CN110846082A - 裂解气化制备高热值燃气的系统 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种裂解气化制备高热值燃气的系统，包括氧气储罐和裂解气化炉，裂解气化炉包括：炉体，具有喷氧口，上部具有可燃气出口；灰盘，设置在炉体底部，能够相对炉体转动，炉体的下端位于灰盘内；炉栅，与灰盘固定，炉栅下部四周具有一圈炉渣溜板，灰盘用于装载冷却液，炉栅底部具有第一进氧通道，喷氧口对准炉渣溜板；氧气储罐的出口连接有供气主管，供气主管通过第一管路与第一进氧通道连通，供气主管通过第二管路与喷氧口连通，第一管路上安装有第一流量控制阀，第二管路上安装有第二流量控制阀。本申请采用纯氧气进行部分垃圾的裂解气化燃烧，较直接使用空气进行热解气化，可得到纯度更高、热值更高的可燃气。
Description
技术领域
本发明涉及垃圾处理领域，具体涉及裂解气化制备高热值燃气的系统。
背景技术
现有技术中，通过裂解气化炉对垃圾进行处理。垃圾裂解气化过程中，一般采用空气进入裂解炉燃烧部分垃圾提供热量维持整个裂解气化过程，普遍存在以下问题：
1、空气中含有大量的氮气，因此，得到的可燃气中的含氮量高，占可燃气的体积的60％左右，大幅度降低了裂解可燃气的利用价值，一般只能场内直接将生成的可燃气进行利用，无法外运使用或出售使用，商业价值较低。
2、裂解气化过程中，由于整个过程需要控氧气，但又不能过氧，所以在实际使用过程中，很难将炉渣烧尽，炉渣的热酌减率较高。为降低炉渣热酌减率需要附加能源或系统进行处置。
发明内容
本发明针对上述问题，克服至少一个不足，提出了一种裂解气化制备高热值燃气的系统。
本发明采取的技术方案如下：
一种裂解气化制备高热值燃气的系统，包括氧气制备装置以及裂解气化炉，所述氧气制备装置包括氧气储罐，所述裂解气化炉包括：
炉体，炉体侧壁下部具有喷氧口，上部具有可燃气出口；
进料装置，设置在炉体上部；
灰盘，设置在炉体底部，能够相对炉体转动，所述炉体的下端位于灰盘内；
炉栅，位于炉体下部，且与所述灰盘固定，炉栅下部四周具有一圈炉渣溜板，所述灰盘用于装载冷却液，所述冷却液的液面高过炉体的下端面，所述炉栅底部具有第一进氧通道，所述喷氧口对准所述炉渣溜板；
所述氧气储罐的出口连接有供气主管，所述供气主管通过第一管路与所述第一进氧通道连通，所述供气主管通过第二管路与所述喷氧口连通，所述第一管路上安装有第一流量控制阀，所述第二管路上安装有第二流量控制阀。
通过氧气制备装置能够得到氧气，采用纯氧气进行部分垃圾的裂解气化燃烧，较直接使用空气进行热解气化，可得到纯度更高、热值更高的可燃气，进一步的，该可燃气可进行商业出售或更多商业用途，适用性更好。
通过喷氧口能够向炉渣溜板喷射氧气，采用纯氧进行喷射，炉渣进行了炉栅氧气和炉渣氧气喷射两层供氧系统，可以进一步将炉渣中未燃尽的可燃物或残炭更充分燃烧，进而进一步降低炉渣的热酌减率。
于本发明其中一实施例中，所述炉渣溜板上具有破渣齿。
于本发明其中一实施例中，炉体上端板上安装有安全阀。
于本发明其中一实施例中，所述喷氧口有多个，绕炉体的轴线均匀分布；所述氧气口安装有喷嘴，所述喷嘴的横截面逐渐变小，且越靠近端部横截面越小。
喷嘴这样设计能够增加喷射速度。
于本发明其中一实施例中，所述氧气制备装置包括：
干燥过滤组件，用于过滤空气；
多个分离单元，用于分离空气的氧气和氮气；
供气换向机构，包括进气口和多个出气口，所述供气换向机构的进气口与干燥过滤组件连通，所述供气换向机构的出气口分别与对应分离单元的入口连通；
氧气储罐，用于接收来自分离单元的氧气，氧气储罐的进气口处安装有第三流量控制阀；
