專(zhuān)利名稱(chēng)：一種有機(jī)固體廢棄物富氧熱解制氣方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及有機(jī)固體廢棄物處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種有機(jī)固體廢棄物富氧熱解制氣方法。
背景技術(shù)：
環(huán)境問(wèn)題是決定人類(lèi)生存和發(fā)展的重要因素之一。自工業(yè)革命以來(lái)，世界工業(yè)化程度日益提高，伴隨著生產(chǎn)規(guī)模和社會(huì)的發(fā)展，產(chǎn)生了大量的廢棄物，以城市的情況最為嚴(yán)重。并且，世界各國(guó)的城市化建設(shè)迅猛發(fā)展，2008年，城市人口數(shù)首次超過(guò)農(nóng)村人口數(shù)，達(dá)到近34億。城市人口密度進(jìn)一步加大，導(dǎo)致城市固體廢棄物問(wèn)題日趨嚴(yán)重。中國(guó)現(xiàn)在是世界制造業(yè)的中心，全國(guó)現(xiàn)有的工廠都位于城市或城市附近，估計(jì)用不了 10年時(shí)間，一半的人口將居住城市，隨著經(jīng)濟(jì)的高速增長(zhǎng)，制造業(yè)不斷發(fā)展，人們的消費(fèi)水平不斷提高，工業(yè)垃圾和城市生活固體廢棄物等固體廢棄物都在不斷增加。目前我國(guó)對(duì)于廢棄物的利用效率還較低，造成“可再生資源”的流失每年達(dá)到300 400億，其中城市垃圾的未資源化處理所造成的損失高達(dá)200億元，而這些固體廢棄物中的有機(jī)成分(有機(jī)固體廢棄物)大多是可作為資源加以利用的，利用有機(jī)固體廢棄物還可以替代部分化石燃料，對(duì)于解決氣候變暖、促進(jìn)城市能源供應(yīng)結(jié)構(gòu)的可持續(xù)多元化發(fā)展，實(shí)現(xiàn)國(guó)家節(jié)能減排戰(zhàn)略目標(biāo)具有十分重要的意義，由此可見(jiàn)，合理的清潔利用有機(jī)固體廢棄物，不僅僅是環(huán)境保護(hù)的需要，也是資源綜合利用的需要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種減少二次污染、極大的提高產(chǎn)物品質(zhì)的有機(jī)固體廢棄物富氧熱解制氣方法。為實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明采取了以下的技術(shù)方案本發(fā)明方法包括如下步驟(1)有機(jī)固體廢棄物經(jīng)過(guò)烘干、破碎處理，加入螺旋進(jìn)料器，輸送進(jìn)入富氧熱解氣化爐；(2)有機(jī)固體廢棄物在氣化爐內(nèi)利用富氧氣和水蒸氣作為氣化介質(zhì)，在缺氧氛圍中有機(jī)固體廢棄物通過(guò)一部分缺氧燃燒提供熱量，一部分作為產(chǎn)生水蒸氣的熱源，另一部分用于剩余物質(zhì)的氣化，生成氣化氣，氣化氣在高溫爐體內(nèi)回旋，停留時(shí)間超過(guò)3s，可以有效的分解污染物；(3)氣化氣在進(jìn)入氣化氣出口前經(jīng)過(guò)高溫催化重整，有效的提高了氣化氣的品質(zhì)， 實(shí)現(xiàn)了有機(jī)固體廢棄物氣化、重整一體化；(4)在氣化氣出口管道中噴灑堿性物質(zhì)，吸收高溫狀態(tài)下的酸性氣體，消除二次污染物的前驅(qū)體，進(jìn)一步減少二噁英等污染物的生成；(5)經(jīng)過(guò)堿性物質(zhì)噴灑的氣化氣進(jìn)入旋風(fēng)除塵器進(jìn)行固體顆粒脫除，在此過(guò)程中有效的減少氣化氣中飛灰、堿性顆粒物的含量，進(jìn)一步凈化氣化氣；
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在整個(gè)熱處理過(guò)程中，可使用整體控制系統(tǒng)進(jìn)行溫度、壓力、流量的檢測(cè)，并進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)整套系統(tǒng)自動(dòng)控制一體化。有機(jī)固體廢棄物來(lái)源于城市生活垃圾、農(nóng)林廢棄物、部分的工業(yè)垃圾，主要包括廢塑料、紙張、廚余、生物質(zhì)、工業(yè)污泥等。有機(jī)固體廢棄物主要由C、H、0等元素組成，此外， 還包含N、S和其它一些微量元素。同時(shí)與煤相比，有機(jī)固體廢棄物的含碳量較低，而H/C和 0/C比相當(dāng)高，從而使其具有較高的揮發(fā)份含量，但熱值比一般煤低，這些特點(diǎn)決定了有機(jī)固體廢棄物更適宜于氣化。