本发明专利技术涉及一种侧吸式等离子垃圾气化反应室及其气化工艺，所述气化反应室包括自动上料装置、初级气化区和等离子反应区、自动整平-碎焦装置、自动点火装置及炉温监测系统、炉内料位监测系统、进出口气体温度监测系统、进出口压力监测系统和火焰监测系统，等离子反应区是由二级细化区和气体精炼区两部分组成的一体结构，气体精炼区位于二级细化区上部；所述气化工艺，包括如下步骤：自动上料；初级气化；等离子二级细化；等离子气体精炼。本发明专利技术利用垃圾本身的热值产生燃气，再使用等离子体炬对所产生的燃气和炉渣进一步加工，去除其内所含的有害物质，加大气体产量，减少废渣排放，降低了垃圾气化的一次性投入成本及运营成本，并使燃气更加纯净。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及生活垃圾等离子气化发电技术，尤其涉及一种侧吸式等离子垃圾气化反应室及其气化工艺。
技术介绍
我国生活垃圾处理方式主要是填埋和焚烧。填埋不仅侵占大量土地，还污染地下水，是不得已而为之的选择。尽管如此，对于土地资源紧张的地区已没有多少场地可供填埋使用。焚烧法虽然减容比高，并能回收能量，但却因二噁英等污染问题遭到公众强烈反对， 急需发展新一代的绿色环保、节能降耗的替代焚烧技术。等离子体是物质第四态，具有许多异于固态、液态和气态的独特的物理化学性质， 如温度和能量密度都很高、可导电和发光、化学性质活泼并能加强化学反应等，环保性能优良ο等离子体废物处理技术始于1970年代初期，最初主要用于低放射性废物、化学武器和常规武器销毁，于1990年代进入民用。由于等离子体设备技术含量高，投资巨大，运行成本高，多用于销毁多氯联苯(PCBs)、POPs、废农药、焚烧飞灰和医疗废物等危险废物。近十年来，随着技术的发展，成本逐渐得到控制，且政府对垃圾处理问题的重视和公众环保意识的提高，等离子体处理生活垃圾的技术也逐渐成为国内外的研究热点。目前全球从事等离子体废物处理技术研究的单位有二十余家，技术还处于商业化的门槛阶段，多数未达到实用化阶段。现阶段所使用的技术都是采用等离子体炬对垃圾进行直接的高温气化，通过电弧放电产生高达7000°C的等离子体，将垃圾加热至很高的温度， 从而迅速有效地摧毁废物。可燃的有机成分充分裂解气化，转化成可燃性气体，可以用于发电或作为可燃气，一般称为“合成气”(主要成分是C(HH2)。不可燃的无机成分经等离子体高温处理后成为无害的渣体。然而现阶段的等离子垃圾气化技术尚有许多不足之处，首先，用等离子体炬直接气化垃圾需要极大地功率，其耗电率可达其产电能力的30% -45%,由于耗电过高导致运营成本大大增加，使其不具备商业运行的价值。其二，该方法气化垃圾，后续气体净化过程还需加二噁英处理装置，增加了先期的一次性投入，使其设备成本大幅提高。第三，使用等离子体炬直接气化垃圾，由于其温度场分布不均，使垃圾不能完全被高温处理，排出的废渣中会有大量的二噁英和其他有害物质，致使其废渣的处理又成为一道难题。
技术实现思路
鉴于现有技术所存在的上述问题，本专利技术旨在公开一种侧吸式等离子垃圾气化反应室及其气化工艺，利用垃圾本身的热值产生燃气，再使用等离子体炬对所产生的燃气和炉渣进一步加工，去除其内所含的有害物质，并加大气体产量，减少废渣排放，降低了垃圾气化的一次性投入成本及运营成本，并使燃气更加纯净，从而更具使用意义和推广价值。本专利技术技术的解决方案是这样实现的一种侧吸式等离子垃圾气化反应室，包括上料装置、初级气化区、点火装置及炉温监测系统、炉内料位监测系统、进出口气体温度监测系统、进出口压力监测系统和火焰监测系统，其特征在于还包括自动整平-碎焦装置和等离子反应区；所述上料装置为自动上料装置，位于初级气化区的顶部，包括两级闸板阀、一个料仓以及一个高低位料位监测器，所述料仓位于两级间板阀之间，高低位料位检测器位于其料仓内部；所述初级气化区，下部设置星型卸料器；所述整平-碎焦装置，包括动力部分、整平部分和碎焦部分；动力部分位于初级气化区的顶部，由液压推动装置和减速电机组成；整平部分和碎焦部分位于初级气化区的内部，分别套装固定于中心轴上，所述整平部分由整平转臂组成，所述碎焦部分由两组以上的搅动杆组成；所述液压推动装置的缸头与减速电机相连接，减速电机的输出端与中心轴相连接，所述中心轴、减速电机的输出轴及缸头的中心线与所述初级气化区的中心线重合；所述点火装置为自动点火装置，位于所述初级气化区的中部，包括油枪、点火器和推进系统；所述等离子反应区由二级细化区和气体精炼区两部分组成的一体结构，内径为 800 2000mm，气体精炼区位于二级细化区上部；所述二级细化区顶部进渣口通过输送管路连接于初级气化区的排渣口，三支等离子体炬安装于二极细化区底部同一水平面绕所述二极细化区相互之间呈120°夹角并与地面呈45°夹角，底部设置排渣口；所述气体精炼区底部的进气口通过输送管路连接于初级气化区的出气口，三支等离子体炬安装于所述气体精炼区底部缩径口上方同一水平面绕所述气体精炼区相互之间呈120°夹角并与地面呈 45°夹角，所述缩径口直径为200mm。