MX2012010064A

MX2012010064A - Sistema de conversion de carbono con zonas de procesamiento integradas.

Info

Publication number: MX2012010064A
Application number: MX2012010064A
Authority: MX
Inventors: Andreas Tsangaris; Douglas Michael Feasby; Marc Bacon; Robert A Gravelle
Original assignee: Plascoenergy Ip Holdings S L Bilbao Schaffhausen Branch
Priority date: 2010-03-01
Filing date: 2011-03-01
Publication date: 2013-02-15
Also published as: GB2482263B8; CA2756745A1; EA201201197A1; US20120070347A1; ZA201205945B; GB2482263B; WO2011106895A8; GB2482263A; AU2011223466A1; GB2482263A8; KR20120137399A; NZ601706A; EP2459681A1; CN102471707A; KR101389675B1; CA2756745C; DE112011100718T5; GB201118351D0; AU2011223466B2; MY150967A

Abstract

Un Sistema de Conversión de Carbono que tiene cuatro unidades funcionales, cada unidad comprende una o más zonas, en donde las unidades están integradas para optimizar la conversión total de materia prima de carbono en gas sintético y escoria. Los procesos que ocurren dentro de cada zona del sistema se pueden optimizar, por ejemplo, por la configuración de cada una de las unidades y por administrar las condiciones que ocurren dentro de cada zona utilizando un sistema de control integrado.

Description

SISTEMA DE CONVERSIÓN DE CARBONO CON ZONAS INTEGRADAS DE PROCESAMIENTO CAMPO DE LA INVENCIÓN Esta invención se refiere al campo de la gasificación de material de alimentación carbonoso, y en particular a un sistema de procesamiento secundario con zonas integradas de procesamiento para la conversión de un material de alimentación carbonoso en gas de síntesis y un producto de escoria.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN La gasificación es un proceso que permite la conversión del material de alimentación carbonoso como los residuos sólidos municipales (MSW) o carbón activo, en un gas combustible. El gas puede ser utilizado para producir electricidad, vapor o como una materia prima básica para producir combustibles líquidos y productos químicos .

Generalmente, el proceso de gasificación consiste en la alimentación de material de alimentación carbonoso en una cámara caliente (el gasificador) junto con una cantidad controlada y / u limitada de oxígeno y opcionalmente de vapor de agua.

A medida que el material de alimentación se calienta, el agua es el primer componente a evolucionar. A medida que la temperatura de los materiales de alimentación secos aumenta, la pirólisis se produce. Durante la pirólisis, el material de alimentación se descompone térmicamente para liberar hidrógeno, monóxido de carbono, metano, alquitranes, fenoles y gases de hidrocarburos ligeros volátiles, mientras que el material de alimentación se convierte a carbón activo.

El carbón activo comprende sólidos residuales que se componen de materiales orgánicos e inorgánicos . Después de la pirólisis, el carbón tiene un contenido de carbono mayor que los materiales de alimentación secos y puede servir como una fuente de carbono activado. En gasificadores operando a una temperatura elevada (> 1200 ° C) o en sistemas con una zona de alta temperatura, la materia mineral inorgánica se funde para formar una sustancia vitrea, tales como vidrio fundido, llamada escoria.

Esta información adicional se proporciona con el fin de hacer la información que el solicitante cree que tienen posible relevancia para la presente invención. No está necesariamente destinada a, ni debe interpretarse, que cualquiera de la información precedente constituye técnica anterior contra la presente invención.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN Un objeto de la presente invención es proporcionar un Sistema de Conversión de Carbono para convertir un material de alimentación carbonoso en un gas de síntesis y producto de escoria. De acuerdo con un aspecto de la presente invención, se proporciona un Sistema de Conversión de Carbono para la conversión de un material de alimentación carbonoso en un gas de síntesis y producto de escoria, el Sistema de Conversión de Carbono comprende: (i) una unidad de procesamiento primario para la conversión de material de alimentación carbonoso en un gas de escape primario y un material de alimentación procesado que comprende carbón activo , la unidad de procesamiento primario comprende dos o más zonas de procesamiento, un sistema de transferencia lateral, una o más entradas de materiales de alimentación, en la que la unidad de procesamiento primario está operativamente asociada con medios de calentamiento para proporcionar calor a las zonas dé procesamiento, (ii) una unidad de procesamiento adaptada para recibir el material de alimentación secundario procesado que comprende carbón activo derivado de la unidad de procesamiento primario y convertir el material de alimentación procesado en un residuo sólido y un gas de escape secundario, (iii) una unidad de fusión operativamente asociada con la unidad de procesamiento secundario que comprende una o más fuentes de plasma, la unidad de fusión configurada para vitrificar el residuo sólido y, opcionalmente , generar un gas en la unidad de fusión , (iv) una unidad de reformulación para reformular el gas de escape en un gas de síntesis, la unidad de reformulación comprendiendo uno más separadores de partículas adaptados para reducir la carga de partículas de la entrada de gas y una o más fuentes de energía configuradas para proporcionar energía a al menos una parte de la unidad de la reformulación, y (v) un sistema de control configurado para regular uno o más parámetros de funcionamiento del Sistema de Conversión de Carbono.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS Estas y otras características de la invención se harán más evidentes en la siguiente descripción detallada en la que se hace referencia a las figuras adjuntas.

Figura 1A presenta una modalidad ilustrativa del Sistema de Conversión de Carbono, en que el sistema comprende cuatro unidades funcionales, incluyendo una unidad de procesamiento primario l, una unidad de procesamiento secundario 2, una unidad de fusión 3 y una unidad de reformulación de gas 4. Como se ilustra, la unidad de procesamiento primario 1 está conectada a la unidad de procesamiento secundario 2, que a su vez está conectado a la unidad de fusión 3. La unidad de reformulación de gas 4 está conectada operativamente a cada una de las unidades de procesamiento primaria 1, unidad de procesamiento secundario 2 y la unidad de fusión 3. Figura IB es un diagrama de bloques que muestra una modalidad de la unidad de procesamiento primario (1000) con los materiales de alimentación (1001) , la unidad de procesamiento secundario (1201) y la unidad de fusión (1250) con una fuente de plasma (1301) , la unidad de reformulación de gas (1300) con el sistema separador ciclónico (1400) y la fuente de plasma (no mostrada) . Figuras IB - 1J son diagramas de bloques que detallan la localización de la fuente de plasma (1301) en relación con el sistema separador ciclónico (1400) de la unidad de reformulación de gas (1300) en diversas modalidades de la invención. También se muestra la granulación opcional de escoria (1251), el recuperador (1500) y la reciclaje de partículas (1202) .

Figura 2 es una representación esquemática de una vista en sección transversal de una modalidad del Sistema de Conversión de Carbono detallando una unidad de procesamiento primario (1000) con una rejilla móvil (1003) y entrada de material de alimentación (1001) , una combinación una unidad de procesamiento y una unidad secundaria de fusión orientado verticalmente (1200) con salida de escoria (1252) y sistema axial separador ciclónico (1401) de la unidad de reformulación de gas . Fuentes de plasma no se muestran en este esquema.

Figuras 3A y 3B son representaciones esquemáticas de una modalidad del Sistema de Conversión de Carbono detallando las diversas unidades funcionales y el caudal de gas y el calor reciclado en la forma de aire caliente (1503) a partir de un intercambiador de calor gas de síntesis-aire (1500) (también referido como un recuperador) que recupera el calor sensible del gas de síntesis caliente (1501) que sale de la unidad de reformulación de gas (1300), que comprende un sistema separador ciclónico (1401) , y lo transfiere al el aire ambiente (1502) para proporcionar aire caliente (1503) a la unidad de procesamiento primario (1000) , las cajas de aire (1503) de una combinación de una unidad de procesamiento secundario orientada verticalmente y una unidad de fusión (1200) y la unidad de reformulación de gas (1300) con el ciclón axial (1401) . Figura 3A ilustra una modalidad en la que el recuperador (1500) no está asociado directamente con la unidad de reformulación de gas (1300) . Figura 3B ilustra una modalidad en que el recuperador (1500) está directamente conectado a unidad de reformulación de gas (1300) .

Figura 4 es un diagrama de bloques que detalla el movimiento del material y del gas a través de una modalidad del Sistema de Conversión de Carbono de los sistemas corriente abajo, incluyendo el recuperador (1500) . El material de alimentación carbonoso (1002) entra en la unidad de procesamiento primario (1000) , donde se elimina la humedad del material de alimentación carbonoso y los componentes volátiles de los materiales de alimentación se volatilizan por calentamiento por medio de aire caliente (1505) proporcionando de ese modo un material de alimentación procesado (1003) que comprende carbón activo. La unidad de procesamiento secundario (1201) recibe el material de alimentación procesado de la unidad de procesamiento primario (1000) y convierte el material de alimentación procesado en un residuo (1206) y un gas de escape (1205) . El aire caliente se proporciona opcionalmente por el recuperador (1500) o un quemador multi-combustible (1253) que calienta el aire ambiente o aire frío (1502 y 1504) . Gas (1204/1205) de la unidad de procesamiento primario (1000) y la unidad de procesamiento secundario (1201) entra en el separador ciclónico (1400) de la unidad de reformulación de gas para reducir la carga de partículas del gas antes del tratamiento con plasma (1301) . Gas de escape con carga de partículas reducidas (1403) se somete a tratamiento con plasma. Gas de síntesis caliente (1501) que sale del tratamiento con plasma pasa a través de un recuperador (1500) donde se recupera el calor sensible para reutilización opcional. El gas de síntesis enfriado (1501) está opcionalmente pulido o limpiado en un sistema progresivo de condicionamiento de gas (1600) . O gas limpio pulido puede ser almacenado en depósitos apropiados (1601) antes de su uso en los motores (1602) . El diagrama de bloques muestra la recirculación del material particulado (1402) de nuevo al sistema.

Figura 5 es un diagrama de bloques que detalla el movimiento del material y el gas a través de una modalidad del Sistema de Conversión de Carbono y sistemas corriente abajo. El diagrama de bloques muestra recirculación alternativa del material particulado (1402) de nuevo en el sistema.

Figura 6 es un diagrama de bloques de una modalidad del Sistema de Conversión de Carbono detallando entradas aditivos opcionales (1004) que incluyen, pero no se limitan a vapor, aire, 02, N2, ozono, catalizador, fundentes, absorbentes de agua e insumos de alto contenido de carbono. Cada flecha puede indicar un solo tipo de aditivo o diversos tipos de aditivos. 0(s) aditivo (s) puede (n) ser adicionados mezclados o por separado a través de dispositivos de entrada de aditivos (en varias localizaciones dentro de una determinada unidad funcional) . La unidad de procesamiento primario (1000) , la unidad de reformulación de gas (1300) con ciclones (1400), y la unidad de procesamiento secundario (1201) se detallan. La entrada del material de alimentación (1002) , material de alimentación procesado (1003) , y el gas de escape con carga de partículas reducidas (1403) también se muestran.

Figuras 7A a 7F muestran una representación esquemática de una vista superior de varias modalidades del Sistema de Conversión. Cada Figura muestra por separado una orientación diferente de las antorcha de plasma (1301) en la unidad de reformulación de gas (1300) que comprenden un separador ciclónico (1400) . Un recuperador (1500) recupera el calor sensible del gas de síntesis caliente (1501) y lo transfiere al aire ambiente (1502) para proporcionar aire caliente (1505) para las diferentes unidades funcionales del Sistema de Conversión. Figura 7A muestra dos antorchas de plasma colocadas en posición de caudal concurrente. Figura 7B muestra dos antorcha de plasma que están colocadas juntas en longitud de la unidad de reformulación de gas que promueve la dirección del caudal de gas. Figura 7C muestra dos antorcha de plasma colocadas en la primera curva de la unidad de reformulación de gas; una manteniendo la dirección del caudal de gas, y la otra contra-corriente. Figura 7D muestra dos antorcha de plasma en la posición que son contra-corriente al caudal. Figura 7E muestra dos antorcha de plasma colocadas juntas en la longitud de la unidad de reformulación de gas que va en contra de la dirección del caudal de gas. Figura 7F muestra dos antorcha de plasma colocadas en la última curva de la unidad de reformulación de gas; una manteniendo la dirección del caudal de gas, y la otra contra-corriente.

Figuras 8A a 8G muestran una representación esquemática de una vista superior de varias modalidades del Sistema de Conversión. Cada Figura separada muestra una diferente orientación de la antorcha de plasma dentro de la unidad de reformulación de gas. Figura 8A ilustra modalidades en que la zona de tratamiento de plasma de la unidad de reformulación de gas es vertical. La parte (i) muestra una configuración en la que las antorchas de plasma están alineadas para promover la turbulencia de los gases. La parte (ii') muestra una configuración en que la antorcha de plasma está alineada para promover la mezcla de gas (en un ángulo contra el remolino de gas) . Figura 8B muestra dos antorcha de plasma colocadas en el tratamiento con el ser anterior a contra corriente de caudal y el segundo competidor. Figura 8C muestra dos antorcha de plasma colocados en posición, el primero contracorriente y el segundo concurrente con el caudal de gas de síntesis. Figura 8D muestra dos antorcha de plasma son colocadas en estrecha proximidad entre sí en la unidad de reformulación de gas, donde dos antorcha de plasma se colocan en posición, siendo la primera concurrente y la segunda contracorriente con el caudal de gas de síntesis. Figura 8E muestra dos antorcha de plasma colocadas en estrecha proximidad entre sí en la unidad de reformulación de gas, donde dos antorchas de plasma se colocan en posición, la primera concurrente y la segunda contracorriente con el caudal de gas de síntesis . La Figura 8F muestra dos antorcha de plasma colocadas en estrecha proximidad entre sí en la unidad de reformulación de gas, para maximizar la mezcla de plasma con el gas de síntesis donde los dos antorcha de plasma se colocan en posición, siendo la primera contracorriente y la segunda concurrente a la corriente de gas de síntesis. Figura 8G muestra dos antorcha de plasma situados en estrecha proximidad entre sí en la unidad de reformulación de gas para maximizar la mezcla de plasma con el gas de síntesis, donde las dos antorcha de plasma están colocados de forma que son perpendiculares entre sí y perpendicular al caudal de gas de síntesis.

Figuras 9A a 91 muestran una representación esquemática de una vista superior de varias modalidades del Sistema de Conversión. Cada figura muestra por separado una orientación diferente de la antorcha de plasma dentro de la unidad de reformulación de gas. Estas figuras ilustran varios ejemplos de combinaciones disponibles en las tecnologías de refinación, tales como antorchas de plasma, catalizadores (1302), activadores de hidrógeno y el tubo de retorno de caudal. Cuando una orientación se muestra con un dispositivo, otro puede ser puesto en su lugar. Figura 9A muestra dos antorcha de plasma situadas en estrecha proximidad entre sí en la unidad de reformulación de gas para maximizar a mezcla de plasma con el gas de síntesis, donde dos antorcha de plasma están colocados de forma que son a perpendiculares entre sí, la primera concurrente y la segunda contracorriente al caudal. Figura 9B muestra dos antorcha de plasma colocadas en estrecha proximidad entre sí en la unidad de reformulación de gas para maximizar a mezcla de plasma con el gas de síntesis, donde dos antorcha de plasma se colocan de modo que son perpendiculares una a otra y ambas son paralelas al caudal de gas. Figura 9C muestra dos antorcha de plasma situados en estrecha proximidad entre sí en la unidad de reformulación de gas para maximizar a mezcla de plasma con el gas de síntesis, donde dos antorcha de plasma se colocan de manera que sean perpendiculares entre sí y ambas son contracorriente de caudal de gas de síntesis. Figura 9D muestra la unidad de reformulación de gas con un activador de hidrógeno instalado. Figura 9E muestra la unidad de reformulación de gas con un activador del hidrógeno y antorcha de plasma instalada. Figura 9F muestra la unidad de reformulación de gas con un lecho catalítico instalado entre las antorchas de plasma. Figura 9G muestra una unidad de reformulación de gas con un lecho de catalizador, el activador del hidrógeno y una antorcha de plasma instalada. Figura 9H muestra una modalidad en el que se crea una pluma de plasma antes que el gas entre en el separador ciclónico. Figura 91 muestra una unidad de reformulación de gas con un tubo de caudal instalado para mejorar la mezcla.

Figura 10 muestra una vista superior de una modalidad del Sistema de Conversión. Esta figura muestra una unidad para la reformulación de gas con separador ciclónico y la sección ampliada, que alberga las antorchas de plasma. Las antorchas están alineadas de tal manera que se encuentran frente a frente, y todavía se establecen para favorecer la mezcla y evitar un desgaste innecesario.

Figuras 11A a 11F muestran una vista lateral de diversas modalidades del Sistema de Conversión de Carbono que detalla la colocación del plasma en la unidad de reformulación de gas. Figura 11A muestra antorchas de plasma situadas en la salida del separador ciclónico. Las partículas recogidas por el separador ciclónico se dirigen a la unidad de recuperación de carbono para su posterior procesamiento. Figura 11B muestra antorchas de plasma situadas dentro del separador ciclónico. Vías opcionales de procesamiento para las partículas recogidas se muestran con líneas discontinuas. Figura 11C muestra una antorcha de plasma colocada en la parte inferior del separador ciclónico apuntando para el centro del vórtice para dirigir el plasma catalítico hacia el gas, contiendo menor cantidad de material particulado. Figura 11D muestra antorchas de plasma situadas dentro del separador ciclónico, pero antes del final de la caída del tubo, a fin de no causar mezcla indebida de las partículas pesadas de fuera del vórtice del gas con las partículas ligeras en el interior del vórtice. Figura 11E muestra una antorcha de plasma en la parte inferior del separador ciclónico apuntando para el centro del vórtice para dirigir el plasma catalítico en dirección al gas contiendo menor cantidad de material particulado. La adición de espacio alrededor de la antorcha de plasma permite que las partículas capturadas por el separador ciclónico saian más libremente. Figura 11F muestra una antorcha de plasma en la parte inferior del separador ciclónico apuntando para el centro del vórtice para dirigir el plasma catalítico hacia el gas con menor cantidad de material particulado. La adición de espacio alrededor de la antorcha de plasma permite que el material particulado capturado por el separador ciclónico salían más libremente, pero con la tolva de captación hacia los lados, para facilitar la colocación de la antorcha con menos interferencia .

Figura 12 muestra una modalidad del Sistema de Conversión de Carbono en el que el plasma se proporciona en la salida del separador de ciclón.

Figuras 13A a 13D ilustran diversas vistas de una modalidad del Sistema de Conversión de Carbono en que los separadores ciclónicos son externos al casco de protección envolviendo el Sistema de Conversión. Figura 13A muestra un ciclón separador vertical (1506) con una unidad horizontal de reformulación de gas (1300) y un recuperador vertical, (1500) que calienta el aire ambiente (1502) . La figura muestra la unidad de reformulación de gas (1300) sobre la parte superior del resto de la unidad de procesamiento primario (1000) y una combinación de la unidad de procesamiento secundario orientado verticalmente y la unidad de fusión (1200) , pero esto podría ser colocado al lado unidad de procesamiento primario o en una orientación vertical . La colocación del recuperador, en esta modalidad, minimiza la tubería de aire caliente para la unidad de procesamiento primario (1000) y la combinación de la unidad de procesamiento secundario orientado verticalmente y la unidad de fusión (1200) sin la necesidad de un recuperador de configuración especial. Figura 13B muestra la vista superior de la modalidad de la Figura 13A, donde los gases de escape procedentes de varios separadores ciclónicos se mezclan con la adición de plasma o, alternativamente, calor de plasma y aire caliente (1505) . Figura 13C muestra la vista media superior de una modalidad de la Figura 13A, donde el gas de escape sale de la unidad de procesamiento primario y de la unidad de procesamiento secundario y va para el separador es) ciclónico (s) externo (s) . La Figura 13D muestra una vista mediana del topo de una modalidad de la Figura 13A, donde se envía el residuo sólido a la unidad de fusión para el tratamiento final en la escoria. Esta modalidad también muestra cómo el aire caliente se añade a la rejilla inferior de la unidad de procesamiento y las cajas de aire primario en la unidad de procesamiento secundario .

Figura 14 es una representación esquemática de una vista superior de una modalidad del Sistema de Conversión de Carbono que detalla la rejilla (1003), y la unidad de reformulación de gas orientada horizontalmente con dos antorchas de plasma (1301) y el separador ciclónico (1401) . Figura 14 detalla adicionalmente un intercambiador de calor o recuperador (1500) opcionales asociados operativamente a la unidad de reformulación de gas .

Figuras 15-19 muestran varias configuraciones del Sistema de Conversión de Carbono que detalla las diferentes zonas.

Figura 20 es una representación esquemática que detalla la unidad de procesamiento primario de una modalidad del Sistema de Conversión, que muestra con revestimiento refractario (parcial) , entrada de material de alimentación, sistema de transferencia lateral y un deflector opcional (1010) . También se muestra un dispositivo opcional de fragmentación (1006) para triturar el material de alimentación que entra, una guillotina opcional (1008) , una máquina alternativa de accionamiento hidráulico (1012) , una placa de resorte rascador (1011) y un cepillo (1014) . A, B y C indican entradas de aditivo de proceso.

Figura 21 es una representación esquemática que detalla la unidad de procesamiento primario del Sistema de Conversión de Carbono con el suministro de aire horizontal.

Figura 22 es una representación esquemática que detalla la unidad de procesamiento primario de una modalidad del Sistema de Conversión, que muestra una cámara con revestimiento refractario (parcial) , la entrada de material de alimentación, un sistema de transferencia lateral, y un deflector opcional (1010) . También se muestra un dispositivo opcional de fragmentación (1006) para triturar el material de alimentación que entra, una guillotina opcional (1008) , una máquina alternativa de accionamiento hidráulico (1012) , una placa de resorte rascador (1011) y un cepillo (1014) . También se muestran los deflectores perforados (1022) , la altura del material de alimentación (1017) y la altura del material reactivo (1002) .

Figura 23 es una representación esquemática que detalla la unidad de procesamiento primario de una modalidad del Sistema de Conversión, que muestra una cámara con revestimiento refractario (parcial) , la entrada de material de alimentación (1007) , un sistema de transferencia lateral, y el deflector opcional (1010) . También se muestra un dispositivo opcional de fragmentación (1006) para triturar el material de alimentación que entra, una guillotina opcional (1008) , una máquina alternativa de accionamiento hidráulico (1012) , una placa de resorte rascador (1011) y un cepillo (1014) . Uno o más deflectores perforados (1022) se proporcionan. En esta modalidad, los deflectores perforados (1022) se suspenden por medio del uso de cadenas para permitir el movimiento del deflector. También se muestra la altura del material de alimentación (1017) y la altura del material reactivo (1002) .

Figura 24 es una representación esquemática que detalla la construcción de un paso en una modalidad del Sistema de Conversión que tiene un piso intensificado en la unidad de procesamiento primario. Las capas alternantes de metal pesado (1019) y una manta de cerámica (1020) se muestran. Plenos para la introducción de aire y / o vapor se muestran como líneas discontinuas (A, B y C) . El aire es suministrado a los plenos a través del espacio de la parte superior. Cada cámara está equipada con una boquilla (1021) . El paso está cubierto con refractario (1018) .

Figura 25 es una representación esquemática que detalla una modalidad de la unidad de procesamiento primario (1000) del Sistema de Conversión de Carbono, mostrando cámara con revestimiento refractario (parcial) , la entrada de material de alimentación, un sistema de transferencia lateral, y un deflector opcional (1010) . También se muestra un dispositivo opcional de fragmentación (1006) para triturar el material de alimentación a medida que entra, una guillotina opcional (1008) , una máquina alternativa de accionamiento hidráulico (1012), una placa de resorte rascador (1011) y un cepillo (1014) .

Figura 26 es una vista lateral detallada de una modalidad del sistema de transferencia lateral que muestra la operación en sentido horario. El piso de la unidad de procesamiento primario se muestra (1029) .

Figura 27 es una vista detallada de una modalidad del s sistema de transferencia lateral que muestra la operación en sentido anti -horario . Los detalla de una modalidad del sistema de accionamiento (1031) se muestran.

Figura 28 muestra una vista superior del sistema de transferencia lateral presentado en las Figuras 26 y 27.

Figuras 29A y 29B ilustran una modalidad de un sistema rascador (1037) para tratar el clinker potencial acumulado en la unidad de procesamiento primario. Figura 29A muestra una vista lateral que detalla las entradas de aditivos de proceso A, B y C, un cuchillo que raspa (1036), una abertura en la pared lateral del raspador (1038) y un reciprocante accionado hidráulicamente (1034) . Figura 29B muestra una vista frontal y detalla del colector de aditivos (1032) , un émbolo de movimiento alternativo (1035), y la trayectoria de la rasqueta (1039) . Opcionalmente, se calienta el rascador (1037) .

Figura 30 ilustra una modalidad de un sistema raspador para tratar con el clinker potencial (1046) que se acumula y o material pegajoso bruto (1047) en la unidad de procesamiento primario.. Figura 30 muestra las guías (1042) del sistema hidráulico del empujador (1044) . También se muestra la etapa anterior (1049) y las corrientes de fase (1041) . Opcionalmente, el rascador se calienta. El panel superior muestra el émbolo en la posición "inicial". Panel del medio muestra la remoción del material de alimentación pegajoso y el rascador frío parado. El panel inferior muestra el rascador caliente removiendo la escoria.

Figura 31 ilustra los pasos inclinados de la unidad de procesamiento primario con aditivos redireccionados . El panel superior muestra una inclinación de aproximadamente 20-30 grados. El panel inferior muestra una inclinación menor de 20 grados, y, opcionalmente, la liberación de vapor de la caja de aire, para limpiar la parte superior del émbolo.

Figura 32 ilustra la construcción de pasos de una modalidad de la unidad de procesamiento primario. Las capas alternantes de metal pesado (1019) y una manta de cerámica (1020) se muestran. Plenos para introducir aire y / o vapor se muestran como líneas discontinuas (A, B y C) . El aire es suministrado a los plenos en el espacio superior. Cada cámara está equipada con una boquilla (1021) . El paso está cubierto con refractario (1018) . La posición de la boquilla en una capa puede ser separada de la posición de las boquillas en la capa inferior o superior. Una sola capa puede incluir aire y / o entrada de vapor. Las capas individuales se pueden hacer como una sola fase sólida (1055) , como un compuesto de barras separadas (1054) o como un compuesto de barras separadas por un aislamiento entre las barras (1053) .

Figura 33 ilustra una modalidad del sistema de transferencia lateral que comprende bloques refractarios fundidos (1810) con inyección de aire a través de pared delgadas de tubos conectados a un espacio en la parte superior. El aire se conecta al bloque a través de tubos flexibles, juntas de acero inoxidable y bridas. Cada bloque está montado en un eje de giro libre (1815) y es accionado por un actuador hidráulico. Agua de refrigeración puede ser suministrada para cada bloque.

Figura 34 ilustra una modalidad de un sistema de transferencia lateral.

Figura 35 ilustra una modalidad del sistema de transferencia lateral y la inyección de aire. En este modo, la inyección de aire (1052) se eleva ligeramente por encima del émbolo (1048) . Esto se hace con el fin de aumentar la "zona caliente" donde la combustión parcial tiene lugar. Los émbolos (1048) siéntanse en el refractario (1018) y están aislados de la introducción de aire caliente. También se muestra la cabeza de inyección de aire (1055) y la capa superior del residuo sólido (1056) .

Figura 36 ilustra modalidades de una combinación de distribución del aire y sistema de transferencia lateral de la unidad de procesamiento primario que detallan la caja de aire (1057) , tuberías de aire (1058) y el aislamiento (1059) .

Figura 37 ilustra una modalidad de una combinación de distribución del aire y sistema de transferencia lateral de la unidad de procesamiento primario. Los tambores giran continuamente para mover el material a lo largo de la rejilla. Paletas (1510) dentro de cada tambor restringen el caudal del aire a la región de destino. Los tambores están limitados en ambas las extremidades por juntas de placa cerámicas (1512) , que se atornillan al exterior del tambor para mantener los límites de presión del tambor para permitir la expansión diferencial. Los tambores son accionados por un eje de accionamiento central, conectado con el resto del tambor por medio de las paletas . Las unidades individuales pueden ser proporcionadas por el tambor para facilitar la sustitución. También se muestran las tuberías de aire (1516) . El aire entra en la unidad de procesamiento primario a través de las perforaciones en las superficies de los tambores. Pasos entre los sucesivos pares de tambores aumentan el material de amortiguación.

Figura 38 ilustra una modalidad del sistema de distribución de aire y el sistema de transferencia lateral de la unidad de procesamiento primario, que detalla los émbolos (1048) asentados directamente sobre las cajas de aire (1057) . La superficie perforada dé la caja de aire se muestra como una línea discontinua.

Figura 39 ilustra una modalidad del sistema de distribución de aire y un sistema de émbolo de transferencia lateral de la unidad de procesamiento primario. En este modo, a reducir la deformación, se construyen las cajas de - aire (1030) como piezas separadas pesada de acero sólido donde solamente inyectan aire caliente en las zonas donde hay un caudal ininterrumpido / sin impedimentos. La inyección de aire se eleva ligeramente por encima del émbolo (1048), ya través de los agujeros de la caja de aire (1060) con uno o más chorros, si el espacio lo permite. Los émbolos (1048) se sientan en el refractario (1018) . Entre la caja de aire y el refractario, se proporciona un aislamiento térmico (1062) . La caja de aire también está próvida de aislamiento (1059,) . También se muestra la cabeza de inyección de aire (1055) y un sello (1064) .

Figura 40 ilustra distintas modalidades de proyectos mejores de sistemas de inyección de aire. Para reducir la deformación, las cajas de aire están construidas con piezas separadas, pesadas, de acero sólido que solamente inyectan aire caliente en zonas donde hay caudal ininterrumpido / sin impedimentos. La inyección de aire se eleva ligeramente arriba de los émbolos (1048) y se eleva a través de los topos con uno o más chorros, si el espacio lo permite. Los émbolos (1048) se sientan, en el refractario (1018) . Entre la caja de aire y el refractario, se proporciona un aislamiento térmico (1062) . La caja de aire también está próvida de aislamiento (1059) . También se muestra la cabeza de inyección de aire (1055) , un sello (1064) y un espaciamiento (1066) . La parte superior del material reactivo se muestra por la línea (1056) .

Figura 41 ilustra una modalidad de un sistema de émbolo de transferencia lateral de la unidad de procesamiento primario (1000) detallando la inyección de aire (1502) y vapor (1067) . La adición de vapor puede ser utilizada para controlar la temperatura y promover la gasificación del vapor. En esta modalidad, el vapor se canaliza debajo del aire para continuar a amortiguar el émbolo de la zona caliente. La parte superior del material reactivo se muestra por una línea (1056) .

Figura 42 ilustra una modalidad de un émbolo de transferencia lateral de la unidad de procesamiento primario (1000) detallando la inyección de aire (1502) y vapor (1067) , y la cabeza de inyección de aire (1055) . La adición de vapor puede ser utilizado para controlar la temperatura y promover la gasificación de vapor. En esta modalidad, el vapor se mezcla previamente con el aire antes de ser inyectado en el lecho. La parte superior del material reactivo se muestra por una línea (1056) .

Figura 43 ilustra un émbolo de múltiples etapas de una modalidad de la unidad de procesamiento primario.

Figura 44 es una vista isométrica de una escala completa de la Figura 43.

Figura 45 ilustra una sola etapa de la rejilla completa mostrada en las Figuras 43 y 44.

Figura 46 es una vista lateral de la sola etapa mostrada en la Figura 45.

Las Figuras 47A-47C ilustran una combinación de la unidad de procesamiento secundario y el sistema de fusión de una modalidad del Sistema de Conversión de Carbono, que detalla en parte, entradas para los quemadores auxiliares (138, 139) , una salida de escoria (130) , y uno sistema de calentamiento de la zona especifica (es decir, un sistema que puede establecer dos zonas de temperatura) que comprende una caja de aire (135) y una antorcha de plasma (140) . En esta modalidad, el impedimento es un domo sólido refractario (145) con una pluralidad de tuberías (151) montados por bloques de montaje en forma de cuña (150) en región interzonal . La cúpula refractaria sólida está dimensionada de tal manera que hay un espacio entre el borde exterior de la cúpula y la pared interior de la cámara. Una pluralidad de bolas de alúmina o de cerámica (165) de diámetro de 20-100 mm descansa en la parte superior de la cúpula refractaria para formar un lecho y proporcionar la difusión de aire caliente para promover la transferencia de calor a la ceniza de plasma, para inicialmente derretir la ceniza en escoria. Figura 47A es una vista en sección longitudinal parcial. Figura 47B es una vista en sección transversal del modo ilustrado en la Figura 47A, el nivel AA. Figura 47C es una vista superior del impedimento y de las cuñas de apoyo . · Figura 48 es una ilustración detallando diversas vistas de un impedimento en región interzonal de una modalidad del Sistema de Conversión de Carbono. El impedimento comprende una serie de ladrillos refractarios interconectados (245) . Los ladrillos se montan sobre un elemento de montaje (250) de tal manera que hay aberturas (255) entre los ladrillos adyacentes. La salida de escoria (230), la antorcha de plasma (240) y el entrada quemador auxiliar (239) se muestran también .

Figura 49 es una ilustración de un impedimento en región interzonal de un Sistema de Conversión de Carbono comprendiendo una rejilla. La rejilla incluye un conjunto de tubos refractarios forrados sustancialmente paralelos (345) montados dentro de un anillo de montaje (350) . Los tubos están montados de modo que hay un espacio (355) entre los tubos adyacentes. Opcionalmente, una pluralidad de bolas de. alúmina o de cerámica entre 20 a 100 mm de diámetro, descansa en la parte superior de la cúpula refractaria para formar un lecho y proporcionar la difusión de aire caliente para promover la transferencia de calor a la ceniza de plasma, para inicialmente derretir la ceniza en escoria en la región entre-zonal. En algunas modalidades, el aire caliente es introducido en la zona secundaria de procesamiento a través de agujeros en la superficie superior de los tubos revestidos con refractario sustancialmente paralelos (345) .

Figura 50 ilustra una modalidad de una combinación de la unidad de procesamiento secundario y la unidad de fusión, en parte. El aire caliente es introducido en la unidad de procesamiento secundario a través de las cajas de aire (135) . El aire suministrado a las cajas de aire es controlable permitiendo el ajuste del proceso de conversión. Opcionalmente , vapor puede ser inyectado en la unidad de procesamiento secundario a través de las entradas de inyección de vapor (no mostrado) . Región interzonal comprende un impedimento físico (145) para guiar el caudal de material desde la unidad de procesamiento secundario hasta la unidad de fusión. Una pluralidad de bolas de alúmina o de cerámica (165) de 20-100 mm de diámetro se encuentra en la parte superior de la cúpula para formar un lecho refractario y proporcionar la distribución del aire caliente para promover la transferencia de calor del plasma a la ceniza para fundir inicialmente, la ceniza en escoria en la región entre- zonal. La unidad de fusión incluye varias entradas, incluyendo una entrada para la antorcha de plasma, una entrada del quemador para alojamiento de un quemador (139) para precalentar la cámara, y las entradas de varios aditivos de procesos, incluyendo aire caliente y carbono y / o bolsa de cenizas. La unidad de fusión está equipada con una antorcha de plasma (140) y una tobera de aire montada tangencialmente (141) . La salida de escoria (130) también se muestra.

Figura 51A es una vista en sección transversal que detalla las entradas de la unidad de fusión de la zona de recuperación de carbono de una modalidad del Sistema de Conversión de Carbono incluyendo el oxígeno y / o entradas de aire (O) , entradas de carbono (C) , entradas de la antorcha de plasma (P) y una entrada quemador de gas (G) . La Figura 5IB es una vista longitudinal parcial da modalidad que se muestra en la Figura 51A. Un recipiente para escoria (33) y un baño de agua de refrigeración (78) se muestran también.

Figura 52 es una vista parcial en sección longitudinal de una modalidad del Sistema de Conversión de Carbono que detalla la unidad de fusión con un deflector de calor de plasma (61) . Un baño de agua de refrigeración (78) también se muestra.

Figura 53 ilustra una modalidad del Sistema de Conversión de Carbono en que la unidad de fusión comprende, además, un recipiente (33) para formar una piscina de escoria con el fin de facilitar el mezclado de la escoria. Un deflector de calor de plasma (61) también se muestra.

Figura 54 es una vista parcial en sección longitudinal de una combinación de la unidad de procesamiento secundario y la unidad de fusión (parcial) de una modalidad del Sistema de Conversión de Carbono que detalla un sistema de refrigeración de escoria (114) incluyendo pulverización de agua y cadena de arrastre. El aire caliente es introducido en la unidad de procesamiento secundario a través de una caja de aire (135) . Región interzonal comprende un impedimento físico (145) para guiar el caudal de material desde la unidad de procesamiento secundario hasta la unidad de fusión. La unidad de fusión está equipada con una antorcha de plasma (140) y una tobera de aire montada tangencialmente (141) . Una salida de escoria (130) también se muestra.

Figura 55 es una vista parcial en sección longitudinal de una combinación de la unidad de procesamiento secundario y la unidad de fusión (parcial) de una modalidad del Sistema de Conversión de Carbono que detalla las cajas de aire (135) . Región interzonal comprende un impedimento físico (145) para guiar el caudal de material desde la unidad de procesamiento secundario hasta la unidad de fusión. La unidad de fusión incluye varias entradas, incluyendo una antorcha de plasma, un entrada de quemador para acomodar un quemador (139) para precalentar la cámara y las entradas de varios aditivos de procesos, incluyendo aire caliente y carbono y / o bolsa de cenizas. La unidad de fusión está equipada con una antorcha de plasma (140) y una tobera de aire montada tangencialmente (141) . Una salida de escoria (130) y una pluralidad de bolas de alúmina o de cerámica (165) se muestran también.

Figura 56 es una vista en sección transversal a través de la caja de aire de la modalidad mostrada en la Figura 55.

