專利名稱：：高溫轉(zhuǎn)化器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種將有機材料(含碳化合物)如煤和化石燃料以及它們的混合物氣化為合成氣的方法(該方法包括將廢物氣化為合成氣)，以及一種氣化裝置。
背景技術(shù)：
：轉(zhuǎn)化/氣化反應(yīng)是吸熱還原反應(yīng)并且反應(yīng)熱必須被連續(xù)地供給以持續(xù)操作。此外，該還原反應(yīng)在低于1200℃的溫度下非常緩慢。參見Kim，HyunYongInternationalJournalofHydrogenEnergy，Vol.28/11，pp.1179～1186。在傳統(tǒng)的氣化方法中，氧氣被注入氣化反應(yīng)器以燃燒部分含碳原料，而由燃料產(chǎn)生的熱量用來將反應(yīng)爐保持在高溫。另外，供給外加熱蒸汽以促進氣化以及增加在產(chǎn)生的合成氣中氫氣的濃度。在低于1200℃的溫度下，該反應(yīng)非常緩慢，并且經(jīng)常使用金屬催化劑以促進氣化。2000年9月19日公布的美國專利第6,120,567號、2000年7月4日公布的美國專利第6,084,147號、以及1999年12月14日公布的美國專利第6,001,144號描述了傳統(tǒng)的蒸汽轉(zhuǎn)化方法，即將O2氣體和含碳物質(zhì)注入各種兩段反應(yīng)器以完成有機材料的轉(zhuǎn)化反應(yīng)。同樣地，1999年11月9日公布的美國專利第5,980,858號和2000年5月16日公布的美國專利第6,063,355號描述了兩段蒸汽轉(zhuǎn)化反應(yīng)器以產(chǎn)生H2氣體并導(dǎo)致產(chǎn)生NH3氣體。1974年7月9日公布的美國專利第3,823,227號和1973年9月18日公布的美國專利第3,759,677號描述了通過蒸汽轉(zhuǎn)化固體廢物(包括固體城市廢物)的氣化。該氣化反應(yīng)是在存在堿金屬碳酸鹽以及溫度在427℃和871℃之間的條件下進行。在所有上述情況下，其中反應(yīng)器溫度沒有達(dá)到1200℃，發(fā)生的轉(zhuǎn)化/還原反應(yīng)非常少，并且合成氣的產(chǎn)生最多也不過是最低限度。在氣化中發(fā)生的氧化反應(yīng)表示如下(1)(2)反應(yīng)1表示通常發(fā)生在煤中的燃料反應(yīng)，其主要成分是碳，而反應(yīng)2是與含碳材料如化石燃料發(fā)生的主要燃燒反應(yīng)。氧氣的需要量，其隨供給到反應(yīng)器的煤(C)或化石燃料(-CH2-)的情況而變化，占煤或化石燃料重量的0.5～1.0。供給到反應(yīng)器的氧氣是按照反應(yīng)1和反應(yīng)2進行消耗以增加反應(yīng)器溫度并產(chǎn)生燃燒產(chǎn)物H2O和CO2。燃燒產(chǎn)物還原煤的所有碳原子，如反應(yīng)3和反應(yīng)4所示。與燃燒反應(yīng)相比氣化反應(yīng)需要更長的反應(yīng)時間以及更高溫度以持續(xù)反應(yīng)。將有機材料如化石燃料(-CH2-)的氣化反應(yīng)表示為反應(yīng)5和反應(yīng)6。(3)(4)(5)(6)雖然反應(yīng)1和反應(yīng)2是氧化反應(yīng)，但反應(yīng)3至反應(yīng)6則是還原反應(yīng)。自反應(yīng)3至反應(yīng)6產(chǎn)生的氣體是合成氣，其主要成分是CO和H2。在1200℃和更高溫度的反應(yīng)條件下，在反應(yīng)器中的所有碳原子和氫原子被有效地還原到CO和H2氣體。并且沒有其他氧化態(tài)的碳原子可以保留在反應(yīng)器中。合成氣是主要產(chǎn)物。在傳統(tǒng)的氣化方法中，氣化或轉(zhuǎn)化反應(yīng)(反應(yīng)3至反應(yīng)6)利用氧化反應(yīng)(反應(yīng)1和反應(yīng)2)的放熱，其由隨煤或含碳物質(zhì)提供的氧氣所引起，其目的是保持氣化反應(yīng)器的溫度。另外，經(jīng)常需要另外供給蒸汽以增加合成氣的濃度。該蒸汽是通過與輸出合成氣的熱交換而獲得。