等离子体、氧化钙协同气化的垃圾生物质气化设备制造技术

等离子体、氧化钙协同气化的垃圾生物质气化设备，涉及垃圾的处理和新能源领域。主要由悬浮流化床热解炉、分离室、湍流流化床气化炉、氧化钙喷枪、等离子体喷枪、热解气循环管和高温循环风机组成。在热解炉的密相区设置氧化钙喷枪，在气化炉的密相区有等离子体喷枪和氧化钙喷枪接入，多只氧化钙喷枪呈环形布局。把加热的流化物料循环送入热解炉内，与原料进行混合传热，使垃圾生物质原料受热分解；用等离子喷枪加热水蒸汽与固态半焦进行反应，生成一氧化碳和氢气为主的合成气，气化反应所需的热量由等离子体喷枪和氧化钙吸收二氧化碳的放热反应协同提供，避免了在热解炉和气化炉内燃烧垃圾产生废气，实现了无氧气化，生产的合成气品质高。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及垃圾、生物质的处理和新能源技术，特别涉及垃圾、生物质的气化设备。技术背景当前，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NO,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S02排放，产生的C02气体与植物生长过程中需要吸收的C02在数量上保持平衡，被称之为C02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，对改善火气酸雨环境、 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，提出一种等离子体、氧化钙协同气化 的以垃圾生物质原料生产合成气的方法和设备，生产出高热值的合成气，所产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，本技术提出的一种等离子体、氧化钙协同气化的垃圾生物质气化设备，设备 的工作特点是使垃圾生物质先在热解炉膛内进行烘干和受热分解，然后在气化炉膛内完成气化和燃烬，其 过程是把有机质垃圾、生物质其中的一种或二种原料送入悬浮流化床热解炉内，在流化风的带动下，使垃圾生物质原料在热解炉内悬浮翻滚，同时把加热的流化物料循环送入热解炉内，与原料进行混合传热， 使垃圾生物质原料在短时间内完成烘干和受热分解过程，所述的流化物料包括氧化钙细粉和石英砂，调节流化物料的循环量，控制热解炉内的操作温度为300 600°C;垃圾生物质原料在热解炉内烘干和受热分解 过程中生成的热解气包括水蒸汽、 一氧化碳、氢气、甲烷、气态焦油等挥发物，还有炭微粒形成的烟气， 分解后的固态物为半焦产物，把热解气、固态半焦和流化物料从热解炉的上部抽出，通过分离，把热解气 用高温循环风机送入热解炉底部的风室，再通过布风板吹入热解炉内，形成流化风，维持热解炉内原料悬 浮翻滚；分离出的固态半焦和流化物料进入湍流流化床气化炉内，同时把热解炉生成的热解气作为流化风 送入气化炉形成湍流环境，把水蒸汽通过等离子喷枪加热到310(TC以上喷入气化炉内，与固态半焦进行反应，主要生成一氧化碳和氢气，并把半焦燃烬，在气化炉内，热解气中的水蒸汽与烟气炭微粒、固态半焦 分别进行以水煤气反应为主的反应，生成一氧化碳和氢气；在热解炉和气化炉内反应过程产生的二氧化碳 被氧化钙吸收进行碳酸化反应，生成碳酸钙并放出热量，通过向炉内补充输入二氧化碳和氧化钙进行放热 反应，为炉内气化反应提供热量；气化炉内的气化反应所需的热量由等离子体喷枪提供和由氧化钙吸收二 氧化碳的放热反应提供，通过调节等离子体喷枪的工作参数及氧化钙循环量和二氧化碳补充量来控制湍流 气化区内的温度为800 U5(TC。在湍流流化床气化炉内进行的反应主要有C (s) +02 (g) —C。2 (g) C (s) +1/202* (g) —CO (g) C (s) +2H2* (g) —CH4 (g) C (s) +H20* (g) —CO (g) +H2 (g) CO (g) +恥'(g) —C02 (g) +H2 (g) C (s) +H20 (g) —CO (g) +H2 (g) CH4 (g) +H20 (g) —CO (g) +3H2 (g) CaO (s) +C02 (g) —CaC03 (s)△i/= +406. 