用於轉化各種來源的工業廢物為能量的設備、系統和方法與流程

2023-05-02 10:09:18 5

相關申請數據的交叉參考

這個申請要求美國臨時專利申請序列號62/040,943的優先權，其在此處以其整體通過參考文獻併入。

本申請通常地涉及廢物和廢液的處理，並且更特別地涉及轉化各種來源的工業廢物為能量。

背景技術：

目前，製造工藝產生了對環境有害的廢物。這些廢物以固體、液體和氣體形式顯現，屢次發現它們深埋地下的方式汙染了地下水源。也發現了變廢物為廢液，最終匯入河流的方式，因此汙染了河流。如果/當這些廢物被發送到填埋場，它們傾向於分解為最有效的溫室氣體，諸如甲烷。

有時候已經焚化廢物，試圖減少製造工藝所產生的廢物的量。廢物的焚化已經被用於從廢物回收能量。然而，焚化工藝具有各種缺點。例如，這些廢物的焚化導致更多有毒氣體，諸如二氧(雜)芑和呋喃排放到空氣中。而且，焚化完全地從廢物排除了作為能量源的氣體燃料的產生，因為在焚化期間，沒有一種廢物的烴以可燃形式存在。

也已經使用通過氣化的能量回收。然而，因為工業和製造加產生了各種來源的廢物，它們中的許多在物理和化學性質方面並不相似，它對很好地建立氣化的方法，諸如流化床氣化、移動床氣化和載流床氣化已經造成了相當大的挑戰。為了有效地工作，這些方法中每種方法都要求嚴格遵守被處理廢物的物理和化學性質。這是個問題，因為工業和製造工藝常常在製造的不同階段產生廢物，涉及這些廢物的物理和化學性質是不均勻的。

技術實現要素：

本公開通常地提供了一種用於處理各種來源的含烴廢物的改進的氣化設備、系統和方法。這產生了處理從製造工藝的各個階段產生的含烴材料的單個設備、系統或方法，由此增加了環境服務員職位。

該系統和方法包括氣化設備的使用，該氣化設備包括旋轉窯反應器和氣體分配器。配置旋轉窯反應器和氣體分配器以在氣化設備內產生多個反應環境。每個反應環境具有處理含烴廢物的各種成分的唯一的溫度和壓力條件。

氣化是一種過程，通過該過程含烴材料/廢物轉化為可燃氣體混合物，包含一氧化碳、氫、甲烷、水蒸氣和二氧化碳。這種可燃氣體混合物有給工業和製造加工提供直接能源的潛力，或者它可以用作燃料，用於產生蒸汽和或電力，用於製造加工。根據本公開，可燃氣體混合物轉化為能量使用了如這裡所描述的改進的氣化方法，這是按照完全利用製造和工業過程所產生的所有含烴廢物處理的。這產生了更少的環境汙染以及製造工業的相當大的節約。

在考慮示例實施本公開的最好實施方式的下面詳細描述時，本公開的附加特徵將變得對本領域技術人員顯而易見。

附圖說明

附圖的圖中示例了裝置、系統和方法的實施方式，該實施方式意指示例性和非限制性的，其中類似的附圖標記旨在指類似或相應的部件，並且其中：

圖1是根據本公開用於處理含烴廢物的設備/氣化器的側面截面圖。

圖2a是根據本公開的設備/氣化器的氣體分配器的立體圖。

圖2b是根據本公開的設備/氣化器的氣體分配器的端部視圖。

圖3a到圖3d是描繪根據本公開的設備/氣化器的旋轉窯反應器的變化旋轉速度的效果的該設備/氣化器的端部截面圖。

圖4是根據本公開的系統方框流程圖，示例了用於處理含烴廢物的系統構件。

圖5是工藝流程圖，示例了根據本公開的用於處理含烴廢物的方法。

圖6是系統方框圖，示例了本公開轉化工業廢物為氣體燃料的示例性用途。

圖7是本發明轉化另一種類型工業廢物為氣體燃料的用途示例。以及

圖8還是轉化另一種類型工業廢物為氣體燃料的本發明的示例。

具體實施方式

這裡闡述的本公開方面的詳細描述參考了附圖，該附圖通過示例表示各種實施方式。儘管以使本領域技術人員能夠實施本公開的足夠詳細的方式描述了這些各種實施方式，應該理解可以實現其它的實施方式，並且可以進行邏輯和機械的改變，並不背離本公開的精神和範圍。因此，這裡僅僅為了示例和非限制的目的呈現了詳細的描述。例如，可以通過任何順序執行在任何方法或過程描述中所述的步驟，並且該步驟不限於所呈現的順序。而且，參考單個實施方式可以包括多個實施方式，並且參考一個以上構件可以包括單個實施方式。

