CN110387249A - 螺旋式进料垃圾气化反应系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了螺旋式进料垃圾气化反应系统，通过干馏气化工艺将筛分后的有机垃圾进行气化处理得到水煤气，包括立式的罐体，所述罐体在靠近顶部的侧壁上设有与罐体内部连通的进料口；所述罐体顶部设有螺旋布料器，所述罐体顶部设有与螺旋布料器传动连接的动力机构，由动力机构带动所述螺旋布料器将从进料口进入的破碎有机垃圾定量压入罐体内部的反应区进行反应。本发明通过在罐体顶部设有用于渐进进料的螺旋进料器，从而改善现有活塞推杆式的进料结构进料导致垃圾反应不充分转换率低的问题。

Description

螺旋式进料垃圾气化反应系统

技术领域

本发明属于固废处理技术领域，具体涉及螺旋式进料垃圾气化反应系统。

背景技术

垃圾是人类日常生活和生产中产生的固体废弃物，由于排出量大，成分复杂多样，且具有污染性、资源性和社会性，需要无害化、资源化、减量化和社会化处理，如不能妥善处理，就会污染环境，影响环境卫生，浪费资源，破坏生产生活安全，破坏社会和谐。垃圾处理就是要把垃圾迅速清除，并进行无害化处理，最后加以合理的利用。当今广泛应用的垃圾处理方法是卫生填埋、高温堆肥和焚烧。垃圾处理的目的是无害化、资源化和减量化。

而其中垃圾焚烧可以达到资源再利用的效果，焚化炉燃烧垃圾的热量产生的蒸汽可以驱动涡轮发电机发电。但在人们心忧能源安全和气候变化的同时，处理垃圾的成本也在全球范围内的持续上升，这些因素都提高了用高能耗的方式处理家庭垃圾的可能性，而之前这些方式仅用于处理医学垃圾和石棉等危险品。故结合当下的技术条件，以避免造成二次污染的目的，开发出了垃圾热解气化的工艺。

垃圾热解气化，是在密闭室内以高温加热垃圾，转化为合成气，成分为一氧化碳和氢气。经过过滤和化学“清洗”后去除有毒颗粒和气体，然后燃烧产生能量或转化为甲烷、乙醇或合成柴油等燃料。垃圾汽化可以快捷地将家居垃圾转化为能量，垃圾会从负债变为资产，提供可以当场使用的清洁能源来源。

汽化及其等离子汽化都是在密闭室内以高温加热垃圾。密闭室内没有氧气，因此垃圾中的有机物不会燃烧，而是转化为合成气，成分为一氧化碳和氢气。经过过滤和化学“清洗”后去除有毒颗粒和气体，然后燃烧产生能量或转化为甲烷、乙醇或合成柴油等燃料。最后需要处理的仅仅是灰烬、过滤残渣和清洗过程遗留的化学物质。而相对于垃圾焚烧所产生的炉渣相比，垃圾气化的好处是在超高温下产生的废料是类似玻璃渣的固体，而不是普通高温燃烧后留下的细灰，可以用来做建筑行业的填充物。

也就是说，通过垃圾热解汽化工艺能够将有机垃圾中的能源物质尽可能转化为可高效利用的合成气，同时剩余物质还具有一定的使用价值，则将原本废弃的垃圾变成可利用的资源。现有的垃圾气化工艺中常常采用立式的气化炉结构作为主反应器，炉内通过不同的反应区达到一系列反应，最后对排出气体进行处理则得到合成气，而炉渣也通过处理作为建筑填料使用。但现有的气化炉在进料时，是通过液压活塞推杆的方式对物料进行推动，会导致物料在罐体内向下运动时进入每个区域的垃圾(尤其是反应区的干馏层)会出现阶梯式变化，则不利于垃圾的有效转化，导致产气量不足，且排出的炭灰中含有大量未反应的焦炭。

发明内容

为了解决现有技术存在的问题，本发明提供一种设有特殊的进料结构的垃圾气化反应器。

本发明所采用的技术方案为：

螺旋式进料垃圾气化反应系统，通过干馏气化工艺将筛分后的有机垃圾进行气化处理得到水煤气，包括立式的罐体，所述罐体在靠近顶部的侧壁上设有与罐体内部连通的进料口；

所述罐体顶部设有螺旋布料器，所述罐体顶部设有与螺旋布料器传动连接的动力机构，由动力机构带动所述螺旋布料器将从进料口进入的破碎有机垃圾定量压入罐体内部的反应区进行反应。

