用于转化燃料的装置.pdf

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1、(10)申请公布号 CN 103154209 A (43)申请公布日 2013.06.12 CN 103154209 A *CN103154209A* (21)申请号 201180049495.1 (22)申请日 2011.10.05 1058252 2010.10.12 FR C10J 3/60(2006.01) C10J 3/20(2006.01) C10J 1/00(2006.01) (71)申请人 S3D 公司 地址 法国南特 (72)发明人 陈力 安东尼科里胡尔 吕克格瑞 (74)专利代理机构 中原信达知识产权代理有限 责任公司 11219 代理人 陆弋 王伟 (54) 发明名称 用。

2、于转化燃料的装置 (57) 摘要 本发明涉及一种用于将称为固体燃料的包括 固体组分的燃料转化成气体燃料的装置。该装置 包括用于使固体燃料热解的区 （2） 和用于使该热 解气体燃烧的区 （3） ， 该区 （2） 包括能够将该固体 燃料分解成热解气体和被称为焦炭的固体热解残 余物的热解部件， 该区 （3） 与热解区 （2） 不同， 并 且燃烧区 （3） 包括燃烧部件 （31、 32、 33） 。该装置 还包括用于将热解气体从所述热解区 （2） 循环到 燃烧区 （3） 的部件。根据本发明， 所述燃烧区 （3） 被所述热解区 （2） 包围。 (30)优先权数据 (85)PCT申请进入国家阶段日 201。

3、3.04.12 (86)PCT申请的申请数据 PCT/FR2011/052318 2011.10.05 (87)PCT申请的公布数据 WO2012/049400 FR 2012.04.19 (51)Int.Cl. 权利要求书 2 页 说明书 8 页 附图 3 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书2页 说明书8页 附图3页 (10)申请公布号 CN 103154209 A CN 103154209 A *CN103154209A* 1/2 页 2 1. 一种用于把被称为固体燃料的、 包含固体组分的燃料转化成气体燃料的装置， 所述 装置包括 ： 热解区 （2）。

4、 ， 所述热解区 （2） 用于使固体燃料热解， 并包括热解部件， 所述热解部件能 够将所述固体燃料分解成热解气体以及被称为焦炭的固体热解残余物 ； 燃烧区 （3） ， 所述燃烧区 （3） 不同于所述热解区 （2） ， 所述燃烧区 （3） 用于燃烧所述热 解气体并包括燃烧部件 （31、 32、 33） ； 路径 （23） ， 所述路径 （23） 用于将热解气体通入所述燃烧区 （3） 中 ； 以及 气体循环部件， 所述气体循环部件用于使气体循环， 以将所述热解气体从所述热解区 （2） 循环到所述燃烧区 （3） ； 所述装置的特征在于， 所述燃烧区 （3） 被所述热解区 （2） 包围。 2. 根据权。

5、利要求 1 所述的装置， 其特征在于， 所述燃烧区 （3） 被同轴地容纳在所述热解 区 （2） 中。 3. 根据任一前述权利要求所述的装置， 其特征在于， 所述装置包括还原区 （4） ， 所述还 原区 （4） 具有 ： 通道 （42） ， 所述通道 （42） 与所述热解区 （2） 连通， 以收集通过所述固体燃料 的热解而得到的焦炭 ； 工位 （44） ， 所述工位 （44） 用于接收所述焦炭 ； 以及通道 （43） ， 所述通 道 （43） 与所述燃烧区 （3） 连通， 用于使通过热解气体燃烧而得到的气体进入所述气体还原 区 （4） ， 从而至少以氢气来充实通过热解气体的燃烧而得到的所述气体。。

6、 4. 根据权利要求 3 所述的装置， 其特征在于， 所述连通通道 （42） 包括从所述热解区 （2） 下降到所述还原区 （4） 的斜面， 以便利用重力将焦炭收集在所述还原区 （4） 的接收工位 （44） 中 ； 并且， 所述热解区 （2） 为环形形状并被限定在外周壁与内周壁之间， 所述斜面 （42） 与所述内周壁协作而形成用于通过固体燃料的热解得到的固体残余物的出口， 所述出口的 高度小于所述周壁彼此分开的距离。 5. 根据权利要求 3 或权利要求 4 所述的装置， 其特征在于， 所述装置包括过滤部件 （40） ， 所述过滤部件 （40） 用于过滤通过使所述焦炭还原而得到的气体， 且所述过滤。

