CN102051189B - 将垃圾和生物质高温裂解制工业原料气或燃气的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种将垃圾和生物质高温裂解制工业原料气或燃气的方法，其特征在于：包括以下步骤：1）制备原料：将垃圾经切割，压干，烘干并粉碎成小于3mm的颗粒，存于高温裂解炉的料仓；2）将经上步制得的原料颗粒通过加料机构加入高温裂解炉内，然后进入以下工序：（a）裂解煤气收集、（b）热能的利用。经本发明方法裂解后的煤气作为甲醇合成原料气，可直接用于燃气发电，稍加工后可于民用燃气。整体过程使热能得到了最充分的利用，而且裂解无废气排放，不污染环境，达到了节能减排的目的。
Description
技术领域
本发明涉及垃圾、生物质制气的方法，特别指一种利用垃圾、生物质为原料，采常压固定床用电转为热能高温裂解的方法制备甲醇原料气或燃气的新方法。
背景技术
目前垃圾处理是困扰我们的一大难题：其一是产生量大；其二是处理十分困难，而且花费大量的人力和物力。目前采用的焚烧方法因产生二噁英致癌物质而被叫停，而填埋方法对环境污染很大。同时，对生物质能开发利用的研究是我国可持续发展技术的重要内容之一，被列入我国21世纪发展议程，生物质能具有可再生性，低污染性，广泛分布性特点。如何利用这些富碳清洁的可再生资源是我国能源可持续发展的一个主要方向。
发明内容
本发明的目的是针对背景技术中存在的缺点和问题加以改进和创新，提供一种利用垃圾和生物质为原料高温裂解制得工业用气或民用燃气的新方法。
本发明采用的技术方案如下：一种将垃圾和生物质高温裂解制工业原料气或燃气的方法，其特征在于：包括以下步骤：
1）制备原料：将垃圾经挤压切割机挤压切割，压干外在水份，并将其切割成便于烘干的块状，烘干并粉碎成小于3mm的颗粒，存于高温裂解炉的料仓；
2）裂解煤气收集和热能的利用：将经上步制得的原料颗粒通过加料机构加入高温裂解炉内，然后进入以下工序：
（a）裂解煤气收集：原料颗粒在高温裂解炉内用电能转变成热能进行热裂解，形成的裂解煤气通过输出口送入煤气冷却除尘塔除尘、活性碳过滤器过滤后送气柜，再经气体压缩、净化工段、成为合成原料气体；
（b）热能的利用：经高温裂解后的原料残碳落入高温裂解炉炉底，从罗茨机出口引一部份冷煤气从炉底入口c引入,通过炉篦均匀分布通过炽热碳层，碳层被冷却，以便冷态下碳渣；同时被加热的冷煤气通过高温热元件部分甲烷被裂解后，与新裂解的煤气汇合将热量传给料层后出炉。
本发明所述的高温裂解炉为横式电热元件高温裂解炉、竖式电热元件高温裂解炉或感应电炉高温裂解炉。
横式电热元件高温裂解炉的电热元件为竖向多层布置的横式电热元件，每层由甲、乙两件组成，每件均可单独抽出，每层均由焊在炉壁上的滑道托起。
竖式电热元件高温裂解炉的电热元件为竖式电热元件，由两组电热联体组成，每组由上下两个半圆环和安装在两个半环之间的的U形热元件组成。
高温裂解炉的炉底部安装有由炉篦，刮碳犁，碳斗，减速机和自动下碳水槽组成的自动下碳装置，炉篦由减速机带动转动，转动的炉篦将碳灰转到炉篦的托盘上，装在炉壁上的碳犁将碳灰刮往碳斗中。其中减速机转动的速度由需要下碳灰多少来调节，灰斗下端管插入自动下碳水槽中，水槽中的循环水既起水封作用也运走碳灰。
本发明将已烘干粉碎的垃圾或生物质颗粒（小于3mm）在1000-1250℃条件下裂解，生成裂解煤气；裂解煤气经冷却除尘塔后送气柜，经气体压缩、净化工段后送合成。吨醇耗裂解煤气2826 Nm3，还副产热值17469kj/Nm3的燃气341 Nm3（合成弛放气）。高温热源是电能提供的，每标准立方米煤气耗电0.15kwh。裂解煤气低发热值为12580kj/Nm3。碳渣可作为优质活性炭原料。
