BRPI0711330A2

BRPI0711330A2 - sistema de reformulaÇço de gÁs usando aquecimento por tocha de plasma

Info

Publication number: BRPI0711330A2
Application number: BRPI0711330-7A
Authority: BR
Inventors: Andreas Tsangaris; Margaret Swain; Kenneth Craig Campbell; Douglas Michael Feasby; Mao Pei Cui; Alisdair Alan Mclean
Original assignee: Plascoenergy Group Inc
Priority date: 2006-05-05
Filing date: 2007-05-07
Publication date: 2013-01-08
Also published as: AU2007247893A2; EP2043951A2; AU2007247893A1; AU2007247893B2; JP2009536258A; EP2043951A4; MX2008014199A; US20070266633A1; KR20090040406A; US8475551B2; WO2007131234A3; CN103395743A; WO2007131234A2

Abstract

UM SISTEMA DE REFORMULAÇçO DE GÁS USANDO CALOR DE TOCHA DE PLASMA. Um método e aparelho são descntos para reformulação de um gás de entrada de uma reação de gaseificação em um gás reformulado. Mais especificamente, um sistema de reformulação de gás tendo uma câmara de refomuIação de gás, uma ou mais tochas de plasma, uma ou mais entradas de fonte(s) de oxigênio e sistema de controle é apresentado, dessa forma permitindo a conversão de um gás de entrada de uma reação de gaseificação em um gás de composição desejada.

Description

"UM SISTEMA DE REFORMULAÇÃO DE GÁS USANDO CALOR DE TOCHA DE PLASMA"

CAMPO DA INVENÇÃO

Esta invenção pertence ao campo da gaseificação de estoque carbonáceo. Em par- ticular, a um sistema de refinação de gás usando calor de tocha de plasma.

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO

A gaseificação é um processo que permite a conversão de estoque carbonáceo, tal como lixo sólido municipal (MSW) ou carvão, em um gás combustível. O gás pode ser usado para gerar eletricidade, vapor ou como uma matéria-prima básica para produzir produtos químicos e combustíveis líquidos.

Usos possíveis para o gás incluem: a combustão em uma caldeira para a produção de vapor para processamento interno e/ou outras finalidades externas, ou para a geração de eletricidade através de uma turbina a vapor; a combustão diretamente em uma turbina a gás ou em um motor a gás para a produção de eletricidade; células de combustíveis; a produção de metanol e de outros combustíveis líquidos; como um estoque adicional para a produção de produtos químicos, tais como plásticos e fertilizantes; a extração tanto de hidrogênio co- mo de monóxido de carbono como gases combustíveis industriais discretos; e outras aplica- ções industriais.

Geralmente, o processo de gaseificação consiste em alimentar o estoque carboná- ceo em uma câmara aquecida (o gaseificador) junto com uma quantidade controlada e/ou limitada de oxigênio e opcionalmente vapor. Em contraste com a incineração ou a combus- tão, que operam com excesso de oxigênio para produzir o CO2, H2O1 SOx e NOx, os proces- sos de gaseificação produzem uma composição do gás bruta que compreende CO, H2, H2S e NH3. Após a limpeza, os produtos preliminares da gaseificação de interesse são H2 e CO. O estoque útil pode incluir qualquer lixo municipal, lixo produzido pela atividade in-

dustrial e lixo biomédico, esgoto, lama, carvão, óleos pesados, coque de petróleo, resíduos pesados de refinaria, lixos de refinaria, solos contaminados por hidrocarboneto, biomassa e lixos de agricultura, pneus e outros lixos perigosos. Dependendo da origem do estoque, os voláteis podem incluir H2O, H2, N2, O2, CO2, CO, CH4, H2S, NH3, C2H6, hidrocarbonetos não saturados, tais como acetilenos, olefinas, aromáticos, alcatrões, líquidos de hidrocarboneto (óleos) e carvão animal (negro-de-fumo e cinza).

Quando o estoque é aquecido, a água é o primeiro componente a evoluir. À medida que a temperatura do estoque seco aumenta, a pirólise ocorre. Durante a pirólise o estoque é decomposto termicamente para liberar alcatrões, fenóis e gases voláteis leves de hidro- carboneto enquanto o estoque é convertido em carvão animal.

O carvão animal compreende os sólidos residuais que consistem em materiais or- gânicos e inorgânicos. Após a pirólise, o carvão animal tem uma concentração mais elevada s de carbono do que o estoque seco e pode servir como uma fonte de carbono ativado. Nos gaseificadores que operam em uma alta temperatura (> 1200°C) ou em sistemas com uma zona de alta temperatura, a matéria mineral inorgânica é fundida ou vitrificada para formar a uma substância transparente derretida chamada escória. Como a escória está em um estado fundido vitrificado, ela geralmente é considera-

da como não perigosa e pode ser descartada em um aterro como um material não perigoso, ou vendida como um minério, leito de rodovia ou outro material de construção. Está se tor- nando menos desejável descartar o material de lixo pela incineração por causa do desperdí- cio extremo de combustível no processo de aquecimento e o desperdício adicional de des- cartar a cinza como um lixo residual, material que pode ser convertido em um gás de síntese útil e material sólido.

Os meios de realizar um processo de gaseificação variam de várias maneiras, mas dependem de quatro fatores chaves da engenharia: a atmosfera (nível de teor de oxigênio ou ar ou vapor) no gaseificador; o projeto do gaseificador; os meios internos e externos de aquecimento; e a temperatura de funcionamento para o processo. Os fatores que afetam a qualidade do gás de produto incluem: composição do estoque, preparação e tamanho de partícula; taxa de aquecimento do gaseificador; tempo de residência, configuração da planta que inclui se ela emprega um sistema seco ou de pasta de alimentação, geometria do fluxo estoque-reagente, projeto do sistema de remoção de cinza seca ou mineral de escória; se usa um método direto ou indireto de geração e transferência de calor; e o sistema de limpe- za do gás de síntese. A gaseificação é realizada geralmente em uma temperatura na faixa de cerca de 650°C a 1200°C, seja sob vácuo, na pressão atmosférica ou em pressões até aproximadamente 100 atmosferas.

Há numerosos sistemas que foram propostos para capturar o calor produzido pelo processo da gaseificação e utilizar tal calor para gerar a eletricidade, conhecidos geralmente como sistemas de ciclo combinado.

A energia no gás do produto acoplada a quantidades substanciais de calor sensível recuperável produzido pelo processo e durante todo o sistema de gaseificação pode geral- mente produzir suficiente eletricidade para conduzir o processo aliviando, desse modo, a despesa de consumo de eletricidade local. A quantidade de energia elétrica que é exigida para gaseificar uma tonelada de um estoque carbonáceo depende diretamente da composi- ção química do estoque.

Se o gás gerado no processo da gaseificação compreende uma grande variedade de voláteis, tais como o tipo de gás que tende a ser gerado em um gaseificador de baixa temperatura com um estoque carbonáceo de "baixa qualidade", ele é geralmente denomina- do gás de escape. Se as características do estoque e as condições no gaseificador geram um gás em que os CO e H2 são as espécies químicas predominantes, o gás é denominado gás de síntese. Algumas instalações de gaseificação empregam tecnologias para converter o gás de escape bruto ou o gás de síntese bruto em uma composição mais refinada de gás antes da refrigeração e limpeza através de um sistema de condicionamento da qualidade do gás.

Utilizar tecnologia de aquecimento a plasma para gaseificar um material é uma tec-

nologia que é usada comercialmente há muitos anos. O plasma é um gás luminoso de alta temperatura que é pelo menos parcialmente ionizado e é composto de átomos de gás, íons de gás e elétrons. O plasma pode ser produzido com qualquer gás deste modo. Isto dá con- trole excelente sobre reações químicas no plasma, pois, o gás pode ser neutro (por exem- pio, argônio, hélio, neônio), redutor (por exemplo, hidrogênio, metano, amônia, monóxido de carbono) ou oxidante (por exemplo, ar, oxigênio, dióxido de carbono). Na fase bruta, um plasma é eletricamente neutro.

Alguns sistemas de gaseificação empregam calor do plasma para conduzir o pro- cesso de gaseificação em uma alta temperatura e/ou para refinar o gás de escape/gás de síntese convertendo, reconstituindo ou reformando voláteis de cadeia longa e alcatrões em moléculas menores com ou sem a adição de outras entradas ou reagentes. Quando as mo- léculas gasosas entram em contato com o calor do plasma, elas desassociarão em seus átomos constitutivos. Muitos destes átomos reagirão com outras moléculas de entrada para formar novas moléculas, enquanto outros podem recombinar com eles mesmos. À medida que a temperatura das moléculas em contato com o calor do plasma diminui todos os áto- mos recombinam inteiramente. Como os gases de entrada podem ser controlados estequi- ometricamente, os gases de saída podem ser controlados para, por exemplo, produzir níveis substanciais de monóxido de carbono e níveis não substanciais de dióxido de carbono.

As temperaturas muito altas (3000 a 7000°C) atingíveis com aquecimento a plasma permitem um processo de gaseificação a alta temperatura onde virtualmente qualquer esto- que de entrada que inclui lixo na condição como recebido, incluindo líquidos, gases e sólidos em qualquer forma ou combinação pode ser acomodado. A tecnologia do plasma pode ser posicionada dentro de uma câmara preliminar de gaseificação para fazer todas as reações acontecer simultaneamente (gaseificação a alta temperatura), pode ser posicionada dentro do sistema para fazê-las acontecer seqüencialmente (gaseificação a baixa temperatura com refinamento a alta temperatura), ou de alguma combinação das mesmas.

O gás produzido durante a gaseificação de estoque carbonáceo é geralmente muito quente, mas pode conter pequenas quantidades de compostos não desejados e exige tra- tamento adicional para convertê-lo em um produto útil. Uma vez que um material carboná- ceo é convertido a um estado gasoso, substâncias indesejáveis tais como metais, compos- tos de enxofre e cinza, podem ser removidas do gás. Por exemplo, os sistemas da filtração a seco e os purificadores molhados são usados freqüentemente para remover matéria parti- culada e gases ácidos do gás produzido durante a gaseificação. Numerosos sistemas de gaseificação foram desenvolvidos que incluem sistemas para tratar o gás produzido durante o processo da gaseificação.

Estes fatores foram levados em consideração no projeto de vários sistemas diferen- tes que são descritos, por exemplo, nas patentes US 6.686.556, 6.630.113, 6.380.507; 6.215.678, 5.666.891, 5.798.497, 5.756.957 e Pedido de Patente US Números 2004/0251241, 2002/0144981. Há igualmente numerosas patentes em relação a tecnologias diferentes para a gaseificação de carvão para a produção de gases de síntese para uso em várias aplicações, incluindo as patentes US 4.141.694, 4.181.504, 4.208.191; 4.410.336; 4.472.172, 4.606.799; 5.331.906; 5.486.269 e 6.200.430.

A patente US 6.810.821 descreve um aparelho e um método para tratar subproduto do gás de um sistema de tratamento de lixo usando uma tocha de plasma que emprega um gás de trabalho que inclui uma mistura de dióxido de carbono e oxigênio e que exclui o ni- trogênio. A exclusão do nitrogênio é para impedir a formação de óxidos de nitrogênio e de cianeto de hidrogênio que são produzidos devido às reações do nitrogênio no gás de traba- lho de plasma no ar com oxigênio e hidrocarbonetos no vaso/reator a altas temperaturas.

A patente US 5.785.923 descreve um aparelho para derretimento de material em a- limentação contínua que inclui uma câmara de recebimento de gás de entrada que tem um aquecedor de tocha de gás de entrada, tal como uma tocha de plasma, para destruir o mate- rial volátil.

Os sistemas e os processos prévios não trataram adequadamente os problemas que devem ser tratados sobre uma base continuamente em mudança. Alguns destes tipos de sistema de gaseificação descrevem meios para ajustar o processo de gerar um gás útil da reação de gaseificação. Em conseqüência, seria um avanço significativo na arte fornecer um sistema que possa eficientemente gaseificar estoque carbonáceo de uma maneira que maximize a eficiência total do processo e/ou as etapas que compreendem o processo total.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

Um objeto da invenção atual é fornecer um sistema de refinação de gás usando o calor de tocha de plasma. De acordo com um aspecto da invenção, é fornecido um sistema para reformular um gás da entrada a partir de uma reação de gaseificação em um gás re- formulado de composição química definida que compreende uma câmara cilíndrica revestida de refratário que tem uma primeira extremidade e uma segunda extremidade, a dita câmara compreendendo uma entrada para receber o gás da entrada posicionada na ou perto da primeira extremidade da câmara; uma saída para liberar o gás reformulado posicionada na ou perto da segunda extremidade da câmara; uma ou mais entradas de fonte(s) de oxigênio em comunicação fluida com a câmara; e uma ou mais tochas de plasma; onde a(s) dita(s) tocha(s) de plasma aquecem a câmara e o gás de entrada é convertido, desse modo, em gás reformulado.

De acordo com outro aspecto da invenção, é fornecido um método de reformular um gás da entrada de uma reação de gaseificação em um gás reformulado, compreendendo as etapas de entregar o gás de entrada em uma entrada de uma câmara revestida de refra- tário; injetar uma fonte do oxigênio na câmara; aquecer com tocha a câmara com uma ou mais tochas de plasma e, desse modo, produzir o gás reformulado.

Esta invenção fornece um sistema de reformulação de gás para a reformulação de gás de entrada derivado da gaseificação de estoque carbonáceo em gás reformulado de uma composição química definida. Em particular, o sistema de reformulação de gás usa o calor da tocha de uma tocha de plasma para dissociar as moléculas gasosas, desse modo, permitindo sua recombinação em moléculas menores úteis para aplicação a jusante, tal co- mo a geração de energia. O sistema pode igualmente compreender meios de mistura de gás, meios aditivos de processo e um sistema de controle com um ou mais sensores, um ou mais efetores de processo e meios de computação para monitorar e/ou regular a reação de reformulação.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

Estas e outras características da invenção tornar-se-ão mais aparentes na seguinte descrição detalhada em que referência é feita aos desenhos anexados.

