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氧化鈣、等離子體協(xié)同氣化的生活垃圾氣化系統(tǒng)及設(shè)備的制作方法

文檔序號:5134784閱讀:230來源:國知局
專利名稱:氧化鈣、等離子體協(xié)同氣化的生活垃圾氣化系統(tǒng)及設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及固體有機廢物的處置系統(tǒng)及設(shè)備,特別是涉及到生活垃圾處置的設(shè)備。
背景技術(shù)
生活垃圾和有機廢物隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展及城市規(guī)模的不斷擴大而迅速增 加,致使垃圾泛濫成災(zāi),當(dāng)前,我國的許多城市都出現(xiàn)了垃圾圍城現(xiàn)象,已影響到我國國民 經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展和制約城市的發(fā)展。生活垃圾和有機廢物含有許多有害成分,如處理不 好,將會污染環(huán)境,威脅人民的身體健康。目前,處理生活垃圾主要有垃圾分類綜合利用、衛(wèi) 生填埋技術(shù)、堆肥(生化)技術(shù)和焚燒技術(shù),其中,垃圾分類需要公眾參與和配合,目前我國 還沒有推行,如果能達(dá)到垃圾分類收集、綜合利用的話,仍還有40 50%的量需要焚燒或 填埋處理;我國大部分地區(qū)采用衛(wèi)生填埋法處理城市生活垃圾,這不但需占用大量的土地 資源,還存在排放溫室氣體的問題,而且容易污染土地及地下水;采用堆肥法僅利用40% 左右的有機物,其余的60%還需作焚燒處理或填埋處理,同樣存在二次污染的問題;采用 焚燒法來處理生活垃圾,從表面看是做到了減量化、資源化處理生活垃圾,但實際上是把地 面上的固態(tài)污染物以煙氣的方式轉(zhuǎn)移大氣中,這些轉(zhuǎn)移到大氣中的污染物隨著空氣對流、 地球引力回到地面上,影響人類的生命健康,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則起溫室效應(yīng)破壞人們的生存環(huán)境。焚燒法還存在在處置過程中容易 生成致癌劇毒物-二噁英污染環(huán)境、危害人身體健康的問題,目前還缺乏有效可靠的末端 凈化工藝技術(shù)來消除二噁英。二噁英是一種含氯的強毒性有機化學(xué)物質(zhì),已被國際癌癥研究中心列為人類一級 致癌物。生活垃圾、工業(yè)有機廢物和醫(yī)療垃圾在焚燒過程中都會產(chǎn)生二噁英,垃圾在焚燒 過程中二噁英的形成有以下途徑a.在燃燒過程中由含氯塑料、含氯殺蟲劑/除草劑/木 材防腐劑/漂白劑/食物、多氯聯(lián)苯等含氯前驅(qū)物通過分子重排、自由基縮合、脫氯或其它 分子反應(yīng)而形成二噁英;b.當(dāng)燃燒不充分時,含氯垃圾不完全燃燒,煙氣中產(chǎn)生過多的未 燃燼物質(zhì),遇強催化性的物質(zhì)如氯化銅、氯化鐵、氧化鎳、氧化鋁等重金屬而合成二噁英; c.燃料中本身含有的二噁英在燃燒中未被破壞,存在于燃燒后的煙氣中;d.固體飛灰中殘 碳、氧、氫、氯等在飛灰表面催化合成中間產(chǎn)物或二噁英,或氣相中的前驅(qū)物在飛灰表面催 化生成二噁英;e.煙氣從高溫降到低溫在250 500°C之間時已分解的二噁英會再合成; f.其它不明原因生成二噁英。生活垃圾中普遍含有氯源、有機質(zhì)和重金屬,因此,在焚燒爐 產(chǎn)生的煙氣、飛灰和爐渣中常含有二噁英。有研究表明,前驅(qū)物濃度、氯的濃度、溫度、含氧 量、含硫量及重金屬作為無意識催化劑的存在對生活垃圾焚燒過程中的二噁英的生成及排 放有重要影響。通過采取抑制二惡的措施,相對地會減少二噁英的形成,但垃圾焚燒還是不 可避免地會產(chǎn)生二噁英污染環(huán)境原因之一是焚燒法處理生活垃圾其焚燒必須在過氧量超 過6 %的條件下才能使充分燃燒,否則污染將更嚴(yán)重,而過氧是形成二噁英的條件之一,過 氧環(huán)境中二噁英的濃度大大增加,缺氧環(huán)境中二噁英的濃度會下降,沒有氧氣則沒有二噁英合成;原因之二是焚燒的煙氣必定是要和過熱器、鍋爐、熱交換器、空預(yù)器等設(shè)備的金屬 受熱面接觸,這些金屬受熱面都會成為形成二噁英的催化介質(zhì);原因之三是焚燒法很難實 現(xiàn)完全除酸,煙氣中仍存在有一定量的二噁英前驅(qū)物;原因之四是垃圾焚燒的煙氣中普遍 存在有殘?zhí)肌⒀?、氫、氯和飛灰,不可避免的會在爐外低溫再合成二噁英;以上四個原因說明 在焚燒垃圾的煙氣中必定存在一定量的二噁英,從煙氣中再把二噁英進(jìn)行消除是難以達(dá)到 的,它將隨著煙氣的排放而污染環(huán)境。由于二噁英很難降解,它在人們的生存環(huán)境中及人體 里的積累會越來越多。我國目前的二噁英污染總量還不是很嚴(yán)重,但近年來我國固體廢物 和醫(yī)療廢物的產(chǎn)生量和處理量都在不斷增加,各地紛紛建立或籌建集中焚燒設(shè)施,發(fā)展勢 頭迅猛,將可能帶來嚴(yán)重的的二噁英污染問題,應(yīng)引起足夠的重視??傊贌ㄌ幹蒙罾皇且粋€好的辦法,衛(wèi)生填埋又存在占用土地、大量排 放溫室氣體及污染隱患,垃圾分類、堆肥法也要面對不能利用部分的出路問題,而令人頭痛 的“垃圾圍城”問題必須得解決,因此,人類迫切希望有一個完美處置生活垃圾的技術(shù)方案。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是要解決焚燒法帶來的污染問題以及克服填埋法排放溫室氣體的 缺點和隱患,為生活垃圾真正無害化、資源化處置提供一種氣化設(shè)備,使生活垃圾能夠?qū)崿F(xiàn) “氣化_液化”處置,有效抑制包括二噁英在內(nèi)的污染物形成,在整個處置過程中不排放污染 物,保護(hù)生態(tài)環(huán)境,同時把生活垃圾、有機廢物轉(zhuǎn)化為一種清潔能源。