CN102057020B - 可燃有机材料的气化 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于制备具有至少为1MJ/Nm3的低热值的可燃气体的方法，其包括使包含水蒸气或氧气或CO2的氧化性气体与跟在槽中包含的熔融硅酸盐浴接触的有机材料的反应，并包括在该熔融硅酸盐中供热，所述方法连续操作，定期从该槽中排出硅酸盐，并定期引入可玻璃化的材料以供给该硅酸盐浴。该供热优选是浸没式燃烧类型的。本发明还涉及连续工业制备方法，其包括：在包括产生燃烧气体的气态燃料燃烧器的工业制备装置中连续制备；在锅炉中连续制备水蒸气；和在包括使包含水蒸气的氧化性气体与有机材料的反应的用于制备可燃烧气体的装置中连续制备可燃烧的气体，将该燃烧气体输送给该锅炉以将水蒸气化并产生蒸汽，将该锅炉产生的水蒸气输送给用于制备可燃烧的气体的装置以与该有机材料反应，将该可燃烧的气体输送给该工业制备装置以在其中作为气态燃料而燃烧。

Description

可燃有机材料的气化
本发明涉及用于将可燃固体材料或可燃液体材料转化为可燃气体的方法和装置。
本发明的目的是直接由可燃固体或液体材料(例如生物质和/或废物，例如废轮胎、塑料、自动粉碎机残余物、浆料、替换可燃材料(称作“MCS”)或甚至家用废物等)或间接由在第一热解操作之后预先转化为油的相同材料制备可燃气体。
依照本发明，提出了目标是代替工业生产过程中的化石能源的使用、降低大气中的CO2排放和能量成本的工艺。特别地，为了降低大气中的温室气体浓度，通过适当的财政政策鼓励工业家不使用化石能源(石油、天然气)，因为这仍会给地球表面带来更多的碳和CO2，但可再生的燃料(例如生物质)在其生长时会从大气中吸收CO2，然后其将会通过其燃烧而排放出来。然而，在工业生产过程中仍不能直接使用生物质，特别是因为其经受通常会导致灰分的该生物质的组成。
已经提出了通过将生物质在包括陶瓷珠或辊子(水蒸汽和/或空气或纯氧气经过)的固定或流化床中在超过500℃或甚至超过1000℃热解而由生物质产生可燃气体。然而，由该生物质产生的灰分聚集在该床内，这不会不造成后者的堵塞。因此这种类型的汽化器必须定期停车清洁。
Maccormac的文章 “Gasification of coal in an experimental Rummel double-shaft slag-bath gasifier”, IGE Journal, Vol. 5, 1 May 1965, pp 385-399教导了炭在炉渣中的气化。测试了在该炉渣中的浸没式燃烧，但由于生成大量泡沫以及铁的沉淀所产生的问题而将其放弃。炭和大多数生物质类型的有机材料事实上都包含铁。甚至不进行浸没式燃烧，也会形成泡沫并沉淀出铁，这需要操作停止。金属铁难于排出因为其需要非常高的温度，约1500℃。
现在已经发现了可以在熔融材料中气化有机材料同时避免铁的沉淀的连续操作的方法。依照本发明，使用硅酸盐作为该熔融物质，在该操作的过程中通过定期将其排出并更换而连续更新所述硅酸盐。该硅酸盐浴的连续更新可以连续排出该铁，由此其浓度保持低于其沉淀限度。由于其高的二氧化硅含量，因此该硅酸盐起泡很少或根本不起泡，且进一步地其还很好地溶解铁。该硅酸盐的低起泡倾向甚至可以通过浸没式燃烧在该熔融硅酸盐中产生供热。
依照本发明，该有机材料产生可燃气体的气化包括水蒸汽或氧气或CO2与跟熔融硅酸盐接触的有机材料的反应，在该熔融硅酸盐中供热。前句中的表述“或”事实上包括表述“和/或”。表述“接触”覆盖了该有机材料可以在该硅酸盐浴之上作为上清液或在该硅酸盐浴之内或同时在该硅酸盐浴之内和之上的情况。
