三段式工艺的生活垃圾与高碱煤协同热解气化装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种三段式工艺的生活垃圾与高碱煤协同热解气化装置及方法。热解室、燃烧室和气化室依次连接而构成三段式生活垃圾与高碱煤协同热解处理环境，给料系统连接到热解室入口，热解室和气化室的灰渣回收口均设有灰渣收集装置，气化室经储气装置与热解室连接相通；生活垃圾物料由螺旋给料机输送入热解室，在往复式炉排上干燥并进行热解析出和挥发，挥发的热解气和焦油进入燃烧室，燃烧室在足量空气下完全燃烧，高碱煤进入气化室中心区域和燃烧生成的烟气接触反应，获得干净气化气并进入储气装置。本发明专利技术能够有效改善传统生活垃圾气化炉产生的合成气中含有大量焦油和氯化氢的问题，极大地提高了气化气的品质，有利于气化气的进一步利用。

【技术实现步骤摘要】
三段式工艺的生活垃圾与高碱煤协同热解气化装置及方法
本专利技术涉及了一种生活垃圾处理装置和方法，尤其是涉及了一种三段式工艺的生活垃圾与高碱煤协同热解气化装置及方法。专利技术背景垃圾处理是世界性难题，大量垃圾不仅占用了庞大宝贵的土地资源，而且对生态环境和人体健康产生了巨大的威胁。同时生活垃圾是一种“放错了地方的资源”，具有极大的开发价值，可以变废为宝。我国拥有巨大的城市生活垃圾资源，每年就有1.5亿吨左右的排放量，相当于2500万吨左右标煤，能源化处理利用率不足10％，能源化利用潜力较大。因此，对生活垃圾的无害化、资源化处理已经成为了当今废弃物处置的研究热点。在众多垃圾处置技术中，热处置技术因其在垃圾减量化和资源化方面的巨大优势而备受关注。其中，气化技术是指垃圾在较高的温度和一定压力下，与气化剂介质(如空气、水蒸气、二氧化碳等)发生部分氧化还原反应，生成含CO，CH4，H2的混合气的过程，气化气方便运输与存储，使得垃圾的利用价值得到了很大的提升。同时气化产气不仅可以用于燃烧发电、供热，也可以作为化工行业的原料，多途径、综合利用价值相对于焚烧等的热处理技术更高。气化过程发生的主要反应是：C+CO2＝2CO△H＝+408kJ/mol2H2+O2＝2H2O△H＝+484kJ/molCH4+2O2＝CO2+2H2O△H＝+892kJ/mol2CO+O2＝2CO2△H＝+566kJ/molCO2+O2＝2CO△H＝-162kJ/molH2O+C＝CO+H2△H＝-199kJ/molCO+H2O＝CO2+H2△H＝-44kJ/mol但现有的单段式垃圾气化技术存在三个主要的问题，一个是产气热值低，目前国内采用固定床气化技术生产的气体热值在3-7MJ/m3左右，和煤、天然气等相比还有很大差距。如果将可燃气用作发电用则需要储存大量气体维持机组运行，这样就增加了投资和运行的成本；第二个是焦油问题严重，焦油容易和灰分、水粘结成块堵塞管道，对金属材质的设备和塑料管道有很强的腐蚀作用，焦油含量高就降低了气化效率和气体热值，在造成设备损害的同时又降低了经济性；第三个是垃圾成分相当复杂，相对于煤等传统能源来说，含有大量以PVC类高氯树脂为主要有机氯源的塑料和部分以NaCl为主要无机氯源的无机盐，因此在垃圾气化过程中，除了硫、氮氧化物之外，上述氯源还会导致污染物排放中含有大量HCl，氯化氢的排放会直接导致酸雨的形成，对水生生态系统造成破坏，而且氯化氢气体对气化炉的气化设备本体也有着很强的腐蚀作用，将会大大缩短气化炉的使用寿命，氯化氢还是生活垃圾气化过程中二噁英生成的来源，在生活垃圾高温气化中会产生一定量的飞灰，飞灰上含有大分子碳、不完全燃烧的碳粒和催化物质(主要是过渡态金属)，这些物质会和烟气中的氯化氢经过气化、氯化以及缩合反应生成二噁英，其具有较强的半挥发性和持久性，对生物体造成不可逆的畸形，癌症和突变，对环境造成严重污染。
技术实现思路
