CN110734791A - 一种采用气化器高温区除焦油的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种采用热解气通过气化装置高温区除焦油的方法，适用于经过干燥后的垃圾，进入热解器在200℃‑650℃之间发生裂解，产生的热解产物（半焦、焦油、热解气）进入专用的下吸式高温气化炉，经1100℃～1300℃的喉口氧化区高温进行裂解反应，生成甲烷、乙烷及乙烯等低碳类的可燃气体；再利用高温气体对热解反应提供能量，最后气体净化后进入后端资源化利用设备，实现能源高效利用。

Description

一种采用气化器高温区除焦油的方法

技术领域

本发明涉及一种采用高温除焦油的方法，具体指一种采用气化器高温区除焦油的方法，适用于低温热解焦油的分解，该方法为焦油通过下吸式气化器高温氧化区，实现焦油高温裂解。

背景技术

随着我国社会经济的快速发展、城市化进程的加快以及人民生活水平的迅速提高，城市生活垃圾也随之迅速增长，根据我国国情和居民生活习惯、自然环境、能源构成、经济发展等因素影响，我国生活垃圾成分存在较大差异，现有生活垃圾的可燃部分大体可以分为生物质类和化石燃料类两大类。

在现行生活垃圾处理方法中，热处理资源化成为垃圾变废为宝的主要方式之一，垃圾热处理具有周期短、占地面积小等优点，垃圾热处理技术包括热解和焚化。现在大多数垃圾处理是使用高温焚化炉，在850℃下进行焚化，能量消耗大，焚化过程中容易产生许多有害物质，特别是剧毒致癌污染物二噁英。

热解又称干馏、热分解或炭化，是指有机物在无氧或缺氧的状态下加热分解的过程。热解是利用有机物的热不稳定性，利用热能使化合物的化合键断裂，产生小的分子为气态，较大的分子为初级焦油，未被分解完的为焦炭，在该过程中产生的焦油如不进行深度处理为小分子气体，对环境将会有一定影响。

焦油带来的危害主要有以下几点：

浪费能量。焦油产物的能量一般占总能量的5～15%，这部分能量在低温时难以和可燃气体一起被利用，大部分被浪费；

阻塞、腐蚀设备和管道。在气化过程中，随着温度降低，焦油冷凝形成粘稠的液体物质，附着于管道内壁上，对管道产生腐蚀堵塞。焦油进入用气设备中，会影响压缩机、燃气轮机、内燃机等的安全运行；

污染环境，威胁健康。焦油中许多组分具有较高毒性，会造成环境污染问题，并且具有致癌作用，威胁接触气化系统人员的健康。

目前焦油的处理方法依据焦油产生过程，采取不同焦油处理方法，分为物理净化方法和化学转化方法。主要有喷淋法、鼓泡水浴法、干式过滤法以及几种方法适当的组合。

1)喷淋法除焦油和灰尘

利用喷淋的方法去除燃气中焦油和灰尘。为了提高除尘效果，有的气化站在容器中装入玉米芯填充物，它能起到过滤的效果。玉米芯应该定期更换，并将其晒干，加入气化炉的原料中燃烧掉，同时也要防止用过水的二次污染。

2）鼓泡水浴法除焦油和灰尘

水中加一定量的氢氧化钠，成为稀碱溶液，对去除燃气中的有机酸、焦油及其他有杂物有较好的效果。这种去杂的方法也要防止用过水的二次污染。

3）干式过滤去除焦油和灰尘

用干式过滤去除燃气中的焦油与灰尘的方式较多，如在容器内填放粉碎的玉米芯、木屑、谷壳或炭粒，让燃气从中穿过；或让燃气通过陶瓷过滤芯；内燃机用燃气作燃料时，燃气在进入气缸前，让它通过汽车发动机用的纸质空气滤清器芯等。有的气化站在居民室内安装小型高效的过滤器，内装有吸附型很强的活性炭，进一步清除灶前的燃气中的焦油，收到了一定的效果，但是成本较高。需要强调的是，用过的过滤材料一定要烧掉，防止污染环境。

以上几种方法，会产生二次水污染，及过滤物的二次污染。

焦油在高温下可以发生裂解，与气化气一起呈气体状态，对气化气中焦油采取适宜的处理方法，降低焦油在气化气中的组分，提高气化气质量，是高温气化技术发展的解决焦油问题的一个方向。

