CN1375544A - 合成天然气的产生系统和有关方法 - Google Patents

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Abstract

公开了一种产生合成天然气的方法和设备,包括等离子反应器(PR),该等离子反应器具有电弧放电电极和装在等离子反应器中的固体碳物质形成的许多细小的电弧通道(35)。在等离子反应器的水蒸汽产生区(34A)中将进料水转变成水蒸汽,并将水蒸汽通过细小的电弧通道进料,在这些电弧通道中在电弧等离子体存在下水蒸汽与固体碳物质反应生成合成气。将合成气提供给甲烷化反应器(MR),该反应器将合成气转变成合成天然气。可用控制的电能提供给电弧放电电极,以使H2/CO比率保持在一固定值。可冷却合成天然气以分离出冷凝水,将冷凝水循环到等离子反应器以生产水蒸汽。

Description

合成天然气的产生系统和有关方法
                     发明的背景
1.发明领域
本发明涉及生产合成天然气的方法和设备，更确切地说，是涉及使用合成气生产合成天然气的方法和设备。
2.有关技术的描述
人们对使用合成气来生产合成天然气的方法已经进行了广泛的研究和开发。
美国专利4011058公开了一种由煤炭汽化生产合成天然气的方法。在空气和二氧化碳的存在下将碳质物质如煤炭气化生成含有一氧化硫，二氧化碳和氮气的工艺物流。采用这样的气化方法，需要使用复杂的步骤和使用各种各样的吸收剂体系来生产合成气，这样将使得生产合成气的成本提高。另一个缺点是生产合成气的设备尺寸变大和制造费用非常高。
美国专利4160649公开了一种由煤油沸程烃生产合成天然气的多步骤水蒸气转化方法。该方法需要在不同反应条件下的许多复杂步骤，这就要求对这些不同的反应条件要熟练地操作和控制。这使得生产合成天然气的费用提高。
美国专利4209305还公开了一种由矿物燃料如原油组成的原料生产合成天然气的方法。该方法具有在美国专利4160649中遇到的相同问题，此外，因为粗气体是硫污染的，因此，必须要设有复杂的脱硫步骤，这样就使得纯化产品气体的费用大大提高。
美国专利4239499公开了由甲醇和水蒸汽生产合成天然气的单步骤催化方法。使用甲醇和水蒸汽作为原料大大地增加了原料的费用，从而难以减少合成天然气的生产费用。
                      发明的概述
所以，本发明的目的是提供一种非常低成本的由固体碳物质和进料水高质量地生产合成天然气的方法和设备。
根据本发明的一个方面，提供了一种生产合成天然气的方法，该方法包括步骤：准备一个热等离子体反应器，该反应器具有热反应室和位于该反应室中的电弧放电电极；将固体碳物质放入反应室，并在固体碳物质中形成许许多多细小的电弧通道；给电弧极分别供电以在细小的电弧通道中产生电弧放电等离子体；将水蒸汽通过细小的电弧通道产生电弧放电等离子体，以使水蒸汽与固体碳物质反应生成含有H2和CO的合成气；将合成气通入甲烷化反应器的甲烷化催化剂中以合成合成天然气。
根据本发明的另一个方面，提供了一种生产合成天然气的方法，该方法包括步骤：准备一个热等离子体反应器，该反应器具有热反应室和位于该反应室中的电弧放电电极；将固体碳物质放入反应室，并在固体碳物质中形成许许多多细小的电弧通道；给电弧电极分别供电以在细小的电弧通道中产生电弧放电等离子体；将由水蒸汽组成的等离子气体通过细小的电弧通道产生电弧放电等离子体，以使水蒸汽与固体碳物质反应生成含有H2和CO的合成气；测定H2和CO的浓度以产生H2和CO的检测信号；由H2和CO检测信号计算H2/CO比以生产电弧电流控制信号；为了控制其电弧放电电流，根据电弧电流控制信号调节供给电弧电极的电能，以控制电弧放电等离子体的温度，从而调节H2/CO比在一给定值；将合成气通入甲烷化反应器的甲烷化催化剂中以合成合成天然气。