Figura 57 es una vista en sección transversal a través de las entradas de aire y la antorcha de plasma localizadas tangencialmente, de acuerdo con la realización mostrada en la Figura 55.

Figura 58 es una vista en sección transversal del nivel del quemador de la modalidad mostrada en la Figura 55.

Figura 59 ilustra vistas alternativas de una combinación de la unidad de procesamiento secundario y la unidad de fusión de las Figuras 55-58. Un sistema de refrigeración de la escoria (114) incluyendo pulverización de agua y la cadena de arrastre también se muestra.

Figura 60 detalla diversas vistas de una combinación de la unidad de procesamiento secundario y la unidad de fusión (parcial) de una modalidad Sistema de Conversión de Carbono que detalla la salida de escoria (430) y un sistema de calentamiento de la zona específica (es decir un sistema que puede establecer dos zonas de temperatura) que comprende una entrada de aire y la antorcha de plasma (440) y boquilla del grifo opcional (446) . En esta modalidad, la zona de procesamiento secundario está situada centralmente y la escoria o zona de fusión se encuentran hacia la periferia de la cámara. El suelo de la cámara está inclinado de modo que la zona de procesamiento está corriente abajo de la zona secundaria de escoria, promoviendo así un movimiento unidireccional del material entre estas zonas. Las dos zonas están separadas por región interzonal . Región interzonal comprende un impedimento físico para regular el caudal de material desde la zona de procesamiento hasta la zona secundaria de la escoria. En esta modalidad, el impedimento físico comprende una serie de tubos perforados revestidos con refractario sustancialmente verticalmente orientado sustancialmente paralelo (445) . El aire caliente es introducido en el tratamiento secundario a través de las perforaciones de los tubos hasta el centro de la pila de material de alimentación procesado, de este modo convirtiendo y calentando el carbono de los materiales de alimentación transformados. El aire se calienta ligeramente a medida que proviene de la parte inferior, mientras que refrigera los tubos. A través de la toma de aire (441) en la zona de escoria, aire es se inyectado en la fila exterior de los tubos y sirve para mantener muy caliente la superficie exterior de los tubos, con el fin de evitar que la escoria se congele. La parte inferior inclinada de la zona de escoria sirve para drenar los residuos hacia el lado de la cámara donde se encuentra la antorcha de plasma, de modo que los residuos se funden en escoria fundida.

Figura 61 detalla diversas vistas de una combinación de la unidad de procesamiento secundario y la unidad de fusión (parcial) de una modalidad del Sistema de Conversión de Carbono que detalla una salida de escoria (530) , y el zona especifica del sistema de calentamiento (es decir un sistema que puede establecer dos zonas de temperatura) que comprenden las entradas de aire (no mostrado) y la antorcha de plasma (540) . Región interzonal comprende un impedimento físico para regular el caudal de material. En esta modalidad, el impedimento físico comprende una rueda dentada en la cúpula (545) .

Figura 62 detalla diversas vistas de una combinación de la unidad de procesamiento secundario y la unidad de fusión (parcial) de una modalidad del Sistema de Conversión de Carbono. El piso de la zona de escoria comprende una mesa refractaria giratoria inclinada. La rotación de la mesa facilita la evacuación de la escoria fundida. Opcionalmente, la mesa puede incluir una pluralidad de bolas de cerámica para facilitar la transferencia de calor desde el plasma. El piso de la zona de escoria puede ser levantado y retractado de las zonas de procesamiento. El topo de la mesa revestida con refractario está montado sobre un eje de accionamiento (846) conectado operativamente a un motor montado en el exterior (847) . El conjunto escoria-piso es fácilmente desmontable de región interzonal y de la zona de conversión de carbono, y está montada sobre una mesa elevadora en los carriles para facilitar la limpieza. Una pluralidad de bolas de cerámica (848) promueve la transferencia de calor desde el plasma. Opcionalmente , la escoria fundida se enfría por pulverización de agua que sale de la salida de escoria (830) y la escoria solidificada cae en una cadena de arrastre para la extracción. La salida de escoria (830) , una antorcha de plasma (840) y el impedimento (845) también se detallan.

Figura 63 detalla diversas vistas de una combinación de la unidad de procesamiento secundario y la unidad de fusión (parcial) de una modalidad del Sistema de Conversión de Carbono. El impedimento incluye un cono refractario giratorio (921) montado sobre un pedestal de accionamiento que tiene un eje de accionamiento (933) conectado a un motor externo (942) . La porción inferior del refractario rotativo comprende un contenedor (978) donde la escoria se acumula antes de salir de la cámara. El conjunto impedimento / escoria-piso es fácilmente desmontable de región interzonal y de la zona de conversión de carbono y está montada sobre una mesa elevadora en los carriles para facilitar la limpieza. Opcionalmente, la escoria fundida se enfría por aspersión de agua en la salida de la salida de escoria, y escoria solidificada cae en una cadena de arrastre para la extracción. Antorcha de plasma (940) y el quemador de gas natural o propano (937) también se detallan.

Figura 64 detalla diversas vistas de una combinación de la unidad de procesamiento secundario y la unidad de fusión (parcial) de una modalidad del Sistema de Conversión de Carbono, antorcha de plasma (640) , las entradas de carbono y / o bolsa de ceniza (642 ) y la entrada de aire caliente (641) .

Figuras 65A a 65C detallan diversas vistas de una combinación de la unidad de procesamiento secundario y la unidad de fusión (parcial) de una modalidad del Sistema de Conversión de Carbono equipado con múltiples generadores de gas caliente (HGGs) para propagar el perfil de temperatura de la cámara y evitar las zonas frías donde la escoria se solidifica. Estas figuras muestran cómo el HGG / antorchas pueden ser configurados para hacer girar los gases calientes en la unidad de fusión, o enfocar la fusión hacia el centro. La Figura 65A muestra también la escoria fundida en tránsito por el aspersor de agua.

Figuras 66A a 66C muestran diversas vistas de una combinación de la unidad de procesamiento secundario y la unidad de fusión (parcial) de una modalidad del Sistema de Conversión de Carbono equipado con un generador de gas caliente (HGG) . Figura 66A es una ilustración 3D de la unidad de fusión con el generador de gas caliente (1262) utilizando una antorcha (1303) y con las entradas opcionales para los sólidos y gases en la unidad de fusión. Hay múltiples entradas para los gases y sólidos en HGG. Figuras 66B y 66C son vistas laterales que muestran la cámara baja del HGG. La unidad de refrigeración de escoria (1259) y el apoyo de la antorcha de plasma (1305) también se muestran.

Figuras 67 y 68 ilustran un sistema HGG que se puede ser utilizado en una combinación de la unidad de procesamiento secundario y la unidad de fusión de una modalidad del Sistema de Conversión de Carbono. Este HGG emplea una antorcha de plasma (1303) rodeado por entrada neumática sólido (1264) que es entonces rodeado por una entrada de gas caliente y (1266) y salidas de gas caliente (1263) . Opcionalmente, las entradas de gas son aire y nitrógeno o cualquier otro gas que puede utilizarse en la gasificación incluyendo C02, 03, gas de síntesis, oxígeno u otro gas, o sus combinaciones. En una modalidad, el gas caliente es de aproximadamente -600° C. La salida de gas caliente, puede tener opcionalmente, paletas (1207) para girar el gas. El apoyo de la antorcha de plasma (1305) y la refrigeración de la escoria (1259) también se muestran.

Figura 69A ilustra las camadas de material refractario y la instalación del HGG (1262) en una combinación de la unidad de procesamiento secundario y el sistema de fusión de una modalidad del Sistema de Conversión de Carbono. En esta modalidad, la pared exterior (1272) es generalmente hecha de metal o material compuesto, que se utiliza en la construcción (cemento) . El aislamiento (1059) está diseñado para proteger el material refractario y la pared exterior contra los cambios de aumento de la temperatura. El refractario de baja temperatura (1270) está diseñado para reducir la temperatura entre la pared exterior y el ambiente de la cámara de formación de escoria. El refractario de alta temperatura (1269) está diseñado para soportar ultra-elevadas temperaturas de la zona de fusión (1271) y la degradación debido al contacto de la escoria. Figura 69B es una sección transversal rotacional de la Figura 69A, donde existen líneas de desvío de gas opcionales (1268) . También se muestra un grifo de escoria (1260) . El impedimento o soporte del lecho (1265) y el soporte del lecho de esferas (1267) también se muestran.

Figuras 70A y 70B muestran un separador ciclónico localizado internamente en una realización del Sistema de Conversión de Carbono situado dentro del casco del Sistema de Conversión. En la modalidad ilustrada, un banco de separadores ciclónicos con flechas de caudal de gas es mostrado a partir del ángulo del gas procedente de la unidad de procesamiento primario de gas y de la unidad de procesamiento secundario. Un primer conjunto de tubos separadores ciclónicos son cortados para mostrar las líneas de caudal de gas a través del sistema y en donde las cenizas se depositan. Figura 70B muestra una imagen 3D de la Figura 70A. Gas con partículas (1409) entra en el separador ciclónico y el gas con menor carga de partículas (1300) sale. Partículas (1402) se recogen para el procesamiento adicional opcional. También se muestra una válvula de mariposa (1408) .

Figura 71A-71C muestra varias configuraciones en nivel superior del plasma en la unidad de reformulación de gas . Figura 71A) Generadores de Plasma (1308) están dispuestas apuntando hacia el centro. Figura 71B) Generadores de Plasma (1308) apuntan una orientación aleatoria, con el fin de promover mixtura efectiva. Figura 71C) Generadores de Plasma (1308) apuntan opuesto uno al otro y ligeramente desplazado para promover la turbulencia. Las flechas indican los aditivos de procesamiento y / o gas de escape. También se muestra un tubo de refino (1309) .

Figuras 72A y 72B muestran la inclusión de las zonas de turbulencia (1316) para la reformulación mejorada en una modalidad de la unidad de reformulación de gas. Figura 72C muestra ejemplos de generadores de turbulencia, incluyendo una rejilla pasiva (1313), una rejilla activa (1310) con eje de rotación (1314) y el eje fijo (1311) y el generador completo (1312) con variación lineal del impedimento del caudal (1312) .

Figura 73 muestra el gas (1317) , a ser reformulado, entrando tangencialmente en la unidad de reformulación de gas creando un remolino, que es tratado por la antorcha de plasma y el manipulador de gas en una modalidad de la unidad de reformulación de gas. Residuo (1318) también se muestra.

Figura 74 muestra ejemplos de medios para generar turbulencia. Rejilla activa (1310) incluye motores (1320) y un área abierta (1321) . Un generador completo (1323) con una obstrucción variable para la generación de cizallaraiento, incluye áreas bloqueadas (1319) y áreas abiertas (1321) .

Figura 75 es un diagrama que ilustra una boquilla del tipo A en la salida del caudal de aire.

Figura 76 es un diagrama que ilustra una boquilla de tipo B en la salida del caudal de aire.

Figura 77 es un diagrama de caudal que ilustra una modalidad del Sistema de Conversión de Carbono con un generador de turbulencia (1324) detallando entrada opcionales de aditivos (1004) que incluyen, pero no se limitan a vapor, aire, 02 , N2 , catalizador, ozono, agentes de caudal, agua, los adsorbentes y las entradas de alto carbono. Cada flecha de aditivo puede indicar un solo tipo de aditivo o diversos tipos de aditivos. El aditivo (s) puede ser añadido mezclado 4 O o por separado a través de dispositivos de entrada de los aditivos (y en varias ubicaciones dentro de una determinada unidad funcional) . La unidad de procesamiento primario (1000) , la unidad de reformulación de gas (1300) con ciclón (1400) , y la unidad de procesamiento secundario (1201) se detallan. La entrada de material de alimentación (1002) , material de alimentación procesado (1003), y el gas de escape cargado de partículas reducidas (1403) también se muestran.

Figuras 78A y 78B son un diagrama de caudal que ilustra una modalidad de diversos tipos de Sistema de Conversión de Carbono con un generador de turbulencia (1324) .

Figura 79 es un diagrama esquemático que ilustra la parte inferior de la unidad de procesamiento secundario, donde la ceniza / escoria / carbón activo entran y salen del sistema de unidad de fusión de una modalidad del Sistema de Conversión de Carbono. El residuo sólido (1206) fluye abajo por una curva pendiente hasta la unidad de fusión. La antorcha transferida (1277), electrodo (1274), quemador (1273) , la entrada (1276) para llenar / retirar el metal (1275) se muestran.

Figura 80 es un diagrama esquemático que ilustra el lado inferior de la unidad de procesamiento secundario, donde la ceniza / escoria / carbón activo entran y salen de la unidad de fusión en una modalidad del Sistema de Conversión de Carbono. Este proyecto modificado de la unidad de fusión es tal que el alcance de la unidad de fusión es mayor que la circunferencia de fusión de la unidad de procesamiento secundario. En esta modalidad, el caudal de tapón inferior de la escoria se demuestra que es reemplazable y la cúpula tiene anillos anulares (hechos de metal y / o refractario) , que ayudan en el control del caudal de escoria, para asegurar la reducción del caudal a lo largo de las pared de la unidad de fusión. También se muestra la antorcha de arco transferido (1277) .

Figuras 81A y 81B son un diagrama esquemático que ilustra la parte inferior de la unidad de procesamiento secundario, donde la ceniza / escoria / carbón activo entran y salen del sistema de unidad de fusión de una modalidad del Sistema de Conversión de Carbono que detalla el agujero lateral de purga. El residuo sólido (1206) que fluye por una curva pendiente con un potencial lugar de lanzamientos (1279) hasta la unidad de fusión. La antorcha transferida (1277) , electrodo (1274) , quemador (1273) , deflector (1010) , cajas de aire (1502) y llenar / retirar el metal (1275) son mostrados. Un punto alternativo de entrada de TAT se encuentra en (1278) . Un deflector (1010) controla el caudal de material e incluye un eje (1280) para ajustar la altura del deflector y una conexión de soporte deflector (1061) . Figura 81B es una vista inferior del tubo de la piscina escoria (1258) .

Figura 82 detalla los bloques que conforman el agujero de salida en el lado de la unidad de fusión en una modalidad del Sistema de Conversión de Carbono. Las partes funcionales principales son pared de plástico refractario con una abertura de caudal para lancetear la escoria (1287) y el aliviadero (1290) con una abertura para escoria (1286) . El resto de los bloques son para apoyo y acceso e incluyen el soporte (1291) y el obturador de la junta (1289) . Panel medio muestra la orientación del sistema de amortiguación de la clavija en la pared de la unidad de fusión.

Figura 83 detalla todas las diversas herramientas necesarias para completar el mantenimiento del agujero de purga, como se muestra y describe en la Figura 84. Guías del obturador (1296) están hechas de metal o refractario resistentes a alta temperatura, y otras herramientas están hechas de metal resistente a alta temperatura también puede tener revestimiento refractario y / o aislamiento para evitar la fusión. Pinzas de apoyo de bloque (1297) , pincho plástico refractario (1294) , lanza de oxígeno curva (1292) , con lanza de salida (1293) , pinzas del recipiente (1299) y guía de' la bandeja (1298) se muestran.

Figura 84 ilustra el sistema de caudal lateral que puede ser realizado por punción de la plataforma de elevación o bajada por pasarela extensible. Bandeja (1142), bandeja guía (1298) , conector de puerta bisagras (1103) , bloque de soporte lateral (1106) , lanza guía (1296) , zonas congeladas de escoria A (1100) y B (1101) se muestran. Reticulado (1143) indica bloques refractarios con agujero central para liberar la escoria o la punción. El reticulado (1018) indica bloques refractarios, que son completamente sólidos a lo largo de la sección transversal.

Figura 85 detalla los procedimientos para conectores de diferentes tamaños. El espacio adicional se llena con plástico resistente permanente. (1109) muestra la proyección sólo para el lado caliente.

Figura 86 muestra cómo la pared interna de una modalidad de la unidad de fusión puede ser reparada. Opcionalmente , el parche de reparación es "permanente" hasta que él se desgaste. El parche de reparación se realiza mediante dos placas de aluminio (1110) para apretar y juntar el plástico refractario (1112) . Un émbolo (1115) llena el plástico refractario. Un tubo interior se introduce en la unidad de fusión (que se fundió en la piscina escoria / metal) para crear un nuevo agujero de salida lateral. Un tapón (1113) desenrosca, de modo que la placa de aluminio y el tubo pueden ser empujados para dentro, hacia . la unidad de fusión para permitir el caudal de escoria. La pared de plástico con un agujero de escoria refractario para lanza (1289) también se muestra.

Figura 87 muestra una modalidad en el que se utiliza un quemador (1117) para mantener la temperatura al recipiente, de manera que la escoria no se congela. En esta Figura, la opción es que el quemador es portátil y funciona con un compresor de gas (1118) . Opcionalmente , el quemador está conectado al lado de la unidad de fusión y es un pequeño quemador multi-combustible , trabajando opcionalmente con gas de síntesis. El quemador se inserta en un agujero en el bloque quemador refractario (1119) . El agujero del quemador incluye un tapón (1120) . Gas de escape (1116) se devuelve al sistema .

Figura 88 muestra una modalidad donde el agujero de salida lateral de la unidad de fusión tiene tubos (1124) instalados en un medio de refrigeración para ser utilizado con el fin de prolongar la vida del agujero de salida lateral y del recipiente. Medios de refrigeración pueden ser aire, agua, vapor, fluido térmico, etc. Una línea continua de agua (1124) está conectada al recipiente. Una manta de aislamiento aislante protectora se coloca entre el tubo y el bloque refractario sombreado (no mostrado). El agua de refrigeración con reciclaje (1123) se muestra con desvío opcional directamente al desagüe. (1121) muestra las líneas de agua a través del tapón (en la pieza de recipiente sólido desmontable) . El piso del tapón (1122) está configurado para estimular el caudal de escoria lejos de los cursos de agua.

Figura 89 ilustra una combinación de la unidad de procesamiento secundario y el sistema de fusión de una modalidad del Sistema de Conversión de Carbono, que detalla en parte, la antorcha de arco transferido (1277) .

Figura 90 ilustra un proyecto del sistema de rejilla móvil de transferencia lateral, la unidad de procesamiento primario del Sistema de Conversión de Carbono. La rejilla ilustrada está formada por superposición de cartuchos (2000) .

Figura 91 es una vista alternativa de la rejilla de la Figura 90.

Figura 92 ilustra un cartucho individual (2000) de las rejilla móviles de las Figuras 90 y 91. Una estructura de cartucho de múltiples piezas (2010) proporcionan la estructura del cartucho y el apoyo a los componentes de los mismos. El cartucho está fijado a la pared de la unidad de procesamiento primario a través de una placa de conexión (2005) . El cartucho incluye guías de alineación (2015) para facilitar la inserción correcta del cartucho en la pared de la cámara y la instalación de ranuras (2020) para permitir la inserción de herramientas para facilitar la inserción y la extracción del cartucho. El cartucho de la caja de aire se compone de varias cajas de aire más pequeñas (2025) construidas en acero al carbono espeso con agujeros de aire (2030) en la parte superior de cada caja de aire. El aire es suministrado a las cajas de aire individuales a través de un único distribuidor de aire (2035) conectado a un tubo de aire (2040) , que se une a una brida de aire caliente (2045) asociada con la placa de conexión. Los componentes del cartucho de la transferencia lateral incluyen un émbolo empu ador de múltiples dedos (2050) . Los dedos individuales del émbolo comprenden una ranura configurada para enganchar elementos de enganche en forma de I (2075) o en forma de C (2078) posicionados entre las cajas de aire individuales y las cajas de aire individuales externas y la estructura del cartucho, respectivamente, donde mantienen los émbolos en la parte superior de las cajas de aire.

Figura 93 ilustra una vista alternativa del cartucho de la Figura 92 que muestra el suministro de aire individualmente a las cajas de aire individuales a través de un único distribuidor de aire (2035) conectado a un tubo de aire (2040) .

Figuras 94A y 94B ilustran una vista alternativa del cartucho individual de la Figura 92.

Figura 95 ilustra una vista alternativa del cartucho individual de la Figura 92.

Figuras 96A-96C ilustra vistas alternativas del cartucho individual de la Figura 92.

Figura 97 ilustra una combinación de la unidad de procesamiento secundario y el sistema de fusión de una modalidad del Sistema de Conversión de Carbono detallando en parte, una entrada para el quemador auxiliar (139), una salida de escoria (130) , y una entrada para la antorcha de plasma (141) . En esta modalidad, el impedimento es una cúpula sólida refractaria (145) con una pluralidad de tuberías (151) montadas por ladrillos de montaje en forma de cuña en la región interzonal.

Figuras 98-100 detallan el impedimento de la combinación de la unidad de procesamiento secundario y la unidad de fusión de la Figura 97.

Figura 101 detalla los perfiles del suelo de la unidad de procesamiento primario.

Figura 102A muestra una modalidad del agujero lateral de escape de la unidad fusión que está hecho de dos secciones refractarias (líneas discontinuas) . Papel cerámico y / o manta (1020) se muestran. Figura 102B muestra varios métodos de cómo manipular partes del tapón refractario del agujero lateral de escape para la colocación dentro de la cámara. I muestra la colocación del soporte móvil con rodillos. II muestra la recolección y manejo de un sistema de vías. III muestra el colocado en el lugar por un elevador mecánico.

Figura 103 ilustra una combinación de la unidad de procesamiento secundario y el sistema de fusión de una modalidad del. Sistema de Conversión de Carbono detallando en parte, donde la ceniza / escoria / carbón activo entran y salen de la unidad de fusión (1250) .

Figuras 104A y 104B son un diagrama esquemático que ilustra la parte inferior de una combinación de la unidad de procesamiento secundario y el sistema de fusión de una modalidad del Sistema de Conversión de Carbono, detallando en parte, donde la ceniza / escoria. / carbón activo entran y salen de la unidad de fusión en una modalidad del Sistema de Conversión de Carbono detallando el agujero lateral de escape. El residuo sólido (1206) fluye hacia abajo en una curva donde se encuentra una localización potencial de lanza (1279) y la unidad de fusión. La antorcha transferida (1277) , electrodo (1274), quemador (1273), deflector (1010), entrada de aire (1502) y llenar / retirar el metal (1275) se muestran. Un punto de entrada alternativo para TAT es en (1278). Un deflector (1010) controla el caudal de material. Cuando la puerta (1128) está abierta, placas refractarias (1018) pueden deslizar para ajustar la altura de los deflectores. Las placas superiores (1130) son más delgadas. Bloques (1018) apoyan el deflector. Ranuras de soporte (1029) se proporcionan para los bloques o placas refractarios. Figura 104B es una vista inferior del tubo de la piscina de escoria.

Figura 105 es un diagrama que ilustra una modalidad del quemador en una unidad de fusión (1250) vista desde arriba, que muestra la posición del quemador. Refractario (1018) , piscina de escoria (1258), electrodo (1274) y quemador (1273) Figura 106 ilustra una modalidad de una unidad de fusión. Se muestran: la entrada (1252) , antorcha de plasma (1303) , lado caliente (1131) vista de la puerta y raspador (1135) , quemador de gas de escape opcional . (1145) , IFB (1138) , casco de acero (1134), lanza de oxígeno (1133) , quemador opcional pequeño (1273) para mantener la escoria final caliente y refrigeración de agua (1136) .

Figura 107 ilustra una modalidad de una unidad de fusión. Se muestran: la entrada (1252) , antorcha de plasma (1303) , lado caliente (1131) vista de la puerta y raspador (1135) , rejilla pasiva (1313) , quemador de gas de escape opcional (1145) , IFB (1138), casco de acero (1134) , lanza de oxígeno (1133) , quemador opcional pequeño (1273) para mantener la escoria final caliente y refrigeración de agua (1136) son muestreados.

Figura 108 ilustra una modalidad de una unidad de fusión .

Figuras 109A-109H ilustran los distintos tipos de conceptos de agujero de escape. FIGURA 109A) Los calentadores de inducción cerrados (1137) rodea un "tubo" dejando el material refractario y aumenta la temperatura del refractario circundante; esto permite que la escoria (1139) fluye a través del " tubo" (1140) y derrame para fuera de la unidad de fusión (1250) . Cuando suficiente escoria se ha retirado, calentadores de inducción se apagan, y la escoria se solidifica en el "tubo". Durante el escape, no se permite que el nivel de escoria fundida alcance la parte superior del tubo, de modo que los gases en la cámara y la atmósfera no se mezclan. FIGURA 109B) La lanza de oxígeno (1133) se utiliza para "quemar" un agujero en la pasta blanda refractaria (1141) que permite que la escoria fundida (1139) derrame (1140) . El caudal se detiene lanzando se un poco de polvo refractario en el agujero o empujando una pieza de manta cerámica en el agujero. Durante el escape, no se permite que el nivel de escoria fundida alcance la parte superior del tubo, de modo que los gases en la cámara y la atmósfera no se mezclan. FIGURA 109C) Un tapón de agua enfriada (1142) se mueve para fuera (parcialmente) para exponer el agujero de escape. Retrocede si sea necesario para detener el caudal antes de que el agujero abra para la atmósfera (cámara de vacío) . El material no "adhiere" en el conector, porque es una superficie lisa y fría. FIGURA 109D) una "cuña" de metal (1138) es introducida en un agujero de salida para controlar el caudal de escoria. La cuña puede ser colocada rápidamente de nuevo en la cámara para evitar que el nivel de escoria fundida caiga demasiado lejos. FIGURA 109E) la escoria drena cuando la gravedad empuja la escoria a través del agujero de escoria mientras que se mantiene el nivel de la piscina alrededor del nivel de salida del agujero de escape. FIGURA 109F) El mismo método que en la FIGURA 109E, excepto que la escoria fluye hacia abajo y hacia fuera de un agujero vertical hecho en el material refractario y una lanza es usada para abrir el sello del agujero de escape, sí él permanece tapado. FIGURA 109G) Escoria que derrama a una temperatura controlada (calentada o enfriada) insertada en . el lado refractario de la cámara con un tapón (generalmente de naturaleza cónica) es empujada contra la salida para controlar / detener el caudal de la escoria para fuera de la cámara. FIGURA 109H) Escoria derrama debido a la gravedad, pero la salida final es un bloque de vertedero que es reemplazable. Puede ser calentado o enfriado, según sea necesario (no se muestra) .

Figuras 110A a 110G ilustran varias vistas isométricas externas de un Sistema de Conversión de Carbono que detalla una unidad de procesamiento primario orientado horizontalmente (4000) con rejilla (4002), una combinación de la unidad de procesamiento secundario (4201) y unidad de fusión (4250) con región entre- zonal con la antorcha de plasma (4301) , y una unidad para la reformulación de gas con separador ciclónico (4400) , la cámara de refinación (4302) y dos antorchas de plasma (4301) .

Figuras 111A y 111B ilustran diversas disposiciones del separador ciclónico de la unidad reformulación de gas, en que el gas de síntesis reformado se recicla de nuevo al ciclón para promover mezcla y efecto ciclónico.' Un tubo del ciclón (1406) , una inserción de tubos de ciclón (1407) , fuga mínima (1411), salida de gas reciclado (1412), soporte para el tubo interior (1413), soporte para inserción (1414), salida de gas de síntesis (1507) se muestran.

Figura 112 ilustra una vista lateral de una modalidad del Sistema de Conversión de Carbono que detalla una unidad de procesamiento primario orientada horizontalmente (4000) con una rejilla (4002) y una fuente de alimentación asociada (4001) , una combinación del procesamiento secundario orientado verticalmente (4201) y la unidad de fusión (4250) con región interzonal y antorcha de plasma (no mostrado) , y una unidad de reformulación de gas con separador ciclónico (4400) , una cámara de refinación (no mostrado) y antorchas de plasma (4301) . La unidad de reformulación de gas incluye separador ciclónico con antorchas de plasma posicionadas en la garganta de la entrada del ciclón y la posición alternativa dentro de la cámara del ciclón.

Figura 113 ilustra una vista isométrica del modo mostrado en la Figura 112.

Figura 114 ilustra un lado de la forma mostrada en la Figura 112, con un corte que muestra las partes internas de los vasos (cámaras) .

Figuras 115A y 115B ilustran una modalidad del separador ciclónico de la unidad de reformulación de gas. La Figura 115A muestra una vista frontal con las antorchas posicionadas en la garganta de entrada del ciclón. Figura 115B muestra una vista superior del ciclón con la tapa y antorchas retiradas de la vista.

Figuras 116A a 116D ilustran vistas alternativas de la modalidad de la Figura 115 con detalles internos. Figura 116A muestra una vista lateral. Figura 116B muestra una vista isométrica. Figura 116C muestra una vista lateral a lo largo del eje con salida de la cámara de refinación (reformulación) y el tubo caliente para el recuperador. Figura 116D muestra una vista lateral paralelo a la entrada del ciclón.

Figura 117 ilustra de lado, a unidad de procesamiento primario de un Sistema de Conversión de Carbono orientado horizontalmente, detallando la parte inferior de la rejilla posicionando cada cartucho (2000) .

Figura 118 ilustra la unidad de procesamiento primario orientado horizontalmente de la Figura 117 en vista isométrica. En esta vista, la entrada a la garganta para el ciclón es visible.

Figuras 119A y 119B ilustran dos vistas isométricas adicionales de la unidad de procesamiento primario orientado horizontalmente del Sistema de Conversión de Carbono de la Figura 117. Figura 119A muestra la parte superior de la cámara donde se produce la alimentación de material. Figura 119B es un corte de la pared de entrada de la alimentación, que muestra algunos de los componentes internos de la cámara.

Figura 120 ilustra una vista lateral de la unidad de procesamiento primario orientado horizontalmente de la Figura 117, donde un corte a lo largo del plano permite la visualización de los componentes internos, tales como el sistema de rejilla y un deflector para controlar el caudal de gas .

Figura 121 ilustra una vista frontal de la unidad de procesamiento primario orientado horizontalmente de la Figura 117, con un corte para mostrar el interior de la cámara que ilustra la separación entre la zona de gas en la parte superior y los niveles y la caída en la parte inferior de la cámara .

Figura 122 ilustra una combinación de la unidad de procesamiento secundario y la unidad de fusión, en parte, de una modalidad del Sistema de Conversión de Carbono que detalla una cúpula de engranajes y bolas de cerámica. Además, este corte muestra también las opciones laterales e inferiores de vierta para la eliminación de la escoria de la cámar .

Figura 123 ilustra una modalidad del Sistema de Conversión de Carbono detallando la unidad de procesamiento primario (1000) con la entrada de los materiales de alimentación (1001), el deflector (1010) y la rejilla (1003), una combinación de la unidad de procesamiento secundario y la unidad de fusión (1200) con una fuente de plasma (1303) y quemador (1273) y las salidas de escoria (1252) , y la unidad de reformulación de gas (1300) con el sistema separador ciclónico (1401) y la fuente de plasma (1303 ) y la recogida de partículas (1402) .

Figura 124 ilustra el control del Sistema de Conversión de Carbono de la Figura 123 a través del cual se controla el caudal de aire por válvulas de control caudal (1700) y la presión de la línea es detectada por un elemento de detección (1703) (por ejemplo un sensor de presión) para controlar el soplador de aire de proceso (4033) .

Figura 125 ilustra una modalidad del control del Sistema de Conversión de Carbono de la Figura 123 a través del cual se determina la posición del émbolo por la presión en las líneas hidráulicas (1704) para el sistema de cremallera y piñón (1151) . El control general de todos los émbolos se realiza por el sistema de control, generalmente un ciclo fijo con los otros pistones. Cada émbolo (1035), sin embargo, operar de forma independiente si tal operación es deseada, utilizando diversos elementos sensores, tales como un interruptor de nivel (1701) sobre el émbolo (para indicar que el émbolo debe avanzar cuando se dispara, y hacia atrás cuando se quiere estar sin impedimentos dentro de la distancia de recorrido del sistema de cremallera y piñón) y / o un par de termopares (1702) (sensor de temperatura) , que podría indicar que la caja de aire es muy caliente y que el material se está quemando, en lugar de gasificando, y que el émbolo debe reconsiderar el nivel (y también reducir el caudal de aire dentro de la caja de aire (1150) ) .

Figura 126 ilustra una modalidad del control del Sistema de Conversión de Carbono de la Figura 123 que detalla la colocación de sensores de temperatura en la fase de gas (1702) que puede ser utilizado por el programa de control para ajustar las variables de control con el fin de optimizar operación del proceso de conversión.

Figura 127 ilustra una vista superior de la cúpula y la unidad de fusión en una modalidad del Sistema de Conversión de Carbono que incorpora la tecnología de refrigeración. En este ejemplo, la cúpula se compone de seis piezas de cobre refrigeradas por agua, que constituyen su núcleo y tiene una tapa refractaria (no mostrada) colocada en la parte superior del revestimiento refractario y sobre los lados expuestos y el fondo para completar la cúpula.

Figura 128 ilustra una vista lateral de una unidad de fusión con paredes circulares, en una modalidad del Sistema de Conversión de Carbono, que incorpora refrigeración. Aquí, la cámara está parcialmente enfriada por inserciones de cobre refrigerado por agua que rodea el exterior del recipiente y entrar en la capa exterior de material refractario (no mostrado) a una altura a la que sería la piscina alrededor de la escoria formada.

Figura 129 ilustra una vista isométrica parcialmente transparente de la pared circular de la cámara de fusión de escoria de la Figura 128 con inserciones de refrigeración prominente, no transparente. Una entrada de quemador (5005), puerta de la antorcha de plasma (5010) , inserción de cobre refrigerado por agua (5015) para la refrigeración de la cúpula, ranura para sostener la escoria fundida al cobre refrigerado por agua (5020) , entrada / salida de agua (5025) , inserción de cobre refrigerado por agua (5030) para enfriar el agujero de escape de la escoria, inserción resfriado a agua para enfriar la pared refractaria de la piscina de escoria (5035) , múltiples piezas refractarias da cúpula (5070) con tuberías (5072) se muestran.

Figuras 130A a 130C ilustran las piezas de cobre refrigeradas por agua, en vistas isométricas de las paredes circulares de la unidad de fusión en una modalidad del Sistema de Conversión de Carbono, que incorpora tecnología de refrigeración. Figura 130A muestra una vista isométrica de los elementos de la parte superior de la cúpula de cobre refrigerada por agua. Figura 130B muestra una vista isométrica de los elementos de la parte inferior de la cúpula de cobre refrigerada por agua. Figura 130C muestra una vista superior isométrica de los elementos de cobre refrigerado por agua, diseñados para enfriar las paredes alrededor de la piscina de escoria.

Figuras 131A a 131C ilustran piezas de refrigeración de cobre en vistas isométricas de una pared circular de la unidad de fusión en una modalidad del Sistema de Conversión de Carbono que incorpora la tecnología de refrigeración. Figura 131A es una vista transparente de un molde interno, donde el agua pasará a través del cobre. Figura 131B es una vista que no es transparente que muestra los agujeros donde anclas se pueden unir para mantenerlas en el refractario (si se elige o molde refractario en lugar de ladrillos) . Figura 131C muestra un corte de la inserción de cobre refrigerada por agua.

Figura 132 ilustra una vista lateral de una unidad de fusión en una modalidad del Sistema de Conversión de Carbono que incorpora la tecnología de refrigeración, donde la zona de fusión de escoria tiene paredes planas y es rectangular en su naturaleza. Insertos de cobre refrigerados por agua de refrigeración para refrigeración de la pared refractaria (5035) , puertas del quemador (5045) , una interfaz de la unidad de procesamiento secundario (5050) , una puerta de la antorcha de plasma (5045) , una inserción de cobre resfriado a agua para o agujero vertedor de escoria (5030) con partes interiores y exteriores, y un canal de agua fría (5040) se muestran.

Figuras 133A a 133D ilustran diversas vistas de la unidad de fusión de la Figura 132. Figura 133A muestra una instalación potencial de insertos de cobre refrigerados a agua alrededor de la cámara (cámara de depósito y refractario no se muestran) . Las ranuras mantienen el molde refractario en el cobre. Las entradas y salidas de agua (5025) y termopares (5026) se muestran. Figura 133B muestra una modalidad alternativa de una semi cúpula resfriada con agua (en lugar de seis piezas en formato de torta) . Figura 133C muestra una vista isométrica de una modalidad sólida. Figura 133D muestra una vista isométrica de él transparente, muestreando un potencial canal en el tubo de cobre donde pasaría el agua. Profundidad del canal de refrigeración (5080) , canales de refrigeración poco profundos (5082) , termopares (5026) y el agua de entrada / salida (5025) se muestran. Canales de refrigeración poco profundos se utilizan a temperaturas más bajas que los canales de refrigeración profundos . La determinación del canal de refrigeración debe ser utilizada, se base en el termopar y temperaturas internas del proceso.

Figuras 134A y 134B ilustran diversas modalidades del Sistema de Conversión de Carbono. La Figura 134? muestra una modalidad en que la antorcha de plasma se encuentra en la garganta del ciclón, pero es parcialmente orientada concurrente. Figura 134B muestra una modalidad en el cual la antorcha de plasma se encuentra en la garganta del ciclón, pero está orientado perpendicular a la corriente.

Figuras 135A y 135B ilustran diversas modalidades del Sistema de Conversión de Carbono. La Figura 134? muestra una modalidad en que las antorchas de plasma se encuentran entre la unidad de procesamiento primario y la unidad de procesamiento secundario y el ciclón, donde el ciclón es interno al Sistema de Conversión de Carbono. Figura 134B muestra una modalidad de la invención, en que las antorchas de plasma se encuentran en el interior del ciclón y el ciclón es interno al Sistema de Conversión.

Figura 136 ilustra una modalidad del Sistema de Conversión de Carbono en el que hay dos antorchas de plasma entre la unidad de procesamiento primario (1000) y la unidad de procesamiento secundario (1201) y el ciclón. Ellas están apuntando una para otra, pero son suficientemente separadas (normalmente por lo menos unos pocos centímetros) , de modo que sus plumas no se destruyen entre sí. Esto hace con que el plasma se añade parcialmente concurrente y contracorriente antes del gas entrar en el ciclón.