优选地，与该有机材料反应的该氧化性气体包含至少30体积%的水。其甚至可以包含100%水。该氧化性气体也可以是氧气，其可以由空气提供。因此，用于与该有机材料反应的气体可以是空气或富含氧气的空气。该空气可以是潮湿的。其可以是含有水蒸汽的空气。因此，空气可以同时提供氧气、水和CO2。
依照本发明的方法具有以下优点：
- 制备的气体具有高的PCI(低热值，在英语中称为“lower heating value”或“LHV”)，特别地为5~25MJ/Nm3；
- 可包含不希望的氧化物和重金属的灰分在玻璃主体中呈现惰性(中性)，在该气化过程中可以将其连续排出，以及可以将其颗粒化用于丢弃(作为第3级，即分级为惰性和无危害的废物)或用作土木工程中的颗粒，例如用作用于道路、公路或其他建筑材料的沥青或柏油类材料的填料；和
- 该方法是紧凑的且投资有限，且可以以自动和连续的方式操作。
因此，依照本发明的方法同时是用于制备可燃气体(“合成气体”或“合成气”类型的，包括CO和氢气)的系统和用于制备建筑材料的系统。该硅酸盐是液体的事实使得容易地操作该整个系统，因为该有机材料的灰分通过硅酸盐的流动而带出该池。该槽中硅酸盐的更新使得其维持包含高的二氧化硅含量，通常至少40重量%的二氧化硅。
依照本发明的方法基于在高温下在熔融硅酸盐介质中通过与碳相比相对氧化性的气体的气化原理。在本申请的范围中，可以将与该有机材料反应的气体称作“氧化性气体”。该气体相对于碳并不完全是氧化性的，因为它不是产生过多CO2，而是相反地寻求最大可能地制备还原气体(例如CO和H2)。该气化反应事实上是吸热的，这就是将供能(或产生热量)直接在该硅酸盐浴中提供给该系统的原因。
因此，本发明首先涉及用于制备具有至少1MJ/Nm3的低热值的可燃气体的方法，包括使包含水蒸汽或氧气或CO2的氧化性气体与跟熔融硅酸盐接触的有机材料反应，并包括在该熔融硅酸盐中供热。
根据其化学组成，将该硅酸盐的温度调节为800℃~1700℃。其包括二氧化硅和至少一种选自以下组的氧化物：CaO、Fe2O3、Na2O、K2O。添加到该二氧化硅中的该氧化物具有降低该硅酸盐的粘度以达到可有利于搅拌并因此可有利于所需反应的足够的流动性的作用。在该操作温度时的目标粘度通常范围为10~1000泊，优选地20-500泊。
在本发明意义内的所有硅酸盐特别地包括炉渣、玻璃和或多或少可溶于水的硅酸盐，如任选地以混合硅酸盐(几种碱金属和/或碱土金属硅酸盐)形式的碱金属(例如Na、K)和/或碱土金属(例如Ca、Mg)的硅酸盐。
该硅酸盐通常包括40~80重量%的SiO2。其还包括至少一种其他氧化物以使该浴流体化，所述氧化物通常可以选自以下组：CaO、Fe2O3、Na2O、K2O。
因此，该硅酸盐可以特别包括：
0~20重量%的CaO；
0~20重量%的Fe2O3；
0~20重量%的碱金属氧化物，如Na2O或K2O(其覆盖Na2O和/或K2O)，
该CaO+Fe2O3+碱金属氧化物的质量总和通常不为0，优选范围为5~60重量%。
特别的，其也可以包括MgO、Al2O3、TiO2、MnO2、P2O5、SO2、Cl。
一种特别适合的硅酸盐组合物包含：
60~80重量%的SiO2；
10~20重量%的CaO；
5~15重量%的Fe2O3；
2~10重量%的碱金属氧化物(如Na2O或K2O，其覆盖Na2O和/或K2O)。
添加到该二氧化硅中的氧化物具有降低该硅酸盐的粘度以达到可有利于搅拌并因此可有利于所需反应的足够的流动性的作用。在该操作温度(即800℃~1700℃)时的目标粘度通常范围为10~1000泊，优选20~500泊。
该熔融硅酸盐尤其可以容纳在装备有耐火衬里(具有用于排出过量的熔融硅酸盐的虹吸溢流管系统(或凹槽))的槽中。
