CN103614164A - 等离子气化技术处理和利用农村固废及生物质的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用等离子气化技术处理农村固废及生物质的方法及建设分布式清洁能源的装置，用等离子技术气化炉综合处理和利用农村固废（生活垃圾和其他固废）及生物质（秸杆，林木弃物，畜牧养殖弃物等）以制取合成气（低热值燃气）；该方法将所制取的合成气（低热值燃气）经净化处理后，可直接作为清洁燃气或用于发电（热电联产）并建设适应农村需要的分布式清洁能源装置。本发明根据目前农村固废处理条件较差和生物质利用潜力较大，以及在综合处理和利用固废及生物质并使之资源化方面尚无较好方式的实际，用等离子技术气化技术，对促进新农村环境建设和经济发展有积极意义。

Description

等离子气化技术处理和利用农村固废及生物质的方法及装置

技术领域

本发明涉及安全环保处理和利用农村固废及生物质的技术，更具体说是用先进的等离子技术气化炉综合处理和利用固废及生物质（混合气化），以制取合成气（低热值燃气），然后对合成气作净化处理，使合成气可直接作为清洁燃气或用于发电（热电联产）的方法和建设分布式清洁能源装置。

背景技术

安全环保处理各类固废是社会环境建设的重要问题。与城市相比，农村尚有较大差距。目前农村对固废基本还是自行简单填埋，不仅占用土地和浪费可再生资源而且有危害环境隐患（尤其对地下水资源），必须尽快改变。另外，由于农村有居住较分散和村镇固废量较少的客观情况，在农村采用类似城市的大型锅炉焚烧设备也不现实。但是，对农村固废如采用村收集，乡转运和集中到县（市）统一处理的方式，又会存在转运途中易造成二次污染和转运成本较高的问题。因此，在农村寻求一种更合理和行之有效的处理固废的方式，以及寻求规模灵活和先进可靠的相关技术和装备已成了当前新农村建设进程中急待解决的重要课题；

我国农村又有丰富的生物质资源，应充份加以利用。但是现有的生物质气化（炭化）技术和装备基本上仅限于生物质而不能将生物质和固废掺烧，原因是固废成份复杂且含有一些有害成份，会使焚烧炉气中残存二恶英和呋喃而炉渣中残存重金属等危害物；

随着农村畜牧养殖业的发展，固体弃物（如牛粪等）的数量也大为增加，安全环保处理这些固废并使其资源化也是发展清洁能源的重要内容。但目前农村实际利用还十分有限，如对牛粪，较多还是制沼气，不仅资源利用率不高，过程复杂且耗水多（在北方地区更易造成突出矛盾）；

将新农村环境建设与可再生资源利用更好结合起来，用先进适用的等离子技术气化炉综合处理和利用固废及生物质（混合气化）以制取合成气（低热值燃气）并建设分布式清洁能源装置，既适应农村实际又兼有经济效益和社会效益。

发明内容

本发明是针对目前农村缺少综合处理和利用固废及生物质的较理想方式和缺乏先进适用技术装备的现状，从而提供一种用等离子气化技术综合处理和利用固废及生物质并建设分布式清洁能源装置的方法。

为了实现本发明的目的，提出以下技术方案：

一种等离子气化技术处理和利用农村固废及生物质的装置，所述装置为等离子技术气化炉，其包括直立圆筒形的炉体1；炉体1内侧整体设有耐火材料层2；炉体1顶部设有加料口3；炉体1上部设有炉气出口4，炉体1下部设有等离子体炬6；炉体1下部还设有气化剂进囗5；炉体1底部设有炉渣出口7。

所述的耐火材料层2包括耐火砖层、耐火板层和耐火浇铸料层。

所述加料口3包括2根轴向进料管。

所述炉气出口4包括2根径向出气管。

所述等离子体炬6包括沿圆周方向的1组等离子体喷枪。

所述等离子体炬6为直流金属阳极和非转移弧等离子喷枪。

所述气化剂进囗5包括沿园周方向的4根进气管。

所述炉渣出口7包括2根径向排放管。

本发明还提出一种使用等离子气化技术处理和利用农村固废及生物质的装置的方法，包括以下步骤：

1）按村为基础的模式收集和转运固废及生物质，按1-5个乡镇为集中点的模式建所述等离子气化技术处理和利用农村固废及生物质的装置；

2）用等离子技术气化炉综合处理和利用固废及生物质，经混合气化以制取合成气，作为低热值燃气；

3）所制取的合成气经净化处理后，可直接作为居民用清洁燃气；或用于发电。

附图说明

图1是等离子气化技术处理和利用农村固废及生物质的的流程图。

图2是等离子气化技术处理和利用农村固废及生物质装置示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合附图和具体实施例，对本发明进一步详细说明。

