氧化钙、等离子体协同气化的生活垃圾气化系统及设备技术方案

氧化钙、等离子体协同气化的生活垃圾气化系统及设备，涉及固体有机废物的处置设备，气化系统由等离子体气化炉、气封进料装置、热交换器、引风机和旋风分离器组成，气封进料装置的出料口连接到气化炉的进料口；气化炉的热解气出口连接到热交换器的碳酸化反应室，热交换器的热载体出口连接到气化炉的热载体进口，气化炉的热载体出口连接到旋风分离器，旋风分离器连接到引风机，引风机连接到热交换器的热解气进口，热交换器的热解气出口连接到气化炉的热解气入口；合成气出口在热解区与气化区的接合部位接出。本系统可以实现无排放、无污染的处置生活垃圾，适合城市生活垃圾、农村生活垃圾、医疗垃圾、工业高分子废弃物等的无害化处置。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及固体有机废物的处置系统及设备，特别是涉及到生活垃圾处置的 设备。
技术介绍
生活垃圾和有机废物随着我国国民经济的发展及城市规模的不断扩大而迅速增 加，致使垃圾泛滥成灾，当前，我国的许多城市都出现了垃圾围城现象，已影响到我国国民 经济的可持续发展和制约城市的发展。生活垃圾和有机废物含有许多有害成分，如处理不 好，将会污染环境，威胁人民的身体健康。目前，处理生活垃圾主要有垃圾分类综合利用、卫 生填埋技术、堆肥(生化)技术和焚烧技术，其中，垃圾分类需要公众参与和配合，目前我国 还没有推行，如果能达到垃圾分类收集、综合利用的话，仍还有40 50%的量需要焚烧或 填埋处理；我国大部分地区采用卫生填埋法处理城市生活垃圾，这不但需占用大量的土地 资源，还存在排放温室气体的问题，而且容易污染土地及地下水；采用堆肥法仅利用40% 左右的有机物，其余的60%还需作焚烧处理或填埋处理，同样存在二次污染的问题；采用 焚烧法来处理生活垃圾，从表面看是做到了减量化、资源化处理生活垃圾，但实际上是把地 面上的固态污染物以烟气的方式转移大气中，这些转移到大气中的污染物随着空气对流、 地球引力回到地面上，影响人类的生命健康，有些污染物以制造酸雨的方式回到地面上，排 放量最多的二氧化碳则起温室效应破坏人们的生存环境。焚烧法还存在在处置过程中容易 生成致癌剧毒物-二噁英污染环境、危害人身体健康的问题，目前还缺乏有效可靠的末端 净化工艺技术来消除二噁英。二噁英是一种含氯的强毒性有机化学物质，已被国际癌症研究中心列为人类一级 致癌物。生活垃圾、工业有机废物和医疗垃圾在焚烧过程中都会产生二噁英，垃圾在焚烧 过程中二噁英的形成有以下途径a.在燃烧过程中由含氯塑料、含氯杀虫剂/除草剂/木 材防腐剂/漂白剂/食物、多氯联苯等含氯前驱物通过分子重排、自由基缩合、脱氯或其它 分子反应而形成二噁英；b.当燃烧不充分时，含氯垃圾不完全燃烧，烟气中产生过多的未 燃烬物质，遇强催化性的物质如氯化铜、氯化铁、氧化镍、氧化铝等重金属而合成二噁英； c.燃料中本身含有的二噁英在燃烧中未被破坏，存在于燃烧后的烟气中；d.固体飞灰中残 碳、氧、氢、氯等在飞灰表面催化合成中间产物或二噁英，或气相中的前驱物在飞灰表面催 化生成二噁英；e.烟气从高温降到低温在250 500°C之间时已分解的二噁英会再合成； f.其它不明原因生成二噁英。生活垃圾中普遍含有氯源、有机质和重金属，因此，在焚烧炉 产生的烟气、飞灰和炉渣中常含有二噁英。有研究表明，前驱物浓度、氯的浓度、温度、含氧 量、含硫量及重金属作为无意识催化剂的存在对生活垃圾焚烧过程中的二噁英的生成及排 放有重要影响。通过采取抑制二恶的措施，相对地会减少二噁英的形成，但垃圾焚烧还是不 可避免地会产生二噁英污染环境原因之一是焚烧法处理生活垃圾其焚烧必须在过氧量超 过6 %的条件下才能使充分燃烧，否则污染将更严重，而过氧是形成二噁英的条件之一，过 氧环境中二噁英的浓度大大增加，缺氧环境中二噁英的浓度会下降，没有氧气则没有二噁英合成；原因之二是焚烧的烟气必定是要和过热器、锅炉、热交换器、空预器等设备的金属 受热面接触，这些金属受热面都会成为形成二噁英的催化介质；原因之三是焚烧法很难实 现完全除酸，烟气中仍存在有一定量的二噁英前驱物；原因之四是垃圾焚烧的烟气中普遍 存在有残碳、氧、氢、氯和飞灰，不可避免的会在炉外低温再合成二噁英；以上四个原因说明 在焚烧垃圾的烟气中必定存在一定量的二噁英，从烟气中再把二噁英进行消除是难以达到 的，它将随着烟气的排放而污染环境。由于二噁英很难降解，它在人们的生存环境中及人体 里的积累会越来越多。我国目前的二噁英污染总量还不是很严重，但近年来我国固体废物 和医疗废物的产生量和处理量都在不断增加，各地纷纷建立或筹建集中焚烧设施，发展势 头迅猛，将可能带来严重的的二噁英污染问题，应引起足够的重视。总之，焚烧法处置生活垃圾不是一个好的办法，卫生填埋又存在占用土地、大量排 放温室气体及污染隐患，垃圾分类、堆肥法也要面对不能利用部分的出路问题，而令人头痛 的“垃圾围城”问题必须得解决，因此，人类迫切希望有一个完美处置生活垃圾的技术方案。
