CN208562252U - 燃煤电厂利用等离子气化炉协同处理生活垃圾的工艺系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了燃煤电厂利用等离子气化炉协同处理生活垃圾的工艺系统，该工艺系统利用燃煤电厂烟气净化系统中脱硝后的部分高温烟气烘干生活垃圾，提高生活垃圾入炉热值，生活垃圾于气化炉内在等离子炬高温作用下经过干燥干馏、气化、燃烧、熔融等系列反应产生燃气，在高温环境和还原性气氛中二噁英、呋喃类污染物在等离子气化炉内被彻底分解，燃气通过除尘和净化处理后，经燃气燃烧器进入燃煤锅炉内燃烧，燃烧所产生的高温烟气同燃煤燃烧烟气一起进入燃煤电厂烟气净化系统协同处理，确保尾气达标排放；气化炉底部熔融灰渣采用排渣控制器定时连续排渣，有效解决控制熔渣液位和排渣问题；熔融灰渣排入激冷室经水激冷后为玻璃体，由于其金属浸出性低，结构紧实可作为建筑材料使用。
Description
技术领域
本实用新型涉及燃煤电厂处理生活垃圾的技术领域，具体是燃煤电厂利用等离子气化炉协同处理生活垃圾的装置及工艺。
背景技术
由于我国经济生活水平提高，城市化进程的加快，城市生活垃圾产生量呈逐年递增的趋势。据统计，十二五期间我国城市生活垃圾新增量高达40万吨/日。目前我国对生活垃圾无害化处置主要采用卫生填埋、堆肥、焚烧等。垃圾焚烧技术可以有效的进行大量垃圾集中化处置，且减容减重效果明显，并将产生的热能转化为电能，因此垃圾焚烧技术已成为垃圾无害化处置的主流技术。
但是目前我国垃圾分类收集并没有严格执行，因此不同垃圾被集中收集到了一起，使得我国生活垃圾含水量高、热值较低，采用垃圾焚烧技术处理时需要在炉内加入燃油或者燃煤，用来保证焚烧炉内温度。而混合生活垃圾中成分复杂，造成垃圾焚烧后产生的二噁英及重金属等有害物质成分复杂，增大了对燃烧后烟气的环保投资和运行成本。由于焚烧发电对运行参数要求苛刻，烟气中污染物控制极易受到入炉垃圾成分、操作条件等参数不稳定造成的波动，容易对环境产生二次污染。并且现有的垃圾焚烧技术中，由于采用活性炭对重金属及二噁英进行吸附，吸附后的活性炭则作为危险废弃物处理难度大，一般采用螯合方法进行固化处理，但固化后的飞灰由于受环境等因素的影响，并不稳定容易对环境产生二次污染。
等离子气化技术是一种新兴生活垃圾热处理技术，其主要是利用等离子炬提供高温高强度热源对垃圾进行热解气化，不同于传统的垃圾焚烧方式，等离子气化技术几乎可将垃圾100％转化为可回收的副产品，其中的有机物转化为洁净燃气（主要是CO和H2），经简单净化处理便可进入锅炉燃烧或者作为生产其他化学品的原料气，而冷却后的灰渣是一种玻璃态物质，由于其紧密的结构可用作建筑材料，从而实现真正的垃圾无害化处理和资源化应用，是垃圾热处理技术中最具潜力的一种替代技术。
目前随着我国电力消费增速明显放缓，发电装机容量仍持续高增长，由此造成火电利用小试数为1964年以来最低利用水平。我国电力供应由原来的总体平衡、局部紧张转为相对宽松、过剩加剧，由此可以看出我国一部分燃煤电厂长期处于低负荷运转状态，造成燃煤电厂综合成本上升，燃煤电厂转型迫在眉睫。根据巴黎气候协定，我国承诺在2030年单位国内生产总值碳排放比2005年下降60%-65%，非化石能源占一次能源消费比重达到20%左右。由于电力过剩和气候环境的双重压力，作为高碳能源的燃煤发电减量化对我国实现电力供给侧结构调整和碳减排目标具有决定性作用。在未来几年内，如何通过对燃煤电厂进行技术改造，采用生活垃圾等低碳能源实现燃煤电厂能源消费转型，是我国未来能源消费的发展趋势。