根据本发明的另一个方面，提供了一种合成天然气的生产设备，该设备包括：具有固体碳供给口、进料水供给口，具有合成气出口的绝缘套管，在绝缘套管中形成的电弧等离子体室，位于电弧等离子体室中的电弧放电电极，和在电弧等离子体室中装有的固体碳物质形成的许多的细小的电弧通道的电弧等离子体反应器；将进料水供给进料水供给口以使进料水变为水蒸汽的进料水供给泵；将电能供给电弧电极的电弧电源，使电弧放电等离子体在细小的电弧通道中产生，从而使水蒸汽与固体碳物质反应产生含有H2和CO的合成气；和具有将合成气转化为合成天然气的甲烷化催化剂的甲烷化反应器。
              附图简要说明
通过参考下列对优选实施方案和附图的描述可以更好地理解本发明、及其目的和优点，其中：
图1是进行本发明方法的本发明优选实施方案的合成天然气生产系统的示意图；
图2是作为图1所示的合成气生产系统一部分的电弧等离子体反应器的横剖面视图；
图3是图1所示的控制器的方框图；和
图4是说明图1所示的合成天然气生产系统的操作的基本顺序流程图。
                  优选实施方案的详述
参看附图，图1显示了应用本发明方法的本发明优选实施方案的合成天然气生产系统10。
在图1中，合成天然气生产系统10包括供应固体碳物质例如颗粒、粒子或球状或丸状石墨物质或活性碳物质的固体碳加料装置12，进料水供料线11，将进料水供给进料水供料线11的水进料泵P1，调节进料水流速的流量控制阀13，和热等离子体反应器PR，该反应器PR在水存在下将碳进料转化成主要含有氢和一氧化碳的合成气SG。温度传感器T1安装在等离子反应器PR中以测定等离子反应器PR的等离子反应室的温度并产生温度信号，合成气再循环管道15连接在等离子反应器PR的进口和出口之间以循环一部分合成气SG到等离子反应器PR的进口。流量控制阀17安装在合成气再循环管道15上以调节再循环到等离子反应器PR的合成气流速。
第一换热器H1位于等离子反应器PR的下游，通过与合成气热交换来预热进料水，冷却装置C1与第一换热器H1连接以冷却合成气至适合于后来反应的所需低温。第一膨胀阀V1连接在冷却装置C1和第一液/气分离器S1之间，分离器S1从合成气SG分离出水分以收集冷凝水。冷凝水循环管线19连接到液/气分离器S1的出口，以通过水再循环泵P2将由第一分离器S1出口排出的冷凝水循环到进料水供料线11。
第一液面传感器L1安装在液/气分离器S1以测定第一液/气分离器S1中保持的冷凝水高度，产生第一液位信号。氢气传感器H2S和CO传感器COS也安装在第一液/气分离器S1上以测定氢气(H2)浓度和一氧化碳(CO)浓度，从而分别产生H2检测信号和CO检测信号。
压缩机CM连接到第一液/气分离器S1的气体出口，以加压合成气SG到15-50大气压的数值范围。压力传感器PS安装在压缩机CM的出口以测定加压的合成气SG的压力，产生一压力信号。甲烷化反应器MR装有甲烷化催化剂，该催化剂将合成气转换成合成天然气(SNG)。加热器100向甲烷化反应器MR供应热介质，以便在250-500℃温度范围内加热反应器。温度传感器T2安装在甲烷化反应器MR上，用于测定甲烷化反应器MR中的反应温度，产生反应温度信号。
第二换热器H2位于甲烷化反应器MR的出口，用于冷却SNG，冷却器C2进一步冷却SNG。第二膨胀阀V2连接在第二换热器H2和第二液/气分离器S2之间，第二液/气分离器S2从副产物水中分离出SNG。气流传感器102连接到第二液体气体分离器S2的出口以测定SNG的流速，并产生SNG流速检测信号。冷凝水循环管线21与冷凝水循环管线19连接以将副产物冷凝水与新鲜进料水管线11中的进料水混合。支流阀V3提供一部分SNG到燃气轮机EG的燃烧室CB，该燃气轮机EG连接到并驱动发电机16。电能控制器104连接到发电机16，该电能控制器104由交流三相换流器组成，并以以后所述的方式将发电机16的电能输出转换成所需输出电压和预定输出频率的三相交流电能输出。此外，地震传感器105安装在合成天然气生产系统以测定地震，并生产其标示的输出信号。
