有机固废外延环形空腔导气固定床气化炉及气化方法技术

本发明专利技术公开了有机固废外延环形空腔导气固定床气化炉及气化方法，所述气化炉包括进料装置、包括上段炉体和下段炉体的反应区炉体、炉顶气化剂进气口、中段气化剂进气口、炉底气化剂进气口、煤气出气口和排渣装置，上段炉体与下段炉体重合的部分形成外延环形空腔，煤气出气口设置在外延环形空腔对应的下段炉体的侧壁上且与外延环形空腔连通，排渣装置设置在水中且位于下段炉体的下方。该有机固废外延环形空腔导气固定床气化炉可应用于各类含碳有机固体的气化处理，解决了煤气与料层反方向移动的逆流式气化装置焦油含量多、进料口煤气泄漏的问题，同时解决了煤气与料层同方向移动的顺流式气化装置固相灰渣中含碳量高的问题。

【技术实现步骤摘要】
有机固废外延环形空腔导气固定床气化炉及气化方法
本专利技术涉及固废处理处置与资源化领域，具体而言，本专利技术涉及有机固废外延环形空腔导气固定床气化炉及气化方法。
技术介绍
目前国内具有较高热值或处理后有较高热值的有机固废常采用热化学转化的方式进行处理，通过热化学转化的方式能够实现有机固废的减量化、资源化和无害化。主要的热化学转化方式有焚烧、热解和气化，焚烧是指通入过量的空气让有机固废在高温下完全氧化成烟气和不可燃固体产物灰渣及飞灰，把高温烟气中的热能转化成电能进行利用，有机固废中含有的氮、硫、氯元素在完全氧化气氛下会转化为氮氧化物、硫氧化物、氯化氢等污染性气体；同时重金属在高温氧化气氛下会发生迁移部分进入烟气中。热解采用外加热的方式使固废中的有机组分裂解生成热解气、热解油和热解炭炭，由于有机固废组份复杂，大量氮、硫、氯、氧元素转移至热解油中，使热解油品质较低而难以经济利用；同时有机固废原料中灰分会富集在热解炭中。目前有机固废气化炉主要为料层中煤气与料层同方向移动的顺流式气化炉和料层中煤气与料层反方向移动的逆流式气化炉，顺流式气化炉中，物料和气化剂同时从上端进入炉体，可燃气从下端导出炉体，这种气化装置存在固相炉渣含碳量过高的问题；逆流式气化炉中，物料从上端进入炉体，气化剂从下端进入炉体，可燃气从上端导出炉体，逆流式气化装置存在焦油含量高、进料口煤气泄漏的问题。国内有机固废常用的气化炉采用负压状态来实现炉内燃气的排出和炉内反应条件的控制，可能会导致装置的可燃气中混入空气从而达到爆炸条件产生安全隐患，同时负压状态难以提升气体参与的一系列气化反应的反应速率从而限制气化炉处理量。
技术实现思路
本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本专利技术的一个目的在于提出有机固废外延环形空腔导气固定床气化炉及气化方法。该有机固废外延环形空腔导气固定床气化炉可应用于生活垃圾、医疗废物、有机危险废物、工业有机固废、生物质、煤等含碳有机固体的气化处理，解决了煤气与料层反方向移动的逆流式气化装置焦油含量多、进料口煤气泄漏的问题，同时解决了煤气与料层同方向移动的顺流式气化装置固相灰渣中含碳量高的问题。在本专利技术的一个方面，本专利技术提出了一种有机固废外延环形空腔导气固定床气化炉。根据本专利技术的实施例，该有机固废外延环形空腔导气固定床气化炉包括：进料装置；反应区炉体，所述反应区炉体设置在所述进料装置下方，所述反应区炉体包括上段炉体和下段炉体，所述上段炉体的外径小于所述下段炉体的内径，所述上段炉体部分套设在所述下段炉体内，所述上段炉体与所述下段炉体重合的部分形成外延环形空腔，所述外延环形空腔顶部设有密封件；所述下段炉体内的底部设有炉篦；炉顶气化剂进气口，所述炉顶气化剂进气口设置在所述上段炉体顶部的侧壁上，并延伸至所述上段炉体内；中段气化剂进气口，所述中段气化剂进气口设置在所述炉顶气化剂进气口下方，所述中段气化剂进气口设置在所述上段炉体的侧壁上，并延伸至所述上段炉体内；炉底气化剂进气口，所述炉底气化剂进气口与所述炉篦的下部连通；煤气出气口，所述煤气出气口设置在所述外延环形空腔对应的所述下段炉体的侧壁上，所述煤气出气口与所述外延环形空腔连通；排渣装置，所述排渣装置设置在水中且位于所述下段炉体的下方。根据本专利技术上述实施例的有机固废外延环形空腔导气固定床气化炉，通过炉顶气化剂进气口、中段气化剂进气口和炉底气化剂进气口，实现气化剂多级供应，通过精准稳定的多级氧化实现氧化层的稳定控制，让燃气中的焦油充分裂解，从而既提高了产出可燃气的品质，又保证了炉渣较低的含碳量。