CN104862011A - 一种生物质类固废及危废热解气化系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种生物质类固废及危废热解气化系统，在气化炉内设置主风送风机构、流化二次风机构和燃气重整三次风机构，二次风一般采用与主风相同的介质，三次风可以与主风相同的介质或者其他可参与重整反应的介质，可有效提高气化效率。产出的燃气经一级气固分离器分离，半焦等固态物质从下料管进入返料装置，在返料风的作用下重新进入气化炉，完成循环过程，结合炉内温度和压力，通过联合调整(主风、返料风、进料量、床料量)可以调整循环倍率，实现不同物料的最佳气化效率。二级气固分离器出来的高温燃气进入空预器，加热进入气化炉的风温度，提高风温有助于物料的热解气化程度的提高，进而提高气化效率。

Description

一种生物质类固废及危废热解气化系统

技术领域

本发明涉及适用于热解气化工艺的生物质类资源化利用系统技术领域，特别涉及一种生物质类固废及危废热解气化系统。

背景技术

生物质废物是人类在利用生物质的过程中生产和消费产生的废弃物。其传统的处理方式包括填埋和焚烧，但是存在需要占用大量土地，且容易带来二次污染的问题，尤其是一些具有危害性的废物。

当前，我国的生物质废物具有产生量大、可降解有机物含量高的特点，如果能对其进行有效的利用，不但能减少污染，还将会有助于缓解我国能源短缺的现状。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种生物质类固废及危废热解气化系统，用于热解气化工艺的生物质类资源化利用，能够满足后续燃烧的要求。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种生物质类固废及危废热解气化系统，包括气化炉和气固分离装置；所述气化炉的出口连通于所述气固分离装置的入口，所述气固分离装置的出口用于连通燃烧炉的入口；

所述气化炉的送风机构包括设置在其下部的主风送风机构，和设置在其中上部的流化二次风机构。

优选的，所述流化二次风机构采用与所述主风送风机构相同的介质。

优选的，所述送风机构还包括重整三次风机构。

优选的，所述重整三次风机构采用可参与所述物料重整反应的介质。

优选的，所述气化炉内还设置有水蒸汽输送机构。

优选的，还包括空气预热器；

所述气固分离装置包括一级分离机构和二级分离机构；所述气化炉的出口连通于所述一级分离机构的入口，所述一级分离机构的固态物质出口连通于所述气化炉；所述一级分离机构的燃气出口连通于所述二级分离机构的入口，所述二级分离机构的燃气出口连通于所述空气预热器的入口，所述空气预热器的出口用于连通所述燃烧炉的入口。

优选的，所述二级分离机构的灰渣出口连通于灰仓。

优选的，所述二级分离机构的灰渣出口用于连通所述燃烧炉的入口。

优选的，所述气化炉的排渣系统为间歇开启式

优选的，所述气化炉的排渣系统包括设置在炉内布风板上的浇注料，所述浇注料的顶面构成倾斜的排渣导面，所述排渣系统的排渣管连接所述排渣导面的最低点。

从上述的技术方案可以看出，本发明提供的生物质类固废及危废热解气化系统，在气化炉内同时设置下部主风送风机构，和中上部的流化二次风机构，为生物质类物料在炉内的干燥、热解和气化提供了良好的条件，从而有效提高了气化效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的生物质类固废及危废热解气化系统的示意图；

图2为本发明实施例提供的排渣系统的结构示意图。

其中，1为进料系统，1.1为固态物料进料系统，1.2为液态物料进料系统；2为气化炉，2.1为气化炉主风室，2.2为主次配风系统，2.3为加床料装置；3为一级旋风分离器；4为返料装置，4.1为返料风室；5为二级旋风分离器；6为一级灰仓，6.1为料位计；7为地面灰仓；8为耐高温绞龙；9为空气预热器；10为气化炉配风机；11为高温引风机；12为高温燃气旋流器，13为燃烧炉。

具体实施方式

本发明公开了一种生物质类固废及危废热解气化系统，用于热解气化工艺的生物质类资源化利用，能够满足后续燃烧的要求。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1和图2，图1为本发明实施例提供的生物质类固废及危废热解气化系统的示意图；图2为本发明实施例提供的排渣系统的结构示意图。

