專利名稱：等離子垃圾氣化裝備及其氣化工藝的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及生活垃圾等離子氣化發(fā)電技術(shù)，尤其涉及一種等離子垃圾氣化裝備及其氣化工藝。
背景技術(shù)：
我國生活垃圾處理方式主要是填埋和焚燒。填埋不僅侵占大量土地，還污染地下水，是不得已而為之的選擇。盡管如此，對于土地資源緊張的地區(qū)已沒有多少場地可供填埋使用。焚燒法雖然減容比高，并能回收能量，但卻因二噁英等污染問題遭到公眾強烈反對生活垃圾等廢棄物在燃燒溫度低于300 550°C時易產(chǎn)生二噁英；對于含氯塑料的焚燒過程中，焚燒溫度低于800°C極易生成二噁英，二噁英毒性巨大，是氰化物的130倍，砒霜的 900倍，有“世紀之毒”之稱，尤其其具有分子鏈穩(wěn)定的特點，在低于800°C時易重新聚合。鑒于此，現(xiàn)急需發(fā)展新一代的綠色環(huán)保、節(jié)能降耗的替代焚燒技術(shù)。等離子體是物質(zhì)第四態(tài)，具有許多異于固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)的獨特的物理化學性質(zhì)， 如溫度和能量密度都很高、可導電和發(fā)光、化學性質(zhì)活潑并能加強化學反應等，環(huán)保性能優(yōu)良。等離子體廢物處理技術(shù)始于1970年代初期，最初主要用于低放射性廢物、化學武器和常規(guī)武器銷毀，于1990年代進入民用。由于等離子體設備技術(shù)含量高，投資巨大，運行成本高，多用于銷毀多氯聯(lián)苯(PCBs)、POPs、廢農(nóng)藥、焚燒飛灰和醫(yī)療廢物等危險廢物。近十年來，隨著技術(shù)的發(fā)展，成本逐漸得到控制，且政府對垃圾處理問題的重視和公眾環(huán)保意識的提高，等離子體處理生活垃圾的技術(shù)也逐漸成為國內(nèi)外的研究熱點。目前全球從事等離子體廢物處理技術(shù)研究的單位有二十余家，技術(shù)還處于商業(yè)化的門檻階段，多數(shù)未達到實用化階段?，F(xiàn)階段所使用的技術(shù)都是采用等離子體炬對垃圾進行直接的高溫氣化，通過電弧放電產(chǎn)生高達7000°C的等離子體，將垃圾加熱至很高的溫度， 從而迅速有效地摧毀廢物。可燃的有機成分充分裂解氣化，轉(zhuǎn)化成可燃性氣體，可以用于發(fā)電或作為可燃氣，一般稱為“合成氣”(主要成分是C(HH2)。不可燃的無機成分經(jīng)等離子體高溫處理后成為無害的渣體。然而現(xiàn)階段的等離子垃圾氣化技術(shù)尚有許多不足之處，首先，用等離子體炬直接氣化垃圾需要極大地功率，其耗電率可達其產(chǎn)電能力的30% 45%，由于耗電過高導致運營成本大大增加，使其不具備商業(yè)運行的價值。其二，該方法氣化垃圾，后續(xù)氣體凈化過程還需加二噁英處理裝置，增加了先期的一次性投入，使其設備成本大幅提高。第三，使用等離子體炬直接氣化垃圾，由于其溫度場分布不均，使垃圾不能完全被高溫處理，排出的廢渣中會有大量的二噁英和其他有害物質(zhì)，致使其廢渣的處理又成為一道難題。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于現(xiàn)有技術(shù)所存在的上述嚴重問題，本發(fā)明旨在公開一種等離子垃圾氣化裝備及其氣化工藝，其結(jié)構(gòu)設計簡單，能效利用合理，先期投入成本低，耗電率低，尤其可有效地去除氣化過程中產(chǎn)生的二噁英等有害物質(zhì)，增加減容比，變廢為寶。
本發(fā)明的技術(shù)解決方案是這樣實現(xiàn)的一種等離子垃圾氣化裝備，包括由輸氣管道相連接的氣化反應室，蒸汽換熱器和蒸汽緩沖罐，空氣緩沖罐，冷卻塔，除硫化氫噴淋器，水環(huán)壓縮機，氣水分離器，燃氣儲存罐， 以及裝備的控制系統(tǒng)，其特征在于還包括內(nèi)外雙旋風換熱除塵器，所述內(nèi)外雙旋風換熱除塵器為內(nèi)外雙層立式筒狀的一體結(jié)構(gòu)，上部為圓筒狀，下部為倒圓臺筒狀，里層為旋風分離倉，外層為旋風換熱倉；所述旋風分離倉自下而上分為集液區(qū)、旋風分離區(qū)和凈化區(qū)，其燃氣進氣口和出氣口分別經(jīng)輸氣管道與蒸汽換熱器的出氣口及冷卻塔的入氣口相連接；所述旋風換熱倉設置導流板， 所述導流板為不銹鋼板呈螺旋狀焊接于所述旋風換熱倉的內(nèi)壁上，其水平寬度與所述換熱倉的寬度相當；所述旋風換熱倉下部設置冷空氣進氣口，上部設置熱空氣出氣口 ；所述氣化反應室包括自動上料裝置、自動點火裝置、初級氣化區(qū)和等離子反應區(qū)；所述自動上料裝置，位于初級氣化區(qū)的頂部，包括兩級閘板閥、一個料倉以及一個高低位料位監(jiān)測器，所述料倉位于兩級間板閥之間，高低位料位檢測器位于其料倉內(nèi)部；所述自動點火裝置，位于所述初級氣化區(qū)的反應室側(cè)壁處，包括油槍、點火器和推進系統(tǒng)；所述等離子反應區(qū)由二級細化區(qū)和氣體精煉區(qū)兩部分組成，內(nèi)徑為800 2000mm，氣體精煉區(qū)在上，二級細化區(qū)在下；所述二級細化區(qū)的進渣口通過輸送管路連接于初級氣化區(qū)的排渣口，三支等離子體炬安裝于二極細化區(qū)底部料層上方并位于同一水平面繞所述二極細化區(qū)相互之間呈120°夾角并與地面呈45°夾角，底部設置排渣口；所述氣體精煉區(qū)的進氣管路分別與所述初級氣化區(qū)和二級細化區(qū)相連接，并三支等離子體炬安裝于所述氣體精煉區(qū)底部縮徑口上方并位于同一水平面繞所述氣體精煉區(qū)相互之間呈120° 夾角并與地面呈45°夾角，所述縮徑口直徑為100-200mm;所述氣體精煉區(qū)的出氣口經(jīng)輸氣管路連接于蒸汽換熱器的進氣口 ；蒸汽換熱器的蒸汽出口通過輸氣管路經(jīng)蒸汽緩沖罐及其氣動調(diào)節(jié)閥分別連接至初級氣化區(qū)和等離子二級細化區(qū)的進氣口 ；所述內(nèi)外雙旋風換熱除塵器的熱空氣出氣口通過輸氣管路經(jīng)空氣緩沖罐及其氣動調(diào)節(jié)閥分別連接至初級氣化區(qū)和等離子二級細化區(qū)的進氣口。