首先，本发明是一种有机垃圾的干馏气化工艺中的反应器结构，所述的干馏气化工艺是指将有机垃圾筛分破碎干燥处理后，定量送入反应塔中在一定温度下发生反应产生水煤气的过程。一般反应塔为立式结构，从上至下包括多层，根据内部温度划分区域。物料从顶部进入罐体内，然后随着温度的变化发生不同的反应。

最上部为干燥层，其温度在100-300℃，该层温度呈梯度上升，越靠近下部温度越高。通常该层对刚进入罐体内的粉碎垃圾进行干燥，且空间较大，占据了整个罐体10-20％的空间。而一般会在进料设置有用于将物料向下挤压的设备，从而提供向下的持续推动力。进入干燥区的垃圾先在上部区域内与热解的燃气接触，在2-4小时内脱水，而所述的排气口与该区域罐体内部连通，此时燃气混合水蒸气从排气口排出。

干燥层下部即为干馏层，也叫裂解层，此层的温度为300-600℃，通过上层干燥后的垃圾逐渐下降至裂解层中，并同时对垃圾进行加热，从而发生热解反应，将垃圾中绝大部分的挥发组分从固体中分离出去，当接近600℃边缘时，基本上垃圾本身仅剩下灰渣。干馏层内，许多有机垃圾生成烷类、一氧化碳、焦油和水蒸气，同时一些含硫含氯物质产生少量的氯化氢和硫化氢气体，随着水煤气和水蒸气排出，并由后续的脱硫塔处理。

而在干馏层下部为氧化层，氧化层的温度在600-1200℃左右，其中大部分热量是由剩余的灰渣与空气发生剧烈反应，释放大量的热量。但因为控制氧气供给量，使其反应时氧气量不足以完全反应，则发生不完全燃烧生成一氧化碳，同时也释放热量，氧化区的最高温度可达到1200℃。

在氧化区下部则为还原区，还原区中已没有氧气存在，在氧化反应中生成的二氧化碳在这里同碳及水蒸气发生还原反应，生成一氧化碳(CO)和氢气(H₂)。由于还原反应是吸热反应，还原区的温度也相应降低，约为600-800℃。还原区的主要产物为一氧化碳(CO)、二氧化碳(CO₂)和氢气(H₂)。气化实际上总是兼有燃料的干燥裂解过程。在实际的操作过程中，上述四个区域没有明确的边界，是相互渗透和交错的。所以在气化炉出口，产出气体成分主要为一氧化碳(CO)，二氧化碳(CO₂)、氢气(H₂)、甲烷(CH₄)、焦油及少量共他烃类，还有水蒸气及少量灰分。

还原区的反应主要有：

C+H₂O–CO+H₂

CO+H₂O–CO₂+H₂

C+CO₂–2CO

C+2H₂–CH₄

CO₂+H₂–2CO+H₂O

最后还原区下部为冷却区，冷却区的空间占比与进料区大致相同，冷却区中的剩余炉渣会由排出机构排出。同时为了补充水蒸气，底部也会同时注入水蒸气，从而提高转化率。

而本发明中在上部设有单独的进料结构：螺旋布料器。螺旋布料器是一种螺杆结构，其俯视面的半径接近于罐体的截面半径，可避免较多垃圾堆积在螺旋布料器与罐体之间，从而减少进料不顺畅的情况发生。而螺旋布料器的主体结构为一种大型的螺杆，一般其外直径与高度比值在1.5-3之间。进料口与其上部的空间连通，进入罐体的物料为干燥的碎料，故与罐体内壁和螺旋布料器表面之间的粘粘力较小，不存在附着在螺旋布料器上无法向下运动的情况发生。通过螺旋布料器的带动，使得进来的垃圾能够以均匀的速度落入下方的进料区。

进一步的，所述罐体内从上自下依次为进料区、反应区和冷却出料区，所述螺旋布料器设置在进料区内且其底部与反应区顶面接触，并通过设置在螺旋布料器上的压料辊对刚进入反应区内的物料进行压实。

现有的气化炉在进料时，是通过液压活塞推杆的方式对物料进行推动，会导致物料在罐体内向下运动时进入每个区域的垃圾尤其是反应区的干馏层会出现阶梯式变化，则不利于垃圾的有效转化，导致产气量不足，且排出的炭灰中含有大量未反应的焦炭。

故本发明通过设有的螺旋布料器将原本的推送式送料方式改为了渐进式送料方式，可循环持续进料，并且保持匀速进料，提高物料转化率。而且，本发明中通过在螺旋布料器底部设有压料辊，能够对刚脱离螺旋布料器并进入反应区的垃圾进行辊压，而压料辊的背面即为螺旋布料器的出料端，且转动时压料辊在前，出料端在后，则可持续旋转压料。因为在正常生产时，压料辊的底部位置与下面堆积的垃圾顶面贴合，而进料量根据实际气化反应速率而进行调整，使得通过螺旋布料器进入罐体内的垃圾量与消耗量能够保持动态平衡。

