專(zhuān)利名稱(chēng)：垃圾原料轉(zhuǎn)化為高熱值合成氣的等離子體氣化設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及垃圾處理設(shè)備，特別涉及到垃圾的氣化設(shè)備。
背景技術(shù)：
當(dāng)前，能源緊張，環(huán)保形勢(shì)嚴(yán)峻。垃圾隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展及城市規(guī)模的不斷擴(kuò)大而迅速增加， 并且其有害成分的含量也越來(lái)越高，如處理不好，將會(huì)污染環(huán)境，威脅人民的身體健康，這不僅會(huì)制約社 會(huì)的進(jìn)步，也影響到國(guó)民經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。當(dāng)前，我國(guó)處理城市生活垃圾主要有衛(wèi)生填埋技術(shù)、堆肥(生 化)技術(shù)和焚燒技術(shù)，大部分地區(qū)采用衛(wèi)生填埋法處理城市生活垃圾，這不但需占用大量的土地、浪費(fèi)資 源，而且容易污染土地及地下水；采用堆肥法僅利用40%左右的有機(jī)物，需建設(shè)配套的焚燒工藝設(shè)備，還 需要有衛(wèi)生填埋場(chǎng)相配套，堆肥制品中的重金屬存在污染土壤和進(jìn)入食品鏈作物的可能，同樣存在二次污 染的隱患；采用焚燒發(fā)電法來(lái)處理城市生活垃圾，可以做到減量化、資源化處理生活垃圾，但垃圾焚燒發(fā) 電存在下列缺點(diǎn)1.以處理垃圾為主要目標(biāo)，能量利用率僅為20%左右；2.煙氣、二氧化碳排放量大， 煙氣中污染物有粉塵、氯化氫、氟化氫、硫氧化物、氮氧化物、致癌劇毒物(二惡英、呋喃)、重金屬(滎、 鉛、鉻等)，雖有煙氣凈化系統(tǒng)，但難以完全消除，特別是二惡英、呋喃超標(biāo)排放，目前還缺乏技術(shù)可靠 的NOx和二惡英等的末端凈化工藝；3.經(jīng)濟(jì)產(chǎn)出/投入比小，經(jīng)濟(jì)效益差，需政府財(cái)政補(bǔ)助，因而不能普 及應(yīng)用。綜上所述，衛(wèi)生填埋法、堆肥(生化)法或焚燒發(fā)電法處理城市生活垃圾都存在資源得不到充分 利用、二次污染問(wèn)題和經(jīng)濟(jì)需由政府資助問(wèn)題。
把生活垃圾通過(guò)氣化或液化的方法轉(zhuǎn)化為清潔的二次能源，可以取得雙重的有益效果， 一是可以解決 環(huán)境污染問(wèn)題，二是可以擺脫對(duì)石油煤炭資源的依賴(lài)。由于生活垃圾的特點(diǎn)是含水量高、熱值低、含氯物 多，焚燒時(shí)易生成劇毒物二惡英，用常規(guī)的設(shè)備轉(zhuǎn)化成的合成氣熱值低，品質(zhì)達(dá)不到應(yīng)用的要求，因此， 至今未見(jiàn)有把生活垃圾轉(zhuǎn)化為二次清潔能源的商業(yè)化應(yīng)用報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是要克服現(xiàn)有技術(shù)和設(shè)備的缺點(diǎn)，在消納處理垃圾的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)把垃圾轉(zhuǎn)化為高熱值的 合成氣，所產(chǎn)合成氣用于生產(chǎn)包括城市煤氣、氫氣、甲醇、二甲醚液化氣的二次清潔能源產(chǎn)品，從而使垃 圾轉(zhuǎn)化項(xiàng)目能得到商業(yè)化的應(yīng)用。所述的垃圾包括生活垃圾、醫(yī)療垃圾、農(nóng)業(yè)廢棄物、林業(yè)廢棄物和工業(yè) 高分子廢棄物。
為了達(dá)到上述的發(fā)明目的，本發(fā)明采取的措施是設(shè)計(jì)一逆流式的集烘干、熱解、氣化、燃輝為一體
的氣化反應(yīng)爐，應(yīng)用等離子體技術(shù)，把水蒸汽送入等離子體噴槍加熱到310(TC以上的溫度，使水分子分解
生成氫、氧和活性化學(xué)物噴入氣化爐內(nèi)，與垃圾炭進(jìn)行反應(yīng)，在無(wú)空氣或無(wú)氧氣供給的情況下把殘?zhí)咳紶a，