本公開通常地涉及用於處理含烴廢物的改進的氣化設備、系統以及方法。該系統和方法包括氣化設備的用途，該氣化設備包括旋轉窯反應器和氣體分配器。配置旋轉窯反應器和氣體分配器，以在氣化設備內產生多個反應環境。每個反應環境具有處理含烴廢物的各種成分的唯一的溫度和壓力條件。這是有利的，因為它能夠實現具有廣泛不同的物理和化學性質的各種來源的含烴廢物的處理。

參考圖1，描述了用於進行物理和化學氣固反應的設備(即，氣化器)100。該設備100包括旋轉窯反應器102，其提供在設備100中的第一級氣固反應。設計旋轉窯反應器102，以產生烴和含烴廢物與氣體的最佳氣固相互作用。同樣地，旋轉窯反應器102可以包括用於將烴固體和液體引入到旋轉窯反應器102的裝置104(諸如輸送機或螺旋進料器)，使用氣體分配器108，用於將氣體引入到旋轉窯反應器102的進氣道106，用於將水引入到旋轉窯反應器102的裝置110，用於從旋轉窯反應器102移除固體的裝置112，以及用於從旋轉窯反應器102移除氣體的裝置114。以與進來的廢物中存在的不可燃燒部分的存在相稱的速率，從設備100移除固體/灰燼。旋轉窯反應器102的內表面可以襯有耐火材料116，使得旋轉窯反應器102可以在直到約2200℉的溫度下運轉。

氣體分配器108(圖2a和2b中提供了放大圖)可以分成四個或多個區域。氣體分配器108具有的區域的數量可以取決於設備100和/或旋轉窯反應器102的長度。根據非限制性示例性實施例，氣體分配器108可以具有儘可能少的2個區域以及儘可能多的8個區域。然而，本領域技術人員應該意識到具有其它數量的區域的氣體分配器不背離本公開的範圍。在實施例中，氣體分配器108的每個分別的區域接收來自於單一進氣道106的氣體。然而，本領域技術人員應該意識到每個區域可以從一個以上進氣道106接收氣體。每個區域可以從一個或一個以上進氣道106接收唯一的氣體組分和量，其不同於氣體分配器108的其它區域所接收的氣體組分。

氣體分配器108可以是管狀結構，其具有圓形或幾乎圓形的截面(如圖2b中所示)。而且，氣體分配器108可以是固體結構，其由旋轉窯反應器102支撐，或者其最近端202由旋轉窯反應器102支撐。可以在固定罩使用的整個過程中出現旋轉窯反應器102的支撐。氣體分配器108的每個區域包括出氣道埠204，通過該出氣道埠，將來自於進氣道106的氣體引入到設備100中。氣體分配器108的每個區域可以包含相等數量的氣體埠，或者每個區域可以包含不同於其它區域的氣體埠數量的唯一數量的氣體埠。每個區域的氣體埠的數量可以取決於在那個區域將要被引入的最大的氣體量和可用氣體所在的壓力。氣體埠位於氣體分配器的管狀部分206圓周約180度的長度。

可移動外罩210固定於氣體分配器108的管狀部分206。如所示，可移動外罩208是半球形結構，其覆蓋管狀部分206圓周約180度。同樣地，外罩208能夠覆蓋所有或基本上所有出氣道埠204，儘管是在單一方向上。然而，本領域技術人員應該意識到外罩208覆蓋管狀部分206的多於或少於180度，基本上少於所有出氣道埠204，以及具有允許它匹配管狀部分206的任何形狀，不背離本公開的範圍。配置可移動的外罩208，以圍繞管狀部分206旋轉，以在期望的範圍內引導氣流通過出氣道埠204。例如，可以移動可移動外罩208以當期望更小壓力時，覆蓋更少的出氣道埠204，以及期望更大壓力時，覆蓋更多的出氣道埠204。可以選擇氣體分配器108和外罩管道208的組分，以經受住直到約2200℉的溫度。

