一种等离子体旋转窑气化系统及其热解气化方法技术方案

本发明专利技术提供一种等离子体旋转窑气化系统，气化系统包括通过管道连通旋转窑式气化炉、旋风分离器与等离子体辅助气化熔渣炉，等离子体辅助气化熔渣炉用于对旋转窑式气化炉排出的含碳炉渣以及旋风分离器捕集的含碳飞尘进行熔渣气化。本发明专利技术还提供等离子体旋转窑气化系统的热解气化方法。本发明专利技术提供的等离子体旋转窑气化系统及其热解气化方法，采用等离子体辅助气化技术对旋转窑的含碳飞灰和含碳炉渣进行燃烧气化处理，熔融成无害的玻璃体，从而降低二噁英等污染物的排放；残炭气化产生高温合成气送入旋转窑气化炉，为含碳原料的热解和还原补充热量，达到传统气化方法达不到的高温，从而提高碳转化率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及含碳固体原料气化
，具体涉及一种等离子体旋转窑气化系统及其热解气化方法。
技术介绍
旋转窑气化炉采用一种类似于水泥、石灰、危废处理行业的旋转窑，燃料从上游一端进入慢慢旋转的窑炉，沿程控制空气的供入，当燃料沿窑炉长度方向运动时，翻转促使燃料与空气混合并进行气化。旋转窑炉的诸多优势尤其适用于处理生物质、危废、市政垃圾等，并尤其适用于分布式能源，具有广阔的应用前景，相关企业和研究人员在提高空气供给控制能力、促进原料与气相混合并达到深度气化方面做了大量工作，期望找到最佳平衡，使燃烧最少、合成气最优、操作简便、维护量低、可预测和高可靠性。含碳原料包括垃圾、生物质、煤炭等。有代表性的有凯勒特旋转气化炉技术(CallidusTechnologies)和HTI旋转窑气化技术。凯特勒气化系统技术始于1999～2002年，用工厂废料生产蒸汽，用于产品干燥，其可用率达到94.2％，采用的松树皮原料含水量达48％，用量550吨/小时，为控制氧和空气的分配，安装了提升物料促进物料与空气混合的装置，使物料充分气化。HTI旋转窑气化技术已经应用40多年，新一代旋转窑炉气化技术能够精确控制空气的分配，从而降低排气温度和床温，提高合成气品质，并能处理更宽泛的原料，包含低灰熔点原料。主要技术点是采用透气的陶瓷耐火材料让空气从床层下部进入窑炉并沿炉长方向分配，而传统上从上部引入空气，将加剧热解气和合成气的燃烧，而不能用于深度气化，这一改变使旋转气化窑炉能够用于深度气化。此外，美国公开号US20130119315A1的专利(GASDISTRIBUTORFORAROTARYKILN)设计了一种旋转空气分配器，能有效提高原料与空气的混合，提高了碳转化率，空气分配喷嘴以不同的角度沿长度和周向进行布置，并在主轴内配有活塞调节装置，使空气可以分布到需要的位置，不需要的位置也不让空气进入。美国专利号为4647020的(GAS-PERMEABLEELEMENTOFAREFRACTORYMATERIAL)设计了一种气体分布单元模块，在耐火材料上嵌入金属分配通道，达到均匀布气的效果。韩国先进科学技术学院机械工程分部的HookyungLee和SangminChoi专利技术了一种安装于旋转窑炉壳体上的物料搅动提升装置，使物料不断的被搅起再落下，使物料与气相组分充分接触，增强传热、传质效果。以上各种技术改进均是围绕着优化空气分配进行的，或者通过优化空气分配满足各段反应的需求，或者通过搅动物料促进气固相的传热传质。但都还存在着各种不足，旋转空气分配器在一定程度上优化了空气分配，但与主床层物料的混合仍不够充分，还是优先与气相空间组分发生反应，提升碳转化率不足，且又额外增加了旋转部件，使密封问题更加突出。耐火材料上嵌入金属分配通道的空气分配技术也在一定程度上促进了混合。现有的气化系统存在以下问题：(1)用旋转窑炉处理垃圾，则会造成二噁英等污染物的排放；(2)旋转窑气化炉的还原区域是吸热反应，由于窑炉较长，还原区温度逐渐降低，降低碳转化率；(3)对于旋转窑气化炉、流化床气化炉等，其飞灰和炉渣含碳量普遍较高，且由于反应活性低，难于处理。
技术实现思路
旋转窑气化炉的还原区域是吸热反应，由于窑炉较长，还原区温度逐渐降低，影响碳转化率，如果提高还原区的温度，就能够提高碳转化率，并有效分解二噁英等污染物质，从而降低二噁英等污染物的排放。鉴于现有旋转窑气化技术中存在的问题，本专利技术的目的是提供一种等离子体旋转窑气化系统，结合旋转窑式气化炉技术与等离子体辅助气化技术，采用等离子体辅助气化技术对旋转窑的含碳飞灰和含碳炉渣进行燃烧气化处理，熔融成无害的玻璃体，从而降低二噁英等污染物的排放；残炭气化产生合成气，高温的合成气送入旋转窑气化炉，为含碳原料的热解和还原补充热量，达到传统气化方法达不到的高温，能够气化普通气化方法难于气化的原料，从而提高碳转化率；同时充分利用飞灰和炉渣中的碳。