由于可以是电类型的(通常是埋置在该硅酸盐中的电极，例如由钼、石墨或铁依照玻璃工业中公知的实践制成的电极)或者可以由使由引入该硅酸盐中的可燃材料(任选地供给另一可燃气体)的气化产生的碳部分燃烧的氧化剂的注入产生的供热使该硅酸盐保持熔融态。该添加的可燃气体可以是由依照本发明的装置制备的在任选的冷却、净化、过滤和压缩之后的固有可燃气体(合成气)或者不是由该设备制备的气体(例如氢气或化石天然气)或合成气与前述两种气体中一种或另一种的混合物，或者液体燃料。该净化主要用于除去水，该过滤主要用于除去灰尘和焦油。对该熔融硅酸盐的供热(如该放热燃烧反应)通常仅供能。还可以将电加热和通过燃烧的加热相结合。在本发明的范围内，该供热是通过浸没方式在该硅酸盐自身内部进行的，尤其是浸没电极或浸没式燃烧类型。在燃烧的情况中，将助燃剂注入该硅酸盐中，其通常是氧气，其可以是由空气供给的。因此，可以使用纯氧气、空气或富含氧气的空气作为助燃剂。优选地，使用包含超过80体积%的纯氧气的助燃剂或甚至纯氧气，因为其意味着减少的气体体积(与例如空气相比)，这进一步降低了形成泡沫的趋势。浸没式燃烧是优选的供热方式，因为其有助于混合该熔融硅酸盐浴中的材料。该混合导致该浴更好的均匀性，这有利于不产生沉淀，如铁的沉淀。进一步地，优选其火焰是氧化性的，因为这导致悬浮的该金属颗粒的氧化，这另外防止了沉淀，例如铁的沉淀。对于该浸没式燃烧，过量的氧气具有双重作用：1)防止金属的沉淀和2)过剩的氧气能够参与该气化反应。用于该浸没式燃烧的注入硅酸盐中的气体可使任选地形成的颗粒上升。因此具有高含量的氧气的助燃剂或纯氧气用于该浸没式燃烧是优秀的折衷，其允许该浴的混合和几乎没有金属铁，而不会产生过多泡沫。
通过适合的加料器(螺旋器或活塞系统，在液体情况下的泵，等)，优选地将待气化的该固体或液体可燃材料引入该熔融硅酸盐中(在该硅酸盐的液面平面之下)。也可以将其引到该熔融硅酸盐的表面之上。
根据所选择用于与该有机材料反应的气体，通过以下反应中的至少一个产生气化：
这些反应是吸热的。
在适当的情况下，如果在该硅酸盐中的供热是通过浸没式燃烧进行的，那么该氧气与该有机材料的碳和/或该合成气的燃烧反应是依照以下进行的：
这些反应是放热的。
因此水和该CO2特别地来自该合成气或合成气与CH4和/或H2和/或任意其他可燃气体的混合物的浸没式燃烧，具有然后在高温下以适当比例注入待气化的物质中的优点。也可以将另外的水以蒸汽或以引入的有机材料的水分而引入。
由有机材料制备CO或H2是吸热的，这就是引入供热的原因。该供热通常限于补偿该装置和该吸热气化反应的热损失以及在适当的情况下加热进入的气体(H2O、空气、O2、CO2)所需的最小值。
在通过浸没式燃烧进行供热的情况中，可以将该燃烧与将该气化所需的氧化性气体注入的位置分开，这用于提高制备的可燃气体的热值。在这种情况中，可以确保用由该浸没式燃烧区域产生的该氧化性气体向反应区域提供永久供热。这能够通过使液体硅酸盐相对于用于注入该可燃材料、该氧化性气体和该助燃剂的固定位置循环而实现。该循环能够通过例如作为温度和/或槽深度的差异的结果的自然对流，或通过该硅酸盐的搅拌(特别是转动)(特别是通过搅拌器，例如金属搅拌器，尤其是由防腐钢制成的搅拌器，尤其具有变速，尤其是磁流体动力(或“MHD”)类型的)或通过移动该槽本身(例如转动)或通过任意其他方式而进行。在这种情况中，有两个气态流体出口：1)送往其使用位置的可燃气体，和2)来自该残余碳(未转化为可燃气体)的燃烧和/或来自该浸没式燃烧的烟气，其再次加入另一循环中，例如来自使用工业炉的主烟气的循环。这两种气体的分离(一方面是制备的可燃气体，另一方面是燃烧气体)是通过两个单独的烟道提供的，一个位于用于引入该氧化性气体(水或O2或CO2)的管道的附近或甚至刚好在其上，另一个位于用于引入该助燃剂的管道的附近或甚至刚好在其上。因此，本发明还涉及方法，依照该方法在充分分开的区域中进行一方面的浸没式燃烧和另一方面的该氧化性气体和该有机材料之间的反应以使得该燃烧烟气和该可燃气体能够通过不同的烟道回收。