Figuras 137A y 137B ilustran modalidades (parcial) del Sistema de Conversión de Carbono en el cual la antorcha de plasma (1303) es coloca en la cámara de reformulación (1300), en el que la antorcha es concurrente al caudal derecho con el gas que sale del ciclón (1400) , y el otro es concurrente al caudal (pero no de modo directo que suya pluma entraría en el ciclón) . La salida del recuperador (1500) es muestreada.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN Definiciones Como se usa aquí, el término "aproximadamente" se refiere a una variación de aproximadamente + / -10% de un valor dado. Se comprenderá que tal variación se incluye siempre en cualquier valor dado en este documento, es decir, si está o no está específicamente mencionado.

Tal como se usa aquí, la expresión "gas de escape" significa, en general, un gas generado durante el proceso de gasificación, antes de la refrigeración, la limpieza o pulimiento .

Tal como se usa aquí, la expresión "gas de síntesis" significa el gas ha sido reformado.

Tal como se usa aquí, el término "ciclón", "separador ciclónico" y "sistema de separador ciclónico" se usan indistintamente en este documento e incluyen ciclones, bancos de ciclones, separador ciclónico, ciclónicas reactores y tuberías de turbulencia y otras tecnologías de depuración de gases que funcionan en los principios de la partícula contra la inercia de gas y fuerza centrífuga de los remolinos.

A menos que se defina otra cosa, todos los términos técnicos y científicos aquí utilizados tienen el mismo significado que el comúnmente entendido por un experto en la materia a que pertenece esta invención.

DESCRIPCIÓN GENERAL DEL SISTEMA DE CONVERSIÓN DE CARBONO La invención proporciona un Sistema de Conversión de Carbono que tiene cuatro unidades funcionales, cada unidad comprende una o más zonas, en las que las unidades están integradas para optimizar la conversión total del material de alimentación carbonoso en gas de síntesis y escoria. Los procesos que tienen lugar dentro de cada zona del sistema pueden ser optimizar, por ejemplo, mediante la configuración de cada una de las unidades y administrando las condiciones de funcionamiento que se producen dentro de cada zona usando un sistema de control. En el contexto de la invención, el proceso de conversión es "optimizado" cuando, por ejemplo, la eficiencia de la conversión / proceso está dentro de parámetros predeterminados, cuando los costos asociados con la conversión / proceso corresponden a criterios predeterminados, cuando el contenido del gas de síntesis producido está dentro de parámetros predeterminados, o una combinación de los mismos. El gas de síntesis producido por el Sistema de Conversión de Carbono puede ser utilizado, por ejemplo, en motores de gas, turbinas de gas, la producción química, pilas de combustible y similares.

Las cuatro unidades funcionales formadas por el Sistema de Conversión de Carbono son las siguientes: una unidad de procesamiento primario, una unidad de procesamiento secundario, una unidad de fusión y una unidad de reformulación de gas. El sistema puede incluir opcionalmente otras unidades, tales como dispositivos que ayudan en la conversión global de carbono o que facilitan el procesamiento progresivo del gas de síntesis.

La unidad de procesamiento primario está configurada para proporcionar al menos una zona de secado para remoción de la humedad del material de alimentación y una zona de volatilización carbonoso para volatilizar los componentes del material de alimentación carbonoso creando así un material de alimentación procesado y un gas de escape primario. La capacidad de procesamiento de la unidad primaria comprende opcionalmente aditivos directos e indirectos como material de alimentación secundario, para ajustar el contenido de carbono en el material de alimentación principal. La unidad de procesamiento comprende una o más zonas secundarias configuradas para recibir el material de alimentación procesado y la convierte en un residuo sólido y un gas secundario. La unidad de fusión está configurada para vitrificar efectivamente el residuo sólido y opcionalmente generar un gas de fusión. La unidad de reformulación de gas comprende una o más zonas de reformulación del gas generado en el interior de una o más unidades funcionales.

El sistema de control comprende elementos sensores para la supervisión y obtención de datos relativos a los parámetros de funcionamiento dentro del sistema, y elementos de respuesta para ajustar las condiciones de operación dentro del sistema. El sistema de control funciona para mantener un intervalo de variabilidad en el gas de síntesis del producto.

Las cuatro unidades, funcionales formadas por el Sistema de Conversión de Carbono pueden ser proporcionadas como compartimentos discretos interconectados o dos o más de las unidades pueden ser proporcionadas como un solo compartimiento. Diversas modalidades de la invención proporcionan un Sistema de Conversión de Carbono, en que las cuatro unidades funcionales son compartimentos discretamente interconectados, un Sistema de Conversión de Carbono en el que algunas de las unidades son unidades discretamente interconectadas , el paso que otras unidades se proporcionan como un solo compartimiento, y un Sistema de Conversión de Carbono en que las cuatro unidades funcionales se proporcionan en un solo compartimiento. También está previsto que una unidad dada funcional puede comprender más de un compartimiento.

Cuando las unidades funcionales se proporcionan como compartimentos discretos, las conexiones entre las unidades, entre unidades adyacentes están configuradas para tener en cuenta las diferentes condiciones en que cada unidad está operando y las diferencias en la construcción de cada unidad, de modo que las unidades funcionan como un sistema integrado. Por ejemplo, entre articulaciones contiguas pueden ser configuradas para responder a diferentes coeficientes de expansión térmica de las unidades individuales y / o para mantener un caudal continuo de material a través del sistema. La invención también proporciona conexiones entre las unidades que están configuradas para permitir que las unidades se separen fácilmente y sustituirse si es necesario y / o para permitir el acceso a las unidades . En una modalidad, una o más de las unidades funcionales comprendidas por el Sistema de Conversión de Carbono se proporcionan con compartimentos discretos .

Cuando uno o más de las unidades funcionales se proporciona como un solo compartimiento, el compartimiento se puede ser configurado para proporcionar secciones separadas, que pueden tener diferentes formas y / o orientaciones, con cada sección correspondiente a una unidad funcional. Alternativamente, una o más unidades se pueden proporcionar como un solo compartimiento que tiene una configuración sustancialmente uniforme. En una modalidad, la unidad de procesamiento secundario y las unidades de fusión se proporcionan como un solo compartimiento. En una modalidad, la unidad de procesamiento secundario y la unidad de fusión se proporcionan como un solo compartimiento que está configurado para proporcionar secciones discretas, una correspondiente a una unidad de procesamiento secundario y la otra la unidad de fusión.

Cada unidad funcional que comprende el Sistema de Conversión de Carbono comprende una o más zonas. En el contexto de la invención, una zona es una región en la que un proceso en particular tiene lugar predominantemente. Por ejemplo, la zona de volatilización de la unidad de procesamiento primario está dentro de una región de la unidad, donde el proceso de volatilización predomina. Para propósitos de claridad, las diversas . zonas comprendidas por el sistema se describen por separado. Se entiende, sin embargo, que estas, áreas son generalmente interconectadas dentro del Sistema de Conversión de Carbono, y el sistema no se limita a comprender zonas discretas físicamente separadas, aunque esto puede ser una opción alternativa. En diversos métodos, por lo tanto, las zonas serán más o menos separadas y, como tal, puede ser contigua, pueden superponerse en diversos grados, pueden ser coextendida o discreta Cuando dos o más zonas están presentes en una dada unidad, ellas pueden ser distribuidos sustancialmente paralelos al eje longitudinal de la unidad, sustancialmente perpendicular al eje longitudinal de la unidad, o- una combinación de los mismos. Aunque las zonas se describen aquí, de acuerdo con el proceso que se produce predominantemente en esta zona, se debe entender que esto no es limitativo y que debido a la naturaleza de la conversión global de carbono, otros procesos también puede tener lugar en una escala menor, en esta zona.

Las condiciones dentro de cada zona comprendida por el Sistema de Conversión de Carbono son administradas por el sistema de control. Los procesos que se producen dentro de un área se han optimizado mediante el control de las condiciones de ellos, a través del sistema de control, y mediante configuración de la unidad, donde se encuentra la zona. Por ejemplo, el posicionamiento de las fuentes de calor o energía, las entradas de los aditivos y similares, dentro de una unidad puede ayudar a optimizar el proceso que tiene lugar predominantemente en una zona dada en aquel unidad.

En general, el proceso de conversión de carbono se realiza por el Sistema de Conversión de Carbono de la siguiente manera. El material de alimentación se calienta en la unidad de procesamiento primario a una temperatura generalmente inferior a aproximadamente 800° C, con el proceso principal siendo la eliminación de la humedad residual del material de alimentación de forma rápida y eficiente y la volatilización de los componentes carbonosos del material de alimentación. El material de alimentación procesado resultante, que incluye carbón activo es sometido a elevadas temperaturas (por ejemplo, aproximadamente 1000° C a aproximadamente 1200° C) en la unidad de procesamiento secundario, logrando con ello cualquier conversión adicional de carbono necesario para completar la conversión del material de alimentación utilizado en gas de escape y cenizas o residuo sólido. Ceniza o residuo sólido a partir de la unidad de procesamiento secundario, se vitrifica en escoria en la unidad de fusión. Gas generado en cualquiera unidad de procesamiento primario, unidad de procesamiento secundario y/o de unidad de fusión es reformulado en la unidad de reformulación de gas. La unidad de reformulación de gas comprende al menos una fuente de energía (por ejemplo, una fuente de plasma o calor) y opcionalmente uno o más separadores de partículas (tales como separadores ciclónicos) . Otras fuentes de energía adecuadas para inclusión en la unidad de reformulación incluyen, por ejemplo, calentamiento térmico pluma de plasma, quemadores de hidrógeno, electrón haz, láser, radiación y similares.

El producto de gas de síntesis caliente del Sistema de Conversión de Carbono puede opcionalmente ser sometido a una etapa de refrigeración antes de la limpieza y condicionamiento. En una modalidad de la invención, el Sistema de Conversión de Carbono comprende una unidad de recuperación de calor para enfriar el gas de síntesis caliente producido a partir del proceso de conversión de carbono. En una modalidad, la unidad de recuperación de calor es un recuperador. En esta modalidad, el recuperador puede comprender un intercambiador de calor para transferir calor sensible a un fluido para su uso en otros lugares. En una modalidad, la unidad de recuperación de calor es un intercambiador de calor gas de síntesis- -aire (también conocido comúnmente como un recuperador) que recupera el calor sensible del gas de síntesis caliente y lo transfiere al aire ambiente para producir aire caliente. En esta modalidad, el aire caliente pasa opcionalmente por la unidad de procesamiento primario y / o la unidad de procesamiento secundario. El recuperador puede incluir opcionalmente un generador de recuperación de calor de vapor de para generar vapor, que puede ser utilizado, por ejemplo, para accionar una turbina de vapor, o como un aditivo de proceso en el Sistema de Conversión de Carbono. En una modalidad de la invención, el Sistema de Conversión de Carbono comprende un intercambiador de calor de gas de síntesis -aire que recupera el calor sensible del gas de síntesis caliente y recicla lo mismo a la unidad de procesamiento primario y / o la unidad de procesamiento secundario.

Con referencia a la Figura 1A una modalidad ilustrativa del Sistema de Conversión de Carbono se muestra, en la cual el sistema comprende cuatro unidades funcionales que incluyen una primera unidad de procesamiento primario 1, una unidad de procesamiento secundario 2, una unidad de fusión 3, y una unidad de reformulación de gas 4. Como se ilustra, la unidad de procesamiento primario l está conectada a una unidad de procesamiento secundario 2 que a su vez está conectado a la unidad de fusión 3. La unidad de reformulación de gas 4 está conectada operativamente a cada una de las unidades de procesamiento primario 1, procesamiento secundario 2 y unidad de fusión 3. Dependiendo de la modalidad del Sistema de Conversión de Carbono, la conexión operativa entre la unidad de reformulación de gas y cualquiera de las otras tres unidades funcionales de la conversión de carbono del sistema puede ser visto como una conexión operativa indirecta o conexión operativa directa.

Una modalidad del Sistema de Conversión de Carbono se muestra en la Figura IB. En esta modalidad, el Sistema de Conversión de Carbono comprende una cámara llena de refractarios zonas múltiples con una o más de entrada (s) (1001) para la recepción de material de alimentación carbonoso, una salida para gas de síntesis, una salida para escoria, entradas de aire caliente, las partículas de un separador opcional (por ejemplo, un separador ciclónico (1400) ) , y fuentes de plasma y / o plasma alternativo para fundir el residuo de escoria sólida y reformulación de los gases de escape.

Una modalidad del Sistema de Conversión de Carbono, tal como se muestra en la Figura 1C comprende una unidad de procesamiento primario orientada horizontalmente (1000) , una unidad de procesamiento secundario orientada verticalmente (1201) con unidad de fusión asociado (1250) , una unidad de reformulación de gas (1300) y recuperador opcional (1500) . La unidad de reformulación de gas comprende una fuente de plasma o su equivalente, y un separador ciclónico opcional (1400) . Cuando un separador ciclónico está presente, el gas en la unidad de reformulación de gas puede ser sometido a reformulación o equivalente antes, después o durante a separación ciclónica. La salida de escoria (1252) en algunas modalidades está asociada operativamente con un sistema de granulación de escoria (1251) .

Generalmente, el proceso de conversión de carbono (también denominado aquí como "gasificación") realizado por la conversión de carbono del sistema puede ser subdividido en tres etapas, a saber, la volatilización de secado, y la conversión de carbón activo a ceniza (o de carbono) .

Etapa I: El Secado del Material La primera etapa del proceso es el secado, lo cual ocurre principalmente entre 25° C y 400° C. Algunas volatilizaciones y la conversión de carbono-ceniza también pueden ocurrir en estas temperaturas más bajas.

Etapa II: Volatilización del Material La segunda etapa del procedimiento es la volatilización, que ocurre principalmente entre 400° C y 700° C. Un poco (el resto) de la operación de secado, así como algún tratamiento secundario (carbón activo a gas de escape) puede producirse también a esta temperatura.

Etapa III: La conversión de carbono La tercera etapa del proceso es la conversión de carbono, que se produce a una temperatura entre 600° C y 1000° C. Un poco (el resto) de volatilización también se producirá a esta temperatura. Después de este paso, los productos principales son un residuo de carbono sustancialmente libre de sólidos (cenizas) y gases de escape.

Durante el proceso descrito anteriormente, con el fin de aumentar el rendimiento del producto deseado de gas de síntesis, es preferible para maximizar la conversión de material de alimentación carbonoso en productos gaseosos deseados. El Sistema de Conversión de Carbono por lo tanto proporciona un sistema para garantizar la conversión sustancialmente completa del carbono, disponible en el material de alimentación, en un gas de síntesis, mientras que también proporciona para la recuperación de gas de síntesis y un producto de escoria. En las diversas modalidades, el Sistema de Conversión de Carbono también proporciona la adición de aire caliente y / o aditivos de proceso tales como vapor y / o gas rico en carbono y / o carbono, para facilitar la conversión de carbono en un producto deseada de gas de síntesis. El sistema también proporciona plasma o equivalente para facilitar la conversión completa de materiales residuales inorgánicos (por ejemplo, ceniza) en una sustancia vitrificada o escoria y para pulir y/o reformular el gas de escape así d produciendo el gas de síntesis deseado.

El Sistema de Conversión de Carbono facilita la producción de gas de síntesis, proporcionando para, en un sistema integrado, la promoción secuencial de secado del material de alimentación, la volatilización, la conversión de carbono y reformulación de los gases de escape.

En particular, la unidad de procesamiento primario está diseñada primariamente para el secado del material de alimentación y volatilización de los componentes carbonosos del material de alimentación. La unidad de procesamiento secundario está diseñada para eliminar cualquier volátil restante del material de alimentación procesado y para extraer el valor restante del carbono en el carbón activo, proporcionando por ejemplo, aire adicional, calor intenso asociada a la unidad de fusión, y un tiempo de residencia que promueve la recuperación de carbono.

Como resultado, las dos unidades de procesamiento producen dos corrientes distintas de efluentes gaseosos. La unidad de procesamiento primario proporciona un gas lleno de compuestos volátiles con alto valor calorífico, vapor de agua e otros compuestos de hidrógeno, mientras que la unidad de procesamiento secundario produce un gas de escape, compuesto principalmente de CO y C02, con algo de H2, compuestos de carbono pesado y de hollín de carbono.

La unidad de reformulación de gas con su separador opcional de partículas para la remoción o reducción de material particulado en el gas y en la reformulación de gas en gas de síntesis. La inclusión ' de un separador de partículas puede ayudar a reducir obstrucción y desgaste del equipamiento corriente abajo, reduciendo los efectos negativos de las partículas, y reduciendo la necesidad de limpieza de particulado corriente abajo, donde alquitranes condensables pueden estar presentes .

Haciendo referencia a las Figuras 4 y 5, que muestran diagramas de caudal de bloques que el movimiento del material y del gas a través de una modalidad del Sistema de Conversión de Carbono y sistemas corriente abajo, incluyendo un recuperador (1500) , el material de alimentación carbonoso (1002) entra en la unidad de procesamiento primario (1000) del Sistema de Conversión de Carbono donde cualquier humedad del material de alimentación carbonoso es eliminada y los componentes volátiles de los materiales de alimentación se volatilizan por calentamiento por medio de aire caliente (1505) , que puede ser proporcionado por el recuperador (1500) o un quemador multi combustible (1253) que calienta el ambiente y enfría el aire (1502 y 1504) proporcionando así un material de alimentación procesado (1003) que comprende carbón activo. La unidad de procesamiento secundario (1201) recibe el material de alimentación procesado desde la unidad de procesamiento primario (1000) y convierte el material de alimentación procesado en un residuo (1206) y un gas de escape (1205) . En la modalidad ilustrada, gas (1204/1205) desde la unidad de procesamiento primario (1000) y la unidad de procesamiento secundario (1201) entra en el separador ciclónico (1400) de la unidad de reformulación de gas para reducir la carga de material particulado del gas antes de la reformulación (1301) . El gas de escape con carga reducida de partículas (1403) está sujeto a reformulación. Gas de síntesis caliente (1501) que sale de la zona de reformulación pasa a través de un recuperador (1500) , donde se recupera el calor sensible para su reutilización opcional. El gas de síntesis enfriado (1501) está opcionalmente pulido o limpiado en el condicionamiento del gas corriente abajo (1600) . El gas limpio y / o pulido puede ser almacenar en depósitos apropiados (1601) antes de su uso en los motores (1602) .

Residuo (1206) desde la unidad de procesamiento secundario, y, opcionalmente, partículas (1402) desde el separador ciclónico (1400) es fundido en la unidad de fusión para producir una escoria caliente (1255) mediante la aplicación de calor desde una fuente de plasma (1301) o su equivalente. El producto de escoria caliente (1255) es opcionalmente granulado o tratado de otro modo por un sistema de manipulación de escoria (1256) para proporcionar un producto de escoria enfriado (1257) . Se suministra calor a la zona de escoria por medio de una fuente de plasma (1301) y un quemador auxiliar multi-combustible (1253) , que opcionalmente puede utilizar un gas de síntesis o combustible alternativo (1254) .

Con referencia a la Figura 6, los aditivos de procesamiento se añade opcionalmente al sistema en varias etapas con el fin de facilitar los procesos que tienen lugar en el mismo y / o para facilitar la conversión del carbono en el material de alimentación (1002) para el producto syngas deseado. Los aditivos del proceso (1004) , tales como material de alimentación adicional con un alto contenido de carbono, vapor y / o gas rico en carbono y / o carbono pueden ser añadidos al material de alimentación antes de iniciar el proceso, durante el etapas específicas de los procesos (es decir, añadiendo a las unidades específicas) , en la interface entre las unidades o para los productos de las unidades específicas .

El Sistema de Conversión de Carbono comprende además uno o más sistemas de control para regular la operación del Sistema de Conversión de Carbono, y las unidades asociado opcionales, incluyendo una unidad de granulación de escoria y / o una unidad de reciclaje de calor para reutilización del calor desde el gas de síntesis.

MATERIAL DE ALIMENTACIÓN Los materiales de alimentación adecuados para uso en este Sistema de Conversión de Carbono incluyen varios materiales que contienen carbono. Ejemplos de los materiales de alimentación incluyen, pero no se limitan a, residuos peligrosos y no peligrosos, incluido los residuos sólidos urbanos (MSW) , residuos generados por la actividad industrial, desechos biomédicos, material carbonoso no aptos para el reciclaje, incluyendo plásticos no reciclables, los lodos de aguas residuales, carbón, aceites pesados, coque de petróleo, asfalto, residuos pesados de refinerías, los residuos de las refinerías, hidrocarburos sólidos contaminados, biomasa, residuos agrícolas, residuos municipales sólidos, residuos peligrosos y residuos industriales. Ejemplos de biomasa útil en la gasificación incluyen, pero no se limitan a, residuos de madera, madera fresca, restos de frutas, verduras y procesamiento de granos, residuos de fábricas de papel, paja, hierba, y el estiércol.

El presente sistema puede ser adaptado o modificado para adaptarse a los requisitos del material de alimentación que se utiliza. Por ejemplo, cuando se utiliza un material de alimentación con un mayor contenido de carbono, el Sistema de Conversión de Carbono puede ser configurado para incluir una unidad de procesamiento secundario que tiene un tamaño mayor que sería necesario para un sistema que utiliza un material de alimentación con un menor contenido de carbono. Alternativamente, cuando un material de alimentación tiene niveles elevados de sustancias volátiles es utilizada, el Sistema de Conversión de Carbono puede ser configurado para incluir una unidad de procesamiento primario mayor que la requerida para un material de alimentación con un menor contenido de volátiles.

Este Sistema de Conversión de Carbono también puede ser adaptado a utilizar diversas mezclas de material de alimentación primario con uno o más materias prima secundaria. En este contexto, un material de alimentación secundario es un material de alimentación que actúa como un aditivo de proceso para ajustar el contenido de carbono en el material de alimentación primario con el fin de mantener la consistencia del gas de síntesis producido. Por ejemplo, cuando el sistema utiliza un material de alimentación primario con menor contenido de carbono, como la biomasa o MSW, un material de alimentación secundario con alto contenido de carbono, como el carbón o plásticos, se pueden proporcionar como un aditivo de proceso con alto contenido de carbono para incrementar la proporción de carbono en el material de alimentación. Alternativamente, cuando un material de alimentación con alto contenido de carbono (tales como carbón) es el material de alimentación primario, se contempla que un material de alimentación secundario de bajo contenido de carbono (por ejemplo, la biomasa) puede ser proporcionada para compensar el alto contenido de carbono si es necesario.

Cuando se utiliza más de un material de alimentación, los materiales de alimentación pueden ser combinados antes de la introducción en la unidad de procesamiento primario a través de una entrada común del material de alimentación, o pueden hacerse por separado en cada unidad de procesamiento primario a través de entradas de material de alimentación específico .

El material de alimentación puede ser pre-procesado, si es necesario. Por ejemplo, el material de alimentación puede ser procesado en pedazos pequeños, por ejemplo, haciéndose pasar el material de alimentación a través de un molino o otro dispositivo de corte (una vez o en dos o más pasos) y / o se puede procesar para remoción de metal u otros materiales reciclables, por ejemplo, haciéndose pasar el material de alimentación a través de un separador magnético, separador de corrientes de Foucault, tamiz vibratorio, un cuchillo de aire o similares.

En modalidades, donde el material de alimentación principal es MS , el material de alimentación puede ser pre-procesado por selección para eliminar productos de línea blanca, colchones, botellas de propano, y otros elementos que son peligrosos o tienen baja energía potencial, por trituración para reducir el tamaño del material mediante la separación de metales ferrosos, por la eliminación de materiales no férreos, por eliminación de inorgánicos y plásticos, o por varias combinaciones de los anteriores.

LA UNIDAD DE PROCESAMIENTO PRIMARIO DEL SISTEMA DE CONVERSIÓN DE CARBONO La unidad de procesamiento primario del Sistema de Conversión de Carbono proporciona al menos el secado del material de alimentación carbonoso y la volatilización de componentes carbonosos en el material de alimentación, proporcionando así un material procesado comprendiendo carbón activo, que es posteriormente procesado en la unidad de procesamiento secundario.

La unidad de procesamiento primario comprende una o más entradas para el material de alimentación y está operativamente asociada con una o más fuentes de calor y con la unidad de procesamiento secundario. La unidad de procesamiento primario comprende también un sistema de transferencia lateral para mover el material a través de la unidad. El material de alimentación carbonoso entra en la unidad de procesamiento primario a través de una o más entradas para el material de alimentación y se mueve a través de la unidad durante el procesamiento por la unidad de sistema de transferencia lateral en dirección a la unidad de procesamiento secundario.

En una modalidad de la invención, la unidad de procesamiento primario comprende un sistema modular de transferencia lateral. El sistema modular de transferencia lateral comprende uno o más módulos, cada módulo tiene la capacidad de suministrar aire y / o aditivos de proceso (denominados colectivamente como "gas de proceso"), en adición a mover el material a través de la unidad de procesamiento primario.

En el Sistema de Conversión de Carbono como un todo, el proceso de gasificación es facilitado por promover secuencialmente el secado, la volatilización y la conversión de carbono. Esto se logra mediante la expansión espacial del proceso de gasificación por lo que el secado se produce a una cierta temperatura antes de pasar el material a otra zona y permitiendo que la volatilización ocurra en un intervalo de temperatura diferente. El material de alimentación procesado se transfiere entonces a la unidad de procesamiento secundario para permitir la conversión de carbón en ceniza que se produce en un intervalo de temperatura diferente.

La unidad de procesamiento primario comprende dos o más zonas en que la temperatura y el aditivo de proceso pueden ser controlados de forma independiente y, opcionalmente, optimizados para promover el secado y / o volatilización. En una modalidad, la unidad de procesamiento primario está provista con tres o más zonas de procesamiento.

Durante el procesamiento, el material de alimentación es introducido en la unidad de procesamiento primario junto a un primer extremo (en adelante denominado como "el final de la alimentación") a través de la(s) entrada (s) de material de alimentación y es transportado desde el final de la alimentación hacia la unión con la unidad de procesamiento secundario. A medida en que el material de alimentación progresa a través de la unidad de procesamiento primario, el pierde masa volumen y la altura de la pila disminuye, a medida que su fracción volátil se volatiliza y el material resultante sólido que comprende carbón activo es transportado para la unidad de procesamiento secundario para posterior procesamiento .

En una modalidad, la unidad de procesamiento primario tiene un piso que tiene una pluralidad de niveles de piso escalonados o pasos. Opcionalmente , cada piso está inclinado.

En una modalidad, el nivel del suelo está inclinado entre aproximadamente 5-10 grados.

En una modalidad, la unidad de procesamiento primario es piso escalonado con una pluralidad de niveles de piso. Con referencia a la Figura 20, la altura de elevación del paso disminuye progresivamente hacia la salida.

Opcionalmente, las secciones inclinadas del piso pueden ser utilizadas teniendo la debida consideración para con la posibilidad de obstrucción del aire con el fin de "alargar" la unidad de procesamiento primario.

En una modalidad, el piso de la unidad de procesamiento primario tiene una inclinación total, tanto en dirección a la unidad de procesamiento secundario o hacia el final de la alimentación.

Opcionalmente, los pasos individuales pueden ser de construcción sólida, construcción en caja o construcción en capas. Por ejemplo, los pasos individuales pueden ser moldeados o pueden ser incorporados en capas. En modalidades construcción en capas, los pasos individuales pueden formarse a partir de capas alternadas de metal y cerámica.

Con referencia a la Figura 24, en una modalidad cada paso es una construcción en capas que comprende capas alternadas densas de metal y capas de mantas de cerámica. La superficie de cada paso se cubre con una capa de material refractario. Cada capa de metal comprende una serie de plenos, cada uno equipado con una boquilla a través de la cual aire y / o vapor puede ser inyectado horizontalmente en el interior de la cámara. El aire es inyectado en velocidades y las profundidades de penetración del chorro preseleccionadas . Las boquillas de diferentes diámetros se proporcionan para permitir baja, media o alta penetración como sea necesario para asegurar una cobertura uniforme.

En una modalidad, el movimiento a lo largo del paso es facilitado por el sistema de transferencia lateral, con cada paso opcionalmente siendo servido por una unidad de transferencia lateral controlada independientemente.

Para una modalidad de piso escalonado, el número de caídas y dimensiones potenciase seleccionado para cubrir la longitud y el tiempo de residencia requerido. En una modalidad, pueden ser utilizadas inicialmente grande caída y distancias alternativas relativamente menores, terminándose gradualmente con pequeña caída y misma distancia de trayectoria (correspondiente a la parte superior del material estando inicialmente a cerca de 60 grados con la horizontal y 30 grados con en el final) . La altura de la caída puede ser seleccionada de manera que un mezclado adecuado se consigue sin caer incontrolablemente.

En una modalidad, la unidad de procesamiento primario tiene un piso inclinado.

En una modalidad, la unidad de procesamiento primario está equipada con deflectores internos.

Sistema de Transferencia Lateral de la Unidad de Procesamiento Primario En una modalidad, la unidad de procesamiento primario comprende un sistema de transferencia lateral. De acuerdo con esta modalidad, el sistema de transferencia lateral comprende una o más unidades de transferencia lateral . Las unidades individuales de transferencia lateral comprenden un elemento móvil y un elemento de guía o elemento de alineación o medios. Sería evidente a un experto en la técnica que el elemento móvil puede ser equipado con guía de elementos de enganche apropiados .

El elemento móvil puede tener varias configuraciones, incluyendo pero no limitado a, estante / plataforma, émbolo empujador o transportador de émbolo, arado, elemento de tornillo, rejillas, cinta transportadora o una correa. Los émbolos pueden incluir un solo émbolo o émbolo de múltiples dedos .

En una modalidad, los émbolos son émbolos cortos que pueden ser totalmente retraídos a cada golpe .

En una modalidad, la unidad de procesamiento primario está configurada para permitir el uso de un solo émbolo o émbolo de múltiples dedos.

En una modalidad, se utiliza un émbolo de múltiples dedos cuando es deseable interferencia con el caudal de gas durante el funcionamiento de los pistones.

En los proyectos de émbolo de múltiples dedos, el émbolo de múltiples dedos puede ser una estructura unitaria o una estructura en la que los dedos del émbolo están conectados al cuerpo de émbolo, con los dedos individuales del émbolo tiendo opcionalmente anchuras diferentes, dependiendo de la posición. La abertura entre los dedos en el proyecto de émbolo múltiples dedos es seleccionado para evitar que las partículas del material reactivo se aglomeren.

En una modalidad, los dedos individuales tiene aproximadamente 2-3 pulgadas de ancho (5.08 cm a 7.62 cm de ancho) y aproximadamente 0.5 a 1 pulgada de espesor (1.27 cm a 2.54 cm de espesor) con una abertura entre aproximadamente 0.5 a 2 pulgadas de ancho (1.27 cm a 5.08 cm de anchura) .

En una modalidad, el elemento móvil es "en forma de T".

En algunas disposiciones en donde el sistema opera a temperaturas muy elevadas, la refrigeración puede ser opcionalmente proporcionada para los elementos móviles. Medios de refrigeración pueden ser externos o pueden ser incorporados en el elemento móvil. En una modalidad que utiliza un émbolo o un estante, la refrigeración del émbolo o del estante puede ser proporcionado. Esta refrigeración puede ser por fluido (por ejemplo, aire o agua) que circula en el interior del émbolo o bastidor fuera de la cámara.

En una modalidad, el elemento móvil comprende un vástago con brazos plegables que se pueden retirar cuando el vastago se retrae.

En una modalidad, el elemento móvil comprende un transportador. En una modalidad, el elemento móvil comprende una cinta transportadora o cadena de arrastre.

En una modalidad, se utilizan una serie de ruedas dentadas. Con referencia a las Figuras 25, 26, 27 y 28, la rueda dentada de las unidades de transferencia lateral permite el movimiento del material sobre una delgada capa de residuo sólido que actúa como aislamiento de la zona de reacción caliente. Durante la operación en el sentido horario, el material es empujado junto. Durante la operación en el sentido anti horario el material es empujado hacia atrás y hacia fuera del suelo de la cámara y después se deja caer, permitiendo así que la gravedad y el impulse movían el material hacia adelante y hacia abajo.

Una pequeña cantidad de cenizas/ carbón animal caer hacia abajo (minimizado por una ligera elevación de la superficie adyacente de las ranuras) . Este puede opcionalmente ser recogido y realimentado a la unidad de procesamiento primario (por ejemplo, mediante tornillos) para ayudar a mantener la capa aislante de ceniza (si la ceniza que está caliente, es necesario para evitar el contacto con el aire) .

En una modalidad, los componentes de accionamiento para los elementos móviles están situados externamente a los elementos y, opcionalmente, puede utilizar cojinetes desengrasados .

El elemento móvil está construido de un material adecuado para uso a alta temperatura. Tales materiales son bien conocidos por los expertos en la técnica y pueden incluir acero inoxidable, acero al carbono, acero endurecido y templado parcialmente o totalmente protegido con refractario. Los elementos móviles pueden opcionalmente ter construcción moldeada o sólida. Opcionalmente, los elementos móviles están dimensionados para proporcionar aglomeración y pueden ser de varios tamaños y formas o móviles de manera eficaz .

Los elementos de guía para los elementos móviles pueden estar situados dentro de. la unidad de procesamiento primario o ser montado internamente. Alternativamente, los elementos de guía pueden estar situados fuera de la unidad de procesamiento primario o ser montados externamente.

Modalidad donde los elementos de guía están montados en el interior o son internamente montados, el sistema de transferencia lateral puede ser diseñado para evitar el bloqueo o atrapar los desechos .

Modalidad en las que los elementos de guía están montados fuera de la unidad de procesamiento primario y están montados en el exterior de la unidad de procesamiento primario, incluyen al menos una abertura sellable a través del cual el elemento móvil puede entrar en la unidad de procesamiento primario.

El elemento de guía puede incluir uno o más canales de guía situados en las paredes laterales de la unidad de procesamiento primario, pistas o carriles de guía, carril de guía o guía de la cadena.

Los miembros de acoplamiento de la guía pueden incluir opcionalmente una o más ruedas o rodillos de forma móvil dimensionadas para acoplarse al elemento de guía. En una modalidad, el miembro de acoplamiento de la guía es un elemento deslizante que comprende un zapato adaptado para deslizarse a lo largo de la longitud de la pista de guía. Opcionalmente, el zapato comprende además al menos un soporte de desgaste reemplazable.

En una modalidad, el miembro de acoplamiento de la guía puede ser una parte integral del elemento móvil. Por ejemplo, la superficie del elemento móvil puede ser específicamente adaptada para acoplarse al elemento de guía. En una modalidad, el piso de la unidad de procesamiento primario incluye pistas y, el elemento móvil en contacto con el suelo de la unidad de procesamiento primario es específicamente configurado para acoplar las pistas.

En una modalidad, la localización lateral del elemento móvil se proporciona sólo en el punto donde el elemento móvil entra en la unidad de procesamiento primario, con elementos de alineación que garantizan que el elemento móvil se mantiene angularmente alineado en todo momento, eliminando así la necesidad de complejos, precisos mecanismos de guía.

En una modalidad, los componentes de alineación dos corrientes son accionados sincrónicamente por un eje común. Las cadenas son opcionalmente individualmente ajustables para facilitar la alineación apropiada.

En una modalidad, el sistema de transferencia lateral puede ser un estante / plataforma móvil en el que el material es predominantemente movido a través de la unidad de procesamiento primario apoyado en el estante superior / suelo. Una fracción del material también puede ser empujada sobre el borde de la plataforma móvil / plataforma.

En una modalidad, el sistema de transferencia lateral puede ser un émbolo transportador en el que el material es predominantemente movido a través de la unidad de procesamiento primario apoyado en la parte superior del soporte del émbolo. Una fracción del material también puede ser empujada sobre el borde del émbolo transportador.

En una modalidad, el sistema de transferencia lateral puede ser un empujador del émbolo donde está predominantemente el material empujado a través de la unidad de procesamiento primario. Opcionalmente , la altura del émbolo es sustancialmente la misma que la profundidad del material a ser movido.

En una modalidad, el sistema de transferencia lateral puede ser un conjunto de tornillos transportadores. Opcionalmente, los tornillos transportadores pueden ser fijados en el piso de la unidad de procesamiento primario permitiendo que el material se mueva sin interferir con la introducción de aire.

En una modalidad, el sistema de transferencia lateral es una rejilla móvil.

Energía para la propulsión del el sistema de transferencia lateral puede ser proporcionada por uno o más motores y sistemas de accionamiento y se controla por uno o más actuadores.

Las unidades individuales de la transferencia lateral pueden opcionalmente ser movidas por motor propio y tienen actuadores individuales o una o más unidades de transferencia lateral que pueden ser alimentadas lado por un solo motor y el actuador compartidos.

Varios motores o dispositivos mecánicos de giro controlable conocidos en la técnica, que puede proporcionar un control preciso del sistema de transferencia lateral pueden ser utilizados para impulsar el sistema de transferencia lateral. Ejemplos no limitantes incluyen motores eléctricos, motores alimentados por gas de síntesis u otros gases, motores a vapor, motores a gasolina, motores diesel, y micro turbinas.

En una modalidad, el motor es un motor eléctrico de velocidad variable que acciona el eje de salida del motor selectivamente en dirección de avance o retroceso. Opcionalmente un embrague deslizante puede ser dispuesto entre el motor y el eje de salida del motor. El motor puede comprender además una caja de cambios.

El movimiento del sistema de transferencia lateral puede efectuarse mediante un sistema de accionamiento adecuado, por ejemplo, un sistema hidráulico, émbolos hidráulicos, correa de transmisión y piñón o un piñón y cremallera. Estos métodos de traducir el movimiento rotativo del motor en un movimiento lineal tiene la ventaja de que se puede aplicar de una manera sincronizada en cada lado de la unidad para ayudar a mantener la unidad alineada y así minimizar la posibilidad de bloquear el mecanismo.

En una modalidad, el uso de dos corrientes para mantener los émbolos alineados angularmente sin la necesidad de guías de precisión.

