專利名稱：固體有機廢棄物等離子氣化處理系統的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及固體有機廢棄物等離子氣化處理系統，主要應用在固體有機廢棄物處理中，能夠從固體有機廢棄物中提取富含熱值的合成氣，特別適合于生活垃圾、廢輪胎、農村生物燃料、劣質煤等固體有機廢棄物，屬于固廢處理技術領域。
背景技術：
隨著工業化和城鎮化的快速發展以及物質消費水平的快速上升，固體有機廢棄物的產生量越來越大，由此產生的環境壓力以及城市固體有機廢棄物本身作為一種資源如何去更好地加以利用這些問題亟待解決。固體有機廢棄物已成為城市發展中的棘手問題，固體有機廢棄物不僅造成公害，更是資源的巨大浪費，每年年產數億噸的城市固體有機廢棄物中，被丟棄的“可再生資源”價值高達250億元。因此，實現固體有機廢棄物無害化、減量化、資源化利用是處理的最終目標。同時隨著人口的自然增長和經濟的持續快速發展，常規化石燃料的使用在快速的增長，造成目前能源需求的巨大供應壓力。而目前固體有機廢棄物本身作為一種能源，由于技術發展的原因卻沒有得到很好的開發。氣化是介于焚燒和熱解之間的熱化學法，它是將廢物中有機成分在缺氧氣氛下與氣化劑反應生成燃氣的過程，一般是通過部分燃燒反應放熱提供其它制氣反應的吸熱。氣化反應的產物為燃氣和灰渣，其產物為單一的氣態燃氣。氣化與熱解相比，更利于高效的能源利用和嚴格的污染控制，因為氣化產品為單一燃氣，后處理系統簡單，投資較低，既保證了良好的環保效果，生成的燃氣又可用于發電或供暖，實現了資源化利用。固體有機廢棄物其元素組成主要是C、H和O。此外，還包含N、S以及一些其它些微量元素。對于氣化反應而言，由于N、S等元素含量很少，從而可以忽略不計。與煤相比，城市固體有機廢棄物的含碳量較低，而Η/C和0/C比相當高。從而使其具有較高的揮發份含量，但熱值比一般煤炭低。此外，由于城市生活固體有機廢棄物中N、S等元素含量較少，這樣在熱轉化過程中由N和S成份所形成的污染排放量相對較低.同時其固定碳的活性比煤高得多。這些特點決定了城市固體有機廢棄物更適宜于氣化。目前在氣化處理中一般采用固定床氣化工藝、流化床氣化工藝、氣流床氣化工藝和沸騰床垃圾氣化工藝，由于這些工藝都是從煤氣化技術移過來的，但由于固體廢棄物與煤在水分、灰份、熱值、揮發份和灰熔點不同，而導致在使用過程中出現不同的問題，故其使用受到很大的限制。
實用新型內容本實用新型所要解決的技術問題是:克服現有技術的不足，提供氣化效率高、運行穩定、無污染的固體有機廢棄物等離子氣化處理系統，特別適合應用于處理生活垃圾、廢輪胎、農村生物燃料、劣質煤等固體有機廢棄物。本實用新型的技術方案如下:一種固體有機廢棄物等離子氣化處理系統，包括依次相連的給料部分、干燥裝置、氣化爐、和合成氣凈化裝置；給料部分包括給料裝置、和給料通道；干燥裝置包括干燥熱氣管、和濕蒸汽出口 ；氣化爐包括氣化等離子噴槍、氣氛調節管、氣化室、排渣口、和未凈化合成氣出口 ；合成氣凈化裝置包括二次加熱等離子噴槍、合成氣二次加熱區、飛灰沉降區、飛灰沉降池、排灰口、和凈合成氣出口。給料部分還包括第一推板；通過第一推板將從給料通道落下的固體有機廢棄物推入到干燥裝置中。干燥裝置還包括第二推板，通過第二推板將干燥后的固體有機廢棄物推入到氣化爐中。干燥熱氣管中的熱量來自凈化后的合成氣冷卻所釋放的熱量。所述氣化爐還包括防爆裝置。氣氛調節管安裝于氣化爐的一側壁上，防爆裝置和氣化等離子噴槍安裝于氣化爐的另一側壁上，防爆裝置位于氣化等離子噴槍上方；在氣化爐的頂部形成未凈化合成氣出口，在氣化爐的靠近底部的側壁上形成排渣口。在合成氣二次加熱區的一端安裝二次加熱等離子噴槍，合成氣二次加熱區域另一端與飛灰沉降區相連，飛灰沉降區的底部與飛灰沉降池相連，在飛灰沉降池的側面上形成排灰口 ；在飛灰沉降區的側面上形成凈合成氣出口。氣化等離子噴槍和二次加熱等離子噴槍采用直流管弧等離子噴槍。所述合成氣二次加熱區域采用漸擴的結構。飛灰沉降區截面積大于合成氣二次加熱區域截面積。