经本发明方法裂解后的煤气可直接用于燃气发电，稍加工后可于民用燃气。整体过程使热能得到了最充分的利用，而且裂解无废气排放，不污染环境，达到了节能减排的目的。
附图说明
图1是本发明工艺流程图；
图2是本发明横式电热元件高温裂解炉结构示意图；
图3是本发明竖式电热元件高温裂解炉结构示意图；
图4是本发明感应电炉高温裂解炉结构示意图；
图中：1是料仓，2是星形下料器，3是料耙，4是高温裂解炉，5是下料套筒，6是电热元件，7是炉篦，8是刮灰犁，9是碳斗，10是减速机，11是自动下碳水槽，12是煤气冷却除尘塔，13是溢流水封，14是活性碳过滤器，15是气体缓冲器，16是罗茨鼓风机，17是发热线圈，18是被加热金属棒，19是金刚砂砖。
具体实施方式
下面根据附图和具体实施方式对本发明作进一步说明：
从图1可知，本发明采用的方法包括以下步骤：
1）制备原料：将垃圾经挤压切割机挤压切割，压干外在水份，并将其切割成便于烘干的块状，烘干并粉碎成小于3mm的颗粒，存于高温裂解炉的料仓；
2）裂解煤气收集和热能的利用：将经上步制得的原料颗粒通过加料机构加入高温裂解炉内，然后进入以下工序：
（a）裂解煤气收集：原料颗粒在用电能转换成热能的高温裂解炉内进行热裂解，形成的裂解煤气通过输出口送入煤气冷却除尘塔除尘、活性碳过滤器过滤后送气柜，再经气体压缩、净化工段、成为合成原料气体；
（b）热能的利用：经高温裂解后的原料残碳落入高温裂解炉炉底，从罗茨机出口引一部份冷煤气从炉底入口c引入,通过炉篦均匀分布通过炽热碳层，碳层被冷却，以便冷态下碳渣；同时被加热的冷煤气通过高温热元件部分甲烷被裂解后，与新裂解的煤气汇合将热量传给料层后出炉。
其中部分设备有煤气冷却除尘塔12：煤气塔中装有填料，煤气从塔底进入，通过填料层时与塔顶下来的水逆流接触，洗除碳灰。带有碳灰的水通过溢流水封自动流出。活性碳过滤器14：活性碳过滤器中装有活性碳，水不能除掉的焦油等有机杂质由活性碳吸附。气体缓冲器15：稳定罗茨机进出口压力。 罗茨鼓风机16：将裂解炉内维持一定的压力，同时为送入气柜和返回炉底的煤气提供压头。
从图2～4可知，高温裂解炉由料耙3，炉体，电热元件6或感应电炉，自动下碳装置7等组成，其中：炉体：本炉炉体为一柱形直立筒体，炉外壳由钢板卷焊而成。炉内壁衬以高温保温耐火材料。电热元件6有横式电热元件和竖式电热元件。加料机构：炉体顶部的加料机构由料仓1、星形下料器2、松动和耙平物料的料耙3组成，加入炉内的料由一焊在炉顶的圆筒直管下料导筒5下到料面。自动下碳机构位于炉底，由炉篦7，刮碳犁5，碳斗9，减速机10和自动下碳水槽组成。炉篦由减速机10带动转动，转动的炉篦将碳灰转到炉篦的托盘上，装在炉壁上的碳犁8将托盘上的碳灰刮往碳斗9中。减速机10转动的速度由需要下碳灰多少来调节。灰斗下端管插入自动下碳水槽中，水槽中的循环水既起水封作用也运走碳灰。
从图4可知：感应电炉由发热线圈17和被加热金属棒18组成，发热线圈17是高频（或中频）的大电流通过的环形形状的紫铜加热线圈。被加热金属棒18：因其在发热线圈内，发热线圈内产生极性瞬间变化强磁束贯穿整个被加热物体，在被加热物体内部与加热的电流相反，便会产生相对应的很大涡电流，由于被加热物体内存在着电阻，所以会产生很多焦耳热，使被加热物体温度上升。被加热物体电阻一定后控制加热线圈中电流大小，便可控制炉内温度。
