CN101560408B - 垃圾、有机废弃物的气化系统及设备 - Google Patents

Abstract

垃圾、有机废弃物的气化系统及设备，涉及垃圾处理设备，气化系统主要由风干器、气相循环气化炉、除尘/净化设备、压缩机、气柜和连接管道组成，其中：气化炉内设置烘干区、热解区、气化一区、气化二区、燃烬区和蓄热腔，炉外由循环风机和循环风管构成气相循环回路。系统中，风干器的出料口连接到气化炉的进料口，气化炉的合成气输出接口通过引气风机连接到除尘/净化设备，除尘/净化设备连接到压缩机，压缩机连接到气柜。本系统采用气相循环气化炉内设置蓄热腔的技术措施，有利于提高垃圾燃料的气化率和品质，同时有效瓦解剧毒物二恶英及消除焦油，把垃圾、有机废弃物转化为二次清洁能源，包括生产城市煤气、氢气、甲醇和二甲醚液化气。

Description

垃圾、有机废弃物的气化系统及设备

所属技术领域 

本发明涉及垃圾、有机废弃物的处理设备，特别涉及到垃圾气化设备。 

背景技术

当前，能源紧张，环保形势严峻。垃圾随着我国国民经济的发展及城市规模的不断扩大而迅速增加，并且其有害成分的含量也越来越高，如处理不好，将会污染环境，威胁人民的身体健康，这不仅会制约社会的进步，也影响到国民经济的可持续发展。当前，我国处理生活垃圾主要有卫生填埋技术、堆肥(生化)技术和焚烧技术，大部分地区采用卫生填埋法处理生活垃圾，这不但需占用大量的土地、浪费资源，而且容易污染土地及地下水；采用堆肥法仅利用40％左右的有机物，需建设配套的焚烧工艺设备，还需要有卫生填埋场相配套，堆肥制品中的重金属存在污染土壤和进入食品链作物的可能，同样存在二次污染的隐患；采用焚烧法来处理城市生活垃圾，余热用来发电或供热，可以做到减量化、资源化处理生活垃圾，但由于生活垃圾含水量高、热值低，一般的垃圾焚烧设备在运行时需用煤或燃油之类的常规燃料助燃，同时存在烟气中污染物含量高、不能有效消除致癌剧毒物二恶英和呋喃、烟气净化系统复杂等缺点；现有的垃圾焚烧设备只适应处理城市生活垃圾，而不能普及到村镇，不能实现低成本并且达到环保要求的处理水分更高、热值更低的村镇生活垃圾。 

把垃圾、有机废弃物通过气化或间接液化的方法转化为清洁的二次能源，可以取得双重的有益效果，一是可以解决环境污染问题，二是可以摆脱对石油煤炭资源的依赖。由于生活垃圾的特点是含水量高、热值低、含氯物多，焚烧时易生成剧毒物二恶英，用常规的设备转化成的合成气热值低，品质达不到应用的要求，因此，至今未见有把生活垃圾转化为二次清洁能源的商业化应用报道。 

发明内容

本发明的目的是要克服现有技术和设备的缺点，实现垃圾、有机废弃物的结合利用，在消纳处理垃圾的同时，实现把垃圾转化为高热值的合成气，所产合成气用于生产包括城市煤气、氢气、甲醇、二甲醚液化气的二次清洁能源产品，从而使垃圾转化项目能得到商业化的应用。所述的垃圾、有机废弃物包括生活垃圾、医疗垃圾、农业废弃物、林业废弃物、木材加工废弃物和工业高分子废弃物。 

本发明的一种垃圾、有机废弃物的气化系统，包括生活垃圾的气化和净化设备，系统主要由风干器(1)、气化炉(2)、除尘/净化设备、压缩机(14)、气柜(15)和连接管道组成，其中：风干器(1)的前部依次设置有垃圾料斗(102)和送风口(103)，后部设置抽风口(105)，出料口(106)在风干器(1)的尾部，设备运行时，使垃圾物料充满风干器(1)的内腔，把风源从送风口(103)送入风干器(1)内，再从抽风口(105)引出风干器(1)，使气流穿越垃圾物料的料层带走水分，把垃圾物料进行吹干，风干器(1)内有螺旋输送器(104)把垃圾物料由前部送往后部，垃圾物料在风干器(1)边运行边进行风干，然后由尾部的出料口(106)送入气化炉；气化炉(2)为气相循环气化炉，炉内设置烘干区(2-VI)、热解区(2-V)、气化一区(2-IV)、气化二区(2-II)、燃烬区(2-III)和蓄热腔(2-I)，气化炉的进料口(201)在烘干区(2-VI)的顶部；所述的蓄热腔(2-I)为曲径构造，高温合成气在通过蓄热腔时，把一部分热能传递给了蓄热炉墙，利用蓄热炉墙蓄贮热能，使蓄热腔(2-I)内的维持高温环境，使气化延续进行，从而延长了炉内的高温气化行程，同时还通过蓄热炉墙(207)向气化一区(2-IV)、热解区(2-V)和烘干区(2-VI)辐射热能，为垃圾燃料烘干、热解及气化的吸热所需提供一部分热量；气化炉外由循环风机(228)和循环风管(229)构成气相循环回路，把气化炉内烘干区(2-VI)、热解区(2-V)和气化一区(2-IV)生成的气(汽)态混合物进行循环气化处理，消除合成气中的焦油、煤烟和瓦解二恶英；除尘/净化设备包括旋风除尘器(11)、湿法净化器(12)、袋式除尘器(12b)其中的一种或多种组合。各设备之间的布局设置为：风干器(1)为气化系统的前级设备，风干器(1)的后级设备是气化炉(2)，气化炉(2)的后级是除尘/净化设备，除尘/净化设备的后级是压缩机(14)，压缩机(14)的后级是气柜(15)。各设备之间的连接方式为下列其中的一种：

a.当除尘/净化设备仅设置为湿法净化器(12)或袋式除尘器(12b)时，系统中，风干器(1)的出料口(106)连接到气化炉(2)的进料口(201)，气化炉(2)的合成气输出接口(203)通过引气风机(13)连接到湿法净化器(12)或袋式除尘器(12b)的合成气进口(1204)，湿法净化器(12)或袋式除尘器(12b)的净化合成气出口(1201)连接到压缩机(14)的吸气口，压缩机(14)的排气口连接到气柜(15)； 

b.当除尘/净化设备同时设置为旋风除尘器(11)和湿法净化器(12)时，系统中，风干器(1)的出料口(106)连接到气化炉(2)的进料口(201)，气化炉(2)的合成气输出接口(203)连接到旋风除尘器(11)的合成气进口(1101)，旋风除尘器(11)的合成气出口(1102)通过引气风机(13)连接到湿法净化器(12)的合成气进口(1204)，湿法净化器(12)的净化合成气出口(1201)连接到压缩机(14)的吸气口，压缩机(14)的排气口连接到气柜(15)。 

系统运行时，把经空气预热器(9)加热后的热风通过风干器(1)内的垃圾物料层，控制风干器(1)的操作温度在70～110℃之间，垃圾物料在风干装置内的滞留时间为1～3小时，使高水分的垃圾燃料含水量在进入气化炉之前大为降低，从而降低气化炉内的能量消耗。把经过风干器(1)风干处理的垃圾燃料从气化炉(2)的进料口(201)送入气化炉内，同时，把空气或氧气或水蒸汽作为气化剂送入炉内的气化一区(2-IV)和气化二区(2-II)，垃圾燃料在气化炉(2)内通过烘干、热解、气化和残炭燃烬，生成以一氧化碳和氢气为主要成分的合成气；垃圾燃料在气化炉(2)内完成气化及残炭燃烬后的灰渣通过排渣口排入水封式渣池(25)，灰渣可用作生产建材或肥料；气化炉(2)内生成合成气从气化炉的合成气输出接口(203)引出，通过余热锅炉回收热量后，再通过除尘/净化设备进行除尘和净化处理，用氢氧化钙或氢氧化钠为吸收剂对合成气进行脱氯、脱硫和脱氟后，由压缩机(14)把净化后的合成气送入气柜(15)贮存，合成气可作为城市煤气利用，或作为生产氢气、甲醇和二甲醚的原料气使用。 

