CN1397763A - 一种垃圾处理方法及其装置 - Google Patents

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Abstract

一种垃圾处理方法，气化剂进入灰渣层发生热交换，加热后向上进入氧化层，热量由CO2携带到还原层，与碳发生还原反和水煤气，主要成分为CO和H2，可燃气经燃气入口12，通过燃气出口7、16向炉外输出；在干馏层产生的燃气向下进入900～1100摄氏度的还原层，二恶英类物质发生完全分解，进入燃气进口12，通过燃气出口7、16向炉外输出。一种垃圾处理装置，炉体6有燃气通道，燃气通道一端为燃气入口12，另一端为燃气出口7、16，燃气进口12位于炉体6内，燃气出口7、16与炉体6空腔不直接相通，只与燃气通道相连，炉体6上部的自身空腔为封闭状态。本发明不仅可以将燃气中的二恶英类物质有效地在气化过程中分解，而且还可以在较大的气化强度下以较高的气化效率稳定地运行。

Description

一种垃圾处理方法及其装置
一、技术领域
本发明属于热解气化处理方法及其装置技术领域，特别是涉及垃圾处理方法及其装置。
二、背景技术
成型垃圾的气化如果采用传统的气化炉，将不可避免地使产生的燃气中含有剧毒的二恶英类物质，其合成温度为400到600摄氏度，在摄氏850度的条件下2秒中内可全部分解。在传统的气化炉中气化剂从炉底进入气化炉，气化炉由下而上为灰渣层、氧化层、还原层、干馏层、干燥层，氧化层为炉内温度最高处，其次为还原层，再次为干馏层，干燥层温度最低。在气化炉中二恶英类物质产生于干馏层中，干馏层的温度为350～800摄氏度，由于二恶英合成后只经过温度低于摄氏350度的干燥层后即离开气化炉，在气化炉中不可能发生分解，因此煤气中将含有大量剧毒的二恶英类物质，所以传统的气化炉不能用于成型垃圾的气化。
与本发明相关的背景文件为垃圾再生燃气发生炉(专利申请号00124777.8)，其在背景文件中公开的“垃圾反火气化炉”的目的是气化成型垃圾，并在气化成型垃圾的过程中将成型垃圾在干馏阶段产生的二恶英类剧毒物质有效地分解。其结构是，气化炉的炉体内，除底部有一可旋转的塔形炉栅外是中空的，气化剂的进口在炉体上部，燃气出口在炉体底部。工作时，成型垃圾原料从炉顶加入，在塔形炉栅的承托下，形成物料床层。气化剂从气化炉的顶部进入气化炉，自上而下依次通过干燥层、干馏层、氧化层、还原层、灰渣层，产生的燃气通过塔形炉栅的间隙后，经设置在塔形炉栅下的燃气出口输出。在干馏层中合成的二恶英类物质离开气化炉前将通过温度高达1100～1300摄氏度的氧化层和温度为900～1100摄氏度的还原层，所以当燃气离开气化炉时，其中的二恶英类物质已经完全分解，因此可以制取洁净的燃气。
反火气化炉有以下两个不足之处是不可避免的：一为气化效率较低，由于反火气化炉的氧化层在还原层之上，气化剂首先进入氧化层，在氧化层中发生 的氧化反应，并放出大量的热量，供下部还原反应之用；在还原层中主要发生 的还原反应以及 的水煤气反应。当还原层下部的温度随着反应的进行而下降到反应停止时，物料层成为灰渣层。由于还原反应和水煤气反应都必须在碳过剩的环境中进行，所以还原层中必须保持较高的碳含量，相应的转入灰渣层的物料中碳含量较高，一般将超过5％，所以反火气化的气化效率较低。二为气化强度较低。在反火气化炉中为了保证气化的连续、稳定的进行，气化剂的通入速度将受到严格的控制，气化剂的通入速度增加将使炉内氧化层厚度增加，并使氧化层向下移动，造成还原层的减薄和下移，使还原反应失去必要的时间，导致还原反应不充分，燃气中CO2含量增加，CO和H2的含量减少，燃气质量下降，严重时还将由于燃气中氧含量过高而发生事故。氧化层的下降还将使灰渣层温度上升，对炉栅的运行和寿命造成严重的危害，所以反火气化只能在较小的气化强度下工作。
