CN108251165B - 一种生活垃圾低温高温两段式热解气化处理系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种生活垃圾低温高温两段式热解气化处理系统，它包括生活垃圾筛分灭菌‑低温热解组合装置、高温热解气化炉、低温热解气化可燃气体与水蒸气干燥回用系统、废石灰粉（催化剂）回用装置等。通过生活垃圾密闭筛分、水蒸气和废石灰粉对高温热解气化反应的催化与促进作用，并将低温和高温热解气化反应分开分段进行，提高了每个反应阶段的效率及两个反应的协同性，使得可燃气体产生量与质量有了较大的提高，从而提高了生活垃圾处理效率和反应温度，增加了生活垃圾热解反应系统运行的可持续性和稳定性。

Description

一种生活垃圾低温高温两段式热解气化处理系统
技术领域
本发明涉及一种生活垃圾低温高温两段式热解气化处理系统。
背景技术
随着社会经济的快速发展和科学技术的进步，我国生活垃圾热解气化处理技术的研究与推广取得了重大突破，因其特有的优势，正逐步替代原来的卫生填埋、堆肥、焚烧垃圾发电等技术。目前，已研究出的低温热解气化、催化热解气化等生活垃圾热解气化处理技术仍然存在这样或那样的问题，具体如下：生活垃圾干燥、筛分等预处理措施不到位，导致后续热解气化反应温度偏低（低于850℃），进而影响到热解气化设施运行的稳定性和烟气处理；部分垃圾热解气化处理厂将筛分出的无机成分未经消毒处理而直接裸露在外界环境中，大大提高了环境风险。/>生活垃圾气化效率不高，气体产生量少、焦油产生量大，不仅导致热解气化处理系统反应温度偏低，影响系统的正常运行，且导致烟气中焦油量增加，大大提高了烟气处理难度和烟气处理设施堵塞停运的风险。/>热解气化处理设备单台（套）处理规模普遍偏小（小于80t/d），对于生活垃圾处理规模为200-400t/d的处理需求不能有效响应，而采用焚烧发电技术又基本无经济效益。
发明内容
本发明旨在针对现有生活垃圾热解气化技术单台设备处理规模偏小、反应温度低、烟气焦油产量大且难处理等问题导致大部分生活垃圾热解气化处理设施不能稳定运行的现象，提供一种生活垃圾低温高温两段式热解气化处理系统。
为了达到上述目的，本发明提供的技术方案为：
所述生活垃圾低温高温两段式热解气化处理系统包括生活垃圾筛分灭菌低温热解组合装置（2）、高温热解气化炉（7）和低温热解气化可燃气体干燥装置（13）；
所述高温热解气化炉（7）内腔由上至下设有高温热解气化可燃气收集回用管（8）、低温热解气化水蒸气与可燃气回用布气管（9）和高温热解段可燃气体回用布气管（11），所述高温热解气化可燃气收集回用管（8）伸出高温热解气化炉（7）后与高温热解段可燃气体回用布气管（11）的气体进口连接；
所述生活垃圾筛分灭菌低温热解组合装置（2）包括筛孔式螺旋输送机（17），套设在筛孔式螺旋输送机（17）外侧的筛下物灭菌密闭套管（18），套设在筛下物灭菌密闭套管（18）外侧的高温热解气化尾气加热套管（19）；所述筛孔式螺旋输送机（17）一端设有垃圾进料口，另一端设有垃圾出料口（5），所述垃圾进料口与生活垃圾进料斗（1）连接，所述垃圾出料口（5）与高温热解气化炉（7）的进料口（6）连接；水蒸气和可燃气出口（15）所述筛下物灭菌密闭套管（18）靠近垃圾出料口（5）的一端设有筛下物灭菌密闭套管出口（3）；所述高温热解气化尾气加热套管（19）靠近垃圾进料口的一端设有高温尾气出口（16），靠近垃圾出料口（5）的一端设有高温尾气入口（14）；所述高温尾气入口（14）与高温热解气化炉（7）的尾气出口（12）连接；所述筛下物灭菌密闭套管（18）上设有水蒸气和可燃气出口（15），所述水蒸气和可燃气出口（15）与低温热解气化可燃气体干燥装置（13）的气体进口连接，所述低温热解气化可燃气体干燥装置（13）的气体出口与低温热解气化水蒸气与可燃气回用布气管（9）连接。