7、部件 （40） 被构造成过滤所述气体并将固体颗粒重新注入到所述还原区 （4） 中， 所述固体颗粒例 如是所述气体中含有的尘或灰。 6. 根据权利要求 3 至 5 中的任一项所述的装置， 其特征在于， 所述还原区 （4） 的至少一 部分位于所述燃烧区 （3） 的下方和 / 或所述热解区 （2） 的下方。 7. 根据权利要求 3 至 6 中的任一项所述的装置， 其特征在于， 所述装置包括循环区 （5） ， 所述循环区 （5） 用于使通过还原所述焦炭而得到的所述气体循环， 且所述循环区 （5） 被构造成允许所述气体围绕所述热解区 （2） 循环， 以通过经由所述热解区 （2） 的壁进行的 传导而将所述。

8、循环区 （5） 的热量的至少一部分传递到所述热解区 （2） ， 所述壁优选是所述 外周壁。 8.根据权利要求3至7中的任一项所述的装置， 其特征在于， 所述装置包括用于将蒸汽 注入到所述还原区 （4） 中的部件 （61） 。 9. 根据权利要求 3 至 8 中的任一项所述的装置， 其特征在于， 所述还原区 （4） 的至少一 部分位于所述燃烧区 （3） 与包围所述燃烧区 （3） 的所述热解区 （2） 之间。 10. 根据权利要求 1 至 8 中的任一项所述的装置， 其特征在于， 所述燃烧区 （3） 和所述 热解区 （2） 包括公共的分隔壁 （320） 。 权 利 要 求 书 CN 1031542。

9、09 A 2 2/2 页 3 11. 根据任一前述权利要求所述的装置， 其特征在于， 所述燃烧部件 （31、 32、 33） 包括 用于氧化剂的入口 （31） 和用于启动所述氧化剂与所述热解气体之间的反应的部件 （32、 33） ， 所述氧化剂优选是空气。 12. 根据任一前述权利要求所述的装置， 其特征在于， 所述装置包括用于干燥固体燃料 的部件 （6） ， 所述部件 （6） 与通向所述热解区 （2） 的入口 （21） 连通， 以在将所述固体燃料引 入到所述热解区 （2） 中之前干燥所述固体燃料。 13. 根据任一前述权利要求所述的装置， 其特征在于， 由于所述装置具有外壁， 所述装 置的外。

10、壁的至少一部分包括隔热部件。 14. 一种借助于根据任一前述权利要求所述的装置、 把被称为固体燃料的包含固体组 分的燃料转化成气体燃料的方法， 所述方法的特征在于其包括以下步骤 ： a) 在所述热解区中使固体燃料热解， 以将所述固体燃料分解成热解气体以及被称为焦 炭的固体热解残余物 ； b) 在所述燃烧区中使所述热解气体燃烧， 优选是部分燃烧。 15. 根据权利要求 14 所述的方法， 其特征在于， 为了启动所述转化， 预加热所述燃烧区 （3） ， 优选使用燃烧器 （33） 来预加热所述燃烧区 （3） ， 并且， 一旦所述转化已经启动， 则减少 预加热， 优选停止预加热。 16. 根据权利要求。

11、 14 或权利要求 15 所述的方法， 其特征在于， 所述过程还包括以下附 加步骤 ： c) 使通过热解气体部分燃烧而得到的所述气体还原， 优选以氢气来充实所述气体。 17. 根据权利要求 16 所述的方法， 其特征在于， 通过所述气体与从固体燃料热解而得 到的所述焦炭之间的反应来实现通过部分燃烧热解气体而得到的气体的所述还原。 18. 根据权利要求 17 或权利要求 16 所述的方法， 其特征在于， 通过还原而得到的所 述气体围绕所述热解区 （2） 循环， 从而将所述气体的热量的至少一部分传递到所述热解区 （2） 。 19. 根据权利要求 14 至 18 中的任一项所述的方法， 其特征在于，。

12、 所述固体燃料被馈送 到所述热解区 （2） 中且不在所述燃烧区 （3） ， 优选在干燥之后进行所述馈送。 权 利 要 求 书 CN 103154209 A 3 1/8 页 4 用于转化燃料的装置 技术领域 0001 本发明大体涉及一种包含固体组分的燃料的气化器。 0002 更具体地， 本发明涉及一种用于将称为固体燃料的包含固体组分的燃料转化成气 体燃料的装置， 该装置包括 ： 0003 热解区， 该热解区用于使固体燃料热解， 该热解区包括热解部件， 该热解部件能 够使该固体燃料分解成热解气体和称为焦炭的固体热解残余物 ； 以及 0004 燃烧区， 该燃烧区用于使该热解气体燃烧并包括燃烧部件， 。