例如，使用固體輸送機，諸如螺旋進料機，可以將含烴廢物輸送給旋轉窯反應器102。螺旋進料機104使用旋轉的螺旋槳葉將含烴廢物移動到旋轉窯反應器102中。

經由進水口110，可以將水引入到旋轉窯反應器102。水可以佔乾重計的各種來源的含烴廢物的約25％到約30％重量的比率被引入。而且，含烴廢物可以是氣態、固態和/或液態。引入到氣體分配器108的氣體可以是含氧和/或不含氧的。通過沿著旋轉窯反應器102的壁，允許氣體接觸含烴廢物的方式，以沿著旋轉窯反應器102的長度，以變化的量和組分，可以將氣體輸送到旋轉窯反應器102中。

通過改變旋轉窯反應器102內進氣道106的長度，可以獲得沿著旋轉窯反應器102長度的氣體分配。在實施例中，如圖1中所示，每個進氣道106可以具有不同於其它進氣道106長度的長度。然而，本領域技術人員應該意識到具有相同或基本上相同長度的兩個或多個進氣道106不背離本公開的精神和範圍。

固體和液體含烴廢物與氣體的接觸可以引起物理相互作用和化學反應，這些改造從所述廢物產生的氣體燃料的化學組分。而且，固體和液體含烴廢物與氣體的接觸也可以引起將固體轉換為氣態的熱化學轉換。這些相互作用和轉換產生了氣體燃料。儘管本公開的設備100被配置為進行上述確定的相互作用和轉換，但是該設備也可以被配置為乾燥含烴廢物以及除去含烴廢物的易揮發性物質，以除去和毀壞有機材料，包括土壤中有機試劑的汙染，並且以從生物量產生生物炭，不需要設備100的實際改變。可以配置設備100以每次進行僅僅一部分上述確定的操作，在這種情況下，進行不同操作的配置之間的轉換可以是自動的和瞬時的。

設備100獨立於含烴廢物的類型運轉，由此能夠使具有不同組分和物理性質的含烴廢物被設備100處理，而不需要以任何材料方式改變設備100。設備100也可以獨立於其中所引入的含烴廢物的尺寸運轉，由此允許設備100處理變化尺寸的含烴廢物，而不需要以任何材料方式改變設備100。例如，設備100可以處理範圍從約0.1英寸到約6英寸，並且優選地從約0.1英寸到約2英寸的含烴廢物。在實施例中，可以配置設備100以允許氣體通過設備100，該設備100的重量比被引入到旋轉窯反應器102中並且由其處理的含烴廢物的重量要大約40倍。在另一個實施例中，可以配置設備100以允許氣體設備100，該設備100的重量比被引入到旋轉窯反應器102中並且由其處理的含烴廢物的重量要大約20倍。設備100可以在包括約100℉到約3000℉，並且優選地從約100℉到約2200℉的溫度範圍進行處理操作。設備100也可以在包括設備100內的壓力是約負1英寸水柱到約100英寸水柱的壓力範圍進行處理操作。

參考圖3a到3d，描述了旋轉窯反應器102內的運轉條件。儘管旋轉窯反應器102示例性地示意為逆時針旋轉的，但是旋轉窯反應器102不限於僅僅逆時針旋轉。一旦含烴廢物302經由(例如，上面參考圖1所述的)進口裝置104被引入到旋轉窯反應器102中，由旋轉窯反應器102旋轉引起的慣性力致使含烴廢物302內固體受重力作用移向旋轉窯反應器102的外壁304。旋轉窯反應器102可以在含烴廢物302引入之前旋轉，或者直到含烴廢物302引入到其中之後才開始旋轉。沿著旋轉窯反應器102外壁304表面積的含烴廢物302表面積覆蓋的量取決於旋轉窯反應器102的轉速。在固體方式中(圖3a中示例的)，含烴廢物302的固體停留在旋轉窯反應器102的底部。隨著旋轉窯反應器102的轉速的增加(圖3b示例了低轉速，圖3c示例了中轉速，以及圖3d示例了高轉速)，含烴廢物302的固體變得更多地沿著外壁304分配，由此覆蓋外壁304的更大表面積。可以改變氣體分配器108和外罩管道208的相對位置，以調整或改變出氣道埠204相對於旋轉窯反應器102內部的軌跡(例如，在圖3、4到3d內通過氣體分配器108和外罩管道208的比較證明的)。可以配置氣體分配器108和外罩管道208，以引導從出氣道埠204分散的氣體與含烴廢物302之間的最大量接觸。

