CN112646604A - 套筒式双氧化层固定床气化炉及有机固废气化的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了套筒式双氧化层固定床气化炉及有机固废气化的方法。该气化炉包括：进料装置、反应区炉体、炉顶气化剂进气口、中段气化剂进气口、炉底气化剂进气口、煤气出气口、气化剂分布调节器和排渣装置。其中炉体内上段设有布料装置、中段设有套筒、底部设有炉篦，套筒与炉壁之间形成环形空腔，套筒上部为上宽下窄结构且套筒的上端止抵于炉壁；炉底气化剂进气口与炉篦的下部连通，煤气出气口设在炉壁的中部且位于环形空腔所在的区域内，气化剂分布调节器可上下移动地设在炉底气化剂进气口的出口端。该气化炉可应用于含碳有机固体的气化处理，解决煤气与料层反方向移动的逆流式气化炉气化效果差、焦油含量多、灰渣中含碳量高等的问题。

Description

套筒式双氧化层固定床气化炉及有机固废气化的方法

技术领域

本发明涉及固废处理处置与资源化领域，具体而言，本发明涉及套筒式双氧化层固定床气化炉及有机固废气化的方法。

背景技术

目前国内具有较高热值或处理后有较高热值的有机固废常采用热化学转化的方式进行处理，通过热化学转化的方式能够实现有机固废的减量化、资源化和无害化。主要的热化学转化方式有焚烧、热解和气化，焚烧是指通入过量的空气让有机固废在高温下完全氧化成烟气和灰渣，把高温烟气中的热能转化成电能进行利用，有机固废中含有的氮、硫、氯元素在完全氧化气氛下会转化为氮氧化物、硫氧化物、氯化氢等污染性气体；同时重金属在高温氧化气氛下会发生迁移进入烟气中。热解采用绝氧或缺氧加热的方式使固废中的有机组分裂解生成热解气、热解油和热解炭，由于有机固废组份复杂，大量氮、硫、氯、氧元素转移至热解油中，使热解油经济加工利用难度大，同时副产高浓度有机废水；同时有机固废原料中灰分会富集在热解炭中。

目前有机固废气化炉主要为料层中煤气与料层同方向移动的顺流式气化炉和料层中煤气与料层反方向移动的逆流式气化炉。顺流式气化炉中，物料和气化剂同时从上端进入炉体，可燃气从下端导出炉体，顺流式气化炉存在固相炉渣含碳量过高的问题；逆流式气化炉中，物料从上端进入炉体，气化剂从下端进入炉体，可燃气从上端导出炉体，逆流式气化炉存在焦油含量高、进料口煤气泄漏的问题。因此，目前的有机固废气化炉仍有待进一步改进。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出套筒式双氧化层固定床气化炉及有机固废气化的方法。该气化炉可应用于生活垃圾、医疗废物、有机危险废物、工业有机固废、生物质、煤等含碳有机固体的气化处理，解决逆流式气化炉气化效果差、焦油含量多、灰渣中含碳量高等的问题。

根据本发明的第一个方面，本发明提出了一种套筒式双氧化层固定床气化炉。根据本发明的实施例，该气化炉包括：

进料装置；

反应区炉体，所述反应区炉体设在所述进料装置下方，所述反应区炉体包括炉壁和炉腔，所述炉腔上段设有布料装置、中段设有套筒、底部设有炉篦，所述套筒与所述炉壁之间形成有环形空腔，所述套筒上部为上宽下窄结构且所述套筒的上端止抵于所述炉壁；

炉顶气化剂进气口，所述炉顶气化剂进气口设在所述炉壁的上部和/或顶部上，所述炉顶气化剂进气口延伸至所述炉腔内；

中段气化剂进气口，所述中段气化剂进气口设在所述炉壁的中部且高于所述套筒所在区域布置，所述中段气化剂进气口延伸至所述炉腔内；

炉底气化剂进气口，所述炉底气化剂进气口设在所述炉壁的下部且位于所述炉篦的下方，所述炉底气化剂进气口延伸至所述炉腔内并与所述炉篦的下部连通；

煤气出气口，所述煤气出气口设在所述炉壁的中部且位于所述环形空腔所在的区域内；

气化剂分布调节器，所述气化剂分布调节器可上下移动地设在所述炉底气化剂进气口的出口端，且位于所述炉篦内；

排渣装置，所述排渣装置设在所述反应区炉体的下方或侧下方。

本发明上述实施例的套筒式双氧化层固定床气化炉至少具有以下优点：1)通过炉顶气化剂进气口、中段气化剂进气口和炉底气化剂进气口的设置，可实现气化剂多级供应，进而可通过精准稳定的多级氧化实现氧化层的稳定控制，使燃气中的焦油充分裂解，从而既提高了获得的煤气的品质，又保证了灰渣较低的含碳量；2)可通过调节不同位置气化剂的供应量、中段气化剂进气口的位置来应对不同挥发份含量和固定碳含量的含碳有机固体的气化需求；3)炉篦气化剂分布调节器能够更好的适应炉底气化剂进气口小流量情况下的均匀布气；4)炉壁与套筒之间形成的环形空腔能够实现燃气内颗粒物的沉降，从而有效降低颗粒物含量，同时环形空腔区域具有较高热量，煤气出气口燃气温度较高，更适合进行二次燃烧；5)上段顺流和下段逆流的气体流动方式能够避免顶部进料口燃气泄漏。综上，该气化炉可应用于生活垃圾、医疗废物、有机危险废物、工业有机固废、生物质、煤等含碳有机固体的气化处理，解决逆流式气化炉气化效果差、焦油含量多、固相残留物中含碳量高等的问题。

另外，根据本发明上述实施例的套筒式双氧化层固定床气化炉还可以具有如下附加的技术特征：

在本发明的一些实施例中，至少满足以下条件之一：包括多个炉顶气化剂进气口，所述多个炉顶气化剂进气口在所述炉壁的上部和/或所述炉壁的顶部上均匀布置；包括多个中段气化剂进气口，所述多个中段气化剂进气口沿所述炉壁的周向均匀、水平布置；包括多个煤气出气口，所述多个煤气出气口沿所述炉壁的周向均匀、水平布置。

在本发明的一些实施例中，至少满足以下条件之一：所述进料装置包括至少一个进料通道，每个所述进料通道由上到下依次布置有进料口、进料缓冲仓上阀、进料缓冲仓、进料缓冲仓下阀和惰性气体吹扫进气口，所述进料缓冲仓的侧部形成有进料缓冲仓充泄压口；所述炉壁顶部通过过渡仓与所述进料装置相连，所述过渡仓与所述炉腔连通且所述过渡仓的侧壁上布置有所述炉顶气化剂进气口；所述炉壁外侧为膜式水冷壁或夹套水冷壁。

在本发明的一些实施例中，至少满足以下条件之一：所述进料装置包括两个所述进料通道，两个所述进料通道的进料缓冲仓之间设有连通阀门；所述进料通道的出料端与所述过渡仓连通且位于所述炉顶气化剂进气口的上方；