為了達(dá)到上述目的,本發(fā)明為“氣化-液化”法處置生活垃圾設(shè)計的氣化系統(tǒng)及設(shè) 備,采用氧化鈣、等離子體協(xié)同氣化,可以避開二噁英的形成條件,有效地抑制包括二噁英 在內(nèi)的污染物產(chǎn)生,即使有極少量的二噁英產(chǎn)生,也容易通過后續(xù)的間接液化在末端的液 體產(chǎn)物中得到消除,“氣化_液化”法處置生活垃圾的工藝流程是把生活垃圾、有機廢物在 等離子體氣化爐內(nèi)進(jìn)行氣化,產(chǎn)生不含氧氣的以CO和H2為主要成分的富氫合成氣,再把富 氫合成氣通過降溫、除塵、凈化后送入二氧化碳吸收塔,用碳酸鉀溶液吸收二氧化碳,生成 碳酸氫鉀,再把碳酸氫鉀送入再生塔進(jìn)行加熱分解;把脫去二氧化碳的合成氣作為原料氣 送入甲醇合成反應(yīng)器,催化合成甲醇產(chǎn)物,再把甲醇產(chǎn)物引出反應(yīng)器進(jìn)行末端凈化操作,使 在前級除塵、凈化工序沒能消除的包括二噁英在內(nèi)的污染物及雜質(zhì)得以清除;然后通過蒸 餾把甲醇分離出來,把尾氣中積累的氮氣通過合成氨技術(shù)進(jìn)行消除,再把未反應(yīng)的尾氣反 饋到氣化爐內(nèi)進(jìn)行回爐處理;碳酸氫鉀在再生塔中被加熱分解為二氧化碳、碳酸鉀和水,把 碳酸鉀和水組成的溶液返回二氧化碳吸收塔進(jìn)行循環(huán)利用,把二氧化碳送到氣化系統(tǒng)的碳 酸化反應(yīng)室,用氧化鈣來吸收二氧化碳,利用氧化鈣與二氧化碳進(jìn)行碳酸化反應(yīng)時的生成 熱,為生活垃圾氣化助熱,同時避免向環(huán)境排放溫室氣體;“氣化_液化”法通過閉環(huán)的生產(chǎn) 工藝進(jìn)行循環(huán)操作,可以實現(xiàn)零排放、無污染的處置生活垃圾,同時把生活垃圾轉(zhuǎn)化一種液 體清潔能源,可以減排溫室氣體,同時減少對煤炭、天然氣等常規(guī)能源的依賴。為了能使生活垃圾氣化的合成氣符合生產(chǎn)甲醇的應(yīng)用要求,本發(fā)明的一種氧化 鈣、等離子體協(xié)同氣化的生活垃圾氣化系統(tǒng),包括等離子體氣化爐設(shè)備,其特征是氣化系統(tǒng) 由等離子體氣化爐(1)、二氧化碳?xì)夥膺M(jìn)料裝置、熱交換器(6)、引風(fēng)機(8)和旋風(fēng)分離器 (10)組成,其中二氧化碳?xì)夥膺M(jìn)料裝置由二氧化碳?xì)夥馄?3)和螺旋進(jìn)料器(4)構(gòu)成,二 氧化碳?xì)夥馄?3)的輸料口(307)與螺旋進(jìn)料器(4)的進(jìn)料口進(jìn)行衡接,螺旋進(jìn)料器(4)的出料口通過S形連接管(2)連接到等離子體氣化爐(1)的進(jìn)料口(103);等離子體氣化爐 ⑴的熱解氣出口(107)通過連接管(7)連接到熱交換器(6)上的碳酸化反應(yīng)室(608),碳 酸化反應(yīng)室(608)與熱交換室(614)直接相通,熱交換器(6)的熱載體出口(616)通過連 接管(13)連接到等離子體氣化爐(1)的熱載體進(jìn)口(106),等離子體氣化爐(1)的熱載體 出口(101)通過連接管(12)連接到旋風(fēng)分離器(10)的氣固混合物輸入口(1003),旋風(fēng)分 離器(10)的氣態(tài)物出口(1004)通過連接管(11)連接到引風(fēng)機⑶的吸風(fēng)口,引風(fēng)機⑶ 的出風(fēng)口通過連接管(9)連接到熱交換器(6)的熱解氣進(jìn)口(618),熱交換器(6)的熱解氣 出口(601)通過連接管(5)連接到等離子體氣化爐(1)的熱解氣輸入接口(121);旋風(fēng)分離 器(10)的固態(tài)物出口通過氧化鈣輸送管(1001)連接氧化鈣噴槍(610),氧化鈣噴槍(610) 的噴口伸進(jìn)熱交換器(6)上的碳酸化反應(yīng)室(608),二氧化碳輸入接口(609)相鄰氧化鈣 噴槍(610)安裝;等離子體氣化爐(1)的合成氣出口(109)在熱解區(qū)(II)與氣化區(qū)(III) 的接合部位接出,合成氣出口(109)連接到后級設(shè)備;為了能使氧化鈣噴槍穩(wěn)定工作,在氧 化鈣噴槍(610)的進(jìn)料口設(shè)置氧化鈣吹管(611),旋風(fēng)分離器(10)的固態(tài)物出口通過氧化 鈣輸送管(1001)連接到氧化鈣吹管(611)上,氧化鈣吹管(611)的進(jìn)氣端連接到吹料風(fēng)機 (612)的出風(fēng)口,吹料風(fēng)機(612)的進(jìn)風(fēng)口通過連接管(613)連接到連接管(7)上,當(dāng)采用 氧化鈣輸送管(1001)直接連接氧化鈣噴槍(610)的方式時,氧化鈣將以自身重力和壓力差 自動進(jìn)入碳酸化反應(yīng)室(608)。緊接合成氣出口(109)的后級設(shè)備包括空預(yù)器、余熱鍋爐, 之后設(shè)備依次是干法吸收反應(yīng)器、布袋除塵器、靜電除塵器、二氧化碳吸收反應(yīng)器、碳酸鉀 再生反應(yīng)器、甲醇合成反應(yīng)器、末端凈化裝置、分離裝置、二氧化碳反饋裝置和尾氣反饋裝 置,本發(fā)明的氧化鈣、等離子體協(xié)同氣化的生活垃圾氣化系統(tǒng)與后續(xù)設(shè)備組合后,就形成了 “氣化-液化”法的閉環(huán)生產(chǎn)系統(tǒng),可以實現(xiàn)無排放、無污染的處置生活垃圾。上述的生活垃圾氣化系統(tǒng)中,應(yīng)用二氧化碳作氣封材料,因為二氧化碳的比重是 空氣的1. 5倍,可以有效地阻止空氣進(jìn)入氣化系統(tǒng),對垃圾物料的進(jìn)料則無阻礙,生活垃圾 經(jīng)過二氧化碳?xì)夥馄?3),再由螺旋進(jìn)料器(4)推送進(jìn)入到氣化爐中,空氣不會隨垃圾物料 進(jìn)入氣化爐,減少爐內(nèi)合成氣中的廢氣成分,從而減輕尾氣處理壓力。上述的氣化系統(tǒng)中,采用等離子體氣化方式,用水蒸汽作氣化劑,水蒸汽通過等離 子體噴槍加熱到4000°C以上,水分子將全部分解為tf、H2*, HO*, Cf、O2*的活性化學(xué)物,這些 4000°C以上的活性化學(xué)物直接噴射在垃圾炭上,使垃圾炭成為吸氫、吸氧元件,在等離子體 氣化區(qū)的化學(xué)反應(yīng)式有C (煙)+H2O = C0+H2-131. 2k j
CH4+H20 = C0+3H2-205. 8kjC (s) +4H* = CH4+75. 6kjC (s) +20* = C02+566kjC (s) +2H2* = CH4+75. 6kj2C(s)+2H0* = 2C0+H2_131· 2kjC (s) +O2* = C02+566kjC (s) +CO2 = 2C0-172. 2kj/C0+H20 = C02+H2+42kj在等離子體氣化區(qū)的放熱反應(yīng)大于吸熱反應(yīng),用水蒸汽分解的活性化學(xué)物作氣化劑,使得垃圾氣化后的合成氣中有用成分比例高,有用成分可達(dá)到90%左右,其中氫氣比例 可達(dá)到60%以上,一氧化碳比例達(dá)到30%左右,其余為二氧化碳和少量水蒸汽,合成氣中 的二氧化碳在后級設(shè)備中分離出來送回氣化系統(tǒng)作碳酸化反應(yīng)利用,合成氣中少量水蒸汽 在后級設(shè)備中用氧化鈣進(jìn)行吸收,應(yīng)用本發(fā)明的等離子體氣化爐生產(chǎn)的合成氣經(jīng)過吸收凈 化、除塵后,可以滿足后續(xù)液化的應(yīng)用要求。