CN102504881A

CN102504881A - 一种用于垃圾处理的新型垃圾干馏—气化处理炉

Info

Publication number: CN102504881A
Application number: CN2011102423793A
Authority: CN
Inventors: 余式正
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-08-23
Filing date: 2011-08-23
Publication date: 2012-06-20

Abstract

一种用于垃圾处理的新型垃圾干馏-气化处理炉，处理炉采用两段式煤气发生炉的基本结构为了适应垃圾处理的要求，炉子的总体高度增加到10-30米，炉子的外壁分布20-40根水煤气通气管(6)，它们中间插入带有许多缝隙(27)的干馏燃气通气管(26)，直达炉顶的集气管(9)，炉子中心的中心管(7)扩展成为隔离层，把炉子内部分隔成左、右两半部分，炉子顶部设置两个压料液压缸(12和13)、两个垃圾进料口(11和14)和两个推料液压缸(10和15)，炉子的碳化层(19)设置两层炉条(5和4)，上炉条(5)承受上面垃圾重量的压力，其间距为300-500mm，下炉条(4)保证碳化层的透气性，其间距为150-300mm。垃圾中的无机成分不能分解，就从煤气发生炉出灰的灰盘(22)排出炉外。

Description

一种用于垃圾处理的新型垃圾干馏—气化处理炉

技术领域

本发明涉及一种利用处于缺氧状态下把垃圾干馏，分解出可燃气体(称之为“干馏燃气”)和碳化物残渣，利用高温水蒸汽和空气作气化剂，使干馏产生的碳化物燃烧产生热量，处于高温状态下的碳化物把燃烧产生的CO₂和水蒸气还原，生成水煤气(CO和H₂)，收集干馏燃气和半水煤气进行利用的垃圾干馏-气化处理炉，技术领域属于环保和节能减排。

背景技术

垃圾处理过去有填埋、焚烧和综合利用。垃圾填埋占用土地、污染环境，不宜推广已成共识；垃圾燃烧方式在技术上已经成熟，但往往还需要添加助燃剂来帮助垃圾燃烧，而且投资大，运行成本高，最致命的还是垃圾焚烧不可避免会产生二恶英，受到群众的强烈反对；垃圾综合利用处理成本高，堆肥没有市场，成功案例不多，也难以推广，最近国务院批转的16部委《关于进一步加强城市生活垃圾处理工作的意见》已经不列入国家支持的重点。

过去我们利用干馏的方法处理生活垃圾，包括已授予专利证书的高温干馏垃圾焚烧炉(专利号200510085232.2)和正在实质性审查中的发明专利：低温干馏垃圾碳化炉(专利号200910223401.2)，它们对于抑制二噁英的产生有着显著的效果，并且对于降低投资，减少运行成本也有效果显著；但高温干馏产生的干馏燃气没有被回收，在资源利用方面还略感欠缺；低温干馏需要燃烧干馏燃气提供垃圾干馏的热量，还需要借助煤气发生炉把碳化物转变为水煤气，在处理工艺方面还可以进一步简化。为此，本发明在低温干馏炭化炉和两段式煤气发生炉的基础上，提供一种适合于垃圾处理，直接把垃圾变成混合煤气的没有废气排放、没有污染的垃圾干馏-气化处理炉。

一般的两段式煤气发生炉以煤为原料生产水煤气，垃圾干馏产生的碳化物和煤的特性有巨大的差异：首先，煤气发生炉对煤块的大小有一定的要求，垃圾干馏产生的碳化物肯定不能满足这种要求，所以碳化物在一般的两段式煤气发生炉中料层透气性不好，煤气上升受阻，必然形成“中心黑洞”，偏烧甚至灭火的故障；其次，垃圾的成分复杂，比煤更容易“结渣”。当垃圾温度超过200℃以后，垃圾中的塑料等就融化，板结在一起，不仅不透气，甚至不往下掉，影响垃圾的干馏和气化；第三，垃圾中含有大量的水分，需要增加垃圾的烘干和预热的时间，就不能不增加炉子的总体高度；第四，煤有足够的强度，能够保证煤层通气，垃圾干馏产生的碳化物基本上没有机械强度，还承受上面垃圾的重量，透气性更差，燃烧段就难以燃烧起来等等，所以不能直接使用一般的煤气发生炉。

