一种可燃碳基质废弃物热化学处理方法及设备技术

本发明专利技术公开一种可燃碳基质废弃物热化学处理方法及设备，包括：炉体；炉体内壁设置有耐火水泥保温层；炉体周壁顶部设置有若干个进气管；炉体顶面设置有端盖；耐火水泥保温层顶部和底部分别等间距设置有若干弧形管；进气管的一端贯穿炉体与耐火水泥保温层内顶部的弧形管连通；进气管的另一端依次连通有孔板流量计和分气装置；分气装置连通有罗茨鼓风机；耐火水泥保温层内竖向设置有若干出气管；出气管两端分别与弧形管连通；位于耐火水泥保温层底部的弧形管内圈侧壁连通有若干的喷头；炉体外壁底部设置有回收装置，能够实现增加产出气中可燃气体组分，增加气体的热值，减少反应过程中产生的焦油量。产生的焦油量。产生的焦油量。

【技术实现步骤摘要】
一种可燃碳基质废弃物热化学处理方法及设备


[0001]本专利技术涉及可再生能源领域的生物质能再利用
，特别是涉及一种可燃碳基质废弃物热化学处理方法及设备。

技术介绍

[0002]生物质能具有可再生性、低污染性、广泛分布性的特点，因此对生物质能开发利用的研究是我国可持续发展技术的重要内容之一。该领域的生物质气化技术是生物质热化学转化技术中最为重要的一种形式，它作为一种高效清洁的使用方法，在提高生物质利用率及减少污染方面有重要作用，对提高农村生活水平、改善生态环境、保障国家能源安全等方面具有重要意义。
[0003]目前以空气作为气化剂的生物质气化机组，因为空气含有很高的惰性成分—79％的氮气，不仅不参与气化反应，反而稀释了产出燃气中可燃组分的含量，从而降低了燃气的热值。同时，当前生物质气化机组普遍存在的焦油问题成为制约生物质气化技术发展的主要瓶颈；焦油是生物质气化过程中不可避免的副产物，成分非常复杂，大部分是苯的衍生物及多环芳烃，并且其在高温时呈气态，与可燃气完全混合，而在低温时(一般低于200℃)凝结为黏稠的液态，分离和处理较为困难。
[0004]生物质气化的基本原理是将生物质原料在气化剂(空气，氧气或水蒸气等)的参与下进行不完全燃烧,使较高分子量的有机碳氢化合物链裂解,变成较低分子量的CO、H2、CH4等可燃性气体；因此，生物质气化方法包含2个内容，即热化学过程和保证热化学过程顺利进行所需条件的装置，热化学过程是相当复杂的，下述化学反应式可以近似地描述该过程：
[0005]C+O2/>←→
CO2+394kJ
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(1)
[0006]C+CO2
←→
2CO
‑
172kJ
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(2)
[0007]H2O+CO
←→
CO2+H2
‑
2.89kJ
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(3)
[0008]H2O+C
←→
CO+H2
‑
175kJ
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(4)
[0009]C+2H2
←→
CH4+75kJ
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(5)
[0010]在上述5个化学反应式中，式(1)是至关重要的，通过式(1)的氧化反应所放出的热量使炉内的温度升高，保证其余反应能够顺利进行。试验表明，温度是衡量气化过程进行顺利与否的一个重要影响因素，要使气化过程顺利地进行，能量的供给是必不可少的，气化反应总体上是一个吸热反应，装置内反应区的温度对气体中可燃成分的比例以及气化强度有重要影响，随着反应温度的升高，气化速率随之加快，CO2含量减少，可燃成分增加；将上述5个化学反应式加合，则得：
[0011]4C+O2+2H2O
→
CO2+2CO+CH4+121kJ
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(6)
[0012]式(6)表明，当75％的C元素被气化为可燃气体后，余下的121kJ热量已不足以驱动反应式(2)，(4)的进行，而反应式(3)，(5)因为没有CO、H2也不能进行，因此气化效率的最高值为75％左右，余下的热量主要消耗在空气和原料的升温过程中，气体和灰分也带出了大量的热。
[0013]传统的气化工艺是将气化剂(室温)通过鼓风机直接送到炉体(1)中部参与气化反应，气化剂温度较低，会吸收一部分热量，降低气化效率，而生产出的粗燃气经过多级的复合方式净化(包括旋风除尘、降温、水洗、分离、过滤等)后，送给用户使用；
[0014]传统气化工艺会产出一定量的焦油，这些焦油是通过物理方法使之发生了转移，具有焦油去除率低，洗焦废水污染环境的局限性。
[0015]随着生物质气化气使用范围的不断拓展，对产出气的使用要求也越来越高，要求产出气中焦油、灰含量低于10mg/Nm3或更低，但由于原料、操作方法等因素的影响，绝大多数实际运行的机组焦油、灰含量高于使用要求，带来不同程度的问题。