并生成富氫合成氣；用爐內(nèi)燃燒產(chǎn)生的熱能把進(jìn)入到爐內(nèi)的原料進(jìn)行烘干、熱解和氣化；把爐內(nèi)產(chǎn)生的水 蒸汽和熱解氣混合的煙氣從爐的上部或前部抽出，然后送回爐下部或后部的燃燼區(qū)和氣化區(qū)進(jìn)行循環(huán)氣化 處理，以提高合成氣的品質(zhì)，同時(shí)把燃'尼區(qū)和氣化區(qū)的運(yùn)行溫度控制在1000'C以上，徹底瓦解劇毒物二惡 英；不使用空氣、氧氣做氧化劑，以降低合成氣的含氧量和含氮量，用水蒸汽做氣化劑，提高氫分?jǐn)?shù)比， 使合成產(chǎn)物達(dá)到高熱值的水平。通過(guò)以上措施，實(shí)現(xiàn)把垃圾、生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為高熱值的合成燃?xì)狻?br> 本發(fā)明的一種垃圾原料轉(zhuǎn)化為高熱值合成氣的等離子體氣化設(shè)備，包括垃圾熱解氣化爐，其特征是設(shè) 備主要由氣化反應(yīng)爐、煙氣循環(huán)風(fēng)管(2)、循環(huán)風(fēng)機(jī)(5)、等離子體噴槍(4)和螺旋進(jìn)料器(13)組成， 其中氣化反應(yīng)爐由圓筒體耐火爐墻(9)、保溫層(10)、外殼(11)構(gòu)成隧道式爐體，耐火爐墻(9)在 最里層，耐火爐墻(9)的外層為保溫層(10)，保溫層(10)的外層為外殼(11);氣化爐體內(nèi)按運(yùn)行工
況分為烘干區(qū)(n)、熱解區(qū)(m)、氣化區(qū)(iv)、燃燼區(qū)(v)和風(fēng)室(vi)，烘干區(qū)(n)、熱解區(qū)(m)、
氣化區(qū)(IV)、燃燼區(qū)(V)和風(fēng)室(VI)依次前后相鄰相通，烘干區(qū)(II)在爐的前端，烘干區(qū)(II)
的后方是熱解區(qū)(m)，熱解區(qū)(m)的后方是氣化區(qū)(iv),氣化區(qū)(iv)的后方是燃燼區(qū)(v)，燃燼區(qū)(v)的后方是風(fēng)室(vi);烘干區(qū)(ii)的上部有煙氣輸出接口 (1)接出，熱解區(qū)(iii)與氣化區(qū)(iv) 之間的結(jié)合部位有合成氣輸出接口 (3)接出，風(fēng)室(vi)有煙氣循環(huán)輸入接口 (6)接入；煙氣循環(huán)風(fēng) 管(2)連接在煙氣輸出接口 (1)和循環(huán)風(fēng)機(jī)(5)的吸風(fēng)接口之間，循環(huán)風(fēng)機(jī)(5)的出風(fēng)接口連接到煙 氣循環(huán)輸入接口 (6);等離子體噴槍(4)安裝在燃燼區(qū)(v)的側(cè)墻上；螺旋進(jìn)料器(13)的出料口從 烘干區(qū)(ii)的前部端面伸入爐內(nèi)，螺旋進(jìn)料器(13)上有垃圾料斗(14)和添加劑料斗(15)，所述的 螺旋進(jìn)料器(13)為擠壓式進(jìn)料器，設(shè)備運(yùn)行時(shí)，利用螺旋進(jìn)料器(13)內(nèi)擠壓的物料來(lái)與外界進(jìn)行隔離; 出渣口 (7)在氣化爐尾部的風(fēng)室(vi)下方，出渣口用水封來(lái)與外界進(jìn)行隔離。所述的等離子體噴槍(4)
為一只以上，至少一只。在熱解區(qū)(ni)、氣化區(qū)(W)、燃燼區(qū)(V)的側(cè)墻上均設(shè)置有溫度傳感器(8)。
本發(fā)明的另一種垃圾原料轉(zhuǎn)化為高熱值合成氣的等離子體氣化設(shè)備，其特征是設(shè)備主要由氣化反應(yīng) 爐、煙氣循環(huán)風(fēng)管(2)、循環(huán)風(fēng)機(jī)(5)、等離子體噴槍(4)和螺旋進(jìn)料器(13)組成，其中氣化反應(yīng) 爐由圓筒體耐火爐墻(9)、保溫層(10)、外殼(11)構(gòu)成高爐式爐體，耐火爐墻(9)在最里層，耐火爐 墻(9)的外層為保溫層(10),保溫層(10)的外層為外殼(11);氣化爐體內(nèi)按運(yùn)行工況分為煙氣聚集 區(qū)(i )、烘干區(qū)(ii)、熱解區(qū)(in)、氣化區(qū)(iv)、燃燼區(qū)(v)和風(fēng)室(vi)，煙氣聚集區(qū)(i )、烘
干區(qū)(n)、熱解區(qū)(in)、氣化區(qū)(iv)和燃燼區(qū)(v)依次上下相鄰相通，煙氣聚集區(qū)(i)在上部， 煙氣聚集區(qū)(i)的下面是烘干區(qū)(n)，烘干區(qū)(n)的下面是熱解區(qū)(ni)，熱解區(qū)(in)的下面是氣 化區(qū)(iv)，氣化區(qū)(iv)的下面是燃燼區(qū)(v);風(fēng)室(vi)在燃燼區(qū)(v)的橫側(cè)，風(fēng)室(vi)與燃燼 區(qū)(v)直接相通；煙氣聚集區(qū)(i)上有煙氣輸出接口 (i)接出，熱解區(qū)(m)與氣化區(qū)(iv)之間
的結(jié)合部位有合成氣輸出接口 (3)接出，風(fēng)室(VI)有煙氣循環(huán)輸入接口 (6)接入；煙氣循環(huán)風(fēng)管(2) 連接在煙氣輸出接口 (1)和循環(huán)風(fēng)機(jī)(5)的吸風(fēng)接口之間，循環(huán)風(fēng)機(jī)(5)的出風(fēng)接口連接到煙氣循環(huán) 輸入接口 (6);等離子體噴槍(4)安裝在燃燼區(qū)(V)的側(cè)墻上；螺旋進(jìn)料器(13)的出料口在煙氣聚 集區(qū)(I )與烘干區(qū)(II)之間的側(cè)墻上伸入爐內(nèi)，螺旋進(jìn)料器(13)上有垃圾料斗(14)和添加劑料 斗(15);所述的螺旋進(jìn)料器(13)為擠壓式進(jìn)料器，設(shè)備運(yùn)行時(shí)，利用螺旋進(jìn)料器(13)內(nèi)擠壓的物料 來(lái)與外界進(jìn)行隔離；出渣口 (7)在風(fēng)室(VI)的下方，出渣口用水封來(lái)與外界進(jìn)行隔離。所述的等離子