上述的氣化系統(tǒng)中,設(shè)置熱交換器(6),用于碳酸化反應(yīng)和熱解氣升溫,作用之一 是消耗二氧化碳,避免向環(huán)境排放溫室氣體,作用之二是把二氧化碳和氧化鈣作為放熱無 件利用,利用每摩爾二氧化碳與氧化鈣進(jìn)行碳酸化反應(yīng)時放熱178. Skj的能量,使熱解氣 升溫,成為熱載體,通過熱解氣載熱把熱量傳遞到烘干區(qū),熱解氣在烘干區(qū)放熱降溫后,又 進(jìn)入到熱交換器(6)的熱交換管(605)中,間接受熱升溫,熱解氣通過熱交換器受熱升溫 后,再返回氣化爐的氣化區(qū),可以減少升溫幅度,從而降低氣化區(qū)的能耗,以減少等離子體 噴槍的耗電。在碳酸化反應(yīng)室(608)和熱交換室(614)內(nèi),氧化鈣除吸收二氧化碳進(jìn)行碳 酸化反應(yīng)外,還兼作脫氯劑和脫硫劑,化學(xué)反應(yīng)式有Ca0+C02 = CaC03+178. 8kjCa0+2HC1 = CaCl2+H20Ca0+S02 = CaSO3上述系統(tǒng)中,等離子體氣化爐⑴排出的熔融爐渣經(jīng)過水封時,成為石英質(zhì)顆粒, 可直接作建材利用。本發(fā)明的另一種氧化鈣、等離子體協(xié)同氣化的生活垃圾氣化系統(tǒng),其特征是氣化 系統(tǒng)由等離子體氣化爐(1)、熱交換器(6)、引風(fēng)機(8)和旋風(fēng)分離器(10)、氮氣封螺旋進(jìn)料 器(14)、除濕器(15)、氮氣預(yù)熱器(16)和引風(fēng)機(17)組成,其中氮氣封螺旋進(jìn)料器(14) 的出料口(1401)連接到等離子體氣化爐(1)的進(jìn)料口(103);等離子體氣化爐(1)的熱解 氣出口(107)通過連接管(7)連接到熱交換器(6)上的碳酸化反應(yīng)室(608),碳酸化反應(yīng)室 (608)與熱交換室(614)直接相通,熱交換器(6)的熱載體出口(616)通過連接管(13)連 接到等離子體氣化爐⑴的熱載體進(jìn)口(106),等離子體氣化爐⑴的熱載體出口(101)通 過連接管(12)連接到旋風(fēng)分離器(10)的氣固混合物輸入口(1003),旋風(fēng)分離器(10)的氣 態(tài)物出口(1004)通過連接管(11)連接到引風(fēng)機(8)的吸風(fēng)口,引風(fēng)機(8)的出風(fēng)口通過 連接管(9)連接到熱交換器(6)的熱解氣進(jìn)口(618),熱交換器(6)的熱解氣出口(601)通 過連接管(5)連接到等離子體氣化爐(1)的熱解氣輸入接口(121);旋風(fēng)分離器(10)的固 態(tài)物出口通過氧化鈣輸送管(1001)連接到氧化鈣噴槍(610),氧化鈣噴槍(610)的噴口伸 進(jìn)熱交換器(6)上的碳酸化反應(yīng)室(608),二氧化碳輸入接口(609)相鄰氧化鈣噴槍(610) 安裝;等離子體氣化爐(1)的合成氣出口(109)連接到氮氣預(yù)熱器(16)的合成氣輸入接 口(1605);氮氣預(yù)熱器(16)的熱氮氣出口(1601)連接到氮氣封螺旋進(jìn)料器(14)的熱氮 氣進(jìn)口(1404),氮氣封螺旋進(jìn)料器(14)的氮氣回氣出口(1402)連接到除濕器(15)的氮氣 輸入接口(1501),除濕器(15)的冷氮氣出口(1504)連接到引風(fēng)機(17)的吸風(fēng)口,引風(fēng)機 (17)的出風(fēng)口連接到氮氣預(yù)熱器(16)的冷氮氣輸入接口(1603);在除濕器(15)上還有冷 凍水輸入接口(1505)、冷凍水出口(1502)和冷凝水出口(1503),冷凍水輸入接口(1505) 和冷凍水出口(1502)的向內(nèi)接頭與冷卻盤管連接,冷凍水輸入接口(1505)和冷凍水出口 (1502)的向外接頭與冷卻系統(tǒng)管網(wǎng)連接;氮氣預(yù)熱器(16)的合成氣輸出接口(1602)連接到后級設(shè)備;在氮氣預(yù)熱器(16)的下面還有灰室(1604),灰室(1604)通過排灰閥(1606) 和飛灰輸送管(1607)連接到等離子體氣化爐(1)的飛灰輸入接口(115)。上述系統(tǒng)中,由氮氣封螺旋進(jìn)料器(14)、除濕器(15)、氮氣預(yù)熱器(16)和引風(fēng)機 (17)組成氣體隔離進(jìn)料裝置,用氮氣作為氣封隔離材料,冷氮氣通過空氣預(yù)熱器加熱后,由 螺旋進(jìn)料器(14)的熱氮氣進(jìn)口(1404)送入螺旋進(jìn)料器內(nèi),加熱螺旋進(jìn)料器內(nèi)的垃圾物料, 促使垃圾物料蒸發(fā)出水蒸汽,增加螺旋進(jìn)料器內(nèi)的氣體體積,以阻止空氣進(jìn)入螺旋進(jìn)料器, 隨后,氮氣混合水蒸汽沿螺旋筒體,由氮氣回氣出口(1402)引出,進(jìn)入到除濕器(15)內(nèi),在 除濕器(15)內(nèi)冷卻盤管的作用下,氮氣及混合的水蒸汽得到冷卻,其中水蒸汽被凝結(jié)成水 分離出來,冷氮氣由除濕器(15)的冷氮氣出口(1504)引出,通過引風(fēng)機(17)送入氮氣預(yù) 熱器(16)進(jìn)行循環(huán)利用,螺旋進(jìn)料器(14)內(nèi)筒是氮氣循環(huán)通道,通道內(nèi)充滿氮氣,可以起 到隔離空氣的作用,不會阻礙物料進(jìn)入。氮氣在運行過程中會有損耗,損耗的氮氣通過補充 接口 (1600)進(jìn)行補充。本發(fā)明的氣化系統(tǒng)中的一種氣化爐設(shè)備是等離子體氣化爐(1),等離子體氣化爐 (1)由進(jìn)料口(103)、熱載體進(jìn)口(106)、熱載體出口(101)、熱解氣出口(107)、熱解氣輸入 接口(121)、合成氣出口 (109)、耐火爐墻(112)、保溫層(111)、鋼外殼(110)和等離子體噴 槍安裝口組成,其中耐火爐墻(112)、保溫層(111)和鋼外殼(110)構(gòu)成圓筒形爐體,爐體 內(nèi)有烘干區(qū)(I)、熱解區(qū)(II)和氣化區(qū)(III),烘干區(qū)(I)、熱解區(qū)(II)和氣化區(qū)(III)之 間直接相通,烘干區(qū)⑴在上部,烘干區(qū)⑴的下面為熱解區(qū)(II),熱解區(qū)(II)的下面為氣 化區(qū)(III);在烘干區(qū)(I)的耐火爐墻上有熱載體進(jìn)口(106)接入和熱載體出口(101)接 出,在熱解區(qū)(II)的耐火爐墻上有熱解氣出口(107)接出,在氣化區(qū)(III)的耐火爐墻上 有熱解氣輸入接口(121)接入和等離子體噴槍安裝口,在熱解區(qū)(II)與氣化區(qū)(III)結(jié)合 的部位有合成氣出口(109)接出;在氣化區(qū)(III)的耐火爐墻(112)與保溫層(111)之間 有冷卻層(113),冷卻層(113)通過冷卻水進(jìn)口(123)和冷卻水出口(124)與循環(huán)冷卻水系 統(tǒng)進(jìn)行連接;在烘干區(qū)(I)的耐火爐墻上有溫度傳感器(105),在熱解區(qū)(II)的耐火爐墻 上有溫度傳感器(108),在氣化區(qū)(III)的耐火爐墻上有溫度傳感器(116)。