專(zhuān)利名稱(chēng)：臥式等離子垃圾氣化反應(yīng)室及其氣化工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及生活垃圾等離子氣化發(fā)電技術(shù)，尤其涉及一種臥式等離子垃圾氣化反應(yīng)室及其氣化工藝。
背景技術(shù)：
我國(guó)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(duì)于土地資源緊張的地區(qū)已沒(méi)有多少場(chǎng)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(wèn)題遭到公眾強(qiáng)烈反對(duì)， 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(dú)特的物理化學(xué)性質(zhì)， 如溫度和能量密度都很高、可導(dǎo)電和發(fā)光、化學(xué)性質(zhì)活潑并能加強(qiáng)化學(xué)反應(yīng)等，環(huán)保性能優(yōu)
良ο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(xué)武器和常規(guī)武器銷(xiāo)毀，于1990年代進(jìn)入民用。由于等離子體設(shè)備技術(shù)含量高，投資巨大，運(yùn)行成本高，多用于銷(xiāo)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(xiǎn)廢物。近十年來(lái)，隨著技術(shù)的發(fā)展，成本逐漸得到控制，且政府對(duì)垃圾處理問(wèn)題的重視和公眾環(huán)保意識(shí)的提高，等離子體處理生活垃圾的技術(shù)也逐漸成為國(guó)內(nèi)外的研究熱點(diǎn)。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(mén)檻階段，多數(shù)未達(dá)到實(shí)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(duì)垃圾進(jìn)行直接的高溫氣化，通過(guò)電弧放電產(chǎn)生高達(dá)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?？扇嫉挠袡C(jī)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?xì)猓话惴Q(chēng)為“合成氣”(主要成分是C(HH2)。不可燃的無(wú)機(jī)成分經(jīng)等離子體高溫處理后成為無(wú)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(dá)其產(chǎn)電能力的30% -45%,由于耗電過(guò)高導(dǎo)致運(yùn)營(yíng)成本大大增加，使其不具備商業(yè)運(yùn)行的價(jià)值。其二，該方法氣化垃圾，后續(xù)氣體凈化過(guò)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(shè)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(chǎng)分布不均，使垃圾不能完全被高溫處理，排出的廢渣中會(huì)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)所存在的上述問(wèn)題，本發(fā)明旨在公開(kāi)一種臥式等離子垃圾氣化反應(yīng)室及其氣化工藝，利用垃圾本身的熱值產(chǎn)生燃?xì)猓偈褂玫入x子體炬對(duì)所產(chǎn)生的燃?xì)夂蜖t渣進(jìn)一步加工，去除其內(nèi)所含的有害物質(zhì)，并加大氣體產(chǎn)量，減少?gòu)U渣排放，降低了垃圾氣化的一次性投入成本及運(yùn)營(yíng)成本，并使燃?xì)飧蛹儍?，從而更具使用意義和推廣價(jià)值。本發(fā)明技術(shù)的解決方案是這樣實(shí)現(xiàn)的
