CN104449852B - 一种密闭上吸式固定床气化炉余热回收装置 - Google Patents
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Abstract
一种密闭上吸式固定床气化炉余热回收装置，包括：一储料仓，置于热解气化炉的顶部，储料仓的下方设有进料口，进料口对应一螺旋进料装置将物料输送至热解气化炉的热解气化室内，热解气化室内的下部设有炉排和出灰口；热解气化室内的上部设有烟气导流板，将热解气化室的热解气导入余热回收装置进行换热，热解气中的焦油冷却后流入焦油存储室，换热后冷却的热解气经气体净化器后经热解气出口排出；焦油存储室中部水平地设置有焦油导流板；余热回收装置的排管连接空气入口，室外空气通过空气入口进入余热回收装置的排管与热解气换热，换热后的空气经过空气出口向热解气化室提供气化媒介，气化媒介与物料混合燃烧后向炉内热解、气化及干燥供热。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于生活垃圾热解气化和余热回收装置。
背景技术
我国农村一年的生活垃圾量接近40多亿吨，全国仅有26％的行政村设有垃圾收集点，每年上亿吨的农村生活垃圾得不到任何处理而被随意弃置。大量生活垃圾无序丢弃或露天堆放，对环境造成严重污染，不仅占用土地、破坏景观，而且还传播疾病，严重污染了水环境、土壤和空气以及人居环境。传统的垃圾处理方式主要有填埋、焚烧等。填埋会占用大量宝贵的土地资源，同时污染环境(大气、地下水等)，因而这种简单处理方式已很少采用。与填埋处理相比，垃圾焚烧是一种较好的处理方式。通过焚烧，不仅体积大大减小，还可利用焚烧产生的热量发电、供热，达到能量再利用的目的。所以焚烧技术己经成为当前国内外普遍采用的一种垃圾处理技术。但垃圾直接焚烧还存在很多问题，垃圾成分中有机物焚烧产生的酸性气体，剧毒的含氯高分子化合物以及含Hg、Pb的飞灰等。此外，焚烧对设备的要求很高，而且腐蚀很快。焚烧的高温烟气有很高的利用价值，但其热能回收却不易做到。普通烟气净化装置如布袋除尘器能承受的高温约250℃，这就要求热解气温度净化前降低。因此，热解气净化前期处理非常有意义。
发明内容
本发明的目的是提供一种密闭上吸式固定床气化炉余热回收装置，特别是针对村镇生活垃圾小型化的热解气化的同时，实现热解气的余热回收，提高热解炉整体热效率。
为实现上述目的，本发明提供的密闭上吸式固定床气化炉余热回收装置，包括：
一储料仓，置于热解气化炉的顶部，储料仓的下方设有进料口，进料口对应一螺旋进料装置将物料输送至热解气化炉的热解气化室内，热解气化室内的下部设有炉排和出灰口；
热解气化室内的上部设有烟气导流板，将热解气化室的热解气导入余热回收装置中与换热管进行换热；换热管为平行排列的多组管道，分别为热解气换热管和空气换热管，热解气换热管和空气换热管的一端均连接空气出口；
热解气中的焦油冷却后流入焦油存储室，换热后冷却的热解气经气体净化器后经热解气出口排出；焦油存储室中部水平地设置有焦油导流板；
空气换热管连接空气入口，室外空气通过空气入口进入空气换热管与热解气换热，换热后的空气经过空气出口向热解气化室提供气化媒介，气化媒介与物料混合燃烧后向热解气化室内供热。
所述的密闭上吸式固定床气化炉余热回收装置中，焦油存储室内安装有刮板机，将焦油经焦油出口排出。
所述的密闭上吸式固定床气化炉余热回收装置中，气体净化器与热解气出口之间设有引风机。
所述的密闭上吸式固定床气化炉余热回收装置中，空气入口与余热回收装置之间设有鼓风机。
所述的密闭上吸式固定床气化炉余热回收装置中，空气出口设在余热回收装置与热解气化室之间的炉腔夹层处。
所述的密闭上吸式固定床气化炉余热回收装置中，排管为顺排管或叉排管。
所述的密闭上吸式固定床气化炉余热回收装置中，热解气出口通过一节流阀连接热解气换热管，换热后的热解气与空气在空气出口混合向热解气化室提供气化媒介，气化媒介与物料混合燃烧后向热解气化室内供热。
所述的密闭上吸式固定床气化炉余热回收装置中，储料仓内的物料为生活垃圾。
本发明与现有技术相比，具有以下优势：
1、对村镇生活热解气提前进行冷却，为后续气体净化减轻了负担。
2、对热解气进行了余热回收，从而提高了热解炉整体热效率。
