CN202881202U

CN202881202U - 带等离子炬加热系统的生物质掺垃圾气化炉

Info

Publication number: CN202881202U
Application number: CN 201220607064
Authority: CN
Inventors: 黄耕; 马志
Original assignee: BEIJING HUANYU GUANCHUAN PLASMA TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: BEIJING HUANYU GUANCHUAN PLASMA TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2012-11-16
Filing date: 2012-11-16
Publication date: 2013-04-17
Anticipated expiration: 2022-11-16

Abstract

本实用新型是一种带等离子炬加热系统的生物质掺垃圾气化炉，该气化炉包括：气化炉体（1），作为气化炉体内衬的耐火材料层（2），设置在气化炉体顶部的进料口（3），设置在气化炉体上部侧面的炉气出口（4），设置在气化炉体下部侧面的氧化剂气体进口（5），设置在气化炉体下部侧面的等离子体炬（6），和设置在气化炉体底部侧面的炉渣出口（7）。本实用新型提供的生物质掺垃圾气化炉构思新颖独特，结构科学合理，能实现可再生资源原料和用途的扩大和方式创新，更好支持生物质发电和生物质化工项目的因地制宜建设，促进绿色能源的发展；生物质掺垃圾气化炉排出的炉气可收集利用，作为一定热值的燃气或生产化学品的原料气。

Description

带等离子炬加热系统的生物质掺垃圾气化炉

技术领域

本实用新型涉及一种工业炉，尤其是涉及一种带等离子炬加热系统的生物质掺垃圾气化炉，该气化炉节能环保安全可靠。

背景技术

我国拥有丰富的农林剩余物生物质材料，仅秸秆产量一年就超过7.2亿吨，折合标准煤约5亿吨。国家十分鼓励利用这些生物质材料进行气化（炭化）并制取燃气、燃料和化学品，以及用于发电。实践中大家也普遍认识到，保证原料供应是生物质发电和生物质化工项目正常运营的前提条件，因此要切实解决好生物质材料利用的因地制宜和广谱性问题，包括在荒漠（地）和河滩地区种植速生林木，将绿化和生物质材料利用结合起来；以及充分利用含有一定有机成分的城市垃圾等固废，将环境治理与可再生资源利用结合起来等，不断拓宽发展绿色能源的路子。

随着社会和经济的发展，我国城市垃圾的年产生量已超过2亿吨，且不断增长（与GPD增长基本同步）。由于土地资源日趋紧张，国家除规范引导垃圾卫生填埋和生化堆肥处理方式外，积极鼓励采用新技术和设备对垃圾进行焚烧处理以不断提高垃圾处理无害化，减量化和资源化的效果。

我国在农林剩余物生物质材料的利用方面已积累一定经验，但现有的气化（炭化）炉设备仅限于利用生物质材料，不能将垃圾与生物质材料掺烧。原因是垃圾中虽含有一定的有机物质成分，但其物理成分复杂，含有腐败性物质，以及含有焚烧时易产生二噁英、呋喃等有害成分的含氯前体物质等，因而焚烧处理垃圾必须采用能保证燃烧控制（包括烟气温度控制）和能有效分解二噁英和呋喃等有害成分的专门锅炉和气化炉设备。而现有的生物质气化炉设备由于设计指标就是仅限于处理生物质，因而其运行的功能和条件不能达到这一环保安全要求，即不能将垃圾和生物质原料掺烧，也即现有的气化炉设备不能实现因地制宜利用生物质和广泛利用再生资源原料的目标。

因此，开发节能环保安全地处理各类生物质和垃圾的新型工业炉设备已成为事关充分利用可再生资源原料技术进步的重要课题。带等离子炬加热系统的生物质掺垃圾气化炉就是解决这一重要课题的实用新型成果。这种新型工业炉设备能有效促进可再生资源原料利用途径的拓展和方法创新，能更好支持生物质发电和生物质化工项目的因地制宜建设，促进绿色能源发展和环保技术的持续进步。

等离子炬（也称等离子体发生器或电弧气体加热器）是让大量工作气体通过电弧区，利用电弧的能量加热气体，形成高温和高热密度等离子射流（火炬气体温度可高达5500度以上），因此，等离子炬具有可作为工业炉高强度热源的优势，且操作简便。

国内外都曾将等离子炬用于航天飞行器外壳材料测试，以及用于金属切割和锅炉点火。国外还在一些金属冶炼及固体废弃物（城市生活垃圾、工业垃圾和医疗、电子等有害废弃物、污水污泥等）处理中使用了等离子技术并取得了较好效果。该技术在工业领域的应用还在拓展。采用等离子气化炉处理垃圾等固废是当今最先进的焚烧技术——第三代“熔融气化”技术，具有其他焚烧方式不能达到的环保效果。等离子气化炉处理生物质掺垃圾，除安全环保外，还具有效率高和设备结构紧凑、能力调节灵活的综合优势。

发明内容

本实用新型的目的是针对上述现有技术而提供一种带等离子炬加热系统的新型生物质掺垃圾气化炉。这种生物质掺垃圾气化炉可做到节能环保安全地处理各类生物质掺垃圾，为可再生资源利用和固废处理领域的首创。

