CN116286096A - 大宗固废气化熔融炉及气化熔融方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了大宗固废气化熔融炉及气化熔融方法，气化反应塔上设有匀料装置、助剂入口、原料进口和燃气出口，并固定有气化风枪和熔融风枪；上熔池置于下熔池中，位于气化反应塔的出口下方；下熔池上设有熔渣调质枪、熔池风枪、放渣口和放锍口。固废送入气化反应塔内，喷入助剂一次调配炉渣组分；气化风枪向气化反应塔内喷入氧气和饱和水蒸气，与半焦发生气化反应，残余半焦和炉渣由熔融风枪的火焰进行气化、燃烧、炉渣软化和熔融后流入上熔池，并溢流到下熔池；熔渣调质枪向下熔池内喷入调质剂，二次调配熔渣组分，熔渣调质枪鼓氧对熔渣二次熔融；下熔池的烟气向上进入气化反应塔；热脏燃气由燃气出口排出。本发明实现大宗固废的燃气洁净生产。

Description

大宗固废气化熔融炉及气化熔融方法

技术领域

本发明涉及一种固废环保处置技术，尤其是涉及一种大宗固废气化熔融炉及气化熔融方法。

背景技术

气候变化是人类面临的全球性问题。在碳中和视角下，电力、冶金、化工、陶瓷、建材等行业，探寻以一般固废如生物质、污泥、生活垃圾、工业垃圾和危险废物气化技术生产燃气，耦合锅炉、窑炉洁净燃烧或基于洁净燃气提取氢气、合成醇油等深加工，积极开展各产业碳减排路径研究，得到当前的产业政策支持。

同时，为应对产业布局集聚化、利用方式低碳化、技术装备先进化、模式机制创新化、运营管理规范化等五方面的重点任务，大宗固废综合处置技术研发需满足：(1)设备大型化，发挥基地的产业集聚和链接效应；(2)发挥大宗固废综合利用对天然矿产资源的替代和对降碳的协同增效作用；(3)强化并推动先进技术装备的研发和产业化应用；(4)多产业、多品种固废协同处置，形成可复制、可推广的大宗固废综合利用技术；(5)强化大宗固废清洁生产和末端处置利用水平。

大宗固废主要以生活垃圾、工业垃圾、污泥、煤矸石、粉煤灰、尾矿(共伴生矿)、冶炼渣、工业副产石膏、建筑垃圾、农作物秸秆、填埋土(填埋场矿化垃圾)等普通固废为主，此外还有医疗垃圾和危险废物，目前的处置技术以填埋、堆肥和焚烧技术为主，但存在如下不足：(1)填埋占用大量土地；(2)堆肥处理量少，仅针对有机易降解、低重金属含量固废；(3)固废焚烧二噁英控制成本高，且未燃烬、含重金属、二噁英和散发恶臭的飞灰需二次处置。

固废气化熔融技术是一种新型的固废资源化热利用技术，炉内还原性氛围能抑制二噁英生成，产生的燃气应用途径广，可作为窑炉燃料和化工原料，金属可回收，且熔渣可作为建材原料，如生产人造石材、岩棉和水淬玻璃体等，资源化利用效率高，被认为是固废领域最具有发展前景的技术。

但目前已有技术的固废气化炉存在如下问题：(1)大多沿用煤气发生炉技术，氧化层温度一般低于炉渣软化温度，气化炉在炉况波动时会存在炉渣热灼减率高、重金属浸出毒性检测超标等现象；(2)受布风机构的限制，炉型规模偏小，气化炉难以实现大型化；(3)产生的热脏燃气因排气温度低，氯化氢、焦油和粉尘含量高，热脏燃气直接利用受到很大限制，比如耦合燃煤锅炉焚烧，不但造成锅炉腐蚀，而且生成的氯盐、二噁英和重金属污染粉煤灰和烟气，使其应用受到限制。

发明内容

本发明为解决现有固废气化炉结构、气化技术及燃气净化技术的不足，提出一种大宗固废气化熔融炉及气化熔融方法，实现大宗固废的燃气洁净生产应用，其特点是：(1)固废气化熔融炉可大型化，单炉产能甚至可超过大型焚烧炉，如单炉日产能达1000吨的生活垃圾气化熔融炉，如单炉日产能达500吨的多源固废气化熔融炉；(2)炉渣中的重金属经高温熔融，部分成为合金，部分晶格固化达到安全解毒；炉渣中的惰性组分经高温熔融，不但固废减容率高，且熔渣可作为建材原料，如生产人造石材、岩棉和水淬玻璃体等；(3)气化熔融炉热脏燃气出口设计温度大于500℃，热脏燃气经过净化塔的脱氯除尘处理转化成热净燃气，可作为天然气的替代能源，降低企业能源消耗成本；(4)可实施多源固废协同处置，一站式解决当地一般固废和危险废物，是大宗固废处置最为适合的技术之一。

