CN105820845A - 大型生活垃圾分级快速热解气化制取燃气工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明提供大型生活垃圾分级快速热解气化制取燃气工艺，将生活垃圾脱铁粉碎，垃圾颗粒通过提升管提升干燥和分离，换后空气返回流化床底部作为气化剂，热垃圾颗粒和循环热灰进入旋转混合裂解器发生反应；含碳热灰进入流化床底部发生气化反应，气化气与循环灰一起向上流动形成物料循环；裂解油汽进入流化床中下部与气化气和循环灰混合向上提升进行焦油临氢热解；在流化床顶部经过气固分离，第一级分离的高温热灰返回旋转混合裂解器入口；第二级分离的高温细灰送到气流床，在1200～1600℃下反应，生成高温气和液态灰渣流出气流床，高温气向上升进入流化床中下部；液态灰渣向下流到循环灰料层，换热凝固为固体灰渣；第二级分出气体作为燃气产品外供。

Description

大型生活垃圾分级快速热解气化制取燃气工艺
1.技术领域
本发明提供大型生活垃圾分级快速热解气化制取燃气工艺，属于环境保护领域。
2.背景技术
目前世界各国城市垃圾的处理方式主要有分类回收、填埋、堆肥和焚烧、裂解和气化。填埋处理需占用大量土地。同时，垃圾中有害成份对大气、土壤及水源也会造成严重污染，不仅破坏生态环境，还严重危害人体健康；堆肥处理对垃圾要进行分拣、分类，要求垃圾的有机含量较高。而且堆肥处理不能减量化，仍需占用大量土地。
焚烧的实质是将有机垃圾在高温及供氧充足的条件下氧化成惰性气态物和无机不可燃物，以形成稳定的固态残渣。首先将垃圾放在焚烧炉中进行燃烧，释放出热能，然后余热回收可供热或发电。烟气净化后排出，少量剩余残渣排出、填埋或作其它用途。其优点是迅速的减容能力和彻底的高温无害化，占地面积不大，且有热能回收。但由于氧气的存在，垃圾中含氯有机物不可避免要产生难以分解的剧毒物二噁英，成为制约垃圾焚烧应用的瓶颈。
生活垃圾裂解是近年来新开发的技术，对垃圾资源利用率高，无二噁英的生成，但油品成分复杂，利用难度大，且产生难以处理的酚水，另外以固定床技术为主难以实现大规模生产；生活垃圾气化对垃圾资源利用率高，二噁英生成少，但气体热值低，需要除去焦油、利用难度大，目前以固定床技术为主难以实现大规模生产。
本发明人的生活垃圾耦合流化床分级热解气化工艺(CN201210466539)既解决了流化床气化的飞灰难题，从源头上消除了二噁英和异味，又合理利用了热能，得到高含甲烷的燃气，同时燃气中不含焦油、不产生酚水，但存在着装置大型化时，进入气化炉中的垃圾不能与热灰快速混合和反应，裂阶段大大加长，致使燃气含有少量焦油而产生二次污染；套管式滚筒烘干机干燥效率较低，无法适应装置大型化等缺陷。
面对垃圾围城现象，急需开发能够消除二噁英、飞灰和异味的二次污染、又能合理利用渗滤液和垃圾资源能量的清洁能源化垃圾处理技术和设备。
3.发明内容
本发明的目的就是为了克服现有垃圾热解气化技术存在的不足而提供大型生活垃圾分级快速热解气化制取燃气工艺，既解决了流化床气化的飞灰难题，从源头上消除了二噁英和异味，又合理利用了合理利用渗滤液和热能，得到高含甲烷的燃气，同时燃气中不含焦油、不产生酚水。
本发明的技术方案：
本发明的目的是通过将垃圾先粉碎后提升管提升干燥、含异味水蒸气的空气做气化剂、热垃圾颗粒和大中颗粒循环热灰旋转炉快速高温热解、再含碳循环灰流化床半焦气化、微小颗粒半焦气流床熔融气化的工艺来合理利用热能和渗滤液、从源头上消除了二噁英和异味，消除气化过程的焦油，解决流化床气化过程的飞灰和装置大型化难题，得到高热值燃气。其特征是将生活垃圾先脱铁粉碎，然后将0～6mm的垃圾颗粒利用燃气换热的空气通过提升管提升干燥，经提升管顶部垃圾气固分离器分离，换热后含有异味水蒸气的空气返回到循环流化床底部作为气化剂，热垃圾颗粒和循环热灰进入旋转混合裂解器，在400-800℃下发生裂解反应，并气固分离；裂解后的含碳热灰通过返料器进入循环流化床底部和换热后含有异味水蒸气的空气发生在800～1100℃下气化反应，生成的气化气与循环灰一起向上流动形成物料循环；裂解油汽进入循环流化床中下部与气化气和循环灰混合，并向上提升进行焦油临氢热解；在循环流化床顶部经过气固分离，第一级气固分离的高温热灰作为循环热灰返回旋转混合裂解器入口；第二级气固分离的高温细半焦送到与循环流化床中下部Y型连通的气流床，在水蒸气和氧化剂的携带下切线进入气流床在1200～1600℃下反应，生成的高温气和液态灰渣同向旋流斜向下流出气流床，高温气向上升进入循环流化床中下部，为流化床焦油临氢热解提供热量；液态灰渣向下流到循环流化床的循环灰料层，换热凝固为固体灰渣，随循环流化床的固体物料参与循环或排灰排出；第二级分出的合成气作为燃气产品外供，既解决了流化床气化的飞灰难题，从源头上消除了二噁英、渗滤液和异味，又得到高含甲烷的燃气。
循环流化床由下部的湍流流化床和上部的携带床反应器组成，含碳热灰进入循环流化床底部的位置是湍流流化床的中部，裂解油汽进入循环流化床中下部的位置是携带床反应器的中部，气流床联通的循环流化床中下部的位置是携带床反应器的下部。
本发明将实施例来详细叙述本发明的特点。
4.附图说明
附图为本发明的工艺示意图。
附图的图面设明如下：
1、循环流化床2、气体分布器3、进气管4、旋转裂解器5、第一级气固分离器6、返料器7、第二级气固分离器8、气流床9、燃气出口、10、脱铁粉碎机11、提升管12、湍流流化床13、携带床反应器14、垃圾气固分离器
下面结合附图和实施例来详述本发明的工艺特点。
5.具体实施方式
实施例1，将生活垃圾先通过脱铁粉碎机(10)脱铁粉碎，然后将0～6mm的垃圾颗粒利用燃气换热的空气通过提升管(11)提升干燥，经提升管顶部垃圾气固分离器(14)分离，换热后含有异味水蒸气的空气返回到循环流化床(1)底部作为气化剂，热垃圾颗粒和循环热灰进入旋转混合裂解器(4)，在400-800℃下发生裂解反应，并气固分离；裂解后的含碳热灰通过返料器(6)进入循环流化床(1)底部和换热后含有异味水蒸气的空气发生在800～1100℃下气化反应，生成的气化气与循环灰一起向上流动形成物料循环；裂解油汽进入循环流化床(1)中下部与气化煤气和循环灰混合向上提升进行焦油临氢热解；在循环流化床(1)顶部经过气固分离，第一级气固分离器(5)分离的高温热灰作为循环热灰返回旋转混合裂解器(4)入口；第二级气固分离器(7)分离的高温细半焦送到与循环流化床(1)中下部Y型连通的气流床(8)，在水蒸气和氧化剂的携带下切线进入气流床(8)在1200～1600℃下反应，生成的高温气和液态灰渣同向旋流斜向下流出气流床(8)，高温气向上升进入循环流化床(1)中下部，为流化床焦油临氢热解提供热量；液态灰渣向下流到循环流化床(1)的循环灰料层，换热凝固为固体灰渣，随循环流化床(1)的固体物料参与循环或排灰排出；第二级气固分离器(7)分出的合成气作为燃气产品外供，既解决了流化床气化的飞灰难题，从源头上消除了二噁英、渗滤液和异味，又得到高含甲烷的燃气。
循环流化床(1)由下部的湍流流化床(12)和上部的携带床反应器(13)组成，含碳热灰进入循环流化床(1)底部的位置是湍流流化床(12)的中部，裂解油汽进入循环流化床(1)中下部的位置是携带床反应器(13)的中部，气流床联通的循环流化床(1)中下部的位置是携带床反应器(13)的下部。
实施例2，将实施例1中的空气换为富氧空气，其他相同。
实施例3，将实施例1中的空气换为氧气，其他相同。
本发明所提供的大型生活垃圾分级快速热解气化制取燃气工艺，既能够适应大规模的生活垃圾处理，合理利用热能和渗滤液、消除气化过程的焦油，解决了流化床气化的飞灰难题，从源头上消除了二噁英和异味，得到高含甲烷的燃气，同时燃气中不含焦油、不产生酚水；氧耗低、气化效率高，气化强度大，设备体积小，钢材耗量低，固定投资大大降低，排灰过程简单。

