固体废弃物分级气化系统技术方案

本发明专利技术公开了一种固体废弃物分级气化系统，该由给料系统、自流式移动床气化炉、高温等离子体炬、高温重整净化炉、一次风机、二次风机一、二次风机二、洁净燃气引风机、热量回收系统、气体洗涤塔、洗涤干燥塔、脱气塔、第一除沫除雾器、第二除沫除雾器、第三除沫除雾器和燃气发电供热系统连接而成。通过安装在等离子体辅助高温重整净化炉尾部的换热系统尽可能多地回收移动床气化炉反应所需的热量，提高能量的综合利用效率，避免二噁英、气化焦油和(或)重金属等造成的二次污染或堵塞问题。该系统具备原料适应性广、气化效率高、无污染、安装和维护简单、易推广等特点。

Solid waste grading gasification system

The invention discloses a solid waste gasification by the grading system, feeding system, gravity type moving bed gasification furnace, high temperature, high temperature plasma torch reforming furnace, a cleaning fan, two fan one or two fan two, clean gas fan, heat recovery system, gas washing, washing tower drying tower, degassing tower, the first despumation demister, second despumation demister, third despumation except connection atomizer and gas-fired power generation and heating system. By installing the heat exchanger system reforming purification furnace tail as much as possible the recovery of the desired mobile bed gasification reaction heat in high temperature plasma assisted, improve the comprehensive utilization of energy efficiency, avoid dioxin, gasification tar and (or) caused by heavy metal pollution two or plug problem. The system has the characteristics of wide adaptability of raw materials, high gasification efficiency, no pollution, simple installation and maintenance, easy popularization and so on.