本发明大宗固废气化熔融炉，包括气化反应塔和熔池。所述的气化反应塔是由反应塔顶盖和反应塔炉墙固定而成、具有底部开口的筒体。所述的反应塔顶盖安装有匀料装置，并开设有助剂入口；所述的反应塔炉墙上部开设有至少一个原料进口和至少一个燃气出口，其中燃气出口高于原料进口布置；反应塔炉墙位于原料进口下方位置固定有至少一支气化风枪，反应塔炉墙位于气化风枪下方位置固定有至少一支熔融风枪；气化反应塔的底部开口即为反应塔出口；原料进口处固定有料仓；所述的燃气出口接热脏燃气总管。

所述的熔池由上熔池和下熔池组成；所述的上熔池由上熔池炉底和固定在上熔池炉底顶部的上熔池炉墙构成；所述的下熔池由下熔池炉底、下熔池炉墙和熔池顶盖构成；下熔池炉墙固定在下熔池炉底上；熔池顶盖固定在下熔池炉墙上，并固定在气化反应塔的反应塔炉墙外壁底部；上熔池置于下熔池中，位于气化反应塔的反应塔出口正下方，上熔池炉底固定在下熔池炉底上；上熔池炉墙内壁尺寸大于反应塔出口内壁尺寸，上熔池炉墙的顶面与反应塔出口留有间距。

所述的下熔池炉墙设有至少一支熔渣调质枪；熔渣调质枪的一端插入下熔池炉墙内腔并高于上熔池炉墙设置，另一端接氧气管线，氧气管线上设有调质剂接口；下熔池炉墙设有至少一支熔池风枪；熔池风枪的一端插入下熔池炉墙内腔并低于上熔池炉墙设置；熔池风枪的氧气接口接氧气管线，熔池风枪的燃气接口接燃气支管，且熔池风枪的燃气接口处设有燃气调节阀门；下熔池炉墙设有至少一个放渣口和至少一个放锍口。

优选地，所述料仓的进料口接固废密闭型进料装置的出料口，固废密闭型进料装置选用液压推杆进料装置、双料钟进料装置、螺旋挤压进料装置和密封阀的一种或几种组合，几种组合时，包含装置间的转运机械。

优选地，所述气化风枪的一端插入反应塔炉墙内腔，另一端接氧气管线，氧气管线上设有水蒸气接口。

优选地，所述熔融风枪的一端插入反应塔炉墙内腔；熔融风枪的氧气接口接氧气管线，熔融风枪的燃气接口接燃气支管；且熔融风枪的燃气接口处设有燃气调节阀门。

优选地，所述的匀料装置自带动力源，匀料装置的搅拌棒插入气化反应塔内。

优选地，所述的燃气支管上设有天然气接口。

优选地，净化塔的进气口接热脏燃气总管，热脏燃气总管上设有脱酸剂接口。净化塔的出气口通过一根热净燃气总管接燃气风机的进气口，燃气风机的出气口通过另一根热净燃气总管接燃气利用单元和燃气支管。

本发明大宗固废气化熔融方法，具体如下：

固废经料仓和原料进口送入气化反应塔内形成料层；同时由反应塔顶盖布置的助剂入口喷入助剂，一次调配炉渣组分，并由匀料装置将气化反应塔内物料搅拌均匀；物料向气化反应塔的反应塔出口下移过程中，温度不断升高，脱氯生成的氯化氢在气化熔融炉中上部挥发，由燃气出口排出气化熔融炉；且物料也在下移过程中不断干燥、热解成为水蒸气、挥发分和半焦；通过气化风枪向气化反应塔内喷入氧气，且通过水蒸气接口并经气化风枪向气化反应塔内喷入饱和水蒸气，与半焦发生气化反应生成CO₂、CH₄、CO和H₂，残余的半焦和炉渣由熔融风枪向气化反应塔内喷入的火焰进行气化、燃烧、炉渣软化和熔融，熔渣(此时的熔渣还包含较多炉渣)经反应塔出口流入上熔池；上熔池充满熔渣后，溢流到下熔池；通过调质剂接口并经熔渣调质枪向下熔池内喷入调质剂，二次调配熔渣组分，并通过熔渣调质枪鼓氧对熔渣二次熔融，同时由熔池风枪向下熔池内喷入火焰保持熔池设计温度在1450±50℃，实现固废的熔渣烧结固化；若下熔池内熔渣达到渣线设计上限，由放渣口间歇或连续放出，下熔池底部的金属由放锍口间歇式定期排出；下熔池的烟气向上流入上熔池，进一步熔融上熔池的熔渣，并经反应塔出口向上进入气化反应塔；气化反应塔内产生的燃气逆流向上干馏、干燥固废，燃气含有氯化氢、粉尘和焦油成为热脏燃气，由燃气出口排出气化熔融炉外流入热脏燃气总管；