明显地，该氧化性气体可以至少部分或甚至完全是在该熔融硅酸盐浴内由为其提供热量的浸没式燃烧产生。事实上，燃料和助燃剂之间的浸没式燃烧产生水和CO2，其以气泡形式在该硅酸盐浴中上升以然后与更确切地在该浴的上部分中作为或多或少上清液形式的有机材料反应。该燃料可以是依照本发明产生的自身的可燃气体的一部分，将其再次注入该浴中。也可以向该自身可燃气体中添加另外的燃料，但这并不绝对必需。
依照本发明制备的可燃气体包括氢气(H2)和一氧化碳(CO)。其通常还包含甲烷(CH4)。该氢气和一氧化碳的摩尔百分比总和为至少10%，甚至通常至少30%，或甚至至少35%。一旦该氧化性气体在其进程中遇到足够的有机材料，就获得这些还原气体(H2和CO)的百分比。
该可燃气体通常具有至少1 MJ/Nm3，甚至通常至少5 MJ/Nm3，可以甚至达到至少10MJ/Nm3的低热值。其通常小于30MJ/Nm3。
该效率是有用能量(制备的和外部使用的气体的能量)除以所有输入能量(可燃材料和可能的来自外部的能量)。该效率通常范围为10~80%。
依照本发明的方法特别地可以连续操作：产生的气体在该装置的顶部以高温离开(500℃~1300℃)，且可以将其送入将使用其的工业方法中：玻璃熔炉、发电器、冶炼装置等。由于所制备的该可燃气体是热的，因此将依照本发明的装置接近将使用其的设备，以限制热量损失是有用的，以最大地利用其热量。这样还具有限制或防止焦油在将该可燃气体输送到使用装置的管道中冷凝。也可以将该可燃气体冷却(例如通过将其能量例如通过锅炉转化为水蒸汽，必要时在将其送入所用设备之前，将其过滤(除去灰分)、将其净化(除去水)、将其压缩并将其储存。在这种情况中，这种使用可以是更远的。在连续操作的方法中，该硅酸盐装在槽中，硅酸盐定期从该槽中排出，并定期引入可玻璃化的材料以供给该硅酸盐浴。
某些固体有机材料，特别是生物质类型的有机材料，可以通过在压力下在约500℃热解转化为粘性液体(或油)(如由有机材料自然形成石油)。因此可以在依照本发明的装置中的气化之前，将这些有机材料转化为油。这样提供了显著降低引入依照本发明的气化器中的材料的体积的优点。此外，以油形式浓缩的该材料在一定程度上成为可运输的，因为这时运输成本变得合理，这实际上已不再是最初生物质(其相对于所提供的能量体积过大)的情况了。
依照本发明的气化可以在压力下进行，然后其可以在压力下释放该可燃气体。这可能是所期望的，特别是用于为最终使用的燃烧器实现足够的可燃气体脉冲。在压力下的气化也更容易用油进行，因为可以使用泵进行油的装料。
依照本发明的装置产生的可燃气体可以用于作为燃料供给工业炉(例如玻璃熔炉)的燃烧器。然后用次级空气(这时初级空气是注入到硅酸盐中的空气)使该气体燃烧，其可以已经在再生器中依照玻璃工业领域技术人员公知的原理经受热再生(再生器中的烟气/空气交替)。
在适当的情况中，可以在其最终使用中被燃烧之前将依照本发明产生的该可燃气体加热(如果助燃剂和燃料都两次加热，其称作两重再生(double régénération))。然而，如果制备的气体具有高的热值以及如果其已经足够热，那么其不是必须有利的。因此当在其合成之后直接使用该可燃气体时，其是依照本发明的方法的优点，因为该气体是热产生的，其在某些应用(特别如是在玻璃熔炉燃烧器中的燃烧)中有利的。