所述套筒上端距离所述进料缓冲仓下阀的高度与所述反应区炉体总高度的比值为(0.4～0.8)：1，所述套筒下端距离所述炉篦顶部的高度与所述反应区炉体总高度的比值为(0.2～0.6)：1，所述套筒的高度与所述反应区炉体内径的比值为(0.2～0.6)：1；所述环形空腔的最大厚度与所述反应区炉体内径的比值0.1～0.3；所述反应区炉体的内径为0.3～8m；所述膜式水冷壁为列管式或盘管式。

在本发明的一些实施例中，至少满足以下条件之一：所述炉篦可旋转设置，且所述炉篦上形成有布风口；所述炉壁的下部呈倒锥形结构，所述炉壁上与所述炉篦对应的区域设有用于破碎灰渣的刮刀，所述倒锥形结构的底部形成有出渣口，所述出渣口与所述排渣装置相连；所述炉篦上设有用于破碎灰渣的刮刀，所述炉壁下部的侧壁上形成有出渣口，所述出渣口与所述排渣装置相连；所述排渣装置由上至下依次包括渣仓上阀、渣仓和渣仓下阀，所述渣仓的侧部设有渣仓充泄压口；所述反应区炉体上进一步设有测压装置和/或测温装置，所述测压装置用于检测所述反应区炉体内的压力，所述测温装置用于检测所述反应区炉体内的温度。

根据本发明的第二个方面，本发明提出了一种采用上述套筒式双氧化层固定床气化炉实施有机固废气化的方法。根据本发明的实施例，该方法包括：

利用进料装置向反应区炉体供给有机固废；通过惰性气体吹扫进气口向进料装置下方吹扫惰性气体；

利用炉顶气化剂进气口、中段气化剂进气口和炉底气化剂进气口向所述反应区炉体供给气化剂，将所述反应区炉体由上至下分为干燥层、干馏层、上氧化层、还原层、下氧化层和灰渣层；

使所述有机固废发生气化反应，得到可燃气和灰渣；使所述可燃气通过套筒与炉壁之间的环形空腔排出所述反应区炉体；

利用排渣装置将所述灰渣排出所述反应区炉体。

本发明上述实施例的有机固废气化的方法可应用于生活垃圾、医疗废物、有机危险废物、工业有机固废、生物质、煤等含碳有机固体的气化处理，解决现有技术中气化效果差、焦油含量多、灰渣中含碳量高等的问题。

另外，根据本发明上述实施例的有机固废气化的方法还可以具有如下附加的技术特征：

在本发明的一些实施例中，所述反应区炉体内的压力为0～10Mpa。

在本发明的一些实施例中，至少满足以下条件之一：所述气化剂包括选自水蒸气、二氧化碳、空气和富氧中的至少之一，所述富氧中氧气的含量为21～100v％；所述气化剂为水蒸气和富氧的混合气，所述水蒸气的质量与所述富氧中氧气体积的比值为0～8.0Kg/Nm³；所述气化剂为水蒸气和空气的混合气，所述气化剂的温度为40～70℃；所述气化剂为二氧化碳和富氧的混合气，所述二氧化碳的质量与所述富氧中氧气体积的比值为0～19.5Kg/Nm³。

在本发明的一些实施例中，所述炉顶气化剂进气口和所述中段气化剂进气口的进气量为所述气化剂总进气量的30～90％，所述炉底气化剂进气口的进气量为所述气化剂总进气量的10～70％，所述炉顶气化剂进气口与所述中段气化剂进气口的进气量比值为(70～90)：(10～30)。

在本发明的一些实施例中，所述干燥层与所述干馏层的温度为200～600℃，所述上氧化层的温度为600～1200℃，所述还原层的温度为600～900℃，所述下氧化层的温度为600～1100℃，所述灰渣层的温度为200～600℃；所述环形空腔内的温度为200～800℃。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明一个实施例的套筒式双氧化层固定床气化炉的结构示意图；

图2是根据本发明再一个实施例的套筒式双氧化层固定床气化炉的结构示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“厚度”、“上”、“下”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“周向”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，仅是为了便于描述本发明和简化描述，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发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。气化剂分布调节器

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

根据本发明的第一个方面，本发明提出了一种套筒式双氧化层固定床气化炉。根据本发明的实施例，参考图1～2，该气化炉包括：进料装置、反应区炉体、炉顶气化剂进气口8、中段气化剂进气口20、炉底气化剂进气口14、煤气出气口11、气化剂分布调节器21和排渣装置。下面参考图1～2对上述套筒式双氧化层固定床气化炉进行详细描述。

进料装置

根据本发明的实施例，进料装置适于向反应区炉体供给有机固废。其中，如图1或2所示，进料装置可以包括至少一个进料通道，每个进料通道由上到下依次布置有进料口6、进料缓冲仓上阀1、进料缓冲仓3、进料缓冲仓下阀4和惰性气体吹扫进气口5，进料缓冲仓3的侧部形成有进料缓冲仓充泄压口2；其中，多个进料通道可以共用一个进料口，惰性气体吹扫进气口适于向进料装置下方吹扫惰性气体，进料缓冲仓充泄压口适于对进料缓冲仓进行充压或泄压，以方便有机固废进入缓冲仓或控制缓冲仓内压力与反应区炉体内的压力一致从而方便有机固废进入炉腔；另外，进料缓冲仓上阀和进料缓冲仓下阀可交替使用，当有机固废进入进料缓冲仓时，可使进料缓冲仓上阀打开，进料缓冲仓下阀关闭；当进料缓冲仓中的有机固废供给至炉腔时，可使进料缓冲仓上阀关闭，进料缓冲仓下阀打开。

根据本发明的一个具体实施例，如图1所示，在单通道进料装置中，进料口可以为上宽下窄的圆锥形进料口，下部焊接有圆形法兰。进料口下部为进料缓冲仓上阀，通过法兰进行连接，进料缓冲仓上阀下部炉体为进料缓冲仓，进料缓冲仓下部为进料缓冲仓下阀，进料缓冲仓上阀、进料缓冲仓、进料缓冲仓下阀之间通过法兰连接，进料缓冲仓是上下窄中间宽的圆柱形结构，进料缓冲仓侧边设有进料缓冲仓充泄压口，进料缓冲仓充泄压口水平布置。

根据本发明的再一个具体实施例，发明人发现，气化炉通过加压气化的方法能够提高气化强度和气化效率，但是单位时间内物料的处理量受限于进料口阀门直径以及间歇式的充泄压，无法实现处理量的提升，同时单通道进料充泄压过程会带来大量含尘烟气通过充泄压口排出，为此，如图2所示，可以优选进料装置包括两个进料通道a和b，两个进料通道a和b的进料缓冲仓3之间可以设有连通阀门19，在双通道进料装置中，进料缓冲仓为两个，对应的进料缓冲仓上阀、进料缓冲仓下阀和惰性气体吹扫进气口均有两个，进料口底部有两个圆锥形出料口，分别与两个进料缓冲仓上阀通过法兰进行连接，进料缓冲仓下阀下部为进料缓冲仓，通过法兰进行连接，进料缓冲仓之间存在进料缓冲仓气体通道，并通过连通阀门控制开闭；两个进料缓冲仓侧边各有一个进料缓冲仓充泄压孔；进料缓冲仓下部为进料缓冲仓下阀通过法兰进行连接；进料缓冲仓下阀为接入过渡仓的通道，惰性气体吹扫进气口位于进料缓冲仓下阀下部通道上，水平布置。通过连通阀门和两个进料通道中进料缓冲仓上阀、进料缓冲仓下阀的组合使用，不仅可以解决单通道进料充泄压过程会带来大量含尘烟气的问题，还可以提高单位时间内供给至炉腔中的有机固废供给量，解决进料量受限的问题。

