大宗固废气化熔融炉及气化熔融方法技术

本发明专利技术公开了大宗固废气化熔融炉及气化熔融方法，气化反应塔上设有匀料装置、助剂入口、原料进口和燃气出口，并固定有气化风枪和熔融风枪；上熔池置于下熔池中，位于气化反应塔的出口下方；下熔池上设有熔渣调质枪、熔池风枪、放渣口和放锍口。固废送入气化反应塔内，喷入助剂一次调配炉渣组分；气化风枪向气化反应塔内喷入氧气和饱和水蒸气，与半焦发生气化反应，残余半焦和炉渣由熔融风枪的火焰进行气化、燃烧、炉渣软化和熔融后流入上熔池，并溢流到下熔池；熔渣调质枪向下熔池内喷入调质剂，二次调配熔渣组分，熔渣调质枪鼓氧对熔渣二次熔融；下熔池的烟气向上进入气化反应塔；热脏燃气由燃气出口排出。本发明专利技术实现大宗固废的燃气洁净生产。气洁净生产。气洁净生产。

【技术实现步骤摘要】
大宗固废气化熔融炉及气化熔融方法


[0001]本专利技术涉及一种固废环保处置技术，尤其是涉及一种大宗固废气化熔融炉及气化熔融方法。

技术介绍

[0002]气候变化是人类面临的全球性问题。在碳中和视角下，电力、冶金、化工、陶瓷、建材等行业，探寻以一般固废如生物质、污泥、生活垃圾、工业垃圾和危险废物气化技术生产燃气，耦合锅炉、窑炉洁净燃烧或基于洁净燃气提取氢气、合成醇油等深加工，积极开展各产业碳减排路径研究，得到当前的产业政策支持。
[0003]同时，为应对产业布局集聚化、利用方式低碳化、技术装备先进化、模式机制创新化、运营管理规范化等五方面的重点任务，大宗固废综合处置技术研发需满足：(1)设备大型化，发挥基地的产业集聚和链接效应；(2)发挥大宗固废综合利用对天然矿产资源的替代和对降碳的协同增效作用；(3)强化并推动先进技术装备的研发和产业化应用；(4)多产业、多品种固废协同处置，形成可复制、可推广的大宗固废综合利用技术；(5)强化大宗固废清洁生产和末端处置利用水平。
[0004]大宗固废主要以生活垃圾、工业垃圾、污泥、煤矸石、粉煤灰、尾矿(共伴生矿)、冶炼渣、工业副产石膏、建筑垃圾、农作物秸秆、填埋土(填埋场矿化垃圾)等普通固废为主，此外还有医疗垃圾和危险废物，目前的处置技术以填埋、堆肥和焚烧技术为主，但存在如下不足：(1)填埋占用大量土地；(2)堆肥处理量少，仅针对有机易降解、低重金属含量固废；(3)固废焚烧二噁英控制成本高，且未燃烬、含重金属、二噁英和散发恶臭的飞灰需二次处置。
[0005]固废气化熔融技术是一种新型的固废资源化热利用技术，炉内还原性氛围能抑制二噁英生成，产生的燃气应用途径广，可作为窑炉燃料和化工原料，金属可回收，且熔渣可作为建材原料，如生产人造石材、岩棉和水淬玻璃体等，资源化利用效率高，被认为是固废领域最具有发展前景的技术。
[0006]但目前已有技术的固废气化炉存在如下问题：(1)大多沿用煤气发生炉技术，氧化层温度一般低于炉渣软化温度，气化炉在炉况波动时会存在炉渣热灼减率高、重金属浸出毒性检测超标等现象；(2)受布风机构的限制，炉型规模偏小，气化炉难以实现大型化；(3)产生的热脏燃气因排气温度低，氯化氢、焦油和粉尘含量高，热脏燃气直接利用受到很大限制，比如耦合燃煤锅炉焚烧，不但造成锅炉腐蚀，而且生成的氯盐、二噁英和重金属污染粉煤灰和烟气，使其应用受到限制。