进一步的，所述螺旋布料器包括与动力机构传动连接的螺旋主体和设置在螺旋主体曲面上的螺旋盘，所述螺旋盘截面始终与螺旋主体曲面在该点的法向量平行；所述压料辊设置在螺旋盘底部且压料辊的轴线与所述螺旋主体的轴线垂直。

进一步的，所述螺旋布料器底面设有固定座，所述固定座朝转动方向的最前端向内凹陷形成安装槽结构，所述安装槽内对称设有一组耳座，所述压料辊设置在耳座之间并与两侧耳座转动连接。

为了加强整个压料辊的结构强度，故在所述螺旋布料器底部设有固定座，所述固定座螺旋布料器接近出料端部的背面向外突出形成的一体化结构。而所述的耳座与固定座为可拆卸连接，通过螺栓或者卡槽进行固定限位，同时可设置多个固定位，从而通过调节耳座的固定位来调节压料辊的高度位置。

进一步的，所述螺旋盘底端连接有用于引导物料落出螺旋布料器的导流板，所述固定座设置在螺旋盘底面靠近所述导流板位置。

进一步的，所述螺旋布料器朝向所述罐体顶部的螺旋面上设有多根沿螺旋面螺旋延伸的凹凸带。

为了降低整个螺旋布料器表面与垃圾的接触面积，减少垃圾附着力，设有多根凹凸带结构，所述凹凸带同样为螺旋形状，绕螺旋布料器的螺旋主体延伸，使得所述螺旋盘表面形成凹凸结构。

进一步的，所述罐体在反应区的内壁上设有防火砖墙，所述防火砖墙包括竖向等间距设置的多层环形防火墙，每层的所述环形防火墙包括多个处在同一平面且以罐体轴线等圆心角布置的多个防火模块，所述所有防火模块均于罐体内壁可拆卸连接。

现在的反应器内部为了隔热，均设有防火砖结构，因反应区内部温度可达1300℃以上，因为当温度高于1300℃时，罐体内部的二噁英会完全转化分解，从而避免产气中的二噁英含量较高。若直接传递热量，则会导致罐体材质因温度较高产生不可逆的变化，从而影响整个罐体的结构强度。故通过设有一层防火砖墙结构，有效的隔绝热量。

现有的防火砖仅是直接贴合在罐体内部，也就是固定一次性结构，但现在常常在实际使用中发现，反应区的压力在2.7-8.5MPa左右，操作温度可能会激增至1700℃。在高温高压下，燃烧室内的耐火材料会产生熔蚀现象，受热气体和熔渣的冲刷，使耐火砖不断变薄。而变薄的部位一般集中在反应区最高温度层的上部，在某些情况下，由于砌砖的缺陷，使得耐火砖会脱落，炽热气体通过砖缝侵入外部是气化炉罐体壁表面温度升高，结构强度下降而受力产生形变。

故需要实时对其进行检查，若发现有存在脱落或变薄的情况，则需要及时对罐体进行维修，避免造成重大生产安全事故。而本发明采用模块化安装结构，将单个防火砖优化为防火模块，通过框架结构进行固定，从而提高安装、拆卸和更换效率。

进一步的，所述防火模块包括耐火砖和设置在罐体内壁上用于固定耐火砖的固定框架；

所述固定框架包括至少两个相同且长度方向与罐体轴线平行的固定条，所述相邻固定条上对应设置有至少两组卡槽，所述耐火砖一侧设有与卡槽配合卡接的卡子，通过将表面涂覆有无机高温胶水的卡子插入对应卡槽内以固定所述耐火砖；

所述固定框架通过设有的定位板固定在罐体内壁上。

这里对防火模块进行优化限定，所述的耐火砖是由耐火材料烧结而成的一体式结构，作为主要的防火材质。而所述的固定条固定在罐体内壁上，用于固定耐火砖，在固定条上设有专门的卡槽，所述耐火砖上设有与卡槽配合的卡子，其形状为类长方体结构。其中，卡子是单独的部件，其一端插入耐火砖内并与耐火砖固定连接，但一旦耐火砖破碎后，可直接取下卡子回收利用。也就是说，若需要对部分耐火砖进行更换，可直接将对应位置的耐火砖敲碎，然后取下卡子，并将新的耐火砖对应放入，并将其四周注入无机高温胶水进行密封，从而完成维护。