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一種臥式等離子垃圾氣化反應(yīng)室，包括上料裝置、初級(jí)氣化區(qū)、點(diǎn)火裝置及爐溫監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、爐內(nèi)料位監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、進(jìn)出口氣體溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、進(jìn)出口壓力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和火焰監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于還包括等離子反應(yīng)區(qū)；所述上料裝置為自動(dòng)上料裝置，位于初級(jí)氣化區(qū)的頂部，包括兩級(jí)閘板閥、一個(gè)料倉(cāng)以及一個(gè)高低位料位監(jiān)測(cè)器，所述料倉(cāng)位于兩級(jí)間板閥之間，高低位料位檢測(cè)器位于其料倉(cāng)內(nèi)部；所述初級(jí)氣化區(qū)內(nèi)設(shè)置挫動(dòng)式爐蓖、鏈?zhǔn)綘t調(diào)和自動(dòng)整平裝置，初級(jí)氣化區(qū)的進(jìn)氣口設(shè)置于所述爐蓖和爐調(diào)之間，出氣口位于初級(jí)氣化區(qū)的頂部；所述挫動(dòng)式爐蓖呈長(zhǎng)方體結(jié)構(gòu)，設(shè)置于初級(jí)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(gè)不銹鋼齒條均勻平行放置并通過(guò)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(xiàn)的弧邊平行四邊形，所述固定爐蓖固定于所述初級(jí)氣化區(qū)的耐火材料壁上；上層爐蓖是活動(dòng)爐蓖，由多個(gè)橫截面為三角形的不銹鋼齒條均勻平行放置并通過(guò)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(dòng)裝置連接并在后者的作用下左右挫動(dòng)；在未發(fā)生挫動(dòng)狀態(tài)下，所述上下?tīng)t蓖的齒條的尖端相抵，整個(gè)爐蓖沒(méi)有縫隙；上層爐蓖在液壓推動(dòng)裝置作用下向下層爐蓖齒條方向挫動(dòng)狀態(tài)下，挫動(dòng)的反方面形成20-500mm空隙；即所述挫動(dòng)爐蓖工作時(shí)，活動(dòng)爐篦動(dòng)作在液壓推動(dòng)裝置帶動(dòng)下，根據(jù)原料大小，向左推動(dòng)20-500mm距離，再向右推動(dòng)相同距離， 即使原料碎裂并從空隙中排至下個(gè)系統(tǒng)。所述鏈?zhǔn)綘t調(diào)位于初級(jí)氣化區(qū)的底部；所述自動(dòng)整平裝置包括動(dòng)力部分和整平器；所述動(dòng)力部分位于初級(jí)氣化區(qū)的頂部，由液壓推動(dòng)裝置和減速電機(jī)組成；所述整平器位于初級(jí)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(dòng)裝置的缸頭與減速電機(jī)相連接，減速電機(jī)的輸出端與中心軸相連接，所述中心軸、減速電機(jī)的輸出軸及缸頭的中心線(xiàn)與所述氣化區(qū)的中心線(xiàn)重合；所述點(diǎn)火裝置為自動(dòng)點(diǎn)火裝置，位于所述初級(jí)氣化區(qū)中部，所述爐蓖的頂部，包括油槍、點(diǎn)火器和推進(jìn)系統(tǒng)；所述等離子反應(yīng)區(qū)由二級(jí)細(xì)化區(qū)和氣體精煉區(qū)兩部分組成的分體結(jié)構(gòu)，內(nèi)徑均為 800 2000mm ；所述二級(jí)細(xì)化區(qū)頂部進(jìn)渣口經(jīng)由星型卸料器連接于初級(jí)氣化區(qū)底部的排渣口，三支等離子體炬安裝于二極細(xì)化區(qū)底部料層上方并位于同一水平面繞所述二極細(xì)化區(qū)相互之間呈120°夾角并與地面呈45°夾角，底部設(shè)置排渣口，中部設(shè)置出氣口并通過(guò)輸氣管路連接于氣體精煉區(qū)的進(jìn)氣口；所述氣體精煉區(qū)放置于初級(jí)氣化區(qū)的頂部，氣體精煉區(qū)的進(jìn)氣口與初級(jí)氣化區(qū)的出氣口相連通，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200mm。爐內(nèi)料位監(jiān)測(cè)系統(tǒng)由2個(gè)微波料位探測(cè)儀組成，安裝于初級(jí)氣化區(qū)內(nèi)的料層頂部；進(jìn)出口溫度檢測(cè)系統(tǒng)安裝于氣體進(jìn)口輸送管和出口輸送管口處；進(jìn)出口壓力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)安裝于氣體進(jìn)口輸送管和出口輸送管處。