本发明的目的在于提供一种能够适用于垃圾干馏-气化处理，即把垃圾干馏，生成干馏气体和碳化物，然后燃烧碳化物获得高温，在高温下灼热的碳把燃烧产生的CO₂和高温水蒸气还原，生成半水煤气的新型垃圾干馏-气化处理炉

发明内容

本发明在两段式煤气发生炉的基础上，提供一种能适应垃圾处理的要求，把垃圾直接转换为混合煤气的新型高效率两段式垃圾干馏-气化处理炉。

本发明解决其技术问题的技术方案是：新型的垃圾干馏-气化处理炉是根据两段式煤气发生炉的基本结构改进过来的。首先，因为垃圾的水分含量大，所以增加干燥、预热段的高度，以便垃圾有足够的时间干燥；其次，是垃圾和煤相比，很不透气，干馏产生的碳化物没有机械强度，上面垃圾的压力很大，使碳化物也不透气，燃烧效率很低甚至燃烧不起来。解决的办法是在碳化物中间架设两层炉条，上炉条承受上方垃圾重量的压力，下炉条使碳化物透气，最下面是炉蓖，可以形成更高的燃烧层和还原层；而且，这两层炉条的间距不一样，上炉条间距大，下炉条间距小，上层的碳化物燃烧、气化以后体积减少，就自动掉到下一层，最后全部燃烧、气化；第三，为了改善高温的水煤气能够把热量传递给垃圾，把煤气发生炉的中心管扩展成通气管隔层，交错排列水煤气通气管和干馏燃气通气管，把炉子隔成两半，水煤气和干馏燃气可以通过通气管上升、输出，同时扩大给垃圾加热的面积，减少垃圾的距离(最大距离从炉子的直径减到半径)，提高垃圾干馏的效率；第四，垃圾中的塑料在加热的过程中熔化、结渣，把垃圾堵死，为此在处理炉的顶部，增设2个到6个(根据通气夹层的设置确定)压料液压缸，在进料以后把垃圾压下，即使垃圾结渣，也可以利用压料液压缸把垃圾压下；第五，根据对炉内的划分，设置布料器或者设置更多的垃圾入口。

本发明的有益效果是：

1、有效抑制二噁英的产生。

二噁英的产生，需要两个条件：一是有氯的存在；二是发生氧化反应。垃圾焚烧是氧化反应，所以不可避免会产生二恶英。在本发明中，垃圾入炉以后，就被摞在一起，处于缺氧状态，随着燃气的上升和垃圾中的水分的蒸发，燃气和水蒸气把空气赶走，垃圾逐渐形成无氧状态，到了干馏段，受到灼热的水煤气加热，垃圾中的有机物开始分解，生成干馏燃气、焦油和碳化物，因为干馏是分解反应，虽然有氯存在，但不燃烧(氧化反应)就不产生二恶英；碳化物再到燃烧段，虽然是氧化反应，但燃烧的是碳化物，没有氯的存在也不产生二噁英。这就从根本上消除了二恶英的产生。

2、利用高温的水煤气使垃圾干馏无需提供热量，提高资源利用效率

垃圾干馏是吸热反应，需要供给热量；而碳化物气化，需要通过燃烧，加热到高温才能把CO₂和水蒸气还原生成水煤气，正好利用高温水煤气的热量来使垃圾干馏，这就不需要再为垃圾干馏提供热量，提高垃圾资源利用效率。

3、垃圾一次转变为干净的燃气，节省碳化物的后续处理

垃圾经过干馏-气化炉处理，垃圾中的有机物干馏生成干馏燃气、碳化物气化生成水煤气，一次就转变为干净的燃气，简化了垃圾处理工艺过程，和低温干馏炭化炉相比，简化了碳化物的后续处理。