本专利技术实施例的上段顺流和下段逆流的气体流动方式能有效避免传统逆流式气化炉顶部进料口燃气泄漏造成的环境污染，采用外延出气的方式减少了炉内高温区构件，避免了结渣问题发生，同时竖直向上的外延环形空腔能有效减少燃气中颗粒物。另外采用灰盘液封湿法排渣的方式能够有效的控制炉内的正压状态，降低气化炉的安全隐患。由此，该有机固废外延环形空腔导气固定床气化炉可应用于生活垃圾、医疗废物、有机危险废物、工业有机固废、生物质、煤等含碳有机固体的气化处理，解决了煤气与料层反方向移动的逆流式气化装置焦油含量多、进料口煤气泄漏的问题，同时解决了煤气与料层同方向移动的顺流式气化装置固相灰渣中含碳量高的问题。另外，根据本专利技术上述实施例的有机固废外延环形空腔导气固定床气化炉还可以具有如下附加的技术特征：在本专利技术的一些实施例中，所述外延环形空腔的高度为所述反应区炉体总高度的10％～30％。在本专利技术的一些实施例中，所述外延环形空腔的宽度与反应区炉体内径的比值为(0.1～0.3):1。在本专利技术的一些实施例中，所述排渣装置包括灰盘、碎渣圈、炉篦支撑件和第一灰刀，所述灰盘设置在所述炉篦的下方，所述碎渣圈呈环状且套设在所述灰盘内水封里，且碎渣圈与上部炉体夹套焊接在一起，所述炉篦支撑件设置在所述炉篦的下方且位于所述碎渣圈内，所述第一灰刀呈犁刀形设置所述灰盘的内侧壁上。由此，灰盘与碎渣圈共同组成灰盘水封，由于炉内存在一定压力，把灰盘内的水挤压到一定高度实现有压液封，当炉内压力过大时气体会从水中冒出从而安全泄压，采用灰盘液封湿法排渣的方式能够有效的控制炉内的正压状态，降低气化炉的安全隐患。在本专利技术的一些实施例中，所述排渣装置还包括第二灰刀和破渣块，所述第二灰刀设置在所述炉篦支撑件的底部，所述破渣块设置在所述炉篦支撑件的侧壁上。在本专利技术的一些实施例中，所述气化炉还包括气化剂分布调节器，所述气化剂分布调节器可上下移动地设置在所述炉底气化剂进气口的出口端，且位于所述炉篦内。由此，气化剂分布调节器能够更好地适应炉底气化剂进气口小流量情况下的均匀布气。在本专利技术的一些实施例中，所述气化炉还包括布料装置，所述布料装置设置在所述上段炉体内的上方。由此，布料装置能够更好地实现物料在干燥层的均匀布料。在本专利技术的一些实施例中，所述炉顶气化剂进气口为多个，多个所述炉顶气化剂进气口沿周向对称设置。在本专利技术的一些实施例中，所述中段气化剂进气口为多个，多个所述中段气化剂进气口沿周向对称设置。在本专利技术的一些实施例中，所述煤气出气口为多个，多个所述煤气出气口沿周向对称设置。在本专利技术的一些实施例中，所述进料装置包括自上至下依次设置的进料口、进料缓冲仓上阀、进料缓冲仓、进料缓冲仓下阀、惰性气体吹扫进气口，所述进料缓冲仓的侧部设有进料缓冲仓充泄压口。由此，惰性气体吹扫进气口、进料缓冲仓的充卸压设计能够有效保证气化炉运行的安全性。在本专利技术的一些实施例中，所述上段炉体和所述下段炉体的外侧为膜式水冷壁或夹套水冷壁。由此，通过膜式水冷壁降低炉体向外辐射热量同时有效避免炉内因为高温产生的结渣现象，还能使煤气出气口燃气温度降低，同时较传统采用水夹套的方式可以有效避免鼓包造成的夹套爆炸的安全问题。在本专利技术的一些实施例中，所述膜式水冷壁为列管式膜式水冷壁或盘管式膜式水冷壁。在本专利技术的一些实施例中，所述上段炉体的内径为0.3～本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种有机固废外延环形空腔导气固定床气化炉，其特征在于，包括：/n进料装置；/n反应区炉体，所述反应区炉体设置在所述进料装置下方，所述反应区炉体包括上段炉体和下段炉体，所述上段炉体的外径小于所述下段炉体的内径，所述上段炉体部分套设在所述下段炉体内，所述上段炉体与所述下段炉体重合的部分形成外延环形空腔，所述外延环形空腔顶部设有密封件；所述下段炉体内的底部设有炉篦；/n炉顶气化剂进气口，所述炉顶气化剂进气口设置在所述上段炉体顶部的侧壁上，并延伸至所述上段炉体内；/n中段气化剂进气口，所述中段气化剂进气口设置在所述炉顶气化剂进气口下方，所述中段气化剂进气口设置在所述上段炉体的侧壁上，并延伸至所述上段炉体内；/n炉底气化剂进气口，所述炉底气化剂进气口与所述炉篦的下部连通；/n煤气出气口，所述煤气出气口设置在所述外延环形空腔对应的所述下段炉体的侧壁上，所述煤气出气口与所述外延环形空腔连通；/n排渣装置，所述排渣装置设置在水中且位于所述下段炉体的下方。/n

