CN206328349U - 一种生活垃圾气化装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种生活垃圾气化装置，包括无氧进料单元、生活垃圾气化裂解单元、气体提纯分离单元和蒸气辅助单元；其中，垃圾的无氧进料单元包括三级加料装置、流量控制阀和进料装置；生活垃圾气化裂解单元包括流化床反应器；气体提纯分离单元包括两级的旋风分离器、U阀、灰斗、冷凝器、分水罐；蒸汽辅助单元包括氮气瓶和相关的仪表和管路、蒸汽发生器；进料装置、流化床反应器、1#旋风分离器依次连接，中间设有U阀，2#旋风分离器依次连接灰斗、冷凝器、分水罐。本实用新型的优点通过工业中成熟的工艺技术，将城市生活垃圾经过催化裂化等一系列工艺转化成可以进一步利用的化工原料或气体燃料，且操作简便，安全性高，经济效益好等特点。

Description

一种生活垃圾气化装置

技术领域：

本实用新型技术属于生活垃圾无害化、资源化处理领域，尤其涉及一种生活垃圾气化装置。

背景技术：

当今中国，有超过三分之一的城市深陷垃圾围城的困局。目前国内外普遍运用高温垃圾焚烧技术来处理垃圾，这不仅会使垃圾中蕴含的大量的可回收利用的碳源浪费，而且有毒有害气体、温室气体(二氧化碳和甲烷)及重金属化合物的排放也会造成环境污染。过去两年中国有近30多个城市发生过居民反对修建垃圾焚烧厂事件。

围绕更加环保地处理、利用垃圾和二氧化碳，实现变废为宝，此装置应运而生。

实用新型内容：

本实用新型要解决的问题是提供垃圾处理装置，实现将生活垃圾经过催化剂在一定的条件下气化形成可以利用的可燃性气体，达到废物利用，适用于小到公斤级别、大到吨级级别的垃圾处理需求。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：

一种生活垃圾气化装置，包括无氧进料单元、生活垃圾气化裂解单元、气体提纯分离单元和蒸气辅助单元；其中，

垃圾无氧进料单元包括自上而下依次设置的第一级加料装置、第二级加料装置和第三级加料装置，第三级加料装置底部设置螺旋输送装置；

生活垃圾气化裂解单元包括流化床反应器以及设置在流化床反应器周向上的加热器，该流化床反应器的底部与垃圾无氧进料单元的螺旋输送装置连接；

气体提纯分离单元包括1#旋风分离器、2#旋风分离器、灰斗、冷凝器和分水罐；其中，1#旋风分离器和2#旋风分离器的周向上均设置有加热器，1#旋风分离器进气口端同流化床反应器顶端连接，底部连接流化床反应器底部，出气端连接2#旋风分离器进气端，2#旋风分离器底部连接灰斗，出气端连接冷凝器进口端，冷凝器出口端连接分水罐；

蒸气辅助单元包括蒸汽发生器、蒸汽缓冲罐和空压机；其中，蒸汽缓冲罐的周向上设置有加热器，蒸汽发生器出口连接蒸汽缓冲罐进口，蒸汽缓冲罐出口和空压机出口合并后连接至流化床反应器的底部，蒸汽缓冲罐出口和空压机出口合并后的管路上设置有加热器。

本实用新型进一步的改进在于，垃圾无氧进料单元还包括用于给三级加料装置提供氮气和压力的氮气气瓶，生活垃圾气化裂解单元还包括设置在旋风分离器底部连接流化床反应器底部的管路上的U阀，用于在U阀反吹A和U阀反吹B的作用下使经过预分离的固体残渣和催化剂顺利的重新进入到流化床反应器内部；

氮气气瓶的出气口分别连接至第一级加料装置的顶部进气口、第二级加料装置的顶部进气口、第三级加料装置的顶部进气口、压差反吹A、压差反吹B、压差反吹C、U阀反吹A和U阀反吹B，其中压差反吹A的管道连接流化床反应器顶部；压差反吹B的管道连接流化床反应器中部；压差反吹C的管道连接流化床反应器底部；U阀反吹A、U阀反吹B的管道分别连接U阀的两端。

本实用新型进一步的改进在于，氮气气瓶的出气口管路上还设置有压力表和压力控制阀，用于控制氮气的流速和压力。

本实用新型进一步的改进在于，生活垃圾气化裂解单元还包括第一压差传感器和第二压差传感器：其中第一压差传感器连接于压差反吹A与压差反吹C的管道中间，用于监测流化床反应器顶部和底部压力差；第二压差传感器连接于压差反吹B与压差反吹C的管道中间，用于监测流化床反应器中部和底部压力差。