En una modalidad, el sistema de transferencia lateral incluye uno o más émbolos neumáticos.

En una modalidad, el sistema de transferencia lateral incluye una o más émbolos hidráulicos.

Las piezas están montadas o componentes de la transferencia lado de accionamiento están opcionalmente alojados en una carcasa, no sellada, recubierto o parcialmente sellada. La carcasa puede comprender además una tapa desmontable para permitir el mantenimiento. En una modalidad, el alojamiento puede tener una presión interna mayor que el interior de la unidad de procesamiento primario. Una mayor presión interna puede obtenerse, por ejemplo, usando nitrógeno.

Sistema de Calentamiento de la Unidad de Procesamiento Primario El proceso de gasificación requiere calor. La adición de calor puede ocurrir directamente por oxidación parcial del material de alimentación o indirectamente a través del uso de una o más fuentes de calor conocidas en la técnica.

En una modalidad de la invención, la unidad de procesamiento primario incluye, o está asociado operativamente con una o más fuentes de calor. Varias fuentes adecuadas de calor son conocidas en la técnica e incluyen, pero no se limitan a, las fuentes de aire caliente, vapor de fuentes, fuentes de plasma, calentadores eléctricos y similares. El calor puede ser suministrado a una o más regiones definidas de la unidad de procesamiento primario, por ejemplo, al suelo de la unidad o una porción inferior de la unidad, o para toda la unidad de procesamiento primario. Posicionamiento de la(s) fuente (s) de calor puede (n) ayudar en la optimización de los procesos que ocurren dentro de la unidad de procesamiento primario. Por ejemplo, colocándose la(s) fuente (s) de calor para proporcionar calor en la zona de secado puede ayudar a optimizar el proceso de secado.

En una modalidad, la fuente de calor puede ser aire caliente circulante. El aire caliente puede ser proporcionado desde, por ejemplo, cajas de aire, calentadoras de aire o intercambiadores de calor o recuperadoras, todos los cuales son conocidos en la técnica.

En una modalidad, el aire caliente es proporcionado a todos los niveles de suministro de aire y sistemas de distribución independientes. Opcionalmente, el aire caliente se puede proporcionar en horizontal, vertical o una combinación de los mismos. Suministro de aire adecuado y sistemas de distribución se conocen en la técnica e incluyen cajas de aire separadas para cada paso a nivel, desde el cual el aire caliente puede pasar a través de las perforaciones en el nivel del suelo de cada nivel al nivel de la etapa o por medio de aireadores controlados independientemente en cada nivel de la etapa.

En una modalidad, cada nivel de suelo tiene una o más ranuras que corren a lo largo de pasos individuales . Las ranuras están dimensionadas para acomodar aire caliente y / o tubos de vapor. Los tubos pueden opcionalmente ser perforados en su tercio inferior de hasta un medio para facilitar la distribución uniforme de aire caliente o vapor a lo largo de la longitud del paso. Alternativamente, las tuberías de aspersión se perforan en la parte superior de los tubos.

En una modalidad, el número de perforaciones está diseñado para promover la circulación de calor a través del material .

En una modalidad, el caudal de aire del sistema está integrado en una inserción fundida y moldeada.

En las modalidades en que los pasos individuales son moldeados, los plenos se pueden convertir en el escalón. Aire para os plenos puede ser proporcionado desde un sistema de aire caliente, que proporciona aire caliente a un espacio en la parte superior.

Opcionalmente , plenos múltiples pueden ser proporcionados para la inyección de aire, así permitiendo la introducción de diferentes cantidades de aire a través de diferentes lugares para lograr una distribución controlada y uniforme de aire. En una modalidad, al menos tres cajas de aire se proporcionan por pasos .

En una modalidad, la distribución uniforme de aire / continua / non obstruida sin fluidización se consigue mediante inyección a velocidades preestablecidas (y diferentes) y profundidades de penetración de chorro bien lejos del trayecto del émbolo transportador o obstruido por alguna otra cosa.

Caudal bajo, medio o alto a través de diferentes diámetros de la boquilla permiten la penetración de baja, media o alta, según sea necesario para cubrir el área de los residuos de una manera más uniforme.

En una modalidad, el aire caliente puede ser aire caliente húmedo.

En una modalidad, la fuente de calor puede ser arena caliente circulante.

En una modalidad, la fuente de calor puede ser un calentador eléctrico o elementos de calentamiento eléctricos.

En una modalidad, el aire caliente se suministra a través de cajas de aire. En una modalidad, el gas de síntesis reciclado caliente es suministrado a través de las cajas de aire. Opcionalmente , las cajas de aire son unidades insertas fundidas y se moldeadas .

En una modalidad, para reducir la distorsión, cajas de aire deberán ser construidas de forma separada, con piezas sólidas de acero muy pesadas que inyectan aire caliente, sólo en áreas donde hay un caudal continuo / sin impedimentos.

En una modalidad, la inyección de aire caliente se eleva ligeramente por encima del piso de la cámara a través del uso de las entradas de inyección más elevadas.

Entradas de Aditivo de Proceso en la Unidad de Procesamiento Primario Los aditivos del proceso se pueden añadir opcionalmente a la unidad de procesamiento primario para facilitar la conversión eficiente del material de alimentación en el gas de escape. Posicionamiento de las entradas de aditivos puede ayudar a optimizar los procesos que ocurren dentro de la unidad de procesamiento primario. Por ejemplo, el posicionamiento de las entradas aditivos para distribuir el vapor y / o aire en la zona de volatilización puede ayudar a optimizar el proceso de evaporación.

Adición de vapor puede ser utilizada, por ejemplo, para asegurar suficiente hidrógeno y oxígeno libre para maximizar la conversión de los elementos descompuestos de la entrada de material de alimentación en compuestos gaseosos y / o no peligrosos. La entrada de aire puede ser utilizada, por ejemplo, para ayudar a equilibrar el tratamiento químico con el fin de maximizar el procesamiento secundario de un gas combustible (para minimizar el carbono libre) y para mantener las temperaturas de procesamiento mientras se minimiza el coste de la entrada de calor.

Opcionalmente , otros aditivos pueden ser utilizados para mejorar las emisiones.

En una modalidad, la adición de aditivos de proceso es controlada para asegurar que la cantidad de oxígeno presente en la unidad sea limitada. La creación de un ambiente deficiente en oxígeno puede ayudar a prevenir la formación de dioxanos y furanos indeseables.

La unidad de procesamiento primario, por lo tanto, puede incluir una o más entradas de aditivo de procesos . Estos incluyen entradas para la inyección de vapor y / o inyección de aire. Las entradas de vapor pueden ser localizadas, por ejemplo, para dirigir el vapor para regiones de alta temperatura. Las salidas de aire pueden estar situadas, por ejemplo, alrededor de la unidad de procesamiento primario para asegurar la cobertura completa de los aditivos de proceso en la zona de procesamiento.

En una modalidad, las entradas de los aditivos de proceso se encuentran cerca del suelo de la unidad de procesamiento primario.

En una modalidad, las entradas de los aditivos de proceso localizadas cerca del piso son aspersores de aire de medio tubo atrincherados en el suelo refractario. Tales aireadores de aire pueden ser diseñados para facilitar la sustitución, el mantenimiento, o modificación, mientras que minimiza la interferencia con la transferencia lateral del material reactante. El número, diámetro y posición de los agujeros de aire en los aireadores del aire se puede variar de acuerdo con los requisitos del sistema o el proyecto del sistema de transferencia lateral.

En una modalidad, las entradas de los aditivos de proceso se encuentran en el suelo de la unidad de procesamiento primario. Las entradas de aditivo de proceso están diseñadas para minimizar obstrucción de partículas finas o deben estar bien equipadas con un accesorio para evitar el impedimento. Opcionalmente, las entradas de aditivo de proceso pueden incluir patrón de agujeros a través del cual los aditivos de proceso se pueden añadir. Hay varios modelos de agujeros que pueden ser utilizados, dependiendo de los requisitos del sistema o proyecto de los sistemas de transferencia lateral. En la elección del proyecto de agujeros de ventilación para evitar los factores a considerar incluyen alta velocidad que haga fluir el lecho, evitar agujero próximos de las paredes de la unidad de procesamiento primario y finalice, de modo que se evita la canalización de aire a lo largo de la pared refractaria, y asegurar que la separación entre los agujeros no es más do que aproximadamente el tamaño de potencia nominal de la partícula de suministro es de (2" = 5.08 cm) para asegurar una cinética aceptable .

En una modalidad, el proyecto del agujero de entrada de aire está dispuesto de tal manera que el funcionamiento de la unidad de transferencia lateral no interfiera con el paso del aire a través de los respiraderos .

En una modalidad en la que se utiliza un émbolo de dedos múltiple, el proyecto de los agujeros de ventilación es tal que, cuando se calienta, los agujeros están situados entre los dedos (espacio) y se muestran en el proyecto de la flecha con un desplazamiento entre sí. Alternativamente, el proyecto del agujero de aire también puede ser algún híbrido en el que algunos de los agujeros no están cubiertos y otros están cubiertos, de modo que una distribución uniforme del aire se maximiza (es decir, áreas de suelo con absolutamente ninguna entrada de aire son minimizadas) .

En una modalidad, el proyecto de los agujeros facilita la distribución uniforme del aditivo de proceso sobre una gran área superficial con una interrupción mínima o resistencia a la transferencia lateral del material.

En una modalidad, las entradas de aditivos de proceso proporcionan velocidad difusa y baja de entrada de los aditivos .

En disposiciones en las que se utiliza aire caliente para calentar la cámara, entradas adicionales de inyección de aire / oxígeno pueden proporcionarse opcionalmente .

Sistema Modular de Transferencia Lateral El sistema modular de transferencia lateral comprende uno o más módulos, donde cada módulo tiene la capacidad de suministrar gas de proceso, y mover el material reactivo a través de la unidad de procesamiento primario. El proyecto modular permite al operador retirar y reemplazar un módulo en el sistema, minimizando así sustancialmente el tiempo de inactividad requerido durante el mantenimiento de la unidad.

Cada módulo está configurado para intercambiabilidad con la unidad de procesamiento primario. Por lo tanto, la unidad comprende uno o más lugares de inserción para el posicionamiento de un módulo, en los cuales asociados con cada uno de los lugares es un sistema de acoplamiento operativo configurado . para proporcionar una conexión operativa con los sistemas y / o materiales que permiten que el módulo realice su función deseada. Por ejemplo, el sistema operativo puede incluir un acoplamiento o una combinación de conexiones incluyendo una conexión de alimentación, una conexión para el suministro de aditivo de proceso, una conexión de suministro de aire, una conexión para el suministro de vapor, un sistema de control de la conexión, una conexión para el suministro de gas de síntesis y similares. De acuerdo con modalidades, cada lugar de inserción de la unidad de procesamiento primario puede ser configurado para proporcionar una combinación específica de conexiones, que pueden ser dependientes de la unidad de operación y / o el módulo para la inserción en el lugar de inserción. En algunas modalidades, se proporciona un conjunto completo de conexiones en el lugar de inserción, y el uso de cada uno de estas conexiones pueden ser dependientes de la configuración del módulo que se inserta en el lugar de inserción específico.

Como se señaló anteriormente, cada módulo está configurado para distribuir gas de proceso, y mover el material a través de la unidad de procesamiento primario. Por lo tanto, cada módulo comprende un sistema modular de transferencia lateral que está configurado para mover el material desde una primera posición o hacia una segunda localización. Cada módulo comprende además uno o más módulos de suministro de gas de proceso, en el que el sistema de alimentación de gas está configurado para procesar al menos en parte, proporcionando un gas de proceso para el material. Por ejemplo, un gas de proceso puede ser aire, un gas aditivo de proceso, vapor, gas de síntesis o similar.

De acuerdo con modalidades, un módulo del sistema comprende además un módulo de soporte, que está configurado para admitir tanto el módulo del sistema de transferencia lateral como el módulo del sistema de alimentación de gas de proceso. El sistema de soporte puede comprender además un mecanismo para la interconexión con la unidad de procesamiento primario al que está operativamente vinculado al módulo. Por ejemplo, el mecanismo de interconexión puede ser ajustado sobre la base de la forma estructural, en el que el mecanismo está configurado para que coincida sustancialmente con la configuración de la zona de inserción de la unidad de procesamiento primario. En otro ejemplo, el mecanismo de interconexión puede ser configurado para proporcionar un sistema de bloqueo o retención que está configurado para forzar el mantenimiento de la posición del módulo en relación con el lugar de inserción mediante la colocación de la misma.

De acuerdo con algunas modalidades, después de insertar un módulo en un lugar de inserción de la unidad de procesamiento primario, el módulo se conecta automáticamente al sistema de acoplamiento asociado con la unidad de operación. Por ejemplo, el funcionamiento del sistema de acoplamiento puede ser configurado de tal manera que hay sustancialmente una alineación automática de uno o varios motores, suministro de gas de proceso y otros, sobre la inserción del módulo. De acuerdo con algunas modalidades, la interconexión entre un módulo y el sistema operativo de acoplamiento de la unidad requiere acoplamiento activo entre ellos. Por ejemplo, el acoplamiento activo puede ser proporcionado mediante la conexión de los tubos correspondientes o conexiones eléctricas. En algunas modalidades, la interconexión entre' un módulo e o sistema operativo de acoplamiento de la unidad de procesamiento primario es una combinación de acoplamiento automático y activo .

De acuerdo con modalidades, un módulo está configurado para transferencia lateral del material dentro de la unidad de procesamiento primario y el suministro de aire y / o otros aditivos de proceso. De acuerdo con modalidades, un módulo está configurado como un "cartucho" multi-funcional específicamente configurado para su inserción en la pared de la unidad de procesamiento primario. Opcionalmente , el cartucho está configurado para una rápida sustitución e incluye un sistema para la conexión rápida de los componentes del cartucho a los componentes de la unidad del sistema, incluyendo por ejemplo, sistema de control de dispositivos de suministro de aire caliente, aditivos de proceso, fuentes de alimentación, y similares.

De acuerdo con algunas modalidades, un módulo incluye un módulo del sistema de transferencia lateral y uno o más sistemas de suministro de gas configurados para proporcionar aire de proceso. En esta modalidad, el sistema de alimentación de gas de proceso se configura como una o más cajas de aire. De acuerdo con algunas modalidades, un módulo incluye un módulo del sistema de transferencia lateral y un sistema de alimentación de gas de proceso configurado para proporcionar uno o más aditivos de proceso. De acuerdo con algunas modalidades, un módulo incluye un módulo del sistema de transferencia lateral y un sistema de alimentación de gas de proceso configurado para proporcionar uno o más aditivos de proceso y aire.

De acuerdo con modalidades, la pared de la unidad de procesamiento primario está adaptada para recibir los módulos individuales en lugares de inserción configurados como ranuras o aberturas que están previstas en la pared para la inserción de los módulos. De acuerdo con modalidades cuando más de un módulo se inserta en la pared principal, la unidad de procesamiento puede incluir múltiples aberturas o ranuras. Opcionalmente , las aberturas individuales o ranuras en la pared pueden ser configuradas para aceptar más de un módulo. En algunas modalidades, la unidad de procesamiento primario está configurada de tal manera que los cartuchos adyacentes se insertan desde los lados opuestos de la unidad. De acuerdo con algunas modalidades, si una ranura o abertura dentro de la pared no requiere la inserción de un módulo, un tapón u otros medios particulares de sellar esta abertura o ranuras en la pared pueden ser proporcionados.

De acuerdo con modalidades, después de instalar uno o más módulos de formar al menos una parte del piso de la unidad de procesamiento primario. De acuerdo con algunas modalidades en las que se configura el suelo como un piso escalonado, cada módulo está configurado y orientado a fin de proporcionar un paso único del piso escalonado.

En algunas modalidades, cuando se instala, los módulos individuales, están configurados como cartuchos y están cubiertos en parte por el cartucho por encima de ella, de tal manera que sólo una parte de un cartucho individuo está expuesto al interior de la unidad de procesamiento primario. La ranura en la que se inserta el cartucho en el extremo superior está específicamente configurada de manera que sólo una parte del cartucho está expuesto al interior de la unidad. Los cartuchos cuando instalados, formar un piso escalonado y opcionalmente forman un piso escalonado inclinado para facilitar el movimiento del material, mientras que, al menos limitan parcialmente, que el material sin procesar sea jugado.

De acuerdo con modalidades, los medios de sellado pueden ser proporcionados entre los módulos y / o entre un módulo y la unidad de procesamiento primario, en donde los medios sellantes están configurados para evitar la remoción de materiales y / o gases dentro y / o fuera de la unidad y / o entre los módulos. De acuerdo con algunas modalidades, un módulo puede ser sellado en su lugar usando sellador de alta temperatura tales como la silicona resistente a elevadas temperaturas, las juntas resistentes a la temperatura o otro dispositivo de sellado adecuado. De acuerdo con algunas realizaciones, el método de sellar uno o más módulos se selecciona para permitir una fácil extracción de un módulo y la inserción de un módulo nuevo o reparado.

De acuerdo con algunas modalidades, un módulo es reversiblemente fijado en su lugar por una o más de una variedad de sujetadores, por ejemplo, los tornillos de fijación y tornillos. Opcionalmente, un módulo puede mantenido en una posición deseada dentro de la pared de la unidad de procesamiento primario, debido a la fricción. De acuerdo con algunas modalidades, un lugar de inserción asociado con la pared de la unidad de procesamiento primario puede incluir uno o más medios de posición de inserción / alineación, conectando las placas y sellado.

De acuerdo con algunas modalidades, la unidad de procesamiento primario puede ser configurada para recibir un único formato de un módulo o varios formatos diferentes de un módulo. Un módulo puede tener diferentes tamaños y configuraciones y puede ser adaptado específicamente para su uso previsto y / o posición dentro de la unidad de procesamiento primario y / o configuración del propio aparato.

De acuerdo con modalidades, un módulo está configurado para proporcionar la transferencia lateral del material dentro de la unidad de procesamiento primario y para proporcionar aire y / o uno o más aditivos de proceso. De acuerdo con estas modalidades, el módulo comprende además una estructura de soporte o sistema configurado para proporcionar la estructura de soporte del módulo y el sistema de transferencia lateral y el sistema de alimentación de aire y / o aditivo de proceso. El módulo puede comprender además un sistema de sellado y / o conexión para facilitar la instalación del cartucho en las paredes de la cámara y su fijación en la posición y / o elementos aislantes.

De acuerdo con modalidades, la estructura de soporte del módulo puede ser construida en una variedad de materiales incluyendo el acero al carbono con un alto contenido de carbono, acero de alto tratamiento térmico, una aleación o otro material que será al menos en parte, resistente al ambiente en el que se va a operar. Además, la estructura de soporte puede ser configurada para facilitar la instalación y remoción, por ejemplo, mediante la inclusión de ranuras o de lugares de unión para los instrumentos utilizados en el proceso de instalación y retirada.

En algunas modalidades, el sistema asociado con el módulo de transferencia lateral está configurado para moverse a lo largo de la parte superior de una porción de la base del módulo. En esta modalidad, el aire y / o aditivos de proceso puede (n) entrar en la porción base del módulo de base o en la parte inferior de la pila de material en donde la porción base del módulo forma una parte del sistema de alimentación de gas de proceso.

El sistema de provisión de gas de proceso por lo tanto funciona tanto como un sistema de alimentación de gas como un soporte de la pila reactiva o unidad del suelo con material reactivo siendo movido a lo largo de la superficie del sistema de alimentación de gas de proceso expuesto al interior de la unidad (es decir, la superficie de suministro) del sistema de transferencia lateral. De acuerdo con modalidades, la superficie de suministro de gas de proceso es la superficie superior del sistema de alimentación de gas de proceso, la superficie de suministro de gas de proceso puede ser una superficie lateral, superficie final, superficie final inclinada o similar. De acuerdo con modalidades, la configuración del sistema de alimentación de gas de proceso es al menos en parte, determinada por la configuración del módulo del sistema de transferencia lateral.

En algunas modalidades, un cartucho individual comprende ambos elementos de soporte / elementos de conexión y los elementos funcionales. Los elementos de. soporte / conexión incluyen la estructura del módulo y una o más placas de conexión específicamente configuradas para sellar la conexión con la carcasa de la unidad de procesamiento primario. Refractario puede proporcionarse entre la estructura del módulo y la placa de conexión para reducir la pérdida de calor y la transferencia de calor en la placa de conexión. Una vez insertado, el módulo se puede asegurar mediante sujetadores adecuados. La estructura del módulo incluye guías de alineación para facilitar la inserción correcta del módulo en la pared de la unidad de procesamiento primario y ranuras para permitir la inserción del instrumento para facilitar la inserción y la extracción del módulo.

Sistema de Transferencia Lateral de Un Módulo Cada módulo comprende un módulo del sistema de transferencia lateral que está configurado para mover el material desde una primera posición para o en dirección a una segunda posición. De acuerdo con modalidades, el módulo del sistema de transferencia lateral comprende uno o más elementos móviles y uno o más elementos de accionamiento. El sistema de transferencia lateral incluye opcionalmente orientación o elementos de alineación o orientación que pueden guiar el movimiento de uno o más elementos móviles. De acuerdo con algunas modalidades, el módulo del sistema de transferencia lateral incluye dos o más elementos de guía que están configurados para engranar con los elementos de guía, y proporcionar una interconexión sustancialmente movible entre ellos, facilitando así la retención de un o más elementos móviles en la orientación deseada, mientras que permiten el grado de movimiento deseado de los mismos.

En algunas modalidades, el sistema de transferencia lateral y el sistema de alimentación de gas de proceso están configurados de tal manera que uno o más elementos móviles del sistema de transferencia lateral se mueven a través de la superficie de suministro del sistema de alimentación de gas de proceso. En tales disposiciones, uno o más elementos émbolo transportador, arado o similar. De acuerdo con algunas modalidades, uno o más elementos móviles se pueden configurar como un solo émbolo o un émbolo con dedos múltiples.

En algunas modalidades los elementos móviles se configuran como pistones, y además, configurados como émbolos cortos, que pueden ser configurados para estarán completamente retraídos con cada golpe. En algunas modalidades que incluyen uno o más elementos móviles configurados como un proyecto de un émbolo de dedo múltiple, el émbolo de dedos múltiples puede ser una estructura unitaria o una estructura en la que los dedos del émbolo están conectados a un cuerpo de émbolo, con los dedos individuales del émbolo tiendo opcionalmente con anchos diferentes, dependiendo de la posición.

En algunas modalidades, que contienen uno o más elementos móviles configurados como un émbolo de dedo múltiple, hay un espacio de separación entre cada uno los dedos del émbolo de dedo múltiple. Este espacio de separación puede estar configurado para permitir la expansión de los dedos múltiples respectivos durante el funcionamiento de la unidad de procesamiento primario. Por ejemplo, la separación puede ser determinada al menos en parte, basada en la temperatura máxima de operación de la unidad de procesamiento primario .

De acuerdo con algunas modalidades, un elemento móvil está configurado como un elemento móvil "forma de T" .

En algunas modalidades, el sistema de transferencia lateral y el sistema de alimentación de gas de proceso de un módulo está configurado de tal manera que el elemento móvil es insertado o incrustado en la superficie de suministro del sistema de alimentación de gas de proceso. En tales disposiciones, uno o más elementos móviles se puede configurar como, pero no limitado a, un elemento de tornillo, uno o más elementos de rueda, un elemento de soporte o similar.

De acuerdo con modalidades, uno o más elementos móviles están, construidos de un material adecuado para uso a alta temperatura. Tales materiales son bien conocidos por los expertos en la técnica y pueden incluir acero inoxidable, acero al carbono, acero al carbono parcialmente protegido o totalmente protegido con refractario o similar. Uno o más elementos móviles pueden ser opcionalmente de construcción fundida o sólida. Opcionalmente uno o más elementos móviles están dimensionados y / o configurados para asegurar que una variedad de tamaños, o forma aglomerada puede ser conducido de manera eficiente. Por ejemplo, cuando el material reactivo cambia en forma y / o propiedades, uno o más elementos móviles están configurados para mover el material reactivo independientemente de estos cambios .

De acuerdo con modalidades, el módulo del sistema de transferencia lateral incluye uno o más elementos de guía que están posicionados de manera que están expuestos al interior de la unidad de procesamiento primario. En algunas modalidades, uno o más elementos de guía están posicionados de tal manera que ellos son al menos parcialmente aislado del interior de la unidad de procesamiento primario.

En disposiciones donde los elementos de guía están expuestos al interior de la unidad de procesamiento primario, el sistema de transferencia lateral puede ser diseñado para evitar bloqueo o aprisionamiento de los desechos. De acuerdo con algunas modalidades un elemento de guía puede ser configurado como uno o más canales de guía situados en las paredes laterales del cartucho, uno o más carriles o uno o más carriles de guía, una o más canaletas de guía, una o más corrientes de guía o similares.

De acuerdo con algunas modalidades, el módulo del sistema de transferencia lateral incluye uno o más miembros de acoplamiento laterales de guía que están configurados para acoplarse de forma móvil con un o más elementos de guía. Uno o más miembros de guía de acoplamiento incluyen opcionalmente una o más ruedas o rodillos dimensionados para moviblemente acoplarse al elemento de guía. En algunas modalidades, el elemento de guía es un elemento de acoplamiento que comprende un patín deslizante adaptado para deslizarse a lo largo de la longitud de un carril de guía.

En algunas modalidades, uno o más elementos de guía de acoplamiento pueden ser integrales o pueden estar formados integralmente con un elemento móvil. Por ejemplo, la superficie de un elemento móvil puede ser específicamente adaptada para acoplarse con una o más de la guía. En algunas modalidades, la superficie de suministro del sistema de alimentación de gas de proceso incluye uno o más carriles y partes móviles en contacto con la superficie de suministro están diseñados específicamente para acoplarse a los rieles.

De acuerdo con modalidades, el módulo de un sistema de transferencia lateral incluye un émbolo de dedos múltiples, elementos de acoplamiento y un sistema de accionamiento. Los dedos del émbolo individual están conectados al cuerpo del émbolo por medio de pasadores o tornillos, que están configurados sustancialmente para no presionar el dedo individual . El cuerpo del émbolo está conectado a una placa de enganche del acoplamiento de accionamiento que incluye bastidores paralelos para acoplamiento operativo con un piñón para el movimiento de los mismos. En algunas modalidades, los dedos individuales del émbolo están configurados para acoplarse a un elemento de enganche en forma de T o I, que mantiene los dedos del émbolo cerca de la superficie de la caja de aire de manera que los émbolos sustancialmente raspan la superficie de la caja aire durante el movimiento hacia atrás y hacia adelante, ayudando así a prevenir la acumulación de clinker.

De acuerdo con algunas modalidades, la punta de un dedo del émbolo está curvada hacia abajo para asegurar que en las puntas de contacto de la parte superior de la caja de aire, en caso de que las posiciones relativas del émbolo y el de la caja de aire cambien, por ejemplo, debido a la expansión o contracción térmica de uno o más componentes. Esta configuración del dedo del émbolo también puede reducir los efectos perjudiciales sobre el proceso, debido a los agujeros de aire estarán cubiertas por el émbolo, el aire continuará fluyendo a través del espacio entre el émbolo y la caja de aire .

De acuerdo con modalidades, cada módulo incluye componentes de accionamiento necesarios para realizar el movimiento de uno o más elementos móviles asociados con el módulo del sistema de transferencia lateral. Por ejemplo, un elemento de salida puede incluir accionamiento de cadena, un piñón de arrastre, de cremallera y piñón u otra configuración de componente de accionamiento como se comprenderá fácilmente. De acuerdo con algunas modalidades, el componente de accionamiento comprende además uno o más actuadores, motor de la bomba eléctrica u otro mecanismo utilizado para operar el componente de accionamiento. De acuerdo con algunas modalidades, la fuente de alimentación operativa para conducir el componente de accionamiento respectivo se proporciona por la propia unidad de procesamiento primario, con lo cual la operación de potencia requerida puede permitir la interconexión operativa del módulo con la unidad de procesamiento primario. Opcionalmente, una configuración que incluye varios módulos, sistemas generadores de energía para cada uno de los módulos del sistema de transferencia lateral puede ser proporcionada por uno o más módulos seleccionados. Por lo tanto, puede haber una reducción en los costos asociados con algunos de los módulos como de componente operativo que no tiene que ser integrado en el mismo.

De acuerdo con modalidades, la energía para mover uno o más elementos móviles es proporcionada por un émbolo hidráulico. Por ejemplo, la potencia para propulsar uno o más elementos móviles es proporcionada por un émbolo hidráulico que acciona uno o más engranajes sobre un eje a través de un actuador giratorio selectivamente en dirección hacia adelante o hacia atrás, permitiendo la extensión y retracción de uno o más elementos moviéndose a una velocidad deseada. En algunas modalidades, se utilizan dos engranajes que engranan soportes paralelos respectivamente, operativamente unidos a una o más partes móviles. De acuerdo con algunas modalidades, los sensores de posición pueden colocarse para detectar y transmitir la información de posición sobre uno o más elementos móviles del sistema de control.

Módulo del Sistema de Alimentación de Gas de Proceso Cada módulo comprende además uno o más módulos del sistema de alimentación de gases de proceso para el suministro de gas de proceso, en el que un sistema de alimentación de gas está configurado para procesar al menos en parte, para proporcionar un gas de proceso para el material en la unidad de procesamiento primario. Por ejemplo, un gas de proceso puede ser aire, un gas de aditivo de proceso, vapor, gas de síntesis o similar.

De acuerdo con modalidades, el gas de proceso se proporciona dentro de la unidad de procesamiento primario a través de la superficie de suministro asociada con el módulo. El sistema de alimentación de gas de proceso puede ser configurado para proporcionar solamente aire o una combinación de aire y / o uno o más aditivos de proceso tanto por medio de entradas comunes como entradas especiales.

De acuerdo con modalidades, el sistema de alimentación comprende un sistema de suministro, que puede ser el sistema de alimentación configurado para proporcionar una fuente de alimentación distribuida o uno más concentrado de aire y /uno o más aditivos de proceso. Por ejemplo, una configuración de suministro distribuida puede incluir una superficie de suministro que es perforada o comprende una serie de agujeros. Una fuente de aire más concentrado y / o uno o más aditivos .de proceso pueden ser proporcionados mediante el uso de una o más boquillas. En algunas modalidades, la inyección de aire y / o uno o más aditivos de proceso están provistos en una posición que está ligeramente por encima de la superficie de suministro. Este posicionamiento del suministro de aire y / uno o más aditivo de proceso puede ser proporcionado por el uso de entradas elevadas.

En algunas modalidades, la superficie de alimentación asociado con el sistema de suministro de gas de proceso incluye una pluralidad de perforaciones. De acuerdo con algunas modalidades, el número de perforaciones puede ser optimizado para proporcionar la circulación de calor a través del material.

En algunas modalidades, el suministro de aire a un único módulo puede ser controlado independientemente o os tuberías de aire para dos o más módulos pueden ser conectados a un colector único, de modo que el suministro de aire para dos o más módulos es controlado dependientemente .

En algunas modalidades, en que el sistema de alimentación de gas de proceso comprende una o más boquillas, las boquillas pueden ser configuradas como boquillas de bajo, medio o alto caudal . Esto puede ser permitido mediante la variación del diámetro de la boquilla y puede permitir que la penetración del gas de proceso a ser suministrada sea baja, media o alta. Esta configuración del sistema de alimentación de gas puede ser configurada para cubrir la ubicación del material reactivo lugar más uniformemente.

En algunas modalidades, los agujeros patrones asociados con el sistema de alimentación de gas de proceso están dispuestos de tal manera que el funcionamiento de la unidad de transferencia lateral no interfiera con el gas de proceso que pasa a través de los agujeros. En algunas modalidades, el proyecto de los agujeros facilita la distribución uniforme de uno o más aditivos de proceso o aire sobre una gran área superficial con una interrupción mínima o resistencia a transferencia lateral de los materiales.

En disposiciones en las que se utiliza un émbolo de dedo múltiple como el elemento móvil, el proyecto de los agujeros está configurado de modo que cuando calentados, los agujeros están entre los dedos (en los espacios) . En algunas modalidades, los agujeros pueden ser configurados en un proyecto de flecha con una compensación para otra. En algunas modalidades, los agujeros de los proyecto también pueden ser híbridos, donde algunos de los agujeros no están cubiertos y otros están cubiertos, de manera que una distribución uniforme de gas de proceso está sustancialmente maximizada (es decir, áreas de suelo con sustancialmente ninguna entrada de gas de proceso se minimiza sustancialmente) .

En algunas modalidades, el sistema de alimentación de gas de proceso proporciona velocidad baja difusa de entrada del gas de proceso. En algunas modalidades, la velocidad baja difusa de entrada es proporcionada para los aditivos de proceso .

En algunas modalidades, el sistema de alimentación de gas de proceso comprende, además, cajas de aire y tubos colectores, según sea necesario. En algunas modalidades, el aire caliente se suministra a través de cajas de aire. En una modalidad, el gas de síntesis se proporciona a través de cajas de aire calientes. Opcionalmente , las cajas de aire son fundidas y insertos moldeados unitarios . Los elementos funcionales incluyen uno o más componentes de la caja de aire y uno o más componentes de transferencia lateral.

En algunas modalidades, el componente de la caja de aire puede incluir múltiples cajas de aire pequeñas o una sola caja de aire grande. Opcionalmente, las cajas de aire están configuradas especialmente para reducir la distorsión para reducir el riesgo de fallo asociado con el estrés o la distorsión de la caja de aire. En algunas modalidades, las cajas de aire individuales son construidas de acero al carbono de espesor. En algunas modalidades, para reducir las distorsiones, las cajas de aire pueden ser construidas como diferentes piezas resistentes y sólidas de acero que inyectan aire caliente sólo en áreas donde hay un caudal ininterrumpido / sin impedimentos.

En algunas modalidades, el material para la placa superior perforada de las cajas de aire es una aleación que cumple los requisitos de resistencia a la corrosión para todo el sistema. Si la hoja superior perforada es relativamente delgada, nervios de refuerzo y miembros estructurales del soporte para evitar el pandeo o flexión pueden por ejemplo ser proporcionados.

En algunas modalidades, el aire entra en la unidad de procesamiento primario en la parte inferior de la pila de material a través de los agujeros de aire o perforaciones en la parte superior de cada caja de aire. Si los módulos individuales incluyen múltiples cajas de aire, el aire puede ser suministrado a las cajas de aire individuales a través de un colector de aire único conectado a un tubo de aire que conecta con una brida en la conexión de aire caliente. Una brida de aire caliente está opcionalmente adaptada para facilitar la conexión rápida a una fuente de aire caliente.

En algunas modalidades, con el fin de evitar el impedimento de los agujeros de aire durante el procesamiento, el tamaño del agujero de aire en la parte superior de las cajas de aire perforadas se selecciona de tal manera que se crea una restricción y por lo tanto una caída de presión a través de cada hoyo. Esta caída de presión puede ser suficiente para evitar que las partículas entren en los agujeros. Los agujeros pueden ser disminuidos gradualmente hacia el lado superior para evitar que las partículas queden atrapadas en un agujero. Además, el movimiento de las unidades de transferencia lateral puede desalojar cualquier material que bloquee los orificios.

En una modalidad, con referencia a las Figuras 93-98, una vez instalado, los cartuchos individuales están cubiertos en parte por el cartucho por encima del, de modo que sólo una porción de un cartucho individual está expuesto a la cámara.

La ranura en la que se inserta en el cartucho más alto, está específicamente configurado de manera que sólo una parte del cartucho está expuesto a la cámara. Cartuchos, cuando instalados, forman un piso escalonados y están opcionalmente inclinados para facilitar el movimiento del material, pero limitado que los materiales sin procesar no sean jugados.

Con referencia a la Figura 97, en una modalidad, un cartucho individual (2000) comprende dos elementos de soporte o de conexión como elementos funcionales. Los elementos de soporte / conexión incluyen la estructura del cartucho y la placa de conexión (2005) configurados especialmente para la conexión del sellado de la carcasa de la cámara. Refractario (no mostrado) puede estar dispuesto entre el armazón del cartucho y la placa de conexión para reducir la pérdida de calor y la transferencia de calor en la placa de conexión. Una vez insertado, el cartucho puede ser fijado por medio de sujetadores apropiados. La estructura del cartucho en la modalidad ilustrada, incluye guías de alineación (2015) para facilitar la inserción correcta del cartucho en la pared de la cámara y ranuras (2020) para permitir la inserción de instrumentos para facilitar la inserción y extracción del cartucho. Los elementos funcionales incluyen uno o más componentes de la caja de aire y uno o más componentes de transferencia lateral.

Entrada (s) de Materia (s) Prima (s) en la Unidad de Procesamiento Primario En una modalidad, la unidad de procesamiento incluye una o más entradas primarias de material de alimentación configuradas para acomodar . diferentes materiales con diferentes características físicas, cada uno de los cuales alimenta directamente o indirectamente, la unidad de procesamiento primario. A(s) entrada (s) de material de alimentación puede (n) opcionalmente ser operativamente asociadas (s) con sistemas de alimentación diferentes para proporcionar entrada (s) de material (es) de alimentación en la unidad de procesamiento primario. Cuando la unidad de procesamiento primario comprende más de una entrada de material de alimentación, cada entrada de material de alimentación puede ser operativamente asociada con el sistema alimentador de la misma, o la entrada de material de alimentación puede ser operativamente asociada con una pluralidad de sistemas de alimentación, que puede ser del mismo tipo de sistema de alimentación o puede ser de diferentes tipos de sistemas de alimentación.

En una modalidad, la unidad de procesamiento primario puede estar asociada operativamente con una tolva de alimentación y un émbolo hidráulico rectangular asistido. En esta modalidad, una puerta puede ser instalada opcionalmente en la tolva de alimentación para que actúe como una barrera térmica entre la unidad de procesamiento primario y la tolva. Interruptores de límite del alimentador controlan la longitud de la carrera del émbolo, de modo que la cantidad de material alimentado en la unidad de procesamiento primario en cada movimiento puede ser controlado.