其中，所述垃圾出料口（5）处连接有催化剂（废石灰粉）进料斗（4）。所述水蒸气和可燃气出口（15）设置于筛下物灭菌密闭套管（18）中部，水蒸气和可燃气出口（15）通过穿过高温热解气化尾气加热套管（19）的管道与低温热解气化可燃气体干燥装置（13）的气体进口连接。所述温热解气化可燃气体干燥装置（13）内腔设有旋流板和折流板，可燃气体与水蒸气在装置内由上而下移动，且可调节干燥后混合气体的含水率。所述低温热解气化水蒸气与可燃气回用布气管（9）呈“非”字形设置，且低温热解气化水蒸气与可燃气回用布气管（9）上设有开口朝下的布气小孔。所述高温热解气化炉（7）下部外侧环设有高温热解气化炉二燃室（10）。
下面对本发明作进一步说明：
本发明所述生活垃圾在筛分灭菌低温热解组合装置内通过无轴螺旋输送机管壁的筛孔实现垃圾中粒径小的成分（主要为无机物）与大粒径成分（主要为有机物）的分离，同时利用高温尾气（温度约为700℃）完成对生活垃圾筛下物的高温灭菌消毒；利用高温尾气的热辐射和生活垃圾在筛分灭菌-低温热解组合装置内停留时间的控制（保持在15-20分钟），可将生活垃圾加热至400℃左右，使得生活垃圾在该装置内干燥并进行低温热解，产生的水蒸气和可燃气体，经管道收集和初步干燥后进入高温热解气化炉的气化层，水蒸气（气化剂）可与热解的中间产物如焦油和焦炭等发生重整反应，促使焦油和焦炭的含量降低，提高可燃气体（尤其是氢气）的产量；将半干法尾气处理产生的废石灰粉和活性炭粉回用至高温热解气化炉内，CaO可对热解气化产生的CO2进行高温原位吸附，使反应平衡有利于朝着H2产生的方向进行，从而提高了可燃气体中H2的含量；此外，CaO在高温下能大大促进焦炭、二芳基醚官能团等中间产物的二次裂解从而产生CO，进一步提高了可燃气体的热值。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
（1）有效筛分，提高了垃圾处理效率
采用筛分灭菌-低温热解组合装置实现垃圾中粒径小的成分（主要为无机物）与大粒径成分（主要为有机物）的有效分离，减少了进入后续高温热解反应的生活垃圾数量，提升了生活垃圾热值和高温热解气化反应温度，大大提高了生活垃圾处理效率和处理能力。
（2）分段反应，相互促进
将生活垃圾低温、高温两个热解气化反应阶段分开，充分利用高温热解气化阶段产生的尾气余热实现生活垃圾的干燥和低温热解，通过对低温热解产生的可燃气中水蒸气（气化剂）的控制，进一步提高了高温热解气化的产气效率和质量，实现对高温热解气化的高效促进。因此，将低温和高温反应分开进行，不仅提高了每个反应阶段的效率，而且也提升了两个反应的协同性。
（3）废物利用，有效催化
将半干法尾气处理产生的废石灰粉和活性炭粉等废物与生活垃圾混合回用至高温热解气化炉内，其中不仅活性炭粉提高了反应温度，而且其中的CaO可通过对热解气化产生的CO2进行原位吸收和对焦炭、二芳基醚官能团等中间产物的二次裂解催化，进一步提高了可燃气体的热值，大大提高了高温热解气化反应的温度（＞850℃）。
本发明针对现有生活垃圾热解气化处理技术存在的问题，采用低温高温两段式热解气化处理系统，实现对生活垃圾进行密闭筛分灭菌，同时也对筛分后的生活垃圾有机成分进行干燥和低温热解，大大降低了进入后续高温热解气化炉内生活垃圾中的无机成分含量，提高了高温热解气化炉的处理能力和反应温度，降低了烟气处理难度与成本。此外，将垃圾干燥和低温热解气化产生的水蒸气和可燃气体引至高温热解气化炉的热解气化层，水蒸气（汽化剂）可与焦油进行进一步反应生成氢气、一氧化碳等可燃气体，提高了生活垃圾热解气化产气量，大大降低了焦油的产生量和烟气处理难度；采用将半干法脱硫后的废石灰粉（催化剂）与活性炭回用至高温热解气化阶段的方法，对可燃气体中的二氧化碳进行吸收，提高了可燃气体中氢气的产量和可燃气体的热值，为进一步提高高温热解气化反应温度奠定基础，确保生活垃圾热解气化装置稳定运行，实现中小规模生活垃圾得到有效处理。