如上所述，在傳統(tǒng)的氣化方法中，氧化反應(yīng)(反應(yīng)1和反應(yīng)2)和還原反應(yīng)(反應(yīng)3至反應(yīng)6)在相同的場所同時發(fā)生，因此合成氣的產(chǎn)生是最小限度的并且通常發(fā)生來自原料氧化的二次污染。2003年6月30日公布的韓國專利第0391121號和2004年9月14日公布的美國專利第6,790,383B2號，題目為“MethodofGasifyingCarbonaceousMaterials”，描述了氣化方法和裝置，其中含碳化合物如煤、廢輪胎屑、或廢油被氣化成氣體燃料CO和H2。根據(jù)該裝置，轉(zhuǎn)化器本體(還原反應(yīng)室)和合成氣燃燒爐(氧化反應(yīng)室)被垂直地疊加，如圖1所示。利用該構(gòu)造并不能完全保證O2氣體保持在合成氣燃燒器中。當(dāng)轉(zhuǎn)化器的處理量增加時，在合成氣燃燒器中的更多的O2氣體會逸出進入還原反應(yīng)室，而沒有在合成氣燃燒器中被完全消耗。另外，固體原料的輸入口被置于還原反應(yīng)室本體的上部。然而，這不是固體原料的最佳位置，因為這不是轉(zhuǎn)化器本體中最冷的地方。最冷的地方是在轉(zhuǎn)化器本體的底部。
發(fā)明內(nèi)容在一個方面，本發(fā)明的目的是制造最適合于氣化方法的裝置。本發(fā)明的裝置可以是通用轉(zhuǎn)化器，其在單段轉(zhuǎn)化器中將所有含碳物質(zhì)還原成合成氣。該轉(zhuǎn)化器特別適用于廢物的氣化，因為沒有O2氣體被允許進入轉(zhuǎn)化器的還原室，因此沒有原料的氧化產(chǎn)物，以及不會產(chǎn)生二次污染物。在這些反應(yīng)條件下，所有含碳物質(zhì)被還原成CO和H2氣體。在一個具體實施例中，氣化反應(yīng)器包括在其中發(fā)生還原反應(yīng)的還原反應(yīng)室和在其中發(fā)生氧化反應(yīng)的氧化反應(yīng)室。氧化反應(yīng)室與還原反應(yīng)室基本上相互垂直進行設(shè)置。通過與還原反應(yīng)室相互垂直地放置氧化反應(yīng)室，O2氣體可以更好地被容納在燃燒器中并被完全消耗。因此，幾乎沒有O2氣體逸出進入還原反應(yīng)室。氧化反應(yīng)室包括氣體入口和氣體出口。氧化室的氣體出口與還原反應(yīng)室的氣體入口連通。在一個詳述的具體實施例中，氧化室包括用于接收合成氣的第一氣體入口和用于接受氧氣的一對第二氣體入口。它還包括用于引發(fā)反應(yīng)的點火孔。還原反應(yīng)室被基本上垂直定位而氣體入口被設(shè)置在還原反應(yīng)室的氣體出口的下面。該還原反應(yīng)室還具有用于接收含碳物質(zhì)的原料入口，其被定位在還原反應(yīng)室的底部。借助于鄰近還原反應(yīng)室設(shè)置的螺旋加料器固體原料被送入還原反應(yīng)室的入口。在另一個詳述的具體實施例中，還原反應(yīng)室被基本上垂直定位而氣體入口被設(shè)置在還原反應(yīng)室的氣體出口的下面。該還原反應(yīng)室還具有用于接收含碳物質(zhì)的原料入口，其被定位在還原反應(yīng)室的底部。借助于鄰近還原反應(yīng)室設(shè)置的螺旋加料器固體原料被送入還原反應(yīng)室的入口。在另一個詳述的具體實施例中，還原反應(yīng)室包括內(nèi)襯、保溫層、以及外層。在一個具體實施例中，氧化反應(yīng)室可以是合成氣燃燒器。合成氣與O2氣體燃燒并產(chǎn)生超熱(＞2000℃)H2O和CO2分子的蒸汽，而固體含碳原料被放置在反應(yīng)器的底部。在另一個具體實施例中，氧化反應(yīng)室是布朗氣體(Browngas)燃燒器。該布朗氣體燃燒器可以包括用于布朗氣體的入口、點火孔、以及到還原反應(yīng)室的出口。本發(fā)明的另一個方面涉及用于驅(qū)動燃料電池的系統(tǒng)和方法。在一個具體實施例中，該系統(tǒng)包括轉(zhuǎn)化器裝置和燃料電池。例如，轉(zhuǎn)化器裝置具有用于氣體和液體化石燃料的入口、用于熱水和CO2的入口、以及用于合成氣的出口。在一個詳述的具體實施例中，電熱器和轉(zhuǎn)化器裝置接觸。燃料電池包括用于合成氣的入口以及用于O2氣體的入口。該系統(tǒng)還包括用于將動力從燃料電池傳送到電熱器的裝置以及將熱水和CO2從燃料電池輸送到轉(zhuǎn)化器裝置的裝置。