一种适用于高湿固废物料的气化燃烧利用方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种适用于高湿固废物料的气化燃烧利用方法和系统，通过对高湿固废物料先进行干燥处理，再将干燥后的固废物料进行气化反应，固废物料气化反应产生的燃气作为能源进行燃烧，对燃烧产生的高温烟气中热量进行热回收；热回收包括对高温烟气中显热的回收和高温烟气中水分潜热的回收；高温烟气中水分潜热的回收通过对高温烟气进行喷淋处理形成蓄热喷淋水；对蓄热喷淋水中的热量进行转换回收；将蓄热喷淋水中回收的热量加热空气形成干燥热空气，将干燥热空气对高湿固废物料进行干燥处理。本发明专利技术提供的利用方法及系统，能够解决高湿固废物料气化运行困难以及燃气燃烧产生的烟气因含水量较大携带大量潜热不能充分利用的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种适用于高湿固废物料的气化燃烧利用方法及系统
本专利技术涉及燃烧热利用
，尤其涉及一种适用于高湿固废物料的气化燃烧利用方法及系统。
技术介绍
随着经济的发展和人民生活水平的提高，城市垃圾中可燃物、易燃物含量明显增加，热值显著增大。并且随着国家对垃圾分类政策的推进，垃圾经过分类、分选等预处理后，热值得到进一步提升。因此对垃圾进行合理的处理，可以从垃圾中获得较高的热量。当前对生物质固废的处理方式主要为焚烧，但是生物质固废中往往含有N、S和重金属元素，直接焚烧会产生大量NOx、SOx、重金属和二噁英等环境污染物。垃圾气化是指在密闭的容器中，将垃圾进行缺氧燃烧，利用空气和蒸汽做为混合气化剂，使垃圾释放出大量的一氧化碳、氢气、甲烷等可燃性的气体，相较于焚烧、填埋等垃圾处理方式，具有污染小、利用率高等优点，能够实现生活垃圾减量化、资源化、无害化处理。但是由于生活垃圾多属于高湿固废物料，含有较高水分，在进行气化反应时，会导致气化炉炉温降低，气化反应困难；文献(杨晓初.生物质两级热解特性研究[D].华北电力大学,2012.)指出原料初含湿量还与料层厚度共同影响着生物质原料的干燥热解特性，在相同的反应温度下，含湿量高、料层厚的原料失重量最小，水分脱除时间最长，析出挥发份量最少。同时高湿固废物料气化产物燃烧后排放的烟气中仍含有大量水分，携带过多热量不能够被有效利用；而且由于烟气含水量较高，容易在烟道中冷凝，也会对烟道造成腐蚀。如专利CN103968389A提供了一种生活垃圾热解气化燃烧装置的燃料反馈煅烧系统，在使用常规热解气化燃烧工艺的基础上，将气化产生的燃气分为两部分，一部分送入燃烧系统直接燃烧利用，另一部分经过余热锅炉、换热器、激冷塔换热后进入煅烧炉进行炉渣的燃烧。此专利虽实现了对生活垃圾中热量的有效利用，但是气化燃气通过余热锅炉、换热器进行换热时，易在管道冷凝产生焦油。专利CN207514894U提供了一种复杂混合燃料的气化燃烧系统，通过设置气化装置对燃料进行气化，通过燃烧装置对气化产物进行燃烧，通过在烟道中设置余热回收装置对烟气中的热量进行回收。此专利虽能实现对复杂混合燃料的气化燃烧利用，并能够回收烟气中的热量，但是，对于含湿量较高的复杂混合燃料，直接通入气化装置进行气化，易导致气化装置温度降低，气化反应进行程度降低；同时，烟道中的余热回收装置只使用空气预热器、省煤器、过热器，能够回收烟气显热部分热量，但对于烟气中水分所携带的大量热量难以做到有效回收。目前也有相关技术研究对高湿物料进行干燥处理，如专利CN1094669904A给出了一种伸缩式炉排结构的垃圾气化燃烧炉及气化燃烧处理工艺，通过设置伸缩式炉排，实现了向气化燃烧炉内的连续送料，提高了热空气与物料的接触面积；同时使用烟气对物料进行干燥，实现了对烟气中热量的回收利用；但是，由于垃圾气化燃烧产生的烟气含湿量较大，通过直接接触对物料进行干燥，较难达到干燥效果。通过对现有技术进行研究可知，目前高湿固废物料因含有较高水分，在进行气化反应时，会导致气化炉炉温降低，气化反应困难；同时高湿固废物料气化产物燃烧后排放的烟气中仍含有大量水分，携带过多热量不能够被有效利用，而且容易在烟道中冷凝，会对烟道造成腐蚀。综上所述，针对高湿固废的能源化利用，目前尚缺少有效的方法。
技术实现思路
