CN208532689U - 高温超导管无污染垃圾裂解气化炉 - Google Patents

高温超导管无污染垃圾裂解气化炉 Download PDF

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Abstract

一种高温超导管无污染垃圾裂解气化炉，由炉盖、炉体、炉座、高温超导热交换器、旋转烟管散热器、加热器、进料机、超导余热回收器组成，其特征是炉体中装有高温超导热交换器，炉体下部炉座中加热器用裂解炉自产燃气加热高温超导热交换器的蒸发段，将高温辐射热经高温超导热交换器、旋转烟管散热器及圆封头换热器从不同角度迅速传导给炉体上部运动的垃圾，完成垃圾在高温缺氧下高效快速裂解气化。该裂解炉温度高，炉温均衡，产气量大，有效地解决了垃圾在炉内局部过热形成粘接、鼓包、起块、焦化的危险，避免了裂解裂解烟气产生，屏蔽了裂解物释放的有害物对环境污染，遏止了二噁英的生成，裂解的剩余气体用于发电，固体废渣用作活性炭化工原料，社会效益和经济效益明显。

Description

高温超导管无污染垃圾裂解气化炉
技术领域：
本发明涉及一种不污染环境不产生毒害物的生活垃圾气化装置，具体讲是一种低能耗、高效率、高温超导管无污染垃圾裂解气化炉。
背景技术
随着人类文明的进步和人口的增长，城市生活垃圾生产量日益剧增，垃圾的成分日趋复杂，有害成分日渐增多。传统的填埋垃圾浪费土地、破坏地下水源将退出历史舞台。目前各地采用的焚烧炉焚烧垃圾对环境污染严重遭致公众反对。使用焚烧炉焚烧垃圾，排放出大量烟尘、有害颗粒物、酸性气体、未燃尽废物、重金属及微量有机化合物等，随之产生大量致癌的二噁英。同时焚烧使垃圾中有机材料变成灰烬，造成资源的极大浪费。
将生活垃圾裂解气化用于发电是实现垃圾减量化、无害化、资源化的先进技术，在“垃圾围城”成为公害的今天，裂解气化技术受到世界各国政府的高度重视。
垃圾的裂解气化是将生活垃圾放在一个特制的容器里，在一定的温度、压力和缺氧条件下，使垃圾中的有机质和气化剂(例如水蒸汽) 发生系列化学反应，将垃圾高分子碳氢化合物打碎析出挥发分CO、 H2、CH、CNHm等可燃性气体和CO2、N2等非可燃性气体的过程。标准的垃圾裂解气化设备必须具备均衡高温的裂解气化炉，气化剂，按热负荷要求供给的热能，三者缺一不可。垃圾裂解气化是一个复杂的多项物理及化学过程，对气化炉内的温度、压力、气化剂都有严格的要求，特别是稳定的均衡的反应场高温是垃圾裂解气化的关键。
国内研制的卧式热解气化炉反应区没有温度均衡装置，不能保持反应区相对均衡的高温和压力，在垃圾处理中很难连续稳定产生可燃气体，避免不了烟气和焦油的产生，屏蔽不了裂解物释放的有害物质及二噁英对环境的污染与毒害。特别是传统的热解炉炉体为单管单层结构，加热器设在炉体外，局部高温加热单层炉体，因炉体直径大，轴向长，单层炉体局部受千度火焰烧烤，温度场沿炉体轴向和径向的不均匀性不但浪费能源而且导致了炉内垃圾受热温度极不均匀，局部的过热产生垃圾严重的热解副反应，甚至出现在炉内因局部过热出现垃圾炭化结焦的事故。另外单层卧式炉内部垃圾从进口端到到出口端行进中温度始终呈下降趋势，大部分垃圾达不到热解气化的温度条件，影响到垃圾气化效率，经济性差，热能浪费大。国外的垃圾裂解设备为防止裂解炉因局部过热出现垃圾炭化结焦的事故，对进入裂解炉的垃圾事先进行严格地筛选分类，整个垃圾处理系统体积庞大，价格昂贵，这对于经济不发达和垃圾分类筛选难以实现的国家是无法使用的。
发明内容
为满足垃圾裂解炉内温度相对均衡、保持炉内垃圾均衡高温和压力，达到生活垃圾高效连续裂解气化，防止二噁英等有毒物质污染环境，经反复摸索实践设计出一种高效、安全、费用低、可连续作业的高效率无污染超导管垃圾裂解气化炉，利用炉体内加热器加热高温超导管换热器的蒸发端，使加热器的辐射热通过高温超导管换热器均衡地传导给裂解炉相对密闭的反应区的垃圾，产生热值较高的可燃气体，再将可燃气体回用提供炉体自用燃料，裂解产生的大量反应热用于发电，为垃圾裂解气化设备源源不断提供机械运转电能。该裂解气化炉利用了高温超导管热屏蔽特性，高温超导管快速热传导交换特性，高温超导管快速均热特性及高温金属工质动态快速回流原理，用这种高温超导裂解气化炉代替常规裂解炉或热解炉，整个裂解炉体相对密闭的内部裂解温度可均衡达到800℃左右，在水蒸汽参与下，垃圾反应速度快速，无污染物和有害物生成，避免了局部过热出现垃圾炭化结焦危险，产气率和挥发份逸出率明显提高。