本發(fā)明的氣化系統(tǒng)中用于碳酸化反應(yīng)和熱解氣升溫的一種熱交換設(shè)備是熱交換 器(6),熱交換器(6)由碳酸化反應(yīng)室(608)、熱交換室(614)、分氣室(617)、集氣室(604) 和熱交換管(605)組成,其中碳酸化反應(yīng)室(608)的圍護(hù)體由保溫層(621)、耐火層(619) 和鋼殼體(620)構(gòu)成,在碳酸化反應(yīng)室(608)的圍護(hù)體上有氧化鈣噴槍安裝口、二氧化碳 輸入接口(609)和熱解氣進(jìn)口(607)接入,碳酸化反應(yīng)室(608)與熱交換室(614)直接相 通;熱交換室(614)由下隔板(624)、上隔板(625)、熱交換管(605)、鋼殼體(622)和保溫層 (615)構(gòu)成,熱交換室(614)通過上隔板(625)、下隔板(624)分別與分氣室(617)、集氣室 (604)隔開,在熱交換室(614)的鋼殼體上有熱載體出口(616)接出;熱交換管(605)把分 氣室(617)和集氣室(604)進(jìn)行連通,在分氣室(617)的鋼殼體上有熱解氣進(jìn)口(618)接 入,在集氣室(604)的鋼殼體上有熱解氣出口(601)接出;氧化鈣噴槍安裝口與二氧化碳輸 入接口(609)相鄰且同方向設(shè)置,熱解氣進(jìn)口(607)與氧化鈣噴槍安裝口呈90°設(shè)置;在 碳酸化反應(yīng)室(608)的底部有排渣口(606)接出,在熱交換室(614)的下部有排渣口(603) 接出,在集氣室(604)的底部有排灰口(602)接出。本發(fā)明氣化系統(tǒng)中具有氣封功能的一種氣化爐進(jìn)料裝置是二氧化碳?xì)夥膺M(jìn)料裝置,二氧化碳?xì)夥膺M(jìn)料裝置由二氧化碳?xì)夥馄?3)和螺旋進(jìn)料器(4)組成,其中二氧化碳 氣封器(3)為立式圓筒體,上方開口,二氧化碳?xì)夥馄?3)上有垃圾進(jìn)料口(301)、二氧化 碳?xì)夥?302)、二氧化碳檢測端口(303)、二氧化碳補充閥(304)、二氧化碳補充接口(305) 和輸料口(307),二氧化碳?xì)夥馄?3)在螺旋進(jìn)料器(4)的上面,二氧化碳?xì)夥馄?3)通過 輸料口(307)與螺旋進(jìn)料器(4)的進(jìn)料口進(jìn)行衡接;螺旋進(jìn)料器(4)由螺旋軸(403)、螺旋 殼體(404)、變速箱(401)和電機(402)組成,螺旋殼體(404)、變速箱(401)和電機(402) 安裝在底座上,電機(402)的轉(zhuǎn)軸通過聯(lián)軸器與變速箱(401)的蝸桿軸進(jìn)行連接,變速箱 (401)的蝸輪軸通過聯(lián)軸器與螺旋軸(403)進(jìn)行連接。垃圾物料通過二氧化碳?xì)夥膺M(jìn)料裝 置進(jìn)入氣化爐,在進(jìn)料時不會攜入空氣,從而保證垃圾物料氣化后合成氣的品質(zhì)。本發(fā)明的有益效果是把生活垃圾、有機廢物通過氧化鈣、等離子體協(xié)同氣化,使 氣化的合成氣有用成分高,品質(zhì)好,可以通過后續(xù)的裝置生產(chǎn)液體清潔能源,整個處置過程 中不排放污染物,本發(fā)明與填埋法相比有如下優(yōu)點a. “氣化_液化”法可以實現(xiàn)全消化處 置生活垃圾,不排放溫室氣體,沒有污染物排放;填埋法把污染轉(zhuǎn)移到地下,排放大量溫室 氣體、污染土壤和地下水,有危及下一代的隱患。b.本發(fā)明把垃圾廢物當(dāng)作一種資源來利 用,生產(chǎn)清潔能源,減輕能源壓力,同時產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益;填埋法把可再生資源埋入地下,造成 資源浪費,填埋場的費用則是個無底洞,對政府的財政壓力很大。本發(fā)明與焚燒法相比有 如下優(yōu)點a.本發(fā)明不排放煙氣,可以實現(xiàn)無污染、零排放,不會形成二噁英污染環(huán)境;焚 燒法不可避免地會形成劇毒物二噁英,并且難以消除,隨煙氣排入大氣,危害人類的健康。 b.本發(fā)明可以變垃圾為清潔能源,資源化利用程度高,產(chǎn)值大大高于焚燒發(fā)電的值,可以取 得好的經(jīng)濟(jì)收益;焚燒發(fā)電法的資源化利用程度低,焚燒法的發(fā)電產(chǎn)值低,沒有經(jīng)濟(jì)效益可 言,必須依賴政府補貼,增加政府的財政負(fù)擔(dān)。本發(fā)明適合城市生活垃圾、農(nóng)村生活垃圾、醫(yī) 療垃圾、工業(yè)高分子廢棄物、農(nóng)林廢棄物、堆肥法剩余物、垃圾分揀場廢棄物的無害化處置。


本發(fā)明提供下列附圖作進(jìn)一步的說明,但各附圖及以下的具體實施方式
均不構(gòu)成 對本發(fā)明的限制圖1是本發(fā)明的一種進(jìn)料口用二氧化碳作氣封劑的生活垃圾氣化系統(tǒng)設(shè)備結(jié)構(gòu) 圖;圖2是本發(fā)明的另一種進(jìn)料口用氮氣作氣封劑的生活垃圾氣化系統(tǒng)設(shè)備結(jié)構(gòu)圖;圖3是圖1和圖2的A-A剖面圖。圖中1.等離子體氣化爐,2. S形連接管,3. 二氧化碳?xì)夥馄鳎?.螺旋進(jìn)料器, 5.連接管,6.熱交換器,7.連接管,8.引風(fēng)機,9.連接管,10.旋風(fēng)分離器,11.連接管, 12.連接管,13.連接管,14.氮氣封螺旋進(jìn)料器,15.除濕器,16.氮氣預(yù)熱器,17.引風(fēng)機; 101.熱載體出口,102.防爆閥,103.氣化爐進(jìn)料口,104.氣化爐頂蓋,105.烘干區(qū)溫度傳感 器,106.熱載體進(jìn)口,107.熱解氣出口,108.熱解區(qū)溫度傳感器,109.合成氣出口,110.氣 化爐鋼外殼,111.保溫層,112.耐火爐墻,113.冷卻層,114.等離子體噴槍,115.飛灰輸入 接口,116.氣化區(qū)溫度傳感器,117.等離子體噴槍,118.出渣口,119.水封,120.爐基,121. 熱解氣輸入接口,122.尾氣反饋接口,123.冷卻水進(jìn)口,124.冷卻水出口 ;301.垃圾進(jìn)料 口,302. 二氧化碳?xì)夥猓?03. 二氧化碳檢測端口,304. 二氧化碳補充閥,305. 二氧化碳補充接口,306.垃圾物料,307.輸料口 ;401.進(jìn)料器變速箱,402.電機,403.螺旋軸,404.螺旋 殼體;501.溫度傳感器,601.熱解氣出口,602.排灰口,603.排渣口,604.集氣室,605.熱 交換管,606.排渣口,607.熱解氣進(jìn)口,608.碳酸化反應(yīng)室,609. 二氧化碳輸入接口,610. 氧化鈣噴槍,611.氧化鈣吹管,612.吹料風(fēng)機,613.連接管,614.熱交換室,615.保溫層, 616.熱載體出口,617.分氣室,618.熱解氣進(jìn)口,619.耐火層,620.鋼殼體,621.保溫層, 622.外殼,623.鋼殼體,624.下隔板,625.上隔板;1001.氧化鈣輸送管,1002.氧化鈣補充 接口,1003.氣固混合物輸入口,1004.氣態(tài)物出口 ;1201.溫度傳感器;1301.溫度傳感器; 1401.螺旋進(jìn)料器的出料口,1402.氮氣回氣出口,1403.料斗,1404.熱氮氣進(jìn)口 ; 1501.氮 氣輸入接口,1502.冷凍水出口,1503.冷凝水出口,1504.冷氮氣出口,1505.冷凍水輸入接 口 ;1600.氮氣補充接口,1601.熱氮氣出口,1602.合成氣輸出接口,1603.冷氮氣輸入接 口,1604.氮氣預(yù)熱器灰室,1605.合成氣輸入接口,1606.排灰閥,1607.飛灰輸送管;I.烘 干區(qū),II.熱解區(qū),III.氣化區(qū)。