第一风机，用于使空气从干燥过滤组件向氧气储罐一侧输送；
控制器；
各分离单元均包括：
分子筛，用于将空气的氧气和氮气分离；
两个过滤装置，分别为第一过滤装置和第二过滤装置，两个过滤装置分别设置在分子筛的两端；
换热管，设置在分子筛内；
电磁阀，进口与所述供气换向机构的出气口连通，出口与第一过滤装置的进口连通；
第四流量控制阀，进口与所述第二过滤装置的出口连通，出口与所述第三流量控制阀的入口连通；
氮气排放管，与分子筛中的氮气腔连通，用于将氮气排放出去。
可以设置为只有一个分离单元处于关闭状态(该分离单元对应的供气换向机构的出气口关闭)，此时氮气排放管工作，将氮气腔中的氮气排放出去，然后通过打开第四流量控制阀和第一风机，能够将分离出的氧气输送至氧气储罐中；而其他分离单元处于打开启状态(分离单元对应的供气换向机构的出气口打开)，分子筛对空气操作，分离出氮气和氧气。
实际运用时，分离单元数量为n，n优选为大于等于3，始终有n-1个分离单元处于开启状态，而处于关闭状态的分离单元是经过设定时间后依次轮换的，这种通过多组分离单元的协同分时作用，始终有n-1分离单元进行氮氧分离，可进一步增大了分离效率和分离气量，为裂解气化炉提供足够的氧气储备和更多可利用氧。
于本发明其中一实施例中，所述干燥过滤组件包括依次设置的冷凝器、空气压缩机、缓冲罐以及油水分离器，所述供气换向机构的进气口与油水分离器的气体出口连通。
空气经冷凝器冷凝后进入空气压缩机进行加压，加压后进入缓冲罐进行缓冲和稳压，再进入油水分离器去除压缩空气中的油分和水分。
本申请中，控制器用于控制各电气件协同工作。
于本发明其中一实施例中，所述氧气储罐的供气主管上安装有第五流量控制阀，供气主管连接有第三管路，所述第三管路上安装有第六流量控制阀，所述第三管路与供气主管的交接处位于氧气储罐和第五流量控制阀之间，所述供气主管在氧气储罐和第三支管之间设置有第一采样口。
本申请设置采样口能够观察制氧的质量和技术参数数据等。第三管路打开后，能够将纯氧用于其他用途或压缩存储外运使用。
于本发明其中一实施例中，还包括燃气利用装置，所述燃气利用装置包括：
净化装置，进口与所述可燃气出口连通；
气水分离器，进口与所述净化装置的出口连通，气水分离器的出口连接有出气管；
第四管路，与所述出气管连通，第四管路上安装有第七流量控制阀，所述出气管在气水分离器和第四管路之间具有第二采样口
第八流量控制阀，安装在出气管上，所述第四管路与出气管的交界处位于气水分离和第八流量控制阀之间；
第二风机，使可燃气从炉体中排出；
发电装置，接收来自第八流量控制阀的可燃气，通过燃烧进行发电，可燃气发电装置连接有余热利用系统，所述余热利用系统用于产生蒸汽或热水；
热能利用装置，接收来自第八流量控制阀的可燃气，用于得到蒸汽或热水；所述发电装置和热能利用装置的蒸汽或热水用于输送至分离单元的换热管中。
通过可燃气得到的蒸汽或热水来对分子筛内部设置的换热管进行供热，能量循环利用度更高。
第四管路打开后，能够将纯氧用于其他用途或压缩存储外运使用。
于本发明其中一实施例中，所述炉体底部具有出渣口。
炉渣自炉栅经破渣齿进行进一步破碎后进入灰盘的冷却液，冷却液可保证整个炉体与外界隔绝。
本发明的有益效果是：通过氧气制备装置能够得到氧气，采用纯氧气进行部分垃圾的裂解气化燃烧，较直接使用空气进行热解气化，可得到纯度更高、热值更高的可燃气，进一步的，该可燃气可进行商业出售或更多商业用途，适用性更好。通过喷氧口能够向炉渣溜板喷射氧气，采用纯氧进行喷射，炉渣进行了炉栅氧气和炉渣氧气喷射两层供氧系统，可以进一步将炉渣中未燃尽的可燃物或残炭更充分燃烧，进而进一步降低炉渣的热酌减率。
