CN102307972A - 以间接供热气化含碳原材料产生产物气体的反应器 - Google Patents

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S·艾诺
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Abstract

本发明是关于一种以间接供热气化含碳原材料产生产物气体的反应器，包含：一增压型转化反应器，用以气化该含碳原材料；一进料导管，用以引入含碳原材料及辅助材料，以在该转化反应器中气化；一燃烧腔，用以产生该间接供热气化所需之热，该燃烧腔热耦合至该转化反应器；及一气动式输送装置，用以从该转化反应器送出颗粒状气化残留物及原料气体，并用以将该颗粒状气化残留物引入该燃烧腔，该气动式输送装置包含一气体过滤器，用以将该颗粒状气化残留物从该原料气体分离，以及一气密锁，具有一高压侧及一低压侧，且该气体过滤器包含一产物气体的排出管线及一固态颗粒的排出管线。该反应器的特征在于：气体过滤器与气密锁为分别的元件，且该气体过滤器的固态颗粒排出管线是连结到该气密锁的高压侧。

Description

以间接供热气化含碳原材料产生产物气体的反应器
技术领域
根据权利要求1的前序部分，本发明是关于一种以间接供热气化含碳原材料产生产物气体的反应器。
本发明特别是关于一种反应器，在该反应器中生物产生的原材料(生物质)，例如收获废料、木片或能源植物，亦即例如芒草(Miscanthus)等特别培育、栽植用来作为能源相关应用的植物，乃是作为含碳原材料来进行反应。本发明的反应器特别是用来产生产物气体(合成气体)，为一种一氧化碳与氢的组成物，而具有至少8,000到10,000kJ/m3的热值，亦即其热值高于贫气(lean gas)的热值(大约3,500至7,000kJ/m3)。与此相比，有机物质经微生物作用后所产生的气体，其热值则仅在21,000与25,000kJ/m3之间。以此获得的产物气体可以供应到一燃气发动机或燃气涡轮机，作进一步的利用，以在其中燃烧，产生约35-40％的效益。
背景技术
生物质的间接供热及其后最后的吸热蒸汽转化基本上是以3个小步骤进行：干燥、热解(长键的有机化合物在基本上缺氧的环境中裂解，该生物质量中所含的氧可予忽略，过量空气系数λ＝0)，以及(蒸汽)转化，而这些步骤的结果形成产物气体。所有的3个小步骤在所谓的热歧管转化器中的流化床反应器中同时进行。由于前述的过量空气系数，其热解是由低氧气供应的缺氧气化(0＜λ＜1)与最佳氧气供应燃烧(λ＞1)所界定。
在该生物质在无空气供应下，因为热的作用而进行热裂解的过程中，会形成气态产物(裂解气)与液态产物(裂解油)，以及主要含有碳的焦炭，即所谓的裂解焦炭。在一般情形下，约有80％的生物质可以转化成气态产物。如果温度上升到100℃以上，一开始会使多糖(polyoses)(或称半纤维素)以及纤维素产生解聚作用，这个过程伴随着二氧化碳与反应水的分离作用。但温度上升到大约340℃时，脂肪族结构将会破裂，并发生脱烷基作用，结果释出甲烷以及其他碳氢化合物。从约400℃开始，则又会发生碳-氧化合物的裂解，并同时使已形成的大分子含沥青的化合物开始分解。如果温度升的再高，则会产生其他的短键碳氢化合物。在该热裂解过程中所产生的产物(焦炭、油与气体)成份为何，则实质上是由该原材料的种类和成份、加热速率、以及温度梯度(为慢速裂解或高速裂解)来决定。
裂解反应的产物形成转化反应的离析物，在其中氢经二反应步骤而从碳氢化合物中分离：
Figure BPA00001409435000021
Figure BPA00001409435000022
第二个步骤的目的是使产物气体中CO的含量最小化，并使H2的含量最大化。
在该转化反应器中温度不当低(＜800℃)的部分，易即该反应器中进行间接供热气化反应(热裂解)的部分，该热裂解残留物(裂解焦炭)的转化程度较低，因而在该转化反应器中产生超量的残留物，需要在事后移除到反应器之外，以避免该转化反应器发生溢流或阻塞。