三、发明内容
本发明需要解决的技术问题是：提供一种垃圾处理方法及其装置，它不仅可以将燃气中的二恶英类物质有效地在气化过程中分解，而且还可以在较大的气化强度下以较高的气化效率稳定地运行。
本发明的技术解决方案是：一种垃圾处理方法，垃圾从料仓10经过料斗9加入炉体6中，气化剂进入灰渣层发生热交换，加热后气化剂向上进入氧化层，放热，热量由氧化反应产物CO2携带到还原层，与碳发生还原反应和水煤气反应，生成可燃气体，主要成分为CO和H2，产生的可燃气经燃气入口12，通过燃气出口7、16向炉外输出；在干镏层产生的燃气向下进入900～1100摄氏度的还原层，二恶英类有毒物质在高温下发生完全分解，然后进入燃气进口12，通过燃气出口7、16向炉外输出。
一种垃圾处理装置，包括炉栅3、炉体6、料斗9和气化剂进口管道11，其特征是：所述炉体6有燃气通道，所述的燃气通道一端为燃气入口12，另一端为燃气出口7、16，所述的燃气进口12位于炉体6内，所述的燃气出口7、16与炉体6空腔不直接相通，只与燃气通道相连，所述的炉体6上部的自身空腔为封闭状态，所述的进口管道11位于炉体6的下部。
本发明与反火气化比较具有以下优点，第一，氧化层中物料的碳含量从上到下逐步降低，而氧化层所接触的气化剂中的氧含量则是从上到下逐步升高。这就使氧化层物料在碳含量较低时接触到氧含量很高的新鲜的氧化剂，从而保证氧化反应进行得较为彻底，因此灰渣中的碳含量比反火气化法大大减低，使气化效率大大提高。第二，可以在较大的气化强度下进行气化，当气化剂通入量加大后，相应使塔形炉栅的转速加快，提高灰渣排出速度，即可保证氧化层不上移，即使灰渣的数量增加，由于气化剂的流速增大，使之与灰渣之间的热交换加剧，因此灰渣的排出温度不会上升，故不会对塔形炉栅造成危害。所以，中置式成型垃圾气化炉的气化强度将比反火气化炉提高一倍以上。本发明所涉及的成型垃圾气化炉由于还原层的温度高达900～1000摄氏度，干馏时产生的剧毒二恶英类物质在此温度下将完全分解，输出的燃气中将不含有毒成分。不仅可以将燃气中的二恶英有效地在气化过程中分解，而且可以在较大的气化强度下以较高的气化效率稳定地运行。
四、附图说明
图1为本发明一种垃圾处理方法及其装置第一种实施例主视剖视图；
图2为本发明第二种实施例隔墙为一字形示意图；
图3为本发明第三种实施例隔墙为Y字形示意图；
图4为本发明第四种实施例主视剖视图；
图5为图4A-A向剖视图。
五、具体实施方案
附图1～5说明如下：1为气化炉支架；2为承灰盘；3为塔形炉栅；4为炉体空腔；5为隔墙；6为炉体；7、16为燃气出口；8为布料器；9为料斗；10为料仓；11为垂直燃气通道；12为燃气进口；13为鼓风管道；14为燃气水平通道；15为加料管；17为支燃气道；18为环形总燃气道。
下面结合附图详细描述本发明的实施例。
一种垃圾处理方法