通过设有的固定条结构，可在防火模块与罐体内壁之间保留一定的空间，经过实际检测，在反应区最高温度层的位置，未通风状态下该空间内的温度为150-200℃，而实际使用时，在罐体上开设有两组环状孔洞，其中一组设置在罐体上部并与所述环形的防火砖墙顶部空间连通，而另一组设置在罐体下部并与所述环形的防火砖墙底部空间连通，此时因内部温度较高，而外部温度较低，则可形成空气对流，从而形成风道达到降温效果。

进一步的，所述耐火砖安装时靠近罐体一侧中部向内凹陷形成沉槽结构，所述沉槽结构内设有插入耐火砖的高温传感器，当耐火砖外表面脱落变薄致使所述高温传感器的检测点温度升高并发送数据至监测系统进行报警。

耐火砖安装时的上下两端面上均设有溢胶槽，所述耐火砖的外表面在靠近溢胶槽一侧设有与对应一侧溢胶槽连通的多个注胶口；

所述耐火砖安装时上下相邻两块耐火砖端面贴合并通过向两侧对应的注胶口注入无机高温胶进行密封连接。

因为上下相邻的两块耐火砖在安装时会上下端面贴合，故在安装时注胶较难，则设置有溢胶槽结构，并在外表面设有与其连通的注胶口，以便安装到位后进行密封时，通过高压注入无机高温胶进行密封，则提高安装效率，同时提高密封效果，相较于现有的从上至下砌墙的方式，通过本发明的模块化搭建模式可提高安装和拆卸效率。

值得说明的是，本发明的气化设备是在现有的垃圾气化设备结构上进行改进而来，则原本包含有现有的所有必要功能结构，例如加热和排料结构，进料设备和排料设备，是属于现有技术，属于公知常识。而本领域技术人员应当认为其属于隐含公开的内容，故在此不做详述。

本发明的有益效果为：

本发明中在上部设有单独的进料结构螺旋布料器是一种螺杆结构，其俯视面的半径接近于罐体的截面半径，可避免较多垃圾堆积在螺旋布料器与罐体之间，从而减少进料不顺畅的情况发生。

附图说明

图1为本申请整体结构的主视图；

图2为本申请整体结构的轴侧视图；

图3为本申请倾斜放置的轴侧视图，图中视角是从下向上；

图4为本申请的整体结构部分爆炸分拆的轴侧图，其中将单层的防火砖墙进行拆分，以便更好的查看其结构和布置方式；

图5为本申请整体结构倾斜放置后的部分爆炸分拆示意图，其分拆原理与图4相同；

图6为本申请的单块耐火砖和固定框架的装配轴测图a，其中以背面视角为主；

图7为本申请的单块耐火砖和固定框架的装配轴测图b，其中以正面视角为主；

图8为本申请的单块耐火砖和固定框架的拆分结构示意图a，其中以背面视角为主；

图9为本申请的单块耐火砖和固定框架的拆分结构示意图b，其中以底面视角为主；

图10为本申请的单块耐火砖、固定框架及其底部的导流块的装配示意图a，以背面视角为主；

图11为本申请的单块耐火砖、固定框架及其底部的导流块的装配示意图b，以侧面视角为主；

图12为本申请未包含动力机构的整体主视图；

图13为本申请图12中沿剖切线A的剖面视图；

图14为本申请图12中沿剖切线B的剖面视图；

图15为本申请图12中沿剖切线C的剖面视图；

图16为本申请的螺旋布料器的轴侧图；

图17为本申请的螺旋布料器的侧视图；

图18为本申请的螺旋布料器倾斜放置的结构示意图。

图标：1-罐体，2-进料口，3-减速机，4-底座，5-支脚，6-环形罩，7-螺旋布料器，71-螺旋主体，72-凹凸带，73-螺旋主体，74-导流板，75-固定座，8-防火砖墙，81-防火模块，811-耐火砖，812-固定框架，813-溢胶槽，814-定位板，815-注胶口，816-卡子，817-卡槽，9-炉篦，10-压料辊，11-高温传感器，12-导流块，121-镂空槽。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步阐释。

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本申请的描述中，需要说明的是，若出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，本申请的描述中若出现术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，本申请的描述中若出现术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

实施例1：

首先，本实施例是一种有机垃圾的干馏气化工艺中的反应器结构，所述的干馏气化工艺是指将有机垃圾筛分破碎干燥处理后，定量送入反应塔中在一定温度下发生反应产生水煤气的过程。一般反应塔为立式结构，从上至下包括多层，根据内部温度划分区域。物料从顶部进入罐体1内，然后随着温度的变化发生不同的反应。

