极52的外表面。
电极52的定期清洗引起静电滤尘器51的操作的瞬间中断。
由喷嘴55喷洒的用以清洁电极52的水，在收集杂质之后，渗入到箱41中。
在图9中，能详细地看到塞子53的一个实施方式的一部分。
根据该实施方式，具体能看到下列部件：中间电极52；管512的壁；固定凸缘531；塞子的第一部分532，其固定到凸缘531；塞子的第二部分533，其用于支撑中间电极52并使中间电极52定位于中间；以及塞子的第三部分535，其一体地固定到塞子的第二部分533，覆盖电极52并使电极52与外界电绝缘。
具体地，塞子的第一部分532由绝缘的并耐受100℃以上的温度的材料制成。它通过螺钉537固定到凸缘531。
塞子的第一部分532中设有用于加热器的腔534。该加热器用于将塞子的与通过滤尘器的饱含水的气体接触的下表面的温度提升到100℃以上，使得上述表面在任何时候被保持干燥。干燥的表面和电绝缘材料的使用确保中间电极52和滤尘器的壁512之间的长期的电绝缘，而不管电位差有多高。
中间电极52通过螺母539被牢固地保持在位置上。在塞子的第二部分533中设有特殊的径向通道538，该径向通道538允许电极52与来自外部的高压电缆的连接以给电极供电。
此外，在塞子的第二部分533中设有用于螺钉536的腔，用于紧固塞子的第三部分535，使得，为安全起见，不能从外侧直接将它拆卸，而是与塞子的第二部分533保持牢固的连接。
图13至15描写了气体过滤装置23的不同的实施方式，而图17描写了反应器12和如图13至15中的气体过滤装置的类型的气体过滤装置23的组件。
根据该实施方式，刚好设置在涤气器31的下游的箱41不延伸到静电滤尘器51的下方，而与其流体连通。与上述参照图1、3-6和10-11的实施方式相同的是，箱41收集从涤气器31出来的洗涤水和气体，并通过重力将它们分开。具体地，洗涤水被收集在底部区域414中，气体被收集在顶部区域415中。箱41的顶部区域415和静电滤尘器51之间的流体连通允许将气体供给静电滤尘器51。相反，与上述实施方式不同的是，图13-14中的箱41不收集从管511、512和静电滤尘器51的电极52滴下的洗涤水。根据该实施方式，碗状物410被设置在静电滤尘器51的下方。碗状物410借助于静电滤尘器51连接到箱的顶部区域415，但是它不被连接到箱41的底部区域414。因此，被收集在箱41的底部区域414中的水和被收集在碗状物410中的水不会互相混合。
根据图13至17中的实施方式，静电滤尘器51不包括用于清洁管511、512的内壁的任何喷嘴(如上述喷嘴54的类型)，也不包括用于清洁中间电极52的任何喷嘴(如上述喷嘴55的类型)。当将图15和上述图7进行比较时，可具体地看到喷嘴54和55的缺失。
具体地，在图13至17中的静电滤尘器51中，管的内表面上的水膜(该水膜是WESP中去除杂质的基础)被产生并被自主地自给。实际上，通过静电滤尘器51的气体包括大量的水，该水以蒸汽和悬浮在气体中的微小液滴或悬浮微粒的形式从生物中释放。和由电场吸引的焦油和粉末微粒一起，水悬浮微粒也被输送到管511、512的壁上。在管壁上积聚的水形成膜，该膜足以捕捉焦油和粉末，并将后者随其拽入其下方的碗状物410内。
该缺少用于管511、512的内壁和中间电极52的喷嘴和清洁系统的实施方式产生了比上述实施方式更简单且更具成本效益的结果。
此外，图13至17中的实施方式使用自来水(mains water)，该自来水的量大大低于上述实施方式，从环境和生态的方面来说具有相当大的优势。实际上，自来水仅被用在涤气器31中。
根据一个实施方式，在从涤气器31出来之后，水被移出箱41，由热交换器62冷却，并被再循环到涤气器31中。
通过静电滤尘器51的该实施方式，得到从碗状物410出来的稠密的焦油，该稠密的焦油混合有少量的水。确实，与上述生产用水被用于清洗壁511和滤尘器51的电极52的例子不同，洗涤水不被收集到碗状物410中。在该实施方式中，碗状物410仅收集从生物释放的部分水。
收集到碗状物410中的焦油，当没有被截取并用于其他用途(气密(impermeabilization)、地面覆盖、壳填缝(hull caulking)、用于木头的抗湿气处理等)时，能被重新供给反应器12。实际上，该焦油随之携带的水量很小，以避免改变反应平衡。由于从过滤装置23出来的焦油能被重新供给入反应器12内，因此，能实现生物的完全开发，并且能显著地降低处理设备100的废产物的问题。