具體實施例方式
實施例1 圖1所示的實施例中,氧化鈣、等離子體協(xié)同氣化的生活垃圾氣化系統(tǒng) 主要由等離子體氣化爐(1)、二氧化碳?xì)夥膺M(jìn)料裝置、熱交換器(6)、引風(fēng)機(8)和旋風(fēng)分離 器(10)組成,其中二氧化碳?xì)夥膺M(jìn)料裝置由二氧化碳?xì)夥馄?3)和螺旋進(jìn)料器(4)構(gòu)成, 二氧化碳?xì)夥馄?3)的輸料口(307)與螺旋進(jìn)料器(4)的進(jìn)料口進(jìn)行衡接,螺旋進(jìn)料器(4) 的出料口通過S形連接管(2)連接到等離子體氣化爐(1)的進(jìn)料口(103);等離子體氣化爐 ⑴的熱解氣出口(107)通過連接管(7)連接到熱交換器(6)上的碳酸化反應(yīng)室(608),碳 酸化反應(yīng)室(608)與熱交換室(614)直接相通,熱交換器(6)的熱載體出口(616)通過連 接管(13)連接到等離子體氣化爐(1)的熱載體進(jìn)口(106),等離子體氣化爐(1)的熱載體 出口(101)通過連接管(12)連接到旋風(fēng)分離器(10)的氣固混合物輸入口(1003),旋風(fēng)分 離器(10)的氣態(tài)物出口(1004)通過連接管(11)連接到引風(fēng)機⑶的吸風(fēng)口,引風(fēng)機⑶ 的出風(fēng)口通過連接管(9)連接到熱交換器(6)的熱解氣進(jìn)口(618),熱交換器(6)的熱解 氣出口(601)通過連接管(5)連接到等離子體氣化爐(1)的熱解氣輸入接口(121);旋風(fēng) 分離器(10)的固態(tài)物出口通過氧化鈣輸送管(1001)連接氧化鈣吹管(611)上,氧化鈣吹 管(611)上有氧化鈣噴槍(610),氧化鈣噴槍(610)的噴口伸進(jìn)熱交換器(6)上的碳酸化 反應(yīng)室(608),二氧化碳輸入接口(609)相鄰氧化鈣噴槍(610)安裝;氧化鈣吹管(611)的 進(jìn)氣端連接到吹料風(fēng)機(612)的出風(fēng)口,吹料風(fēng)機(612)的進(jìn)風(fēng)口通過連接管(613)連接 到連接管(7)上;等離子體氣化爐⑴的合成氣出口(109)在熱解區(qū)(II)與氣化區(qū)(III) 的接合部位接出,(以下連接圖中未示出)合成氣出口(109)連接到空氣預(yù)熱器的合成氣 輸入接口,空氣預(yù)熱器的合成氣出口連接到管道式余熱鍋爐的合成氣進(jìn)口,管道式余熱鍋 爐的合成氣出口連接到干法吸收反應(yīng)器的進(jìn)氣口,干法吸收反應(yīng)器的出氣口通過旋風(fēng)除塵 器連接到布袋除塵器的進(jìn)氣口,布袋除塵器的出氣口連接到靜電除塵器的進(jìn)氣口,靜電除 塵器的出氣口連接到二氧化碳吸收塔的進(jìn)氣口,二氧化碳吸收塔的出氣口連接到壓縮機的 進(jìn)氣口,壓縮機的出氣口連接到合成氣貯罐的進(jìn)氣口,合成氣貯罐的輸氣口連接到甲醇合 成反應(yīng)器的進(jìn)料口 ;二氧化碳吸收塔的碳酸氫鉀出口連接到碳酸鉀再生塔的輸入接口,碳 酸鉀再生塔的碳酸鉀出口返接到二氧化碳吸收塔的回液接口,碳酸鉀再生塔頂部的二氧化碳出口通過壓縮機連接到二氧化碳貯罐的進(jìn)氣口,二氧化碳貯罐的輸氣口連接到碳酸化反 應(yīng)器(608)的二氧化碳輸入接口(609);甲醇合成反應(yīng)器的甲醇?xì)獬隹谶B接到冷卻器的甲 醇?xì)膺M(jìn)口,冷卻器的甲醇?xì)獬隹谶B接到石灰水混合器的進(jìn)口,石灰水出口連接到氣液分離 器的進(jìn)口,氣液分離器的出液口連接到甲醇分離蒸餾塔的混合液進(jìn)口,蒸餾塔的甲醇出口 連接到甲醇貯罐;氣液分離器的出氣口分別連接到甲醇合成反應(yīng)器的壓縮機進(jìn)口和等離子 體氣化爐(1)的尾氣反饋接口(122)。本系統(tǒng)中的等離子體氣化爐(1)由進(jìn)料口(103)、熱 載體進(jìn)口(106)、熱載體出口(101)、熱解氣出口(107)、熱解氣輸入接口(121)、合成氣出 口 (109)、耐火爐墻(112)、保溫層(111)、鋼外殼(110)和等離子體噴槍安裝口組成,其中, 耐火爐墻(112)、保溫層(111)和鋼外殼(110)構(gòu)成圓筒形爐體,耐火爐墻(112)用高鋁耐 火磚砌筑或礬土水泥混凝土澆筑,保溫層(111)選用硅酸鋁耐火纖維材料,在爐體內(nèi)有烘 干區(qū)(I)、熱解區(qū)(II)和氣化區(qū)(III),烘干區(qū)(I)、熱解區(qū)(II)和氣化區(qū)(III)之間直接 相通,烘干區(qū)(I)在上部,烘干區(qū)(I)的下面為熱解區(qū)(II),熱解區(qū)(II)的下面為氣化區(qū) (III);在烘干區(qū)(I)的耐火爐墻上有熱載體進(jìn)口(106)接入和熱載體出口(101)接出,在 熱解區(qū)(II)的耐火爐墻上有熱解氣出口(107)接出,在氣化區(qū)(III)的耐火爐墻上有熱解 氣輸入接口(121)接入和等離子體噴槍安裝口,在熱解區(qū)(II)與氣化區(qū)(III)結(jié)合的部位 有合成氣出口(109)接出;在氣化區(qū)(III)的耐火爐墻(112)與保溫層(111)之間有冷卻層 (113),冷卻層(113)通過冷卻水進(jìn)口(123)和冷卻水出口(124)與循環(huán)冷卻水系統(tǒng)進(jìn)行連 接(圖中未示出);在烘干區(qū)(I)的耐火爐墻上有溫度傳感器(105),在熱解區(qū)(II)的耐火 爐墻上有溫度傳感器(108),在氣化區(qū)(III)的耐火爐墻上有溫度傳感器(116)。