高温超导管垃圾裂解气化炉具体方案如下：一种高温超导管无污染垃圾裂解气化炉，由炉体、炉座、炉盖、高温超导热交换器、旋转烟管散热器、圆封头换热器、加热器、进料机、超导余热回收器组成。其特征是炉体由圆筒外壳，与圆筒外壳上、下边沿连接的上法兰盘、下法兰盘，在下法兰盘下方与下法兰盘连接的圆孔法兰盘，与圆孔法兰盘内圆连接的圆封头换热器，圆筒外壳与圆孔法兰盘及圆封头换热器构成一圆台状，圆孔法兰盘上的圆封头周边开有若干个等距离相同直径圆孔，圆筒外壳的下法兰盘、圆孔法兰盘与炉座的上法兰盘自上而下用螺栓依次连接在一起，圆筒外壳侧面装有燃气出口，上面装有进料机的炉盖，圆筒外壳上法兰盘和炉盖边沿的法兰盘用螺栓连接，圆筒外壳和炉盖外壁裹装耐高温绝热层，整个炉体放置在与其空间隔离的炉座上构成。所述的高温超导热交换器装在圆筒外壳中，它由若干根相互平行的高温超导管、与圆孔法兰盘相互平行的定位法兰盘构成，定位法兰盘圆周上开有若干个相互等距离相同直径的圆孔且其与圆孔法兰盘的若干个相互等距离相同直径的圆孔相对应，若干根高温超导管上端穿过定位法兰盘的圆孔定位，下端穿过圆孔法兰盘对应的圆孔并由圆孔法兰盘上的紧固件将若干根高温超导管蒸发端固定，每支高温超导管蒸发端外壁装有吸热翅片，定位法兰盘点焊在圆筒外壳内壁上。所述的加热器置于圆封头换热器下方炉座内部的下边，由环形燃烧器，连通环形燃烧器与水封储气罐的管道构成，加热器的热辐射场与高温超导管蒸发端、圆封头换热器及圆台相对应，加热器的燃料是裂解炉本身产生的可燃性气体，其燃烧形成的加热场加热圆封头换热器、旋转烟管散热器和高温超导管蒸发端，激活若干根高温超导管中的高温超导相变工质工作，可将加热器的辐射热通过若干根高温超导管、圆封头换热器及旋转烟管散热器均匀地传导给炉体中的垃圾。加热器加热场环周是炉座，炉座由直径与炉体圆筒外壳直径相同的金属圆筒、焊接在金属圆筒下边的底座、金属圆筒壁上的残渣出口、预热空气进口及包裹在金属圆筒壁上的耐高温绝热层构成，耐高温绝热层可以防止加热区辐射的热量向外扩散，以便将加热器产生的热量全部辐射在炉体的加热区间，确保炉膛垃圾反应区的工作温度稳定在600℃至800℃。所述的旋转烟管散热器置于炉体正中位，由烟管、驱动电机、减速器、链条、传动齿轮、烟管上的螺旋板及刮板构成，烟管上部穿过炉盖中心的密封轴承与减速器的传动齿轮连接，烟管下部穿过圆封头换热器中心的耐高温密封套与炉座加热器加热场相通，驱动电机工作，带动减速器、链条、传动齿轮、烟管、螺旋板转动，将炉体中的垃圾均匀地由上向下运转，使垃圾在炉体中在均衡高温下裂解气化，不发生垃圾结块结焦事故，垃圾裂解气化后的固体物在刮板刮动下由残渣出口流出。加热器工作产生的烟气余热可以通过烟管、烟管上的螺旋板将烟气余热传导到垃圾中，充分利用燃气燃烧的余热。超导余热回收器装在烟管的顶部，可将烟管中的剩余余热再次回收，以加热进入余热回收器的冷空气，通过管道送入炉座，提高加热器环形燃烧器的燃烧效率。
所述的圆孔法兰盘为20mm-30mm厚度耐高温钢板件，圆孔法兰盘与圆封头换热器将垃圾裂解气化炉内部从空间上分成上下两部分，上部是垃圾裂解气化空间，下部是裂解气化炉的加热场。圆孔法兰盘内圆边界与炉体圆封头换热器的底周边焊接在一起，其若干个相同直径圆孔上装有紧固件，高温超导热交换器的若干根高温超导管的高温超导管蒸发端一一对应穿过圆孔用紧固件将若干根高温超导管蒸发端固紧，以确保若干根高温超导管在高温状态下工作时不发生位移，防止加热器的火焰进入炉体反应区，高温超导管损坏可以取出维修更换。
所述的高温超导热交换器的若干根高温超导管相互平行围绕圆封头换热器等距离排列，冷凝端上焊接有散热板，冷凝端置炉体圆筒外壳内与圆筒外壳内壁相距4～8cm。若干根高温超导管蒸发端置圆孔法兰盘下边与圆封头换热器外壁相距10～18cm，高温超导管蒸发端外壁装梅花状吸热翅片，吸热翅片受热面积是冷凝端上焊接的散热板面积的1.5倍。