该可燃气体可以任选地以相对中等的温度(<500℃)离开，尤其如果它是用在该装置中它穿过的新引入的有机材料或炭的层而加热时。因为其是相对低PCI(如果与天然气相比时)的气体，因此优选在使用炉(例如玻璃熔炉)中将其燃烧之前对其再加热，以达到特别地对于熔融玻璃足够的绝热火焰温度。为此，可以提供双重再生系统：在第一替代方式中，来自该使用炉(特别是玻璃熔炉)中的燃烧的热烟气加热两个再生腔室：一个用于该燃烧空气(如在现代煤气炉中那样)，另一个用于该可燃气体。在以下替代方式中，使所述气体回路反转，然后该空气和该气体在这些腔中加热：然后当其到达该使用炉时该两者燃烧，同时产生热烟气并将其热量给予该进料。这两个有空气和可燃气体的腔室当然必须是彼此不渗漏的，否则会先期燃烧或甚至爆炸。
为了避免必须在将其用于该使用炉中之前加热该可燃气体，建议提高该气体离开该用于制造该可燃气体的装置(称作“煤气发生器”)的出口温度及其PCI，以确保足够的绝热火焰温度。可以通过使用具有非常高的气化温度(>1000℃)和/或助燃剂和氧化性气体分开注入操作(根据图2的两个烟道的原理)的气化器实现该结果。事实上，在该情况中发生焦油和可冷凝物的完全分解和CO/CO2比和制备的可燃气体中H2的比率的最大化。该气体是足够热的(>500℃)，其PCI足够高(>20KJ/Kg)以直接供给该使用炉(特别是玻璃熔炉)，而不必通过再生操作。然后当其与可能经过常规再生的燃烧空气一起到达该炉中时将其燃烧。该解决方案具有不必在陶瓷再生器中对该气体进行再加热的优点：陶瓷再生器总是难于止渗漏，因此使得先期燃烧或爆炸的风险最小化。
可以通过锅炉或利用该烟气的残余能量的交换器制备该气化器所需的水蒸汽和/或热空气/O2。依照本发明的方法所需要的作为氧化性气体的水蒸汽可以通过锅炉制备。该锅炉可以安装在用于依照本发明制备的可燃气体的使用炉(例如玻璃熔炉或其他工业方法)的主烟气的回路中或制备的可燃气体的冷却回路中。来自这些烟气或这些气体的热量用于使该水蒸汽化。事实上，在存在两个用于收集气体(一方面是燃烧气体，另一方面是可燃气体)的烟道的情况中，该锅炉可以安装在从依照本发明的装置中排出的该燃烧烟气的回路中。优选地，该水蒸汽的温度为100~800℃，压力为1巴~100巴。
本发明还涉及工业装置，其包括其通过使可燃气体燃烧(其燃烧烟气的热量用于使水汽化)的产生的可燃气体的使用炉，该水蒸汽作为氧化性气体用于根据本发明的气化原理制备的该可燃气体，将制备的可燃气体再次引入该使用炉中以在其中燃烧。该使用炉可以是基于可燃气体的燃烧的任何系统，如玻璃熔炉(玻璃的熔化、用于转化为平板玻璃的漂浮式熔炉等)。特别地，该炉可以是再生器或回收器类型炉，即在送入锅炉中以使水汽化之前已经能够用再生器或回收器已回收该烟气的一部分热量。已知从该再生器或回收器出来的烟气仍为高温，通常低于600℃但通常高于300℃，这是依照本发明的装置是非常有利的原因，因为通常随该烟气排放到大气中的该热量此处非常有用地用于蒸发能量产生系统范围内的水。因此本发明还涉及工业装置，其包括：
- 包括产生燃烧气体的气态燃料燃烧器的制备装置；
- 产生蒸汽的锅炉(当然，这包括能够有几个锅炉的情况)；
- 用于制备可燃气体的装置，其包括使包含水蒸汽的氧化性气体与有机材料反应，
将该燃烧气体输送给该锅炉以使该水汽化并产生水蒸汽，将该锅炉产生的水蒸汽输送给用于制备可燃气体的装置以与该有机材料反应，将该可燃气体输送给该制备装置以在其中作为气态燃料进行燃烧。在该范围内，用于制备可燃气体的装置可以依照本发明的方法操作，即用硅酸盐浴，但也可以是依照已知原理以固定或流化床方式操作的装置。
