CN217677395U - 带有余热回收的加压型有机固废熔铁浴气化炉 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种带有余热回收的加压型有机固废熔铁浴气化炉，包括第三衡压室、设置在第三衡压室内的熔池式气化炉、进料管、激冷室，熔池式气化炉内装有熔铁液，进料管穿过第三衡压室并伸入熔池式气化炉中，进料管上端设有进料密封机构，进料管上连接有加压氧气通入装置，熔池式气化炉上连接有渣液合成气出口通道，渣液合成气出口通道与激冷室相连，激冷室上设有合成气出口管，合成气出口管上设置有除尘模块和余热锅炉；合成气出口管的出口位置处设有恒压阀。本实用新型可以直接生成带有一定压力的合成气，可以直接满足客户对气体压力的要求，后续加压能耗大大降低；且本实用新型余热利用率高，降低了能量的浪费。

Description

带有余热回收的加压型有机固废熔铁浴气化炉

技术领域

本实用新型涉及能源技术领域，特别涉及一种带有余热回收的加压型有机固废熔铁浴气化炉。

背景技术

在有机垃圾固废、生物质废弃物能源化利用方面，与传统工艺相比，熔铁浴气化是一种更为先进的将有害废弃物转变为低碳能源的工艺。熔铁浴气化是将有机固废颗粒高速喷吹进入熔融铁液中，并鼓入气化剂如纯氧气，进行彻底的处理和转化，将碳氢元素转化成洁净合成气(一氧化碳和氢气)，既可作为燃气，也可用于化工合成，如甲烷化制取天然气、费托合成制取汽油柴油等，而无机物则大部分留在浮于表面的熔渣中，实现减量化、无害化和资源化处理。

利用熔池型气化炉处理有机固废，生成合成气或者进一步制氢是目前新兴的能源技术。其通过在气化炉内预先盛放熔铁液，再把有机固废通过各种方式送到熔铁液内部，同时通入氧气，有机固废裂解-气化过程始终在浸没在1500度以上的液态环境中完成且相当迅速，高温快速裂解-气化，不产生二噁英，重金属及其氧化物(被还原)进入铁液或者沉到铁液下层而回收，整个有机固废处置过程只需要通入氧气(碳氧不完全燃烧为放热反应)，无需额外再加热，低成本、低碳排制取富氢能源。

现有的合成气在生产出来后，合成气自身不带压力，需要进行后期加压，将合成气进行压缩后，才能便于储存和出售。常压合成气在后期加压的过程中，需要将体积庞大的气体压缩，能耗较大。另外，由于有机固废在熔铁浴环境中裂解-气化产生合成气，合成气本身具备较高的温度，合成气自身携带的余热如果能够得到充分集中回收，利用余热锅炉将能够生产高品质蒸汽出售，获得更好的经济效益；而传统的制合成气工艺中，对合成气余热的回收率低，导致热量浪费较大。

发明内容

本实用新型的目的是解决现有技术中存在的不足之处，提供一种带有余热回收的加压型有机固废熔铁浴气化炉，能够有效解决上述问题。

本实用新型的目的是通过如下技术方案实现的：一种带有余热回收的加压型有机固废熔铁浴气化炉，包括第三衡压室、设置在第三衡压室内的熔池式气化炉、进料管、激冷室，熔池式气化炉内装有熔铁液，进料管穿过第三衡压室并伸入熔池式气化炉中，进料管上端设有进料密封机构，进料管上连接有加压氧气通入装置，熔池式气化炉上连接有渣液合成气出口通道，渣液合成气出口通道与激冷室相连，激冷室上设有合成气出口管，合成气出口管上设置有除尘模块和余热锅炉，合成气通过余热锅炉时对余热锅炉中的水进行加热并产生蒸汽；合成气出口管的出口位置处设有恒压阀。