如這裡提到的，可以在設備100內，即，在旋轉窯反應器102內乾燥溼的含烴廢物。當溼的含烴廢物在旋轉窯反應器102中時，熱氣經由出氣道埠204進入到旋轉窯反應器102中。熱氣可以具有約300℉到約1000℉的溫度。在引入到旋轉窯反應器102中之前，溼的含烴廢物可以是在室溫。當熱氣均勻地分布在氣體分配器108的四個區域內時，獲得溼的含烴廢物的優選的乾燥。在溼的含烴廢物與熱氣之間接觸期間，熱從氣體轉移到含烴廢物(例如，固體)，導致含烴廢物加熱到約150℉到約250℉的範圍，在此時，含烴廢物(例如，固體)中的水分蒸發，並且轉化為蒸汽。蒸汽與其它熱氣從旋轉窯反應器102排出，並且被引導到(下面詳細描述的)旋風分離器400。

在溼的含烴廢物的乾燥期間所涉及的總反應或示意性反應如下：

含烴材料+水+熱氣→含烴材料+蒸汽+冷卻的氣體

乾燥的含烴廢物經由用於從旋轉窯反應器102移除固體的裝置112，作為灰燼從旋轉窯反應器102排出。

設備100通過加熱烴固體到約800℉到約1000℉範圍的溫度，可以進行含烴廢物的熱解，在此時汽化含烴廢物中存在的揮發性物質。揮發性物質主要包括大分子烴、小分子烴、包括一氧化碳和氫的可燃氣體、包括二氧化碳、氮和水的不可燃氣體。在利用設備100用於含烴廢物的熱解中，將含烴廢物進入到旋轉窯反應器102中，在這裡它們與通過氣體分配器108引入到旋轉窯反應器102中的熱氣接觸。

在含烴廢物的熱解期間所涉及的總反應或示意性反應如下：

含烴廢物+熱氣→烴+co+h2+co2+h2o

烴→液態烴+氣態烴

使用下面的方法學也可以發生含烴廢物的汽化。部分地燃燒含烴廢物，以產生足夠的熱，升高含烴廢物的溫度到約800℉到約1000℉。在引入含烴廢物之前，加熱旋轉窯反應器102到含烴廢物的引燃溫度以上的溫度。將用於引燃含烴廢物的含氧氣體通過氣體分配器108引入到旋轉窯反應器102中。將室溫的含烴廢物引入到預熱的旋轉窯反應器102中。在將含氧氣體引入到旋轉窯反應器102之前，期間或之後，可以發生將室溫的含烴廢物引入到旋轉窯反應器102中。當含氧氣體均勻地分布在氣體分配器108的整個四個區域上時，獲得了使用這種方法的含烴廢物熱解的有益結果。在旋轉窯反應器102中固體含烴廢物與含氧氣體接觸期間，部分地燃燒含烴廢物。燃燒的熱導致含烴廢物的溫度升高到約800℉到約1000℉，在此時含烴廢物中包含的揮發性物質蒸發成氣相。在該熱解方法學中所涉及的總反應或示意性反應如下：

含烴廢物+空氣→烴+co+h2+co2+h2o+n2

烴→液態烴+氣態烴

根據上述方法學，從旋轉窯反應器102排出的固體殘留物包含含烴廢物的有機成分以及含烴廢物中存在的固定碳。該固體殘留物具有清潔燃燒性質，並且由此認為其是高級固體燃料。當該熱解方法學期間使用的含烴廢物是生物量時，從旋轉窯反應器102排出的固體殘留物構成了生物炭。