En otra modalidad, la unidad de procesamiento primario puede estar diseñada para acomodar la alimentación de las cajas, la manera en que se proporcionan el tipo de desechos biomédicos de hospital para su procesamiento. Una entrada de puerta dual rectangular permitirá que las cajas puedan ser introducidas en la tolva principal, donde el émbolo hidráulico puede introducir el material de alimentación en la unidad de procesamiento primario.

En otra modalidad, un taladro puede estar asociado operativamente con la unidad de procesamiento primario para proporcionar un material de alimentación de residuos granulares. Por ejemplo, un taladro puede ser insertado en la unidad hidráulica.

Otros ejemplos de sistemas de alimentación que pueden estar asociados operativamente con la unidad de procesamiento primario incluyen, pero no se limitan a, una válvula rotativa y sistemas de alimentación por gravedad. Además, los líquidos y gases pueden ser alimentados en la unidad de procesamiento primario simultáneamente, por sus entradas específicas.

Un proceso de acondicionamiento para el sistema de alimentación de residuos de material también se puede utilizar antes de alimentar la unidad de procesamiento principal.

En una modalidad, la reducción o exclusión de la infiltración non controlada de aire (por medio del dispositivo de alimentación de residuos) puede llevarse a cabo mediante la compresión substancial de la alimentación de tal manera que, la alimentación comprimida actúa como un tapón consistente bueno, consistente contra la infiltración extensa de aire. También sellos de guillotina pueden ser proporcionadas. En disposiciones en las que el material de alimentación cae verticalmente, una unidad de procesamiento primario puede ser proporcionada para liberar el material compactado. Así, en una modalidad, la unidad de procesamiento comprende un sistema de compactacion primaria.

UNIDAD DE PROCESAMIENTO SECUNDARIO Y UNIDAD DE FUSIÓN La unidad de procesamiento secundario del Sistema de Conversión de Carbono proporciona la remoción de cualquier volátiles que quedan en los materiales de alimentación transformados, recibidas de la unidad de procesamiento primario y la conversión de carbón en un gas de escape. La unidad de procesamiento secundario está en comunicación con la unidad de procesamiento primario y está asociado operativamente con la unidad de fusión.

En una modalidad, la unidad de procesamiento secundario es contigua y se coloca por encima de la unidad de fusión. De acuerdo con esta modalidad, la unión entre la unidad de procesamiento secundario y la unidad de fusión proporciona una barrera que evita que los sólidos, tales como cenizas, pasen a la cámara de fusión.

En una modalidad, la unidad de procesamiento secundario está orientado de tal manera que su eje longitudinal es sustancialmente perpendicular al eje longitudinal de la unidad de procesamiento primario. Por ejemplo, la unidad de procesamiento primario se orienta sustancialmente horizontal al suelo y la unidad de procesamiento secundario está orientada de tal manera que es sustancialmente vertical al suelo. De acuerdo con esta modalidad, la unidad de fusión puede ser colocada por debajo de la unidad de procesamiento secundario .

En una modalidad, la unidad de procesamiento secundario se separa de la zona de fusión por medio de la región interzonal o entre-zona que comprende opcionalmente un impedimento para restringir o limitar el movimiento del material entre las dos unidades y, en algunas modalidades, también puede proporcionar para la fusión inicial del material de carbono sólido residual sustancialmente libre (es decir, ceniza) en escoria fundida.

La unidad de procesamiento también proporciona la adición secundaria de aire caliente, y opcionalmente aditivo de proceso, tal como vapor y / o gas rico en carbono y / o carbono, para facilitar la eliminación de cualquier volátiles restantes y la conversión de carbono al gas de escape. La unidad de fusión también proporciona calor, por ejemplo, plasma caliente o equivalente, para facilitar la conversión completa de los materiales residuales inorgánicos (tales como ceniza) en una sustancia vitrea o escoria.

La región interzonal o entre- zona puede comprender además un elemento de transferencia de calor para transferir calor adicional de manera eficiente. El material de escoria fundida' se retira de la unidad de fusión y se pasa a través de un subsistema opcional de resfriamiento de escoria para la refrigeración .

La unidad de procesamiento secundario y unidad de fusión facilita cooperativamente la producción de gas de escape y desperdicios a través de la promoción secuencial del procesamiento secundario y fusión del residuo sólido sustancialmente libre de carbono. Esto se consigue, permitiendo que el procesamiento secundario se produce en un intervalo de temperatura determinado antes de exponer el residuo sólido sustancialmente libre de carbono en una gama más amplia de temperatura. La unidad de procesamiento secundario y unidad de fusión así minimiza o elimina la cantidad de carbono capturado en la masa fundida.

En una modalidad, el proceso de conversión de carbono se realiza al proporcionar el nivel adecuado de oxígeno en el residuo sólido que comprende carbón activo y eleva la temperatura del residuo sólido en el nivel requerido para convertir carbono en el residuo sólido en un gas de escape exponiendo el sólido residuo al ambiente específico de la unidad de procesamiento secundario .

La escoria fundida a una temperatura de, por ejemplo, aproximadamente 1200° C a aproximadamente 1800° C, puede ser retirada de manera continua de la unidad de fusión y posteriormente se enfría para formar una escoria sólida. Tal material de escoria puede ser dirigido al vertedero o se puede romper en agregados para usos convencionales . Alternativamente, la escoria fundida se puede verter en un recipiente para formar lingotes, ladrillos, losetas o material de construcción similar. El material de escoria resultante también se puede utilizar como un material adicional de cemento en concreto, para producir un agregado ligero o lana mineral, para la fabricación de espuma de vidrio, o el desarrollo de materiales de embalaje.

Por lo tanto, la unidad de fusión también pueden incluir o estar asociado operativamente con una unidad de refrigeración para enfriar la escoria fundida a su forma sólida. La unidad de refrigeración se proporciona como aplicable al formato deseado para el producto enfriado de escoria.

Unidad de Procesamiento de Secundario El proceso de conversión de carbono se realiza mediante el aumento de la temperatura del material de alimentación procesado que comprendiendo carbón activo en un nivel requerido para convertir carbono en el material de alimentación procesado en gas de escape a través de la exposición del material de alimentación procesado a un ambiente específico de la unidad de procesamiento secundario (que puede incluir niveles apropiados de calor, aire, oxígeno o vapor de agua) .

La unidad de procesamiento secundario recibe material de alimentación procesado que comprende carbón activo de la unidad de procesamiento primario y está en comunicación con la unidad de fusión. En una modalidad, la unidad de procesamiento secundario está en comunicación con la unidad de fusión a través de una región interzonal o entre- zona.

La unidad de procesamiento secundario está provista de calor de una fuente adecuada para proporcionar la temperatura necesaria para convertir cualquier volátil restante y carbono en un gas de escape. La unidad también está diseñada para asegurar una exposición altamente eficiente del calor residual para reducir al mínimo la cantidad de calor sensible que se pierde a través de los gases de escape. Por lo tanto, la posición y orientación de la fuente de calor son factores adicionales a considerar en el proyecto de la unidad de procesamiento secundario.

Sistema de Calentamiento de la Unidad de Procesamiento de Secundario El proceso de conversión de carbono requiere calor. La adición de calor se puede producir directamente a través de la oxidación parcial de un sólido residuo que comprende carbón activo (es decir, por reacción exotérmica de oxígeno en la tomas de aire con el carbono y los compuestos volátiles del residuo sólido que comprende carbón activo) o indirectamente a través del uso de una o más fuentes de calor conocidas en la técnica.

En una modalidad, el calor requerido para convertir el carbono sin reaccionar en el material de alimentación procesado se proporciona (al menos parcialmente) por aire caliente, que puede ser proporcionado a la unidad de procesamiento secundario a través, por ejemplo, del uso de entradas de aire calentadas .

El aire caliente puede estar provisto de, por ejemplo, cajas de aire, calentadores de aire o intercambiadores de calor, todos los cuales son conocidos en la técnica.

En una modalidad, el aire caliente se introduce en la unidad de procesamiento secundario para el suministro de aire y un sistema de distribución con entradas cerca de la unión con la unidad de fusión, por ejemplo, en algunas modalidades, cerca de la región interzonal o entre-zonas. Suministro de aire apropiado y sistemas de distribución son conocidos en la técnica e incluyen cajas de aire a partir del cual el aire caliente puede pasar a través de perforaciones en la pared de la unidad o a través de toberas de aire o aireadores .

Calentamiento adicional o suplementar, si es necesario, puede ser proporcionado por uno o más medios de calentamiento conocidos en la técnica, incluyendo, pero no limitado a, un quemador de gas, arena caliente circulante, calentador eléctrico o elementos eléctricos de calentamiento.

En una modalidad, la fuente de calor adicional puede ser arena caliente circulante.

En una modalidad, la fuente de calor adicional puede ser un calentador eléctrico o elementos de calentamiento eléctrico .

Entradas de Aditivos de Proceso en la Unidad de Procesamiento de Secundario Los aditivos del proceso se pueden añadir opcionalmente a la unidad de procesamiento secundario para facilitar la conversión eficiente del material de alimentación procesado que comprende carbón activo en gas de escape. Se puede utilizar adición de vapor, por ejemplo, para asegurar suficiente oxígeno e hidrógeno libre para maximizar la conversión de elementos descompuestos en el material de alimentación procesado, comprendiendo carbón activo, en gas de escape y / o compuestos no peligrosos. La entrada de aire puede utilizarse, por ejemplo, para asistir en la química de equilibrio del procesamiento para maximizar el rendimiento de un gas combustible secundario (minimizar carbono libre) y mantener las temperaturas de procesamiento óptimas, mientras se minimiza el coste de la entrada de calor. Además, el oxígeno y / o el ozono se pueden añadir opcionalmente a través de las entradas de aditivos de proceso de la unidad de procesamiento secundario.

Opcionalmente, otros aditivos pueden ser utilizados para optimizar o proceso de conversión de carbono y por lo tanto mejorar las emisiones.

Opcionalmente, gas rico en carbono puede ser utilizado como un aditivo de proceso.

La unidad de procesamiento secundario por lo tanto, puede incluir una o más entradas de aditivo de procesos. Estas incluyen entradas para la inyección de vapor y / o inyección de aire y / o gas rico en carbono. Las entradas de vapor pueden ser localizadas para dirigir el vapor en las regiones de alta temperatura y en la masa del gas de escape inmediatamente antes de salir de la unidad de procesamiento primario. Las salidas de aire pueden estar situadas alrededor de la unidad para asegurar una cobertura completa de los aditivos de proceso en la unidad de procesamiento secundario.

En una modalidad, las entradas de los aditivos de proceso se encuentran cerca de la región interzonal o entre-zona .

En una modalidad, las entradas de aditivos de proceso proporcionan velocidad baja y difusa de entrada de los aditivos.

En disposiciones en las que se utiliza aire caliente para calentar la unidad de procesamiento secundario, la entrada de inyección adicional de aire / oxígeno puede estar opcionalmente prevista.

Región Interzonal o Entre-zona En una modalidad de la invención, la unión entre la unidad de procesamiento de secundario y la unidad de fusión está configurada para proporcionar una zona comprendida entre la región ínterzonal o entre-zona. De acuerdo con esta modalidad, región interzonal o entre-zona funciona para separar espacialmente sustancialmente la unidad de procesamiento secundario de la unidad de fusión y, opcionalmente, proporciona la fusión inicial del material sólido residual (por ejemplo, ceniza) del segundo procesamiento mediante la transferencia eficaz de calor para el material sólidos residual, y soporta la pila de material reactivo en la unidad de procesamiento secundario. La región interzonal o entre- zona proporciona dispone también de un conducto o una conexión entre las dos unidades. La entre-zona comprende opcionalmente un impedimento que limita o regula el movimiento del material entre, la unidad de procesamiento secundario y la unidad fusión, por ejemplo, ocluyendo parcialmente o intermitente la entre-zona, impidiendo así la migración excesiva de carbono no convertido en la masa fundida. El impedimento puede comprender opcionalmente elementos de transferencia de calor.

En una modalidad, la entre-zona puede ser sustancialmente contigua con la unidad de fusión. En otra modalidad, la entre- zona puede ser proporcionada por un estrechamiento o impedimento entre las dos unidades , o dentro de una unidad. En esta modalidad, una "cúpula" de un material de puente puede impedir que el material del lecho de la unidad de procesamiento secundario de caer en la unidad de fusión. Alternativamente, un deflector puede contener el material alrededor de la entrada de la unidad de fusión.

En una modalidad, una placa deflectora sólida es utilizada en región interzonal del Sistema de Conversión de Carbono. De acuerdo con esta modalidad, el deflector puede ser opcionalmente móvil.

En una modalidad, un deflector comprendiendo placas de material refractario se emplea en región interzonal del Sistema de Conversión de Carbono.

En una modalidad, la unidad de fusión está dividida.

En modalidades de la invención en que la entre-zona incluye un impedimento, el impedimento está configurado para limitar o regular el movimiento del material entre las unidades de procesamiento secundarias y de fusión, por ejemplo, por la oclusión tanto parcial o intermitente de región interzonal.

El impedimento está montado dentro de la región interzonal o entre-zona y puede ser de varias formas o proyectos. Por ejemplo, el impedimento puede tener una estructura plana, o puede ser en forma de cúpula, en forma de pirámide, en forma de engranaje y así sucesivamente. Alternativamente, o en adición, el impedimento puede comprender, por ejemplo, una rejilla, una pluralidad de esferas, una pluralidad de tubos, o una combinación de los mismos . La forma y tamaño del impedimento puede ser en parte dictado por la forma y orientación de la cámara. En una modalidad, el impedimento está configurado para proporcionar uno o más tuberías de tamaño para limitar el caudal de material entre la zona de tratamiento secundario y la zona de escoria.

En una modalidad, el impedimento comprende una serie de ladrillos entrelazados dispuestos para proporcionar tuberías entre ladrillos adyacentes. En otra modalidad, el impedimento comprende una pluralidad de tubos dispuestos para proporcionar pasajes entre tubos adyacentes. De acuerdo con esta modalidad, la pluralidad de tubos puede estar orientada sustancialmente perpendicular al eje longitudinal de la entre- zona o puede estar orientada de forma sustancialmente horizontal en relación al eje longitudinal de la entre-zona.

El impedimento y cualquier elemento de montaje necesario deben ser capaces de funcionar eficazmente en condiciones adversas de la zona de recuperación de carbono y, en particular, deben ser capaces de operar en temperaturas elevadas. Por lo tanto, el impedimento está construido de materiales para resistir elevadas temperaturas. Opcionalmente , el impedimento puede ser revestido de refractario o hecho de refractario sólido.

En una modalidad, la refrigeración, como agua de refrigeración puede ser proporcionada en el impedimento. En una modalidad, el impedimento comprende cobre con agua fría con revestimiento refractario en la parte superior y / o inferior (por ejemplo, configurado como se muestra en las Figuras 127, 129, 130A-130C y 133A) .

En una modalidad, el impedimento comprende una pluralidad de bolas, tales como, por ejemplo, bolas de cerámica .

En la modalidad, el impedimento comprende una cúpula refractaria en forma de engranaje.

En una modalidad, el impedimento es una cúpula sólida de ladrillos refractarios montados por cuña de montaje en región interzonal. La cúpula refractaria sólida está dimensionada de tal manera que hay un espacio entre el borde exterior de la cúpula y la pared interior de la cámara. Opcionalmente, la cúpula refractaria comprende además una pluralidad de orificios. Los orificios pueden estar orientados verticalmente.

En una modalidad, una pluralidad opcional de bolas de alúmina o de cerámica de diámetro entre 20 y 100 mm están en reposo en la parte superior del impedimento para formar un lecho y proporcionar la difusión de aire calentado y para promover la transferencia de calor del plasma para la ceniza para fundir inicialmente la ceniza en la escoria. En este modo, cuando la ceniza se derrite, ella pasa en región interzonal a través de tuberías proporcionados por el impedimento y en la unidad de fusión.

En una modalidad, el impedimento comprende una rejilla de ladrillo refractario sólido. La rejilla de ladrillo refractario está proporcionada con aberturas entre los ladrillos individuales para permitir la comunicación entre la unidad de procesamiento secundario y la unidad de fusión a través de la región entre-zona 1.

En una modalidad, el impedimento comprende una est ctura de rejilla hecha de tubos refractarios forradas, montadas dentro de un anillo de montaje.

En una modalidad, el impedimento comprende una rejilla con un movimiento rotativo.

Opcionalmente, región interzonal puede comprender además la transferencia de calor o elementos de difusión para facilitar la transferencia de calor a la ceniza. Elementos de transferencia de calor son conocidos en la técnica e incluyen, pero no se limitan a, bolas, guijarros, ladrillos y estructuras similares fabricados a partir de un material adecuado tal como cerámica, alúmina refractaria, y similares.

En una modalidad, el elemento de transferencia de calor comprende una pluralidad de bolas de alúmina o de cerámica de diámetro entre 20 y 100 mm que descansan sobre la parte superior del implemento, forman un lecho y proporcionan la distribución del aire caliente para promover la transferencia de calor plasma para la ceniza, para a fusión inicial de la ceniza en la escoria.

Opcionalmente , el impedimento puede tener o comprender el elemento de transferencia de calor.

Opcionalmente, región interzonal o entre- zona puede estar equipada con una fuente de calor. Las fuentes adecuadas de calor incluyen, pero no se limitan a, una tobera de aire, un calentador eléctrico, los elementos de calentamiento eléctrico, quemador de gas, incluyendo quemadores externos del gas de síntesis, y una fuente de calor de plasma incluyendo antorchas de plasma.

La fuente de calor puede ser colocada en región interzonal y / o en la interfaz de la unidad de procesamiento secundario / región interzonal y / o en la interfaz de la entre-zona/ unidad de fusión.

Opcionalmente, cualquiera carbono restante en la ceniza se convierte en un gas de escape mediante la aplicación de calor de plasma en región interzonal o entre-zona.

Por lo tanto, región interzonal puede incluir entradas de acceso ampliadas para acomodar diversas fuentes de calor.

Unidad de Fusión El proceso de fusión se realiza mediante el aumento de la temperatura del material sólido sustancialmente libre de carbono residual (ceniza) hasta el nivel requerido para fundir el residuo restante y se produce en la unidad de fusión dentro de junción de la unidad de procesamiento secundario / unidad de fusión o en modalidades en que el sistema comprende una entre-zona, dentro de la entre-zona, o diversas combinaciones de los mismos.

El calor necesario para el proceso de fusión es proporcionado por una o más fuentes de calor. Este calor se puede aplicar directamente o indirectamente por elementos de transferencia de calor. En una modalidad, el calor es proporcionado por una o más fuentes de calor de plasma. El calor también servirá para convertir las pequeñas cantidades de carbono que quedan en el residuo después del procesamiento secundario, por medio de entradas de aire caliente. En disposiciones en que la fuente principal de calor es una o más fuentes de calor de plasma, un calentamiento adicional o suplementar puede ser proporcionado, si necesario, por un o más medios de calentamiento conocido en la técnica, incluyendo, pero no se limitando a, calentamiento por inducción o calentamiento Joule.

La unidad de fusión está provista de una fuente de calor que cumple con la temperatura requerida para el calentamiento de las cenizas (directa o indirectamente) para niveles necesarios para fundir y homogeneizar el sólido residual para proporcionar una escoria fundida a una temperatura suficiente para fluir. Opcionalmente, cualquiera carbono restante en la ceniza se convierte en un gas de escape ("unidad de fusión de gas") . La unidad de fusión también está diseñada para asegurar la transferencia de calor altamente eficiente entre la(s) fuente (s) de calor, por ejemplo, los gases de plasma, y el residuo o escoria para minimizar la cantidad de calor sensible que se pierde. Por lo tanto, el tipo de fuente de calor utilizado, asi como la posición y orientación de la fuente de calor son factores adicionales a considerar en el proyecto de la unidad de fusión. Ejemplos no limitantes de modelos adecuados de la unidad de fusión se proporcionan en las Figuras, sin embargo, el experto en la técnica apreciará que otros proyectos que cumplan los requisitos mencionados anteriormente son también posibles y están abarcadas por la presente invención.

La unidad de fusión también está diseñada para asegurar que el tiempo de residencia del residuo es suficiente para llevar los residuos a una temperatura adecuada para la fusión completa y homogeneización de los materiales inorgánicos residuales .

Opcionalmente, la unidad de fusión está provista de un depósito en el que los residuos se acumulan, mientras que es calentada por la(s) fuente (s) de calor. En una modalidad, la unidad de fusión comprende un depósito, que también permite la mezcla de sólidos y . se materiales fundidos durante el proceso de fusión. Tiempo de residencia suficiente y adecuada de mezcla facilita la fusión completa y la composición deseada para la escoria resultante.

En ciertas modalidades, la unidad de fusión está configurada de tal manera que se estrecha hacia la salida de la escoria y / o tiene un piso inclinado para facilitar el escape de escoria fundida.

En una modalidad, la unidad de fusión está diseñada para una producción continua del material de escoria fundida. La remoción continua de escoria permite que el proceso de condicionamiento se lleve a cabo sobre una base continua, donde el residuo para fundir puede introducirse y procesarse de forma continua, sin interrupción. Escape continuo de escoria se puede lograr utilizando diversas configuraciones o dispositivos conocidos en la técnica. Por ejemplo, la unidad de fusión puede ser configurada de tal manera que presenta un impedimento en la salida de la escoria fundida a partir de la unidad, que se rompe cuando el volumen de escoria fundida alcanza un cierto nivel .

En una modalidad, el escape continuo de escoria se obtiene mediante el uso de un depósito delimitado en un lado por un recipiente que permite que la piscina de escoria se acumule hasta que se exceda a un cierto nivel, en cuyo punto la escoria fundida corre a lo largo de la presa y fuera de la cámara. En una modalidad, el escape continuo de la escoria se realiza mediante la inserción de una temperatura controlada (caliente o fría) en la unidad refractaria. En esta modalidad, el caudal de escoria de la unidad se controla y / o se detiene mediante un capuchón o tapón para bloquear el caudal de escoria a través de la inserción.

Debido a temperaturas muy elevadas necesarias para la condición de cenizas, en particular para el fundir cualquier metal que pueda estar presente, la pared y el suelo de la unidad de fusión puede ser opcionalmente revestido con un material refractario que se somete a los requisitos operativos muy severos. La selección de materiales apropiados para el proyecto de la unidad de fusión es de acuerdo con una serie de criterios, tales como la temperatura de funcionamiento que se logrará durante los procesos típicos de condicionamiento de los residuos, resistencia al choque térmico y resistencia al desgaste y erosión / corrosión debido a la escoria fundida y / o gases calientes que se generan durante el proceso de fusión. La porosidad del material puede ser considerada, cuando de la elección del material para la unidad de fusión. Varios materiales adecuados son conocidos en la técnica.

La unidad de fusión también puede incluir uno o más entradas para acomodar elementos estructurales adicionales o instrumentos que opcionalmente pueden ser necesarios. En una modalidad, la puerta puede ser una ventana de visualización que incluye un circuito cerrado de televisión opcional para mantener la visibilidad completa del operador en los aspectos del procesamiento de las cenizas, incluyendo el control de salida de escoria para formar bloques. La cámara también puede incluir las entradas de servicio para permitir la entrada o el acceso a la cámara para el mantenimiento y reparación. Dichas aberturas se conocen en la técnica y pueden incluir agujeros herméticos de entrada de diversos tamaños .

En una modalidad, la unidad de fusión está configurada para proporcionar una curva superior pendiente y una sección inferior (referido como el "iglú") . La curva pendiente permite que el material sólido fluya hacia abajo a la sección del iglú de la unidad de fusión. Elevadas temperaturas se generan en esta sección por la acción de una o más fuentes de calor (como antorchas de plasma) en la ceniza y / o escoria de la unidad de procesamiento secundario y la escoria es removida del sistema. El gas caliente es generado también en la sección del iglú que, en ciertas modalidades, se puede utilizar para ayudar en la conversión del material en la unidad de procesamiento secundario. Cuando se utilizan antorchas de plasma ellas pueden ser, por ejemplo, de arco transferido y / o arco non transferido, o pluma de plasma de alta entalpia, u otro dispositivo generador. Cuando se emplea una antorcha de plasma de arco transferido, ella puede comprender un electrodo dentro (o en la parte inferior) de la piscina de la escoria. El electrodo puede estar hecho de varios materiales adecuados, por ejemplo, grafito. En una modalidad, el calor adicional es suministrado a sección iglú por medio de un quemador, que puede ser de diversos tipos adecuados conocidos en la técnica (incluyendo, por ejemplo, los quemadores de combustible utilizando carbono sólido, hollín, carbón, negro carbono, y similares) . En una modalidad, un quemador de combustibles múltiples típicamente diseñados para funcionar con aire / gas de síntesis, se utiliza como una fuente de calor secundaria. Permitir que la piscina escoria se acumule en la sección inferior del iglú puede ayudar en la mezcla de la composición de la escoria y la formación de una capa de metal en el fondo de la piscina. La escoria se elimina de la sección iglú, por ejemplo, vertiéndose el lado izquierdo de la unidad de fusión. La base de la unidad se puede configurar para proporcionar agujeros de emisión en la escoria, que se puede utilizar para eliminar el metal acumulado en la piscina. El metal fundido puede, por ejemplo, se vender a un reciclado y / o una refinería. Si el fondo de la piscina no está suficientemente fundido debido a la distancia desde la(s) fuente (s) de calor, punción o aplicación de un quemador puede ser utilizado a través de los agujeros de la válvula para ayudar al proceso de extracción del metal. Alternativamente, un plasma caliente superior a la normal puede usarse para acelerar la extracción de metales.

En una modalidad, la unidad de fusión está configurada para proporcionar una curva pendiente superior y una sección inferior del "iglú" y también incluye una "puerta" entre la sección curva y la sección del iglú para controlar el caudal (y presión) de los gases calientes en una unidad de procesamiento secundario.

Opcionalmente , la parte inferior de la unidad de procesamiento secundario o la región entre- zona, cuando están presentes, están configuradas para proporcionar una "cúpula" que ayuda a impedir del material del lecho de la unidad de procesamiento secundario de caer en el unidad de fusión. Alternativamente, una "cúpula" de material interconectado puede ser utilizada.

Opcionalmente, la unidad de fusión puede ser enfriada con agua para enfriar el material refractario, prolongando así la vida del refractario y por lo tanto, toda la vasija. El concepto es que mediante la refrigeración del material refractario en temperatura abajo de la temperatura de fusión de la escoria, revístese la con una fina capa de escoria. Además, si una grieta en lo material refractario o en una parte del mismo, entrando en la escoria se enfría debido a la temperatura más baja del refractario y el desgaste inferior del refractario se reduce o se detiene.

En una modalidad, la unidad de fusión comprende los insertos de cobre refrigerados por agua, alrededor del exterior de la unidad proporciona una función de refrigeración. De acuerdo con esta modalidad, las piezas de cobre están opcionalmente moldadas a un conjunto de pistas (tal como, por ejemplo, canales o tubos) y con conectores para las tuberías de agua interactuaren con. El agua se bombea a través de las piezas de cobre y los termopares en el interior del metal (junto con termopares en la unidad de fusión) son utilizados por el software de control para variar el caudal de agua y de temperatura.

La refrigeración adicional puede ser proporcionada alrededor de la salida de la unidad de fusión de escoria para regular y / o detener el caudal de la escoria fuera de la salida. Por ejemplo, la salida puede comprender canales de cobre con agua de refrigeración. El caudal de la escoria es por lo tanto controlado por la temperatura de la pieza de cobre. Alternativamente, un émbolo refrigerado por agua se puede insertar en la salida.

Fuente de Calor de la Unidad de Fusión La unidad de fusión utiliza uno o más fuentes de calor para convertir el material de ceniza producido por los procedimientos de procesamiento secundario. Las fuentes de calor pueden ser móviles, fijas o combinaciones de las mismas.

En una modalidad, la(s) fuente (s) de calor son fuente (s) de calor de plasma. De acuerdo con esta modalidad, la fuente de calor de plasma puede comprender una variedad de antorchas de plasma disponibles en el mercado que proporcionan gases adecuados a temperatura elevada durante períodos prolongados en el punto de aplicación. En general, estas antorchas de plasma están disponibles en tamaños que van desde aproximadamente de 100 kW a más de 6 MW de potencia de salida. La antorcha de plasma puede emplear un o una combinación adecuada de gas de trabajo. Ejemplos de gases de trabajo adecuados incluyen, pero no se limitan a, el aire, argón, helio, neón, hidrógeno, metano, amoníaco, monóxido de carbono, oxígeno, nitrógeno y dióxido de carbono. En una modalidad de la presente invención, los medios de calentamiento del plasma son continuamente operados para producir una temperatura por encima de aproximadamente 900° C a aproximadamente 1800° C como necesaria para convertir el material residual en escoria inerte.

A este respecto, una serie de alternativas de tecnología de plasma son adecuadas para uso en la fusión. Por ejemplo, se entiende que las antorchas de arco transferido y antorchas de arco no transferido (ambos CA y CC) utilizando materiales de electrodos adecuadamente seleccionados pueden ser utilizados. También se entiende que antorchas de plasma inductivamente acopladas (ICP) también pueden ser empleadas. La selección de un tratamiento térmico adecuado de plasma esta dentro de la experiencia ordinaria de un técnico en la materia .

El uso de antorchas de arco transferido en lugar de arco no transferido puede mejorar la eficiencia del proceso de condicionamiento de los residuos, debido a su elevada eficiencia eléctrica superior a la eficiencia térmica, así como una mayor eficiencia de la transferencia de calor entre el gas caliente de plasma y el material que se está lanzado, porque el arco pasa directamente a través de la masa fundida. Cuando se utilizan antorchas de arco transferido, es necesario asegurarse de que el unidad de fusión está aislada eléctricamente, debido a que el casco exterior del tanque de la unidad de fusión está conectado eléctricamente a una fuente de alimentación.

En una modalidad, la unidad de fusión que comprende antorchas de arco transferido para mejorar la transferencia de energía (calor) cuando el arco pasa a través de la antorcha mediante la apertura de la piscina de la escoria y el electrodo situado en fondo de la piscina. Como el arco pasa a través del gas crease una pluma de plasma (similar a un arco no transferido) , sino también cuando el arco pasa a través de la piscina de escoria, la resistencia eléctrica de la piscina hace el arco calentar la piscina de escoria.

En una modalidad, una o más fuentes de calor comprenden una antorcha de plasma de arco transferido que está colocado en la unidad de fusión por encima de la piscina y está dirigido en dirección a la piscina / electrodo. Opcionalmente, la antorcha no tiene más que 15° a partir de una orientación vertical. En una modalidad en la que la unidad de fusión tiene una configuración rectangular, la antorcha está montada en la parte superior de la unidad para alcanzar una posición de funcionamiento más vertical.

En una modalidad, una o más fuentes de calor comprenden una antorcha de arco no transferido CC.

En una modalidad, una o más fuentes de calor comprenden una antorcha de plasma de grafito.

En una modalidad, una o más fuentes de calor de plasma están posicionadas para optimizar la conversión de material residual en una escoria inerte. La posición de la(s) fuente (s) de calor de plasma se selecciona de acuerdo con el proyecto de la unidad de fusión. Por ejemplo, cuando se emplea solo una fuente de plasma de calor, la fuente de calor de plasma puede ser montada en la parte superior de la unidad y dispuesta en una posición relativa a la piscina de escoria recogiendo en la parte inferior de la unidad para asegurar una exposición al calor suficiente para fundir el material residual y forzar la escoria a fluir. En una modalidad, la fuente de calor de plasma es una antorcha de plasma montada verticalmente en la parte superior de la unidad.

Todas las fuentes de calor de plasma son controlables en la potencia y, opcionalmente , posición (cuando se utilizan fuentes de calor móviles) . En una modalidad, la tasa de calor de plasma se hace variar para acomodar la tasa de residuo de entrada variable. La tasa de calor de plasma también se puede variar para adaptarse a diferentes propiedades de temperatura de fusión de los residuos.

La fuente de calor de plasma puede ser operada de forma continua o no continua, a la discreción del operador para acomodar la tasa de entrada y propiedades variables de temperatura de fusión de los residuos.

Opcionalmente , la unidad de fusión puede estar equipada con un deflector para cambiar o desviar el plasma calor.

Los Aditivos de Proceso de la Unidad de Fusión Los aditivos del proceso se pueden añadir opcionalmente a la unidad de fusión para facilitar la conversión de la ceniza y escoria y, opcionalmente, la unidad de fusión de gas. Ejemplos de aditivos de proceso que se pueden emplear incluyen, pero no se limitan a, vapor, aire, carbono y / o gas rico en carbono y / o gas rico en oxígeno y / o bolsa de ceniza. Por lo tanto, la unidad de fusión puede ser equipada con varias entradas y / o la unidad de fusión puede comprender además un número de puertos para estas entradas .

Salida de Escoria de la Unidad de Fusión La fusión incluye una o más salidas de escoria. Una salida de escoria incluye una salida a través de la cual se descarga la escoria fundida. La salida se encuentra normalmente en o cerca del fondo de la unidad de fusión para facilitar el caudal por gravedad de la piscina de escoria fundida fuera de la unidad. La salida de escoria también comprende opcionalmente un subsistema de refrigeración de escoria para facilitar la refrigeración de la escoria fundida a su forma sólida, como se describe a seguir.

La escoria fundida se puede extraer continuamente durante la duración total del tratamiento. La escoria fundida puede ser enfriada y se recoge en una variedad de maneras que serán evidentes para un experto en la técnica para formar u escoria sólida densa y no lixiviable. Métodos de extracción continua son particularmente adecuados para los sistemas que están diseñados para funcionar continuamente.

En una modalidad, los medios de salida de escoria también tienen un subsistema de refrigeración de escoria para enfriar la escoria fundida, para proporcionar un producto de escoria sólida. En una modalidad, la escoria fundida se vierte en un baño de agua para refrigeración rápido. El baño de agua proporciona un sistema eficiente la refrigeración de la escoria y hacer con que ella se rompa en gránulos adecuados para usos comerciales, como para la fabricación de hormigón o para la construcción de carreteras. El baño de agua también puede proporcionar un sello para el medio ambiente en forma de una cubierta que se extiende desde la base de la cámara al agua del baño de escoria, proporcionando de ese modo una barrera que impide que los gases de escape entren en la cámara de condicionamiento de residuo. El producto de escoria sólido puede ser retirado del baño de agua por un sistema de transporte. Alternativamente, el subsistema de refrigeración de escoria puede incluir un pulverizador de agua.

En una modalidad del subsistema de refrigeración de la escoria, la escoria fundida se coloca en un recipiente de acero de pared gruesa para la refrigeración. En una modalidad, la escoria fundida es recibida en un lecho de arena de sílice, o en moldes que son ambientalmente sellados para proporcionar escoria sólida adecuada para el procesamiento en pequeña escala o para comprobar los parámetros determinados siempre que dicha prueba se realiza. Moldes pequeños pueden tener su refrigeración controlado en el horno precalentado .

En una modalidad de la refrigeración del subsistema de escoria, la escoria fundida se convierte en un producto comercial, tales como lana de vidrio.

UNIDAD DE REFORMULACIÓN La unidad de reformulación comprende una o más zonas para reformulación de gas generado en el interior de una o más de las otras unidades funcionales, uno o más fuentes de energía para promover el proceso de reformulación, opcionalmente , uno o más separadores de partículas, y opcionalmente una o más entradas de aditivo de proceso. En aquellas modalidades de la invención en la que la unidad de reformulación comprende uno o más separadores de partículas, la zona de los separadores de partículas puede ser parte de la zona de reformulación. El gas de síntesis que deja la unidad de reformulación típicamente comprende principalmente nitrógeno, monóxido de carbono e hidrógeno, con cantidades mucho más pequeñas de metano y otros gases combustibles, poco o ningún oxígeno, y pequeñas cantidades de alquitrán y partículas .

La unidad de reformulación puede opcionalmente estar asociada operativamente a un intercambiador de calor o recuperador. En una modalidad, la unidad de reformulación está asociada operativamente con un recuperador o intercambiador de calor a través de un conducto que forma parte de la zona de reformulación. El canal puede ser configurado de manera que todas las partes del canal están orientadas en un ángulo con la horizontal para evitar la acumulación material particulado residual en las paredes del canal Separadores de partículas En una modalidad, el material particulado arrastrado en el gas de escape es eliminado / minimizada mediante el uso de un separador de partículas. En una modalidad, el gas de escape de la zona de recuperación de carbono y el gas de escape de la unidad de procesamiento primario pasa a través de un separador ciclónico para reducir la carga de partículas. En algunas disposiciones, el separador ciclónico también promueve la mezcla de los gases de escape procedentes de la unidad de procesamiento primario y la zona de recuperación de carbono, mejorando así la homogeneidad del gas.

Las partículas dentro de los gases de escape pueden contener partículas de carbono que opcionalmente pueden ser procesadas en la unidad de procesamiento secundario / unidad de fusión o recogidos para su procesamiento y / o eliminación en otros lugares.

El uso de un separador de partículas para la eliminar o reducir las partículas de la corriente de gas antes de que entre en la zona de reformulación puede, por ejemplo, reducir la interferencia de las partículas en la etapa de reformulación, reduciendo el desgaste de las pared de la unidad de reformulación y de los instrumentos, reduciendo la escorificación de partículas sólidas en la corriente de gas durante la reconfiguración, para facilitar el uso del catalizador en la reconfiguración (en caso de aplicarse) , permitiendo un mayores caudales de gas a través de la unidad de procesamiento primario y / o secundarios y / o permitir la adición de agentes fundentes en la unidad de procesamiento secundario promoviendo así la generación de escoria con bajo punto de fusión y permitir la adición de partículas catalíticas de pequeño tamaño o material tampón (tales como la cal para la reducción de H2S en el gas de síntesis) .