進一步，所述等離子反應區(qū)是一體結(jié)構(gòu)，氣體精煉區(qū)位于二級細化區(qū)上部，所述氣體精煉區(qū)的進氣管路連接于初級氣化區(qū)的上部側(cè)壁的出氣口 ；所述初級氣化區(qū)內(nèi)設置整平-碎焦裝置和星型卸料器；所述整平-碎焦裝置包括動力部分、整平部分和碎焦部分；動力部分位于初級氣化區(qū)的頂部，由液壓推動裝置和減速電機組成；整平部分和碎焦部分位于初級氣化區(qū)的內(nèi)部，分別套裝固定于中心軸上，所述整平部分由整平轉(zhuǎn)臂組成，所述碎焦部分由兩組以上的攪動桿組成；所述液壓推動裝置的缸頭與減速電機相連接，減速電機的輸出端與中心軸相連接，所述中心軸、減速電機的輸出軸及缸頭的中心線與所述初級氣化區(qū)的中心線重合；所述星型卸料器設置于所述初級氣化區(qū)的下部排渣口上方?；蛘?，所述等離子區(qū)是分體結(jié)構(gòu)；所述二級細化區(qū)頂部進渣口經(jīng)由星型卸料器連接于初級氣化區(qū)底部的排渣口，中部設置出氣口并通過輸氣管路連接于氣體精煉區(qū)的進氣口 ；所述氣體精煉區(qū)放置于初級氣化區(qū)的頂部，氣體精煉區(qū)的進氣口與初級氣化區(qū)的出氣口相連通；所述初級氣化區(qū)內(nèi)設置挫動式爐蓖、鏈式爐調(diào)和自動整平裝置，初級氣化區(qū)的進氣口設置于所述爐蓖和爐調(diào)之間，出氣口位于初級氣化區(qū)的頂部；所述挫動式爐蓖呈長方體結(jié)構(gòu)，設置于初級氣化區(qū)的中部，是上下兩層分體結(jié)構(gòu)；下層爐蓖是固定爐蓖，由多個不銹鋼齒條均勻平行放置并通過其兩端固定連接于下層爐蓖擋板上形成，所述齒條的橫截面為側(cè)邊為圓弧，上下邊為直線的弧邊平行四邊形，所述固定爐蓖固定于所述初級氣化區(qū)的耐火材料壁上；上層爐蓖是活動爐蓖，由多個橫截面為三角形的不銹鋼齒條均勻平行放置并通過其兩端固定連接于上層爐蓖擋板上形成，所述上層爐蓖與液壓推動裝置連接并在后者的作用下左右挫動；在未發(fā)生挫動狀態(tài)下，所述上下爐蓖的齒條的尖端相抵，整個爐蓖沒有縫隙；上層爐蓖在液壓推動裝置作用下向下層爐蓖齒條方向挫動狀態(tài)下，挫動的反方面形成空隙；所述鏈式爐調(diào)位于初級氣化區(qū)的底部；所述自動整平裝置包括動力部分和整平器；所述動力部分位于初級氣化區(qū)的頂部，由液壓推動裝置和減速電機組成；所述整平器位于初級氣化區(qū)內(nèi)部，包括套裝固定于中心軸上的整平轉(zhuǎn)臂；所述液壓推動裝置的缸頭與減速電機相連接，減速電機的輸出端與中心軸相連接，所述中心軸、減速電機的輸出軸及缸頭的中心線與所述氣化區(qū)的中心線重合?；蛘?，所述初級氣化區(qū)內(nèi)設置振動爐蓖和自動整平裝置；所述振動爐蓖，設置于初級氣化區(qū)的中部，是上下兩層分體結(jié)構(gòu)；下層爐蓖是固定爐蓖，由多個梯型不銹鋼齒條呈正梯型放置并通過其兩端固定連接于下層爐蓖圈內(nèi)側(cè)形成，所述固定爐蓖固定于所述初級氣化區(qū)的耐火材料壁上；上層爐蓖是活動爐蓖，由多個梯型不銹鋼齒條呈倒梯型放置并通過其兩端固定連接于上層爐蓖圈內(nèi)側(cè)形成，所述上層爐蓖與液壓動力裝置連接并連動；所述下層爐蓖的齒條與上層爐蓖的齒條對應咬合，并設定相鄰的上下兩層爐蓖的齒條咬合處的橫向間隙為5-80mm ；通過PLC自動控制系統(tǒng)控制所述液壓動力裝置帶動所述上層爐蓖以不大于200次/分鐘的頻率振動；所述自動整平裝置包括動力部分和整平器；所述動力部分位于初級氣化區(qū)的頂部，由液壓推動裝置和減速電機組成；所述整平器位于初級氣化區(qū)內(nèi)部，包括套裝固定于中心軸上的整平轉(zhuǎn)臂；所述液壓推動裝置的缸頭與減速電機相連接，減速電機的輸出端與中心軸相連接，所述中心軸、減速電機的輸出軸及缸頭的中心線與所述氣化區(qū)的中心線重合；所述等離子反應區(qū)是一體結(jié)構(gòu)，氣體精煉區(qū)位于二級細化區(qū)上部，所述氣體精煉區(qū)的進氣管路連接于初級氣化區(qū)位于所述振動爐蓖下方的出氣口。進一步的，所述初級氣化區(qū)的耐火層由硅酸鋁耐火混凝土澆筑形成，保溫層由陶瓷纖維包裹而成；所述氣體精煉區(qū)的耐火層由碳纖維耐火混凝土澆筑而成，外圍由不銹鋼和陶瓷纖維保溫層包裹。進一步的，所述自動整平-碎焦裝置和自動整平裝置的液壓推動裝置的行程為 50-500mm，其減速電機的轉(zhuǎn)速為5_20rpm。所述的等離子垃圾氣化裝備的垃圾氣化工藝，包括如下步驟(a)燃氣生成上料和進氣生活垃圾經(jīng)預處理作為原料通過自動上料系統(tǒng)進入氣化反應室，第一道閘板閥打開，原料進入料倉，料位監(jiān)測裝置檢測到高位信號時，第一道閘板閥關閉，之后第二道間板閥打開，原料進入初級氣化區(qū)，料位監(jiān)測裝置檢測到低位信號時，第二道閘板閥關閉；同時，用鼓風機向氣化反應室吹入溫度在200°C以上的蒸汽和/或160°C熱空氣組成的氣化介質(zhì)；初級氣化原料進入初級氣化區(qū)后，在微波料位監(jiān)測儀檢測到高位信號后，停止進料，經(jīng)整平后由自動點火系統(tǒng)進行點火，火焰監(jiān)測裝置監(jiān)測火焰達到預定指標后，油槍退出爐膛，大氣聯(lián)通管關閉，開始氣化；氣化過程為缺氧燃燒，供氣量為完全燃燒的觀-35 %，其中初級氣化區(qū)內(nèi)的原料分為5層，分別為干燥層、熱解層、氧化層、還原層、灰燼層，爐溫監(jiān)測系統(tǒng)不間斷向控制臺傳輸各個料層的溫度，通過對進氣量控制和整平裝置的動作對爐內(nèi)的5個層面進行控制和調(diào)整；爐渣送入等離子二級細化區(qū)；所產(chǎn)生的包括燃氣的混合氣，包括CO、H2、CH4, C2H6, CnHm, N2, CO2,經(jīng)輸送管路送到等離子氣體精煉區(qū)進行氣體精煉；在此過程中，各個層面的反應如下①干燥層，溫度約達100°C該層通過200°C的空氣和水蒸氣對物料進行干燥，提取出物料中的H2O,生成水蒸氣。②熱解層和燃燒層，溫度約500°C 1000°C主要反應A =CH14O0.6+0. 602+l. 6N2 — 0. 7C0+0. 6H2+0. 3C02+0. 1Η20+1· 6N2B :CHL600 6+0. 4H20 — C0+1. IH2C :C+02 ^ CO2D :C+C0 — CO2該層通過生物質(zhì)原料和脫揮反應的生成物部分氧化，并釋放大量的熱量，將區(qū)域溫度提升至1000攝氏度以上，生成CO，H2, CO2, H2O0③還原層，溫度約850°C主要反應A :C+C02 — 2C0(還原反應)B :C+H20 — C0+H2(還原反應)C :CH160Q. JO. 4H20 — CO+1. IH2(氧化反應)該層為無氧反應區(qū)，這些反應將爐床的溫度降至750-800°C，任何在爐床上方生成，并殘余的焦油在此將會被熱解，并進一步增加混合氣體的產(chǎn)氣量，CH1.600.6+0. 4H20 — C0+1. IH2部分在火焰熱解中生成的二氧化碳在此同焦結(jié)發(fā)生碳溶損反應，并增加產(chǎn)出混合氣體的能量密度C+C02 — 2C0部分在干燥和火焰熱解過程中生成的水蒸氣又同焦結(jié)反應，使混合氣體中氫氣含量增加C+H20 —CCHH2。④灰燼層在還原層之下，就是灰燼收集區(qū)。每隔一段時間，灰燼就通過爐篦，聚集到氣化爐底部。等離子二級細化初級氣化產(chǎn)生的爐渣，送至等離子二級細化區(qū)，由三支等離子體炬相互呈120°夾角，與地平面呈45°角，配合蒸汽對爐渣進行高溫裂解，利用6000°C以上的高溫將爐渣中未反應完全的有機物再次氣化，產(chǎn)生CO和H2,并除掉爐渣中的二噁英和呋喃，最后剩余1/125-1/100的爐渣，其成分為熔融狀態(tài)的無機物和金屬，通過排渣系統(tǒng)排