作为优选，加压氧气通入装置包括氧气输入管道，氧气输入管道的一端连接进料管，氧气输入管道上依次设置有低温液氧储罐、低温液氧泵、液氧汽化器和氧气压力表。

作为优选，所述除尘模块包括连接在和合成气出口管上的旋风除尘器和重力除尘室。

作为优选，旋风除尘器和重力除尘室均设置在第一衡压室内，第一衡压室上连接有第二高压惰性气体入口，第二高压惰性气体入口上连接有第一气压表。

作为优选，所述进料密封机构包括设置在进料管上方的加料锁斗，加料锁斗的上方设有第一气动阀，加料锁斗的下方设有第二气动阀，加料锁斗上连接有抽气管和第一高压惰性气体入口，抽气管上依次设置有第三真空泵、真空缓冲罐和双通道气动阀。

作为优选，所述第三衡压室内设置有水冷盘管，水冷盘管螺旋环绕设置在熔池式气化炉的外侧，水冷盘管的一端设置有冷却水入口管，水冷盘管的另一端设置有冷却水出口管，冷却水入口管和冷却水出口管上均设置有阀门；第三衡压室的外侧设置有第三高压惰性气体入口，第三高压惰性气体入口上设置有第八气动阀和第二气压表。

作为优选，激冷室上连接有补水管，补水管上设置有第三气动阀；所述激冷室的下方设置有排渣锁斗，激冷室的下端设置有第七气动阀，排渣锁斗的下端设置有第五气动阀，排渣锁斗的下端设有出渣口，出渣口的下方设置有渣斗，排渣锁斗下端与激冷室之间设置有过滤回流管，过滤回流管上设置有渣浆泵和离心机，离心机上设有离心机出渣口；排渣锁斗上还连接有真空管，真空管上设有第二真空泵、缓冲罐和第六气动阀。

作为优选，激冷室和排渣锁斗之间设置有气体回收管，气体回收管上连接第一真空泵和第四气动阀。

作为优选，所述激冷室外设有第二衡压室。

作为优选，激冷室上设有液位控制计。

本实用新型的有益效果是：本实用新型可以直接生成带有一定压力的合成气，可以直接满足客户对气体压力的要求，也可以在此压力基础上进行进一步的加压处理，后续加压能耗大大降低；且本实用新型余热利用率高，降低了能量的浪费。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图中：1、第一气动阀，2、第一高压惰性气体入口，3、加料锁斗，4、第二气动阀，5、进料管，6、第二高压惰性气体入口，7、第一气压表，8、旋风除尘器，9、重力除尘室，10、余热锅炉，11、除尘器，12、恒压阀，13、第一衡压室，14、冷却水出口管，15、渣液合成气出口通道，16、合成气出口管，17、第二衡压室，18、第三气动阀，19、补水管，20、液位控制计，21、激冷室，22、淬渣水体，23、第四气动阀，24、第一真空泵，25、离心机，26、排渣锁斗，27、离心机出渣口，28、渣浆泵，29、出渣口，30、渣斗，31、第五气动阀，32、第六气动阀，33、缓冲罐，34、第二真空泵，35、第七气动阀，36、水冷盘管，37、熔池式气化炉，38、熔铁液，39、低温液氧储罐，40、低温液氧泵，41、液氧汽化器，42、氧气压力表，43、阀门，44、冷却水入口管，45、第三高压惰性气体入口，46、第八气动阀，47、第二气压表，48、第三衡压室，49、熔渣液，50、第三真空泵，51、真空缓冲罐，52、双通道气动阀，53、第一关风机，54、第二关风机。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本领域技术人员应理解的是，在本实用新型的揭露中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系是基于附图所示的方位或位置关系，其仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此上述术语不能理解为对本实用新型的限制。

可以理解的是，术语“一”应理解为“至少一”或“一个或多个”，即在一个实施例中，一个元件的数量可以为一个，而在另外的实施例中，该元件的数量可以为多个，术语“一”不能理解为对数量的限制。

