无焦油低温气化系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种无焦油低温气化系统及方法，包括气化装置、合成气净化装置、气柜和热烟气发生装置。气化装置包括气化炉，包括一次气化区、二次气化区和气化冷却区，一次气化区底部设置有一次气化剂配送装置，用于喷入第一气化剂，选用来自热烟气发生装置产生的温度为600~700℃、含氧量为8~15%的热烟气。一次气化区还设置有二次气化剂配送装置，二次气化区设置有三次气化剂配送装置，用于喷入第二气化剂，形成分级气化。第二气化剂选用高温空气，为空气与高温烟气换热所得。气化炉内采用T

【技术实现步骤摘要】
无焦油低温气化系统及方法


[0001]本专利技术涉及一种无焦油低温气化系统及方法，尤其涉及一种适用于生活垃圾及危险废物的无焦油气化系统及气化方法，属于气化领域。

技术介绍

[0002]生活垃圾往往成分复杂多变，且受到诸如城市发展水平、居民生活习惯等因素影响而存在较大差异。中国的生活垃圾包括厨余垃圾、塑料、纸张、玻璃等，而且通常因其含水率较高，影响其在焚烧炉中的燃烧稳定性，造成燃烧不充分或者爆燃等问题，而水分蒸发到烟气中使得烟气水分含量偏高，容易造成受热面和后续设备的腐蚀。气化则可以有效避免这些问题，还可以获得合成气，但由于生活垃圾里往往都含有一定量的低熔点碱金属和玻璃等，难以直接使用高温气化，因此普遍存在气化效率较低、气化炉稳定性较差、合成气中污染物含量较高等问题。现有的垃圾气化技术所产生合成气热值较低，经济性较差；且通常含有较高浓度的焦油组分，对气化主体设备与烟道造成腐蚀，增加气化装置的维护成本，同时影响气化效率。固定床气化炉的操作和设计简单，但通常具有较弱的传热传质能力，同时会产生较高含量的焦油和热解焦炭产品。传统的流化床和气流床气化器具有高反应速率和转化效率，但存在焦油和粉尘含量高的问题，不仅降低了合成气品质，还会导致包括堵塞管路、受热面腐蚀或灰渣粘连等设备故障问题。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供一种无焦油低温气化系统和方法，尤其适用于成分复杂的城市生活垃圾、可燃工业废弃物、医疗废物。
[0004]本专利技术是通过以下技术方案来实现的：无焦油低温气化系统，包括气化装置、合成气净化装置、气柜和热烟气发生装置。
[0005]气化装置，配置为产生合成气，包括气化炉和进料装置，所述气化炉下部设置有进料口与所述进料装置连通；所述气化炉顶部一侧设置有气化气出口。
[0006]所述气化炉从下往上依次包括一次气化区、二次气化区和气化冷却区；所述一次气化区按变截面结构设置，包括设置在下部的锥形渐扩段和设置在上部的锥形渐缩段；所述二次气化区设置在所述渐缩段顶部，且所述二次气化区和气化冷却区为等截面设置，使得一次气化区与二次气化区的连接处形成喉口；所述一次气化区底部设置有一次气化剂配送装置，用于喷入第一气化剂，所述第一气化剂选用热烟气；所述第一气化区还设置有二次气化剂配送装置，包括若干二次气化剂喷口，用于喷入第二气化剂；所述二次气化区设置有三次气化剂配送装置，包括若干三次风喷口，用于喷入第二气化剂；所述第二气化剂选用高温空气。
[0007]所述气化炉内设置有若干级降温装置，每级降温装置包括若干蒸汽喷口，能够用于喷入蒸汽；所述气化炉底部一侧设置有排渣管。
[0008]合成气净化装置，配置为净化来自所述气化装置产生的合成气。
[0009]气柜，配置为存储来自所述合成气净化装置的合成气。
[0010]热烟气发生装置，配置为以合成气作为燃料产生热烟气，包括合成气燃烧室和烟风换热器，所述合成气燃烧室被配置为以来自气柜的合成气作为燃料燃烧产生高温烟气；所述烟风换热器被配置为分别以高温烟气为热介质、空气为冷介质进行热交换产生热烟气和高温空气，分别作为所述气化装置的第一气化剂和第二气化剂。
[0011]上述技术方案中，所述气化装置还包括分离器和尾部烟道，所述分离器和尾部烟道依次连接在所述气化炉与所述合成气净化装置之间；所述尾部烟道内还设置有余热利用装置；所述合成气净化装置包括脱硫装置和除尘装置。
[0012]进一步的，所述二次气化剂配送装置包括下二次气化剂配送装置和上二次气化剂配送装置，分别布置在所述一次气化区的中部以下和中部以上。
[0013]进一步的，所述气化炉设置有若干温度传感器，所述温度传感器包括分别设置在所述一次气化区下部、中部和顶部的第一温度传感器、第二温度传感器和第三温度传感器，以及设置在二次气化区顶部的第四温度传感器。
[0014]进一步的，所述气化炉的壁面选用水冷壁式结构，且一次气化区和二次气化区的内壁面均敷设耐火材料。
[0015]上述技术方案中，所述合成气燃烧室选用绝热燃烧室，一端设有燃烧器，配置为能够按照所述气化装置所需第一气化剂量产生高温烟气。