为达成该目的，欧洲专利案EP 1 187 892 B1举出一种虹吸管型结构，利用一过滤层并通过一虹吸管，将该残留物直接引进一燃烧腔，并在腔内燃烧，作热应用。在该结构中，过滤层的块材以及该块材「延伸」进该虹吸管的部分形成介于该转化反应器与该燃烧腔之间的压力密封件或气密锁。使用一开口向该虹吸管的喷嘴将其中所在的材料流体化，并从该虹吸管移送到该燃烧腔内。
该EP 1 187 892 B1专利案所提出的虹吸管型结构缺点在于：要同时将该虹吸管密封并控制其清空相当困难，常常导致该装置的停机，并造成装置在操作上的安全风险。
发明内容
针对该EP 1 187 892 B1专利案所提出的装置，本发明的目的乃是在提供一种反应器，用来经由间接供热气化含碳原材料而产生产物气体，并能防止以上所述的缺点。
上述目的可经由权利要求1的技术特征加以达成。
本发明的特征在于，使用一气体过滤器作为该EP 1 187 892 B1专利案中所述的「过滤层」的功能均等物，并使用一气密锁，其功能在该EP 1 187892 B1专利案中也是由该「过滤层」所提供，两者成为分别的元件。此外，并在该气体过滤器提供一卸载管线，连结到该气密锁的高压侧，用来移除固态颗粒。除该固态颗粒的卸载管线之外，该气体过滤器并包括一产物气体的卸载管线。换言之，在该气体过滤器使产物气体与固态颗粒分离，且根据本发明，会使原料气体滞留的颗粒状气化残留物可以利用一气动输送装置从该转化反应器中排出，并经由该气体过滤器及该气密锁，供应到该燃烧腔中，使用分别的气体过滤器与气密锁的结果，使得两者能互相独立的达成适应化及最优化。
通过权利要求2的技术特征，可以使产物气体温度不致升的太高，可以降低其爆炸的危险性。此外并可提高位于下游侧的气体过滤器设计上的自由度，无论是在结构上或材料上，并可延长该气体过滤器的使用寿命。
如权利要求3所载，使用U形管段，上升管，将该气体过滤器设置在该转化反应器及该燃烧腔外部，并将上述元件均设置在该反应器容器外部，可以达成小型化的设计，并且简化其结构，因为如此一来，在规划该反应器容器内部空间时，即不须考虑该气体过滤器，因而使整体架构在维护上更为简化。特别是根据权利要求15，该反应器容器的高度，以及在将该颗粒状气化残留物向上方移送时所需克服的高度差，则设成使从该气体过滤器的低压侧向该燃烧腔的移送，是以重力辅助方式进行。该气动输送装置输送线路的第1部分，则设成一下降管，因此该颗粒状气化残留物的移送，可以借助于重力之便，成为重力辅助形式，解决了在本发明的反应器内不易或不可能容纳一庞大的输送装置的问题。
除上述重力辅助输送的优点，特别在一直立型装置的场合更显重要之外，根据权利要求4中该第一下降管的朝向设计，则可使该第一下降管对用来将该转化反应器热耦合到该燃烧腔的装置(如权利要求1所隐含界定)，产生最小的妨碍。
与该U形管段相对，该上升管优选形成直线形，用以降低摩擦阻力，例如但至少形成较前者更长的长度，因为必须克服在该U形管段终端与该气体过滤器之间的高度差。这里所说的上升管相对较长的长度可以提供一降温通道，其长度大约为该上升管的全长，因而产生良好的降温效果。而其直线形状则正面简化该降温装置。由于这两种优点在该U形管段都无法达到相同程度，根据权利要求5在上升管上设置冷却装置是有利的。
根据权利要求6，是使用一蒸汽发电机作为该降温装置，降温装置使用一发电机以产生电力，可以获得例如生态上与经济上的优点。特别是因而产生的电力可以再供应到系统中使用。