如图1所示，一种带有余热回收的加压型有机固废熔铁浴气化炉，包括第三衡压室48、设置在第三衡压室48内的熔池式气化炉37、进料管5、激冷室21，熔池式气化炉37内装有熔铁液38，进料管5穿过第三衡压室48并伸入熔池式气化炉37中，进料管5的下端伸入熔铁液38中。熔铁液38的上方形成有熔渣液49。进料管5的上端设有进料密封机构。进料管5上连接有加压氧气通入装置，熔池式气化炉37上连接有渣液合成气出口通道15，渣液合成气出口通道15与激冷室21相连。激冷室21外设有第二衡压室17。渣液合成气出口通道15同时穿过第二衡压室17和第三衡压室48，并将熔池式气化炉37与激冷室21连通。渣液合成气出口通道15穿过第二衡压室17和第三衡压室48的位置处进行密封处理。激冷室21上设有合成气出口管16，合成气出口管16上设置有除尘模块和余热锅炉10，合成气通过余热锅炉10时对余热锅炉中的水进行加热并产生蒸汽，合成气出口16的出口位置处设有恒压阀12。

进料密封机构包括设置在进料管上方的加料锁斗3，加料锁斗3的上方设有第一气动阀，加料锁斗3的下方设有第二气动阀4，加料锁斗3上连接有抽气管和第一高压惰性气体入口2，抽气管上依次设置有第三真空泵50、真空缓冲罐51和双通道气动阀52。第一高压惰性气体入口2上连接有用于控制惰性气体通入的开关阀门。

加压氧气通入装置包括氧气输入管道，氧气输入管道的一端连接进料管5，氧气输入管道上依次设置有低温液氧储罐39、低温液氧泵40、液氧汽化器41和氧气压力表42。其中氧气输入管道与进料管5的连接位置位于第二气动阀4的下方。

本申请中，通过进料管向熔池式气化炉37内添加有机固废原料以及反应所需的氧气，其具体操作方法如下：

1)先打开第一气动阀1，关闭第二气动阀4，有机固废颗粒送入加料锁斗3中，然后关闭第一气动阀1，通过第三真空泵50抽除加料锁斗3内空气；

2)打开第一高压惰性气体入口2上的开关阀门，打开气动阀4，通过第一高压惰性气体入口2通入高压惰性气体使有机固废原料通过进料管5进入熔池式气化炉铁液内部，然后关闭第二气动阀4，通过氧气输入管道向熔池式气化炉37内通入具有一定压力的氧气，氧气在通入熔池式气化炉37前，通过低温液氧泵40加压至2.5MPa，有机固废在熔池式气化炉37内裂解-气化，反应后得到合成气；在这过程中，通过氧气自身的压力，使得熔池式气化炉37内部维持一定的压力，从而使得反应后的合成气具有2MPa以上的压力；其中惰性气体可以选用二氧化碳或者氮气；

3)合成气通过渣液合成气出口通道15进入激冷室21中，随后进入合成气出口管16中，除尘模块对合成气进行除尘，然后合成气依次通过余热锅炉10和恒压阀12后向外输出。其中，合成气在通过余热锅炉10时，温度较高的合成气会与余热锅炉发生热交换，合成气对余热锅炉10中的水进行加热并产生蒸汽，蒸汽可以作为副产品输出；合成气通过余热锅炉10后会进过恒压阀12，通过调节恒压阀使得合成气的输出压力稳定在2.0PMa。

为了进一步除去合成气中携带的杂质，在余热锅炉10和恒压阀12之间还设置有除尘器11，除尘器11能够进一步除去合成气中的粉尘杂质，提高合成气的品质。

相比现有技术，本实用新型可以直接生成带有2.0PMa压力的合成气，可以直接满足客户对气体压力的要求，也可以在此压力基础上进行进一步的加压处理，后续加压能耗大大降低。此外，合成气在输出前会进过余热锅炉，合成气与余热锅炉发生热交换从而产生蒸汽，蒸汽作为副产品输出，这样对合成气的余热进行了有效利用，避免了能量浪费。

