CN106338068A - 一种生活垃圾热解气化处理系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种生活垃圾热解气化处理系统，包括热解气化炉，所述热解气化炉中上部设有排烟管道与烟气处理设备连通，烟气处理设备与引风机相连，热解气化炉的上部和炉底通过热解气管道相连通，热解气管道上设有电动风阀，热解气管道与冷凝器连接，冷凝器与储气罐连接，热解气化炉以燃油为辅助驱动热源，产生的热解气化气为主要热源。利用热解气化系统处理生活垃圾，垃圾减容减量明显，灰渣性能稳定，产生的烟气二噁英含量极低，再对烟气进一步处理，实现烟气的无害化，有效的避免了垃圾焚烧所带来的环境污染。两种热源相结合，解决了垃圾外热式热解气化外加热源的难题，减少对煤或电等常规能源的依赖，还可向外供给可燃气，增加系统的经济效益。

Description

一种生活垃圾热解气化处理系统
技术领域
本发明属于固体可燃废物高温热解气化处理技术领域，具体涉及一种以燃油为辅助驱动热源，产生的热解气化气为主要热源的高效生活垃圾热解气化处理系统。
背景技术
城市生活垃圾主要是指在城市日常生活中或者为城市日常生活提供服务的活动中产生的固体废弃物。城市生活垃圾的收集、运输和处理过程会产生大量的有害成分，从而对大气、土壤、水源等造成污染，是我国和世界各国面临的重大环境问题之一。目前，城市生活垃圾的处理技术主要有填埋、堆肥、热处置三大技术。其中主要的热处置技术分为直接焚烧和热解气化两种。
热解气化一般指的是含碳的物质,如煤、生物质以及垃圾等,在一定的温度和压力(加压或常压)下,与气化介质,如空气、纯氧、氢气以及水蒸汽等,发生化学反应后转化为由小分子物质如C0,C02,H2和CH4等气体组成的合成气的技术。在过去的五六十年时间,热解气化开始广泛的应用于将煤、重油、生物质和垃圾等转化为以含氧气为主的气化气,用于生产尿素即化肥行业。而化工行业和精炼行业也分别从20世纪60年代和80年代开始运用热解气化技术。在过去的近二十年间,热解气化技术开始用于发电产热行业,并开始越来越多的应用于小规模的生物质和垃圾的处理。热解气化技术应用于生活垃圾的处理，其具有高效的能源利用率和良好的环保特性，从原理上减少了二噁英的生成，同时大部分的重金属在热解气化过程中溶入灰渣，减少了排放量，实现垃圾的无害化、资源化、能源化利用，垃圾的热解气化技术日益受到关注和重视。
目前国内对垃圾的热解气化研究主要采用内热式热解气化，由于内热式热解气化过程中大量空气进入炉内，和垃圾焚烧一样容易产生二噁英污染。同时，其热解燃气中含有大量的氮气和二氧化碳，其燃气热值低，利用的局限性大。另一方面垃圾热解是强吸热反应，需要外加热源对垃圾进行加热，若采用煤加热，易产生二次污染，而采用电和煤气加热，成本较高。所以生活垃圾外热式热解气化的外加热源成为一个难题。
发明内容
为了解决现有技术中的问题，本发明提供一种生活垃圾热解气化处理系统，解决现有技术中生活垃圾热解气化污染严重、需要外加热源成本高的问题。
本发明的技术方案是：一种生活垃圾热解气化处理系统，包括热解气化炉，所述热解气化炉中上部设有排烟管道与烟气处理设备连通，烟气处理设备与引风机相连，热解气化炉的上部和炉底通过热解气管道相连通，热解气管道上设有电动风阀，热解气管道与冷凝器连接，冷凝器与储气罐连接。
所述热解气化炉包括炉体，炉体包括炉胆、炉衬和炉外壳，炉体顶部设有进料装置，炉体内部两侧设有烟气通道，炉体底部设有排灰装置；热解气化炉上还设有温度测控系统，包括各温度传感器、温度显示仪表和自动控制器。
所述进料装置采用螺旋式进料。
所述排灰装置采用炉排机械振动的方式将灰渣排出。
所述温度测控系统有两套，一套测控系统控制炉内的温度，设置于炉膛中部的温度传感器传输信号到自动控制器调节电动风阀以及燃烧机的启停；另一套测控系统控制热解气管道内的温度，温度传感器分别布置在管道进口、管道中部以及管道出口处；两套测控系统的温度显示仪表都集中在热解炉的控制面板上。
所述热解气化炉的启炉热源和辅助热源采用燃油加热的方式，热解气化炉稳定运行后，其主要热源为热解气化产生的热解气化气。
所述热解气化炉炉膛中部热解反应区以及下部气化反应区采用螺杆搅拌的方式，使得物料均匀受热，油水分离器中分离出的水作为气化剂输送到气化区，气化剂通过气化反应区的螺杆喷进炉内。