由于有权利要求7所示的原料气体管线，在该转化反应器进行间接供热气化所产生的产物气体中，有一部分是直接供应到该气体过滤器，以将其中所含的颗粒状气化残留物移除。另一部分则是以滞留在该颗粒状气化残留物中的型态，引进到该气体过滤器。该气化残留物将经由该第一下降管，从该转化反应器中移除。换言之，跟据权利要求7的设计，是使用两条管线，亦即该上升管的上方端以及该原料气体管线，汇入该气体过滤器，使得该颗粒状气化残留物主要是经由该上升管到达该气体过滤器，而该原料气体则主要是经由该原料气体管线到达该气体过滤器，两者互相分离或分流。由于使用该原料气体管线来将在该间接供热气化所产生的原料气体，直接引导到该气体过滤器，该原料气体的产量以及该产物气体的产量由此得到提高。由于在没有提供该原料气体管线的情况，只能将该原料气体与该颗粒状气化残留物一起，从该转化反应器移送到该气体过滤器，然而，该气体过滤气并没有能力可以将该颗粒状气化残留物所携带的原料气体完全移除。
根据权利要求8所定义，沿该U形管段以及该上升管设置的流体进料管线，可以确保该颗粒状气化残留物能够可靠的在各该管段内“滑行”。由此可以通过例如单位时间引进蒸汽的量以及引进的蒸汽形态等参数，影响及控制输送时的阻力。例如可以间歇方式引进蒸汽，不但可产生流化效果，也可以产生“震动”效果。
根据权利要求9使用蒸汽作为流体，使得气体可以至少部分使用或达成气体的回收利用。例如在本发明的反应器容器内发生的化学反应中所产生的烟气。此外，利用该气体/蒸汽的优点是可以防止产生突发的蒸汽，这种现象在当时例如水的温度下可能会发生，并会使得材料的移送难以控制和退一步讲，无法达成一致。虽然所使用的蒸汽在引进该U形管段及该上升管时，已经成为气态的集合体，一旦接触到很热的颗粒状气化残留物，仍然会膨胀，然而，该膨胀并不会有突发的情形，而所水泡的形成可以提供松动该反应残留物的效果，使其成为一“移动式固定床”，而降低输送阻力的结果，更可使其克服该高度差更显容易。由此可以达成可控制、连续且低阻力的移送，使整体系统的运作经济而安全。
根据权利要求10使用一蒸汽吹管的结果，可以有效率且节约空间地将蒸汽引进到该气动式输送装置，而根据权利要求11，其作法可经由分支出来的流体进料管线，例如以规律的间隔，或跟据该燃烧腔床的重力(weightforce)所决定的间隔排列，亦即越向下方间距越小。
权利要求12的技术特征使得该气密锁可设置在高度较低处，低于当界定于其中的气体管线并不存在的情况，该上升管必须延伸到至少与该气体过滤器相同高度之处的高度。滞留在该颗粒状气化残留物内的产物气体在此情形下可以利用该初步分离器，而非该气体过滤气抽出，因而使得该气体过滤器可以设计成更为简化，并特别具有更“细的网眼”，致使最后产出的产物气体品质得到提高。
根据权利要求13的定义，将燃烧腔与转化反应器作热耦合的热管所得到的优点是，热可有效且迅速的在两者间，从较热处(于此情形为该燃烧腔)传递到较冷处(在此为该转化反应器)。所达成的热传导，从热的品质与传递速率而言，可以达到几何形状完全相同的实心铜材料元件的100到1,000倍。热管更可以提供应用上的灵活性，可调整例如其直径、其内部衬里的种类、其真空度、其工作媒介物等。特别是所使用的工作媒介物可以决定该热管所适用的温度范围。如果选用毛细管型热管，而不是非毛细管型热管，则即使是其装设高度也很难影响到其效率。从该转化反应器以垂直方向引出该第一下降管(权利要求4)的优点，虽然在前面已经作大致的说明，但在此更彰显出其应用上的效果：该热管习惯上以直线形式设置，并可发挥其优点，但在此则可设置成与该第一下降管平行，使得以该热管作热耦合的该燃烧腔与该转化反应器可以优选的设置在共同的反应器容器内，即如权利要求14所示。
权利要求16与17的技术特征可以达成简化的构造，由此简化维修。
权利要求18的技术特征达成在使用一宏观上的均质床时，可得到良好的互混合，而在使用一非均质床时，可得到垂直分层，由于该流化床的流体行为(fluidic comportment)适用于阿基米德原理(Archimedianprinciple)，在某些情形下有必要垂直分层。此外，也可在该流化床内部以及在该流化床与热耦合该燃烧腔与该转化反应器的装置间，获得优异的热传导。该热耦合装置例如为权利要求13所界定的热管。