9出，二級細化所產(chǎn)生的氣體進入等離子氣體精煉區(qū)進行氣體精煉；在此過程中，主要發(fā)生了如下反應少量的混合氣化介質(zhì)從爐蓖下方被注進混合氣體當中，并進一步降低氣體中焦油的含量，增加氫氣含量和總的氣體產(chǎn)量。C+02 — CO2C+H20 —C0+H22C0+02 — 2C02C+C02 — 2C0等離子氣體精煉初級氣化和二級細化所產(chǎn)生的混合氣，被分別送至等離子氣體精煉區(qū)，精煉區(qū)底部通過縮徑處理，使燃氣由于其慣性作用形成一條直徑100-200mm的煙柱，三支等離子體炬相互呈120°夾角，與地平面呈45°角，均勻分布于煙柱周圍，形成直徑150-300mm的焰心區(qū)域，對氣體進行高溫精煉，利用6000°C以上的高溫熱能破壞氣體中二噁英、呋喃和木焦油等有害物質(zhì)的化學鍵，使其完全分解，并在降溫后不能重新聚合，之后氣體進入過濾裝置；(b)氣化介質(zhì)預熱將所生成混合氣經(jīng)輸氣管道送入蒸汽熱交換器和內(nèi)外雙旋風換熱除塵器分別獲得200°C以上的蒸汽和160°C以上的熱空氣，兩者分別經(jīng)蒸汽緩沖器和空氣緩沖器，并在管道中混合后送入氣化反應室中作為氣化介質(zhì)，或選擇其中一種作為氣化介質(zhì)；(c)燃氣凈化過濾在水環(huán)壓縮機的抽力作用下，生成的包括燃氣的混合氣經(jīng)輸氣管道進入蒸汽換熱器中，自動進行熱量交換獲得蒸汽并以輸氣管路送至氣化反應室作為氣化介質(zhì)，同時發(fā)生雜質(zhì)的沉降；繼而進入內(nèi)外雙旋風換熱除塵器，混合氣中的顆粒物和木焦油等雜質(zhì)進一步沉降的同時進行熱量交換，即給冷空氣預熱獲得熱空氣并經(jīng)輸氣管道送至氣化反應室作為氣化介質(zhì)；混合氣緊接再依次進入冷卻塔和除硫化氫噴淋器中進一步脫除雜質(zhì)，并去除H2S及HCl，最后進入氣水分離器進行氣水分離；(d)燃氣壓縮儲存凈化后的燃氣在水環(huán)壓縮機的作用下被壓縮存入儲氣罐中， 所述水環(huán)壓縮機的排量范圍是90m7h-1800m3/h，最大工作壓力0. 6MPa。更具體的，所述初級氣化過程中形成的結(jié)焦灰渣或大顆粒爐渣經(jīng)碎焦裝置打碎后變?yōu)樾☆w粒爐渣經(jīng)由星型卸料器送入等離子二級細化區(qū)進行等離子二級細化。或者，所述初級氣化過程中形成的結(jié)焦灰渣或大顆粒爐渣經(jīng)挫動式爐蓖的挫動和擠壓作用變?yōu)樾☆w粒爐渣被排放至鏈式爐調(diào)上，并被輸送至初級氣化區(qū)的排渣口經(jīng)由星型卸料器進入等離子二級細化區(qū)進行等離子二級細化?；蛘撸龀跫墯饣^程中形成的結(jié)焦灰渣或大顆粒爐渣經(jīng)振動爐蓖的振動和擠壓作用變?yōu)樾☆w粒爐渣經(jīng)排渣口進入等離子二級細化區(qū)進行等離子二級細化。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是顯而易見的(1)本發(fā)明利用垃圾本身的熱值進行缺氧燃燒，之后對其產(chǎn)生的燃氣和爐渣進行等離子高溫處理，大大降低了耗電功率，使本設備的耗電率僅為產(chǎn)能的10%，使其具有更高的運營價值。(2)本發(fā)明利用等離子體炬高溫處理所產(chǎn)的燃氣，可安全穩(wěn)定的去除其中的二噁英等有害物質(zhì)，無需在后續(xù)工藝中增加二噁英處理設備，大大降低了一次性的先期投入，使
10其具有更高的市場競爭力。(3)本發(fā)明利用等離子體炬高溫處理排出的爐渣，一是可以大幅增加了減容比，減少廢渣排放量，二是可以穩(wěn)定高效的去除爐渣中所含的二噁英等有害物質(zhì)，使爐渣變廢為寶，可用作高性能的耐火材料。(4)充分回收利用了整個流程中所產(chǎn)生的熱能，其中，余熱蒸汽發(fā)生器所換出的 160-200°C的蒸汽一部分可送回等離子二次細化區(qū)作為介質(zhì)參加反應，另一部分可送至垃圾預處理部分，對垃圾進行預處理；內(nèi)外雙旋風換熱除塵器所換出的熱空氣可送入初級氣化室做為介質(zhì)參加反應。(5)原料添加與排渣可同時連續(xù)進行，不會產(chǎn)生空氣倒流入氣化裝備內(nèi)的情況，操作更安全可控，同時實現(xiàn)了連續(xù)無間斷氣化；(6)自動整平裝置及自動整平-碎焦裝置可控的旋轉(zhuǎn)下壓動作，實現(xiàn)了更有效可控的整平及整平碎焦操作，更有利于所述氣化反應室的在氧化過程中的密封和連接氣化。(7)振動爐蓖及挫動式爐蓖通過振動和擠壓或挫動和擠壓的作用完全解決了結(jié)焦和大顆粒爐渣無法排出的問題；(8)點火裝置實現(xiàn)完全自動化控制，使用壽命延長；(9)氣化反應室的初級氣化區(qū)內(nèi)均布的熱電偶監(jiān)控各料層溫度，氣化反應穩(wěn)定可控。


圖1為實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是上料裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是內(nèi)外雙旋風換熱除塵器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是側(cè)吸式等離子垃圾氣化反應室的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是下吸式等離子垃圾氣化反應室的結(jié)構(gòu)示意圖；圖6是振動爐蓖的結(jié)構(gòu)示意圖。圖7是臥式等離子垃圾氣化反應室的結(jié)構(gòu)示意圖；圖8是挫動式爐蓖的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中，11初級氣化室 12等離子氣體精煉區(qū) 121等離子氣體精煉區(qū)的等離子體炬 13等離子二級細化區(qū)131等離子二級細化區(qū)的等離子體炬2空氣緩沖罐3蒸汽緩沖罐4蒸汽換熱器5內(nèi)外雙旋風換熱除塵器6冷卻塔7除硫化氫噴淋器8氣水分離器9儲氣罐100氣體分析儀111自動上料裝置 1111，1113—級、二級閘板閥1112料倉112初級氣化區(qū)113自動整平-碎焦裝置 1131動力部分 1132整平部分 1133中心軸 11；34 碎焦部分114星型卸料器115挫動式爐蓖 1151上層爐蓖 1152下層爐蓖116鏈式爐調(diào)117自動整平裝置 1171動力部分 1172中心軸 1173整平器