技术实现思路
本技术的目的是要解决焚烧法带来的污染问题以及克服填埋法排放温室气 体的缺点和隐患，为生活垃圾真正无害化、资源化处置提供一种气化设备，使生活垃圾能够 实现“气化-液化”处置，有效抑制包括二噁英在内的污染物形成，在整个处置过程中不排 放污染物，保护生态环境，同时把生活垃圾、有机废物转化为一种清洁能源。为了达到上述目的，本技术为“气化-液化”法处置生活垃圾设计的气化系统 及设备，采用氧化钙、等离子体协同气化，可以避开二噁英的形成条件，有效地抑制包括二 噁英在内的污染物产生，即使有极少量的二噁英产生，也容易通过后续的间接液化在末端 的液体产物中得到消除，“气化_液化”法处置生活垃圾的工艺流程是把生活垃圾、有机废 物在等离子体气化炉内进行气化，产生不含氧气的以CO和H2为主要成分的富氢合成气，再 把富氢合成气通过降温、除尘、净化后送入二氧化碳吸收塔，用碳酸钾溶液吸收二氧化碳， 生成碳酸氢钾，再把碳酸氢钾送入再生塔进行加热分解；把脱去二氧化碳的合成气作为原 料气送入甲醇合成反应器，催化合成甲醇产物，再把甲醇产物引出反应器进行末端净化操 作，使在前级除尘、净化工序没能消除的包括二噁英在内的污染物及杂质得以清除；然后通 过蒸馏把甲醇分离出来，把尾气中积累的氮气通过合成氨技术进行消除，再把未反应的尾 气反馈到气化炉内进行回炉处理；碳酸氢钾在再生塔中被加热分解为二氧化碳、碳酸钾和 水，把碳酸钾和水组成的溶液返回二氧化碳吸收塔进行循环利用，把二氧化碳送到气化系 统的碳酸化反应室，用氧化钙来吸收二氧化碳，利用氧化钙与二氧化碳进行碳酸化反应时 的生成热，为生活垃圾气化助热，同时避免向环境排放温室气体；“气化_液化”法通过闭环 的生产工艺进行循环操作，可以实现零排放、无污染的处置生活垃圾，同时把生活垃圾转化 一种液体清洁能源，可以减排温室气体，同时减少对煤炭、天然气等常规能源的依赖。为了能使生活垃圾气化的合成气符合生产甲醇的应用要求，本技术的一种氧 化钙、等离子体协同气化的生活垃圾气化系统，包括等离子体气化炉设备，其特征是气化系 统由等离子体气化炉(1)、二氧化碳气封进料装置、热交换器(6)、引风机(8)和旋风分离器 (10)组成，其中二氧化碳气封进料装置由二氧化碳气封器(3)和螺旋进料器(4)构成，二 氧化碳气封器(3)的输料口(307)与螺旋进料器(4)的进料口进行衡接，螺旋进料器(4)连接到等离子体气化炉(1)的进料口(103)；等离子体气化炉 ⑴的热解气出口(107)通过连接管(7)连接到热交换器(6)上的碳酸化反应室(608)，碳 酸化反应室(608)与热交换室(614)直接相通，热交换器(6)的热载体出口(616)通过连 接管(13)连接到等离子体气化炉(1)的热载体进口(106)，等离子体气化炉(1)的热载体 出口(101)通过连接管(12)连接到旋风分离器(10)的气固混合物输入口(1003)，旋风分 离器(10)的气态物出口(1004)通过本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种氧化钙、等离子体协同气化的生活垃圾气化系统，包括等离子体气化炉设备，其特征是气化系统由等离子体气化炉（１）、二氧化碳气封进料装置、热交换器（６）、引风机（８）和旋风分离器（１０）组成，其中：二氧化碳气封进料装置由二氧化碳气封器（３）和螺旋进料器（４）构成，二氧化碳气封器（３）的输料口（３０７）与螺旋进料器（４）的进料口进行衡接，螺旋进料器（４）的出料口通过Ｓ形连接管（２）连接到等离子体气化炉（１）的进料口（１０３）；等离子体气化炉（１）的热解气出口（１０７）通过连接管（７）连接到热交换器（６）上的碳酸化反应室（６０８），碳酸化反应室（６０８）与热交换室（６１４）直接相通，热交换器（６）的热载体出口（６１６）通过连接管（１３）连接到等离子体气化炉（１）的热载体进口（１０６），等离子体气化炉（１）的热载体出口（１０１）通过连接管（１２）连接到旋风分离器（１０）的气固混合物输入口（１００３），旋风分离器（１０）的气态物出口（１００４）通过连接管（１１）连接到引风机（８）的吸风口，引风机（８）的出风口通过连接管（９）连接到热交换器（６）的热解气进口（６１８），热交换器（６）的热解气出口（６０１）通过连接管（５）连接到等离子体气化炉（１）的热解气输入接口（１２１）；旋风分离器（１０）的固态物出口通过氧化钙输送管（１００１）连接氧化钙喷枪（６１０），氧化钙喷枪（６１０）的喷口伸进热交换器（６）上的碳酸化反应室（６０８），二氧化碳输入接口（６０９）相邻氧化钙喷枪（６１０）安装；等离子体气化炉（１）的合成气出口（１０９）在热解区（Ⅱ）与气化区（Ⅲ）的接合部位接出，合成气出口（１０９）连接到后级设备。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：周开根，
申请(专利权)人：周开根，
类型：实用新型
国别省市：33[中国|浙江]