附图说明：
图1是根据本发明第一实施例的反应器的示意剖面图。
图2是根据本发明第二实施例的反应器的示意剖面图。
图3是根据本发明第三实施例的反应器的示意剖面图。
图4是根据本发明第四实施例的反应器的示意剖面图。
图5是根据本发明第五实施例的反应器的示意剖面图。
具体实施方式
上述及其他本发明的目的、特性与优点，可从以下详细说明并参照附图，而更加清楚。
实施例一
根据本发明第一实施例，本发明以间接供热气化含碳原材料产生产物气体的反应器10包括一反应器容器100，其内设置一燃烧腔200与一转化反应器300，另在该反应器10外部，设置一导管及过滤器系统400。以下将针对上述元件作详细说明。
该反应器容器100包括一管体102，具有圆环形截面，并配备有一下方环状凸缘104及一上方环状凸缘106。该反应器容器100在其底部是以底板108封闭，该底板108连结该环状凸缘104。在其顶部则以一盖体110封闭，该盖体110连结该环状凸缘106，但其中另有该转化反应器300(于以下详述)的环状凸缘304延伸到该盖体110与该环状凸缘106之间的空间。该环状凸缘106、304与该盖体110互相以可移开但密闭的方式互相结合。例如可以使用螺钉或类似元件，沿该盖体110的周边，以等距离固定的方式为之。该反应器容器100的底板108开设开口112，以容一主要气流142与一次级气流144通过，而经由至少一第一导管114及至少一第二导管116引进该反应器容器100。另在其盖体110则开设一开口118，有一进料管120穿过该开口118，进入该转化反应器300内部，用以馈入含碳原材料E与辅助材料。设置开口122，用以将流出转化反应器300内部形成的部分原料气体R的原料气体管道402从转化反应器300中导出。而在该反应器300的外套上也开设一出口126，用以将在该燃烧腔200内所形成的烟气R从该反应器容器100中排出，并开设一入口128，用以将颗粒状气化残留物引进或引回该燃烧腔200。此部分将在下文中结合导管及过滤器系统400详述。
与该管体102共心的是一插件130，同样具有一圆环形截面，设置在该反应器容器100内，并从该反应器容器100的底板108沿该反应器容器100的轴方向延伸直到该出口126的下方，其外径比该管体102的内径稍小，使得在两者之间形成一具有圆环形截面的缝隙132。一第一分隔板134与一第二分隔板136与该底板108平行设置，并与该插件130的内部作封闭的连结，其设置方式使得该第一分隔板134与第二分隔板136之间形成一第一气体空间138，而该第一导管114则导入该第一气体空间138。同时也在该第二分隔板136与该底板108之间形成一第二气体空间140，而该第二导管116则导入该第二气体空间140。
该主要气流142是经由该第一导管114导入该第一气体空间138，通过该第一分隔板134的通孔(未图示)，从下方进入该燃烧腔200。该次级气流144则是经由该第二导管116导入该第二气体空间140，通过该第二气体空间140侧壁，由该插件130所形成的通孔(未图示)，进入该缝隙132，并通过该插件130上所形成的其他通孔(未图示)，成为次级气流146，从侧面进入该燃烧腔200以及燃烧腔200与该转化反应器300之间的空间。主要气流与次级气流142、144、146各司流化剂的功用，以在该燃烧腔200内产生一流化床(如下述)。同时也作为氧化剂，用于在该空间内发生的燃烧反应。该次级气流144另外提供在该圆环状管体102区域作为热隔绝的功用，该区域位于该燃烧腔200相同高度之处，因此暴露在高温之下。上述以及其他详情，例如该侧边通孔的精确构造，均详细记载在本申请人的WO2010/040787 A2专利公开中。如图1所示，该次级气流146的流向是从侧面流入该燃烧腔200，再由从下方进入该燃烧腔200的主要气流142改变成为向上方的流向。