所述爐溫監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括4-16個(gè)熱電偶，均勻分布于所述初級(jí)氣化區(qū)內(nèi)。進(jìn)一步的，所述初級(jí)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(jìn)一步的，所述自動(dòng)整平裝置的液壓推動(dòng)裝置的行程為50-500mm，所述減速電機(jī)的轉(zhuǎn)速為5-20rpm。所述的氣化反應(yīng)室的垃圾氣化工藝，包括如下步驟(a)自動(dòng)上料經(jīng)過(guò)預(yù)處理的垃圾原料進(jìn)入自動(dòng)上料系統(tǒng)，第一道閘板閥打開(kāi)，原料進(jìn)入料倉(cāng)，料位監(jiān)測(cè)裝置檢測(cè)到高位信號(hào)時(shí)，第一道間板閥關(guān)閉，之后第二道間板閥打開(kāi)，原料進(jìn)入初級(jí)氣化區(qū)，料位監(jiān)測(cè)裝置檢測(cè)到低位信號(hào)時(shí)，第二道閘板閥關(guān)閉；(b)初級(jí)氣化經(jīng)過(guò)預(yù)處理的垃圾原料進(jìn)入初級(jí)氣化區(qū)后，在微波料位監(jiān)測(cè)儀檢測(cè)到高位信號(hào)后，停止進(jìn)料，由自動(dòng)整平裝置進(jìn)行整平，之后由自動(dòng)點(diǎn)火系統(tǒng)進(jìn)行點(diǎn)火，火焰監(jiān)測(cè)裝置監(jiān)測(cè)火焰達(dá)到預(yù)定指標(biāo)后，油槍退出爐膛，大氣聯(lián)通管關(guān)閉，開(kāi)始?xì)饣?；氣化過(guò)程為缺氧燃燒，供氣量為完全燃燒的觀-35%，其中初級(jí)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(cè)系統(tǒng)不間斷向控制臺(tái)傳輸各個(gè)料層的溫度，通過(guò)對(duì)進(jìn)氣量控制和整平裝置的動(dòng)作對(duì)爐內(nèi)的5個(gè)層面進(jìn)行控制和調(diào)整，形成爐渣和混合氣；在此過(guò)程中，各個(gè)層面的反應(yīng)如下①干燥層，溫度約達(dá)100°C該層通過(guò)200°C的空氣和水蒸氣對(duì)物料進(jìn)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(yīng)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(guò)生物質(zhì)原料和脫揮反應(yīng)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(yīng)A :C+C02 — 2C0(還原反應(yīng))B :C+H20 — C0+H2(還原反應(yīng))C =CH16O0.6+0. 4H20 — CO+1. IH2 (氧化反應(yīng))該層為無(wú)氧反應(yīng)區(qū)，這些反應(yīng)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(huì)被熱解，并進(jìn)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(yīng)，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(guò)程中生成的水蒸氣又同焦結(jié)反應(yīng)，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(shí)間，灰燼就通過(guò)爐篦，聚集到氣化爐底部。