本发明中，为了利用气化余热，在系统中设置余热锅炉，包括一体式余热锅炉、烟道式余热锅炉其中的一种或二种，一体式余热锅炉设置在气化炉(2)内，烟道式余热锅炉设置在炉外的合成气输送管道之间。当系统中设置烟道式余热锅炉时，余热锅炉(6)设置在气化炉(2)与除尘/净化设备之间，气化炉(2)的合成气输出接口(203)连接到余热锅炉(6)的合成气进口(601)，余热锅炉的合成气出口(602)连接到除尘/净化设备的合成气进口(1101)或(1204)。 

本发明中，为了向风干器(1)提供热风源和向气化炉(2)内提供热的气化剂或助燃风，在系统中设置空气预热器。当在系统中设置空气预热器时，空气预热器(9)设置在气化炉(2)与除尘/净化设备之间，气化炉(2)的合成气输出接口(203)连接到空气预热器(9)的合成气进口(901)，空气预热器(9)的合成气出口(903)连接到除尘/净化设备的合成气进口(1101)或(1204)；常温空气通过冷风进口(904)进入到空气预热器(9)内的受热管，受热管有热风出口(902)接出，空气预热器(9)的热风出口(902)连接到风干器(1)的送风口(103)，风干器(1)的抽风口(105)连接到引风机(4)的吸风口，引风机(4)的出风口连接到脱臭净化器(5)。 

本发明中，当在气化炉(2)与除尘/净化设备之间同时设置余热锅炉(6)和空气预热器(9)时，气化炉(2)的合成气输出接口(203)连接到余热锅炉(6)的合成气进口(601)，余热锅炉(6)的合成气出口(602)连接到空气预热器(9)的合成气进口(901)，空气预热器(9)的合成气出口(903)连接到除尘/净化设备的合成气进口(1101)或(1204)。 

本发明还在系统中设置急冷器(10)，设备运行时，气化炉生成的高温合成气先通过余热锅炉和空气预热器降温至800℃，然后再通过急冷器快速降温至200℃以下，以防止含氯有机物重新生成二恶英。急冷器(10)的设置位置及连接方式为下列其中的一种： 

c.当急冷器(10)设置在气化炉(2)与湿法净化器(12)或袋式除尘器(12b)之间时，气化炉(2)的合成气输出接口(203)连接到急冷器(10)的高温合成气进口(1004)，急冷器(10)降温的合成气出口(1002)通过引气风机(13)连接到湿法净化器(12)或袋式除尘器(12b)的合成气进口(1204)； 

d.当急冷器(10)设置在气化炉(2)与旋风除尘器(11)之间时，气化炉(2)的合成气输出接口(203)连接到急冷器(10)的高温合成气进口(1004)，急冷器(10)降温的合成气出口(1002)连接到旋风除尘器(11)的合成气进口(1101)，旋风除尘器(11)的合成气出口(1102)通过引气风机(13)连接到 湿法净化器(12)的合成气进口(1204)； 

e.当急冷器(10)设置在余热锅炉(6)与湿法净化器(12)或袋式除尘器(12b)之间时，余热锅炉(6)的合成气出口(602)连接到急冷器(10)的高温合成气进口(1004)，急冷器(10)降温的合成气出口(1002)通过引气风机(13)连接到湿法净化器(12)或袋式除尘器(12b)的合成气进口(1204)； 

f.当急冷器(10)设置在余热锅炉(6)与旋风除尘器(11)之间时，余热锅炉(6)的合成气出口(602)连接到急冷器(10)的高温合成气进口(1004)，急冷器(10)降温的合成气出口(1002)连接到旋风除尘器(11)的合成气进口(1101)，旋风除尘器(11)的合成气出口(1102)通过引气风机(13)连接到湿法净化器(12)的合成气进口(1204)； 

g.当急冷器(10)设置在空气预热器(9)与湿法净化器(12)或袋式除尘器(12b)之间时，空气预热器(9)的合成气出口(903)连接到急冷器(10)的高温合成气进口(1004)，急冷器(10)降温的合成气出口(1002)通过引气风机(13)连接到湿法净化器(12)或袋式除尘器(12b)的合成气进口(1204)； 

h.当急冷器(10)设置在空气预热器(9)与旋风除尘器(11)之间时，空气预热器(9)的合成气出口(903)连接到急冷器(10)的高温合成气进口(1004)，急冷器(10)降温的合成气出口(1002)连接到旋风除尘器(11)的合成气进口(1101)，旋风除尘器(11)的合成气出口(1102)通过引气风机(13)连接到湿法净化器(12)的合成气进口(1204)。 

本发明的另一种垃圾、有机废弃物的气化系统，其特征是用螺旋进料器(37)来替代风干器(1)把垃圾燃料送入气化炉，气化炉的进料口(201)在烘干区(2-VI)上部的侧墙上，螺旋进料器(37)的出料口从气化炉(2)的进料口(201)伸入气化炉内。 

上述系统中，通过余热锅炉和急冷器来回收气化炉的余热，生产热水和蒸汽，小型系统生产的热水可作商品出售，大型系统生产的蒸汽可用于发电，所发电能供系统设备使用，富余电量并入国家电网。 

本发明的一种垃圾、有机废弃物的气化设备，其特征是气化炉为气相循环气化炉，炉体内设置烘干区(2-VI)、热解区(2-V)、气化一区(2-IV)、气化二区(2-II)、燃烬区(2-III)和蓄热腔(2-I)，烘干区(2-VI)、热解区(2-V)、气化一区(2-IV)、气化二区(2-II)和燃烬区(2-III)依次相邻相通，其中：烘干区(2-VI)、热解区(2-V)和气化一区(2-IV)在同一个回旋体炉膛内，烘干区(2-VI)在上部，烘干区(2-VI)的下面是热解区(2-V)，热解区(2-V)的下面是气化一区(2-IV)；气化一区(2-IV)、气化二区(2-II)和燃烬区(2-III)横向倾斜设置，气化一区(2-IV)在上游，气化一区(2-IV)的下游是气化二区(2-II)，气化二区(2-II)的下游是燃烬区(2-III)，燃烬区(2-III)的下游为排渣口(211)；气化一区(2-IV)、气化二区(2-II)和燃烬区(2-III)的下方设置布风板(214)或阶梯底板(224)；蓄热腔(2-I)与气化二区(2-II)上下相邻相通，蓄热腔(2-I)在气化二区(2-II)的上方，蓄热腔(2-I)为曲径构造，蓄热腔(2-I)由曲折形的蓄热炉墙(206)、(207)和侧面的蓄热炉墙(206b)围成的内空间构成，其中，蓄热炉墙(207)同为蓄热腔(2-I)与热解区(2-V)所在炉膛之间的隔墙。蓄热腔(2-I)主要的功能是利用蓄热炉墙(206)、(207)和(206b)蓄贮热能和延长高温气化行程，所蓄热能除维持蓄热腔内的高温环境外，还通过蓄热炉墙(207)向气化一区(2-IV)、热解区(2-V)和烘干区(2-VI)辐射热能，为垃圾燃料烘干、热解及气化的吸热所需提供部分热量；蓄热腔(2-I)同时作为炉内合成气的运行通道，高温合成气在通过蓄热腔时，把一部分热能传递给了蓄热炉墙贮存；烘干区(2-VI)的顶部或上部侧墙上有进料口(201)；烘干区(2-VI)的上部有气相循环出口(237)接出；燃烬区(2-III)的下游或气化二区(2-II)下方的风室有气相循环输入接口(221)接入；蓄热腔(2-I)的上部炉墙上有合成气输出接口(203)接出。气化炉的炉外气相循环回路由循环风机(228)和循环风管(229)构成，循环风管(229)和循环风机(228)串接后连接在气相循环出口(237)与气相循环输入接口(221)之间。 