A Figura 1 é um diagrama esquemático do sistema de reformulação de gás de a- cordo com uma incorporação da invenção.

A Figura 2 é um diagrama esquemático de uma incorporação de um sistema de re- formulação de gás da invenção acoplado a um gaseificador.

A Figura 3 é um diagrama esquemático de uma incorporação de um sistema de re- formulação de gás da invenção acoplado a dois gaseificadores. A Figura 4 é um diagrama esquemático de uma câmara de reformulação de gás de

acordo com uma incorporação da invenção.

A Figura 5 é um diagrama esquemático de uma incorporação da câmara de refor- mulação de gás.

As Figuras 6 A e B ilustram um arranjo dos defletores em uma incorporação da câ- mara de reformulação de gás. A Figura 6A é um diagrama que ilustra o fluxo de ar dentro da câmara de reformulação de gás que compreende defletores da parede da ponte. A Figura 6B é um diagrama que ilustra o fluxo de ar dentro da câmara de reformulação de gás que compreende turbulador ou defletores de anel de bloqueador.

A Figura 7A é um diagrama que ilustra o fluxo de ar fora de um bocal tipo A. A Figu- ra 7B é um diagrama que ilustra o fluxo de ar fora de um bocal tipo B.

A Figura 8 é um diagrama esquemático que ilustra a orientação das entradas e das aberturas de tocha de plasma de uma incorporação. A Figura 9A é uma vista em seção transversal da câmara de reformulação de gás da Figura 5. A Figura 9B é um diagrama que ilustra o fluxo de ar dentro de um gaseificador que compreende um sistema de reformulação de gás da invenção que inclui a câmara de reformulação de gás da Figura 5. A Figura 9C ilustra a injeção do ar das entradas do ar na câmara e seu efeito no fluxo de ar na câmara da Figura 5.

A Figura 10 é um diagrama esquemático de um reator de transporte acoplado a uma incorporação do sistema de reformulação de gás.

A Figura 11 é um diagrama esquemático de dois gaseificadores de fluxo arrastado, cada um acoplado a uma incorporação do sistema de reformulação de gás. A Figura 12 é um diagrama esquemático de dois gaseificadores de leito fixo, cada

um acoplado a uma incorporação do sistema de reformulação de gás.

A Figura 13 é um diagrama esquemático de um gaseificador ciclônico acoplado a uma incorporação do sistema de reformulação de gás.

A Figura 14 é um diagrama esquemático de um gaseificador orientado horizontal- mente que compreende uma incorporação do sistema de reformulação de gás que inclui a câmara de reformulação de gás da Figura 5.

A Figura 15 é uma vista alternativa do gaseificador e do sistema de reformulação de gás da Figura 14.

A Figura 16 é uma vista em seção transversal do gaseificador e do sistema de re- formulação de gás da Figura 14.

A Figura 17 ilustra uma vista em seção transversal explodida do gaseificador mos- trado na Figura 14 que detalha as caixas de ar, os dedos do êmbolo carregador, o parafuso do extrator de cinza e a borda serrilhada do degrau C.

A Figura 18 detalha a carcaça do êmbolo carregador do gaseificador ilustrado nas Figuras 14.

A Figura 19 é uma vista em seção transversal da câmara de reformulação de gás da Figura 5 que detalha as sustentações refratárias.

A Figura 20 é um diagrama esquemático de uma parcela do sistema de reformula- ção de gás do Exemplo 1 que detalha o sistema de montagem da tocha e de acordo com uma incorporação da invenção.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

A menos que definidos de outra maneira, todos os termos técnicos e científicos u- sados neste têm o mesmo significado compreendido geralmente por alguém habilitado na arte a que esta invenção pertence. Como usado neste, o termo "elemento sensor" é definido para descrever qualquer

elemento do sistema configurado para detectar uma característica de um processo, um dis- positivo do processo, uma entrada do processo ou saída do processo, onde tal característica pode ser representada por um valor característico útil na monitoração, regulação e/ou con- trole de um ou mais processos locais, regionais e/ou globais do sistema. Os elementos de detecção considerados dentro do contexto de um sistema de gaseificação podem incluir, mas não estão limitados a, sensores, detectores, monitores, analisadores ou qualquer com- binação dos mesmos para a detecção de temperatura, pressão, fluxo, composição e/ou ou- tras características de processo, fluido e/ou material, assim como posição e/ou disposição de material em algum ponto dado dentro do sistema e qualquer característica de funciona- mento de qualquer dispositivo de processo usado dentro do sistema. Será apreciado pela pessoa de habilidade ordinária na arte que os exemplos acima de elementos de detecção, embora cada um relevante dentro do contexto de um sistema de gaseificação, não podem ser especificamente relevantes dentro do contexto da divulgação atual e, como tal, os ele- mentos identificados neste como elementos de detecção não devem ser limitados e/ou in- terpretados impropriamente à luz destes exemplos.

Como usado neste, o termo "elementos de resposta" é definido para descrever todo elemento do sistema configurado para responder a uma característica detectada a fim de operar um dispositivo de processo associado operativamente ao mesmo de acordo com um ou mais parâmetros de controle predeterminados, computados, fixos e/ou ajustáveis, onde um ou mais parâmetros de controle são definidos para fornecer um resultado desejado do processo. Os elementos de resposta considerados dentro do contexto de um sistema da gaseificação podem incluir, mas não estão limitados a, acionadores estáticos, pré-ajustados e/ou dinamicamente variáveis, fontes de energia e qualquer outro elemento configurável para transmitir uma ação que pode ser mecânica, elétrica, magnética, pneumática, hidráuli- ca ou uma combinação das mesmas a um dispositivo baseado em um ou mais parâmetros de controle. Os dispositivos de processo considerados dentro do contexto de um sistema de gaseificação, e aos quais ou mais elementos de resposta podem ser acoplados operativa- mente podem incluir, mas sem serem limitados a, meios de entrada de material e/ou esto- que de alimentação, fontes de calor tais como fontes de calor a plasma, meios de entrada de aditivos, vários ventiladores de gás e/ou outros tais dispositivos de circulação de gás, vários reguladores de fluxo de gás e/ou pressão, e outros dispositivos de processo operá- veis para afetar qualquer processo local, regional e/ou global dentro de um sistema de ga- seificação. Será apreciado pela pessoa de habilidade ordinária na arte que os exemplos acima de elementos de resposta, embora cada um relevante dentro do contexto de um sis- tema da gaseificação, não podem ser especificamente relevantes dentro do contexto da di- vulgação atual e, como tal, os elementos identificados neste como elementos de resposta não devem ser limitados e/ou interpretados impropriamente à luz destes exemplos.

Vista geral do sistema

Com referência à Figura 1, esta invenção fornece um sistema de reformulação de gás (GRS) 3000 que compreende câmara de reformulação de gás 3002 que tem uma ou mais entradas de gás 3004, uma ou mais saídas de gás reformulado 3006, uma ou mais tochas de plasma 3008, uma ou mais entradas de fonte de oxigênio 3010 e um sistema de controle.

A invenção fornece um GRS para converter gás bruto de entrada que compreende

moléculas voláteis que podem incluir, por exemplo, monóxido de carbono, hidrogênio, hidro- carbonetos leves e dióxido de carbono e matéria particulada contaminante tais como fuligem e negro-de-fumo produzidos durante a gaseificação de estoque carbonáceo. Este GRS for- nece um ambiente selado para conter e controlar o processo. Ele usa calor de tocha de plasma para dissociar as moléculas voláteis em seus elementos constitutivos que, então, recombinam como um gás de escape reformulado de uma composição química definida. Os aditivos de processo tais como ar e/ou oxigênio e opcionalmente vapor são usados para fornecer a espécie molecular necessária para recombinação. O calor da tocha de plasma igualmente remove as substâncias não desejadas como parafinas, alcatrões, compostos clorados dentre outros, decompondo e convertendo estas substâncias não desejadas em moléculas menores tais como H2 e CO. O GRS ainda compreende um sistema de controle que regula o processo e permite desse modo que o processo seja aperfeiçoado.

O GRS é projetado para ser capaz de converter o gás de entrada de uma reação de gaseificação em um gás de composição definida, com uma constituição química que com- preende moléculas menores em proporção e composição desejável para considerações a jusante.

Sistema de reformulação de gás (GRS)

Com relação à Figura 1, o GRS 3000 compreende câmara de reformulação de gás 3002 que tem uma ou mais entradas de gás de entrada 3004, uma ou mais saídas de gás reformulado 3006, uma ou mais tochas de plasma 3008, uma ou mais entradas de fonte de oxigênio 3010 e um sistema de controle.

A jusante do GRS um ventilador de indução em comunicação gasosa com a câma- ra de reformulação de gás pode ser fornecido para manter a pressão da câmara de reformu- lação de gás em uma pressão desejada, por exemplo, uma pressão de aproximadamente 0 a -5 mbar.

Com relação à Figura 2, em uma incorporação, o GRS 3000 é projetado para ser acoplado diretamente a um gaseificador 2000 tal que a câmara de reformulação de gás 3002 esteja em comunicação gasosa com o gaseificador 2000. A câmara de reformulação de gás 3002 recebe conseqüentemente o gás de entrada diretamente do gaseificador 2000. Em tais incorporações, o GRS 3000 pode ainda compreender um flange de montagem 3014 ou conector para acoplar a câmara de reformulação de gás 3002 ao gaseificador 2000. Para facilitar a manutenção ou o reparo, o GRS 3000 pode opcionalmente ser acoplado de modo reversível ao gaseificador 2000 tal que o GRS 3000, caso necessário, possa ser removido.

Em uma incorporação como demonstrada pela Figura 3, o GRS 3000 é uma unida- de autônoma que receba o gás de entrada de um ou mais tanques de armazenamento ou os um ou mais gaseificadores 2000 através do encanamento 3009 ou canalizações apropria- das. Em tais unidades autônomas, o GRS pode ainda compreender estruturas de sustenta- ção apropriadas.

Câmara de reformulação de gás

Com referência às Figuras 1 a 4, a câmara de reformulação de gás 3002 tem uma ou mais entradas de gás de entrada 3004, uma ou mais saídas de gás reformulado 3006, uma ou mais aberturas para os aquecedores 3016 e uma ou mais aberturas para entradas das fontes de oxigênio.

O gás de entrada entra na câmara de reformulação de gás aquecida por tocha de plasma 3002 através de uma ou mais entradas de gás de entrada 3004 na câmara 3002 e é misturado opcionalmente pelos misturadores 3012 de gás. Um ou mais entradas 3010 são fornecidas através das quais as fontes de oxigênio são injetadas na câmara de reformulação de gás 3002. Uma ou mais saídas de gás reformulado 3006 permitem que o gás reformula- do saia do GRS 3000 e seja passado aos processos a jusante, por exemplo, para refina- mento adicional ou para o armazenamento em instalações de armazenamento.

Objetivos de Projeto

A câmara de reformulação de gás 3002 é uma câmara com um suficiente volume

interno para acomodar o tempo de residência exigido para que a reformulação do gás de entrada em gás reformulado ocorra.

Em conseqüência, ao projetar a câmara de reformulação de gás, o tempo de resi- dência exigido para o gás pode ser considerado. O tempo de residência para o gás é uma função do volume e da geometria da câmara de reformulação de gás, taxa de fluxo do gás, a distância que o gás se desloca e/ou o trajeto do gás através da câmara (isto é, uma pas- sagem linear reta ou um trajeto espiralado, ciclônico, helicoidal ou outro não-linear). A câma- ra de reformulação de gás deve, conseqüentemente, ser formada e dimensionada de manei- ra tal que a dinâmica do fluxo do gás através da câmara permita um tempo adequado de residência do gás. O tempo de residência do gás pode ser modificado pelo uso de jatos de ar que promovem um fluxo espiralado do gás através da câmara de reformulação de gás, tal que a passagem do gás seja não linear e, conseqüentemente, tenha um tempo de residên- cia mais longo.

Em uma incorporação, o tempo de residência do gás é de aproximadamente 0,5 a aproximadamente 2,0 segundos. Em uma incorporação, o tempo de residência do gás é de aproximadamente 0,75 a aproximadamente 1,5 segundos. Em uma incorporação adicional, o tempo de residência do gás é de aproximadamente 1 a aproximadamente 1,25 segundos. Ainda em uma incorporação adicional, o tempo de residência do gás é de aproximadamente 1,2 segundos.

A modelagem de fluxo do GRS pode ser executada para assegurar que um projeto particular de uma câmara de reformulação de gás promova a mistura apropriada de entra- das do processo, e formação em circunstâncias apropriadas para permitir que as reformula- ções químicas exigidos ocorram.

Forma e orientação

A câmara de reformulação de gás 3002 pode ser de qualquer forma, contanto que ela permita o tempo de residência apropriado para permitir suficiente reformulação do gás de entrada em gás reformulado. A câmara de reformulação de gás 3002 pode ser disposta em uma variedade de posições, contanto que a mistura apropriada do gás de entrada ocorra e um tempo de residência desejado seja mantido.

A câmara de reformulação de gás pode ser orientada substancialmente vertical- mente, substancialmente horizontalmente ou angularmente e ter uma larga faixa de relações comprimento para diâmetro que variam de aproximadamente 2:1 a aproximadamente 6: 1. Em uma incorporação, a relação comprimento para diâmetro da câmara de reformulação de gás 3002 é de 3:1.

Em uma incorporação, a câmara de reformulação de gás 3002 é uma estrutura tu- bular reta ou em forma de Venturi que compreende uma primeira (a montante) extremidade e uma segunda (a jusante) extremidade e é orientada em uma posição substancialmente vertical ou em uma posição substancialmente horizontal.

