CN217709334U - 一种加压式有机固废熔铁浴制合成气装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种加压式有机固废熔铁浴制合成气装置，包括衡压室、设置在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，进料管穿过衡压室并伸入熔池式气化炉中，进料管上设有进料密封机构，进料管上连接有氧气输入管道，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，熔池式气化炉上连接有出渣通道，出渣通道与激冷室相连，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，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。

Description

一种加压式有机固废熔铁浴制合成气装置

技术领域

本实用新型涉及能源领域，特别涉及一种加压式有机固废熔铁浴制合成气装置。

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。

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，提供一种加压式有机固废熔铁浴制合成气装置，能够直接生成带有一定压力的合成气，降低了后期对气体进行加压时的高能耗。

本实用新型的目的是通过如下技术方案实现的：一种加压式有机固废熔铁浴制合成气装置，包括衡压室、设置在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，进料管穿过衡压室并伸入熔池式气化炉中，进料管上设有进料密封机构，进料管上连接有氧气输入管道，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，熔池式气化炉上连接有出渣通道，出渣通道与激冷室相连，激冷室上设有合成气出口管，合成气出口管上设有恒压阀。

作为优选，所述进料密封机构包括设置在进料管上方的进料锁斗，进料锁斗的上方设有第一气动阀，进料锁斗的下方设有第二气动阀，进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、第二真空缓冲罐和双通道气动阀。

作为优选，氧气输入管道上连接有氧气压力表。

作为优选，合成气出口管上还设置有冷却器和除尘器。

作为优选，所述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；衡压室的外侧设置有第二高压惰性气体入口，第二高压惰性气体入口上设置有第六气动阀和气压表。

作为优选，激冷室的内侧设置有若干个喷嘴，喷嘴连接进水管，进水管上设置有进水气动阀门；所述激冷室的下方设置有出渣锁斗，激冷室的下端设置有第三气动阀，出渣锁斗的下端设置有第四气动阀，出渣锁斗的下方设置有渣斗，出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第二水泵和离心机，离心机上设有离心机出渣口；出渣锁斗上还连接有真空管，真空管上设有第二真空泵、第一真空缓冲罐和第五气动阀。

作为优选，激冷室和出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。

作为优选，所述激冷室上连接有冷却回流管，冷却回流管的一端连接于激冷室中水渣池液面下方的位置，冷却回流管的另一端连接于激冷室中水渣池液面上方的位置，冷却回流管上连接有第一水泵和冷却器。

作为优选，激冷室上设有液位控制计。

作为优选，通过第一高压惰性气体入口和第二高压惰性气体入口分别向进料锁斗和衡压室内通入惰性气体，惰性气体为二氧化碳或者氮气。

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。

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、进料锁斗，4、第二气动阀，5、进料管，6、密封法兰，7、冷却水出口管，8、出渣通道，9、合成气出口管，10、冷却器，11、除尘器，12、恒压阀，13、激冷室，14、喷嘴，15、进水气动阀门，16、进水管，17、液位控制计，18、冷却器，19、第一水泵，20、第三气动阀，21、第一真空泵，22、离心机，23、出渣锁斗，24、离心机出渣口，25、第二水泵，26、排渣口，27、渣斗，28、第四气动阀，29、第五气动阀，30、第一真空缓冲罐，31、第二真空泵，32、水渣池，33、水冷盘管，34、熔池式气化炉，35、熔铁液，36、低温液氧储罐，37、低温液氧泵，38、液氧汽化器，39、氧气压力表，40、阀门，41、冷却水入口管，42、第二高压惰性气体入口，43、第六气动阀，44、气压表，45、衡压室，46、熔渣液，47、第三真空泵，48、第二真空缓冲罐，49、双通道气动阀。

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，一种加压式有机固废熔铁浴制合成气装置，包括衡压室45、熔池式气化炉34、进料管5、激冷室13，熔池式气化炉34内装有熔铁液35，熔铁液35上方形成熔渣液46。进料管5穿过衡压室45并伸入熔池式气化炉34中，进料管5穿过衡压室45和熔池式气化炉34的位置处进行密封处理。进料管5上设有进料密封机构。进料管5上连接有氧气输入管道，氧气输入管道上依次设置有低温液氧储罐36、低温液氧泵37、液氧汽化器38，氧气输入管道上还连接有氧气压力表39。熔池式气化炉34上连接有出渣通道8，出渣通道8穿过衡压室45并与激冷室13相连，出渣通道8穿过衡压室45的位置处进行密封处理。激冷室13上设有合成气出口管9，合成气出口管9上设有恒压阀12、冷却器10和除尘器11。

