有机固废低焦油气化发电系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了有机固废低焦油气化发电系统及方法。该系统包括双氧化层气化炉、气固分离装置、换热装置、焚烧装置、洗涤装置、气液分离装置和内燃机组，双氧化层气化炉包括进料装置、反应区炉体、炉顶气化剂进气口、高于套筒所在区域的中段气化剂进气口、炉底气化剂进气口、设在位于环形空腔所在的区域内的煤气出气口、气化剂分布调节器和排渣装置，炉腔上段设有布料装置、中段设有套筒、底部设有炉篦，套筒与炉壁之间形成环形空腔，套筒上部为上宽下窄结构且套筒上端止抵于炉壁。采用该系统可解决有机固废在气化过程中燃气品质不稳定、焦油含量难控制等问题，能显著提高有机固废利用率以及供电效率。及供电效率。及供电效率。

【技术实现步骤摘要】
有机固废低焦油气化发电系统及方法


[0001]本专利技术属于固体废弃物资源化应用领域，具体而言，涉及有机固废低焦油气化发电系统及方法。

技术介绍

[0002]垃圾衍生燃料(Refuse Derived Fuel，RDF)指的是对固体可燃性垃圾进行破碎、分选、干燥、压缩成型等一系列处理制备而成的燃料。相比于原生垃圾，成型RDF具有热值高、燃烧稳定、贮存运输方便等优势，广泛应用于干燥工程、水泥制造、供热工程和发电工程等垃圾能源化领域。RDF的理化性质和组成差异较大，原因在于各地区的生活习惯、经济水平、气候条件等均有差异。在国内现有RDF成型工艺中，为了保证RDF的热值处于同一水平，可以在制造过程中添加一定比例的燃煤或其他高热值物料来调控。
[0003]目前RDF在发电工程上的应用主要以焚烧发电为主，能够实现热电转换利用，但RDF焚烧发电同现有的垃圾焚烧发电技术类似，仍存在一些问题，例如热电转换利用率低，容易产生二噁英等有毒有害气体；或者虽能提高垃圾热电转化效率，对二噁英的排放也有一定的抑制作用，但热电转换效率和二噁英的源头治理工艺仍有很大的提升优化空间；此外，焚烧发电还存在着设备投资大、运行成本高等经济性问题。气化技术作为一种能源清洁高效利用技术，近年来逐步应用到生物质、生活垃圾、污泥等有机固体废弃物的资源化处置上，而如何实现RDF的低焦油气化处理和高效利用仍有待进一步研究。