Em uma incorporação, a câmara de reformulação de gás 3002 é posicionada subs- tancialmente horizontalmente ou substancialmente verticalmente, tem um volume projetado para permitir um suficiente tempo de residência do gás para terminar o craqueamento dos compostos orgânicos de hidrocarboneto no gás de entrada, e uma relação comprimen- to/diâmetro projetada para assegurar que a velocidade do gás está na faixa de otimização.

Em uma incorporação como descrita na Figura 5 em que o GRS 3202 é configurado para se acoplar a um gaseificador, a câmara de reformulação de gás 3202 é uma estrutura cilíndrica tampada revestida com refratário reta substancialmente vertical que tem uma ex- tremidade inferior (a montante) aberta 3204 para comunicação gasosa direta com um gasei- ficador 2000 e uma saída de gás reformulado 3206 proximal ou na extremidade superior (a jusante) da câmara. A câmara cilíndrica é formada tampando a extremidade superior (a ju- sante) de um cilindro revestido com refratário com uma tampa revestida com refratário 3203. A fim de facilitar a manutenção ou o reparo, a tampa é selada dè modo removível ao cilin- dro.

A parede da câmara de reformulação de gás pode ser revestida com material refra- tário e/ou uma camisa de água pode encapsular a câmara de reformulação de gás para re- frigeração e/ou geração de vapor ou recuperação do calor utilizável da tocha.

A câmara de reformulação de gás pode ter paredes múltiplas, junto com um meca- nismo de refrigeração para a recuperação de calor, e o sistema de reformulação de gás po- de igualmente incluir trocadores de calor para produção de vapor de alta pressão/alta tem- peratura ou outra capacidade de recuperação de calor.

Opcionalmente, a câmara de reformulação de gás pode incluir uma ou mais câma- ras, pode ser orientada verticalmente ou horizontalmente e pode ter componentes internos, tais como defletores, para promover para a retro mistura e a turbulência do gás.

A câmara de reformulação de gás pode opcionalmente ter um coletor para a maté- ria particulada sólida que pode ser coletada e opcionalmente alimentada no gaseificador para transformação ulterior ou nos compartimentos de resíduos sólidos de um sistema de gaseificação, tal como uma câmara de condicionamento de resíduo sólido, para transforma- ção ulterior.

Os coletores para matéria particulada sólida são conhecidos na arte e incluem, mas não são limitados a, separadores centrífugos, defletores de impacto inerciais, filtros ou simi- lares.

Nas incorporações em que o GRS é acoplado diretamente ao gaseificador, coleto- res de particulados sólidos adicionais podem não ser necessários, pois, os particulados for- mados podem, em parte, cair diretamente de novo no gaseificador. A temperatura do gás reformulado que sai do GRS 3000 variará de aproximada-

mente 400°C a mais de 1000°C. A temperatura pode opcionalmente ser reduzida por um sistema a jusante de troca de calor usado para recuperar calor e esfriar o gás reformulado. Se necessitado por aplicações ou por componentes a jusante, a temperatura de saída do gás reformulado pode ser reduzida recirculando gás reformulado esfriado no topo da câmara de reformulação de gás 3202 tal que o gás reformulado esfriado e o gás reformulado recen- temente produzido se misturem. A câmara de reformulação de gás 3002 pode, conseqüen- temente, opcionalmente incluir entradas proximais à extremidade a jusante da câmara para injetar o gás reformulado esfriado no gás reformulado quente recentemente formado.

Materiais

A câmara de reformulação de gás é geralmente uma câmara revestida com refratá-

rio com um volume interno feito sob medida para acomodar a quantidade apropriada de gás pelo tempo exigido de residência do gás ou de outra forma fabricada de modo que ela seja capaz de suportar altas temperaturas.

Os materiais refratários convencionais que são apropriados para o uso em uma câmara não pressurizada de alta temperatura (por exemplo, até cerca de 1200°C) são bem conhecidos daqueles hábeis na arte. Exemplos de materiais refratários apropriados incluem, mas não são limitados a, cerâmica queimada a alta temperatura, isto é, óxido de alumínio, nitreto de alumínio, silicato de alumínio, nitreto de boro, fosfato de zircônio, cerâmica vítrea e tijolo de alumina elevada contendo principalmente, sílica, alumina, cromia e titania, cobertor cerâmico e tijolo refratário isolante. Onde um material refratário mais robusto é exigido, os materiais tais como Didier Didoflo 89CR e Radex Compacflo V253 podem ser usados.

Em uma incorporação, o refratário pode ser um projeto de múltiplas camadas com

uma camada de alta densidade no interior para resistir a alta temperatura, a erosão e a cor- rosão que está presente na câmara de reformulação de gás. Fora do material de alta densi- dade está um material de mais baixa densidade com propriedades de resistência mais bai- xas, mas fator de isolamento mais elevado. Opcionalmente, fora desta camada está um ma- terial de placa de espuma de densidade muito baixa com fator de isolamento muito elevado que pode ser usado porque ele não será exposto a um ambiente corrosivo que possa existir dentro da câmara de reformulação de gás. O projeto de múltiplas camadas pode ainda com- preender opcionalmente uma camada exterior, entre a placa de espuma e a casca do vaso que é um material de cobertor cerâmico para fornecer uma camada complacente para per- mitir expansão diferencial entre o refratário sólido e a casca do vaso. Os materiais apropria- dos para o uso em um refratário de múltiplas camadas são bem conhecidos na arte.

Em uma incorporação, o refratário de múltiplas camadas pode ainda compreender segmentos de refratário compressível que separam seções de um refratário não compressí- vel para permitir a expansão vertical do refratário. A camada compressível pode opcional- mente ser protegida da erosão sobrepondo refratário de alta densidade expansível.

Em uma incorporação, o refratário de múltiplas camadas pode compreender uma camada internamente orientada de cromia; uma camada média de alumina e uma camada de placa externa.

Em algumas incorporações da invenção, a câmara de reformulação de gás inclui uma camada de até aproximadamente dezessete polegadas, ou mais, de forro refratário especialmente selecionado pela câmara de reformulação de gás inteira para assegurar a retenção máxima de calor da tocha de processamento enquanto é impermeável à reação química dos constituintes químicos intermediários formados durante o processamento.

O forro refratário na seção inferior da câmara de reformulação de gás pode ser mais inclinado a desgaste e deterioração uma vez que ele deve suportar temperaturas mais altas das fontes de funcionamento de calor da tocha de plasma. Em uma incorporação, con- seqüentemente, o refratário na seção inferior é projetado para compreender um refratário de "face quente" mais durável do que o refratário nas paredes e no topo da câmara de reformu- lação de gás. Por exemplo, o refratário nas paredes e na parte superior pode ser feito de tijolo DIDIER RK30, e o refratário de "face quente" diferente para a seção inferior pode ser feito com RADEX COMPAC-FLO V253.

Em incorporações em que a câmara de reformulação de gás é revestida com refra- ! tário, a parede da câmara de reformulação de gás pode opcionalmente incorporar sustenta- ções para o forro refratário ou âncoras refratárias.

Entradas e Saídas de Gás

A câmara de reformulação de gás 3002 compreende uma ou mais as entradas de gás de entrada 3004 para alimentar o gás de entrada na câmara para processamento e uma ou mais saídas ou aberturas de gás reformulado 3006 para passar o gás reformulado pro- duzido nas reações de reformulação ao processamento a jusante ou ao armazenamento. A(s) entrada(s) para o gás de entrada é(são) encontrada(s) na ou perto da primeira extremi- dade ou extremidade a montante. A entrada pode compreender uma abertura ou, alternati- vãmente, pode compreender um dispositivo para controlar o fluxo de gás de entrada na câ- mara de reformulação de gás e/ou um dispositivo para injetar o gás de entrada na câmara de reformulação de gás.

Em uma incorporação, uma ou mais entradas de gás de entrada 3004 para entregar o gás de entrada à câmara de reformulação de gás podem ser incorporadas de uma manei- ra a promover direções de fluxo concorrentes, contracorrentes, radiais, tangenciais, ou ou- tras direções de fluxo da alimentação.

Em uma incorporação, é fornecida uma única entrada de gás de entrada com uma forma cônica crescente.

Em uma incorporação, a entrada compreende a primeira extremidade aberta da câmara de reformulação de gás, por meio da qual ela está em comunicação gasosa direta com o gaseificador.

Nas incorporações em que o gaseificador e os GRS são acoplados diretamente, o local de fixação no gaseificador para acoplar ao GRS pode ser estrategicamente localizado para aperfeiçoar o fluxo de gás e/ou para maximizar a mistura do gás de entrada antes de entrar na câmara de reformulação de gás.

Em uma incorporação, a câmara de reformulação de gás está localizada no centro do gaseificador aperfeiçoando desse modo a mistura do gás de entrada antes de entrar na câmara de reformulação de gás.

Em uma incorporação, a entrada compreende uma abertura encontrada na primeira (a montante) extremidade fechada da câmara de reformulação de gás. Esta incorporação usa uma abertura de entrada de gás de entrada para liberar os voláteis gerados durante a gaseificação de estoque carbonáceo para a câmara.

Em uma incorporação, a entrada compreende uma ou mais aberturas na parede da câmara de reformulação de gás proximais à primeira (a montante) extremidade. Com relação à Figura 3, nas incorporações em que a câmara de reformulação de

gás 3000 é conectada a um ou mais gaseificadores 2000, uma ou mais entradas na câmara de reformulação de gás 3002 podem estar em comunicação direta com um ou mais gaseifi- cadores 2000 através de uma abertura comum ou podem ser conectadas ao gaseificadorf 2000 através do encanamento 3009 ou através de canalizações apropriadas.

O gás reformulado produzido na reação de reformulação sai da câmara de reformu- lação de gás através de uma ou mais saídas de gás reformulado 3006.

Uma ou mais saídas 3006 para o gás reformulado produzido na câmara de reformu-

lação de gás são localizadas na ou perto da segunda extremidade ou extremidade a jusante. A saída pode compreender uma abertura ou, alternativamente, pode compreender um dis- positivo para controlar o fluxo do gás reformulado para fora da câmara de reformulação de gás.

Em uma incorporação, a saída compreende a segunda (a jusante) extremidade a-

berta da câmara de reformulação de gás.

Em uma incorporação, a saída compreende uma ou mais aberturas encontradas na segunda (a jusante) extremidade fechada da câmara de reformulação de gás.

Em uma incorporação, a saída compreende uma abertura na parede da câmara de reformulação de gás perto da segunda (a jusante) extremidade.

Aberturas

A câmara de reformulação de gás compreende várias aberturas que incluem uma ou mais aberturas para aquecedores, uma ou mais aberturas de aditivo de processo e, op- cionalmente, uma ou mais aberturas de acesso, aberturas de vista e/ou aberturas de instru- mentação.

As aberturas de aquecedor incluem aberturas para as fontes de calor preliminares que incluem tochas de plasma e fontes secundárias opcionais.

Em uma incorporação, a câmara de reformulação de gás compreende uma ou mais aberturas para montar tochas de plasma 3016. Em uma incorporação, a câmara de reformulação de gás 3002 compreende duas

ou mais aberturas para montar tochas de plasma 3016.

Em uma incorporação, a câmara de reformulação de gás compreende três ou mais aberturas para montar tochas de plasma.

Em uma incorporação, a câmara de reformulação de gás compreende quatro ou mais aberturas para montar tochas de plasma.

Em uma incorporação, são fornecidas duas aberturas para tochas de plasma posi- cionadas em posições diametrais ao longo da circunferência da câmara de reformulação de gás.

Em uma incorporação, duas aberturas são fornecidas para montar tangencialmente duas tochas de plasma.

Em uma incorporação, as aberturas para as tochas de plasma tangencialmente montadas são localizadas acima das entradas de ar para fornecer exposição máxima ao calor da tocha de plasma.

Opcionalmente, as aberturas para montar tochas de plasma podem ser equipadas com um mecanismo deslizante de montagem para facilitar a inserção e a remoção das to- chas de plasma da câmara de reformulação de gás e podem incluir uma válvula gaveta au- tomática para selar a abertura em seguida à retração das tochas de plasma.

Opcionalmente, uma ou mais aberturas ou entradas de aditivo de processo são in- cluídas para permitir que aditivos de processo, tais como dióxido de carbono, outros hidro- carbonetos ou gases adicionais, sejam injetados na câmara de reformulação de gás. Opcio- nalmente, as aberturas ou as entradas são fornecidas de modo que o gás reformulado que não satisfaça padrões de qualidade possa ser recirculado para a câmara de reformulação de gás para processamento ulterior. Aberturas ou entradas podem ser situadas em vários ân- gulos e/ou posições para promover a mistura turbulenta dos materiais dentro da câmara de reformulação de gás.

Uma ou mais aberturas podem ser incluídas para permitir medições de temperatu- ras, pressões, composição do gás de processo e outras condições de interesse.

Além disso, câmara de reformulação de gás 3002 pode ainda incluir uma ou mais aberturas para fontes de calor de tocha secundárias assistirem no pré-aquecimento ou a - quecimento por tocha da câmara de reformulação de gás.

Opcionalmente, bujões, tampas, válvulas e/ou gavetas são fornecidos para vedar uma ou mais das aberturas ou entradas na câmara de reformulação de gás 3002. Bujões, tampas, válvulas e/ou gavetas apropriados são conhecidos na arte e podem incluir aqueles que são operados manualmente ou automáticos. As aberturas podem ainda incluir vedações apropriadas tais como sobrepostas de vedação.

Aberturas de Fonte(s) de Oxigênio Como notado acima, o GRS compreende uma ou mais entradas para fonte(s) de

oxigênio, a(s) fonte(s) de oxigênio inclui(em) oxigênio, ar enriquecido com oxigênio, ar, meio de oxidação, vapor e outras fontes de oxigênio como seriam compreendidas prontamente. Assim a câmara de conversão de gás compreende uma ou mais aberturas para entradas de fonte(s) do oxigênio.