将温度传感器T1，T2产生的温度检测信号、第一和第二液面传感器L1，L2产生的液位信号、氢气传感器H2S产生的H2浓度信号、CO传感器COS产生的CO浓度信号、压力传感器PS产生的压力检测信号、SNG流速传感器102产生的SNG流速检测信号、和地震传感器105产生的地震检测信号提供给控制器106，控制器106控制合成天然气生产系统10的运行。
图2显示了图1所示的热等离子体反应器PR的详细结构。在图2中，热等离子体反应器PR包括与固体碳加料装置12连接的热反应器装置14，和电弧放电电源16。固体碳加料装置12由储存固体碳物质的进料斗20、螺旋进料机22和以预定的速度连续供给固体碳物质的旋转阀24组成。热反应器装置14包括由耐热陶瓷制成的圆筒形的外绝缘套管26，和具有圆筒形热等离子体反应室34的内部绝缘套管32。绝缘电极支持物28通过固定螺栓30与内部绝缘套管32的上端连接在一起。热等离子体反应室34具有由水蒸汽发生区34A形成的上游侧和由合成气发生区34B形成的下游侧。当将固体碳物质加入到热等离子体反应室34中时，在固体碳物质中形成的相邻缝隙之间形成了很多细小的电弧通道35，通过这些电弧通道由于均匀方式的电花产生了许许多多电弧等离子体。当发生上述情况时，进料水在水蒸汽产生部分34A经受了高温转化成水蒸汽物流。该水蒸汽物流通过大量的细微弧通道35流向下游。在水蒸汽物流流动期间，在电弧等离子体存在下水蒸汽与固体碳物质反应形成合成气。当等离子体反应室34中的反应温度在约835℃时，合成气含有47.8％的H2、9.8％的CO、16.4％的CH4、13.8％的CO2、2.0％的C2H2、1.0％的C2H6、2.4％的O2和2.2％的剩余烃(CxHy)。当反应温度为约1000℃时，该合成含有75.5％的H2、13.4％的CO、2.0％的CH4、7.6％的CO2、0.3％的C2H2、0.1％的C2H6、2.4％的O2和2.2％的剩余烃(CxHy)。因此，可以看出，合成气中的氢浓度随着反应温度的提高而增加，而且，可调节H2/CO比率至适当的值以有效地转化合成气成为合成天然气(SNG)。
绝缘电极支持物28支撑棒状电弧放电电极36，38，40。环状圆盘形中性电极42位于绝缘套管32下部。中性电极42有一个锥形面42a和一个中心孔42b。装入中性电极42并用在绝缘套管26底部形成的电极支持物78支撑和用固定螺栓80就地固定。电极支持物28具有一个与固体碳加料装置12连接的碳进料口50。外面的绝缘套管26的上部有一个在电弧电极36，38，40的上面区域附近形成的进料水进料口52以便将进料水引入水蒸汽发生区34A。这有利于进料水作为冷却剂来防止电极36，38，40的温度升得过高，并且有利于进料水有效地转变为作为等离子气体的水蒸汽，以便促进在合成气发生区34B中产生许多电弧。内套32和中性电极42的外围形成有由环状冷却剂通道54组成的冷却和热回收区63，相邻的冷却剂通道通过中间通道54相互连接。外绝缘套管26有一个进口74和一个出口76，该进口和出口通过冷却剂通道54彼此连通。由螺栓80经密封板83连接到电极支持物78上的是绝缘端板82。中性电极42和端板82分别具有同心孔42b和82a，过滤器84挡住了合成气穿过其中。端板82具有一个合成气出口86。
进口74连接到进料水管线11，出口76连接到进料水进料口52。出口86连接到合成气再循环管道15，再循环管道15通过流量控制阀17随后连接到进料水进料口52。进料水在冷却区63预热并从出口76排出进入进料水进料口52。然后将进料水引入水蒸汽发生区34A形成由水蒸气组成的等离子气体。从出口86排出的一部分合成气通过合成气再循环管道15和进料水进料口52进入热等离子体反应室34，在反应室34中发生水转移反应。代号88表示密封部件。
在图2中，电极支持物28固定地支撑三相棒状电极36，38，40，这些电极提供有来自电弧放电电源16的交流三相电力。中性电极42与三相电弧功率放电电源16的中点连接，电源16提供了输出频率为10-60赫兹、输出电压范围为30-240伏特的电力输出。