所述的若干根高温超导管中加装高温超导相变工质，高温超导相变工质为活化的、工作温度在600℃至800℃的的液态金属，或者液态金属合金，若干根高温超导管静止态其管子内部呈负压态，工作态其管子内部呈正压态。
所述的与圆孔法兰盘内圆连接的圆封头换热器头部装在圆孔法兰盘平面的下方或者装在圆孔法兰盘平面的上方，圆封头上焊接有热交换翅片。
所述的旋转烟管散热器由烟管、固定在烟管上的螺旋板构成，其烟管上部穿过炉盖中心的密封轴承为耐高温大椎度滚子密封轴承，烟管下部穿过圆封头换热器中心的耐高温密封套为高温陶瓷线、高温石墨粉和高温石墨膏按7∶2∶1比例混合装在烟管周围的密封套，其目的在高温状态下对烟管定位、润滑和防止加热器的火焰进入炉体反应区内。
所述的加热器置于圆封头换热器下方炉座内部的下边，由环形燃烧器，连通环形燃烧器与水封储气罐的管道构成。或者加热器置于炉座的外边用燃烧机加热，燃烧机的喷口与炉座内部相通，燃烧机喷口产生的热辐射场与高温超导管蒸发段、圆封头换热器及圆台相对应，燃烧机的进气口通过管道与余热回收器的预热空气出口连通。
所述的进料机由进料筒、进料筒内部的送料螺旋，送料螺旋轴与电动机的减速器连接，进料筒的上部是破碎机和进料口，进料口侧面装有喷水口，垃圾经破碎机、进料口在送料螺旋旋转下送入裂解炉内。进料筒内由右至左的2/3长度装送料螺旋，进料筒其外的1/3空间为垃圾腔堵段。垃圾腔堵段在进料机工作向裂解炉内推行垃圾中始终存有密实的垃圾，这样可以避免相对密闭的裂解炉体在连续工作时进入过多空气、产生二噁英和呋喃等.
所述的炉盖进料筒上装喷水管，目的是对进入进料管的垃圾喷水，以满足垃圾在裂解气化炉中湿度要求。实验显示在裂解炉炉体内垃圾反应区温度在800℃左右时，水蒸汽作为气化剂可使垃圾反应速度加快，垃圾产气转化率和挥发份逸出率明显提高。高温裂解气化炉水蒸汽的加入使物料的产气量随着温度的升高大幅增加，因为炉内反应温度的升高，会使垃圾温度上升速度加快，垃圾层中同时发生反应放出气体的垃圾增加，因此使得气体瞬时产率增加。而水蒸汽的加入，垃圾反应放出的部分气体先与水蒸汽发生反应，进一步分解可产生其它小分子气体，部分小分子气体会继续与水蒸汽反应，这样的一个反应过程使得整个反应持续时间变长，总产气率增加。实验证明在 800℃的水蒸汽气氛下，城市生活垃圾、厨余和纸屑的总产气率最大可接近950L/kg，热值提高40％，这是因为随着温度的升高，焦油的二次裂解与水蒸汽发生了重整反应，增加了co，H2等可燃气体的含量，尤其是厨余在800℃的水蒸汽气氛下，除了厨余二次裂解与水发生的重整反应使得可燃气含量增加，800℃还有利于厨余的残碳与水水蒸汽发生水煤气反应。水在800℃～900℃有机物充斥的的裂解炉中部分还可以分解成H2和O2。
所述的金属圆筒壁上的残渣出口顶部与圆封头换热器下部连通。
所述的炉体圆筒外壳上方燃气出口通过冷凝器、旋风除尘器、净化器与离心风机和储气罐连通，采用负压法将裂解炉产生的燃气送入水封储气罐储存。
所述的炉体圆筒外壳、炉盖及炉座金属圆筒外壁裹装的高温绝热层是导热系数在0.05W/(m.K)以下的，耐热温度大于1000℃的无机绝热保温材料，如氧化铝多晶纤维棉，稀土保温泥，陶瓷纤维保温棉，或者石棉保温层，石墨保温层等，绝热层厚度15cm～20cm，它可以防止炉体上的温度向外扩散。
高温超导管无公害垃圾裂解气化炉工作原理是：生活垃圾通过破碎机、进料机按含水比例喷水后送入垃圾裂解气化炉的炉体垃圾反应区，驱动电机通过减速器、链条、传动齿轮驱动旋转烟管散热器以每分钟4～5转的频率转动，加热器环形燃烧器工作的火焰辐射热通过高温超导热交换器、圆封头换热器、圆台及旋转烟管散热器，将辐射热通过不同的角度迅速均匀地传导给密闭炉体中运动的垃圾使其裂解气化成可燃气体。可燃气体通过燃气出口、冷凝器、除尘器、净化器，经离心风机进入水封储气罐。进入水封储气罐的可燃气体一部分作为裂解炉的燃料送入加热器，另一部分用于发电或作其它使用。