13、该燃烧区不同于热解 区。 0005 借助于该装置得到的该气体燃料是高能气体， 通常称为合成气， 该合成气可以用 来驱动适当的装备， 诸如发动机、 涡轮或甚至燃料电池。 然而， 合成气通常含有焦油， 且适于 供给有合成气的装备具有低的焦油容许阈值。除了对应的容许阈值之外， 该设备中的焦油 的冷凝导致该装备迅速劣化。 背景技术 0006 存在能够用于减少合成气中剩余的焦油的量的特定气体处理单元。然而， 该处理 单元是巨大且昂贵的。 0007 本领域中已知称为分级气化装置的装置， 该装置包括热解区和不同的燃烧区。来 自 Danish 制造商 TK Energi AS 的气化炉是一个实例。因为热解步骤。

14、和燃烧步骤被部分地 分离开， 所以该类型的装置能够用于减少得到的合成气中的焦油含量。 0008 然而， 在该已知的现有技术的装置中， 使固体燃料的一部分燃烧以提供用于热解 所需的热量。该类型的固体的直接燃烧导致装置的能量效率的损失， 以及污染气体例如二 恶英的排放。 0009 此外， 该热解区和燃烧区被布置成以首尾相接的方式定位， 且因此从燃料热解得 到的焦炭穿过燃烧区， 从而在还原区形成还原床， 这意味着该装置变得非常笨重且增加了 污染排放的风险。 最后， 热解区和燃烧区在该装置中的布置造成燃烧区中的大的能量损失， 这对于热解区是不利的。 0010 US2009/282738 公开了用于将固。

15、体燃料转化成气体燃料的装置， 该装置包括热解 区和设有燃烧部件的燃烧区。 0011 然而， 在文献 US2009/282738 的装置中， 固体燃料在燃烧区燃烧， 且然后燃烧气体 在热解区中循环。 0012 因此， 该文献 US2009/282738 的装置产生与 Danish 的制造商 TK Energi AS 提出 的使固体燃料燃烧以增加能量的装置相同的问题。 固体燃料的该燃烧造成排放污染并导致 能量效率的损失。 0013 此外， 该文献 US2009/282738 中的方案的目的不在于得到能量气体， 而是得到热 解油。 然后， 必须在装置的整个操作期间在燃烧区中使固体燃料燃烧， 从而提供。

16、执行热解反 应所需的附加热量。 说 明 书 CN 103154209 A 4 2/8 页 5 0014 文献 WO02/40618 A1 描述了包括被燃烧区包围的中央热解区的装置。尽管该构造 能够用于将从燃烧得到的热量的一部分传递到热解区， 但已经从燃烧区到装置的外部观察 到大的热损失。因此， 没有使通过热解区的热回收进行优化。 发明内容 0015 本发明的目的是提出一种用于将固体燃料转化成气体燃料的装置， 该装置能够用 于限制从燃烧区到装置外部的热损失并改进通过热解区的热回收。 0016 本发明的另一个目的是提出一种用于将固体燃料转化成称为合成气的气体燃料 的装置， 其中， 减少了杂质、 特。

17、别是焦油的量。 0017 本发明的另一个目的是提出一种用于将固体燃料转化成称为合成气的气体燃料 的装置， 借助于该装置减少了污染物诸如二恶英和金属的排放。 0018 为此， 本发明提供了一种用于将称为固体燃料的包含固体组分的燃料转化成气体 燃料的装置， 该装置包括 ： 0019 热解区， 该热解区用于使固体燃料热解， 并包括热解部件， 该热解部件能够将该 固体燃料分解成热解气体和称为焦炭的固体热解残余物 ； 0020 燃烧区， 该燃烧区不同于热解区并用于使该热解气体燃烧并包括燃烧部件 ； 以及 0021 气体循环部件， 该气体循环部件用于使气体循环以使该热解气体从该热解区循 环到燃烧区 ； 0。

18、022 装置的特征在于， 该燃烧区被该热解区包围。 0023 本发明的装置的热解区包围燃烧区的设计意味着， 由于从燃烧区到环绕燃烧区的 热解区的热传递， 减少了从燃烧区到装置外部的热损失， 同时改进了通过热解区的热回收。 0024 由于燃烧区被与热解区分开， 固体燃料不与氧化剂诸如注入燃烧区中的空气接 触， 这意味着能够限制污染物的排放。 0025 因为优选地在约 500的温度下实施木材热解， 所以金属和氯保留在从木材的热 解得到的焦炭中， 同时热解气体不含污染元素。 此外， 不含有固体燃料的热解气体在燃烧区 中的燃烧意味着能够使最大量的焦油裂解。 0026 热解区与燃烧区之间的连通通道形成在。