该燃烧腔200包括一床202，该床202因该主要气流142与次级气流146作为流化剂与氧化剂的影响，成为一流化状态(相对应于该燃烧腔200的操作状态)。该床202的范围是由该第一分隔板134作为下界，而以该圆筒状插件130的下方部分作为侧边，均如图1所示。该主要气流142从该第一导管114导入该第一气体空间138，经由分布在该第一分隔板134表面的多数通孔或开口(均未图示)，分别进入该床202或该气流所产生的流化床。该通孔或开口较好规则分布在该第一分隔板134全部表面区域，且其尺寸优选设计成使该床202能由该第一分隔板134所支持。该床202因而占据相当大的圆筒形体积，其中充满从该外套与该底板进入的流化剂与氧化剂的气流(主要气流与次级气流)，此外也可能包含大量的砂，可能与催化剂混合物，以及燃料掺合。
根据图1表示的实施例，该转化反应器300是设置在该管体102内部，位在该燃烧腔200上方一段距离之处。该转化反应器300包括一外侧盲管302，该盲管302具有一圆环形截面，在其开放侧(图1的上方侧)的凸缘304以如上所述的方式形成。该转化反应器300另包括一内侧盲管306，也具有一圆环形截面。该外侧与内侧盲管302、306是设置成可在两者之间形成并定义一具有U形的横截面间隙空间308，并在该外侧盲管306与该管体102之间形成并定义一间隙空间310。总之，根据本发明，上述设计达成一种架构，使得所有具有圆环形截面的元件，其对称轴心形成重合。如图1所示，该内侧盲管306的侧壁并未延伸到该盖体110，故可使得位在该内侧盲管306内的物料，溢流到该间隙空间308，并在该内部盲管306的上方产生一原料气体空间316(详情另参下述)。如图1中可见，该进料管120伸进该内侧盲管306内部，达到其底板312不远处。
该燃烧腔200与该转化反应器300是以热管204加以耦接，该热管204设计成可以将热从图1的下方传导到上方。各热管204以直线延伸，向下方几乎到达该第一分隔板134，向上方则几乎到达该内侧盲管306的上方边缘处的高度。使得热管204可以贯穿该内侧盲管306的底板312以及该外侧盲管302的底板314。根据本实施例，该热管204所贯穿的区域(图中只显示其中两处)是位在其对称轴的垂直平面，且在该平面上形成的圆圈上形成规律的分布配置。
该导管及过滤器系统400包括一气动式输送装置404。该气动式输送装置404连结到：一气体过滤器406；一气密锁408，具有一高压侧408a，连结到该气体过滤气406，及一低压侧408b；一第一下降管410，从该转化反应器300开始，向下以基本垂直的方向从该反应器容器100引导出来，更精确而言，是从该间隙空间308，通过该燃烧腔200，该第一及第二分隔板134、136，以及该底板108延伸出来；一U形管段412，连结到该第一下降管410的下方端；一上升管414，其一端连结到该U形管段412的另一端，而另一端则连结到该气密锁408的高压侧408a；以及一第二下降管416，其一端连结到该气密锁408的低压侧408b，另一端连结到该反应器容器100的入口128。换言之，该第一下降管410，该U形管段412以及该上升管414互相整合连结，形成一S形管，用来建立该间隙空间308与该气密锁408的高压侧408a之间的连结。该气动式输送装置404进一步包括一蒸汽吹管418，沿该第一下降管410的全长延伸，以及一流化装置420，沿该U形管段412及该上升管414的全长分布。在该导管及过滤器系统400中，有原料气体导管402进一步连结到该气体过滤气406。
如图1所示，该上升管414的弧形上端部分大约位于与该反应器容器100的盖体110相同高度的位置。由物理上互相分离的气体过滤器406及气密锁408所组成的单元，其高度必须足够使得该第二下降管416的斜度足以仅利用重力就可输送颗粒状气化残留物。
以下将参照图1说明本发明反应器的功能或操作方式，特别是其进行中的操作。至于有关其启动或启始操作，可以参考本申请人的其他专利申请案关于流化床反应器的相应说明。