本申请通过提供一种适用于高湿固废物料的气化燃烧利用方法及系统，用于解决现有技术中高湿固废物料因含有较高水分，在进行气化反应时，会导致气化炉炉温降低，气化反应困难的问题，同时也为了解决目前湿固废物料气化产物燃烧后排放的烟气中仍含有大量水分，携带过多热量不能够被有效利用，而且容易在烟道中冷凝，会对烟道造成腐蚀的问题，本申请设计了一种适用于高湿固废物料的气化燃烧利用方法，首先对高湿固废物料先进行干燥处理，再将干燥后的固废物料进行气化反应，固废物料气化反应产生的燃气作为能源进行燃烧，对燃烧产生的高温烟气中热量进行热回收；热回收包括对高温烟气中显热的回收和高温烟气中水分潜热的回收；高温烟气中水分潜热的回收通过使用低温喷淋水对高温烟气进行喷淋处理，析出烟气中的水分，同时捕集烟气中的颗粒物形成蓄热喷淋水，蓄热喷淋水先进行沉淀净化处理，然后对蓄热喷淋水中的热量进行转换回收，净化后的蓄热喷淋水释放热量后生成所述低温喷淋水；将蓄热喷淋水中回收的热量加热空气形成干燥热空气，将干燥热空气对高湿固废物料进行干燥处理。本申请首先通过在高湿固废物料进行气化反应前先进行干燥处理，降低物料中水分含量，提高气化反应效率，使得固废物料能够充分进行气化反应生成燃气。其次，将固废物料产生的燃气直接进行燃烧处理，通过能量转换的方式，以热水或蒸汽对外提供热能，也解决了现有技术中对燃气进行清洗后供气会冷凝产生焦油的问题。其三，本申请中提出了通过喷淋回收烟气中水分的热量的方式，结合现有技术中对烟气中显热的回收，可以充分回收燃气燃烧后产生的高温烟气中的热量，实现了对烟气所含热量的充分回收利用，也避免了排烟时大量水分在烟道中冷凝造成的烟道腐蚀问题。第四，将蓄热喷淋水中回收的热量加热空气形成干燥热空气，将干燥热空气对高湿固废物料进行干燥处理，完成了对回收的高湿烟气中水分的热量进行回收后的循环利用。干燥热空气对高湿固废物料进行干燥的同时，不仅降低了水分含量，而且对物料进行了加热，有利于维持气化炉的气温，提高气化效率。第五，含热喷淋水提供热量后降温产生的低温喷淋水再参与对高温烟气是喷淋处理。该设计可以达到对喷淋水中热量回收的同时实现对热量媒介-水的循环利用。进一步的，本申请设计对高湿固废物料进行干燥处理后排出的低温含湿废气经加热后分两部分利用，一部分作为气化剂参与所述固废物料进行气化反应，另一部分作为燃烧氧化剂参与所述燃气的燃烧。对高湿固废物料进行干燥处理后的低温含湿废气本身会具有较刺鼻的气味，直接排出会造成空气污染。而干燥的固废物料进行气化反应也需要利用空气和水蒸气作为气化剂，燃气燃烧也需要氧气，因此将干燥高湿固废物料后的低温含湿废气加热后分别参与固废物料的气化反应和燃气的燃烧反应，一方面实现了废气的循环利用，同时避免了废气造成的空气污染。进一步的，本申请设计使用热泵回收净化后的蓄热喷淋水中的热量；使用热泵转化生成的高品质热量加热空气形成干燥热空气。通过热泵回收净化后的蓄热喷淋水中的热量后，再经过热泵进行内部热量转移生成高品质的热量，使用热泵释放的高品质热量加热空气形成干燥热空气。进一步的，本申请设计高温烟气中显热的回收利用通过高温烟气依次与低温含湿废气、锅炉补水进行热交换；首先，低温含湿废气与高温烟气发生间壁式热交换；然后，锅炉补水与高温烟气发生间壁式热交换，使得所述高温烟气放热，同时高温烟气中的水分冷凝产生蓄热冷凝水，所述蓄热冷凝水与所述蓄热喷淋水一起沉淀净化后流入热泵参与热量的回收。低温含湿废气与高温烟气进行热交换，低温含湿废气吸收高温烟气的热量加热升温，回收高温烟气的部分热量，同时高温的废气也有利于提高气化炉炉温，提高气化反应效率。此外高温的废气还可以促进燃气本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种适用于高湿固废物料的气化燃烧利用方法，其特征在于：/n对高湿固废物料先进行干燥处理，再将干燥后的固废物料进行气化反应，固废物料气化反应产生的燃气作为能源进行燃烧，对燃烧产生的高温烟气中热量进行热回收；/n所述热回收包括对高温烟气中显热的回收和高温烟气中水分潜热的回收；所述高温烟气中水分潜热的回收通过使用低温喷淋水对高温烟气进行喷淋处理，析出烟气中的水分，同时捕集烟气中的颗粒物，生成蓄热喷淋水；蓄热喷淋水先进行沉淀净化处理，然后回收净化后的蓄热喷淋水中的热量，所述净化后的蓄热喷淋水释放热量后生成所述低温喷淋水；/n从净化后的蓄热喷淋水中回收的热量加热空气形成干燥热空气，利用干燥热空气对高湿固废物料进行干燥处理。/n