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有机固废低焦油气化发电系统及方法。采用该系统可解决有机固废在气化过程中燃气品质不稳定、焦油含量难控制等问题，能显著提高有机固废利用率以及供电效率。
[0005]根据本专利技术的第一个方面，本专利技术提出了一种有机固废低焦油气化发电系统。根据本专利技术的实施例，该系统包括：
[0006]双氧化层气化炉，所述双氧化层气化炉包括进料装置、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、气化剂分布调节器和排渣装置，其中：
[0007]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炉壁和炉腔，所述炉腔上段设有布料装置、中段设有套筒、底部设有炉篦，所述套筒与所述炉壁之间形成有环形空腔，所述套筒上部为上宽下窄结构且所述套筒的上端止抵于所述炉壁；
[0008]所述炉顶气化剂进气口设在所述炉壁的上部和/或顶部上，所述炉顶气化剂进气口延伸至所述炉腔内；
[0009]所述中段气化剂进气口设在所述炉壁的中部且高于所述套筒所在区域布置，所述中段气化剂进气口延伸至所述炉腔内；
[0010]所述炉底气化剂进气口设在所述炉壁的下部且位于所述炉篦的下方，所述炉底气化剂进气口延伸至所述炉腔内并与所述炉篦的下部连通；
[0011]所述煤气出气口设在所述炉壁的中部且位于所述环形空腔所在的区域内；
[0012]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]气固分离装置，所述气固分离装置包括粗煤气进口、固体颗粒出口和除尘煤气出口，所述粗煤气进口与所述煤气出气口相连；
[0014]换热装置，所述换热装置包括低温介质进口、高温介质出口、高温煤气进口和换热后煤气出口，所述高温煤气进口与所述除尘煤气出口相连；
[0015]焚烧装置，所述焚烧装置包括燃料进口和高温烟气出口，所述燃料进口与所述换热后低温煤气出口相连；
[0016]洗涤装置，所述洗涤装置包括依次相连的一级洗涤塔和二级洗涤塔，所述一级洗涤塔为双竖管洗涤器，所述一级洗涤塔具有换热后低温煤气进口和洗涤水进口，所述二级洗涤塔具有碱液进口和初级净化煤气出口，所述换热后低温煤气进口与所述换热后低温煤气出口相连；
[0017]气液分离装置，所述气液分离装置包括初级净化煤气进口和净化后煤气出口，所述初级净化煤气进口与所述初级净化煤气出口相连；
[0018]内燃机组，所述内燃机组的燃料进口通过煤气缓冲罐与净化后煤气出口相连，所述内燃机组的电能输出端与电网相连。
[0019]本专利技术上述实施例的有机固废低焦油气化发电系统至少具有以下优点：1、采用双氧化层气化炉，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的设置，可实现气化剂多级供应，进而可通过精准稳定的多级氧化实现氧化层的稳定控制，使燃气中的焦油充分裂解，从而既提高了获得的煤气的品质，又保证了灰渣较低的含碳量；通过调节不同位置气化剂的供应量、中段气化剂进气口的位置可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；设置炉篦气化剂分布调节器能够更好的适应炉底气化剂进气口小流量情况下的均匀布气；通过在炉壁与套筒之间形成环形空腔能够实现燃气内颗粒物的沉降，从而有效降低颗粒物含量，同时环形空腔区域具有较高热量，煤气出气口燃气温度较高，更适合进行二次燃烧；惰性气体吹扫进气口、进料缓冲仓和渣仓的充卸压设计能够有效保证气化炉运行的安全性；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。2、采用湿法降温净化工艺，能够实现合成气高效降温，有效脱除气体中的灰尘、焦油和含硫气体。3、工艺中设置焚烧装置，可以为RDF气化后续工艺提供了另外一种途径，煤气可以进焚烧炉进行余热利用，也可以进入内燃机组发电。4、该系统原料适用性广，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发电处理，尤其适用于秸秆、污泥等均质有机固废或多源有机固废混合挤压成型的均质化RDF。
[0020]另外，根据本专利技术上述实施例的有机固废低焦油气化发电系统还可以具有如下附加的技术特征：
[0021]在本专利技术的一些实施例中，有机固废低焦油气化发电系统至少满足以下条件之一：所述气固分离装置为旋风除尘器或袋式除尘器；所述换热装置为流化床换热器、间壁式
换热器或夹套式换热器；所述焚烧装置为焚烧炉；所述气液分离装置为捕滴器；有机固废低焦油气化发电系统进一步包括：与内燃机组配套使用的第一余热回收装置和/或与焚烧装置配套使用的第二余热回收装置。