上部为干燥层，其温度在100-300℃，该层温度呈梯度上升，越靠近下部温度越高。通常该层对刚进入罐体1内的粉碎垃圾进行干燥，且空间较大，占据了整个罐体110-20％的空间。而一般会在进料设置有用于将物料向下挤压的设备，从而提供向下的持续推动力。进入干燥区的垃圾先在上部区域内与热解的燃气接触，在2-4小时内脱水，而所述的排气口与该区域罐体1内部连通，此时燃气混合水蒸气从排气口排出。

干燥层下部即为干馏层，也叫裂解层，此层的温度为300-600℃，通过上层干燥后的垃圾逐渐下降至裂解层中，并同时对垃圾进行加热，从而发生热解反应，将垃圾中绝大部分的挥发组分从固体中分离出去，当接近600℃边缘时，基本上垃圾本身仅剩下灰渣。干馏层内，许多有机垃圾生成烷类、一氧化碳、焦油和水蒸气，同时一些含硫含氯物质产生少量的氯化氢和硫化氢气体，随着水煤气和水蒸气排出，并由后续的脱硫塔处理。而在干馏层下部为氧化层，氧化层的温度在600-1200℃左右，其中大部分热量是由剩余的灰渣与空气发生剧烈反应，释放大量的热量。但因为控制氧气供给量，使其反应时氧气量不足以完全反应，则发生不完全燃烧生成一氧化碳，同时也释放热量，氧化区的最高温度可达到1200℃。

在氧化区下部则为还原区，还原区中已没有氧气存在，在氧化反应中生成的二氧化碳在这里同碳及水蒸气发生还原反应，生成一氧化碳(CO)和氢气(H₂)。由于还原反应是吸热反应，还原区的温度也相应降低，约为600-800℃。还原区的主要产物为一氧化碳(CO)、二氧化碳(CO₂)和氢气(H₂)。气化实际上总是兼有燃料的干燥裂解过程。在实际的操作过程中，上述四个区域没有明确的边界，是相互渗透和交错的。所以在气化炉出口，产出气体成分主要为一氧化碳(CO)，二氧化碳(CO₂)、氢气(H₂)、甲烷(CH₄)、焦油及少量共他烃类，还有水蒸气及少量灰分。最后还原区下部为冷却区，冷却区的空间占比与进料区大致相同，冷却区中的剩余炉渣会由排出机构排出。同时为了补充水蒸气，底部也会同时注入水蒸气，从而提高转化率。

而本实施例具体为螺旋式进料垃圾气化反应系统，通过干馏气化工艺将筛分后的有机垃圾进行气化处理得到水煤气，如图1-3所示，包括立式的罐体1，所述罐体1在靠近顶部的侧壁上设有与罐体1内部连通的进料口2；所述罐体1顶部设有螺旋布料器7，所述罐体1顶部设有与螺旋布料器7传动连接的动力机构，由动力机构带动所述螺旋布料器7将从进料口2进入的破碎有机垃圾定量压入罐体1内部的反应区进行反应。其中，所述动力机构为减速机3，罐体1顶部设有用于固定减速机的底座4。而罐体1底部设有多个用于固定整个罐体1的支脚5。

罐体1内从上自下依次为进料区、反应区和冷却出料区，所述螺旋布料器7设置在进料区内且其底部与反应区顶面接触，并通过设置在螺旋布料器7上的压料辊10对刚进入反应区内的物料进行压实，而在罐体1底部设有用于排料的炉篦9。

而本实施例中在上部设有单独的进料结构：螺旋布料器7。在图16-18中从三个视角对其进行详细展示，螺旋布料器7是一种螺杆结构，其俯视面的半径接近于罐体1的截面半径，可避免较多垃圾堆积在螺旋布料器7与罐体1之间，从而减少进料不顺畅的情况发生。而螺旋布料器7的主体结构为一种大型的螺杆，一般其外直径与高度比值在1.5-3之间。进料口2与其上部的空间连通，进入罐体1的物料为干燥的碎料，故与罐体1内壁和螺旋布料器7表面之间的粘粘力较小，不存在附着在螺旋布料器7上无法向下运动的情况发生。通过螺旋布料器7的带动，使得进来的垃圾能够以均匀的速度落入下方的进料区。

而且现有的气化炉在进料时，是通过液压活塞推杆的方式对物料进行推动，会导致物料在罐体1内向下运动时进入每个区域的垃圾尤其是反应区的干馏层会出现阶梯式变化，则不利于垃圾的有效转化，导致产气量不足，且排出的炭灰中含有大量未反应的焦炭。