下面结合附图1～3详细描述第一～三种实施例。成型垃圾从料仓10经过料斗9加入气化炉内，布料器8的作用是使加入的原料在炉内分布均匀。物料在炉体6中，物料由塔形炉栅3承托，塔形炉栅是可以旋转的，其作用是将灰渣连续不断地从炉体6中推挤到承灰盘2中，以保持气化的连续进行。料层由下而上自然形成灰渣层、氧化层、还原层、干馏层、干燥层。其特征是：所述炉体6中有燃气通道，所述的燃气通道一端为燃气入口12，另一端为燃气出口7，所述的燃气进口12位于炉体6内，所述的燃气出口7与炉体6空腔不直接相通，而只与燃气通道相连，因此燃气只有从燃气出口向外排出。所述的炉体6上部的自身空腔为封闭状态，所述的进口管道11位于炉体6的下部。
本实施例还包括隔墙5，该隔墙5置于炉体6中，所述的隔墙5上有燃气全部从其中通过的燃气通道。所述隔墙5的底部与炉栅3之间是中空的，该隔墙5上的燃气入口12位于炉体6内的还原层。所述的隔墙5可以完全用耐火砖砌筑而成，可以完全用无定型耐火材料浇注而成，也可以是两者结合而成。
所述的燃气通道包括垂直燃气通道11和水平燃气通道14，所述的垂直燃气通道11上端与水平燃气通道14相通，所述的水平燃气通道14端部既为燃气出口7。所述的多条垂直燃气通道11的底部有燃气入口12与原料床层相通。
当气化剂从鼓风管道13，通过塔形炉栅3进入灰渣层后，将与热灰渣发生热交换，气化剂温度升高，灰渣温度降低。经灰渣加热的气化剂向上进入氧化层，与原料发生氧化反应产生CO2，并放出大量的热量，一部分热量由物料自身通过热传导方式传递给上部还原层的物料，另一部分热量由氧化反应产物CO2携带到还原层，与还原层物料中的碳发生还原反应和水煤气反应，生成可燃气体。产生的可燃气进入燃气进口12，通过多条垂直燃气通道11上行，各垂直通道11上端与水平燃气通道14相通，燃气在水平燃气通道14中汇集后经燃气出口7向炉外输出。由于位于燃气进口12以上的原料得不到产生反应的气化剂，所以只会发生热分解，即干馏。干馏所需的热量一部分来自下部还原层物料的热传导，另一部分来自隔墙5的热传导。由于炉体6的上部没有与物料层相通的出口，干馏产生的燃气将向下行，到温度为900-1100摄氏度的还原层与还原层产生的燃气汇合，使燃气中所含剧毒的二恶英类物质发生彻底分解，然后进入燃气进口12，经垂直燃气通道11、水平燃气通道14，从燃气出口7向炉外输送。气化炉的底部由支架1支撑。
实施例2：如附图2所示的隔墙5是一道贯通炉体6，并通过炉体6中心的一字形隔墙，隔墙顶部为水平燃气通道14。水平燃气通道两端与燃气出口7相通。燃气出口可以是呈180度分布的两个，也可以仅有一个。
实施例3：如附图3所示的隔墙5是Y形的，隔墙5的中心位于炉体6的中心，墙夹角为120度，每道墙的顶端有水平燃气通道14并与燃气出口7相通。
本实施例可采取如附图3所示的加料和燃气出口的布置方式。在料斗9对应于由隔墙5所形成的三个空间布置三个加料管15，水平燃气通道14在炉体6中央处与燃气出口7相通，燃气出口7仅设一个。
本实用新型第四种实施例工作原理如下(见附图4-5)：料仓10中的固体物料经过料斗9加入炉体6中，气化剂从气化剂进口管道13通过塔形炉栅3进入炉体6，与其中的固体物料进行气化反应。其特征是：燃气出口16和环形总燃气道18相通，所述的支燃气道17与环形总燃气道18相通。所述的燃气出口16位于炉体6的外径，所述的环形总燃气道18和支燃气道17位于炉体6之中。燃气进口12和支燃气道17有若干个。
气化剂通过灰渣层向上进入氧化层，由氧化层产生的二氧化碳以及水蒸气向上进入还原层后，与还原层中的碳发生还原反应，生成一氧化碳和氢气，并从若干个燃气进口12，通过与燃气进口12数量相同、也可以不同的支燃气道17，在环形总燃气道18汇合后，由燃气出口管16向外输送。