图1是等离子气化技术处理和利用农村固废及生物质的的流程图。如图所示，本发明提供的一种用等离子气化技术综合处理和利用农村固废及生物质的方法，包括以下步骤：

1.按村为基础的模式收集和转运固废及生物质；按1个或几个乡镇为集中点的模式建等离子气化技术综合处理和利用装置；

2.用等离子技术气化炉综合处理和利用固废及生物质（混合气化）以制取合成气（低热值燃气）；

3.所制取的合成气（低热值燃气）经净化处理后，可直接作为居民用清洁燃气；或用于发电（热电联产）并建设农村分布式清洁能源装置；

本发明提供的方法，理念新颖和构思独特，按村为基础的模式收集和转运固废及生物质，按1个或几个乡镇为集中点的模式建等离子气化技术综合处理和利用装置，该模式先进合理，既可消除以往农村自行简单填埋固废和影响环境的弊端，改善和提升农村环境条件；又使分布式清洁能源装置依托1个或几个乡镇，有一定基础条件和经济规模，创造农村集中利用清洁能源的新格局；

按发明公开方法，用等离子技术气化炉综合处理和利用固废及生物质（混合气化）以制取合成气（低热值燃气），该气化炉是以等离子火炬作为其加热系统且气化炉为立式钢壳结构和内衬耐高温及抗氧化的耐火材料；等离子技术是固废和生物质气化领域居于前沿的先进技术（第三代“熔融气化”技术），等离子技术气化炉的炉内温度要高于一般固废焚烧炉和生物质气化炉，用等离子对固废及生物质进行混合气化和无害化综合处理不仅能切实满足国家有关安全环保的规定要求，而且能更好实现资源化效果；

按发明公开方法，所制取的合成气（低热值燃气）经净化处理后，可直接作为居民用清洁燃气，或用于发电（热电联产）并建设农村分布式清洁能源装置，该合成气的利用途径较灵活且可因地制宜，既能直接引入燃气管网；又能用燃气锅炉产蒸汽并发电（热电联产）；还能用内燃机发电（热电联产）；可充分满足农村生产生活实际需要。

图2是等离子气化技术处理和利用农村固废及生物质装置示意图。本发明使用等离子技术气化炉综合处理和利用固废及生物质（混合气化）以制取合成气（低热值燃气），該气化炉包括直立圆筒形的炉体1，炉体1内侧整体设有耐火材料层2；炉体1顶部设有加料口3；炉体1上部设有炉气出口4;炉体1下部设有等离子体炬6；炉体1下部设有气化剂进囗5；炉体1底部设有熔融渣鉄出口7。炉体1内侧整体设有的耐火材料层2包括至少3种不同性能的耐火砖层、耐火板层和耐火浇铸料层;炉体顶部设有的加料口3包括2根轴向进料管;炉体1上部设有的炉气出口4包括2根径向出气管;炉体1下部设有的等离子体炬6包括沿圆周方向有1组等离子体喷枪,等离子体炬6为直流金属阳极和非转移弧等离子喷枪；炉体1下部设有的气化剂进囗5包括沿园周方向有4根进气管；炉体1底部设有的熔融炉渣出口7包括2根径向排放管。炉体1的结构可保证安全运行且结构简単，占地较少和布置方便，生产环境条件好和建设投资性价比髙；

本发明公开的方法有巨大的推广意义和市埸潜力。以1个乡镇（约两万人囗）建设分布式清洁能源装置为例，用1台等离子技术气化炉每日可处理生活垃圾20吨（按每人每日1公斤生活垃圾计）和秸杆50吨，日可产清洁燃气（净化后合成气）约75000立方米（热值8000千焦/立方米）, 可供约1万户居民生活用。如将75000立方米燃气用去发电，每日可发电约52500度。有一定经济效益和兼有保护环境，以及利用可再生资源的综合意义；

可以预计，本发明在不长时间内将很好服务于安全环保处理和利用农村固废及生物质并建设分布式清洁能源装置领域，并为新农村环境建设和经济发展发挥作用；

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步的详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.等离子气化技术处理和利用农村固废及生物质的装置，其特征在于，所述装置为等离子技术气化炉，其包括直立圆筒形的炉体(1)；炉体(1)内侧整体设有耐火材料层(2)；炉体(1)顶部设有加料口(3)；炉体(1)上部设有炉气出口(4)，炉体(1)下部设有等离子体炬(6)；炉体(1)下部还设有气化剂进囗(5)；炉体(1)底部设有炉渣出口(7)。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述的耐火材料层(2)包括耐火砖层、耐火板层和耐火浇铸料层。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述加料口(3)包括2根轴向进料管。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述炉气出口(4)包括2根径向出气管。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述等离子体炬(6)包括沿圆周方向的1组等离子体喷枪。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述等离子体炬(6)为直流金属阳极和非转移弧等离子喷枪。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述气化剂进囗(5)包括沿园周方向的4根进气管。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述炉渣出口(7)包括2根径向排放管。

9.使用如权利要求1-8其中之一所述等离子气化技术处理和利用农村固废及生物质的装置的方法，包括以下步骤：

1）按村为基础的模式收集和转运固废及生物质，按1-5个乡镇为集中点的模式建所述等离子气化技术处理和利用农村固废及生物质的装置；

2）用等离子技术气化炉综合处理和利用固废及生物质，经混合气化以制取合成气，作为低热值燃气；

3）所制取的合成气经净化处理后，可直接作为居民用清洁燃气；或用于发电。

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