本发明中，当在气化炉内的气化一区(2-IV)、气化二区(2-II)和燃烬区(2-III)的下方设置布风板(214)时，布风板自气化一区(2-IV)向排渣口(211)方向倾斜，倾斜的角度范围为α＝15～45°，优选的倾斜角度为α＝25～30°，布风板(214)的下方有风室(215)和(217)，其中，风室(215)对应在燃烬区(2-III)的下方，风室(217)对应在气化一区(2-IV)和气化二区(2-II)的下方，风室(215)有助燃风输入接口(216)接入，风室(217)有气化剂输入接口(218)接入；或者是，布风板(214)的 下方有风室(215)、(217)和(219)，其中，风室(215)对应在燃烬区(2-III)的下方，风室(217)对应在气化一区(2-IV)的下方和气化二区(2-II)下方的一部分，风室(219)对应在气化二区(2-II)下方的一部分，风室(215)有助燃风输入接口(216)接入，风室(217)有气化剂输入接口(218)接入，风室(219)有气相循环输入接口(221)接入。 

本发明中，当在气化炉内的气化一区(2-IV)、气化二区(2-II)和燃烬区(2-III)的下方设置阶梯底板(224)时，阶梯底板(224)自气化一区(2-IV)向燃烬区(2-III)方向以多级阶梯落差方式降低，阶梯面也向燃烬区(2-III)方向倾斜；阶梯底板(224)上有等离子体喷枪(210)的安装口，等离子体喷枪(210)多排多口设置；或者是，在阶梯底板(224)上有等离子体喷枪(210)的安装口和气相循环输入装置，其中，等离子体喷枪(210)多排多口设置，气相循环输入装置由布风器(226)、喷嘴(225)和气相循环输入接口(221)构成，喷嘴(225)多口单排设置；同时，在气化一区(2-IV)的侧墙上安装气化剂喷入装置，气化剂喷入装置由布风器(232)和喷嘴(230)构成，喷嘴(230)为一只以上至少一只，气化剂输入接口(218)设置在布风器(232)上。 

气相循环气化炉设备运行时，把垃圾燃料从气化炉的进料口(201)送入炉内，在不使用等离子体喷枪的炉型中，同时把空气、氧气、水蒸汽其中的一种或二种作为气化剂送入炉内的气化区，把助燃空气或氧气送入炉内的燃烬区，控制烘干区(2-VI)的操作温度在120～150℃之间，热解区(2-V)的操作温度在300～600℃之间，气化一区(2-IV)的操作温度在600～1000℃之间，气化二区(2-II)的操作温度在1000～1300℃之间，燃烬区(2-III)的操作温度在1200±50℃之间，烘干区(2-VI)的操作压力为常压或负压20～30Pa。垃圾燃料在炉内依自身重量由上往下运行，在烘干区(2-VI)进行烘干，在热解区(2-V)进行热解，热解生成的固定炭在气化一区(2-IV)和气化二区(2-II)用气化剂进行气化反应，残炭在燃烬区(2-III)进行燃烧，燃烬的灰渣从排渣口(211)排入水封式渣池。上述过程中：在烘干区(2-VI)生成的汽态物主要为水蒸汽；在热解区(2-V)生成的气态物主要有氢气、一氧化碳、二氧化碳、甲烷、低分子烃、焦油和煤烟；气化一区(2-IV)和气化二区(2-II)工作在少量氧气存在下的是缺氧环境中，主要反应为氧化反应和还原反应，当把空气或氧气作为气化剂送入气化一区(2-IV)和气化二区(2-II)时，氧气与垃圾炭进行氧化反应，生成二氧化碳并放出热量，二氧化碳遇垃圾炭又进行还原反应，生成一氧化碳并吸收热量；当把水蒸汽作为气化剂送入炽热的气化一区(2-IV)和气化二区(2-II)时，水蒸汽与垃圾炭进行水煤气反应，生成一氧化碳和氢气并吸收热量；燃烬区(2-III)工作在富氧条件下，充足的助燃空气或氧气送入炉内的燃烬区，残炭在富氧条件下进行氧化反应，直至燃烬，生成气态物二氧化碳和固体灰渣，二氧化碳引入气化二区(2-II)被垃圾炭还原成一氧化碳，固体灰渣由排渣口(211)排入水封式渣池；在气化一区(2-IV)生成的气态物在循环风机(228)的引力作用下，通过垃圾燃料的间隙与垃圾燃料逆向运行，气态物同时作为载热体，把气化一区(2-IV)、气化二区(2-II)和燃烬区(2-III)氧化反应生成的部分热量以对流传热的方式提供给垃圾燃料的气化、热解和烘干所需；在气化一区(2-IV)、热解区(2-V)和烘干区(2-VI)生成气(汽)态混合物，包括焦油、煤烟(炭微粒)和水蒸汽，从气化炉上部的气相循环出口(237)被引出，通过炉外的循环风管(229)和循环风机(228)返回到炉下部的气化二区(2-II)和燃烬区(2-III)，进行循环气化，其中，气态混合物中的焦油在1000℃以上的高温环境中进行裂解，生成碳分子和氢气，碳分子又与水蒸汽反应生成一氧化碳和氢气，或者碳分子与水分子进行反应，生成一氧化碳和氢气，气态混合物中的水蒸汽和炽热的垃圾炭反应生成一氧化碳和氢气，气态混合物中的煤烟和水蒸汽发生水煤气反应，生成一氧化碳和氢气；气态物中的二恶英在气化二区(2-II)和燃烬区(2-III)的1000～1300℃高温中得到有效瓦解。设备运行时，气化炉内操作压力和操作温度的控制通过调节进料速度、气化剂中氧气和水蒸汽的比例、助燃空气风量、循环气态物的循环量和合成气的引出量来实现。 

上述的气相循环气化炉设备，当使用等离子体喷枪的炉型时，把水蒸汽送入等离子体喷枪(210)加热到3100℃以上，使水分子分解为氧、氢和生成活性化学物H₂O^*，然后喷入气化炉内的气化一区(2-IV)、气化二区(2-II)和燃烬区(2-III)，与垃圾炭进行气化反应生成一氧化碳和氢气，并把垃圾炭燃烬。在使用等离子体喷枪的炉型中，不需向气化二区(2-II)和燃烬区(2-III)送入空气或氧气助燃，因此，生产的合成气品质好，热值高，污染物少，有利于后级处理，生产的合成气可作为生产氢气、甲醇或二甲醚 的原料气应用。本炉型中，在气化一区(2-IV)侧墙上设置布风器(232)，空气或氧气作为气化剂由输入接口(218)送入布风器(232)，通过喷嘴(230)喷入气化一区(2-IV)。当用氧化钙取代气化剂喷入气化一区(2-IV)时，利用氧化钙吸收二氧化碳的放热反应来向气化炉内提供热量，实现无氧气化，提高合成气的热值，同时，气化钙还兼作脱氯/脱硫剂投入气化炉内，抑制污染物生成，可以简化后级处理，进一步提高合成气的品质。 

本发明的有益效果是：把高水分的生活垃圾通过风干处理后，提高垃圾燃料的低位发热值，降低气化炉内的能量损耗；采用在气相循环气化炉内设置蓄热腔的技术措施，有利于提高垃圾燃料的气化率和品质，同时有效瓦解剧毒物二恶英及消除焦油，减少合成气中的污染物，有利于后级净化处理。本发明把垃圾、有机废弃物转化为清洁能源，变废为宝，不但消除了垃圾的污染，而且可以缓解能源紧张的局面。 

