專利名稱：垃圾、有機廢棄物的氣化系統及設備的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及垃圾、有機廢棄物的處理設備，特別涉及到垃圾氣化設備。
背景技術：
當前，能源緊張，環保形勢嚴峻。垃圾隨著我國國民經濟的發展及城市規模的不斷擴大而迅速增加， 并且其有害成分的含量也越來越高，如處理不好，將會污染環境，威脅人民的身體健康，這不僅會制約社 會的進步，也影響到國民經濟的可持續發展。當前，我國處理生活垃圾主要有衛生填埋技術、堆肥(生化) 技術和焚燒技術，大部分地區采用衛生填埋法處理生活垃圾，這不但需占用大量的土地、浪費資源，而且 容易污染土地及地下水；采用堆肥法僅利用40%左右的有機物，需建設配套的焚燒工藝設備，還需要有衛 生填埋場相配套，堆肥制品中的重金屬存在污染土壤和進入食品鏈作物的可能，同樣存在二次污染的隱患； 采用焚燒法來處理城市生活垃圾，余熱用來發電或供熱，可以做到減量化、資源化處理生活垃圾，但由于 生活垃圾含水量高、熱值低， 一般的垃圾焚燒設備在運行時需用煤或燃油之類的常規燃料助燃，同時存在 煙氣中污染物含量高、不能有效消除致癌劇毒物二惡英和呋喃、煙氣凈化系統復雜等缺點；現有的垃圾焚 燒設備只適應處理城市生活垃圾，而不能普及到村鎮，不能實現低成本并且達到環保要求的處理水分更高、 熱值更低的村鎮生活垃圾。
把垃圾、有機廢棄物通過氣化或間接液化的方法轉化為清潔的二次能源，可以取得雙重的有益效果， 一是可以解決環境污染問題，二是可以擺脫對石油煤炭資源的依賴。由于生活垃圾的特點是含水量高、熱 值低、含氯物多，焚燒時易生成劇毒物二惡英，用常規的設備轉化成的合成氣熱值低，品質達不到應用的 要求，因此，至今未見有把生活垃圾轉化為二次清潔能源的商業化應用報道。
實用新型內容
本實用新型的目的是要克服現有技術和設備的缺點，實現垃圾、有機廢棄物的結合利用，在消納處理 垃圾的同時，實現把垃圾轉化為高熱值的合成氣，所產合成氣用于生產包括城市煤氣、氫氣、甲醇、二甲 醚液化氣的二次清潔能源產品，從而使垃圾轉化項目能得到商業化的應用。所述的垃圾、有機廢棄物包括 生活垃圾、醫療垃圾、農業廢棄物、林業廢棄物、木材加工廢棄物和工業高分子廢棄物。
本實用新型的一種垃圾、有機廢棄物的氣化系統，包括生活垃圾的氣化和凈化設備，系統主要由風干 器(1)、氣化爐(2)、除塵/凈化設備、壓縮機(14)、氣柜(15)和連接管道組成，其中風干器(1) 的前部依次設置有垃圾料斗(102)和送風口 (103)，后部設置抽風口 (105)，出料口 (106)在風干器(1) 的尾部，設備運行時，使垃圾物料充滿風干器(1)的內腔，把風源從送風口 (103)送入風干器(1)內， 再從抽風口 (105)引出風干器(1)，使氣流穿越垃圾物料的料層帶走水分，把垃圾物料進行吹干，風 干器(1)內有螺旋輸送器(104)把垃圾物料由前部送往后部，垃圾物料在風干器(1)邊運行邊進行風 干，然后由尾部的出料口 (106)送入氣化爐；氣化爐(2)為氣相循環氣化爐，爐內設置烘干區(2-VI)、 熱解區(2-V)、氣化一區(2-IV)、氣化二區(2-11)、燃燼區(2-III)和蓄熱腔(2-1 )，氣化爐的 進料口 (201)在烘干區(2-VI)的頂部；所述的蓄熱腔(2-I )為曲徑構造，高溫合成氣在通過蓄熱腔時， 把一部分熱能傳遞給了蓄熱爐墻，利用蓄熱爐墻蓄貯熱能，使蓄熱腔(2-1)內的維持高溫環境，使氣化延 續進行，從而延長了爐內的高溫氣化行程，同時還通過蓄熱爐墻(207)向氣化一區(2-IV)、熱解區(2-V) 和烘干區(2-VI)輻射熱能，為垃圾燃料烘干、熱解及氣化的吸熱所需提供一部分熱量；氣化爐外由循環 風機(228)和循環風管(229)構成氣相循環回路，把氣化爐內烘干區(2-VI)、熱解區(2-V)和氣化 一區(2-IV)生成的氣(汽)態混合物進行循環氣化處理，消除合成氣中的焦油、煤煙和瓦解二惡英；除 塵/凈化設備包括旋風除塵器(11)、濕法凈化器(12)、袋式除塵器(12b)其中的一種或多種組合。各設 備之間的布局設置為風干器(1)為氣化系統的前級設備，風干器(1)的后級設備是氣化爐(2),氣化 爐(2)的后級是除塵/凈化設備，除塵/凈化設備的后級是壓縮機(14)，壓縮機(14)的后級是氣柜(15)。 各設備之間的連接方式為下列其中的一種a. 當除塵/凈化設備僅設置為濕法凈化器(12)或袋式除塵器(12b)時，系統中，風干器(1)的出 料口 (106)連接到氣化爐(2)的進料口 (201)，氣化爐(2)的合成氣輸出接口 (203)通過引氣風機(13) 連接到濕法凈化器(12)或袋式除塵器(12b)的合成氣進口 (1204)，濕法凈化器(12)或袋式除塵器(12b) 的凈化合成氣出口 (1201)連接到壓縮機(14)的吸氣口，壓縮機(14)的排氣口連接到氣柜(15);
b. 當除塵/凈化設備同時設置為旋風除塵器(11)和濕法凈化器(12)時，系統中，風干器(1)的出 料口 (106)連接到氣化爐(2)的進料口 (201)，氣化爐(2)的合成氣輸出接口 (203)連接到旋風除塵 器(11)的合成氣進口 (1101),旋風除塵器(11)的合成氣出口 (1102)通過引氣風機(13)連接到濕 法凈化器(12)的合成氣進口 (1204)，濕法凈化器(12)的凈化合成氣出口 (1201)連接到壓縮機(14) 的吸氣口，壓縮機(14)的排氣口連接到氣柜(15)。
系統運行時，把經空氣預熱器(9)加熱后的熱風通過風干器(1)內的垃圾物料層，控制風干器(1) 的操作溫度在70 110'C之間，垃圾物料在風干裝置內的滯留時間為1 3小時，使高水分的垃圾燃料含水 量在進入氣化爐之前大為降低，從而降低氣化爐內的能量消耗。把經過風干器(1)風干處理的垃圾燃料 從氣化爐(2)的進料口 (201)送入氣化爐內，同時，把空氣或氧氣或水蒸汽作為氣化劑送入爐內的氣化 一區(2-IV)和氣化二區(2-11)，垃圾燃料在氣化爐(2)內通過烘干、熱解、氣化和殘炭燃燼，生成以 一氧化碳和氫氣為主要成分的合成氣；垃圾燃料在氣化爐(2)內完成氣化及殘炭燃燼后的灰渣通過排渣 口排入水封式渣池(25)，灰渣可用作生產建材或肥料；氣化爐(2)內生成合成氣從氣化爐的合成氣輸出 接口 (203)引出，通過余熱鍋爐回收熱量后，再通過除塵/凈化設備進行除塵和凈化處理，用氫氧化鈣或 氫氧化鈉為吸收劑對合成氣進行脫氯、脫硫和脫氟后，由壓縮機(14)把凈化后的合成氣送入氣柜(15) 貯存，合成氣可作為城市煤氣利用，或作為生產氫氣、甲醇和二甲醚的原料氣使用。
本實用新型中，為了利用氣化余熱，在系統中設置余熱鍋爐，包括一體式余熱鍋爐、煙道式余熱鍋爐 其中的一種或二種， 一體式余熱鍋爐設置在氣化爐(2)內，煙道式余熱鍋爐設置在爐外的合成氣輸送管 道之間。當系統中設置煙道式余熱鍋爐時，余熱鍋爐(6)設置在氣化爐(2)與除塵/凈化設備之間， 氣化爐(2)的合成氣輸出接口 (203)連接到余熱鍋爐(6)的合成氣進口 (601),余熱鍋爐的合成氣出 口 (602)連接到除塵/凈化設備的合成氣進口 (1101)或(1204)。