要注意的是，在图13和14中的实施方式中，与上述实施方式相比，过滤装置23包括更多数量的U形滤尘器51，而涤气器31被布置成水平而非竖直。
由于如图13、14和17所描写的更多数量的元件51，能处理从反应器12(参见图17)产生的更多数量的气体。实际上，该反应器的尺寸比上述参照图10和11描述的反应器12的尺寸大。
根据如上所述的模块方法，16个倒U形滤尘器51能确保最大1200m3/h流速的有效处理，相比之下，图1、3-6和10-11中的过滤装置是以150m3/h的流速来设计的。
从功能的角度来说，涤气器31的水平布置(如图13-14中所图解的)与竖直布置(如图1、3-5和10-11)完全相等。在一些实施方式中，该水平构造能带来很多逻辑优势。例如，它能减小设备的总体尺寸和/或实现要被处理的气体的更线性的通道。
根据设备100的一些实施方式(例如图1、10和11中的实施方式)，气体沿设备的移动(从反应器12出来到气体利用单元71)简单地由文氏管-涤气器31产生的超压实现，如上所述。
根据其他更复杂的实施方式(例如图13和图14中的实施方式)，气体沿设备的移动是借助于合适的鼓风机(blower)34来实现的，该鼓风机34能被控制来例如确保设备100的最佳操作，以及满足气体利用单元71的需求。
在图16中，能看到塞子53的一个实施方式的一部分，其与参照图9所述的塞子不同。
根据该实施方式，具体能看到下列部件：中间电极52；套管520，其覆盖中间电极52的上部；管壁512；固定凸缘531，其与管壁512一体；塞子的第一部分532，其固定到凸缘531；垫片570，其被设置在固定凸缘531和塞子的第一部分532之间以得到合适的热绝缘；塞子的第二部分533，其用于支撑中间电极52并使中间电极52定位于中间；以及塞子的第三部分535，其被牢固地固定到塞子的第二部分533，覆盖中间电极52并使中间电极52与外界电绝缘。
具体地，垫片570由耐受200℃以上的温度的热绝缘材料制成。制造垫片570的材料还被要求具有机械特性以确保管壁512和塞子53之间的结构连续性。考虑到上述内容，垫片570可由例如mecanite(一种云母基多层材料(mica-based multi-layer material))或陶瓷制成。
塞子的第一部分532由刚制成，并包括与在其两端设有固定凸缘的管512相似的部分。塞子的第一部分532通过螺钉537固定到凸缘531，并因此与管壁512电接触。
在塞子的第一部分532周围布置有加热器571，其包括例如电阻。这些加热器571通过利用辐射的原理，将塞子53的与通过滤尘器的饱含水的气体接触的内表面的温度提升到100℃以上，使得所述表面在任何时候保持干燥。
中间电极52通过螺母539和相应的板579被牢固地保持在位置上，并在其长度的上部通过套管520被绝缘。套管520由耐受塞子53的高操作温度的电绝缘材料制成。套管520可由例如陶瓷或mecanite制成。
塞子53内的干燥表面、电绝缘材料(mecanite或陶瓷)的使用和电极52的长度的上部的覆盖确保中间电极52和滤尘器的壁512和/或塞子的第一部分532之间的一直的电绝缘，而不管电位差有多高。
塞子的第二部分533和塞子的第三部分535借助于螺钉536固定到彼此并被固定到塞子的第一部分532。塞子的第二部分533和塞子的第三部分535也由绝缘材料制成，两者都从电的角度和从热的角度出发。它们由陶瓷或mecanite制造是很有利的。
在塞子的第三部分535中，设有合适的径向通道538，该通道538允许电极52与来自外部的高压导线连接以提供电极。
平垫片572被设置在塞子的第二部分和塞子的第三部分之间，该平垫片572能避免存在清楚的缝隙(clear gap)，而这样的缝隙能使通电部件(螺母539和相应的板579)和外界之间产生电弧。
根据一些可能的实施方式，设备100包括电路61，其用于冷却逐渐地收集到箱41中的水。
根据图1所示的设备100的实施方式，冷却电路61包括热交换器62和冷却塔63。
根据一些可能的实施方式，设备100最后包括气体利用单元71。
根据图1所示的设备100的实施方式，气体利用单元71包括内燃发动机72和用于制造电力的发电机73。具体地，合适地看到：从根据本发明的设备100出来的优质气体允许用于供给当前的往复式发动机(奥托循环(Otto cycle)和狄塞尔循环(Diesel cycle))和/或气体涡轮发动机。