该主要气流142以及次级气流144的146，用来转化该燃烧腔200的床202，成为流化床，使其主要包含沙及燃料。该燃料在该主要与次级气流142、144所含氧气的帮助下燃烧，所产生的热是经由该热管204传送到另一流化床318，该流化床318是形成于该转化反应器300中。更精确而言，是位于该内侧盲管306内部，由从该进料管120导入到该转化反应器300内的含碳原材料E以及辅助材料所产生。以这种方式导入的热是用来以间接供热的形式气化该含碳原材料E，间接供热均如前所述。在此过程中所产生的颗粒状气化残留物，主要为焦炭，会溢出该盲管306的上方管缘，进入该间隙空间308，并由该空间进入该第一下降管410，再进入连结该转化反应器300与该气密锁408的高压侧408a的S形管的第一段。该颗粒状气化残留物会由该气动式输送装置404输送到该气密锁408的高压侧408a，该气密锁408直接连结到该气体过滤器406。在该气体过滤气406中，滞留在该颗粒状气化残留物中的原料气体的大部分，可以由该气体过滤器406从该颗粒状气化残留物中分离，并输出到外部，成为产物气体P，以供进一步利用。该颗粒状气化残留物中的滞留原料气体大部分析出后，便输送经由该气密锁408，该第二下降管416，以及设置于形成在该燃烧腔200内的流化床上方的入口128，而进入该反应器容器100中，以供燃烧。在该间接供热气化过程所产生的原料气体，则经由该原料气体导管402，输送到该气体过滤器406，在此，浮游在其中的颗粒状气化残留物所释出的原料气体将以产物气体P的形式，从该反应器排出。
在本实施例中，该气体过滤器406乃是扮演精滤器的角色，用以从该原料气体导管402所供应的原料气体R中，移除浮游的颗粒，同时也扮演粗滤器的角色，用来分离原料气体R与由该上升管404所送来的颗粒状气化残留物。
实施例2
图2是根据本发明第二实施例以间接供热气化含碳原材料E产生产物气体P的反应器10的示意部分剖面图。第二实施例的反应器10与第一实施例不同之处，在于连结该气密锁408与该原料气体导管402的连结管线422，可以降低气密锁408的位置，并限制气密锁408的功能。
换言之，根据第二实施例，该气密锁408可以用来作初级分离，也就是将由该第一下降管410，该U形管段412及该上升管414所送来的颗粒状气化残留物，与其中所滞留的原料气体R分离，以将该原料气体R经由该连结管线422输送到原料气体导管402，最后送到该气体过滤器406。相应的，该气体过滤器406现在只有精滤器的功能。该气密锁408不但设置于比第一实施例更低的位置，同时移到接近该反应器容器100的位置，使得该气密锁408低压侧408b与该反应器容器100之间的第二下降管416缩短了长度，并使该气密锁408高压侧408a与该气体过滤器406之间的距离，形成一第三下降管424，用以输送该原料气体导管402的原料气体R中析出的颗粒状气化残留物，且使从该气体过滤器406延伸出来的连结管线422变长。
实施例3
图3是根据本发明第三实施例以间接供热气化含碳原材料E产生产物气体P的反应器10的示意剖面图部分。第三实施例的反应器10与第一实施例不同之处，只在于不使用原料气体导管402。在该气化过程中所产生的原料气体R，全部与颗粒状气化残留物一起，经由第一下降管410从反应器容器100排出，并供应到燃烧腔200，其路径与第一实施例所述相同。
实施例4
图4是根据本发明第四实施例以间接供热气化含碳原材料E产生产物气体P的反应器10的示意剖面图部分。第四实施例的反应器10与第三实施例不同之处，只在于该上升管404是以降温装置426加以包围。根据本实施例，该降温装置426是设置成一蒸汽发电机。
实施例5