故本实施例通过设有的螺旋布料器7将原本的推送式送料方式改为了渐进式送料方式，可循环持续进料，并且保持匀速进料，提高物料转化率。而且，本实施例中通过在螺旋布料器7底部设有压料辊10，能够对刚脱离螺旋布料器7并进入反应区的垃圾进行辊压，而压料辊10的背面即为螺旋布料器7的出料端，且转动时压料辊10在前，出料端在后，则可持续旋转压料。因为在正常生产时，压料辊10的底部位置与下面堆积的垃圾顶面贴合，而进料量根据实际气化反应速率而进行调整，使得通过螺旋布料器7进入罐体1内的垃圾量与消耗量能够保持动态平衡。

实施例2：

本实施例公开螺旋式进料垃圾气化反应系统，如图1-5、12-18所示，通过干馏气化工艺将筛分后的有机垃圾进行气化处理得到水煤气，包括立式的罐体1，所述罐体1在靠近顶部的侧壁上设有与罐体1内部连通的进料口2；所述罐体1顶部设有螺旋布料器7，所述罐体1顶部设有与螺旋布料器7传动连接的动力机构，由动力机构带动所述螺旋布料器7将从进料口2进入的破碎有机垃圾定量压入罐体1内部的反应区进行反应。

罐体1内从上自下依次为进料区、反应区和冷却出料区，所述螺旋布料器7设置在进料区内且其底部与反应区顶面接触，并通过设置在螺旋布料器7上的压料辊10对刚进入反应区内的物料进行压实。螺旋布料器7包括与动力机构传动连接的螺旋主体和设置在螺旋主体曲面上的螺旋盘，所述螺旋盘截面始终与螺旋主体曲面在该点的法向量平行；所述压料辊10设置在螺旋盘底部且压料辊10的轴线与所述螺旋主体的轴线垂直。

螺旋布料器7底面设有固定座75，所述固定座75朝转动方向的最前端向内凹陷形成安装槽结构，所述安装槽内对称设有一组耳座，所述压料辊10设置在耳座之间并与两侧耳座转动连接。为了加强整个压料辊10的结构强度，故在所述螺旋布料器7底部设有固定座75，所述固定座75螺旋布料器7接近出料端部的背面向外突出形成的一体化结构。而所述的减速机3通过转动轴73与所述螺旋主体71传动连接。

耳座与固定座75为可拆卸连接，通过螺栓或者卡槽817进行固定限位，同时可设置多个固定位，从而通过调节耳座的固定位来调节压料辊10的高度位置。螺旋盘底端连接有用于引导物料落出螺旋布料器7的导流板74，所述固定座75设置在螺旋盘底面靠近所述导流板74位置。螺旋布料器7朝向所述罐体1顶部的螺旋面上设有多根沿螺旋面螺旋延伸的凹凸带。

为了降低整个螺旋布料器7表面与垃圾的接触面积，减少垃圾附着力，设有多根凹凸带结构，所述凹凸带同样为螺旋形状，绕螺旋布料器7的螺旋主体延伸，使得所述螺旋盘表面形成凹凸结构。

实施例3：

本实施例是在上述实施例2的基础上进行优化限定，如图4和图5所示，可以看出在罐体1的反应区的内壁上设有防火砖墙8，所述防火砖墙8包括竖向等间距设置的多层环形防火墙，每层的所述环形防火墙包括多个处在同一平面且以罐体1轴线等圆心角布置的多个防火模块81，所述所有防火模块81均于罐体1内壁可拆卸连接。现在的反应器内部为了隔热，均设有防火砖结构，因反应区内部温度可达1300℃，若直接传递热量，则会导致罐体1材质因温度较高产生不可逆的变化，从而影响整个罐体1的结构强度。故通过设有一层防火砖墙8结构，有效的隔绝热量。现有的防火砖仅是直接贴合在罐体1内部，也就是固定一次性结构，但现在常常在实际使用中发现，反应区的压力在2.7-8.5MPa左右，操作温度可能会激增至1700℃。

在高温高压下，燃烧室内的耐火材料会产生熔蚀现象，受热气体和熔渣的冲刷，使耐火砖811不断变薄。而变薄的部位一般集中在反应区最高温度层的上部，在某些情况下，由于砌砖的缺陷，使得耐火砖811会脱落，炽热气体通过砖缝侵入外部是气化炉罐体1壁表面温度升高，结构强度下降而受力产生形变。故需要实时对其进行检查，若发现有存在脱落或变薄的情况，则需要及时对罐体1进行维修，避免造成重大生产安全事故。而本实施例采用模块化安装结构，将单个防火砖优化为防火模块81，通过框架结构进行固定，从而提高安装、拆卸和更换效率。

如图6-11所示，防火模块81包括耐火砖811和设置在罐体1内壁上用于固定耐火砖811的固定框架812；所述固定框架812包括至少两个相同且长度方向与罐体1轴线平行的固定条，所述相邻固定条上对应设置有至少两组卡槽817，所述耐火砖811一侧设有与卡槽817配合卡接的卡子816，通过将表面涂覆有无机高温胶水的卡子816插入对应卡槽817内以固定所述耐火砖811；所述固定框架812通过设有的定位板814固定在罐体1内壁上。