118振動爐蓖 1181上層爐蓖 1182下層爐蓖501旋風分離倉5011混合氣進氣口 5012混合氣出氣口502旋風換熱倉5021導流板5022冷空氣進氣口 5023熱空氣出氣口503雙球閥排塵結(jié)構(gòu) 5031,5033 —級、二級球閥 5032儲塵室
具體實施例方式實施例1一種等離子垃圾氣化裝備，如圖1所示，包括由輸氣管道相連接的氣化反應室，蒸汽換熱器4和蒸汽緩沖罐3，空氣緩沖罐2，內(nèi)外雙旋風換熱除塵器5，冷卻塔6，除硫化氫噴淋器7，水環(huán)壓縮機，氣水分離器8，(燃氣)儲氣罐9，以及裝備的控制系統(tǒng)；所述內(nèi)外雙旋風換熱除塵器5，如圖3所示，為內(nèi)外雙層立式筒狀的一體結(jié)構(gòu)，上部為圓筒狀，下部為倒圓臺筒狀，里層為旋風分離倉501，外層為旋風換熱倉502 ；所述旋風分離倉501自下而上分為集液區(qū)、旋風分離區(qū)和凈化區(qū)，其燃氣進氣口 5011和出氣口 5012 分別經(jīng)輸氣管道與蒸汽換熱器4的出氣口及冷卻塔6的入氣口相連接；所述旋風換熱倉 502設置導流板5021，所述導流板5021為不銹鋼板呈螺旋狀焊接于所述旋風換熱倉502的內(nèi)壁上，其水平寬度與所述換熱倉的寬度相當；所述旋風換熱倉502下部設置冷空氣進氣口 5022，上部設置熱空氣出氣口 5023 ；所述氣化反應室，為側(cè)吸式等離子垃圾氣化反應室，如圖4所示，包括自動上料裝置111、初級氣化區(qū)112、自動整平-碎焦裝置113、等離子反應區(qū)、自動點火裝置及爐溫監(jiān)測系統(tǒng)、爐內(nèi)料位監(jiān)測系統(tǒng)、進出口氣體溫度監(jiān)測系統(tǒng)、進出口壓力監(jiān)測系統(tǒng)和火焰監(jiān)測系統(tǒng)；爐內(nèi)料位監(jiān)測系統(tǒng)由2個微波料位探測儀組成，安裝于初級氣化區(qū)內(nèi)的料層頂部；進出口溫度檢測系統(tǒng)安裝于氣體進口輸送管和出口輸送管口處；進出口壓力監(jiān)測系統(tǒng)安裝于氣體進口輸送管和出口輸送管處；爐溫監(jiān)測系統(tǒng)包括12個熱電偶，均勻分布于所述初級氣化區(qū)內(nèi)。所述自動上料裝置111，位于初級氣化區(qū)112的頂部，如圖2所示，包括兩級閘板閥 1111和1113、一個料倉1112以及一個高低位料位監(jiān)測器，所述料倉位于兩級閘板閥之間， 高低位料位檢測器位于其料倉內(nèi)部；所述初級氣化區(qū)112，下部設置星型卸料器114 ；初級氣化區(qū)112的耐火層由硅酸鋁耐火混凝土澆筑形成，保溫層由陶瓷纖維包裹而成，其進氣口位于初級氣化區(qū)頂部；其出氣口位于初級氣化區(qū)的側(cè)面；所述整平-碎焦裝置113，如圖4所示，包括動力部分1131、整平部分1132和碎焦部分1Π4 ；動力部分1131位于初級氣化區(qū)112的頂部，由液壓推動裝置和減速電機組成； 整平部分1132和碎焦部分1134位于初級氣化區(qū)112的內(nèi)部，分別套裝固定于中心軸1133 上，所述整平部分1132由十字型整平轉(zhuǎn)臂組成，由中心軸1133帶動，作上下動作和旋轉(zhuǎn)運動對原料表面進行整平；所述碎焦部分1134由兩組以上的攪動桿組成，每組4個攪動桿呈十字分布，由中心軸帶動，作上下動作和旋轉(zhuǎn)運動，以打碎結(jié)焦體、防止爐渣支架。所述自動整平-碎焦裝置的所述液壓推動裝置的行程為50-500mm，所述減速電機的轉(zhuǎn)速為5_20rpm。所述自動點火裝置，位于所述初級氣化區(qū)的中部，包括3套由油槍、點火器和推進系統(tǒng)組成的自動點火裝置；
所述等離子反應區(qū)是由二級細化區(qū)13和氣體精煉區(qū)12兩部分組成的一體結(jié)構(gòu)， 內(nèi)徑為1000mm，氣體精煉區(qū)12位于二級細化區(qū)13上部，氣體精煉區(qū)12的耐火層由碳纖維耐火混凝土澆筑而成，外圍由不銹鋼和陶瓷纖維保溫層包裹；所述二級細化區(qū)13頂部進渣口通過輸送管路連接于初級氣化區(qū)112的排渣口，三支等離子體炬131安裝于二極細化區(qū)底部同一水平面繞所述二極細化區(qū)相互之間呈120°夾角并與地面呈45°夾角，底部設置排渣口 ；所述氣體精煉區(qū)12底部的進氣口通過輸送管路連接于初級氣化區(qū)的出氣口，三支等離子體炬121安裝于所述氣體精煉區(qū)底部縮徑口上方同一水平面繞所述氣體精煉區(qū)相互之間呈120°夾角并與地面呈45°夾角，所述縮徑口直徑為200mm。所述氣體精煉區(qū)12的出氣口經(jīng)輸氣管路連接于蒸汽換熱器4的進氣口 ；蒸汽換熱器4的蒸汽出口通過輸氣管路經(jīng)蒸汽緩沖罐3及其氣動調(diào)節(jié)閥分別連接至初級氣化區(qū)112 和等離子二級細化區(qū)13的進氣口 ；所述內(nèi)外雙旋風換熱除塵器5的熱空氣出氣口通過輸氣管路經(jīng)空氣緩沖罐及其氣動調(diào)節(jié)閥分別連接至初級氣化區(qū)112和等離子二級細化區(qū)13的進氣口。所述冷卻塔6、除硫化氫噴淋器7、水環(huán)壓縮機、氣水分離器8和儲氣罐9依次通過輸氣管路依次相連，儲氣罐則9減壓閥與用戶端輸氣管網(wǎng)相連接。