CN105349185A - 一种采用过热蒸汽、纯氧、高温再热热解垃圾及生物质制合成气的装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种制气装置，具体涉及一种采用过热蒸汽、纯氧、高温再热热解垃圾及生物质制合成气的装置及方法。一种采用过热蒸汽、纯氧、高温再热热解垃圾及生物质制合成气的装置，包括流化床热解炉、旋风除尘器，所述流化床热解炉出口部设有蒸汽过热器，所述旋风除尘器后设有合成气高温再热器，采用电加热，温度高达1200℃以上。本发明提供采用过热蒸汽、纯氧、高温再热热解垃圾及生物质制合成气的装置及方法，采用过热蒸汽作为部分流化风，充分利用水煤气反应，减少了炉内反应的外供氧量，采用纯氧有效地控制了合成气中的氮含量，充分保证了合成气的高品质，彻底杜绝了焦油及二噁英的产生，使垃圾无害化处理的难题得以解决。
Description
技术领域
本发明涉及一种制气装置，具体涉及一种采用过热蒸汽、纯氧、高温再热热解垃圾及生物质制合成气的装置及方法。
背景技术
垃圾及生物质中的碳元素质量分数高达40%，其次为氢、氧、氮、氯、镁、硅、磷、钾、钙等元素。这些物料，在高温还原性条件下，发生复杂的热化学反应，此过程实质是大分子团中的碳、氢、氧等元素的原子，在相应反应条件下按照化学键的成键原理，变成一氧化碳、甲烷、氢气等可燃性气体的分子，这样便完成了化学键的能量转换。
现有的技术一般采用炉内空气流化、助燃及外加热的方式制取燃气，至使合成气燃烧值低；同时没有合理利用过热蒸汽流化床料及水煤气反应，也没有采用合成气高温再热工艺，方法过于简单，不可避免的产生二噁英及大量焦油，造成环境二次污染。本发明使垃圾焚烧炉、垃圾电厂锅炉彻底革新，为垃圾无害化处理提供了方向。
发明内容
鉴于现有技术的不足，本发明在于提供一种采用过热蒸汽、纯氧、高温再热热解垃圾及生物质制合成气的装置及方法，提供一种转化率高，余热充分利用，不产生焦油、二噁英等有害物质的装置和方法。
本发明所采用的技术方案是：
一种采用过热蒸汽、纯氧、高温再热热解垃圾及生物质制合成气的装置，包括流化床热解炉、旋风除尘器，所述流化床热解炉出风口与旋风除尘器的进风口连接，所述旋风除尘器的排灰管通过管道与流化床热解炉的返料口连接，通入炉内，所述旋风除尘器的出风口通过管道与高温再热器连接，所述高温再热器通过管道与余热锅炉连接，所述余热锅炉通过管道与急冷器连接，所述急冷器通过管道与除尘器连接，
所述急冷器通过管道与洗涤器连接，所述洗涤器与引风机连接，所述引风机通过管道与气柜连接；
所述流化床热解炉还设有调节风进气管、入料口、流化风进气管、点火及助燃燃气进气管；
所述流化床热解炉出风口处设有蒸汽过热器；
所述余热锅炉设有进水管和蒸汽排出管，所述余热锅炉的蒸汽导管与炉蒸汽过热器连接，所述蒸汽过热器通过管道与流化风室连接。
所述高温再热器为电加热装置，所述急冷器为快速冷却装置。
所述流化风进气管设于流化床热解炉的床层下方；所述点火及助燃燃气进气管设于流化床热解炉的床层上方，入料口下方。
所述返料口设有灰封装置。
所述点火及助燃燃气进气管通过管道与气柜连接，所述点火及助燃燃气进气管还与外供管道连接。
所述流化床热解炉的床层底部设有排渣口。
所述洗涤器、引风机和气柜之间设有阀门。
利用所述的装置进行过热蒸汽、纯氧、高温再热热解垃圾及生物质制合成气的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
1）通过入料口向流化床热解炉内添加垃圾及生物质原料；
2）启动初期使用纯氧作为流化风，使床上物料处于流化状态；
3）点火及助燃气管向流化床热解炉内注入燃气并点燃床料，燃烧正常后关闭燃气，正常运行后流化床热解炉床层上高温区域温度为800-850℃；
4）通过缺氧燃烧调节，在高温、还原性条件下，物料发生热解，产生大量一氧化碳、甲烷、氢气的合成气；
5）余热锅炉产生的蒸汽经蒸汽过热器加热得到过热蒸汽，引入流化风室，过热蒸汽、纯氧在流化风室混合作为流化风，使床上物料处于流化状态，纯氧在炉内与原料发生氧化反应，为燃烧用氧，过热蒸汽在炉内与碳发生水煤气反应，产生一氧化碳和氢气；
6）将炉内合成气经旋风除尘器除尘，除去的尘灰通过旋风除尘器排灰管、流化床热解炉的返料口回到流化床热解炉内，进行继续循环；
除尘后的混合气送入高温再热器再热消除焦油及二噁英；