3、余热回收装置采用与热解气逆流的方式排管，增强换热。
4、在余热回收段，由于缩小了流道断面，增加了热解气断面流速，促进焦油的流出，避免了设备的堵塞问题。
5、由于对热解气提前进行了冷却，热解气中水的冷凝使飞灰被固定收集，减少了热解气中的含尘量和重金属含量，这使二噁英的催化剂(金属氧化物)含量降低，有效抑制了二噁英低温合成反应，降低了气体中二噁英的含量。
附图说明
图1是本发明密闭上吸式固定床气化炉余热回收装置示意图。
图2是图1中余热回收装置的示意图。
图3为余热回收装置中换热管为顺排管方式。
图4为余热回收装置中换热管为叉排管方式。
附图中主要组件符号说明：
1储料仓，2进料口，3螺旋进料器，4热解气化室，5炉排，6炉渣口，7出灰口，8烟气导流板，9换热管，10焦油导流板，11焦油存储室，12焦油出口，13气体净化器，14热解气出口，15空气入口，16节流阀，17鼓风机，18引风机，19空气出口，20余热回收装置。
具体实施方式
本发明的密闭上吸式固定床气化炉余热回收装置是一种小型的、尤其适合村镇生活垃圾热解处理的装置。该装置采用密闭式有利于控制空气的进量以及控制气化媒介的温度，不仅使热解工况易于控制，还提高了炉体热效率。
本发明的技术解决是基于如下原理：
根据研究，上吸式固定床热解气出口温度在500℃左右。根据静压复得法，热解气先经过气体导流板，等速均匀通过换热器，在换热过程中，热解气温度降低，气化媒介温度显著提高，同时，热解温度降低至焦油冷凝温度。在此过程中，热解气的焦油含量大大降低。
焦油凝结温度在200℃左右，冷凝的焦油进入焦油收集室，为后续资源化处理准备。低焦油含量的热解气降低了净化系统的负荷，从而降低了更换活性炭净化装置的频繁程度。
为使垃圾热解能够稳定进行，保证垃圾热解所需要的热量，在提高热解气化媒介温度的同时，使部分垃圾热解气重新被鼓入热解气化炉底部，与空气混合后燃烧供热，保证了垃圾热解时的热量的供给。
该空气预热器即余热回收装置内部安装如下：热解气按静压复得法均匀从上而下进入换热器，空气从外部通入预热器，以横向叉排迂回的方式多次与热解气间接接触换热。
下面结合附图，通过具体实施方式进一步详述本发明的密闭上吸式固定床气化炉余热回收装置，本领域技术人员能够理解和实现本发明所述的技术方案，并且也能达到本发明所述的效果。
请参阅图1。本发明的密闭上吸式固定床气化炉余热回收装置包括：一储料仓1，设置在热解气化炉的顶部，需要处理的物料(生活垃圾)储存在储料仓1中并作初步干燥处理。在储料仓1的下方设有进料口2，进料口2对应一螺旋进料装置3，由螺旋进料器3将物料密封的送入热解气化炉的热解气化室4内。热解气化室4的下部设有炉排5和出灰口7，热解后的炉渣6经炉排5掉入炉底冷却后，由密封性的出灰口7排出，同时热解气从热解气化室4的上部排出，由热解气化室4内上部设置的烟气导流板8均匀导入余热回收装置20。
请参阅图2、图3和图4。其中图2是余热回收装置20的结构示意图图3和图4显示了余热回收装置20中换热管9的排列方式。
换热管9为平行排列的多组管道，分别为热解气换热管91和空气换热管92，一般设计中，热解气换热管91的管道数少于空气换热管92的管道数，管道数的比例一般为1:10-15。热解气换热管91和空气换热管92的一端均连接空气出口。在图3和图4中，对角的两个管道为热解气换热管91，其余的管道为空气换热管92。
换热管92连接空气入口15，室外空气通过空气入口15经鼓风机17进入余热回收装置20的空气换热管92与热解气换热，换热后冷却的热解气经气体净化器13净化后由引风机18从热解气出口14排出。与热解气换热的空气作为气化媒介由炉底的空气出口19与垃圾混合燃烧后向热解气化室4内热解、气化及干燥供热。热解气换热管91通过一节流阀16连接至热解气出口14，当垃圾热解供热不足时，将热解气出口的热解气引进热解气换热管92进行换热，并在炉底的空气出口19与换热后的空气混合燃烧向热解气化室4内供热。
空气出口19是设在余热回收装置20与热解气化室4之间的炉腔夹层处。热解气中的焦油冷却后流入焦油存储室11，焦油存储室11中部水平地设置有焦油导流板10和刮板机，焦油在此处凝结存储，最后由焦油出口12排出。