实用新型内容
本实用新型的目的是为解决燃煤电厂低负荷下锅炉运行及燃煤电厂碳排放高问题，以及生活垃圾热处理技术中污染物不易控制且容易造成二次污染的难题，提供了一种生活垃圾作为低碳能源替代部分燃煤燃烧的装置及工艺，利用低碳能源生活垃圾在等离子气化炉内完成干燥干馏、热解气化等反应，在高温环境和还原性气氛中二噁英类污染物在等离子气化炉内被大量分解，产生燃气和无害化玻璃态灰渣，燃气经燃气燃烧器进入锅炉燃烧替代部分燃煤燃烧，燃烧产生的烟气与燃煤燃烧烟气一起进入烟道换热产生蒸汽推动汽轮机发电，混合烟气又通过燃煤电厂烟气净化系统进行协同处理，确保烟气达标排放。
本实用新型的技术方案如下：
燃煤电厂利用等离子气化炉协同处理生活垃圾工艺系统，其特征在于：至少包括生活垃圾烘干装置、生活垃圾破碎和储运装置、等离子气化炉、燃气回收处理装置、燃气燃烧器、燃煤锅炉、燃煤电厂烟气净化系统，所述烟气净化系统至少包括脱硝装置、除尘装置、脱硫装置；燃煤锅炉产生的高温烟气通入到燃煤电厂烟气净化系统，燃煤电厂烟气净化系统中的脱硝装置出口的部分高温烟气连接至生活垃圾烘干装置的进气口，高温烟气作为烘干生活垃圾的烘干烟气，所述烘干烟气经过生活垃圾烘干装置的烘干烟气出口后通过管道连接至燃煤电厂烟气净化系统中除尘装置进口；生活垃圾烘干装置的出料管道连接至生活垃圾破碎和储运装置，生活垃圾破碎和储运装置的出料口连接至等离子气化炉上的进料口，等离子气化炉的顶部或侧壁设置有燃气出口，燃气出口连接至燃气回收处理装置后进入到燃气燃烧器燃烧，燃气燃烧器燃烧的高温烟气进入燃煤锅炉，与燃煤锅炉内的燃煤烟气一并进入燃煤电厂烟气净化系统。
所述等离子气化炉的进料口上设置有储料仓和加料斗。从生活垃圾破碎和储运装置出来的生活垃圾经过储料仓后落入加料斗，然后经过加料斗后进入等离子气化炉。
所述等离子气化炉内按照反应区域从上至下依次分为：干燥干馏区、热解气化区、熔融区、熔渣区，所述燃气出口位于干燥干馏区的侧壁，所述熔融区侧壁设置有若干高温等离子炬和若干气化喷嘴，所述熔渣区底部设置有排渣控制器，所述排渣控制器和干燥感干馏区的外部通过管线连接有压力计测量两端的压力值。在工作时，生活垃圾依次经过干燥干馏区、热解气化区、熔融区进行一系列反应，在高温环境和还原性气氛中二噁英类污染物在等离子气化炉内被大量分解，最后进入底部的熔渣区，在熔渣区形成一定高度的熔渣液位，排渣控制器采用通过控制高温烟气量托举高温熔渣，利用排渣控制器控制其液位高度并对其进行连续可控的排渣控制。
所述等离子气化炉外壁为圆筒壁结构，所述等离子气化炉内部核心温度范围可达1300-1600℃，等离子气化炉的内部耐火保温结构为三段式结构，从上到下尺寸依次缩小。所述等离子气化炉内部根据尺寸缩小变化依次划分为干燥干馏区、热解气化区、熔融区、熔渣区。
所述熔融区设置有偶数个等离子炬为生活垃圾热解气化提供热源，等离子炬在熔融区的圆周截面上呈对置式均匀分布，形成等离子炬圈，每个等离子炬的轴向中心线与等离子气化炉轴向中心线之间的夹角α的取值范围在1-90°之间。
所述气化喷嘴的数量可根据原料的不同性质及气化炉出口燃气的要求、垃圾处理规模、等离子气化炉内直径大小、生活垃圾处理量进行设置。