【技术特征摘要】
1.一种适用于高湿固废物料的气化燃烧利用方法，其特征在于：
对高湿固废物料先进行干燥处理，再将干燥后的固废物料进行气化反应，固废物料气化反应产生的燃气作为能源进行燃烧，对燃烧产生的高温烟气中热量进行热回收；
所述热回收包括对高温烟气中显热的回收和高温烟气中水分潜热的回收；所述高温烟气中水分潜热的回收通过使用低温喷淋水对高温烟气进行喷淋处理，析出烟气中的水分，同时捕集烟气中的颗粒物，生成蓄热喷淋水；蓄热喷淋水先进行沉淀净化处理，然后回收净化后的蓄热喷淋水中的热量，所述净化后的蓄热喷淋水释放热量后生成所述低温喷淋水；
从净化后的蓄热喷淋水中回收的热量加热空气形成干燥热空气，利用干燥热空气对高湿固废物料进行干燥处理。


2.如权利要求1所述的适用于高湿固废物料的气化燃烧利用方法，其特征在于：
对高湿固废物料进行干燥处理后排出的低温含湿废气经加热后分两部分利用，一部分作为气化剂参与所述固废物料进行气化反应，另一部分作为燃烧氧化剂参与所述燃气的燃烧。


3.如权利要求2所述的适用于高湿固废物料的气化燃烧利用方法，其特征在于：使用热泵回收净化后的蓄热喷淋水中的热量；使用热泵转化生成的高品质热量加热空气形成干燥热空气。


4.如权利要求3所述的适用于高湿固废物料的气化燃烧利用方法，其特征在于：所述高温烟气中显热的回收利用通过高温烟气依次与所述低温含湿废气、锅炉补水进行热交换；其中：
第一步，所述低温含湿废气与高温烟气发生间壁式热交换；
第二步，所述锅炉补水与高温烟气发生间壁式热交换，使得所述高温烟气放热，同时高温烟气中的水分冷凝产生蓄热冷凝水，所述蓄热冷凝水与所述蓄热喷淋水一起参与所述热泵对热量的回收。


5.如权利要求4所述的适用于高湿固废物料的气化燃烧利用方法，其特征在于：所述锅炉补水与高温烟气热交换后，温度升高，形成待加热的水，所述燃气燃烧产生热量对待加热的水加热产生热水/蒸汽，热水/蒸汽向用户输送热能。


6.一种适用于高湿固废物料的气化燃烧利用系统，其特征在于：包括干燥器、气化炉、燃气锅炉、余热回收装置；
所述干燥器开设有进料口和出料口，所述干燥器在进料口一侧开设有空气进口，所述空气进口内设置有空气加热器；所述出料口与气化炉物料进口相连接；
所述气化炉还开设有燃气出口，所述燃气出口与燃气锅炉的燃气进口相连接；所述燃气锅炉还开设有第一烟气出口和热水/蒸汽出口；
所述余热回收装置包括空气预热器、冷凝器、喷淋塔、蓄热水箱和热泵，所述第一烟气出口与空气预热器第一烟气进口相连接，所述空气预热器还包括第二烟气出口，所述冷凝器包括第二烟气进口和第三烟气出口，所述第二烟气出口与第二烟气进口相连接；所述喷淋塔包括喷淋塔进气口、...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐惠斌，马驰，王威宇，高健，朱海鹏，郭兴龙，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32