附图说明：
图1是裂解气化制备高热值燃气的系统的示意图；
图2是图1A处的放大图；
图3是图1B处的放大图。
图中各附图标记为：
1、氧气制备装置；2、裂解气化炉；3、氧气储罐；4、炉体；5、喷氧口；6、可燃气出口；7、进料装置；8、灰盘；9、炉栅；10、炉渣溜板；11、破渣齿；12、第一进氧通道；13、供气主管；14、第一管路；15、第二管路；16、第一流量控制阀；17、第二流量控制阀；18、安全阀；19、干燥过滤组件；20、分离单元；21、供气换向机构；22、第一风机；23、控制器；24、分子筛；25、第一过滤装置；26、第二过滤装置；27、换热管；28、电磁阀；29、第四流量控制阀；30、氮气排放管；31、冷凝器；32、空气压缩机；33、缓冲罐；34、油水分离器；35、第六流量控制阀；36、净化装置；37、气水分离器；38、出气管；39、第四管路；40、第七流量控制阀；41、第八流量控制阀；42、第二风机；43、发电装置；44、热能利用装置；45、出渣口；46、燃气利用装置；47、第三流量控制阀；48、第五流量控制阀；49、第三管路；50、第一采样口；51、第二采样口。
具体实施方式：
下面结合各附图，对本发明做详细描述。
如图1、2和3所示，一种裂解气化制备高热值燃气的系统，包括氧气制备装置1以及裂解气化炉2，氧气制备装置1包括氧气储罐3，裂解气化炉2包括：
炉体4，炉体4侧壁下部具有喷氧口5，上部具有可燃气出口6；
进料装置7，设置在炉体4上部；
灰盘8，设置在炉体4底部，能够相对炉体4转动，炉体4的下端位于灰盘8内；
炉栅9，位于炉体4下部，且与灰盘8固定，炉栅9下部四周具有一圈炉渣溜板10，灰盘8用于装载冷却液，冷却液的液面高过炉体4的下端面，炉栅9底部具有第一进氧通道12，喷氧口5对准炉渣溜板10；
氧气储罐3的出口连接有供气主管13，供气主管13通过第一管路14与第一进氧通道12连通，供气主管13通过第二管路15与喷氧口5连通，第一管路14上安装有第一流量控制阀16，第二管路15上安装有第二流量控制阀17。
通过氧气制备装置1能够得到氧气，采用纯氧气进行部分垃圾的裂解气化燃烧，较直接使用空气进行热解气化，可得到纯度更高、热值更高的可燃气，进一步的，该可燃气可进行商业出售或更多商业用途，适用性更好。
通过喷氧口5能够向炉渣溜板10喷射氧气，采用纯氧进行喷射，炉渣进行了炉栅9氧气和炉渣氧气喷射两层供氧系统，可以进一步将炉渣中未燃尽的可燃物或残炭更充分燃烧，进而进一步降低炉渣的热酌减率。
于本实施例中，炉渣溜板10上具有破渣齿11；炉体4上端板上安装有安全阀18。
于本实施例中，喷氧口5有多个，绕炉体4的轴线均匀分布；氧气口安装有喷嘴，喷嘴的横截面逐渐变小，且越靠近端部横截面越小。喷嘴这样设计能够增加喷射速度。
于本实施例中，氧气制备装置1包括：
干燥过滤组件19，用于过滤空气；
多个分离单元20，用于分离空气的氧气和氮气；
供气换向机构21，包括进气口和多个出气口，供气换向机构21的进气口与干燥过滤组件19连通，供气换向机构21的出气口分别与对应分离单元20的入口连通；
氧气储罐3，用于接收来自分离单元20的氧气，氧气储罐3的进气口处安装有第三流量控制阀47；
第一风机22，用于使空气从干燥过滤组件19向氧气储罐3一侧输送；
控制器23；
各分离单元20均包括：
分子筛24，用于将空气的氧气和氮气分离；
两个过滤装置，分别为第一过滤装置25和第二过滤装置26，两个过滤装置分别设置在分子筛24的两端；
换热管27，设置在分子筛24内；