根据其他可能的实施方式，气体利用单元71可包括：燃烧器和/或煮器(boiler)，其用于加热和/或用于制造清洁的热水；集管，其用于输送分配系统中的气体；鼓风机，其用于存储圆筒或箱中的气体；借助于分子膜(molecular membrane)或过滤器的气体过滤单元，用于将发生炉气体分离(fractioning)成组成该气体的单一气体(H2、CO、N2等)；用于制造液体燃料的单元，该单元借助于例如费-托法(Fischer-Tropsch process)的催化过程；以及本身已知的任何其他类型的气体利用单元71。
依据上述内容，本领域技术人员将理解根据本发明的设备100和气化器10如何克服关于现有技术所看到的缺陷。
具体地，本领域技术人员将理解用于气体的过滤装置23如何做到极其紧凑的、有效的，以及它的实现是如何做到便宜的。
此外，本领域技术人员将理解气化器10能确保连续工作，而不需要为了去除杂质而停止操作。
要被理解的是：说明与设备100的不同的实施方式相关的具体特征的目的是示例性的而非限制性的。
要被本领域技术人员理解的是：对于根据本发明的设备100和气化器10，其目的在于满足可能发生的和具体的需求，将能作出进一步的变型和变化，所有这些变型和变化都落入本发明的保护范围内，如所附的权利要求书所定义的。

Claims (58)

1.一种用于生物气化的设备(100)，其包括：
气化器(10)，以及
用于气体的过滤装置(23)，其包括涤气器(31)、箱(41)和湿式静电滤尘器(51)，其中：
所述涤气器(31)与所述气化器(10)流体连通，并与所述箱(41)流体连通，并适用于将洗涤液喷入从所述气化器(10)出来的气流中；
所述箱(41)包括底部区域(414)和顶部区域(415)，所述底部区域(414)适用于收集洗涤液，所述顶部区域(415)适用于容纳气体，因此，所述箱适用于接收气体和洗涤液，并通过重力将气体和洗涤液分开；
所述湿式静电滤尘器(51)与所述箱的顶部区域(415)流体连通，以仅接收所述气体。
2.根据权利要求1所述的设备(100)，其中，所述洗涤液是水。
3.根据权利要求1所述的设备(100)，其中，所述洗涤液是石灰乳或气体油。
4.根据任一前述权利要求所述的设备(100)，其中，所述气化器(10)包括气化反应器(12)。
5.根据前述权利要求所述的设备(100)，其中，所述反应器(12)是所谓的下吸型。
6.根据权利要求4或5所述的设备(100)，其中，所述反应器(12)是开心型，即，其中，用于使生物(B)进入的开口(11)也适用于使空气(A)进入。
7.根据权利要求4至6中的任何一项所述的设备(100)，其中，所述反应器(12)顺序地包括：部分(P)，在该部分(P)中，进行生物的热解现象；高温氧化部分(O)，在该高温氧化部分(O)中，借助于燃烧空气(AR)进行生物的部分燃烧；以及缩减部分(R)，在该缩减部分(R)中，进行生物的气化反应。
8.根据前述权利要求所述的设备(100)，其中，所述反应器包括喷嘴，所述喷嘴用于使燃烧空气(AR)进入生物的所述氧化部分(O)。
9.根据权利要求4至8中的任何一项所述的设备(100)，其中，所述反应器(12)包括栅(125)，以支撑生物。
10.根据前述权利要求所述的设备(100)，其中，所述反应器(12)包括在底部的区域(13)，所述区域(13)用于收集从栅(125)出来的灰和炭粉以及热气体。
11.根据前述权利要求所述的设备(100)，其还包括螺钉(14)，所述螺钉(14)用于从收集区域(13)取出炭。
12.根据任一前述权利要求所述的设备(100)，其中，所述气化器包括轴(124)，所述轴(124)设置有用于平面混合生物的水平叶片(133)。
13.根据任一前述权利要求所述的设备(100)，其中，所述过滤装置(23)还包括旋风器(21)，所述旋风器(21)位于所述涤气器(31)的上游。
14.根据前述权利要求所述的设备(100)，其中，所述旋风器(21)包括螺钉(22)，所述螺钉(22)用于排空粉状物质。
15.根据任一前述权利要求所述的设备(100)，其中，所述过滤装置(23)适用于使气体受到“湿式”处理过程。
16.根据任一前述权利要求所述的设备(100)，其中，所述过滤装置(23)适用于将气体从大约700℃冷却到大约50/60℃。
17.根据任一前述权利要求所述的设备(100)，其中，所述过滤装置(23)适用于除去悬浮在气体中的炭和灰尘以及焦油蒸气。
18.根据任一前述权利要求所述的设备(100)，其中，所述涤气器(31)是文氏管-涤气器型。