7）合成气在引风机的抽吸下，经旋风除尘器、高温再热器、余热锅炉，急冷器，高温合成气在急冷器内急速冷却，不再产生焦油及二噁英，冷却后的合成气经过除尘器、洗涤器、引风机至气柜；
完成过热蒸汽、纯氧、高温再热热解垃圾及生物质制合成气。
所述合成气部分用作助燃使用。
本发明提供一种采用过热蒸汽、纯氧、高温再热热解垃圾及生物质制合成气的装置及方法，有益效果如下：
1、本发明采用纯氧作为流化床热解炉的流化风和调节风，有效地控制了合成气中的氮含量，保证了合成气的高品质；
2、本发明利用纯氧助燃，提高了燃烧反应速度，便于燃烧调节，增加生产效率；
3、本发明采用高温再热器再热，使合成气长时间处于900℃以上，彻底杜绝了焦油及二噁英的产生，使垃圾无害化处理的难题得以解决；
4、本发明将余热锅炉产生的蒸汽经蒸汽过热器得到过热蒸汽，过热蒸汽通过导管与纯氧在流化风室混合作为流化风，进入炉内后与碳发生水煤气反应，产生一氧化碳和氢气，不仅有效利用了锅炉余热、减少了燃烧用氧，同时还用作流化风、一物多用，有效地实现了节能减排。
5．使垃圾焚烧炉、垃圾电厂锅炉彻底革新。
附图说明
图1：本发明装置示意图；
其中：旋风除尘器1，高温再热器2，蒸汽过热器3，流化床热解炉4，余热锅炉5，急冷器6，除尘器7、洗涤器8，引风机9，气柜10，调节风进气管11，入料口12，流化风进气管13，点火及助燃燃气进气管14，排渣口15，点火燃气外供导管16，返料口17。
具体实施方式
下面结合实施例来进一步说明本发明，但本发明要求保护的范围并不局限于实施例表述的范围。
实施例1
一种采用过热蒸汽、纯氧、高温再热热解垃圾及生物质制合成气的装置，包括流化床热解炉4、旋风除尘器1，所述流化床热解炉4出风口与旋风除尘器1的进风口连接，所述旋风除尘器1的排灰管通过管道与流化床热解炉4的返料口17连接，通入炉内，所述旋风除尘器1的出风口通过管道与高温再热器2连接，所述高温再热器2通过管道与余热锅炉5连接，所述余热锅炉5通过管道与急冷器6连接，所述急冷器6通过管道与除尘器7连接，
所述急冷器7通过管道与洗涤器8连接，所述洗涤器8与引风机9连接，所述引风机9通过管道与气柜10连接；
所述流化床热解炉4还设有调节风进气管11、入料口12、流化风进气管13、点火及助燃燃气进气管14；
所述流化床热解炉4出风口处设有蒸汽过热器3；
所述余热锅炉5设有进水管和蒸汽排出管，所述余热锅炉5的蒸汽导管与炉蒸汽过热器3连接，所述蒸汽过热器3通过管道与流化风室连接。
所述高温再热器2为电加热装置，所述急冷器6为快速冷却装置。
所述流化风进气管13设于流化床热解炉4的床层下方；所述点火及助燃燃气进气管14设于流化床热解炉4的床层上方，入料口12下方。
所述返料口17设有灰封装置。
所述点火及助燃燃气进气管14通过管道与气柜10连接，所述点火及助燃燃气进气管14还与外供管道16连接。
所述流化床热解炉4的床层底部设有排渣口15。
所述洗涤器8、引风机9和气柜10之间设有阀门。
利用权利要求所述的装置进行过热蒸汽、纯氧、高温再热热解垃圾及生物质制合成气的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
1）通过入料口向流化床热解炉内添加垃圾及生物质原料；
2）启动初期使用纯氧作为流化风，使床上物料处于流化状态；
3）点火及助燃气管向流化床热解炉内注入燃气并点燃床料，燃烧正常后关闭燃气，正常运行后流化床热解炉床层上高温区域温度为800-850℃；
4）通过缺氧燃烧调节，在高温、还原性条件下，物料发生热解，产生大量一氧化碳、甲烷、氢气的合成气；
5）余热锅炉产生的蒸汽经蒸汽过热器加热得到过热蒸汽，引入流化风室，过热蒸汽、纯氧在流化风室混合作为流化风，使床上物料处于流化状态，纯氧在炉内与原料发生氧化反应，为燃烧用氧，过热蒸汽在炉内与碳发生水煤气反应，产生一氧化碳和氢气；
6）将炉内合成气经旋风除尘器除尘，除去的尘灰通过旋风除尘器排灰管、流化床热解炉的返料口回到流化床热解炉内，进行继续循环；
除尘后的混合气送入高温再热器再热消除焦油及二噁英；
7）合成气在引风机的抽吸下，经旋风除尘器、高温再热器、余热锅炉，急冷器，高温合成气在急冷器内急速冷却，不再产生焦油及二噁英，冷却后的合成气经过除尘器、洗涤器、引风机至气柜；
完成过热蒸汽、纯氧、高温再热热解垃圾及生物质制合成气。
所述合成气部分用作助燃使用。