技术实现思路

[0007]本专利技术为解决现有固废气化炉结构、气化技术及燃气净化技术的不足，提出一种大宗固废气化熔融炉及气化熔融方法，实现大宗固废的燃气洁净生产应用，其特点是：(1)固废气化熔融炉可大型化，单炉产能甚至可超过大型焚烧炉，如单炉日产能达1000吨的生活垃圾气化熔融炉，如单炉日产能达500吨的多源固废气化熔融炉；(2)炉渣中的重金属经
高温熔融，部分成为合金，部分晶格固化达到安全解毒；炉渣中的惰性组分经高温熔融，不但固废减容率高，且熔渣可作为建材原料，如生产人造石材、岩棉和水淬玻璃体等；(3)气化熔融炉热脏燃气出口设计温度大于500℃，热脏燃气经过净化塔的脱氯除尘处理转化成热净燃气，可作为天然气的替代能源，降低企业能源消耗成本；(4)可实施多源固废协同处置，一站式解决当地一般固废和危险废物，是大宗固废处置最为适合的技术之一。
[0008]本专利技术大宗固废气化熔融炉，包括气化反应塔和熔池。所述的气化反应塔是由反应塔顶盖和反应塔炉墙固定而成、具有底部开口的筒体。所述的反应塔顶盖安装有匀料装置，并开设有助剂入口；所述的反应塔炉墙上部开设有至少一个原料进口和至少一个燃气出口，其中燃气出口高于原料进口布置；反应塔炉墙位于原料进口下方位置固定有至少一支气化风枪，反应塔炉墙位于气化风枪下方位置固定有至少一支熔融风枪；气化反应塔的底部开口即为反应塔出口；原料进口处固定有料仓；所述的燃气出口接热脏燃气总管。
[0009]所述的熔池由上熔池和下熔池组成；所述的上熔池由上熔池炉底和固定在上熔池炉底顶部的上熔池炉墙构成；所述的下熔池由下熔池炉底、下熔池炉墙和熔池顶盖构成；下熔池炉墙固定在下熔池炉底上；熔池顶盖固定在下熔池炉墙上，并固定在气化反应塔的反应塔炉墙外壁底部；上熔池置于下熔池中，位于气化反应塔的反应塔出口正下方，上熔池炉底固定在下熔池炉底上；上熔池炉墙内壁尺寸大于反应塔出口内壁尺寸，上熔池炉墙的顶面与反应塔出口留有间距。
[0010]所述的下熔池炉墙设有至少一支熔渣调质枪；熔渣调质枪的一端插入下熔池炉墙内腔并高于上熔池炉墙设置，另一端接氧气管线，氧气管线上设有调质剂接口；下熔池炉墙设有至少一支熔池风枪；熔池风枪的一端插入下熔池炉墙内腔并低于上熔池炉墙设置；熔池风枪的氧气接口接氧气管线，熔池风枪的燃气接口接燃气支管，且熔池风枪的燃气接口处设有燃气调节阀门；下熔池炉墙设有至少一个放渣口和至少一个放锍口。
[0011]优选地，所述料仓的进料口接固废密闭型进料装置的出料口，固废密闭型进料装置选用液压推杆进料装置、双料钟进料装置、螺旋挤压进料装置和密封阀的一种或几种组合，几种组合时，包含装置间的转运机械。
[0012]优选地，所述气化风枪的一端插入反应塔炉墙内腔，另一端接氧气管线，氧气管线上设有水蒸气接口。
[0013]优选地，所述熔融风枪的一端插入反应塔炉墙内腔；熔融风枪的氧气接口接氧气管线，熔融风枪的燃气接口接燃气支管；且熔融风枪的燃气接口处设有燃气调节阀门。
[0014]优选地，所述的匀料装置自带动力源，匀料装置的搅拌棒插入气化反应塔内。
[0015]优选地，所述的燃气支管上设有天然气接口。
[0016]优选地，净化塔的进气口接热脏燃气总管，热脏燃气总管上设有脱酸剂接口。净化塔的出气口通过一根热净燃气总管接燃气风机的进气口，燃气风机的出气口通过另一根热净燃气总管接燃气利用单元和燃气支管。
[0017]本专利技术大宗固废气化熔融方法，具体如下：
[0018]固废经料仓和原料进口送入气化反应塔内形成料层；同时由反应塔顶盖布置的助剂入口喷入助剂，一次调配炉渣组分，并由匀料装置将气化反应塔内物料搅拌均匀；物料向气化反应塔的反应塔出口下移过程中，温度不断升高，脱氯生成的氯化氢在气化熔融炉中上部挥发，由燃气出口排出气化熔融炉；且物料也在下移过程中不断干燥、热解成为水蒸