Separadores de partículas adecuados son conocidos en la técnica. Ejemplos no limitantes de separadores ciclónicos incluyen, pero no se limitan a los separadores ciclónicos único tubo o tubos múltiples. Un experto en la técnica podría apreciar que los factores que se deben considerar al elegir un separador de partículas apropiado, estos factores incluyen la eficiencia de la captura, la caída de presión, la disponibilidad, la complejidad de la unidad, la necesidad de redundancia y las pérdidas de calor. El tamaño y el número de separadores de partículas se determinan basándose en un sistema y, en general es un acuerdo entre el tamaño medio de partícula, eficiencia de la remoción deseada, caída de presión y el costo del equipo.

En una modalidad, para reducir el riesgo de carga desigual y el desgaste prematuro de separadores de partículas individuales en un banco de varios separadores de partículas, el Sistema de Conversión de Carbono está diseñado para asegurar que el gas entrante es así mezclado de tal manera, que las partículas se han distribuido uniformemente, como sea posible, entre los ciclones.

En una modalidad, un banco de separadores ciclónicos es empleado en el Sistema de Conversión de Carbono que incluye un plenum largo de entrada con el . fin de homogeneizar la distribución de particulado dentro del gas antes del banco de ciclones, asegurando una distribución uniforme de gas entre cada ciclón.

En algunas modalidades, el Sistema de Conversión de Carbono comprende una pluralidad de separadores ciclónicos, tales como un banco o como separadores ciclónicos individuales múltiples. De acuerdo con esta modalidad, el sistema puede ser configurado de manera que cada separador ciclónico puede ser desconectado individualmente y / o el caudal de gas puede ser desviado del mismo.

Los separadores de partículas pueden ser separadores de partículas internos o externos. Las consideraciones más importantes al elegir el (los) separador (es) de partículas externo (s) o interno (s) son coste, facilidad de mantenimiento y las pérdidas de calor a través de la área adicional de la superficie del casco.

En algunas modalidades en las que el separador de partículas es externo, el material refractario y / o material aislante del Sistema de Conversión de Carbono de está específicamente adaptado para reducir la pérdida de calor debido al aumento de la área superficial. Opcionalmente, los sistemas adicionales de seguridad y sistemas de prueba de fallos pueden incluirse en el Sistema de Conversión de Carbono cuando los separadores ciclónicos externos están incluidos para reducir el riesgo de rotura de la pared exterior, resultando en gas caliente / interacción de aire.

Cuando el Sistema de Conversión de Carbono comprende una pluralidad de separadores de partículas, ellos pueden estar dispuestos en serie o en paralelo, o cuando se utilizan más de dos separadores de partículas, el Sistema de Conversión de Carbono puede comprender una combinación de separadores de partículas dispuestas en serie y separadores de partículas colocados en paralelo.

En una modalidad, el Sistema de Conversión de Carbono comprende un separador primario y secundario de partículas en serie, que renueve las partículas de forma secuencial. En una modalidad, el Sistema de Conversión de Carbono comprende un separador primario de partículas y un secundario en serie . Cuando se proporciona en serie, se prevé que el separador primario de partículas eliminará las partículas más grandes y el separador secundario de partículas eliminará las partículas más pequeñas. En tales modalidades, opcionalmente, las partículas del separador primario de partículas puede ser reciclar de vuelta a la unidad de procesamiento secundario / unidad de fusión, mientras que las partículas del separador secundario de partículas son opcionalmente recogidos separados para procesamiento subsiguiente.

En algunas modalidades, el Sistema de Conversión de Carbono comprende dos o más separadores ciclónicos en serie.

En algunas modalidades, el Sistema de Conversión de Carbono comprende dos o más separadores ciclónicos en paralelo .

Opcionalmente, en modalidades con separadores primarios y secundarios de partículas, el separador primario de partículas puede ser un separador interno y el separador secundario de partícula puede ser un separador externo de partículas .

En una modalidad, el Sistema de Conversión de Carbono está configurado para proporcionar una combinación de los gases de escape de la unidad de procesamiento primario, la unidad de procesamiento secundario y la unidad de fusión para el separador de partículas (s) .

En una modalidad, el Sistema de Conversión de Carbono está configurádo de tal manera que un separador primario de partículas, o un grupo o banco de separadores de partículas, está asociado operativamente con la unidad de procesamiento primario y un separador secundario de partículas, o un grupo o banco de separadores de partículas, está operativamente asociado a la unidad de procesamiento secundario y la unidad de fusión , y los dos caudales de gases de escape se combinan, después de pasar por el separador de partículas. Como la mayoría de las partículas problemáticas aparecen en la unidad de procesamiento secundario / unidad de fusión, separadores individuales de partículas o los bancos separadores de partículas pueden ser dimensionados para anticipar la carga de partículas y las características de los respectivos caudales de gases de escape.

En una modalidad, el Sistema de Conversión de Carbono comprende múltiples separadores de ciclones en serie (con o sin separadores ciclónicos en paralelo) para mejorar en general la eliminación de partículas.

• En una modalidad, el Sistema de Conversión de Carbono está configurado de manera que la unidad de procesamiento primario y la unidad de procesamiento secundario / unidad de fusión son cada uno, operativamente asociado (s) con su(s) propio (s) separador (es) ciclónico (s) independiente (s) donde el gas de escape crudo sale de cada separador ciclónico para combinarse en un sistema separador ciclónico final antes de la zona de reformulación.

En una modalidad, el Sistema de Conversión de Carbono comprende uno o más pares de separadores ciclónicos, teniendo cada par un separador primario de gas descargando en un separador ciclónico secundario. De acuerdo con esta modalidad, el gas de escape pasa en lo separador ciclónico primario en el que se capturan el volumen de las partículas arrastradas. La salida del separador ciclónico primario descarga en el separador ciclónico secundario, que transporta las partículas de tamaño más fino que escapan de la captura en el separador ciclónico primario. Después de la captura, las partículas pueden opcionalmente ser transportados por una combinación de gravedad y de baja velocidad de caudal de gas de la unidad de procesamiento secundario / unidad de fusión para su posterior procesamiento.

En una modalidad en la que el separador ciclónico es externo, el Sistema de Conversión de Carbono está configurado de manera que las partículas del separador ciclónico retornan para la unidad de procesamiento secundario de gas / unidad de fusión a través de una línea, y el gas de escape con una carga de baja de partículas entre en la zona de reformulación través de una línea o un conducto separado.

Zona(s) de Reformulación La unidad de reformulación comprende una zona o zonas donde el proceso acontece. La zona de reformulación puede ser proporcionada en una forma de una cámara, un tubo, tubería u otro compartimiento adecuadamente configurado que proporciona una área apropiada para la aplicación de una o más fuentes de energía para los gases de escape a fin de promover el proceso de reformulación. La zona de reformulación puede distribuirse en más de un compartimiento que comprende la zona de reformulación y en ciertas modalidades puede incluir uno o más separadores de partículas. La zona de reformulación recibe el gas de escape desde las unidades de procesamiento primario y secundario y la unidad de fusión, la energía (por ejemplo en forma de calor) a partir de una o más fuentes de energía, y, opcionalmente, aditivos de proceso a partir de uno o más entradas de aditivo de procesos . Las fuentes de energía adecuadas incluyen, pero no se limitan a las fuentes de plasma, calentamiento térmico, pluma de plasma, quemadores de hidrógeno, haces de electrones, radiación láser, y similares .

En algunas modalidades, reformulación tiene lugar simultáneamente con la reducción de la carga de partículas. En tales disposiciones, la zona de reformulación incluye el separador de partículas y una fuente de energía, tal como una antorcha de plasma, es proporcionada cerca de una entrada, o salida del separador de partículas. La unidad de reformulación puede comprender opcionalmente una fuente adicional de calor que proporciona calor a los gases de escape que entran en la zona de reformulación antes del contacto con una o más fuentes de energía.

La zona de reformulación está opcionalmente específicamente adaptada para promover la turbulencia, mezcla y / o agitación y puede incluir opcionalmente medios para promover la mezcla y la turbulencia.

La zona de reformulación puede tomar una variedad de configuraciones, siempre que la turbulencia o mezcla adecuada se producen y un tiempo de residencia deseado es mantenido. Por ejemplo, la zona de reformulación puede ser orientada sustancialmente vertical, horizontal o angular y tienen una amplia variación de la proporción longitud-diámetro.

En una modalidad, la zona de reformulación es una zona tubular recta o uno tubo Venturi, que comprende una primera extremidad (corriente abajo) y un segundo extremo (corriente arriba) y está orientada en una posición sustancialmente vertical o sustancialmente horizontal.

En una modalidad, la zona de reformulación está configurada para tener una gran proporción longitud-diámetro. De acuerdo con esta modalidad, el área de influencia de la fuente de energía incluirá una parte sustancial del área en sección transversal de la zona de reformulación, maximizando así el proceso de reformulación. Las antorchas pueden ser colocadas en varios lugares a lo largo de la trayectoria del caudal .

En una modalidad, la zona de reformulación se proporciona como un tubo que puede ser incorporado en el Sistema de Conversión de Carbono en diversas orientaciones.

En una modalidad, la zona de reformulación se proporciona en forma de una carcasa tubular que puede comprender opcionalmente una o más curvas .

Opcionalmente, el compartimento proporcionado por la zona de reformulación puede incluir componentes internos, tales como deflectores para promover otra vez la mezcla y la turbulencia del gas en la zona de reformulación.

La zona de reformulación puede ser . asociada operativamente con un recuperador o un intercambiador de calor. En tales procedimientos, la zona de reformulación está configurada de manera que el recuperador puede estar posicionado cerca del área donde se requiere aire caliente, ahorrando así el aislamiento de tuberías de gas para el recuperador de gas, y el aire caliente para el procesamiento secundario / unidad de fusión .

En una modalidad, el Sistema de Conversión de Carbono está configurado para proporcionar un desvío para la zona de reforma .

En una modalidad, la zona de reformulación se proporciona en un compartimiento que es removible o desmontable .

Fuentes de Energía La unidad de reformulación comprende una o más fuentes de energía para proporcionar energía a la zona de reformulación, para promover el proceso de reformulación.

En una modalidad, la zona de reformulación incluye uno o más fuentes de plasma.

Uno o más fuentes de plasma se pueden elegir entre una variedad de tipos, incluyendo pero no limitado a arco no transferido y arco transferido de corriente alterna (CA) y corriente continua (CC) antorchas de plasma, dispositivos de plasma inductor de alta frecuencia de antorchas de plasma acoplados inductivamente (ICP) . En todos los sistemas de generación de arco, el arco se inicia entre un cátodo y un ánodo. Selección de una fuente de plasma apropiado está dentro de las capacidades de los expertos en la técnica.

Antorchas de arco transferido y arco no transferido (ambas CA y CC) pueden utilizar materiales de electrodos correctamente seleccionados. Los materiales adecuados para electrodos que son conocidos en la técnica incluyen cobre, aleaciones de tungsteno, hafnio, etc. La vida útil del electrodo depende de varios factores tales como áreas de trabajo del arco en los electrodos, los cuales a su vez dependen del proyecto de la antorcha de plasma y la disposición espacial de los electrodos. Las áreas pequeñas de trabajo generalmente desgastan electrodos de arco en un corto período de tiempo, a menos que los electrodos sean diseñados para enfriar por emisión termoiónica. Los electrodos se pueden ajustar especialmente para reducir cualquier variación de las brechas que existen, donde estas variaciones se producen cuando los electrodos se desgastan durante su vida.

Una variedad de gases puede ser utilizado como un gas portador de antorchas de plasma, incluyendo pero no limitado al aire, argón, helio; neón, hidrógeno, metano, amoníaco, monóxido de carbono, oxígeno, nitrógeno, dióxido de carbono, C2H2 y C3H6. El gas portador puede ser neutro, oxidante o reductor y se elige basándose en las necesidades en el proceso de reformulación y el potencial de ionización del gas. Selección de un gas portador adecuado y la comprensión de los medios de introducir el gas portador en la antorcha de plasma, lo cual puede afectar su eficacia, está dentro de la experiencia ordinaria de un experto en la materia. En particular, la introducción de un gas portador mal diseñado puede resultar en una pluma de plasma no uniforme, con zonas calientes y frías.

En una modalidad, el sistema de reformulación de gas comprende uno o más antorchas de plasma no-transferidos , de polaridad de corriente inversa. En una modalidad, el sistema de reformulación comprende uno o más electrodos de cobre refrigerado por agua, antorchas de plasma de corriente continua NTAT . En una modalidad de la invención, el sistema de reformulación de gas comprende uno o más antorchas de plasma de corriente alterna.

Antorchas de plasma de corriente alterna pueden ser multifase (por ejemplo, de tres fases) o de fase única, con variaciones asociadas en la estabilidad del arco. Una antorcha de plasma CA de 3 -fases puede ser alimentado directamente por una red eléctrica convencional o a un sistema generador. Sistemas de CA con elevadas fases (por ejemplo, de seis fases) también pueden ser utilizados, así como antorchas híbridas CA / CC o otros dispositivos híbridos que utilizan, pero no se limitan a los quemadores de hidrógeno, láseres, pistolas de rayo de electrones, u otras fuentes de gases ionizados.

Las antorchas de plasma multifase de corriente alternada polifásica por lo general tienen menores pérdidas en el suministro de energía. Además, el rápido movimiento del arco a lo largo de los electrodos debido al efecto de la pistola eléctrica puede resultar en la redistribución mejorado de la carga térmica entre los electrodos. Esta redistribución de la carga de calor, junto con cualquier mecanismo de refrigeración para los electrodos, permite el uso de materiales de los electrodos con un punto de fusión relativamente bajo, pero alta conductividad térmica, tal como aleaciones de cobre.

La fuente de plasma puede comprender una variedad de antorchas de plasma comercialmente disponibles, que proporcionan temperaturas de llama suficientemente elevadas durante periodos prolongados en el punto de aplicación. En general, dichas antorchas de plasma están disponibles en tamaños de aproximadamente 100 kW a más de 6 MW de potencia de salida. En una modalidad, la antorcha de plasma se compone de dos antorchas de plasma cada una con 300 kW de capacidad de funcionamiento (parcial) que se requieren.

En una modalidad de la invención, las fuentes de energía de la zona de reformulación comprenden un quemador de hidrógeno, donde el hidrógeno y el oxígeno reaccionan para formar vapor a temperaturas ultra alta (> 1200 0 C) . A esta temperatura, el vapor puede existir en una forma ionizada que aumenta el proceso de reformulación de gas. Quemadores de hidrógeno pueden utilizarse en combinación con otras fuentes de energía, tales como antorchas de plasma. Especies activadas de hidrógeno incluyen el beneficio de rápida dispersión de especies reactivas y craqueo extenso de vapor, los cuales ambos conducen a una alta conversión del gas inicial a una temperatura más baja que la obtenida con el plasma .

El hidrógeno para el quemador de hidrógeno puede obtenerse a través de la electrólisis. La fuente de oxígeno puede ser oxígeno puro o aire. Otras fuentes de hidrógeno y oxígeno también se pueden utilizar como se reconoce fácilmente por un experto en la técnica. El proyecto del quemador puede utilizar las herramientas estándar de modelaje, por ejemplo, las herramientas basadas en la dinámica de fluidos computacional (CFD) . El quemador puede también ser adaptado y dimensionado para adaptarse a los requisitos del sistema de reformulación de gas, teniendo en cuenta varios factores, incluyendo pero no limitado a la cantidad de gas para reformulación, geometría de la cámara, etc .

En una modalidad de la invención, el quemador de hidrógeno comprende un cuerpo de boquilla cilindrica, con sus tapas superior e inferior acopladas a los extremos superior e inferior, respectivamente, y que definen un espacio anular S predeterminad en el cuerpo. Un tubo de suministro de gas está conectado a una pared lateral del cuerpo, de tal manera que el tubo está inclinado corriente abajo déla. La cubierta superior puede ser integrada en un cuerpo de estructura única, y está provisto con una parte de transferencia de calor que tiene un espesor suficiente para disipar fácil el calor. Una pluralidad de agujeros de la boquilla, que descarga hidrógeno en la atmósfera está formada por parte de la transferencia de calor con una depresión expuesta formada en la superficie superior de la misma para comunicar con cada uno de los agujeros de las toberas. Una cámara de caudal de aire se define también en el cuerpo, de modo que el aire pasa a través de la cámara. Una proyección guía es formada en la superficie interior del espacio para guiar la corriente de gas hidrógeno a una dirección deseada en el espacio. Además, el extremo superior del espacio anular S, que se comunica con los extremos inferiores de los agujeros de la boquilla, se configura como una forma de cúpula, definiendo así una guía arqueada para conducir el gas de hidrógeno a las toberas.

El quemador de hidrógeno funciona a una temperatura más baja y, por lo general, el hidrógeno se mezcla con aire. Eles también pueden usar una mezcla de oxígeno-hidrógeno que opera a una temperatura significativamente más alta. Esta temperatura más alta puede emitir más radicales e iones, ella también hará el gas altamente reactivo con vapor de hidrocarburo y el metano.

En una modalidad de la invención, un quemador de hidrógeno sirve como una fuente de radicales químicos a alta temperatura que pueden acelerar la reformulación de hidrocarburos gaseosos en gas de síntesis. El quemador de hidrógeno es operado con un agente oxidante, con aire y oxígeno son dos opciones comunes. Expertos en la técnica apreciarán, la proporción relativa de hidrógeno y el agente oxidante necesario. Además para generar radicales a alta temperatura, el quemador de hidrógeno también genera una cantidad controlable de vapor. Típicamente, los quemadores de hidrógeno pueden ser alimentados con eficiencias similares a una antorcha de plasma.

Pistolas de haces de electrones también pueden funcionar como una fuente de energía para la zona de reformulación. Cañones de haces de electrones producen haces de electrones con energías cinéticas substancialmente exactas, ya sea por los mecanismos de emisión, como termoiónica, fotocátodo y la emisión a frío; enfocándose en el uso de campos magnéticos o electrostáticos puros y por una serie de electrodos.

Pistolas de rayo de electrones pueden ser utilizados para ionizar las partículas mediante la adición o remoción de electrones de un átomo. Experto en la técnica sabrá inmediatamente que tales procesos de electrones de ionización se han utilizado en la espectrometría de masas para ionizar las partículas gaseosas.

Los proyectos de las pistolas de rayo de electrones son fácilmente conocidos en la técnica. Por ejemplo, un cañón de electrones CC electrostático termoiónico está formada por varias partes, incluyendo un cátodo caliente que se calienta para crear un caudal de electrones a través de la emisión termoiónica; electrodos que generan un campo eléctrico para enfocar el haz, tales como un cilindro Wehnelt, y uno o más electrodos de ánodo que aceleran y poden enfocar adicionalmente más electrones. Para mayores diferencias de voltaje entre el ánodo y el cátodo, los electrones son sometidos a una mayor aceleración. Un anillo repulsivo colocado entre el ánodo y el cátodo enfoca electrones en un pequeño punto en el ánodo. Un pequeño punto puede estar diseñado para ser un agujero, en cuyo caso el haz de electrones se colima antes de llegar a un segundo ánodo llamado terminal.

La radiación ionizante puede también funcionar como una fuente de energía para el zona de reformulación. La radiación ionizante se refiere a partículas de alta energía u ondas que pueden ionizar un átomo o molécula. La capacidad ionizante es una función de la energía de envases individuales (fotones para la radiación electromagnética) de la radiación. Ejemplos de las radiaciones ionizantes son partículas de alta energía beta, neutrones y partículas alfa.

La capacidad de la radiación electromagnética para ionizar un átomo o moléculas varía a lo largo del espectro electromagnético. Los rayos-X y rayos gamma ionizarán casi cualquier molécula o átomo, la luz ultravioleta lejano se ionizan muchos átomos y moléculas; ultravioleta cercano y la luz visible ionizarán muy pocas moléculas. Las fuentes de radiación ionizante adecuadas son conocidas en la técnica.

La alimentación externa necesaria para sostener el proceso de reformulación también puede reducirse mediante el uso de cualquier cantidad de calor generado por el proceso.

El calor sensible presente en el gas saliendo de la zona de reformulación puede ser capturado utilizando intercambiadores de calor, y se recicla para mejorar la eficiencia externa del proceso .

Otras fuentes energizantes basadas en energía térmica o láser también pueden ser utilizadas, como será evidente para un experto en la técnica.

Promoviendo la Mezcla y / o la Turbulencia en la Zona de Reformulación En algunas modalidades, la unidad de reformulación comprende además medios diseñados y configurados para aumentar sustancialmente la turbulencia y / o mezcla de gases proporcionados en la zona de reformulación.

En una modalidad, la unidad de reformulación comprende entradas de aditivos de proceso, la posición y posicionamiento de las boquillas que están dispuestas a fin de aumentar la turbulencia y la zona de mezcla dentro de la zona de reformulación.

En una modalidad, la unidad de reformulación comprende uno o más deflectores configurados para inducir turbulencia y por lo tanto mezcla dentro de la zona de reformulación. Modalidades de diferentes deflectores son conocidos en la técnica e incluyen, pero no se limitan a los deflectores de barra transversal, los deflectores de puente de pared, deflectores dispuestos con anillo de estrangulación y similares. Los deflectores también pueden estar situados en o cerca de la entrada de gas para asegurar que la composición inicial y / o la temperatura del gas inicial es más uniforme, y se mezclan adecuadamente con los aditivos de proceso.

Haciendo referencia a las Figuras 72A-72B, la turbulencia se puede crear, ya sea antes o después de las fuentes de energía. La Figura 72C muestra tres ejemplos de disposición de medios para crear turbulencia: (i) rejilla pasiva, (ii) rejilla activa utilizando un eje de rotación, y (iii) un generador de cizallamiento . Figuras 79 y 80 muestran ejemplos de disposición adicionales de medios para generar turbulencia .

En una modalidad, el posicionamiento de las fuentes de energía contribuye para mezcla antes o dentro de la zona de reformulación. En una modalidad, dos antorchas de plasma se posicionan tangencialmente para crear remolinos en la misma dirección que hacen las tomas de aire y / u oxígeno. En una modalidad de la invención, dos antorchas de plasma se colocan en posiciones diametralmente a lo largo de la circunferencia del compartimiento de la zona de reformulación.

La disposición de las entradas de aditivo de procesos se basa en una variedad de factores, incluyendo pero no limitado al proyecto del compartimiento de la zona de reformulación, el caudal deseado, la velocidad del chorro, penetración y mezcla. Varias disposiciones de entradas de aditivos de proceso y las entradas para las fuentes de alimentación están contempladas aquí.

Por 'ejemplo, las entradas o puertas de oxígeno, las entradas o puertas de vapor y las puertas para las fuentes de energía se pueden organizar en capas alrededor de la circunferencia del compartimiento de . la zona de reformulación, permitiendo la inyección tangencial y en capas. En una modalidad, proporcionase un máximo de nueve puertas de fuente (s) de oxígeno dispuestas en tres capas alrededor de la circunferencia del compartimiento de la zona de reformulación. En una modalidad, están provistas dos puertas de entrada de vapor dispuestas en dos capas alrededor del compartimiento de la zona de reformulación y posicionada diametralmente . En disposiciones en las que las puertas de entrada de aire y / u oxígeno están dispuestas en capas, ellas pueden estar dispuestas para maximizar los efectos de mezcla .

En una modalidad de la invención, las puertas de entrada de aire y / u oxígeno se posicionan tangencialmente , permitiendo así una mezcla previa del gas en las puertas de entrada del nivel inferior, una antorcha para calentar la misma, y la iniciación del movimiento vórtice en el gas. Las puertas de entrada de aire del nivel superior pueden acelerar el movimiento del remolino permitiendo así que un vórtice de recirculación estándar se desarrolle y se mantiene.

De acuerdo con una modalidad, el gas a tratar entra tangencialmente en la zona de reformulación resultando en la formación de remolinos. El método también muestra un ejemplo de un controlador de gas formado y posicionado para aumentar la exposición del caudal de gas con la fuente de energía.

En una modalidad, el nivel más bajo de los agujeros de entrada se compone de cuatro chorros de aire que pre-mezclan los gases que entran en la zona de reformulación. Los otros dos niveles superiores de las toberas de aire proporcionan un impulso principal y oxígeno para mezclar gases y calentar gases a la temperatura requerida. Las disposiciones de las puertas o entradas de vapor son flexibles en número, niveles, orientaciones y ángulos.

Puertas de entradas de oxígeno y / o vapor también se puede colocar de tal manera que eles inyectan oxígeno y vapor de agua en el compartimiento de la zona de reformulación en un ángulo para la pared interior del compartimento de la zona de reformulación, que promueve turbulencia o un remolino de los gases. El ángulo se elige para conseguir un chorro de penetración suficiente basado en el diámetro del compartimento y puertas de entrada del caudal del aire y velocidad proyectadas. El ángulo puede variar entre aproximadamente 50 0 y 70 °.

Las puertas de entrada de aire pueden ser colocadas de manera que se encuentren en el mismo plano o en planos dispuestos secuencialmente . En una modalidad, las puertas de entrada de aire están dispuestas en niveles superiores e inferiores. En una modalidad, hay cuatro puertas de entrada de aire en el nivel inferior y otras seis puertas de entrada de aire en la parte superior, en los que tres puertas de entrada son ligeramente mayores que las otras tres para crear un efecto de chorro de mezclar cruzados.

Opcionalmente , aire puede ser soplado en el compartimiento, angularmente a la zona de reformulación, de modo que el aire crea un movimiento de rotación o ciclónico de los gases que pasan a través del compartimiento. Las fuentes energizantes de gas (por ejemplo, antorchas de plasma) pueden formar ángulos para proporcionar una rotación adicional del caudal.

En una modalidad de la invención, las entradas de aire y / u oxígeno y / o vapor comprenden boquillas de atomización resistentes a alta temperatura o chorros. Toberas de aire adecuadas son conocidas en la técnica y pueden incluir tipos comercialmente disponibles, tales como boquillas tipo A y boquillas tipo B que se ilustran en las Figuras 81A y 81B, respectivamente. Las boquillas pueden ser de un tipo o tipos diferentes. Los tipos de boquillas pueden elegirse basándose en los requisitos funcionales, por ejemplo boquilla tipo A es para cambiar la dirección del caudal de aire para crear remolinos deseados y boquilla de tipo B es para crear caudal de aire de alta velocidad para lograr la penetración determinada, y mezcla máxima.

Las boquillas pueden ser diseñadas para dirigir el aire en un ángulo deseado. En una modalidad, los chorros de aire están colocados tangencialmente . En una modalidad, el ángulo soplado se logra por tener un deflector en el extremo de la entrada de la boquilla, permitiendo así que los tubos de entrada y las bridas están enmarcados con la cámara.

En una modalidad de la invención, uno o más chorros de aire (por ejemplo, chorros de remolino de aire) se sitúan en o cerca de la entrada de gas inicial para inyectar una pequeña cantidad de aire dentro del gas inicial y crear un movimiento turbulento en la corriente inicial de gas, aprovechándose de la velocidad de inyección de aire. El número de giros chorros de aire pueden ser diseñados para proporcionar un remolino sustancialmente máximo basado en el caudal de aire diseñado y velocidad de salida, de modo que el chorro puede penetrar en el compartimiento central de la zona de reformulación.

Aditivos de Proceso Opcionales La unidad de reformulación puede comprender opcionalmente uno o más puertas de aditivos de proceso configuradas para proporcionar aditivos de proceso tales como fuentes de oxígeno, dióxido de carbono, otros hidrocarburos o gases adicionales a la zona de reformulación. Fuentes de oxígeno conocidas en la técnica incluyen, pero no se limitan al oxígeno, aire enriquecido con oxígeno, aire, medio ambiente oxidante, vapor . y otras fuentes de oxígeno como sería inmediatamente entendido por un experto en la técnica. En una modalidad, la unidad de reformulación comprende una o más puerta (s) de entrada de aire y / o entrada de oxígeno y, opcionalmente, una o más puertas de entrada de vapor.

La adición opcional de aditivos de proceso, tales como aire, vapor y otros gases, también se puede realizar sin entradas aplicadas a su inyección. En una modalidad de la invención, los aditivos de proceso se pueden añadir a la fuente del gas de escape. Los aditivos de proceso también se pueden añadir a la zona a través de la zona de reformulación de las fuentes de energía, por ejemplo, cuando las fuentes de energía son antorchas de plasma.

Opcionalmente, las puertas o entradas se pueden proporcionar de manera que el gas de síntesis que no cumple las normas de calidad se puede volver a circular en la zona de reformulación para su posterior procesamiento. Dichas aberturas o entradas pueden estar ubicados en varios ángulos y / o lugares para favorecer la mezcla turbulenta de los materiales dentro de la zona de reformulación.

Una o más puertas pueden ser incluidas para permitir mediciones de temperaturas de proceso, presión, composición del gas y las condiciones de interés.

Opcionalmente bujías, tapas, válvulas y / o portones se proporcionan para sellar una o más puertas o entradas de la unidad de zona de reformulación. Los tampones adecuados, tapas, válvulas y / o entradas son conocidos en la técnica y pueden incluir aquellos que son operados manualmente o automáticamente. Las entradas también pueden incluir sellado adecuado, tales como tapones para el sellado.

Catalizadores Opcionales La zona de reformulación puede incluir opcionalmente uno o más catalizadores. Como es conocido en la técnica, un catalizador aumenta la velocidad de una reacción química mediante la reducción del tiempo necesario para alcanzar el equilibrio. El uso de catalizadores adecuados en la zona de reformulación puede reducir los niveles de energía requeridos para el proceso de reformulación, para proporcionar vías alternativas de reacción. El camino preciso, ofrecido por un catalizador dependerá . del catalizador utilizado. La viabilidad del uso de catalizadores en las zonas de reformulación generalmente depende de su vida útil. Vida útil de catalizadores puede reducirse por "envenenamiento", es decir, la degradación en sus capacidades catalíticas debido a las impurezas en el gas .

En una modalidad de la invención, la zona de reformulación comprende un catalizador que reduce efectivamente el límite de energía necesaria para la reformulación. El catalizador puede colocarse en un lugar corriente abajo o corriente arriba de la(s) fuente (s) de energía o puede estar en el camino de la(s) fuente (s) de energía. En una modalidad, un catalizador está incluido y se coloca delante y / o después de las fuentes de energía.

La unidad de reformulación puede ser configurada para permitir una fácil sustitución del catalizador (es) en la zona de reformulación. Por ejemplo, los catalizadores se pueden proporcionar como un lecho montado sobre un mecanismo de deslizamiento. El mecanismo deslizante permite una fácil extracción y sustitución del lecho del catalizador.

La capacidad catalítica del catalizador seleccionado dependerá también de la temperatura operacional. Los intervalos de temperatura operacionales adecuados para los diversos catalizadores son conocidos en la técnica. La unidad de reformulación puede incorporar mecanismos de refrigeración para garantizar que catalizadores se mantengan dentro de sus intervalos de temperatura operacionales óptimos. Aditivos, tales como vapor, agua, aire, oxígeno o gas reformado recirculado puede ser añadido para ayudar a disminuir o aumentar la temperatura cerca del catalizador (es) . Expertos en la técnica apreciarán que el aditivo específico para controlar la temperatura elegida dependerá de la posición del catalizador y la temperatura de los gases en esta región.

La rugosidad de la superficie del catalizador y un buen contacto entre las moléculas orgánicas grandes y la superficie aumentará la oportunidad para la reformulación de moléculas más pequeñas, tales como H2 y CO.

Los catalizadores que pueden ser usados incluyen, pero no se limitan a olivino, olivino calcinado, dolomita, óxido de níquel, óxido de zinc y carbón activo. La presencia de óxido de hierro y magnesio en olivino confiere la capacidad de reforma de moléculas de hidrocarburos más largos. Experto en la técnica sabrá elegir catalizadores que no se degradan rápidamente en el entorno de gas del sistema.

Se pueden usar catalizadores tanto no metálicos como metálicos para mejorar el proceso de reformulación. Dolomitas en forma calcinada son los catalizadores no metálicos más ampliamente utilizados para reformar los gases de los procesos de gasificación de biomasa. Son relativamente baratos y se consideran desechables. La eficiencia catalítica es elevada cuando dolomitas funcionan con vapor. Igualmente, el intervalo óptimo de temperatura es de unos 800° C a aproximadamente 900° C. La actividad catalítica y las propiedades físicas de la dolomita se degradan a temperaturas más elevadas.

Dolomita es un mineral de calcio e magnesio, con fórmula química general CaMg (C03)2 que contienen ~ 20% de MgO, ~ 30% de CaO y ~ 45% de C02 en peso, con otras impurezas minerales menores. La calcinación de la dolomita implica en la descomposición de carbonato mineral, eliminando el C02 para formar MgO-CaO. Calcinación completa de la dolomita se produce a temperaturas relativamente elevadas y se realiza generalmente a 800°C - 900°C. La temperatura de calcinación de la dolomita, por tanto, restringe el uso efectivo de este catalizador a estas temperaturas relativamente elevadas.

Olivino, otro mineral natural ha demostrado también actividad catalítica similar a la de la dolomita calcinada. El olivino es típicamente más robusto que la dolomita calcinada.

Otros materiales catalíticos que pueden ser usados incluyen pero no se limitan a las rocas de carbonato, calcita dolomítica y carburo de silicio (SiC) .

Carbón activo puede actuar como un catalizador a temperaturas más bajas. En una modalidad de la invención, la zona de reformulación del gas está conectada operativamente a la unidad de procesamiento primario y al menos una parte del carbón activo creado se traslada hasta la zona de reformulación para su uso como un catalizador. En los procedimientos que utilizan carbón activo como catalizador, el lecho catalítico se coloca generalmente antes de la(s) fuente (s) de energía.

La Salida de Gas de Síntesis La unidad de reformulación comprende uno o más salidas del gas de síntesis o puertas para pasar el gas de síntesis desde la zona de reformulación para procesamiento corriente abajo o almacenamiento.

En una modalidad, la unidad de reformulación comprende uno o más salidas para el gas de síntesis localizado en o cerca del extremo corriente abajo de la zona de reformulación. Una salida (s) puede comprender una abertura o, alternativamente, puede comprender un dispositivo para controlar el caudal de gas de síntesis para fuera del área de la zona de reformulación.

En una modalidad, la salida que comprende un segundo extremo abierto (corriente abajo) de la zona de reformulación .

En una modalidad, la salida comprende una o más aberturas localizadas en el segundo extremo cerrado (corriente abajo) de la zona de reformulación.

En una modalidad, la salida comprende una abertura en la pared de la zona de reformulación cerca del segundo extremo (corriente abajo) .

MEDIOS OPCIONALES DE RECIRCULACION DE CALOR El calor puede ser recuperado del gas de síntesis y utilizado para diversos fines, incluyendo pero no limitado a, calentar los aditivos de proceso, (por ejemplo vapor de agua y aire) para el proceso y / o generar electricidad en sistemas de ciclos combinados. La electricidad recuperada se puede usar para impulsar el proceso de re ormulación de gas, reduciendo así al gasto por consumo de electricidad local.

En una modalidad de la invención, el calor recuperado del gas de síntesis se suministra a la unidad . de procesamiento secundario y / o unidad de fusión. El intercambiador de calor puede ser operado en conjunción con un sistema de control opcionalmente configurado para minimizar el consumo de energía y maximizar la producción / recuperación de energía, para mejorar la eficiencia.

En una modalidad de la invención, se usa un intercambiador de calor gas-líquido para transferir calor desde el gas de síntesis para un fluido, resultando en un fluido calentado y un gas frío. El intercambiador de calor comprende medios (por ejemplo, sistema de tuberías) para transferir el gas de síntesis y fluido hacia y desde el intercambiador de calor. Fluidos adecuados incluyen, pero no se limitan a aire, agua, óleo u otro gas tal como nitrógeno o dióxido de carbono.

El sistema de tuberías puede opcionalmente emplear uno o más reguladores (por ejemplo, sopladores) apropiadamente posicionados para administrar los caudales de gas de síntesis y de fluido. Estos sistemas de tuberías pueden ser diseñados para minimizar las pérdidas de calor para mejorar la cantidad de calor sensible que se puede recuperar del gas de síntesis. Las pérdidas de calor se pueden ser minimizar, por ejemplo, mediante el uso de barreras aislantes alrededor de las tuberías, comprendiendo materiales aislantes conocidos en la técnica y / o reduciendo el área superficial de las tuberías.

En una modalidad de la invención, el intercambiador de calor es un intercambiador de calor gas-líquido de gas-aire, en el cual el calor se transfiere desde el gas de síntesis en el aire para producir un aire caliente. En una modalidad de la invención, el intercambiador de calor gas-líquido es un generador de vapor mediante recuperación de calor, en el cual el calor se transfiere desde el agua para producir agua o vapor calentados .

Se pueden usar diferentes tipos de intercambiadores de calor pueden ser utilizados, incluyendo intercambiadores de calor de carcasa y tubo, tanto de diseño reto en paso único, o de múltiples pasos con tubos en U, así como intercambiadores de calor tipo placas. La selección de los intercambiadores de calor apropiados está dentro del conocimiento de un experto en la técnica.

Debido a la diferencia significativa entre la temperatura de entrada del aire y gas de síntesis caliente, cada tubo del intercambiador de calor gas -aire tiene opcionalmente juntas individuales de dilatación para evitar la rotura de la tubería. La rotura de la tubería puede ocurrir cuando un solo tubo es tapado, y por lo tanto ya no se expande/ o contrae con el resto del conjunto de tubos. En estas disposiciones, en el que la presión del aire es mayor que la presión del gas de síntesis, la rotura del tubo presenta un alto riesgo debido a los problemas derivados del aire que entra en la mezcla de gases.

Después de que el calor se recupera en el intercambiador de calor gas-líquido, el gas de síntesis enfriado puede contener todavía demasiado calor para los sistemas más corriente abajo. La selección de un sistema adecuado para la refrigeración adicional del gas de síntesis antes de condicionamiento está dentro del conocimiento de un experto en la técnica.