【技术特征摘要】
1.一种有机固废外延环形空腔导气固定床气化炉，其特征在于，包括：
进料装置；
反应区炉体，所述反应区炉体设置在所述进料装置下方，所述反应区炉体包括上段炉体和下段炉体，所述上段炉体的外径小于所述下段炉体的内径，所述上段炉体部分套设在所述下段炉体内，所述上段炉体与所述下段炉体重合的部分形成外延环形空腔，所述外延环形空腔顶部设有密封件；所述下段炉体内的底部设有炉篦；
炉顶气化剂进气口，所述炉顶气化剂进气口设置在所述上段炉体顶部的侧壁上，并延伸至所述上段炉体内；
中段气化剂进气口，所述中段气化剂进气口设置在所述炉顶气化剂进气口下方，所述中段气化剂进气口设置在所述上段炉体的侧壁上，并延伸至所述上段炉体内；
炉底气化剂进气口，所述炉底气化剂进气口与所述炉篦的下部连通；
煤气出气口，所述煤气出气口设置在所述外延环形空腔对应的所述下段炉体的侧壁上，所述煤气出气口与所述外延环形空腔连通；
排渣装置，所述排渣装置设置在水中且位于所述下段炉体的下方。


2.根据权利要求1所述的有机固废外延环形空腔导气固定床气化炉，其特征在于，所述外延环形空腔的高度为所述反应区炉体直径的10％～30％；
任选地，所述外延环形空腔的宽度与反应区炉体内径的比值为(0.1～0.3):1。


3.根据权利要求1所述的有机固废外延环形空腔导气固定床气化炉，其特征在于，所述排渣装置包括灰盘、碎渣圈、炉篦支撑件和第一灰刀，所述灰盘设置在所述炉篦的下方，所述碎渣圈呈环状且套设在所述灰盘内，所述炉篦支撑件设置在所述炉篦的下方且位于所述碎渣圈内，所述第一灰刀设置所述灰盘的内侧壁上；
任选地，所述排渣装置还包括第二灰刀和破渣块，所述第二灰刀设置在所述炉篦支撑件的底部，所述破渣块设置在所述炉篦支撑件的侧壁上。


4.根据权利要求1所述的有机固废外延环形空腔导气固定床气化炉，其特征在于，还包括气化剂分布调节器，所述气化剂分布调节器可上下移动地设置在所述炉底气化剂进气口的出口端，且位于所述炉篦内；
任选地，还包括布料装置，所述布料装置设置在所述上段炉体内的上方。


5.根据权利要求1所述的有机固废外延环形空腔导气固定床气化炉，其特征在于，所述炉顶气化剂进气口为多个，多个所述炉顶气化剂进气口沿周向对称设置；
任选地，所述中段气化剂进气口为多个，多个所述中段气化剂进气口沿周向对称设置；
任选地，所述煤气出气口为多个，多个所述煤气出气口沿周向对称设置。


6.根据权利要求1所述的有机固废外延环形空腔导气固定床气化炉，其特征在于，所述进料装置包括自上至下依次设置的进料口、进料缓冲仓上阀、进料缓冲...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵明，董卫果，杨竹，
申请(专利权)人：苏州允清环境能源科技有限公司，清华大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32