當設備100的意欲用途是進行含烴廢物的氣化，以產生實際使用的清潔氣體燃料時，在升高的溫度，含烴廢物與含氧氣體(即，空氣)和水(即，蒸汽)反應，以轉化含烴材料為可燃和不可燃氣體的混合物。燃料氣體混合物可以包括一氧化碳、氫、甲烷、乙烷、二氧化碳、水蒸氣和氮。此外，燃料氣體混合物可以具有在約80到約320btu/每立方英尺的範圍的熱量值，與所處理/氣化的各種來源的含烴廢物的組分無關。在這種情況下，將室溫含烴廢物引入到窯反應器102中，該反應器被預熱到含烴廢物的引燃溫度以上的溫度。含氧氣體用於引燃含烴廢物以及通過氣體分配器108被引入到旋轉窯反應器102中。對於有益地發生的氣化，含烴廢物可以具有約20％到約50％的水含量。如果含烴廢物在引入到旋轉窯反應器102中之前不含有足夠的水含量，那麼就將水引入到旋轉窯反應器102中的含烴廢物。可替代地，代替水，可以將蒸汽引入到旋轉窯反應器102中的含烴廢物。

一旦進入預熱的旋轉窯反應器102，立即從含烴廢物汽化小量的揮發性物質。由於預加熱旋轉窯反應器102到揮發性物質燃燒的閃燃點，當接觸空氣或一些其它含氧氣體時，瞬時地引燃揮發性物質。對於目前的氣化方法學，沿著旋轉窯反應器102的長度所引入的含氧氣體的量遠低於含烴廢物完全燃燒所需的量。含氧氣體的量可以是含烴廢物完全燃燒所需量的以百分體積計的約30％到約70％的範圍。含烴廢物的化學組分、其中含有的水分的量以及氣化反應意欲的溫度規定了含氧氣體的量。

在氣化期間，沿著旋轉窯反應器102的長度產生四個不同的氣固反應區域，並且每個區域中相應的溫度由含烴廢物汽化的揮發性物質的部分燃燒以及水蒸氣和含烴廢物之間的氣化反應而引起。四個區域由控制允許進入旋轉窯反應器102的總的含氧氣體的部分所產生。

由工業和製造過程產生的廢物在它們的物理和化學性質方面顯著地變化。為了能夠分開地或聯合地處理這些廢物中每種廢物，應該提供在旋轉窯反應器102內的適合的反應條件，以符合廢物的要求。含烴廢物的物理性質通常地涉及尺寸、密度和它們的水分含量。物理性質要求分配給廢物在旋轉窯反應器102內一定的停留時間，以使廢物與旋轉窯反應器102邊界內氣體反應物充分地反應。本公開增加旋轉窯反應器102區域內局部溫度的能力加速旋轉窯反應器102內的反應。通過這種方式，本公開的設備100能夠容納所接收含烴廢物的物理性質的變化。

相反，含烴廢物的化學性質由它們的元素成分和它們的揮發性表徵，通過廢物內含有的揮發性碳含量和固定碳的量確定它們的元素成分和它們的揮發性。元素成分確定含氧氣體量以及充分地氣化廢物所需水的量。揮發性要求其中引入反應氣體用於廢物的有效氣化。例如，塑料廢物和炭的混合物包括幾乎50％揮發性碳和50％固定碳，而紡織廢物主要地包括揮發性碳。對於塑料盒和炭混合物的氣化，沿著旋轉窯反應器102的長度，含氧氣體的逐漸引入是有效的氣化方式。反應物氣體的逐漸引入的原因是揮發性碳具有與反應氣體瞬時反應的趨勢，而固定碳要求與反應物氣體更長的接觸時間以發生氣化反應。本公開的旋轉窯反應器102具有通過區域的氣體分配器108，沿著旋轉窯反應器102的長度，根據廢物的要求引入反應物氣體的能力。對於紡織廢物，氣化的有效方式包括在接近將廢物引入到旋轉窯反應器102中地方的區域中，大部分需要的含氧氣體和水的引入。因此，在這種情況下，所有的含氧氣體可以進入氣體分配器108的第一區域中。

下面的段落描述了使用包含幾乎等份的揮發性碳和固定碳的含烴廢物，本公開用於氣化的示例性應用。如下僅僅是示例性應用，它不意指限制性的。本領域技術人員應該意識到本公開提供了在旋轉窯反應器102的邊界內無窮數量的反應條件，以包括用於各種來源含烴廢物的有效氣化所需的所有類型的氣體/固體反應。

在下面的實施例中，在第一區域中處理包含約等份揮發性碳和固定碳的廢物，該第一區域可以是最接近含烴材料進入到旋轉窯反應器102中，維持溫度在約800℉以下，因此含烴材料中包含的水分首先釋出，接著是揮發性物質的部分蒸發。在第一區域中，引入約10％到約25％的含氧氣體。在第一區域中，下面的反應代表氣體和固體含烴廢物之間的相互作用。