图5是根据本发明第五实施例以间接供热气化含碳原材料E产生产物气体P的反应器10的示意剖面图部分。第五实施例的反应器10与第一实施例不同之处，是在于第一实施例中包括气体过滤器406与气密锁408的分组件，已经由包括一气体洗涤器428及一泵434所组成的分组件，加以取代。该气体洗涤器428包括一降温回路430，用以降低该原料气体R的温度，以及一湿式除尘器432。该气体洗涤器428尚可细分成3区。在第一区Ⅰ中，原料气体导管402与该上升管414均打开，原料气体R在其中降温，且进行湿式除尘作业。在随后的第二区Ⅱ中，连接有泵434，含有焦油凝聚物、水、沙尘及例如菜籽油甲基酯的溶剂(一种生物柴油燃料，从菜籽油与甲醇经由酯交换反应(transesterification)所获得)的浆液可在此加以收集，并以该泵434抽除。在产物气体出口侧的第三区Ⅲ中，水与焦油在此冷凝。该泵434经由该第二下降管416，从该入口128将浆液抽送到该反应器容器100内。
虽然本发明已经利用其较佳实例说明如上，以使发明内容更易理解，但须了解，本发明可以利用各种不同方式加以实现，并不会超出本发明的范围。本发明应理解为包括各种可能的实施例，以及已经揭示的实施例的可能方式，并不会因此而超出权利要求书所定义的发明范围。
元件符号表
  10   反应器
  100   反应器容器
  102   圆环状管体
  104   102的下部环状凸缘
  106   102的上部环状凸缘
  108   102的底板
  110   102的盖体
  112   开口
  114   第一导管
  116   第二导管
  118   110上的120的开口
  120   E的进料管
  122   110上的402的开口
  126   102上的R出口开口
  128   102上的入口开口
  130   102上的插件
  132   圆环状缝隙
  134   第一分隔板
  136   第二分隔板
  138   第一气体空间
  140   第二气体空间
  142   主要气流
  144   次级气流
  146   次级气流
  200   燃烧腔
  202   床
  204   热管
  300   转化反应器
  302   外侧盲管
  304   302上的环状凸缘
  306   内侧盲管
  308   U形间隙空间
  310   102和302之间的间隙空间
  312   306的底板
  314   302的底板
  316   原料气体空间
  318   306的流化床
  400   导管及过滤器系统
  402   原料气体导管
  404   气动式输送装置
  406   气体过滤器
  408   气密锁
  408a   408的高压侧
  408b   408的低压侧
  410   第一下降管
  412   U形管段
  414   上升管
  416   第二下降管
  418   蒸汽吹管
  420   流化装置
  422   连结管线
  424   第三下降管
  426   降温装置
  428   气体洗涤器
  430   降温回路
  432   湿式除尘器
  434   泵
  E   原材料
  P   产物气体
  R   原料气体
  Ⅰ-Ⅲ   428的第一、二、三区

Claims (18)

1.一种以间接供热气化含碳原材料(E)产生产物气体(P)的反应器(10)，包含：
一增压型转化反应器(300)，具有一流化床形成于其中，用以气化该含碳原材料(E)；
一进料导管(120)，用以引入该含碳原材料(E)及辅助材料，以在该转化反应器(300)中气化；
一燃烧腔(200)，用以产生该间接供热气化所需的热，该燃烧腔(200)热耦合至该转化反应器(300)；及
一气动式输送装置404，用以从该转化反应器300送出颗粒状气化残留物及原料气体(R)，并用以将该颗粒状气化残留物引入该燃烧腔(200)，该气动式输送装置(404)包含一气体过滤器(406)，用以将该颗粒状气化残留物从该原料气体(R)分离，以及一气密锁408，具有一高压侧(408a)及一低压侧(408b)，且该气体过滤器(406)包含一产物气体(P)的排出管线及一固态颗粒的排出管线；