本系統(tǒng)中 的熱交換器(6)由碳酸化反應(yīng)室(608)、熱交換室(614)、分氣室(617)、集氣室(604)和熱 交換管(605)組成,其中碳酸化反應(yīng)室(608)的圍護(hù)體由硅酸鋁耐火纖維保溫層(621)、 硅酸鹽水泥耐火層(619)和鋼殼體(620)構(gòu)成,在碳酸化反應(yīng)室(608)的圍護(hù)體上有氧化 鈣噴槍安裝口、二氧化碳輸入接口(609)和熱解氣進(jìn)口(607)接入,碳酸化反應(yīng)室(608)與 熱交換室(614)直接相通;熱交換室(614)由下隔板(624)、上隔板(625)、熱交換管(605)、 鋼殼體(622)和保溫層(615)構(gòu)成,熱交換室(614)通過上隔板(625)、下隔板(624)分別 與分氣室(617)、集氣室(604)隔開,在熱交換室(614)的鋼殼體上有熱載體出口(616)接 出;熱交換管(605)把分氣室(617)和集氣室(604)進(jìn)行連通,在分氣室(617)的鋼殼體上 有熱解氣進(jìn)口(618)接入,在集氣室(604)的鋼殼體上有熱解氣出口(601)接出;氧化鈣噴 槍安裝口與二氧化碳輸入接口(609)相鄰且同方向設(shè)置,熱解氣進(jìn)口(607)與氧化鈣噴槍 安裝口呈90°設(shè)置;在碳酸化反應(yīng)室(608)的底部有排渣口(606)接出,在熱交換室(614) 的下部有排渣口(603)接出,在集氣室(604)的底部有排灰口(602)接出。本系統(tǒng)中的二 氧化碳?xì)夥膺M(jìn)料裝置由二氧化碳?xì)夥馄?3)和螺旋進(jìn)料器(4)組成,其中二氧化碳?xì)夥?器(3)為立式圓筒體,上方開口,二氧化碳?xì)夥馄?3)上有垃圾進(jìn)料口(301)、二氧化碳?xì)?封(302)、二氧化碳檢測端口(303)、二氧化碳補充閥(304)、二氧化碳補充接口(305)和垃 圾輸料口(307),二氧化碳?xì)夥馄?3)在螺旋進(jìn)料器(4)的上面,通過輸料口(307)與螺旋 進(jìn)料器(4)的進(jìn)料口進(jìn)行衡接;螺旋進(jìn)料器(4)由螺旋軸(403)、螺旋殼體(404)、變速箱
(401)和電機(402)組成,螺旋殼體(404)、變速箱(401)和電機(402)安裝在底座上,電機
(402)的轉(zhuǎn)軸通過聯(lián)軸器與變速箱(401)的蝸桿軸進(jìn)行連接,變速箱(401)的蝸輪軸通過聯(lián) 軸器與螺旋軸(403)進(jìn)行連接。
本實施例運行時,經(jīng)過預(yù)處理的生活垃圾由吊機抓斗送進(jìn)二氧化碳?xì)夥馄?3) 內(nèi),垃圾物料淹沒在二氧化碳?xì)夥?302)下,垃圾物料由輸料口(307)通過螺旋進(jìn)料器(4) 的螺旋軸(403)轉(zhuǎn)入S形連接管(2),隨后被推入等離子體氣化爐(1)中,入爐后的垃圾物 料依自身重力依次通過烘干區(qū)(I)、熱解區(qū)(II)和氣化區(qū)(III),在烘干區(qū)(I)被烘出水蒸 汽并升溫,在熱解區(qū)(II)繼續(xù)升溫,當(dāng)升溫到300°C以上時,便開始有揮發(fā)分逸出,隨著溫 度升高,熱解速度加快,直至全部逸出揮發(fā)分完成熱解,成為固定炭,固定炭進(jìn)入到氣化區(qū) (III),受到高溫等離子體的沖刷,進(jìn)行快速的氣化反應(yīng),生成以氫氣、一氧化碳為主要成分 的富氫合成氣,灰渣被熔融為液態(tài)從出渣口(118)、水封(119)排入渣池;氣化區(qū)(III)生 成合成氣的其中一部分,受到爐外引風(fēng)機⑶的引力作用下,攜熱量流向熱解區(qū)(II),為垃 圾物料的熱解提供能量,使垃圾物料分解出H2、CO、CH4, CmHn和煤煙等物,然后與熱解氣混 合,由熱解區(qū)(II)的熱解氣出口(107)引出,通過連接管(7)進(jìn)入到熱交換器(6)的碳酸 化反應(yīng)室(608),接受氧化鈣進(jìn)行碳酸化反應(yīng)生成碳酸鈣時放出的熱量,并作為氧化鈣、碳 酸鈣產(chǎn)物的流化載體和熱載體,攜氧化鈣、碳酸鈣和熱量由熱載體出口(616)流出,通過連 接管(13)被引入到烘干區(qū)(I),把熱傳遞到烘干區(qū)(I),使烘干區(qū)(I)內(nèi)的垃圾物料烘出水 蒸汽并升溫,然后熱解氣混合物又和水蒸汽混合從烘干區(qū)(I)的出口(101)被引出,通過連 接管(12)進(jìn)入到旋風(fēng)分離器(10)進(jìn)行氣固分離;熱解氣和合成氣從旋風(fēng)分離器(10)頂 部的出口(1004)引出,通過連接管(11)、引風(fēng)機(8)和連接管(9)進(jìn)入到熱交換器(6)的 分氣室(617),然后通過熱交換管(605)進(jìn)入到集氣室(604),熱解氣和合成氣在通過熱交 換管(605)時,被間接加熱升溫,升溫后的熱解氣和合成氣的混合物從熱解氣出口(601)送 出熱交換器(6),通過連接管(5)進(jìn)入到等離子體氣化爐(1)的氣化區(qū)(III),在氣化區(qū),熱 解氣中的CH4、CmHn和煤煙分別與水蒸汽發(fā)生化學(xué)反應(yīng),生成一氧化碳和氫氣,完成氣化。氣 化爐運行時,烘干區(qū)(I)的壓力控制在負(fù)壓20 30Pa,控制烘干區(qū)(I)的操作溫度120 300°C,控制熱解區(qū)(II)的操作溫度300 1000°C,控制氣化區(qū)(III)的操作溫度1000 1600°C,垃圾物料在氣化爐內(nèi)的滯留時間為15 30分鐘。等離子體氣化爐(1)內(nèi)垃圾物 料氣化生成的富氫合成氣從合成氣出口(109)引出,通過空預(yù)器、余熱鍋爐降溫后,再經(jīng)過 吸收凈化、除塵,送入二氧化碳吸收塔,用碳酸鉀溶液吸收二氧化碳,生成碳酸氫鉀,再把碳 酸氫鉀分離出來送入再生反應(yīng)器進(jìn)行加熱分解,分解為二氧化碳、碳酸鉀和水,把碳酸鉀和 水混溶的溶液返回二氧化碳吸收塔進(jìn)行循環(huán)利用,把二氧化碳送回氣化系統(tǒng)的碳酸化反應(yīng) 室(608),與氧化鈣進(jìn)行碳酸化反應(yīng)生成碳酸鈣,反應(yīng)時生成熱量為垃圾氣化助熱;從二氧 化碳吸收塔分離出來的富氫合成氣通過壓縮機送入貯罐貯存,可作為生產(chǎn)甲醇的原料氣或 作氣體燃料利用。當(dāng)合成氣作生產(chǎn)甲醇的原料氣利用時,將尾氣通過反饋回路送回氣化系 統(tǒng),通過等離子體氣化爐(1)的尾氣反饋接口(122)進(jìn)入氣化區(qū)(III),進(jìn)行回爐處理。本 實施例中,碳酸化反應(yīng)消耗的氧化鈣通過氧化鈣補充接口(1002)進(jìn)行補充;二氧化碳?xì)夥?器(3)內(nèi)損耗的二氧化碳通過接口(305)進(jìn)行補充,二氧化碳從生產(chǎn)石灰的石灰窯進(jìn)行回 收利用。實施例2:附圖2所示的實施例中,用由氮氣封螺旋進(jìn)料器(14)、除濕器(15)、氮 氣預(yù)熱器(16)和引風(fēng)機(17)組成的進(jìn)料裝置來替換上一實施例中的二氧化碳?xì)夥膺M(jìn)料 裝置,其中氮氣封螺旋進(jìn)料器(14)的上面有料斗(1403),氮氣封螺旋進(jìn)料器(14)的出料 口(1401)連接到等離子體氣化爐(1)的進(jìn)料口(103);等離子體氣化爐(1)的合成氣出口(109)連接到氮氣預(yù)熱器(16)的合成氣輸入接口(1605);氮氣預(yù)熱器(16)的熱氮氣出口