根据上述设置，可以在等离子炬圈的上部及下部分别设置有对应的偶数个气化喷嘴，在熔融区的圆周截面上也呈对置式均匀分布，形成气化喷嘴圈，为热解气化反应提供所需的氧气。气化喷嘴输入的介质可为空气，或氧气，或氧气与水蒸气的混合气，输入介质的质量流量和混合气比例，可根据生活垃圾处理量进行比例设置。
所述排渣控制器下端设置有激冷室、渣池，排渣控制器与激冷室之间、激冷室与渣池之间分别设置有锁渣阀。当等离子气化炉底部的高温熔渣经排渣控制器进行连续排渣，熔渣在激冷室经水激冷后，形成玻璃态灰渣。灰渣由激冷室通过锁渣阀定期排出。
所述燃气回收处理装置包括余热回收装置、活性炭喷射装置、脱酸装置、除尘器、增压风机，燃气出口通过管道连接至余热回收装置，余热回收装置后端的出气口与脱酸装置顶部的入口通过管道连接，在余热回收装置与脱酸装置之间的出气管道上连接活性炭喷射装置的喷射管道，脱酸装置侧壁下端的燃气出口连接至除尘器，除尘器通过增压风机连接至燃气燃烧器。
利用上述工艺系统对生活垃圾进行干燥及预处理、生活垃圾热解气化及熔渣连续排渣、燃气净化燃烧及燃烧烟气协同处理，具体处理工艺过程包括：
利用燃煤电厂中燃煤锅炉后端的燃煤电厂烟气净化系统中脱硝装置脱销处理后的部分高温烟气对原生生活垃圾进行烘干处理，烘干后的生活垃圾经过破碎、储运装置等预处理装置，生活垃圾热值提高至6000KJ/kg以上，将生活垃圾送入等离子气化炉入口的储料仓内。
在等离子气化炉内，生活垃圾在高温等离子炬的作用下，进行燃烧、热解、气化等反应产生燃气；燃气由等离子气化炉侧部排出，燃气温度控制在850-1000℃并在等离子气化炉内停留2s，保证生活垃圾中的二噁英等有害物质在高温以及还原性气氛中被彻底分解。
高温燃气经过余热回收装置进行余热利用，副产蒸汽，蒸汽并入燃煤电厂蒸汽管网；余热回收装置气体出口温度控制在180-230℃。降温后的燃气在脱酸装置入口与活性炭或活性炭/石灰混合物混合，在脱酸装置内喷入Ca（OH）2溶液用于吸收燃气中酸性物质，活性炭则被用于吸附重金属及少量的二噁英。活性炭或性炭/石灰混合物经活性炭喷射装置喷入管道内与燃气混合一起进入脱酸装置内。
经脱酸装置吸收、吸附净化后的燃气，燃气温度降至110-150℃，进入除尘器进行除尘处理，以免飞灰堵塞燃气燃烧器喷嘴。脱酸装置与除尘器均具有除尘效果，联合除尘效率可达90%-99%。所收集的飞灰返混至生活垃圾，与生活垃圾一起进入等离子气化炉进行熔融固化处理，可将本装置产生的固废完全转变为无害化玻璃灰渣进行资源再利用。
经除尘后的燃气通过增加风机增压后，经过燃气燃烧器进入燃煤锅炉内燃烧，燃烧后高温烟气进入燃煤电厂烟气回收与净化装置进行处理。
上述协同处理生活垃圾装置，主要是利用生活垃圾作为低碳能源对燃煤电厂燃煤量进行有效替代，生活垃圾处理量可根据燃煤锅炉投煤量进行比例设置。生活垃圾通过等离子气化炉产生燃气和无害化玻璃态灰渣，其中无害化玻璃态灰渣可进行资源再利用，燃气可通过活性炭吸附和除尘装置进行净化处理，通入燃煤锅炉燃烧所产生的污染物，可利用燃煤电厂烟气净化系统协同处理。
在等离子气化炉外，根据压差计获得底部与炉顶的压差值，控制对等离子气化炉底部熔渣进行排渣作业。
所述生活垃圾在等离子气化炉内产生的燃气由等离子气化炉侧部排出，燃气温度控制在850-1000℃。燃气成分包括CO、H2、CO2、N2、CH4、HCL等，燃气组成含量由生活垃圾成分确定。