技术实现思路

[0016]本专利技术的目的是提供一种可燃碳基质废弃物热化学处理方法及设备，以解决上述现有技术存在的问题，能够实现增加产出气中可燃气体组分，增加气体的热值，减少反应过程中产生的焦油量。
[0017]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：本专利技术提供一种可燃碳基质废弃物热化学处理设备，包括：炉体；所述炉体内壁设置有耐火水泥保温层；所述炉体周壁顶部设置有若干个进气管；所述炉体顶面设置有端盖；所述耐火水泥保温层顶部和底部分别等间距设置有若干弧形管；所述进气管的一端贯穿所述炉体与所述耐火水泥保温层内顶部的所述弧形管连通；所述进气管的另一端依次连通有孔板流量计和分气装置；所述分气装置连通有罗茨鼓风机；所述耐火水泥保温层内竖向设置有若干出气管；所述出气管两端分别与所述弧形管连通；位于所述耐火水泥保温层底部的所述弧形管内圈侧壁连通有若干的喷头；所述炉体外壁底部设置有回收装置。
[0018]优选的，在进气管上安装孔板流量计，测试三路管道中的气体流量，保证气化剂均匀输送至进气管内；气化剂在出气管内得到扩散，流速降低。
[0019]所述喷头轴线方向与所述耐火水泥保温层内壁出气端半径方向夹角为45
°‑
60
°
。
[0020]优选的，喷头的倾斜设置增加了气化剂与物料的接触度，使物料能够充分气化反应。
[0021]所述炉体外壁设置有岩棉保温层。
[0022]所述炉体底面可拆卸连接有炉排。
[0023]所述回收装置包括回收壳体；所述炉体底部设置于所述回收壳体内腔内；所述炉排连通所述炉体内腔与所述回收壳体内腔；所述回收壳体周壁与炉体底部周壁之间形成排气腔；所述回收壳体周壁周向等距设置有若干排气管；所述排气管一端连通所述排气腔。
[0024]一种可燃碳基质废弃物热化学处理方法，包括如下步骤：
[0025]步骤一，打开所述端盖，向所述炉体内投放物料；气化剂通过所述罗茨鼓风机分三路均匀输送至所述进气管；
[0026]步骤二，所述进气管中的气化剂进入到位于所述耐火水泥保温层顶部的所述弧形管内，再进入所述出气管内；所述炉体运行过程中使所述耐火水泥保温层进行初步预热；
[0027]步骤三，气化剂在所述出气管完成预热后，随着炉体内物料继续燃烧，使气化剂在所述出气管内进行二次预热；
[0028]步骤四，两次预热完成的气化剂从所述出气管进入位于所述耐火水泥保温层底部
的弧形管内，再由所述喷头喷出，进入炉体内腔与物料进行反应；
[0029]步骤五，气化剂与物料参加反应后生成二氧化碳、水蒸气、一氧化碳、氢气、热量等，气体向下行进继续参与反应，产生的热量提供给还原反应和提升所述炉体内腔的温度。
[0030]所述步骤一中，所述罗茨鼓风机出口处设置有分气装置，并设置有三路进气管，在所述进气管上安装所述孔板流量计(9)，测量进气管中的气体流量。
[0031]所述步骤二和步骤三中，预热时，在炉体运本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可燃碳基质废弃物热化学处理设备，其特征在于，包括：炉体(1)；所述炉体(1)内壁设置有耐火水泥保温层(2)；所述炉体(1)周壁顶部设置有若干个进气管(3)；所述炉体(1)顶面设置有端盖(5)；所述耐火水泥保温层(2)顶部和底部分别等间距设置有若干弧形管(11)；所述进气管(3)的一端贯穿所述炉体(1)与所述耐火水泥保温层(2)内顶部的所述弧形管(11)连通；所述进气管(3)的另一端依次连通有孔板流量计(9)和分气装置；所述分气装置连通有罗茨鼓风机；所述耐火水泥保温层(2)内竖向设置有若干出气管(4)；所述出气管(4)两端分别与所述弧形管(11)连通；位于所述耐火水泥保温层(2)底部的所述弧形管(11)内圈侧壁连通有若干的喷头(12)；所述炉体(1)外壁底部设置有回收装置。2.根据权利要求1所述的一种可燃碳基质废弃物热化学处理设备，其特征在于：所述喷头(12)轴线方向与所述耐火水泥保温层(2)内壁出气端半径方向夹角为45
°‑
60
°
。3.根据权利要求1所述的一种可燃碳基质废弃物热化学处理方法及设备，其特征在于：所述炉体(1)外壁设置有岩棉保温层(10)。4.根据权利要求3所述的一种可燃碳基质废弃物热化学处理设备，其特征在于：所述炉体(1)底面连接有炉排(6)。5.根据权利要求1所述的一种可燃碳基质废弃物热化学处理设备，其特征在于：所述回收装置包括回收壳体(7)；所述炉体(1)底部设置于所述回收壳体(7)内腔内；所述炉排(6)连通所述炉体(1)内腔与所述回收壳体(7)内腔；所述回收壳体(7)周壁与炉体(1)底部周壁之间形成排气腔；所述回收壳体(7)周壁周向等距设置有若干排气管(8)；所述排气管(8)一端连通所述排气腔。6.一种可燃碳基质废弃物热化学处理方法，基于权利要求1所述的一种可燃碳基质废弃物热化学处理设备，其特征在于：包括如下步骤：步骤一，打开所述端盖(5)，向所述炉体(1)内投放物料；气化剂通过所述罗茨鼓风机分三路均匀输送至所述进气管(3)；步骤二，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘建坤，李晓伟，王晓明，李明洋，张大雷，
申请(专利权)人：辽宁省能源研究所有限公司，
类型：发明
国别省市：