其中，除尘模块包括连接在和合成气出口管16上的旋风除尘器8和重力除尘室9，旋风除尘器和重力除尘室均设置在第一衡压室13内，第一衡压室13上连接有第二高压惰性气体入口6，第二高压惰性气体入口6上连接有第一气压表7和用于控制惰性气体通入的开关阀门。通过向第一衡压室13内通入一定压力的惰性气体，可以使得第一衡压室13内维持在所需的压力条件下，第一气压表能够第一衡压室13内的气压。惰性气体可以选用二氧化碳或者氮气。旋风除尘机8和重力除尘室9能让进入余热锅炉的合成气中粉尘含量降低70％以上，提升余热锅炉换热效率和延长余热锅炉维修间隔。

第三衡压室48内设置有水冷盘管36，水冷盘管36螺旋环绕设置在熔池式气化炉37的外侧，水冷盘管36的一端设置有冷却水入口管44，水冷盘管36的另一端设置有冷却水出口管14，冷却水入口管44和冷却水出口管14上均设置有阀门43；第三衡压室48的外侧设置有第三高压惰性气体入口45，第三高压惰性气体入口45上设置有第八气动阀46和第二气压表47。通过第三高压惰性气体入口45向第三衡压室48中通入一定压力的惰性气体，可以平衡熔池式气化炉37的内外气压；同时通过水冷盘管36能够对熔池式气化炉37起到一定的冷却作用，防止熔池式气化炉37过热。

激冷室21上连接有补水管19，补水管19上设置有第三气动阀18。补水管19向激冷室21中通入一定量的水，并在激冷室21内的下方形成淬渣水体22。激冷室21的下方设置有排渣锁斗26，激冷室21的下端设置有第七气动阀35，排渣锁斗26的下端设置有第五气动阀31，排渣锁斗26的下端设有出渣口29，出渣口29的下方设置有渣斗30。激冷室21上还设有液位控制计。

进一步的，排渣锁斗26下端与激冷室21之间设置有过滤回流管，过滤回流管上设置有渣浆泵28和离心机25，离心机25上设有离心机出渣口27；排渣锁斗26上还连接有真空管，真空管上设有第二真空泵34、缓冲罐33和第六气动阀32。

激冷室21和排渣锁斗26之间设置有气体回收管，气体回收管上连接第一真空泵24和第四气动阀23。

当熔池式气化炉37内积累的熔渣液49达到一定的高度时，熔渣液49会通过渣液合成气出口通道15排出并进入激冷室21下部的淬渣水体22中，淬渣水体22对熔渣液进行冷却，熔渣液46遇水冷却后形成固体颗粒物。激冷室13下部的固体颗粒物积累到一定量时，通过排渣锁斗26向外排出，排渣方法如下：

1)关闭第七气动阀35和第五气动阀31，通过第二真空泵34对排渣锁斗26内抽真空；

2)打开第七气动阀35，激冷室21内的固定颗粒物和淬渣水体进入排渣锁斗26中，然后关闭第第七气动阀35；

3)渣浆泵28启动，排渣锁斗26中的淬渣水体沿着过滤回流管回流至激冷室13中，对淬渣水体进行回收，在这过程中，淬渣水体会进过离心机25，通过离心机25能够将淬渣水体中包含的固定颗粒物过滤出来，并通过离心机25上的离心机出渣口27排出；同时第一真空泵24启动，将排渣锁斗26中的合成气通过气体回收管抽回至激冷室21中，完成对合成气的回收；