附图说明

本发明提供下列附图作进一步的说明，但各附图及以下的具体实施方式均不构成对本发明的限制： 

图1是本发明的一种采用空气作气化剂的处理生活垃圾的气化系统图。 

图2是本发明的一种采用氧气作气化剂的处理生活垃圾的气化系统图。 

图3是本发明的一种配置等离子体喷枪的处理生活垃圾的气化系统图。 

图4是本发明的另一种配置等离子体喷枪的处理生活垃圾的气化系统图。 

图5是本发明的一种配置等离子体喷枪和氧化钙协同处理的垃圾、有机废弃物的气化系统图。 

图6是本发明的一种配置等离子体喷枪的处理垃圾、有机废弃物的气化系统图。 

图7是本发明的一种处理垃圾、有机废弃物的气相循环气化炉设备结构图。 

图8是图7的A-A剖视图。 

图9是本发明的又一种处理垃圾、有机废弃物的气相循环气化炉设备结构图。 

图10是本发明的一种配置等离子体喷枪的处理垃圾、有机废弃物的气相循环气化炉设备结构图。 

图11是本发明的另一种配置等离子体喷枪的处理垃圾、有机废弃物的气相循环气化炉设备结构图。 

图12是本发明的又一种配置等离子体喷枪的处理垃圾、有机废弃物的气相循环气化炉设备结构图。 

图中：1.风干器，2.气化炉，3.隔离阀，4.引风机，5.脱臭净化器，6.余热锅炉，7.水箱，8.循环水泵，9.空气预热器，10.急冷器，11.旋风除尘器，12.湿法净化器，12b.袋式除尘器，13.引气风机，14.压缩机，15.气柜，16.冷却塔，17.冷却水增压泵，18.冷却/洗涤液回流输送泵，19.水力旋流器，20.污水泵，21.吸收剂输送泵，22.吸收液缓冲水箱，23.吸收液补充仓，24.鼓风机，25.水封式渣池，26.等离子体控制电源，27.制氧机组，28.鼓风机，29.干粉吸收剂仓，30.风力送料器，31.吸收剂返料管，32.氧化钙再生炉，33.输送阀，34.输送阀，35.气固分离器，36.气固分离器，37.螺旋进料器，38.隔离阀，39.垃圾料斗，101.变速箱，102.垃圾料斗，103.送风口，104.螺旋输送器，105.抽风口，106.风干器的出料口，201.气化炉的进料口，202.检修口，203.合成气输出接口，204.外壳，205.隔热保温层，206.蓄热炉墙，206b.侧面的蓄热炉墙，207.蓄热炉墙，208.温度传感器，209.视镜，210.等离子体喷枪，211.排渣口，212.点火/检修门，213.风帽，214.布风板，215.风室，216.助燃风输入接口，217.风室，218.气化剂或氧化钙输入接口，219.风室，220.清灰口，221.气相循环输入接口，224.阶梯底板，225.喷嘴，226.布风器，227.连接管，228.循环风机，229.循环风管，230.喷嘴，232.布风器，233.温度传感器，234.回旋体耐火炉墙，235.温度传感器，236.温度传感器，237.气相循环出口，238.防爆阀，601.余热锅炉的合成气进口，602.余热锅炉的合成气出口，701.水箱的循环水进口，702.水箱的循环水出口，901.空预器的合成气进口，902.热风出口，903.空预器的合成气出口，904.冷风进口，905.热风出口，906.冷风进口，1001.循环水进口，1002.降温的合成气出口，1003.循环水出口，1004.高温合成气进口，1101.含尘的合成气进口，1102.除尘的合成气出口，1201.净化的合成气出口，1202.除沫室，1203.吸收剂喷淋器接口，1204.合成气进口，1205.吸收剂回流出口，1206.冷却/洗涤液进口，1207.清水回流进口，1208.冷却/洗涤剂回流出口，1209.污水出口，1601.冷却水出口，1602.喷淋器接口，1603.补水接口，1901.清水出口，1902.污水进口，1903.浓缩的污水出口，2201.吸收液出口，2202.吸收液回流进口，2301.吸收液补充仓出口，2601.导线，2701.氧气输出接口，3201.碳酸钙输入接口，3202.氧化钙混合物出口，2-I.蓄热腔，2-II.气化二区，2-III.燃烬区，2-IV.气化一区，2-V.热解区，2-VI.烘干区。

具体实施方式

图1所示的实施例中，处理生活垃圾的气化系统主要由风干器(1)、隔离阀(3)、气化炉(2)、余热锅炉(6)、空气预热器(9)、急冷器(10)、旋风除尘器(11)、湿法净化器(12)、压缩机(14)、气柜(15)和连接管道组成，其中：风干器(1)为卧式圆筒体装置，筒体外设置保温层，风干器(1)的前部依次设置有垃圾料斗(102)和送风口(103)，后部设置抽风口(105)，风干器的出料口(106)在尾部，风干器(1)内设置螺旋输送器(104)，用来把风干器内的垃圾物料由前向后输送，螺旋输送器(104)由装置外的变速箱(101)驱动；气化炉(2)为气相循环气化炉，气化炉的进料口(201)在炉的顶部，炉内设置烘干区(2-VI)、热解区(2-V)、气化一区(2-IV)、气化二区(2-II)、燃烬区(2-III)和蓄热腔(2-I)，炉外由循环风管(229)和循环风机(228)构成气相循环回路。系统中各设备之间的连接方式为：风干器(1)的出料口(106)连接到气化炉(2)的进料口(201)，气化炉(2)的合成气输出接口(203)连接到余热锅炉(6)的合成气进口(601)，余热锅炉(6)的合成气出口(602)连接到空气预热器(9)的合成气进口(901)，空气预热器(9)的合成气出口(903)连接到急冷器(10)的高温合成气进口(1004)，急冷器(10)降温的合成气出口(1002)连接到旋风除尘器(11)的合成气进口(1101)，旋风除尘器(11)的合成气出口(1102)通过引气风机(13)连接到湿法净化器(12)的合成气进口(1204)，湿法净化器(12)的净化合成气出口(1201)连接到压缩机(14)的吸气口，压缩机(14)的排气口连接到气柜(15)；空气预热器(9)的热风出口(902)连接到风干器(1)的送风口(103)，风干器(1)的抽风口(105)连接到引风机(4)的吸风口，引风机(4)的出风口连接到脱臭净化器(5)的进风口，脱臭净化器(5)的净化气出风口排向大气；鼓风机(24)的出风口连接到空气预热器(9)的冷风进口(906)，空气预热器(9)的热风出口(905)分别通过调节风门连接到助燃风输入接口(216)和气化剂输入接口(218)；急冷器(10)的循环水出口(1003)连接到水箱的循环水进口(701)，水箱的循环水出口(702)连接到循环水泵(8)的吸水口，循环水泵(8)的出水口连接到急冷器(10)的循环水进口(1001)；湿法净化器(12)的吸收剂回流出口(1205)连接到吸收剂输送泵(21)的吸水口，吸收剂输送泵(21)的出水口连接到湿法净化器(12)的吸收剂喷淋器接口(1203)，湿法净化器(12)的污水出口(1209)连接到污水泵(20)的吸水口，污水泵(20)的出水口连接到水力旋流器(19)的污水进口(1902)，水力旋流器(19)的清水出口(1901)连接到湿法净化器(12)的清水回流进口(1207)；水力旋流器(19)浓缩的污水出口(1903)连接到污水处理系统。本实施例的系统运行时，把经过大件垃圾破碎、分选去除无机物的有机质垃圾送入风干器(1)内，把经空预器(9)加热的120～180°的热风由风干器(1)的送风口(103)送入风干器，热风穿过风干器(1)内的垃圾层后由风干器(1)的抽风口(105)引出，利用流动的热风对垃圾燃料进行风干，除去垃圾燃料中的水分，垃圾燃料按含水率不同在风干器(1)内的滞留时间为1～3小时，控制风干器(1)内的温度为70～110℃，使垃圾燃料中所含的水分降低在15％以内；风干后的垃圾燃料送入气相循环气化炉(2)内进行气化处理，垃圾燃料在气化炉内的滞留时间为1～3小时；初次起炉时用低污染的生物质燃料升火，点火从气化炉(2)的点火/检修门(212)进行操作，利用炉内生物质燃料的燃烧放热对气化炉内的炉膛进行预热升温，控制烘干区(2-VI)的操作温度在120～150℃之间，热解区(2-V)的操作温度在300～600℃之间，气化一区(2-IV)的操作温度在600～1000℃之间，气化二区(2-II)的操作温度在1000～1300℃之间，燃烬区(2-III)的操作温度在1200±50℃之间，烘干区(2-VI)的操作压力为常压或负压20～30Pa，炉内操作压力和操作温度的控制通过调节进料速度、气化剂中氧气和水蒸汽的比例、助燃空气风量、循环气态物的循环量和合成气的引出量来实现；垃圾燃料在炉内依自身重量由上往下运行，在烘干区(2-VI)进行烘干，在热解区(2-V)进行热解，热解生成的固定炭在气化一区(2-IV)和气化二区(2-II)进行气化反应，残炭在燃烬区(2-III)进行燃烧，燃烬的灰渣从排渣口(211)排入水封式渣池，灰渣用作生产建材或肥料利用；在气化一区(2-IV)生成的气态物在循环风机(228)的引力作用下，通过垃圾燃料的间隙与垃圾燃料逆向运行，气态物同时作为载热体，把气化一区(2-IV)、气化二区(2-II)和燃烬区(2-III)氧化反应生成的部分热量以对流传热的方式提供给垃圾燃料的气化、热解和烘干所需；在气化一区(2-IV)、热解区(2-V)和烘干区(2-VI)生成的气(汽)态混合物，包括焦油、煤烟(炭微粒)和水蒸汽，从气化炉上部的气相循环出口(237)被引出，通过炉外的循环风管(229)和循环风机(228)返回到炉下部的气化二区(2-II)和燃烬区(2-III)，进行循环气化，生成一氧化碳和氢气为主要成分的合成气，同时，气态物中的二恶英、呋喃在气化二区(2-II) 和燃烬区(2-III)的1000～1300℃高温中得到有效瓦解；气化炉(2)内生成合成气从气化炉的合成气输出接口(203)引出，通过余热锅炉(6)回收热量利用后，再通过空气预热器(9)，利用高温合成气来间接加热风干器的风源及加热气化炉的助燃空气；气化炉生成的1000℃以上的高温合成气通过余热锅炉和空气预热器降温至800℃，然后再通过急冷器快速降温至200℃以下，以防止含氯有机物重新生成二恶英；经降温处理后合成气再通过由旋风除尘器(11)和湿法净化器(12)组合的除尘/净化设备进行处理，用氢氧化钙或氢氧化钠为吸收剂对合成气进行脱氯、脱硫和脱氟，净化后的合成气再通过湿法净化器(12)上部的除沫室(1202)除去水沫，由压缩机(14)把净化后的合成气送入气柜(15)贮存。本实施例用空气作气化剂，生产的合成气可作为城市煤气利用，或再通过分离装置除去氮气及二氧化碳后，作为生产氢气、甲醇和二甲醚的原料气使用。本实施例中，把过大的垃圾预先进行剪切或破碎，使软质垃圾的尺寸小于50cm，硬质垃圾的尺寸小于10cm；风干器(1)的直径与长度之比为0.12～0.15，气化炉(2)的气化一区(2-IV)、热解区(2-V)和烘干区(2-VI)所处回旋体炉腔的直径与长度之比为0.1～0.12，当风干器(1)的有效容积为7m³、气化炉(2)的气化一区(2-IV)、热解区(2-V)和烘干区(2-VI)所处回旋体炉腔的有效容积为5m³时，系统的单炉日处理能力折算为原生垃圾10～15吨。本实施例中，通过余热锅炉和急冷器来回收气化炉的余热，生产热水和蒸汽，小型系统生产的热水可作商品出售，大型系统生产的蒸汽可用于发电。 