所述的助剂包含还原剂、炉渣组分调节剂和助熔剂的至少一种；还原剂为碎煤或焦炭；炉渣组分调节剂为石灰石或石英砂；助熔剂为纯碱、氟硅酸钠、无水硫酸钠、碳酸钾、硼砂和磷酸二氢氨的一种或多种混合料。

所述的调质剂包含组分调节剂、颜色调节剂和助熔剂的至少一种；组分调节剂为黏土、瓷土、磁石、陶土、长石和石英砂的一种或多种混合料；颜色调节剂为Li、Ti、Ni、Cr、Cu、Co、Fe的氧化物、含有氧化物的矿石粉末、工业颜料和矿渣的至少一种。

优选地，对在热脏燃气总管中输送的热脏燃气，喷入脱酸剂使酸性组分成为灰分，生成的灰分和热脏燃气混合流入净化塔除尘和脱酸，并分离出热净燃气和灰分；除尘后的热净燃气经燃气风机抽吸出净化塔，增压后一部分送往燃气利用单元，另一部分经燃气支管送往熔融风枪和熔池风枪助燃。所述的脱酸剂为钙基脱酸剂、钠基脱酸剂、镁基脱酸剂或氨基脱酸剂。

本发明具有的有益效果：

1.本发明的气化熔融炉设计成逆流式气化，床层特点为炉内物料在连续下移中温度逐渐升高，固废A脱氯生成的氯化氢在气化熔融炉中上部低温段挥发，由燃气出口排出气化熔融炉，减少气化熔融炉下部高温段的腐蚀，气化熔融炉寿命长；

2.本发明的气化熔融炉，部分自产燃气回流气化反应塔内循环助燃气化，回流燃气中的CO₂、H₂O和CmHn(焦油)等组分参与固废二次气化产生CO和H₂，燃气品质高，特别适合低热值工业有机固废的清洁安全处置，节省辅助燃料消耗，运行成本更低；

3.热脏燃气的净化塔采用干法脱酸除尘一体化装置等类似技术净化热脏燃气，净化塔耐酸耐高温，燃气干式净化无废水产生，热脏燃气的显热和焦油均能得到充分利用，系统节能效率高；

4.气化熔融炉设置匀料装置，规避床层烧穿现象，燃气热值高；

5.本发明气化熔融炉，在气化风枪向气化反应塔鼓氧的同时，喷入水蒸气与气化反应塔内炙热的半焦产生水煤气反应，增加燃气的CO和H₂组分，因此，本发明的气化熔融炉可应用于制氢行业；

6.本发明采用双熔池结构的气化熔融炉，首先以熔融风枪对气化反应塔内的炉渣一次熔融，再经熔渣调质枪对上熔池内的熔渣二次熔融，上熔池的熔渣蓄热池作用，可有效规避气化反应塔内的冷物料对下熔池熔渣液位、温度和压力波动的干扰，炉况更加稳定；

7.本发明在气化反应塔下部布置熔融风枪、在上熔池布置熔渣调质枪和在下熔池布置熔池风枪，满足各类固废的熔渣烧结固化，玻璃化率高；尤其熔融风枪和熔池风枪辅助热净燃气助燃，熔池在设计温度1450±50℃稳定运行，减少焦炭、天然气、液化石油气和成品油等昂贵能源消耗；