體噴槍(4)為一只以上，至少一只；在熱解區(qū)(ni)、氣化區(qū)(IV)、燃燼區(qū)(V)的側(cè)墻上均設(shè)置有溫
度傳感器(8);在烘干區(qū)(ii)的側(cè)墻上有料位傳感器(12)。
本發(fā)明的又一種垃圾原料轉(zhuǎn)化為高熱值合成氣的等離子體氣化設(shè)備，其特征是設(shè)備主要由氣化反應(yīng) 爐、煙氣循環(huán)風(fēng)管(2)、循環(huán)風(fēng)機(jī)(5)、等離子體噴槍(4)和螺旋進(jìn)料器(13)組成，其中氣化反應(yīng) 爐由圓筒體耐火爐墻(9)、保溫層(10)、外殼(11)構(gòu)成高爐式爐體，耐火爐墻(9)在最里層，耐火爐 墻(9)的外層為保溫層(10)，保溫層(10)的外層為外殼(11);氣化爐體內(nèi)按運(yùn)行工況分為煙氣聚集
區(qū)(i )、烘干區(qū)(n)、熱解區(qū)(ni)、氣化區(qū)(IV)、燃燼區(qū)(V)和風(fēng)室(VI)，煙氣聚集區(qū)(I )、烘
干區(qū)(n)、熱解區(qū)(ni)、氣化區(qū)(iv)和燃燼區(qū)(v)依次上下相鄰相通，煙氣聚集區(qū)(i)在上部， 煙氣聚集區(qū)(i)的下面是烘干區(qū)(n)，烘干區(qū)(ii)的下面是熱解區(qū)(ni)，熱解區(qū)(ni)的下面是氣 化區(qū)(iv)，氣化區(qū)(iv)的下面是燃燼區(qū)(v);風(fēng)室(vi)在燃燼區(qū)(v)的下面，燃燼區(qū)(v)與風(fēng)
室(VI)之間有布風(fēng)板(16)，布風(fēng)板(16)上安裝有風(fēng)帽和排渣管(7b);煙氣聚集區(qū)(I )上有煙氣輸
出接口 (i)接出，熱解區(qū)(m)與氣化區(qū)(iv)之間的結(jié)合部位有合成氣輸出接口 (3)接出，風(fēng)室(vi)
有煙氣循環(huán)輸入接口 (6)接入；煙氣循環(huán)風(fēng)管(2)連接在煙氣輸出接口 (1)和循環(huán)風(fēng)機(jī)(5)的吸風(fēng)接 口之間，循環(huán)風(fēng)機(jī)(5)的出風(fēng)接口連接到煙氣循環(huán)輸入接口 (6);等離子體噴槍(4)安裝在燃燼區(qū)(V) 的側(cè)墻上；螺旋進(jìn)料器(13)的出料口在煙氣聚集區(qū)(I )與烘干區(qū)(II)之間的側(cè)墻上伸入爐內(nèi)，螺旋 進(jìn)料器(13)上有垃圾料斗(14)和添加劑料斗(15);所述的螺旋進(jìn)料器(13)為擠壓式進(jìn)料器，設(shè)備 運(yùn)行時(shí)，利用螺旋進(jìn)料器(13)內(nèi)擠壓的物料來(lái)與外界進(jìn)行隔離；排渣管(7b)通過(guò)風(fēng)室(VI)接入渣倉(cāng)，
渣倉(cāng)用水封來(lái)與外界進(jìn)行隔離。所述的等離子體噴槍(4)為一只以上，至少一只；在熱解區(qū)(ni)、氣化
區(qū)(rV)、燃輝區(qū)(V)的側(cè)墻上均設(shè)置有溫度傳感器(8);在烘干區(qū)(ii)的側(cè)墻上有料位傳感器(12)。
上述設(shè)備的工作流程是把有機(jī)質(zhì)垃圾作為原料由螺旋進(jìn)料器(13)送入氣化反應(yīng)爐內(nèi)，原料在爐內(nèi) 進(jìn)行烘干、熱解和揮發(fā)物逸出、氣化反應(yīng)和燃燼，從而完成垃圾的轉(zhuǎn)化，生成高熱值的富氫合成氣；在氣
化反應(yīng)爐內(nèi)，由運(yùn)行工況自然形成煙氣聚集區(qū)(i )、烘干區(qū)(n)、熱解區(qū)(ni)、氣化區(qū)(iv)、燃燼區(qū)(V)和風(fēng)室(VI);垃圾原料在烘干區(qū)(II)進(jìn)行烘干，在熱解區(qū)(III)進(jìn)行揮發(fā)物逸出及分解，分 解后的垃圾固定炭在氣化區(qū)(IV)與循環(huán)煙氣中水蒸汽進(jìn)行氣化反應(yīng)，殘?zhí)吭谌紶a區(qū)(V)進(jìn)行氣化反應(yīng) 和燃燼，燃燼的灰渣通過(guò)風(fēng)室(VI)或排渣管(7b)排入水封式渣倉(cāng)；把水蒸汽作為工作氣體送入等離子 體噴槍(4)，等離子體產(chǎn)生的310(TC以上高溫弧焰使水分子分解生成氫、氧和活性化學(xué)物噴入燃燼區(qū)(V)， 與垃圾原料分解后的殘?zhí)窟M(jìn)行氣化反應(yīng)，把殘?zhí)咳紶a并生成一氧化碳、氫氣和甲烷，其中的甲垸又與水蒸 汽反應(yīng)生成一氧化碳和氫氣；等離子體噴槍提供的熱量及在燃燼區(qū)(V)生成的熱量隨循環(huán)煙氣在爐內(nèi)由 下往上運(yùn)行或由后端向前端運(yùn)行，提供給原料烘干、熱解和氣化所需，把燃燼區(qū)(V)和氣化區(qū)(IV)的 操作溫度控制在IOO(TC以上，把熱解區(qū)(III)的操作溫度控制在600。