19、热解区与燃烧区的上部中。因此， 热解气 体能够从热解区通入燃烧区中， 而固体不通入燃烧区中并如下文详述， 当固体由于热解变 得足够小时通入还原区中之前保留在该热解区中。 0027 用于围绕热解区的燃烧区的该构造意味着能够减小装置的总体尺寸， 并且从由燃 烧区的燃烧得到的热量通过将该两个区分开的一个或多个壁的传递到热解区的热传递能 够得到优势， 如下文详细描述的。 0028 此外， 装置的处于非常高的温度下的区被封闭成燃烧区， 例如被封闭成燃烧器， 因 此减少承受在装置的设计中需要使用的高温的材料的量。 这也有助于减少热损失并因此使 转化过程的总产量最大化。 0029 根据本发明的有利特征， 该。

20、燃烧区被同轴地容纳在该热解区中。 0030 该热解区和燃烧区被限定在具有圆形截面的两个同轴的圆柱形壁之间， 使得燃烧 区形成对中在限定热解区的该环形空间中的圆形区。 0031 根据本发明的有利特征， 该装置包括还原区、 工位和通道， 该还原区具有与热解区 说 明 书 CN 103154209 A 5 3/8 页 6 连通的通道以收集从固体燃料的热解得到的焦炭， 该工位用于接收该焦炭， 该通道与燃烧 区连通以用于使热解气体的燃烧得到的气体进入该气体还原区， 从而以至少氢气来充实从 热解气体的燃烧得到的该气体。 0032 有利地， 该气体循环部件也被构造成将从燃烧热解气体得到的气体从该燃烧区循 环。

21、到还原区而设置。 0033 借助于装置的该构造， 各种气化步骤， 即热解、 燃烧和还原实际上是分开的， 这意 味着能够优化该转化步骤中的每个步骤。 0034 优选地， 该连通通道包括从热解区下降到还原区的斜面， 从而在重力下将焦炭收 集在该装置的接收工位中。 0035 有利地， 斜面形成热解区的底部并围绕燃烧区延伸以形成圆锥而将焦炭朝向还原 区引导。由于该热解区的形状是环形的并被限定在外周壁与内周壁之间， 该斜面与内周壁 协作以限定用于从固体燃料的热解得到的固体残余物的出口， 出口的高度小于将该周壁彼 此分开的距离。 0036 在横截面中， 该环形热解区具有形状优选地是圆形的内周和外周 ； 然。

22、而， 环形热解 区的该内周和外周可以具有其它形状。 0037 有利地， 该装置包括过滤部件， 该过滤部件用于过滤从使焦炭还原得到的气体， 并 被构造成过滤该气体并将固体颗粒诸如包含在该气体中的尘或灰重新注入还原区中。 0038 根据本发明的有利特征， 该燃烧部件包括用于氧化剂、 优选是空气的入口， 以及用 于启动氧化剂与热解气体之间的反应的部件。 0039 在本发明的实施例中， 该燃烧区和该热解区包括公共的分隔壁。 有利地， 该还原区 的至少一部分位于该燃烧区的下方和或该热解区的下方。 0040 根据本发明的有利特征， 该还原区的至少一部分位于该燃烧区与包围燃烧区的该 热解区之间。 0041 。

23、换言之， 还原区将该燃烧区与该热解区分开。 特别地， 燃烧区被本身被热解区包围 的还原区包围， 从而还原区被限定在限定热解区的内周壁的壁与限定燃烧区的周壁之间。 0042 优选地， 该装置包括如下的区， 该区用于使从使焦炭还原得到的气体循环并被构 造成允许该气体围绕热解区循环， 从而通过经由该热解区的壁、 优选是该外周壁的传递将 其热量的至少一些传递到热解区。 0043 因此， 通过燃烧区并通过在包围热解区的循环区中循环的气体来加热热解区， 以 便通过热解区改进能量回收。 0044 有利地， 该装置包括固体燃料干燥部件， 该干燥部件与到热解区的入口连通， 从而 在将固体燃料引入该热解区之前使固。