8.人造石材和岩棉等建材生产中，存在熔融设备投资高、熔融能耗高、天然矿石资源消耗高、调质剂的添加和混合难等痛点；本发明的大宗固废气化熔融炉，熔池兼具储渣、调质和保温功能，熔渣充分熔融、沉降、澄清、均化，尤其是在气化反应塔内喷入助剂一次调整炉渣组分，在上熔池设置熔渣调质枪，喷入熔渣调质剂对熔渣进行组分、颜色等的二次调整，解决了利用固废熔渣生产人造石材和岩棉时组分波动大、色泽差等因素引起的产品质量低和市场适应性差等应用推广难题；本发明的熔池放渣口排出的二次调质熔渣可压制成板材、利用模具铸造成型和生产岩棉，替代天然矿产资源，降低碳排放，提升企业经济效益；

9.本发明的气化熔融炉在气化反应塔布置气化风枪，形成气化反应塔内的还原性氛围；在气化反应塔下部布置熔融风枪对炉渣一次熔融，在上熔池布置熔渣调质枪对熔渣二次熔融，在下熔池布置熔池风枪，炉渣充分混合熔融；固废中的重金属经还原反应生成单质合金，并在熔池中结晶沉降分离，形成渣层和金属液层，因此本发明的气化熔融炉可应用于冶金行业；

10.本发明气化熔融炉产生的热脏燃气，经净化塔除尘脱氯后有益于下游燃气热利用单元的抗腐蚀和二噁英抑制，是一种燃气洁净生产技术；尤其是本发明的大宗固废燃气洁净生产技术耦合燃煤锅炉生产技术，热净燃气的应用不污染粉煤灰，不但能大量消纳当地固废提升企业效益，更符合碳减排的我国当前迫切需求。

附图说明

图1为本发明实施例一中大宗固废气化熔融炉的结构示意图。

图2为本发明实施例二中大宗固废气化熔融炉的结构示意图。

图中：1、气化反应塔，2、反应塔顶盖，3、助剂入口，4、料仓，5、原料进口，6、反应塔炉墙，7、气化风枪，8、熔融风枪，9、熔渣调质枪，10、上熔池炉墙，11、上熔池，12、上熔池炉底，13、下熔池炉底，14、反应塔出口，15、下熔池，16、放锍口，17、放渣口，18、下熔池炉墙，19、熔池风枪，20、熔池顶盖，21、匀料装置，22、燃气出口，23、氧气管线，24、供氧装置，25、燃气风机，26、燃气支管，27、燃气利用单元，28、热净燃气总管，29、净化塔，30、热脏燃气总管，A、固废，B、助剂，C、水蒸气，D、调质剂，E、脱酸剂，F、灰分，G、天然气。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明作进一步说明。

实施例一

如图1和图2所示，本发明是一种大宗固废气化熔融炉，可利用大宗固废进行燃气生产，包括气化反应塔1和熔池。气化反应塔1是由反应塔顶盖2和反应塔炉墙6固定而成、具有底部开口的筒体。反应塔顶盖2安装有匀料装置21，并开设有助剂入口3；反应塔炉墙6可为空心的圆柱形或方柱形，也可采用变截面设计；反应塔炉墙6上部开设有至少一个原料进口5和至少一个燃气出口22，其中燃气出口22高于原料进口5布置；反应塔炉墙6位于原料进口5下方位置固定有至少一支气化风枪7(气化风枪7为多支时，沿周向均布)，反应塔炉墙6位于气化风枪7下方位置固定有至少一支熔融风枪8(熔融风枪8为多支时，沿周向均布)；气化反应塔1的底部开口即为反应塔出口14；原料进口5处固定有料仓4，固废A可密闭送进料仓4，经原料进口5进入气化反应塔1，达成固废原料的密闭入炉，形成料层并高于气化风枪7位置进行稳定气化；燃气出口22接热脏燃气总管30。

具体地，本发明的气化熔融炉根据气化反应塔1内固废A下移和燃气反向上移的运动特点，可归类为逆流式气化熔融炉；随着气化熔融炉内固废A的不断下移，温度不断升高，固废A脱氯生成的氯化氢在气化熔融炉中上部低温段挥发，由燃气出口22排出气化熔融炉，减少对气化熔融炉下部高温段的腐蚀，延长气化熔融炉使用寿命。

具体地，料仓4的进料口接固废密闭型进料装置的出料口，固废密闭型进料装置选用液压推杆进料装置、双料钟进料装置、螺旋挤压进料装置和密封阀的一种或几种组合，几种组合时，包含装置间的转运机械。