步驟(1)中，有機(jī)固體廢棄物在螺旋進(jìn)料器中采取密封進(jìn)料的方式，如通過(guò)適當(dāng)增加螺旋進(jìn)料器的螺旋高度和長(zhǎng)度、增加蓋板和蓋板進(jìn)料口實(shí)現(xiàn)進(jìn)料密封等；在步驟(2) 中，進(jìn)入氣化爐的有機(jī)固體廢棄物通過(guò)在爐內(nèi)的堆料和氣化氣流量的控制，實(shí)現(xiàn)熱解氣化； 在熱解氣化的同時(shí)多余的熱量供應(yīng)氣化爐外槽的水箱加熱，起到保溫和產(chǎn)生水蒸氣的雙重效果；產(chǎn)生的水蒸氣通入氣化爐中下高溫段，一方面作為有機(jī)固體廢棄物熱解氣化介質(zhì)，同時(shí)也作為氣化氣催化重整的反應(yīng)物；反應(yīng)生成的氣化氣在爐內(nèi)實(shí)現(xiàn)上下回旋，停留時(shí)間超過(guò)3s，有效的分解酸性污染物；經(jīng)過(guò)步驟O)的氣化氣在進(jìn)入出氣管道前進(jìn)行步驟(3)，大幅度提高氣化氣的品質(zhì)，并實(shí)現(xiàn)氣化重整一體化；此時(shí)氣體中大部分的污染物的前驅(qū)體已完全分解，通過(guò)步驟(4)進(jìn)一步吸收氣化氣中的酸性物質(zhì)，徹底消除二噁英等污染物的前驅(qū)體；并通過(guò)步驟( 進(jìn)行除塵，獲得清潔高值化氣化氣。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)(1)富氧水蒸氣氣化，反應(yīng)過(guò)程中產(chǎn)生的氮氧化物也很少，減少了二次污染；( 利用余熱產(chǎn)生水蒸氣；C3)富氧熱解氣化與催化重整一體化；(4)污染物及其前驅(qū)體吸收徹底；( 整套系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)檢測(cè)控制一體化。本發(fā)明可形成一條有機(jī)固體廢棄物高值化清潔利用系統(tǒng)技術(shù)，在該系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)無(wú)二次污染排放，轉(zhuǎn)化產(chǎn)物品質(zhì)較高，具有廣泛的應(yīng)用前景，適合大規(guī)模的推廣應(yīng)用。


圖1是本發(fā)明有機(jī)固體廢棄物處理過(guò)程流體圖；圖2是本發(fā)明實(shí)施例使用裝置結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是氧氣濃度為100%時(shí)產(chǎn)物組成變化規(guī)律示意圖。附圖標(biāo)記說(shuō)明1、螺旋加料裝置，2、蓋板，3、烘干段，4、法蘭，5、測(cè)溫孔，6、熱解氣化段，7、支撐塊，8、爐排，9、氣化氣出口，10、催化還原段灰室，11、排灰口，12、出灰口，13、旋風(fēng)除塵器，14、出氣口，15、堿性噴灑室，16、水蒸氣出口，17、觀察孔。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合在項(xiàng)目(國(guó)家科技部973項(xiàng)目(2011CB201501) ；2010年廣東省-中國(guó)科學(xué)院全面戰(zhàn)略合作項(xiàng)目O010A090100035)；中國(guó)科學(xué)院知識(shí)創(chuàng)新工程重要方向項(xiàng)目 (KSCX2-EW-G-1-5))實(shí)施過(guò)程依照本發(fā)明設(shè)計(jì)的氣化爐進(jìn)行實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的數(shù)據(jù)及具體實(shí)施過(guò)程對(duì)本發(fā)明的內(nèi)容做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。如圖2所示，本實(shí)施例使用設(shè)備主要由螺旋加料裝置1、蓋板2、烘干段3、熱解氣化段6、支撐塊7、爐排8、催化還原段灰室10、旋風(fēng)除塵器13、堿性噴灑室15等裝置構(gòu)成，形成一整套有機(jī)固體廢棄物富氧熱解制氣系統(tǒng)。氣化爐各主體部分使用法蘭4連接密封。烘干段3與熱解氣化段6連通。熱解氣化段6中部設(shè)計(jì)有縮口處，熱解氣化段6的外部使用環(huán)形水槽，產(chǎn)生的水蒸氣通過(guò)16進(jìn)入氣化爐內(nèi)，發(fā)成氣化與重整反應(yīng)，進(jìn)水與蒸汽出口使用卡套式結(jié)構(gòu)，保持密封。熱解氣化段6上設(shè)有測(cè)溫孔5。催化還原段灰室10位于氣化爐下部，與熱解氣化段6通過(guò)爐排8隔開(kāi)，爐排8放置在支撐塊7上。催化還原段灰室10中設(shè)有排灰口 11及開(kāi)口向下的氣化氣出口 9。