含烴材料+熱氣→揮發性物質+蒸汽

揮發性物質+空氣→co2+co+h2+h2o+烴

在第二區域中，引入另外的約10％到約25％的含氧氣體，以進一步燃燒揮發性物質，其繼續汽化。在第二區域中，允許溫度升高到約1000℉到約1200℉。第二區域配置的目的是從含烴材料完全地汽化揮發性物質。

在第三區域中，將另外的約25％到約40％的含氧氣體引入並且導向含烴材料，其現在應該沒有揮發性物質，但是包含含烴廢物的固定碳和有機成分。第三區域的配置允許固定碳的充分燃燒。在第三區域中，允許溫度升高到約1800℉到約2000℉的範圍，以加速固定碳的燃燒。在旋轉窯反應器102內第三區域處存在的重烴和可燃氣體也部分地與含氧氣體燃燒。在旋轉窯反應器102內第三區域處的氣體中存在的水蒸汽也與固定碳以及與汽化的揮發性物質中存在的重烴分子反應，因此導致這些分子分解為更小的烴分子和可燃氣體，主要包括一氧化碳和氫。在第三區域中，主要反應如下：

c+o2→co2

co+h2+o2+重烴→co2+h2o+ch4+c2h6+co+h2

在第四區域和隨後的區域(如果有)，關於那裡的溫度和引入的含氧氣體的量維持與第三區域中條件相似的條件。

例如，如果用含有幾乎所有揮發性碳的廢物替代含烴廢物，100％含氧氣體將會進入到氣體分配器108的第一區域中，並且所有的氣化反應將在第一區域內發生。

不是設備100的所有構件對所有處理功能都是必要的，並且因此取決於設備100所進行的處理功能，只可以使用設備100有關的構件。可以簡單地繞過在特定處理功能期間不使用的設備100的空閒構件，由此不會以任何方式影響特定處理功能的效率。

參考圖4，描述了用於處理含烴廢物的系統400。使用輸送機裝置(例如，螺旋進料機)404，將含烴廢物從儲料器402(例如，漏鬥)引導至氣化器(諸如，設備100)。使用這裡所述的功能性，通過氣化器/設備100可以處理含烴廢物。

引入到氣化器/設備100中的氣體，通過引入的氣體與含烴廢物的反應產生的氣體，以及在氣化器/設備100中產生的、但是沒有被氣化器/設備100另外地處理的反應灰燼被引向旋風分離器406。此外，固體/灰燼以與含烴廢物中存在的不可燃部分的存在相稱的速率進入旋風分離器。這些氣體和灰燼可以具有約1800℉的溫度。在旋風分離器406，至少一部分接收到的灰燼與氣體分離開，並且從系統消除灰燼。在旋風分離器406中保留的氣體，在利用它們作為能源之前，可以通過兩種方法冷卻它們。通過在淬火器中直接接觸水發生一種冷卻方法。用於冷卻氣體的可替代的方法是通過在廢熱交換器(「交換器414中使用接觸氣體與水的間接裝置。

一旦氣體退出淬火器408或者一旦退出whe414，在通過，例如燃燒器412利用它之前，進一步純化氣體，以使用旋風分離器410或過濾器416移除另外的灰燼。例如，緩衝罐418包括在系統400中以緩解從含烴廢物氣化生產燃料氣體中的波動，該波動因為氣體的物理和化學性質的變化。

例如，一旦氣體進入淬火器408，氣體可以具有約1800℉的溫度，並且一旦氣體退出淬火器408，氣體可以具有約350℉的溫度。在淬火器408和燃燒器412之間，以及在whe414和燃燒器412之間轉移期間，氣體可以具有基本上恆定的溫度。例如，恆定的溫度可以是約350℉。