具体地，气化风枪7的一端插入反应塔炉墙6内腔，另一端接氧气管线23，氧气管线23上设有水蒸气接口；通过氧气管线23并经气化风枪7向气化反应塔1内鼓氧，达成固废A气化生成CO₂、CH₄、CO和H₂等燃气组分和炉渣；进一步地，气化风枪7在向气化反应塔1鼓氧的同时，通过水蒸气接口并经气化风枪7喷入水蒸气C与气化反应塔1内炙热的半焦产生水煤气反应，增加燃气的CO和H₂组分；因此，本发明的气化熔融炉可应用于制氢行业。

具体地，熔融风枪8的一端插入反应塔炉墙6内腔；熔融风枪8的氧气接口接氧气管线23，熔融风枪8的燃气接口接燃气支管26；且熔融风枪8的燃气接口处设有燃气调节阀门，通过调节燃气流量，灵活控制气化反应塔1内炉渣的加热温度，达成炉渣一次熔融，熔渣和未及熔融的炉渣下移通过反应塔出口14排入熔池。

具体地，匀料装置21自带动力源，匀料装置21的搅拌棒插入气化反应塔1内，伸到内料层(床层)位置，搅拌气化反应塔1内的固废A，达成炉内气流和固废均布，规避床层烧穿现象，燃气热值高。

具体地，本发明通过助剂入口3向气化反应塔1内添加助剂B，达成一次调配炉渣Ca-Si-Al的组分比例和降低炉渣的熔点。

熔池为双熔池结构，由上熔池11和下熔池15组成；双熔池采取堆叠、嵌入式布置；上熔池11由上熔池炉底12和固定在上熔池炉底12顶部的上熔池炉墙10构成，形成浅池状结构，具有熔渣蓄热池作用，全量接收气化反应塔1的一次熔融炉渣，有效规避气化反应塔1内的冷物料对下熔池15熔渣液位、温度和压力波动的干扰，炉况更加稳定；下熔池15由下熔池炉底13、下熔池炉墙18和熔池顶盖20构成；下熔池炉墙18固定在下熔池炉底13上；熔池顶盖20固定在下熔池炉墙18上，并固定在气化反应塔1的反应塔炉墙6外壁底部；上熔池11置于下熔池15中，位于气化反应塔1的反应塔出口14正下方，上熔池炉底12固定在下熔池炉底13上；上熔池炉墙10内壁尺寸大于反应塔出口14内壁尺寸，上熔池炉墙10的顶面与反应塔出口14留有间距，作为上熔池11熔渣溢流口和下熔池15的烟气流入气化反应塔1内的通道。

下熔池炉墙18设有至少一支熔渣调质枪9(熔渣调质枪9为多支时，沿周向均布)；熔渣调质枪9的一端插入下熔池炉墙18内腔并高于上熔池炉墙10设置，另一端接氧气管线23，氧气管线23上设有调质剂接口；通过氧气管线23并经熔渣调质枪9向上熔池11内的炉渣鼓氧，达成熔渣二次熔融；熔渣调质枪9在向上熔池11内的熔渣鼓氧的同时，可通过调质剂接口并经熔渣调质枪9喷入调质剂D，混合熔渣熔融，达成因固废A原料组分的较大波动，或因熔渣生产建材的配伍需要，当下熔池15的熔渣组分经助剂B一次组分调配仍未达到设计要求时，二次调配熔渣的组分，使其能满足熔渣资源化利用更高要求，如生产人造石材、岩棉和水淬玻璃体等，提升大宗固废处置经济效益。下熔池炉墙18设有至少一支熔池风枪19；熔池风枪19的一端插入下熔池炉墙18内腔并低于上熔池炉墙10设置，使用时熔渣不得高于熔池风枪19；熔池风枪19的氧气接口接氧气管线23，熔池风枪19的燃气接口接燃气支管26，且熔池风枪19的燃气接口处设有燃气调节阀门，通过调节燃气流量，灵活控制下熔池15的温度，达成熔池恒温在设计温度1450±50℃。下熔池炉墙18设有至少一个放渣口17，根据渣线设计上限(不得高于熔池风枪19)要求定期或连续排放熔渣，熔渣可作为建材原料，如生产人造石材、岩棉和水淬玻璃体等，替代天然矿产资源，降低碳排放。下熔池炉墙18设有至少一个放锍口16，贴近下熔池炉底13布置，最底部放锍口16可以放空下熔池15的全部熔体，根据下熔池15金属液面设计上限要求定期或连续排放金属液到浇铸模具冷却后成为金属锭，因此本发明的气化熔融炉可应用于冶金行业。