所述热解气管道周围装有电热丝，热解气管道内布置有温度传感器，控制电热丝的加热启停。
本发明的有益效果是：
(1)本发明的热解气化炉对热解气管道和烟气通道进行独特的结构设计，产生的热解气化气能够在炉底燃烧，为生活垃圾的热解气化提供热量，同时产生的高温烟气还可以加热炉体，提高了热解气化炉的热利用效率。进料装置的合理设计实现连续加料的同时保证了炉内的缺氧环境，提高了热解气化炉的运行效率。
(2)利用热解气化技术处理生活垃圾，垃圾减容减量明显，灰渣性能稳定，产生的烟气二噁英含量极低，再对烟气进一步处理，实现烟气的无害化，有效的避免了垃圾焚烧所带来的环境污染。
(3)温度测控系统可以实时监控炉内以及热解气管道内的温度，使生活垃圾在一定的温度下充分热解气化，同时抑制热解气化气在输送管道内凝结产生焦油。
本发明的生活垃圾热解气化处理系统，主要热源为燃烧产生的热解气化气，辅助热源为燃油，两种热源相结合，解决了垃圾外热式热解气化外加热源的难题，减少对煤或电等常规能源的依赖，还可向外供给可燃气，增加系统的经济效益，热解过程中没有氧气的参与，烟气中二噁英类物质含量极低。使用水蒸汽作为气化剂，生成的燃气中不含来源于空气的氮气，燃气热值高，而且能与热解残留下来的固定碳进一步反应生成一氧化碳和氢气，提高垃圾热解气化率。此工艺可以对垃圾进行稳定化无害化处理和资源化利用，有着广阔的发展前景。
附图说明
图1本发明生活垃圾热解处理系统流程图；
其中：1-热解气化炉 2-烟气处理设备 3-引风机 4-冷凝器 5-储气罐 6-进料装置 7-烟气通道 8-热解气管道 9-排灰装置 10-炉胆 11-炉衬 12-自动控制器 13-油水分离器 14-螺杆 15-排烟管道 16-电热丝 17、19-温度传感器 18-燃烧喷嘴 20、21-电动风阀 22-燃烧机。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行详细说明。
本技术方案应用于城镇生活垃圾的无害化处理，热解气化炉启炉热源和辅助热源采用燃油加热的方式，热解气化炉稳定运行后，其主要热源为燃烧产生的热解气化气。生活垃圾通过筛选、干燥后进入热解气化炉，将产生的较高热值的热解气化气通过特制的热解气化气管道引到炉底，通过燃烧热解气化气为炉体提供反应所需热量，产生的高温烟气在排出前通过烟气流道对炉体起到加热的作用，在运行期间通过温度测控系统(PID控制)控制炉内以及热解气管道的温度。
如图1所示，发明的生活垃圾热解气化处理系统主要包括：热解气化炉1、烟气处理设备2、引风机3、冷凝器4和储气罐5。其中热解气化炉1的主要构成为炉体、进料装置6、烟气通道7、热解气管道8、排灰装置9、温度测控系统。炉体包括炉胆10、炉衬11、炉外壳。温度测控系统主要包括各温度传感器、温度显示仪表和自动控制器12。下面结合图1对所述热解气化炉的各主要部件进行阐述：
为实现连续加料及保持炉内缺氧环境，所述进料装置6采用螺旋式进料，利用进料螺旋的压缩使生活垃圾在进料中形成密实的料塞，从而起到密封的作用，保证炉内缺氧的环境，又由于生活垃圾的不断加入，料塞不断地形成并向前推移，从而实现连续进料。
本热解气化炉炉膛内采用独特的结构设计，炉膛中部热解反应区以及下部气化反应区采用螺杆搅拌的方式，使得物料均匀受热，油水分离器13中分离出的水作为气化剂输送到气化区，气化剂通过气化反应区的螺杆14喷进炉内。
本热解气化炉采用独特的烟气通道设计，热解气化气在炉体底部点燃燃烧后产生的高温烟气经过烟气通道7，加热炉胆10，然后通过排烟管道15排出热解气化炉。
为保证产生的热解气在输送过程中不产生或尽量少产生焦油等黏着物，对焦油生成关键部位热解气管道8周围加装电热丝16，在管道内布置温度传感器17，控制电热丝16的加热启停，始终保持管道内温度在300℃以上，使得热解气能够连续不间断的输送到炉底，进而通过燃烧喷嘴18点燃，加热炉体。
所述排灰装置9，采用炉排机械振动的方式将灰渣排出。