因此，本发明还涉及利用前述的工业装置的连续工业制备方法。该方法包括：
- 在包括产生燃烧气体的气态燃料燃烧器的工业制备装置中的连续制备；
- 在锅炉中连续制备水蒸汽；
- 在包括使包含水蒸汽的氧化性气体与有机材料反应的用于制备可燃气体的装置中连续制备可燃气体，将该燃烧气体输送给该锅炉以将水汽化并产生水蒸汽，将该锅炉产生的水蒸汽输送给用于制备可燃气体的装置以与该有机材料反应，将该可燃气体输送给该工业制备装置以在其中作为气态燃料而燃烧。
可以引入该硅酸盐中的该有机材料可以是可燃的固体或液体材料，如生物质和/或废物，例如废轮胎、塑料、自动切碎机残余物、浆料、替代可燃材料(matière combustible de substitutions)(称作“MCS”)或甚至家用废物。该有机材料可以是生物性质或者可以来自农业-食品工业。其可以是动物粉。其可以是特别是以下类型的生物质：稻草、芒属植物茎干等。其也可以是炭、褐煤、沥青页岩、泥煤等。这些材料也可以是废木材或来自造纸工业的纸张。其也可以由有机聚合物构成，例如聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、轮胎残余物或汽车元件的碎粉。可以使该有机材料与将有用地使该组合物富集的无机材料紧密混合。例如，其可以是被黑潮(marée noire)污染的砂子、使该硅酸盐富含二氧化硅的砂子，而该污染性烃是该可燃气体的来源。也可以将包含烃的天然砂子(如沥青页岩)气化。其也可以是玻璃/塑料组合物。可以提及层压玻璃板，其将至少一个玻璃与至少一个热塑性或非热塑性的、聚乙烯醇缩丁醛PVB、乙烯/乙酸乙烯酯EVA、聚氨酯PU或聚对苯二甲酸乙二醇酯PET类型的聚合物片材相结合。还可以提及基于玻璃纱(或碳纱或其他类型的增强纱)增强的聚合物的，用于汽车工业或例如船舶中的复合材料。还可以提及由玻璃/金属复合材料(装备有金属涂层的连接元件的玻璃板)。因此，依照本发明的装置可以用于使有机废物增值。
该硅酸盐逐渐填充有来自引入的该可燃材料的矿物灰分。可以将其连续排出，尤其是通过具有与该主槽连接的虹吸溢流管(以防止该可燃气体排出)。通过分析其化学组成和通过与该可燃材料一起引入适当的氧化物(CaO、Fe2O3等)可以确保在给定温度下该硅酸盐的粘度恒定。该适当氧化物的性质和量当然取决于引入材料的性质。
可以将依照本发明的装置集成到工业设备(例如玻璃熔炉)中，其这时起能够完全或部分在没有化石燃料时进行工作。在依照本发明制备的气体用于燃烧器中的情况中，可以仅装备有限数量的使用该气化气体的燃烧器，其他燃烧器仍用燃料或天然气，因此，由此可以适当减少应纳税的CO2排放并且还可以降低能量价格。
其与现有技术中使用固定或流化床的装置相比，依照本发明的装置是便宜的，其使用廉价材料，尺寸是紧凑的。
引入的有机材料与该硅酸盐浴的温度相比通常是冷的。如果依照本发明的方法生成的气体经过装有这些材料的装料区域附近或经过其中，一方面通过这些气体再加热该有机材料，但另一方面该气体被冷却，这可能存在产生焦油的缺点，并该降低的温度在最终使用范围内可能是较为不利的。这是能够有利地驱使该产生的可燃气体通过该硅酸盐的表面的较热区域，优选相对于该硅酸盐流动或排放方向位于下游。该较热区域特别地通过可能来自电来源的供热产生。其也可以是通过所制备的可燃气体的一部分与O2或空气的浸没式燃烧产生的。该操作是“反向操作”类型的，因为该气化气体(产生的可燃气体)在从冷到热的方向运行(如在并流流化床汽化器中那样)。此处，在该第一腔室中形成该气体(因此其可能是足够冷的，因为引入的有机材料是冷的)，但然后迫使其通过在该拱顶和该硅酸盐之间的低区，该区域将它们再加热，具有将焦油分解并继续气化的优点。依照本发明，因此该可燃气体能够通过使其在经由烟道排放之前通过下沉的拱顶(voute abaissée)之下而再加热。