图2所示的实施例中，用现场制取的氧气取代图1所示实施例中的空气提供给气化炉(2)作气化剂。本实施例的系统中，取消了鼓风机(24)设备，增添了制氧机组(27)及其连接管道，制氧机组(27)的氧气输出接口(2701)分别通过调节风门连接到助燃风输入接口(216)和气化剂输入接口(218)。本实施例生产的合成气热值高于图1所示实施例生产的合成气，可作为城市煤气利用，或直接作为作为生产氢气、甲醇和二甲醚的原料气使用。 

图3所示的实施例，是在图1或图2所示实施例的基础上，用阶梯底板(224)取代图1或图2实施例中的布风板(214)。本实施例中增添了等离子体控制电源(26)和等离子体喷枪(210)，等离子体控制电源(26)通过导线(2601)连接到等离子体喷枪(210)，等离子体喷枪(210)配置在气化炉(2)的气化一区(2-IV)、气化二区(2-II)和燃烬区(2-III)的阶梯底板(224)上；气化剂喷入装置的布风器(232)配置在气化一区(2-IV)的侧墙上，布风器(232)上有气化剂输入接口(218)接入，制氧机组(27)的氧气输出接口(2701)连接到气化剂输入接口(218)。本实施例的系统中，把水蒸汽送入等离子体喷枪(210)加热到3100℃以上，使水分子分解为氧、氢和生成活性化学物H₂O^*，然后喷入气化炉内的气化一区(2-IV)、气化二区(2-II)和燃烬区(2-III)，与垃圾炭进行气化反应生成一氧化碳和氢气，并把垃圾炭燃烬，同时，以氧气作为气化剂通过布风器(232)上的喷嘴喷入气化一区(2-IV)，与垃圾炭进行氧化反应并放出热量，提供给炉内的气化反应、热解和烘干所需，以减少等离子体喷枪的电耗。本实施例生产的合成气品质和热值均高于上二个实施例。 

图4所示的实施例，是在图3所示实施例的基础上，把湿法净化器(12)设置为多功能的除尘、降温和净化设备。本实施例中，取消了急冷器(10)和旋风除尘器(11)设备，增添了冷却塔(16)及其外围设备，空预器的合成气出口(903)通过引气风机(13)连接到湿法净化器(12)的合成气进口(1204)。冷却塔(16)及其外围设备的连接方式为：湿法净化器(12)的冷却/洗涤剂回流出口(1208)连接到冷却/洗涤液回流输送泵(18)的吸水口，冷却/洗涤液回流输送泵(18)的出水口连接到冷却塔(16)的喷淋器接口(1602)，冷却塔(16)的冷却水出口(1601)连接到冷却水增压泵(17)的吸水口，冷却水增压泵(17)的出水口连接到湿法净化器(12)的冷却/洗涤液进口(1206)，冷却系统运行时消耗的水通过补水接口(1603)补入冷却塔。本实施例中，湿法净化器(12)的下部为冷却/洗涤段，具有急冷和除尘功能，中部为吸收段，通过石灰浆液或氢氧化钠溶液在吸收段喷淋，除去合成气中氯化物、硫化物和氟化物，上段为除沫段，具有除去合成气中水沫的功能，多功能湿法净化器对重金属和二恶英也有去除作用。 