本实用新型进一步的改进在于，垃圾无氧进料单元还包括压差监测装置，其安装在第二级加料装置和第三级加料装置旁支的管道中间，用于监测第二级加料装置与第三级加料装置内部的压力差大小。

本实用新型进一步的改进在于，生活垃圾气化裂解单元还包括设置在流化床反应器顶部的第三压力表，用于监测流化床反应器内部的压力。

本实用新型进一步的改进在于，气体提纯分离单元还包括设置在分水罐侧壁上的液位计，用于监测分水罐内部水位的高度情况；分水罐底部还安装有球阀，用于排出分水罐内部的水质，还包括安装在灰斗底部的球阀，用于排出灰斗内的物质；以及安装在分水罐气体出口管道上的流量计，用于检测气体的流速，并在分水罐上设置旁路安装旁路球阀方便检修。

本实用新型进一步的改进在于，蒸气辅助单元还包括设置在蒸汽缓冲罐顶部的压力表和底部的球阀，用于监测缓冲罐内部的压力排出水质；

还包括设置在蒸汽缓冲罐出口管道上的压力控制阀和压力表，配合控制管道内气体排出的压力和流速，并设置旁路安装旁路针法方便检修；

还包括设置在空压机出口管道上的压力表、压力控制阀和流量计，用于控制监测管道气体的压力和流速；

还包括设置在蒸汽缓冲罐出口和空压机出口合并后管道上的流量计，用于检测该管道内的气体流速。

本实用新型进一步的改进在于，第一级加料装置、第二级加料装置和第三级加料装置上均有第一试镜，且第三级加料装置底部管道装有第二试镜，2#旋风分离器与灰斗中间的管道上装有第三试镜，均用于查看管道内部物料的具体情况；

第三级加料装置底部装有颗粒物料控制阀，用于控制物料的流速。

本实用新型进一步的改进在于，流化床反应器内设置有支撑催化剂，以及实现气体均匀分布的气体分布装置。

本实用新型具有如下优点：

本实用新型应用于最新一代生活垃圾资源化、无害化处理工艺-催化裂化，在较低温、中压的条件下将城市生活垃圾转化成可以进一步利用的化工原料或气体燃料，且操作简便，安全性高，经济效益好等。

附图说明：

图1是本实用新型的基本结构示意图。

图中：101为第一级加料装置，102为第二级加料装置，103为第三级加料装置，104为压差监测装置，105为第一压力表，106为第二压力表，107为第一压力控制阀，109为氮气气瓶；

201为流化床反应器，202为第一加热器，203为第一压差传感器，204为第二压差传感器，205为U阀，206为第三压力表；

301为1#旋风分离器，302为2#旋风分离器，303为灰斗，304为冷凝器，305为分水罐，306为第二加热器，307为第三加热器，308为液位计，309为第四球阀，310为第一流量计，311为第一球阀，312为旁路球阀，313为第二球阀；

401为蒸汽发生器，402为蒸汽缓冲罐，403为第四加热器，404为第四压力表，405为第三压力控制阀，406为第五压力表，407为第二流量计，408为第五加热器，409为空压机，410为第六压力表，411为第二压力控制阀，412为第七压力表，413为第三流量计，414为旁路针阀，415为第三球阀；

M为第一试镜，M1为颗粒物料控制阀，M2为第二试镜，M3为螺旋进料装置，M4为气体分布装置，M5为第三试镜。

具体实施方式：

以下结合附图对本实用新型做出进一步的说明。

如图1所示，本实用新型提供的生活垃圾气化装置，包括无氧进料单元、生活垃圾气化裂解单元、气体提纯分离单元和蒸气辅助单元，用于将垃圾在无氧的情况下推进至流化床反应器内部进行气化裂解成可以利用的可燃性合成气体，并将合成气体经过分离提纯，保证无二次污染产生。所述生活垃圾气化裂解，保证垃圾按照设定的流量进入流化床反应器进行裂解，同时保证流化床反应器内部反应充分。

其中，垃圾无氧进料单元包括用于进料的第一级加料装置101、第二级加料装置102、第三级加料装置103在垂直方向上串联连接，第三级加料装置103底部沿水平方向设置有螺旋进料装置M3。垃圾无氧进料单元还包括压差监测装置104，其安装在第二级加料装置102和第三级加料装置103旁支的管道中间，用于监测第二级加料装置102与第三级加料装置103内部的压力差大小。

此外，第一级加料装置101、第二级加料装置102和第三级加料装置103上均有第一试镜M，且第三级加料装置103底部管道装有第二试镜M2，2#旋风分离器302与灰斗303中间的管道上装有第三试镜M5，均用于查看管道内部物料的具体情况；第三级加料装置103底部装有颗粒物料控制阀M1，用于控制物料的流速。