[0022]在本专利技术的一些实施例中，有机固废低焦油气化发电系统至少满足以下条件之一：所述双氧化层气化炉包括多个炉顶气化剂进气口和/或多个中段气化剂进气口，所述多个炉顶气化剂进气口在所述炉壁的上部和/或所述炉壁的顶部上均匀布置，所述多个中段气化剂进气口沿所述炉壁的周向均匀、水平布置；所述炉篦可旋转设置，且所述炉篦上形成有布风口；所述进料装置包括至少一个进料通道，每个所述进料通道由上到下依次布置有进料口、进料缓冲仓上阀、进料缓冲仓、进料缓冲仓下阀和惰性气体吹扫进气口，所述进料缓冲仓的侧部形成有进料缓冲仓充泄压口；所述炉壁顶部通过过渡仓与所述进料装置相连，所述过渡仓与所述炉腔连通且所述过渡仓的侧壁上布置有所述炉顶气化剂进气口；所述炉壁外侧为膜式水冷壁或夹套水冷壁。
[0023]在本专利技术的一些实施例中，有机固废低焦油气化发电系统至少满足以下条件之一本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种有机固废低焦油气化发电系统，其特征在于，包括：双氧化层气化炉，所述双氧化层气化炉包括进料装置、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、气化剂分布调节器和排渣装置，其中：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炉壁和炉腔，所述炉腔上段设有布料装置、中段设有套筒、底部设有炉篦，所述套筒与所述炉壁之间形成有环形空腔，所述套筒上部为上宽下窄结构且所述套筒的上端止抵于所述炉壁；所述炉顶气化剂进气口设在所述炉壁的上部和/或顶部上，所述炉顶气化剂进气口延伸至所述炉腔内；所述中段气化剂进气口设在所述炉壁的中部且高于所述套筒所在区域布置，所述中段气化剂进气口延伸至所述炉腔内；所述炉底气化剂进气口设在所述炉壁的下部且位于所述炉篦的下方，所述炉底气化剂进气口延伸至所述炉腔内并与所述炉篦的下部连通；所述煤气出气口设在所述炉壁的中部且位于所述环形空腔所在的区域内；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；气固分离装置，所述气固分离装置包括粗煤气进口、固体颗粒出口和除尘煤气出口，所述粗煤气进口与所述煤气出气口相连；换热装置，所述换热装置包括低温介质进口、高温介质出口、高温煤气进口和换热后煤气出口，所述高温煤气进口与所述除尘煤气出口相连；焚烧装置，所述焚烧装置包括燃料进口和高温烟气出口，所述燃料进口与所述换热后低温煤气出口相连；洗涤装置，所述洗涤装置包括依次相连的一级洗涤塔和二级洗涤塔，所述一级洗涤塔为双竖管洗涤器，所述一级洗涤塔具有换热后低温煤气进口和洗涤水进口，所述二级洗涤塔具有碱液进口和初级净化煤气出口，所述换热后低温煤气进口与所述换热后低温煤气出口相连；气液分离装置，所述气液分离装置包括初级净化煤气进口和净化后煤气出口，所述初级净化煤气进口与所述初级净化煤气出口相连；内燃机组，所述内燃机组的燃料进口通过煤气缓冲罐与净化后煤气出口相连，所述内燃机组的电能输出端与电网相连。2.根据权利要求1所述的有机固废低焦油气化发电系统，其特征在于，至少满足以下条件之一：所述气固分离装置为旋风除尘器或袋式除尘器；所述换热装置为流化床换热器、间壁式换热器或夹套式换热器；所述焚烧装置为焚烧炉；所述气液分离装置为捕滴器；进一步包括：与内燃机组配套使用的第一余热回收装置和/或与焚烧装置配套使用的第二余热回收装置。3.根据权利要求1所述的有机固废低焦油气化发电系统，其特征在于，至少满足以下条
件之一：所述双氧化层气化炉包括多个炉顶气化剂进气口和/或多个中段气化剂进气口，所述多个炉顶气化剂进气口在所述炉壁的上部和/或所述炉壁的顶部上均匀布置，所述多个中段气化剂进气口沿所述炉壁的周向均匀、水平布置；所述炉篦可旋转设置，且所述炉篦上形成有布风口；所述进料装置包括至少一个进料通道，每个所述进料通道由上到下依次布置有进料口、进料缓冲仓上阀、进料缓冲仓、进料缓冲仓下阀和惰性气体吹扫进气口，所述进料缓冲仓的侧部形成有进料缓冲仓充泄压口；所述炉壁顶部通过过渡仓与所述进料装置相连，所述过渡仓与所述炉腔连通且所述过渡仓的侧壁上布置有所述炉顶气化剂进气口；所述炉壁外侧为膜式水冷壁或夹套水冷壁。4.根据权利要求3所述的有机固废低焦油气化发电系统，其特征在于，至少满足以下条件之一：所述进料装置包括两个所述进料通道，两个所述进料通道的进料缓冲仓之间设有连通阀门；所述进料通道的出料端与所述过渡仓连通且位于所述炉顶气化剂进气口的上方；所述套筒上端距离所述进料缓冲仓下阀的高度与所述反应区炉体总高度的比值为(0.4～0.8)：1，所述套筒下端距离所述炉篦顶部的高度与所述反应区炉体总高度的比值为(0.2～0.6)：1，所述套筒的高度与所述反应区炉体内径的比值为(0.2～0.6)：1；所述反应区炉体的内径为0.3～8m，所述环形空腔的最大厚度与所述反应区炉体内径的比值(0.1～0.3)：1。5.根据权利要求1所述的有机固废低焦油气化发电系统，其特征在于，至少满足以下条件之一：所述炉壁的下部呈倒锥形结构，所述炉壁上与所述炉篦对应的区域设有用于破碎灰渣的刮刀，所述倒锥形结构的底部形成有出渣口，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵明，杨竹，董卫果，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：