所述燃气经余热回收装置回收部分热量并副产蒸汽。余热回收装置气体出口燃气温度降至180-230℃，在此温度范围内有利于提高活性炭的吸附效果。
所述燃气在喷雾塔入口与活性炭或活性炭/石灰混合物喷射混合后进入脱酸装置内，脱酸装置内喷入Ca(OH)2溶液用于吸收燃气中酸性物质，活性炭则被用于吸附重金属及少量的二噁英。喷入Ca(OH)2溶液的质量流量可根据燃气中酸性物质含量按比例设定。
所述活性炭或活性炭/石灰混合物经活性炭喷射装置喷入管道内与燃气混合，喷射质量流量根据燃气流量进行设定。所述活性炭/石灰混合物比例根据燃气中酸性物质的含量进行比例设定。
所述燃气经脱酸装置后，燃气温度降至110-150℃，燃气进入除尘器进行除尘处理。除尘器所收集的飞灰返混至生活垃圾储料斗，与生活垃圾一起进入等离子气化炉进行熔融固化处理。
所述除尘后的燃气经增压风机增压进入燃煤锅炉燃气燃烧器，燃烧后的高温烟气与燃煤烟气一起进入燃煤电厂烟气净化系统，确保尾气达标排放。
总体来说，本实用新型利用燃煤电厂烟气净化系统中脱硝装置后部分高温烟气烘干生活垃圾，提高生活垃圾入炉热值，生活垃圾在气化炉内在等离子炬高温作用下经过干燥干馏、气化、燃烧、熔融等一系列反应产生燃气，在高温环境和还原性气氛中二噁英等有害物质在等离子气化炉内被彻底分解。燃气通过简单除尘和净化设备净化处理后，经燃气燃烧器进入燃煤锅炉内燃烧，燃烧所产生的高温烟气同燃煤燃烧烟气一起进入燃煤电厂烟气净化装置协同处理，确保尾气达标排放。气化炉底部熔融灰渣采用气化炉底部排渣控制器定时连续排渣，有效解决控制气化炉底部熔渣液位控制和排渣控制问题。熔融灰渣排入激冷室经水激冷后为玻璃体，由于其金属浸出性低，结构紧实可作为建筑材料使用。
本实用新型体现的有益效果具体如下：
（1）本实用新型利用等离子气化炉处理生活垃圾，采用等离子炬提供高温高品质热源，生活垃圾经过干燥干馏、热解气化、燃烧等一系列反应产生洁净燃气与无害化玻璃态灰渣，在等离子气化炉内生活垃圾中的二噁英等有害物质在高温及还原性气氛下被完全分解，燃气经净化除尘后重金属及二噁英类物质被有效吸附，吸附后产生的固体废弃物又通过返混至生活垃圾，进入等离子气化炉内进行高温熔融固化处理，有效解决了生活垃圾焚烧发电过程引起的二次污染问题和焚烧飞灰不易处理的问题。
（2）本实用新型利用生活垃圾气化产生燃气并在锅炉内燃烧替代部分燃煤燃烧的装置及工艺，有效解决了由于生活垃圾快速增长造成的生活垃圾焚烧发电厂处理量不足以及燃煤电厂碳排放高等问题。
（3）本实用新型利用燃煤电厂烟气净化系统富余量协同处理生活垃圾气化产生的燃气燃烧后的污染物处理问题，通过燃煤电厂烟气净化系统协同处理，有效解决了生活垃圾焚烧发电尾气处理装置环保投资大，运行成本高等问题。
（4）本实用新型利用等离子炬作为高温高品质外热源，核心温度最高可达5000K以上，在等离子气化炉内维持1300-1600℃温度，并确保等离子气化炉内为欠氧的还原性气氛，确保二噁英、呋喃等有害物质在等离子气化炉内被彻底分解。在等离子气化炉气体出口，气体出口温度控制在850-1000℃，并满足停留时间超过2秒，有效解决了二噁英等有害物质再次生成的二次污染问题。
（5）本实用新型利用燃煤电厂烟气净化系统中脱硝装置后的高温烟气烘干生活垃圾，提高了生活垃圾预处理能力，避免了生活垃圾由于存放时间较长引起的垃圾渗滤液二次污染的问题，降低了生活垃圾预处理装置的投资。高温烟气烘干后又返回至燃煤电厂烟气净化系统，达到本系统污染物的零排放。