(c)等離子二級(jí)細(xì)化初級(jí)氣化形成的大顆粒的固體余渣和結(jié)焦灰渣，在挫動(dòng)式爐蓖的挫動(dòng)和擠壓作用下將大顆粒的爐渣變?yōu)樾☆w粒爐渣順利排放至鏈?zhǔn)綘t調(diào)上，并被輸送至初級(jí)氣化區(qū)的排渣口經(jīng)由星型卸料器進(jìn)入等離子二級(jí)細(xì)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(duì)爐渣進(jìn)行高溫裂解，利用6000°C以上的高溫將爐渣中未反應(yīng)完全的有機(jī)物再次氣化，產(chǎn)生⑶和氏，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(wú)機(jī)物和金屬，通過(guò)排渣系統(tǒng)排出；在此過(guò)程中，發(fā)生如下反應(yīng)少量的輔助氧化劑從爐蓖下方被注進(jìn)混合氣體當(dāng)中，并進(jìn)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(d)等離子氣體精煉初級(jí)氣化和二級(jí)細(xì)化所產(chǎn)生的混合氣，分別通過(guò)輸送管道送至等離子氣體精煉區(qū)，精煉區(qū)底部通過(guò)縮徑處理，使燃?xì)庥捎谄鋺T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?chē)纬芍睆?50-300mm的焰心區(qū)域，對(duì)氣體進(jìn)行高溫精煉，利用6000°C以上的高溫?zé)崮芷茐臍怏w中二噁英、呋喃和木焦油等有害物質(zhì)的化學(xué)鍵，使其完全分解，并在降溫后不能重新聚合，之后氣體進(jìn)入過(guò)濾裝置。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是顯而易見(jiàn)的首先，本發(fā)明利用垃圾本身的熱值進(jìn)行缺氧燃燒，之后對(duì)其產(chǎn)生的燃?xì)夂蜖t渣進(jìn)行等離子高溫處理，這樣大大降低了耗電功率，使本設(shè)備的耗電率僅為產(chǎn)能的10%，使其具有更高的運(yùn)營(yíng)價(jià)值。其次，本發(fā)明利用等離子體炬高溫處理所產(chǎn)的燃?xì)?，可安全穩(wěn)定的去處其中的二噁英等有害物質(zhì)，無(wú)需在后續(xù)工藝中增加二噁英處理設(shè)備，大大降低了一次性的先期投入， 使其具有更高的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。第三，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?gòu)U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?fàn)t渣變廢為寶，可用作高性能的耐火材料。第四，臥式初級(jí)氣化爐內(nèi)的挫動(dòng)式爐調(diào)將燃燒的高溫原料與鏈?zhǔn)綘t調(diào)分開(kāi)，只將溫度降低后的爐渣排至鏈?zhǔn)綘t調(diào)，使鏈?zhǔn)綘t調(diào)的工作溫度降低，不易損壞，這個(gè)設(shè)計(jì)可減少維護(hù)費(fèi)用，降低運(yùn)行成本。


圖1是實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是上料裝置的結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是挫動(dòng)式爐蓖的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中，111自動(dòng)上料裝置 1111,1113 —級(jí)、二級(jí)閘板閥1113料倉(cāng)112初級(jí)氣化區(qū)114星型卸料器115挫動(dòng)式爐蓖 1151上層爐蓖 1152下層爐蓖116鏈?zhǔn)綘t調(diào)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(jí)細(xì)化區(qū)131等離子二級(jí)細(xì)化區(qū)的等離子體炬
具體實(shí)施例方式—種臥式等離子垃圾氣化反應(yīng)室，如圖1所示，包括自動(dòng)上料裝置111、初級(jí)氣化區(qū)112、自動(dòng)點(diǎn)火裝置、等離子反應(yīng)區(qū)及爐溫監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、爐內(nèi)料位監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、進(jìn)出口氣體溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、進(jìn)出口壓力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和火焰監(jiān)測(cè)系統(tǒng)；所述自動(dòng)上料裝置111，位于初級(jí)氣化區(qū)112的頂部，如圖2所示，包括兩級(jí)閘板閥 