本實用新型中，為了向風干器(1)提供熱風源和向氣化爐(2)內提供熱的氣化劑或助燃風，在系統 中設置空氣預熱器。當在系統中設置空氣預熱器時，空氣預熱器(9)設置在氣化爐(2)與除塵/凈化設 備之間，氣化爐(2)的合成氣輸出接口 (203)連接到空氣預熱器(9)的合成氣進口 (901)，空氣預熱 器(9)的合成氣出口 (903)連接到除塵/凈化設備的合成氣進口 (1101)或(1204);常溫空氣通過冷風 進口 (904)進入到空氣預熱器(9)內的受熱管，受熱管有熱風出口 (902)接出，空氣預熱器(9)的熱 風出口 (902)連接到風干器(1)的送風口 (103)，風干器(1)的抽風口 (105)連接到引風機(4) 的吸風口，引風機(4)的出風口連接到脫臭凈化器(5)。
本實用新型中，當在氣化爐(2)與除塵/凈化設備之間同時設置余熱鍋爐(6)和空氣預熱器(9)時， 氣化爐(2)的合成氣輸出接口 (203)連接到余熱鍋爐(6)的合成氣進口 (601)，余熱鍋爐(6)的合成 氣出口 (602)連接到空氣預熱器(9)的合成氣進口 (901),空氣預熱器(9)的合成氣出口 (903)連接 到除塵/凈化設備的合成氣進口 (1101)或(1204)。
本實用新型還在系統中設置急冷器(10)，設備運行時，氣化爐生成的高溫合成氣先通過余熱鍋爐和 空氣預熱器降溫至80(TC，然后再通過急冷器快速降溫至200'C以下，以防止含氯有機物重新生成二惡英。 急冷器(10)的設置位置及連接方式為下列其中的一種
c. 當急冷器(10)設置在氣化爐(2)與濕法凈化器(12)或袋式除塵器(12b)之間時，氣化爐(2) 的合成氣輸出接口 (203)連接到急冷器(10)的高溫合成氣進口 (1004)，急冷器(10)降溫的合成氣出 口 (1002)通過引氣風機(13)連接到濕法凈化器(12)或袋式除塵器(12b)的合成氣進口 (1204);
d. 當急冷器(10)設置在氣化爐(2)與旋風除塵器(11)之間時，氣化爐(2)的合成氣輸出接口 (203) 連接到急冷器(10)的高溫合成氣進口 (1004)，急冷器(10)降溫的合成氣出口 (1002)連接到旋風除 塵器(11)的合成氣進口 (1101),旋風除塵器(11)的合成氣出口 (1102)通過引氣風機(13)連接到
5濕法凈化器(12)的合成氣進口 (1204);
e. 當急冷器(10)設置在余熱鍋爐(6)與濕法凈化器(12)或袋式除塵器(12b)之間時，余熱 鍋爐(6)的合成氣出口 (602)連接到急冷器(10)的高溫合成氣進口 (1004),急冷器(10)降溫的合 成氣出口 (1002)通過引氣風機(13)連接到濕法凈化器(12)或袋式除塵器(12b)的合成氣進口 (1204);
f. 當急冷器(10)設置在余熱鍋爐(6)與旋風除塵器(11)之間時，余熱鍋爐(6)的合成氣出口 (602) 連接到急冷器(10)的高溫合成氣進口 (1004)，急冷器(10)降溫的合成氣出口 (1002)連接到旋風除 塵器(11)的合成氣進口 (1101)，旋風除塵器(11)的合成氣出口 (1102)通過引氣風機(13)連接到 濕法凈化器(12)的合成氣進口 (1204);
g. 當急冷器(10)設置在空氣預熱器(9)與濕法冷化器(12)或袋式除塵器(12b)之間時，空氣預 熱器(9)的合成氣出口 (903)連接到急冷器(10)的高溫合成氣進口 (1004),急冷器(10)降溫的合 成氣出口 (1002)通過引氣風機(13)連接到濕法凈化器(12)或袋式除塵器(12b)的合成氣進口 (1204);
h. 當急冷器(10)設置在空氣預熱器(9)與旋風除塵器(11)之間時，空氣預熱器(9)的合成氣出 口 (903)連接到急冷器(10)的高溫合成氣進U (1004),急冷器(10)降溫的合成氣出口 (1002)連接 到旋風除塵器(11)的合成氣進口 (1101)，旋風除塵器(U)的合成氣出口 (1102)通過引氣風機(13) 連接到濕法凈化器(12)的合成氣進口 (1204)。
本實用新型的另一種垃圾、有機廢棄物的氣化系統，其特征是用螺旋進料器(37)來替代風干器(1) 把垃圾燃料送入氣化爐，氣化爐的進料口 (201)在烘干區(2-VI)上部的側墻上，螺旋進料器(37)的 出料口從氣化爐(2)的進料n (201)伸入氣化爐內。
上述系統中，通過余熱鍋爐和急冷器來回收氣化爐的余熱，生產熱水和蒸汽，小型系統生產的熱水可 作商品出售，大型系統生產的蒸汽可用于發電，所發電能供系統設備使用，富余電量并入國家電網。
本實用新型的一種垃圾、有機廢棄物的氣化設備，其特征是氣化爐為氣相循環氣化爐，爐體內設置烘干 區(2-VD、熱解區(2-V)、氣化一區(2-IV)、氣化二區(2-11)、燃輝區(2-III)和蓄熱腔(2-1 )，烘 干區(2-VI)、熱解區(2-V)、氣化一區(2-IV)、氣化二區(2-II)和燃輝區(2-IID依次相鄰相通，其中 烘干區(2-VI)、熱解區(2-V)和氣化一區(2-IV)在同一個回旋體爐膛內，烘干區(2-VI)在上部，烘干 區(2-VI)的下面是熱解區(2-V)，熱解區(2-V)的下面是氣化一區(2-IV);氣化一區(2-IV)、氣化二 區(2-II)和燃燼區(2-III)橫向傾斜設置，氣化一區(2-IV)在上游，氣化一區(2-IV)的下游是氣化 二區(2-II),氣化二區(2-II)的下游是燃燼區(2-111)，燃輝區(2-IID的下游為排渣口 (211);氣化一 K (2-IV)、氣化二區(2-ID和燃輝區(2-III)的下方設置布風板(214)或階梯底板(224);蓄熱腔(2_ I ) 與氣化二區(2-II)上下相鄰相通，蓄熱腔(2-1 )在氣化一區(2-II)的上方，蓄熱腔(2-I )為曲徑構 造，蓄熱腔(2-I )由曲折形的蓄熱爐墻(206)、 (207)和側面的蓄熱爐墻(206b)圍成的內空間構成，其 中，蓄熱爐墻(207)同為蓄熱腔(2-1 )與熱解區(2-V)所在爐膛之間的隔墻。蓄熱腔(2-1 )主要的 功能是利用蓄熱爐墻(206)、 (207)和(206b)蓄貯熱能和延長高溫氣化行程，所蓄熱能除維持蓄熱腔內 的高溫環境外，還通過蓄熱爐墻(207)向氣化一區(2-IV)、熱解區(2-V)和烘干區(2-VI)輻射熱能， 為垃圾燃料烘干、熱解及氣化的吸熱所需提供部分熱量；蓄熱腔(2-I )同時作為爐內合成氣的運行通道， 高溫合成氣在通過蓄熱腔時，把一部分熱能傳遞給了蓄熱爐墻貯存；烘干區(2-VI)的頂部或上部側墻上 有進料口 (201);烘干區(2-VI)的上部有氣相循環出口 (237)接出；燃燼區(2-III)的下游或氣化二 區(2-II)下方的風室有氣相循環輸入接口 (221)接入；蓄熱腔(2-1 )的上部爐墻上有合成氣輸出接 口 (203)接出。氣化爐的爐外氣相循環回路由循環風機(228)和循環風管(229)構成，循環風管(229) 和循環風機(228)串接后連接在氣相循環出口 (237)與氣相循環輸入接口 (221)之間。