为了解决上述生活垃圾单段式气化中会出现一系列问题，本专利技术提出了一种三段式工艺的生活垃圾与高碱煤协同热解气化装置及方法，以获得高热值，焦油、二噁英、氯化氢含量低的气化气。本专利技术采用的技术方案是：一、一种三段式工艺的生活垃圾与高碱煤协同热解气化装置：装置包括热解室、燃烧室和气化室以及给料系统、灰渣收集装置和储气装置，热解室、燃烧室和气化室依次连接而构成三段式生活垃圾与高碱煤协同热解处理环境，热解室作为第一段，燃烧室作为第二段，气化室作为第三段；给料系统连接到热解室入口，热解室和气化室的灰渣回收口均设有灰渣收集装置，气化室经储气装置与热解室连接相通。所述的给料系统包括进料口、螺旋给料机和驱动电机，进料口设置在热解室入口侧，螺旋给料机安装于热解室前墙并位于进料口下方，驱动电机与螺旋给料机连接，驱动电机驱动螺旋给料机运行，从进料口置入的生活垃圾经螺旋给料机输送入热解室。所述的热解室内设置有往复式炉排、用于燃烧释放热量的燃烧器和炉排液压驱动装置，往复式炉排入口侧作为热解室的入口，往复式炉排出口侧上端与燃烧室连接相通，并在往复式炉排出口侧下端为出渣口，出渣口下方设置灰渣收集装置，往复式炉排连接炉排液压驱动装置，由炉排液压驱动装置驱动往复式炉排的炉排片进行往复运动；燃烧器位于往复式炉排上方，往复式炉排下方的热解室设有与储气装置出口连接相通的一次风口。所述的燃烧室包括送风机和二次送风口，燃烧室呈倒“U”型结构，倒“U”型位于其中间段的入口侧设有二次送风口，送风机连接到二次送风口送入空气。所述的气化室包括煤分配器、储煤仓、旋转炉篦、合成气出口和储灰仓，气化室的底部设有旋转炉篦和储灰仓，旋转炉篦位于储灰仓上方，气化室的顶部安装有储煤仓和煤分配器，煤分配器位于储煤仓下方，高碱煤放置在储煤仓中，气化室的顶部侧壁设有与储气装置入口连接相通的合成气出口。所述的储气装置包括储气罐、分压配气管路和减压阀，储气罐入口和气化室的合成气出口连接相通，储气罐经减压阀和分压配气管路连接，分压配气管路和所述热解室的一次风口连接相通。通过三段式生活垃圾与高碱煤的协同热解气化装置中第二段燃烧室的设计可以燃烧掉大部分生活垃圾热解产生的焦油，而且高碱煤中的碱金属氧化物和碱土金属氧化物都是一种效果较好的焦油催化裂解催化剂。在高温条件下可以催化裂解在第二段未完全燃烧的焦油，因此可以得到较为干净并且高热值的气化气。二、一种三段式工艺的生活垃圾与高碱煤协同热解气化方法：1)从进料口置入的生活垃圾物料，驱动电机驱动螺旋给料机运行，生活垃圾物料由螺旋给料机输送入热解室；2)输送入热解室的生活垃圾物料均匀地落在往复式炉排上，由炉排液压驱动装置驱动进行炉排片的往复运动，通过燃烧器燃烧加热，生活垃圾原料在往复式炉排上干燥并进行热解析出和挥发，挥发的热解气和焦油进入燃烧室，热解析出的残渣从出渣口排出到灰渣收集装置中；3)从热解室输送来的热解气和焦油进入燃烧室，在送风机送入足量空气下进行完全燃烧，然后进入气化室；4)块状的高碱煤从气化室顶端进入，并通过气化室中心区域和燃烧室燃烧生成的烟气接触相发生反应，获得干净气化气；5)从气化室输出的干净气化气进入储气装置。所述的储气装置的一部分气化气通过减压阀调节经由分压配气管路进行分配，经一次风口输送至热解室内，在热解室的燃烧器的启炉点火作用下完全燃烧释放出生活垃圾在热解室内热解所需的热量，用以提供生活垃圾原料在热解室的热解过程中需要的热量，另外一部分气化气输送至外部的气化气净化系统。所述步骤4)具体为：4.1)块状的高碱煤从气化室顶端通过闸斗进入储煤仓，再沿着气化炉向下移动至卸料斗落入煤分配器，煤分配器通过旋转驱动将块状高碱煤均匀分散开后并推动高碱煤落入气化室内；4.2)高碱煤依次经气化室中心区域的干燥区、热解区、还原区和氧化区后落到旋转炉篦上，并在旋转炉篦上方形成堆高；4.3)燃烧室燃烧生成的烟气作为气化室的气化剂，从气化室底端进入到旋转炉篦下方，烟气向上流动并与块状高碱煤下落方向相反，使得块状高碱煤在下落过程中被向上流动的烟气烘干；4.4)经过干燥区和热解区形成的煤焦在还原区高温条件下与作为气化剂的烟气发生气化反应后产生的干净气化气，干净气化气从合成气出口排出；气化反应未