所述的等離子垃圾氣化裝備的垃圾氣化工藝，包括如下步驟(a)燃氣生成上料和進氣生活垃圾經(jīng)預處理作為原料通過自動上料系統(tǒng)進入氣化反應室，第一道閘板閥打開，原料進入料倉，料位監(jiān)測裝置檢測到高位信號時，第一道閘板閥關閉，之后第二道間板閥打開，原料進入初級氣化區(qū)，料位監(jiān)測裝置檢測到低位信號時，第二道閘板閥關閉；同時，用鼓風機向氣化反應室吹入溫度在200°C以上的蒸汽和/或160°C熱空氣組成的氣化介質(zhì)；初級氣化原料進入初級氣化區(qū)后，在微波料位監(jiān)測儀檢測到高位信號后，停止進料，經(jīng)整平后由自動點火系統(tǒng)進行點火，火焰監(jiān)測裝置監(jiān)測火焰達到預定指標后，油槍退出爐膛，大氣聯(lián)通管關閉，開始氣化；氣化過程為缺氧燃燒，供氣量為完全燃燒的觀-35%，其中初級氣化區(qū)內(nèi)的原料分為5層，分別為干燥層、熱解層、氧化層、還原層、灰燼層，爐溫監(jiān)測系統(tǒng)不間斷向控制臺傳輸各個料層的溫度，通過對進氣量控制和整平裝置的動作對爐內(nèi)的5個層面進行控制和調(diào)整；形成的結(jié)焦灰渣或大顆粒爐渣經(jīng)碎焦裝置打碎后變?yōu)樾☆w粒爐渣經(jīng)由星型卸料器送入等離子二級細化區(qū)；所產(chǎn)生的包括燃氣的混合氣，包括CO、H2、 CH4, C2H6, CnHm, N2, CO2,經(jīng)輸送管路送到等離子氣體精煉區(qū)進行氣體精煉；在此過程中，各個層面的反應如下⑤干燥層，溫度約達100°C該層通過200°C的空氣和水蒸氣對物料進行干燥，提取出物料中的H2O,生成水蒸氣。⑥熱解層和燃燒層，溫度約500°C 1000°C主要反應A =CH14O0.6+0. 602+l. 6N2 — 0. 7C0+0. 6H2+0. 3C02+0. 1Η20+1· 6N2B :CHL600 6+0. 4H20 — C0+1. IH2C :C+02 ^ CO2
13
D :C+C0 ^ CO2該層通過生物質(zhì)原料和脫揮反應的生成物部分氧化，并釋放大量的熱量，將區(qū)域溫度提升至1000攝氏度以上，生成CO，H2, CO2, H2O0⑦還原層，溫度約850°C主要反應A:C+C02 —2C0(還原反應)B :C+H20 — CCHH2(還原反應)C =CH16Oa JO. 4H20 — CO+1. IH2 (氧化反應)該層為無氧反應區(qū)，這些反應將爐床的溫度降至750-800°C，任何在爐床上方生成，并殘余的焦油在此將會被熱解，并進一步增加混合氣體的產(chǎn)氣量，CH1.60。. 6+0. 4H20 — CO+1. IH2部分在火焰熱解中生成的二氧化碳在此同焦結(jié)發(fā)生碳溶損反應，并增加產(chǎn)出混合氣體的能量密度C+C02 —2C0部分在干燥和火焰熱解過程中生成的水蒸氣又同焦結(jié)反應，使混合氣體中氫氣含量增加C+H20 —CCHH2。⑧灰燼層在還原層之下，就是灰燼收集區(qū)。每隔一段時間，灰燼就通過爐篦，聚集到氣化爐底部。等離子二級細化初級氣化產(chǎn)生的爐渣，送至等離子二級細化區(qū)，由三支等離子體炬相互呈120°夾角，與地平面呈45°角，配合蒸汽對爐渣進行高溫裂解，利用6000°C以上的高溫將爐渣中未反應完全的有機物再次氣化，產(chǎn)生CO和H2,并除掉爐渣中的二噁英和呋喃，最后剩余1/125-1/100的爐渣，其成分為熔融狀態(tài)的無機物和金屬，通過排渣系統(tǒng)排出，二級細化所產(chǎn)生的氣體進入等離子氣體精煉區(qū)進行氣體精煉；在此過程中，主要發(fā)生了如下反應少量的混合氣化介質(zhì)從爐蓖下方被注進混合氣體當中，并進一步降低氣體中焦油的含量，增加氫氣含量和總的氣體產(chǎn)量。C+02 —(X)2C+H20 —C0+H22C0+02 — 20)2C+C02 —2C0等離子氣體精煉初級氣化和二級細化所產(chǎn)生的混合氣，被分別送至等離子氣體精煉區(qū)，精煉區(qū)底部通過縮徑處理，使燃氣由于其慣性作用形成一條直徑100-200mm的煙柱，三支等離子體炬相互呈120°夾角，與地平面呈45°角，均勻分布于煙柱周圍，形成直徑150-300mm的焰心區(qū)域，對氣體進行高溫精煉，利用6000°C以上的高溫熱能破壞氣體中二噁英、呋喃和木焦油等有害物質(zhì)的化學鍵，使其完全分解，并在降溫后不能重新聚合，之后氣體進入過濾裝置；(b)氣化介質(zhì)預熱將所生成混合氣經(jīng)輸氣管道送入蒸汽熱交換器和內(nèi)外雙旋風
14換熱除塵器分別獲得200°C以上的蒸汽和160°C以上的熱空氣，兩者分別經(jīng)蒸汽緩沖器和空氣緩沖器，并在管道中混合后送入氣化反應室中作為氣化介質(zhì)，或選擇其中一種作為氣化介質(zhì)；(c)燃氣凈化過濾在水環(huán)壓縮機的抽力作用下，生成的包括燃氣的混合氣經(jīng)輸氣管道進入蒸汽換熱器中，自動進行熱量交換獲得蒸汽并以輸氣管路送至氣化反應室作為氣化介質(zhì)，同時發(fā)生雜質(zhì)的沉降；繼而進入內(nèi)外雙旋風換熱除塵器，混合氣中的顆粒物和木焦油等雜質(zhì)進一步沉降的同時進行熱量交換，即給冷空氣預熱獲得熱空氣并經(jīng)輸氣管道送至氣化反應室作為氣化介質(zhì)；混合氣緊接再依次進入冷卻塔和除硫化氫噴淋器中進一步脫除雜質(zhì)，并去除H2S及HCl，最后進入氣水分離器進行氣水分離；(d)燃氣壓縮儲存凈化后的燃氣在水環(huán)壓縮機的作用下被壓縮存入儲氣罐中， 所述水環(huán)壓縮機的排量范圍是90m7h-1800m3/h，最大工作壓力0. 6MPa。潔凈的燃氣進入儲氣罐中儲存，以備用作發(fā)電或用能的儲備燃氣。實施例2另一種等離子垃圾氣化裝備，如圖1所示，其裝備的構(gòu)成與實施例1相同，其不同之處主要在于其氣化反應室，為下吸式等離子垃圾氣化反應室，如圖5所示，包括自動上料裝置111、初級氣化區(qū)112、自動點火裝置、等離子反應區(qū)及爐溫監(jiān)測系統(tǒng)、爐內(nèi)料位監(jiān)測系統(tǒng)、進出口氣體溫度監(jiān)測系統(tǒng)、進出口壓力監(jiān)測系統(tǒng)和火焰監(jiān)測系統(tǒng)；與實施例1所述的側(cè)吸式等離子垃圾氣化反應室不同處主要在于所述初級氣化區(qū)112內(nèi)設置振動爐蓖118和自動整平裝置117 ；初級氣化區(qū)112的出氣口位于所述振動爐蓖118下方；所述振動爐蓖118，如圖6所示，設置于初級氣化區(qū)112的中部，是上下兩層分體結(jié)構(gòu)；下層爐蓖1182是固定爐蓖，由多個截面為梯型不銹鋼齒條呈正梯型放置并通過其兩端固定連接于下層爐蓖圈內(nèi)側(cè)形成，所述固定爐蓖固定于所述初級氣化區(qū)的耐火材料壁上；上層爐蓖1181是活動爐蓖，由多個截面為梯型不銹鋼齒條呈倒梯型放置并通過其兩端固定連接于上層爐蓖圈內(nèi)側(cè)形成，所述上層爐蓖與液壓動力裝置連接并連動；所述下層爐蓖的齒條與上層爐蓖的齒條對應咬合，并設定相鄰的上下兩層爐蓖的齒條咬合處的橫向間隙為5-80mm ；所述不銹鋼齒條的上底寬約20mm，下底的寬約40mm，厚度為20_150mm。