生活垃圾气化裂解单元包括流化床反应器201以及设置在流化床反应器201周向上的第一加热器202，流化床反应器201内设置有支撑催化剂的气体分布装置M4，螺旋进料装置M3出料口与流化床反应器201的进料口相连通。生活垃圾气化裂解单元还包括第一压差传感器203、第二压差传感器204和第三压力表206：其中第一压差传感器203连接于压差反吹A与压差反吹C的管道中间，用于监测流化床反应器201顶部和底部压力差；第二压差传感器204连接于压差反吹B与压差反吹C的管道中间，用于监测流化床反应器201中部和底部压力差，第三压力表206设置在流化床反应器201的顶部，用于监测流化床反应器201内部的压力。

气体提纯分离单元包括1#旋风分离器301、2#旋风分离器302、灰斗303、冷凝器304和分水罐305；其中，流化床反应器201的顶部出口与1#旋风分离器301的侧面进气口相连通，1#旋风分离器301的下端口与流化床反应器201的底部相连通，连通管中间部位安装有用于物料循环的U阀205，流化床反应器201内部未完全反应的物料和催化剂颗粒通过管路经过U阀205进入流化床反应器内部进行重新气化反应，1#旋风分离器301的顶部气路与2#旋风分离器302的侧面进气口相连通，用于进一步的气固相分离，2#旋风分离器302的顶部设有出气口连接冷凝器304，底部设置用于收集残渣的灰斗303，冷凝器304的出口端连接分水罐305分离冷凝水。

蒸气辅助单元包括蒸汽发生器401、蒸汽缓冲罐402和空压机409；其中，蒸汽缓冲罐402的周向上设置有加热器，蒸汽发生器401出口连接蒸汽缓冲罐402进口，蒸汽缓冲罐402出口和空压机409出口合并后连接至流化床反应器201的底部，蒸汽缓冲罐402出口和空压机409出口合并后的管路上设置有第五加热器408。

此外，垃圾无氧进料单元还包括用于给三级加料装置提供氮气和压力的氮气气瓶109，氮气气瓶109的出气口管路上还设置有第一压力表105、第二压力表106和第一压力控制阀107，用于控制氮气的流速和压力；生活垃圾气化裂解单元还包括设置在旋风分离器301底部连接流化床反应器201底部的管路上的U阀205，用于在U阀反吹A和U阀反吹B的作用下使经过预分离的固体残渣和催化剂顺利的重新进入到流化床反应器201内部；氮气气瓶109的出气口分别连接至第一级加料装置101的顶部进气口、第二级加料装置102的顶部进气口、第三级加料装置103的顶部进气口、压差反吹A、压差反吹B、压差反吹C、U阀反吹A和U阀反吹B，其中压差反吹A的管道连接流化床反应器201顶部；压差反吹B的管道连接流化床反应器201中部；压差反吹C的管道连接流化床反应器201底部；U阀反吹A、U阀反吹B的管道分别连接U阀205的两端。

设备工作时，垃圾颗粒经过第一级加料装置101、第二级加料装置102、第三级加料装置103，由颗粒物料控制阀M1控制流速进入到螺旋输送杆内部，电机带动螺旋进料装置M3，将垃圾颗粒推送至流化床反应器201内部，流化床反应器内部安装支撑催化剂并均匀分布蒸汽的气体分布装置M4，流化床反应器外部有第一加热器202进行加热保温，进料过程中通过压差监测装置104，控制第二级加料装置102和第三级加料装置103内部的压力保持平衡，流化反应过程中由蒸汽经过第五加热器408为反应提供流化动力。

流化床反应器201内裂解后的气体和固体粉尘物进入1#旋风分离器301进行气固相的初步分离，初步分离后的垃圾残渣和部分催化剂通过循环管路由U型阀205重新进入流化床反应器201进行再次裂解，循环管路的安装位置位于气体分布装置M4的上部位置，剩余部分进入2#旋风分离器302，2#旋风分离器302底部装有用于收集固体残渣的灰斗303，1#旋风分离器301和2#旋风分离器302分别由第二加热器306、第三加热器307进行加热保温，防止水蒸气在旋风分离器内部凝结造成管路堵塞。

