CN111321009A - 一种垃圾气化系统及燃气制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种垃圾气化系统及燃气制造方法，系统包括气化器本体及辅助设备、高温除尘设备、换热器、气体净化洗涤系统、氧气发生器、空气混合装置、蒸汽发生器和气体混合器，气化器本体、高温除尘设备、换热器、气体净化洗涤系统依次连接，氧气发生器与空气混合装置制备富氧，蒸汽发生器制备蒸汽，富氧经换热器升温后与蒸汽混合得到气化剂进入气化器本体，或富氧与蒸汽混合后，经换热器升温得到气化剂进入气化器本体；方法包括固体垃圾燃烧汽化、气化气体经除尘、换热、净化洗涤得到粗燃气，富氧与蒸汽混合换热升温进入气化本体等步骤。本发明提高能源利用率和粗燃气热值，气化效率高，产气量大，气化方式简单，容易实施。

Description

一种垃圾气化系统及燃气制造方法
技术领域
本发明涉及一种垃圾气化系统，还涉及使用该系统制造燃气的方法。
背景技术
气化技术是废物利用和能源供应领域内的一项高新技术，对改善环境质量和改变能源结构具有重要的意义，在欧美一些发达国家已受到学术界和工业界的高度重视。通过对固体垃圾进行气化氧化处理，产出可供使用的燃气。气化氧化环节，燃料提供气化还原所需的热量，过程中会产生气体二氧化碳，导致合成气的低位发热量降低，同时，二氧化碳占了一部分压力，不利于一些重要的反应，如水煤气转换反应，进而影响氢气在合成气中的浓度；为此，需要控制气化反应，以提高合成气品质。在现有气化技术中，通常采用空气作为气化剂。使用空气作为气化剂气化存在两个缺陷：(1)气化后气体热值低、产量低；(2)煤气发生炉气化效率低、能量浪费严重；空气中氧含量不到21%，其他气体含量约78%、占气体总量的4/5的惰性气体不助燃还要带走大量的热能，造成热量的大量损失，造成大气污染。
为了克服使用空气作为气化剂存在的缺陷，出现了采用富氧作为气化剂的气化技术。采用富氧作为气化剂，氮气带入量减少，制取的可燃气中氮气含量降低，热值增加，CO、H2、CH4的量提高，可燃气热值得到大幅提高，在气化过程中，氮含量降低，也降低NOX气体的合成产生。但是，单独富氧气化存在氧气过量燃烧释放的热量大、热量积蓄造成炉温过高的问题，降低反应炉使用寿命。
发明内容
本发明要解决的技术问题之一在于，提供一种垃圾气化系统，克服现有技术存在的反应炉炉温高、使用寿命低的缺陷。
本发明要解决的技术问题之二在于，提供一种燃气制造方法，克服现有富氧气化技术存在的反应炉炉温高、使用寿命低的缺陷。
本发明解决其技术问题之一所采用的技术方案是：构造一种垃圾气化系统，包括:
气化器本体及其辅助设备，用于垃圾气化反应；
高温除尘设备，对气化气体进行除尘，其气体进口连接该气化器本体的气体出口；
换热器，使放热气体与吸热气体进行热交换，其放热气体进口连接该高温除尘设备气体出口；
气体净化洗涤系统，对气化气体进行洗涤净化，其气体进口连接该换热器放热气体出口；
氧气发生器和空气混合装置，该氧气发生器用于产生氧气，产生的氧气经该空气混合装置与空气混合得到富氧；
其特征在于，还包括蒸汽发生器和气体混合器；该蒸汽发生器产生蒸汽，该气体混合器将产生的蒸汽与所述富氧混合；
所述空气混合装置的气体出口连接该换热器吸热气体进口，该换热器吸热气体出口及该蒸汽发生器出口分别连接该气体混合器气体进口，该气体混合器气体出口连接所述气化器本体气化剂进口；
或，该气体混合器气体进口分别连接该蒸汽发生器出口及该空气混合装置出口，该气体混合器气体出口连接该换热器吸热气体进口，该换热器吸热气体出口连接所述气化器本体气化剂进口。
在本发明所述的垃圾气化系统中，所述蒸汽发生器设置在所述气化器本体上，利用该气化器本体的热量生产蒸汽。
本发明解决其技术问题之二所采用的技术方案是：提供一种燃气制造方法，包括如下步骤：