本實用新型中，當在氣化爐內的氣化一區(2-IV)、氣化二區(2-II)和燃燼區(2-III)的下方設置布 風板(214)時，布風板自氣化一區(2-IV)向排渣口 (211)方向傾斜，傾斜的角度范圍為<1=15 45° , 優選的傾斜角度為。=25 30° ，布風板(214)的下方有風室(215)和(217)，其屮，風室(215)對應 在燃燼區(2-III)的下方，風室(217)對應在氣化一區(2-IV)和氣化二區(2-II)的卜方，風室(215) 有助燃風輸入接口 (216)接入，風室(217)有氣化劑輸入接口 (218)接入；或者是，布風板(214)的 下方有風室(215)、 (217)和(219)，其中，風室(215)對應在燃燼區(2-III)的下方，風室(217)200820208232.6
對應在氣化一區(2-IV)的下方和氣化二區(2-II)下方的一部分，風室(219)對應在氣化二區(2-II) 下方的一部分，風室(215)有助燃風輸入接口 (216)接入，風室(217)有氣化劑輸入接口 (218)接入, 風室(219)有氣相循環輸入接口 (221)接入。
本實用新型中，當在氣化爐內的氣化一區(2-IV)、氣化二區(2-II)和燃燼區(2-III)的下方設置 階梯底板(224)時，階梯底板(224)自氣化一區(2-IV)向燃燼區(2-III)方向以多級階梯落差方式降 低，階梯面也向燃輝區(2-III)方向傾斜；階梯底板(224)上有等離子體噴槍(210)的安裝口，等離子 體噴槍(210)多排多口設置；或者是，在階梯底板(224)上有等離子體噴槍(210)的安裝口和氣相循 環輸入裝置，其中，等離子體噴槍(210)多排多口設置，氣相循環輸入裝置由布風器(226)、噴嘴(225) 和氣相循環輸入接口 (221)構成，噴嘴(225)多口單排設置；同時，在氣化一區(2-IV)的側墻上安裝 氣化劑噴入裝置，氣化劑噴入裝置由布風器(232)和噴嘴(230)構成，噴嘴(230)為一只以上至少一 只，氣化劑輸入接口 (218)設置在布風器(232)上。
氣相循環氣化爐設備運行時，把垃圾燃料從氣化爐的進料口 (201)送入爐內，在不使用等離子體噴 槍的爐型中，同時把空氣、氧氣、水蒸汽其中的一種或二種作為氣化劑送入爐內的氣化區，把助燃空氣或 氧氣送入爐內的燃燼區，控制烘干區(2-VI)的操作溫度在120 15(TC之間，熱解區(2-V)的操作溫度 在300 600。C之間，氣化一區(2-IV)的操作溫度在600 1000'C之間，氣化二區(2-II)的操作溫 度在1000 1300。C之間，燃燼區(2-III)的操作溫度在1200土5(TC之間，烘干區(2-VI)的操作壓力為 常壓或負壓20 30Pa。垃圾燃料在爐內依自身重量由上往下運行，在烘干區(2-VI)進行烘干，在熱 解區(2-V)進行熱解，熱解生成的固定炭在氣化一區(2-IV)和氣化二區(2-II)用氣化劑進行氣化反 應，殘炭在燃燼區(2-III)進行燃燒，燃燼的灰渣從排渣口 (211)排入水封式渣池。上述過程中在烘 干區(2-VI)生成的汽態物主要為水蒸汽；在熱解區(2-V)生成的氣態物主要有氫氣、 一氧化碳、二氧 化碳、甲垸、低分子烴、焦油和煤煙；氣化一區(2-IV)和氣化二區(2-II)工作在少量氧氣存在下的是 缺氧環境中，主要反應為氧化反應和還原反應，當把空氣或氧氣作為氣化劑送入氣化一區(2-IV)和氣化 二區(2-II)時，氧氣與垃圾炭進行氧化反應，生成二氧化碳并放出熱量，二氧化碳遇垃圾炭又進行還原 反應，生成一氧化碳并吸收熱量；當把水蒸汽作為氣化劑送入熾熱的氣化一區(2-IV)和氣化二區(2-II) 時，水蒸汽與垃圾炭進行水煤氣反應，生成一氧化碳和氫氣并吸收熱量；燃燼區(2-III)工作在富氧條件 下，充足的助燃空氣或氧氣送入爐內的燃輝區，殘炭在富氧條件下進行氧化反應，直至燃燼，生成氣態物 二氧化碳和固體灰渣，二氧化碳引入氣化二區(2-II)被垃圾炭還原成一氧化碳，固體灰渣由排渣口 (211) 排入水封式渣池；在氣化一區(2-IV)生成的氣態物在循環風機(228)的引力作用下，通過垃圾燃料的間 隙與垃圾燃料逆向運行，氣態物同時作為載熱體，把氣化一區(2-IV)、氣化二區(2-II)和燃燼區(2-III) 氧化反應生成的部分熱量以對流傳熱的方式提供給垃圾燃料的氣化、熱解和烘干所需；在氣化一區(2-IV)、 熱解區(2-V)和烘干區(2-VI)生成氣(汽)態混合物，包括焦油、煤煙(炭微粒)和水蒸汽，從氣化 爐上部的氣相循環出口 (237)被引出，通過爐外的循環風管(229)和循環風機(228)返回到爐下部的 氣化二區(2-II)和燃燼區(2-111)，進行循環氣化，其中，氣態混合物中的焦油在IOO(TC以上的高溫環 境中進行裂解，生成碳分子和氫氣，碳分子又與水蒸汽反應生成一氧化碳和氫氣，或者碳分子與水分子進 行反應，生成一氧化碳和氫氣，氣態混合物中的水蒸汽和熾熱的垃圾炭反應生成一氧化碳和氫氣，氣態混 合物中的煤煙和水蒸汽發生水煤氣反應，生成一氧化碳和氫氣；氣態物中的二惡英在氣化二區(2-II)和 燃輝區(2-III)的1000 130(TC高溫中得到有效瓦解。設備運行時，氣化爐內操作壓力和操作溫度的控制 通過調節進料速度、氣化劑中氧氣和水蒸汽的比例、助燃空氣風量、循環氣態物的循環量和合成氣的引出 量來實現。
上述的氣相循環氣化爐設備，當使用等離子體噴槍的爐型時，把水蒸汽送入等離子體噴槍(210)加 熱到310(TC以上，使水分子分解為氧、氫和生成活性化學物H2CT，然后噴入氣化爐內的氣化一區(2-IV)、 氣化二區(2-II)和燃燼區(2-in)，與垃圾炭進行氣化反應生成一氧化碳和氫氣，并把垃圾炭燃燼。在
使用等離子體噴槍的爐型中，不需向氣化二區(2-n)和燃燼區(2-ni)送入空氣或氧氣助燃，因此，生 產的合成氣品質好，熱值高，污染物少，有利于后級處理，生產的合成氣可作為生產氫氣、甲醇或二甲醚
的原料氣應用。本爐型中，在氣化一區(2-IV)側墻上設置布風器(232)，空氣或氧氣作為氣化劑由輸入
7接口 (218)送入布風器(232)，通過噴嘴(230)噴入氣化一區(2-IV)。當用氧化鈣取代氣化劑噴入氣 化一區(2-IV)時，利用氧化鈣吸收二氧化碳的放熱反應來向氣化爐內提供熱量，實現無氧氣化，提高合 成氣的熱值，同時，氣化鈣還兼作脫氯/脫硫劑投入氣化爐內，抑制污染物生成，可以簡化后級處理，進 一步提高合成氣的品質。
本實用新型的有益效果是把高水分的生活垃圾通過風干處理后，提高垃圾燃料的低位發熱值，降低 氣化爐內的能量損耗；采用在氣相循環氣化爐內設置蓄熱腔的技術措施，有利于提高垃圾燃料的氣化率和 品質，同時有效瓦解劇毒物二惡英及消除焦油，減少合成氣中的污染物，有利于后級凈化處理。本實用新 型把垃圾、有機廢棄物轉化為清潔能源，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。
本實用新型提供下列附圖作進一步的說明，但各附圖及以下的具體實施方式
均不構成對本實用新型的P艮制
圖1是本實用新型的一種采用空氣作氣化劑的處理生活垃圾的氣化系統圖。
圖2是本實用新型的一種采用氧氣作氣化劑的處理生活垃圾的氣化系統圖。
圖3是本實用新型的一種配置等離子體噴槍的處理生活垃圾的氣化系統圖。
圖4是本實用新型的另一種配置等離子體噴槍的處理生活垃圾的氣化系統圖。