C以上，煙氣聚集區(qū)(I )和烘干 區(qū)(II)的操作壓力控制為負(fù)壓20 30Pa;在烘干區(qū)(II)產(chǎn)生的水蒸汽和在熱解區(qū)(III)生成的熱解氣 揮發(fā)物混合的煙氣由輸出接口 (1)抽出，通過(guò)循環(huán)風(fēng)管(2)及循環(huán)風(fēng)機(jī)(5)把混合煙氣送回氣化反應(yīng) 爐內(nèi)的風(fēng)室(VI),再依次進(jìn)入燃燼區(qū)(V)和氣化區(qū)(IV)，煙氣中水蒸汽作為氣化劑與燃燼區(qū)(V)、 氣化區(qū)(IV)的垃圾炭進(jìn)行水煤氣反應(yīng)，生成一氧化碳和氫氣，煙氣中甲烷、氣態(tài)烴、氣態(tài)焦油、炭微粒 在燃燼區(qū)(V)和氣化區(qū)(IV)進(jìn)行裂解和氣化，生成一氧化碳和氫氣，同時(shí)在100(TC以上的環(huán)境中徹底 瓦解劇毒物二惡英；氣化反應(yīng)爐內(nèi)生成的是以一氧化碳和氫氣為主要成分的高熱值富氫合成氣，把富氫合 成氣從輸出接口 (3)抽出，送入后續(xù)工序處理；后續(xù)工序?qū)⑼ㄟ^(guò)余熱鍋爐回收熱能，把富氫合成氣進(jìn)行 迅速降溫至200'C以下，防止二惡英重新生成，再進(jìn)行除塵、脫氯/脫硫、分離凈化工序，生產(chǎn)城市煤氣產(chǎn) 品，或用于生產(chǎn)氫氣、甲醇、二甲醚液化氣的原料氣，作為二次清潔能源來(lái)應(yīng)用。
上述的工作流程中，不使用空氣或氧氣來(lái)做氣化劑，而是把水蒸汽送入等離子體噴槍?zhuān)?100'C以上 的等離子體弧焰來(lái)使水分子分解活化為氫、氧和活性化學(xué)物，再?lài)娙霘饣癄t內(nèi)與垃圾殘?zhí)窟M(jìn)行氣化反應(yīng)， 并把垃圾殘?zhí)咳紶a，從而使氣化反應(yīng)爐能夠生產(chǎn)出含氧量和含氮量極低的高熱值合成氣產(chǎn)物。不用空氣或 氧氣來(lái)把垃圾生物質(zhì)炭燃輝，用一般的燃燒方式難以達(dá)到，而應(yīng)用等離子體噴槍就很容易達(dá)到。等離子體 加熱的方法有歐姆加熱，它是利用等離子體的阻抗來(lái)加熱的，這種加熱方式一般能達(dá)到幾百萬(wàn)度；磁壓 縮加熱，外磁場(chǎng)加到等離子體上會(huì)對(duì)它產(chǎn)生壓縮作用，因而引起升溫，這種方法加在已加熱的等離子體上 可使它繼續(xù)升溫；中性原子注入法加熱，將高能中性原子注入磁場(chǎng)中，用這種方法加熱使磁鏡系統(tǒng)中獲 得2億度高溫；利用等離子體的某些性質(zhì)來(lái)加熱，比如，等離子體中存在靜波、等離子體波、磁聲波、磁 流體力學(xué)波、電磁波，這些性質(zhì)造成等離子體不穩(wěn)定，則可利用來(lái)加溫。另外，還有磁泵加熱、離子回旋 共振波加熱、電子回旋共振波加熱等，利用激光束、強(qiáng)的高能粒子束、微波輻射，利用激震波產(chǎn)生等離子 體，同時(shí)加熱。本發(fā)明應(yīng)用的3100'C以上的等離子體弧只要利用等離子體的某些性質(zhì)就可以很容易獲得。
本發(fā)明的有益效果是把垃圾、農(nóng)林廢棄物轉(zhuǎn)化為高熱值的二次清潔能源，變廢為寶，不但消除了垃 圾的污染，而且可以緩解能源緊張的局面。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)對(duì)城市生活垃圾能達(dá)
到完全的消納處理，對(duì)爐內(nèi)產(chǎn)生的水蒸汽、煙氣進(jìn)行循環(huán)氣化，轉(zhuǎn)化為合成燃?xì)?，能量轉(zhuǎn)化率高，而且沒(méi)
有煙氣排放；由于不用空氣和氧氣助燃，轉(zhuǎn)化的產(chǎn)品熱值高，應(yīng)用范圍廣；設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，投資費(fèi)用低，
易于普及。


本發(fā)明提供下列附圖作進(jìn)一步的說(shuō)明，但各附圖及以下的具體實(shí)施方式
均不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限制
圖1是本發(fā)明的其中一種氣化設(shè)備的實(shí)施例結(jié)構(gòu)圖。