Em uma incorporação, a câmara de reformulação de gás compreende uma ou mais

aberturas para entradas de ar e/ou oxigênio e, opcionalmente, uma ou mais aberturas para entradas de vapor.

Em uma incorporação, a câmara de reformulação de gás 3002 compreende uma ou mais aberturas de fonte(s) de oxigênio. Em uma incorporação, a câmara de reformulação de gás compreende duas ou mais aberturas de fonte(s) de oxigênio. Em uma incorporação, a câmara de reformulação de gás compreende quatro ou mais aberturas de fonte(s) de oxigê- nio. Em uma incorporação, câmara de reformulação de gás compreende seis aberturas de fonte(s) de oxigênio. Em uma incorporação, são fornecidas nove aberturas de fonte(s) de oxigênio arranjadas em três camadas em torno da circunferência da câmara de reformula- ção de gás. As aberturas de fonte(s) de oxigênio podem estar em vários arranjos contanto que os arranjos forneçam suficiente mistura da(s) fonte(s) de oxigênio com o gás de entra- da.

Misturadores de gás

A câmara de reformulação de gás 3002 pode incluir ainda opcionalmente um ou mais misturadores adicionais ou suplementares de gás na ou perto da entrada de gás de entrada para misturar o gás de entrada tal que o gás de entrada seja de composição e/ou de temperatura mais uniformes e/ou para misturar o gás de entrada com a(s) fonte(s) de aditi- vos de processo ou oxigênio. Os misturadores podem incluir um ou mais jatos de ar (jatos de espiral de ar) na ou perto da entrada de gás de entrada que injetam uma pequena quan- tidade de ar no gás de entrada e criam um movimento em espiral ou uma turbulência na corrente de gás de entrada e, assim, misturam o gás de entrada. Em uma incorporação, o misturador compreende dois ou mais jatos de espiral de ar

na ou perto da entrada de gás de entrada que injetam uma pequena quantidade de ar no gás de entrada e criam um movimento em espiral ou uma turbulência na corrente de gás de entrada e, assim, misturam o gás de entrada se aproveitando da velocidade do ar injetado.

Em uma incorporação, o misturador compreende três ou mais jatos em espiral na ou perto da entrada que injetam uma pequena quantidade de ar no gás de entrada e criam um movimento em espiral ou uma turbulência na corrente de gás de entrada e, assim, mistu- ram o gás de entrada.

Em uma incorporação, o misturador compreende quatro ou mais jatos em espiral de ar na ou perto da entrada que injetam uma pequena quantidade de ar no gás de entrada e criam um movimento em espiral ou uma turbulência na corrente de gás de entrada e, assim, misturam o gás de entrada. O número de jatos em espiral de ar pode ser projetado para proporcionar substancialmente o máximo de mistura e espiral com base na velocidade de saída e no fluxo de ar projetados, de modo que o jato possa penetrar no centro da câmara.

Defletores podem igualmente ser usados para induzir a mistura do gás de entrada criando turbulência no gás de entrada. Um defletor é uma obstrução mecânica ao padrão de fluxo normal. Os defletores servem para obstruir uma seção da área transversal da câmara de reformulação de gás, resultando em um aumento rápido na velocidade de fluxo e uma diminuição rápida correspondente no lado a jusante do defletor. Isto gera um nível elevado de turbulência e apressa a mistura local. Os defletores podem ser localizados em várias posições na câmara de reformula-

ção de gás. Os arranjos de defletor são conhecidos na arte e incluem, mas não se limitam a, defletores de barras transversais, defletores de parede em ponte (Figura 6A), arranjos de defletor de anel bloqueador (Figura 6B) e semelhantes. Em conseqüência, em uma incorpo- ração, o misturador de gás compreende defletores.

Fonte(s) de oxigênio

Como notado acima, o GRS compreende uma ou mais entradas de fonte(s) de oxi- gênio, a(s) fonte(s) de oxigênio pode(m) incluir, mas não se limitam a oxigênio, ar enriqueci- do com oxigênio, ar, meio de oxidação e vapor.

Em uma incorporação, uma ou mais entradas de fonte(s) de oxigênio compreendem um ou mais dentre ar e/ou oxigênio e opcionalmente uma ou mais entrada(s) de vapor.

Em uma incorporação, as entradas de ar e/ou oxigênio e vapor compreendem bo- cais de atomização ou jatos de resistência a alta temperatura. Os bocais de ar apropriados são conhecidos na arte e podem incluir tipos disponíveis no comércio. Um único tipo de bo- cal ou múltiplos tipos diferentes de bocais podem ser usados no GRS. Os bocais de exem- plo incluem bocais do tipo A e bocais do tipo B como ilustrado na Figura 7. O tipo de bocais podem ser escolhidos com base em exigências funcionais, por exemplo, um bocal do tipo A é para mudar o sentido de fluxos de ar para criar as espirais desejadas e um bocal do tipo B é para criar velocidade elevada do fluxo de ar para conseguir determinadas penetrações e a mistura máxima.

Os bocais podem dirigir o ar a um ângulo desejado que seja eficaz para misturar o gás. Em uma incorporação, os jatos de ar são posicionados tangencialmente. Em uma in- corporação, o sopro angular é conseguido tendo um defletor na ponta do bocal de entrada, assim permitindo que as tubulações e os flanges de entrada estejam em esquadro com a câmara de reformulação de gás.

O arranjo das entradas de ar e/ou oxigênio é baseado no diâmetro da câmara de reformulação de gás, no fluxo projetado e na velocidade do jato, de modo que penetração adequada, espiral e mistura substancialmente máximas possam ser conseguidas. Vários arranjos das entradas ou aberturas de oxigênio, entradas ou aberturas de vapor e aberturas para as tochas de plasma que fornecem suficiente mistura do gás de entrada com o oxigê- nio e o vapor injetados e suficiente tempo de residência para que a reação de reformulação ocorra são contemplados pela invenção. Por exemplo, as entradas ou aberturas de oxigênio, as entradas ou aberturas de vapor e as aberturas para as tochas de plasma podem ser ar- ranjadas em camadas em torno da circunferência da câmara de reformulação de gás. Este arranjo permite a injeção tangencial e em camadas de gases de plasma, oxigênio e vapor, o que resulta em um movimento em espiral e mistura adequada do gás de entrada com o oxi- gênio e o vapor e fornece um tempo de residência suficiente para que a reação de reformu- lação ocorra.

Nas incorporações em que as aberturas de entrada de ar e/ou oxigênio são arran- jadas em camadas, as aberturas de entrada de ar e/ou oxigênio podem opcionalmente ser arranjadas para maximizar substancialmente os efeitos de mistura.

Em uma incorporação, todas as aberturas de entrada de ar e/ou oxigênio são posi- cionadas tangencialmente, desse modo permitindo que as aberturas de entrada do nível inferior pré-misturem o gás, o aqueçam com a tocha e comecem um movimento em espiral no gás. O conjunto de aberturas de entrada de ar no nível superior acelera o movimento em espiral, desse modo permitindo que um padrão de vórtice de recirculação seja desenvolvido e persistido.

Com relação à Figura 9, em uma incorporação, o nível mais baixo de aberturas de entrada de ar é composto de quatro jatos, 3212, que pré-misturar os gases gerados de um gaseificador inferior e aquecer o mesmo com tocha. Os outros dois níveis superiores de bo- cais de ar, 3211, fornecerão o impulso principal e o oxigênio para misturar os gases e aque- cer com tocha até a temperatura exigida.

Os arranjos de entradas ou aberturas de vapor são flexíveis no número, nos níveis, nas orientações e no ângulo contanto que eles sejam situados em uma posição para forne- cer capacidades aperfeiçoadas para controle de temperatura.

Em uma incorporação, a câmara de reformulação de gás compreende uma ou mais entradas ou aberturas de vapor. Em uma incorporação, a câmara de reformulação de gás compreende duas ou mais entradas ou aberturas de vapor. As entradas ou aberturas de vapor podem estar em vários arranjos contanto que os arranjos forneçam suficiente mistura com o gás de entrada. Em uma incorporação são fornecidas duas aberturas de entrada de vapor arranjadas em duas camadas em torno da circunferência da câmara de reformulação de gás e posicionadas em posições diametrais.

As aberturas de entrada de oxigênio e/ou vapor podem igualmente ser posiciona- das de modo que injetem oxigênio e vapor na câmara de reformulação de gás em um ângu- Io com a parede interior da câmara de reformulação de gás que promova turbulência ou uma espiral com os gases. O ângulo é escolhido para atingir penetração de jato suficiente e o máximo de mistura com base no diâmetro da câmara e no fluxo e na velocidade pela abertu- ra de entrada de ar projetada.

Em uma incorporação, as entradas de oxigênio e/ou de vapor injetam ar e vapor em um ângulo entre aproximadamente 50-70° da parede interior da câmara de reformulação de gás. Em uma incorporação, as entradas de oxigênio e vapor injetam ar e vapor em um ângu- lo entre aproximadamente 55-65° da parede interior da câmara de reformulação de gás. Em uma incorporação, as entradas de oxigênio e vapor injetam oxigênio e vapor a aproximada- mente um ângulo de 60° da parede interior da câmara de reformulação de gás. Em uma incorporação, as aberturas de entrada de ar podem ser arranjadas de mo-

do que elas estejam todas no mesmo plano, ou elas podem ser arranjadas em planos se- qüenciais. O arranjo de aberturas de entrada de ar é projetado para conseguir efeitos máxi- mos de mistura. Em uma incorporação as aberturas de entrada de ar são· arranjadas em níveis inferiores e superiores. Em uma incorporação, há quatro aberturas de entrada de ar no nível inferior e outras seis aberturas de entrada de ar no nível superior em que três aber- turas de entrada são ligeiramente mais elevadas do que as outras três para criar efeitos de mistura de jato cruzado para conseguir melhor mistura.

Em uma incorporação, a câmara de reformulação de gás inclui entradas do oxigê- nio, aberturas de entrada de vapor e aberturas para tochas de plasma que são arranjadas de modo que haja mistura adequada dos gases e do vapor em toda a câmara.

Opcionalmente, ar pode ser soprado na câmara angularmente de modo que o ar crie uma rotação ou um movimento ciclônico dos gases que passam através da câmara. As tochas de plasma podem igualmente ser anguladas para fornecer rotação adicional da cor- rente.

Tochas de Plasma e Fontes de Calor de Tocha Secundárias

Para que a reação de reformulação ocorra, a câmara de reformulação de gás 3002 deve ser aquecida por tocha até uma temperatura suficientemente alta. Um trabalhador hábil na arte poderia prontamente determinar uma temperatura adequada para a reação de re- formulação. Em uma incorporação, a temperatura é de aproximadamente 800°C a aproxi- madamente 1200°C. Em uma incorporação, a temperatura é de aproximadamente 950°C a aproximadamente 1050°C. Em uma incorporação a temperatura é de aproximadamente 1000°Ca 1200°C.

O GRS conseqüentemente compreende ainda uma ou mais tochas de plasma a ar- co não transferidas 3008. Tochas de plasma a arco não transferidas são conhecidas na arte e incluem tochas de plasma CA e CC a arco não transferidas. Uma variedade de gases foi usada com as tochas de plasma incluindo, mas não se limitando a, ar, O2, N2, Ar, CH4, C2H2 e C3H6. Um trabalhador hábil na arte poderia prontamente determinar o tipo de tochas de plasma que podem ser usadas no GRS.

Em uma incorporação, a tocha de plasma é uma ou mais tochas de plasma a arco CA não transferidas. Em uma incorporação, a tocha de plasma é uma ou mais tochas de plasma a arco CC não transferidas. Em uma incorporação, a tocha de plasma são duas to- chas de plasma CC de polaridade reversa não transferida.

Em uma incorporação, há duas tochas de plasma que são posicionadas tangenci- almente para criar os mesmos sentidos de espiral que as entradas de ar e/ou oxigênio fa- zem. Em uma incorporação, a tocha de plasma são duas tochas de plasma de 300 kW cada qual funcionamento na capacidade (parcial) exigida. Em uma incorporação, o sistema de reformulação de gás compreende uma ou mais

tochas de plasma. Em uma incorporação, o sistema de reformulação de gás compreende duas ou mais tochas de plasma. Em uma incorporação, o sistema de reformulação de gás compreende duas tochas de plasma NTAT1 eletrodo de cobre, refrigeradas a água

Em uma incorporação, o uso do calor da tocha de plasma é minimizado maximi- zando a liberação do calor da tocha que ocorre durante a reformulação de moléculas de carbono ou carbono múltiplo principalmente para CO e H2 otimizando a quantidade de ar e/ou de oxigênio injetados na câmara de reformulação de gás.

O sistema de controle

Em uma incorporação da invenção atual, um sistema de controle pode ser fornecido para controlar um ou mais processos implementados nos, e/ou pelos vários sistemas e/ou subsistemas divulgados neste, e/ou fornecer controle de um ou mais dispositivos de proces- so contemplados neste para afetar tais processos. Geralmente, o sistema de controle pode operativamente controlar vários processos locais e/ou regionais relativos a um dado siste- ma, subsistema ou componente do mesmo e/ou relativos a um ou mais processos globais implementados dentro de um sistema, tal como um sistema de gaseificação, dentro ou em colaboração com o qual as várias incorporações da invenção atual podem ser operadas e ajustar desse modo os vários parâmetros de controle do mesmo adaptados para afetar es- tes processos para um resultado definido. Os vários elementos de detecção e os elementos de resposta podem conseqüentemente ser distribuídos por todos os sistemas controlados, ou com relação a um ou mais componentes dos mesmos, e usados para adquirir várias ca- racterísticas de processo, reagente e/ou produto, comparar estas características às faixas apropriadas de tais características conducentes a conseguir o resultado desejado, e respon- der implementando mudanças em um ou mais dos processos em curso através de um ou mais dispositivos de processo controláveis.

