双层炉体固定床气化炉及有机固废气化方法技术

本发明专利技术公开了双层炉体固定床气化炉及有机固废气化方法。其中，双层炉体固定床气化炉包括渣仓、膜式水冷壁、炉篦、刮刀、下段炉体、上段炉体、布料装置、进料缓冲仓、进料口、进料缓冲仓上阀、进料缓冲仓下阀、渣仓上阀、渣仓下阀、炉底气化剂进气口、煤气出气口、炉顶气化剂进气口、进料缓冲仓充泄压口、渣仓充泄压口、中段气化剂进气口、惰性气体吹扫进气口、气化剂分布调节器。该双层炉体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，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。题。题。

【技术实现步骤摘要】
双层炉体固定床气化炉及有机固废气化方法


[0001]本专利技术涉及固废处理处置与资源化领域，具体而言，本专利技术涉及双层炉体固定床气化炉及有机固废气化方法。

技术介绍

[0002]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惰性气体产物和不可燃固体产物，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，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加工利用；同时有机固废原料中灰分会富集在热解炭中。气化通常以空气、氧气、水蒸气或者二氧化碳等作为气化介质，气化过程有机固废可能发生部分氧化实现自供热，同时使有机组分裂解或转化为不可凝小分子气体，从而以可燃气为主要产物。
[0003]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，顺流式气化炉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，逆流式气化炉存在焦油含量高、进料口煤气泄漏的问题。可见，现有的有机固废气化炉仍有待改进。