1111和1113、一個(gè)料倉(cāng)1112以及一個(gè)高低位料位監(jiān)測(cè)器，所述料倉(cāng)1112位于兩級(jí)閘板閥 1111和1113之間，高低位料位檢測(cè)器位于其料倉(cāng)1112內(nèi)部；所述初級(jí)氣化區(qū)112內(nèi)設(shè)置挫動(dòng)式爐蓖115、鏈?zhǔn)綘t調(diào)116和自動(dòng)整平裝置，初級(jí)氣化區(qū)112的進(jìn)氣口設(shè)置于所述爐蓖115和爐調(diào)116之間，出氣口位于初級(jí)氣化區(qū)112的頂部；初級(jí)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。所述挫動(dòng)式爐蓖115呈長(zhǎng)方體結(jié)構(gòu)，設(shè)置于初級(jí)氣化區(qū)112的中部，如圖3所示， 是上下兩層分體結(jié)構(gòu)；下層爐蓖1152是固定爐蓖，由多個(gè)不銹鋼齒條均勻平行放置并通過(guò)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(xiàn)的弧邊平行四邊形，所述固定爐蓖固定于所述初級(jí)氣化區(qū)的耐火材料壁上；上層爐蓖是活動(dòng)爐蓖，由多個(gè)橫截面為三角形的不銹鋼齒條均勻平行放置并通過(guò)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(dòng)裝置連接并在后者的作用下左右挫動(dòng)；在未發(fā)生挫動(dòng)狀態(tài)下，所述上下?tīng)t蓖的齒條的尖端相抵，整個(gè)爐蓖沒(méi)有縫隙；上層爐蓖在液壓推動(dòng)裝置作用下向下層爐蓖齒條方向挫動(dòng)狀態(tài)下，挫動(dòng)的反方面形成20-500mm空隙；即所述挫動(dòng)爐蓖工作時(shí)，活動(dòng)爐篦動(dòng)作在液壓推動(dòng)裝置帶動(dòng)下，根據(jù)原料大小，向左推動(dòng)20-500mm 距離，再向右推動(dòng)相同距離，即使原料碎裂并從空隙中排至下個(gè)系統(tǒng)。所述鏈?zhǔn)綘t調(diào)116位于初級(jí)氣化區(qū)112的底部；所述自動(dòng)整平裝置包括動(dòng)力部分和整平器；所述動(dòng)力部分位于初級(jí)氣化區(qū)的頂部，由液壓推動(dòng)裝置和減速電機(jī)組成；所述整平器位于初級(jí)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(dòng)裝置的缸頭與減速電機(jī)相連接，減速電機(jī)的輸出端與中心軸相連接，所述中心軸、減速電機(jī)的輸出軸及缸頭的中心線(xiàn)與所述氣化區(qū)的中心線(xiàn)重合; 所述自動(dòng)整平裝置的液壓推動(dòng)裝置的行程為50-500mm，所述減速電機(jī)的轉(zhuǎn)速為5-20rpm。
所述自動(dòng)點(diǎn)火裝置，位于所述初級(jí)氣化區(qū)中部，所述爐蓖的頂部，包括3套由油槍、點(diǎn)火器和推進(jìn)系統(tǒng)構(gòu)成的自動(dòng)點(diǎn)火裝置；所述等離子反應(yīng)區(qū)由二級(jí)細(xì)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(jí)細(xì)化區(qū)13頂部進(jìn)渣口經(jīng)由星型卸料器114連接于初級(jí)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(xì)化區(qū)13底部料層上方并位于同一水平面繞所述二極細(xì)化區(qū)13相互之間呈120°夾角并與地面呈45°夾角，底部設(shè)置排渣口，中部設(shè)置出氣口并通過(guò)輸氣管路經(jīng)初級(jí)氣化區(qū)的出氣口連接氣體精煉區(qū)12的進(jìn)氣口 ；所述氣體精煉區(qū)12放置于初級(jí)氣化區(qū)111的頂部，氣體精煉區(qū)12的進(jìn)氣口與初級(jí)氣化區(qū)111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)12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。