24、体燃料干燥。 0045 根据本发明的有利特征， 该装置包括用于将蒸汽注入还原区中的部件， 该蒸汽优 选地是当干燥部件存在时从干燥部件得到的蒸汽。 0046 优选地， 由于装置具有外壁， 所以外壁的至少一部分包括隔热部件。 0047 本发明还提供一种借助于上述装置将称为固体燃料的含有固体组分的燃料转化 成气体燃料的方法， 该方法的特征在于， 该方法包括以下步骤 ： 0048 a) 在热解区中使固体燃料热解， 从而将该固体燃料分解成热解气体和称为焦炭的 固体热解残余物 ； 说 明 书 CN 103154209 A 6 4/8 页 7 0049 b) 在该燃烧区中使该热解气体燃烧、 优选地部分燃烧。。

25、 0050 根据本发明的有利特征， 为了启动该转化， 优选地使用燃烧器预加热燃烧区， 且一 旦已经启动该转化， 则减少了预加热、 且优选地停止预加热。 0051 根据本发明的有利特征， 该过程还包括以下的附加步骤 ： 0052 c) 将从使热解气体部分燃烧得到的气体还原， 优选地从而以氢气来充实该气体。 0053 有利地， 借助于该气体与从固体燃料热解得到的焦炭之间的反应来执行从使热解 气体部分燃烧得到的气体的该还原。 0054 优选地， 从还原得到的气体围绕热解区循环， 从而将该气体的热量的至少一部分 传递到热解区。 0055 有利地， 该固体燃料优选在干燥之后被馈送到热解区中且不在燃烧区。。

26、 附图说明 0056 参照附图， 从实施例的以下描述可以更好地理解本发明， 在附图中 ： 0057 图 1 是根据第一实施例的本发明的转化装置的视图 ； 0058 图 2 是根据第二实施例的本发明的转化装置的视图 ； 0059 图 3 是根据第三实施例的本发明的转化装置的视图。 具体实施方式 0060 参照附图且如上文指出的， 本发明提供一种用于将称为固体燃料的含有固体组分 的燃料转化成称为合成气的气体燃料的装置。该装置也称为气化器。 0061 气化是用于将固体燃料热化学转化成称为合成气的燃料气体的技术， 该燃料气体 主要包括 H2和 CO。 0062 应当指出， 所用术语 “固体” 包含固体。

27、本身， 例如木材片， 但也包含细微的元件诸如 颗粒或诸如锯末。 0063 各种类型的固体有机材料可以用于形成待转化成气体燃料的固体燃料。 在下文详 细的实例中， 所用固体燃料是木材。 0064 装置包括固体燃料热解区 2， 该固体燃料热解区 2 包括热解部件， 该热解部件可以 用于将该固体燃料分解成热解气体和称为焦炭的固体热解残余物。 0065 该装置还包括用于使该热解气体燃烧的燃烧区 3， 该燃烧区不同于热解区 2， 并包 括能够用于实施热解气体的部分燃烧的燃烧部件 31、 32、 33， 从而使包含在该热解气体中的 焦油和其它烃氧化。 0066 装置具有用于将热解气体通入燃烧区3的路径23。

28、。 通过限定热解区的一个或多个 壁形成该热解部件， 该壁可以用于将热传递到热解区而没有任何特别添加的氧气。如下文 详细描述的， 该热源主要直接或间接地源自被燃烧区释放的热。 0067 本发明的特征是， 该燃烧区 3 被该热解区 2 包围。该热解区 2 围绕燃烧区 3 延伸 至少 180。优选地， 该热解区 2 围绕燃烧区 3 延伸 360， 从而像带一样将燃烧区完全地 包围。 0068 该热解区包括用于供给固体燃料的入口 21， 该入口 21 被构造成使得固体燃料经 由倒置的 V 形穹顶 230 馈送到热解区， 该穹顶 230 的一部分在热解区 2 的上方延伸且一部 说 明 书 CN 1031。

29、54209 A 7 5/8 页 8 分在燃烧区 3 的上方延伸而不进入燃烧区。 0069 在图 1 和图 2 中所示的实例中， 用于将热解气体通入燃烧区 3 的该路径 23 通过燃 烧区 3 的上部中的与热解区 2 的上部连通的开口和倒置的 V 形穹顶 230 形成的引导部件来 形成， 从而将热解气体从热解区 2 的上部引导到燃烧区 3。 0070 特别地， 该装置设有用于使气体循环的气体循环部件 11， 从而将热解气体从该热 解区2循环到燃烧区3。 更一般地， 该气体循环部件被构造成允许存在于装置中的气体从热 解区 2 循环到该装置的出口 52。 0071 在图 3 中所示的实例中， 热解区。