炉内料位监测系统由2个微波料位探测仪组成，安装于初级气化区内的料层顶部；进出口温度检测系统安装于气体进口输送管和出口输送管口处；进出口压力监测系统安装于气体进口输送管和出口输送管处。进一步的，所述初级气化区的耐火层由硅酸铝耐火混凝土浇筑形成，保温层由陶瓷纤维包裹而成，其进气口位于初级气化区顶部；其出气口位于初级气化区的侧面；所述气体精炼区的耐火层由碳纤维耐火混凝土浇筑而成，外围由不锈钢和陶瓷纤维保温层包裹。进一步的，所述自动整平-碎焦装置的所述液压推动装置的行程为50-500mm，所述减速电机的转速为5-20rpm。进一步的，所述炉温监测系统包括4-16个热电偶，均勻分布于所述初级气化区内。所述等离子垃圾气化反应室的产气范围是90m3/h 21600m3/h，工作压力范围为 0 0. 8Mpa (表压)。所述的气化反应室的垃圾气化工艺，包括如下步骤(a)自动上料经过预处理的垃圾原料进入自动上料系统，第一道闸板阀打开，原料进入料仓，料位监测装置检测到高位信号时，第一道间板阀关闭，之后第二道间板阀打开，原料进入初级气化区，料位监测装置检测到低位信号时，第二道闸板阀关闭；(b)初级气化经过预处理的垃圾原料进入初级气化区后，在微波料位监测仪检测到高位信号后，停止进料，由自动整平-碎焦装置进行整平，之后由自动点火系统进行点火，火焰监测装置监测火焰达到预定指标后，油枪退出炉膛，大气联通管关闭，开始气化；气化过程为缺氧燃烧，供气量为完全燃烧的观-35 %，其中初级气化区内的原料分为5层，分别为干燥层、热解层、氧化层、还原层、灰烬层，炉温监测系统不间断向控制台传输各个料层的温度，通过对进气量控制和整平-碎焦装置的动作对炉内的5个层面进行控制和调整；所述整平-碎焦装置对结焦炉渣或大颗粒炉渣进行打碎；炉渣通过星型卸料器送入等离子二级细化区；所产生的混合气经输送管路送到等离子气体精炼区进行气体精炼；(c)等离子二级细化初级气化产生的炉渣，通过输送管道送至等离子二级细化区，由三支等离子体炬相互呈120°夹角，与地平面呈45°角，配合蒸汽对炉渣进行高温裂解，利用6000°C以上的高温将炉渣中未反应完全的有机物再次气化，产生CO和H2,并除掉炉渣中的二噁英和呋喃，最后剩余1/125-1/100的炉渣，其成分为熔融状态的无机物和金属，通过排渣系统排出，二级细化所产生的气体经输送管路送至等离子气体精炼区进行气体精炼；(d)等离子气体精炼初级气化和二级细化所产生的混合气，通过输送管道分别送至等离子气体精炼区，精炼区底部通过缩径处理，使燃气由于其惯性作用形成一条直径 100-200mm的烟柱，三支等离子体炬相互呈120°夹角，与地平面呈45°角，均勻分布于烟柱周围，形成直径150-300mm的焰心区域，对气体进行高温精炼，利用6000°C以上的高温热能破坏气体中二噁英、呋喃和木焦油等有害物质的化学键，使其完全分解，并在降温后不能本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种侧吸式等离子垃圾气化反应室，包括上料装置、初级气化区、点火装置及炉温监测系统、炉内料位监测系统、进出口气体温度监测系统、进出口压力监测系统和火焰监测系统，其特征在于：还包括自动整平－碎焦装置和等离子反应区；所述上料装置为自动上料装置，位于初级气化区的顶部，包括两级闸板阀、一个料仓以及一个高低位料位监测器，所述料仓位于两级闸板阀之间，高低位料位检测器位于其料仓内部；所述初级气化区，下部设置星型卸料器；所述整平－碎焦装置，包括动力部分、整平部分和碎焦部分；动力部分位于初级气化区的顶部，由液压推动装置和减速电机组成；整平部分和碎焦部分位于初级气化区的内部，分别套装固定于中心轴上，所述整平部分由整平转臂组成，所述碎焦部分由两组以上的搅动杆组成；所述液压推动装置的缸头与减速电机相连接，减速电机的输出端与中心轴相连接，所述中心轴、减速电机的输出轴及缸头的中心线与所述初级气化区的中心线重合；所述点火装置为自动点火装置，位于所述初级气化区的中部，包括油枪、点火器和推进系统；所述等离子反应区是由二级细化区和气体精炼区两部分组成的一体结构，内径为８００～２０００ｍｍ，气体精炼区位于二级细化区上部；所述二级细化区顶部进渣口通过输送管路连接于初级气化区的排渣口，三支等离子体炬安装于二极细化区底部料层上方并位于同一水平面绕所述二极细化区相互之间呈１２０°夹角并与地面呈４５°夹角，底部设置排渣口；所述气体精炼区底部的进气口通过输送管路连接于初级气化区的出气口，三支等离子体炬安装于所述气体精炼区底部缩径口上方并位于同一水平面绕所述气体精炼区相互之间呈１２０°夹角并与地面呈４５°夹角，所述缩径口直径为１００－２００ｍｍ。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：张建超，张瑜，姜晨旭，唐旻，张建国，
申请(专利权)人：张建超，
类型：发明
国别省市：91
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