电磁阀28，进口与供气换向机构21的出气口连通，出口与第一过滤装置25的进口连通；
第四流量控制阀29，进口与第二过滤装置26的出口连通，出口与第三流量控制阀47的入口连通；
氮气排放管30，与分子筛24中的氮气腔连通，用于将氮气排放出去。
可以设置为只有一个分离单元20处于关闭状态(该分离单元20对应的供气换向机构21的出气口关闭)，此时氮气排放管30工作，将氮气腔中的氮气排放出去，然后通过打开第四流量控制阀29和第一风机22，能够将分离出的氧气输送至氧气储罐3中；而其他分离单元20处于打开启状态(分离单元20对应的供气换向机构21的出气口打开)，分子筛24对空气操作，分离出氮气和氧气。
实际运用时，分离单元20数量为n，n优选为大于等于3，始终有n-1个分离单元20处于开启状态，而处于关闭状态的分离单元20是经过设定时间后依次轮换的，这种通过多组分离单元20的协同分时作用，始终有n-1分离单元20进行氮氧分离，可进一步增大了分离效率和分离气量，为裂解气化炉2提供足够的氧气储备和更多可利用氧。
于本实施例中，干燥过滤组件19包括依次设置的冷凝器31、空气压缩机32、缓冲罐33以及油水分离器34，供气换向机构21的进气口与油水分离器34的气体出口连通。
空气经冷凝器31冷凝后进入空气压缩机32进行加压，加压后进入缓冲罐33进行缓冲和稳压，再进入油水分离器34去除压缩空气中的油分和水分。
本申请中，控制器23用于控制各电气件协同工作。
于本实施例中，氧气储罐3的供气主管13上安装有第五流量控制阀48，供气主管13连接有第三管路49，第三管路49上安装有第六流量控制阀35，第三管路49与供气主管13的交接处位于氧气储罐3和第五流量控制阀48之间，供气主管13在氧气储罐3和第三支管之间设置有第一采样口50。本申请设置采样口能够观察制氧的质量和技术参数数据等。第三管路49打开后，能够将纯氧用于其他用途或压缩存储外运使用。
于本实施例中，还包括燃气利用装置46，燃气利用装置46包括：
净化装置36，进口与可燃气出口6连通；
气水分离器37，进口与净化装置36的出口连通，气水分离器37的出口连接有出气管38；
第四管路39，与出气管38连通，第四管路39上安装有第七流量控制阀40，出气管38在气水分离器37和第四管路39之间具有第二采样口51
第八流量控制阀41，安装在出气管38上，第四管路39与出气管38的交界处位于气水分离和第八流量控制阀41之间；
第二风机42，使可燃气从炉体4中排出；
发电装置43，接收来自第八流量控制阀41的可燃气，通过燃烧进行发电，可燃气发电装置43连接有余热利用系统，余热利用系统用于产生蒸汽或热水；
热能利用装置44，接收来自第八流量控制阀41的可燃气，用于得到蒸汽或热水；发电装置43和热能利用装置44的蒸汽或热水用于输送至分离单元20的换热管27中。
通过可燃气得到的蒸汽或热水来对分子筛24内部设置的换热管27进行供热，能量循环利用度更高。
第四管路39打开后，能够将纯氧用于其他用途或压缩存储外运使用。
于本实施例中，炉体4底部具有出渣口45。炉渣自炉栅9经破渣齿11进行进一步破碎后进入灰盘8的冷却液，冷却液可保证整个炉体4与外界隔绝。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此即限制本发明的专利保护范围，凡是运用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的保护范围内。
Claims (8)
1.一种裂解气化制备高热值燃气的系统，其特征在于，包括氧气制备装置以及裂解气化炉，所述氧气制备装置包括氧气储罐，所述裂解气化炉包括：