经过分离后的气体经过冷凝器304降温后，进入分水罐305去除蒸汽凝结的大量水分后达到所需的可燃性混合气体。

为了调整生活垃圾的处理量大小，料斗下方安装的颗粒物料控制阀M1，控制处理量的同时保证物料连续进入流化床反应器201。

所述流化床反应器底部有一定流量的蒸汽通入，用于提供催化剂和物料充分流化反应的动力并参与催化气化反应，为了减小蒸汽进入对流化床反应器201内部温度的影响。在气化炉的入口处加装第五加热器408，使蒸汽达到或接近流化床反应器201内部的温度。

蒸汽流量计前端设计第三压力控制阀405，用控制蒸汽流量的方式来调节物料和催化剂在流化床反应器201内部的反应时间。

所述流化床反应器顶部装有第三压力表206，用于监测流化床反应器201内部压力情况。

流化床反应器201炉体用电加热的方式实现流化床反应器201内部的三段控制加热，温度控制灵活，通过计算机进行控制。

增加U阀205，在辅助气体通过U阀反吹A和U阀反吹B的作用下使经过预分离的固体残渣和催化剂顺利的重新进入到流化床反应器201内部。

增加流化床反应器201内部压力干扰控制系统，通过流化床反应器上连接的压差反吹A、压差反吹B、压差反吹C管道，配合第一压差传感器203、第二压差传感器204对流化床反应器201内部反应物的流化状态进行监控干预，使流化床反应器201内部始终保持良好流化态的反应形式。

所述1#旋风分离器301用于气固相初步分离，气体部分包括生活垃圾催化气化后所有的气体混合物，固体部分包括进入旋风分离器的催化剂颗粒和未充分反应的垃圾残渣，固体部分通过1#旋风分离器301底部管线重新进入气化炉，再次进行气化分解。

为了进一步分离，通过2#旋风分离器302，分离出的气体为气化后的混合气，分离出来的少量固体残渣由灰斗303收集，可以用于环保材料。

为了防止蒸汽在旋风分离单元凝结，故对旋风分离单元增设保温，并用计算机对温度进行监控。

在冷凝器304之后增加分水罐305，及时除去冷凝器304冷凝之后的水质；

分水罐305上设置有液位计308，用于监测分水罐305内部水位的高度情况，同第二球阀313配合使用控制分水罐305内液位高度。此外，通过安装在分水罐305气体出口管道上的第四球阀309和第一流量计310，用于检测气体的流速，并在分水罐305上设置旁路安装旁路球阀312方便检修。

为了保证蒸汽连续平稳的进入流化床反应器内，在蒸汽发生器401后面安装蒸汽缓冲罐402，在蒸汽缓冲罐402顶部的第四压力表404和底部的第三球阀415，用于监测缓冲罐402内部的压力排出水质，在蒸汽缓冲罐402出口管道上的第三压力控制阀405和第五压力表406，配合控制管道内气体排出的压力和流速，并设置旁路安装旁路针法414方便检修。

所述蒸汽缓冲罐402外部有第四加热器403提供温度防止罐内蒸汽冷凝，顶部有第四压力表404监测罐内压力。

蒸气辅助单元还包括设置在空压机409出口管道上的第六压力表410、第七压力表412、第二压力控制阀411和第三流量计413，在蒸汽管道上加入空气，空气由空压机409提供，第二压力控制阀411控制压力，第三流量计413监控流速，用来吹扫管道和催化剂还原处理，此外，在蒸汽缓冲罐402出口和空压机409出口合并后管道上设置第二流量计407，用于检测该管道内的气体流速。

本实用新型通过对区域温度、压力、流量等实时数据进行计算机的监控，大大降低了操作难度。

Claims (10)

1.一种生活垃圾气化装置，其特征在于，包括无氧进料单元、生活垃圾气化裂解单元、气体提纯分离单元和蒸气辅助单元；其中，

垃圾无氧进料单元包括自上而下依次设置的第一级加料装置(101)、第二级加料装置(102)和第三级加料装置(103)，第三级加料装置(103)底部设置螺旋输送装置(M3)；

生活垃圾气化裂解单元包括流化床反应器(201)以及设置在流化床反应器(201)周向上的加热器，该流化床反应器(201)的底部与垃圾无氧进料单元的螺旋输送装置(M3)连接；

气体提纯分离单元包括1#旋风分离器(301)、2#旋风分离器(302)、灰斗(303)、冷凝器(304)和分水罐(305)；其中，1#旋风分离器(301)和2#旋风分离器(302)的周向上均设置有加热器，1#旋风分离器(301)进气口端同流化床反应器(201)顶端连接，底部连接流化床反应器(201)底部，出气端连接2#旋风分离器(302)进气端，2#旋风分离器(302)底部连接灰斗(303)，出气端连接冷凝器(304)进口端，冷凝器(304)出口端连接分水罐(305)；