附图说明
图1为本实用新型的原理示意图。
其中，附图标记为：1-给料仓、2-加料斗、3-等离子气化炉、4-干燥干馏区、5-热解气化区、6-熔融区、7-熔渣区、8-夹角α、9-等离子炬、10-气化喷嘴、11-压差计、12-排渣控制器、13-锁渣阀、14-激冷室、15-渣池、16-余热回收装置、17-活性炭喷射装置、18-脱酸装置、19-除尘器、20-增压风机、21-燃气燃烧器、22-燃煤锅炉、23-燃煤电厂烟气净化系统、24-生活垃圾烘干装置、25-生活垃圾破碎和储运装置。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式对本实用新型作进一步详细描述：
如图1所示，本实用新型提供的燃煤电厂利用等离子气化炉协同处理生活垃圾的工艺系统，具体包括给料仓1、加料斗2、等离子气化炉3、等离子炬9、气化喷嘴10、排渣控制器12、锁渣阀13、激冷室14、渣池15、余热回收装置16、活性炭喷射装置17、脱酸装置18、除尘器19、增压风机20、燃气燃烧器21、燃煤锅炉22、燃煤电厂烟气净化系统23、生活垃圾烘干装置24以及生活垃圾破碎和储运装置25。
本实用新型利用生活垃圾作为低碳能源对燃煤电厂燃煤量进行有效替代，生活垃圾处理量可根据燃煤锅炉22投煤量进行比例设置；生活垃圾通过等离子气化炉3产生燃气和无害化玻璃态灰渣，其中无害化玻璃态灰渣可进行资源再利用，燃气可通过小型活性炭吸附和除尘装置进行净化处理，经燃气燃烧器21通入燃煤锅炉22燃烧所产生的污染物，可利用燃煤电厂烟气净化系统23协同处理。
具体的，该工艺系统利用燃煤电厂中燃煤锅炉22的燃煤电厂烟气净化系统23后高温烟气通过生活垃圾烘干装置24对原生生活垃圾进行烘干处理，烘干烟气又通过生活垃圾烘干装置24出口返回至燃煤电厂烟气净化系统23中除尘装置前，烘干后的生活垃圾经过破碎/储运装置25等预处理装置，生活垃圾热值提高至6000KJ/kg以上，将生活垃圾送入等离子气化炉3入口的储料仓1内。
生活垃圾由储料仓经过加料斗2进入等离子气化炉3内，依次经过干燥干馏区4、热解气化区5、熔融区6进行一系列反应，在等离子气化炉3底部形成熔渣区7。在熔渣区7形成一定高度的熔渣液位，利用等离子气化炉3底部的排渣控制器12控制其液位高度并对其进行连续可控的排渣控制。
在等离子气化炉3内，生活垃圾在高温等离子炬9的作用下，进行燃烧、热解、气化等反应产生燃气。燃气由等离子气化炉3侧部排出，燃气温度控制在850-950℃，保证生活垃圾中的二噁英等有害物质在高温以及还原性气氛中被彻底分解。
高温燃气经过余热回收装置16进行余热利用，副产蒸汽。余热回收装置16气体出口温度控制在180-230℃。降温后的燃气在脱酸装置18入口与活性炭/石灰混合，在脱酸装置18内，喷入Ca(OH)2溶液用于吸收燃气中酸性物质，活性炭则被用于吸附重金属及少量的二噁英。活性炭或性炭/石灰混合物经活性炭喷射装置17喷入管道内，与燃气混合一同进入脱酸装置18内。
经脱酸装置18吸收、吸附净化后的燃气，燃气温度降至110-150℃，进入除尘器19进行除尘处理，以免飞灰堵塞燃气燃烧器21的喷嘴。脱酸装置18与除尘器19均具有除尘效果，联合除尘效率可达90%-99%。所收集的飞灰返混至生活垃圾，与生活垃圾一起进入等离子气化炉3进行熔融固化处理，可将本工艺系统产生的固废完全转变为无害化玻璃灰渣进行资源再利用。