【技术实现步骤摘要】
固体废弃物分级气化系统
本专利技术涉及固体废弃物热化学处理领域，特别是涉及一种将城市生活垃圾、农作物秸秆、废轮胎、废塑料、医疗废弃物、危险废弃物等高挥发份固体废弃物重整净化，以空气、水蒸汽或它们的混合物作为气化剂制取清洁燃气并用来发电、供热的系统。
技术介绍
随着中国经济的快速增长及城镇化水平的不断提高，固体废弃物尤其是城市生活垃圾的产生量也迅速上升，各地纷纷出现垃圾围城的困境。虽然卫生填埋和垃圾焚烧技术在一定程度上缓解了生活垃圾的围城现状，但采用卫生填埋不仅占用大量宝贵的土地资源、浪费垃圾自身的能量，而且会对水、大气、土壤构成长久的污染威胁；尽管采用焚烧法可以实现垃圾处理的减量化、无害化和资源化利用。但焚烧处理过程中释放的燃烧烟气中常含有氯化氢(HCl)、硫氮氧化物(SOx，NOx)和二噁英类(PCDDs/PCDFs)有毒有害物质，固体灰渣尤其是飞灰中含有大量的重金属和二噁英，如果处理不当，极易造成二次污染。同时，为保障垃圾中所含有机质得到充分燃烧，过量的空气会造成下游烟气净化的负荷加大，增加了设备的制造和运行成本。垃圾气化技术被称为第三代固体废弃物处理技术。九十年代初，法、美、英、德、瑞士、日本和瑞典共同参与了这项技术的开发，并在九十年代中后期开始在发达国家推广应用。(空气)气化过程是指废弃物在绝氧或缺氧的条件下，高温发生热化学反应，制取可燃气体的过程。它所需的空气量小于完全燃烧所需的量，因此系统产生的气体量远低于焚烧过程，更利于节能环保。作为一种全新的废物处理方法，气化技术的最大优点是克服了用焚烧方法会产生二噁英(Dioxin)的缺点。目前，世界最先进的焚烧设施的二噁英排放标准约为0.1nmg/m3，而热解气化技术的二噁英排放标准已经达到0.01nmg/m3。当前处理固体废弃物的各种气化工艺中多数采用一段气化加上水洗或催化气体净化技术，通常存在焦油和二噁英等物质含量高、难以清除或工艺特别复杂等缺陷。采用水洗工艺容易产生二次水污染，并且难以彻底清除气体中所含的有害物质；采用金属催化裂解二噁英、焦油等有害物质会因催化剂寿命短、催化剂材料成本高昂、工艺路线复杂等缺陷，难以在工业实践中推广应用。就气化技术采用的反应器类型而言，固定床(包括回转窑、机械炉排炉)、流化床或等离子体炉居于主导地位，中国专利CN103267293(申请号：201310197237.9)公开了一种具有特殊结构的垃圾气化炉，它采用结构复杂的机械炉排控制和调节固体物料在炉内的停留时间及停留时间分布。在高温、腐蚀性气氛的环境条件下难以保障气化炉的可靠性，增加了运行和维护成本。流化床气化难以同时适应水份含量高、形状不规则、原料成份复杂多变、容易熔融或结块的未经分拣等预处理的生活垃圾等物料。近年来，高温等离子气化技术具备普遍的原料适应性，能够大规模快速处理城市生活垃圾等固体废弃物，在国内外固体废弃物处理行业中有了长足的发展。但等离子体直接气化需要大功率等离子体喷枪(等离子体炬)，其耗电率高达其发电量的30％～40％。中国专利CN103013568(申请号：201210539110.6)公开了一种等离子体气化固体废弃物的处理系统，该技术在气化炉和合成气净化装置中均采用了等离子体喷枪。相关的试验和研究工作尚在概念论证和技术示范阶段。中国专利CN104976622(申请号：201510471085.6)公开了一种回转窑气化、等离子体熔融的生活垃圾分级气化系统。该技术尽管抛弃了耗电巨大的一级等离子体炬，但该工艺需要将全部的一级回转窑产生的固体残渣送入后续的等离子体反应炉内进行气化熔融，依然难以有效提高设备的可靠性，也未能有效降低能耗。
技术实现思路
基于上述现有技术所存在的问题，本专利技术提供一种固体废弃物分级气化系统，能将高挥发份固体废弃物重整净化，以空气、水蒸汽或它们的混合物作为气化剂制取清洁燃气并用来发电、供热，提高能量的综合利用效率，避免二噁英、气化焦油和(或)重金属等造成的二次污染或堵塞问题。为解决上述技术问题，本专利技术提供一种固体废弃物分级气化系统，包括：给料系统、自流式移动床气化炉、高温等离子体炬、高温重整净化炉、一次风机、二次风机一、二次风机二、洁净燃气引风机、热量回收系统、气体洗涤塔、洗涤干燥塔、脱气塔、第一除沫除雾器、第二除沫除雾器、第三除沫除雾器和燃气发电供热系统；其中，所述给料系统的出料口与所述自流式移动床气化炉的进料口连接；所述热量回收系统的高温段多组换热器设在所述高温重整净化炉内，所述热量回收系统的低温段多组换热器设在所述高温重整净化炉外；所述自流式移动床气化炉设有排渣口、热解气出口、含湿气体出口、第一一次风入口和第二一次风入口和二次风入口，所述热解气出口与所述高温重整净化炉连接，所述含湿气体出口与所述洗涤干燥塔连接，所述洗涤干燥塔依次经所述第三除沫除雾器、二次风机二和所述热量回收系统的低温段多组换热器分别与所述自流式移动床气化炉的第一一次风入口和第二一次风入口连接；所述脱气塔设有一次空气入口和空气出口，所述空气出口经第二除沫除雾器与所述一次风机和所述二次风机一连接，所述一次风机一经所述热量回收系统的高温段多组换热器与所述自流式移动床气化炉的二次风入口连接，所述二次风机一经所述热量回收系统的高温段多组换热器与所述高温重整净化炉连接；所述高温重整净化炉设有出渣口和洁净燃气出口，所述洁净燃气出口经所述热量回收系统的低温段多组换热器、气体洗涤塔连接、第一除沫除雾器和洁净燃气引风机连接至所述燃气发电供热系统。本专利技术的有益效果如下：(1)本专利技术的分级气化系统中采用自流式移动床气化炉与高温等离子体炬和高温重整净化炉配合，形成气化炉和高温等离子体辅助高温重整净化相结合的分级气化方式，显著降低了气体负荷，有效减少了气化合成气处理费用；高温重整净化炉内产生的高温气体为自流式移动床气化炉的干燥和热解气化阶段提供部分热能，同时预热自流式移动床气化炉底部一次风及重整净化炉内的补充空气，回收了废弃物气化后合成气气体中的大部分显热；降温后的洁净燃气(合成气)通过燃气发电或供热系统进行后续梯级利用。该系统通过分级气化及梯级利用垃圾等废弃物气化过程中产生的气体热量，提高了系统能量的转化效率。(2)固体废弃物，特别是城市生活垃圾在自流式移动床气化炉内生成大量的一氧化碳、氢气等还原性气体，能够有效抑制废弃物中的金属成分(如铜、铁、锌)的氧化，减少这类金属经气相迁移，并作为催化剂活性中心导致二噁英的合成。在高温烟气净化阶段，二噁英、气化焦油等被彻底清除。固体飞灰等粒子经等离子体的高温作用发生熔融、金属离子或粒子固定在玻璃化的残渣粒子之中。该系统没有液体排放，不会形成水的二次污染。(3)在高温重整净化炉内，高温气氛的形成不仅仅来自于高温等离子体炬消耗的电能，大量可燃行组份(包括大分子焦油、残炭粒子及合成气等)在氧的作用下发生剧烈的氧化反应，放出大量热能。因此，和其它等离子体气化工艺相比，本专利技术中高温等离子体炬的功耗相对较低，能够有效降低气化工艺运行成本，同时降低系统的建造和维护成本。(4)本专利技术的分级气化系统以空气、水蒸汽或它们的混合物作为气化剂，无需复杂的制氧系统，可以大幅度地降低投资和小型化生产。所采用的单元设备易于制造和组装，对废弃物的前处理要求不高，甚本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种固体废弃物分级气化系统，其特征在于，包括：给料系统、自流式移动床气化炉、高温等离子体炬、高温重整净化炉、一次风机、二次风机一、二次风机二、洁净燃气引风机、热量回收系统、气体洗涤塔、洗涤干燥塔、脱气塔、第一除沫除雾器、第二除沫除雾器、第三除沫除雾器和燃气发电供热系统；其中，所述给料系统的出料口与所述自流式移动床气化炉的进料口连接；所述热量回收系统的高温段多组换热器设在所述高温重整净化炉内，所述热量回收系统的低温段多组换热器设在所述高温重整净化炉外；所述自流式移动床气化炉设有排渣口、热解气出口、含湿气体出口、第一一次风入口和第二一次风入口和二次风入口，所述热解气出口与所述高温重整净化炉连接，所述含湿气体出口与所述洗涤干燥塔连接，所述洗涤干燥塔依次经所述第三除沫除雾器、二次风机二和所述热量回收系统的低温段多组换热器分别与所述自流式移动床气化炉的第一一次风入口和第二一次风入口连接；所述脱气塔设有一次空气入口和空气出口，所述空气出口经第二除沫除雾器与所述一次风机和所述二次风机一连接，所述一次风机一经所述热量回收系统的高温段多组换热器与所述自流式移动床气化炉的二次风入口连接，所述二次风机一经所述热量回收系统的高温段多组换热器与所述高温重整净化炉连接；所述高温重整净化炉设有出渣口和洁净燃气出口，所述洁净燃气出口经所述热量回收系统的低温段多组换热器、气体洗涤塔连接、第一除沫除雾器和洁净燃气引风机连接至所述燃气发电供热系统。...