气、挥发分和半焦；通过气化风枪向气化反应塔内喷入氧气，且通过水蒸气接口并经气化风枪向气化反应塔内喷入饱和水蒸气，与半焦发生气化反应生成CO2、CH4、CO和H2，残余的半焦和炉渣由熔融风枪向气化反应塔内喷入的火焰进行气化、燃烧、炉渣软化和熔融，熔渣(此时的熔渣还包含较多炉渣)经反应塔出口流入上熔池；上熔池充满熔渣后，溢流到下熔池；通过调质剂接口并经熔渣调质枪向下熔池内喷入调质剂，二次调配熔渣组分，并通过熔渣调质枪鼓氧对熔渣二次熔融，同时由熔池风枪向下熔池内喷入火焰保持熔池设计温度在1450
±
50℃，实现固废的熔渣烧结固化；若下熔池内熔渣达到渣线设计上限，由放渣口间歇或连续放本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.大宗固废气化熔融炉，包括气化反应塔和熔池，其特征在于：所述的气化反应塔是由反应塔顶盖和反应塔炉墙固定而成、具有底部开口的筒体；所述的反应塔顶盖安装有匀料装置，并开设有助剂入口；所述的反应塔炉墙上部开设有至少一个原料进口和至少一个燃气出口，其中燃气出口高于原料进口布置；反应塔炉墙位于原料进口下方位置固定有至少一支气化风枪，反应塔炉墙位于气化风枪下方位置固定有至少一支熔融风枪；气化反应塔的底部开口即为反应塔出口；原料进口处固定有料仓；所述的燃气出口接热脏燃气总管；所述的熔池由上熔池和下熔池组成；所述的上熔池由上熔池炉底和固定在上熔池炉底顶部的上熔池炉墙构成；所述的下熔池由下熔池炉底、下熔池炉墙和熔池顶盖构成；下熔池炉墙固定在下熔池炉底上；熔池顶盖固定在下熔池炉墙上，并固定在气化反应塔的反应塔炉墙外壁底部；上熔池置于下熔池中，位于气化反应塔的反应塔出口正下方，上熔池炉底固定在下熔池炉底上；上熔池炉墙内壁尺寸大于反应塔出口内壁尺寸，上熔池炉墙的顶面与反应塔出口留有间距；所述的下熔池炉墙设有至少一支熔渣调质枪；熔渣调质枪的一端插入下熔池炉墙内腔并高于上熔池炉墙设置，另一端接氧气管线，氧气管线上设有调质剂接口；下熔池炉墙设有至少一支熔池风枪；熔池风枪的一端插入下熔池炉墙内腔并低于上熔池炉墙设置；熔池风枪的氧气接口接氧气管线，熔池风枪的燃气接口接燃气支管，且熔池风枪的燃气接口处设有燃气调节阀门；下熔池炉墙设有至少一个放渣口和至少一个放锍口。2.根据权利要求1所述大宗固废气化熔融炉，其特征在于：所述料仓的进料口接固废密闭型进料装置的出料口，固废密闭型进料装置选用液压推杆进料装置、双料钟进料装置、螺旋挤压进料装置和密封阀的一种或几种组合，几种组合时，包含装置间的转运机械。3.根据权利要求1所述大宗固废气化熔融炉，其特征在于：所述气化风枪的一端插入反应塔炉墙内腔，另一端接氧气管线，氧气管线上设有水蒸气接口。4.根据权利要求1所述大宗固废气化熔融炉，其特征在于：所述熔融风枪的一端插入反应塔炉墙内腔；熔融风枪的氧气接口接氧气管线，熔融风枪的燃气接口接燃气支管；且熔融风枪的燃气接口处设有燃气调节阀门。5.根据权利要求1所述大宗固废气化熔融炉，其特征在于：所述的匀料装置自带动力源，匀料装置的搅拌棒插入气化反应塔内。6.根据权利要求1所述大宗固废气化熔融炉，其特征在于：所述的燃气支管上设有天然气接口。7.根据权利要求1所述大宗固废气化熔融炉，其特征在于：净化塔的进气口接热脏燃气总管，热脏燃气总管上设有脱酸剂接口；净化塔...

【专利技术属性】
技术研发人员：张志霄，邬哲凡，马加德，王树荣，胡艳军，
申请(专利权)人：杭州电子科技大学，
类型：发明
国别省市：