火焰辐射热加热炉座中高温超导管蒸发端，蒸发端高温超导工质受热在高温热能下即刻相变气化，将相变潜热通过高温超导管及散热板快速传导到相对密闭的炉体中，若干根高温超导管将热量传导给垃圾后，高温超导工质由气态相变成液态，在重力的作用下又回到高温超导管的蒸发端继续上述相变传热过程，周而复始将加热器工作的辐射热源源不断供给垃圾裂解气化。旋转烟管散热器将加热器的余热通过烟管、螺旋板均匀地传导给炉体中运动的垃圾强化其裂解气化过程。垃圾裂解气化在炉内自下而上进行，下边裂解产生大量的反应热对上边的垃圾可进行预热，这大大提高了垃圾在反应区的气化速率。超导余热回收器将烟管中的剩余余热回收，加热进入余热回收器的冷空气，通过管道送入炉座，以提高加热器环形燃烧器的燃烧效率。垃圾裂解气化后的固体产物，在圆封头底部刮板刮动下从残渣出口排出。
本发明的优势在于彻底克服传统热解炉的技术缺陷，在单层炉中加装高温超导管热交换器，炉体内的高温超导管以工作液体的汽液相变传热，热阻小，导热力强，可使炉座中加热器的辐射热量迅速均匀地传导到回转炉体内部的垃圾，加之使用旋转烟管散热器、超导余热回收器，炉体中心的圆封头换热器，炉体内上下反应温度相对均衡，炉内温度高，利于垃圾在炉内连续裂解气化，垃圾减容量大，裂解气化效率高，节能效果明显，其经济性好。立式高温超导管垃圾裂解气化炉无局部过热形成粘接、鼓包、起块、焦化的危险。高温密闭裂解炉避免了烟气、焦油、呋喃等的产生，屏蔽了裂解物质释放的有害分子对环境的二次污染。裂解过程始终是在密闭缺氧条件下进行，减少了二噁英前驱物的生成，有效遏止了二噁英类有毒物质的产生和排放，对环境更加安全；高温超导管垃圾裂解气化炉运转故障低，裂解固体产物中，其成分主要是固体碳，腐植性物质量很少，从残渣出口排出的固体产物可以用作活性炭制造化工原料。
附图说明
图1是立式震动高温超导管垃圾裂解气化炉结构示意图
图2是圆孔法兰盘结构示意图，图3是圆封头换热器示意图
1、炉体 2、炉座 3、炉盖 4、高温超导热交换器 5、旋转烟管散热器 6、圆封头换热器 7、加热器 8、进料机 9、超导余热回收器 10、圆筒外壳 11、上法兰盘 12、下法兰盘 13、圆孔法兰盘 14、圆孔 15、上法兰盘 16、燃气出口 17、法兰盘 18、耐高温绝热层 19、高温超导管 20、定位法兰盘 21、圆孔 22、紧固件 23、高温超导管蒸发端 24、吸热翅片 25、环形燃烧器 26、水封储气罐 27、管道 28、高温超导相变工质 29、垃圾 30、金属圆筒 31、底座 32、残渣出口 33、预热空气进口 34、耐高温绝热层 35、烟管 36、驱动电机 37、减速器38、链条 39、传动齿轮 40、螺旋板 41、刮板 42、密封轴承 43、耐高温密封套 44、冷凝端45、散热板 46、梅花状吸热翅片 47、进料筒 48、送料螺旋 49、送料螺旋轴 50、电动机 51、减速器 52、破碎机 53、进料口 54、喷水口 55、垃圾腔堵段 56、圆台 57、冷凝器 58、旋风除尘器 59、净化器 60、离心风机 61、热交换翅片 62、管道 63、内圆边界 64、预热空气出口 65、燃烧机
具体实施方式
现结合附图1、附图2和附图3做具体说明：
一种高温超导管无公害垃圾裂解气化炉，由炉体1、炉座2、炉盖3、高温超导热交换器4、旋转烟管散热器5、圆封头换热器6、加热器7、进料机8、超导余热回收器9组成。其特征是炉体1由圆筒外壳10，与圆筒外壳10上、下边沿连接的上法兰盘11、下法兰盘 12，在下法兰盘12下方与下法兰盘12连接的圆孔法兰盘13，与圆孔法兰盘13内圆连接的圆封头换热器6，圆筒外壳10与圆孔法兰盘 13及圆封头换热器6构成一圆台56，圆孔法兰盘13上圆封头换热器 6周边开有若干个等距离相同直径圆孔14，圆筒外壳10的下法兰盘 12、圆孔法兰盘13与炉座的上法兰盘15自上而下用螺栓依次连接在一起，圆筒外壳10侧面装有燃气出口16，上面装有进料机8的炉盖 3，圆筒外壳10上法兰盘11和炉盖3边沿的法兰盘17用螺栓连接，圆筒外壳10和炉盖3外壁裹装耐高温绝热层18，整个炉体放置在与其空间隔离的炉座2上构成。