其中，进料密封机构包括设置在进料管5上方的进料锁斗3，进料锁斗3的上方设有第一气动阀1，进料锁斗3的下方设有第二气动阀4，进料锁斗3上连接有抽气管和第一高压惰性气体入口2，第一高压惰性气体入口2上设有阀门。抽气管上依次设置有第三真空泵47、第二真空缓冲罐48和双通道气动阀49。氧气输入通道连接于第二气动阀4的下方。

本发明中，通过进料管向熔池式气化炉34内添加有机固废原料以及反应所需的氧气。本实用新型的工作方法如下：

1)先打开第一气动阀1，关闭第二气动阀4，有机固废颗粒送入进料锁斗3中，然后关闭第一气动阀1，通过第三真空泵47抽除进料锁斗3内空气；

2)打开第一高压惰性气体入口2上的阀门，打开气动阀4，通过通入高压二氧化碳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34内通入具有一定压力的氧气，氧气在通入熔池式气化炉34前，通过低温液氧泵37加压至2.5MPa，有机固废在熔池式气化炉34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34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；

3)合成气通过排渣通道进入激冷室13中，激冷室13对合成气进行降温，随后进入合成气出口管9中，冷却器10和除尘器11分别对合成气进行进一步降温和除尘，合成气最后经过恒压阀12后向外输出。恒压阀使得合成气的输出压力稳定在2.0PMa。

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。

衡压室45内设置有水冷盘管33，水冷盘管33螺旋环绕设置在熔池式气化炉34的外侧，水冷盘管33的一端设置有冷却水入口管41，水冷盘管的另一端设置有冷却水出口管7，冷却水入口管41和冷却水出口管7上均设置有阀门40。衡压室45的外侧设置有第二高压惰性气体入口42，第二高压惰性气体入口42上设置有第六气动阀43和气压表44。其中，水冷盘管33位于熔池式气化炉34的外侧，能够对熔池式气化炉34起到冷却降温作用。通过第二高压惰性气体入口42能够向衡压室45内通入一定压力的惰性气体，使衡压室45内部的气压与熔池式气化炉34内部的气压保持一致，从而平衡熔池式气化炉34的内外气压。惰性气体可以是二氧化碳或者氮气，

具体的，激冷室13的内侧设置有若干个喷嘴14，喷嘴14环绕设置在激冷室13的内壁上，喷嘴14连接进水管16，进水管16上设置有进水气动阀门15。通过喷嘴14能够向激冷室13内喷射冷却水，从而对进入激冷室13内的合成气进行降温。

激冷室的下方设置有出渣锁斗23，激冷室13的下端设置有第三气动阀20，第三气动阀20，位于出渣锁斗23和激冷室13之间。出渣锁斗23的下端设置有第四气动阀28，出渣锁斗23的下方设置有渣斗27。激冷室13上设有液位控制计17。当第三气动阀20关闭时，喷嘴14喷出的水会在激冷室13下部形成水渣池32。出渣锁斗23下端与激冷室13之间设置有过滤回流管，过滤回流管上设置有第二水泵25和离心机22，离心机22上设有离心机出渣口。出渣锁斗23上还连接有真空管，真空管上设有第二真空泵31、第一真空缓冲罐30和第五气动阀29。

进一步的，激冷室13和出渣锁斗23之间设置有气体回收管，气体回收管的一端与激冷室13连通，另一端与出渣锁斗23连通。气体回收管上连接第一真空泵21，第一真空泵21用于将出渣锁斗23中的气体抽向冷激室13内。