为了实现本实用新型的目的，提出一种带等离子炬加热系统的生物质掺垃圾气化炉，所述气化炉包括：

气化炉体1；

耐火材料层2，作为气化炉体内衬；

进料口3，设置在气化炉体顶部；

炉气出口4，设置在气化炉体上部侧面；

氧化剂气体进口5，设置在气化炉体下部侧面；

等离子体炬6，设置在气化炉体下部侧面；

炉渣出口7，设置在气化炉体底部侧面。

所述气化炉体1的外形为圆柱形，内腔上部和下部均为圆柱且上部直径大于下部直径，内腔中间部分为一倒圆台。

所述的耐火材料层2至少包括有4层耐火砖层、耐火板层或耐火浇铸料层。

所述进料口3包括有2根轴向进料管。

所述的炉气出口4包括有2根径向出气管。

所述的氧化剂气体进口5包括有4根从炉外向炉内径向向下倾斜的进气管。

所述的炉渣出口7包括有2根从炉内向炉外径向向下倾斜的出料管。

所述的气化炉体1的底部设置条形支承8，所述条形支承8为多根条形型钢。

所述等离子炬6为一排从炉外向炉内径向向下倾斜设置，且在所述气化炉体1下部侧面沿圆周等距分布。

本实用新型的优点在于：

1）本实用新型提供的生物质掺垃圾气化炉以等离子炬加热系统为热源，技术可靠且热效率高。

2）本实用新型提供的生物质掺垃圾气化炉是一种能保证生物质掺垃圾处理无害化和资源化效果的新型工业炉。炉气方式从上部出气管排出，可收集利用，作为一定热值燃气或生产化学品的原料气；生物质掺垃圾中的无机物质成为熔融态渣由底部排渣管排出，经激冷后形成玻璃体材料；可以用作建筑材料。

3）本实用新型提供的生物质掺垃圾气化炉充分利用了生物质和垃圾自身的热值，从而进一步支持了炉内的高温条件，节省了等离子炬外加的能量，因而是节能型的工业炉设备。

4）本实用新型提供的生物质掺垃圾气化炉为密闭炉且在微负压条件下操作，既保护了环境又保证了生产安全。

5）本实用新型提供的耐火材料能适应炉内的部分氧化性气氛，从而保证生产操作的顺利进行。

6）本实用新型提供的生物质掺垃圾气化炉构思新颖独特，结构科学合理，能实现可再生资源原料和用途的扩大和方式创新，更好支持生物质发电和生物质化工项目的因地制宜建设，促进绿色能源的发展。生物质掺垃圾气化炉排出的炉气可收集利用，作为一定热值的燃气或生产化学品的原料气。

附图说明

图1为本实用新型带等离子炬加热系统的生物质掺垃圾气化炉的整体结构示意图；

图中

1 气化炉体	5氧化剂气体进口
		2耐火材料层	6等离子炬
3进料口	7炉渣出口
		4炉气出口	8条形支承

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，对本发明进一步详细说明。

为了更好地说明本实用新型，下面的实施例可进一步介绍本实用新型所具有的特点，但不能理解为对本实用新型可以实施范围的限制。

本实用新型提供一种带等离子炬加热系统的生物质掺垃圾气化炉，如图1所示，包括生物质掺垃圾气化炉体1，炉体的外形为一园柱体，而内腔上部和下部均为圆柱且上部直径大于下部直径，中间部分为一倒圆台，生物质掺垃圾气化炉体内衬为耐火材料层2，耐火材料层至少包括有4种不同规格或性能的耐火砖层、耐火板层和耐火浇铸料层，其中有2层耐火砖层；生物质掺垃圾气化炉体顶部设置有生物质和垃圾进料口3，包括有2根轴向进料管；生物质掺垃圾气化炉体上部侧面设置有炉气出口4，包括有2根径向出气管；生物质掺垃圾气化炉体下部侧面设置有氧化剂气体进口5，包括有4根c从炉外向炉内径向向下倾斜的进料管；生物质掺垃圾气化炉体下部侧面设置有等离子炬6，所述的等离子炬设置为一排，从炉外向炉内径向向下倾斜并沿圆周等距分布在生物质掺垃圾气化炉体下部侧面；生物质掺垃圾气化炉体底部侧面设置有炉渣出口7，包括有2根径向出料管，从炉内向炉外径向向下设置；生物质掺垃圾气化炉体底部还设置有多根条形型钢作为条形支承8。

将生物质和垃圾由生物质和垃圾进料口3送入生物质掺垃圾气化炉中，由于安装在生物质掺垃圾气化炉体下部侧面的等离子炬6是生物质掺垃圾气化炉的外加热源，它可向生物质掺垃圾气化炉内喷入高温及高热密度的气体射流，从而使生物质掺垃圾气化炉内保持较高的温度。又由于生物质掺垃圾气化炉下部侧面有氧化剂气体进入，因此生物质掺垃圾中的有机物质（碳、氢元素）将气化为合成气（主要成分为一氧化碳、氢气和甲烷），气化过程为放热反应，可进一步支持炉内的高温条件。而生物质掺垃圾中的无机物质则在炉内高温条件下形成熔融态炉渣，聚集在炉体的下部，形成熔池。（熔池的温度可保持在1800℃以上），并定期由生物质掺垃圾气化炉底部侧面的炉渣出口7排出。生物质掺垃圾气化炉内产生的炉气（主要成分为一氧化碳、氢气和甲烷）则连续从生物质掺垃圾气化炉上部侧面的炉气出口4排出，可收集起来加以利用。