炉体，炉体侧壁下部具有喷氧口，上部具有可燃气出口；
进料装置，设置在炉体上部；
灰盘，设置在炉体底部，能够相对炉体转动，所述炉体的下端位于灰盘内；
炉栅，位于炉体下部，且与所述灰盘固定，炉栅下部四周具有一圈炉渣溜板，所述灰盘用于装载冷却液，所述冷却液的液面高过炉体的下端面，所述炉栅底部具有第一进氧通道，所述喷氧口对准所述炉渣溜板；
所述氧气储罐的出口连接有供气主管，所述供气主管通过第一管路与所述第一进氧通道连通，所述供气主管通过第二管路与所述喷氧口连通，所述第一管路上安装有第一流量控制阀，所述第二管路上安装有第二流量控制阀。
2.如权利要求1所述的裂解气化制备高热值燃气的系统，其特征在于，所述炉渣溜板上具有破渣齿。
3.如权利要求1所述的裂解气化制备高热值燃气的系统，其特征在于，所述喷氧口有多个，绕炉体的轴线均匀分布；所述氧气口安装有喷嘴，所述喷嘴的横截面逐渐变小，且越靠近端部横截面越小。
4.如权利要求1所述的裂解气化制备高热值燃气的系统，其特征在于，所述氧气制备装置包括：
干燥过滤组件，用于过滤空气；
多个分离单元，用于分离空气的氧气和氮气；
供气换向机构，包括进气口和多个出气口，所述供气换向机构的进气口与干燥过滤组件连通，所述供气换向机构的出气口分别与对应分离单元的入口连通；
氧气储罐，用于接收来自分离单元的氧气，氧气储罐的进气口处安装有第三流量控制阀；
第一风机，用于使空气从干燥过滤组件向氧气储罐一侧输送；
控制器；
各分离单元均包括：
分子筛，用于将空气的氧气和氮气分离；
两个过滤装置，分别为第一过滤装置和第二过滤装置，两个过滤装置分别设置在分子筛的两端；
换热管，设置在分子筛内；
电磁阀，进口与所述供气换向机构的出气口连通，出口与第一过滤装置的进口连通；
第四流量控制阀，进口与所述第二过滤装置的出口连通，出口与所述第三流量控制阀的入口连通；
氮气排放管，与分子筛中的氮气腔连通，用于将氮气排放出去。
5.如权利要求4所述的裂解气化制备高热值燃气的系统，其特征在于，所述干燥过滤组件包括依次设置的冷凝器、空气压缩机、缓冲罐以及油水分离器，所述供气换向机构的进气口与油水分离器的气体出口连通。
6.如权利要求4所述的裂解气化制备高热值燃气的系统，其特征在于，所述氧气储罐的供气主管上安装有第五流量控制阀，供气主管连接有第三管路，所述第三管路上安装有第六流量控制阀，所述第三管路与供气主管的交接处位于氧气储罐和第五流量控制阀之间，所述供气主管在氧气储罐和第三支管之间设置有第一采样口。
7.如权利要求4所述的裂解气化制备高热值燃气的系统，其特征在于，还包括燃气利用装置，所述燃气利用装置包括：
净化装置，进口与所述可燃气出口连通；
气水分离器，进口与所述净化装置的出口连通，气水分离器的出口连接有出气管；
第四管路，与所述出气管连通，第四管路上安装有第七流量控制阀，所述出气管在气水分离器和第四管路之间具有第二采样口
第八流量控制阀，安装在出气管上，所述第四管路与出气管的交界处位于气水分离和第八流量控制阀之间；
第二风机，使可燃气从炉体中排出；
发电装置，接收来自第八流量控制阀的可燃气，通过燃烧进行发电，可燃气发电装置连接有余热利用系统，所述余热利用系统用于产生蒸汽或热水；
热能利用装置，接收来自第八流量控制阀的可燃气，用于得到蒸汽或热水；所述发电装置和热能利用装置的蒸汽或热水用于输送至分离单元的换热管中。
8.如权利要求1所述的裂解气化制备高热值燃气的系统，其特征在于，所述炉体底部具有出渣口。
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