轉(zhuǎn)化器裝置產(chǎn)生合成氣，其被送入燃料電池。氧氣也被送入燃料電池。該燃料電池產(chǎn)生熱水和CO2，其被輸送到轉(zhuǎn)化器。由燃料電池產(chǎn)生的能量用來加熱轉(zhuǎn)化器。本發(fā)明涉及氣化反應(yīng)器，包括還原反應(yīng)室，該還原反應(yīng)室包括原料入口、氣體出口、從原料入口延伸到氣體出口的本體、以及在本體旁邊設(shè)置的氣體入口；以及與還原反應(yīng)室基本上相互垂直設(shè)置的氧化反應(yīng)室，該氧化反應(yīng)室包括氣體入口和氣體出口，其中氧化室的氣體出口與還原反應(yīng)室的氣體入口連通。在另一個方面，還原在至少1200℃的溫度下發(fā)生在還原室中。在另一個方面，還原反應(yīng)室的氣體入口和氣體出口被基本上垂直地定位，該氣體入口設(shè)置在還原反應(yīng)室的氣體出口下面，而氧化反應(yīng)室的氣體入口和氣體出口基本上被水平地定位。在另一個方面，還原反應(yīng)室包括內(nèi)襯，其由在1200℃以上的溫度下物理和化學(xué)穩(wěn)定的材料制成。在另外的方面，內(nèi)襯材料是陶瓷材料。在又一個方面，內(nèi)襯材料是氧化鋁陶瓷。在另一個方面，還原反應(yīng)室包括外金屬殼。在另外的方面，該外殼由不銹鋼制成。在另一個方面，還原反應(yīng)室進一步包括內(nèi)襯材料以及設(shè)置在外金屬殼和內(nèi)襯材料之間的內(nèi)保溫層。在另外的方面，內(nèi)保溫層具有約100mm至約150mm的厚度。在又一個方面，內(nèi)保溫層包括耐火澆注料(castables)和巖棉的復(fù)合材料。在一個方面，氧化反應(yīng)室是合成氣燃燒器。在另一個方面，氧化反應(yīng)室是布朗氣體燃燒器。在一個方面，原料入口包括固體原料入口。在另一個方面，原料入口包括液體原料入口。在另一個方面，相鄰于還原反應(yīng)室的原料入口設(shè)置有螺旋加料器，用于控制固體原料的引入。在一個方面，氧化反應(yīng)室的氣體入口包括用于接受合成氣的第一氣體入口以及用于接受氧氣的一對第二氣體入口。在另外的方面，該對第二氣體入口在第一氣體入口的每側(cè)上被設(shè)置一個并且該對第二氣體入口相對于第一氣體入口成一定角度進行定位以使氧氣和合成氣進入氧化反應(yīng)室并起反應(yīng)。在一個方面，進入氧化室的氧氣被完全消耗以致沒有氧氣進入還原反應(yīng)室。在另一個方面，合成氣和氧氣在氧化反應(yīng)室中被轉(zhuǎn)化成CO2和H2O氣體。在一個方面，CO2和H2O氣體是處于高于2000℃的溫度。在另外的方面，合成氣通過還原反應(yīng)室的氣體出口被釋放。在另一個方面，所釋放的合成氣被冷卻到100℃或以下并儲藏在儲槽中。在又一個方面，所釋放的合成氣通過換熱器進行冷卻。在另外的方面，一部分所釋放的合成氣被回收到氧化室。還提供一種轉(zhuǎn)化含碳物質(zhì)的方法，包括以下步驟提供包括還原反應(yīng)室和氧化反應(yīng)室的氣化反應(yīng)器，其中將氧化反應(yīng)室與還原反應(yīng)室基本上相互垂直進行設(shè)置；將氧氣和合成氣引入氧化反應(yīng)室；在氧化反應(yīng)室中將氧氣和合成氣轉(zhuǎn)化成H2O和CO2氣體；將H2O和CO2氣體供給還原室；將包括含碳物質(zhì)的原料引入還原反應(yīng)室；以及將含碳物質(zhì)還原成H2和CO氣體。本發(fā)明的另一個方面涉及轉(zhuǎn)化含碳物質(zhì)的方法，包括以下步驟提供包括還原反應(yīng)室和氧化反應(yīng)室的氣化反應(yīng)器，其中氧化反應(yīng)室與還原反應(yīng)室基本上相互垂直進行設(shè)置；將由氧氣和氫氣組成的布朗氣體引入氧化反應(yīng)室；在氧化反應(yīng)室中將氧氣和氫氣轉(zhuǎn)化成H2O氣體；將H2O氣體供給到還原室；將包括含碳物質(zhì)的原料引入還原反應(yīng)室；以及將含碳物質(zhì)還原成H2和CO氣體。在一個方面，含碳物質(zhì)的還原是在沒有催化劑的條件下進行。