具体地，燃气支管26上设有天然气接口，在气化熔融炉启停炉阶段，补充天然气G调节燃气支管26中的燃气品质，稳定熔池风枪19和熔融风枪8的火焰温度；启停炉的稳定操作，有利于保养气化熔融炉。

实施例二

在实施例一基础上，本发明大宗固废气化熔融炉还包括净化塔29，是一种对大宗固废进行燃气生产基础上还可实现燃气净化的气化熔融炉。

净化塔29的进气口接热脏燃气总管30，热脏燃气总管30上设有脱酸剂接口；气化熔融炉产生的含尘、焦油和氯化氢等组分的热脏燃气经燃气出口22流入热脏燃气总管30，同时经脱酸剂接口向热脏燃气总管30喷入粉状脱酸剂E，脱除热脏燃气的酸性污染物(如氯化氢)。净化塔29优选干法净化装置，净化经脱酸反应后的热脏燃气达成除尘和脱酸，并分离出热净燃气和灰分F，其中热净燃气为主产品，灰分F收集后另行处置；比如净化塔29可以采用干法脱酸除尘一体化装置(参照申请号为202211289389.7或202222775100.4的专利)等类似技术净化热脏燃气；当然，净化塔29根据燃气用途不同，也可选用其余的热脏燃气净化技术，达成工艺流程最优化。

净化塔29的出气口通过一根热净燃气总管28接燃气风机25的进气口，燃气风机25的出气口通过另一根热净燃气总管28接燃气利用单元27和燃气支管26；燃气风机25通过热净燃气总管28抽吸净化塔29分离出的热净燃气，增压后将一部分热净燃气送入下游的燃气利用单元27，达成热净燃气的洁净利用，将另一部分热净燃气经燃气支管26送入熔池风枪19和熔融风枪8，构成低热值固废A的燃气生产补燃调节体系，节省辅助燃料消耗。本发明通过部分自产燃气回流气化反应塔1助燃气化，回流燃气中的CO₂、H₂O、CmHn(焦油)等组分二次参与固废A的气化反应产生CO和H₂，提升燃气品质提升，特别适合低热值工业有机固废的清洁安全处置。

实施例三

本发明大宗固废气化熔融方法，具体如下：

固废A经固废密闭型进料装置送进料仓4，并经原料进口5密闭送入气化反应塔1内形成料层；同时由反应塔顶盖2布置的助剂入口3喷入助剂B，一次调配炉渣组分，并由匀料装置21将气化反应塔1内物料搅拌均匀；

物料向气化反应塔1的反应塔出口14下移过程中，温度不断升高，脱氯生成的氯化氢在气化熔融炉中上部低温段挥发，由燃气出口22排出气化熔融炉，减少对气化熔融炉下部高温段的腐蚀，延长气化熔融炉使用寿命；且物料也在下移过程中不断干燥、热解成为水蒸气、挥发分和半焦；通过气化风枪7向气化反应塔1内喷入氧气，且通过水蒸气接口并经气化风枪7向气化反应塔1内喷入饱和水蒸气C，与半焦发生气化反应生成CO₂、CH₄、CO和H₂，残余的半焦和炉渣由熔融风枪8向气化反应塔1内喷入的火焰进行气化、燃烧、炉渣软化和熔融，熔渣(此时的熔渣还包含较多炉渣)经反应塔出口14流入上熔池11；上熔池11充满熔渣后，溢流到下熔池15；

通过调质剂接口并经熔渣调质枪9向下熔池15内喷入调质剂D，二次调配熔渣组分，并通过熔渣调质枪9鼓氧对熔渣二次熔融，利于熔渣的资源化利用如生产人造石材、岩棉和水淬玻璃体等，同时由熔池风枪19向下熔池15内喷入火焰保持熔池设计温度在1450±50℃，实现固废的熔渣烧结固化，玻璃化率高；若下熔池15内熔渣达到渣线设计上限，由放渣口17间歇或连续放出，下熔池15底部的金属由放锍口16间歇式定期排出；

下熔池15的烟气向上流入上熔池11，进一步熔融上熔池11的熔渣，并经反应塔出口14向上进入气化反应塔1；

气化反应塔1内产生的燃气逆流向上干馏、干燥固废，燃气含有氯化氢、粉尘和焦油成为热脏燃气，由燃气出口22排出气化熔融炉外流入热脏燃气总管30；

由供氧装置24(比如制氧站)经氧气管线23向气化风枪7、熔融风枪8、熔渣调质枪9和熔池风枪19供氧，由燃气支管26向熔融风枪8和熔池风枪19供燃气，实现各风枪的操作功能；