发明内容

本发明旨在提供一种生活垃圾热解焦油处理方法，以解决现有热解气体中焦油含量的问题。

生活垃圾在热解炉内热解完成后，固态的焦炭与可燃气体、水分以及液体燃料等排出炉体，还需进一步的分离处理，才能达到不污染大气的目的。

具体方案如下：经过预处理的生活垃圾可燃组分通过热解器，进一步利用热介质中所携带的能量为生活垃圾可燃组分加热处理，可燃组分先升高温度，带可燃组分吸收足够的能量，进一步达到高温状态后内部有机质开始分解，形成固态半焦、热解气、焦油、木醋液等有机成分。

进一步的，热解产生的有机物通过管道输送到气化器，在气化器中一部分半焦与气化剂空气接触，在高于点火温度状态下发生燃烧反应，进一步的，燃烧产生大量的热，热量大致分为四部分：一部分用于维持气化器中高温喉口段的高温1200℃左右，一部分高温热量用于焦油中大分子有机物分子键吸收能量断裂，分解为小分子气体，一部分较高温热量用于未燃烧半焦中的炭与二氧化碳反应生成一氧化碳可燃气，一部分通过降温后的高温燃气带出气化器本体。

进一步的，在焦油的分解过程中焦油绝大部分被分解，少量的未被分解的焦油，一部分粘结在灰渣上通过炉排排出气化器，极少部分随粗燃气体排出。

进一步的，排出的粗燃气体通过后端气体净化工艺完成净化，进入内燃发电系统，进行资源化处理。

附图说明

图1为本发明一种焦油高温分解系统图。

图1根据图中标注：1.热解器2.中心管段结构3.排渣装置4.气体净化系统。

图2为本发明一种焦油高温裂解机理图。

具体实施方式

本发明还提供一种生活垃圾低温热解处理方法，上所述的生活垃圾热解处理系统，包括如下步骤。

将生活垃圾加入热解炉，依靠热解炉内外加套热流体，所携带的热量，对该生活垃圾进行热解；该过程垃圾进入热解炉，通过螺旋推送装置，从热解器冷端逐渐推向热解器高温端，热解主炉内温度也由200℃升高至650℃范围。

在温度升高过程中，内部有机物中的化学键逐步断裂分解，大分子有机质分解成中等分子结构，中等分子结构分解成小分子结构，小分子结构变成微分子结构。垃圾内的有机质通过热解后，分解成小分子有机气体、大分子有机液态物质（含焦油），以及未分解或未完全分解的有机固态物质。

热解产物进入气化器，半焦在高温喉口段与气化剂中的氧气相互作用发生氧化反应，生成二氧化碳时释放出大量的热量，通过调节气化剂的氧气量在理论氧气量的0.2-0.35之间，保证气化炉气化层温度1100℃-1300℃高温范围内波动，焦油在氧化层0.2s以上后发生裂解生成可燃气，一部分为未及时分解的焦油，被粘结在渣表面进行还原反应，最终与残渣一起排出气化炉，微量的焦油通过后端处理，达到或高于国家标准进行排放，在此过程中固体残渣随炉渣排出气化器，产生的可燃气通过风机排出气化炉。

本发明的有益效果：

一、通过高温后焦油得到裂解，产生小分子气体，其中的能量转移到小分子气体中，能源得到利用，提高能源利用率，减少焦油对环境的污染；

二、本发明，焦油经过高温裂解，减少焦油的产生，降低设备运行不稳定性。

Claims (5)

1.一种采用气化器高温区除焦油的方法，其特征包括生活垃圾高温热解、热解产物高温氧化、氧化残碳高温还原、焦油裂解及灰渣携带等部分组成。

2.根据权利1所述生活垃圾高温热解，其特征在于：固废生活垃圾吸收热量，进行高温分解，实现垃圾初步的减量化处理，实现低温分解作用。

3.根据权利1所述热解产物高温氧化，其特征在于：热解产物通过调节气化剂的氧气量在理论氧气量的0.2-0.35之间，实现生活垃圾在氧化层燃烧，能量释放，维持氧化区的1100℃-1300℃高温环境，实现焦油在高温环境的分解。

4.根据权利1所述氧化残碳高温还原，其特征在于：经过高温后的焦油，大部分在高温状态下完成分解，生成小分子气体，而未燃烧的残碳在高温还原层实现炭和二氧化碳发生还原反应生成一氧化碳。

5.根据权利1所述焦油裂解及灰渣携带，其特征在于：氧化产生的1100℃-1300℃高温环境，热解的焦油在高温环境0.3s以上，实现足够的停留时间，和焦油的完全裂解，未裂解的极少部分焦油被粘结在灰渣中，与灰渣一起排出气化装置，实现未分解碳的以及少量焦油的携带作用。

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