O sistema de controle compreende geralmente, por exemplo, um ou mais elemen- tos de detecção para detectar uma ou mais características relativas aos sistemas, processos implementados nos mesmos, entradas fornecidas para os mesmos, e/ou saídas geradas pelos mesmos. Uma ou mais plataformas de computação são ligadas comunicativamente a estes elementos de detecção para acessar um valor característico representativo das carac- terísticas detectadas, e configuradas para comparar os valores característicos com uma fai- xa predeterminada de tais valores definidos para caracterizar estas características como apropriadas para resultados operacionais e/ou a jusante selecionados, e computar um ou mais parâmetros de controle do processo conducentes a manter o valor característico com esta faixa predeterminada. Uma pluralidade de elementos de resposta pode assim ser ope- rativamente ligada a um ou mais dispositivos de processo operáveis para afetar o sistema, o processo, a entrada e/ou a saída e para ajustar desse modo a característica detectada, e comunicativamente ligada às plataformas de computação para acessar os parâmetros de controle de processo computados e operar os dispositivos de processo de acordo com os mesmos. Em uma incorporação, o sistema de controle fornece um controle com retroalimen- tação, alimentação para frente e/ou preditivo de vários sistemas, processos, entradas e/ou saídas relativos à conversão do estoque carbonáceo em um gás, de modo a promover uma

eficiência de um ou mais processos implementados em relação a mesma. Por exemplo, vá-

\

rias características de processo podem ser avaliadas e controlavelmente ajustadas para influenciar estes processos, as quais podem incluir, mas não são limitadas a, valor calorífico e/ou composição do estoque de alimentação, as características do gás de produto (por e- xemplo, valor calorífico, temperatura, pressão, fluxo, composição, teor de carbono, etc.), o grau de variação permitido a tais características e o custo das entradas contra o valor das saídas. Ajustes contínuos e/ou em tempo real para vários parâmetros de controle, que po- dem incluir, mas não são limitados a, potência da fonte de calor, taxa(s) de alimentação de aditivo (por exemplo, oxigênio, oxidantes, vapor, etc.), taxa(s) de alimentação de estoque (por exemplo, uma ou mais alimentações distintas e/ou misturadas), reguladores de pres- são/fluxo de gás e/ou do sistema (por exemplo, ventiladores, válvulas de alívio e/ou controle, chamas, etc.), e similares, podem ser executados de uma maneira pela qual uma ou mais características relacionadas ao processo são avaliadas e aperfeiçoadas de acordo com as especificações de projeto e/ou a jusante.

Alternativamente, ou além a isso, o sistema de controle pode ser configurado para monitorar a operação dos vários componentes de um sistema dado para assegurar a opera- ção apropriada e, opcionalmente, para assegurar que o(s) processo(s) executado(s) desse modo estão dentro dos padrões reguladores, quando tais padrões se aplicam.

De acordo com uma incorporação, o sistema de controle pode ainda ser usado na monitoração e no controle do impacto energético total de um sistema dado. Por exemplo, um sistema dado pode ser operado de modo que um impacto energético do mesmo seja reduzido, ou outra vez minimizado, por exemplo, aperfeiçoando um ou mais processos im- plementados pelo mesmo, ou outra vez aumentando a recuperação de energia (por exem- plo, calor desperdiçado) gerada por estes processos. Alternativamente, ou além disso, o sistema de controle pode ser configurado para ajustar uma composição e/ou outras caracte- rísticas (por exemplo, temperatura, pressão, fluxo, etc.) de um gás de produto gerado atra- vés do(s) processo(s) controlado(s) de modo que tais características não sejam somente apropriadas para uso a jusante, mas igualmente aperfeiçoadas substancialmente para uso eficiente e/ou ótimo. Por exemplo, em uma incorporação onde o gás de produto é usado para acionar um motor a gás de um tipo dado para a produção de eletricidade, as caracterís- ticas do gás de produto podem ser ajustadas de modo que estas características são mais bem combinadas com as características ótimas da entrada para tais motores.

Em uma incorporação, o sistema de controle pode ser configurado para ajustar um processo dado de modo que limitações ou diretrizes de desempenho com respeito a reagen- tes e/ou tempos de residência de produto em vários componentes, ou com respeito a vários ? processos do processo total, sejam satisfeitas e/ou otimizadas. Por exemplo, uma taxa de processo a montante pode ser controlada de modo a combinar substancialmente um ou mais processos a jusante subseqüentes.

Além disso, o sistema de controle pode, em várias incorporações, ser adaptado pa-

ra o controle seqüencial e/ou simultâneo de vários aspectos de um processo dado de uma maneira contínua e/ou em tempo real.

Geralmente, o sistema de controle pode compreender qualquer tipo de arquitetura do sistema de controle apropriada para a aplicação em mãos. Por exemplo, o sistema de controle pode compreender um sistema de controle substancialmente centralizado, um sis- tema de controle distribuído, ou uma combinação dos mesmos. Um sistema de controle cen- tralizado compreenderá geralmente um controlador central configurado para comunicar-se com o vários dispositivos de detecção locais e/ou remotos e elementos de resposta configu- rados para detectar respectivamente as várias características relevantes ao processo con- trolado e responder às mesmas através de um ou mais dispositivos de processo controlá- veis adaptados para afetar diretamente ou indiretamente o processo controlado. Usando uma arquitetura centralizada, a maioria das computações são implementadas centralmente através de um processador ou de processadores centralizados, de modo que a maioria do hardware e/ou software necessários para implementar o controle do processo está Iocaliza- da em uma mesma posição.

Um sistema de controle distribuído compreenderá geralmente dois ou mais contro- ladores distribuídos que podem cada um se comunicar com os elementos respectivos de detecção e resposta para monitorar características locais e/ou regionais, e respondem ao mesmo através de dispositivos de processo locais e/ou regionais configurados para afetar um processo ou sub-processo local. A comunicação pode igualmente ocorrer entre controla- dores distribuídos através de várias configurações de rede, onde uma característica detec- tada através de um primeiro controlador pode ser comunicada a um segundo controlador para resposta no mesmo, onde tal resposta distai pode ter um impacto na característica de- tectada na primeira posição. Por exemplo, uma característica de um gás de produto a jusan- te pode ser detectada por um dispositivo de monitoração a jusante, e ajustada ajustando um parâmetro de controle associado com o conversor que é controlado por um controlador a montante. Em uma arquitetura distribuída, o hardware e/ou software de controle são distribu- ídos igualmente entre controladores, onde um mesmo mas modularmente configurado es- quema de controle pode ser implementado em cada controlador, ou vários esquemas de controle modulares cooperativos podem ser implementados em controladores respectivos.

Alternativamente, o sistema de controle pode ser subdividido em subsistemas de controle locais, regionais e/ou globais separados contudo comunicativamente ligados. Tal arquitetura pode permitir que um processo dado, ou série de processos inter-relacionados, ocorram e sejam controlados localmente com interação mínima com outros subsistemas de controle locais. Um sistema de controle mestre global poderia, então, comunicar-se com cada um dos subsistemas de controle locais respectivos para dirigir ajustes necessários aos processos locais para um resultado global.

O sistema de controle da invenção atual pode usar qualquer uma das arquiteturas acima, ou qualquer outra arquitetura conhecida geralmente na arte que seja considerada dentro do escopo geral e da natureza da divulgação atual. Por exemplo, processos controla- dos e implementados dentro do contexto da invenção atual podem ser controlados em um ambiente local dedicado, com comunicação externa opcional com qualquer sistema de con- trole central e/ou remoto usado para processos a montante e a jusante relativos, quando aplicável. Alternativamente, o sistema de controle pode compreender um sub-componente de um sistema de controle regional e/ou global projetado para controlar cooperativamente um processo regional e/ou global. Por exemplo, um sistema de controle modular pode ser projetado de modo que os módulos de controle controlem interativamente vários sub- componentes de um sistema enquanto prevê comunicações inter-modulares como necessá- rio para o controle regional e/ou global.

O sistema de controle compreende geralmente um ou mais processadores centrais, conectados e/ou distribuídos, uma ou mais entradas para receber características detectadas atuais dos vários elementos de detecção e uma ou mais saídas para comunicar parâmetros de controle novos ou atualizados aos vários elementos de resposta. Uma ou mais platafor- mas de computação do sistema de controle podem igualmente compreender uma ou mais mídias legíveis por computador locais e/ou remotos (por exemplo, ROM, RAM, mídias remo- víveis, meios de acesso locais e/ou de rede, etc.) para armazenar nos mesmos vários parâ- metros de controle predeterminados e/ou reajustados, jogo de faixas de operação caracte- rísticas de sistema e processo preferidas, software de monitoração e controle do sistema, dados operacionais, e semelhantes. Opcionalmente, as plataformas de computação podem igualmente ter acesso, seja diretamente ou através de vários dispositivos de armazenamen- to de dados, a dados de simulação de processo e/ou otimização de parâmetros do sistema e meios de modelagem. Também, as plataformas de computação podem ser equipadas com uma ou mais interfaces gráficas de usuário e periféricos de entrada para fornecer acesso administrativo ao sistema de controle (atualizações do sistema, manutenção, modificação, adaptação a novos módulos de sistema e/ou equipamento, etc.), assim como vários periféri- cos de saída opcionais para comunicar dados e informação com fontes externas (por exem- pio, modem, conexão de rede, impressora, etc.).

O sistema de processamento e qualquer um dos sistemas de sub-processamento podem compreender exclusivamente hardware ou qualquer combinação de hardware e software. Qualquer um dos sistemas de sub-processamento pode compreender qualquer combinação de um ou mais controladores proporcionais (P)1 integrais (I) ou diferenciais (D), por exemplo, um controlador P, um controlador I, um controlador PI, um controlador PD1 um controlador PID1 etc. Será aparente a uma pessoa hábil na arte que a escolha ideal das combinações de controladores Ρ, I, e D depende da dinâmica e do tempo de retardo da parte do processo de reação do sistema de gaseificação e da faixa das condições de fun- cionamento que a combinação pretende controlar, e da dinâmica e do tempo de retardo do controlador da combinação. Será aparente a uma pessoa hábil na arte que estas combina- ções podem ser implementadas em uma forma de fio rígido análoga que pode continuamen- te monitorar através dos elementos de detecção, o valor de uma característica e comparar o mesmo com um valor específico para influenciar um elemento de controle respectivo para fazer um ajuste adequado, através dos elementos de resposta, para reduzir a diferença en- tre o valor observado e o específico. Será mais aparente a uma pessoa hábil na arte que as combinações podem ser implementadas em um ambiente de hardware-software digital mis- turado. Os efeitos relevantes da amostragem adicionalmente discricionária, aquisição de dados e processamento digital são conhecidos de uma pessoa hábil na arte. O controle por combinação de Ρ, I, D pode ser implementado em esquemas de controle de alimentação para frente e retroalimentação.

Em controle corretivo, ou retroalimentação, o valor de um parâmetro de controle ou variável de controle, monitorado através de um elemento de detecção apropriado, é compa- rado a um valor ou faixa específica. Um sinal de controle é determinado com base no desvio entre os dois valores e fornecido a um elemento de controle a fim reduzir o desvio. Apreciar- se-á que uma retroalimentação convencional ou um sistema de controle responsivo podem ainda ser adaptados para compreender um componente adaptável e/ou com preditivo, onde a resposta a uma condição dada pode ser customizada de acordo com reações modeladas e/ou previamente monitoradas para fornecer uma resposta reativa a uma característica de- tectada enquanto limita ultrapassagens potenciais em ação compensatória. Por exemplo, dados adquiridos e/ou históricos fornecidos para uma dada configuração de sistema podem ser usados cooperativamente para ajustar uma resposta a uma característica de sistema e/ou processo sendo detectada para estar dentro de uma faixa dada de um valor ótimo para o qual respostas precedentes foram monitoradas e ajustadas para fornecer um resultado desejado. Tais esquemas de controle adaptáveis e/ou preditivos são conhecidos na arte e, como tal, não são considerados como desviando do escopo geral e da natureza da divulga- ção atual. Elementos de Controle

Os elementos de detecção contemplados dentro do contexto atual, como definidos e descritos acima, podem incluir, mas não são limitados a, elementos que monitoram com- posição química de gás, taxa de fluxo e temperatura do gás de produto, monitoram a tempe- ratura, monitoram a pressão, monitoram a opacidade do gás e vários parâmetros em relação à tocha (isto é, potência e posição da tocha).

Parâmetros Monitorados As tecnologias de gaseificação rendem geralmente um gás de produto cuja razão

H2:CO varia de tão alta quanto cerca de 6:1 até tão baixa quanto cerca de 1:1 com a aplica- ção a jusante ditando a razão ótima H2:CO. Em uma incorporação, a razão resultante H2:CO é 1,1-1,2:1. Em uma incorporação a razão resultante H2:CO é 1,1:1.

A razão resultante H2:CO no gás reformulado é dependente do cenário de operação (pirolítico ou adequada relação 02/Ar), da temperatura de processamento, do teor de umida- de e do teor relativo de C, H do estoque de alimentação gaseificado, assim como da quanti- dade de alimentação suplementar de carbono.

Levando em consideração um ou mais dos fatores acima, o sistema de controle da invenção regula a composição do gás reformulado sobre uma faixa de possíveis razões H2:CO ajustando o balanço entre calor de tocha de plasma aplicado, ar e/ou oxigênio, car- bono e vapor permitindo desse modo que a composição do gás reformulado seja aperfeiço- ada para uma aplicação a jusante específica.