所述的高温超导热交换器4装在圆筒外壳10中，它由若干根相互平行的高温超导管19、与圆孔法兰盘13 相互平行的定位法兰盘20构成，定位法兰盘20圆周上开有若干个相互等距离相同直径的圆孔21且其与圆孔法兰盘13的若干个相互等距离相同直径的圆孔14相对应，若干根高温超导管19上端穿过定位法兰盘20的圆孔21定位，下端穿过圆孔法兰盘13对应的圆孔14并由圆孔法兰盘上的紧固件22将若干根高温超导管蒸发端23固定，每支高温超导管蒸发端23外壁装有吸热翅片24，定位法兰盘20点焊在圆筒外壳10内壁上。所述的加热器7置于圆封头换热器6下方炉座 2内部的下边，由环形燃烧器25，连通环形燃烧器25与水封储气罐 26的管道27构成，加热器7的热辐射场与高温超导管蒸发端23、圆封头换热器6及圆台56相对应，加热器7的燃料是裂解炉本身产生的可燃性气体，其燃烧形成的加热场加热圆封头换热器6、圆台56、旋转烟管散热器5和高温超导管蒸发端23，激活若干根高温超导管19中的高温超导相变工质28工作，将加热器7的辐射热通过若干根高温超导管19、圆封头换热器6及旋转烟管散热器5均匀地传导给炉体中的垃圾29。加热器7加热场环周是炉座2，炉座2由直径与炉体圆筒外壳10直径相同的金属圆筒30、焊接在金属圆筒30下边的底座31、金属圆筒30壁上的残渣出口32、预热空气进口33及包裹在金属圆筒壁上的耐高温绝热层34构成，耐高温绝热层34可以防止加热区辐射的热量向外扩散，以便将加热器7产生的热量全部辐射在炉体的加热区间，确保炉膛垃圾反应区的裂解温度稳定在600℃至 800℃高温。所述的旋转烟管散热器5置于炉体1正中位，由烟管35、驱动电机36、减速器37、链条38、焊接在烟管35上的传动齿轮39、焊接在烟管35上的螺旋板40及刮板41构成，烟管5上部穿过炉盖 3中心的密封轴承42与减速器37的传动齿轮39连接，烟管5下部穿过圆封头换热器6中心的耐高温密封套43与炉座中加热器7加热场相通，驱动电机36工作，带动减速器37、链条38、传动齿轮39、烟管35、螺旋板40转动，将炉体中的垃圾29均匀地由上向下运转，使垃圾29在炉体中在均衡高温下裂解气化，不发生垃圾结块事故，垃圾裂解气化后的固体残物在刮板41刮动下由残渣出口32流出。加热器7工作产生的烟气余热通过烟管35、烟管35上的螺旋板40将烟气余热传导到垃圾29中，充分利用燃气燃烧的余热。超导余热回收器9装在烟管35的顶部，与烟管35连通，预热空气出口64通过管道62与炉座2连通，可将烟管35中的剩余余热再次回收，以加热进入余热回收器9的冷空气，通过管道62送入炉座2中，提高加热器环形燃烧器25的燃烧效率。
所述的圆孔法兰盘13为20mm-30mm厚度耐高温钢板件，圆孔法兰盘13与圆封头换热器6将垃圾裂解气化炉内部从空间上分成上下两部分，上部分是垃圾裂解气化空间，下部分是裂解气化炉的加热场。内圆边界63与炉体圆封头换热器6的底周边焊接在一起，其若干个相同直径圆孔上装有紧固件22，高温超导热交换器4的若干根高温超导管19的高温超导管蒸发端23一一对应穿过圆孔用紧固件22将若干根高温超导管蒸发端23固紧，以确保若干根高温超导管19在高温状态下工作时不发生位移，防止加热器7的火焰进入炉体反应区，高温超导管19损坏，可以取出维修更换。
所述的高温超导热交换器4的若干根高温超导管19相互平行围绕圆封头换热器6等距离排列，冷凝端44上焊接有散热板45，冷凝端44置炉体圆筒外壳10内与圆筒外壳内壁相距4～8cm。若干根高温超导管蒸发端23置圆孔法兰盘13下边与圆封头换热器6外壁相距10～18cm，高温超导管蒸发端23外壁装梅花状吸热翅片46，梅花状吸热翅片46受热面积是冷凝端44上焊接的散热板45面积的1.5倍。
所述的若干根高温超导管19中加装高温超导相变工质28，高温超导相变工质28为活化的、工作温度在600℃至800℃的液态金属，或者液态钾钠合金，若干根高温超导管19静止态其管子内部呈负压态，工作态其管子内部呈正压态。
所述的与圆孔法兰盘13内圆连接的圆封头换热器6头部装在圆孔法兰盘13平面的下方或者装在圆孔法兰盘13平面的上方，圆封头换热器6上焊接有热交换翅片61。