具体地，助剂B包含还原剂、炉渣组分调节剂和助熔剂的至少1种；还原剂为碎煤、焦炭等；炉渣组分调节剂为石灰石、石英砂等；助熔剂为纯碱、氟硅酸钠、无水硫酸钠、碳酸钾、硼砂、磷酸二氢氨等的一种或多种混合料。

具体地，调质剂D包含组分调节剂、颜色调节剂和助熔剂的至少一种；组分调节剂为黏土、瓷土、磁石、陶土、长石和石英砂的一种或多种混合料；颜色调节剂为Li、Ti、Ni、Cr、Cu、Co、Fe的氧化物、含有氧化物的矿石粉末、工业颜料(如氧化铁红)和矿渣(如赤泥)的至少一种。

实施例四

在实施例三基础上，本发明大宗固废气化熔融方法，具体如下：

热脏燃气因含有粉尘、焦油和氯化氢等酸性气体，直接利用存在输送困难以及腐蚀管线和热能利用设备等问题，应用受到很大限制；

因此，对在热脏燃气总管30中输送的热脏燃气，喷入脱酸剂E使酸性组分如氯化氢等成为灰分F，生成的灰分F和热脏燃气混合流入净化塔29除尘和脱酸，并分离出热净燃气和灰分F；

除尘后的热净燃气经燃气风机25抽吸出净化塔29，增压后一部分送往燃气利用单元27，达成热净燃气的资源化利用，另一部分经燃气支管26送往熔融风枪8和熔池风枪19助燃，构成低热值固废的燃气生产补燃调节体系，节省辅助燃料消耗。

具体地，脱酸剂E为燃气净化和烟气净化等行业常用的钙基脱酸剂、钠基脱酸剂、镁基脱酸剂或氨基脱酸剂，如Ca(OH)₂、CaO、NaOH、Na₂CO₃、NaHCO₃、Mg(OH)₂、MgO和NH₃等；脱酸剂比例按脱酸效率的Ca/S比和Ca/2Cl比试验得到，一般为1～3。

Claims (9)

1.大宗固废气化熔融炉，包括气化反应塔和熔池，其特征在于：所述的气化反应塔是由反应塔顶盖和反应塔炉墙固定而成、具有底部开口的筒体；所述的反应塔顶盖安装有匀料装置，并开设有助剂入口；所述的反应塔炉墙上部开设有至少一个原料进口和至少一个燃气出口，其中燃气出口高于原料进口布置；反应塔炉墙位于原料进口下方位置固定有至少一支气化风枪，反应塔炉墙位于气化风枪下方位置固定有至少一支熔融风枪；气化反应塔的底部开口即为反应塔出口；原料进口处固定有料仓；所述的燃气出口接热脏燃气总管；

所述的熔池由上熔池和下熔池组成；所述的上熔池由上熔池炉底和固定在上熔池炉底顶部的上熔池炉墙构成；所述的下熔池由下熔池炉底、下熔池炉墙和熔池顶盖构成；下熔池炉墙固定在下熔池炉底上；熔池顶盖固定在下熔池炉墙上，并固定在气化反应塔的反应塔炉墙外壁底部；上熔池置于下熔池中，位于气化反应塔的反应塔出口正下方，上熔池炉底固定在下熔池炉底上；上熔池炉墙内壁尺寸大于反应塔出口内壁尺寸，上熔池炉墙的顶面与反应塔出口留有间距；

所述的下熔池炉墙设有至少一支熔渣调质枪；熔渣调质枪的一端插入下熔池炉墙内腔并高于上熔池炉墙设置，另一端接氧气管线，氧气管线上设有调质剂接口；下熔池炉墙设有至少一支熔池风枪；熔池风枪的一端插入下熔池炉墙内腔并低于上熔池炉墙设置；熔池风枪的氧气接口接氧气管线，熔池风枪的燃气接口接燃气支管，且熔池风枪的燃气接口处设有燃气调节阀门；下熔池炉墙设有至少一个放渣口和至少一个放锍口。