Numerosos parâmetros operacionais podem ser monitorados regularmente ou con- tinuamente para determinar se o sistema está operando dentro do ponto ajustado ótimo. Os parâmetros que estão sendo monitorados podem incluir, mas não são limitados a, composi- ção química, taxa de fluxo e temperatura do gás de produto, a temperatura em vários pontos dentro do sistema, a pressão do sistema e vários parâmetros em relação à tocha (isto é, potência e posição da tocha) e os dados são usados para determinar se há necessidade de um ajuste aos parâmetros de sistema. A Composição e a Opacidade do Gás Reformulado

O gás de produto pode ser amostrado e analisado usando métodos bem conheci- dos de um técnico hábil. Um método que pode ser usado para determinar a composição química do gás de produto é a análise de cromatografia de gás (GC). Os pontos de amostra para estas análises podem ser situados em todo o sistema. Em uma incorporação, a com- posição do gás é medida usando um Analisador Infravermelho de Transformada de Fourier (FTIR) que mede o espectro infravermelho do gás.

Uma parte desta invenção é determinar se muito ou pouco oxigênio está presente na corrente de saída e ajustar o processo de acordo. Em uma incorporação, um analisador ou sensor na corrente de monóxido de carbono detecta a presença e a concentração de dióxido de carbono ou outros material rico em oxigênio de referência apropriado. Em uma incorporação, o oxigênio é medido diretamente.

Em uma incorporação, os sensores analisam a composição do gás reformulado quanto a monóxido de carbono, hidrogênio, hidrocarbonetos e dióxido de carbono e dos da- dos analisados um controlador emite um sinal às entradas do oxigênio e/ou vapor para con- trolar a quantidade de oxigênio e/ou de vapor injetados na câmara de reformulação de gás e/ou um sinal às tochas de plasma.

Em uma incorporação, um ou mais monitores opcionais de opacidade são instala-

dos dentro do sistema para fornecer retroalimentação em tempo real da opacidade, desse modo, fornecendo um mecanismo opcional para a automatização de taxas de entrada de aditivo de processo, principalmente vapor, para manter o nível de matéria particulada abaixo da concentração máxima permissível.

A Temperatura em Várias Posições no Sistema

Em uma incorporação, são fornecidos meios para monitorar a temperatura do gás reformulado e a temperatura nos locais situados em todo o sistema, onde tais dados são adquiridos de modo contínuo. Os meios para monitorar a temperatura na câmara, por e- xemplo, podem ser situados na parede exterior da câmara, ou no interior do refratário na

parte superior, no meio e na parte inferior da câmara. Adicionalmente, sensores para moni- torar a temperatura da saída do gás reformulado são fornecidos.

Em uma incorporação, os meios para monitorar a temperatura são fornecidos por termopares instalados em posições no sistema como necessário.

A Pressão do Sistema

Em uma incorporação, são fornecidos meios para monitorar a pressão dentro do

vaso de reação, onde tais dados são adquiridos em uma base contínua, em tempo real. Em uma incorporação mais adicional, estes meios de monitoramento de pressão compreendem sensores de pressão tais como transdutores de pressão ou tomadas de pressão situadas em qualquer lugar no vaso de reação, por exemplo, em uma parede vertical do vaso de rea-

ção.

A Taxa de Fluxo de Gás

Em uma incorporação, são fornecidos meios para monitorar a taxa de fluxo de gás de produto nos locais situados em todo o sistema, onde tais dados são adquiridos de modo contínuo.

As flutuações no fluxo de gás podem ser o resultado de condições não homogê-

neas (por exemplo, mau funcionamento da tocha ou parada para a mudança de eletrodo ou mau funcionamento de outro equipamento de suporte). Como uma medida temporária, as flutuações no fluxo de gás podem ser corrigidas pelo controle de retroalimentação da veloci- dade, taxas de alimentação de material, estoque secundário, ar, vapor e potência de tocha.

Se as flutuações no fluxo de gás persistirem, o sistema pode ser desligado até que o pro- blema esteja resolvido.

Adição de Aditivos de Processo Em uma incorporação; o sistema de controle compreende elementos de resposta para ajustar os reagentes, incluindo quaisquer aditivos de processo, para gerenciar a refor- mulação química do gás de entrada em gás reformulado. Por exemplo, aditivos de processo podem ser alimentados na câmara para facilitar a reformulação eficiente de um gás de en- trada de alguma composição química em um gás reformulado de uma composição química desejada diferente.

Em uma incorporação, se os sensores detectam dióxido de carbono em excesso no gás reformulado, a injeção do vapor e/ou oxigênio é diminuída.

Os elementos de resposta contemplados dentro do contexto atual, como definido e descrito acima, podem incluir, mas não são limitados a, vários elementos de controle aco- plados operativamente a dispositivos relacionados ao processo configurados para afetar um processo dado pelo ajuste de um parâmetro de controle dado relacionado ao mesmo. Por exemplo, dispositivos de processo operáveis dentro do contexto atual através de um ou mais elementos de resposta podem incluir, mas sem ser limitados aos, elementos que regu- Iam as entradas de fonte(s) de oxigênio e calor da tocha de plasma.

Ajustando a Potência para uma Tocha (Calor da Tocha)

O processo da invenção usa a capacidade de controle do calor da tocha de plasma para conduzir a reação. A adição de ar de processo na câmara de refinação igualmente car- rega parte da carga térmica da tocha liberando energia calorífica da tocha com combustão do gás reformulado. A taxa de fluxo de ar de processo é ajustada para manter a potência da tocha em uma boa faixa de operação.

A potência da tocha de plasma é ajustada para estabilizar as temperaturas de saída de gás reformulado no ponto ajustado de projeto. Em uma incorporação, para assegurar que os alcatrões e a fuligem formados no gaseificador são inteiramente decompostos o ponto ajustado de projeto é de aproximadamente 1000°C.

Ajustando a Pressão dentro do Sistema

Em uma incorporação, o sistema de controle compreende um elemento de resposta para controlar a pressão interna da câmara. Em uma incorporação, a pressão interna é man- tida em uma pressão negativa, isto é, uma pressão ligeiramente abaixo da pressão atmosfé- rica. Por exemplo, a pressão do reator será mantida a aproximadamente 1-3 mbar de vácuo. Em uma incorporação, a pressão do sistema é mantida em uma pressão positiva.

Uma incorporação exemplar de tais meios para controlar a pressão interna é forne- cida por um ventilador de indução em uma comunicação gasosa com o GRS. O ventilador de indução empregado assim mantém o sistema em uma pressão negativa. Nos sistemas em que a pressão positiva é mantida o ventilador é comandado para operar-se em um mais baixo RPM do que no caso da pressão negativa ou um compressor pode ser usado.

Em resposta aos dados adquiridos pelos sensores de pressão situados em todo o sistema, a velocidade do ventilador de indução será ajustada se a pressão no sistema esti- ver aumentando (por meio de que o ventilador aumentará a velocidade) ou diminuindo (por meio de que o ventilador diminuirá a velocidade). Além disso, de acordo com o processo da invenção, o sistema pode ser mantido sob ligeira pressão negativa em relação à pressão atmosférica para impedir que gases sejam expelidos para o ambiente.

A pressão pode ser estabilizada ajustando a velocidade do ventilador de gás refor- mulado. Opcionalmente, em velocidades abaixo da freqüência de funcionamento mínima do ventilador, um controle secundário cancela e ajusta a válvula de recirculação preferivelmen- te. Uma vez que a válvula de recirculação retorna a inteiramente fechada, o controle prelimi- nar re-engata.

Gaseificadores para Uso com o GRS

A invenção é adaptada para uso com um ou mais gaseificadores e para uso com vários tipos de gaseificadores. O gaseificador converte o estoque carbonáceo em um produ- to de gás de entrada. Os estágios da gaseificação do estoque incluem: i) secagem do esto- que para remover a umidade residual, ii) volatilização de constituintes temporários do esto- que secado para produzir um intermediário de carvão animal, e iii) reformular o carvão ani- mal em gás de entrada e cinza. Os produtos gasosos do processo de gaseificação incluem conseqüentemente os constituintes voláteis e o gás de entrada, que são submetidos à etapa de reformação a plasma da invenção para fornecer o produto de gás reformulado bruto. Geralmente, um gaseificador compreende uma câmara revestida com refratário que

tem uma ou mais entradas de estoque, um meio de aquecimento por tocha, uma ou mais entradas opcionais de aditivo de processo, uma saída de gás, e uma saída ou sistema de remoção opcional de resíduo sólido ou escória.

O processo de gaseificação pode ser realizado em uma variedade de gaseificado- res diferentes que incluem o gaseificador descrito abaixo no exemplo ou um dentre numero- sos gaseificadores padrão como são conhecidos na arte. Exemplos de gaseificadores co- nhecidos na arte incluem, mas não são limitados a, vasos de reação de fluxo retido, reatores de leito fluidizado e reatores de forno giratório, cada qual é adaptado para aceitar estoque sob a forma de sólidos, particulados, pasta, líquidos, gases ou uma combinação dos mes- mos. O gaseificador pode ter uma ampla faixa de razões comprimento para diâmetro e pode ser orientado verticalmente ou horizontalmente.

Em uma incorporação, o gaseificador para uso com a invenção é um gaseificador de reator de transporte 3401 (Figura 10) que arrasta o estoque de alimentação na corrente de gás e recicla o mesmo pela zona de gaseificação para assegurar reformulação máxima do estoque de alimentação em gás de entrada. O GRS 3000 pode opcionalmente ser aco- plado diretamente ao gaseificador de reator de transporte na saída do gás.

Em uma incorporação, o gaseificador para uso com a invenção é um gaseificador ν de fluxo arrastado 3402A, 3402B (Figura 11). O acoplamento do GRS 3000 ao gaseificádor de fluxo arrastado aumentará o tempo de residência para as reações serem terminadas e adicionará uma segunda zona de alta temperatura para assegurar ainda mais a qualidade do gás.

Em uma incorporação, o gaseificador para uso com a invenção é um gaseificador

de leito fixo 3403A, 3403B (Figura 12). O gaseificador de leito fixo pode ser de uma multipli- cidade de projetos que controlam o fluxo e as características da pilha para gaseificação (e pirólise). O GRS 3000 é acoplado à saída de gás de entrada para assegurar a reação com- pleta do gás em moléculas mais simples de gás. Em uma incorporação, o gaseificador para uso com a invenção é um gaseificador

de ciclone 3404 (Figura 13).

Exemplo

As Figuras 14 a 18 mostram um conversor que incorpora uma incorporação do GRS que compreende a câmara de reformulação de gás mostrada na Figura 5. O gaseificador 2200 compreende uma câmara de gaseificação de piso escalonado,

orientada horizontalmente, revestida de refratário 2202 que tem uma entrada de estoque de alimentação 2204, saída de gás 2206 e uma saída de resíduo sólido 2208. A câmara de gaseificação 2202 é um conjunto de peças soldadas de aço revestido de refratário que tem um piso escalonado com uma pluralidade de níveis de piso 2212, 2214, 2216. A saída de resíduo sólido é equipada com um extrator de cinza que compreende

um parafuso extrator 2209 que puxará a cinza para fora do gaseificador e a alimentará a um sistema de transporte de cinza.

Cada degrau tem um piso perfurado 2270 através do qual ar aquecido pode ser in- troduzido. Para evitar o bloqueio dos furos de ar durante o processamento, o tamanho do furo de ar é selecionado de modo que ele crie uma restrição e, assim, uma queda de pres- são através de cada furo. Esta queda de pressão é suficiente para impedir que as partículas de lixo entrem nos furos.

A alimentação de ar para cada nível ou degrau é independentemente controlável. Alimentação independente e distribuição de ar através do piso perfurado 2270 são conse- guidas por uma caixa de ar separada 2272, 2274, 2276 que forma o piso de cada degrau.

O movimento pelos degraus é facilitado por uma série de êmbolos transportadores de múltiplos dedos 2228, 2230, 2232, com o piso de cada degrau sendo atendido por um único êmbolo transportador de múltiplos dedos. A série de êmbolos transportadores ainda permite o controle da altura da pilha em cada degrau e do tempo de residência total do ma- terial reagente na câmara de gaseificação. Cada êmbolo é capaz de movimento sobre o comprimento total ou parcial desse degrau em velocidades variáveis.

Cada unidade de êmbolo compreende uma porção guia montada externamente, um -êmbolo de múltiplos dedos que têm membros opcionais de acoplamento à porção guia, sis- tema de movimentação externamente montado e meios de controle externamente monta- dos. A porção guia compreende um par de trilhas alongadas geralmente horizontais, geral- mente paralelas 2240 (a), 2240 (b) (não mostradas) montadas em um quadro. Cada um das trilhas tem uma seção transversal substancialmente em forma de L. O êmbolo compreende um corpo de êmbolo 2326 e uma série de dedos de êmbolo alongados, substancialmente retangulares 2328 dimensionados para se moverem de modo deslizante pela abertura vedá- vel correspondente na parede da câmara.

A potência para propelir os êmbolos ao longo das trilhas é fornecida por um motor de passo variável elétrico externamente montado 2256 que aciona um eixo de saída de mo- tor 2258 de modo selecionável no sentido para diante ou reverso permitindo a extensão e a retração do êmbolo em uma taxa controlada. Os sensores de posição 2269 transmitem in- formação sobre a posição do êmbolo ao sistema de controle. Opcionalmente, o motor pode ainda compreender uma caixa de engrenagens. Duas engrenagens de roda dentada 2260 acionadoras são montadas no eixo de saída do motor. As rodas dentadas 2260 acionadoras e as rodas dentadas acionadas correspondentes 2262 montadas em uma árvore 2264 en- grenam operativamente com os membros de corrente 2266 que são fixados por suportes 2268 ao bloco retangular alongado 2244.

No gaseificador de piso escalonado, as condições nos degraus individuais são a- perfeiçoadas para graus diferentes de secagem, volatilização e reformulação de carbono.