SP1、将固体垃圾燃料经汽化炉气化处理；
SP2、将汽化炉生成的气化气体经除尘装置进行除尘处理；
SP3、将除尘后的气化气体经换热器与吸热气体进行热交换；
SP4、将换热后的气化气体经气体净化洗涤系统进行洗涤，得到粗燃气；
其特征在于，还包括制备蒸汽和氧气浓度大于等于21%小于等于90%的富氧；
步骤SP3还包括，将富氧经换热器与气化气体进行热交换升温，将升温后的富氧经气体混合器与蒸汽混合得到气化剂，控制气化剂温度大于等于120摄氏度小于等于220摄氏度，将该气化剂供汽化炉进行气化反应；
或，步骤SP3还包括，将富氧与蒸汽经气体混合器混合后，经换热器与气化气体进行热交换升温得到气化剂，控制气化剂温度大于等于120摄氏度小于等于220摄氏度，将该气化剂供汽化炉进行气化反应。
在本发明所述的燃气制造方法中，所述气化剂与固体燃料质量之比大于0小于等于0.35。
在本发明所述的燃气制造方法中，所述富氧的氧气含量大于等于21%、小于等于35%。
在本发明所述的燃气制造方法中，所述气化剂温度大于等于140摄氏度小于等于200摄氏度。
实施本发明的一种垃圾气化系统及燃气制造方法，与现有技术比较，其有益效果是：
1、采用蒸汽与富氧混合的气化剂进行气化反应，在高温环境作用下，在还原层二氧化碳、炭、水蒸气发生水煤气反应，生成一氧化碳、氢气、甲烷等气体，该过程保证热量得到高效利用，提高能源利用率，使粗燃气气体中可燃成分大幅增加，热值大幅上升；一部分二氧化碳在气化炉还原层内与炉渣中的残炭发生还原反应，生成一氧化碳，进一步提高能源利用率和粗燃气热值；
2、生产的粗燃气气体成分相对稳定，气化效率高、产气量大；
3、碳转化率高，灰渣残碳质量分数降低至5%-13%，粗燃气中带出物明显减少；
4、气化介质容易获得，气化方式简单，容易实施。
附图说明
图1是本发明燃气制造方法一种实施方式的流程图。
具体实施方式
本发明的垃圾气化系统包括: 气化器本体及其辅助设备、高温除尘设备、换热器、气体净化洗涤系统、氧气发生器、空气混合装置、蒸汽发生器和气体混合器。
气化器本体及其辅助设备用于垃圾气化反应。
高温除尘设备对气化气体进行除尘，其气体进口连接该气化器本体的气体出口。
换热器使放热气体与吸热气体进行热交换，其放热气体进口连接该高温除尘设备气体出口。
气体净化洗涤系统对气化气体进行洗涤净化，其气体进口连接该换热器放热气体出口。
氧气发生器产生氧气，氧气经空气混合装置与空气混合得到富氧。
蒸汽发生器产生蒸汽，蒸汽与富氧经气体混合器进行混合。
空气混合装置的气体出口连接换热器吸热气体进口，换热器吸热气体出口及蒸汽发生器出口分别连接气体混合器气体进口，气体混合器气体出口连接气化器本体气化剂进口。
在本发明的另一实施例中，也可以采用如下连接关系：气体混合器气体进口分别连接蒸汽发生器出口及空气混合装置出口，气体混合器气体出口连接换热器吸热气体进口，换热器吸热气体出口连接气化器本体气化剂进口。
蒸汽发生器可以独立设置，也可以设置在气化器本体上，利用该气化器本体的热量生产蒸汽，以提高系统的能源利用率。
如图1所示，本发明的一种燃气制造方法包括如下步骤：
步骤一、将固体垃圾燃料经汽化炉气化处理。
步骤二、将汽化炉生成的气化气体经除尘装置进行除尘处理。
在上述步骤一和/或步骤二中，制备蒸汽和氧气浓度大于等于21%小于等于90%的富氧。
步骤三、将除尘后的气化气体经换热器与吸热气体进行热交换；将富氧经换热器与气化气体进行热交换升温，将升温后的富氧经气体混合器与蒸汽混合得到气化剂，控制气化剂温度大于等于120摄氏度小于等于220摄氏度，将该气化剂供汽化炉进行气化反应。
步骤四、将换热后的气化气体经气体净化洗涤系统进行洗涤，得到粗燃气。