En una modalidad, el gas de síntesis caliente pasa a través del intercambiador de calor gas- aire para producir un gas sintético parcialmente enfriado y aire intercambiado caliente. La entrada de aire al intercambiador de calor puede ser proporcionado por un proceso de soplador de aire. El gas de síntesis parcialmente enfriado se somete a una etapa de refrigeración en seco, donde la adición de una cantidad controlada de agua produce como resultado en el gas de síntesis enfriado aún más atomizado.

La refrigeración del gas de síntesis también se puede lograr usando un sistema de refrigeración húmeda, seca o híbrida. Los sistemas de refrigeración húmedo y seco pueden ser directos o indirectos. Los sistemas de refrigeración adecuados son conocidos en la técnica y, como tal, un experto en la técnica puede ser capaz de seleccionar un sistema adecuado según los requisitos del sistema.

En una modalidad,, el sistema de refrigeración es un sistema de refrigeración húmedo. El sistema de refrigeración húmedo puede ser directo o indirecto. En los sistemas de refrigeración que utilizan refrigeración indirecta húmeda, un sistema para hacer circular agua de refrigeración es proporcionado que absorbe el calor del gas de síntesis. El calor se devuelve a la atmósfera a través de la evaporación desde una o más torres de refrigeración. Alternativamente, para facilitar la retención de agua, el agua en forma de vapor se condensa y se devuelve al sistema en circuito cerrado .

En una modalidad, el sistema de refrigeración es un sistema de refrigeración seco. El sistema de refrigeración seco puede ser directo o indirecto. En una modalidad, el sistema de refrigeración seco es una representación esquemática de los sistemas de refrigeración secos. Aunque el enfriamiento en seco contribuirá modestamente al coste de la instalación, se prefiere en zonas con un suministro limitado de agua .

En una modalidad, el enfriador de gas de síntesis es un gas enfriador radiante. Varios enfriadores de gas radiantes son conocidos en la técnica e incluyen los descritos en la solicitud de Patente de los Estados Unidos N° 20070119577, y Patente de los Estados Unidos N° 5.233.943.

El gas de síntesis también puede enfriarse mediante evaporación directa de agua en un evaporador como en efecto súbito .

La temperatura de salida del gas de síntesis puede, reducirse también mediante la recirculación a través de portillos apropiadamente ubicados, gas de síntesis refrigerado a la unidad de reformulación para mezclar con el gas de síntesis producido recientemente.

SISTEMA DE CONTROL Se puede proporcionar un sistema de control para controlar uno o más procesos implantados en, y / o el sistema y / o una o más unidades funcionales aquí descritos, y / o proporcionar control de uno o más dispositivos de proceso contemplados en el documento por afectar estos procesos. En general, el sistema de control puede controlar operativamente varios procesos locales y/o regionales relacionados con un dado sistema, unidad de función o componente de los mismos, y/o relacionado con uno o más procesos globales implementados dentro de un sistema, tal como un sistema de gasificación, que puede funcionar dentro o en cooperación con los de las varias formas de realización de la invención, y ajustar de esta forma varios parámetros de control de los mismos adaptados para afectar dichos procesos para obtener un resultado definido. Varios elementos sensores y elementos de respuesta por lo tanto pueden ser distribuidos en todo el sistema controlado y / o una o más unidades funcionales controladas por o en relación con uno o más componentes de los mismos, y se utiliza para adquirir diversos procesos, reactivos y / o características del producto y si se requiere generar o determinar uno o más ajustes propicios para lograr un resultado deseado, y responder mediante la implementación de cambios en uno o más de los procesos en curso a través de uno o más dispositivos de proceso controlables.

En general, el sistema de control comprende una o más plataformas de computación que están configuradas para recibir uno o más señales indicativos de una o más características relacionadas con el funcionamiento de todo el sistema, o una o más de las unidades funcionales de los mismos. Una característica puede ser indicativa de uno o más procedimientos implementados dentro del sistema, una o más unidades funcionales o ambos; una o más entradas en el sistema o una o más unidades funcionales, o ambos; una o más salidas generadas por el sistema o por uno o más unidades funcionales o ambos. Como se entenderá fácilmente, una entrada puede ser considerada en un nivel de sistema general o un nivel de la unidad funcional. Por otra parte, una salida puede ser indicativo de algo, por ejemplo, un gas, sólido, semisólido, líquido u otro producto o combinación de los mismos, que se transfieren entre las unidades funcionales dentro del sistema general o una salida puede ser indicativo de algo que se sale del sistema por ejemplo. El sistema de control está configurado además' para determinar uno o más parámetros de control del proceso, al menos en parte, derivados de un o más señales de entrada en conjunción con uno o más bucles de control o sistemas de control. Cada uno de los bucle de control de uno o más esquemas de control proporcionar un nivel de parametrización de un nivel deseado de funcionamiento del sistema o una o más de las unidades funcionales. Los parámetros de control del proceso que son generados por el sistema de control, pueden al menos en parte ser utilizados para controlar uno o más elementos de respuesta que están configurados para ajustar los uno o más aspectos del funcionamiento del sistema o una o más de las unidades funcionales.

El sistema de control generalmente comprende, por ejemplo, uno o más elementos sensibles para detectar una o más propiedades relacionadas con el sistema, uno o más unidades funcionales, proceso (s) implementado (s) en el anterior, entrada (s) proporcionadas al mismo, y/o salida (s) generadas por el anterior. Uno o más plataformás informáticas se enlazan de forma que se pueden comunicar con estos elementos sensibles para tener acceso a los valores característicos representativos de la (s) propiedad (es) detectada (s) , y configurados para comparar los valores característicos con un intervalo predeterminado de dichos valores definidos para caracterizar estas características como adecuado para una selección de los resultados operativos y / o aguas abajo, y calcular uno o más parámetros de control del proceso propicios para mantener el valor de la característica con este intervalo predeterminado. Una pluralidad de elementos de respuesta de este modo puede ser unido operativamente a uno o más dispositivos de proceso operables para afectar el sistema y / o una o más unidades funcionales, de proceso, de entrada y / o salida y ajustar de este modo la característica detectada, y comunicativamente vinculado a la(s) plataforma (s) de informática para acceder los parámetro (s) informáticos de control (s) y de funcionamiento del dispositivo de proceso (s) de conformidad con el mismo.

De acuerdo con algunas modalidades, el sistema global comprende cuatro o más unidades funcionales, en donde cada unidad funcional comprende una o más zonas. En esta modalidad, el sistema de control está configurado para capturar información relativa a una o más características relacionadas con el sistema global, y determinar si es necesario una o más modificaciones de las condiciones de funcionamiento del sistema global con el fin de desarrollar una o más zonas respectivamente deseados en cada una de las cuatro o más unidades funcionales. De esta manera, el sistema de control puede proporcionar el desarrollo, la creación, mantenimiento, o el ajuste de las condiciones operativas con el fin de garantizar que una o más zonas requeridas se proporcionan en cada una de las cuatro o más unidades funcionales. Por ejemplo, las condiciones de funcionamiento del sistema global, junto con las cuatro o más unidades funcionales, en asociación con las configuraciones estructurales incluidos los lugares de entrada de aditivo, por ejemplo, permitir la formación y / o mantenimiento y / o la modificación de las zonas deseadas dentro de cada una de las cuatro o más unidades funcionales.

En algunas modalidades, cada una de las cuatro o más unidades funcionales comprende un subsistema de control asociado, donde dichos subsistemas de control se comunicativamente ligado de tal manera que la operación individual de cada uno de estos subsistemas de control es al menos en parte controlado por un sistema de control global, proporcionando de ese modo un medio para permitir la modificación de una característica de funcionamiento en una unidad funcional primera, basada al menos en parte de una característica determinada en relación con otra unidad funcional. De esta manera, el sistema de control global puede permitir una alineación con la funcionalidad deseada del sistema global.

En algunas modalidades, el sistema de control está configurado para proporcionar control en tiempo real de las condiciones de funcionamiento del sistema de gasificación completo. En algunas modalidades, el sistema de control está configurado para proporcionar sólo el control de tiempo de condiciones de funcionamiento . del sistema de gasificación completo .

En algunas modalidades, el sistema de control está configurado para proporcionar una combinación sólo del control de tiempo y control en tiempo real de las condiciones de operación del sistema de gasificación completo. Por ejemplo, una configuración del sistema de control incluye un sistema de control global y uno o más subsistemas de control, cada uno de ellos está configurado para controlar una porción de un sistema de gasificación completo, por ejemplo una unidad funcional, o un zona particular de una unidad funcional particular, o similar. En este ejemplo, uno o más de los subsistemas de control se pueden configurar para proporcionar control en tiempo real, sustancialmente de la respectiva unidad funcional o una zona en particular en una unidad funcional particular y el sistema de control total está configurado para proporcionar sólo el control general del momento del sistema de gasificación completo. Se entenderá fácilmente que la temporización del sistema de control de la configuración y operativa puede ser proporcionada en una pluralidad de configuraciones, y estos valores pueden ser dependientes, por ejemplo, la complejidad del control deseado, el nivel de control deseado, de los márgenes de aceptabilidad para uno o más procesos que se ejecutan por el sistema de gasificación, la sensibilidad a los cambios de uno o más procesos y similares.

En una forma de realización, el sistema de control proporciona información control hacia delante, hacia atrás y/o predictivo de varios sistemas, una o más unidades funcionales, procesos, entradas y/o salidas relacionadas con la conversión del material de alimentación carbonoso en un gas, de forma que se promueva la eficacia de uno o más procesos implementados en relación, con lo anterior. Por ejemplo, se pueden evaluar varias propiedades del proceso, y ajustarías de manera controlable para influenciar dichos procesos, que pueden incluir, pero no se limitan a, el valor térmico y/o composición del material de alimentación, las propiedades del gas de síntesis (por ejemplo, valor térmico, temperatura, presión, flujo, composición, contenido de carbono, etc.), el grado de variación permitido para dichas propiedades, y el coste de las entradas frente al valor de las salidas.

En algunas modalidades, los ajustes continuos y/o en tiempo real de varios parámetros de control, que pueden incluir, pero no se limitan a energía de la fuente de calor, caudal (es) de alimentación de los aditivos (por ejemplo, oxigeno, oxidantes, vapor, etc.), caudal (es) de alimentación de material de alimentación (por ejemplo, una o más alimentaciones distintas y/o mezcladas) , reguladores de presión/flujo de gas del sistema (por ejemplo, sopladores, válvulas de alivio y/o de control, antorchas, etc.), y similares, se pueden ejecutar de forma en que una o más propiedades relacionadas con el proceso se evalúa y optimizan de acuerdo con especificaciones de diseño y/o corriente abaj o .

En un sistema y / o una o más unidades funcionales que utilizan puro control de alimentación hacia delante, los cambios en el entorno relacionado con el sistema y / o una o más unidades funcionales en la forma de una perturbación medido, resulta en una respuesta que es pre-definido . En contraste, un sistema y / o una o más unidades funcionales empleando el control de retroalimentación permitirá el mantenimiento de un estado deseado del sistema y / o una o más unidades funcionales. Por lo tanto, dependiendo del nivel de precisión de la modelización o parametrización de la operación del sistema y / o una o más unidades funcionales, el control de realimentación puede no tener el nivel de problemas de estabilidad de control anticipativo .

El control hacia delante puede ser extremadamente efectivo cuando se cumplen los siguientes prerrequisitos : la perturbación debe poder medirse, el efecto de la perturbación sobre la salida del sistema debe ser conocida y el tiempo que tarda en efectuar a la salida debe ser más largo que el tiempo que tarda el control hacia delante era afectar a la salida .

Control de alimentación hacia delante puede responder más rápidamente a los tipos conocidos y medibles de los trastornos, sin embargo, puede ser un mecanismo de control insuficiente si nuevos disturbios son bastante coherentes. En contraste, el control de realimentación puede proporcionar un nivel, si el control de uno o más desviaciones del sistema deseada y / o comportamiento de la unidad funcional. Sin embargo, el control de realimentación requiere uno o más variables medidas (salida) del sistema o una o más unidades funcionales · para responder a la perturbación a fin de identificar una compensación. Al identificar una desviación del sistema de control de realimentación puede proporcionar una modificación de uno o más características de operación del sistema y / o una o más unidades funcionales con el fin de mover el sistema operativo y / o una o más unidades funcionales de nuevo a un nivel deseado.

Los controles de alimentación hacia delante y retroalimentacion no son mutuamente excluyentes. En algunas modalidades, el sistema de control incluye la configuración tanto del control de alimentación en avance y control de realimentación. Por ejemplo, el control de alimentación en avance se puede utilizar para proporcionar un ajuste relativamente rápida de las respuestas requeridas sobre la base de factores específicos, y un sistema de control de realimentación puede proporcionar un medio adicional para el ajuste de la operación del sistema, o la corrección de errores con base en el ajuste realizado por el control anticipativo predeterminada. De acuerdo con algunas modalidades, la integración de ambos el control anticipativo y el control de realimentación puede proporcionar un medio para la respuesta inicial relativamente rápido y la reducción considerable de error de operación.

En algunas modalidades, el sistema en general se puede controlar mediante control de realimentación y cada una de las una o más unidades funcionales puede ser controlada mediante realimentación o control anticipativo. Por ejemplo, el retorno de selección o de control de alimentación en avance para cada una de las unidades funcionales puede determinarse en función del nivel de sofisticación de parámetro de modelado de la operación o función de la unidad funcional respectiva. El más completar el modelado, es más probable que el control anticipativo se puede aplicar a una unidad funcional respectiva. En algunas modalidades, el control operacional de una o más de las unidades funcionales son aportados por tanto el control de realimentación y alimentación en avance.

En una forma de realización de la invención, se pueden usar técnicas de modelado del control predictivo en el sistema y / o una o más unidades funcionales.

En el control correctivo, o retroalimentación, el valor de un parámetro de control o variable de control , seguido mediante un elemento sensible adecuado, se compara con un valor o intervalo especificado. Se determina una señal de control en función de la desviación entre ambos valores y se suministra a un elemento de control con el fin de reducir la desviación. Se apreciara que un sistema de control convencional por retroalimentación o responsivo puede adaptarse adicionalmente para comprender un componente adaptivo y/o predictivo, en el que la respuesta a una condición dada puede ajustarse de acuerdo con reacciones modeladas y/o previamente controladas para proporcionar una respuesta reactiva a una propiedad detectada a la vez que se limitan los potenciales movimientos pendulares de las acciones compensatorias. Por ejemplo, los datos históricos y/o proporcionados por una configuración dada del sistema se pueden usar operativamente para ajustar la respuesta a un sistema y/o procedimiento característico que está siendo detectado para que este en un intervalo comprendido de un valor dado para el que se han vigilado y ajustado respuestas previas para proporcionar un resultado deseado. Dicho esquema de control adaptivo y/o predictivo es bien conocido en la técnica, y como tal, no se considera que se separe del alcance general y naturaleza de la presente descripción.

Alternativamente, o además de lo anterior, el sistema de control puede estar configurado para vigilar la operación de los varios componentes de un sistema dado para asegurar una operación correcta, y opcionalmente, para asegurar que el (los) procedimiento (s) implementados por el anterior están dentro de las normas reguladoras, cuando se aplican dichas normas .

De acuerdo con una forma de realización, el sistema de control puede usarse además para vigilar y controlar el impacto energético total de un sistema dado. Por ejemplo, un sistema dado puede operarse de forma que se reduzca el impacto energético del mismo, o minimizado de nuevo, por ejemplo, optimizando uno o más de los procedimientos implantados, optimizando la implantación del anterior, o de nuevo, aumentando la recuperación de energía (por ejemplo, valoración del residuo) generado por dichos procedimientos. Alternativamente, o además de lo anterior, el sistema de control puede estar configurado para ajustar una composición y/o otras propiedades (por ejemplo, temperatura, presión, flujo, etc.) de un gas producto generado mediante procedimiento (s) controlados de forma que dichas propiedades no solo sean adecuadas para uso corriente abajo, sino también sustancialmente optimizadas para un uso eficaz y/o óptimo. Por ejemplo, en una forma de realización en la que el gas producto se usa para accionar un motor de gas de un tipo dado para la producción de electricidad, las propiedades del gas producto pueden ajustarse de forma que estas propiedades sean las que mejor se ajusten a las propiedades de entrada de dichos motores .

En una forma de realización, el sistema de control puede configurarse para ajustarse a un procedimiento dado, de forma que se cumplan y/o optimicen limitaciones o directrices de rendimiento respecto de tiempos de residencia de reactantes y/o productos en varios componentes, o con respecto a varios procedimientos del procedimiento global. Por ejemplo, una velocidad del procedimiento corriente arriba puede controlarse de forma que sustancialmente se ajuste a uno o más procedimientos posteriores corriente abajo.

Además, el sistema de control puede, en varias formas de realización, adaptarse para el control secuencial y/o simultaneo de varios aspectos de un procedimiento dado en forma continua y/o en tiempo real.

De acuerdo con modalidades, el sistema de control comprende uno o más circuitos de control que permiten la determinación de uno o más deben hacerse ajustes a la operación del sistema y / o una o más unidades funcionales con el fin de lograr una o una combinación de los resultados deseados. Un circuito de control puede ser representativo de la funcionalidad global del sistema, la funcionalidad global de una unidad funcional de la funcionalidad de un subcomponente de una unidad funcional, una combinación de los mismos o un subcomponente .

En algunas modalidades, el sistema de control incluye una pluralidad de circuitos de control, donde cada uno de los circuitos de control se asocia con un nivel deseado de funcionalidad del sistema, una o más unidades funcionales o subcomponentes de los mismos. Cada uno de la pluralidad de circuitos de control se puede asignar un nivel de jerarquía con el fin de permitir que el sistema de control determina que los circuitos de control deben ser considerados, o evaluado primero, o incluso considerado el más importante para cumplir los requisitos de los mismos. Este nivel de jerarquía de la pluralidad de circuitos de control por lo tanto puede proporcionar un medio para permitir que el sistema de control que determina la pluralidad de circuitos de control deben tratar de satisfacer resultados contradictorios si hay uno o más procesos del sistema y / o unidades funcionales asociados con dos o más de la pluralidad de circuitos de control.

De acuerdo con algunas modalidades de la tecnología actual, los circuitos de control pueden ser configurados como una pluralidad de circuitos de control juntos, en que cada circuito de control de un grupo particular de circuitos de control se puede asignar un factor de ponderación, por ejemplo, un factor de ponderación puede representar una mayor importancia para satisfacer la parametrización asociada con este bucle de control particular. Además, por ej.emplo, una función de ponderación para un circuito de control particular puede depender de una o más condiciones asociadas con el sistema y / o unidades funcionales, en el que esta dependencia puede resultar en una modificación o ajuste del nivel de importancia del circuito control, resultando en un ajuste de la jerarquía de los circuitos de control.

En general, el sistema de control puede comprender cualquier tipo de arquitectura del sistema de control adecuada para una aplicación cómoda. Por ejemplo, el sistema de control puede comprender un sistema de control sustancialmente centralizado, un sistema de control distribuido o una combinación de los mismos. Un sistema de control centralizado generalmente comprenderá un controlador central configurado para comunicarse con varios dispositivos de detección locales y/o remotos y elementos de respuestas y configurado para respectivamente detectar varias propiedades relevantes para el procedimiento controlado, y responder a las anteriores vía uno o más dispositivos del procedimiento controlables adaptados para afectar directa o indirectamente el procedimiento controlado. Usando una arquitectura centralizada, la mayor parte de los programas se implementen centralmente mediante un procedimiento o procedimientos centralizados, de forma que la mayor parte del hardware y/o software necesario para implementar el control del procedimiento se ubica ella misma localización.

Un sistema de control distribuido generalmente comprende dos o más controladores distribuidos que, cada uno, se puede comunicar con los sensores y elementos de respuestas respectivos para vigilar propiedades locales y/o regionales, y responder a los anteriores mediante dispositivos del procedimiento locales y/o regionales configurados para afectar a un procedimiento o sub-procedimiento local. Puede tener lugar también la comunicación entre los controladores distribuidos mediante varias configuraciones de red, en la que las propiedades detectadas por un primer controlador se pueden comunicar a un segundo controlador para respuesta al anterior, en el que dicha respuesta distal puede afectar las propiedades detectadas en la primera ubicación. Por ejemplo, se puede detectar una propiedad de un gas producto corriente abajo se puede vigilar mediante un dispositivo de vigilancia corriente abajo, y ajustarse a un parámetro de control asociado con la conversión que está controlado por un controlador corriente arriba. En una arquitectura distribuida, el hardware y/o software de control también está distribuido entre los controladores , en el que un esquema de control idéntico pero modularmente configurado se puede implementar en cada controlador, o se pueden implementar en los respectivos controladores varios esquemas de control modular cooperativo.

Alternativamente, el sistema de control puede subdividirse en subsistemas de control local, regional y/o global diferenciados pero enlazados de forma que se puede comunicar. Dicha arquitectura puede permitir que un procedimiento dado, o series de procedimientos interrelacionados tengan lugar y se controlen localmente con mínima interacción con otros subsistemas de control local. Un sistema de control global principal puede entones comunicarse con cada respectivo subsistema de control local para dirigir los ajusten necesarios de los procedimientos locales para un resultado global.

De acuerdo con modalidades, un sistema de control local está asociado con cada una de las unidades funcionales y configurado para controlar, en respuesta a las entradas de la unidad funcional y / o exterior de la unidad funcional, los procesos que se realizan en la misma unidad funcional. Un sistema de control general está acoplado operativamente a cada uno de los controladores de la unidad funcional, proporcionando así un medio para proporcionar un nivel de gestión global de funcionamiento del sistema.

El sistema de control de la presente invención puede usar cualquier de las arquitecturas anteriores, o cualquier otra arquitectura normalmente conocida en la técnica, que se considera incluida dentro del alcance y naturaleza general de la presente descripción. Por ejemplo, los procedimientos controlados e implementados dentro del contexto de la presente invención pueden controlarse en un entorno local controlado, con comunicación externa opcional con cualquier sistema de control central y/o remoto usado para procedimientos relacionados corrientes- arriba o corriente abajo, cuando sea aplicable. Alternativamente, el sistema de control puede comprender un sub-componente de un sistema de control regional y/o global diseñado para controlar de forma cooperativa un procedimiento regional y/o global. Por ejemplo, un sistema de control modular puede diseñarse de forma que dicho control module interactivamente el control de varios sub-componentes de un sistema, a la vez que proporciona comunicaciones intermodulares según necesidad para control regional y/o global.

El sistema de control generalmente comprende uno o más procesadores centrales, en red y/o distribuidos, una o más entradas para recibir las propiedades reales detectadas en los diferentes elementos sensibles, y una o más salidas para comunicar los parámetros de control nuevos o actualizados a los diferentes elementos de respuesta. La una o más plataformas informáticas del sistema de control pueden también comprender uno o más medios locales y/o remotos legibles por un ordenador (por ejemplo, ROM, RAM, medios extraíbles, medios de acceso local y en red, etc.) para almacenar en los anteriores varios parámetros de control predeterminados y/o reajustados, o intervalos de características operativas de sistema y procedimiento ajustados y preferidos, software para vigilancia y control del sistema, datos de funcionamiento, y similares. Opcionalmente, las plataformas informáticas pueden tener también acceso, tanto directo o mediante diferentes dispositivos de almacenamiento de datos, a los datos y o parámetros del sistema procedentes de la simulación del procedimiento y medios de modelado. Igualmente, las plataformas informáticas pueden estar equipadas con una o más interfaces gráficas de usuario y periféricos de entrada para proporcionar acceso de gestión al sistema de control (actualizaciones del sistema, mantenimiento, modificación, adaptación a nuevos módulos y/o equipo del sistema, etc.), así como varios periféricos de salida opcionales para comunicar datos e información con fuentes externas (por ejemplo módem, conexión de red, impresora, etc.).

El sistema de procesamiento y cualquiera de los subsistemas de procesamiento pueden comprender exclusivamente hardware o cualquier combinación de hardware y software. Cualquiera de los subsistemas de procesamiento puede comprender cualquier combinación de uno o más controladores proporcional (P), integral (I) o diferencial (D) , por ejemplo, un controlador P, controlador I, un controlador PI, un controlador PD, un controlador PID, etc. será evidente para una persona experta en la técnica que la elección de las combinaciones de controladores P, I y D depende de la dinámica y tiempo de retardo de la parte del procedimiento de reacción del sistema de gasificación y de los intervalos de condiciones de operación que se pretende que controlen los controladores y de la dinámica y tiempo de retardo de la combinación de controladores. Será evidente para una persona experta en la técnica que estas combinaciones pueden implementarse en un dispositivo análogo manual conectado por cable que puede vigilar continuamente, mediante elementos sensibles, el valor de una propiedad y compararlo con un valor especifico para influenciar un elemento de control respectivo para realizar un ajuste adecuado, mediante elementos de respuesta, para reducir la diferencia entre el valor observado y el especificado. Será todavía más evidente para una persona experta en la técnica que estas combinaciones pueden implementarse en un entorno mixto de hardware software digital. Los efectos relevantes del muestreo discrecional adicional, adquisición de datos, y procesamiento digital son bien conocidos por una persona experta en la técnica. Las combinaciones de los controladores P, I y D puede implementarse en los esquemas de control hacia delante y por retroalimentación.

Los Elementos de Control Los elementos sensores contemplados dentro del presente contexto, tal como se define y se ha descrito anteriormente pueden incluir, pero no se limitan a aquellos elementos que controlan la composición del gas, tasa de caudal y la temperatura del gas de síntesis, monitor de temperatura, monitor de presión, monitor de opacidad del gas y varios parámetros relacionados con la fuente de alimentación (por ejemplo, potencia y posición) .

De acuerdo con modalidades, una relación resultante de H2 : CO en el gas de síntesis es dependiente de varios factores, no se limitan al escenario operacional (pirolítico o 02/aire apropiado) , en la temperatura de tratamiento, el contenido de humedad y relación H2: CO del gas inicial. Tecnologías de gasificación generalmente producen un gas de síntesis cuya relación H2 : CO varía tan altamente como aproximadamente 6:1 a tal valor tan bajo como aproximadamente 1:1 con aplicación corriente abajo dictando una relación óptima de H2 : CO . En una modalidad, la relación resultante de H2 : CO varía de aproximadamente 1.1 a 1.2. En una modalidad, la relación resultante de H2 : CO es 1.1:1.

Tomando en consideración una o más de los factores mencionados anteriormente, de acuerdo con las modalidades, el sistema de control regula la composición de gas de síntesis sobre un posible relación H2 : CO, ajustando el equilibrio entre el campo energización de gas aplicado (por ejemplo, calor antorcha de plasma) , los aditivos de proceso (por ejemplo, aire, carbono, oxígeno, vapor de agua) que permiten la composición del gas de síntesis ser optimizada para una aplicación específica corriente abajo.

En algunas modalidades, un número de parámetros de funcionamiento puede ser regular o de un seguimiento continuo para determinar si el Sistema de Reformulación de Gas está operando en el punto ideal de ajuste. Los parámetros a seren controlados pueden incluir, pero no se limitan a la composición química, el caudal y la temperatura del gas de síntesis, la temperatura en varios puntos dentro del sistema, la presión del sistema, y diversos parámetros asociados con las fuentes de energización de gas (por ejemplo, potencia y posición de las antorchas de plasma) , y los datos se utilizan para determinar si es necesario un ajuste de parámetros del sistema.

Composición y Opacidad del Gas de Síntesis El gas de síntesis puede ser muestreado y analizado utilizando métodos bien conocidos por los expertos en la técnica. Un método que puede utilizarse para determinar la composición química del gas de síntesis es a través de análisis de cromatografía de gases (GC) . Los puntos de muestreo para estos análisis se pueden encontrar en todo el sistema. En una modalidad, la composición del gas es controlada por un Analizador de Espectroscopia Infrarroja por Transformada de Fourier (FTIR) , que mide el espectro infrarrojo del gas.

De acuerdo con modalidades, el sistema de control puede ser configurado para determinar si mucho o poco oxígeno está presente en la corriente de gas de síntesis y para ajustar el proceso en conformidad. En una modalidad, un sensor o analizador de la corriente de monóxido de carbono detecta la presencia y concentración de dióxido de carbono u otra referencia adecuada rica en oxígeno. En una modalidad, el oxígeno se mide directamente.

En una modalidad de la invención, un analizador termogravimétrico (TGA) se puede utilizar.

En una modalidad, los sensores analizan la composición de gas de síntesis para monóxido de carbono, hidrógeno, hidrocarburos y dióxido de carbono. Basado en los datos analizados, un controlador envía una señal a las entradas de oxígeno y / o vapor para controlar la cantidad de oxígeno y / o vapor inyectado en la cámara y / o una señal para la(s) fuente (s) de energización de gas.

En una modalidad, uno o más monitores de opacidad opcionales están instalados dentro del sistema para proporcionar respuestas de opacidad en tiempo real, proporcionando así un mecanismo opcional para automatización de las tasas de entrada de proceso de aditivos, especialmente vapor, para mantener el nivel de material particulado abajo de la concentración máxima aceptable.

La Temperatura en Varios Lugares del Sistema En una modalidad, se proporciona medios para monitorear la temperatura del gas de síntesis y la temperatura en las localizaciones a lo largo del sistema en el que estos datos son adquiridos en una base continua. Medios para vigilar la temperatura de la cámara, por ejemplo, pueden estar situados en la pared exterior de la cámara o dentro del refractario en la parte superior, intermediaria e inferior de la cámara. Además, sensores para controlar la temperatura de salida del gas de síntesis son proporcionados.

En una modalidad, los medios para monitorear la temperatura se proporciona por termopares instalados en los lugares en el sistema, según sea necesario.

Presión del Sistema En una modalidad, se proporcionan medios para controlar la presión dentro de la cámara, donde estos datos son adquiridos en una base continua, en tiempo real. En otra modalidad, estos medios de control de presión comprenden sensores de presión, tales como transductores de presión o grifos de presión situados en cualquier parte de la unidad de secado / volatilización, por ejemplo en una pared vertical de la unidad de secado / volatilización.

La Tasa del Caudal Gaseoso En una modalidad, se proporcionan medios para controlar la velocidad del caudal de gas de síntesis en las localizaciones a lo largo del sistema, en el que estos datos son adquiridos en una base continua.

Las fluctuaciones en el caudal de gas pueden resultar en condiciones no homogéneas (por ejemplo, mal funcionamiento de la antorcha o por un cambio del electrodo o mal funcionamiento del otro equipo de apoyo) . Como una medida pasajera fluctuaciones en la corriente de gas se puede ajustar mediante respuestas de control de la velocidad del soplador, tasas de alimentación de materiales, los materiales de alimentación secundarios, aire, vapor y potencia de la antorcha. Si las fluctuaciones en el caudal de gas continúan, el sistema se puede apagar hasta que se resuelva el problema.

Adición de Aditivo de Proceso En una modalidad, el sistema de control comprende elementos de respuesta para ajustar los reactantes, incluido cualquier aditivo de proceso, para administrar la química de reformulación del gas inicial en gas de síntesis. Por ejemplo, aditivos de proceso pueden ser alimentados en la cámara para facilitar una reformulación eficiente del gas inicial de una composición química particular, en un gas de síntesis de una composición química diferente deseada.

En una modalidad, si los sensores detectan el dióxido de carbono en exceso en el gas de síntesis, vapor y / o inyección de oxígeno disminuyen.

Elementos de respuesta contemplados dentro del presente contexto, tal como se define y se ha descrito anteriormente pueden incluir, pero no se limitando a, diferentes elementos de control operativamente ligados a los dispositivos de proceso relacionados configurados para afectar un determinado proceso por ajuste de un dado parámetro de control relacionado con los mismos. Por ejemplo, los dispositivos operables de proceso en el presente contexto vía uno o más elementos de respuesta pueden incluir, pero no se limitan a los elementos que regulan las entradas de fuente (s) de oxígeno y de fuente (s) energización de gas.

Ajuste del Campo Energizante de Gas (por ejemplo, potencia para una antorcha) El campo energizante de gas se puede cambiar. En una modalidad, el calor de la antorcha de plasma se controla para conducir la reacción. La adición de aire en la cámara también toma parte en la carga de calor de la antorcha a través de la liberación de energía calorífica de la antorcha con la combustión del gas de síntesis. La tasa de caudal de aire de proceso se ajusta para mantener la potencia de la antorcha en un intervalo operativo adecuado.

En una modalidad, la potencia de la antorcha de plasma se establece para estabilizar la temperatura de salida del gas de síntesis en el punto de ajuste del proyecto. En una modalidad, el punto de ajuste del proyecto está por encima de 1.000°C para promover la descomposición completa de alquitrán y hollín en el gas.

Ajustando la Presión dentro del Sistema En una modalidad, el sistema de control comprende un elemento de respuesta para controlar la presión dentro de la cámara. En una modalidad, la presión interna se mantiene a una presión negativa, es decir, una presión ligeramente inferior a la presión atmosférica. Por ejemplo, la presión de la cámara puede ser mantenida a aproximadamente 1-3 mbar de vacio. En una modalidad, la presión del sistema se mantiene a una presión positiva.

Una modalidad de ejemplo de tal tipo de medio para controlar la presión interna es proporcionada por un soplador de inducción en comunicación gaseosa con el Sistema de Reformulación de Gas. El soplador de inducción, asi empleado mantiene el sistema en una presión negativa. En los sistemas donde se mantiene una presión positiva, el soplador comandado para operar a RPM más bajas que en el caso de la presión negativa o puede se utilizar un compresor.

De acuerdo con modalidades, en respuesta a los datos adquiridos por los sensores de presión localizados en todo el sistema, la velocidad del soplador de inducción es ajustada de acuerdo si la presión del sistema está aumentada (en la cual el soplador aumenta la velocidad) o disminuida (en la cual el soplador disminuye la velocidad) .

De acuerdo con modalidades, el sistema puede mantenerse sobre una ligera presión negativa en relación a la presión atmosférica para evitar que los gases sean · expulsados en el medio ambiente .

De acuerdo con modalidades, la presión puede ser estabilizada mediante el ajuste de la velocidad del soplador de gas de síntesis. Opcionalmente, a velocidades inferiores a la frecuencia mínima de funcionamiento del soplador, en cambio, un conjunto de control secundaria y sustitución de la válvula de recirculación. Dado que la válvula de recirculación vuelve totalmente cerrada, el control primario re-acopla .

Ejemplo de Conceptos de Control De acuerdo con modalidades, la pluralidad de circuitos de control puede ser configurado de tal manera que represente una o más variables de control seleccionados del grupo que comprende: caudal de gas de síntesis LHV (MJ / hr) , el valor calorífico inferior - LHV (MJ/m3), caudal de alimentación de gas de síntesis (m3/hr) (kg / hr) , que puede ser tomado en consideración, se una productividad especifica es deseada, composición de gas de síntesis (relación CO:C02, CH4 , H2) y caudal de escoria (kg / hr) . Además, la pluralidad de circuitos de control puede ser configurada de tal manera que represente una o más variables manipuladas seleccionados del grupo que comprende: el tiempo de ciclo RAM (segundo), velocidad de dislocamiento RAM, caudal de aire de proceso que puede incluir uno o más CRV (m3/hr) y zonas de aire de la parte inferior de la rejilla (m3/hr) y cámara de refinación (m3/hr) , presión de descarga de aire del soplador (mBar) , potencia de la antorcha de refinación de la cámara (kWelétrico) , potencia de la antorcha de la fusión de los residuos sólidos (kWelétrico) , potencia del quemador de la fusión de los residuos sólidos (kWtérmico) . En algunas modalidades, una secuencia óptima de movimiento RAM es seleccionado vía testes, y no se ajusta por el sistema de control. Además, la pluralidad de circuitos de control puede ser configurado de tal manera que represente uno o más limitaciones elegidos del grupo que comprende: temperatura de la caja de aire (°C) conversor de temperaturas de la fase gaseosa (°C), temperaturas del gas en la cámara de refinación (°C), caída de presión del sistema (motor del soplador de gas de síntesis, diseño de recipientes a presión), posición de la válvula de control caudal (FCV) (%) , (CRV, zonas de aire de la parte inferior de la rejilla y la cámara de refinación), temperatura de la cámara de fusión (°C), nivel del convertidor primario (cm) , nivel de la cámara superior del CRV (cm) y nivel de fusión de los residuos sólidos ( cm) .

De acuerdo con algunas modalidades, el objetivo final de la planta es maximizar la producción de electricidad, que puede lograrse asegurando que el caudal de energía para cada uno de los motores en lo cual el gas de síntesis es proporcionado, es suficiente para mantener el motor funcionando a plena carga. El caudal de energía del gas de síntesis es el caudal de gas de síntesis multiplicado por el valor calorífico del gas de síntesis. La mejora en la eficiencia de conversión y / o aumento de la productividad permitirá que el caudal sea sustancialmente maximizado, garantizando así que los motor se mantengan a plena carga.

De acuerdo con modalidades, hay dos métodos principales para aumentar el caudal de gas de síntesis: aumentando el caudal de aire, y / o aumentando la velocidad de alimentación. Aumento de las corrientes de aire más allá del límite óptimo puede empezar a reducir la potencia calorífica, lo que repercute negativamente en el caudal general del LHV. Por lo tanto, existe un gran caudal de aire para lograr tanto alto caudal y alto LHV. El sistema de control puede ser configurado para evaluar el LHV y el caudal de gas de síntesis, y manipular el sistema y / o una o más unidades funcionales asociadas con caudales de aire para optimizar.

En algunas modalidades, si la conversión es pobre debido a la mala calidad de la alimentación, el suministro extra de humedad, variando las condiciones ambientales (pérdida de la carcasa debido al viento / aire) , el sistema de control puede ser adicionalmente configurado para ajustar tasa de alimentación para asegurar que los motores están siempre completamente cargados. Cuando la velocidad de alimentación- es ajustada, el sistema de control puede ser configurado además para ajustar el caudal de aire para mantener la conversión (por lo tanto, el caudal LHV) optimizada. Además, la velocidad de alimentación se puede ajustar mediante la manipulación del tiempo de ciclo o velocidad de dislocamiento ram, que moverá más materiales a través del sistema, aumentando así la productividad y la generación de gas de síntesis.