本發(fā)明的另一個方面是用于驅(qū)動燃料電池的系統(tǒng)，包括燃料電池；以及與燃料電池連通的轉(zhuǎn)化器，其中轉(zhuǎn)化器本體被構(gòu)造成可產(chǎn)生并供給合成氣到燃料電池；以及其中由燃料電池產(chǎn)生的至少一部分H2O和CO2被供給到轉(zhuǎn)化器以用來產(chǎn)生另外的合成氣。在一個方面，該系統(tǒng)進一步包括用于加熱轉(zhuǎn)化器的加熱機構(gòu)，并且，其中由燃料電池產(chǎn)生的至少一部分動力給加熱機構(gòu)提供動力。在另一個方面，轉(zhuǎn)化器包括用于接受化石燃料的第一入口、用于接受H2O和CO2的第二入口、以及用于釋放合成氣的出口。在一個方面，化石燃料包括液體化石燃料。在另一個方面，化石燃料包括氣體化石燃料。在一個方面，轉(zhuǎn)化器本體的容量不大于約3升。本發(fā)明的另一個方面是用于驅(qū)動燃料電池的方法，包括以下步驟在轉(zhuǎn)化器裝置中將化石燃料轉(zhuǎn)化成合成氣，其中轉(zhuǎn)化器是與燃料電池連通；將O2氣體提供給燃料電池；將H2O和CO2從燃料電池輸送到轉(zhuǎn)化器；以及利用由燃料電池產(chǎn)生的至少一部分動力來加熱轉(zhuǎn)化器。從下文結(jié)合附圖對本發(fā)明的優(yōu)選具體實施例的詳細(xì)描述，本發(fā)明的上述和其他特征將變得顯而易見，其中圖1示意性示出了在2003年6月30日公布的韓國專利第0391121號和2004年9月14日公布的美國專利第6,790,383B2號中描述的轉(zhuǎn)化器裝置；圖2示意性示出了根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施例的轉(zhuǎn)化器裝置；圖3示意性示出了利用布朗氣體來加熱反應(yīng)器的本發(fā)明的另一個方案；以及圖4示意性示出了一種用于驅(qū)動燃料電池的系統(tǒng)。具體實施例方式如圖1所示的轉(zhuǎn)化器，其中氧化室和還原室被垂直疊加，并且沒有提供良好的機構(gòu)來引入固體原料。根據(jù)該裝置，轉(zhuǎn)化器本體(還原反應(yīng)室)和合成氣燃燒器(氧化反應(yīng)室)是垂直疊加，如圖1所示。用該構(gòu)造并不能完全保證O2氣體保持在合成氣燃燒器內(nèi)。當(dāng)轉(zhuǎn)化器的處理量增加時，在合成氣燃燒器中的更多的O2氣體會逸出進入還原室，而沒有在合成氣燃燒器中被完全消耗。另外，固體原料的輸入口被放置在還原反應(yīng)室本體的上部。然而，這不是固體原料的最佳位置，因為這不是轉(zhuǎn)化器本體中最冷的地方。最冷的地方是在轉(zhuǎn)化器本體的底部。參照圖2，在一個具體實施例中，本發(fā)明的轉(zhuǎn)化器裝置包括還原反應(yīng)室(轉(zhuǎn)化器本體)和氧化反應(yīng)室(合成氣燃燒器)。還原反應(yīng)室包括原料入口5、氣體出口4、以及本體。該本體從原料入口5延伸到氣體出口4。在示于圖2的具體實施例中，轉(zhuǎn)化器裝置是圓筒形狀?？商鎿Q地，轉(zhuǎn)化器裝置可具有另一種形狀和大小，其足以使還原反應(yīng)能夠發(fā)生。通過原料入口5固體原料被引入轉(zhuǎn)化器本體的底部。固體原料可以是煤或廢物。例如，固體原料如被切碎和脫氣的煤和廢塑料可以通過設(shè)置在轉(zhuǎn)化器底部的螺旋加料器10被壓入轉(zhuǎn)化器。螺旋加料器的操作是本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的。固體廢物可以借助于料斗19引入螺旋加料器(圖2右下側(cè)，局部圖)。在圖2的具體實施例中，氧化反應(yīng)室(合成氣燃燒器)與還原反應(yīng)室基本上相互垂直進行設(shè)置。該氧化反應(yīng)室包括氣體入口17。由氧化反應(yīng)產(chǎn)生的氣體被引入還原反應(yīng)室。在該具體實施例中，氧化反應(yīng)室和還原反應(yīng)室被更好地分開，因此進入氧化還原的氧氣被完全消耗并被阻止進入還原反應(yīng)室。在一個詳述的具體實施例中，通過氣體入口17合成氣被引入氧化反應(yīng)室，而通過一對氣體入口16氧氣被引入氧化反應(yīng)室，該氣體入口設(shè)置在氣體入口17的每側(cè)上。并且入口16成一定角度設(shè)置以將氧氣引入氧化反應(yīng)室。這使氧氣和合成氣可以匯合并更有效地起反應(yīng)。