所述的旋转烟管散热器5由烟管35、固定在烟管35上的螺旋板 (40)构成，其烟管35上部穿过炉盖3中心的密封轴承42为耐高温大椎度滚子密封轴承，烟管35下部穿过圆封头换热器6中心的耐高温密封套43为高温陶瓷线、高温石墨粉和高温石墨膏按7∶2∶1例混合装在烟管35周围的密封套，其目的在高温状态下对烟管35定位、润滑和防止加热器7的火焰进入炉体反应区内。
所述的加热器7置于圆封头换热器6下方炉座2内部的下边，由环形燃烧器25，连通环形燃烧器25与水封储气罐26的管道27构成，或者加热器7置于炉座2的外边用燃烧机65加热，燃烧机65的喷口与炉座2内部相通，燃烧机喷口产生的热辐射场与高温超导管蒸发段23、圆封头换热器6及圆台56相对应，燃烧机65的进气口通过管道 62与余热回收器9的预热空气出口64连通。
所述的进料机8由进料筒47、进料筒47内部的送料螺旋48，送料螺旋轴49与电动机50的减速器51连接，进料筒47的上部是破碎机52和进料口53，进料口53侧面装有喷水口54，垃圾经破碎机52、进料口53在送料螺旋48旋转下送入裂解炉内。进料筒47内由右至左的2/3长度装送料螺旋48，进料筒47其余的1/3空间为垃圾腔堵段55。垃圾腔堵段55在进料机工作向裂解炉内推行垃圾中始终存有密实的垃圾，这样可以避免相对密闭的裂解炉体在连续工作时进入过多空气而产生二噁英和呋喃等有害物质。
所述的炉盖3进料口53侧面装喷水口54，目的是对进入进料机的垃圾29喷水，以满足垃圾29在裂解气化炉中湿度要求。实验显示在裂解炉炉体内垃圾反应区温度在800℃左右时，水蒸汽作为气化剂可使垃圾29反应速度加快，垃圾29产气转化率和挥发份逸出率明显提高。同时水蒸汽的加入使物料的产气量在高温裂解气化炉中会随着温度的升高大幅增加，因为炉内反应温度的升高，会使垃圾温度上升速度加快，垃圾层中同时发生反应放出气体的垃圾增加，因此使得气体瞬时产率增加。而水蒸汽的加入，垃圾反应放出的部分气体先与水蒸汽发生反应，进一步分解可产生其它小分子气体，部分小分子气体会继续与水蒸汽反应，这样的一个反应过程使得整个反应持续时间变长，总产气率增加。实验证明在800℃的水蒸汽气氛下，城市生活垃圾、厨余和纸屑的总产气率最大可接近950L/kg，热值提高40％，另外随着温度的升高，焦油的二次裂解与水蒸汽发生了重整反应，增加了co，H2等可燃气体的含量，尤其是厨余在800℃的水蒸汽气氛下，除了厨余二次裂解与水发生的重整反应使得可燃气含量增加， 800℃还有利于厨余的残碳与水蒸汽发生水煤气反应。水在800℃～900℃有机物充斥的的裂解炉中部分还可以分解成H2和O2。
所述的金属圆筒30壁上的残渣出口32顶部与圆封头换热器6 下部连通。
所述的炉体圆筒外壳10上方燃气出口通过冷凝器57、旋风除尘器58、净化器59与离心风机60和储气罐26连通，采用负压法将裂解炉产生的燃气送入水封储气罐26储存。
所述的炉体圆筒外壳10、炉盖3外壁裹装的高温绝热层18、及炉座2的金属圆筒30外壁裹装的高温绝热层34是导热系数在0.05 W/(m.K)以下的耐热温度大于1000℃的无机绝热保温材料，如氧化铝多晶纤维棉，稀土保温泥，陶瓷纤维保温棉，或者石棉保温层，石墨保温层等，绝热层厚度为15cm～20cm，它可以防止炉体上的温度向外扩散。
高温超导管无公害垃圾裂解气化炉工作原理是：生活垃圾通过破碎机52、进料机8按含水比例经进料口53喷水后送入垃圾裂解气化炉的炉体垃圾反应区，驱动电机36通过减速器37、链条38、传动齿轮39驱动旋转烟管散热器5以每分钟4～5转的频率转动，加热器 7的环形燃烧器25工作的火焰辐射热通过高温超导热交换器4、圆封头换热器6、圆台56及旋转烟管散热器5，将辐射热通过不同的角度迅速均匀地传导给密闭炉体中运动的垃圾29使其裂解气化成可燃气体。可燃气体通过燃气出口16、冷凝器57、除尘器58、净化器59，经离心风机60进入水封储气罐26。进入水封储气罐的可燃气体一部分作为裂解炉的燃料送入加热器7，另一部分用于发电或作其它使用。