4、没有废气排放，不构成对环境的污染

每吨垃圾焚烧要产生4000-7000立方米的废气，构成对空气的严重污染和气候的严重影响，特别是垃圾焚烧产生高温，促使生成NOx和SOx，对环境的污染和对人类健康的威胁更加严重。本发明的垃圾干馏-气化处理炉只产生燃气，不产生废气，没有废气排放，就不构成对环境的污染。

5、无需废气处理、无需飞灰处理，节省大量投资和运行费用

垃圾焚烧不可避免会产生二噁英，二噁英不仅游离于废气之中，还大量附着于飞灰之中，因此，垃圾焚烧需要严格处理废气，更需要收集飞灰进行妥善处理，从而增加大量的投资和运行费用；本发明不产生废气，所以无需废气处理；不产生二噁英，无需飞灰处理，节省大量投资和运行费用。

6、清洁燃气可以有多种使用的选择，应用广泛，

垃圾处理的目标是无害化、减量化和资源化。垃圾焚烧的资源化利用只能搞垃圾焚烧发电，垃圾焚烧发电首先需要大量的投资，建设一个垃圾焚烧发电厂比建设一个同样发电能力的发电厂投资要多得多；其次，垃圾焚烧发电的效率低；第三，日处理规模在200吨以下的小规模垃圾焚烧发电厂经济效益低，很难回收投资，不适合垃圾焚烧发电；第四，垃圾焚烧发电厂生产不稳定，上网困难。本发明把垃圾转换为清洁燃气，既可发电，也可供应民用燃气，可提供工业锅炉使用，也可用来烧砖，应用灵活、广泛。

附图说明

图1A是本发明的垃圾干馏-气化处理炉的纵向剖视图的示意图；图1B是本发明的垃圾干馏-气化处理炉的侧面剖视图的示意图。

图2是水煤气通气管与干馏燃气通气管的结构示意图。

图中：1——水冷套，2——软化水进口，3——高温水蒸汽，4——下炉条，5——上炉条，6——圆周热水煤气通气管，7——热水煤气中心管，8——左、右压料块，9——水煤气集气管，10——左推料液压缸，11——左垃圾进料口，12——左顶部压料液压缸，13——右顶部压料液压缸，14——右垃圾进料口，15——右推料液压缸，，16——水煤气出口，17——垃圾烘干预热段，18——垃圾干馏段，19——垃圾干馏段的碳化层，垃圾干馏留下的碳化物残渣，20——还原层，21——碳化物燃烧层，22——灰盘，23——灰渣层，24——气化剂进口，25——水煤气通气管，26——干馏燃气通气管，27——干馏燃气通气管的缝隙。