圖2是本發(fā)明的另一種氣化設(shè)備的實(shí)施例結(jié)構(gòu)圖。 圖3是本發(fā)明的又一種氣化設(shè)備的實(shí)施例結(jié)構(gòu)圖。
圖中l(wèi).煙氣輸出接口， 2.煙氣循環(huán)風(fēng)管，3.合成氣輸出接口， 4.等離子體噴槍?zhuān)?.循環(huán)風(fēng)機(jī)，6.煙 氣循環(huán)輸入接口， 7.出渣口， 7b.排渣管，8.溫度傳感器，9.耐火爐墻，10.保溫層，11.外殼，12.料位 傳感器，13.螺旋進(jìn)料器，14.垃圾料斗，15.添加劑料斗，16.布風(fēng)板，17.檢修門(mén)，I.煙氣聚集區(qū)，II.烘 干區(qū)，III.熱解區(qū)，IV.氣化區(qū)，V.燃燼區(qū)，VI.風(fēng)室。
具體實(shí)施例方式
圖l所示的實(shí)施例中，氣化設(shè)備主要由氣化反應(yīng)爐、煙氣循環(huán)風(fēng)管(2)、循環(huán)風(fēng)機(jī)(5)、等離子體噴槍(4)、擠壓式螺旋進(jìn)料器(13)、垃圾料斗(14)和添加劑料斗(15)組成，其中氣化反應(yīng)爐由圓筒 體耐火爐墻(9)、保溫層(10)、外殼(11)構(gòu)成高爐式爐體，耐火爐墻(9)在最里層，耐火爐墻(9) 的外層是保溫層(10),保溫層(10)的外層是外殼(11);氣化爐體內(nèi)按運(yùn)行工況分為煙氣聚集區(qū)(I )、 烘干區(qū)(11)、熱解區(qū)(iii)、氣化區(qū)(iv)、燃燼區(qū)(v)和風(fēng)室(vi)，煙氣聚集區(qū)(i )、烘干區(qū)(11)、 熱解區(qū)(iii)、氣化區(qū)(iv)和燃燼區(qū)(V)依次上下相鄰相通，煙氣聚集區(qū)(i )在上部，煙氣聚集
區(qū)(i)的下面是烘干區(qū)(n)，烘干區(qū)(ii)的下面是熱解區(qū)(ni)，熱解區(qū)(in)的下面是氣化區(qū)(no,
氣化區(qū)(iv)的下面是燃燼區(qū)(v)，燃燼區(qū)(v)為l形結(jié)構(gòu)，風(fēng)室(vi)在燃燼區(qū)(v)的橫邊一側(cè)，
風(fēng)室(vi)與燃燼區(qū)(v)之間直接相通，爐渣通過(guò)風(fēng)室落進(jìn)出渣口；煙氣聚集區(qū)(i )上有煙氣輸出接
口 (i)接出，熱解區(qū)(ni)與氣化區(qū)(iv)之間的結(jié)合部位有合成氣輸出接口 (3)接出，風(fēng)室(vi)有
煙氣循環(huán)輸入接口 (6)接入；煙氣循環(huán)風(fēng)管(2)連接在煙氣輸出接口 (1)和循環(huán)風(fēng)機(jī)(5)的吸風(fēng)接口 之間，循環(huán)風(fēng)機(jī)(5)的出風(fēng)接口連接到煙氣循環(huán)輸入接口 (6);多只等離子體噴槍(4)呈環(huán)形布局安裝 在燃燼區(qū)(V)的側(cè)墻上；螺旋進(jìn)料器(13)的出料口在煙氣聚集區(qū)(I )與烘干區(qū)(II)之間的側(cè)墻上 伸入爐內(nèi)，垃圾料斗(14)和添加劑料斗(15)在螺旋進(jìn)料器(13)上，設(shè)備運(yùn)行時(shí)，利用螺旋進(jìn)料器(13) 內(nèi)擠壓的物料來(lái)與外界進(jìn)行隔離；出渣口 (7)在風(fēng)室(vi)的下方，出渣口用水封來(lái)與外界進(jìn)行隔離。 在熱解區(qū)(iii)、氣化區(qū)(iv)、燃燼區(qū)(v)的側(cè)墻上均設(shè)置有溫度傳感器(8)，通過(guò)檢測(cè)的溫度數(shù)據(jù)來(lái) 調(diào)節(jié)氣化爐的運(yùn)行參數(shù)；在烘干區(qū)(II)的側(cè)墻上有料位傳感器(12)，以實(shí)現(xiàn)進(jìn)料的自動(dòng)控制。本實(shí)施 例中，燃燼區(qū)(V)的耐火爐墻采用石墨和粘土混合材料澆筑，其它區(qū)域的耐火爐墻(9)采用高鋁水泥 混凝土澆筑或采用耐火磚砌筑，保溫層(10)采用石棉或硅酸鋁棉板材料，外殼(11)采用鋼殼體。