圖5是本實用新型的一種配置等離子體噴槍和氧化鈣協同處理的垃圾、有機廢棄物的氣化系統圖。
圖6是本實用新型的一種配置等離子體噴槍的處理垃圾、有機廢棄物的氣化系統圖。
圖7是本實用新型的一種處理垃圾、有機廢棄物的氣相循環氣化爐設備結構圖。
圖8是圖7的A-A剖視圖。
圖9是本實用新型的又一種處理垃圾、有機廢棄物的氣相循環氣化爐設備結構圖。 圖IO是本實用新型的一種配置等離子體噴槍的處理垃圾、有機廢棄物的氣相循環氣化爐設備結構圖。 圖11是本實用新型的另一種配置等離子體噴槍的處理垃圾、有機廢棄物的氣相循環氣化爐設備結構圖。 圖12是本實用新型的又一種配置等離子體噴槍的處理垃圾、有機廢棄物的氣相循環氣化爐設備結構圖。
圖中l.風干器，2.氣化爐，3.隔離閥，4.引風機，5.脫臭凈化器，6.余熱鍋爐，7.水箱，8.循環水 泵，9.空氣預熱器，IO.急冷器，ll.旋風除塵器，12.濕法凈化器，12b.袋式除塵器，13.引氣風機，14.壓 縮機，15.氣柜，16.冷卻塔，17.冷卻水增壓泵，18.冷卻/洗滌液回流輸送泵，19.水力旋流器，20.污水 泵，21.吸收劑輸送泵，22.吸收液緩沖水箱，23.吸收液補充倉，24.鼓風機，25.水封式渣池，26.等離 子體控制電源，27.制氧機組，28.鼓風機，29.干粉吸收劑倉，30.風力送料器，31.吸收劑返料管，32.氧化 鈣再生爐，33.輸送閥，34.輸送閥，35.氣固分離器，36.氣固分離器，37.螺旋進料器，38.隔離閥，39.垃 圾料斗，IOI.變速箱，102.垃圾料斗，103.送風口， 104.螺旋輸送器，105.抽風口， 106.風干器的出料 口， 201.氣化爐的進料口， 202.檢修口， 203.合成氣輸出接口， 204.外殼，205.隔熱保溫層，206.蓄熱爐 墻，206b.側面的蓄熱爐墻，207.蓄熱爐墻，208.溫度傳感器，209.視鏡，210.等離子體噴槍，211.排渣 口， 212.點火/檢修門，213.風帽，214.布風板，215.風室，216.助燃風輸入接口， 217.風室，218.氣化劑 或氧化鈣輸入接口， 219.風室，220.清灰口， 221.氣相循環輸入接口， 224.階梯底板，225.噴嘴，226.布風 器，227.連接管，228.循環風機，229.循環風管，230.噴嘴，232.布風器，233.溫度傳感器，234.回旋 體耐火爐墻，235.溫度傳感器，236.溫度傳感器，237.氣相循環出口， 238.防爆閥，601.余熱鍋爐的合 成氣進口， 602.余熱鍋爐的合成氣出口， 701.水箱的循環水進口， 702.水箱的循環水出口， 901.空預器 的合成氣進口， 902.熱風出口， 903.空預器的合成氣出口， 904.冷風進口， 905.熱風出口， 906.冷風進口， 1001.循環水進口， 1002.降溫的合成氣出口， 1003.循環水出口， 1004.高溫合成氣進口， 1101.含塵的合 成氣進口， 1102.除塵的合成氣出口， 1201.凈化的合成氣出口， 1202.除沫室，1203.吸收劑噴淋器接口， 1204.合成氣進口， 1205.吸收劑回流出口， 1206.冷卻/洗滌液進口， 1207.清水回流進口， 1208.冷卻/洗 滌劑回流出口， 1209.污水出口， 1601.冷卻水出口， 1602.噴淋器接口， 1603.補水接口， 1901.清水出口， 1902.污水進口， 1903.濃縮的污水出口， 2201.吸收液出口， 2202.吸收液回流進口 ， 2301.吸收液補充倉 出口， 2601.導線，2701.氧氣輸出接口， 3201.碳酸鈣輸入接口， 3202.氧化鈣混合物出口， 2-I .蓄熱腔， 2-II.氣化二區，2-III.燃輝區，2-IV.氣化一區，2-V.熱解區，2-VI.烘干區。
具體實施方式
圖l所示的實施例中，處理生活垃圾的氣化系統主要由風干器(1)、隔離閥(3)、氣化爐(2)、余熱鍋爐(6)、空氣預熱器(9)、急冷器(10)、旋風除塵器(11)、濕法凈化器(12)、壓縮機(14)、氣柜(15)和連接管道組成，其中風干器(1)為臥式圓筒體裝置，筒體外設置保溫層，風干器(1)的前部依次設置有垃圾料斗(102)和送風口 (103)，后部設置抽風口 (105)，風干器的出料口 (106)在尾部，風干器(1)內設置螺旋輸送器(104)，用來把風干器內的垃圾物料由前向后輸送，螺旋輸送器(104)由裝置外的變速箱(101)驅動；氣化爐(2)為氣相循環氣化爐，氣化爐的進料口 (201)在爐的頂部，爐內設置烘干區(2-VI)、熱解區(2-V)、氣化一區(2-IV)、氣化二區(2-11)、燃輝區(2-III)和蓄熱腔(2- I )，爐外由循環風管(229)和循環風機(228)構成氣相循環回路。系統中各設備之間的連接方式為風干器(1)的出料口 (106)連接到氣化爐(2)的進料口 (201)，氣化爐(2)的合成氣輸出接口 (203)連接到余熱鍋爐(6)的合成氣進口 (601)，余熱鍋爐(6)的合成氣出口 (602)連接到空氣預熱器(9)的合成氣進口 (901)，空氣預熱器(9)的合成氣出口 (903)連接到急冷器(10)的高溫合成氣進口 (1004)，急冷器(10)降溫的合成氣出口 (1002)連接到旋風除塵器(11)的合成氣進口 (1101)，旋風除塵器(11)的合成氣出口 (1102)通過引氣風機(13)連接到濕法凈化器(12)的合成氣進口 (1204)，濕法凈化器(12)的凈化合成氣出口 (1201)連接到壓縮機(14)的吸氣口，壓縮機(14)的排氣口連接到氣柜(15);空氣預熱器(9)的熱風出口 (902)連接到風干器(1)的送風口 (103)，風干器(1)的抽風口 (105)連接到引風機(4)的吸風口，引風機(4)的出風口連接到脫臭凈化器(5)的進風口，脫臭凈化器(5)的凈化氣出風口排向大氣；鼓風機(24)的出風口連接到空氣預熱器(9)的冷風進口 (906)，空氣預熱器(9)的熱風出口 (905)分別通過調節風門連接到助燃風輸入接口 (216)和氣化劑輸入接口 (218);急冷器(10)的循環水出口 (1003)連接到水箱的循環水進口 (701),水箱的循環水出口 (702)連接到循環水泵(8)的吸水口，循環水泵(8)的出水口連接到急冷器(10)的循環水進口 (1001);濕法凈化器(12)的吸收劑回流出口 (1205)連接到吸收劑輸送泵(21)的吸水口，吸收劑輸送泵(21)的出水口連接到濕法凈化器(12)的吸收劑噴淋器接口 (1203)，濕法凈化器(12)的污水出口 (1209)連接到污水泵(20)的吸水口，污水泵(20)的出水口連接到水力旋流器(19)的污水進口 (1902)，水力旋流器(19)的清水出口 (1901)連接到濕法凈化器(12)的清水回流進口 (1207);水力旋流器(19)濃縮的污水出口 (1903)連接到污水處理系統。