30、通过还原区 4 与燃烧区分开， 如下文详细描述的， 设置一个或多个管道 23 以将热解气体从热解区 2 通入燃烧区 3。 0072 燃烧区 3 的该燃烧部件 31、 32、 33 包括用于氧化剂、 优选是空气的入口 31 和用于 启动氧化剂与热解气体之间的反应的部件32、 33。 该启动部件通过燃烧器33和用于燃料的 入口 32 形成， 燃料 32 不同于热解气体、 优选是丙烷， 从而与经由入口 31 馈送的氧化剂一起 形成温度优选地处于至少 1000的高温空气火焰， 从而提供用于热解所必须的热量并启动 热解气体的部分燃烧。 在启动热解气体的部分燃烧之后， 即在气化器的正常操作期间， 可以 减。

31、小或甚至停止引入的燃料 32 的流量。 0073 如下文详细描述和在图 2 和图 3 中所示的， 装置可以配备有用于使固体燃料干燥 从而得到干燥的固体燃料和汽态水的部件 6。 0074 在燃烧区中没有氧气时热解能够将固体燃料转化成称为热解气体的气体和称为 焦炭的固体残余物。热解气体包括焦油， 该焦油是具有高于苯的冷凝温度的高冷凝温度的 烃的混合物。 如下文详细描述的， 焦油在热解期间产生， 并然后在燃烧区中部分燃烧阶段的 期间被氧化并热裂解， 且最终焦油在还原区中通过焦炭催化裂解。 0075 燃烧区 3 能够用于使热解气体 （焦油和其它烃） 部分氧化， 从而生成 CO2和 H2O 的分 子。在。

32、燃烧区 3 中通过热解气体的部分氧化释放的热被直接或间接地传递到存在于热解区 2 中的固体燃料和存在于还原区 4 中的焦炭。 0076 因此， 热解气体燃烧部件形成该热解部件的至少一部分。 换言之， 从部分燃烧的热 解气体得到的热量至少部分地被热解区 2 回收， 从而一旦已经启动热解气体的部分燃烧， 则热解反应是自维持的。 0077 固体燃料不与注入燃烧区 3 中的氧化剂直接接触， 因此减少任何污染物诸如二恶 英或金属的排放。 0078 特别地， 燃烧区和热解区中的每个均为圆柱形的， 其中圆形截面用于燃烧区 3 而 环形截面用于热解区 2。该燃烧区 3 被同轴地安装在该热解区 2 中。 007。

33、9 在图 1 和图 2 中所示的实例中， 热解气体的部分氧化释放热， 该热通过将热解区 2 与燃烧区 3 分开的周壁 320 被传递到存在于热解区 2 中的固体燃料。特别地， 在图 1 和图 2 中所示的实例中， 周壁 320 通过限定环形热解区 2 的内周和圆形燃烧区 3 的外周来将两个 区、 热解区 2 和燃烧区 3 分开。 0080 该装置还包括还原区 4， 该还原区 4 具有 ： 与热解区 2 连通的通道 42， 以收集从固 体燃料的热解而得到的焦炭 ； 和接收工位 44， 该接收工位 44 用于接收该焦炭， 以形成还原 床。该还原区还包括与燃烧区 3 连通的通道 43， 以允许通过使。

34、热解气体部分燃烧而得到的 燃烧产物 （具体是 CO、 CO2、 CH4、 H2O 和 H2） 进入该还原区 4 中， 以便对由使热解气体部分燃烧 说 明 书 CN 103154209 A 8 6/8 页 9 得到的气体、 至少是 H2进行充实。 0081 为此， 用于使气体循环的该部件 11 还被构造成确保从热解气体的燃烧得到的气 体被从该燃烧区循环到还原区。 0082 该循环部件 11 可以由设置在装置的出口 52 处或在装置的出口 52 附近的涡轮形 成， 从而促使气体从热解区2循环到装置的出口52， 并且穿过燃烧区3和其它处理区域诸如 还原区 4 ； 优选地， 如下文详细描述的， 气体循。