爐內(nèi)料位監(jiān)測(cè)系統(tǒng)由2個(gè)微波料位探測(cè)儀組成，安裝于初級(jí)氣化區(qū)內(nèi)的料層頂部；進(jìn)出口溫度檢測(cè)系統(tǒng)安裝于氣體進(jìn)口輸送管和出口輸送管口處；進(jìn)出口壓力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)安裝于氣體進(jìn)口輸送管和出口輸送管處；爐溫監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括12個(gè)熱電偶，均勻分布于所述初級(jí)氣化區(qū)內(nèi)。所述的氣化反應(yīng)室的垃圾氣化工藝，包括如下步驟(a)自動(dòng)上料經(jīng)過(guò)預(yù)處理的垃圾原料進(jìn)入自動(dòng)上料系統(tǒng)，第一道閘板閥打開(kāi)，原料進(jìn)入料倉(cāng)，料位監(jiān)測(cè)裝置檢測(cè)到高位信號(hào)時(shí)，第一道間板閥關(guān)閉，之后第二道間板閥打開(kāi)，原料進(jìn)入初級(jí)氣化區(qū)，料位監(jiān)測(cè)裝置檢測(cè)到低位信號(hào)時(shí)，第二道閘板閥關(guān)閉；(b)初級(jí)氣化經(jīng)過(guò)預(yù)處理的垃圾原料進(jìn)入初級(jí)氣化區(qū)后，在微波料位監(jiān)測(cè)儀檢測(cè)到高位信號(hào)后，停止進(jìn)料，由自動(dòng)整平裝置進(jìn)行整平，之后由自動(dòng)點(diǎn)火系統(tǒng)進(jìn)行點(diǎn)火，火焰監(jiān)測(cè)裝置監(jiān)測(cè)火焰達(dá)到預(yù)定指標(biāo)后，油槍退出爐膛，大氣聯(lián)通管關(guān)閉，開(kāi)始?xì)饣?；氣化過(guò)程為缺氧燃燒，供氣量為完全燃燒的30%，其中初級(jí)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(cè)系統(tǒng)不間斷向控制臺(tái)傳輸各個(gè)料層的溫度， 通過(guò)對(duì)進(jìn)氣量控制和整平裝置的動(dòng)作對(duì)爐內(nèi)的5個(gè)層面進(jìn)行控制和調(diào)整，形成爐渣和混合氣；(c)等離子二級(jí)細(xì)化初級(jí)氣化形成的大顆粒的固體余渣和結(jié)焦灰渣，在挫動(dòng)式爐蓖的挫動(dòng)和擠壓作用下將大顆粒的爐渣變?yōu)樾☆w粒爐渣順利排放至鏈?zhǔn)綘t調(diào)上，并被輸送至初級(jí)氣化區(qū)的排渣口經(jīng)由星型卸料器進(jìn)入等離子二級(jí)細(xì)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(duì)爐渣進(jìn)行高溫裂解，利用6000°C以上的高溫將爐渣中未反應(yīng)完全的有機(jī)物再次氣化，產(chǎn)生⑶和氏，并除掉爐渣中的二噁英和呋喃，最后剩余1/120的爐渣，其成分為熔融狀態(tài)的無(wú)機(jī)物和金屬，通過(guò)排渣系統(tǒng)排出；(d)等離子氣體精煉初級(jí)氣化和二級(jí)細(xì)化所產(chǎn)生的混合氣，分別通過(guò)輸送管道送至等離子氣體精煉區(qū)，精煉區(qū)底部通過(guò)縮徑處理，使燃?xì)庥捎谄鋺T性作用形成一條直徑 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?chē)纬芍睆?00mm的焰心區(qū)域，對(duì)氣體進(jìn)行高溫精煉，利用6000°C以上的高溫?zé)崮芷茐臍怏w中二噁英、呋喃和木焦油等有害物質(zhì)的化學(xué)鍵，使其完全分解，并在降溫后不能重新聚合，之后氣體進(jìn)入過(guò)濾裝置。 以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式
，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此， 