总之，本发明所述活垃圾低温高温两段式热解气化处理系统通过将低温和高温反应分开进行，不仅提高了每个反应阶段的效率，而且也提升了两个反应的协同性，从而提高了生活垃圾处理效率和反应温度，增加了生活垃圾热解反应系统运行的可持续性和稳定性。
附图说明
图1为本发明生活垃圾低温高温两段式热解气化处理系统装备的结构示意图；
图2为本发明生活垃圾低温高温两段式热解气化处理系统装备中温热解气化可燃气与水蒸气布气管的结构示意图。
图中：1、生活垃圾进料斗，2、生活垃圾筛分灭菌低温热解组合装置，3、筛下物灭菌密闭套管出口，4、废石灰粉进料斗，5、垃圾出料口，6、高温热解气化炉进料口，7、高温热解气化炉，8、高温热解气化可燃气收集回用管，9、低温热解气化水蒸气与可燃气回用布气管，10、高温热解气化炉二燃室，11、高温热解段可燃气体回用布气管，12、高温热解气化炉尾气出口，13、低温热解气化可燃气体干燥装置，14、高温尾气入口，15、水蒸气和可燃气出口，16、高温尾气出口，17、筛孔式螺旋输送机，18、筛下物灭菌密闭套管，19、高温热解气化尾气加热套管。
具体实施方式
参见图1和图2，所述生活垃圾低温高温两段式热解气化处理系统包括生活垃圾筛分灭菌低温热解组合装置2、高温热解气化炉7和低温热解气化可燃气体干燥装置13；
所述高温热解气化炉7内腔由上至下设有高温热解气化可燃气收集回用管8、低温热解气化水蒸气与可燃气回用布气管9和高温热解段可燃气体回用布气管11，所述高温热解气化可燃气收集回用管8伸出高温热解气化炉7后与高温热解段可燃气体回用布气管11的气体进口连接；
所述生活垃圾筛分灭菌低温热解组合装置2包括筛孔式螺旋输送机17，套设在筛孔式螺旋输送机17外侧的筛下物灭菌密闭套管18，套设在筛下物灭菌密闭套管18外侧的高温热解气化尾气加热套管19；所述筛孔式螺旋输送机5一端设有垃圾进料口，另一端设有垃圾出料口5，所述垃圾进料口与生活垃圾进料斗1连接，所述垃圾出料口5与高温热解气化炉7的进料口6连接；水蒸气和可燃气出口15所述筛下物灭菌密闭套管18靠近垃圾出料口5的一端设有筛下物灭菌密闭套管出口3；所述高温热解气化尾气加热套管19靠近垃圾进料口的一端设有高温尾气出口16，靠近垃圾出料口5的一端设有高温尾气入口14；所述高温尾气入口14与高温热解气化炉7的尾气出口12连接；所述筛下物灭菌密闭套管18上设有水蒸气和可燃气出口15，所述水蒸气和可燃气出口15与低温热解气化可燃气体干燥装置13的气体进口连接，所述低温热解气化可燃气体干燥装置13的气体出口与低温热解气化水蒸气与可燃气回用布气管9连接。
其中，所述垃圾出料口17处连接有催化剂废石灰粉进料斗4。所述水蒸气和可燃气出口15设置于筛下物灭菌密闭套管18中部，水蒸气和可燃气出口15通过穿过高温热解气化尾气加热套管19的管道与低温热解气化可燃气体干燥装置13的气体进口连接。所述温热解气化可燃气体干燥装置13内腔设有旋流板和折流板，可燃气体与水蒸气在装置内由上而下移动，且可调节干燥后混合气体的含水率。所述低温热解气化水蒸气与可燃气回用布气管9呈“非”字形设置，且低温热解气化水蒸气与可燃气回用布气管9上设有开口朝下的布气小孔。所述高温热解气化炉7下部外侧环设有高温热解气化炉二燃室10。