O estoque de alimentação é introduzido na câmara, sobre o primeiro degrau atra- vés da entrada de estoque de alimentação (421). A faixa de temperatura normal para este degrau (segundo medida na parte inferior da pilha de material) encontra-se entre 300 e 900°C. O processo principal aqui é aquele de secagem com alguma volatilização e conver- são de carbono.

O degrau Il é projetado para ter uma faixa de temperatura na parte inferior entre 400 e 950°C. O processo principal é aquele de volatilização com um grau pequeno (o res- tante) da operação de secagem assim como uma quantidade substancial de conversão de carbono.

A faixa de temperatura do degrau Ill encontra-se entre 600 e 1000°C. O processo

principal no Degrau Ill é aquele de conversão de carbono com uma menor quantidade (o restante) de volatilização.

À medida que o material de alimentação sólido progride através da câmara ele per- de sua massa e volume quando sua fração volátil é volatilizada para formar gás de entrada e o carvão animal resultante é reagido para formar gás de entrada adicional e cinza.

O gás de entrada não refinado sai através da saída de gás 2206 do gaseificador 2200 para o GRS 3200 que é acoplado de modo vedável ao gaseificador através de um flange de montagem 3214 que conecte diretamente a saída de gás do gaseificador com a única entrada de gás de entrada conicamente formada do GRS. Ar é injetado na corrente de gás de entrada através das aberturas 3212 de espiral para criar um movimento em espiral ou turbulência na corrente de gás de entrada, desse modo misturando o gás de entrada e criando um padrão de vórtice de recirculação dentro do GRS. O tempo de residência do gás dentro do GRS é de aproximadamente 1,2 segundos.

Com relação à Figura 5, o GRS compreende uma câmara cilíndrica revestida com refratário montada de modo substancialmente vertical que tem uma razão comprimento para diâmetro de 3:1 e uma única entrada de gás de entrada conicamente formada à qual o ga- seificador é conectado através de um flange de montagem 3214. A câmara é tampada com uma tampa revestida com refratário 3203 desse modo criando uma câmara de reformulação de gás vedada 3202.

A câmara de reformulação de gás compreende várias aberturas que incluem uma ou mais aberturas para aquecedores 3216, uma ou mais aberturas para uma ou mais fontes 3210 de oxigênio e, opcionalmente, uma ou mais aberturas de acesso ou de visita 3326 e/ou aberturas 3226 de instrumentação. Além disso, a câmara de reformulação de gás é equipa- da com pontos de levantamento 3230.

O refratário usado na parede da câmara é um projeto de múltiplas camadas com uma camada de alta densidade no interior para resistir a alta temperatura, erosão e corrosão que estão presentes na câmara, uma camada média de material de mais baixa densidade com mais baixas propriedades de resistência, mas fator mais elevado de isolação, e uma camada exterior de placa de espuma de densidade muito baixa com fator muito elevado de isolação. A camada exterior, entre a placa de espuma e o casco de aço do vaso é um mate- rial de cobertor cerâmico para fornecer uma camada complacente para permitir a expansão diferencial entre o sólido refratário e o casco do vaso. A expansão vertical do refratário é fornecida para por meio de uma camada refratária compressível que separa seções do re- fratário não compressível. A camada compressível é protegida contra a erosão por refratário de alta densidade sobreposto mas extensível.

Com relação à Figura 19, a câmara de reformulação de gás compreende ainda um sistema de apoio refratário que compreende uma série de prateleiras estendidas circunfe- rencialmente 3220. Cada prateleira é segmentada e inclui folgas para permitir a expansão. Cada segmento 3222 de prateleira é suportado por uma série de suportes de sustentação 3224.

Nesta incorporação do GRS, uma ou mais entradas para uma ou mais fonte(s) de oxigênio incluem entradas de ar e de vapor.

O GRS ainda compreende três níveis de bocais de ar tangencialmente posiciona- dos, duas tochas de plasma tangencialmente localizadas, seis aberturas de termopares, duas aberturas de queimador, duas aberturas de transmissor de pressão e diversas abertu- ras de reserva.

Com relação à Figurar 9, ar é injetado na corrente de gás por três níveis de bocais de ar que incluem quatro jatos no nível inferior 3212 e outros seis jatos no nível superior 3211 em que três jatos são ligeiramente mais elevados do que outros três para criar efeitos de mistura de jato transversal para conseguir melhor mistura.

O GRS ainda inclui duas tochas de plasma NTAT1 DC montadas tangencialmente de 300 kW, refrigeradas a água, de eletrodo de cobre, apoiadas em um mecanismo desli- zante. As duas tochas de plasma são localizadas acima dos bocais de ar para fornecer ex- posição máxima ao calor da tocha de plasma (veja Figura 9, 3216).

A fonte de alimentação do plasma converte energia CA trifásica em energia CC pa- ra cada tocha de plasma. Como uma etapa intermediária, a unidade converte primeiramente a entrada CA trifásica em uma única fase de alta freqüência. Isto permite melhor Iineariza- ção da eventual saída CC na seção do interruptor inversor. A unidade permite que a volta- gem CC de saída flutue a fim de manter a corrente CC estável

Cada tocha de plasma 3208 é montada em um mecanismo deslizante que pode mover a tocha 3208 para dentro e para fora da câmara de reformulação de gás. A tocha 3208 é selada para a câmara de reformulação de gás 3202 por meio de uma sobreposta de vedação. Esta sobreposta é vedada de encontro a uma válvula de gaveta que é, por sua vez, montada sobre e selada ao vaso. Para remover uma tocha 3208, ela é puxada para fora da câmara de reformulação 3202 pelo mecanismo deslizante. O movimento inicial da corrediça incapacita a fonte de alimentação de alta tensão da tocha para finalidades de se- gurança. A válvula de gaveta fecha automaticamente quando a tocha 3208 retraiu próximo à válvula e a circulação de refrigerante é parada. As mangueiras e o cabo são desconectados da tocha 3208, a sobreposta é liberada da válvula de gaveta e a tocha 3208 é levantada por uma grua.

A recolocação de uma tocha 3208 é feita usando o reverso do procedimento acima; o mecanismo deslizante pode ser ajustado para permitir variação da profundidade de inser- ção da tocha 3208. A válvula de gaveta é operada mecanicamente de modo que a operação seja automática. Um atuador pneumático 3233 é usado para retirar automaticamente a to- cha no caso de falha de sistema de refrigeração. O ar comprimido para operar o atuador é fornecido de um reservatório de ar dedicado de modo que potência esteja sempre disponível mesmo no caso de falha da energia elétrica. O mesmo reservatório de ar fornece o ar para a válvula de gaveta 3234. Uma tampa eletricamente intertravada é usada como uma caracte- rística adicional de segurança impedindo o acesso às conexões de alta tensão da tocha.

Os termopares são posicionados em várias posições em relação à câmara de re- formulação de gás de modo que a temperatura do gás reformulado dentro do GRS seja mantida aproximadamente em IOOO0C e se ela cair abaixo desta temperatura a energia para as tochas de plasma ou a injeção de ar são aumentadas.

Nesta incorporação, o fluxo de ar em cada degrau é pré-ajustado para manter fai- xas e proporções de temperatura substancialmente constantes entre degraus. Por exemplo, aproximadamente 36% do fluxo de ar total podem ser dirigidos ao degrau A, aproximada- mente 18% ao degrau B e aproximadamente 6% ao degrau C, o restante sendo dirigido a um GRS em anexo (por exemplo, 40% do fluxo de ar total). Alternativamente, as relações de entrada de ar podem ser variadas dinamicamente para ajustar temperaturas e processos que ocorrem dentro de cada degrau do gaseificador e/ou do GRS.

As moléculas dentro da mistura gasosa dentro da câmara de reformulação de gás dissociam em seus elementos constitutivos na zona de arco de plasma e, então, reformadas no gás reformulado. O gás reformulado bruto quente sai do GRS através da saída de gás reformulado 3206.

Da invenção assim descrita será aparente que a mesma pode ser variada de várias maneiras. Tais variações não devem ser consideradas como um desvio do espírito e do es- copo da invenção, e todas essas modificações que seriam aparentes a uma pessoa qualifi- cada são destinadas a serem incluídas dentro do escopo das seguintes reivindicações.

Claims

1. Sistema de reformulação de gás (GRS) para reformular um gás de entrada GRS de uma reação da gasificação em um gás compreendendo um gás reformulado a plasma da composição química definida, CARACTERIZADO pelo fato do sistema compreender: (a) uma câmara tendo uma primeira extremidade e uma segunda extremidade, tal câmara compreendendo: uma entrada de gás de entrada GRS para receber o gás da entrada GRS, a entrada do gás da entrada de GRS posicionada ou perto da primeira extremidade da câmara; uma saída de gás reformulado a plasma para liberar o gás reformulado a plasma, a saída do gás de saída GRS posicionada ou perto da dita segunda extremidade da dita câ- mara; uma ou mais entradas de fonte (s) de oxigênio em uma comunicação fluida com a dita câmara; e (b) uma ou mais fontes de calor a plasma; em que a dita uma ou mais fontes de ca- Ior por plasma são configuradas para fornecer o calor para promover a dissociação de molé- culas gasosas no gás de entrada do GRS em que então recombine dentro do gás reformu- lado a plasma.

2. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de estar associado operativamente com um sensor para detectar conteúdo do dito gás reformulado a plasma e/ou um sensor para determinar o fluxo do dito gás reformulado a plasma, o sistema GRS também compreendendo um sistema de controlo para receber dados dos ditos de de- tecção e controlar a injeção de oxigênio e/ou de vapor dentro do sistema de GRS.

3. Sistema de reformulação a gás (GRS) configurável para executar processos para reformulação de um gás de entrada tendo uma primeira composição química dentro de um gás reformulado a plasma tendo uma segunda composição química, CARACTERIZADO pelo fato do GRS compreender: um ou mais fontes de calor a plasma; e uma ou mais câmaras de reformulação de gás, pelo menos uma das câmaras com- preendendo uma ou mais entradas de gás de entrada para receber o gás da entrada e uma ou mais saídas de gás reformulado a plasma para liberar um gás compreendendo o gás reformulado a plasma, a câmara de reformulação de gás operativamente associada com uma ou mais fontes de calor a plasma, as fontes de calor a plasma configuradas para forne- cer o calor para promover a dissociação das moléculas gasosas no gás de entrada em que então recombine dentro do gás reformulado a plasma; e opcionalmente, operativamente associado com um sistema de controle compreen- dendo: A. um ou mais elementos de detecção configurados para detectar uma ou mais ca- racterísticas de um processo, um dispositivo do processo, uma entrada do processo e/ou saída do processo; B. um ou mais elementos de resposta configurados para afetar uma ou mais carac- terísticas de um ou mais processos dentro do GRS; e C. uma ou mais plataformas de computação operativamente associadas com um ou mais dos elementos de detecção e um ou mais dos elementos de resposta, uma ou mais plataformas de computação configuradas para receber pelo menos sinais de entrada de um elemento sensor e para fornecer sinais de controle pelo menos a um elemento de resposta para tanto manter ou ajustar um processo característico dentro do GRS; em que o sistema de controle é configurado para utilizar o controle de alimentação anterior ou controle de alimentação-posterior ou controle de previsão ou controle adaptável ou uma combinação dos mesmos.

4. Sistema de reformulação a gás (GRS), de acordo com a reivindicação 3, CARACTERIZADO pelo fato de que o gás de entrada é obtido a partir de uma reação da gasificação e compreende um gás de escape cru e/ou gás de síntese.

5. Sistema de reformulação a gás (GRS)1 de acordo com a reivindicação 3, CARACTERIZADO pelo fato de que o gás de entrada é transferido para o sistema de refor- mulação de gás subseqüente para movimento ciclônico.

6. Sistema de reformulação a gás (GRS), de acordo com a reivindicação 3, CARACTERIZADO pelo fato de que o GRS é associado operativamente com um sistema de controle compreendendo: A. um ou mais elementos de detecção configurados para detectar um ou mais ca- racterísticas de um processo, um dispositivo do processo, uma entrada do processo e/ou saída do processo; B. um ou mais elementos de resposta configurados para afetar uma ou mais carac- terísticas de um ou mais processos dentro do GRS; e C. uma ou mais plataformas de computação operativamente associadas com um ou mais dos elementos de detecção e um ou mais dos elementos de resposta, uma ou mais plataformas de computação configuradas para receber pelo menos sinais de entrada de um elemento de detecção e para fornecer sinais de controle de pelo menos um elemento de resposta tanto para manter ou ajustar um processo característico dentro do GRS; em que o sistema de controle é configurado para utilizar o controle de alimentação- anterior ou controle de alimentação-posterior ou controle de previsão ou controle adaptável ou uma combinação dos mesmos.

7. Sistema de reformulação a gás (GRS), de acordo com a reivindicação 3, CARACTERIZADO pelo fato de que o gás de entrada de uma primeira composição química e o gás reformulado a plasma de uma segunda composição química compreendem diferen- tes razões de C0/C02 e de H2/H20.

8. Sistema de reformulação a gás (GRS), de acordo com a reivindicação 3, CARACTERIZADO pelo fato de que o gás reformulado a plasma de uma segunda composi- ção química tem uma composição química desejada e/ou um valor calorífico desejado e/ou um valor calorífico otimizado.

9. Sistema de reformulação a gás (GRS), de acordo com a reivindicação 3, CARACTERIZADO pelo fato de que pelo menos uma das ditas fontes de calor a plasma é uma tocha de plasma.