本发明进入炉内的原料为表1所列成份：
表1
| 名称 | 全水份(H2O) | CnHm | 灰份 | 固定炭(C) | 热值 |
| % | 13.63 | 62.20 | 8.08 | 13.09 | 22370KJ/kg |
将已加工的原料粉粒（小于3mm）贮于料仑1内，利用星形下料器2连续沿加料套筒5加入裂解炉内，由料耙3将裂解炉内物料耙平。裂解炉内热元件6温度达1000-1250℃，原料裂解时从热元件吸热，裂解产生的气体由下而上通过料层，气体温度逐步降低，料层温度则从上至下逐步升高并依次分为干燥层、干馏层、裂解层。裂解煤气从炉上部侧面出口管b导出。出炉煤气经除尘冷却塔洗涤冷却后入活性碳过滤器，在活性碳过滤器中煤气中的焦油等杂质被活性碳吸附，清洁的煤气入气柜。
原料被裂解后剰下炽热的碳渣移到炉下部，由罗茨鼓风机16送来冷煤气从炉底入口c入炉内，冷煤气由炉篦均匀分布通过碳层，碳层被冷却，冷煤气被加热，被加热的煤气通过发热元件时，煤气中的甲烷部分裂解，此煤气与新裂解的煤气汇合一起向上流动，将热量传递给料层后从炉口b出炉。
裂解煤气经一氧化碳部分变换和脱除多余的二氧化碳后即可经压缩送去甲醇合成。也可以直接作为燃气发电机的燃料，或稍加工后作为居民用燃气。
本发明所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行的描述，并非对本发明构思和范围进行限定，在不脱离本发明设计思想的前提下，本领域中工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变型和改进，均应落入本发明的保护范围，本发明请求保护的技术内容，已经全部记载在权利要求书中。
Claims (4)
1.一种将垃圾高温裂解制工业原料气的方法，其特征在于：包括以下步骤：
1）制备原料：将垃圾经挤压切割机挤压切割，压干外在水份，并将其切割成便于烘干的块状，烘干并粉碎成小于3mm的颗粒，存于高温裂解炉的料仓；
2）裂解煤气收集和热能的利用：将经上步制得的原料颗粒通过加料机构加入高温裂解炉内，然后进入以下工序：
（a）裂解煤气收集：原料颗粒在高温裂解炉内进行热裂解，形成的裂解煤气通过输出口送入煤气冷却除尘塔除尘、活性碳过滤器过滤后送气柜，再经气体压缩、净化工段，成为工业原料气；
（b）热能的利用：经高温裂解后的原料残碳落入高温裂解炉炉底，从罗茨机出口引一部份冷煤气从炉底入口（c）引入,通过炉篦均匀分布通过炽热碳层，碳层被冷却，以便冷态下碳渣；同时被加热的冷煤气通过高温热元件部分甲烷被裂解后，与新裂解的煤气汇合将热量传给料层后出炉；
所述的高温裂解炉为横式电热元件高温裂解炉、竖式电热元件高温裂解炉、感应电炉高频高温裂解炉或感应电炉中频高温裂解炉。
2.根据权利要求1所述制工业原料气的方法，其特征在于：所述的横式电热元件高温裂解炉的电热元件为竖向多层布置的横式电热元件，每层由甲、乙两件组成，每层均由焊在炉壁上的滑道托起，每件可单独抽出。
3.根据权利要求1所述制工业原料气的方法，其特征在于：所述的竖式电热元件高温裂解炉的电热元件为竖式电热元件，由两组电热联体组成，每组由上下两个半圆环和安装在两个半环之间的U形热元件组成。
4.根据权利要求1所述制工业原料气的方法，其特征在于：所述的高温裂解炉的炉底安装有由炉篦，刮碳犁，碳斗，减速机和自动下碳水槽组成的自动下碳装置。
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