另外，所述灭菌低温热解组合装置通过无轴螺旋输送机管壁的筛孔实现垃圾中粒径小的成分（主要为无机物）与大粒径成分（主要为有机物）的分离，可将垃圾汇中近30%的无机成分筛分出去，提高了筛分后垃圾热值和装置处理能力；通过水蒸气和废石灰粉对高温热解气化反应的催化和促进作用，使得该工艺可燃气体产生量提高约12%，其中H2和CO的产生量提高了约15%，进一步提高了可燃气体的热值。

Claims (6)

1.一种生活垃圾低温高温两段式热解气化处理系统，其特征在于，所述处理系统包括生活垃圾筛分灭菌低温热解组合装置（2）、高温热解气化炉（7）和低温热解气化可燃气体干燥装置（13）；
所述高温热解气化炉（7）内腔由上至下设有高温热解气化可燃气收集回用管（8）、低温热解气化水蒸气与可燃气回用布气管（9）和高温热解段可燃气体回用布气管（11），所述高温热解气化可燃气收集回用管（8）伸出高温热解气化炉（7）后与高温热解段可燃气体回用布气管（11）的气体进口连接；
所述生活垃圾筛分灭菌低温热解组合装置（2）包括筛孔式螺旋输送机（17），套设在筛孔式螺旋输送机（17）外侧的筛下物灭菌密闭套管（18），套设在筛下物灭菌密闭套管（18）外侧的高温热解气化尾气加热套管（19）；所述筛孔式螺旋输送机（17）一端设有垃圾进料口，另一端设有垃圾出料口（5），所述垃圾进料口与生活垃圾进料斗（1）连接，所述垃圾出料口（5）与高温热解气化炉（7）的进料口（6）连接；水蒸气和可燃气出口（15）所述筛下物灭菌密闭套管（18）靠近垃圾出料口（5）的一端设有筛下物灭菌密闭套管出口（3）；所述高温热解气化尾气加热套管（19）靠近垃圾进料口的一端设有高温尾气出口（16），靠近垃圾出料口（5）的一端设有高温尾气入口（14）；所述高温尾气入口（14）与高温热解气化炉（7）的尾气出口（12）连接；所述筛下物灭菌密闭套管（18）上设有水蒸气和可燃气出口（15），所述水蒸气和可燃气出口（15）与低温热解气化可燃气体干燥装置（13）的气体进口连接，所述低温热解气化可燃气体干燥装置（13）的气体出口与低温热解气化水蒸气与可燃气回用布气管（9）连接。
2.如权利要求1所述的生活垃圾低温高温两段式热解气化处理系统，其特征在于，所述垃圾出料口（5）处连接有废石灰粉进料斗（4）。
3.如权利要求1所述的生活垃圾低温高温两段式热解气化处理系统，其特征在于，所述水蒸气和可燃气出口（15）设置于筛下物灭菌密闭套管（18）中部，水蒸气和可燃气出口（15）通过穿过高温热解气化尾气加热套管（19）的管道与低温热解气化可燃气体干燥装置（13）的气体进口连接。
4.如权利要求1所述的生活垃圾低温高温两段式热解气化处理系统，其特征在于，所述低温热解气化可燃气体干燥装置（13）内腔设有旋流板和折流板。
5.如权利要求1所述的生活垃圾低温高温两段式热解气化处理系统，其特征在于，所述低温热解气化水蒸气与可燃气回用布气管（9）呈“非”字形设置，且低温热解气化水蒸气与可燃气回用布气管（9）上设有开口朝下的布气小孔。
6.如权利要求1所述的生活垃圾低温高温两段式热解气化处理系统，其特征在于，所述高温热解气化炉（7）下部外侧环设有高温热解气化炉二燃室（10）。
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SE01 Entry into force of request for substantive examination
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GR01 Patent grant
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