火焰辐射热加热炉座中高温超导管蒸发端23，高温超导管蒸发端23 高温超导工质28受热在高温热能下即刻相变气化，将相变潜热通过若干根高温超导管19的冷凝端的散热板45快速传导到相对密闭的炉体中，若干根高温超导管19将热量传导给垃圾29后，高温超导工质 28卸载潜热由气态相变成液态，在重力的作用下又回到若干高温超导管19的高温超导管蒸发端23继续上述相变传热过程，周而复始将加热器工作的辐射热源源不断供给垃圾29裂解气化。旋转烟管散热器5将加热器的余热通过烟管35、螺旋板40均匀地传导给炉体中运动的垃圾29强化其裂解气化过程。垃圾裂解气化在炉内自下而上进行，下边裂解产生大量的反应热对上边的垃圾29可进行预热，这大大提高了垃圾29在反应区的气化速率。超导余热回收器9将烟管35 中的剩余余热回收，预热进入超导余热回收器9的冷空气，通过管道 63送入炉座2，以提高加热器环形燃烧器25的燃烧效率。垃圾裂解气化后的固体产物，在圆封头换热器6底部刮板41刮动下从残渣出口32排出。

Claims (10)

1.一种高温超导管无污染垃圾裂解气化炉，由炉体(1)、炉座(2)、炉盖(3)、高温超导热交换器(4)、旋转烟管散热器(5)、圆封头换热器(6)、热热器(7)、进料机(8)、超导余热回收器(9)组成，其特征是炉体(1)由圆筒外壳(10)，与圆筒外壳(10)上、下边沿连接的上法兰盘(11)、下法兰盘(12)，在下法兰盘(12)下方与下法兰盘(12)连接的圆孔法兰盘(13)，与圆孔法兰盘(13)内圆连接的圆封头换热器(6)，圆筒外壳(10)与圆孔法兰盘(13)及圆封头换热器(6)构成一圆台(56)，圆孔法兰盘(13)上圆封头换热器(6)周边开有若干个等距离相同直径圆孔(14)，圆筒外壳(10)的下法兰盘(12)、圆孔法兰盘(13)与炉座的上法兰盘(15)自上而下用螺栓依次连接在一起，圆筒外壳10侧面装有燃气出口(16)，上面装有进料机(8)的炉盖(3)，圆筒外壳(10)上法兰盘(11)和炉盖(3)边沿的法兰盘(17)用螺栓连接，圆筒外壳(10)和炉盖(3)外壁裹装耐高温绝热层(18)，整个炉体放置在与其空间隔离的炉座(2)上构成；所述的高温超导热交换器(4)装在圆筒外壳(10)中，它由若干根相互平行的高温超导管(19)、与圆孔法兰盘(13)相互平行的定位法兰盘(20)构成，定位法兰盘(20)圆周上开有若干个相互等距离相同直径的圆孔(21)且其与圆孔法兰盘(13)的若干个相互等距离相同直径的圆孔(14)相对应，若干根高温超导管(19)上端穿过定位法兰盘(20)的圆孔(21)定位，下端穿过圆孔法兰盘(13)对应的圆孔(14)并由圆孔法兰盘上的紧固件(22)将若干根高温超导管蒸发端(23)固定，每支高温超导管蒸发端(23)外壁装有吸热翅片(24)，定位法兰盘(20)点焊在圆筒外壳(10)内壁上；所述的加热器(7)置于圆封头换热器(6)下方炉座(2)内部的下边，由环形燃烧器(25)，连通环形燃烧器(25)与水封储气罐(26)的管道(27)构成，加热器(7)的热辐射场与高温超导管蒸发段(23)、圆封头换热器(6)及圆台(56)相对应；加热器(7)加热场环周是炉座(2)，炉座(2)由直径与炉体圆筒外壳(10)直径相同的金属圆筒(30)、焊棱在金属圆筒(30)下边的底座(31)、金属圆筒(30)壁上的残渣出口(32)、预热空气进口(33)及包裹在金属圆筒壁上的耐高温绝热层(34)构成；所述的旋转烟管散热器(5)置于炉体(1)正中位，由烟管(35)、驱动电机(36)、减速器(37)、链条(38)、焊接在烟管(35)上的传动齿轮(39)、焊接在烟管(35)上的螺旋板(40)及刮板(41)构成，烟管(5)上部穿过炉盖(3)中心的密封轴承(42)与减速器(37)的传动齿轮(39)连接，烟管(5)下部穿过圆封头换热器(6)中心的耐高温密封套(43)与炉座中加热器(7)加热场相通；超导余热回收器(9)装在烟管(35)的顶部，与烟管(35)连通，余热回收器(9)的预热空气出口(64)通过管道(62)与炉座(2)连通。