Claims (3)

1.大型生活垃圾分级快速热解气化制取燃气工艺，其技术特征是将生活垃圾先脱铁粉碎，然后将0～6mm的垃圾颗粒利用燃气换热的空气通过提升管提升干燥，经提升管顶部垃圾气固分离器分离，换热后含有异味水蒸气的空气返回到循环流化床底部作为气化剂，热垃圾颗粒和循环热灰进入旋转混合裂解器，在400-800℃下发生裂解反应，并气固分离；裂解后的含碳热灰通过返料器进入循环流化床底部和换热后含有异味水蒸气的空气发生在800～1100℃下气化反应，生成的气化气与循环灰一起向上流动形成物料循环；裂解油汽进入循环流化床中下部与气化气和循环灰混合，并向上提升进行焦油临氢热解；在循环流化床顶部经过气固分离，第一级气固分离的高温热灰作为循环热灰返回旋转混合裂解器入口；第二级气固分离的高温细半焦送到与循环流化床中下部Y型连通的气流床，在水蒸气和氧化剂的携带下切线进入气流床在1200～1600℃下反应，生成的高温气和液态灰渣同向旋流斜向下流出气流床，高温气向上升进入循环流化床中下部，为流化床焦油临氢热解提供热量；液态灰渣向下流到循环流化床的循环灰料层，换热凝固为固体灰渣，随循环流化床的固体物料参与循环或排灰排出；第二级分出的合成气作为燃气产品外供。
2.根据权利要求1所述的大型生活垃圾分级快速热解气化制取燃气工艺，其特征在于循环流化床由下部的湍流流化床和上部的携带床反应器组成，含碳热灰进入循环流化床底部的位置是湍流流化床的中部，裂解油汽进入循环流化床中下部的位置是携带床反应器的中部，气流床联通的循环流化床中下部的位置是携带床反应器的下部。
3.根据权利要求1所述的大型生活垃圾分级快速热解气化制取燃气工艺，其特征在于氧化剂为氧气、空气和富氧空气。
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