【技术特征摘要】
1.一种固体废弃物分级气化系统，其特征在于，包括：给料系统、自流式移动床气化炉、高温等离子体炬、高温重整净化炉、一次风机、二次风机一、二次风机二、洁净燃气引风机、热量回收系统、气体洗涤塔、洗涤干燥塔、脱气塔、第一除沫除雾器、第二除沫除雾器、第三除沫除雾器和燃气发电供热系统；其中，所述给料系统的出料口与所述自流式移动床气化炉的进料口连接；所述热量回收系统的高温段多组换热器设在所述高温重整净化炉内，所述热量回收系统的低温段多组换热器设在所述高温重整净化炉外；所述自流式移动床气化炉设有排渣口、热解气出口、含湿气体出口、第一一次风入口和第二一次风入口和二次风入口，所述热解气出口与所述高温重整净化炉连接，所述含湿气体出口与所述洗涤干燥塔连接，所述洗涤干燥塔依次经所述第三除沫除雾器、二次风机二和所述热量回收系统的低温段多组换热器分别与所述自流式移动床气化炉的第一一次风入口和第二一次风入口连接；所述脱气塔设有一次空气入口和空气出口，所述空气出口经第二除沫除雾器与所述一次风机和所述二次风机一连接，所述一次风机一经所述热量回收系统的高温段多组换热器与所述自流式移动床气化炉的二次风入口连接，所述二次风机一经所述热量回收系统的高温段多组换热器与所述高温重整净化炉连接；所述高温重整净化炉设有出渣口和洁净燃气出口，所述洁净燃气出口经所述热量回收系统的低温段多组换热器、气体洗涤塔连接、第一除沫除雾器和洁净燃气引风机连接至所述燃气发电供热系统。2.根据权利要求1所述的固体废弃物分级气化系统，其特征在于，所述自流式移动床气化炉包括：炉体，为具有倾斜角度的二维移动床结构，炉体内从上之下设置依次连通并呈阶梯状布置的储料区、干燥区、热解气化区、炭渣燃烧区和熔渣冷却池，储料区、干燥区、热解气化区、炭渣燃烧区和熔渣冷却池之间形成自流式物料通道；所述储料区设有进料口；所述储料区与所述干燥区之间设有第一推料装置；所述干燥区与所述热解气化区之间设有第二推料装置；所述干燥区对应的炉体上设置所述第一一次风入口，所述第一一次风入口内的所述干燥区设有第一布气室，所述第一布气室内设有第一折流板；所述干燥区对应上部炉体设置所述含湿气体出口；所述热解气化区对应的炉体上设置所述第二一次风入口，所述第二一次风入口内的所述热解气化区设有第二布气室，所述第二布气室内设有第二折流板；所...

【专利技术属性】
技术研发人员：文一波，李天增，
申请(专利权)人：启迪桑德环境资源股份有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42