本发明实施例提供的生物质类固废及危废热解气化系统，其核心改进点在于，包括气化炉2和气固分离装置；该气化炉2的出口连通于气固分离装置的入口，该气固分离装置的出口用于连通燃烧炉13的入口；

通过在气化炉2内送风，该送风与经进料系统1送入的物料混合，并在经加床料装置2.3加入的床料的作用下反应，产出燃气；物料(即上述的生物质类固废及危废)在热解气化炉2内完成干燥、热解和气化过程，产出燃气、半焦和灰渣等；其中，气化炉2的送风机构包括设置在其下部的主风送风机构(可以具体为由设置在下方的气化炉主风室2.1送入主风)，和设置在其中上部的流化二次风机构，其结构可以参照图1中主次配风系统2.2所示；主风接触物料时的密度还较大，通过流化二次风可以有效提高气化效率。之后对产出的燃气进行气固分离，将分离出来的燃气输送到燃烧炉中；在上述气固分离中将半焦和灰渣等固态物质由高温燃气中分离出来。

从上述的技术方案可以看出，本发明实施例提供的生物质类固废及危废热解气化系统，在气化炉内同时设置下部主风送风机构，和中上部的流化二次风机构，为生物质类物料在炉内的干燥、热解和气化提供了良好的条件，从而有效提高了气化效率。

液态物料进料系统1.2的液态进料口设置在固态物料进料系统1.1的固态进料口的上方一定高度，可以具体为200mm－500mm，进入的液态物料为雾化状态，从而充分利用固态物料燃烧的外焰温度，能够在气化炉内达到更为理想的气化效果。

气化炉主风室2.1内布置布风板，布风板上布置止回风帽，主风进入风室通过布风板的风帽进入气化炉2；流化二次风机构位于气化炉2的中上部炉体(密相区与稀相区过度区域)，且沿炉体圆周切向进入，在炉内形成旋流气，供给气化所需氧量；在进料系统1的进料口上方1-2m设置加床料装置2.3，用于调节控制炉的稳定运行。气化炉2内的整体运作环境为还原氛围、可有效抑制NOx的产生。气化炉2的送风采用缺氧系统，温度控制在750-850℃。

作为优选，流化二次风机构一般采用与主风送风机构相同的介质。

在本方案提供的具体实施例中，送风机构还包括重整三次风机构，以进一步优化气化炉2内的送风条件。

重整三次风机构可以采用与主风送风机构相同的介质，或者其他可参与物料重整反应的介质，例如水蒸汽或氢气等，从而有效提高气化效率。

在本方案提供的具体实施例中，气化炉2内还设置有水蒸汽输送机构(未示出)，用于向气化炉2中输送水蒸汽，主要起到调控炉内温度的作用，保证气化炉2内的温度在可控范围。作为优选，上述水蒸汽输送机构的水蒸汽进管设置在气化炉主风室2.1内。

本发明实施例提供的生物质类固废及危废热解气化系统，还包括空气预热器9，作用是加热进入气化炉2的上述送风的温度，提高风温有助于物料的热解气化程度的提高，进而提高气化效率；

气固分离装置包括一级分离机构和二级分离机构，在本方案中可以具体采用旋风分离器，其结构可以参照图1中的一级旋风分离器3和二级旋风分离器5所示；气化炉2的出口连通于一级旋风分离器3的入口，一级旋风分离器3的固态物质出口连通于气化炉2；经过一级旋风分离器3对气化炉2产出的燃气进行一级分离，分离出来的半焦等固态物质从下料管进入返料装置4，在返料风(连通于返料风室4.1的返料风机)的作用下重新进入气化炉2，完成循环热解、气化过程；

一级旋风分离器3的燃气出口连通于二级旋风分离器5的入口，二级旋风分离器5的燃气出口连通于空气预热器9的入口，空气预热器9的出口用于连通燃烧炉13的入口；对经过一级气固分离的燃气进行二级气固分离，将分离出来的燃气输送到空气预热器9中加热进入气化炉的送风温度，高温燃气从空气预热器9出来后，由高温引风机11吹入高温燃气旋流器12，再进入燃烧炉内13完全燃烧。