耐火砖811是由耐火材料烧结而成的一体式结构，作为主要的防火材质。而所述的固定条固定在罐体1内壁上，用于固定耐火砖811，在固定条上设有专门的卡槽817，所述耐火砖811上设有与卡槽817配合的卡子816，其形状为类长方体结构。

其中，卡子816是单独的部件，其一端插入耐火砖811内并与耐火砖811固定连接，但一旦耐火砖811破碎后，可直接取下卡子816回收利用。也就是说，若需要对部分耐火砖811进行更换，可直接将对应位置的耐火砖811敲碎，然后取下卡子816，并将新的耐火砖811对应放入，并将其四周注入无机高温胶水进行密封，从而完成维护。通过设有的固定条结构，可在防火模块81与罐体1内壁之间保留一定的空间，经过实际检测，在反应区最高温度层的位置，未通风状态下该空间内的温度为150-200℃，而实际使用时，在罐体1上开设有两组环状孔洞，其中一组设置在罐体1上部并与所述环形的防火砖墙8顶部空间连通，而另一组设置在罐体1下部并与所述环形的防火砖墙8底部空间连通，此时因内部温度较高，而外部温度较低，则可形成空气对流，从而形成风道达到降温效果。

耐火砖811是一种弧形块结构，上下左右四个侧面，安装时，上下相邻两块耐火砖811的端面通过无机高温胶进行粘接，而左右两个同属于一个环形防火墙的耐火砖811之间存在一定的间隙，因安装时耐火砖811为弧形结构，则且外圈直径大于内圈直径，安装时从内部向外推动进行安装，故预留一定的间隙，避免对安装造成阻挡。而在其间隙之间涂覆有高粘度的无机高温胶进行密封。所述的无机高温胶是一种专用于耐火材料粘接的材料，其能够在0-2000℃的工作温度下保持稳态。

耐火砖811安装时靠近罐体1一侧中部向内凹陷形成沉槽结构，所述沉槽结构内设有插入耐火砖811的高温传感器11，当耐火砖811外表面脱落变薄致使所述高温传感器11的检测点温度升高并发送数据至监测系统进行报警。由于局部耐火砖811脱落的位置是随机的，故需要对每个防火模块81进行温度监控，从而严格控制器内部的耐火砖811结构变化，防止因突发性变化导致的漏气，从而造成重大安全隐患。设有的高温传感器11是一种检测范围在0-1800℃的S型热电偶，其检测点插入耐火砖811内。因为耐火砖811外侧脱落时，厚度降低至原有厚度的40％以下时，则容易出现整块掉落的情况，

故所述的S型热电偶的检测端部插深在20-40％左右。而平时检测温度在400-800℃范围内，而温度一旦超过850℃20min以后，便发出报警，或者温度在记录第一次超过850℃后的20min内温度超过950℃便直接报警。而所述的监测系统可通过各种方式进行示警，包含但不限于声光等形式，若管理人员不在附近，且无值班人员，则可设定为发送远程信息至终端设备中进行示警。

而耐火砖811安装时的上下两端面上均设有溢胶槽813，所述耐火砖811的外表面在靠近溢胶槽813一侧设有与对应一侧溢胶槽813连通的多个注胶口815；所述耐火砖811安装时上下相邻两块耐火砖811端面贴合并通过向两侧对应的注胶口815注入无机高温胶进行密封连接。

因为上下相邻的两块耐火砖811在安装时会上下端面贴合，故在安装时注胶较难，则设置有溢胶槽813结构，并在外表面设有与其连通的注胶口815，以便安装到位后进行密封时，通过高压注入无机高温胶进行密封，则提高安装效率，同时提高密封效果，相较于现有的从上至下砌墙的方式，通过本实施例的模块化搭建模式可提高安装和拆卸效率。

如图10所示，在防火砖墙8顶部和底部的防火环均连接有用于弧形过渡的耐火环，所述耐火环包括多个与耐火砖811设有溢胶槽813一侧端面连接的导流块12。而所述导流块12内设有用于减轻质量的镂空槽121。

耐火砖811的外凸面中部向内凹陷形成沉槽结构，所述沉槽结构内插设有用于检测耐火砖811内部温度的高温传感器11，所述高温传感器11与外部的监控设备连接。高温传感器11固定在罐体1外部，所述高温传感器11检测头一段穿过罐体1并插入对应的耐火砖811内；在罐体1外部针对单层的防火环上所有的高温传感器11设有用于遮挡的环形罩6。