19.根据前述权利要求所述的设备(100)，其中，文氏管-涤气器(31)使用水作为洗涤液，并使用水作为用于气体的机动液，即，其中，把加压水喷射入气流中将会产生适用于沿所述设备(100)移动相同的气体的超压。
20.根据任一前述权利要求所述的设备(100)，其中，所述箱(41)包括溢流管(43)和由合适的探测器或浮标控制的用于外部水的进水口(44)，所述溢流管(43)和所述用于外部水的进水口(44)分别适用于确保所述箱(41)中的水的最高水位和最低水位。
21.根据任一前述权利要求所述的设备(100)，其中，所述湿式静电滤尘器(51)包括至少一个圆形横截面管(511、512)，以及位于沿着所述管(511、512)的轴线的中心位置的电极(52)。
22.根据前述权利要求所述的设备(100)，其中，所述管(511、512)的长度的范围在1m和3m之间，优选大约1.5m。
23.根据前述权利要求所述的设备(100)，其中，所述管(511、512)的内径在30cm以内，优选20cm以内。
24.根据权利要求21所述的设备(100)，其中，所述湿式静电滤尘器(51)包括所述管(511、512)的内壁和/或中间电极(52)的自动清洁系统。
25.根据前述权利要求所述的设备(100)，其中，所述管(511、512)包括在其顶侧的喷嘴(54)，所述喷嘴(54)适用于将水成切向地喷射到所述管(511、512)的内周，结果在所述管(511、512)的内表面上产生水膜。
26.根据前述权利要求所述的设备(100)，其中，由所述喷嘴(54)喷射的水沿所述管(511、512)流动并落入所述箱(41)中。
27.根据权利要求24所述的设备(100)，其中，所述湿式静电滤尘器(51)包括在所述管的底部的喷嘴(55)，所述喷嘴(55)位于中间电极(52)的轴向，并适用于产生强大的水流，该水流拍打所述电极(52)的从底部到顶部的贯穿其长度的外表面。
28.根据前述权利要求所述的设备(100)，其中，所述喷嘴(55)包括套筒(553)和固定在所述套筒(553)内的圆筒(554)，因此，所述圆筒(554)和套筒(553)形成适用于产生中空的水流的圆形冠状喷嘴。
29.根据权利要求21至28中的任何一项所述的设备(100)，其中，所述中间电极(52)由绝缘材料制成的塞子(53)支撑。
30.根据前述权利要求所述的设备(100)，其中，所述塞子(53)包括第一部分(532)，所述第一部分(532)由绝缘的并耐受100℃以上的温度的材料制成。
31.根据前述权利要求所述的设备(100)，其中，所述塞子(53)的所述第一部分(532)包括加热器，所述加热器适用于将所述塞子(53)的与饱含水的气体接触的下表面的温度提升到100℃以上，使得上述表面保持干燥。
32.根据任一前述权利要求所述的设备(100)，其中，所述塞子(53)包括第二部分(533)和第三部分(535)，所述第二部分(533)用于支撑中间电极(52)并使中间电极(52)定位于中间，所述第三部分(535)用于使中间电极(52)与外界电绝缘，并且所述第三部分(535)不能被从外界直接拆卸。
33.根据权利要求21至30中的任何一项所述的设备(100)，其中，所述管(511、512)和所述中间电极(52)之间产生的电场的范围在1,000V/cm和8,000V/cm之间。
34.根据前述权利要求所述的设备(100)，其中，所述管(511、512)和所述中间电极(52)之间产生的电场是大约5,000V/cm。
35.根据权利要求21至32中的任何一项所述的设备(100)，其中，所述管(511、512)和所述中间电极(52)之间的电位差的范围在6,000V和48,000V之间。
36.根据任一前述权利要求所述的设备(100)，其中，所述管(511、512)和所述中间电极(52)之间的电位差是大约30,000V。
37.根据任一前述权利要求所述的设备(100)，其中，所述箱(41)包括在其中的泄水闸(42)，所述泄水闸(42)被连接到盖(45)和壁，但没有被连接到所述箱(41)的底部，以将所述顶部区域(415)分开成第一部分(411)和第二部分(412)，所述部分(411；412)是不同的并被密封，而所述箱(41)的底部区域(414)保持不被分开。
38.根据前述权利要求所述的设备(100)，其中，所述涤气器(31)与所述箱(41)的第一部分(411)流体连通。