在图3中，控制器106包括一个ROM(只读存储器)110，该ROM储存控制程序和参考数据用于控制合成天然气生产系统10的操作，一个CPU(中央处理器)112，该CPU执行控制程序和数据，和一个RAM(随机存取存储器)114，该RAM储存预置条件、相应的值和来源于不同的传感器的输入信息。CPU112由输入装置116组成并与温度传感器T1，T2，氢气浓度传感器H2S，CO传感器COS，液面传感器L1，L2，SNG流速传感器102，压力传感器PS和地震传感器105连接以接收相应的检测信号。CPU112将这些输入信号与有关的参考信号比较，根据这些相应的信号之间的各个差异产生不同的指令信号，将这些指令信号提供给换热器100，电力控制器104，流量控制阀13，17和泵P1，P2。显示驱动电路108接收显示驱动信号以在监视器110上提供操作参数的显示，比如测定的压力，H2浓度，CO浓度，H2/CO比和SNG流速。
输入装置116包括启动开关(未画出)和十位按键，十位按键用于预置不同的参考数据例如热等离子体反应器和甲烷化反应器MR的各自最佳操作温度，最佳H2/CO比，压缩机CM的目标压力，冷凝水的高度植L1，L2，和目标地震程度。
图4显示了说明按照本发明的合成天然气生产方法进行控制器106的控制操作的基本顺序的流程图。
当启动键被打开时，将电力提供给合成天然气生产系统。在步骤S100中，将加热介质从换热器100提供到甲烷化反应器MR，从而加热甲烷化反应器MR。在步骤102中，用温度传感器T2测定甲烷化反应器MR的温度，控制器辨别测定的温度是否超过250℃的值。在测定的温度超过250℃时，该操作进入步骤S104。相反，当测定的温度低于250℃时，该操作返回到步骤S100。
在步骤S104中，向热等离子体反应器PR提供电弧放电电压，在步骤S106，108中，打开回转进料器24和泵P1，将固体碳物质和进料水提供给热等离子体反应器PR。这时，在热等离子体反应器PR中进料水在水蒸汽产生区34A转变成水蒸汽，水蒸汽流以等离子气体的形式流过细小的等离子体通道35以促进大量电弧放电等离子体的产生。在水蒸汽流动期间，在合成气产生区35B中在电弧放电等离子体存在下水蒸汽与固体碳物质反应生成合成气SG。
在步骤S110中，控制器106辨别温度信号T1是否超过1000℃的值，在″是″的情况下，操作进入S112，但在″否″的情况下，操作进入步骤S114。
在步骤S112中，一部分合成气再循环到等离子反应器PR。在步骤S114中，电力控制器104提高了三相电力的输出频率，从而提高了放电电压，其根据V/F(电压/频率)的形态而变化，并提高经过等离子反应器PR的电弧放电电流，此后，操作返回到步骤S106。当电弧放电电流增加时，热等离子体温度提高，从而增加了H2/CO的比率。
在步骤S112中，当部分合成气提供给热等离子体反应器PR时，合成气中所含的一氧化碳和二氧化碳与水蒸汽反应发生水转移反应。
在步骤S113中，打开压缩机CM压缩合成气SG。
在步骤S116中，控制器106辨别压力信号PS是否超过15大气压的参考压力。当压力信号超过参考压力时，该操作进入步骤S118。相反，如果压力信号低于该参考压力时，那么，该操作返回到步骤S100。
在步骤S118中，控制器106的CPU112根据氢气浓度信号H2S和CO浓度信号CO计算的H2/CO比率，计算的H2/CO比率与参考值比较。如果该计算的H2/CO比率高于3，那么该操作进入步骤S120。相反，如果该计算的H2/CO比率低于3，那么，该操作返回到步骤S100。
在步骤S120中，通过减小流量控制阀17的开度来降低再循环气体的流速。
在步骤S122中，控制器106辨别冷凝水高度L1，L2是否分别超过参考高度。如果这些液位信号分别超过参考高度，那么该操作进入步骤S124。相反，如果该液位信号低于各自的参考高度，那么该操作返回到步骤S100。
在步骤S124中，关闭泵P1停止供应进料水，而打开泵P2。此时，第一和第二气液分离器S1，S2中的冷凝水经冷凝水循环管线19，21和进料水供料线11循环到等离子反应器PR。