2.根据权利要求1所述大宗固废气化熔融炉，其特征在于：所述料仓的进料口接固废密闭型进料装置的出料口，固废密闭型进料装置选用液压推杆进料装置、双料钟进料装置、螺旋挤压进料装置和密封阀的一种或几种组合，几种组合时，包含装置间的转运机械。

3.根据权利要求1所述大宗固废气化熔融炉，其特征在于：所述气化风枪的一端插入反应塔炉墙内腔，另一端接氧气管线，氧气管线上设有水蒸气接口。

4.根据权利要求1所述大宗固废气化熔融炉，其特征在于：所述熔融风枪的一端插入反应塔炉墙内腔；熔融风枪的氧气接口接氧气管线，熔融风枪的燃气接口接燃气支管；且熔融风枪的燃气接口处设有燃气调节阀门。

5.根据权利要求1所述大宗固废气化熔融炉，其特征在于：所述的匀料装置自带动力源，匀料装置的搅拌棒插入气化反应塔内。

6.根据权利要求1所述大宗固废气化熔融炉，其特征在于：所述的燃气支管上设有天然气接口。

7.根据权利要求1所述大宗固废气化熔融炉，其特征在于：净化塔的进气口接热脏燃气总管，热脏燃气总管上设有脱酸剂接口；净化塔的出气口通过一根热净燃气总管接燃气风机的进气口，燃气风机的出气口通过另一根热净燃气总管接燃气利用单元和燃气支管。

8.大宗固废气化熔融方法，其特征在于：该方法具体如下：

固废经料仓和原料进口送入气化反应塔内形成料层；同时由反应塔顶盖布置的助剂入口喷入助剂，一次调配炉渣组分，并由匀料装置将气化反应塔内物料搅拌均匀；物料向气化反应塔的反应塔出口下移过程中，温度不断升高，脱氯生成的氯化氢在气化熔融炉中上部挥发，由燃气出口排出气化熔融炉；且物料也在下移过程中不断干燥、热解成为水蒸气、挥发分和半焦；通过气化风枪向气化反应塔内喷入氧气，且通过水蒸气接口并经气化风枪向气化反应塔内喷入饱和水蒸气，与半焦发生气化反应生成CO₂、CH₄、CO和H₂，残余的半焦和炉渣由熔融风枪向气化反应塔内喷入的火焰进行气化、燃烧、炉渣软化和熔融，熔渣经反应塔出口流入上熔池；上熔池充满熔渣后，溢流到下熔池；通过调质剂接口并经熔渣调质枪向下熔池内喷入调质剂，二次调配熔渣组分，并通过熔渣调质枪鼓氧对熔渣二次熔融，同时由熔池风枪向下熔池内喷入火焰保持熔池设计温度在1450±50℃，实现固废的熔渣烧结固化；若下熔池内熔渣达到渣线设计上限，由放渣口间歇或连续放出，下熔池底部的金属由放锍口间歇式定期排出；下熔池的烟气向上流入上熔池，进一步熔融上熔池的熔渣，并经反应塔出口向上进入气化反应塔；气化反应塔内产生的燃气逆流向上干馏、干燥固废，燃气含有氯化氢、粉尘和焦油成为热脏燃气，由燃气出口排出气化熔融炉外流入热脏燃气总管；

所述的助剂包含还原剂、炉渣组分调节剂和助熔剂的至少一种；还原剂为碎煤或焦炭；炉渣组分调节剂为石灰石或石英砂；助熔剂为纯碱、氟硅酸钠、无水硫酸钠、碳酸钾、硼砂和磷酸二氢氨的一种或多种混合料；

所述的调质剂包含组分调节剂、颜色调节剂和助熔剂的至少一种；组分调节剂为黏土、瓷土、磁石、陶土、长石和石英砂的一种或多种混合料；颜色调节剂为Li、Ti、Ni、Cr、Cu、Co、Fe的氧化物、含有氧化物的矿石粉末、工业颜料和矿渣的至少一种。

9.根据权利要求8所述大宗固废气化熔融方法，其特征在于：对在热脏燃气总管中输送的热脏燃气，喷入脱酸剂使酸性组分成为灰分，生成的灰分和热脏燃气混合流入净化塔除尘和脱酸，并分离出热净燃气和灰分；除尘后的热净燃气经燃气风机抽吸出净化塔，增压后一部分送往燃气利用单元，另一部分经燃气支管送往熔融风枪和熔池风枪助燃；所述的脱酸剂为钙基脱酸剂、钠基脱酸剂、镁基脱酸剂或氨基脱酸剂。

Images