39.根据任一前述权利要求所述的设备(100)，其中，所述静电滤尘器(51)成形为倒“U”形，所述静电滤尘器(51)包括在顶侧通过水平管(513)连接到彼此的至少一个第一竖直管(511)和至少一个第二竖直管(512)。
40.根据前述权利要求所述的设备(100)，其中，第一管(511)被直接连接到所述箱(41)的第一部分(411)的顶部区域(415)以能够从其接收气体；而第二管(512)被直接连接到所述箱(41)的第二部分(412)的顶部区域(415)以能够向其供给气体。
41.根据任一前述权利要求所述的设备(100)，其还包括位于所述用于气体的过滤装置(23)的下游的气体利用单元(71)，所述气体利用单元(71)包括从以下组中选择的内燃发动机(72)，所述组包括：奥托循环往复式发动机；狄塞尔循环往复式发动机；和气体涡轮发动机。
42.根据前述权利要求所述的设备(100)，其还包括机械地连接到所述内燃发动机(72)的用于制造电力的发电机(73)。
43.根据任一前述权利要求所述的设备(100)，其还包括从以下组中选择的气体利用单元(71)，所述组包括：燃烧器和/或煮器，所述燃烧器和/或煮器用于加热和/或用于制造清洁的热水；集管，所述集管用于输送分配系统中的气体；鼓风机，所述鼓风机用于存储圆筒或箱中的气体；膜过滤单元和/或分子过滤器，所述膜过滤单元和/或分子过滤器用于分离发生炉气体；以及制造单元，所述制造单元用于制造液体燃料。
44.根据任一前述权利要求所述的设备(100)，其还包括电路(61)，所述电路(61)用于冷却被收集到所述箱(41)中的水。
45.根据前述权利要求所述的设备(100)，其中，所述冷却电路(61)包括热交换器(62)和冷却塔(63)。
46.一种用于生物气化的气化器(10)，其包括：
气化反应器(12)；
栅(125)，其用于支撑所述反应器(12)中的生物；以及
塞子(126)，其用于关闭所述栅(125)的中部，
其中，所述塞子(126)可竖直移动，以关闭和/或打开所述栅(125)的中部。
47.根据前述权利要求所述的气化器(10)，其包括位于所述栅(125)的下方的收集区域(13)，所述收集区域(13)用于收集灰、炭微粒和可能的异物。
48.根据权利要求46或47所述的气化器(10)，其中，用于支撑生物的所述栅(125)是锥台形，以便于异物滑动，并将异物堆积在所述栅(125)的中部。
49.根据权利要求46至48中的任何一项所述的气化器(10)，其中，所述塞子(126)是锥形的。
50.根据权利要求46至47中的任何一项所述的气化器(10)，其中，有一杆(128)以预定的间隔将竖直移动强加给所述塞子(126)，以进行清除异物的周期性清洁。
51.根据权利要求46至50中的任何一项所述的气化器(10)，其还包括用于清洁所述栅(125)的叶片(127)。
52.根据权利要求46至51中的任何一项所述的气化器(10)，其中，所述气化器(10)包括控制所述反应器(12)内的压力衰减的控制器。
53.根据权利要求52所述的气化器(10)，其中，所述控制器适用于操作所述清洁叶片(127)来擦洗所述栅(125)，以使灰和炭微粒落入所述收集区域(13)中，并使任何异物滑向所述栅(125)的中间。
54.根据权利要求47所述的气化器(10)，其还包括叶片(131)，所述叶片(131)位于所述收集区域(13)中，并适用于将炭、灰和异物输送到排空管(132)中。
55.根据权利要求46至54中的任何一项所述的气化器(10)，其包括用于排空异物的自动化系统。
56.根据权利要求1所述的设备(100)，其还包括被设置在静电过滤器(51)的下方的碗状物(410)，其中，所述碗状物(410)借助于所述静电过滤器(51)连接到所述箱(41)的顶部区域(415)，但是不被连接到所述箱(41)的底部区域(414)，使得被收集在所述箱(41)的底部区域(414)中的液体和被收集在所述碗状物(410)中的液体不会互相混合。
57.根据权利要求1所述的设备(100)，其中，在从所述涤气器(31)出来之后，洗涤液被移出所述箱(41)，并由热交换器(62)冷却，并被再循环进入所述涤气器(31)。
58.根据权利要求1所述的设备(100)，其包括适用于沿所述设备移动气体的至少一个鼓风机(34)，所述鼓风机(34)能被控制，以确保所述设备(100)的最佳操作。
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