反应区炉体、炉顶气化剂进气口8、中段气化剂进气口20、炉底气化剂进气口14和煤气出气口11

根据本发明的实施例，反应区炉体设在进料装置下方，反应区炉体包括炉壁22和由炉壁形成的炉腔23，炉腔23上段设有布料装置9、中段设有套筒10、底部设有炉篦13，套筒10与炉壁22之间形成有环形空腔24，套筒10上部为上宽下窄结构且套筒10的上端止抵于炉壁22。炉顶气化剂进气口8设在炉壁22的上部和/或顶部上，并延伸至炉腔23内；中段气化剂进气口20设在炉壁22的中部且高于套筒10所在区域布置，并延伸至炉腔23内；炉底气化剂进气口14设在炉壁22的下部且位于炉篦13的下方，例如可以设在炉壁22的底壁上或侧壁下端，炉底气化剂进气口22可延伸至炉腔23内并与炉篦13的下部连通。煤气出气口11设在炉壁22的中部且位于环形空腔24所在的区域内。由此，不仅可以实现气化剂的多级供应，还可通过精准稳定的多级氧化实现双氧化层的稳定控制，使燃气中的焦油充分裂解，从而提高获得的煤气品质并降低灰渣含碳量；另外，还可通过调节不同位置气化剂的供应量、中段气化剂进气口的位置来应对不同挥发份含量和固定碳含量的含碳有机固体的气化需求；利用炉篦气化剂分布调节器能够更好的适应炉底气化剂进气口小流量情况下的均匀布气，以满足气化炉小负荷运行条件下炉内布风的均匀；炉壁与套筒之间形成的环形空腔能够实现燃气(即煤气)内颗粒物的沉降，从而有效降低燃气产品中颗粒物的含量，同时因环形空腔内不存在碳层高温反应，燃气经环形空腔导出时还可以达到降温的效果；上段顺流和下段逆流的气体流动方式因气化炉两段为气化剂，故能够避免顶部进料口燃气泄漏，这是传统气化炉不具有的优势；再者，套筒上部为上宽下窄结构且套筒上端止抵于炉壁的结构不仅便于套筒和炉壁的相对固定，还可以在环形空腔顶部形成密封结构，从而可以更好的实现燃气与颗粒物的分离，避免燃气输出携带过多的颗粒物；优选地，可在套筒及套筒上部区域的炉壁外侧形成水冷壁结构，由此不仅更有利于干馏半焦沿套筒内壁下落，避免出现因炉壁高温而导致部分有机固废在炉壁上结焦挂焦的现象，还能使燃气在通过环形空腔内向外导出的过程中达到更好的降温效果。本发明中的套筒式双氧化层固定床气化炉可适用于焦油含量高的有机固废处理。

根据本发明的实施例，可以利用炉顶气化剂进气口、中段气化剂进气口和炉底气化剂进气口向反应区炉体供给气化剂，将反应区炉体由上至下分为干燥层、干馏层、上氧化层、还原层、下氧化层和灰渣层，使有机固废发生气化反应，得到可燃气和灰渣，可燃气通过套筒与炉壁之间的环形空腔排出反应区炉体，其中，可燃气可以为煤气。其中，反应区炉体内可存在0～10MPa的压力，例如可以为0～3MPa，进气口的气化剂压力也可在0～10MPa，例如0～3MPa，该压力可以为压力仪表测量得到的相对压力。另外，通过各级气化剂进气量的控制，可以使干燥层、干馏层、上氧化层位于套筒上方，使下氧化层和灰渣层位于套筒下方，使整个套筒区域均处于还原层内。

根据本发明的一个具体实施例，可以包括多个炉顶气化剂进气口8，如图1所示，多个炉顶气化剂进气口8可以在炉壁22侧壁的上部和/或炉壁22的顶部上均匀布置。进一步地，如图2所示，炉壁22的顶部可以设有过渡仓7，炉壁22的顶部通过过渡仓7与进料装置相连，过渡仓7与炉腔23连通且过渡仓7的侧壁上可以布置有炉顶气化剂进气口，其中，过渡仓7上设置的炉顶气化剂进气口可以沿过渡仓的周向对称布置，进料通道的出料端可以与过渡仓7连通并位于炉顶气化剂进气口的上方，例如进料缓冲仓下阀连接有接入过渡仓的出料通道，惰性气体吹扫进气口可位于该出料通道上，利用过渡仓区域形成的空腔以及多个炉顶气化剂进气口可实现炉体顶部的均匀布风。

根据本发明的再一个具体实施例，可以包括一个或多个中段气化剂进气口20，多个中段气化剂进气口20可以沿炉壁22的周向均匀、水平布置，其中中段气化剂进气口可以用于调控上氧化层位置，避免出现上氧化层过高或者过低问题，优选使上氧化层位于套筒上方。

根据本发明的又一个具体实施例，可以包括一个或多个煤气出气口11，考虑到煤气出气口较多时会导致气化炉的结构更加复杂，可以优选设置一个煤气出气口；为避免炉型结构过于复杂，当设置多个煤气出气口时，可优选煤气出气口的个数为2或3，此时可使多个煤气出气口11沿炉壁22的周向均匀、水平布置，由此能够有效实现均匀出气，避免单侧出气口造成的炉层反应不均匀问题。

根据本发明的又一个具体实施例，套筒10上端距离进料缓冲仓下阀4的高度与反应区炉体总高度的比值可以为(0.4～0.8)：1，套筒10下端距离炉篦13顶部的高度与反应区炉体总高度的比值可以为(0.2～0.6)：1，套筒10的高度与反应区炉体内径的比值可以为(0.2～0.6)：1。由此，不仅可以保证套筒与炉壁之间形成的环形空腔具有足够的高度，从而进一步有利于对可燃气产品进行降温，并给可燃气中的颗粒物提供了充足的沉降空间，减少可燃气中的颗粒物；还能使氧化层产生的二氧化碳与还原段的碳层反应生成所需要的一氧化碳，通过控制套筒端部与炉篦之间为上述距离范围可以使二氧化碳和碳层具有合理的反应接触时间。

根据本发明的又一个具体实施例，环形空腔24的最大厚度与反应区炉体内径的比值可以为(0.1～0.3)：1，发明人发现，若环形空腔的厚度过大，会降低炉内的反应空间，导致气化炉处理能力显著降低，而若环形空腔的厚度过小，既不利于颗粒物的沉降，也不利于工作人员对套筒进行检修，而通过控制环形空腔为上述厚度范围，既能同时兼顾气化炉的处理能力与燃气中颗粒物的沉降效果，避免出现因气流量较大时灰渣上浮影响燃气品质的问题，还便于实现套筒的安装及检修；另外，反应区炉体的内径可以为0.3～8m，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择。需要说明的是，套筒10包括直径上宽下窄的上部筒体和直径上下一致的下部筒体，环形空腔的最大厚度指的是套筒下部筒体对应的环形空腔的厚度。