當氣體進入whe414時，氣體可以是約1800℉，並且當氣體離開whe414時，氣體可以是約350℉。可以將石灰引入到過濾器416中，以移除其中汙染物。

現在應該注意到圖5，其示例了根據本公開用於處理含烴廢物的方法500。在方框502，含烴廢物與含氧氣體和水在至少三個不同反應環境下反應。這可以使用設備/氣化器100進行。含烴廢物可以具有約20％到約50％的水含量。下面描述在所有或幾乎所有反應環境中使用的含氧氣體。總體反應可以涉及氣化含烴廢物。第一個反應環境涉及進入設備的室溫含烴廢物，在那時，由於預熱設備到含烴廢物燃燒的引燃溫度/閃燃點以上的溫度，含烴廢物的至少一部分揮發性物質被瞬時汽化。在第二個反應環境中，維持設備的溫度在約800℉以下，導致含烴廢物中含有的水分首先釋出，接著是揮發性物質的部分蒸發。在第三個反應環境中，維持設備的溫度在約1000℉和約1200℉之間，導致揮發性物質從含烴廢物完全蒸發。這產生了含烴廢物中保留的固定碳和有機成分。在第四個反應環境中，維持設備在約1800℉到約2000℉的範圍，導致含烴廢物的固定碳的燃燒。第四個反應環境的條件也產生了正在部分地燃燒的重烴可燃氣體，以及與烴反應以產生更小烴分子和可燃氣體的水蒸氣(例如，一氧化碳和氫)。第五反應環境和隨後的反應環境(如果有)具有與第四反應環境的條件相似的條件。

在方框504，從含烴廢物氣化產生的氣體分離由含烴廢物氣化產生的固體殘留物。這可以使用旋風分離器406進行。在方框506，使用與水直接接觸淬滅氣體的含烴廢物。使用淬火器408可以進行氣體的含烴廢物的淬滅。在方框508，從含烴廢物氣化產生的淬滅的氣體分離另外的固體殘留物。這可以使用淬火器旋風分離器410進行。在方框510，燃燒分離的氣體。使用燃燒器412可以進行所述氣體的燃燒。

在方框512，通過間接裝置，從含烴廢物氣化產生的熱氣捕獲熱能。這可以使用whe414進行。在方框514，從含烴廢物分離另外的固體灰燼。這可以使用過濾器416進行。在方框516，燃燒由含烴廢物氣化產生的氣體，作為含烴廢物氣化產生的燃料氣體實用性的一個示例。這可以使用燃燒器412進行。氣體利用的可替代的選項是工業和製造處理中燃料的直接替換，用於產生蒸汽的鍋爐中燃料的直接替代，以及用於產生電的燃氣發動機中燃料的直接替換。

現在參考圖6，描述了用於轉化工業廢物為氣體燃料的示例性系統600。所用的各種來源的工業廢物來源可以是通過典型的化學處理工廠產生的各種廢物的組合。在表1中描述了系統600可以處理的各種工業廢物的示例性成分。系統600示例了如何使用15噸/天的各種來源的廢物，可以使用本公開回收蒸汽形式或可用燃料氣體形式的能量。

表1：由典型的化學工廠產生的廢物的可能組分

圖7示例了實際上將如何使用每天15噸的另一種類型的各種來源廢物，利用本發明回收蒸汽形式或可用的燃料氣體形式的能量。

圖6、圖7和圖8中廢物類型之間不同的特徵是它們固有的熱量值，從它們化學性質的立場來看，該熱量值使得它們。例如，氣體可以以約2,110kg/h、約2,756kg/h或約3,212kg/h的速率進入whe414。例如，氣體可以以約1,385kg/h或約1,400kg/h的速率進入淬火器408。例如，氣體可以以約1,720kg/h、約1,820kg/h或約1,920kg/h的速率進入旋風分離器410。例如，氣體可以以約1,720kg/h、約1,820kg/h或約1,920kg/h的速率進入燃燒器412。例如，氣體可以以約2,100kg/h、約2,756kg/h或約3,212kg/h的速率進入旋風分離器406。例如，灰燼可以以約9.65kg/h、約6.80kg/h或約3.88kg/h的速率從系統消除。儘管它們在化學性質的差異，由本發明設備的熱化學轉換產生的燃料的熱值保持幾乎相同。

本公開的上述教導意指示例性的。選擇它們用於解釋本公開的原理和應用，並且不意欲窮盡或限制本公開。所公開實施方式的許多修改和變化對本領域技術人員可以是顯而易見的。而且，可以沒有此處所公開的一些或所有特定的細節和步驟實施本公開，它對本領域技術人員而言顯而易見。

相應地，以示例性而不是限制性的意義考慮說明書和附圖。然而，可以對其進行各種修改和改變，而不背離如權利要求中所闡述的本公開的更寬的精神和範圍。