4)打开第第五气动阀31，将排渣锁斗26中的固体颗粒物排出，排出后的固体颗粒物落到渣斗30上，排渣完成后关闭第五气动阀31；

5)通过第二真空泵34重新对排渣锁斗26内抽真空，等待下一次排渣。

本实用新型不局限于上述最佳实施方式，任何人在本实用新型的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本申请相同或相近似的技术方案，均落在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种带有余热回收的加压型有机固废熔铁浴气化炉，其特征在于，包括第三衡压室、设置在第三衡压室内的熔池式气化炉、进料管、激冷室，熔池式气化炉内装有熔铁液，进料管穿过第三衡压室并伸入熔池式气化炉中，进料管上端设有进料密封机构，进料管上连接有加压氧气通入装置，熔池式气化炉上连接有渣液合成气出口通道，渣液合成气出口通道与激冷室相连，激冷室上设有合成气出口管，合成气出口管上设置有除尘模块和余热锅炉，合成气通过余热锅炉时对余热锅炉中的水进行加热并产生蒸汽；合成气出口管的出口位置处设有恒压阀。

2.根据权利要求1所述的带有余热回收的加压型有机固废熔铁浴气化炉，其特征在于，加压氧气通入装置包括氧气输入管道，氧气输入管道的一端连接进料管，氧气输入管道上依次设置有低温液氧储罐、低温液氧泵、液氧汽化器和氧气压力表。

3.根据权利要求1所述的带有余热回收的加压型有机固废熔铁浴气化炉，其特征在于，所述除尘模块包括连接在和合成气出口管上的旋风除尘器和重力除尘室。

4.根据权利要求3所述的带有余热回收的加压型有机固废熔铁浴气化炉，其特征在于，旋风除尘器和重力除尘室均设置在第一衡压室内，第一衡压室上连接有第二高压惰性气体入口，第二高压惰性气体入口上连接有第一气压表。

5.根据权利要求1所述的带有余热回收的加压型有机固废熔铁浴气化炉，其特征在于，所述进料密封机构包括设置在进料管上方的加料锁斗，加料锁斗的上方设有第一气动阀，加料锁斗的下方设有第二气动阀，加料锁斗上连接有抽气管和第一高压惰性气体入口，抽气管上依次设置有第三真空泵、真空缓冲罐和双通道气动阀。

6.根据权利要求1所述的带有余热回收的加压型有机固废熔铁浴气化炉，其特征在于，所述第三衡压室内设置有水冷盘管，水冷盘管螺旋环绕设置在熔池式气化炉的外侧，水冷盘管的一端设置有冷却水入口管，水冷盘管的另一端设置有冷却水出口管，冷却水入口管和冷却水出口管上均设置有阀门；第三衡压室的外侧设置有第三高压惰性气体入口，第三高压惰性气体入口上设置有第八气动阀和第二气压表。

7.根据权利要求1-6任意一项所述的带有余热回收的加压型有机固废熔铁浴气化炉，其特征在于，激冷室上连接有补水管，补水管上设置有第三气动阀；所述激冷室的下方设置有排渣锁斗，激冷室的下端设置有第七气动阀，排渣锁斗的下端设置有第五气动阀，排渣锁斗的下端设有出渣口，出渣口的下方设置有渣斗，排渣锁斗下端与激冷室之间设置有过滤回流管，过滤回流管上设置有渣浆泵和离心机，离心机上设有离心机出渣口；排渣锁斗上还连接有真空管，真空管上设有第二真空泵、缓冲罐和第六气动阀。

8.根据权利要求7所述的带有余热回收的加压型有机固废熔铁浴气化炉，其特征在于，激冷室和排渣锁斗之间设置有气体回收管，气体回收管上连接第一真空泵和第四气动阀。

9.根据权利要求7所述的带有余热回收的加压型有机固废熔铁浴气化炉，其特征在于，所述激冷室外设有第二衡压室。

10.根据权利要求7所述的带有余热回收的加压型有机固废熔铁浴气化炉，其特征在于，激冷室上设有液位控制计。

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