技术实现思路

[0004]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双层炉体固定床气化炉及有机固废气化方法。该双层炉体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，解决逆流式气化装置焦油含量多、进料口煤气泄漏，顺流式气化装置固相残留物中含碳量高的问题。
[0005]在本专利技术的一个方面，本专利技术提出了一种双层炉体固定床气化炉。根据本专利技术的实施例，该双层炉体固定床气化炉包括：
[0006]进料装置；
[0007]反应区炉体，所述反应区炉体设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；其中，所述上段炉体的直径小于所述下段炉体的直径，所述上段炉体套设在所述下段炉体内，所述上段炉体与所述下段炉体之间形成有环形空腔，所述环形空腔顶部设有密封件；所述上段炉体内的上方设有布料装置，所述下段炉体内的底部设有炉篦；
[0008]多个炉顶气化剂进气口，所述炉顶气化剂进气口设在位于所述环形空腔上方的所述上段炉体的侧壁上，延伸至所述上段炉体内；
[0009]至少一个中段气化剂进气口，所述中段气化剂进气口设在位于所述环形空腔侧方的所述下段炉体的侧壁上，并穿过所述上段炉体的侧壁，延伸至所述上段炉体内；
[0010]炉底气化剂进气口，所述炉底气化剂进气口设在下段炉体的底壁或底部侧壁上，延伸至所述下段炉体内，与所述炉篦的下部连通；
[0011]一个或多个煤气出气口，所述煤气出气口设在位于所述环形空腔侧方的所述下段炉体侧壁上，且位于所述中段气化剂进气口的上方，所述煤气出气口与所述环形空腔连通；
[0012]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在所述炉底气化剂进气口的出口端，且位于所述炉篦内；
[0013]排渣装置，所述排渣装置设在所述下段炉体的下方或侧下方。
[0014]根据本专利技术上述实施例的双层炉体固定床气化炉，气化剂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。本专利技术的双层炉体固定床气化炉，通过调节不同位置气化剂供应量、中段气化剂进气口位置，可以应对不同挥发份含量和固定碳含量的含碳有机固体的气化需求，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。上下段炉体形成较高的环形空腔区给燃气中的颗粒物提供了充足的沉降空间，减少可燃气中的颗粒物，并降低煤气出气口的可燃气温度，上段顺流和下段逆流的气体流动方式能够避免顶部进料口燃气泄漏。由此，该双层炉体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，解决逆流式气化装置焦油含量多、进料口煤气泄漏，顺流式气化装置固相残留物中含碳量高的问题。
[0015]另外，根据本专利技术上述实施例的双层炉体固定床气化炉还可以具有如下附加的技术特征：
[0016]在本专利技术的一些实施例中，所述进料装置由上至下依次包括进料口、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。
[0017]在本专利技术的一些实施例中，所述进料缓冲仓包括一个或两个。
[0018]在本专利技术的一些实施例中，所述进料缓冲仓包括两个，两个所述进料缓冲仓之间设有连通阀门。
[0019]在本专利技术的一些实施例中，所述上段炉体进一步包括过渡仓，所述过渡仓位于所述上段炉体的顶部，所述炉顶气化剂进气口设在所述过渡仓的侧壁上。
[0020]在本专利技术的一些实施例中，所述上段炉体的内径为0.3～8.0m，所述下段炉体的内径为0.4～8.0m。
[0021]在本专利技术的一些实施例中，所述上段炉体的高度为所述反应区炉体总高度的40％～80％，例如40％、50％、60％、70％、80％等。由此，可以保证上段炉体与下段炉体之间形成的环形空腔具有足够的高度，进一步有利于对可燃气产品进行降温，并给可燃气中的颗粒物提供了充足的沉降空间，减少可燃气中的颗粒物。
[0022]在本专利技术的一些实施例中，所述上段炉体距所述炉篦的高度为所述反应区炉体总
等。专利技术人发现，当气化剂采用水蒸气和富氧的混合气时，通过控制水蒸气的质量与富氧中氧气的体积之比在上述范围，可以使不同灰熔点的物料气化温度维持在灰渣的软化点温度以下，防止灰渣结渣影响气化炉正常运行。优选地，水蒸气的质量与富氧中氧气的体积之比设置为1.0～6.0kg/Nm3。更优选地，气化压力设置为100kPa时，水蒸气的质量与富氧中氧气的体积之比设置为约2.0kg/Nm3；气化压力设置为2MPa时，水蒸气的质量与富氧中氧气的体积之比设置为约5.0kg/Nm3。如果水蒸气的质量与富氧中氧气的体积之比过大，则可能使气化反应温度降低，造成煤气中有效组分一氧化碳和氢气等组分含量降低，煤气热值降低。如果水蒸气的质量与富氧中氧气的体积之比过小，则可能使气化反应温度升高使氧化层温度高于灰渣的软化点温度，使灰渣结渣气化炉不能正常运行。
[0038]在本专利技术的一些实施例中，所述气化剂为水蒸气和空气的混合气，所述气化剂的温度为40～70℃，例如40℃、50℃、60本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种双层炉体固定床气化炉，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；其中，所述上段炉体的直径小于所述下段炉体的直径，所述上段炉体套设在所述下段炉体内，所述上段炉体与所述下段炉体之间形成有环形空腔，所述环形空腔顶部设有密封件；所述上段炉体内的上方设有布料装置，所述下段炉体内的底部设有炉篦；多个炉顶气化剂进气口，所述炉顶气化剂进气口设在位于所述环形空腔上方的所述上段炉体的侧壁上，延伸至所述上段炉体内；至少一个中段气化剂进气口，所述中段气化剂进气口设在位于所述环形空腔侧方的所述下段炉体的侧壁上，并穿过所述上段炉体的侧壁，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设在下段炉体的底壁或底部侧壁上，延伸至所述下段炉体内，与所述炉篦的下部连通；一个或多个煤气出气口，所述煤气出气口设在位于所述环形空腔侧方的所述下段炉体侧壁上，且位于所述中段气化剂进气口的上方，所述煤气出气口与所述环形空腔连通；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在所述炉底气化剂进气口的出口端，且位于所述炉篦内；排渣装置，所述排渣装置设在所述下段炉体的下方或侧下方。2.根据权利要求1所述的双层炉体固定床气化炉，其特征在于，所述进料装置由上至下依次包括进料口、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；任选地，所述进料缓冲仓包括一个或两个。3.根据权利要求2所述的双层炉体固定床气化炉，其特征在于，所述进料缓冲仓包括两个，两个所述进料缓冲仓之间设有连通阀门；所述上段炉体进一步包括过渡仓，所述过渡仓位于所述上段炉体的顶部，所述炉顶气化剂进气口设在所述过渡仓的侧壁上。4.根据权利要求1所述的双层炉体固定床气化炉，其特征在于，所述上段炉体的内径为0.3～8.0m，所述下段炉体的内径为0.4～8.0m；任选地，所述上段炉体的高度为所述反应区炉体总高度的40％～80％；任选地，所述上段炉体距所述炉篦的高度为所述反应区炉体总高度的20％～60％；任选地，所述环形空腔的最大厚度与所述反应区炉体内径的比值为(0.1～0.3):1；任选地，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。5.根据权利要求1所述的双层炉体固定床气化炉，其特征在于，所述排渣装...

【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：清华大学，
类型：发明
国别省市：