其特征在于：
气体过滤器(406)与气密锁(408)为分别的元件，且该气体过滤器(406)的固态颗粒排出管线是连结到该气密锁(408)的高压侧(408a)。
2.如权利要求1的反应器(10)，其特征在于具有一降温装置(426)，用以冷却该热原料气体(R)。
3.如权利要求1-2中任一项的反应器(10)，其特征在于：
该气动式输送装置(404)包括一第一下降管(410)，用以将该颗粒状气化残留物从该转化反应器300中移除；
该第一下降管(410)经由一U形管段(412)延伸到一上升管(414)，该上升管(414)具有一上方端；
该U形管段(412)与该上升管(414)设置在该转化反应器(300)外部，且在该燃烧腔(200)外部；
该上升管(414)的上方端连结到该气体过滤器(406)及该气密锁(408)的高压侧(408a)；且
从该气密锁(408)的低压侧(408b)分支出一第二下降管416，用以将该颗粒状气化残留物引入到该燃烧腔(200)。
4.如权利要求3的反应器(10)，其特征在于：该第一下降管(410)是从该转化反应器(300)以基本垂直的方向导出。
5.如权利要求3或4的反应器(10)，其特征在于：该降温装置(426)设置于该上升管(414)上。
6.如权利要求5的反应器(10)，其特征在于：该降温装置(426)为一蒸汽发电机。
7.如权利要求1-6中任一项的反应器(10)，其特征在于：具有一原料气体导管(402)，用以将该转化反应器(300)中所产生的原料气体(R)引入到该气体过滤器(406)。
8.如权利要求2-7中任一项的反应器(10)，其特征在于：提供流体进料导管(420)，分布在该U形管段412及该上升管414上，用以辅助气动式输送。
9.如权利要求8的反应器(10)，其特征在于：该流体进料导管420用来引入蒸汽。
10.如权利要求2-9中任一项的反应器(10)，其特征在于：沿该第一下降管(410)设有一流体吹管(418)，具体为蒸汽吹管，由外部导入到该转化反应器(300)，用以松动在该转化反应器(300)中的颗粒状气化残留物。
11.如权利要求10的反应器(10)，其特征在于：该流体进料导管(420)是在第一下降管(410)上的流体吹管(418)的分支。
12.如权利要求7-11中任一项的反应器(10)，其特征在于：该气密锁(408)包括一分离固体的初步分离器，经由一气体导管(422)连结到该原料气体导管(402)。
13.如权利要求1-12中任一项的反应器(10)，其特征在于：该燃烧腔(200)与该转化反应器(300)的热耦合是以热管(204)加以达成。
14.如权利要求3-10中任一项的反应器(10)，其特征在于：该燃烧腔(200)与该转化反应器(300)设置在一共同反应器容器(100)中，且该第一下降管(410)贯穿该燃烧腔(200)并导引到共同反应器容器(100)的底板区域的外部。
15.如权利要求14的反应器(10)，其特征在于：该转化反应器(300)设置在该燃烧腔(200)的上方。
16.如权利要求14或15的反应器(10)，其特征在于：该共同反应器容器(100)与该转化反应器(300)是以一共同的盖体(110)封闭。
17.如权利要求16的反应器(10)，其特征在于：该转化反应器(300)包括一锅形反应器容器(302)，其内在距该锅形反应器容器(302)的内侧一段距离处，设置一锅形插件(306)，该插件(306)向上方开放，且在其内进行气化反应，且该第一下降管(410)汇入该锅形反应器容器(302)的底板区域。
18.如权利要求1-17中任一项的反应器(10)，其特征在于：有一流化床形成在该燃烧腔内。
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