在余热回收装置20中热解气与空气的流向为逆流的方式，由于该换热介质为气气换热，传热系数不大，这就需要换热管9有较大的换热面积。余热回收装置20的换热管9有顺排和叉排两种方式(如图3和图4所示)，叉排有利于热解气的换热，但阻力较大，耗功较多；顺排管阻力小，但换热能力不如叉排。具体选择应根据换热要求以及实际工况选择。
本发明的密闭上吸式固定床气化炉余热回收装置的空气通入量由热解气化炉的设计负荷和热解影响因子共同决定。
首先根据村镇生活垃圾热解量设计热解炉的负荷。
根据村镇生活垃圾的工业成分分析后可以得到生活垃圾完全燃烧所需要的理论空气量。其计算公式如下：
以空气为气化媒介的村镇生活垃圾热解炉，过量空气系数的ER值是非常重要的一个影响因素。当量比ER值即气化实际供给的空气量与生物质完全燃烧理论所需的空气量之比。当量比值增大表明物料燃烧反应进行得充分，反应器内温度也高，有利于气化反应进行；但从另一个角度讲，所产可燃气中CO2和N2含量也会有所增加，这会稀释了气化产气中的可燃气比例。所以，气化当量比的选择要综合考虑各种因素，包括生物质料的含水率和气化方式等等。根据实践中的经验，最佳的生物质气化当量比一般在0.2～0.4之间。因此，实际通入空气量L0'为
L0'＝L0*ER。
其中，L0为理论空气系数，ER值为当量比。
当有热解气经三通阀混合通入热解气化炉燃烧时，只需对热解气进行成分分析后计算出其完全燃烧所需的空气量，然后增加鼓风机的转速，以保证热解气燃烧所需要的氧气。
Claims (8)
1.一种密闭上吸式固定床气化炉余热回收装置，包括：
一储料仓(1)，置于热解气化炉的顶部，储料仓(1)的下方设有进料口(2)，进料口(2)对应一螺旋进料装置(3)将物料输送至热解气化炉的热解气化室(4)内，热解气化室(4)内的下部设有炉排(5)和出灰口(7)；
热解气化室(4)内的上部设有烟气导流板(8)，将热解气化室(4)的热解气导入余热回收装置(20)中与换热管(9)进行换热；换热管(9)为平行排列的多组管道，分别为热解气换热管(91)和空气换热管(92)，热解气换热管(91)和空气换热管(92)的一端均连接空气出口(19)；
热解气中的焦油冷却后流入焦油存储室(11)，换热后冷却的热解气经气体净化器(13)后经热解气出口(14)排出；焦油存储室(11)中部水平地设置有焦油导流板(10)；
空气换热管(92)连接空气入口(15)，室外空气通过空气入口(15)进入空气换热管(92)与热解气换热，换热后的空气经过空气出口(19)向热解气化室(4)提供气化媒介，气化媒介与物料混合燃烧后向热解气化室(4)内供热。
2.根据权利要求1所述的密闭上吸式固定床气化炉余热回收装置，其中，焦油存储室内安装有刮板机，将焦油经焦油出口(12)排出。
3.根据权利要求1所述的密闭上吸式固定床气化炉余热回收装置，其中，气体净化器(13)与热解气出口(14)之间设有引风机(18)。
4.根据权利要求1所述的密闭上吸式固定床气化炉余热回收装置，其中，空气入口(15)与余热回收装置(20)之间设有鼓风机(17)。
5.根据权利要求1所述的密闭上吸式固定床气化炉余热回收装置，其中，空气出口(19)设在余热回收装置(20)与热解气化室(4)之间的炉腔夹层处。
6.根据权利要求1所述的密闭上吸式固定床气化炉余热回收装置，其中，换热管(9)的排管方式为顺排管或叉排管。
7.根据权利要求1所述的密闭上吸式固定床气化炉余热回收装置， 其中，热解气出口(14)通过一节流阀(16)连接热解气换热管(91)，换热后的热解气与空气在空气出口(19)混合向热解气化室(4)提供气化媒介，气化媒介与物料混合燃烧后向热解气化室(4)内供热。
8.根据权利要求1所述的密闭上吸式固定床气化炉余热回收装置，其中，储料仓(1)内的物料为生活垃圾。
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- 2014-12-04 CN CN201410737372.2A patent/CN104449852B/zh not_active Expired - Fee Related
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