本實施例的系統運行時，把經過大件垃圾破碎、分選去除無機物的有機質垃圾送入風干器(1)內，把經空預器(9)加熱的120 180°的熱風由風干器(1)的送風口 (103)送入風干器，熱風穿過風干器(1)內的垃圾層后由風干器(1)的抽風口 (105)引出，利用流動的熱風對垃圾燃料進行風干，除去垃圾燃料中的水分，垃圾燃料按含水率不同在風干器(1)內的滯留時間為1 3小時，控制風干器(1)內的溫度為70 11(TC，使垃圾燃料中所含的水分降低在15%以內；風干后的垃圾燃料送入氣相循環氣化爐(2)內進行氣化處理，垃圾燃料在氣化爐內的滯留時間為1 3小時；初次起爐時用低污染的生物質燃料升火，點火從氣化爐(2)的點火/檢修門(212)進行操作，利用爐內生物質燃料的燃燒放熱對氣化爐內的爐膛進行預熱升溫，控制烘干區(2-VI)的操作溫度在120 15(TC之間，熱解區(2-V)的操作溫度在300 600。C之間，氣化一區(2-IV)的操作溫度在600 100(TC之間，氣化二區(2-II)的操作溫度在1000 1300。C之間，燃輝區(2-IID的操作溫度在1200士50。C之間，烘干區(2-VI)的操作壓力為常壓或負壓20 30Pa，爐內操作壓力和操作溫度的控制通過調節進料速度、氣化劑中氧氣和水蒸汽的比例、助燃空氣風量、循環氣態物的循環量和合成氣的引出量來實現；垃圾燃料在爐內依自身重量由上往下運行，在烘干區(2-VD進行烘干，在熱解區(2-V)進行熱解，熱解生成的固定炭在氣化一區(2-IV)和氣化二區(2-II)進行氣化反應，殘炭在燃輝區(2-ni)進行燃燒，燃輝的灰渣從排渣口 (211)排入水封式渣池，灰渣用作生產建材或肥料利用；在氣化一區(2-IV)生成的氣態物在循環風機(228)的引力作用下，通過垃圾燃料的間隙與垃圾燃料逆向運行，氣態物同時作為載熱體，把氣化一區(2-IV)、氣化二區(2-II)和燃燼區(2-III)氧化反應生成的部分熱量以對流傳熱的方式提供給垃圾燃料的氣化、熱解和烘干所需；在氣化一區(2-IV)、熱解區(2-V)和烘干區(2-VI)生成的氣(汽)態混合物，包括焦油、煤煙(炭微粒)和水蒸汽，從氣化爐上部的氣相循環出口 (237)被引出，通過爐外的循環風管(229)和循環風機(228)返回到爐下部的氣化二區(2-II)和燃輝區(2-111),進行循環氣化，生成一氧化碳和氫氣為主要成分的合成氣，同時，氣態物中的二惡英、呋喃在氣化二區(2-II)和燃輝區(2-III)的1000 130(TC高溫中得到有效瓦解；氣化爐(2)內生成合成氣從氣化爐的合成氣輸出接口 (203)引出，通過余熱鍋爐(6)回收熱量利用后，再通過空氣預熱器(9)，利用高溫合成氣來間接加熱風干器的風源及加熱氣化爐的助燃空氣；氣化爐生成的IOO(TC以上的高溫合成氣通過余熱鍋爐和空氣預熱器降溫至SO(TC，然后再通過急冷器快速降溫至20(TC以下，以防止含氯有機物重新生成二惡英；經降溫處理后合成氣再通過由旋風除塵器(11)和濕法凈化器(12)組合的除塵/凈化設備進行處理，用氫氧化鈣或氫氧化鈉為吸收劑對合成氣進行脫氯、脫硫和脫氟，凈化后的合成氣再通過濕法凈化器(12)上部的除沫室(1202)除去水沫，由壓縮機(14)把凈化后的合成氣送入氣柜(15)貯存。本實施例用空氣作氣化劑，生產的合成氣可作為城市煤氣利用，或再通過分離裝置除去氮氣及二氧化碳后，作為生產氫氣、甲醇和二甲醚的原料氣使用。本實施例中，把過大的垃圾預先進行剪切或破碎，使軟質垃圾的尺寸小于50cm，硬質垃圾的尺寸小于10cm;風干器(1)的直徑與長度之比為0. 12 0. 15，氣化爐(2)的氣化一區(2-IV)、熱解區(2-V)和烘干區(2-VI)所處回旋體爐腔的直徑與長度之比為0. 1 0. 12，當風干器(1)的有效容積為7m3、氣化爐(2)的氣化一區(2-IV)、熱解區(2-V)和烘干區(2-VI)所處回旋體爐腔的有效容積為51113時，系統的單爐日處理能力折算為原生垃圾10 15噸。本實施例中，通過余熱鍋爐和急冷器來回收氣化爐的余熱，生產熱水和蒸汽，小型系統生產的熱水可作商品出售，大型系統生產的蒸汽可用于發電。
圖2所示的實施例中，用現場制取的氧氣取代圖l所示實施例中的空氣提供給氣化爐(2)作氣化劑。本實施例的系統中，取消了鼓風機(24)設備，增添了制氧機組(27)及其連接管道，制氧機組(27)的氧氣輸出接口 (2701)分別通過調節風門連接到助燃風輸入接口 (216)和氣化劑輸入接口 (218)。本實施例生產的合成氣熱值高于圖l所示實施例生產的合成氣，可作為城市煤氣利用，或直接作為作為生產氫氣、甲醇和二甲醚的原料氣使用。
圖3所示的實施例，是在圖1或圖2所示實施例的基礎上，用階梯底板(224)取代圖1或圖2實施例中的布風板(214)。本實施例中增添了等離子體控制電源(26)和等離子體噴槍(210)，等離子體控制電源(26)通過導線(2601)連接到等離子體噴槍(210)，等離子體噴槍(210)配置在氣化爐(2)的氣化一區(2-IV)、氣化二區(2-II)和燃輝區(2-III)的階梯底板(224)上；氣化劑噴入裝置的布風器(232)配置在氣化一區(2-IV)的側墻上，布風器(232)上有氣化劑輸入接口 (218)接入，制氧機組(27)的氧氣輸出接口 (2701)連接到氣化劑輸入接口 (218)。本實施例的系統中，把水蒸汽送入等離子體噴槍(210)加熱到3100'C以上，使水分子分解為氧、氫和生成活性化學物1120*，然后噴入氣化爐內的氣化一區(2-IV)、氣化二區(2-II)和燃燼區(2-III),與垃圾炭進行氣化反應生成一氧化碳和氫氣，并把垃圾炭燃燼，同時，以氧氣作為氣化劑通過布風器(232)上的噴嘴噴入氣化一區(2-IV)，與垃圾炭進行氧化反應并放出熱量，提供給爐內的氣化反應、熱解和烘干所需，以減少等離子體噴槍的電耗。本實施例生產的合成氣品質和熱值均高于上二個實施例。
圖4所示的實施例，是在圖3所示實施例的基礎上，把濕法凈化器(12)設置為多功能的除塵、降溫和凈化設備。本實施例中，取消了急冷器(10)和旋風除塵器(11)設備，增添了冷卻塔(16)及其外圍設備，空預器的合成氣出口 (903)通過引氣風機(13)連接到濕法凈化器(12)的合成氣進口 (1204)。冷卻塔(16)及其外圍設備的連接方式為濕法凈化器(12)的冷卻/洗滌劑回流出口 (1208)連接到冷卻/洗滌液回流輸送泵(18)的吸水口，冷卻/洗滌液回流輸送泵(18)的出水口連接到冷卻塔(16)的噴淋器接口 (1602)，冷卻塔(16)的冷卻水出口 (1601)連接到冷卻水增壓泵(17)的吸水口，冷卻水增壓泵(17)的出水口連接到濕法凈化器(12)的冷卻/洗滌液進口 (1206)，冷卻系統運行時消耗的水通過補水接口 (1603)補入冷卻塔。本實施例中，濕法凈化器(12)的下部為冷卻/洗滌段，具有急冷和除塵功能，中部為吸收段，通過石灰漿液或氫氧化鈉溶液在吸收段噴淋，除去合成氣中氯化物、硫化物和氟化物，上段為除沫段，具有除去合成氣中水沫的功能，多功能濕法凈化器對重金屬和二惡英也有去除作用。