點火孔18使得可以引發(fā)反應(yīng)。在一個具體實施例中，還原反應(yīng)室和氧化反應(yīng)室各自包括外金屬殼1和內(nèi)襯3。外金屬殼，例如，可以是不銹鋼。內(nèi)襯，例如，可以是陶瓷材料如氧化鋁陶瓷。該內(nèi)襯優(yōu)選為能夠耐得住高于1200℃的材料。在另一個具體實施例中，內(nèi)保溫材料2被設(shè)置在金屬殼和內(nèi)襯之間。該保溫層，例如，可以具有約100mm至約150mm的厚度。內(nèi)保溫層可以由耐火澆注料和巖棉的復(fù)合材料制成。參照圖3，氣化反應(yīng)器包括氧化反應(yīng)室和還原反應(yīng)室。氣化反應(yīng)器的還原反應(yīng)室(轉(zhuǎn)化器本體)基本上類似于示于圖2的還原反應(yīng)室。在此具體實施例中的氧化反應(yīng)室是布朗氣體燃燒器。該氧化反應(yīng)室包括入口17和點火孔18。在一個具體實施例中，布朗氣體從布朗氣體發(fā)生器進入入口17。以下是根據(jù)本發(fā)明的如圖2所示轉(zhuǎn)化器的操作(1)為了引發(fā)含碳物質(zhì)的氣化反應(yīng)，氣化反應(yīng)器是在室溫下并通過在合成氣燃燒器中燃燒合成氣來緩慢加熱(圖2)，預(yù)熱是不必要的。(2)來自合成氣儲槽的合成氣(或H2氣體，如果得不到合成氣)通過合成氣入口17被引入合成氣燃燒器，然后通過氧氣入口16引入氧氣。通過點火孔18引入引火火焰來點燃合成氣。隨著合成氣(或H2氣體)的點火，溫度突然上升。通過調(diào)節(jié)氧氣吸入量同時在產(chǎn)物氣體出口4監(jiān)測氧氣探測器來控制溫度。在加熱結(jié)束時，首先關(guān)閉氧氣，然后關(guān)閉合成氣，從而引起溫度下降。以這種方式，當(dāng)通過控制氧氣輸入量氧化反應(yīng)反應(yīng)器的溫度達(dá)到1200℃以上時，氧化反應(yīng)室則充滿CO2和H2O，其產(chǎn)生自合成氣與氧氣的反應(yīng)。(3)在還原反應(yīng)室的溫度保持在1200℃以上的同時，先前被壓縮、脫氣以及干燥的固體含碳物質(zhì)則通過入口5被供給到反應(yīng)器。在大于1200℃的溫度條件下，含碳物質(zhì)快速與由合成氣燃燒器供給的超熱CO2/H2O分子起反應(yīng)并產(chǎn)生主要成分為CO和H2的合成氣。當(dāng)還原反應(yīng)繼續(xù)進行時，反應(yīng)器溫度穩(wěn)定到約1200℃。(4)在氣化反應(yīng)中產(chǎn)生的合成氣是通過在還原反應(yīng)室上端的氣體出口4被排出。在約1200℃從還原反應(yīng)室排出的合成氣通過換熱器被冷卻到100℃或以下，然后儲藏在儲槽中(在圖2中未示出)。(5)從儲槽(在圖2中未示出)回收的合成氣可以用來與合成氣燃燒器中的氧氣起反應(yīng)以產(chǎn)生H2O和CO2，同時放熱。也就是說，為保持反應(yīng)器在1200℃所需要的熱源是通過回收部分產(chǎn)生的合成氣而獲得，其然后與氧氣起反應(yīng)。此時，在反應(yīng)器中的溫度是通過控制氧氣到合成氣燃燒器的供給來加以調(diào)節(jié)?；厥蘸铣蓺獾娜紵a(chǎn)物還原有機原料的碳原子以產(chǎn)生合成氣。在合成氣燃燒器中仍然未起反應(yīng)的回收合成氣隨同其余的產(chǎn)生的合成氣從反應(yīng)器排出。圖3所的轉(zhuǎn)化器的操作基本上類似于示于圖2的轉(zhuǎn)化器的操作。主要差異在于，代替合成氣，在布朗氣體燃燒器中點燃布朗氣體(H2和O2氣體混合物)，如圖3所示，從而在更高溫度(大于2500℃)產(chǎn)生H2O。超熱H2O移入還原反應(yīng)室并保持反應(yīng)器溫度高于1200℃，并且將含碳物質(zhì)轉(zhuǎn)化成CO和H2氣體。布朗氣體燃燒器的操作簡單并可以用作圖2的合成氣燃燒器的輔助燃燒器。布朗氣體發(fā)生器可購買自BESTKOREACo.KR。通過利用布朗氣體發(fā)生器可以大大簡化氣體處理裝置。輸入到燃燒器的分開的O2氣體是不必要的，這是因為布朗氣體是由電解水產(chǎn)生的H2和O2氣體的成比例混合物。