(1601)連接到氮氣封螺旋進(jìn)料器(14)的熱氮氣進(jìn)口(1404),氮氣封螺旋進(jìn)料器(14)的氮 氣回氣出口(1402)連接到除濕器(15)的氮氣輸入接口(1501),除濕器(15)的冷氮氣出口 (1504)連接到引風(fēng)機(17)的吸風(fēng)口,引風(fēng)機(17)的出風(fēng)口連接到氮氣預(yù)熱器(16)的冷氮 氣輸入接口(1603);在除濕器(15)上還有冷凍水輸入接口(1505)、冷凍水出口(1502)和 冷凝水出口(1503),冷凍水輸入接口(1505)和冷凍水出口(1502)的向內(nèi)接頭與冷卻盤管 連接,冷凍水輸入接口(1505)和冷凍水出口(1502)的向外接頭與冷卻系統(tǒng)管網(wǎng)連接(圖 中未顯示);氮氣預(yù)熱器(16)下面的灰室(1604)通過排灰閥(1606)和飛灰輸送管(1607) 連接到等離子體氣化爐(1)的飛灰輸入接口(115);氮氣預(yù)熱器(16)的合成氣輸出接口
(1602)連接到后級設(shè)備。本實施例中,用氮氣作為氣封隔離材料,冷氮氣經(jīng)過空氣預(yù)熱器 加熱后,通過螺旋進(jìn)料器(14)的熱氮氣進(jìn)口(1404)送入螺旋進(jìn)料器內(nèi),加熱螺旋進(jìn)料器內(nèi) 的垃圾物料,促使垃圾物料蒸發(fā)出水蒸汽,增加螺旋進(jìn)料器內(nèi)的氣體體積,阻止空氣進(jìn)入螺 旋進(jìn)料器,隨后,氮氣混合水蒸汽穿過螺旋筒體,由氮氣回氣出口(1402)引出,通過連接管 道進(jìn)入除濕器(15)內(nèi),在冷卻盤管的作用下,氮氣及混合的水蒸汽得到冷卻,其中水蒸汽 被凝結(jié)成水分離出來,冷氮氣由除濕器(15)的冷氮氣出口(1504)引出,通過引風(fēng)機(17) 送入氮氣預(yù)熱器(16)進(jìn)行循環(huán)利用,螺旋進(jìn)料器(14)內(nèi)筒是氮氣循環(huán)通道,通道內(nèi)充滿 氮氣,可以起到隔離空氣的作用,不會阻礙物料進(jìn)入。在運行中損耗的氮氣通過補充接口 (1600)進(jìn)行補充。
權(quán)利要求
一種氧化鈣、等離子體協(xié)同氣化的生活垃圾氣化系統(tǒng),包括等離子體氣化爐設(shè)備,其特征是氣化系統(tǒng)由等離子體氣化爐(1)、二氧化碳?xì)夥膺M(jìn)料裝置、熱交換器(6)、引風(fēng)機(8)和旋風(fēng)分離器(10)組成,其中二氧化碳?xì)夥膺M(jìn)料裝置由二氧化碳?xì)夥馄?3)和螺旋進(jìn)料器(4)構(gòu)成,二氧化碳?xì)夥馄?3)的輸料口(307)與螺旋進(jìn)料器(4)的進(jìn)料口進(jìn)行衡接,螺旋進(jìn)料器(4)的出料口通過S形連接管(2)連接到等離子體氣化爐(1)的進(jìn)料口(103);等離子體氣化爐(1)的熱解氣出口(107)通過連接管(7)連接到熱交換器(6)上的碳酸化反應(yīng)室(608),碳酸化反應(yīng)室(608)與熱交換室(614)直接相通,熱交換器(6)的熱載體出口(616)通過連接管(13)連接到等離子體氣化爐(1)的熱載體進(jìn)口(106),等離子體氣化爐(1)的熱載體出口(101)通過連接管(12)連接到旋風(fēng)分離器(10)的氣固混合物輸入口(1003),旋風(fēng)分離器(10)的氣態(tài)物出口(1004)通過連接管(11)連接到引風(fēng)機(8)的吸風(fēng)口,引風(fēng)機(8)的出風(fēng)口通過連接管(9)連接到熱交換器(6)的熱解氣進(jìn)口(618),熱交換器(6)的熱解氣出口(601)通過連接管(5)連接到等離子體氣化爐(1)的熱解氣輸入接口(121);旋風(fēng)分離器(10)的固態(tài)物出口通過氧化鈣輸送管(1001)連接氧化鈣噴槍(610),氧化鈣噴槍(610)的噴口伸進(jìn)熱交換器(6)上的碳酸化反應(yīng)室(608),二氧化碳輸入接口(609)相鄰氧化鈣噴槍(610)安裝;等離子體氣化爐(1)的合成氣出口(109)在熱解區(qū)(II)與氣化區(qū)(III)的接合部位接出,合成氣出口(109)連接到后級設(shè)備。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氧化鈣、等離子體協(xié)同氣化的生活垃圾氣化系統(tǒng),其特 征是氧化鈣噴槍(610)的進(jìn)料口有氧化鈣吹管(611),旋風(fēng)分離器(10)的固態(tài)物出口通過 氧化鈣輸送管(1001)連接到氧化鈣吹管(611)上,氧化鈣吹管(611)的進(jìn)氣端連接到吹料 風(fēng)機(612)的出風(fēng)口,吹料風(fēng)機(612)的進(jìn)風(fēng)口通過連接管(613)連接到連接管(7)上。
3.一種氧化鈣、等離子體協(xié)同氣化的生活垃圾氣化系統(tǒng),其特征是氣化系統(tǒng)由等離子 體氣化爐(1)、熱交換器(6)、引風(fēng)機(8)和旋風(fēng)分離器(10)、氮氣封螺旋進(jìn)料器(14)、除 濕器(15)、氮氣預(yù)熱器(16)和引風(fēng)機(17)組成,其中氮氣封螺旋進(jìn)料器(14)的出料口 (1401)連接到等離子體氣化爐(1)的進(jìn)料口(103);等離子體氣化爐(1)的熱解氣出口 (107)通過連接管(7)連接到熱交換器(6)上的碳酸化反應(yīng)室(608),碳酸化反應(yīng)室(608) 與熱交換室(614)直接相通,熱交換器(6)的熱載體出口(616)通過連接管(13)連接到等 離子體氣化爐(1)的熱載體進(jìn)口(106),等離子體氣化爐(1)的熱載體出口(101)通過連 接管(12)連接到旋風(fēng)分離器(10)的氣固混合物輸入口(1003),旋風(fēng)分離器(10)的氣態(tài) 物出口(1004)通過連接管(11)連接到引風(fēng)機(8)的吸風(fēng)口,引風(fēng)機(8)的出風(fēng)口通過連 接管(9)連接到熱交換器(6)的熱解氣進(jìn)口(618),熱交換器(6)的熱解氣出口(601)通 過連接管(5)連接到等離子體氣化爐(1)的熱解氣輸入接口(121);旋風(fēng)分離器(10)的固 態(tài)物出口通過氧化鈣輸送管(1001)連接到氧化鈣噴槍(610),氧化鈣噴槍(610)的噴口伸 進(jìn)熱交換器(6)上的碳酸化反應(yīng)室(608),二氧化碳輸入接口(609)相鄰氧化鈣噴槍(610) 安裝;等離子體氣化爐(1)的合成氣出口(109)連接到氮氣預(yù)熱器(16)的合成氣輸入接口 (1605);氮氣預(yù)熱器(16)的熱氮氣出口(1601)連接到氮氣封螺旋進(jìn)料器(14)的熱氮氣進(jìn) 口(1404),氮氣封螺旋進(jìn)料器(14)的氮氣回氣出口(1402)連接到除濕器(15)的氮氣輸入 接口(1501),除濕器(15)的冷氮氣出口(1504)連接到引風(fēng)機(17)的吸風(fēng)口,引風(fēng)機(17) 的出風(fēng)口連接到氮氣預(yù)熱器(16)的冷氮氣輸入接口(1603);氮氣預(yù)熱器(16)的合成氣輸 出接口(1602)連接到后級設(shè)備。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種氧化鈣、等離子體協(xié)同氣化的生活垃圾氣化系統(tǒng),其特 征是氮氣預(yù)熱器(16)的下面有灰室(1604),灰室(1604)通過排灰閥(1606)和飛灰輸送管 (1607)連接到等離子體氣化爐(1)的飛灰輸入接口(115)。