本實用新型與現有技術相比有益效果為:(I)本實用新型采用的等離子氣化處理系統，采用高能等離子體的反應活性特征，能夠使固體有機廢棄物有高的氣化效率，所有具有熱值的資源，在處理過程中，所有含熱值組分物質，都能高效地轉換。(2)本實用新型采用的等離子氣化處理系統，在二次加熱等離子噴槍的作用下，降低了污染物的排放，特別是在焚燒與熱解過程中產生的二噁英類物質在等離子氣化處理系統中被完全抑制生成。 (3)本實用新型采用的等離子氣化處理系統，產出的合成氣富含CO和H2，可以當氣體燃料用在發動機和渦輪機中或者替代天然氣用在鍋爐中。(4)本實用新型采用的等離子氣化處理系統，由于經過了高溫熔融過程，飛灰和爐渣中重金屬得到固化處理，杜絕了對環境中土壤和水源的污染。
圖1為本實用新型的等離子氣化處理系統整體結構示意圖。
具體實施方式
如圖1所示，本實用新型的固體有機廢棄物等離子氣化處理系統，包括依次相連的給料部分、干燥裝置、氣化爐、和合成氣凈化裝置。給料部分包括給料裝置1、給料通道2、和第一推板3 ;第一推板安裝在給料通道2上；通過第一推板3將從給料通道2落下的固體有機廢棄物推入到干燥裝置中。給料通道2是角度為45度-60度左右的傾斜管道。干燥裝置包括干燥熱氣管4、第二推板5、和濕蒸汽出口 10。在干燥裝置的頂部形成濕蒸汽出口 10，在干燥裝置的側壁上安裝干燥熱氣管4、和第二推板5。通過干燥熱氣管4給干燥裝置提供熱量，干燥熱氣管4中的熱量來自凈化后的合成氣冷卻所釋放的熱量。通過第二推板5將干燥后的固體有機廢棄物推入到氣化爐中。氣化爐包括氣氛調節管6、氣化等離子噴槍7、氣化室8、排渣口 9、和未凈化合成氣出口 11、防爆裝置18。氣氛調節管6安裝于氣化爐的一側壁上，能夠調節氣化反應過程中氣化室8內的氣氛，保證氣化反應的穩定進行，防爆裝置18和氣化等離子噴槍7安裝于氣化爐的另一側壁上，防爆裝置18位于氣化等離子噴槍7上方；在氣化爐的頂部形成未凈化合成氣出口 11，在氣化爐的靠近底部的側壁上形成排渣口 9。合成氣凈化裝置包括二次加熱等離子噴槍12、合成氣二次加熱區13、飛灰沉降區14、飛灰沉降池15、排灰口 16、和凈合成氣出口 17。合成氣二次加熱區13與氣化爐的未凈化合成氣出口 11相連；在合成氣二次加熱區13的一端安裝二次加熱等離子噴槍12，合成氣二次加熱區域13另一端與飛灰沉降區14相連，飛灰沉降區14的底部與飛灰沉降池15相連、在飛灰沉降池15的側面上形成排灰口 16 ;在飛灰沉降區14的側面上形成凈合成氣出口 17。所述合成氣二次加熱區域13采用漸擴的結構，飛灰沉降區14截面積大于合成氣二次加熱區域13截面積，降低氣流的運行速度，保證飛灰的沉降效果。氣化等離子噴槍7和二次加熱等離子噴槍12采用直流管弧等離子噴槍，氣化等離子噴槍7供電采用IGBT晶體管整流電源，等離子噴槍能夠根據不同的固體廢棄物所含熱值的不同而輸出不同的功率，原則上氣化等離子噴槍7的輸出功率高于二次加熱等離子噴槍12的輸出功率。本實用新型的工作過程為:固體有機廢棄物通過給料裝置I與給料通道2進入到干燥裝置，當來料出現堆積時，利用推板3將來料推入到干燥裝置，利用凈化后的合成氣冷卻放熱產生的熱量進入到干燥熱氣管4，用這些熱氣來對進料進行干燥(干燥裝置頂部的溫度是300-500°C )，使來料中的水分達到氣化所需要的含量，干燥出后的濕蒸汽通過濕蒸汽出口 10排出。干燥好的固體廢棄物再進入到氣化室，在氣氛調節管6、氣化等離子噴槍7的作用下，廢棄物中的有機質在大約1450°C的溫度發生氣化反應，生成富含一氧化碳、氫氣和甲烷的合成氣體以及高分子烴類復合物，在氣化爐上安裝有防爆裝置18，防止在氣化反應過程中發生危險，合成氣與高分子烴類復合物從未凈化合成氣出口 11進入到合成氣凈化裝置，不可燃的物質如金屬、玻璃和礦物質開始熔融，并且作為一種金屬合金被固定在非滲濾廢渣中，廢渣從排渣口 9排出。混合有高分子烴類復合物的合成氣在二次加熱等離子噴槍12作用下，通過產生等離子高溫氣體(3000-5000°C )來產生熱力二次燃燒，讓高分子烴類復合物包括焦油發生裂解或者轉變，并生成低分子烴類氣體，并通過熱力二次加熱除去二噁英、呋喃、多環芳烴等有害物質，合成氣中攜帶的飛灰通過飛灰沉降區14沉降到飛灰沉降池15中，并從排灰口 16排出，然后經過凈化的合成氣通過凈合成氣出口 17排出，凈合成氣體經過冷卻進入到儲罐或者燃氣管道中，得到充分利用。