在步骤S126中，控制器106辨别SNG的流速是否超过SNG的参考流速。如果SNG的流速超过给定值，那么该操作进入步骤S128。相反，如果SNG的流速低于给定值，那么如上所述该操作返回到步骤S114。在步骤S128中，合成天然气生产系统的操作是继续的。但是，如果地震信号超过给定值，那么，停止命令会传给合成天然气生产系统，便停止该系统操作。
现在，参考图1描述合成天然气生产系统10的操作。在图1中，首先，启动换热器100以维持甲烷化反应器MR在250-500℃。在此期间，将电弧放电电力提供给热等离子体反应器PR的电弧放电电极，同时驱动螺旋进料机22和旋转阀24，将固体碳物质加到热等离子体PR。然后，驱动进料水供给泵P1，将进料水从进料水进料口52供给热等离子体反应室34的水蒸汽产生区34A，进料水经受高温产生等离子气体。等离子气体流入许多细小的等离子体通道35，水蒸汽与固体碳物质在高于1000℃的温度下反应，转变成具有H2/CO比率大于3的合成气。合成气SG在第一换热器H1中冷却，然后在冷却器C1中进一步冷却至60-90℃。如此冷却的合成气经关闭阀V1供给液/气分离器S1，在此从合成气SG中分离出作为冷凝水的水份。当冷凝水达到L1高度时，驱动泵P2将冷凝水经过循环管线19供给进料水供给管线11，与新鲜进料水混合。在热等离子体反应器PR的冷却区63预热混合水，然后提供给进料水供给口52。另一方面，将合成气SG在约15-50大气压的压力下加压并加入到甲烷化反应器MR，该甲烷化反应器MR保持在250-500℃的温度下，从而将合成气转化成合成天然气。装在反应器MR中的甲烷化催化剂可以是下列专利中公开的任何类型的催化剂，例如，美国专利4,238,371，4,368,142，和4,774,261和日本专利临时公开号5-184,925。在换热器H2和冷却器C2冷却合成天然气，并经过减压阀V2供给液/气分离器S2，在分离器S2中冷凝水与合成天然气分离，冷凝水从液/气分离器S2的底部经循环管线21循环到进料水供给管线11和经循环泵P2循环到热等离子体反应器PR。将产品气体SNG提供给外面，而将一部分产品气体提供给发电机EG的燃烧室CB，以如上所述的方式发电。
本发明的系统和方法与现有技术相比提供了许多优点，包括：
(1)可使用成本非常低的进料水和固体碳物质作为原料，从而使SNG的生产费用明显降低。
(2)所用的热等离子体反应器的结构小，但具有高的操作性能，能够大量地有效生产合成气，从而提高了SNG的生产效率。
(3)因为固体碳物质仅消耗于生产合成气，而不象现有技术中所要求的那样碳物质作为燃料用于转化炉，因此，固体碳物质的利用率是非常高的。
(4)因为通过控制热等离子体反应器PR的操作温度可容易地将合成气的H2/CO比率调节至适当的有效值，以使SNG生产中的性能最佳，从而可以在操作中控制SNG生产系统以提供最佳的操作控制。
(5)虽然现有技术需要一个复杂的方法来间歇地将空气提供给转化炉，同时要间断合成气制备，但是本发明的系统和方法不需要这样的复杂方法，从而简化了操作控制，同时能够明显地减少生产费用。
(6)在现有技术中，因为转化炉采用燃烧法来生产合成气，因此，很难根据SNG生产装置的操作条件快速响应地控制转化炉的操作温度。相反，本发明仅仅通过改变用于电弧放电电极的电源电压，就能够将热等离子体反应器准确地控制在适当的温度，提供快速响应，最大效率地大量生产SNG。
(7)在现有技术中，将在SNG提纯期间得到的冷凝水排到外面，造成环境污染。相反，根据本发明，冷凝水作为进料水循环到热等离子体反应器PR，结果使进料水的量明显减少，同时，消除了环境污染。
(8)在现有技术中使用部分燃烧方法由天然气生产合成气的转化方法中，需要花费较长的生成时间(rise time)和较长的停工时间。相反，本发明具有通过将电力供给电弧放电电极即刻生产合成气的能力，使SNG生产系统在操作中快速开工和终止。这特别有利于紧急停工如地震的情况。