图5所示的实施例中，配置等离子体喷枪和氧化钙协同处理的生活垃圾的气化系统主要由风干器(1)、隔离阀(3)、气化炉(2)、等离子体控制电源(26)、氧化钙再生炉(32)、气固分离器(35)(36)、余热锅炉(6)、急冷器(10)、袋式除尘器(12b)、引气风机(13)、压缩机(14)、气柜(15)和连接管道组成，各设备之间的连接方式为：风干器(1)的出料口(106)连接到气化炉(2)的进料口(201)；气化 炉(2)的气相循环出口(237)连接到气固分离器(35)的混合物进口，气固分离器(35)的气态物出口通过循环风管(229)连接到循环风机(228)的吸风口，循环风机(228)的出风口通过连接管(227)连接到气化炉(2)的气相循环输入接口(221)，气相循环输入接口(221)连接在布风器(226)上，布风器(226)设置在气化炉(2)的阶梯底板(224)上，布风器(226)上的多只喷嘴指向气化炉(2)的气化二区(2-II)；气固分离器(35)的固态物料腿连接到输送阀(33)，输送阀(33)的出料口连接到氧化钙再生炉(32)的碳酸钙输入接口(3201)，氧化钙再生炉(32)的氧化钙混合物出口(3202)连接到气固分离器(36)的混合物进口，气固分离器(36)的固态物料腿连接到输送阀(34)，输送阀(34)的出料口连接到布风器(232)上的氧化钙输入接口(218)，布风器(232)设置在气化炉(2)的气化一区(2-IV)侧墙上，布风器(232)上的多只喷嘴指向气化炉(2)内的气化一区(2-IV)；气固分离器(36)的气态物出口连接到风干器(1)的送风口(103)，风干器(1)的抽风口(105)连接到引风机(4)的吸风口，引风机(4)的出风口连接到脱臭净化器(5)；气化炉(2)的合成气输出接口(203)连接到余热锅炉(6)的合成气进口(601)，余热锅炉(6)的合成气出口(602)连接到急冷器(10)的高温合成气进口(1004)，急冷器(10)降温的合成气出口(1002)通过引气风机(13)连接到袋式除尘器(12b)的合成气进口(1204)，袋式除尘器(12b)的净化合成气出口(1201)连接到压缩机(14)的吸气口，压缩机(14)的排气口连接到气柜(15)；鼓风机(28)的出风口、干粉吸收剂仓(29)的出料口和袋式除尘器(12b)的吸收剂返料管(31)连接到风力送料器(30)，风力送料器(30)连接到引气风机(13)与袋式除尘器(12b)之间的管路上；急冷器(10)的循环水出口(1003)连接到水箱的循环水进口(701)，水箱的循环水出口(702)通过循环水泵(8)连接到急冷器(10)的循环水进口(1001)。本实施例中，采用氧化钙协同等离子体喷枪来把垃圾、有机废弃物进行气化处理，利用氧化钙吸收二氧化碳的放热反应来向气化炉内提供气化所需的热量，以降低等离子体喷枪的电能消耗，不使用氧气或空气作气化剂，实现炉内的无氧气化，生产的合成气品质好、热值高，并且合成气中的污染物含量极低，使后级净化处理容易进行。氧化钙协同等离子体喷枪进行气化处理垃圾的过程是：当气化炉(2)运行正常后，气化炉(2)内已有二氧化碳存在，氧化钙粉料通过布风器(232)上的喷嘴喷入气化一区(2-IV)，与二氧化碳进行碳酸化反应，氧化钙吸收二氧化碳而生成碳酸钙，同时放出热量；氧化钙吸收二氧化碳生成的碳酸钙与炉内气态物混合，由气化炉(2)的气相循环出口(237)被引入到气固分离器(35)进行分离，分离出的碳酸钙粉料通过输送阀(33)送入氧化钙再生炉(32)进行煅烧处理，煅烧的温度控制在1000～1100℃之间，使碳酸钙粉料分解为氧化钙粉料和二氧化碳气体，把氧化钙粉料和二氧化碳气体引入气固分离器(36)进行分离，把分离的氧化钙粉料送回气化炉进行循环利用，把分离的二氧化碳气体送入风干器(1)用来吹干高水分的垃圾燃料。本实施中，在气化炉内氧化钙吸收二氧化碳生成的碳酸钙也可不循环利用，把碳酸钙用作生产水泥的原料，这时，可取消系统中的氧化钙再生炉(32)、输送阀(33)和(34)、气固分离器(35)和(36)设备。本实施例中，干法净化设备由袋式除尘器(12b)、鼓风机(28)、干粉吸收剂仓(29)、风力送料器(30)、吸收剂返料管(31)组合而成，采用石灰粉末作吸收剂来除去合成气中氯化物、硫化物和氟化物，未作用的石灰粉末通过袋式除尘器(12b)收集，返回系统中循环利用。 

图6所示的实施例中，用螺旋进料器(37)来取代图3所示的实施方式中的风干器(1)向气化炉(2)输入垃圾燃料。本实施例中，气化炉(2)的进料口(201)在烘干区(2-VI)上部的侧墙上，螺旋进料器(37)的出料口从进料口(201)伸入气化炉(2)内，螺旋进料器(37)上有隔离阀(38)和垃圾料斗(39)，隔离阀(38)在垃圾料斗(39)与螺旋进料器(37)之间。本实施例中，不设置空气预热器，余热锅炉(6)的合成气出口(602)直接连接到急冷器(10)的高温合成气进口(1004)。 

图7和图8所示的实施例中，气相循环气化炉的炉体内设置烘干区(2-VI)、热解区(2-V)、气化一区(2-IV)、气化二区(2-II)、燃烬区(2-III)和蓄热腔(2-I)，烘干区(2-VI)、热解区(2-V)和气化一区(2-IV)在同一个回旋体炉膛内，各区域同轴上下设置，烘干区(2-VI)在上部，烘干区(2-VI)的下面是热解区(2-V)，热解区(2-V)的下面是气化一区(2-IV)；气化一区(2-IV)、气化二区(2-II)和燃烬区(2-III)横向倾斜设置，依次相邻相通，燃烬区(2-III)的下游为排渣口(211)；气化一区(2-IV)、气化二区(2-II)和燃烬区(2-III)的下方设置布风板，布风板(214)自气化一区(2-IV)向排渣口(211)方向倾斜，倾斜的角度范围为α＝26°，布风板(214)的下方有风室(215)、(217)和(219)，其中，风 室(215)对应在燃烬区(2-III)的下方，风室(217)对应在气化一区(2-IV)的下方和气化二区(2-II)下方的一部分，风室(219)对应在气化二区(2-II)下方的一部分，风室(215)有助燃风输入接口(216)接入，风室(217)有气化剂输入接口(218)接入，风室(219)有气相循环输入接口(221)接入；蓄热腔(2-I)与气化二区(2-II)上下相邻相通，蓄热腔(2-I)在气化二区(2-II)的上方，蓄热腔(2-I)为曲径构造，蓄热腔(2-I)由曲折形的蓄热炉墙(206)、(207)和侧面的蓄热炉墙(206b)围成的内空间构成，蓄热腔(2-I)同时作为合成气的通道，在蓄热腔(2-I)上部的蓄热炉墙(206)上设置合成气输出接口(203)；在烘干区(2-VI)的顶部设置进料口(201)和上部的侧墙上设置气相循环出口(237)；循环风管(229)和循环风机(228)构成气化炉的炉外气相循环回路，循环风管(229)连接在气相循环出口(237)与循环风机(228)的吸风口之间，循环风机(228)的出风口连接到气相循环输入接口(221)。本实施例中，气化炉的炉墙由回旋体耐火炉墙(234)、蓄热炉墙(206)(206b)(207)、隔热保温层(205)和外壳(204)组成，回旋体耐火炉墙(234)、蓄热炉墙(206)(206b)(207)在内层，其中，蓄热炉墙(207)为内隔墙，隔热保温层(205)在耐火蓄热炉墙与外壳(204)的中间，炉内耐火炉墙采用矾土水泥耐火混凝土浇筑。本实施例中，在气化二区(2-II)设置温度传感器(208)和视镜(209)，在气化一区(2-IV)设置温度传感器(233)，在热解区(2-V)设置温度传感器(235)，在烘干区(2-VI)设置温度传感器(236)和防爆阀(238)，在炉的的尾端设置点火/检修门(212)。设备运行时，把垃圾燃料从气化炉的进料口(201)送入炉内，同时把空气、氧气、水蒸汽其中的一种或二种作为气化剂送入炉内的气化区，把助燃空气或氧气送入炉内的燃烬区，控制烘干区(2-VI)的操作温度在120～150℃之间，热解区(2-V)的操作温度在300～600℃之间，气化一区(2-IV)的操作温度在600～1000℃之间，气化二区(2-II)的操作温度在1000～1300℃之间，燃烬区(2-III)的操作温度在1200±50℃之间，烘干区(2-VI)的操作压力为常压或负压20～30Pa。垃圾燃料在炉内依自身重量由上往下运行，在烘干区(2-VI)进行烘干，在热解区(2-V)进行热解，热解生成的固定炭在气化一区(2-IV)和气化二区(2-II)进行气化反应，残炭在燃烬区(2-III)进行燃烧，燃烬的灰渣从排渣口(211)排入水封式渣池。在气化一区(2-IV)生成的气态物在循环风机(228)的引力作用下，通过垃圾燃料的间隙与垃圾燃料逆向运行，气态物同时作为载热体，把气化一区(2-IV)、气化二区(2-II)和燃烬区(2-III)氧化反应生成的部分热量以对流传热的方式提供给垃圾燃料的气化、热解和烘干所需；在气化一区(2-IV)、热解区(2-V)和烘干区(2-VI)生成气(汽)态混合物，包括焦油、煤烟(炭微粒)和水蒸汽从气化炉上部的气相循环出口(237)被引出，通过炉外的循环风管(229)和循环风机(228)返回到炉下部的气化二区(2-II)和燃烬区(2-III)，进行循环气化，生成一氧化碳和氢气，同时瓦解剧毒物二恶英、呋喃，气态物中残余的焦油、煤烟(炭微粒)和水蒸汽在蓄热腔(2-I)蓄贮的高温环境中继续进行气化反应。本实施例使用空气或氧气为气化剂，气化一区(2-IV)和气化二区(2-II)工作在缺氧条件下，燃烬区(2-III)工作在富氧条件下，热解区(2-V)和烘干区(2-VI)工作在无氧条件下，有利于获得高的气化率并能使残炭得到燃烬。上述过程中，炉内操作压力和操作温度的控制通过调节进料速度、气化剂中氧气和水蒸汽的比例、助燃空气风量、循环气态物的循环量和合成气的引出量来实现。 