根据本发明的又一个具体实施例，炉壁22的外侧为可以膜式水冷壁，膜式水冷壁可与上端炉体顶端通过法兰连接，膜式水冷壁可以为盘管式也可以为列管式；也可以为夹套水冷壁，由此既可以避免炉内高温向外界辐射，还避免炉内壁发生结渣现象，使炉体运行更稳定；另外，为避免水夹套的方式出现鼓包问题，膜式水冷壁可以优选为盘管式或列管式。

根据本发明的又一个具体实施例，反应区炉体可以为圆柱体形状，进料装置/过渡仓正下方的炉腔内安置有布料装置，反应区炉体的内径0.3～8.0m。如图1所示，进料缓冲仓下部的炉体顶部水平布置有惰性气体吹扫进气口，惰性气体吹扫进气口下部的炉体顶壁或侧壁上方区域设有一个以上炉顶气化剂进气口，多个炉顶气化剂进气口位于侧边时沿周向均匀布置，位于顶部时环形均匀布置，通过多个炉顶气化剂进气口和气化炉体顶部内空腔区实现均匀布气；或者，如图2所示，进料缓冲仓下阀下部为接入过渡仓的通道，进料缓冲仓下阀下部通道上水平布置有惰性气体吹扫进气口，过渡仓的侧壁上设有多个炉顶气化剂进气口，多个炉顶气化剂进气口沿周向均匀或对称布置。通过多个炉顶气化剂进气口、进料缓冲仓内的空腔区域和/或过渡仓空腔实现均匀布风，所通气化剂为水蒸气、二氧化碳、空气、富氧(氧气浓度21％～100％)以及这四种气体不同比例的混合气体。其中，套筒可通过与炉内壁焊接的方式固定，套筒上方区域布置有中段气化剂进气口，该中段气化剂进气口布置数量为一个至多个。

气化剂分布调节器21和排渣装置

根据本发明的实施例，如图1或2所示，气化剂分布调节器21可上下移动地设在炉底气化剂进气口14的出口端，且位于炉篦21形成的空腔内，气化剂分布调节器用于调节炉篦内气化剂的分布；排渣装置可以设在反应区炉体的下方或侧下方，用于通过中心排渣或侧排渣的方式将灰渣排出反应区炉体。

根据本发明的实施例，炉篦13可以可旋转设置，炉篦13上可以形成有布风口，由此可进一步实现炉底进风的均匀布风。

根据本发明的又一个具体实施例，炉篦下端设有炉底气化剂进气口14与炉篦13连通，炉篦13正下方或侧下方为排灰通道，炉底气化剂进气口14通过位于正下方或侧下方的管道与外部气源连接；炉篦13上或炉篦两侧的炉壁22底部可焊接有刮刀25对灰渣进行破碎，炉篦13上分布有布气口实现炉底气化剂的均匀布气，所通气化剂为水蒸气、二氧化碳、空气、富氧(氧气浓度21～100v％)以及这四种气体不同比例的混合气体。

根据本发明的一个具体实施例，如图1所示，排渣方式可以为中心排渣，此时炉壁22的下部可以呈倒锥形结构，炉壁22上与炉篦13对应的区域可以设有用于破碎灰渣的刮刀25，倒锥形结构的底部形成有出渣口，出渣口与排渣装置相连，由此，炉篦可以通过电机带动旋转，将上方灰渣层的灰渣由刮刀实现灰渣的破碎，避免大块的灰渣堵塞，灰渣由炉篦破碎后沿下方的中心通过炉篦下方的中心出渣口在重力作用下进入排渣装置。

根据本发明的再一个具体实施例，如图2所示，排渣方式可以为侧排渣，炉篦13上可以设有用于破碎灰渣的刮刀25，炉壁22下部的侧壁上可以形成有出渣口，出渣口与排渣装置相连。由此，炉篦可通过电机带动旋转，炉篦上带有的刮刀可以实现灰渣的破碎，避免大块的灰渣堵塞，灰渣由炉篦破碎后通过侧方的出渣口通过旋转挤压进入排渣装置。

根据本发明的又一个具体实施例，如图1或2所示，排渣装置由上至下可以依次包括渣仓上阀15、渣仓16和渣仓下阀17，渣仓16的侧部可以设有渣仓充泄压口18。其中，反应器炉体出渣口下方为渣仓上阀，炉体底部与渣仓通过法兰连接，渣仓上阀和渣仓之间通过法兰连接，渣仓为上下窄中间宽的圆柱形结构，用于对灰渣进行收集，渣仓下阀与渣仓通过法兰连接。

根据本发明的实施例，反应区炉体上可以进一步设有测压装置和/或测温装置，测压装置可以用于检测反应区炉体内的压力，测温装置可以用于检测反应区炉体内的温度，由此可以根据测压装置的显示调节气化剂的进气压力、进料时进料缓冲仓内的进料压力和排渣时渣仓内的压力，根据测温装置的显示调节不同进气口的气化剂进气量，从而更有利于实现炉体稳定，并能精确稳定的实现氧化层的控制。

综上所述，本发明上述实施例的套筒式双氧化层固定床气化炉可具有以下优点：1)通过炉顶气化剂进气口、中段气化剂进气口和炉底气化剂进气口的设置，可实现气化剂多级供应，进而可通过精准稳定的多级氧化实现氧化层的稳定控制，使燃气中的焦油充分裂解，从而既提高了获得的可燃气的品质，又保证了灰渣较低的含碳量；2)可通过调节不同位置气化剂的供应量、中段气化剂进气口的位置来应对不同挥发份含量和固定碳含量的含碳有机固体的气化需求；3)炉篦气化剂分布调节器能够更好的适应炉底气化剂进气口小流量情况下的均匀布气；4)炉壁与套筒之间形成的环形空腔能够实现燃气内颗粒物的沉降，从而有效降低颗粒物含量，同时环形空腔区域具有较高热量，煤气出气口燃气温度较高，更适合进行二次燃烧；5)惰性气体吹扫进气口、进料缓冲仓和渣仓的充卸压设计能够有效保证气化炉运行的安全性；6)上段顺流和下段逆流的气体流动方式能够避免顶部进料口燃气泄漏。综上，该气化炉可应用于生活垃圾、医疗废物、有机危险废物、工业有机固废、生物质、煤等含碳有机固体的气化处理，解决现有技术中气化效果差、焦油含量多、固相残留物中含碳量高等的问题。

根据本发明的第二个方面，本发明提出了一种采用上述套筒式双氧化层固定床气化炉实施有机固废气化的方法。根据本发明的实施例，该方法包括：利用进料装置向反应区炉体供给有机固废；通过惰性气体吹扫进气口向进料装置下方吹扫惰性气体；利用炉顶气化剂进气口、中段气化剂进气口和炉底气化剂进气口向反应区炉体供给气化剂，将反应区炉体由上至下分为干燥层、干馏层、上氧化层、还原层、下氧化层和灰渣层；使有机固废发生气化反应，得到煤气可燃气和灰渣；使煤气可燃气通过套筒与炉壁之间的环形空腔排出反应区炉体；利用排渣装置将灰渣排出反应区炉体。该方法可应用于生活垃圾、医疗废物、有机危险废物、工业有机固废、生物质、煤等含碳有机固体的气化处理，解决逆流式气化炉气化效果差、焦油含量多、固相残留物中含碳量高等的问题。