96kj/mol △i/ = +203, 48k j/mol+75. 6k j/mol M= -131. 2kj/mol △i/= +42k j/mol △i/= -131. 2kj/mol △//= -205. 8k j/mol △i/ = +178. 8k j/mol式中，右上标有*号的分子为从等离子体喷枪喷出的物质。通过上述的热解和气化反应过程，把垃圾生物质转化为以一氧化碳和氢气为主要成分的合成气，炉内 反应生成的合成气和碳酸钙粉料混合，从气化炉的上部抽出，通过余热锅炉降温后送入气固分离器进行分 离，把分离出的碳酸钙粉料送入煅烧炉进行再生处理，分解生成氧化钙后再送回热解炉和气化炉进行循环 利用；把分离出的合成气送入净化塔进行净化处理，净化后的合成气用压縮机压入气柜备用，气柜内的合 成气可直接作为城市煤气使用，或通过后级设备生产氢气、甲醇、二甲醚液化气产品。上述过程中，悬浮流化床热解炉内的操作风速为17 35m/s;湍流流化床气化炉内的操作风速 为3 10 m/s。上述过程中，流化物料(床料)包括氧化钙、氧化钙与石英砂的混合物，粒径为20 100微米，其中 氧化钙的循环分子数为炉内吸收二氧化碳、氯、硫合计分子数的2 3倍，使氧化钙进行碳酸化放热反应 外，还有足够富余的氧化钙用作脱氯/脱硫剂，以抑制剧毒物二恶英、污染物二氧化硫的生成，有利环境 保护，简化后级处理。上述过程中，悬浮流化床热解炉内原料烘干和热解所需的热量由传热介质氧化钙流化提供，实质是由 氧化钙煅烧炉间接向热解炉提供热量；湍流流化床气化炉内气化反应所需的热量由等离子体喷枪和氧化 钙吸收二氧化碳的放热反应协同提供，在气化炉内，氧化钙吸收二氧化碳生成碳酸钙后，被送回到煅烧炉 进行再生处理，使碳酸钙分解为氧化钙和二氧化碳，把氧化钙送回气化炉和热解炉进行循环利用，把二氧 化碳进行排放或通过净化处理后作为副产品利用；上述的方法避免了在热解炉和气化炉内燃烧垃圾产生废 气，实现了无氧气化，并有效抑制二恶英本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种等离子体、氧化钙协同气化的垃圾生物质气化设备，其特征是气化设备主要由悬浮流化床热解炉（Ⅳ）、分离室（Ⅴ）、湍流流化床气化炉（Ⅰ）、氧化钙喷枪（９）、等离子体喷枪（１０）、热解气循环管（２１）和高温循环风机（３１）组成，其中：悬浮流化床热解炉（Ⅳ）、分离室（Ⅴ）和湍流流化床气化炉（Ⅰ）由耐火蓄热炉墙（４）一体构成，耐火蓄热炉墙的外侧为保温层（５），保温层的外侧为外壳（６）；　悬浮流化床热解炉（Ⅳ）的炉膛底部有布风板（１６），布风板（１６）水平设置，布风板（１６）的下面为风室（Ⅲ），风室（Ⅲ）的侧墙上有热解气循环输入接口（１７）；在热解炉（Ⅳ）的密相区炉墙上有原料进料口（３０）和氧化钙喷枪（１９）；热解炉（Ⅳ）上部的热解气混合物出口（２６）按切线方向进入分离室（Ⅴ）；　分离室（Ⅴ）由引气管（２７）、捕集环壁和回旋锥体构成，引气管（２７）、捕集环壁和回旋锥体同轴设置，引气管（２７）的上方连接热解气出口（１），热解气出口（１）通过循环管（２１）连接到高温循环风机（３１）的吸风接口，高温循环风机（３１）的出风接口连接到热解炉（Ⅳ）的热解气循环输入接口（１７）；分离室（Ⅴ）的回旋锥体下方通过半焦物料通道（２５）连接到湍流流化床气化炉（Ⅰ）的密相区；　湍流流化床气化炉（Ⅰ）的炉膛底部有布风板（１３），布风板（１３）沿着半焦物料通道（２５）的出料方向向下倾斜设置，布风板（１３）的下方为风室（Ⅱ），风室（Ⅱ）的侧墙上有热解气输入接口（１４）；在布风板（１３）低端一侧有排渣口（１１），排渣口（１１）的上方炉墙上有等离子体喷枪（１０）接入；湍流流化床气化炉（Ⅰ）密相区的侧墙上有等离子体喷枪（１０）、氧化钙喷枪（９）接入，氧化钙喷枪（９）的接入位置高于等离子体喷枪（１０）且呈环形布局；合成气混合物出口（２）从湍流流化床气化炉（Ⅰ）的上部接出。...

【技术特征摘要】

【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：实用新型
国别省市：33[中国|浙江]