如上所述，根據(jù)通過裝備有合成氣燃燒器的氣化反應(yīng)器氣化含碳物質(zhì)的方法，氧化反應(yīng)僅在合成氣燃燒器中進行并且沒有留下氧氣以進入轉(zhuǎn)化器(還原反應(yīng)室)，其中僅發(fā)現(xiàn)H2O、CO2、H2、以及CO氣體。因此，在轉(zhuǎn)化器內(nèi)沒有含碳原料的氧化產(chǎn)物。本發(fā)明的轉(zhuǎn)化器特別適合于氣化包括醫(yī)院廢物的含碳廢物。該轉(zhuǎn)化器用放熱進行加熱，其起因于合成氣在合成氣燃燒器中的燃燒，其中合成氣多于O2氣體。可以操作該轉(zhuǎn)化器以使沒有O2氣體流入該轉(zhuǎn)化器。因此，轉(zhuǎn)化反應(yīng)器在高于1200℃的溫度下充滿H2O、CO2、CO、以及H2氣體。在這種條件下，所有碳和氫原子還原成CO和H2氣體。預(yù)期沒有氧化污染物。根據(jù)原料中的Cl和S含量可以預(yù)期HCl和H2S氣體，但已知有相對廉價的清除裝置。尤其對于有害有機廢物，這正是已知的用于安全處置的唯一裝置。關(guān)于合成氣的生產(chǎn)，原料無需是清潔或純化石燃料，它允許各種各樣的含碳物質(zhì)。因此，氫氣的生產(chǎn)成本非常具有競爭力。圖4描述了用于驅(qū)動燃料電池的系統(tǒng)，包括燃料電池；以及與燃料電池連通的轉(zhuǎn)化器，其中轉(zhuǎn)化器本體被構(gòu)造成可產(chǎn)生合成氣并供給到燃料電池；以及其中由燃料電池產(chǎn)生的至少一部分H2O和CO2被供給到轉(zhuǎn)化器以用來產(chǎn)生另外的合成氣。如圖4所示的系統(tǒng)可以用作驅(qū)動燃料電池的方法，包括在轉(zhuǎn)化器裝置中將化石燃料轉(zhuǎn)化成合成氣，其中轉(zhuǎn)化器與燃料電池連通；將O2氣體提供給燃料電池；將H2O和CO2從燃料電池輸送到轉(zhuǎn)化器；及利用由燃料電池產(chǎn)生的至少一部分動力來加熱轉(zhuǎn)化器。在一個方面，該系統(tǒng)進一步包括用于加熱轉(zhuǎn)化器的加熱機構(gòu)，并且，其中由燃料電池產(chǎn)生的至少一部分動力給加熱機構(gòu)提供動力。在另一個方面，轉(zhuǎn)化器包括用于接受化石燃料的第一入口、用于接受H2O和CO2的第二入口、以及用于釋放合成氣的出口。以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。權(quán)利要求1.一種氣化反應(yīng)器，包括還原反應(yīng)室，所述還原反應(yīng)室包括原料入口、氣體出口、從所述原料入口延伸到所述氣體出口的本體、以及在所述本體的側(cè)面設(shè)置的氣體入口；以及氧化反應(yīng)室，與所述還原反應(yīng)室基本上相互垂直進行設(shè)置，所述氧化反應(yīng)室包括氣體入口和氣體出口，其中所述氧化室的所述氣體出口與所述還原反應(yīng)室的所述氣體入口連通。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣化反應(yīng)器，其中，在所述還原室中在至少1200℃的溫度下發(fā)生還原反應(yīng)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣化反應(yīng)器，其中，所述還原反應(yīng)室的氣體入口和氣體出口被基本上垂直地定位，所述氣體入口設(shè)置在所述還原反應(yīng)室的氣體出口下面，并且，所述氧化反應(yīng)室的氣體入口和氣體出口被基本上水平地定位。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣化反應(yīng)器，其中，所述還原反應(yīng)室包括內(nèi)襯，所述內(nèi)襯由在1200℃以上的溫度下物理和化學(xué)穩(wěn)定的材料制成。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的氣化反應(yīng)器，其中，所述內(nèi)襯材料是陶瓷材料。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的氣化反應(yīng)器，其中，所述內(nèi)襯材料是氧化鋁陶瓷。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣化反應(yīng)器，其中，所述還原反應(yīng)室包括外金屬殼。