本专利技术提供一种等离子体旋转窑气化系统，包括通过管道连通旋转窑式气化炉、旋风分离器与等离子体辅助气化熔渣炉，等离子体辅助气化熔渣炉用于对旋转窑式气化炉排出的含碳炉渣和/或旋风分离器捕集的含碳飞尘进行熔渣气化进一步地，等离子体辅助气化熔渣炉生成的合成气被送入旋转窑式气化炉。进一步地，旋转窑式气化炉包括窑头、筒体与窑尾，筒体能够旋转。进一步地，旋转窑式气化炉设置有气化剂腔室，气化剂腔室在旋转窑式气化炉的下部设置开口。进一步地，窑尾设置有合成气进口，用于将等离子体辅助气化熔渣炉生成的合成气送入旋转窑式气化炉。进一步地，筒体内衬耐火材料，在耐火材料内设置多个布气单元。进一步地，布气单元包括沿周向设置的多个布气通道。本专利技术还提供一种上述等离子体旋转窑气化系统的热解气化方法，包括以下步骤：(1)固体含碳原料通过含碳原料进口进入旋转窑式气化炉，从窑头向窑尾移动；(2)气化剂进入旋转窑式气化炉，与固体含碳原料混合、燃烧；(3)等离子体辅助气化熔渣炉对旋转窑式气化炉排出的含碳炉渣和/或旋风分离器捕集的含碳飞尘进行熔渣气化。进一步地，等离子体旋转窑气化系统的热解气化方法还包括以下步骤：(4)等离子体辅助气化熔渣炉将生成的合成气送入旋转窑式气化炉。与现有技术相比，本专利技术提供的等离子体旋转窑气化系统及其热解气化方法，具有以下有益效果：(1)旋转窑式气化炉产生的含碳炉渣进入等离子体辅助气化熔渣炉，充分回收残炭的同时，将渣转变为熔融的玻璃体，做到了无害化；(2)等离子体辅助气化熔渣炉生成的合成气被送入旋转窑式气化炉，提高还原区的温度，就能够提高碳转化率；(3)通过设置窑头气化剂腔室与旋转筒体内布置的连通通道的局部连通，气化剂能够可控的从旋转窑式气化炉床层的底部进入炉内，优先与床料进行充分混合反应，使得精细优化布气成为可能；(4)本专利技术中结合旋转窑式气化炉技术与等离子体辅助气化技术，作为高耗电技术等离子体辅助气化技术，仅仅使用它处理含有残炭的含碳炉渣与含碳飞尘，与目前采用等离子体技术直接处理垃圾、生物质等含碳原料的技术相比，节能效果显著，使得等离子体旋转窑气化系统应用前景更加广阔，可用于生物质气化，污泥、市政垃圾、医疗垃圾等处理、煤炭梯级利用、分布式能源、合成氨、制甲醇以及制天然气等等。附图说明图1是本专利技术的一个实施例的等离子体旋转窑气化系统的结构示意图；图2是本专利技术的另一个实施例的等离子体旋转窑气化系统的结构示意图。具体实施方式如图1所示，本专利技术的一个实施例的等离子体旋转窑气化系统，包括旋转窑式气化炉1、旋风分离器2与等离子体辅助气化熔渣炉3，并通过若干管道相连通。等离子体辅助气化熔渣炉3用于对旋转窑式气化炉1排出的含碳炉渣以及所旋风分离器2捕集的含碳飞尘进行熔渣气化，采用等离子体辅助气化技术，进行燃烧气化处理，熔融成无害的玻璃体，从而降低二噁英等污染物的排放。旋转窑式气化炉1包括旋转的筒体4、窑头5、窑尾6，筒体4能够旋转，推动含碳固体原料从旋转窑式气化炉1的窑头5向窑尾6移动。筒体4内衬耐火材料，在耐火材料内设置若干的布气单元10，并沿轴向和周向分割成若干独立的布气通道。窑头5设置有含碳原料进口7和气化剂进口8，窑头5的气化剂进口8固定不动，并设置有气化剂腔室9。筒体4的布气单元10通过若干管道与气化剂腔室9本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种等离子体旋转窑气化系统，其特征在于，所述等离子体旋转窑气化系统包括通过管道连通旋转窑式气化炉、旋风分离器与等离子体辅助气化熔渣炉，所述等离子体辅助气化熔渣炉用于对所述旋转窑式气化炉排出的含碳炉渣和/或所述旋风分离器捕集的含碳飞尘进行熔渣气化。

【技术特征摘要】
2016.08.25 CN 20161072703201.一种等离子体旋转窑气化系统，其特征在于，所述等离子体旋转窑气化系统包括通过管道连通旋转窑式气化炉、旋风分离器与等离子体辅助气化熔渣炉，所述等离子体辅助气化熔渣炉用于对所述旋转窑式气化炉排出的含碳炉渣和/或所述旋风分离器捕集的含碳飞尘进行熔渣气化。2.如权利要求1所述的等离子体旋转窑气化系统，其特征在于，所述等离子体辅助气化熔渣炉生成的合成气被送入所述旋转窑式气化炉。3.如权利要求1所述的等离子体旋转窑气化系统，其特征在于，所述旋转窑式气化炉包括窑头、筒体与窑尾，所述筒体能够旋转。4.如权利要求3所述的等离子体旋转窑气化系统，其特征在于，所述旋转窑式气化炉设置有气化剂腔室，所述气化剂腔室在所述旋转窑式气化炉的下部设置开口。5.如权利要求3所述的等离子体旋转窑气化系统，其特征在于，所述窑尾设置有合成气进口，用于将所述等离...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈玉忠，陈军，鲍军波，杨占春，王海涛，杨麦军，邓义林，焦彬端，路江鸿，朱雄燕，
申请(专利权)人：苏州天沃科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32