经除尘器19除尘后的燃气通过增加风机20增压后，经过燃气燃烧器21进入燃煤锅炉22内燃烧，燃烧后高温烟气进入燃煤电厂烟气回收与净化装置进行处理。
所述等离子气化炉3外壁为圆筒壁结构。
所述等离子气化炉3内部核心温度达到1300-1600℃，等离子气化炉3内部耐火保温结构为三段式结构，从上到下尺寸依次缩小。所述等离子气化炉3内部由尺寸变化依次划分为干燥干馏区4、热解气化区5、熔融区6、熔渣区7。
所述等离子气化炉3内在熔渣段设置有偶数个等离子炬9为生活垃圾热解气化提供热源。
所述等离子炬9在等离子气化炉3圆周截面呈对置式均匀分布。
所述每个等离子炬9的轴向中心线与等离子气化炉3轴向中心线之间的夹角α 8的取值范围在1-90°之间。
所述等离子气化炉3内等离子炬9上部及下部设置有偶数个气化喷嘴10，为热解气化反应提供所需的氧气。输入介质可为空气，或氧气，或氧气与水蒸气混合气。输入介质的质量流量和混合气比例，可根据生活垃圾处理量进行比例设置。
所述等离子气化炉3内气化喷嘴10在等离子气化炉3圆周截面呈均匀分布。气化喷嘴10个数为偶数个，气化喷嘴10数量可根据等离子气化炉3炉内直径大小、生活垃圾处理量进行设置。
所述等离子气化炉3底部为熔渣区7，在等离子炬9高温作用下，生活垃圾形成高温熔渣。所述等离子气化炉3底部设置有排渣控制器12，排渣控制器12采用通过控制高温烟气量托举高温熔渣，对炉内高温熔渣进行熔渣液位控制以及对高温熔渣进行连续排渣控制。
所述等离子气化炉3底部高温熔渣经排渣控制器12进行连续排渣，高温熔渣经水激冷后，形成玻璃态灰渣。灰渣由激冷室14通过锁渣阀13定期排出。
所述等离子气化炉3底部排渣控制器12根据压差计11获得排渣控制器12与等离子气化炉3炉顶之间的压差值，对等离子气化炉3底部熔渣进行排渣作业。
所述生活垃圾在等离子气化炉3内产生的燃气由等离子气化炉3侧部排出，燃气温度控制在850-950℃。燃气成分包括CO、H2、CO2、N2、CH4、HCL等，燃气组成含量由生活垃圾成分确定。
所述燃气经余热回收装置16回收部分热量并副产蒸汽。余热回收装置16气体出口燃气温度降至180-230℃，在此温度范围内有利于提高活性炭的吸附效果。
所述燃气在脱酸装置18入口与活性炭或活性炭/石灰混合物喷射混合后进入脱酸装置内，脱酸装置18内喷入Ca(OH)2溶液用于吸收燃气中酸性物质，活性炭则被用于吸附重金属及少量的二噁英。喷入Ca(OH)2溶液的质量流量可根据燃气中酸性物质含量按比例设定。
所述活性炭或活性炭/石灰混合物经活性炭喷射装置17喷入管道内与燃气混合，喷射质量流量根据燃气流量进行设定。所述活性炭/石灰混合物比例根据燃气中酸性物质的含量进行比例设定。
所述燃气经脱酸装置18后，燃气温度降至110-150℃，燃气进入除尘器19进行除尘处理。布袋除尘器19所收集的飞灰返混至生活垃圾储料斗1，与生活垃圾一起进入等离子气化炉3进行熔融固化处理。
所述除尘后的燃气经增压风机20增压进入燃煤锅炉22内燃气燃烧器21，燃烧后的高温烟气与燃煤烟气一起进入燃煤电厂烟气净化系统23，确保尾气达标排放。
本实用新型具体的工作过程为：
利用燃煤电厂中燃煤电厂烟气净化系统中脱硝装置后部分高温烟气对原生生活垃圾进行烘干处理，烘干烟气烘干后由生活垃圾烘干装置24的出口返回至燃煤电厂烟气净化系统23的除尘装置进口，烘干后的生活垃圾经过破碎、储运等预处理装置，生活垃圾热值提高至6000KJ/kg以上，将生活垃圾送入等离子气化炉3入口的储料仓内。