图9所示的实施例中，与图7所示实施例的不同之处是：布风板(214)的下方仅设置风室(215)和(217)，其中，风室(215)对应在燃烬区(2-III)的下方，风室(217)对应在气化一区(2-IV)和气化二区(2-II)的下方，风室(215)有助燃风输入接口(216)接入，风室(217)有气化剂输入接口(218)接入；气相循环输入接口(221)改变在排渣口(211)的上方接入。 

图10所示的实施例中，气相循环气化炉主要由进料口(201)、气相循环出口(237)、气相循环输入接口(221)、循环风机(228)、循环风管(229)、气化剂输入接口(218)、布风器(232)、等离子体喷枪(210)、阶梯底板(224)、合成气输出接口(203)和炉墙组成，其中，炉墙包括蓄热炉墙(206)(206b)(207)、回旋体耐火炉墙(234)、隔热保温层(205)和外壳(204)，在回旋体耐火炉墙(234)构成的炉膛内自上而下同轴设置烘干区(2-VI)、热解区(2-V)和气化一区(2-IV)，在气化一区(2-IV)的横侧设置气化二区(2-II)，在气化二区(2-II)的横侧设置燃烬区(2-III)，气化一区(2-IV)、气化二区(2-II)和燃烬区(2-III)依次相邻相通；蓄热腔(2-I)在气化二区(2-II)的上方，蓄热腔(2-I)由曲折形蓄热炉墙(206)(207)和蓄热侧墙(206b)围护的内空构成，蓄热腔(2-I)同时作为气化二区(2-II) 与合成气出口之间的通道，在气化一区(2-IV)、气化二区(2-II)和燃烬区(2-III)的下方设置阶梯底板(224)，阶梯底板(224)自气化一区(2-IV)向燃烬区(2-III)方向以多级阶梯落差方式降低，阶梯面也向燃烬区(2-III)方向倾斜；在阶梯底板(224)上设置等离子体喷枪(210)，等离子体喷枪(210)多排多口设置，同时在燃烬区(2-III)的尾端接入等离子体喷枪(210)；进料口(201)设置在烘干区(2-VI)的顶上，气相循环出口(237)设置在烘干区(2-VI)上部的侧墙上，气相循环输入接口(221)设置在燃烬区(2-III)的拱顶上，气化剂输入接口(218)设置在布风器(232)上，布风器(232)设置在气化一区(2-IV)的侧墙上，布风器(232)上有喷嘴(230)指向炉内的气化一区(2-IV)，合成气输出接口(203)设置在蓄热腔(2-I)上部的蓄热炉墙(206)上。本实施例中，把水蒸汽送入等离子体喷枪(210)加热到3100℃以上，使水分子分解为氧、氢和生成活性化学物H₂O^*，然后喷入气化炉内的气化一区(2-IV)、气化二区(2-II)和燃烬区(2-III)，与垃圾炭进行气化反应生成一氧化碳和氢气，并把垃圾炭燃烬。本实施例设备运行时，不需向气化二区(2-II)和燃烬区(2-III)送入空气或氧气助燃，在气化一区(2-IV)侧墙上设置的布风器(232)，输入介质包括氧气和氧化钙粉料其中的一种，当输入介质为氧气时，氧气便作为气化剂使用，当输入介质为氧化钙粉料时，氧化钙粉料作为气化炉内的放热元件和脱氯/脱硫剂使用。本实施例生产的合成气品质好，热值高，污染物少，有利于后级处理，生产的合成气可作为生产氢气、甲醇或二甲醚的原料气应用。本实施例中，燃烬区(2-III)的操作温度控制在1200～1600℃之间，当燃烬区(2-III)的温度超过1300℃以上时，灰渣便熔融为液态，落入水封式渣池，便成玻璃体状态，可直接作建材使用。 

图11所示的实施例中，与图10实施例中的不同之处为：气化炉的气相循环输入装置设置在气化二区(2-II)下面的阶梯底板(224)上，在阶梯底板(224)上设置等离子体喷枪(210)和气相循环输入装置，其中，等离子体喷枪(210)多排多口设置，气相循环输入装置由布风器(226)和喷嘴(225)构成，喷嘴(225)多口单排设置，喷嘴(225)指向炉内的气化二区(2-II)，气相循环输入接口(221)设置在布风器(226)上。 

图12所示的实施例中，改变气化炉的进料口(201)在烘干区(2-VI)上部的侧墙上，螺旋进料器(37)的出料口由气化炉的进料口(201)伸入气化炉内，设备运行时，垃圾料斗(39)内垃圾燃料通过隔离阀(38)进入螺旋进料器(37)，再由螺旋进料器(37)送入气化炉内。 

Claims (10)

1.一种垃圾、有机废弃物的气化系统，包括生活垃圾的气化和净化设备，其特征是系统主要由风干器(1)、气化炉(2)、除尘/净化设备、压缩机(14)、气柜(15)和连接管道组成，其中：风干器(1)的前部依次设置有垃圾料斗(102)和送风口(103)，后部设置抽风口(105)，出料口(106)在风干器(1)的尾部；气化炉(2)为气相循环气化炉，炉内设置烘干区(2-VI)、热解区(2-V)、气化一区(2-IV)、气化二区(2-II)、燃烬区(2-III)和蓄热腔(2-I)，炉外由循环风机(228)和循环风管(229)构成气相循环回路，气化炉的进料口(201)在烘干区(2-VI)的顶部；除尘/净化设备包括旋风除尘器(11)、湿法净化器(12)、袋式除尘器(12b)中的一种或多种组合；

各设备之间的布局设置为：风干器(1)为气化系统的前级设备，风干器(1)的后级设备是气化炉(2)，气化炉(2)的后级是除尘/净化设备，除尘/净化设备的后级是压缩机(14)，压缩机(14)的后级是气柜(15)；

各设备之间的连接方式为下列其中的一种：

当除尘/净化设备仅设置为湿法净化器(12)或袋式除尘器(12b)时，系统中，风干器(1)的出料口(106)连接到气化炉(2)的进料口(201)，气化炉(2)的合成气输出接口(203)通过引气风机(13)连接到湿法净化器(12)或袋式除尘器(12b)的第二合成气进口(1204)，湿法净化器(12)或袋式除尘器(12b)的净化合成气出口(1201)连接到压缩机(14)的吸气口，压缩机(14)的排气口连接到气柜(15)；

当除尘/净化设备同时设置为旋风除尘器(11)和湿法净化器(12)时，系统中，风干器(1)的出料口(106)连接到气化炉(2)的进料口(201)，气化炉(2)的合成气输出接口(203)连接到旋风除尘器(11)的第一合成气进口(1101)，旋风除尘器(11)的合成气出口(1102)通过引气风机(13)连接到湿法净化器(12)的第二合成气进口(1204)，湿法净化器(12)的净化合成气出口(1201)连接到压缩机(14)的吸气口，压缩机(14)的排气口连接到气柜(15)。

2.根据权利要求1所述的一种垃圾、有机废弃物的气化系统，其特征是在气化炉(2)与除尘/净化设备之间设置余热锅炉(6)、空气预热器(9)中的一种或二种；

当在气化炉(2)与除尘/净化设备之间仅设置余热锅炉(6)时：气化炉(2)的合成气输出接口(203)连接到余热锅炉(6)的合成气进口(601)，余热锅炉的合成气出口(602)连接到除尘/净化设备的第一合成气进口(1101)或第二合成气进口(1204)；