5.一種氧化鈣、等離子體協(xié)同氣化的生活垃圾氣化設(shè)備,其特征是等離子體氣化爐 (1)由進(jìn)料口(103)、熱載體進(jìn)口(106)、熱載體出口(101)、熱解氣出口(107)、熱解氣輸入 接口(121)、合成氣出口 (109)、耐火爐墻(112)、保溫層(111)、鋼外殼(110)和等離子體噴 槍安裝口組成,其中耐火爐墻(112)、保溫層(111)和鋼外殼(110)構(gòu)成圓筒形爐體,爐體 內(nèi)有烘干區(qū)(I)、熱解區(qū)(II)和氣化區(qū)(III),烘干區(qū)(I)、熱解區(qū)(II)和氣化區(qū)(III)之 間直接相通,烘干區(qū)⑴在上部,烘干區(qū)⑴的下面為熱解區(qū)(II),熱解區(qū)(II)的下面為氣 化區(qū)(III);在烘干區(qū)(I)的耐火爐墻上有熱載體進(jìn)口(106)接入和熱載體出口(101)接 出,在熱解區(qū)(II)的耐火爐墻上有熱解氣出口(107)接出,在氣化區(qū)(III)的耐火爐墻上 有熱解氣輸入接口(121)接入和等離子體噴槍安裝口,在熱解區(qū)(II)與氣化區(qū)(III)結(jié)合 的部位有合成氣出口(109)接出。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種氧化鈣、等離子體協(xié)同氣化的生活垃圾氣化設(shè)備,其特 征是在氣化區(qū)(III)的耐火爐墻(112)與保溫層(111)之間有冷卻層(113),冷卻層(113) 通過冷卻水進(jìn)口(123)和冷卻水出口(124)與循環(huán)冷卻水系統(tǒng)進(jìn)行連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種氧化鈣、等離子體協(xié)同氣化的生活垃圾氣化設(shè)備,其特 征是在烘干區(qū)(I)的耐火爐墻上有溫度傳感器(105),在熱解區(qū)(II)的耐火爐墻上有溫度 傳感器(108),在氣化區(qū)(III)的耐火爐墻上有溫度傳感器(116)。
8.一種氧化鈣、等離子體協(xié)同氣化的生活垃圾氣化設(shè)備,其特征是熱交換器(6)由碳 酸化反應(yīng)室(608)、熱交換室(614)、分氣室(617)、集氣室(604)和熱交換管(605)組成, 其中碳酸化反應(yīng)室(608)的圍護(hù)體由保溫層(621)、耐火層(619)和鋼殼體(620)構(gòu)成, 在碳酸化反應(yīng)室(608)的圍護(hù)體上有氧化鈣噴槍安裝口、二氧化碳輸入接口(609)和熱解 氣進(jìn)口(607)接入,碳酸化反應(yīng)室(608)與熱交換室(614)直接相通;熱交換室(614)由下 隔板(624)、上隔板(625)、熱交換管(605)、鋼殼體(622)和保溫層(615)構(gòu)成,熱交換室 (614)通過上隔板(625)、下隔板(624)分別與分氣室(617)、集氣室(604)隔開,在熱交換 室(614)的鋼殼體上有熱載體出口(616)接出;熱交換管(605)把分氣室(617)和集氣室 (604)進(jìn)行連通,在分氣室(617)的鋼殼體上有熱解氣進(jìn)口(618)接入,在集氣室(604)的 鋼殼體上有熱解氣出口(601)接出。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種氧化鈣、等離子體協(xié)同氣化的生活垃圾氣化設(shè)備,其特 征是氧化鈣噴槍安裝口與二氧化碳輸入接口(609)相鄰且同方向設(shè)置,熱解氣進(jìn)口(607) 與氧化鈣噴槍安裝口呈90°設(shè)置;在碳酸化反應(yīng)室(608)的底部有排渣口(606)接出,在 熱交換室(614)的下部有排渣口(603)接出,在集氣室(604)的底部有排灰口(602)接出。
10.一種氧化鈣、等離子體協(xié)同氣化的生活垃圾氣化設(shè)備,其特征是二氧化碳?xì)夥膺M(jìn)料 裝置由二氧化碳?xì)夥馄?3)和螺旋進(jìn)料器(4)組成,其中二氧化碳?xì)夥馄?3)為立式圓筒 體,上方開口,二氧化碳?xì)夥馄?3)上有垃圾進(jìn)料口(301)、二氧化碳?xì)夥?302)、二氧化碳 檢測端口(303)、二氧化碳補充閥(304)、二氧化碳補充接口(305)和輸料口(307),二氧化 碳?xì)夥馄?3)在螺旋進(jìn)料器(4)的上面,通過輸料口(307)與螺旋進(jìn)料器(4)的進(jìn)料口進(jìn) 行衡接。
全文摘要
氧化鈣、等離子體協(xié)同氣化的生活垃圾氣化系統(tǒng)及設(shè)備,涉及固體有機廢物的處置設(shè)備,氣化系統(tǒng)由等離子體氣化爐、氣封進(jìn)料裝置、熱交換器、引風(fēng)機和旋風(fēng)分離器組成,氣封進(jìn)料裝置的出料口連接到氣化爐的進(jìn)料口;氣化爐的熱解氣出口連接到熱交換器的碳酸化反應(yīng)室,熱交換器的熱載體出口連接到氣化爐的熱載體進(jìn)口,氣化爐的熱載體出口連接到旋風(fēng)分離器,旋風(fēng)分離器連接到引風(fēng)機,引風(fēng)機連接到熱交換器的熱解氣進(jìn)口,熱交換器的熱解氣出口連接到氣化爐的熱解氣入口;合成氣出口在熱解區(qū)與氣化區(qū)的接合部位接出。本系統(tǒng)可以實現(xiàn)無排放、無污染的處置生活垃圾,適合城市生活垃圾、農(nóng)村生活垃圾、醫(yī)療垃圾、工業(yè)高分子廢棄物等的無害化處置。
文檔編號C10K1/00GK101880551SQ20101000408
公開日2010年11月10日 申請日期2010年1月17日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月17日
發(fā)明者周開根 申請人:周開根
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