图1显示了在依照其不将制备的可燃气体从燃烧气体中分离出来的实施方案中的依照本发明的装置。槽1包含1200℃的硅酸盐的熔融浴2，其具有低于1000泊的粘度，在该浴的表面上，通过无头螺旋器3向其中引入MCS生物质。还通过管道4向该浴的表面水平面下引入400℃的水蒸汽以及通过管道5引入500℃的空气。通过单一烟道6收集与该燃烧气体混合形成的可燃气体。通过同一无头螺旋器连续引入可玻璃化的材料的混合物，以保持该硅酸盐的组成基本恒定。通过电极保持该硅酸盐浴的温度。根据硅酸盐组成通过凹槽7连续排出该硅酸盐。
图2显示了在依照其将制备的可燃气体从该燃烧气体中分离出来的实施方案中依照本发明的装置。槽21包含1300℃的硅酸盐的熔融浴22，其具有低于1000泊的粘度，在该浴的表面下，通过无头螺旋器23向其中引入MCS生物质。通过管道24向该槽的第一区域中引入水蒸汽，而通过管道25在距该第一区域足够远的该槽的第二区域中引入空气。用旋转搅拌器28搅拌该浴22以使得将在第二区域中产生的燃烧的热量供给该第二区域。设置在该第一区域上方的第一烟道26收集产生的可燃气体，设置在该第二区域上方的第二烟道27收集该燃烧气体。可以将这些燃烧气体送入锅炉或用于收集使用炉的烟气的回路以回收其热量。通过同一无头螺旋器连续引入可玻璃化的材料的混合物，以保持该硅酸盐的组成基本恒定。根据硅酸盐组成的变化通过凹槽29连续排出该硅酸盐。
图3显示了在依照其不将制备的可燃气体从该燃烧气体中分离出来并迫使其通过该拱顶和该硅酸盐之间的低区中以对其再加热的“反向运行”实施方案中依照本发明的装置。槽31包含1300℃的硅酸盐的熔融浴32，其具有50泊的粘度，在该浴的表面上方，通过无头螺旋器33向其中引入MCS生物质。通过单一烟道36收集与该燃烧气体混合形成的可燃气体。还通过螺旋器33还连续引入可玻璃化的材料(提供二氧化硅、CaO、Fe2O3)的混合物，以保持该硅酸盐的组成基本稳定。根据硅酸盐组成的变化通过凹槽37连续排出该硅酸盐。该硅酸盐浴还通过用O2(助燃剂)和制备的冷却的可燃气体(任选地富含更强地加该热接收待气化的材料的区域和该浴的中心区域(位于下沉拱顶下方)的其他可燃气体)供给的浸没炉38加热。通过使形成的可燃气体通过该拱顶的下沉部分39下方而迫使其接触该液体浴的较热区域。显著地，其是O2/可燃气体浸没式燃烧，其是包含水和CO2的氧化性气体的“原位”来源，其本身将与该位于在该熔融硅酸盐浴之中或之上更高的地方的有机材料反应。不排除从外部添加氧化性气体，但这不是必不可少的。最后，通过该烟道36排出的可燃气体包含少于30%的CO2。
图4显示了关于使用该烟气的热量的以回路形式操作的工业装置。该装置包括气体使用炉41，其燃烧气体并产生通过42排出的烟气。这些烟气通过锅炉43中以蒸发水，使蒸汽通过44送入依照本发明原理操作的硅酸盐浴45中的，将产生的可燃气体通过46传送到炉41以将其燃烧。对该炉41供给不仅来自该硅酸盐浴的气体而且供给来自其他来源47的气体。该烟气在已经用于使该水气化之后，通过48在该炉的主烟道中排出。
实施例1
将9吨/天的木材残渣和1000Nm3/h的含有83体积%水蒸汽的空气引入图1的装置中以提供气化。在该硅酸盐浴中的电供热是500kW。引入的木材产生约3重量%的灰分，排出300kg/天的含有灰分的硅酸盐。该生物质气体的组成(摩尔%)为：
H2          :     22.3%