根据本发明的具体实施例，反应区炉体内可存在压力，压力范围可以为0～10Mpa，例如可以为0～3MPa、0.1MPa、1MPa、2MPa、3MPa、4MPa、5MPa、6MPa、7MPa、8MPa、9MPa、10MPa等。通过对气化炉进行加压，可以进一步提高有机固废的气化强度和气化效率。

根据本发明的具体实施例，气化炉采用的气化剂可以包括选自水蒸气、二氧化碳、空气和富氧中的至少之一，其中富氧中氧气的含量为21～100v％，以便促使有机固废发生部分氧化实现自供热，同时尽可能地使有机组分断裂成不可凝小分子气体，得到可燃气。

根据本发明的一个具体实施例，气化剂可以为水蒸气和富氧的混合气，水蒸气的质量与富氧中氧气体积的比值可以为0～8.0Kg/Nm³，例如可以为0Kg/Nm³、0.1Kg/Nm³、0.5Kg/Nm³、1.0Kg/Nm³、2.0Kg/Nm³、3.0Kg/Nm³、4.0Kg/Nm³、5.0Kg/Nm³、6.0Kg/Nm³、7.0Kg/Nm³、8.0Kg/Nm³等。发明人发现，当气化剂采用水蒸气和富氧的混合气时，通过控制水蒸气的质量与富氧中氧气体积的比值为上述范围，可以使不同灰熔点的物料气化温度维持在灰渣的软化点温度以下，防止灰渣结渣影响气化炉正常运行。优选地，水蒸气的质量与富氧中氧气体积的比值可以设置为1.0～6.0Kg/Nm³。更优选地，气化压力设置为100KPa时，水蒸气的质量与富氧中氧气体积的比值可设置为约2.0Kg/Nm³；气化压力设置为2MPa时，水蒸气的质量与富氧中氧气体积的比值可设置为约5.0Kg/Nm³。如果水蒸气的质量与富氧中氧气体积的比值过大，则可能使气化反应温度降低，造成煤气中有效组分一氧化碳和氢气等组分含量降低，煤气热值降低。如果水蒸气的质量与富氧中氧气体积的比值过小，则可能使气化反应温度升高使氧化层温度高于灰渣的软化点温度，使灰渣结渣气化炉不能正常运行。

根据本发明的再一个具体实施例，气化剂可以为水蒸气和空气的混合气，气化剂的温度可以为40～70℃，例如可以为40℃、50℃、60℃或70℃等，发明人发现，当气化剂采用水蒸气和空气的混合气时，通过控制气化剂的温度在上述范围，可以使空气带入适量的水蒸汽进入气化炉的氧化还原层发生碳与水蒸汽的水煤气反应，生成一氧化碳和氢气。如果气化剂的温度过低，则可能带入的水蒸汽量较少，使氧化层温度过高，若高于灰渣的软化点温度时候就，会造成严重的结渣现象，影响气化炉正常运行；如果气化剂的温度过高，则可能带入的水蒸汽量过小多，反应温度过低，导致煤气品质降低。

根据本发明的又一个具体实施例，气化剂可以为二氧化碳和富氧的混合气，二氧化碳的质量与富氧中氧气体积的比值可以为0～19.5Kg/Nm³，例如可以为0Kg/Nm³、0.1Kg/Nm³、0.5Kg/Nm³、1.0Kg/Nm³、2.0Kg/Nm³、3.0Kg/Nm³、5.0Kg/Nm³、8.0Kg/Nm³、10.0Kg/Nm³、12.0Kg/Nm³、15.0Kg/Nm³、16.0Kg/Nm³、18.0Kg/Nm³、19.5Kg/Nm³等。发明人发现，当气化剂采用二氧化碳和富氧的混合气时，通过控制二氧化碳的质量与富氧中氧气体积的比值为上述范围，可以使二氧化碳和碳发生还原反应生成一氧化碳，并吸收反应层热量，使反应层温度维持在合理范围内，保持煤气品质及灰渣不结渣。优选地，二氧化碳的质量与富氧中氧气体积的比值可设置为1.0～15.0Kg/Nm³。更优选地，气化压力设置为100KPa时，二氧化碳的质量与富氧中氧气体积的比值可设置为约6.0Kg/Nm³；气化压力设置为2MPa时，水二氧化碳的质量与富氧中氧气体积的比值可设置为约14.0Kg/Nm³。如果二氧化碳的质量与富氧中氧气的体积之比过大，则可能反应层温度降低过大，导致煤气品质较差。

根据本发明的具体实施例，炉顶气化剂进气口和中段气化剂进气口的进气量可以为气化剂总进气量的30～90％(例如可以为30％、40％、50％、60％、70％、80％、90％等)，炉底气化剂进气口的进气量可以为气化剂总进气量的10～70％(例如10％、20％、30％、40％、50％、60％、70％等)，炉顶气化剂进气口与中段气化剂进气口的进气量比例可以为(70～90％)：(10～30％)，例如可以为70/30、80/20、90/10、75/25、85/15等。通过控制气化炉各进气口的气化剂进气量在上述范围，可以使上氧化层中产生焦油的挥发分直接被气化剂中的氧气氧化成煤气，避免焦油的产生，同时下氧化层中的碳被气化剂中的氧气氧化及水煤气反应生成煤气。

根据本发明的具体实施例，干燥层与干馏层的温度可以为200～600℃(例如可以为200℃、250℃、300℃、350℃、400℃、450℃、500℃、550℃、600℃等)，上氧化层的温度可以为600～1200℃(例如可以为600℃、700℃、800℃、900℃、1000℃、1100℃、1200℃等)，还原层的温度为600～900℃(例如可以为600℃、650℃、700℃、750℃、800℃、850℃、900℃等)，下氧化层的温度为600～1100℃(例如可以为600℃、700℃、800℃、900℃、1000℃、1100℃等)，灰渣层的温度可以为200～600℃(例如可以为200℃、250℃、300℃、350℃、400℃、450℃、500℃、550℃、600℃等)；环形空腔内的温度可以为200～800℃(例如可以为200℃、300℃、400℃、500℃、600℃、700℃、800℃等)。通过控制气化炉中各反应区域的温度在上述范围，可以使氧化层反应层维持合理的反应温度，保证煤气品质，同时使灰渣反应温度低于软化点，不发生结渣。

需要说明的是，针对上述套筒式双氧化层固定床气化炉所描述的特征及效果同样适用于该有机固废气化的方法，此处不再一一赘述。

下面参考具体实施例，对本发明进行描述，需要说明的是，这些实施例仅仅是描述性的，而不以任何方式限制本发明。

实施例1

套筒式双氧化层固定床气化炉采用单通道进料和中心排渣设计，其结构参考如图1所示，图1中：1-进料缓冲仓上阀，2-进料缓冲仓充泄压口，3-进料缓冲仓，4-进料缓冲仓下阀，5-惰性气体吹扫进气口，6-进料口，8-炉顶气化剂进气口，9-布料装置，10-套筒，11-煤气出气口，12-膜式水冷壁，13-炉篦，14-炉底气化剂进气口，15-渣仓上阀，16-渣仓，17-渣仓下阀，18-渣仓充泄压口，20-中段气化剂进气口，21-炉篦气化剂分布调节器，22-炉壁(气化炉体)，23-炉腔，24-环形空腔，25-刮刀。