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的氣化反應(yīng)器，其中，所述還原反應(yīng)室包括不銹鋼的外殼。9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的氣化反應(yīng)器，其中，所述還原反應(yīng)室進一步包括內(nèi)襯材料以及設(shè)置在所述外金屬殼和所述內(nèi)襯材料之間的內(nèi)保溫層。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣化反應(yīng)器，其中，所述內(nèi)保溫層具有約100mm至約150mm的厚度。11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的氣化反應(yīng)器，其中，所述內(nèi)保溫層包括耐火澆注料和巖棉的復(fù)合材料。12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣化反應(yīng)器，其中，所述氧化反應(yīng)室是合成氣燃燒器。13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣化反應(yīng)器，其中，所述氧化反應(yīng)室是布朗氣體燃燒器。14.根據(jù)權(quán)利要求2所述的氣化反應(yīng)器，其中，所述原料入口包括固體原料入口。15.根據(jù)權(quán)利要求2所述的氣化反應(yīng)器，其中，所述原料入口包括液體原料入口。16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的氣化反應(yīng)器，進一步包括相鄰于所述還原反應(yīng)室的所述原料入口設(shè)置的螺旋加料器，用于控制所述固體原料的引入。17.根據(jù)權(quán)利要求3所述的氣化反應(yīng)器，其中，所述氧化反應(yīng)室的所述氣體入口包括用于接受合成氣的第一氣體入口以及用于接受氧氣的一對第二氣體入口。18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的氣化反應(yīng)器，其中，將所述對第二氣體入口在所述第一氣體入口的每側(cè)上設(shè)置一個，并且，所述對第二氣體入口相對于所述第一氣體入口成一定角度進行定位以使氧氣和合成氣進入所述氧化反應(yīng)室并起反應(yīng)。19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的氣化反應(yīng)器，其中，進入所述氧化室的氧氣被完全消耗以致沒有氧氣進入所述還原反應(yīng)室。20.根據(jù)權(quán)利要求17所述的氣化反應(yīng)器，其中，合成氣和氧氣在所述氧化反應(yīng)室中被轉(zhuǎn)化成CO2和H2O氣體。21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的氣化反應(yīng)器，其中，所述CO2和H2O氣體是處于高于2000℃的溫度。22.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣化反應(yīng)器，其中，合成氣是通過所述還原反應(yīng)室的所述氣體出口被釋放。23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的氣化反應(yīng)器，其中，所釋放的合成氣被冷卻到100℃或以下并儲藏在儲槽中。24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的氣化反應(yīng)器，其中，所釋放的合成氣是通過換熱器進行冷卻。25.根據(jù)權(quán)利要求22所述的氣化反應(yīng)器，其中，一部分所釋放的合成氣被回收到所述氧化反應(yīng)室。26.