垃圾、生物质原料生产合成气的系统及设备技术方案

垃圾、生物质原料生产合成气的系统及设备，涉及垃圾、生物质的气化设备。其特征是系统中设置气相循环回路和氧化钙循环回路，利用氧化钙在气化炉内吸收ＣＯ↓［２］的放热反应来协同热等离子体把垃圾生物质原料进行气化，转化为高热值合成气，用作清洁能源或化工原料。系统主要由多相循环气化炉、等离子体喷枪、气相循环回路、氧化钙循环回路、湿法净化塔和气柜组成，其中，气化炉的循环输出接口连接到气固分离器，气固分离器的气体出口连接到循环风机，循环风机的出风口连接到气化炉的气相循环输入接口；气固分离器的料腿连接到输料阀，输料阀通过固相输送管连接到氧化钙煅烧炉，氧化钙煅烧炉的氧化钙出口通过返料管连接到气化炉的氧化钙喷管。

【技术实现步骤摘要】
所属
本专利技术涉及垃圾、生物质的处理技术，特别涉及垃圾、生物质的气化系统设备。
技术介绍
当前，能源紧张，环保形势严峻。垃圾随着我国国民经济的发展及城市规模的不断扩大而迅速增加，并且其有害成分的含量也越来越高，如处理不好，将会污染环境，威胁人民的身体健康，这不仅会制约社会的进步，也影响到国民经济的可持续发展。当前，我国处理城市生活垃圾主要有卫生填埋技术、堆肥(生化)技术和焚烧技术，大部分地区采用卫生填埋法处理城市生活垃圾，这不但需占用大量的土地、浪费资源，而且容易污染土地及地下水；采用堆肥法仅利用40％左右的有机物，需建设配套的焚烧工艺设备，还需要有卫生填埋场相配套，堆肥制品中的重金属存在污染土壤和进入食品链作物的可能，同样存在二次污染的隐患；采用焚烧发电法来处理城市生活垃圾，可以做到减量化、资源化处理生活垃圾，但垃圾焚烧发电存在下列缺点：1.以处理垃圾为主要目标，能量利用率仅为20％左右；2.烟气、二氧化碳排放量大，烟气中污染物有粉尘、氯化氢、氟化氢、硫氧化物、氮氧化物、致癌剧毒物(二恶英、呋喃)、重金属(汞、铅、铬等)，虽有烟气净化系统，但难以完全消除，特别是二恶英、呋喃超标排放，目前还缺乏技术可靠的NOx和二恶英等的末端净化工艺；3.经济产出/投入比小，经济效益差，需政府财政补助，因而不能普及应用。综上所述，卫生填埋法、堆肥(生化)法或焚烧发电法处理城市生活垃圾都存在资源得不到充分利用、二次污染问题和经济需由政府资助问题。我国是一个农业大国，生物质资源非常丰富，仅稻草、麦草、芦苇、竹子等非木材纤维就年产超过10亿吨，加上大量木材加工剩余物，都是巨大的能源“仓库”。生物质能在使用过程中几乎不产生污染，没有SO2排放，产生的CO2气体与植物生长过程中需要吸收的CO2在数量上保持平衡，被称之为CO2中性的燃料。用生物质能代替化石燃料，不仅可永续利用，而且环保和生态效果突出，对改善大气酸雨环境、减轻温室效应都有极大的好处。然而，我国目前的农林剩余物质资源浪费惊人，除小部分农村用来发酵生产沼气外，大部分都被直接燃烧、填埋、腐烂掉了。把垃圾、生物质通过气化的方法转化为清洁的二次能源，可以取得双重的有益效果，一是可以解决环境污染问题，二是可以减少对石油煤炭资源的依赖，为建设资源节约型社会和环境友好型社会起到积极作用。
技术实现思路