上述的实施例仅为本发明的优选技术方案，而不应视为对于本发明的限制，本申请中的实施例及实施例中的特征在不冲突的情况下，可以相互任意组合。本发明的保护范围应以权利要求记载的技术方案，包括权利要求记载的技术方案中技术特征的等同替换方案为保护范围。即在此范围内的等同替换改进，也在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种采用过热蒸汽、纯氧、高温再热热解垃圾及生物质制合成气的装置，包括流化床热解炉（4）、旋风除尘器（1），其特征在于：所述流化床热解炉（4）出风口与旋风除尘器（1）的进风口连接，所述旋风除尘器（1）的排灰管通过管道与流化床热解炉（4）的返料口（17）连接，通入炉内，所述旋风除尘器（1）的出风口通过管道与高温再热器（2）连接，所述高温再热器（2）通过管道与余热锅炉（5）连接，所述余热锅炉（5）通过管道与急冷器（6）连接，所述急冷器（6）通过管道与除尘器（7）连接，
所述急冷器（7）通过管道与洗涤器（8）连接，所述洗涤器（8）与引风机（9）连接，所述引风机（9）通过管道与气柜（10）连接；
所述流化床热解炉（4）还设有调节风进气管（11）、入料口（12）、流化风进气管（13）、点火及助燃燃气进气管（14）；
所述流化床热解炉（4）出风口处设有蒸汽过热器（3）；
所述余热锅炉（5）设有进水管和蒸汽排出管，所述余热锅炉（5）的蒸汽导管与炉蒸汽过热器（3）连接，所述蒸汽过热器（3）通过管道与流化风室连接。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述高温再热器（2）为电加热装置，所述急冷器（6）为快速冷却装置。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述流化风进气管（13）设于流化床热解炉（4）的床层下方；所述点火及助燃燃气进气管（14）设于流化床热解炉（4）的床层上方，入料口（12）下方。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述返料口（17）设有灰封装置。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述点火及助燃燃气进气管（14）通过管道与气柜（10）连接，所述点火及助燃燃气进气管（14）还与外供管道（16）连接。
6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述流化床热解炉（4）的床层底部设有排渣口（15）。
7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述洗涤器（8）、引风机（9）和气柜（10）之间设有阀门。
8.利用权利要求1-7任意一项所述的装置进行过热蒸汽、纯氧、高温再热热解垃圾及生物质制合成气的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
1）通过入料口向流化床热解炉内添加垃圾及生物质原料；
2）启动初期使用纯氧作为流化风，使床上物料处于流化状态；
3）点火及助燃气管向流化床热解炉内注入燃气并点燃床料，燃烧正常后关闭燃气，正常运行后流化床热解炉床层上高温区域温度为800-850℃；
4）通过缺氧燃烧调节，在高温、还原性条件下，物料发生热解，产生大量一氧化碳、甲烷、氢气的合成气；
5）余热锅炉产生的蒸汽经蒸汽过热器加热得到过热蒸汽，引入流化风室，过热蒸汽、纯氧在流化风室混合作为流化风，使床上物料处于流化状态，纯氧在炉内与原料发生氧化反应，为燃烧用氧，过热蒸汽在炉内与碳发生水煤气反应，产生一氧化碳和氢气；
6）将炉内合成气经旋风除尘器除尘，除去的尘灰通过旋风除尘器排灰管、流化床热解炉的返料口回到流化床热解炉内，进行继续循环；
除尘后的混合气送入高温再热器再热消除焦油及二噁英；
7）合成气在引风机的抽吸下，经旋风除尘器、高温再热器、余热锅炉，急冷器，高温合成气在急冷器内急速冷却，不再产生焦油及二噁英，冷却后的合成气经过除尘器、洗涤器、引风机至气柜；
完成过热蒸汽、纯氧、高温再热热解垃圾及生物质制合成气。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于：所述合成气部分用作助燃使用。
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