De acuerdo con una modalidad, existen restricciones que limitan la capacidad de ajustar algunas de las variables manipuladas. Por ejemplo, la rejilla inferior puede tener termopares instalados en cada cartucho, en el que la información capturada de estos termopares se puede utilizar para servir como una indicación de nivel de reacción durante las diversas etapas de la rejilla, y adicionalmente notificar o identificar los posibles puntos calientes y los posibles lugares sobre la conversión. El objetivo principal de estos termopares es la protección contra temperaturas excesivas en la parte inferior de la rejilla, sin embargo, eles también son utilizados por el sistema de control para identificar los posibles grados de conversión.

De acuerdo con modalidades, las temperaturas de la fase gaseosa, localizada por encima de la rejilla inferior y la pila de material de conversión pueden ser utilizadas para indicar puntos calientes procedentes de la combustión. Tanto las temperaturas de las cajas de aire y las temperaturas de la fase gaseosa son utilizadas por el sistema de control para modular las tasas de caudal de aire para cada una de las zonas de aire de la rejilla inferior, que pueden afectar el grado de conversión; así sustancialmente impactando la dirección del fluyo del gas de síntesis.

De acuerdo con modalidades, las mediciones de temperatura se hacen en la cámara de refinación, en el que estas mediciones se pueden utilizar para ajustar las tasas de caudal de aire. De acuerdo con modalidades, estas mediciones de temperatura se pueden utilizar solamente para ajustar las bajas tasas de caudal de aire en la cámara de refinación. La respuesta as tasa del caudal de aire de refinación se ven en las temperaturas, sin embargo, ellas también se pueden utilizar para controlar el caudal de gas de síntesis y el LHV. En algunas modalidades, las temperaturas de la cámara de refinación pueden ser utilizadas para proteger o refractario contra temperaturas de proyecto excesivas, sin embargo, también puede ser utilizado por el sistema de control para modular las tasas de caudal de aire de refinación.

De acuerdo con modalidades las temperaturas de la cámara de refinación se determinan en localizaciones corrientes abajo de la antorcha, y esta información puede ser utilizada por el sistema de control para modular la potencia de la antorcha. El control de la temperatura del gas de síntesis en este punto es una optimización entre el de caudal de aire de refinación y la potencia de la antorcha. De acuerdo con modalidades, un objetivo del sistema de control relacionado con la potencia de la antorcha es reducir al mínimo el consumo de energía mediante la optimización de la conversión y destrucción de alquitrán. Por lo tanto, la composición de gas de síntesis (relación CO: C02 , CH4 , H2) y temperatura modelos son también utilizados por el sistema de control para optimizar sustancialmente la potencia de la antorcha .

De acuerdo con modalidades, otra limitación a los caudales de aire y la velocidad de alimentación (por ejemplo, el tiempo de ciclo o la velocidad de dislocamiento ram) se refiere a la caída de presión del vaso. Por ejemplo, cuando se incrementa la generación de caudal de gas de síntesis, la caída de presión a través del proceso también aumenta. Si estas caídas de presión son demasiado elevadas, los vasos podrían alcanzar tasas proyectadas de presión o vacío, o un soplador de gas de síntesis, que es el conductor principal de gas de síntesis, puede exceder su capacidad de proyecto y lograr una corriente alta en su motor, o su velocidad máxima. Así, en algunas modalidades, estas limitaciones de caída de presión ' pueden limitar el aumento de la velocidad de alimentación y las tasas de caudal de aire.

De acuerdo con algunas modalidades, existe una optimización del control de energía eléctrica parasítica, que circula independientemente del controlador de optimización del caudal de gas de síntesis. Este optimizador del control de energía eléctrica parasítica, que puede ser configurado para reducir la presión de descarga del soplador de aire de proceso, tan bajo como sea posible para minimizar la potencia del soplador - reduciendo así la energía parasítica de la planta. De acuerdo con modalidades, hay restricciones en cuanto a cómo bajo la presión de descarga de aire del soplador puede ser reducida, donde estas limitaciones pueden incluir las posiciones de la válvula de control del caudal de aire, por ejemplo, localización de la rejilla inferior, cámara de refinación, CRV. De acuerdo con modalidades, FCV aire (válvula de control caudal típicamente mantiene un conjunto de abertura de la válvula que permite un control del nivel de caudal deseado! De acuerdo con modalidades, un control principal del circuito en el CRV es el control de la altura del nivel del lecho. Altura del lecho se mantiene mediante la manipulación del caudal de aire del proceso de CRV y tasa del de encendido del quemador SRM. A medida que más material se acumula en el CRV, las tasas de caudal de aire aumentan típicamente para convertirlo. De acuerdo con modalidades, la velocidad de combustión del quemador es un botón de control secundario utilizado para controlar la altura del lecho para proporcionar el caudal de calor desde la parte inferior del SR y colaborar en la porción inferior de calentamiento / conversión de la altura del lecho del CRV.

De acuerdo con modalidades, la respuesta a los ajustes de la tasa de caudal de aire y tasa del quemador son controlados por un analizador de gas de síntesis. Por ejemplo, un objetivo es optimizar el caudal de gas de síntesis que es indicativo de la potencia calorífica del tiempo de caudal del gas de síntesis. Por ejemplo, aunque el control del nivel de la altura de la pila, puede solicitar más caudal de aire, si se agrega el aire demasiado, el LHV u otros parámetros del gas de síntesis (relación CO: C02, CH4, H2) pueden pasar del nivel óptimo o deseado. En tal caso, no siempre se puede reducirse el · aire, porque la altura de la pila debe ser mantenida, no obstante, en este momento, la velocidad de alimentación puede ser reducida para compensar.

PROCESAMIENTO ADICIONAL OPCIONAL El caudal de gas de síntesis puede someterse a tratamiento posterior antes de utilizarse en una aplicación progresiva, almacenada o quemada. Por ejemplo, el gas reformado puede ser enfriado, acondicionado y / o se mantiene en un tanque de retención.

Típicamente, el gas de síntesis sale de la unidad de reformulación a una temperatura elevada, por ejemplo, una temperatura de aproximadamente 1050° C. En una modalidad, el gas de síntesis se enfría antes de cualquier tratamiento adicional .

En una modalidad, el gas de síntesis está condicionado para eliminar las impurezas adicionales. Por ejemplo, el gas de síntesis se puede pasar a través de un sistema de condicionamiento en que el gas de síntesis es tratado para eliminar las partículas restantes, gases ácidos (HC1, H2S) y / o metales pesados. Ejemplos de tratamientos adecuados incluyen, por ejemplo, depuradores Venturi, depuradores para eliminar gases ácidos, HC1, purificadores de H2S para la eliminación de sulfuro de hidrógeno, filtros eléctricos, bolsas de tejido de filtro para filtros de aire para remoción final de las partículas y lechos de carbono para eliminar el alquitrán restante y metales pesados.

El gas de síntesis también se puede pasar a través de una cámara de homogenización, en que el tiempo de residencia y la forma están diseñados para promover la mezcla del gas reformado para atenuar las fluctuaciones en las características de los mismos.

ESTRUCTURA DE LAS UNIDADES DEL SISTEMA DE CONVERSIÓN DE CARBONO Típicamente, el Sistema de Conversión de Carbono comprende uno o más compartimientos cada uno comprendiendo una o más de las unidades funcionales del sistema. Por ejemplo, las cuatro unidades funcionales comprendidas por el Sistema de Conversión de Carbono pueden ser proporcionadas como compartimentos discretos interconectados o dos o más unidades se pueden proporcionar como un solo compartimiento. Cuando más de una unidad se proporciona en un solo compartimiento, el compartimento puede comprender secciones discretas o puede ser sustancialmente uniforme en su estructura. En ciertas modalidades, estos compartimentos pueden ser denominados como "cámaras". Los diversos compartimentos están diseñados para proporcionar un espacio sellado aislado para procesamiento del material de alimentación en gas de síntesis y para permitir la pasaje del gas de síntesis para el procesamiento corriente abajo, tales como refrigeración o refino u otro y para procesamiento de las cenizas en escoria. El proyecto del compartimiento refleje los requerimientos específicos de los procesos que tienen lugar en las unidades . El proyecto puede opcionalmente proporcionar acceso al interior del Sistema de Conversión de Carbono para su inspección, mantenimiento y reparación. Lo(s) compartimiento (s) puede (n) tener opcionalmente bridas para facilitar la sustitución de las unidades individuales o zonas .

Para uso en el Sistema de Conversión de Carbono los compartimientos pueden ser revestidos de refractario y se puede hacer con múltiples capas de materiales, según sea apropiado. Por ejemplo, la capa exterior o carcasa, la cámara se hace típicamente de acero. Además, puede ser beneficioso proporcionar una o más capas de aislamiento entre la capa interna de refractario y la carcasa exterior e acero para reducir la temperatura del acero. Una placa de aislamiento alrededor de la superficie exterior del depósito de escoria támbién puede ser proporcionada para reducir la temperatura del acero. Opcionalmente, una manta de cerámica se puede utilizar como un aislante. Cuando espacio para expansión del refractario sin agrietamiento es necesario, un material compresible, tal como una manta de cerámica, se puede utilizar en el casco de acero. Los materiales aislantes se seleccionan para proporcionar a lo casco una temperatura suficientemente alta para evitar la condensación del gas ácido, si este problema es pertinente, pero no tan elevada como para comprometer la integridad de la cubierta exterior.

El refractario protege la cámara de alta temperatura y de gases corrosivos y minimiza las pérdidas innecesarias de calor del proceso. El material refractario puede ser un material refractario convencional, bien conocido .por los expertos en la técnica, y es adecuado para su uso en la temperatura de reacción alta no presurizado, por ejemplo, una temperatura de aproximadamente 1100° C a 1800° C) . Al elegir un sistema refractario, los factores a considerar incluyen la temperatura interna, a la abrasión, erosión y la corrosión, la conservación de la limitación de calor / temperatura del recipiente exterior, vida de servicio deseada para el refractario. Ejemplos de materiales refractarios adecuados incluyen cerámicas sinterizadas a alta temperatura, es decir, óxido de aluminio, nitruro de aluminio, silicato de aluminio, nitruro de boro, fosfato de circonio, ladrillo y vidrio-cerámica con alto contenido de alúmina que contiene principalmente sílice, alúmina, cromia y óxido de titanio. Para proteger aún más la cámara de los gases corrosivos, la cámara está opcionalmente parcial o totalmente recubierta por una membrana protectora. Tales membranas son conocidas en la técnica y, como tal, un experto en la técnica fácilmente sería capaz de identificar las membranas adecuadas basadas en los requisitos del sistema y, por ejemplo, incluir la membrana Sauereisen N 0 49 de alta temperatura.

En una modalidad, el material refractario utilizado en el Sistema de Conversión de Carbono es un proyecto de varias capas con una capa de alta densidad en el interior para resistir la alta temperatura, abrasión, erosión y corrosión. Fuera del material de alta densidad existe un material de menor densidad con propiedades de resistencia más bajas, pero mayor factor de aislamiento. Opcionalmente, fuera de esta capa esta un material de placa de espuma de muy baja densidad con un factor de aislamiento muy alto, que puede ser utilizado debido a que no está expuesto a la abrasión de la erosión. Los materiales adecuados para uso en multicapas refractarias son bien conocidos en la técnica.

En una modalidad, el refractario multicapa comprende una capa de cromia orientada internamente, una capa intermedia de alúmina y una capa exterior de Insulboard ®.

Opcionalmente, las áreas refractarias y las regiones individuales pueden ser adaptadas específicamente para el medio ambiente dentro de esta área particular de la cámara. Por ejemplo, la unidad de fusión puede tener un grueso refractario donde la temperatura de funcionamiento es más alta. Además, el material refractario de la unidad de fusión puede ser adaptado para soportar temperaturas más elevadas y estar diseñado' para limitar la penetración de la escoria en el refractario, lo que reduce la corrosión del refractario.

La pared de la cámara puede incorporar opcionalmente soportes para el revestimiento refractario o anclajes refractarios. Adecuados suporte refractarios y anclajes son conocidos en la técnica.

Debido a las duras condiciones de funcionamiento, se prevé que el material refractario puede requerir un mantenimiento periódico. Así, en una modalidad, las cámaras de bridas se utilizan en el Sistema de Conversión de Carbono. En una modalidad, la cámara está suspendida por una estructura suportada de tal manera que la porción inferior puede ser retirada fuera de la porción superior para facilitar el mantenimiento. Este método proporciona la eliminación de la porción inferior sin perturbar las conexiones entre la porción de la cámara superior y los componentes de corriente abajo o corriente arriba del sistema.

Para una mejor comprensión de la invención descrita aquí, los siguientes ejemplos se presentan. Se entenderá que estos ejemplos están destinados a describir los modalidades ilustrativas de la invención y no están destinados a limitar en modo alguno el alcance de la invención.

EJEMPLOS Ejemplo 1 Haciendo referencia a las Figuras 110A a 110G, en una modalidad, el Sistema de Conversión comprende una unidad de procesamiento primario orientada horizontalmente (4000) con una rejilla móvil (4002), una combinación de tratamiento secundario orientado verticalmente (4201) y una unidad de fusión (4250) con región interzonal y la antorcha de plasma (4301) , y la unidad de reformulación de gas con separador ciclónico (4400) , la cámara de refinación (4302) y dos antorchas de plasma (4301) .

Unidad de Procesamiento Primario Orientada Horizontalmente La unidad de procesamiento primario orientada horizontalmente está recubierta con un material refractario que tiene una entrada de los materiales de alimentación con la bomba hidráulica y exclusa, diversos servicios y puertos de acceso también se proporcionan. Haciendo referencia a las Figuras 117-120, la unidad procesamiento primario orientada horizontalmente tiene un piso escalonado con una pluralidad de niveles de piso. Cada nivel de la planta está inclinado para facilitar la circulación del material reactivo a través de la unidad, sin una caída de material de alimentación sin procesar. Niveles individuales de piso corresponden a una combinación del transportador y el lado del cartucho de entrada de aire de tal manera que una pluralidad de estos cartuchos (2000) forma el movimiento de la rejilla.

Las paredes laterales de la unidad de procesamiento primario se proporcionan con abertura para la inserción de cartuchos individuales . Cartuchos adyacentes se insertan desde los lados opuestos de la unidad. Cuando instalados, los cartuchos individuales están cubiertos en parte por el cartucho por encima de él, de modo que sólo una parte individual del cartucho está expuesto al interior de la unidad.

Haciendo referencia a las Figuras 90-96C, una serie de cartuchos individuales forma in si tu una rejilla móvil (4002) . Un cartucho individual (2000) comprende tanto elementos de soporte como conexión y elementos funcionales. Los elementos de soporte / conexión incluyen la armazón del cartucho (2010) y la placa de conexión (2005) configurada específicamente para la conexión de sellado de la carcasa de la unidad de procesamiento primario. Refractario (no mostrado) está dispuesto entre la armazón del cartucho y la placa de conexión (2005) para reducir la pérdida y la transferencia de calor a la placa de conexión. Una vez insertado, los cartuchos se sujetan por medio de sujetadores apropiados. El cartucho incluye guías de alineación (2015) para facilitar la inserción correcta del cartucho en la pared de la cámara y las ranuras de instalación (2020) para permitir q inserción de herramientas para facilitar la inserción y extracción del cartucho de la unidad de procesamiento primario.

Los elementos funcionales del cartucho incluyen componentes de las cajas de aire y componentes de transferencia lateral. La caja de aire del cartucho se compone de varias cajas de aire más pequeños (2025) construidas a partir de acero al carbono espeso.

El aire entra en la unidad de procesamiento primario en la parte inferior de la pila de material reactivo a través de agujeros de aire (2030) o perforaciones en la parte superior de cada caja de aire (2025) . El aire es suministrado a las cajas de aire individuales a través de un distribuidor de aire solo (2035) conectado a un tubo de aire (2040), que se une a una brida de aire caliente conectados (2045) a la placa. El conector de la placa también incluye entradas para termopares (2046) .

Los componentes de transferencia lateral de un cartucho incluyen un émbolo portador de múltiple dedos (2050) , elementos de enganche y un sistema de accionamiento. Los dedos individuales del émbolo (2051) están conectados a un cuerpo de émbolo (2055) por medio de pasadores o tornillos de receso (2060), que no aprietan los dedos individuales. El cuerpo de émbolo está conectado a una placa de acoplamiento de tracción (2065) que incluye dos bastidores paralelas (2070) .

Los dedos individuales del émbolo (2051) comprenden una ranura configurada para enganchar un elemento de enganche en la forma T (2075) o forma de mitad de T (2078) situada entre las cajas de aire individuales y las cajas de aire exteriores y la estructura del cartucho, respectivamente. Los elementos de acoplamiento mantienen el émbolo en la vecindad de la superficie de la cavidad de manera que los émbolos raspan la superficie del espacio de aire durante el movimiento, hacia atrás y hacia delante, evitando así la acumulación de clinker .

Energía para mover el émbolo de dedo múltiple es proporcionada por un émbolo hidráulico (2080) . En resumo, en la forma ilustrada, la energía para propulsar el émbolo es proporcionada por un émbolo hidráulico (2080) que acciona dos piñones (2085) sobre un eje (2086) a través de un actuador rotativo (2090) de forma selectiva en la dirección de avance o retroceso que permite la extensión y retracción del pistón a una velocidad controlada. Sensores de posición envían información al sistema de control de la posición del émbolo. Dos piñones (2085) se refieren a las estantes paralelas (2070) en la placa de acoplamiento de tracción (2065) .

La Combinación del Procesamiento Secundario Orientado Verticalmente y la Unidad de Fusión Con referencia a la Figura 114, la combinación del procesamiento secundario orientado verticalmente y la unidad de fusión es una extensión vertical de la unidad de procesamiento primario y recibe el material de alimentación procesado directamente allí. La combinación de la unidad de procesamiento secundario orientada verticalmente y la unidad de fusión es separada por una región interzonal o una región entre las unidades en una unidad de procesamiento secundario superior y la unidad de fusión más baja. La unidad de procesamiento secundario se mantiene a una temperatura de aproximadamente 950° C a 1100° C y la unidad de fusión se mantiene a una temperatura de aproximadamente 1350° C a 1600° C.

La combinación de la conversión orientada verticalmente y unidad de fusión comprende una cámara orientada verticalmente revestida de refractario con una salida de escoria y un sistema de calentamiento que comprende cajas de aire y antorcha de plasma.

Haciendo referencia a la Figura 114, el aire calentado se introduce en la unidad de procesamiento a través de ocho cajas de aire secundario (4402), junto al extremo de la corriente abajo de esta unidad. El suministro de aire a la caja de aire es controlado para permitir el ajuste del proceso de conversión. La tasa de flujo de aire es controlada a través de la velocidad de alimentación / aire y el cambio de temperatura de funcionamiento. Opcionalmente , el vapor puede ser inyectado en la unidad de procesamiento secundario a través de las entradas de inyección de vapor.

Haciendo referencia a las Figuras 114 y 129, la unidad secundaria de procesamiento estrecha para reducir la región interzonal o la región entre la unidad. La interzonal o entre -zona comprende un impedimento físico para apoyar la pila reactiva en la unidad de procesamiento secundario y guiar el flujo de material de la unidad de procesamiento secundario para la unidad de fusión. Haciendo referencia a las Figuras 129 y 130A-130C, seis piezas de cobre refrigerado por agua forman el núcleo del impedimento. Las inserciones de cobre (5015) están provistas de ranuras (5020) para mantener la tapa refractaria fundida. Revestimiento refractario está provisto además a ambos lados y la parte inferior expuesta para compensar toda la cúpula. El impedimento está montado en región interzonal y comprende una pluralidad de agujeros, proporcionando así una pluralidad de tuberías para transferencia de material y gas entre la unidad de procesamiento secundario y la unidad de fusión.

Una pluralidad de bolas de alúmina o de cerámica, con 20 a 100 mm de diámetro se encuentra en la parte superior de la estructura refractaria para formar un lecho. Estas bolas de alúmina o de cerámica proporcionan la difusión del aire caliente y promueven la transferencia de calor para la ceniza, inicialraente fundiendo primero la ceniza en la escoria en la región interzonal o entre-zona de la unidad.

Haciendo referencia a las Figuras 128 y 129, aguas abajo de esta región interzonal está situada la unidad de fusión. La unidad de fusión es una estructura revestida de refractario con un agujero de fuga. La unidad de fusión está embridada por lo menos dos secciones (fusión superior e fusión inferior) para facilitar la sustitución de la sección inferior del agujero de escape. La unidad de fusión comprende, además, una antorcha de plasma de transferido, un quemador principal, quemador (es) secundario (s) Opcional (es) en la presa de vertedero, puertas de lanzamiento, puertas pantallas, y instrumentación.

La antorcha de plasma y un quemador a propano proporcionan los gases calientes que se funden el material en escoria por encima del impedimento. La escoria se acumula en la parte inferior de la unidad de fusión y se elimina a través de un agujero de fuga. Si el agujero de fuga se sella con escoria fresca, abre se nuevamente el agujero de fuga, utilizando una lanza de oxigeno. Una granulación de escoria y sistema de enfriamiento están asociados operativamente con el agujero de fuga.

La unidad de fusión tiene insertos de cobre refrigerados por agua alrededor del exterior para enfriar el material refractario, prolongando así la vida del refractario y por lo tanto toda el recipiente. Las piezas de cobre están fundidas con las vías de ajuste (canales, tuberías) y conectores para las tuberías de agua para interactuar con ellas. El agua se bombea a través de las piezas de cobre y los termopares en el interior del metal (con termopares en la unidad de fusión) son utilizados por el sistema de control para variar el flujo de agua y la temperatura.

Ref igeración adicional se proporciona alrededor de la escoria vertida, mediante el cual la salida de la escoria del agujero es hecha de cobre con canales para el agua de refrigeración y el flujo de escoria es controlado por la temperatura de la pieza de cobre. Un émbolo cónico refrigerado por agua que se inserta en el agujero de colada se utiliza para regular y detener la tasa de vertido de la escoria .

La Unidad de Reformulación de Gas Haciendo referencia a las Figuras 114-116D, la unidad de reformulación de gas está conectada a la unidad de procesamiento primario y recibe el gas tanto de la unidad de procesamiento primario como de la combinación del tratamiento secundario y unidad de fusión. La unidad se compone de dos antorchas de plasma de reformulación de gas, un ciclón y una cámara de reformulación extendida. Las dos antorchas de plasma se colocan en la. garganta del ciclón antes de la eliminación de las partículas.

Las antorchas de plasma de la unidad de reformulación de gas son antorchas de arco transferido, generalmente oscilando entre 100 kw - 1MW, dependiendo del tamaño del sistema. Cada antorcha de plasma está montada sobre un mecanismo de deslizamiento que puede mover la antorcha para dentro e para fuera de la unidad de reformulación de gas,. La antorcha se sella a la unidad de reformulación de gas través de glándula de estanqueidad. Esta glándula está sellada contra una válvula de compuerta, que está, a su vez montado sobre y se sella al recipiente. Para remover una antorcha, se la retira de la cámara con el mecanismo deslizante. El movimiento inicial de la corredera desactiva la antorcha de alta tensión de alimentación para fines de seguridad. La válvula de compuerta se cierra automáticamente cuando la antorcha se ha retraído más allá de la válvula y la circulación del refrigerante se detiene. Las mangueras y los cables están desconectados de la antorcha, la glándula es liberada da válvula de compuerta y la antorcha es levantada por una grúa .

La sustitución de la antorcha e realiza utilizando el inverso del procedimiento anterior, se puede ajustar para permitir la variación de la profundidad de inserción de la antorcha. La válvula de compuerta se acciona mecánicamente de modo que la operación es automática. Un actuador neumático se utiliza para retirar automáticamente la antorcha en caso de fallo del sistema de refrigeración. Aire comprimido para operar el accionamiento se suministra desde un depósito de aire especial para que la energía siempre esté disponible, incluso en caso de fallo de alimentación eléctrica. El depósito de aire proporciona el mismo aire para la válvula de compuerta. Una cubierta de enclavamiento eléctrico utiliza una característica de seguridad adicional para impedir el acceso a las conexiones de la antorcha de alta tensión.

Ejemplo 2 Inicio del Procedimiento de Descarga de La Escoria (Inicio de la Operación y / o Después de Conectar) Normalmente un diferencial de temperatura de 100 0 C sobre la temperatura de fusión será suficiente para iniciar el vaciado automáticamente (puede ser más baja una vez que comienza el flujo) . Con referencia a la Figura 87, el siguiente procedimiento es para condiciones anormales o alteradas: i) Coloque la bandeja de metal con una manta contra incendio debajo de la abertura. ii) abrir el tapón del recipiente utilizando el sistema de doble bisagra. Quitar el disco de respaldo con pinzas y colocar en bandeja. Colocar la guía de lanza en el borde de la entrada del conector (parte inferior de la ranura guía) . Lanzar recipientes y escoria congelada en la zona A, hasta que se comience a verter. iii) Determinar si la unidad de fusión B, es totalmente fluido (se auto-vacía después del paso 6) . Si la zona B tiene escorias congeladas - utilizar una lanza doblada y lanceta la escoria en la parte superior y detrás del recipiente. iv) Eliminar las guías lanza e poner las en la bandeja. v) Usando plástico refractario en un orificio del tapón en lanza de agujero en la parte inferior del recipiente. Si escoria no fluye a través de vertedero repita los pasos 4-9. vi) Si eso no funciona, quite el antiguo vertedero con las abrazaderas y sustituirlo reemplazarlo por un nuevo vertedero vii) Reemplazar el Bloque de Soporte viii) Cierre el paquete de clavijas.

Ejemplo 3 Este ejemplo proporciona una modalidad del Sistema de Conversión de Carbono y el proceso utilizado para convertir los residuos sólidos municipales (MSW) en: 1) un gas de síntesis energético, que es posteriormente lavado y enfriado para convertirse en combustible para generadores de motor de combustión interna, Y 2) las cenizas de fondo, desde el cual se extrae el carbono y que se vitrifica a un agregado esencialmente no lixiviable .

La unidad de procesamiento envolvedla incluye la preparación del material, la conversión del MS en gas de síntesis energéticas y agregados, y la limpieza y el enfriamiento del gas de síntesis para que sea adecuado para alimentar motores de combustión interna.

Preparación del Material MSW se recibe directamente de los camiones recolectores de basura. No se clasifica, a excepción de la eliminación de los productos de línea blanca, colchones, botellas de propano y otros artículos que son peligrosos o tienen poco potencial energético. En este modo, el proceso de conversión del sistema puede tratar MSW de 11.000 MJ / tonelada o más, con un contenido de humedad del 25% - 45%.

Preparación de la materia consiste en la trituración de dos pasos para reducir el material a un tamaño de menos de 2" . Esto es seguido por una separación de metal ferroso mediante separadores magnéticos disponibles en el mercado. Si se justifica por el contenido de los desechos y la economía, materiales no ferrosos se pueden eliminar mediante separadores comerciales de corriente inducida, mientras que los inorgánicos y los plásticos se pueden quitar con cribas vibratorias, un cuchillo de aire, u otros medios mecánicos.

MSW seleccionado y dimensionado es mantenido en cantidades suficientes en la zona de preparación de la alimentación para asegurar un suministro estable de materiales para el proceso de conversión, al tiempo que limita la cantidad de material a lo especificado en el permiso ambiental. El inventario de material preparado se mezcla con regularidad con el fin de promediar la composición del material y facilitar el control del proceso.

El área de preparación del material se mantiene a baja presión de aire negativa para evitar la acumulación de olores .

La Conversión de MSW en Gas de Síntesis Energético y Agregados La Alimentación del MSW MSW preparado es transportado desde la zona de preparación de material a un dispositivo de alimentación cuya función es la de proporcionar un suministro dosificado de MSW al Sistema de Conversión de Carbono mientras se mantiene un sello hermético. El dispositivo de alimentación del Sistema de Conversión de Carbono consiste en un pistón hidráulico de movimiento alternativo que empuja MSW en la unidad de procesamiento primario a través de un pasaje suficientemente pequeña para asegurar un buen sellado. El ram es triangular en sección transversal, e incorpora un dispositivo de corte para resistir ligazones, incluso la presencia de materiales fibrosos o pegajosos.

El Sistema de Conversión de Carbono se separa en varias sub-procesos como sigue: Secado Inicial y Volatilización Esto se logra en la unidad de procesamiento primario a temperaturas de hasta 800° C usando el aire precalentado. El aire precalentado se inyecta bajo la MSW a través de pequeños agujeros en una rejilla de movimiento alternativo horizontal que se divide en múltiples secciones en cascada. La cantidad de aire es controlada de modo que la oxidación limitada se produce bajo la pila MSW, y la atmósfera por encima de la pila es subestequiométrica . Temperaturas de proceso, las tasas de alimentación, altura de la pila, el flujo de volumen de aire, temperatura del aire, el número, la ubicación y el diámetro de los orificios de descarga influencian todo el proceso. Las secciones horizontales de rejilla son accionadas hidráulicamente mediante un sistema de cremallera y piñón, con controles independientes proporcionados para cada sección.

A medida que la MSW se seca y se volatiliza en la unidad de procesamiento primario, se libera de gas de síntesis, y se convierte en una mezcla de carbón / ceniza. El ambiente sin oxígeno evita la formación de dioxinas y furanos, un problema común con los incineradores. El enfriamiento de la rejilla horizontal se realiza mediante aire de proceso precalentado . Debido a que el aire . de refrigeración ser de casi 600° C, el diseño de la rejilla está especialmente configurado para minimizar la distorsión. Las secciones individuales de rejilla son modulares con el fin de minimizar el tiempo requerido para el mantenimiento.

Recuperación de Carbono Las cenizas de fondo de la unidad de procesamiento primario son transportadas por la rejilla inferior hasta el final de la unidad de tratamiento primario, donde se deja caer en una unidad de procesamiento secundario. La ceniza se acumula en una pila vertical sobre una barrera enfriada refractaria entre la unidad de procesamiento secundario y la unidad de fusión. Aire precalentado a aproximadamente 600° C es soplado desde cerca de la parte inferior de la pila y desplaza hacia arriba a través de ella. La reacción' con el carbono es exotérmica, calentando la ceniza a su punto de fusión (1200-1400° C) , mientras que genera gas de monóxido de carbono. La altura de la pila, el diámetro, los flujos de aire, las temperaturas, el número de boquilla de aire, tamaño, y el ubicación influencian el rendimiento de la performance. En el momento en que la ceniza llega a la parte inferior de la barrera, el carbono se acaba y se haya derretido .

La ceniza fundida fluye por gravedad desde la parte inferior de la pila a través de agujeros en la barrera refractaria refrigerada por agua que separa la unidad de procesamiento secundario de la unidad de fusión. Gas de monóxido de carbono sale de la parte superior de la unidad de procesamiento secundario en la unidad de procesamiento primario a aproximadamente 800° C.

Vitrificación de Residuos Sólidos Ceniza fundida de la unidad de procesamiento de secundario se mantiene a sobrecalentamiento en la fusión mediante calor de grandes cantidades de gas combustible y una pluma de plasma de alta temperatura que es dirigida para o baño de fusión. La geometría de la unidad de fusión está diseñada para minimizar la erosión del refractario, mientras que la línea inferior y superior es activamente refrigerada por agua con bloques de cobre incrustado. La ceniza fundida se extrae de la parte de la. unidad de fusión y se vierte en una estructura amorfa que es esencialmente no lixiviable, y es adecuado para el agregado de la construcción. El agujero sirve como una barrera de presión para separar la unidad de fusión desde el exterior.

La ceniza fundida puede ser fracturada en pequeñas partículas con los chorros de agua a alta presión o puede ser enfriado por aire, seguido por trituración mecánica y clasificación .

Reformulación del Gas de Síntesis El gas de síntesis generado en la unidad de procesamiento primario y la unidad de · procesamiento secundario es calentado a la entrada de la zona de reformulación mediante chorros de aire turbulentos para causar la combustión hambre. Posteriormente, el gas de síntesis caliente pasa a través de plumas de dos antorchas de plasma. Las antorchas se utilizan para calentar el gas de síntesis adicional a aproximadamente 1100° C y para romper hidrocarburos de cadena larga en las especies de sus componentes a través de la actividad de electrones impulsado pela química que resulta de las especies activas en la pluma de plasma. El gas de síntesis se mueve entonces a través de un pasaje que sale de la unidad de procesamiento primario en dos cámaras en serie, a saber: 1) Un ciclón de gas caliente utilizado para eliminar la materia particulada, y 2) Una tubería de gas caliente que se utiliza para transportar el gas de síntesis al recipiente recuperador.

Los volúmenes del ciclón de gas caliente y la tubería de gas caliente son aditivos, y permiten un tiempo de residencia suficiente para completar las reacciones químicas necesarias para refinar el gas de síntesis. El ciclón de gas caliente es construido de material refractario y tiene tamaño suficiente para permitir una acumulación considerable de partículas en sus paredes, mientras se mantiene la eficiencia del proceso. El tubo de gas caliente no tiene secciones horizontales, con el fin de evitar la acumulación de partículas.

El gas de síntesis que sale de la tubería de gas caliente se compone principalmente de monóxido de nitrógeno e hidrógeno, con cantidades mucho menores de metano y otros gases combustibles, sin oxígeno, y pequeñas cantidades de alquitrán y partículas.

Limpieza y Refrigeración del Gas de Síntesis Gas de síntesis sale del tubo de gas caliente a una temperatura de aproximadamente 1050 ° C. Se enfrió en un recuperador de aire / gas y luego pasa a través de una Suite de limpieza de los gases de Calidad (GQCS) , donde se enfría aún más y se limpian. El calor extraído del gas de síntesis en el recuperador se utiliza para calentar el aire de proceso para su uso en la unidad de procesamiento principal, unidad de procesamiento secundario, y la unidad de gas reformulación .

Los GQCS constan de refrigeración y limpieza en un depurador Venturi, seguido de un lavador de HC1 para eliminar gases ácidos, un depurador de H2S para separar sulfuro de hidrógeno, una cámara de filtros para la eliminación final de partículas, y un lecho de carbono para la eliminación de cualquier resto de alquitranes y pesados metales. Partículas y alquitranes retirados de los gases se recicla de nuevo a alimentar la unidad de procesamiento primario.

El agua residual del proceso de depuración se limpia a los estándares de descarga de superficie utilizando tecnología disponible comercialmente que incluye un recipiente de ecualización, un separador de aire, la oxidación avanzada, lechos de carbón, y lechos de resina.

Aunque la invención se ha descrito con referencia a ciertas realizaciones específicas, diversas modificaciones de la misma serán evidentes para los expertos en la técnica sin apartarse del espíritu y alcance de la invención. Todas estas modificaciones, como sería evidente para un experto en la técnica se pretende que estén incluidas dentro del alcance de las siguientes reivindicaciones.

Claims

NOVEDAD DE LA INVENCION Habiendo descrito el presente invento, se considera como una novedad y, por lo tanto, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes : REIVINDICACIONES

1. Un sistema de conversión de carbono para la conversión de un material de alimentación carbonoso en un gas de síntesis y productos de escoria, caracterizado porque comprende: (i) una unidad de procesamiento primario para la conversión de material de alimentación carbonoso en un gas de escape primario y un material de alimentación procesado que comprende carbón activo, la unidad de procesamiento primario comprendiendo dos o más zonas de procesamiento, un sistema de transferencia lateral, una o más entradas de los materiales de alimentación, en donde la unidad de procesamiento primario está operativamente asociada con medios de calentamiento para suministrar calor a las zonas de procesamiento; (ii) una unidad de procesamiento secundario adaptada para recibir el material de alimentación procesado comprendiendo carbón activo proveniente de la unidad de procesamiento primario y convertir el material de alimentación procesado en un residuo sólido y un gas de escape secundario; (iii) una unidad de fusión operativamente asociada con la unidad de procesamiento secundario que comprende una o más fuentes de plasma, la unidad de fusión configurada para vitrificar el residuo sólido y, opcionalmente , generar un gas en la unidad de fusión; (iv) una unidad de reformulación para reformulación de un gas de escape en gas de síntesis, la unidad de reformulación comprendiendo uno o más separadores de partículas adaptados para reducir la carga de partículas en una entrada de gas, y una o más fuentes de energía configuradas para proporcionar energía a por lo menos una porción de la unidad de reformulación; y (v) un sistema de control configurado para regular uno o más parámetros de funcionamiento del sistema de conversión de carbono .

2. El sistema de conversión de carbono de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el sistema de transferencia lateral es una rejilla móvil.

3. El sistema de conversión de carbono de conformidad con la reivindicación 1 o 2, caracterizado porque uno o más separadores de partículas comprenden uno o más separadores ciclónicos .

4. El sistema de conversión de carbono de conformidad con la reivindicación 3, caracterizado porque uno o más separadores ciclónicos están dispuestos en serie.

5. El sistema de conversión de carbono de conformidad con la reivindicación 3, caracterizado porque uno o más separadores ciclónicos están dispuestos en paralelo.

6. El sistema de conversión de carbono de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque la unidad de procesamiento primario comprende además una o más entradas de aditivo de proceso.

7. El sistema de conversión de carbono de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque la unidad de procesamiento primario también comprende un modulo del sistema de transferencia lateral para mover el material a través de la unidad de procesamiento primario y suministrar gas de proceso.

8. El sistema de conversión de carbono de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque la unidad de procesamiento secundario y la unidad de fusión están conectadas a través de una región interzonal, en donde región interzonal comprende una obstrucción para limitar el caudal de material entre la unidad de procesamiento secundario y la unidad de fusión.

9. El sistema de conversión de carbono de conformidad con la reivindicación 8, caracterizado porque el impedimento está dispuesto sustancialmente paralelo al eje longitudinal de región interzonal .

10. El sistema de conversión de carbono de conformidad con .la reivindicación 8, caracterizado porque el impedimento está dispuesto sustancialmente perpendicular al eje longitudinal de región interzonal .

11. El sistema de conversión de carbono de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizado porque la zona de reformulación comprende una o más antorchas de plasma.