本专利技术基于本人申请的中国专利申请号为200810087055.5的《垃圾、生物质原料生产合成气的气化工艺》，专利技术的目的是要克服现有垃圾、生物质处理技术的缺点，提出一种以垃圾、生物质为原料生产合成气的系统及设备，使系统设备生产出高热值的合成气，用来生产清洁能源或化工原料，包括生产城市煤气、氢气、甲醇、二甲醚，实现资源合理使用与环境保护。为了达到上述目的，本专利技术设计的一种垃圾、生物质原料生产合成气的系统，包括垃圾、生物质、煤的气化处理装置，其特征是系统主要由多相循环气化炉(5)、等离子体喷枪(43)、气相循环回路、氧化钙循环回路、湿法净化塔(22)和气柜(21)组成，其中：多相循环气化炉(5)的炉体内按运行工况分为烟气混合物集聚区、烘干区、热解区、气化区和燃烬区，各区域依次相联相通，烟气混合物集聚区在炉内的上部或前端，燃烬区在炉的下部或后端，烟气混合物集聚区的上部有多相循环输出接口(501)，炉中腰部位的热解区与气化区结合部有合成气输出接口(507)，炉下部的气化区有氧化钙喷管(510)和气相循环输入接口(511)，等离子体喷枪(43)安装在气化炉下部的燃烬区侧墙上，原料喂料口(517)在气化炉上部的烘干区与烟气混合物集聚区的结合部位；系统中设置气相循环回路和氧化钙循环回路，使气化炉(5)以多相循环气化的方式进行运行，在气化炉内，固体原料在炉内以缓慢速度由上而下运动或由前向后运动，氧化钙粉末及其吸收二氧化碳后生成-->的碳酸钙粉末与炉内的气化物混合，以12～20m/s流速的流化方式在炉内逆固体原料快速运动，为了能提供给氧化钙混合物在气化炉内的流化空间，把原料进行压缩成型处理，压制成蛋型或棒型后送入气化炉，使氧化钙混合物利用成型原料之间的空隙进行流化运动；压制原料的螺旋压缩成型机(2)安装在气化炉的喂料口(517)，螺旋压缩成型机(2)上有料斗(1)，操作时，经过预处理的垃圾、生物质或煤和添加剂的混合原料由料斗(1)进入螺旋压缩成型机(2)，原料压缩成型后进入多相循环气化炉(5)内，在炉内完成烘干、热解、气化、燃烬过程，使固态原料转化为以氢气、一氧化碳为主要成分的富氢合成气，同时把氧化钙粉末、二氧化碳分别送入气化炉内，用氧化钙吸收二氧化碳的放热反应来提供炉内原料进行烘干、热解、气化反应所需的热量，还把水蒸汽送入等离子体喷枪加热到>3100℃，生成H2、O、O2和H2O*喷入气化炉内的燃烬区，与垃圾生物质气化后的残炭进行反应，把残炭燃烬并向炉内提供热量；气相循环回路由多相循环管(3)、气固分离器(6)、气相循环管(8)和气相循环风机(40)构成，气化炉的多相循环输出接口(501)通过多相循环管(3)连接到气固分离器(6)，气固分离器(6)的气体出口通过气相循环管(8)连接到气相循环风机(41)，气相循环风机(41)的出风口连接到气化炉的气相循环输入接口(511)；炉内生成的水蒸汽、一氧化碳、二氧化碳、氢气、甲烷、气态烃、气态焦油与碳酸钙粉料相混合，从气化炉顶的多相循环输出接口(501)被抽出，通过多相循环管(3)进入到旋风式气固分离器(6)进行分离，分离出的气态物通过气相循环管(8)和气相循环风机(40)返回到气化炉内的气化区进行循环处理，其中的水蒸汽与炭进行水煤气反应，生成一氧化碳、二氧化碳和氢气，其中的甲烷、气态烃、气态焦油进行分解或与水蒸汽反应，生成一氧化碳、二氧化碳和氢气，同时在气化区的高温环境中，由含氯有机物生成的二恶英得到彻底瓦解；在气固分离器(6)分离出的碳酸钙同氧化钙循环回路送入氧化钙煅烧炉(16)进行再生处理；氧化钙循环回路由多相循环管(3)、气固分离器(6)、输料阀(7)