在其他实施例中，步骤三为：将除尘后的气化气体经换热器与吸热气体进行热交换；将富氧与蒸汽经气体混合器混合后，经换热器与气化气体进行热交换升温得到气化剂，控制气化剂温度大于等于120摄氏度小于等于220摄氏度，将该气化剂供汽化炉进行气化反应。
气化剂富氧中的氧气与固体燃料中的炭，在氧化层发生燃烧放热反应，生成二氧化碳和一氧化碳。
保证上述气化剂与固体燃料质量之比大于0小于等于0.35。气化剂与固体燃料质量之比在0-0.17时，随着水蒸气含量上升，气化产生的气化气一氧化碳和氢气含量升高，可燃气品质逐渐升高，气化剂与固体燃料质量之比在0.17-0.35时，随着水蒸气含量上升，气化产生的气化气一氧化碳和氢气含量逐渐降低，但可燃气品质维持在较高的水平。
试验证明，富氧的氧气含量取22%、25%、28%、30%、32%、34%、35%，既能够保证气化反应稳定进行，同时又保证所产可燃气的高热值。
试验证明，富氧的氧气浓度大于35%、小于等于90%，也能够实现本发明目的。
试验证明，气化剂温度取140℃、150℃、160℃、170℃、180℃、190℃、200℃时，气化效率高、产气量大，可以获得经济的能源利用率和高热值粗燃气。

Claims (7)

1.一种垃圾气化系统，包括:
气化器本体及其辅助设备，用于垃圾气化反应；
高温除尘设备，对气化气体进行除尘，其气体进口连接该气化器本体的气体出口；
换热器，使放热气体与吸热气体进行热交换，其放热气体进口连接该高温除尘设备气体出口；
气体净化洗涤系统，对气化气体进行洗涤净化，其气体进口连接该换热器放热气体出口；
氧气发生器和空气混合装置，该氧气发生器用于产生氧气，产生的氧气经该空气混合装置与空气混合得到富氧；
其特征在于，还包括蒸汽发生器和气体混合器；该蒸汽发生器产生蒸汽，该气体混合器将产生的蒸汽与所述富氧混合；
所述空气混合装置的气体出口连接该换热器吸热气体进口，该换热器吸热气体出口及该蒸汽发生器出口分别连接该气体混合器气体进口，该气体混合器气体出口连接所述气化器本体气化剂进口；
或，该气体混合器气体进口分别连接该蒸汽发生器出口及该空气混合装置出口，该气体混合器气体出口连接该换热器吸热气体进口，该换热器吸热气体出口连接所述气化器本体气化剂进口。
2.如权利要求1所述的垃圾气化系统，其特征在于，所述蒸汽发生器设置在所述气化器本体上，利用该气化器本体的热量生产蒸汽。
3.一种燃气制造方法，包括如下步骤：
SP1、将固体垃圾燃料经汽化炉气化处理；
SP2、将汽化炉生成的气化气体经除尘装置进行除尘处理；
SP3、将除尘后的气化气体经换热器与吸热气体进行热交换；
SP4、将换热后的气化气体经气体净化洗涤系统进行洗涤，得到粗燃气；
其特征在于，还包括制备蒸汽和氧气浓度大于等于21%小于等于90%的富氧；
步骤SP3还包括，将富氧经换热器与气化气体进行热交换升温，将升温后的富氧经气体混合器与蒸汽混合得到气化剂，控制气化剂温度大于等于120摄氏度小于等于220摄氏度，将该气化剂供汽化炉进行气化反应；
或，步骤SP3还包括，将富氧与蒸汽经气体混合器混合后，经换热器与气化气体进行热交换升温得到气化剂，控制气化剂温度大于等于120摄氏度小于等于220摄氏度，将该气化剂供汽化炉进行气化反应。
4.如权利要求3所述的燃气制造方法，其特征在于，所述气化剂与固体燃料质量之比大于0小于等于0.35。
5.如权利要求4所述的燃气制造方法，其特征在于，所述气化剂与固体燃料质量之比大于0小于等于0.17。
6.如权利要求3至5之一所述的燃气制造方法，其特征在于，所述富氧的氧气含量大于等于21%、小于等于35%。
7.如权利要求3至5之一所述的燃气制造方法，其特征在于，所述气化剂温度大于等于140摄氏度小于等于200摄氏度。
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