一種轉(zhuǎn)化含碳物質(zhì)的方法，包括以下步驟提供包括還原反應(yīng)室和氧化反應(yīng)室的氣化反應(yīng)器，其中所述氧化反應(yīng)室與所述還原反應(yīng)室基本上相互垂直進行設(shè)置；將氧氣和合成氣引入所述氧化反應(yīng)室；在所述氧化反應(yīng)室中將氧氣和合成氣轉(zhuǎn)化成H2O和CO2氣體；將所述H2O和CO2氣體供給到所述還原室；將包括含碳物質(zhì)的原料引入所述還原反應(yīng)室；以及將所述含碳物質(zhì)還原成H2和CO氣體。27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的方法，其中，所有所述氧氣在所述氧化室中被完全消耗以致沒有氧氣進入所述還原室。28.根據(jù)權(quán)利要求26所述的方法，其中，所述含碳物質(zhì)的還原發(fā)生在1200℃以上的溫度。29.根據(jù)權(quán)利要求26所述的方法，其中，所述含碳物質(zhì)的還原是在沒有催化劑的條件下進行。30.根據(jù)權(quán)利要求26所述的方法，其中，所述H2O和CO2氣體在高于2000℃的溫度下被供給到所述還原室。31.根據(jù)權(quán)利要求26所述的方法，其中，至少一部分所產(chǎn)生的合成氣被回收到所述氧化室。32.一種轉(zhuǎn)化含碳物質(zhì)的方法，包括以下步驟提供包括還原反應(yīng)室和氧化反應(yīng)室的氣化反應(yīng)器，其中所述氧化反應(yīng)室與所述還原反應(yīng)室基本上相互垂直進行設(shè)置；將由氧氣和氫氣組成的布朗氣體引入所述氧化反應(yīng)室；在所述氧化反應(yīng)室中將氧氣和氫氣轉(zhuǎn)化成H2O氣體；將所述H2O氣體供給到所述還原室；將包括含碳物質(zhì)的原料引入所述還原反應(yīng)室；以及將所述含碳物質(zhì)還原成H2和CO氣體。33.根據(jù)權(quán)利要求32所述的方法，其中，沒有氧氣進入所述還原室。34.根據(jù)權(quán)利要求32所述的方法，其中，所述含碳物質(zhì)的還原是在沒有催化劑的條件下進行。35.一種用于驅(qū)動燃料電池的系統(tǒng)，包括燃料電池；以及轉(zhuǎn)化器，與所述燃料電池連通，其中所述轉(zhuǎn)化器本體被構(gòu)造成可產(chǎn)生并供給合成氣到所述燃料電池；以及其中由所述燃料電池產(chǎn)生的至少一部分H2O和CO2被供給到所述轉(zhuǎn)化器以用來產(chǎn)生另外的合成氣。36.根據(jù)權(quán)利要求35所述的系統(tǒng)，進一步包括用于加熱所述轉(zhuǎn)化器的加熱機構(gòu)，并且，其中由所述燃料電池產(chǎn)生的至少一部分動力給所述加熱機構(gòu)提供動力。37.根據(jù)權(quán)利要求35所述的系統(tǒng)，其中，所述轉(zhuǎn)化器包括用于接受化石燃料的第一入口、用于接受H2O和CO2的第二入口、以及用于釋放合成氣的出口。38.根據(jù)權(quán)利要求35所述的系統(tǒng)，其中，所述化石燃料包括液體化石燃料。39.根據(jù)權(quán)利要求35所述的系統(tǒng)，其中，所述化石燃料包括氣體化石燃料。40.根據(jù)權(quán)利要求35所述的系統(tǒng)，其中，所述轉(zhuǎn)化器本體的容量不大于約3升。41.一種用于驅(qū)動燃料電池的方法，包括以下步驟在轉(zhuǎn)化器裝置中將化石燃料轉(zhuǎn)化成合成氣，其中將所述轉(zhuǎn)化器與所述燃料電池連通；將O2氣體提供給所述燃料電池；將H2O和CO2從所述燃料電池輸送到所述轉(zhuǎn)化器；以及利用由所述燃料電池產(chǎn)生的至少一部分動力來加熱所述轉(zhuǎn)化器。42.根據(jù)權(quán)利要求41所述的方法，其中，所述化石燃料包括液體化石燃料。43.根據(jù)權(quán)利要求41所述的方法，其中，所述化石燃料包括氣體化石燃料。全文摘要本發(fā)明涉及一種將有機材料(含碳化合物)如煤和化石燃料以及它們的混合物氣化為合成氣的方法(該方法包括將廢物氣化為合成氣)，以及一種氣化裝置。該裝置適合于氣化含碳廢物而沒有由氧化形成的二次污染物。另外，該裝置可用于驅(qū)動燃料電池的系統(tǒng)。文檔編號C10J3/48GK1683477SQ20051006477公開日2005年10月19日申請日期2005年4月11日優(yōu)先權(quán)日2004年4月9日發(fā)明者金顯泳申請人:金顯泳