、固相输送管(9)、氧化钙煅烧炉(16)和氧化钙返料管(37)构成，气化炉的多相循环输出接口(501)通过多相循环管(3)连接到气固分离器(6)，气固分离器(6)的料腿连接到输料阀(7)，输料阀(7)通过固相输送管(9)连接到氧化钙煅烧炉(16)的碳酸钙输入接口(1610)，氧化钙煅烧炉(16)的氧化钙出口(1629)连接到氧化钙返料管(37)，氧化钙返料管(37)连接到气化炉的氧化钙喷管(510)；在气化炉内的热解区、氧化区、气化区生成的二氧化碳被喷入炉内的氧化钙粉末吸收，生成碳酸钙并放出热量，碳酸钙粉末和未反应的氧化钙粉末与炉内生成的气态物相混合，从气化炉顶的多相循环输出接口(501)被抽出，通过多相循环管(3)进入到旋风式气固分离器(6)进行分离，分离出的碳酸钙和氧化钙粉末物料由输料阀(7)送入固相输送管(9)，固相输送管(9)内的物料通过煅烧炉的接口(1610)进入氧化钙煅烧炉(16)进行煅烧处理，把碳酸钙粉末分解为二氧化碳后和氧化钙粉末，氧化钙粉末从煅烧炉(16)的氧化钙出口(1629)输出，再通过返料管(37)进入到喷管(510)，在高压风机(12)吹送作用下喷进气化炉(5本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种垃圾、生物质原料生产合成气的系统，包括垃圾、生物质、煤的气化处理装置，其特征是系统主要由多相循环气化炉（５）、等离子体喷枪（４３）、气相循环回路、氧化钙循环回路、湿法净化塔（２２）和气柜（２１）组成，其中：　多相循环气化炉（５）的炉顶有多相循环输出接口（５０１），炉的中腰部位有合成气输出接口（５０７），炉下部的气化区有氧化钙喷管（５１０）和气相循环输入接口（５１１），等离子体喷枪（４３）安装在气化炉下部的燃烬区侧墙上，原料喂料口（５１７）在气化炉的上部；　气相循环回路由多相循环管（３）、气固分离器（６）、气相循环管（８）和气相循环风机（４０）构成，气化炉的多相循环输出接口（５０１）通过多相循环管（３）连接到气固分离器（６），气固分离器（６）的气体出口通过气相循环管（８）连接到气相循环风机（４１），气相循环风机（４１）的出风口连接到气化炉的气相循环输入接口（５１１）；　氧化钙循环回路由多相循环管（３）、气固分离器（６）、输料阀（７）、固相输送管（９）、氧化钙煅烧炉（１６）和氧化钙返料管（３７）构成，气化炉的多相循环输出接口（５０１）通过多相循环管（３）连接到气固分离器（６），气固分离器（６）的料腿连接到输料阀（７），输料阀（７）通过固相输送管（９）连接到氧化钙煅烧炉（１６）的碳酸钙输入接口（１６１０），氧化钙煅烧炉（１６）的氧化钙出口（１６２９）连接到氧化钙返料管（３７），氧化钙返料管（３７）连接到气化炉的氧化钙喷管（５１０）；　多相循环气化炉的合成气输出接口（５０７）连接到气固分离器（１７），气固分离器（１７）的气体出口通过输送管（１９）连接到引气风机（２４）的吸入口，引气风机（２４）的出口连接到湿法净化塔（２２）的粗合成气输入接口（２２０５），湿法净化塔（２２）的净化合成气出口（２２０１）连接到压缩机（２０），压缩机（２０）连接到气柜（２１）；气固分离器（１７）的料腿连接到输料阀（１８），输料阀（１８）连接到输送管（１５），输送管（１５）连接到氧化钙煅烧炉（１６）的碳酸钙输入接口（１６１０）。...