1)进料

本实施例的有机固废气化炉为圆锥形的进料口6，上下窄中间宽的圆柱体的进料缓冲仓3以及圆柱体的气化炉体构成，进料口6和进料缓冲仓3之间安装有进料缓冲仓上阀1，并通过法兰连接。进料缓冲仓3和气化炉体之间安装有进料缓冲仓下阀4，并通过法兰连接，进料缓冲仓3侧边设有进料缓冲仓充泄压口2。物料从进料口6进入气化炉，此时炉内存在一定压力，进料缓冲仓下阀4保持密闭状态，打开进料缓冲仓上阀1使进料口中的物料进入到进料缓冲仓3中，此时进料缓冲仓3处于常压状态，待进料缓冲仓3中加入物料后关闭进料缓冲仓上阀1，实现进料缓冲仓3的密封，此时通过进料缓冲仓充泄压口2进行充压，使进料缓冲仓3中压力与反应炉内压力一致，通过进料缓冲仓下阀4下部的吹扫进气口5通入氮气、水蒸气或二氧化碳，使进料缓冲仓下阀4下部气氛为不可燃气体，打开进料缓冲仓下阀4，使进料缓冲仓3内物料在重力作用下进入气化反应区进行气化。进料缓冲仓3内物料完全进入气化区后关闭进料缓冲仓下阀4，通过进料缓冲仓充泄压口2进行进料缓冲仓3泄压，达到常压状态，打开进料缓冲仓上阀3开启新一轮进料。

2)气化剂进气

炉体22内设有三处气化剂进气口，一是炉顶气化剂进气口8，位于惰性气体吹扫进气口5下方气化炉体22的顶部，环形均匀设置有多个，通过对称布置实现顶部均匀布气。二是中段气化剂进气口20水平布置于炉体中段偏上区域，沿周向水平布置。三为炉底气化剂进气口14，该进气口与底部炉篦13连通，通过炉篦13的布气口实现底部均匀布气，炉篦13内部布置有炉篦气化剂分布调节器21。炉体顶部和炉篦13上下形成的进气口均匀布气能够确保物料在气化反应区内形成均匀稳定的反应层，避免出现不均匀反应的现象。中段气化剂进气口20用于控制上氧化层位置，避免出现上氧化层过高或者过低问题，当气化原料热值较低或固定碳含量较低时，炉底气化剂进气口14的气化剂供入量需求量较少，通过降低调节炉篦气化剂分布调节器21的高度，实现小流量的均匀布气。三个气化剂进气口通入的气化剂为富氧(氧气浓度100％)和水蒸气。

3)气化过程

本实施例的有机固废气化炉的气化炉体22为主要气化反应区域，中段安装有套筒10，自上而下可以分为干燥层、干馏层、上氧化层、还原层、下氧化层、灰渣层。干燥层、干馏层位于套筒10上部，上氧化层位于套筒10上部，套筒位于还原层区域内，套筒10下端为上还原层和下还原层的交界，，下氧化层、灰渣层位于套筒10下部。物料从进料缓冲仓3进入气化炉体22内，由布料装置9实现物料在干燥层的均匀布料，干燥层温度在20～200℃范围内，物料中的水分受热蒸发进入到气相，经过干燥的物料进入干馏层释放挥发分，生成焦油和半焦，干馏层的温度在200～600℃范围。焦油和半焦进入到上氧化层内，焦油和半焦与气化剂中的氧气发生氧化反应释放热量使上氧化层温度能达到600～1200℃，同时部分焦油也在高温区发生裂解，半焦由于气固接触较不充分仅部分发生氧化反应，以半焦为主的物料重力作用下进入到还原层，上氧化层氧化生成的二氧化碳、水与还原层的半焦发生气化反应，从而提高煤气品质。还原层未反应完的半焦进入到下氧化层与炉底气化剂进气口14通入的气化剂发生进一步氧化及水煤气反应释放热量。还原层的热量来源于上氧化层和下氧化层的传热，温度范围在600～900℃之间，下氧化层的温度范围在600～1100℃内。半焦在下氧化层发生完全氧化反应后变为灰渣进入炉篦13上方的灰渣层，灰渣层温度范围在200～600℃内，炉篦13通过电机带动旋转，将上方灰渣层的灰渣由刮刀25实现炉渣的破碎，避免大块的灰渣堵塞，灰渣通过炉篦13下方的收集口进入渣仓16。炉底气化剂进气口通入的气化剂经由炉篦布气孔进入灰渣层与灰渣进行换热实现气化剂的加热以及灰渣的冷却。

4)排渣

炉体下方的渣仓16为交替排灰，渣仓下阀17为关闭状态，渣仓上阀15为打开状态，灰渣由炉篦破碎后沿下方的中心收集口在重力作用下进入渣仓16，之后关闭渣仓上阀15，通过渣仓充泄压口18，泄压使渣仓16压力变为常压状态，打开渣仓下阀17，排出灰渣，之后关闭渣仓下阀17，通过渣仓充泄压口18进行充压，渣仓16压力和炉内相同，之后打开渣仓上阀15使灰渣层的灰渣进入渣仓16内开始新一轮排渣。

5)出气

炉体中段上氧化层下方和还原层中上部安置有套筒10，套筒10与气化炉体22之间存在夹层，填充物料开始反应后该区域会形成环形空腔24，环形空腔区域有煤气出气口11，沿周向水平均匀布置，能够有效实现均匀出气，避免单侧出气口造成的炉层反应不均匀问题。环形空腔下方的物料起到过滤作用，减少燃气中的颗粒物。同时空腔受上氧化层和还原层辐射具有较高温度，在200～800℃范围内，携带有焦油的燃气经过了上氧化层、还原层以及套筒外环形空腔，确保焦油能够在高温下充分裂解气化，最终由煤气出气口11得到低焦油、低颗粒物、高热值的可燃气。

气化炉体22外层为膜式水冷壁12，通过膜式水冷壁12避免炉体产生较高温度向外辐射热量同时有效避免炉内因为高温产生的结焦挂焦现象，同时较传统采用水夹套的方式可以有效避免鼓包问题。

以下为具体的气化炉运行实施案例：

该气化炉的炉内径为3.2m，处理物料为生物质，处理量为6400Kg/h。主要操作条件及气化结果如下：

(1)物料工业分析如下表所示

	M<sub>t</sub>(％)	M<sub>ad</sub>(％)	A<sub>ad</sub>(％)	V<sub>ad</sub>(％)	Q<sub>net,ar</sub>(MJ/kg)
						生物质	5.00	3.16	2.59	75.59	18.25

(2)操作条件：

气化压力：常压

气化剂：富氧(氧气浓度100％)+水蒸气

氧气量：950Nm³/h

水蒸气量：1900Kg/h

(3)气化结果：

产气量：8450Nm³/h

燃气组成：H₂：24.39％，CO：50.02％，CH₄：3.32％，CO₂：19.97％，N₂：1.29％，O₂：0.65％，C_nH_m：0.36％。

气化效率：76％

灰渣含碳量：2.8％

燃气焦油含量：<1g/Nm³

实施例2

套筒式双氧化层固定床气化炉采用双通道进料和侧排渣设计，其结构参考如图2所示，图2中：1-进料缓冲仓上阀，2-进料缓冲仓充泄压口，3-进料缓冲仓，4-进料缓冲仓下阀，5-惰性气体吹扫进气口，6-进料口，7-过渡仓，8-炉顶气化剂进气口，9-布料装置，10-套筒，11-煤气出气口，12-膜式水冷壁，13-炉篦，14-炉底气化剂进气口，15-渣仓上阀，16-渣仓，17-渣仓下阀，18-渣仓充泄压口，19-进料缓冲仓连通阀门，20-中段气化剂进气口，21-炉篦气化剂分布调节器，22-炉壁(气化炉体)，23-炉腔，24-环形空腔，25-刮刀。