本實(shí) 施例的工作流程是把經(jīng)過(guò)預(yù)處理分選的有機(jī)質(zhì)垃圾作為原料由螺旋進(jìn)料器(13)送入氣化反應(yīng)爐內(nèi)，原 料在烘干區(qū)(II)進(jìn)行烘干，在熱解區(qū)(ni)進(jìn)行揮發(fā)物逸出及分解，分解后的垃圾固定炭在氣化區(qū)(IV) 與循環(huán)煙氣中的水蒸汽進(jìn)行氣化反應(yīng)，殘?zhí)吭谌紶a區(qū)(V)進(jìn)行反應(yīng)氣化和被等離子體噴槍燃燼，燃燼的 灰渣通過(guò)風(fēng)室(VI)排入水封式渣倉(cāng)；把水蒸汽作為工作氣體送入等離子體噴槍(4)，用等離子體產(chǎn)生 的3100'C以上高溫弧焰來(lái)使水分子分解活化為氫、氧和活性化學(xué)物噴入燃燼區(qū)(V)，與垃圾原料分解后 的殘?zhí)窟M(jìn)行氣化反應(yīng)，把殘?zhí)咳紶a并生成一氧化碳、氫氣和甲烷，其中甲垸又與水蒸汽反應(yīng)生成一氧化碳 和氫氣；等離子體噴槍提供的熱量及在燃燼區(qū)(V)生成的熱量隨循環(huán)煙氣在爐內(nèi)由下往上運(yùn)行，提供給 原料烘干、熱解和氣化所需；在烘干區(qū)(II)產(chǎn)生的水蒸汽和在熱解區(qū)(III)生成的熱解氣揮發(fā)物混合的 煙氣由輸出接口 (1)抽出，通過(guò)循環(huán)風(fēng)管(2)及循環(huán)風(fēng)機(jī)(5)把混合煙氣送回氣化反應(yīng)爐內(nèi)的風(fēng)室(VI)， 再依次進(jìn)入燃燼區(qū)(v)和氣化區(qū)(iv)，煙氣中水蒸汽作為氣化劑與燃燼區(qū)(v)和氣化區(qū)(iv)的垃 圾炭進(jìn)行水煤氣反應(yīng)，生成一氧化碳和氫氣，煙氣中甲垸、氣態(tài)烴、氣態(tài)焦油、炭微粒在燃燼區(qū)(V)和 氣化區(qū)(IV)進(jìn)行裂解和氣化，生成一氧化碳和氫氣，同時(shí)在100(TC以上的環(huán)境中徹底瓦解劇毒物二惡英； 氣化反應(yīng)爐內(nèi)生成的是以一氧化碳和氫氣為主要成分的高熱值富氫合成氣，把富氫合成氣從輸出接口 (3) 抽出，送入后續(xù)工序進(jìn)行處理，生產(chǎn)城市煤氣產(chǎn)品，或用于生產(chǎn)氫氣、甲醇、二甲醚液化氣的原料氣應(yīng)用。 設(shè)備正常運(yùn)行時(shí)，通過(guò)溫度傳感器(8)檢測(cè)的溫度數(shù)據(jù)，把燃燼區(qū)(V)和氣化區(qū)(IV)的溫度控制 在1000'C以上，熱解區(qū)(III)的溫度控制在60(TC以上，煙氣聚集區(qū)(I )和烘干區(qū)(II)的操作壓力控 制為負(fù)壓20 30Pa，這些運(yùn)行參數(shù)通過(guò)調(diào)整等離子體噴槍(4)的工作電流、煙氣混合物的循環(huán)量及合成 氣產(chǎn)物的抽出流量來(lái)進(jìn)行調(diào)節(jié)。當(dāng)把燃燼區(qū)(V)的操作溫度控制在130(TC以上時(shí)，就可熔融灰渣，熔融 灰渣經(jīng)水冷后成為玻璃體顆粒，可直接作為建材使用。
圖2所示的實(shí)施例中，氣化設(shè)備主要由氣化反應(yīng)爐、煙氣循環(huán)風(fēng)管(2)、循環(huán)風(fēng)機(jī)(5)、等離子體噴 槍(4)、擠壓式螺旋進(jìn)料器(13)、垃圾料斗(14)和添加劑料斗(15)組成。與圖1所述的實(shí)施例不同 之處為氣化反應(yīng)爐的燃燼區(qū)(v)呈倒錐形回旋體結(jié)構(gòu)，風(fēng)室(vi)在燃燼區(qū)(v)的下方，在燃燼 區(qū)(V)與風(fēng)室(VI)之間有布風(fēng)板(16)，布風(fēng)板(16)上有風(fēng)帽和排渣管(7b)，設(shè)備運(yùn)行時(shí)，循環(huán)煙 氣進(jìn)入風(fēng)室(vi)，然后通過(guò)布風(fēng)板(16)上的風(fēng)帽進(jìn)入燃燼區(qū)(v)或氣化區(qū)(iv)，爐內(nèi)燃燼的灰渣通 過(guò)排渣管(7b)排入渣倉(cāng)。本實(shí)施例中，氣化區(qū)(IV)和燃燼區(qū)(V)的操作溫度控制在1000 125(TC, 灰渣為松散狀，活性好，可作為肥料使用或用作制磚原料。
圖3所示的實(shí)施例中，設(shè)備主要由氣化反應(yīng)爐、煙氣循環(huán)風(fēng)管(2)、循環(huán)風(fēng)機(jī)(5)、等離子體噴槍(4)、擠壓式螺旋進(jìn)料器(13)、垃圾料斗(14)和添加劑料斗(15)組成。與圖1所示的實(shí)施例不同之處是 氣化反應(yīng)爐為臥式隧道式爐體，氣化爐的爐體由前端向后端往下傾斜；氣化爐體內(nèi)按運(yùn)行工況分為烘干 區(qū)(11)、熱解區(qū)(III)、氣化區(qū)(IV)、燃燼區(qū)(V)和風(fēng)室(VI)，烘干區(qū)(II)在爐的前端，風(fēng)室(VI) 在爐的尾端；煙氣輸出接口 (1)從烘干區(qū)(ID的上方接出；擠壓式螺旋進(jìn)料器(13)的出料口從烘干 區(qū)(II)的前端面伸進(jìn)氣化爐，垃圾原料由螺旋進(jìn)料器(13)送入氣化爐內(nèi)，爐內(nèi)的原料在隨后被螺旋進(jìn) 料器(13)連續(xù)推送原料的作用下由前端向后端運(yùn)行，垃圾原料氣化燃輝后的灰渣在爐的尾部被推落入出 渣口，進(jìn)入水封式渣倉(cāng)。