[0016]无焦油低温气化方法，包括：使可燃废弃物作为气化燃料进入气化装置，使热烟气发生装置产生的热烟气通过气化炉底部进入气化炉，使气化燃料流态化，并作为第一气化剂与气化燃料发生初步气化反应；所述热烟气温度为600~700℃、含氧量为8%~15%；使空气通过热烟气发生装置换热形成400~500℃的高温空气作为第二气化剂，通过二次气化剂配送装置配置给入一次气化区，在一次气化区内形成湍流状态，并形成多级配风依次与气化燃料发生气化反应，形成多级气化，生成一次气化气，所述气化气含有包括焦油的大分子成分；一次气化气夹带着固体颗粒上行通过喉口，固体颗粒在惯性分离作用下被截留回到一次气化区并最终从排渣管排出；作为第二气化剂的高温空气进一步通过三次气化剂配送装置给入二次气化区，与一次气化气发生反应，使得焦油成分裂解、大分子发生二次气化反应生成合成气；所述合成气经过气化冷却区降温后从气化气出口排出气化炉；气化冷却区通过换热产生蒸汽，能够供降温装置所用；所述合成气进入合成气净化装置进行净化后作为产品气存储在气柜中；根据气化装置所需第一气化剂量，使部分合成气作为燃料进入合成气燃烧室燃烧生成高温烟气，所述高温烟气与空气进行热交换，分别获得作为第一气化剂的热烟气和作为第二气化剂的高温空气；所述高温烟气含氧量为8%~15%。
[0017]进一步的，所述温度传感器能够获得实时温度T
实
，并能够与预设温度T
预
比较，在预设温度调控区间T
实
= [T
预
‑
20℃, T
预
+20℃]进行气化温度调控。
[0018]根据其中一个实施例，第一温度传感器、第二温度传感器、第三温度传感器和第四温度传感器的预设温度依次为700℃、750℃、850℃和950℃。
[0019]上述技术方案中，所述可燃废弃物包括城市生活垃圾、可燃工业废弃物、医疗废
物。
[0020]与现有技术相比，本专利技术包括以下优点及有益效果：（1）以部分合成气作为燃料产生热烟气，并以热烟气作为第一气化剂进行气化，相当于为气化燃料提高了热值，可以获得更高热值的气化气（合成气）作为产品。
[0021]（2）以热烟气作为第一气化剂，独立作为一次气化剂从底部给入，同时以高温空气作为第二气化剂，通过二、三次气化剂的方式供入，在使气化炉内呈湍流流态化以获得快速的传热传质效果强化气化反应的气化同时，也使得气化进程以多级气化方式进行，并且在每一级气化设置温度调控（通过调控入炉氧量和蒸汽喷入量）使得进程更精准可控，气化气品质更高。
[0022]（3）采用TFB气化炉，湍流流态化气化效率高，而且能够实现下部低温（700℃~750℃）气化，避免了还原性气氛下低熔点物质（玻璃等杂质）的熔结；同时其变截面结构设置也减少了向上携带的粉尘量，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.无焦油低温气化系统，其特征在于，包括：气化装置，配置为产生合成气，包括气化炉和进料装置，所述气化炉下部设置有进料口与所述进料装置连通；所述气化炉顶部一侧设置有气化气出口；所述气化炉从下往上依次包括一次气化区、二次气化区和气化冷却区；所述一次气化区按变截面结构设置，包括设置在下部的锥形渐扩段和设置在上部的锥形渐缩段；所述二次气化区设置在所述渐缩段顶部，且所述二次气化区和气化冷却区为等截面设置，使得一次气化区与二次气化区的连接处形成喉口；所述一次气化区底部设置有一次气化剂配送装置，用于喷入第一气化剂，所述第一气化剂选用热烟气；所述第一气化区还设置有二次气化剂配送装置，包括若干二次气化剂喷口，用于喷入第二气化剂；所述二次气化区设置有三次气化剂配送装置，包括若干三次风喷口，用于喷入第二气化剂；所述第二气化剂选用高温空气；所述气化炉内设置有若干级降温装置，每级降温装置包括若干蒸汽喷口，能够用于喷入蒸汽；所述气化炉底部一侧设置有排渣管；合成气净化装置，配置为净化来自所述气化装置产生的合成气；气柜，配置为存储来自所述合成气净化装置的合成气；热烟气发生装置，配置为以合成气作为燃料产生热烟气，包括合成气燃烧室和烟风换热器，所述合成气燃烧室被配置为以来自气柜的合成气作为燃料燃烧产生高温烟气；所述烟风换热器被配置为分别以高温烟气为热介质、空气为冷介质进行热交换产生热烟气和高温空气，分别作为所述气化装置的第一气化剂和第二气化剂。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述气化装置还包括分离器和尾部烟道，所述分离器和尾部烟道依次连接在所述气化炉与所述合成气净化装置之间；所述尾部烟道内还设置有余热利用装置；所述合成气净化装置包括脱硫装置和除尘装置。3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述二次气化剂配送装置包括下二次气化剂配送装置和上二次气化剂配送装置，分别布置在所述一次气化区的中部以下和中部以上。4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述气化炉设置有若干温度传感器，所述温度传感器包括分别设置在所述一次气化区下部、中部和顶部的第一温度传感器、第二温度传感器和第三温度传感器，以及设置在二次气化区顶部的第四温度传感器。5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述气化炉的壁面选用水冷壁式结构，且一次气化区和二次气化区的内壁面均敷设耐火材料。6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述合成气燃烧室选用绝热燃烧室，一...

【专利技术属性】
技术研发人员：张凝，张国义，李冬梅，
申请(专利权)人：北京四维天拓技术有限公司，
类型：发明
国别省市：