所述温度测控系统共有两套：一套测控系统控制炉内的温度，稳定运行后，炉内温度要求500℃以上，通过布置在炉膛中部的温度传感器19传输信号到自动控制器12调节电动风阀20、电动风阀21以及燃烧机22的启停，保证炉内温度500℃以上，稳定运行阶段炉内温度的自动调控策略为：当炉内温度低于500℃时，电动风阀21全开，关小电动风阀20的开度，增大回用热解气化气的流量，当电动风阀20完全关闭后，如还不能满足温度要求，此时开启燃烧机22，利用燃油进行辅助加热；当炉内温度高于500℃时，开大电动风阀20的开度，减少回用热解气化气的流量。另一套测控系统控制热解气管道内的温度，电热丝紧贴热解气管道8，均匀的缠绕在管道外侧，为保证管道内各处温度均达到300℃以上，温度传感器17分别布置在管道进口、管道中部以及管道出口处，有一处温度低于300℃即开启电热丝16。两套测控系统的温度显示仪表都集中在热解炉的控制面板上。
结合图1生活垃圾热解气化处理流程图，说明最佳实施方式。热解气化炉启炉阶段，生活垃圾经过筛选、干燥后，通过自动给料机或人工给料，从进料装置6进入炉内，垃圾添加到炉内容积的一半后，开启燃烧机22开始加热，通过布置在炉内的温度传感器19感应炉内温度，传输信号到自动控制器12，控制燃烧机22的启停，维持炉内温度在500℃以上，启炉阶段，打开电动风阀20，关闭电动风阀21，此阶段产生的可燃气热值较低，可以燃烧后排入大气；当热解气化气流量趋于稳定后，进入稳定运行阶段，将电动风阀21全开，调节电动风阀20的开度，产生的热解气化气通过热解气管道8输送到炉底，通过燃烧喷嘴18点燃热解气化气，加热炉体，同时产生的高温烟气通过烟气通道7沿着炉体上升，加热炉体，排烟管道15将烟气排出热解气化炉，烟气进入烟气处理设备2进一步净化，最后经过引风机3从烟囱排入大气。根据实际运行情况，多余的热解气化气进入冷凝器4冷凝净化后，进入储气罐5储存。经过热解气化后的垃圾灰渣通过排灰装置9排出。热解气化炉稳定运行阶段，燃烧热解气化气作为炉体的主要热源，燃油燃烧机作为辅助热源。
本文通过应用实例具体阐述了一种生活垃圾热解气化炉的结构原理、运行流程以及自动调控策略，在实际应用中，本发明的炉体可以是固定式，也可以是移动式，炉体可以是圆筒型也可以是多边型等，炉体的大小根据每小时的垃圾处理量来确定，具体实施方式及应用范围根据实际情况均可做相应改动，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (8)

1.一种生活垃圾热解气化处理系统，包括热解气化炉，其特征在于，所述热解气化炉中上部设有排烟管道与烟气处理设备连通，烟气处理设备与引风机相连，热解气化炉的上部和炉底通过热解气管道相连通，热解气管道上设有电动风阀，热解气管道与冷凝器连接，冷凝器与储气罐连接。
2.根据权利要求1所述生活垃圾热解气化处理系统，其特征在于，所述热解气化炉包括炉体，炉体包括炉胆、炉衬和炉外壳，炉体顶部设有进料装置，炉体内部两侧设有烟气通道，炉体底部设有排灰装置；热解气化炉上还设有温度测控系统，包括各温度传感器、温度显示仪表和自动控制器。
3.根据权利要求2所述生活垃圾热解气化处理系统，其特征在于，所述进料装置采用螺旋式进料。
4.根据权利要求2所述生活垃圾热解气化处理系统，其特征在于，所述排灰装置采用炉排机械振动的方式将灰渣排出。
5.根据权利要求2所述生活垃圾热解气化处理系统，其特征在于，所述温度测控系统有两套，一套测控系统控制炉内的温度，设置于炉膛中部的温度传感器传输信号到自动控制器调节电动风阀以及燃烧机的启停；另一套测控系统控制热解气管道内的温度，温度传感器分别布置在管道进口、管道中部以及管道出口处；两套测控系统的温度显示仪表都集中在热解炉的控制面板上。
6.根据权利要求1所述生活垃圾热解气化处理系统，其特征在于，所述热解气化炉的启炉热源和辅助热源采用燃油加热的方式，热解气化炉稳定运行后，其主要热源为热解气化产生的热解气化气。
7.根据权利要求1所述生活垃圾热解气化处理系统，其特征在于，所述热解气化炉炉膛中部热解反应区以及下部气化反应区采用螺杆搅拌的方式，使得物料均匀受热，油水分离器中分离出的水作为气化剂输送到气化区，气化剂通过气化反应区的螺杆喷进炉内。
8.根据权利要求1所述生活垃圾热解气化处理系统，其特征在于，所述热解气管道周围装有电热丝，热解气管道内布置有温度传感器，控制电热丝的加热启停。
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