具体的实施例子

根据图1，垃圾干馏-气化处理炉的直径在3.2米以下，所以只是通过中心管扩展成通气管隔层，把垃圾烘干预热段和干馏段分隔成左、右两半，通气管隔层由水煤气通气管和干馏燃气通气管交错排列组成，以改善垃圾的加热状况，左、右两部分分别有左、右两套进料设备，包括进料口11和14，推料液压缸10和15，顶部压料液压缸12、13，如果炉子直径增大，分隔成两半还不足以改善垃圾的加热状况，则可以等分隔成3-6个间隔，此时顶部压料液压缸也需相应增加，并且可以增加布料器，以保证垃圾进入以后送到炉子相应的间隔。为了让垃圾有足够的烘干、预热和干馏的时间，炉子总体的高度，增加到10-30米，视炉子的直径和入炉垃圾的含水量确定：直径大炉子的高度增加；含水量大，炉子的高度也需要适当增加，垃圾从进料口11和14加入，推料液压缸10和15把垃圾推入炉内，顶部压料液压缸12、13把垃圾压下，防止垃圾下方结渣，气化剂从气化剂进口24进入，经过灰渣层加热，温度提高，到了燃烧层和灰渣层上面的碳化物发生强烈氧化反应，产生高温，把上面的碳化物加热，灼热的碳化物把燃烧产生的CO₂和水蒸汽还原，生成水煤气(CO和H₂)，高温的水煤气通过布置在炉壁上的圆周水煤气通气管6，中心管7和把炉子分隔成左、右两半的水煤气通气管25上升，把垃圾干馏、加热，垃圾干馏产生的干馏燃气，透过交错布置在圆周水煤气通气管6和水煤气通气管25中间的干馏燃气通气管26的缝隙27(参看图2)，进入干馏燃气通气管26，垃圾烘干产生的水蒸气也透过缝隙27进入干馏燃气通气管26，上升到达集气管9和水煤气混合，从水煤气出口16输出。垃圾中的无机成分不能分解，就掉入煤气发生炉的灰渣层(23)，从煤气发生炉出灰的灰盘(22)排出炉外，因为已经经过高温无害化处理，可以用于铺路、填埋或者生产建材，并且因为炉子分隔成为两半以后，两边垃圾的厚度不大于炉子的半径，垃圾周围遍布热水煤气通气管6和25加热，垃圾得以快速干馏、烘干，带缝隙的干馏燃气通气管26给垃圾制造透气的通道，克服垃圾不透气的问题。当炉子的直径增大，炉子可以分隔成更多的间隔，垃圾加热和透气的问题就可以解决。至此，实现了垃圾处理的无害化、减量化和资源化。

工业的实用性

本发明不仅适用于垃圾处理，也适用于秸秆汽化炉以及煤气发生炉，因为用煤生产煤气可以提高煤的利用效率，还可以利用煤气人工合成肥料等等，所以大规模生产是市场的需要，应用本发明的办法可以解决垃圾处理炉、秸秆气化炉和煤气发生炉的大型化问题。

Claims

1.一种用于垃圾处理的新型垃圾干馏-气化处理炉，其技术特征是：采用两段式煤气发生炉的基本结构，如果炉子的直径在3.2米以下，把炉子的总体高度增加到10-30米，以保证垃圾在炉子干馏、烘干和预热有足够的时间；炉子内部分布在外壁周围有20-40根圆周水煤气通气管(6)直达炉顶的集气管(9)，对垃圾起到加热的作用，使垃圾干馏、烘干和预热，每两根水煤气通气管(6)中间插入一根带有许多缝隙(27)的干馏燃气通气管(26)，干馏燃气和垃圾烘干产生的水蒸汽透过缝隙(27)进入干馏燃气通气管(26)，在炉顶的集气管(9)与水煤气汇合；炉子中心除了有中心管(7)以外，还把中心管(7)扩展成为隔离层，把炉子内部分隔成左、右两半部分，以利于水煤气给垃圾加热和干馏燃气的逸出；炉子顶部设置两个压料液压缸(12和13)和两个垃圾进料口(11和14)、两个推料液压缸(10和15)，新垃圾入炉以后液压缸(12和13)下压，防止垃圾结渣不下掉；在炉子的碳化层(19)设置两层炉条(5和4)，上炉条(5)承受上面垃圾重量的压力，其间距为300-500mm，下炉条(4)保证碳化层的透气性，其间距为150-300mm。

2.根据权利要求1所述的圆周水煤气通气管，直通炉顶的集气管，与上升的干馏燃气混合，从燃气出口输出。

3.根据权利要求1所述的干馏燃气通气管(26)带有许多缝隙(27)，干馏产生的干馏燃气和烘干垃圾产生的水蒸汽就通过这些缝隙进入干馏燃气通气管(26)，在集气管(9)与水煤气通气管汇合。

4.根据权利要求1所述把炉子内部分隔成左、右两半部分的隔离层，交错排列水煤气通气管(25)和干馏燃气通气管(26)，他们汇集于炉顶的集气管(9)，水煤气通气管(25)下方到达还原层(20)，干馏燃气通气管(26)下方到达碳化层(19)。