通過 PLC自動控制系統(tǒng)控制所述液壓動力裝置帶動所述上層爐蓖以不大于200次/分鐘的頻率振動；所述自動整平裝置117包括動力部分1171和整平器1173，如圖5所示；所述動力部分1171位于初級氣化區(qū)112的頂部，由液壓推動裝置和減速電機組成；所述整平器1173 位于初級氣化區(qū)112內(nèi)部，包括套裝固定于中心軸1172上的整平轉(zhuǎn)臂；所述液壓推動裝置的缸頭與減速電機相連接，減速電機的輸出端與中心軸相連接，所述中心軸1172、減速電機的輸出軸及缸頭的中心線與所述氣化區(qū)的中心線重合；所述自動整平裝置117的液壓推動裝置的行程為50-500mm，所述減速電機的轉(zhuǎn)速為5_20rpm。所述等離子反應區(qū)由二級細化區(qū)13和氣體精煉區(qū)12兩部分組成的一體結(jié)構(gòu)，內(nèi)徑為1000mm，氣體精煉區(qū)12位于二級細化區(qū)13頂部；所述二級細化區(qū)13頂部進渣口通過輸送管路連接于初級氣化區(qū)112的排渣口，三支等離子體炬131安裝于二極細化區(qū)底部料層上方并位于同一水平面繞所述二極細化區(qū)13相互之間呈120°夾角并與地面呈45°夾角，底部設置排渣口 ；所述氣體精煉區(qū)12底部的進氣口通過輸送管路連接于初級氣化區(qū)的出氣口，另有三支等離子體炬121安裝于所述氣體精煉區(qū)12底部縮徑口上方并位于同一水平面繞所述氣體精煉區(qū)相互之間呈120°夾角并與地面呈45°夾角，所述縮徑口直徑為 200mm ；所述氣體精煉區(qū)12的耐火層由碳纖維耐火混凝土澆筑而成，外圍由不銹鋼和陶瓷纖維保溫層包裹。所述氣化裝置的垃圾氣化工藝，與實施例1基本相同，所不同處僅在于所述初級氣化過程中形成的結(jié)焦灰渣或大顆粒爐渣經(jīng)振動爐蓖的振動和擠壓作用變?yōu)樾☆w粒爐渣經(jīng)排渣口進入等離子二級細化區(qū)進行等離子二級細化。實施例3第三種等離子垃圾氣化裝備，如圖1所示，其裝備的構(gòu)成與實施例1相同，其不同之處主要在于其氣化反應室，為臥式等離子垃圾氣化反應室，如圖7所示，包括自動上料裝置111、初級氣化區(qū)112、自動點火裝置、等離子反應區(qū)及爐溫監(jiān)測系統(tǒng)、爐內(nèi)料位監(jiān)測系統(tǒng)、進出口氣體溫度監(jiān)測系統(tǒng)、進出口壓力監(jiān)測系統(tǒng)和火焰監(jiān)測系統(tǒng)；與實施例1所述的等離子垃圾氣化反應室不同處主要在于所述初級氣化區(qū)內(nèi)設置挫動式爐蓖115、鏈式爐調(diào)116和自動整平裝置117，初級氣化區(qū)112的進氣口設置于所述爐蓖115和爐調(diào)116之間，出氣口位于初級氣化區(qū)112的頂部；所述挫動式爐蓖115呈長方體結(jié)構(gòu)，如圖8所示，設置于初級氣化區(qū)112的中部，是上下兩層分體結(jié)構(gòu)；下層爐蓖1152是固定爐蓖，由多個不銹鋼齒條均勻平行放置并通過其兩端固定連接于下層爐蓖擋板上形成，所述齒條的橫截面為側(cè)邊為圓弧，上下邊為直線的弧邊平行四邊形，所述固定爐蓖固定于所述初級氣化區(qū)的耐火材料壁上；上層爐蓖 1151是活動爐蓖，由多個橫截面為三角形的不銹鋼齒條均勻平行放置并通過其兩端固定連接于上層爐蓖擋板上形成，所述上層爐蓖1151與液壓推動裝置連接并在后者的作用下左右挫動；在未發(fā)生挫動狀態(tài)下，所述上下爐蓖的齒條的尖端相抵，整個爐蓖沒有縫隙；上層爐蓖1151在液壓推動裝置作用下向下層爐蓖齒條方向挫動狀態(tài)下，挫動的反方面形成 20-500mm空隙；即所述挫動爐蓖工作時，活動爐篦動作在液壓推動裝置帶動下，根據(jù)原料大小，向左推動20-500mm距離，再向右推動相同距離，即使原料碎裂并從空隙中排至下個系統(tǒng)。所述鏈式爐調(diào)116位于初級氣化區(qū)112的底部；所述自動整平裝置，與實施例2相同，包括動力部分和整平器；所述等離子反應區(qū)是由二級細化區(qū)13和氣體精煉區(qū)12兩部分組成的分體結(jié)構(gòu)， 內(nèi)徑均為IOOOmm ；所述二級細化區(qū)13頂部進渣口經(jīng)由星型卸料器114連接于初級氣化區(qū)112底部的排渣口，三支等離子體炬131安裝于二極細化區(qū)13底部料層上方并位于同一水平面繞所述二極細化區(qū)相互之間呈120°夾角并與地面呈45°夾角，底部設置排渣口，中部設置出氣口并通過輸氣管路經(jīng)初級氣化區(qū)的出氣口連接氣體精煉區(qū)12的進氣口 ；所述氣體精煉區(qū)12放置于初級氣化區(qū)112的頂部，氣體精煉區(qū)12的進氣口與初級氣化區(qū)112的出氣口相連通，三支等離子體炬121安裝于所述氣體精煉區(qū)12底部縮徑口上方并位于同一水平面繞所述氣體精煉區(qū)相互之間呈120°夾角并與地面呈45°夾角，所述縮徑口直徑為200mm。氣體精煉區(qū)12的耐火層由碳纖維耐火混凝土澆筑而成，外圍由不銹鋼和陶瓷纖維保溫層包裹。所述氣化裝置的垃圾氣化工藝，與實施例1基本相同，所不同處僅在于所述初級氣化過程中形成的結(jié)焦灰渣或大顆粒爐渣經(jīng)挫動式爐蓖的挫動和擠壓作用變?yōu)樾☆w粒爐渣被排放至鏈式爐調(diào)上，并被輸送至初級氣化區(qū)的排渣口經(jīng)由星型卸料器進入等離子二級細化區(qū)進行等離子二級細化。以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實施方式
，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此， 任何熟悉本技術(shù)領域的技術(shù)人員本發(fā)明披露的技術(shù)范圍內(nèi)，根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案及其發(fā)明構(gòu)思加以等同替換或改變，都應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種等離子垃圾氣化裝備，包括由輸氣管道相連接的氣化反應室，蒸汽換熱器和蒸汽緩沖罐，空氣緩沖罐，冷卻塔，除硫化氫噴淋器，水環(huán)壓縮機，氣水分離器，燃氣儲存罐，以及裝備的控制系統(tǒng)，其特征在于還包括內(nèi)外雙旋風換熱除塵器，所述內(nèi)外雙旋風換熱除塵器為內(nèi)外雙層立式筒狀的一體結(jié)構(gòu)，上部為圓筒狀，下部為倒圓臺筒狀，里層為旋風分離倉，外層為旋風換熱倉；所述旋風分離倉自下而上分為集液區(qū)、旋風分離區(qū)和凈化區(qū)，其燃氣進氣口和出氣口分別經(jīng)輸氣管道與蒸汽換熱器的出氣口及冷卻塔的入氣口相連接；所述旋風換熱倉設置導流板，所述導流板為不銹鋼板呈螺旋狀焊接于所述旋風換熱倉的內(nèi)壁上，其水平寬度與所述換熱倉的寬度相當；所述旋風換熱倉下部設置冷空氣進氣口，上部設置熱空氣出氣口 ；所述氣化反應室包括自動上料裝置、自動點火裝置、初級氣化區(qū)和等離子反應區(qū)； 所述自動上料裝置，位于初級氣化區(qū)的頂部，包括兩級間板閥、一個料倉以及一個高低位料位監(jiān)測器，所述料倉位于兩級間板閥之間，高低位料位檢測器位于其料倉內(nèi)部；所述自動點火裝置，位于所述初級氣化區(qū)的反應室側(cè)壁處，包括油槍、點火器和推進系統(tǒng)；所述等離子反應區(qū)由二級細化區(qū)和氣體精煉區(qū)兩部分組成，內(nèi)徑為800 2000mm，氣體精煉區(qū)在上，二級細化區(qū)在下；所述二級細化區(qū)的進渣口通過輸送管路連接于初級氣化區(qū)的排渣口，三支等離子體炬安裝于二極細化區(qū)底部料層上方并位于同一水平面繞所述二極細化區(qū)相互之間呈120°夾角并與地面呈45°夾角，底部設置排渣口；所述氣體精煉區(qū)的進氣管路分別與所述初級氣化區(qū)和二級細化區(qū)相連接，并三支等離子體炬安裝于所述氣體精煉區(qū)底部縮徑口上方并位于同一水平面繞所述氣體精煉區(qū)相互之間呈120°夾角并與地面呈45°夾角，所述縮徑口直徑為100-200mm ；所述氣體精煉區(qū)的出氣口經(jīng)輸氣管路連接于蒸汽換熱器的進氣口 ；蒸汽換熱器的蒸汽出口通過輸氣管路經(jīng)蒸汽緩沖罐及其氣動調(diào)節(jié)閥分別連接至初級氣化區(qū)和等離子二級細化區(qū)的進氣口 ；所述內(nèi)外雙旋風換熱除塵器的熱空氣出氣口通過輸氣管路經(jīng)空氣緩沖罐及其氣動調(diào)節(jié)閥分別連接至初級氣化區(qū)和等離子二級細化區(qū)的進氣口。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的等離子垃圾氣化裝備，其特征在于所述等離子反應區(qū)是一體結(jié)構(gòu)，氣體精煉區(qū)位于二級細化區(qū)上部，所述氣體精煉區(qū)的進氣管路連接于初級氣化區(qū)的上部側(cè)壁的出氣口；所述初級氣化區(qū)內(nèi)設置整平-碎焦裝置和星型卸料器；所述整平-碎焦裝置包括動力部分、整平部分和碎焦部分；動力部分位于初級氣化區(qū)的頂部，由液壓推動裝置和減速電機組成；整平部分和碎焦部分位于初級氣化區(qū)的內(nèi)部，分別套裝固定于中心軸上，所述整平部分由整平轉(zhuǎn)臂組成，所述碎焦部分由兩組以上的攪動桿組成；所述液壓推動裝置的缸頭與減速電機相連接，減速電機的輸出端與中心軸相連接， 所述中心軸、減速電機的輸出軸及缸頭的中心線與所述初級氣化區(qū)的中心線重合； 所述星型卸料器設置于所述初級氣化區(qū)的下部排渣口上方。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的等離子垃圾氣化裝備，其特征在于 所述等離子區(qū)是分體結(jié)構(gòu)；所述二級細化區(qū)頂部進渣口經(jīng)由星型卸料器連接于初級氣化區(qū)底部的排渣口，中部設置出氣口并通過輸氣管路連接于氣體精煉區(qū)的進氣口 ；所述氣體精煉區(qū)放置于初級氣化區(qū)的頂部，氣體精煉區(qū)的進氣口與初級氣化區(qū)的出氣口相連通；所述初級氣化區(qū)內(nèi)設置挫動式爐蓖、鏈式爐調(diào)和自動整平裝置，初級氣化區(qū)的進氣口設置于所述爐蓖和爐調(diào)之間，出氣口位于初級氣化區(qū)的頂部；所述挫動式爐蓖呈長方體結(jié)構(gòu)，設置于初級氣化區(qū)的中部，是上下兩層分體結(jié)構(gòu)；下層爐蓖是固定爐蓖，由多個不銹鋼齒條均勻平行放置并通過其兩端固定連接于下層爐蓖擋板上形成，所述齒條的橫截面為側(cè)邊為圓弧，上下邊為直線的弧邊平行四邊形，所述固定爐蓖固定于所述初級氣化區(qū)的耐火材料壁上；上層爐蓖是活動爐蓖，由多個橫截面為三角形的不銹鋼齒條均勻平行放置并通過其兩端固定連接于上層爐蓖擋板上形成，所述上層爐蓖與液壓推動裝置連接并在后者的作用下左右挫動；在未發(fā)生挫動狀態(tài)下，所述上下爐蓖的齒條的尖端相抵，整個爐蓖沒有縫隙；上層爐蓖在液壓推動裝置作用下向下層爐蓖齒條方向挫動狀態(tài)下，挫動的反方面形成空隙；所述鏈式爐調(diào)位于初級氣化區(qū)的底部；所述自動整平裝置包括動力部分和整平器；所述動力部分位于初級氣化區(qū)的頂部，由液壓推動裝置和減速電機組成；所述整平器位于初級氣化區(qū)內(nèi)部，包括套裝固定于中心軸上的整平轉(zhuǎn)臂；所述液壓推動裝置的缸頭與減速電機相連接，減速電機的輸出端與中心軸相連接，所述中心軸、減速電機的輸出軸及缸頭的中心線與所述氣化區(qū)的中心線重合。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的等離子垃圾氣化裝備，其特征在于所述初級氣化區(qū)內(nèi)設置振動爐蓖和自動整平裝置；所述振動爐蓖，設置于初級氣化區(qū)的中部，是上下兩層分體結(jié)構(gòu)；下層爐蓖是固定爐蓖，由多個梯型不銹鋼齒條呈正梯型放置并通過其兩端固定連接于下層爐蓖圈內(nèi)側(cè)形成， 所述固定爐蓖固定于所述初級氣化區(qū)的耐火材料壁上；上層爐蓖是活動爐蓖，由多個梯型不銹鋼齒條呈倒梯型放置并通過其兩端固定連接于上層爐蓖圈內(nèi)側(cè)形成，所述上層爐蓖與液壓動力裝置連接并連動；所述下層爐蓖的齒條與上層爐蓖的齒條對應咬合，并設定相鄰的上下兩層爐蓖的齒條咬合處的橫向間隙為5-80mm ；通過PLC自動控制系統(tǒng)控制所述液壓動力裝置帶動所述上層爐蓖以不大于200次/分鐘的頻率振動；所述自動整平裝置包括動力部分和整平器；所述動力部分位于初級氣化區(qū)的頂部，由液壓推動裝置和減速電機組成；所述整平器位于初級氣化區(qū)內(nèi)部，包括套裝固定于中心軸上的整平轉(zhuǎn)臂；所述液壓推動裝置的缸頭與減速電機相連接，減速電機的輸出端與中心軸相連接，所述中心軸、減速電機的輸出軸及缸頭的中心線與所述氣化區(qū)的中心線重合；所述等離子反應區(qū)是一體結(jié)構(gòu)，氣體精煉區(qū)位于二級細化區(qū)上部，所述氣體精煉區(qū)的進氣管路連接于初級氣化區(qū)位于所述振動爐蓖下方的出氣口。