当在气化炉(2)与除尘/净化设备之间仅设置空气预热器(9)时：气化炉(2)的合成气输出接口(203)连接到空气预热器(9)的合成气进口(901)，空气预热器(9)的合成气出口(903)连接到除尘/净化设备的第一合成气进口(1101)或第二合成气进口(1204)；

当在气化炉(2)与除尘/净化设备之间同时设置余热锅炉(6)和空气预热器(9)时：气化炉(2)的合成气输出接口(203)连接到余热锅炉(6)的合成气进口(601)，余热锅炉的合成气出口(602)连接到空气预热器(9)的合成气进口(901)，空气预热器(9)的合成气出口(903)连接到除尘/净化设备的第一合成气进口(1101)或第二合成气进口(1204)。

3.根据权利要求2所述的一种垃圾、有机废弃物的气化系统，其特征是在系统中设置急冷器(10)；当在系统中设置急冷器(10)时，设置的位置及连接方式为下列其中的一种：

当急冷器(10)设置在气化炉(2)与湿法净化器(12)或袋式除尘器(12b)之间时，气化炉(2)的合成气输出接口(203)连接到急冷器(10)的高温合成气进口(1004)，急冷器(10)降温的合成气出口(1002)通过引气风机(13)连接到湿法净化器(12)或袋式除尘器(12b)的第二合成气进口(1204)；

当急冷器(10)设置在气化炉(2)与旋风除尘器(11)之间时，气化炉(2)的合成气输出接口(203)连接到急冷器(10)的高温合成气进口(1004)，急冷器(10)降温的合成气出口(1002)连接到旋风除尘器(11)的第一合成气进口(1101)，旋风除尘器(11)的合成气出口(1102)通过引气风机(13)连接到湿法净化器(12)的第二合成气进口(1204)；

当急冷器(10)设置在余热锅炉(6)与湿法净化器(12)或袋式除尘器(12b)之间时，余热锅炉(6)的合成气出口(602)连接到急冷器(10)的高温合成气进口(1004)，急冷器(10)降温的合成气出口(1002)通过引气风机(13)连接到湿法净化器(12)或袋式除尘器(12b)的第二合成气进口(1204)；

当急冷器(10)设置在余热锅炉(6)与旋风除尘器(11)之间时，余热锅炉(6)的合成气出口(602)连接到急冷器(10)的高温合成气进口(1004)，急冷器(10)降温的合成气出口(1002)连接到旋风除尘器(11)的第一合成气进口(1101)，旋风除尘器(11)的合成气出口(1102)通过引气风机(13)连接到湿法净化器(12)的第二合成气进口(1204)；

当急冷器(10)设置在空气预热器(9)与湿法净化器(12)或袋式除尘器(12b)之间时，空气预热器(9)的合成气出口(903)连接到急冷器(10)的高温合成气进口(1004)，急冷器(10)降温的合成气出口(1002)通过引气风机(13)连接到湿法净化器(12)或袋式除尘器(12b)的第二合成气进口(1204)；

当急冷器(10)设置在空气预热器(9)与旋风除尘器(11)之间时，空气预热器(9)的合成气出口(903)连接到急冷器(10)的高温合成气进口(1004)，急冷器(10)降温的合成气出口(1002)连接到旋风除尘器(11)的第一合成气进口(1101)，旋风除尘器(11)的合成气出口(1102)通过引气风机(13)连接到湿法净化器(12)的第二合成气进口(1204)。

4.根据权利要求2所述的一种垃圾、有机废弃物的气化系统，其特征是空气预热器(9)的热风出口(902)连接到风干器(1)的送风口(103)，风干器(1)的抽风口(105)连接到引风机(4)的吸风口，引风机(4)的出风口连接到脱臭净化器(5)。

5.根据权利要求1或2所述的一种垃圾、有机废弃物的气化系统，其特征是用螺旋进料器(37)来替代风干器(1)把垃圾燃料送入气化炉，气化炉的进料口(201)改变在烘干区(2-VI)上部的侧墙上，螺旋进料器(37)的出料口从气化炉(2)的进料口(201)伸入气化炉内。

6.一种垃圾、有机废弃物的气化设备，其特征是气化炉为气相循环气化炉，炉体内设置烘干区(2-VI)、热解区(2-V)、气化一区(2-IV)、气化二区(2-II)、燃烬区(2-III)和蓄热腔(2-I)，烘干区(2-VI)、热解区(2-V)、气化一区(2-IV)、气化二区(2-II)和燃烬区(2-III)依次相邻相通，其中：烘干区(2-VI)、热解区(2-V)和气化一区(2-IV)在同一个回旋体炉膛内，烘干区(2-VI)在上部，烘干区(2-VI)的下面是热解区(2-V)，热解区(2-V)的下面是气化一区(2-IV)；气化一区(2-IV)、气化二区(2-II)和燃烬区(2-III)横向倾斜设置，气化一区(2-IV)在上游，气化一区(2-IV)的下游是气化二区(2-II)，气化二区(2-II)的下游是燃烬区(2-III)；气化一区(2-IV)、气化二区(2-II)和燃烬区(2-III)的下方设置布风板(214)或阶梯底板(224)；蓄热腔(2-I)与气化二区(2-II)上下相邻相通，蓄热腔(2-I)在气化二区(2-II)的上方；

烘干区(2-VI)的顶部或上部侧墙上有进料口(201)；

烘干区(2-VI)的上部有气相循环出口(237)接出；

燃烬区(2-III)的下游或气化二区(2-II)下方的风室有气相循环输入接口(221)接入；

蓄热腔(2-I)的上部有合成气输出接口(203)接出。

7.根据权利要求6所述的一种垃圾、有机废弃物的气化设备，其特征是由循环风机(228)和循环风管(229)构成气化炉的炉外气相循环回路，循环风管(229)和循环风机(228)串接后连接在气相循环出口(237)与气相循环输入接口(221)之间。

8.根据权利要求6所述的一种垃圾、有机废弃物的气化设备，其特征是蓄热腔(2-I)为曲径构造，蓄热腔(2-I)由曲折形的第一蓄热炉墙(206)、第二蓄热炉墙(207)和侧面的第三蓄热炉墙(206b)围成的内空间构成，其中，第二蓄热炉墙(207)同为蓄热腔(2-I)与热解区(2-V)所在炉膛之间的隔墙。

9.根据权利要求6所述的一种垃圾、有机废弃物的气化设备，其特征是当在气化一区(2-IV)、气化二区(2-II)和燃烬区(2-III)的下方设置布风板(214)时，布风板(214)的下方有第一风室(215)和第二风室(217)，其中：第一风室(215)对应在燃烬区(2-III)的下方，第二风室(217)对应在气化一区(2-IV)和气化二区(2-II)的下方，第一风室(215)有助燃风输入接口(216)接入，第二风室(217)有气化剂输入接口(218)接入；

或者，布风板(214)的下方有第一风室(215)、第二风室(217)和第三风室(219)，其中：第一风室(215)对应在燃烬区(2-III)的下方，第二风室(217)对应在气化一区(2-IV)的下方和气化二区(2-II)下方的一部分，第三风室(219)对应在气化二区(2-II)下方的一部分，第一风室(215)有助燃风输入接口(216)接入，第二风室(217)有气化剂输入接口(218)接入，第三风室(219)有气相循环输入接口(221)接入。

10.根据权利要求6所述的一种垃圾、有机废弃物的气化设备，其特征是当在气化一区(2-IV)、气化二区(2-II)和燃烬区(2-III)的下方设置阶梯底板(224)时，在阶梯底板(224)上有等离子体喷枪(210)的安装口，等离子体喷枪(210)多排多口设置；

或者，在阶梯底板(224)上有等离子体喷枪(210)的安装口和气相循环输入装置，其中：等离子体喷枪(210)多排多口设置；气相循环输入装置由布风器(226)、喷嘴(225)和气相循环输入接口(221)构成，喷嘴(225)多口单排设置；

在气化一区(2-IV)的侧墙上安装气化剂喷入装置，气化剂喷入装置由布风器(232)、喷嘴(230)和气化剂输入接口(218)构成，喷嘴(230)为至少一只。

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