圖5所示的實施例中，配置等離子體噴槍和氧化鈣協同處理的生活垃圾的氣化系統主要由風干器(l)、隔離閥(3)、氣化爐(2)、等離子體控制電源(26)、氧化鈣再生爐(32)、氣固分離器(35) (36)、余熱鍋爐(6)、急冷器(10)、袋式除塵器(12b)、引氣風機(13)、壓縮機(14)、氣柜(15)和連接管道組成，各設備之間的連接方式為風干器(1)的出料口 (106)連接到氣化爐(2)的進料口 (201);氣化爐(2)的氣相循環出口 (237)連接到氣固分離器(35)的混合物進口，氣固分離器(35)的氣態物出口通過循環風管(229)連接到循環風機(228)的吸風口，循環風機(228)的出風口通過連接管(227)連接到氣化爐(2)的氣相循環輸入接口 (221)，氣相循環輸入接口 (221)連接在布風器(226)上，布風器(226)設置在氣化爐(2)的階梯底板(224)上，布風器(226)上的多只噴嘴指向氣化爐(2)的氣化二區(2-II);氣固分離器(35)的固態物料腿連接到輸送閥(33)，輸送閥(33)的出料口連接到氧化鈣再生爐(32)的碳酸鈣輸入接口 (3201)，氧化鈣再生爐(32)的氧化鈣混合物出口 (3202)連接到氣固分離器(36)的混合物進口，氣固分離器(36)的固態物料腿連接到輸送閥(34)，輸送閥(34)的出料口連接到布風器(232)上的氧化鈣輸入接口 (218)，布風器(232)設置在氣化爐(2)的氣化一區(2-IV)側墻上，布風器(232)上的多只噴嘴指向氣化爐(2)內的氣化一區(2-IV);氣固分離器(36)的氣態物出口連接到風干器(1)的送風口 (103)，風干器(1)的抽風口 (105)連接到引風機(4)的吸風口，引風機(4)的出風口連接到脫臭凈化器(5);氣化爐(2)的合成氣輸出接口 (203)連接到余熱鍋爐(6)的合成氣進口 (601)，余熱鍋爐(6)的合成氣出口 (602)連接到急冷器(10)的高溫合成氣進口 (1004)，急冷器(10)降溫的合成氣出口 ( 1002)通過引氣風機(13)連接到袋式除塵器(12b)的合成氣進口 ( 1204)，袋式除塵器(12b)的凈化合成氣出口 (1201)連接到壓縮機(14)的吸氣口，壓縮機(14)的排氣口連接到氣柜(15);鼓風機(28)的出風口、干粉吸收劑倉(29)的出料口和袋式除塵器(12b)的吸收劑返料管(31)連接到風力送料器(30)，風力送料器(30)連接到引氣風機(13)與袋式除塵器(12b)之間的管路上；急冷器(10)的循環水出口 (1003)連接到水箱的循環水進口 (701)，水箱的循環水出口 (702)通過循環水泵(8)連接到急冷器(10)的循環水進口 (1001)。本實施例中，采用氧化鈣協同等離子體噴槍來把垃圾、有機廢棄物進行氣化處理，利用氧化鈣吸收二氧化碳的放熱反應來向氣化爐內提供氣化所需的熱量，以降低等離子體噴槍的電能消耗，不使用氧氣或空氣作氣化劑，實現爐內的無氧氣化，生產的合成氣品質好、熱值高，并且合成氣中的污染物含量極低，使后級凈化處理容易進行。氧化鈣協同等離子體噴槍進行氣化處理垃圾的過程是當氣化爐(2)運行正常后，氣化爐(2)內已有二氧化碳存在，氧化鈣粉料通過布風器(232)上的噴嘴噴入氣化一區(2-IV)，與二氧化碳進行碳酸化反應，氧化鈣吸收二氧化碳而生成碳酸鈣，同時放出熱量；氧化鈣吸收二氧化碳生成的碳酸鈣與爐內氣態物混合，由氣化爐(2)的氣相循環出口 (237)被引入到氣固分離器(35)進行分離，分離出的碳酸鈣粉料通過輸送閥(33)送入氧化鈣再生爐(32)進行煅燒處理，煅燒的溫度控制在1000 1100'C之間，使碳酸鈣粉料分解為氧化鈣粉料和二氧化碳氣體，把氧化鈣粉料和二氧化碳氣體引入氣固分離器(36)進行分離，把分離的氧化鈣粉料送回氣化爐進行循環利用，把分離的二氧化碳氣體送入風干器(1)用來吹干高水分的垃圾燃料。本實施中，在氣化爐內氧化鈣吸收二氧化碳生成的碳酸鈣也可不循環利用，把碳酸鈣用作生產水泥的原料，這時，可取消系統中的氧化鈣再生爐(32)、輸送閥(33)和(34)、氣固分離器(35)和(36)設備。本實施例中，干法凈化設備由袋式除塵器(12b)、鼓風機(28)、干粉吸收劑倉(29)、風力送料器(30)、吸收劑返料管(31)組合而成，采用石灰粉末作吸收劑來除去合成氣中氯化物、硫化物和氟化物，未作用的石灰粉末通過袋式除塵器(12b)收集，返回系統中循環利用。
圖6所示的實施例中，用螺旋進料器(37)來取代圖3所示的實施方式中的風干器(1)向氣化爐(2)輸入垃圾燃料。本實施例中，氣化爐(2)的進料口 (201)在烘干區(2-VI)上部的側墻上，螺旋進料器(37)的出料口從進料口 (201)伸入氣化爐(2)內，螺旋進料器(37)上有隔離閥(38)和垃圾料斗(39)，隔離閥(38)在垃圾料斗(39)與螺旋進料器(37)之間。本實施例中，不設置空氣預熱器，余熱鍋爐(6)的合成氣出口 (602)直接連接到急冷器(10)的高溫合成氣進口 (1004)。
圖7和圖8所示的實施例中，氣相循環氣化爐的爐體內設置烘干區(2-VD、熱解區(2-V)、氣化一區(2-IV)、氣化二區(2-11)、燃燼區(2-III)和蓄熱腔(2-I )，烘干區(2-VI)、熱解區(2-V)和氣化一區(2-IV)在同一個回旋體爐膛內，各區域同軸上下設置，烘干區(2-VI)在上部，烘干區(2-VI)的下面是熱解區(2-V),熱解區(2-V)的下面是氣化一區(2-IV);氣化一區(2-IV)、氣化二區(2-II)和燃燼區(2-III)橫向傾斜設置，依次相鄰相通，燃燼區(2-III)的下游為排渣口 (211);氣化一區(2-IV)、氣化二區(2-II)和燃燼區(2-III)的下方設置布風板，布風板(214)自氣化一區(2-IV)向排渣口 (211)方向傾斜，傾斜的角度范圍為0=26° ,布風板(214)的下方有風室(215)、 (217)和(219)，其中，風
11室(215)對應在燃燼區(2-III)的下方，風室(217)對應在氣化一區(2-IV)的下方和氣化二區(2-II) 下方的一部分，風室(219)對應在氣化二區(2-II)下方的一部分，風室(215)有助燃風輸入接口 (216) 接入，風室(217)有氣化劑輸入接口 (218)接入，風室(219)有氣相循環輸入接口 (221)接入；蓄熱腔 (2-1 )與氣化二區(2-II)上下相鄰相通，蓄熱腔(2-1 )在氣化二區(2-II)的上方，蓄熱腔(2-I ) 為曲徑構造，蓄熱腔(2-1 )由曲折形的蓄熱爐墻(206)、 (207)和側面的蓄熱爐墻(206b)圍成的內空 間構成，蓄熱腔(2-I )同時作為合成氣的通道，在蓄熱腔(2-1 )上部的蓄熱爐墻(206)上設置合成 氣輸出接口 (203);在烘干區(2-VI)的頂部設置進料口 (201)和上部的側墻上設置氣相循環出口 (237); 循環風管(229)和循環風機(228)構成氣化爐的爐外氣相循環回路，循環風管(229)連接在氣相循環 出口 (237)與循環風機(228)的吸風口之間，循環風機(228)的出風口連接到氣相循環輸入接口 (221)。 本實施例中，氣化爐的爐墻由回旋體耐火爐墻(234)、蓄熱爐墻(206) (206b) (207)、隔熱保溫層(205) 和外殼(204)組成，回旋體耐火爐墻(234)、蓄熱爐墻(206) (206b) (207)在內層，其中，蓄熱爐 墻(207)為內隔墻，隔熱保溫層(205)在耐火蓄熱爐墻與外殼(204)的中間，爐內耐火爐墻采用礬土 水泥耐火混凝土澆筑。