35、环区 5 围绕还原区 4 延伸。 0083 因此， 得到的合成气也含有 CO。连通通道 42 被构造成该通道 42 不穿过燃烧区 3 以防止焦炭与燃烧区 3 的高温氧化剂反应。 0084 因此， 通过本发明的装置的热解使焦油能够从固体燃料释放， 然后该焦油穿过非 常热的燃烧区， 然后穿过焦炭床。由于这造成焦炭裂解， 所以不仅焦炭本身被消除， 而且改 进了最终的气体的组分并增大了所产生的气体的量。 0085 在图1和图2中所示的实例中， 由焦炭形成的还原床优选是非常深的， 不仅使得与 从燃烧区得到的气体反应以便促进 H2和 CO 的产生， 而且用作过滤器， 从而尽可能消除残留 在该气体中的焦油和。

36、颗粒以得到清洁的气体。 0086 在图 3 中所示的实例中， 由燃烧区 3 释放的热经由还原区 4 的面对的周壁传递到 热解区 2， 面对的周壁对于燃烧区 3 和热解区 2 是共用的。 0087 相对于燃烧区的中心， 连通通道 43 被定位成远离热解区 2 与燃烧区 3 之间的连通 的通道 23， 从而回收通过使热解气体、 即焦油和其它烃氧化之后得到的气体部分燃烧。 0088 在图 1 和图 2 中所示的实例中， 该还原区 4 位于该燃烧区 3 和该热解区 2 的水平 面下方。此外， 该还原区 4 位于该燃烧区 3 的竖直下方， 从而允许从使热解气体部分燃烧得 到的 CO2和 H2O 产物与位。

37、于该工位 44 中的焦炭床反应。 0089 接收工位 44 优选地被保持焦炭的筛网限定， 并允许由使焦炭还原得到的灰穿过 位于筛网的下方的灰盘 45 并被回收在灰盘 45 中， 然后被通过管道 46 排出。 0090 有利地， 装置设有用于减小还原区 4 中的压力的部件， 从而确保从部分燃烧的热 解气体得到的气体循环经过存在于还原区 4 中的焦炭床。 0091 提供热解区 2 与还原区 4 的连通的该通道 42 包括从热解区 2 下降到还原区 4 的 斜面， 以允许在重力下将焦炭收集到该装置的接收工位 44 中。该斜面 42 形成热解区的底 壁。 0092 该斜面 42 与热解区的内周壁协作来。

38、限定用于热解后将固体燃料残余物排出的出 口， 斜面 42 的尺寸比将热解区 2 的内周壁和外周壁分开的距离小。因此， 仅在该固体燃料 已经被热解之后， 通过斜面 42 将固体燃料从热解区朝向还原区 4 排出， 即以该燃料的固体 残余物的形式排出， 其中尺寸小于尚未热解的固体燃料的尺寸。 0093 斜面 42 围绕热解区 2 的轴线 （该轴线与燃烧区 3 的轴线对准） 延伸， 并也从热解区 2与燃烧区3成直角地延伸到位于燃烧区3与还原区4之间的区， 从而形成从燃烧区3到还 原区 4 的流动横截面， 该流动横截面的尺寸小于燃烧区 3 的截面的尺寸。 0094 因此， 斜面 42 形成增加燃烧区 3。

39、 与还原区 4 之间的气流中的紊流的流动节流部， 并促进燃烧区 3 中的局部氧化剂热解气体混合。此外， 该节流部可以用于改进在宏观级 上的局部氧化剂热解气体混合， 从而限制存在的相对冷的区的风险， 焦油可以越过或穿 过该相对冷的区而不被裂解。 说 明 书 CN 103154209 A 9 7/8 页 10 0095 该装置还包括如下的区 5， 该区 5 用于使从还原焦炭得到的气体循环并被构造成 允许该气体围绕热解区 2 循环， 从而通过经由该热解区 2 的外周壁的传递将其热量的至少 一部分传递到热解区 2。 0096 该气体循环区 5 被限定在热解区 2 的外周壁与另一个周壁、 例如装置的外周。

40、壁之 间， 该另一个壁离开以如下的外周壁一定距离的方式包围热解区 2 的该外周壁。 0097 该循环区 5 包括与还原区 4 连通的通道 51 和允许回收气体从而驱动适当的设备 的气体出口 52。 0098 在图 3 中所示的实例中， 该装置包括过滤部件 40， 该过滤部件 40 用于过滤从焦炭 还原得到的气体， 并用于将包含在该气体中的固体颗粒重新注入还原区 4。 0099 该再循环部件 40 包括用于气体开口到该还原区 4 中的入口 41、 旋流器 49、 用于将 固体颗粒诸如尘或灰重新注入该还原区 4 的出口 47 以及与围绕热解区 2 延伸的循环区 5 连通的用于经过滤的气体的出口 4。