生活垃圾由储料仓经过加料斗2进入等离子气化炉3内，依次经过干燥干馏、热解气化、熔融等一系列反应，在等离子气化炉3底部形成熔渣层。在熔渣层形成一定高度的熔渣液位，利用等离子气化炉3底部的排渣控制器12控制其液位高度并对其进行连续可控的排渣控制。
在等离子气化炉3内，生活垃圾在高温等离子炬的作用下，进行燃烧、热解、气化等反应产生燃气。燃气由等离子气化炉3侧部排出，燃气温度控制在850-950℃，保证生活垃圾中的二噁英等有害物质在高温以及还原性气氛中被彻底分解。
高温燃气经过余热回收装置16进行余热利用，副产蒸汽。余热回收装置16的气体出口温度控制在180-230℃。降温后的燃气在脱酸装置18入口与活性炭或活性炭/石灰混合物混合，在脱酸装置18内，喷入Ca(OH)2溶液用于吸收燃气中酸性物质，活性炭则被用于吸附重金属及少量的二噁英。活性炭或性炭/石灰混合物经活性炭喷射装置17喷入，与燃气混合一同进入脱酸装置18内。
经脱酸装置18吸收、吸附净化后的燃气，燃气温度降至110-150℃，进入除尘器19进行除尘处理，以免飞灰堵塞燃气燃烧器21的喷嘴。脱酸装置18与除尘器19均具有除尘效果，联合除尘效率可达90%-99%，所收集的飞灰可返混至生活垃圾，与生活垃圾一起进入等离子气化炉3进行熔融固化处理，可将本工艺系统产生的固废完全转变为无害化玻璃灰渣进行资源再利用。其中，脱酸装置18可以采用喷雾塔，除尘器19可以采用布袋除尘器。
经除尘器19除尘后的燃气通过增加风机增压后，经过燃气燃烧器21进入燃煤锅炉22内燃烧，燃烧后高温烟气进入燃煤电厂烟气净化系统23进行协同处理。
Claims (11)
1.燃煤电厂利用等离子气化炉协同处理生活垃圾的工艺系统，其特征在于：至少包括生活垃圾烘干装置（24）、生活垃圾破碎和储运装置（25）、等离子气化炉（3）、燃气回收处理装置、燃气燃烧器（21）、燃煤锅炉（22）、燃煤电厂烟气净化系统（23）；燃煤锅炉（22）产生的高温烟气通入到燃煤电厂烟气净化系统（23），燃煤电厂烟气净化系统（23）中的脱硝装置出口连接至生活垃圾烘干装置（24）进气口，从脱硝装置出口进入到生活垃圾烘干装置（24）进气口的高温烟气作为烘干生活垃圾的烘干烟气，所述烘干烟气经过生活垃圾烘干装置（24）的烘干烟气出口后通过管道进入到燃煤电厂烟气净化系统（23）中的除尘装置进口；生活垃圾烘干装置（24）的出料管道连接至生活垃圾破碎和储运装置（25），生活垃圾破碎和储运装置（25）的出料口连接至等离子气化炉（3）上的进料口，等离子气化炉（3）的顶部或侧壁设置有燃气出口，燃气出口连接至燃气回收处理装置后进入到燃气燃烧器（21）燃烧，燃气燃烧器（21）燃烧的高温烟气进入燃煤锅炉（22）后与燃煤锅炉（22）内的燃煤烟气一并进入燃煤电厂烟气净化系统（23）。
2.根据权利要求1所述的燃煤电厂利用等离子气化炉协同处理生活垃圾的工艺系统，其特征在于：所述等离子气化炉（3）的进料口上设置有储料仓和加料斗（2）；从生活垃圾破碎和储运装置（25）出来的生活垃圾经过储料仓后落入加料斗（2），然后经过加料斗（2）后进入等离子气化炉（3）。