10. Sistema de reformulação a gás (GRS), de acordo com a reivindicação 3, CARACTERIZADO pelo fato de que pelo menos uma das ditas câmaras de reformulação de gás é uma câmara refratário-alinhada em que: uma ou mais entradas de gás de entrada para receber o gás de entrada são posi- cionadas ou perto de uma extremidade a montante da câmara, em que pelo menos uma das entradas do gás de entrada é opcionalmente associada operativamente com os um ou mais elementos da detecção e/ou de resposta; uma ou mais saídas de gás reformulado a plasma para liberar o gás compreenden- do um gás reformulado a plasma são posicionadas em ou perto de uma extremidade a ju- sante da câmara, em que pelo menos uma das saídas de gás reformuladas a plasma é op- cionalmente associada operativamente com um ou mais elementos da detecção e/ou de resposta; e a câmara também compreende: uma ou mais entradas do aditivo de processo em uma comunicação fluida com a câmara, em que pelo menos uma das entradas do aditivo de processo é opcionalmente operativamente associada com um ou mais elementos de detec- ção e/ou de resposta.

11. Sistema de reformulação a gás (GRS), de acordo com a reivindicação 10, CARACTERIZADO pelo fato de que um ou mais fontes de calor a plasma do GRS e as en- tradas do gás de entrada são cooperativamente configuradas para promover o com corren- te, contracorrente, radial, tangencial, ou outro sentido de fluxo da alimentação do gás da entrada relativo a uma ou mais fontes de calor a plasma.

12. Sistema de reformulação a gás (GRS), de acordo com a reivindicação 3, CARACTERIZADO pelo fato de que e o GRS é configurado para fornecer um tempo de re- sidência do gás de aproximadamente 0,5 a aproximadamente 2,0 segundos.

13. Sistema de reformulação a gás (GRS), de acordo com a reivindicação 3, CARACTERIZADO pelo fato de que uma ou mais das fontes de calor a plasma do GRS fornecem uma temperatura de aproximadamente de 800°C a aproximadamente 1200°C, em que pelo menos uma das fontes de calor a plasma é opcionalmente operativamente associ- ada com um ou mais elementos de detecção e/ou de resposta.

14. Sistema de reformulação a gás (GRS)1 de acordo com a reivindicação 3, CARACTERIZADO pelo fato de que uma ou mais fontes de calor a plasma do GRS utilizam um gás selecionado a partir do grupo compreendendo em ar, O2, N2, Ar, CH4, C2H2 e o C3H6

15. Sistema de reformulação a gás (GRS), de acordo com a reivindicação 3, CARACTERIZADO pelo fato de que pelo menos uma das fontes de calor a plasma do sis- tema da reformulação do gás é uma tocha de plasma arco A.C. não-transferida opcional- mente operativamente associada com um ou mais elementos de detecção e/ou da resposta.

16. Sistema de reformulação a gás (GRS), de acordo com a reivindicação 3, CARACTERIZADO pelo fato de que pelo menos uma das fontes de calor a plasma do GRS é uma tocha de plasma arco C.D. não-transferida opcionalmente operativamente associada com um ou mais elementos de detecção e/ou da resposta.

17. Sistema de reformulação a gás (GRS), de acordo com a reivindicação 3, CARACTERIZADO pelo fato de que pelo menos uma das fontes de calor a plasma do GRS é uma tocha de plasma D.C. de polaridade reversa, não-transferida opcionalmente operati- vãmente associada com um ou mais elementos de detecção e/ou da resposta.

18. Sistema de reformulação a gás (GRS), de acordo com a reivindicação 3, CARACTERIZADO pelo fato de que pelo menos uma das fontes de calor a plasma do GRS é uma água refrigerada, tocha de plasma DC NTAT eletrodo de cobre, opcionalmente ope- rativamente associada com um ou mais elementos de detecção e/ou da resposta.

19. Sistema de reformulação a gás (GRS), de acordo com a reivindicação 3, CARACTERIZADO pelo fato de que o GRS compreende uma ou mais fontes de calor se- cundárias para assistir no aquecimento da câmara de reformulação de gás, em que pelo menos uma das fontes de calor secundárias está opcionalmente operativamente associada com um ou mais elementos de detecção e/ou da resposta.

20. Sistema de reformulação a gás (GRS), de acordo com a reivindicação 3, CARACTERIZADO pelo fato de que o GRS compreende uma substancialmente câmara de reformulação de gás orientada verticalmente.

21. Sistema de reformulação a gás (GRS), de acordo com a reivindicação 3, CARACTERIZADO pelo fato de que o GRS compreende uma substancialmente câmara de reformulação de gás orientada horizontalmente.

22. Sistema de reformulação a gás (GRS), de acordo com a reivindicação 3, CARACTERIZADO pelo fato de que a relação do comprimento-por-diâmetro da câmara de reformulação de gás é de aproximadamente 2:1 a 6:1.

23. Sistema de reformulação a gás (GRS), de acordo com a reivindicação 3, CARACTERIZADO pelo fato de que a câmara de reformulação de gás é orientada angular- mente com uma relação de comprimento por diâmetro variando de 2:1 a 6:1

24. Sistema de reformulação a gás (GRS), de acordo com a reivindicação 3, CARACTERIZADO pelo fato de que o GRS é configurado para fornecer por recuperação de calor e refrigeração do gás reformulado a plasma e/ou para fornecer por geração do vapor e refrigeração do gás reformulado a plasma.

25. Sistema de reformulação a gás (GRS)1 de acordo com a reivindicação 3, CARACTERIZADO pelo fato de que duas ou mais das fontes de calor a plasma são posi- cionadas em posições diametrais ao longo da circunferência da câmara de reformulação do gás e onde pelo menos um das fontes de calor a plasma é opcionalmente operativamente associada com um ou mais elementos de detecção e/ou de resposta.

26. Sistema de reformulação a gás (GRS), de acordo com a reivindicação 3, CARACTERIZADO pelo fato de que o GRS é configurável para processar o gás da entrada compreendendo monóxido de carbono, hidrogênio, hidrocarbonetos leves, dióxido de carbo- no, matéria de partícula contaminantes e as combinações dos mesmos.

27. Sistema de reformulação a gás (GRS), de acordo com a reivindicação 3, CARACTERIZADO pelo fato de que pelo menos uma das entradas do gás da entrada com- preende um controlador para controlar o fluxo do gás da entrada no gás dentro da câmara de reformulação de gás, onde o controlador é opcionalmente operativamente associado com um ou mais elementos de detecção e/ou de resposta.

28. Sistema de reformulação a gás (GRS), de acordo com a reivindicação 3, CARACTERIZADO pelo fato de que pelo menos uma da entrada do gás da entrada da câ- mara de reformulação de gás é posicionada em uma parede câmara de reformulação de gás próxima a uma extremidade a montante.

29. Sistema de reformulação a gás (GRS), de acordo com a reivindicação 3, CARACTERIZADO pelo fato de que o GRS compreende umas ou mais entradas de aditivo de processo em comunicação fluida com a câmara de reformulação de gás e configurado para introduzir um ou mais aditivos de processo a esta, onde pelo menos uma das entradas do aditivo de processo é opcionalmente operativamente associado com um ou mais elemen- tos de detecção e/ou de resposta.

30. Sistema de reformulação a gás (GRS), de acordo com a reivindicação 29, CARACTERIZADO pelo fato de que o GRS é operativamente associado com um sensor para detectar o índice do gás reformulado a plasma dito e/ou um sensor para determinar o fluxo do dito gás reformulado a plasma, o sistema de GRS também compreendendo um con- trolador do processo para receber dados dos ditos detectores e injeção de controle de um ou mais aditivos de processo.

31. Sistema de reformulação a gás (GRS), de acordo com a reivindicação 10, CARACTERIZADO pelo fato de que um ou mais aditivos de processo são selecionados a partir do grupo de uma fonte do oxigênio, vapor, dióxido de carbono e de um hidrocarboneto.

32. Sistema de reformulação a gás (GRS), de acordo com a reivindicação 3, CARACTERIZADO pelo fato de que a câmara de reformulação de gás compreende uma ou mais entradas do aditivo de processo para uma fonte de oxigênio, em que pelo menos uma das entradas do aditivo de processo é opcionalmente operativamente associada com um ou mais elementos de detecção e/ou de resposta.

33. Sistema de reformulação a gás (GRS), de acordo com a reivindicação 3, CARACTERIZADO pelo fato de que o GRS compreende meios para promover a mistura do gás de entrada.

34. Sistema de reformulação a gás (GRS), de acordo com a reivindicação 33, CARACTERIZADO pelo fato de que os meios para promover a mistura do gás compreen- dem defletores situados em várias localizações na câmara de reformulação do gás para promover para posterior mistura e turbulência do gás de entrada, em que um ou mais dos defletores são um arranjo do defletor de barra transversal ou um arranjo do defletor da pare- de ou um arranjo do defletor de anel bloqueador.

35. Sistema de reformulação a gás (GRS), de acordo com a reivindicação 3, CARACTERIZADO pelo fato de que o GRS compreende um ou mais jatos do ar configura- dos para promover um movimento e/ou uma turbulência de roda no fluxo do gás da entrada, em que pelo menos um dos jatos do ar é opcionalmente operativamente associado com um ou mais elementos de detecção e/ou de resposta.

36. Sistema de reformulação a gás (GRS), de acordo com a reivindicação 33, CARACTERIZADO pelo fato de que os meios para promover a mistura do gás compreen- dem aberturas para fontes do oxigênio e/ou aberturas para as tochas a plasma cooperati- vamente configuradas para promover a mistura do gás de entrada, onde pelo menos uma das aberturas é opcionalmente operativamente associada com um ou mais elementos de detecção e/ou de resposta.

37. Sistema de reformulação a gás (GRS), de acordo com a reivindicação 36, CARACTERIZADO pelo fato de que as aberturas são posicionadas tangencialmente dentro da câmara de reformulação de gás.

38. Sistema de reformulação a gás (GRS), de acordo com a reivindicação 33, CARACTERIZADO pelo fato de que os meios para promover a mistura do gás compreen- dem uma configuração da câmara de reformulação de gás para permitir que o ar seja venti- lado dentro da câmara angularmente, em uma maneira que o ar crie uma rotação ou um movimento ciclônico do gás de entrada.

39. Sistema de reformulação a gás (GRS), de acordo com a reivindicação 36, CARACTERIZADO pelo fato de que as aberturas para fontes do oxigênio são configuradas para injetar uma fonte do oxigênio a um ângulo para uma parede interior da câmara de re- formulação de gás.

40. Sistema de reformulação a gás (GRS), de acordo com a reivindicação 39, CARACTERIZADO pelo fato de que as aberturas para fontes do oxigênio são configuradas para injetar em um ângulo entre aproximadamente 50° e 70° à parede interior da câmara de reformulação de gás.

41. Sistema de reformulação a gás (GRS)1 de acordo com a reivindicação 3, CARACTERIZADO pelo fato de que o GRS é operativamente associado com meios para coletar e alimentar a matéria de partícula sólida dentro de um ou mais sistemas ligados ope- rativamente para um processamento suplementar.

42. Sistema de reformulação a gás (GRS)1 de acordo com a reivindicação 3, CARACTERIZADO pelo fato de que o GRS compreende um ou mais ventiladores de indu- ção em uma comunicação gasosa com a câmara de reformulação de gás, em que pelo me- nos um dos ventiladores de indução é opcionalmente operativamente associado com um ou mais elementos de resposta e/ou um ou mais de detecção.

43. Sistema de reformulação a gás (GRS)1 de acordo com a reivindicação 42, CARACTERIZADO pelo fato de que os ventiladores de indução e um ou mais elementos de detecção e/ou de resposta são configurados para manter uma pressão de aproximadamente 0 a -5mbar dentro da câmara de reformulação de gás.

44. Processo para converter um gás de entrada de uma primeira composição quí- mica dentro de um gás reformulado a plasma de uma segunda composição química, CARACTERIZADO pelo fato de que o processo compreende as etapas de: (a) aplica calor a plasma ao gás de entrada em uma temperatura suficiente para separar pelo menos uma parcela das moléculas no gás da entrada; (b) permite que as moléculas separadas sejam recombinadas para fornecer um gás reformulado a plasma; (c) opcionalmente dá sentindo de fluxo de turbulência, contracorrente, radial, tan- 25 gencial ou outro ao gás de entrada durante as etapas (a) e/ou (b), e (d) efetua ajustes em umas ou mais etapas do processo quando necessário para produzir o gás reformulado a plasma de uma segunda composição química.

45. Processo, de acordo com a reivindicação 44, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende a etapa de adicionar um ou mais aditivos de processo ao gás de entrada.

46. Processo, de acordo com a reivindicação 45, CARACTERIZADO pelo fato de que um ou mais aditivos de processo são selecionados a partir de uma fonte do oxigênio, vapor, dióxido de carbono e hidrocarboneto.

47. Processo, de acordo com a reivindicação 46, CARACTERIZADO pelo fato de que a fonte de oxigênio é oxigênio, ar de oxigênio-enriquecido, o ar, meio de oxidação, va- por ou uma combinação dos mesmos.

48. Processo, de acordo com a reivindicação 44, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende a etapa de ajustar a quantidade de aditivos de processo adicionados ao gás de entrada tal que a liberação do calor durante a reformulação seja maximizada.

49. Processo, de acordo com a reivindicação 48, CARACTERIZADO pelo fato de que, compreende a etapa de capturar excesso de calor do processo de reformulação para transferência ou reciclagem.

50. Produto de gás reformulado a plasma, CARACTERIZADO pelo fato de ser for- mado por um processo para converter um gás de entrada de uma primeira composição quí- mica em um gás reformulado a plasma de uma segunda composição química, o processo compreendendo as etapas de: (a) aplicando calor a plasma ao gás de entrada a uma temperatura suficiente para dissociar pelo menos uma porção de moléculas no gás de entrada; (b) permitindo que as moléculas dissociadas sejam recombinadas para fornecer um gás reformulado a plasma; (c) opcionalmente dando sentido de fluxo de turbulência, contracorrente, radial, tan- gencial ou outro ao gás de entrada durante as etapas (a) e/ou (b), e (d) efetuando ajustes em umas ou mais etapas do processo quando necessário pa- ra produzir o gás reformulado a plasma de uma segunda composição química.