物料层中的干馏层位于燃气进口管上部，干馏层中产生的干馏气中含有剧毒的二恶英类物质，由于炉体6的上部没有燃气出口，所以，随着干馏气的增加，炉体6上部的压力也逐渐增大，这将迫使干馏气向下，即向温度超过900度的还原层运动，此时干馏气中的有毒物质将在高温下全部裂解。经过高温裂解的燃气分别进入燃气进口12，燃气进口12位于固体物料床的还原层，通过支燃气道17，在环形总燃气道18汇合后，由燃气出口管16向输出。

Claims (13)

1、一种垃圾处理方法，其特征是：垃圾从料仓(10)经过料斗(9)加入炉体(6)中，气化剂进入灰渣层发生热交换，加热后气化剂向上进入氧化层，放热，热量由氧化反应产物CO2携带到还原层，与碳发生还原反应和水煤气反应，生成可燃气体，主要成分为CO和H2，产生的可燃气经燃气入口(12)，通过燃气出口(7、16)向炉外输出；在干镏层产生的燃气向下进入900～1100摄氏度的还原层，二恶英类有毒物质在高温下发生完全分解，然后进入燃气进口(12)，通过燃气出口(7、16)向炉外输出。
2、一种垃圾处理装置，包括炉栅(3)、炉体(6)、料斗(9)和气化剂进口管道(11)，其特征是：所述炉体(6)有燃气通道，所述的燃气通道一端为燃气入口(12)，另一端为燃气出口(7、16)，所述的燃气进口(12)位于炉体(6)内，所述的燃气出口(7、16)与炉体(6)空腔不直接相通，只与燃气通道相连，所述的炉体(6)上部的自身空腔为封闭状态，所述的进口管道(11)位于炉体(6)的下部。
3、根据权利要求2所述的一种垃圾处理装置，其特征是：它还包括隔墙(5)，所述的隔墙(5)上有燃气全部从其中通过的燃气通道，所述的燃气通道包括垂直燃气通道(11)和水平燃气通道(14)，所述的垂直燃气通道(11)上端与水平燃气通道(14)相通，所述的水平燃气通道(14)端部即为燃气出口(7)。
4、根据权利要求3所述的一种垃圾处理装置，其特征是：所述的燃气入口(12)位于还原层、炉体(6)的下部，并与多条垂直燃气通道(11)的底部相通。
5、根据权利要求3所述的一种垃圾处理装置，其特征是：所述隔墙(5)的底部与炉栅(3)之间是中空的。
6、根据权利要求3所述的一种垃圾处理装置，其特征是：所述的隔墙(5)呈一字形。
7、根据权利要求3所述的一种垃圾处理装置，其特征是：所述的隔墙(5)呈十字形。
8、根据权利要求3所述的一种垃圾处理装置，其特征是：所述的隔墙(5)呈Y形。
9、根据权利要求8所述的一种垃圾处理装置，其特征是：所述的料斗(9)对应于隔墙(5)所形成的三个空间布置3个加料管(15)，所述的水平燃气通道(14)在炉体(6)中央处与燃气出口(7)相通。
10、根据权利要求2所述的一种垃圾处理装置，其特征是：所述的燃气出口(16)与支燃气道(17)、环形总燃气道(18)相通。
11、根据权利要求10所述的一种垃圾处理装置，其特征是：所述的燃气出口管(16)位于炉体(6)的外径，所述的环形总燃气道(18)和支燃气道(17)位于炉体(6)之中。
12、根据权利要求10所述一种垃圾处理装置，  其特征是：所述的燃气进口(12)和支燃气道(17)有若干个。
13、根据权利要求10所述的一种垃圾处理装置，其特征是：所述的燃气进口(12)的数量可以与支燃气道(17)的数量相同，也可以不同。
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