蒸气辅助单元包括蒸汽发生器(401)、蒸汽缓冲罐(402)和空压机(409)；其中，蒸汽缓冲罐(402)的周向上设置有加热器，蒸汽发生器(401)出口连接蒸汽缓冲罐(402)进口，蒸汽缓冲罐(402)出口和空压机(409)出口合并后连接至流化床反应器(201)的底部，蒸汽缓冲罐(402)出口和空压机(409)出口合并后的管路上设置有加热器。

2.根据权利要求1所述的一种生活垃圾气化装置，其特征在于，垃圾无氧进料单元还包括用于给三级加料装置提供氮气和压力的氮气气瓶(109)，生活垃圾气化裂解单元还包括设置在旋风分离器(301)底部连接流化床反应器(201)底部的管路上的U阀(205)，用于在U阀反吹A和U阀反吹B的作用下使经过预分离的固体残渣和催化剂顺利的重新进入到流化床反应器(201)内部；

氮气气瓶(109)的出气口分别连接至第一级加料装置(101)的顶部进气口、第二级加料装置(102)的顶部进气口、第三级加料装置(103)的顶部进气口、压差反吹A、压差反吹B、压差反吹C、U阀反吹A和U阀反吹B，其中压差反吹A的管道连接流化床反应器(201)顶部；压差反吹B的管道连接流化床反应器(201)中部；压差反吹C的管道连接流化床反应器(201)底部；U阀反吹A、U阀反吹B的管道分别连接U阀(205)的两端。

3.根据权利要求2所述的一种生活垃圾气化装置，其特征在于，氮气气瓶(109)的出气口管路上还设置有压力表和压力控制阀，用于控制氮气的流速和压力。

4.根据权利要求2所述的一种生活垃圾气化装置，其特征在于，生活垃圾气化裂解单元还包括第一压差传感器(203)和第二压差传感器(204)：其中第一压差传感器(203)连接于压差反吹A与压差反吹C的管道中间，用于监测流化床反应器(201)顶部和底部压力差；第二压差传感器(204)连接于压差反吹B与压差反吹C的管道中间，用于监测流化床反应器(201)中部和底部压力差。

5.根据权利要求1所述的一种生活垃圾气化装置，其特征在于，垃圾无氧进料单元还包括压差监测装置(104)，其安装在第二级加料装置(102)和第三级加料装置(103)旁支的管道中间，用于监测第二级加料装置(102)与第三级加料装置(103)内部的压力差大小。

6.根据权利要求1所述的一种生活垃圾气化装置，其特征在于，生活垃圾气化裂解单元还包括设置在流化床反应器(201)顶部的第三压力表(206)，用于监测流化床反应器(201)内部的压力。

7.根据权利要求1所述的一种生活垃圾气化装置，其特征在于，气体提纯分离单元还包括设置在分水罐(305)侧壁上的液位计(308)，用于监测分水罐(305)内部水位的高度情况；分水罐(305)底部还安装有球阀，用于排出分水罐(305)内部的水质，还包括安装在灰斗(303)底部的球阀，用于排出灰斗(303)内的物质；以及安装在分水罐(305)气体出口管道上的流量计，用于检测气体的流速，并在分水罐(305)上设置旁路安装旁路球阀(312)方便检修。

8.根据权利要求1所述的一种生活垃圾气化装置，其特征在于，蒸气辅助单元还包括设置在蒸汽缓冲罐(402)顶部的压力表和底部的球阀，用于监测缓冲罐(402)内部的压力排出水质；

还包括设置在蒸汽缓冲罐(402)出口管道上的压力控制阀和压力表，配合控制管道内气体排出的压力和流速，并设置旁路安装旁路针法(414)方便检修；

还包括设置在空压机(409)出口管道上的压力表、压力控制阀和流量计，用于控制监测管道气体的压力和流速；

还包括设置在蒸汽缓冲罐(402)出口和空压机(409)出口合并后管道上的流量计，用于检测该管道内的气体流速。

9.根据权利要求1所述的一种生活垃圾气化装置，其特征在于，第一级加料装置(101)、第二级加料装置(102)和第三级加料装置(103)上均有第一试镜(M)，且第三级加料装置(103)底部管道装有第二试镜(M2)，2#旋风分离器(302)与灰斗(303)中间的管道上装有第三试镜(M5)，均用于查看管道内部物料的具体情况；

第三级加料装置(103)底部装有颗粒物料控制阀(M1)，用于控制物料的流速。

10.根据权利要求1所述的一种生活垃圾气化装置，其特征在于，流化床反应器(201)内设置有支撑催化剂，以及实现气体均匀分布的气体分布装置(M4)。