由于生物质掺垃圾气化的过程是部分氧化反应，因此安装在生物质掺垃圾气化炉体下部侧面的等离子炬6的工作气体采用空气，由生物质掺垃圾气化炉下部侧面进入的氧化剂气体也为空气。

由于生物质掺垃圾气化炉内有较高的温度，因此生物质掺垃圾气化炉体内衬耐火材料是经过选择，并且至少包括4种不同规格或性能的耐火砖、耐火板和耐火浇铸料，生物质掺垃圾气化炉体内衬耐火材料2按多层结构砌筑。

本实用新型提供的生物质掺垃圾气化炉是一种能保证生物质掺垃圾处理无害化和资源化效果的新型工业炉。将生物质和垃圾由进料口送入气化炉，由于有氧化剂气体进入，因此炉内呈部分氧化气氛，生物质掺垃圾中的有机物质，即碳、氢元素气化生成合成气（主要成分为一氧化碳、氢气），以炉气方式从上部出气管排出，可收集利用，作为一定热值燃气或生产化学品的原料气。由于炉内的高温条件，炉气中残留的有害成分会被彻底摧毁。而生物质掺垃圾中的无机物质在炉内高温条件下，会成为熔融态渣由底部排渣管排出，经激冷后形成玻璃体材料，残存的重金属及其他有害成分被牢牢包裹在这种硅氧网状结构的玻璃体材料中。这种玻璃体材料经专门的毒性浸出试验证明是无害的，因此可以用作建筑材料。

本实用新型提供的生物质掺垃圾气化炉充分利用了生物质和垃圾自身的热值，即生物质掺垃圾中的有机物质（碳、氢元素）在部分氧化条件下生成合成气（主要成分为一氧化碳、氢气和甲烷）时会产生热量，从而进一步支持了炉内的高温条件，节省了等离子炬外加的能量，因而是节能型的工业炉设备。

综上所述，本实用新型提供的一种带等离子炬加热系统的生物质掺垃圾气化炉理念先进，构思独特，与传统的生物质和垃圾处理设备相比具有节能环保安全和广泛利用可再生资源原料的综合优势。可以预计，在不长的时间内将形成新型的环保型生物质掺垃圾气化炉系列，可很好服务于可再生资源利用和固废处理领域，为国家环保事业的技术进步作出贡献。

但本实用新型的保护范围并不局限于此。本领域技术人员在本实用新型揭示的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围内。因此，本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims

1.一种带等离子炬加热系统的生物质掺垃圾气化炉，其特征在于：所述气化炉包括：

气化炉体（1）；

耐火材料层（2），作为气化炉体内衬；

进料口（3），设置在气化炉体顶部；

炉气出口（4），设置在气化炉体上部侧面；

氧化剂气体进口（5），设置在气化炉体下部侧面；

等离子体炬（6），设置在气化炉体下部侧面；

炉渣出口（7），设置在气化炉体底部侧面。

2.根据权利要求1所述的带等离子炬加热系统的生物质掺垃圾气化炉，其特征在于：所述气化炉体（1）的外形为圆柱形，内腔上部和下部均为圆柱且上部直径大于下部直径，内腔中间部分为一倒圆台。

3.根据按权利要求2所述的带等离子炬加热系统的生物质掺垃圾气化炉，其特征在于：所述的耐火材料层（2）至少包括有4层耐火砖层、耐火板层或耐火浇铸料层。

4.根据按权利要求3所述的带等离子炬加热系统的生物质掺垃圾气化炉，其特征在于：所述进料口（3）包括有2根轴向进料管。

5.根据按权利要求4所述的带等离子炬加热系统的生物质掺垃圾气化炉，其特征在于：所述的炉气出口（4）包括有2根径向出气管。

6.根据按权利要求5所述的带等离子炬加热系统的生物质掺垃圾气化炉，其特征在于：所述的氧化剂气体进口（5）包括有4根从炉外向炉内径向向下倾斜的进气管。

7.根据按权利要求6所述的带等离子炬加热系统的生物质掺垃圾气化炉，其特征在于：所述的炉渣出口（7）包括有2根从炉内向炉外径向向下倾斜的出料管。

8.根据按权利要求7所述的带等离子炬加热系统的生物质掺垃圾气化炉，其特征在于：所述的气化炉体（1）的底部设置条形支承（8），所述条形支承（8）为多根条形型钢。

9.根据按权利要求8所述的带等离子炬加热系统的生物质掺垃圾气化炉，其特征在于：所述等离子炬（6）为一排从炉外向炉内径向向下倾斜设置，且在所述气化炉体（1）下部侧面沿圆周等距分布。