2.根据权利要求1所述的高温超导管无污染垃圾裂解气化炉，其特征是：所述的圆孔法兰盘(13)为20mm-30mm厚度耐高温钢板件，圆孔法兰盘(13)与圆封头换热器(6)将垃圾裂解气化炉内部从空间上分成上下两部分，上部分是垃圾裂解气化空间，下部分是裂解气化炉的加热场，内圆边界(63)与炉体圆封头换热器(6)的底周边焊接在一起，其若干个相同直径圆孔上装有紧固件(22)，高温超导热交换器(4)的若干根高温超导管(19)的高温超导管蒸发端(23)一一对应穿过若干个相同直径圆孔用紧固件(22)将若干根高温超导管蒸发端(23)固紧。
3.根据权利要求1所述的高温超导管无污染垃圾裂解气化炉，其特征是：所述的高温超导热交换器(4)的若干根高温超导管(19)相互平行围绕圆封头换热器(6)等距离排列，冷凝端(44)上焊接有散热板(45)，冷凝端(44)置炉体圆筒外壳(10)内与圆筒外壳(10)的内壁相距4～8cm，若干根高温超导管蒸发端(23)置圆孔法兰盘(13)下边与圆封头换热器(6)外壁相距10～18cm，高温超导管蒸发端(23)外壁装梅花状吸热翅片(46)，梅花状吸热翅片(46)受热面积是冷凝端(44)上焊接的散热板(45)面积的1.5倍；若干根高温超导管(19)中加装高温超导相变工质(28)，高温超导相变工质(28)为活化的、工作温度在600℃至800℃的金属或金属合金，高温超导管静止态其管子内部呈负压态，工作态其管子内部呈正压态。
4.根据权利要求1所述的高温超导管无污染垃圾裂解气化炉，其特征是：所述的与圆孔法兰盘(13)内圆连接的圆封头换热器(6)头部装在圆孔法兰盘(13)平面的下方或者装在圆孔法兰盘(13)平面的上方，圆封头换热器(6)上焊接有热交换翅片(61)。
5.根据权利要求1所述的高温超导管无污染垃圾裂解气化炉，其特征是：所述的旋转烟管散热器(5)由烟管(35)、固定在烟管(35)上的螺旋板(40)构成，其烟管(35)上部穿过炉盖(3)中心的密封轴承(42)为耐高温大椎度滚子密封轴承，烟管(35)下部穿过圆封头换热器(6)中心的耐高温密封套(43)为高温陶瓷线、高温石墨粉和高温石墨膏按7∶2∶1比例混合装在烟管(35)周围的密封套。
6.根据权利要求1所述的高温超导管无污染垃圾裂解气化炉，其特征是：所述的加热器(7)置于圆封头换热器(6)下方炉座(2)内部的下边，由环形燃烧器(25)，连通环形燃烧器(25)与水封储气罐(26)的管道(27)，或者加热器(7)置于炉座(2)的外边用燃烧机(65)，燃烧机(65)的喷口与炉座(2)内部相通，燃烧机喷口产生的热辐射场与高温超导管蒸发段(23)、圆封头换热器(6)及圆台(56)相对应，燃烧机(65)的进气口通过管道(62)与余热回收器(9)的预热空气出口(64)连通。
7.根据权利要求1所述的高温超导管无污染垃圾裂解气化炉，其特征是：所述的进料机(8)由进料筒(47)、进料筒(47)内部的送料螺旋(48)，送料螺旋轴(49)与电动机(50)的减速器(51)连接，进料筒(47)的上部是破碎机(52)和进料口(53)，进料口(53)侧面装有喷水口(54)，进料筒(47)内由右至左的2/3长度装送料螺旋(48)，进料筒(47)内其余的1/3空间为垃圾腔堵段(55)。
8.根据权利要求1所述的高温超导管无污染垃圾裂解气化炉，其特征是：所述的金属圆筒(30)壁上的残渣出口(32)顶部与圆封头换热器(6)下部连通。
9.根据权利要求1所述的高温超导管无污染垃圾裂解气化炉，其特征是：所述的炉体圆筒外壳(10)上方燃气出口通过冷凝器(57)、旋风除尘器(58)、净化器(59)与离心风机(60)和储气罐(26)连通。
10.根据权利要求1所述的高温超导管无污染垃圾裂解气化炉，其特征是：所述的炉体圆筒外壳(10)、炉盖(3)外壁裹装的高温绝热层(18)、及炉座(2)的金属圆筒(30)外壁裹装的高温绝热层(34)是导热系数在0.05W/(m.K)以下的耐热温度大于1000℃的无机绝热保温材料，如氧化铝多晶纤维棉，稀土保温泥，陶瓷纤维保温棉，或者石棉保温层，石墨保温层等，绝热层厚度为15cm～20cm。
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