CH4        :     4.4%
CO         :     20.9%
CO2       :     18.6%
N2          :     余量以达到100%。
特别地，能够看到产生了比CO更多的H2。
产生的气体具有9 MJ/Nm3的低热值。
如果考虑该木材具有12MJ/kg的能量，估计通过依照本发明的气化回收了该能量的80%。
实施例2
如实施例1进行操作，只是引入的空气不包含水。该生物质气体的组成(摩尔%)为：
H2          :     10.6%
CH4        :     3.2%
CO         :     30%
CO2       :     6%
N2          :     余量以达到100%。
能够看到产生了比H2更多的CO。
产生的气体具有7 MJ/Nm3的低热值。该硅酸盐浴内的电供热为300kW。
如果考虑该木材具有12MJ/kg的能量，估计通过依照本发明的气化回收了该能量的80%。

Claims (15)

1.用于连续制备具有至少为1MJ/Nm3的低热值的可燃气体的方法，包括使包含水蒸汽或氧气或CO2的氧化性气体与跟包括在槽中的熔融硅酸盐浴接触的有机材料反应，并包括在该熔融硅酸盐中供热，所述方法连续操作，定期从该槽中排出硅酸盐，并定期引入可玻璃化的材料以供给该硅酸盐浴并以保持该硅酸盐的组成基本恒定并低于铁的沉淀限度。
2.权利要求1的方法，其特征在于该硅酸盐包括40~80重量%的SiO2。
3.权利要求2的方法，其特征在于该硅酸盐中包含的CaO、Fe2O3和碱金属氧化物的质量总和范围为5~60重量%。
4.权利要求1-2之一的方法，其特征在于该供热是浸没式燃烧类型的。
5.权利要求4的方法，其特征在于用于该浸没式燃烧的助燃剂包括大于80体积%的纯氧。
6.权利要求5的方法，其特征在于该浸没式燃烧的火焰是氧化性的。
7.权利要求5-6之一的方法，其特征在于该氧化性气体是由该浸没式燃烧产生的。
8.权利要求5-6之一的方法，其特征在于一方面该浸没式燃烧，另一方面该氧化性气体和该有机材料之间的反应，都是在充分分隔开的区域中进行的，使得该燃烧烟气和该可燃烧的气体能够通过不同的烟道回收。
9.权利要求5-6之一的方法，其特征在于用于该浸没式燃烧的燃料包括由该方法本身产生的该可燃烧的气体，该气体任选地与其他可燃烧的气体混合。
10.权利要求1-2之一的方法，其特征在于该有机材料是足够量的以使得该可燃烧气体中的氢气和一氧化碳的摩尔百分比总和至少为10%。
11.权利要求1-2之一的方法，其特征在于该氧化性气体包括至少30体积%的水蒸汽。
12.权利要求1-2之一的方法，其特征在于该硅酸盐的温度为800~1700℃。
13.权利要求1-2之一的方法，其特征在于该供热是电供热的。
14.权利要求1-2之一的方法，其特征在于该可燃烧气体通过使其在经由烟道排放之前经过下沉的拱顶下方而被加热。
15.连续工业制备方法，包括：
-在包括产生燃烧气体的气态燃料燃烧器的工业制备装置中的连续制备；
-在锅炉中连续制备水蒸汽；
-在包括使包含水蒸汽的氧化性气体与有机材料反应的制备可燃烧气体的装置中连续制备可燃烧的气体，将该燃烧气体输送给该锅炉以将水蒸发并产生水蒸汽，将该锅炉产生的水蒸汽输送给用于制备可燃烧的气体的装置以与该有机材料反应，将该可燃烧的气体输送给该工业制备装置以在此作为气态燃料而燃烧；其中该可燃烧气体的制备是依照权利要求1-14之一的方法进行操作的。
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