【技术特征摘要】
1.一种垃圾、生物质原料生产合成气的系统，包括垃圾、生物质、煤的气化处理装置，其特征是系统主要由多相循环气化炉(5)、等离子体喷枪(43)、气相循环回路、氧化钙循环回路、湿法净化塔(22)和气柜(21)组成，其中：多相循环气化炉(5)的炉顶有多相循环输出接口(501)，炉的中腰部位有合成气输出接口(507)，炉下部的气化区有氧化钙喷管(510)和气相循环输入接口(511)，等离子体喷枪(43)安装在气化炉下部的燃烬区侧墙上，原料喂料口(517)在气化炉的上部；气相循环回路由多相循环管(3)、气固分离器(6)、气相循环管(8)和气相循环风机(40)构成，气化炉的多相循环输出接口(501)通过多相循环管(3)连接到气固分离器(6)，气固分离器(6)的气体出口通过气相循环管(8)连接到气相循环风机(41)，气相循环风机(41)的出风口连接到气化炉的气相循环输入接口(511)；氧化钙循环回路由多相循环管(3)、气固分离器(6)、输料阀(7)、固相输送管(9)、氧化钙煅烧炉(16)和氧化钙返料管(37)构成，气化炉的多相循环输出接口(501)通过多相循环管(3)连接到气固分离器(6)，气固分离器(6)的料腿连接到输料阀(7)，输料阀(7)通过固相输送管(9)连接到氧化钙煅烧炉(16)的碳酸钙输入接口(1610)，氧化钙煅烧炉(16)的氧化钙出口(1629)连接到氧化钙返料管(37)，氧化钙返料管(37)连接到气化炉的氧化钙喷管(510)；多相循环气化炉的合成气输出接口(507)连接到气固分离器(17)，气固分离器(17)的气体出口通过输送管(19)连接到引气风机(24)的吸入口，引气风机(24)的出口连接到湿法净化塔(22)的粗合成气输入接口(2205)，湿法净化塔(22)的净化合成气出口(2201)连接到压缩机(20)，压缩机(20)连接到气柜(21)；气固分离器(17)的料腿连接到输料阀(18)，输料阀(18)连接到输送管(15)，输送管(15)连接到氧化钙煅烧炉(16)的碳酸钙输入接口(1610)。2.根据权利要求1所述的一种垃圾、生物质原料生产合成气的系统，其特征是用直流式氧化钙煅烧炉(45)及气固分离器(46)来取代氧化钙煅烧炉(16)，固相输送管(9)(15)连接到直流式氧化钙煅烧炉(45)的碳酸钙输入接口(4507)，直流式氧化钙煅烧炉(45)的氧化钙混合物输出接口(4501)连接到气固分离器(46)，气固分离器(46)的料腿通过输料阀连接到氧化钙返料管(37)，氧化钙返料管(37)连接到气化炉的氧化钙喷管(510)。3.根据权利要求1所述的一种垃圾、生物质原料生产合成气的系统，其特征是在多相循环气化炉(5)的合成气输出接口(507)与气固分离器(17)之间设置余热锅炉(14)。4.一种垃圾、生物质原料生产合成气的设备，其特征是多相循环气化炉(5)主要由炉体、多相循环输出接口(501)、气相循环输入接口(511)、氧化钙喷管(510)、合成气输出接口(507)和等离子体喷枪安装口(515)组成，其中：炉体由筒形回旋体耐火层(505)、保温层(504)和外壳(503)构成，保温层(504)在耐火层(505)与外壳(503)之间，回旋筒体耐火层(505)的内空间有燃烬区(5-I)、气化区(5-II)、热解区(5-III)、烘干区(5-IV)和烟气混合物集聚区(5-V)，燃烬区(5-I)、气化区(5-II)、热解区(5-III)、烘干区(5-IV)和烟气混合物集聚区(5-V)依次相联相通，燃烬区(5-I)在炉的下部或后端，烟气混合物集聚区(5-V)在炉内的上部或前端；多相循环输出接口(501)从烟气混合物集聚区(5-V)的上部接出；气相循环输入接口(511)从燃...

【专利技术属性】
技术研发人员：周开根，
申请(专利权)人：周开根，
类型：发明
国别省市：33[中国|浙江]