需要说明的是，附图1中由-连接的标记A-B是指由标号为A的部件连通于标号为B的部件的(输送)通路，比如标记4-2为由返料装置4向气化炉2的返料通路，其他同理，在此就不一一说明了。

经一级旋风分离器3分离的燃气进入二级旋风分离器5，在二次分离的过程中99％以上的灰分从下料管进入灰仓。对分离出来的灰根据成分分析后，设置不同的处置工艺：对于生物质灰可直接经灰仓排出，经冷却装置冷却后装包用作钾肥基料或保温材料添加剂；对于定义为危废的灰则经灰仓排至地面灰仓，经灰仓下的耐高温绞龙8输送至燃烧炉13内灼烧至残炭率小于0.001％，二级旋风分离器5的灰渣出口用于连通燃烧炉13的入口。进一步的，在二级旋风分离器5和燃烧炉13之间设置多个灰仓，用于灰的暂存和调节灰量，其结构可以参照图1中的一级灰仓6和地面灰仓7所示，且在一级灰仓6处设置有料位计6.1。作为优选，燃烧炉13采用立式的鼓泡流化床燃烧塔。

为了保证气化炉的连续稳定运行，同时便于维修维护，气化炉设有整体温压监测系统、加床料系统、排渣系统、除灰系统、高温防爆泄压装置、人孔等附属系统与装置。

其中的整体温压监测系统由现场一次仪表(温度、压力、流量)、数据采集模块、总线及上位机等组成，上述部件之间通讯连接，可实现就地显示、远程屏幕显示功能，并设有超温、超压、超流量报警，为气化炉的连续稳定运行提供保证。

具体的，监测气化炉2中的温度和/或压力，在测量到的温度和/或压力超出预定范围的情况下，调节送风的风量，和/压进料系统的物料量。即结合气化炉2内的温度和压力，通过联合调整(主风、返料风、进料量、床料量)可以调整循环倍率，实现不同物料的最佳气化效率。

加床料系统由料斗、阻断阀和进料器组成，进料器内设有绞龙，进料器斜向上或水平安装与炉体外部，进料器与阻断阀组成确保避免炉内高温燃气在此处的泄漏。

排渣系统主要作用为在气化炉2内灰渣多导致炉内压力过高、有结焦情况前开启，排出部分灰渣来平衡炉内压力。作为优选，排渣系统为间歇式开启，即每隔一段时间开启一次装置进行排渣；一般启闭时间为30分钟，启闭一次10秒至1分钟。为了进一步优化上述的技术方案，将气化炉2内灼热的灰渣经过通路2-7排入地面灰仓7经耐高温绞龙8输送至燃烧炉13作为床料(通过气化炉2内的微正压输送)。

排渣系统由炉内布风板上的浇注料、排渣管、气动阻隔阀、耐高温阀门和冷渣器组成，浇注料开设有开口，排渣管连接浇注料的开口，排渣管内设有气动阻隔阀，在需要排渣时依次打开耐高温阀门、气动阻隔阀，灰渣等在炉内压力下进入排渣管，经气动阻隔阀、耐高温阀门，后进入冷渣装置，冷渣装置(水冷套式或盘式或地面水池)。

为了进一步优化上述的技术方案，浇注料的顶面构成倾斜的排渣导面，排渣系统的排渣管连接排渣导面的最低点；与现有的浇注料的平面顶面相比，倾斜的排渣导面有利于灰渣的及时排出，从而有效避免结焦现象。

在本方案提供的具体实施例中，浇注料顶面的排渣导面呈倒锥形，排渣管连接于倒锥形浇注料中心开口，其结构可以参照图2所示。

除灰系统由一级灰仓、地面灰仓、气力输送系统、料位计、卸料阀、高温输送绞龙等组成，一级灰仓、地面灰仓的联合作用保证后端灰渣的稳定输送，一级灰仓、地面灰仓均设置料位计，料位计用于远程监测灰仓内灰位，气力输送装置用于远距离输送灰，将灰送至灰库，高温输送绞龙用于将定量连续稳定的灰输送至下级处理工艺(如焚烧、固化等)。