1)进料

本实施例的气化炉由双通道进料装置、气化炉体、侧排渣装置组成。双通道进料装置由a、b两组进料缓冲仓上阀1、进料缓冲仓充泄压口2、进料缓冲仓3、进料缓冲仓下阀4、惰性气体吹扫进气口5、顶部的进料口6和进料缓冲仓之间的进料缓冲仓连通阀门19组成。双通道进料工作流程为进料缓冲仓3a处于常压状态时，进料缓冲仓连通阀门19和进料缓冲仓下阀4a处于关闭状态，进料缓冲仓上阀1a处于打开状态，物料经由进料口6通过打开的进料缓冲仓上阀1a进入到进料缓冲仓3a中，之后关闭进料缓冲仓上阀1a，进料缓冲仓3a形成常压密闭空间。同时另一个进料缓冲仓3b已经装填好的物料，通过进料缓冲仓充泄压孔2b使进料缓冲仓3b内的压力与炉内压力相同，通过进料缓冲仓下阀4b下部的惰性气体吹扫进气口5b通入氮气、水蒸气或二氧化碳，使进料缓冲仓下阀4b下部气氛为不可燃气体，打开进料缓冲仓下阀4b，物料经重力作用落入过渡仓7内，过渡仓7内的气体进入进料缓冲仓3b，然后关闭进料缓冲仓下阀4b，打开进料缓冲仓连通阀门19，使进料缓冲仓3b中的高压气体进入到进料缓冲仓3a，使两个进料缓冲仓的压力相同，此时关闭进料缓冲仓连通阀门19，没有物料的进料缓冲仓3b通过进料缓冲仓充泄压孔2b进行泄压，使进料缓冲仓3b变为常压状态，然后打开进料缓冲仓上阀1b进行装料，有物料的进料缓冲仓3a通过进料缓冲仓充泄压孔2a进行充压，使压力与炉内压力相同，通过进料缓冲仓下阀4a下部的惰性气体吹扫进气口5a通入氮气、水蒸气或二氧化碳，使进料缓冲仓下阀4a下部气氛为不可燃气体，之后打开进料缓冲仓下阀4a使物料在重力作用下进入过渡仓7，两个进料缓冲仓交替工作，有效的提高充泄压效率，减少了泄压过程排出的含尘气体。

2)气化剂进气

气化炉体22主要由炉顶气化剂进气口8、布料装置9、套筒10、煤气出气口11、炉篦13、炉底气化剂进气口14、膜式水冷壁12、中段气化剂进气口20、炉篦气化剂分布调节器21构成。炉顶气化剂进气口8位于过渡仓7侧边布置，沿周向对称设置有多个炉顶气化剂进气口，通过在过渡仓区域形成的空腔以及多个炉顶气化剂进气口从而实现顶部的均匀布风。中段气化剂进气口20位于套筒10上方位置，沿周向水平布置，用于调控上氧化层位置，避免出现上氧化层过高或者过低问题。炉底气化剂进气口14与底部炉篦13连通，通过炉篦13上的布气孔实现底部的均匀布风。炉篦气化剂分布调节器21位于炉篦13内部空腔中，当气化原料为低热值或固定碳含量较低时，炉底气化剂进气口14气化剂供入量需求量较少，通过降低调节炉篦气化剂分布调节器21的高度，实现小流量的均匀布气。通过炉顶气化剂进气口8和炉底气化剂进气口14的均匀布风能够确保物料在气化反应区内形成均匀稳定的反应层，避免出现不均匀反应的现象。气化剂进气口8和14通入的气化剂为空气和水蒸气。布料装置9位于过渡仓7正下方的气化炉体上部，从过渡仓7落入炉内的物料通过布料装置9实现炉内的均匀布料。炉体外层为膜式水冷壁12避免炉内高温向外界辐射，同时也避免炉内壁发生结渣现象，较传统采用水夹套的方式可以有效避免鼓包问题。

3)气化过程

炉内反应区自上而下可以分为干燥层、干馏层、上氧化层、还原层、下氧化层、灰渣层。干燥层、干馏层位于炉内套筒上方，在上氧化层下方和还原层中上部之间的区域安置套筒，下氧化层、灰渣层位于套筒下方。布料装置9实现物料在干燥层的均匀布料，干燥层温度在20～200℃范围内，物料中的水分受热蒸发进入到气相，经过干燥的物料进入挥发层释放挥发分，生成焦油和半焦，干馏层的温度在200～600℃范围。焦油和半焦进入到上氧化层内，焦油和半焦与气化剂中的氧气发生氧化反应释放热量使上氧化层温度能达到600～1200℃，同时部分焦油也在高温区发生裂解，半焦由于气固接触较不充分仅部分发生氧化反应，以半焦为主的物料重力作用下进入到还原层，上氧化层氧化生成的二氧化碳、水与还原层的半焦发生气化反应，从而提高产气品质。还原层未反应完的半焦进入到下氧化层与炉底气化剂进气口14通入的气化剂发生进一步氧化反应释放热量。还原层的热量来源于上氧化层和下氧化层的热辐射，温度范围在600～900℃之间，下氧化层的温度范围在600～1100℃内。半焦在下氧化层发生完全氧化反应后变为灰渣进入炉篦13上方的灰渣层，灰渣层温度范围在200～600℃内，炉篦13通过电机带动旋转，炉篦13上带有刮刀25可以实现灰渣的破碎，避免大块的灰渣堵塞。炉底气化剂进气口14通入的气化剂经由炉篦布气口进入灰渣层与灰渣进行换热实现气化剂的加热以及灰渣的冷却。

4)排渣

炉体下方的渣仓16为交替排灰，渣仓下阀17为关闭状态，渣仓上阀15为打开状态，灰渣由炉篦破碎后通过侧方的排渣口通过旋转挤压进入渣仓16，之后关闭渣仓上阀15，通过渣仓充泄压口18泄压，渣仓16压力变为常压状态，打开渣仓下阀17，排出灰渣，之后关闭渣仓下阀17，通过渣仓充泄压口18进行充压，渣仓16压力和炉内相同，之后打开渣仓上阀15使灰渣层的灰渣进入渣仓16内开始新一轮排渣。

5)出气

炉体中段上氧化层下方和还原层中上部安置有套筒10，套筒10为耐热钢，套筒10与炉体形成夹层，填充物料开始反应后该区域会形成环形空腔24，环形空腔区域有水平布置的煤气出气口11，能够有效实现均匀出气。夹层空腔下方的物料起到过滤作用，减少燃气中的颗粒物。同时环形空腔受上氧化层和还原层辐射具有较高温度，在200～800℃范围内，携带有焦油的燃气经过了上氧化层、还原层以及套筒10外夹层空腔，确保焦油能够在高温下充分裂解气化，最终由煤气出气口11得到低焦油、低颗粒物、高热值的可燃气。