本发明不局限于上述可选的实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品。上述具体实施方式不应理解成对本发明的保护范围的限制，本发明的保护范围应当以权利要求书中界定的为准，并且说明书可以用于解释权利要求书。

Claims (10)

1.螺旋式进料垃圾气化反应系统，通过干馏气化工艺将筛分后的有机垃圾进行气化处理得到水煤气，包括立式的罐体(1)，所述罐体(1)在靠近顶部的侧壁上设有与罐体(1)内部连通的进料口(2)；

其特征在于：所述罐体(1)顶部设有螺旋布料器(7)，所述罐体(1)顶部设有与螺旋布料器(7)传动连接的动力机构，由动力机构带动所述螺旋布料器(7)将从进料口(2)进入的破碎有机垃圾定量压入罐体(1)内部的反应区进行反应。

2.根据权利要求1所述的螺旋式进料垃圾气化反应系统，其特征在于：所述罐体(1)内从上自下依次为进料区、反应区和冷却出料区，所述螺旋布料器(7)设置在进料区内且其底部与反应区顶面接触，并通过设置在螺旋布料器(7)上的压料辊(10)对刚进入反应区内的物料进行压实。

3.根据权利要求2所述的螺旋式进料垃圾气化反应系统，其特征在于：所述螺旋布料器(7)包括与动力机构传动连接的螺旋主体(73)和设置在螺旋主体(73)曲面上的螺旋盘(71)，所述螺旋盘(71)截面始终与螺旋主体(73)曲面在该点的法向量平行；所述压料辊(10)设置在螺旋盘(71)底部且压料辊(10)的轴线与所述螺旋主体(73)的轴线垂直。

4.根据权利要求3所述的螺旋式进料垃圾气化反应系统，其特征在于：所述螺旋布料器(7)底面设有固定座(75)，所述固定座(75)朝转动方向的最前端向内凹陷形成安装槽结构，所述安装槽内对称设有一组耳座，所述压料辊(10)设置在耳座之间并与两侧耳座转动连接。

5.根据权利要求4所述的螺旋式进料垃圾气化反应系统，其特征在于：所述螺旋盘(71)底端连接有用于引导物料落出螺旋布料器(7)的导流板(74)，所述固定座(75)设置在螺旋盘(71)底面靠近所述导流板(74)位置。

6.根据权利要求1-5任一项所述的螺旋式进料垃圾气化反应系统，其特征在于：所述螺旋布料器(7)朝向所述罐体(1)顶部的螺旋面上设有多根沿螺旋面螺旋延伸的凹凸带(72)。

7.根据权利要求6所述的螺旋式进料垃圾气化反应系统，其特征在于：所述罐体(1)在反应区的内壁上设有防火砖墙(8)，所述防火砖墙(8)包括竖向等间距设置的多层环形防火墙，每层的所述环形防火墙包括多个处在同一平面且以罐体(1)轴线等圆心角布置的多个防火模块(81)，所述所有防火模块(81)均于罐体(1)内壁可拆卸连接。

8.根据权利要求7所述的螺旋式进料垃圾气化反应系统，其特征在于：所述防火模块(81)包括耐火砖(811)和设置在罐体(1)内壁上用于固定耐火砖(811)的固定框架(812)；

所述固定框架(812)包括至少两个相同且长度方向与罐体(1)轴线平行的固定条，所述相邻固定条上对应设置有至少两组卡槽(817)，所述耐火砖(811)一侧设有与卡槽(817)配合卡接的卡子(816)，通过将表面涂覆有无机高温胶水的卡子(816)插入对应卡槽(817)内以固定所述耐火砖(811)；

所述固定框架(812)通过设有的定位板(814)固定在罐体(1)内壁上。

9.根据权利要求8所述的螺旋式进料垃圾气化反应系统，其特征在于：所述耐火砖(811)安装时靠近罐体(1)一侧中部向内凹陷形成沉槽结构，所述沉槽结构内设有插入耐火砖(811)的高温传感器(11)，当耐火砖(811)外表面脱落变薄致使所述高温传感器(11)的检测点温度升高并发送数据至监测系统进行报警。

10.根据权利要求9所述的螺旋式进料垃圾气化反应系统，其特征在于：所述耐火砖(811)安装时的上下两端面上均设有溢胶槽(813)，所述耐火砖(811)的外表面在靠近溢胶槽(813)一侧设有与对应一侧溢胶槽(813)连通的多个注胶口(815)；

所述耐火砖(811)安装时上下相邻两块耐火砖(811)端面贴合并通过向两侧对应的注胶口(815)注入无机高温胶进行密封连接。