任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)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(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種臥式等離子垃圾氣化反應(yīng)室，包括上料裝置、初級(jí)氣化區(qū)、點(diǎn)火裝置及爐溫監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、爐內(nèi)料位監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、進(jìn)出口氣體溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、進(jìn)出口壓力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和火焰監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于還包括等離子反應(yīng)區(qū)；所述上料裝置為自動(dòng)上料裝置，位于初級(jí)氣化區(qū)的頂部，包括兩級(jí)間板閥、一個(gè)料倉(cāng)以及一個(gè)高低位料位監(jiān)測(cè)器，所述料倉(cāng)位于兩級(jí)間板閥之間，高低位料位檢測(cè)器位于其料倉(cāng)內(nèi)部；所述初級(jí)氣化區(qū)內(nèi)設(shè)置挫動(dòng)式爐蓖、鏈?zhǔn)綘t調(diào)和自動(dòng)整平裝置，初級(jí)氣化區(qū)的進(jìn)氣口設(shè)置于所述爐蓖和爐調(diào)之間，出氣口位于初級(jí)氣化區(qū)的頂部；所述挫動(dòng)式爐蓖呈長(zhǎng)方體結(jié)構(gòu)，設(shè)置于初級(jí)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(gè)不銹鋼齒條均勻平行放置并通過(guò)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(xiàn)的弧邊平行四邊形，所述固定爐蓖固定于所述初級(jí)氣化區(qū)的耐火材料壁上；上層爐蓖是活動(dòng)爐蓖，由多個(gè)橫截面為三角形的不銹鋼齒條均勻平行放置并通過(guò)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(dòng)裝置連接并在后者的作用下左右挫動(dòng)；在未發(fā)生挫動(dòng)狀態(tài)下，所述上下?tīng)t蓖的齒條的尖端相抵，整個(gè)爐蓖沒(méi)有縫隙；上層爐蓖在液壓推動(dòng)裝置作用下向下層爐蓖齒條方向挫動(dòng)狀態(tài)下，挫動(dòng)的反方面形成空隙；所述鏈?zhǔn)綘t調(diào)位于初級(jí)氣化區(qū)的底部；所述自動(dòng)整平裝置包括動(dòng)力部分和整平器；所述動(dòng)力部分位于初級(jí)氣化區(qū)的頂部，由液壓推動(dòng)裝置和減速電機(jī)組成；所述整平器位于初級(jí)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(dòng)裝置的缸頭與減速電機(jī)相連接，減速電機(jī)的輸出端與中心軸相連接，所述中心軸、減速電機(jī)的輸出軸及缸頭的中心線(xiàn)與所述氣化區(qū)的中心線(xiàn)重合；所述點(diǎn)火裝置為自動(dòng)點(diǎn)火裝置，位于所述初級(jí)氣化區(qū)中部，所述爐蓖的頂部，包括油槍、點(diǎn)火器和推進(jìn)系統(tǒng)；所述等離子反應(yīng)區(qū)是由二級(jí)細(xì)化區(qū)和氣體精煉區(qū)兩部分組成的分體結(jié)構(gòu)，內(nèi)徑均為 800 2000mm ；所述二級(jí)細(xì)化區(qū)頂部進(jìn)渣口經(jīng)由星型卸料器連接于初級(jí)氣化區(qū)底部的排渣口，三支等離子體炬安裝于二極細(xì)化區(qū)底部料層上方并位于同一水平面繞所述二極細(xì)化區(qū)相互之間呈120°夾角并與地面呈45°夾角，底部設(shè)置排渣口，中部設(shè)置出氣口并通過(guò)輸氣管路連接于氣體精煉區(qū)的進(jìn)氣口；所述氣體精煉區(qū)放置于初級(jí)氣化區(qū)的頂部，氣體精煉區(qū)的進(jìn)氣口與初級(jí)氣化區(qū)的出氣口相連通，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。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣化反應(yīng)室，其特征在于所述初級(jí)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。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣化反應(yīng)室，其特征在于所述自動(dòng)整平裝置的液壓推動(dòng)裝置的行程為50-500mm，所述減速電機(jī)的轉(zhuǎn)速為5_20rpmo