41、8。 0100 有利地， 用作本发明的装置中的固体燃料的有机物质具有小于 50% 的含水量 （基 于干的内容物） 。可以特别地提及以下燃料 ： 0101 木材及其未受污染的衍生物， 诸如锯末、 原木或树皮 ； 0102 家禽废弃物 ； 0103 含添加剂的木材 ； 0104 绿色废物 ； 0105 家庭废物的有机部分 ； 0106 家庭废物的塑料部分 ； 0107 塑料 ； 0108 轮胎。 0109 如图 2 和图 3 中所示， 本发明的装置可以包括与热解区 2 的入口 21 连通的用于干 燥固体燃料的装置 6， 从而在将固体燃料引入该热解区 2 之前使固体燃料干燥。 0110 如图2和图3。

42、中所示， 该装置可以设有用于将蒸汽注入还原区4的装置61， 蒸汽优 选是从干燥部件 6 得到的蒸汽。也可以通过管道 62 将其它气体注入还原区 4。 0111 由于装置具有外壁10， 所以装置的外壁的至少一部分包括隔热部件。 特别地， 装置 的该外壁可以被覆盖有一层隔热物。 0112 如上该的装置可以用于实施如下将固体燃料转化成气体的方法。 下文描述对应于 图 1 所示装置的转化装置的方法。 0113 借助于燃烧器 33 通过供给氧化剂 31（在该实例中是空气） 和燃料 32（优选是丙 烷 32 或例如合成气或其它燃料气体） 来预加热气化器。也可以通过从废气或任何其它热源 得到的热气体的流动来。

43、预加热气化器。 0114 一旦气化器的热解区的温度高于启动温度， 例如 500， 则存储在存储区 9 中的固 体燃料被馈送到热解区 2 中。木材被分解以产生热解气体和形成焦炭的含碳的残余物。 0115 然后， 热解气体通入燃烧区3中并通过注入的空气31被部分燃烧。 注入的丙烷32 的流率随着热解气体产物增加而逐渐减小， 直到最后停止连续供给。 换言之， 丙烷用于点燃 和预加热。 0116 从热解得到的焦炭在重力下沿斜面 42 滑动， 并落到筛网 44 上以形成还原床。 说 明 书 CN 103154209 A 10 8/8 页 11 0117 从在燃烧区 3 中部分燃烧的热解气体得到的气体通入。

44、还原区 4 以与焦炭反应， 从 而以 H2和 CO 充实产生的气体。 0118 装置可以设有被外部部件加热的双壁， 例如图 1 至图 3 中所示的区 5， 该外部部件 诸如其它热源、 合成气的一部分的燃烧、 来自发动机的废气、 涡轮或锅炉， 从而减少过程的 启动时间并改进该装置操作。 0119 将在 31 处注入燃烧区 3 的空气进行预加热可以通过回收从所产生气体的热量和 或被装置释放和或任何其它热源的热量来实施。 0120 上述方法可以用除了空气之外的气体 31 来作用， 从而形成注入燃烧区 3 的氧化 剂 ： 纯氧或富含氧的空气。 0121 优选地， 由于热区不包括任何机构， 甚至不包括任。

45、何用于输送燃料的机构， 所以避 免了技术复杂性。 0122 借助于本发明的装置的该设计， 固体燃料从不直接燃烧， 也不与注入燃烧区的氧 化剂接触。因此， 任何污染物的基本部分 （氯、 金属） 在灰中或在颗粒过滤器中保持成固状。 因此， 与常规的燃烧方法相比， 二恶英和气态金属的排放大大减少。 0123 本发明的装置形成使用简单且廉价的气化器。实际上， 通过根据本发明的该装置 将固体燃料转化成气体燃料在从固体燃料的提取值方面易于实施、 高效、 环保且相对廉价。 0124 此外， 固体燃料热解可以用于产生为了氧化目的仅需注入少量氧的热解气体， 这 意味着限制了污染化合物诸如二恶英的产生。该装置也能够用于进一步减少污染排放。 0125 如上所述， 通过转化固体燃料得到的合成气可以以可靠的且高效的方式用于各种 应用 ： 锅炉、 内燃机、 涡轮、 燃料电池或者甚至小规模的热电联产等。 说 明 书 CN 103154209 A 11 1/3 页 12 图 1 说 明 书 附 图 CN 103154209 A 12 2/3 页 13 图 2 说 明 书 附 图 CN 103154209 A 13 3/3 页 14 图 3 说 明 书 附 图 CN 103154209 A 14 。