CN104745235B - 等离子垃圾气化热解设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了等离子垃圾气化热解设备，包括等离子垃圾气化炉和垃圾热解炉和垃圾自动进料装置，在气化炉的顶部设有合成气的出口，在气化炉顶部设置有气化炉顶部等离子体炬，在气化炉中下部设有若干个气化炉料仓的进料口，在该进料口的下方设有气化炉布风板，在气化炉的底部设有气化炉底部等离子炬；在热解炉的顶部设有热解气合成气的出口，在热解炉的中下部设有热解炉料仓的进料口，在该进料口的下方设有热解炉布风板。生活垃圾由气化炉料仓经进料口进入气化炉，气化介质经气化炉布风板进入气化炉和垃圾物料发生气化反应生成合成气；从气化炉顶部出来的合成气经热解炉布风板进入热解炉与由热解炉料仓进入的垃圾进行热解反应。

Description

等离子垃圾气化热解设备
技术领域
本发明涉及一种等离子垃圾气化热解设备。
背景技术
随着我国城市化规模的扩大，城市垃圾逐年增加，许多地方已出现了垃圾无地可埋、无处可堆的尴尬局面。所以垃圾的热化学处理转化技术的研发势在必行。目前国际上主要的垃圾热化学转化技术有垃圾焚烧、垃圾热解、垃圾气化。
焚烧技术在实现垃圾减量化的同时，获得热能，但最容易生成二噁英，灰渣需特殊处理；热解技术对抑制二噁英最有利，但需要外加热源，热解产物产生的焦炭和灰渣需要特殊处理，后续利用工艺复杂；气化技术可将垃圾彻底转化为用途广泛的燃气，但常规的气化工艺仍有二噁英产生，且灰渣也需特殊处理。总之，上述垃圾转化处理技术还不能实现彻底的无害化和资源化。
等离子气化技术是等离子炬将气化介质等离子体化，等离子态的气化介质接触物料后发生剧烈的氧化反应，形成局部超高温，迅速将垃圾气化过程中生成的二噁英完全裂解，转化为H2、CO等小分子气体；另一方面，通过超高温熔融，使灰渣以玻璃渣无机物的形式从炉膛底部排出，不具有反应性和污染性，最大程度上实现无害化。但是等离子气化产生的合成气需要急速冷却到200℃以下才能避免二噁英的再次生成，能量利用率不高。
发明内容
鉴于现有技术所存在的上述问题，本发明旨在提供一种等离子垃圾气化-热解集成设备，具有绿色环保，节能降耗的特点。
本发明的技术解决方案是这样实现的：
一种等离子垃圾气化热解设备，包括等离子垃圾气化炉和垃圾热解炉和垃圾自动进料装置，
在气化炉的顶部设有合成气的出口，在气化炉顶部设置有气化炉顶部等离子体炬，在气化炉中下部设有若干个气化炉料仓的进料口，在该进料口的下方设有气化炉布风板，在气化炉的底部设有气化炉底部等离子炬；
在热解炉的顶部设有热解气合成气的出口，在热解炉的中下部设有热解炉料仓的进料口，在该进料口的下方设有热解炉布风板；
生活垃圾由气化炉料仓经进料口进入气化炉，气化介质经气化炉布风板进入气化炉和垃圾物料发生气化反应生成合成气，合成气向上运行，经过超高温等离子体炬时，烟气中所含的焦油重组为CO和H2，二噁英等有害物质也裂解成小分子无害物质，气化后的灰渣进入灰斗，在等离子体炬的作用下超高温熔融，以玻璃渣无机物的形式从炉膛底部排出；
从气化炉顶部出来的合成气经热解炉布风板进入热解炉与由热解炉料仓进入的垃圾进行热解反应；热解产生的焦炭和灰渣经料仓返回流化床等离子体气化炉，反应产物热解气合成气由热解炉顶部出口排出。
所述气化炉为流化床等离子垃圾气化炉，流化床气化炉顶部排烟处及底部排灰处设置等离子体炬，所述等离子体炬中心温度达到5000℃。
所述气化炉上部或底部布置等离子体炬数量为2-6个。
所述气化炉上部或底部布置等离子体炬数量为4个。
所述等离子体炬与气化炉径向为30-60°，沿同一水平面均匀布置。
所述等离子体炬与气化炉径向为45°。
所述气化炉内部衬里为热壁式衬里，优选刚玉浇筑材料。
所述气化炉气化介质为水蒸气和含氧气体，气化温度为900-1300℃。
所述热解炉为流化床热解炉，热解气从炉膛顶部排出，焦炭和灰渣经炉膛底部返回等离子气化炉。
所述热解炉热解所需热量来自等离子垃圾气化炉所产合成气。
与现有技术相比，本发明所述等离子垃圾气化-热解设备取得了下述有益效果：
1、本发明通过设置在等离子气化炉后面的流化床热解炉，无需再设置合成气激冷流程，能量利用率更高。
2、本发明的流化床热解炉反应所需热量由等离子气化炉产生的合成气提供，无需再外加热源，能量利用率更高。
3、本发流化床热解炉产生的焦炭和灰渣循环返回等离子流化床气化炉，更加环保节能。
附图说明
图1本发明离子垃圾气化热解设备简图。
附图标记说明：气化炉1、气化炉顶部等离子体炬2、气化炉料仓3、布风板4、气化介质5、气化炉底部等离子体炬6、合成气7、热解炉8、热解炉料仓9、热解炉布风板10、热解焦炭或灰渣11、热解气或合成气12。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式。
生活垃圾经过初步筛分、干燥和粉碎后由料仓(3)经进料口进入气化炉(1)，气化介质(5)经气化炉布风板(4)进入气化炉(1)和垃圾物料发生气化反应生成合成气，合成气向上运行，经过超高温等离子体炬时(2)，烟气中所含的焦油重组为CO和H2，二噁英等有害物质也裂解成小分子无害物质，气化后的灰渣进入灰斗，在等离子体炬(6)的作用下超高温熔融，以玻璃渣无机物的形式从炉膛底部排出。
从气化炉顶部出来的合成气(7)经热解炉布风板(10)进入热解炉(8)与由料仓(9)进入的垃圾进行热解反应。热解产生的焦炭和灰渣经料仓(11)返回流化床等离子体气化炉，反应产物(12)由热解炉(8)顶部排出。
实施例
我国城市垃圾含水量普遍较高，热值偏低，为了使本实施例研究更具有普适性，选取热值为1250kcal/kg的垃圾进行设计，日处理量为100t/d。本发明提供一种等离子垃圾气化-热解设备，包括两个子系统垃，气化系统和热解系统，热解系统通过循环回料与气化系统相连气化系统包括炉本体(1)和等离子体炬(2)、(6)；通过调整等离子体炬(2)、(6)的功率与数量保证气化炉(1)温度900-1300℃，热解炉温度700-900℃。
一种等离子垃圾气化-热解设备，其包括以下步骤：
步骤1)：生活垃圾(80t/d)经自动进料装置进入气化炉本体1后，与气化剂(空气)进行剧烈的气化反应，反应温度900-1200℃；
步骤2)：气化炉1顶部布置的4个高温等离子体炬2(100KW)形成局部超高温，迅速将垃圾气化过程中生成的二噁英完全裂解，转化为H2、CO等小分子气体；
步骤3)：气化炉2底部布置的6个高温等离子体炬6(100KW)，通过超高温熔融，使灰渣以玻璃渣无机物的形式从炉膛底部排出，不具有反应性和污染性，最大程度上实现无害化；
步骤4)：合成气(900-1200℃)从气化炉顶部排除后由热解炉8的布风板10进入热解炉8与生活垃圾(20t/d)进行热解反应，由于热解和脱挥发分过程为吸热过程，混合气温度降为400-550℃；
步骤5)：热解炉内的灰渣颗粒(400-550℃)由热解炉底部排出，经返料腿进入气化炉底部，在高温等离子体作用下，通过超高温熔融，使灰渣以玻璃渣无机物的形式从炉膛底部排出，不具有反应性和污染性，最大程度上实现无害化。
最终得到混合气体成分如下：
总混合气产量：100000ⅹ1.82＝182000Nm3/d。