3.根据权利要求1所述的燃煤电厂利用等离子气化炉协同处理生活垃圾的工艺系统，其特征在于：所述等离子气化炉（3）内按照反应区域从上至下依次分为：干燥干馏区（4）、热解气化区（5）、熔融区（6）、熔渣区（7），所述燃气出口位于干燥干馏区（4）的侧壁，所述熔融区（6）侧壁设置有若干高温等离子炬（9）和若干气化喷嘴（10），所述熔渣区（7）底部设置有排渣控制器（12），所述排渣控制器（12）和干燥感干馏区的外部通过管线连接有测量两端的压力差值的压差计（11）；所述排渣控制器（12）下端设置有激冷室（14）、渣池（15），排渣控制器（12）与激冷室（14）之间、激冷室（14）与渣池（15）之间分别设置有锁渣阀（13）。
4.根据权利要求3所述的燃煤电厂利用等离子气化炉协同处理生活垃圾的工艺系统，其特征在于：所述等离子气化炉（3）外壁为圆筒壁结构，所述等离子气化炉（3）内部核心温度范围可达1300-1600℃，等离子气化炉（3）的内部耐火保温结构为三段式结构，从上到下尺寸依次缩小；所述等离子气化炉（3）内部根据尺寸缩小变化依次划分为干燥干馏区（4）、热解气化区（5）、熔融区（6）、熔渣区（7）。
5.根据权利要求3或4所述的燃煤电厂利用等离子气化炉协同处理生活垃圾的工艺系统，其特征在于：所述熔融区（6）设置有偶数个等离子炬（9）为生活垃圾的热解气化热源，等离子炬（9）在熔融区（6）的圆周截面上呈对置式均匀分布，形成等离子炬圈，每个等离子炬（9）的轴向中心线与等离子气化炉（3）轴向中心线之间的夹角α（8）的取值范围为1-90°。
6.根据权利要求5所述的燃煤电厂利用等离子气化炉协同处理生活垃圾的工艺系统，其特征在于：所述气化喷嘴（10）的数量可根据原料的不同性质及气化炉出口燃气的要求、垃圾处理规模、等离子气化炉（3）内直径大小、生活垃圾处理量进行设置。
7.根据权利要求6所述的燃煤电厂利用等离子气化炉协同处理生活垃圾的工艺系统，其特征在于：在所述等离子炬圈的上部及下部分别设置有对应的偶数个气化喷嘴（10），在熔融区（6）的圆周截面上也呈对置式均匀分布，形成气化喷嘴圈；所述气化喷嘴（10）输入的介质为空气，或氧气，或氧气与水蒸气的混合气，输入的介质的质量流量和混合气比例，根据生活垃圾处理量进行比例设置。
8.根据权利要求7所述的燃煤电厂利用等离子气化炉协同处理生活垃圾的工艺系统，其特征在于：所述燃气回收处理装置包括余热回收装置（16）、活性炭喷射装置（17）、脱酸装置（18）、除尘器（19）、增压风机（20），燃气出口通过管道连接至余热回收装置（16），余热回收装置（16）后端的出气口与脱酸装置（18）顶部的入口通过管道连接，在余热回收装置（16）与脱酸装置（18）之间的出气管道上连接活性炭喷射装置（17）的喷射管道，脱酸装置（18）侧壁下端的燃气出口连接至除尘器（19），除尘器（19）通过增压风机（20）连接至燃气燃烧器（21）。
9.根据权利要求1所述的燃煤电厂利用等离子气化炉协同处理生活垃圾的工艺系统，其特征在于：所述等离子气化炉（3）的燃气出口排出的燃气温度在850-1000℃。
10.根据权利要求8所述的燃煤电厂利用等离子气化炉协同处理生活垃圾的工艺系统，其特征在于：所述余热回收装置（16）气体出口的燃气温度降至180-230℃。
11.根据权利要求8所述的燃煤电厂利用等离子气化炉协同处理生活垃圾的工艺系统，其特征在于：所述燃气经脱酸装置（18）后，燃气温度降至110-150℃。
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