激冷室13上还连接有冷却回流管，冷却回流管的一端连接于激冷室13中水渣池32液面下方的位置，冷却回流管的另一端连接于激冷室13中水渣池32液面上方的位置，冷却回流管上连接有第一水泵19和冷却器18。随着熔渣液进入水渣池中，水渣池中的水的温度会上升，为了对水渣池中的水进行降温，提高冷却效果，通过第一水泵19将水渣池32中的水抽出，水抽出后经过冷却器18，水通过冷却器18冷却后重新回流至激冷室13下部的水渣池中。

当熔池式气化炉34内积累的熔渣液46达到一定的高度时，熔渣液46会通过出渣通道8排出并进入激冷室13下部的水渣池32中，水渣池32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，通过出渣锁斗23向外排出，排渣方法如下：

1)关闭第四气动阀28和第三气动阀20，通过第二真空泵31对出渣锁斗23内抽真空；

2)打开第三气动阀20，出渣锁斗23内的固定颗粒物和冷却水进入出渣锁斗23中，然后关闭第三气动阀20；

3)第二水泵25气动，出渣锁斗23中的冷却水沿着过滤回流管回流至激冷室13中，对冷却水进行回收，在这过程中，冷却水会进过离心机22，通过离心机能够将冷却水中包含的固定颗粒物过滤出来，并通过离心机22上的出渣口排出；同时第一真空泵21启动，将出渣锁斗23中的合成气通过气体回收管抽回至激冷室13中，完成对合成气的回收；

4)打开第四气动阀28，将出渣锁斗23中的固体颗粒物排出，排出后的固体颗粒物落到渣斗27上，排渣完成后关闭第四气动阀28；

5)通过第二真空泵31重新对出渣锁斗23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)

1.一种加压式有机固废熔铁浴制合成气装置，其特征在于，包括衡压室、设置在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，进料管穿过衡压室并伸入熔池式气化炉中，进料管上设有进料密封机构，进料管上连接有氧气输入管道，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，熔池式气化炉上连接有出渣通道，出渣通道与激冷室相连，激冷室上设有合成气出口管，合成气出口管上设有恒压阀。

2.根据权利要求1所述的一种加压式有机固废熔铁浴制合成气装置，其特征在于，所述进料密封机构包括设置在进料管上方的进料锁斗，进料锁斗的上方设有第一气动阀，进料锁斗的下方设有第二气动阀，进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、第二真空缓冲罐和双通道气动阀。

3.根据权利要求1所述的一种加压式有机固废熔铁浴制合成气装置，其特征在于，氧气输入管道上连接有氧气压力表。

4.根据权利要求1所述的一种加压式有机固废熔铁浴制合成气装置，其特征在于，合成气出口管上还设置有冷却器和除尘器。

5.根据权利要求2所述的一种加压式有机固废熔铁浴制合成气装置，其特征在于，所述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；衡压室的外侧设置有第二高压惰性气体入口，第二高压惰性气体入口上设置有第六气动阀和气压表。

6.根据权利要求1-5任意一项所述的一种加压式有机固废熔铁浴制合成气装置，其特征在于，激冷室的内侧设置有若干个喷嘴，喷嘴连接进水管，进水管上设置有进水气动阀门；所述激冷室的下方设置有出渣锁斗，激冷室的下端设置有第三气动阀，出渣锁斗的下端设置有第四气动阀，出渣锁斗的下方设置有渣斗，出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第二水泵和离心机，离心机上设有离心机出渣口；出渣锁斗上还连接有真空管，真空管上设有第二真空泵、第一真空缓冲罐和第五气动阀。

7.根据权利要求6所述的一种加压式有机固废熔铁浴制合成气装置，其特征在于，激冷室和出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。

8.根据权利要求6所述的一种加压式有机固废熔铁浴制合成气装置，其特征在于，所述激冷室上连接有冷却回流管，冷却回流管的一端连接于激冷室中水渣池液面下方的位置，冷却回流管的另一端连接于激冷室中水渣池液面上方的位置，冷却回流管上连接有第一水泵和冷却器。

9.根据权利要求6所述的一种加压式有机固废熔铁浴制合成气装置，其特征在于，激冷室上设有液位控制计。

10.根据权利要求5所述的一种加压式有机固废熔铁浴制合成气装置，其特征在于，通过第一高压惰性气体入口和第二高压惰性气体入口分别向进料锁斗和衡压室内通入惰性气体，惰性气体为二氧化碳或者氮气。

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