氣化爐頂部蓋板上另設(shè)有觀察孔17。所述的爐排8為多空檔板，孔直徑為l_2mm，開(kāi)孔率為0. 75-1. 5%，多空檔板為平板結(jié)構(gòu)，材質(zhì)為316不銹鋼。在熱解氣化段6下部另設(shè)有氣化氣出口 9，氣化氣出口通過(guò)管道連通旋風(fēng)除塵器 13，在其間的管道上設(shè)有堿性噴灑室15，旋風(fēng)除塵器13下部設(shè)有出灰口 12，上部連通出氣 Π 14。螺旋加料裝置1的電機(jī)與進(jìn)料器之間利用凹凸法蘭結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)密封；原料經(jīng)過(guò)料斗進(jìn)入螺旋加料裝置1中，料倉(cāng)的頂部使用法蘭密封，螺旋加料裝置1中部使用電機(jī)進(jìn)行攪拌。氣化器出氣管道中安裝螺旋進(jìn)料器噴撒鈣粉，其結(jié)構(gòu)也需要密封。經(jīng)過(guò)鈣粉除酸后的氣體進(jìn)入旋風(fēng)除塵器13除塵。整體爐身不需外部供熱，可自產(chǎn)水蒸氣，通過(guò)水蒸氣出口 16 進(jìn)入氣化爐內(nèi)，發(fā)生氣化與重整反應(yīng)。本實(shí)施例中，原料性質(zhì)檢測(cè)如表一，表二所示。表一有機(jī)固體廢棄物工業(yè)分析
權(quán)利要求
1.一種有機(jī)固體廢棄物富氧熱解制氣方法，其特征在于，包括如下步驟(1)有機(jī)固體廢棄物經(jīng)過(guò)烘干、破碎處理，加入螺旋進(jìn)料器，輸送進(jìn)入富氧熱解氣化爐；(2)有機(jī)固體廢棄物在氣化爐內(nèi)利用富氧氣和水蒸氣作為氣化介質(zhì)，在缺氧氛圍中有機(jī)固體廢棄物通過(guò)一部分缺氧燃燒提供熱量，一部分作為產(chǎn)生水蒸氣的熱源，另一部分用于剩余物質(zhì)的氣化，生成氣化氣，氣化氣在高溫爐體內(nèi)回旋，停留時(shí)間超過(guò)3s，以有效的分解污染物；(3)氣化氣在進(jìn)入氣化氣出口前經(jīng)過(guò)高溫催化重整；(4)在氣化氣出口管道中噴灑堿性物質(zhì)，吸收高溫狀態(tài)下的酸性氣體，消除二次污染物的前驅(qū)體，進(jìn)一步減少二噁英等污染物的生成；(5)經(jīng)過(guò)堿性物質(zhì)噴灑的氣化氣進(jìn)入旋風(fēng)除塵器進(jìn)行固體顆粒脫除，進(jìn)一步凈化氣化氣，最后排出。
2.如權(quán)利要求1所述的有機(jī)固體廢棄物富氧熱解制氣方法，其特征在于，還包括如下步驟整個(gè)熱處理過(guò)程使用整體控制系統(tǒng)進(jìn)行溫度、壓力、流量的檢測(cè)，并進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)整套系統(tǒng)自動(dòng)控制一體化。
3.如權(quán)利要求1所述的有機(jī)固體廢棄物富氧熱解制氣方法，其特征在于有機(jī)固體廢棄物在螺旋進(jìn)料器中采取密封進(jìn)料的方式。
4.如權(quán)利要求1所述的有機(jī)固體廢棄物富氧熱解制氣方法，其特征在于步驟幻中富氧氣當(dāng)量比控制在0. 23 0. 29之間。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種有機(jī)固體廢棄物富氧熱解制氣方法。有機(jī)固體廢棄物在氣化爐內(nèi)利用富氧氣和水蒸氣作為氣化介質(zhì)，在缺氧氛圍中有機(jī)固體廢棄物通過(guò)一部分缺氧燃燒提供熱量，一部分作為產(chǎn)生水蒸氣的熱源，另一部分用于剩余物質(zhì)的氣化，生成氣化氣，氣化氣在高溫爐體內(nèi)回旋，停留時(shí)間超過(guò)3s，可以有效的分解污染物。氣化氣在進(jìn)入氣化氣出口前經(jīng)過(guò)高溫催化重整，在氣化氣出口管道中噴灑堿性物質(zhì)，最后進(jìn)入旋風(fēng)除塵器進(jìn)行固體顆粒脫除，相較于其他熱轉(zhuǎn)化系統(tǒng)，本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)無(wú)二次污染排放，轉(zhuǎn)化產(chǎn)物品質(zhì)較高，具有廣泛的應(yīng)用前景，適合大規(guī)模的推廣應(yīng)用。
文檔編號(hào)C10J3/46GK102199449SQ20111010274
公開(kāi)日2011年9月28日 申請(qǐng)日期2011年4月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月22日
發(fā)明者小林敬幸, 熊祖鴻, 袁浩然, 趙丹丹, 陳勇, 魯濤, 黃宏宇 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院廣州能源研究所