本實施例中，在氣化二區(2-II)設置溫度傳感器(208)和視鏡(209)，在氣化 一區(2-IV)設置溫度傳感器(233)，在熱解區(2-V)設置溫度傳感器(235)，在烘干區(2-VI)設置 溫度傳感器(236)和防爆閥(238)，在爐的的尾端設置點火/檢修門(212)。設備運行時，把垃圾燃料從 氣化爐的進料口 (201)送入爐內，同時把空氣、氧氣、水蒸汽其中的一種或二種作為氣化劑送入爐內的 氣化區，把助燃空氣或氧氣送入爐內的燃燼區，控制烘干區(2-VI)的操作溫度在120 150'C之間，熱解 區(2-V)的操作溫度在300 600。C之間，氣化一區(2-IV)的操作溫度在600 100CTC之間，氣化 二區(2-II)的操作溫度在1000 130(TC之間，燃燼區(2-III)的操作溫度在1200士50'C之間，烘干 區(2-VI)的操作壓力為常壓或負壓20 30Pa。垃圾燃料在爐內依自身重量由上往下運行，在烘干區(2-VI) 進行烘干，在熱解區(2-V)進行熱解，熱解生成的固定炭在氣化一區(2-IV)和氣化二區(2-II)進行 氣化反應，殘炭在燃燼區(2-m)進行燃燒，燃燼的灰渣從排渣口 (211)排入水封式渣池。在氣化一 區(2-IV)生成的氣態物在循環風機(228)的引力作用下，通過垃圾燃料的間隙與垃圾燃料逆向運行， 氣態物同時作為載熱體，把氣化一區(2-IV)、氣化二區(2-II)和燃燼區(2-III)氧化反應生成的部分 熱量以對流傳熱的方式提供給垃圾燃料的氣化、熱解和烘干所需；在氣化一區(2-IV)、熱解區(2-V) 和烘干區(2-VI)生成氣(汽)態混合物，包括焦油、煤煙(炭微粒)和水蒸汽從氣化爐上部的氣相循環 出口 (237)被引出，通過爐外的循環風管(229)和循環風機(228)返回到爐下部的氣化二區(2-II) 和燃燼區(2-m)，進行循環氣化，生成一氧化碳和氫氣，同時瓦解劇毒物二惡英、呋喃，氣態物中殘余 的焦油、煤煙(炭微粒)和水蒸汽在蓄熱腔(2-1 )蓄貯的高溫環境中繼續進行氣化反應。本實施例使用 空氣或氧氣為氣化劑，氣化一區(2-IV)和氣化二區(2-II)工作在缺氧條件下，燃燼區(2-m)工作在 富氧條件下，熱解區(2-V)和烘干區(2-VI)工作在無氧條件下，有利于獲得高的氣化率并能使殘炭得 到燃輝。上述過程中，爐內操作壓力和操作溫度的控制通過調節進料速度、氣化劑中氧氣和水蒸汽的比例、 助燃空氣風量、循環氣態物的循環量和合成氣的引出量來實現。
圖9所示的實施例中，與圖7所示實施例的不同之處是布風板(214)的下方僅設置風室(215) 和(217)，其中，風室(215)對應在燃輝區(2-III)的下方，風室(217)對應在氣化一區(2-IV)和氣 化二區(2-II)的下方，風室(215)有助燃風輸入接口 (216)接入，風室(217)有氣化劑輸入接口 (218) 接入；氣相循環輸入接口 (221)改變在排渣口 (211)的上方接入。
圖10所示的實施例中，氣相循環氣化爐主要由進料口 (201)、氣相循環出口 (237)、氣相循環輸入 接口 (221)、循環風機(228)、循環風管(229)、氣化劑輸入接口 (218)、布風器(232)、等離子體噴槍(210)、 階梯底板(224)、合成氣輸出接口 (203)和爐墻組成，其中，爐墻包括蓄熱爐墻(206) (206b) (207)、回旋 體耐火爐墻(234)、隔熱保溫層(205)和外殼(204)，在回旋體耐火爐墻(234)構成的爐膛內自上而下 同軸設置烘干區(2-VI)、熱解區(2-V)和氣化一區(2-IV)，在氣化一區(2-IV)的橫側設置氣化 二區(2-11)，在氣化二區(2-II)的橫側設置燃燼區(2-III)，氣化一區(2-IV)、氣化二區(2-II)和 燃燼區(2-ni)依次相鄰相通；蓄熱腔(2-1 )在氣化二區(2-II)的上方，蓄熱腔(2-1 )由曲折形蓄 熱爐墻(206) (207)和蓄熱側墻(206b)圍護的內空構成，蓄熱腔(2-1)同時作為氣化二區(2-II)與合成氣出口之間的通道，在氣化一區(2-IV)、氣化二區(2-II)和燃燼區(2-ffl)的下方設置階梯底 板(224)，階梯底板(224)自氣化一區(2-IV)向燃燼區(2-III)方向以多級階梯落差方式降低，階梯 面也向燃輝區(2-ffl)方向傾斜；在階梯底板(224)上設置等離子體噴槍(210)，等離子體噴槍(210)多 排多口設置，同時在燃輝區(2-III)的尾端接入等離子體噴槍(210);進料口 (201)設置在烘干區(2-VI) 的頂上，氣相循環出口 (237)設置在烘干區(2-VI)上部的側墻上，氣相循環輸入接口 (221)設置在燃 燼區(2-III)的拱頂上，氣化劑輸入接口 (218)設置在布風器(232)上，布風器(232)設置在氣化一 區(2-IV)的側墻上，布風器(232)上有噴嘴(230)指向爐內的氣化一區(2-IV),合成氣輸出接口 (203) 設置在蓄熱腔(2-I )上部的蓄熱爐墻(206)上。本實施例中，把水蒸汽送入等離子體噴槍(210)加熱 到310(TC以上，使水分子分解為氧、氫和生成活性化學物H20'，然后噴入氣化爐內的氣化一區(2-IV)、 氣化二區(2-II)和燃輝區(2-III),與垃圾炭進行氣化反應生成一氧化碳和氫氣，并把垃圾炭燃燼。本
實施例設備運行時，不需向氣化二區(2-n)和燃輝區(2-m)送入空氣或氧氣助燃，在氣化一區(2-iv)
側墻上設置的布風器(232)，輸入介質包括氧氣和氧化鈣粉料其中的一種，當輸入介質為氧氣時，氧氣便 作為氣化劑使用，當輸入介質為氧化鈣粉料時，氧化鈣粉料作為氣化爐內的放熱元件和脫氯/脫硫劑使用。 本實施例生產的合成氣品質好，熱值高，污染物少，有利于后級處理，生產的合成氣可作為生產氫氣、甲 醇或二甲醚的原料氣應用。本實施例中，燃燼區(2-m)的操作溫度控制在1200 160(TC之間，當燃 燼區(2-III)的溫度超過1300'C以上時，灰渣便熔融為液態，落入水封式渣池，便成玻璃體狀態，可直接 作建材使用。
圖ll所示的實施例中，與圖IO實施例中的不同之處為氣化爐的氣相循環輸入裝置設置在氣化 二區(2-II)下面的階梯底板(224)上，在階梯底板(224)上設置等離子體噴槍(210)和氣相循環輸 入裝置，其中，等離子體噴槍(210)多排多口設置，氣相循環輸入裝置由布風器(226)和噴嘴(225) 構成，噴嘴(225)多口單排設置，噴嘴(225)指向爐內的氣化二區(2-n)，氣相循環輸入接口 (221) 設置在布風器(226)上
圖12所示的實施例中，改變氣化爐的進料口 (201)在烘干區(2-VI)上部的側墻上，螺旋進料器(37) 的出料口由氣化爐的進料口 (201)伸入氣化爐內，設備運行時，垃圾料斗(39)內垃圾燃料通過隔離 閥(38)進入螺旋進料器(37)，再由嫘旋進料器(37)送入氣化爐內。