權(quán)利要求
1.一種垃圾原料轉(zhuǎn)化為高熱值合成氣的等離子體氣化設(shè)備，包括垃圾熱解氣化爐，其特征是設(shè)備主要由氣化反應(yīng)爐、煙氣循環(huán)風(fēng)管(2)、循環(huán)風(fēng)機(jī)(5)、等離子體噴槍(4)和螺旋進(jìn)料器(13)組成，其中氣化反應(yīng)爐由圓筒體耐火爐墻(9)、保溫層(10)、外殼(11)構(gòu)成隧道式爐體，爐體內(nèi)按運(yùn)行工況分為烘干區(qū)(II)、熱解區(qū)(III)、氣化區(qū)(IV)、燃燼區(qū)(V)和風(fēng)室(VI)，烘干區(qū)(II)、熱解區(qū)(III)、氣化區(qū)(IV)、燃燼區(qū)(V)和風(fēng)室(VI)依次前后相鄰相通，烘干區(qū)(II)在爐的前端，烘干區(qū)(II)的后方是熱解區(qū)(III)，熱解區(qū)(III)的后方是氣化區(qū)(IV)，氣化區(qū)(VI)的后方是燃燼區(qū)(V)，燃燼區(qū)(V)的后方是風(fēng)室(VI)；烘干區(qū)(II)的上部有煙氣輸出接口(1)接出，熱解區(qū)(III)與氣化區(qū)(IV)之間的結(jié)合部位有合成氣輸出接口(3)接出，風(fēng)室(VI)有煙氣循環(huán)輸入接口(6)接入；煙氣循環(huán)風(fēng)管(2)連接在煙氣輸出接口(1)和循環(huán)風(fēng)機(jī)(5)的吸風(fēng)接口之間，循環(huán)風(fēng)機(jī)(5)的出風(fēng)接口連接到煙氣循環(huán)輸入接口(6)；等離子體噴槍(4)安裝在燃燼區(qū)(V)的側(cè)墻上；螺旋進(jìn)料器(13)的出料口從烘干區(qū)(II)的前部端面伸入氣化反應(yīng)爐內(nèi)；出渣口在氣化爐尾部的風(fēng)室下方。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種垃圾原料轉(zhuǎn)化為高熱值合成氣的等離子體氣化設(shè)備，其特征是等離子 體噴槍(4)為一只以上，至少一只。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種垃圾原料轉(zhuǎn)化為高熱值合成氣的等離子體氣化設(shè)備，其特征是在熱解 區(qū)(m)、氣化區(qū)(IV)、燃燼區(qū)(V)的側(cè)墻上均設(shè)置有溫度傳感器(8)。
4. 一種垃圾原料轉(zhuǎn)化為高熱值合成氣的等離子體氣化設(shè)備，其特征是設(shè)備主要由氣化反應(yīng)爐、煙氣 循環(huán)風(fēng)管(2)、循環(huán)風(fēng)機(jī)(5)、等離子體噴槍(4)和螺旋進(jìn)料器(13)組成，其中氣化反應(yīng)爐由圓筒 體耐火爐墻(9)、保溫層(10)、外殼(11)構(gòu)成高爐式爐體，爐體內(nèi)按運(yùn)行工況分為煙氣聚集區(qū)(I )、 烘干區(qū)(n)、熱解區(qū)(ni)、氣化區(qū)(IV)、燃燼區(qū)(V)和風(fēng)室(VI),煙氣聚集區(qū)(I )、烘干區(qū)(11)、熱解區(qū)(ni)、氣化區(qū)(iv)和燃燼區(qū)(v)依次上下相鄰相通，煙氣聚集區(qū)(i)在上部，煙氣聚集 區(qū)(i)的下面是烘干區(qū)(n),烘干區(qū)(ii)的下面是熱解區(qū)(ni)，熱解區(qū)(in)的下面是氣化區(qū)(iv)，氣化區(qū)(IV)的下面是燃燼區(qū)(V)，風(fēng)室(A/I)在燃燼區(qū)(V)的橫側(cè)，風(fēng)室(VI)與燃燼區(qū)(V)直接相通；煙氣聚集區(qū)(i)上有煙氣輸出接口 (i)接出，熱解區(qū)(m)與氣化區(qū)(iv)之間的結(jié)合部位有合成氣輸出接口 (3)接出，風(fēng)室(VI)有煙氣循環(huán)輸入接口 (6)接入；煙氣循環(huán)風(fēng)管(2)連接在煙 氣輸出接口 (1)和循環(huán)風(fēng)機(jī)(5)的吸風(fēng)接口之間，循環(huán)風(fēng)機(jī)(5)的出風(fēng)接口連接到煙氣循環(huán)輸入接 口 (6);等離子體噴槍(4)安裝在燃燼區(qū)(V)的側(cè)墻上；螺旋進(jìn)料器(13)的出料口在煙氣聚集區(qū)(I ) 與烘干區(qū)(II)之間的側(cè)墻上伸入氣化爐內(nèi)；出渣口在風(fēng)室(VI)的下方。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種垃圾原料轉(zhuǎn)化為高熱值合成氣的等離子體氣化設(shè)備，其特征是等離子 體噴槍(4)為一只以上，至少一只。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種垃圾原料轉(zhuǎn)化為高熱值合成氣的等離子體氣化設(shè)備，其特征是在熱解 區(qū)(ni)、氣化區(qū)(IV)、燃燼區(qū)(V)的側(cè)墻上均設(shè)置有溫度傳感器(8)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種垃圾原料轉(zhuǎn)化為高熱值合成氣的等離子體氣化設(shè)備，其特征是在烘干 區(qū)(II)的側(cè)墻上有料位傳感器(12)。