(9)在现有技术中，SNG设备的整体结构的尺寸非常大，同时增加了运行费用，因此，对这种设备的金融投资要求相当大。相反，根据本发明的SNG生产系统的尺寸小，但是操作效率高，因此，不需要相当大的投资。
虽然已经详细描述了本发明的具体实施方案，但是本领域的技术人员都将理解，根据公开内容的全部教导可以对那样细节内容进行各种修改和替换。因此，公开的具体实施方案仅仅是说明性的，并且不限于附加的权利要求中所定义的发明范围。

Claims (9)

1.一种生产合成天然气的方法，包括步骤：
准备一个具有热反应室和位于该反应室中的电弧电极的热等离子体反应器；
将固体碳物质放入反应室，并在固体碳物质中形成大量细小的电弧通道；
给电弧电极分别供电以在细小的电弧通道中产生电弧放电等离子体；
水蒸汽通过细小的电弧通道，在电弧放电等离子体存在下水蒸汽与固体碳物质反应，生成含有H2和CO的合成气；和
将合成气通入甲烷化反应器的甲烷化催化剂中以合成合成天然气。
2.根据权利要求1的方法，其中热等离子体反应器具有由水蒸汽产生区形成的上游侧和由反应区形成的下游侧，并还包括步骤：
将进料水供给热等离子体反应器的水蒸汽产生区，在其上游侧形成水蒸汽；
冷却合成天然气以分离出冷凝水；和
循环冷凝水至水蒸汽产生区以转变成水蒸汽。
3.根据权利要求1或2的方法，还包括步骤：
控制电力供应以改变电弧放电等离子体的温度，从而控制H2/CO比率在给定值。
4.根据权利要求1，2或3的方法，还包括步骤：
循环一部分合成气到热等离子体反应器。
5.一种生产合成天然气的方法，包括步骤；
准备一个热等离子体反应器，该反应器具有热反应室和位于该反应室中的电弧放电电极；
将固体碳物质放入反应器以在固体碳物质中形成大量细小的电弧通道；
给电弧电极分别供电以在细小的电弧通道中产生电弧放电等离子体；
将水蒸汽通过细小的电弧通道产生电弧放电等离子体，以使水蒸汽在电弧放电等离子体存在下与固体碳物质反应生成含有H2和CO的合成气；
测定H2和CO的浓度，产生H2和CO检测信号；
由H2和CO检测信号计算H2/CO比率以产生电弧电流控制信号；
为了控制其电弧放电电流，根据电弧电流控制信号调整供给电弧电极的电力，以控制电弧放电等离子体的温度，从而调整H2/CO比率在一给定值；和
将合成气通入甲烷化反应器的甲烷化催化剂中以合成合成天然气。
6.根据权利要求5的方法，其中热等离子体反应器具有由水蒸汽产生区形成的上游侧和由反应区形成的下游侧，并还包括步骤：
将进料水供给热等离子体反应器的水蒸汽产生区，在其上游侧形成作为等离子气体的水蒸汽；
冷却合成天然气以分离出冷凝水；和
循环冷凝水至水蒸汽产生区以转变成水蒸汽。
7.一种合成天然气生产设备，包括：
具有固体碳供给口、进料水供给口，具有合成气出口的绝缘套管，在绝缘套管中形成的电弧等离子体室，位于电弧等离子体室中的电弧放电电极，和在电弧等离子体室中装有的固体碳物质形成的许多的细小的电弧通道的电弧等离子体反应器；
将进料水供给进料水供给口以使进料水变为水蒸汽的进料水供给泵；
将电能供给电弧放电电极使电弧放电等离子体在细小电弧通道中产生以致水蒸汽与固体碳物质反应生成含有H2和CO的合成气的电弧放电电源；和
用于将合成气转化成合成天然气的具有甲烷化催化剂的甲烷化反应器。
8.根据权利要求7的合成天然气生产设备，还包括：
与甲烷化反应器连接用于冷却合成天然气以从其中分离出冷凝水的冷凝器装置；和
用于将冷凝水循环到电弧等离子体反应器以形成水蒸汽的循环管线。
9.根据权利要求7或8的合成天然气生产设备，还包括：
位于电弧等离子体反应器中用于测定合成气中H2浓度的第一检测器，其产生H2检测信号；
位于电弧等离子体反应器中用于测定合成气中CO浓度的第二检测器，其产生CO检测信号；
对H2和CO检测信号响应的控制器，其产生电能控制信号；和
对电能控制信号响应的电能控制器，该电能控制器用于控制提供给电弧放电电极的电力供应以调整电弧放电等离子体的温度，使H2/CO比率保持在一个给定值。
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