5.根據(jù)權(quán)利要求2-4任一所述的等到離子垃圾氣化裝備，其特征在于所述初級氣化區(qū)的耐火層由硅酸鋁耐火混凝土澆筑形成，保溫層由陶瓷纖維包裹而成；所述氣體精煉區(qū)的耐火層由碳纖維耐火混凝土澆筑而成，外圍由不銹鋼和陶瓷纖維保溫層包裹。
6.根據(jù)權(quán)利要求2-4任一所述的等到離子垃圾氣化裝備，其特征在于所述自動整平-碎焦裝置和自動整平裝置的液壓推動裝置的行程為50-500mm，其減速電機的轉(zhuǎn)速為5-20rpm。
7.—種如權(quán)利要求1所述的等離子垃圾氣化裝備的垃圾氣化工藝，包括如下步驟(a)燃氣生成上料和進氣生活垃圾經(jīng)預處理作為原料通過自動上料系統(tǒng)進入氣化反應室，第一道閘板閥打開，原料進入料倉，料位監(jiān)測裝置檢測到高位信號時，第一道閘板閥關閉，之后第二道間板閥打開，原料進入初級氣化區(qū)，料位監(jiān)測裝置檢測到低位信號時，第二道間板閥關閉；同時，用鼓風機向氣化反應室吹入溫度在200°C以上的蒸汽和/或160°C熱空氣組成的氣化介質(zhì)；初級氣化原料進入初級氣化區(qū)后，在微波料位監(jiān)測儀檢測到高位信號后，停止進料， 經(jīng)整平后由自動點火系統(tǒng)進行點火，火焰監(jiān)測裝置監(jiān)測火焰達到預定指標后，油槍退出爐膛，大氣聯(lián)通管關閉，開始氣化；氣化過程為缺氧燃燒，供氣量為完全燃燒的觀-35 %，其中初級氣化區(qū)內(nèi)的原料分為5層，分別為干燥層、熱解層、氧化層、還原層、灰燼層，爐溫監(jiān)測系統(tǒng)不間斷向控制臺傳輸各個料層的溫度，通過對進氣量控制和整平裝置的動作對爐內(nèi)的 5個層面進行控制和調(diào)整；爐渣送入等離子二級細化區(qū)；所產(chǎn)生的包括燃氣的混合氣，包括 CO、H2、CH4, C2H6, CnHm, N2, CO2,經(jīng)輸送管路送到等離子氣體精煉區(qū)進行氣體精煉；等離子二級細化初級氣化產(chǎn)生的爐渣，送至等離子二級細化區(qū)，由三支等離子體炬相互呈120°夾角，與地平面呈45°角，配合蒸汽對爐渣進行高溫裂解，利用6000°C以上的高溫將爐渣中未反應完全的有機物再次氣化，產(chǎn)生CO和H2,并除掉爐渣中的二噁英和呋喃，最后剩余1/125-1/100的爐渣，其成分為熔融狀態(tài)的無機物和金屬，通過排渣系統(tǒng)排出，二級細化所產(chǎn)生的氣體進入等離子氣體精煉區(qū)進行氣體精煉；等離子氣體精煉初級氣化和二級細化所產(chǎn)生的混合氣，被分別送至等離子氣體精煉區(qū)，精煉區(qū)底部通過縮徑處理，使燃氣由于其慣性作用形成一條直徑100-200mm的煙柱， 三支等離子體炬相互呈120°夾角，與地平面呈45°角，均勻分布于煙柱周圍，形成直徑 150-300mm的焰心區(qū)域，對氣體進行高溫精煉，利用6000°C以上的高溫熱能破壞氣體中二噁英、呋喃和木焦油等有害物質(zhì)的化學鍵，使其完全分解，并在降溫后不能重新聚合，之后氣體進入過濾裝置；(b)氣化介質(zhì)預熱將所生成混合氣經(jīng)輸氣管道送入蒸汽熱交換器和內(nèi)外雙旋風換熱除塵器分別獲得200°C以上的蒸汽和160°C以上的熱空氣，兩者分別經(jīng)蒸汽緩沖器和空氣緩沖器，并在管道中混合后送入氣化反應室中作為氣化介質(zhì)，或選擇其中一種作為氣化介質(zhì)；(c)燃氣凈化過濾在水環(huán)壓縮機的抽力作用下，生成的包括燃氣的混合氣經(jīng)輸氣管道進入蒸汽換熱器中，自動進行熱量交換獲得蒸汽并以輸氣管路送至氣化反應室作為氣化介質(zhì)，同時發(fā)生雜質(zhì)的沉降；繼而進入內(nèi)外雙旋風換熱除塵器，混合氣中的顆粒物和木焦油等雜質(zhì)進一步沉降的同時進行熱量交換，即給冷空氣預熱獲得熱空氣并經(jīng)輸氣管道送至氣化反應室作為氣化介質(zhì)；混合氣緊接再依次進入冷卻塔和除硫化氫噴淋器中進一步脫除雜質(zhì)，并去除H2S及HCl，最后進入氣水分離器進行氣水分離；(d)燃氣壓縮儲存凈化后的燃氣在水環(huán)壓縮機的作用下被壓縮存入儲氣罐中，所述水環(huán)壓縮機的排量范圍是90m7h-1800m3/h，最大工作壓力0. 6MPa。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的垃圾氣化工藝，其特征在于所述初級氣化過程中形成的結(jié)焦灰渣或大顆粒爐渣經(jīng)碎焦裝置打碎后變?yōu)樾☆w粒爐渣經(jīng)由星型卸料器送入等離子二級細化區(qū)進行等離子二級細化。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的垃圾氣化工藝，其特征在于所述初級氣化過程中形成的結(jié)焦灰渣或大顆粒爐渣經(jīng)挫動式爐蓖的挫動和擠壓作用變?yōu)樾☆w粒爐渣被排放至鏈式爐調(diào)上，并被輸送至初級氣化區(qū)的排渣口經(jīng)由星型卸料器進入等離子二級細化區(qū)進行等離子二級細化。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的垃圾氣化工藝，其特征在于所述初級氣化過程中形成的結(jié)焦灰渣或大顆粒爐渣經(jīng)振動爐蓖的振動和擠壓作用變?yōu)樾☆w粒爐渣經(jīng)排渣口進入等離子二級細化區(qū)進行等離子二級細化。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種等離子垃圾氣化裝備及其氣化工藝，所述裝備包括由輸氣管道相連接的氣化反應室，蒸汽換熱器和蒸汽緩沖罐，空氣緩沖罐，內(nèi)外雙旋風換熱除塵器，冷卻塔，除硫化氫噴淋器，水環(huán)壓縮機，氣水分離器，燃氣儲存罐，以及裝備的控制系統(tǒng)；所述氣化反應室包括自動上料裝置、自動點火裝置、初級氣化區(qū)和等離子反應區(qū)；等離子反應區(qū)由二級細化區(qū)和氣體精煉區(qū)兩部分組成。所述工藝包括燃氣生成；氣化介質(zhì)預熱；燃氣凈化過濾；燃氣壓縮儲存。本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)設計簡單，能效利用合理，先期投入成本低，耗電率低的特點，尤其可有效地去除氣化過程中產(chǎn)生的二噁英等有害物質(zhì)，增加減容比，變廢為寶。
文檔編號C10J3/72GK102329653SQ201110253490
公開日2012年1月25日 申請日期2011年8月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月30日
發(fā)明者唐旻, 姜晨旭, 張建國, 張建超, 張瑜 申請人:張建超