8. —種垃圾原料轉(zhuǎn)化為高熱值合成氣的等離子體氣化設(shè)備，其特征是設(shè)備主要由氣化反應(yīng)爐、煙氣 循環(huán)風(fēng)管(2)、循環(huán)風(fēng)機(jī)(5)、等離子體噴槍(4)和螺旋進(jìn)料器(13)組成，其中氣化反應(yīng)爐由圓筒 體耐火爐墻(9)、保溫層(10)、外殼(11)構(gòu)成高爐式爐體，爐體內(nèi)按運(yùn)行工況分為煙氣聚集區(qū)(I )、烘干區(qū)(n)、熱解區(qū)(ni)、氣化區(qū)(rv)、燃燼區(qū)(v)和風(fēng)室(vi),煙氣聚集區(qū)(i )、烘千區(qū)(n)、 熱解區(qū)(ni)、氣化區(qū)(iv)和燃燼區(qū)(v)依次上下相鄰相通，煙氣聚集區(qū)(i)在上部，煙氣聚集 區(qū)(i)的下面是烘干區(qū)(n)，烘干區(qū)(n)的下面是熱解區(qū)(ni)，熱解區(qū)(ni)的下面是氣化區(qū)(iv)， 氣化區(qū)(iv)的下面是燃燼區(qū)(v);風(fēng)室(vi)在燃燼區(qū)(v)的下面，燃輝區(qū)(v)與風(fēng)室(vi)之 間有布風(fēng)板(16);煙氣聚集區(qū)(i)上有煙氣輸出接口 (i)接出，熱解區(qū)(ni)與氣化區(qū)(iv)之間的結(jié)合部位有合成氣輸出接口 (3)接出，風(fēng)室(VI)有煙氣循環(huán)輸入接口 (6)接入；煙氣循環(huán)風(fēng)管(2) 連接在煙氣輸出接口 (1)和循環(huán)風(fēng)機(jī)(5)的吸風(fēng)接口之間，循環(huán)風(fēng)機(jī)(5)的出風(fēng)接口連接到煙氣循環(huán)輸入接口 (6);等離子體噴槍(4)安裝在燃燼區(qū)(V)的側(cè)墻上，螺旋進(jìn)料器(13)的出料口在煙氣聚 集區(qū)(I )與烘干區(qū)(II)之間的側(cè)墻上伸入氣化爐內(nèi)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種垃圾原料轉(zhuǎn)化為高熱值合成氣的等離子體氣化設(shè)備，其特征是等離子 體噴槍(4)為一只以上，至少一只。
10. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種垃圾原料轉(zhuǎn)化為高熱值合成氣的等離子體氣化設(shè)備，其特征是在烘干 區(qū)(11)、熱解區(qū)(III)、氣化區(qū)(IV)、燃燼區(qū)(V)的側(cè)墻上均設(shè)置有溫度傳感器(8);在烘干區(qū)(II) 的側(cè)墻上有料位傳感器(12)。
全文摘要
一種垃圾原料轉(zhuǎn)化為高熱值合成氣的等離子體氣化設(shè)備，涉及一種垃圾的氣化處理設(shè)備。設(shè)備主要由氣化反應(yīng)爐、循環(huán)風(fēng)管、循環(huán)風(fēng)機(jī)、等離子體燃燒器、螺旋進(jìn)料器組成，其中氣化反應(yīng)爐內(nèi)按運(yùn)行工況分為烘干區(qū)、熱解區(qū)、氣化區(qū)、燃燼區(qū)和風(fēng)室，烘干區(qū)的上部有煙氣輸出接口，熱解區(qū)與氣化區(qū)之間的結(jié)合部位有合成氣輸出接口，風(fēng)室有煙氣循環(huán)輸入接口；煙氣循環(huán)風(fēng)管連接在煙氣輸出接口和循環(huán)風(fēng)機(jī)的吸風(fēng)接口之間，循環(huán)風(fēng)機(jī)的出風(fēng)接口連接到煙氣循環(huán)輸入接口，等離子體噴槍安裝在燃燼區(qū)的側(cè)墻上，螺旋進(jìn)料器的出料口從烘干區(qū)的前部端面伸入爐內(nèi)。本發(fā)明的設(shè)備在消納處理垃圾的同時(shí)，把垃圾轉(zhuǎn)化為高熱值的合成氣，用于生產(chǎn)二次清潔能源產(chǎn)品。
文檔編號(hào)B09B3/00GK101306796SQ20081012797
公開(kāi)日2008年11月19日 申請(qǐng)日期2008年7月1日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月1日
發(fā)明者周開(kāi)根 申請(qǐng)人:周開(kāi)根