该气化炉的炉底内径为3.2m，处理物料为生物质，处理量为4000Kg/h。主要操作条件及气化结果如下：

(1)物料工业分析如下表所示

	M<sub>t</sub>(％)	M<sub>ad</sub>(％)	A<sub>ad</sub>(％)	V<sub>ad</sub>(％)	Q<sub>net,ar</sub>(MJ/kg)
						生物质	5.00	3.16	2.59	75.59	18.25

(2)操作条件：

气化压力：100KPa

气化剂：空气+水蒸气

空气量：6100Nm³/h

水蒸气量：1000Kg/h

(3)气化结果：

产气量：9600Nm³/h

燃气组成：H₂：15.88％，CO：18.65％，CH₄：3.17％，CO₂：10.84％，N₂：50.61％，O₂：0.40％，C_nH_m：0.45％。

气化效率：73％

灰渣含碳量：3.1％

燃气焦油含量：<1g/Nm³

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种套筒式双氧化层固定床气化炉，其特征在于，包括：

进料装置；

反应区炉体，所述反应区炉体设在所述进料装置下方，所述反应区炉体包括炉壁和炉腔，所述炉腔上段设有布料装置、中段设有套筒、底部设有炉篦，所述套筒与所述炉壁之间形成有环形空腔，所述套筒上部为上宽下窄结构且所述套筒的上端止抵于所述炉壁；

炉顶气化剂进气口，所述炉顶气化剂进气口设在所述炉壁的上部和/或顶部上，所述炉顶气化剂进气口延伸至所述炉腔内；

中段气化剂进气口，所述中段气化剂进气口设在所述炉壁的中部且高于所述套筒所在区域布置，所述中段气化剂进气口延伸至所述炉腔内；

炉底气化剂进气口，所述炉底气化剂进气口设在所述炉壁的下部且位于所述炉篦的下方，所述炉底气化剂进气口延伸至所述炉腔内并与所述炉篦的下部连通；

煤气出气口，所述煤气出气口设在所述炉壁的中部且位于所述环形空腔所在的区域内；

气化剂分布调节器，所述气化剂分布调节器可上下移动地设在所述炉底气化剂进气口的出口端，且位于所述炉篦内；

排渣装置，所述排渣装置设在所述反应区炉体的下方或侧下方。

2.根据权利要求1所述的套筒式双氧化层固定床气化炉，其特征在于，至少满足以下条件之一：

包括多个炉顶气化剂进气口，所述多个炉顶气化剂进气口在所述炉壁的上部和/或所述炉壁的顶部上均匀布置；

包括多个中段气化剂进气口，所述多个中段气化剂进气口沿所述炉壁的周向均匀、水平布置；

包括多个煤气出气口，所述多个煤气出气口沿所述炉壁的周向均匀、水平布置。

3.根据权利要求1所述的套筒式双氧化层固定床气化炉，其特征在于，至少满足以下条件之一：

所述进料装置包括至少一个进料通道，每个所述进料通道由上到下依次布置有进料口、进料缓冲仓上阀、进料缓冲仓、进料缓冲仓下阀和惰性气体吹扫进气口，所述进料缓冲仓的侧部形成有进料缓冲仓充泄压口；

所述炉壁顶部通过过渡仓与所述进料装置相连，所述过渡仓与所述炉腔连通且所述过渡仓的侧壁上布置有所述炉顶气化剂进气口；

所述炉壁外侧为膜式水冷壁或夹套水冷壁。

4.根据权利要求3所述的套筒式双氧化层固定床气化炉，其特征在于，至少满足以下条件之一：

所述进料装置包括两个所述进料通道，两个所述进料通道的进料缓冲仓之间设有连通阀门；

所述进料通道的出料端与所述过渡仓连通且位于所述炉顶气化剂进气口的上方；

所述套筒上端距离所述进料缓冲仓下阀的高度与所述反应区炉体总高度的比值为(0.4～0.8)：1，所述套筒下端距离所述炉篦顶部的高度与所述反应区炉体总高度的比值为(0.2～0.6)：1，所述套筒的高度与所述反应区炉体内径的比值为(0.2～0.6)：1；

所述环形空腔的最大厚度与所述反应区炉体内径的比值(0.1～0.3)：1；

所述反应区炉体的内径为0.3～8m；

所述膜式水冷壁为列管式或盘管式。

5.根据权利要求1所述的套筒式双氧化层固定床气化炉，其特征在于，至少满足以下条件之一：

所述炉篦可旋转设置，且所述炉篦上形成有布风口；

所述炉壁的下部呈倒锥形结构，所述炉壁上与所述炉篦对应的区域设有用于破碎灰渣的刮刀，所述倒锥形结构的底部形成有出渣口，所述出渣口与所述排渣装置相连；

所述炉篦上设有用于破碎灰渣的刮刀，所述炉壁下部的侧壁上形成有出渣口，所述出渣口与所述排渣装置相连；

所述排渣装置由上至下依次包括渣仓上阀、渣仓和渣仓下阀，所述渣仓的侧部设有渣仓充泄压口；

所述反应区炉体上设有测压装置和/或测温装置，所述测压装置用于检测所述反应区炉体内的压力，所述测温装置用于检测所述反应区炉体内的温度。

6.一种采用权利要求1～5中任一项所述的套筒式双氧化层固定床气化炉实施有机固废气化的方法，其特征在于，包括：

利用进料装置向反应区炉体供给有机固废；通过惰性气体吹扫进气口向进料装置下方吹扫惰性气体；

利用炉顶气化剂进气口、中段气化剂进气口和炉底气化剂进气口向所述反应区炉体供给气化剂，将所述反应区炉体由上至下分为干燥层、干馏层、上氧化层、还原层、下氧化层和灰渣层；

使所述有机固废发生气化反应，得到可燃气和灰渣；使所述可燃气通过套筒与炉壁之间的环形空腔排出所述反应区炉体；

利用排渣装置将所述灰渣排出所述反应区炉体。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述反应区炉体内的压力为0～10Mpa。

8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，至少满足以下条件之一：

所述气化剂包括选自水蒸气、二氧化碳、空气和富氧中的至少之一，所述富氧中氧气的含量为21～100v％；

所述气化剂为水蒸气和富氧的混合气，所述水蒸气的质量与所述富氧中氧气体积的比值为0～8.0Kg/Nm³；

所述气化剂为水蒸气和空气的混合气，所述气化剂的温度为40～70℃；

所述气化剂为二氧化碳和富氧的混合气，所述二氧化碳的质量与所述富氧中氧气体积的比值为0～19.5Kg/Nm³。

9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述炉顶气化剂进气口和所述中段气化剂进气口的进气量为所述气化剂总进气量的30～90％，所述炉底气化剂进气口的进气量为所述气化剂总进气量的10～70％，所述炉顶气化剂进气口与所述中段气化剂进气口的进气量比值为(70～90)：(10～30)。

10.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述干燥层与所述干馏层的温度为200～600℃，所述上氧化层的温度为600～1200℃，所述还原层的温度为600～900℃，所述下氧化层的温度为600～1100℃，所述灰渣层的温度为200～600℃；所述环形空腔内的温度为200～800℃。

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