完全的煤焦接着在氧化区燃烧产生炉灰，炉灰经旋转炉篦本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种三段式工艺的生活垃圾与高碱煤协同热解气化装置，其特征在于：包括热解室(2)、燃烧室(3)和气化室(4)以及给料系统(1)、灰渣收集装置(5)和储气装置(6)，热解室(2)、燃烧室(3)和气化室(4)依次连接而构成三段式生活垃圾与高碱煤协同热解处理环境，给料系统(1)连接到热解室(2)入口，热解室(2)和气化室(4)的灰渣回收口均设有灰渣收集装置(5)，气化室(4)经储气装置(6)与热解室(2)连接相通。

【技术特征摘要】
1.一种三段式工艺的生活垃圾与高碱煤协同热解气化装置，其特征在于：包括热解室(2)、燃烧室(3)和气化室(4)以及给料系统(1)、灰渣收集装置(5)和储气装置(6)，热解室(2)、燃烧室(3)和气化室(4)依次连接而构成三段式生活垃圾与高碱煤协同热解处理环境，给料系统(1)连接到热解室(2)入口，热解室(2)和气化室(4)的灰渣回收口均设有灰渣收集装置(5)，气化室(4)经储气装置(6)与热解室(2)连接相通。2.根据权利要求书1所述的一种三段式工艺的生活垃圾与高碱煤协同热解气化装置，其特征在于：所述的给料系统(1)包括进料口(7)、螺旋给料机(8)和驱动电机(9)，进料口(7)设置在热解室(2)入口侧，螺旋给料机(8)安装于热解室(2)前墙并位于进料口(7)下方，驱动电机(9)与螺旋给料机(8)连接，驱动电机(9)驱动螺旋给料机(8)运行，从进料口(7)置入的生活垃圾经螺旋给料机(8)输送入热解室(2)。3.根据权利要求书1所述的一种三段式工艺的生活垃圾与高碱煤协同热解气化装置，其特征在于：所述的热解室(2)内设置有往复式炉排(10)、用于燃烧释放热量的燃烧器(12)和炉排液压驱动装置(14)，往复式炉排(10)入口侧作为热解室(2)的入口，往复式炉排(10)出口侧上端与燃烧室(3)连接相通，并在往复式炉排(10)出口侧下端为出渣口(11)，出渣口(11)下方设置灰渣收集装置(5)，往复式炉排(10)连接炉排液压驱动装置(14)，由炉排液压驱动装置(14)驱动往复式炉排(10)的炉排片进行往复运动；燃烧器(12)位于往复式炉排(10)上方，往复式炉排(10)下方的热解室(2)设有与储气装置(6)出口连接相通的一次风口(13)。4.根据权利要求书1所述的一种三段式工艺的生活垃圾与高碱煤协同热解气化装置，其特征在于：所述的燃烧室(3)包括送风机(15)和二次送风口(16)，燃烧室(3)呈倒“U”型结构，倒“U”型位于其中间段的入口侧设有二次送风口(16)，送风机(15)连接到二次送风口(16)送入空气。5.根据权利要求书1所述的一种三段式工艺的生活垃圾与高碱煤协同热解气化装置，其特征在于：所述的气化室(4)包括煤分配器(17)、储煤仓(18)、旋转炉篦(19)、合成气出口(20)和储灰仓(21)，气化室(4)的底部设有旋转炉篦(19)和储灰仓(21)，旋转炉篦(19)位于储灰仓(21)上方，气化室(4)的顶部安装有储煤仓(18)和煤分配器(17)，煤分配器(17)位于储煤仓(18)下方，高碱煤放置在储煤仓(18)中，气化室(4)的顶部侧壁设有与储气装置(6)入口连接相通的合成气出口(20)。6.根据权利要求书1所述的一种三段式工艺的生活垃圾与高碱煤协同热解气化装置，其特征在于：所述的储气装置(6)包括储气罐(22)、分压配气管路(23)和减压阀(24)，储气罐(22)入口和气化室(4)的合成气出口(20)连接相通，储气罐(22)经减压阀...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄群星，胡斌航，池涌，严建华，李晓东，蒋旭光，马增益，王飞，陆胜勇，金余其，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33