本實用新型特別適用于固體有機廢棄物，在處理固體有機廢棄物的同時，并能夠從有機廢棄物中獲得富含熱值的合成氣，所以應用這項技術，不但可以達到固體有機廢棄物的減量化、資源化利用，對國家的能源安全供應也能提供有力的支持。[0032]本實用新型處理系統的給料范圍涵蓋生活垃圾、廢輪胎、農村生物燃料、劣質煤等固體有機廢棄物，能夠生產出富含熱值的合成氣體，變廢為保，達到固體有機廢棄物的資源化應用。本實用新型未詳細說明的內容為本領域技術人員公知常識。
權利要求1.一種固體有機廢棄物等離子氣化處理系統，其特征在于，包括依次相連的給料部分、干燥裝置、氣化爐、和合成氣凈化裝置；給料部分包括給料裝置(I)、和給料通道(2);干燥裝置包括干燥熱氣管(4)、和濕蒸汽出口(10);氣化爐包括氣化等離子噴槍(7)、氣氛調節管(6)、氣化室(8)、排渣口(9)、和未凈化合成氣出口(11);合成氣凈化裝置包括二次加熱等離子噴槍(12)、合成氣二次加熱區(13)、飛灰沉降區(14)、飛灰沉降池(15)、排灰口(16)、和凈合成氣出口(17)。
2.根據權利要求1所述的固體有機廢棄物等離子氣化處理系統，其特征在于:給料部分還包括第一推板(3);通過第一推板(3)將從給料通道(2)落下的固體有機廢棄物推入到干燥裝置中。
3.根據權利要求1所述的固體有機廢棄物等離子氣化處理系統，其特征在于:干燥裝置還包括第二推板(5)，通過第二推板(5)將干燥后的固體有機廢棄物推入到氣化爐中。
4.根據權利要求1所述的固體有機廢棄物等離子氣化處理系統，其特征在于:干燥熱氣管(4)中的熱量來自凈化后的合成氣冷卻所釋放的熱量。
5.根據權利要求1所述的固體有機廢棄物等離子氣化處理系統，其特征在于:所述氣化爐還包括防爆裝置(18)。
6.根據權利要求5所述的固體有機廢棄物等離子氣化處理系統，其特征在于:氣氛調節管(6)安裝于氣化爐的一側壁上，防爆裝置(18)和氣化等離子噴槍(7)安裝于氣化爐的另一側壁上，防爆裝置(18)位于氣化等離子噴槍(7)上方；在氣化爐的頂部形成未凈化合成氣出口(11)，在氣化爐的靠近底部的側壁上形成排渣口(9)。
7.根據權利要求1所述的固體有機廢棄物等離子氣化處理系統，其特征在于:在合成氣二次加熱區(13)的一端安裝二次加熱等離子噴槍(12)，合成氣二次加熱區(13)另一端與飛灰沉降區(14)相連，飛灰沉降區(14)的底部與飛灰沉降池(15)相連，在飛灰沉降池(15)的側面上形成排灰口(16);在飛灰沉降區(14)的側面上形成凈合成氣出口 (17)。
8.根據權利要求1所述的固體有機廢棄物等離子氣化處理系統，其特征在于:氣化等離子噴槍(7)和二次加熱等離子噴槍(12)采用直流管弧等離子噴槍。
9.根據權利要求1所述的固體有機廢棄物等離子氣化處理系統，其特征在于:所述合成氣二次加熱區(13)采用漸擴的結構。
10.根據權利要求1所述的固體有機廢棄物等離子氣化處理系統，其特征在于:所述飛灰沉降區(14)截面積大于合成氣二次加熱區(13)截面積。
專利摘要本實用新型公開了一種固體有機廢棄物等離子氣化處理系統，其特征在于，包括依次相連的給料部分、干燥裝置、氣化爐、和合成氣凈化裝置；給料部分包括給料裝置(1)、和給料通道(2)；干燥裝置包括干燥熱氣管(4)、和濕蒸汽出口(10)；氣化爐包括氣化等離子噴槍(7)、氣氛調節管(6)、氣化室(8)、排渣口(9)、和未凈化合成氣出口(11)；合成氣凈化裝置包括二次加熱等離子噴槍(12)、合成氣二次加熱區(13)、飛灰沉降區(14)、飛灰沉降池(15)、排灰口(16)、和凈合成氣出口(17)。本實用新型氣化效率高、運行穩定、無污染。
文檔編號C10J3/20GK202945212SQ20122069877
公開日2013年5月22日 申請日期2012年12月11日 優先權日2012年12月11日
發明者閆金山, 陳志偉, 陳 峰, 周法, 吳久峰, 于德洋, 張新革, 王慶, 朱興營, 秦威 申請人:中國航天空氣動力技術研究院