高温防爆泄压装置，在炉内压力由持续快速增大的情况下起到稳定泄压的作用，在炉内压力剧增的情况下起到快速泄压、平衡炉内压力的作用，详细见专利(ZL201320836658.7)。

人孔，用于维护维修，其结构为三连杆快装式，人孔盖上设有压紧螺栓，可实现单人快速安装与开启，人孔炉内受热面设有多层复合耐磨保温浇注料，保证外部温度为60度以下。

综上所述，本发明实施例提供的生物质类固废及危废热解气化工艺，气化主体分为气化炉、气固分离器组和返料装置，中间有各部件间连接副组成；

气化炉下方设有主配风室，主风进入风室并通过布置在布风板上的风帽进入气化炉，与经炉前给料机送入的物料混合，在经加床料装置加入的床料的作用下反应，产出燃气。在气化炉上同时设有流化二次风和燃气重整的三次风，流化风一般采用与主风相同的介质，三次风可以与主风相同的介质或者其他可参与重整反应的介质，例如水蒸汽或氢气等，可有效提高气化效率，同时主风室设有水蒸汽进管，此处加入水蒸汽主要起到调控炉内温度的作用，保证气化炉内温度在可控范围。

产出的燃气经一级气固分离器分离，半焦等固态物质从下料管进入返料装置，在返料风的作用下重新进入气化炉，完成循环过程，结合炉内温度和压力，通过联合调整(主风、返料风、进料量、床料量)可以调整循环倍率，实现不同物料的最佳气化效率。

经一级气固分离器分离的燃气进入二级气固分离器，99％以上的灰分从下料管进入灰仓，分离出来的灰根据成分分析后，设置不同的处置工艺，对于生物质灰可直接经灰仓排出，经冷却装置冷却后装包用作钾肥基料或保温材料添加剂，对于定义为危废的灰则经灰仓排至地面灰仓，经灰仓下高温绞龙输送至焚烧炉内灼烧至残炭率小于0.001％，二级气固分离器出来的高温燃气进入空预器，空预器的作用是加热进入气化炉的风温度，提高风温有助于物料的热解气化程度的提高，进而提高气化效率。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种生物质类固废及危废热解气化系统，其特征在于，包括气化炉和气固分离装置；所述气化炉的出口连通于所述气固分离装置的入口，所述气固分离装置的出口用于连通燃烧炉的入口；

所述气化炉的送风机构包括设置在其下部的主风送风机构，和设置在其中上部的流化二次风机构。

2.根据权利要求1所述的生物质类固废及危废热解气化系统，其特征在于，所述流化二次风机构采用与所述主风送风机构相同的介质。

3.根据权利要求2所述的生物质类固废及危废热解气化系统，其特征在于，所述送风机构还包括重整三次风机构。

4.根据权利要求3所述的生物质类固废及危废热解气化系统，其特征在于，所述重整三次风机构采用可参与所述物料重整反应的介质。

5.根据权利要求4所述的生物质类固废及危废热解气化系统，其特征在于，所述气化炉内还设置有水蒸汽输送机构。

6.根据权利要求1-5任意一项所述的生物质类固废及危废热解气化系统，其特征在于，还包括空气预热器；

所述气固分离装置包括一级分离机构和二级分离机构；所述气化炉的出口连通于所述一级分离机构的入口，所述一级分离机构的固态物质出口连通于所述气化炉；所述一级分离机构的燃气出口连通于所述二级分离机构的入口，所述二级分离机构的燃气出口连通于所述空气预热器的入口，所述空气预热器的出口用于连通所述燃烧炉的入口。

7.根据权利要求6所述的生物质类固废及危废热解气化系统，其特征在于，所述二级分离机构的灰渣出口连通于灰仓。

8.根据权利要求6所述的生物质类固废及危废热解气化系统，其特征在于，所述二级分离机构的灰渣出口用于连通所述燃烧炉的入口。

9.根据权利要求1所述的生物质类固废及危废热解气化系统，其特征在于，所述气化炉的排渣系统为间歇开启式。

10.根据权利要求9所述的生物质类固废及危废热解气化系统，其特征在于，所述排渣系统包括设置在炉内布风板上的浇注料，所述浇注料的顶面构成倾斜的排渣导面，所述排渣系统的排渣管连接于所述排渣导面的低位。