Claims (11)

1.等离子垃圾气化热解设备，包括等离子垃圾气化炉(1)和垃圾热解炉(8)和垃圾自动进料装置，其特征在于：
在气化炉的顶部设有合成气(7)的出口，在气化炉顶部设置有气化炉顶部等离子体炬(2)，在气化炉中下部设有若干个气化炉料仓(3)的进料口，在该进料口的下方设有气化炉布风板(4)，在气化炉的底部设有气化炉底部等离子炬(6)；
在热解炉的顶部设有热解气合成气(12)的出口，在热解炉的中下部设有热解炉料仓(9)的进料口，在该进料口的下方设有热解炉布风板(10)；
生活垃圾由气化炉料仓(3)经进料口进入气化炉(1)，气化介质(5)经气化炉布风板(4)进入气化炉(1)和垃圾物料发生气化反应生成合成气，合成气向上运行，经过超高温等离子体炬(2)时，烟气中所含的焦油重组为CO和H2，二噁英有害物质也裂解成小分子无害物质，气化后的灰渣进入灰斗，在等离子体炬(6)的作用下超高温熔融，以玻璃渣无机物的形式从炉膛底部排出；
从气化炉顶部出来的合成气(7)经热解炉布风板(10)进入热解炉(8)与由热解炉料仓(9)进入的垃圾进行热解反应；热解产生的焦炭和灰渣经料仓(11)返回流化床等离子体气化炉，反应产物热解气合成气(12)由热解炉(8)顶部出口排出。
2.如权利要求1所述的等离子垃圾气化热解设备，其特征在于：所述气化炉为流化床等离子垃圾气化炉，流化床气化炉顶部排烟处及底部排灰处设置等离子体炬，所述等离子体炬中心温度达到5000℃。
3.如权利要求2所述等离子垃圾气化热解设备，其特征在于：所述气化炉上部或底部布置等离子体炬数量为2-6个。
4.如权利要求3所述等离子垃圾气化热解设备，其特征在于：所述气化炉上部或底部布置等离子体炬数量为4个。
5.如权利要求3所述等离子垃圾气化热解设备，其特征在于：所述等离子体炬与气化炉径向为30-60°，沿同一水平面均匀布置。
6.如权利要求5所述等离子垃圾气化热解设备，其特征在于：所述等离子体炬与气化炉径向为45°。
7.如权利要求2所述等离子垃圾气化热解设备，其特征在于：所述气化炉内部衬里为热壁式衬里。
8.如权利要求2所述等离子垃圾气化热解设备，其特征在于：所述气化炉气化介质为水蒸气和含氧气体，气化温度为900-1300℃。
9.如权利要求1所述等离子垃圾气化热解设备，其特征在于：所述热解炉为流化床热解炉，热解气从炉膛顶部排出，焦炭和灰渣经炉膛底部返回等离子气化炉。
10.如权利要求8所述等离子垃圾气化热解设备，其特征在于：所述热解炉热解所需热量来自等离子垃圾气化炉所产高温合成气携带的热量。
11.如权利要求10所述等离子垃圾气化热解设备，其特征在于：所述气化炉内部衬里为刚玉浇筑材料。
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