權利要求1.一種垃圾、有機廢棄物的氣化系統，包括生活垃圾的氣化和凈化設備，其特征是系統主要由風干器(1)、氣化爐(2)、除塵/凈化設備、壓縮機(14)、氣柜(15)和連接管道組成，其中風干器(1)的前部依次設置有垃圾料斗(102)和送風口(103)，后部設置抽風口(105)，出料口(106)在風干器(1)的尾部；氣化爐(2)為氣相循環氣化爐，爐內設置烘干區(2-VI)、熱解區(2-V)、氣化一區(2-IV)、氣化二區(2-II)、燃燼區(2-III)和蓄熱腔(2-I)，爐外由循環風機(228)和循環風管(229)構成氣相循環回路，氣化爐的進料口(201)在烘干區(2-VI)的頂部；除塵/凈化設備包括旋風除塵器(11)、濕法凈化器(12)、袋式除塵器(12b)其中的一種或多種組合；各設備之間的布局設置為風干器(1)為氣化系統的前級設備，風干器(1)的后級設備是氣化爐(2)，氣化爐(2)的后級是除塵/凈化設備，除塵/凈化設備的后級是壓縮機(14)，壓縮機(14)的后級是氣柜(15)；各設備之間的連接方式為風干器(1)的出料口(106)連接到氣化爐(2)的進料口(201)，氣化爐(2)的合成氣輸出接口(203)通過引氣風機(13)或直接連接到除塵/凈化設備的合成氣進口，除塵/凈化設備的凈化合成氣出口(1201)連接到壓縮機(14)的吸氣口，壓縮機(14)的排氣口連接到氣柜(15)。
2. 根據權利要求1所述的一種垃圾、有機廢棄物的氣化系統，其特征是在氣化爐(2)與除塵/凈化 設備之間設置余熱鍋爐(6)、空氣預熱器(9)其中的一種或二種；氣化爐(2)的合成氣輸出接口 (203)連接到余熱鍋爐(6)的合成氣進口 (601)或空氣預熱器(9) 的合成氣進口 (901)，余熱鍋爐的合成氣出口 (602)或空氣預熱器(9)的合成氣出口 (903)連接到除 塵/凈化設備的合成氣進口 (1101)或(1204)。
3. 根據權利要求1或2所述的一種垃圾、有機廢棄物的氣化系統，其特征是在系統中設置急冷器(10)， 急冷器(10)設置在氣化爐(2)與除塵/凈化設備之間或設置在空氣預熱器(9)與除塵/凈化設備之間， 氣化爐(2)的合成氣輸出接口 (203)連接到急冷器(10)的高溫合成氣進口 (1004)或空氣預熱器(9) 的合成氣出口 (903)連接到急冷器(10)的高溫合成氣進口 (1004)，急冷器(10)降溫的合成氣出口 (1002) 通過引氣風機(13)或直接連接到除塵/凈化設備的合成氣進口。
4. 根據權利要求1或2所述的一種垃圾、有機廢棄物的氣化系統，其特征是空氣預熱器(9)的熱風 出口 (902)連接到風干器(1)的送風口 (103)，風干器(1)的抽風口 (105)連接到引風機(4)的吸 風口，引風機(4)的出風口連接到脫臭凈化器(5)。
5. 根據權利要求1或2所述的一種垃圾、有機廢棄物的氣化系統，其特征是用螺旋進料器(37)來 替代風干器(1)把垃圾燃料送入氣化爐，氣化爐的進料口 (201)改變在烘干區(2-VI)上部的側墻上， 螺旋進料器(37)的出料口從氣化爐(2)的進料口 (201)伸入氣化爐內。
6. —種垃圾、有機廢棄物的氣化設備，其特征是氣化爐為氣相循環氣化爐，爐體內設置烘干 區(2-VI)、熱解區(2-V)、氣化一區(2-IV)、氣化二區(2-11)、燃輝區(2-III)和蓄熱腔(2-1 )， 烘干區(2-VI)、熱解區(2-V)、氣化一區(2-IV)、氣化二區(2-II)和燃燼區(2-III)依次相鄰相通， 其中烘干區(2-VI)、熱解區(2-V)和氣化一區(2-IV)在同一個回旋體爐膛內，烘干區(2-VI)在上 部，烘干區(2-VI)的下面是熱解區(2-V)，熱解區(2-V)的下面是氣化一區(2-IV);氣化一區(2-IV)、 氣化二區(2-II)和燃燼區(2-III)橫向傾斜設置，氣化一區(2-IV)在上游，氣化一區(2-IV)的下游 是氣化二區(2-II),氣化二區(2-II)的下游是燃燼區(2-III);氣化一區(2-IV)、氣化二區(2-II) 和燃燼區(2-III)的下方設置布風板(214)或階梯底板(224);蓄熱腔(2-1 )與氣化二區(2-II)上 下相鄰相通，蓄熱腔(2-I )在氣化二區(2-II)的上方；烘干區(2-VI)的頂部或上部側墻上有進料口 (201); 烘干區(2-VI)的上部有氣相循環出口 (237)接出；燃燼區(2-m)的下游或氣化二區(2-II)下方的風室有氣相循環輸入接口 (221)接入； 蓄熱腔(2-I )的上部有合成氣輸出接口 (203)接出。2
7. 根據權利要求6所述的一種垃圾、有機廢棄物的氣化設備，其特征是由循環風機(228)和循環風 管(229)構成氣化爐的爐外氣相循環回路，循環風管(229)和循環風機(228)串接后連接在氣相循環 出口 (237)與氣相循環輸入接口 (221)之間。
8. 根據權利要求6所述的一種垃圾、有機廢棄物的氣化設備，其特征是蓄熱腔(2-1 )為曲徑構造， 蓄熱腔(2-1 )由曲折形的蓄熱爐墻(206)、 (207)和側面的蓄熱爐墻(206b)圍成的內空間構成，其中， 蓄熱爐墻(207)同為蓄熱腔(2-1 )與熱解區(2-V)所在爐膛之間的隔墻。
9. 根據權利要求6所述的一種垃圾、有機廢棄物的氣化設備，其特征是在氣化一區(2-IV)、氣化二 區(2-II)和燃燼區(2-III)的下方設置布風板(214)，布風板(214)的下方有風室(215)、 (217)和(219)，其中風室(215)對應在燃燼區(2-III)的下方，風室(217)對應在氣化一區(2-IV)的下 方和氣化二區(2-II)下方的一部分，風室(219)對應在氣化二區(2-II)下方的一部分，風室(215) 有助燃風輸入接口 (216)接入，風室(217)有氣化劑輸入接口 (218)接入，風室(219)有氣相循環輸 入接口 (221)接入。
10. 根據權利要求6所述的一種垃圾、有機廢棄物的氣化設備，其特征是在氣化一區(2-IV)、氣化 二區(2-II)和燃燼區(2-III)的下方設置階梯底板(224),在階梯底板(224)上有等離子體噴槍(210) 的安裝口和氣相循環輸入裝置，其中等離子體噴槍(210)多排多口設置；氣相循環輸入裝置由布風器(226)、噴嘴(225)和氣相循環輸入接口 (221)構成，噴嘴(225)多口單排設置；在氣化一區(2-IV)的側墻上安裝氣化劑噴入裝置，氣化劑噴入裝置由布風器(232)、噴嘴(230) 和氣化劑輸入接口 (218)構成，噴嘴(230)為一只以上至少一只。
專利摘要垃圾、有機廢棄物的氣化系統及設備，涉及垃圾處理設備，氣化系統主要由風干器、氣相循環氣化爐、除塵/凈化設備、壓縮機、氣柜和連接管道組成，其中氣化爐內設置烘干區、熱解區、氣化一區、氣化二區、燃燼區和蓄熱腔，爐外由循環風機和循環風管構成氣相循環回路。系統中，風干器的出料口連接到氣化爐的進料口，氣化爐的合成氣輸出接口通過引氣風機連接到除塵/凈化設備，除塵/凈化設備連接到壓縮機，壓縮機連接到氣柜。本系統采用氣相循環氣化爐內設置蓄熱腔的技術措施，有利于提高垃圾燃料的氣化率和品質，同時有效瓦解劇毒物二英及消除焦油，把垃圾、有機廢棄物轉化為二次清潔能源，包括生產城市煤氣、氫氣、甲醇和二甲醚液化氣。
文檔編號C10J3/20GK201276542SQ20082020823
公開日2009年7月22日 申請日期2008年9月3日 優先權日2008年9月3日
發明者周開根 申請人:周開根