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣化反應(yīng)室，其特征在于所述爐溫監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括4-16個(gè)熱電偶，均勻分布于所述初級(jí)氣化區(qū)內(nèi)。
5.一種如權(quán)利要求1所述的氣化反應(yīng)室的垃圾氣化工藝，包括如下步驟(a)自動(dòng)上料經(jīng)過(guò)預(yù)處理的垃圾原料進(jìn)入自動(dòng)上料系統(tǒng)，第一道閘板閥打開(kāi)，原料進(jìn)入料倉(cāng)，料位監(jiān)測(cè)裝置檢測(cè)到高位信號(hào)時(shí)，第一道閘板閥關(guān)閉，之后第二道閘板閥打開(kāi)，原料進(jìn)入初級(jí)氣化區(qū)，料位監(jiān)測(cè)裝置檢測(cè)到低位信號(hào)時(shí)，第二道間板閥關(guān)閉；(b)初級(jí)氣化經(jīng)過(guò)預(yù)處理的垃圾原料進(jìn)入初級(jí)氣化區(qū)后，在微波料位監(jiān)測(cè)儀檢測(cè)到高位信號(hào)后，停止進(jìn)料，由自動(dòng)整平裝置進(jìn)行整平，之后由自動(dòng)點(diǎn)火系統(tǒng)進(jìn)行點(diǎn)火，火焰監(jiān)測(cè)裝置監(jiān)測(cè)火焰達(dá)到預(yù)定指標(biāo)后，油槍退出爐膛，大氣聯(lián)通管關(guān)閉，開(kāi)始?xì)饣?；氣化過(guò)程為缺氧燃燒，供氣量為完全燃燒的觀-35 %，其中初級(jí)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(cè)系統(tǒng)不間斷向控制臺(tái)傳輸各個(gè)料層的溫度， 通過(guò)對(duì)進(jìn)氣量控制和整平裝置的動(dòng)作對(duì)爐內(nèi)的5個(gè)層面進(jìn)行控制和調(diào)整，形成爐渣和混合氣；(c)等離子二級(jí)細(xì)化初級(jí)氣化形成的大顆粒的固體余渣和結(jié)焦灰渣，在挫動(dòng)式爐蓖的挫動(dòng)和擠壓作用下將大顆粒的爐渣變?yōu)樾☆w粒爐渣順利排放至鏈?zhǔn)綘t調(diào)上，并被輸送至初級(jí)氣化區(qū)的排渣口經(jīng)由星型卸料器進(jìn)入等離子二級(jí)細(xì)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(duì)爐渣進(jìn)行高溫裂解，利用6000°C以上的高溫將爐渣中未反應(yīng)完全的有機(jī)物再次氣化，產(chǎn)生⑶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(wú)機(jī)物和金屬，通過(guò)排渣系統(tǒng)排出；(d)等離子氣體精煉初級(jí)氣化和二級(jí)細(xì)化所產(chǎn)生的混合氣，分別通過(guò)輸送管道送至等離子氣體精煉區(qū)，精煉區(qū)底部通過(guò)縮徑處理，使燃?xì)庥捎谄鋺T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?chē)纬芍睆?50-300mm的焰心區(qū)域，對(duì)氣體進(jìn)行高溫精煉，利用6000°C以上的高溫?zé)崮芷茐臍怏w中二噁英、呋喃和木焦油等有害物質(zhì)的化學(xué)鍵，使其完全分解，并在降溫后不能重新聚合，之后氣體進(jìn)入過(guò)濾裝置。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種臥式等離子垃圾氣化反應(yīng)室及其氣化工藝，所述反應(yīng)室包括自動(dòng)上料裝置、初級(jí)氣化區(qū)、等離子反應(yīng)區(qū)、自動(dòng)點(diǎn)火裝置及爐溫監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、爐內(nèi)料位監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、進(jìn)出口氣體溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、進(jìn)出口壓力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和火焰監(jiān)測(cè)系統(tǒng)；初級(jí)氣化區(qū)內(nèi)設(shè)置挫動(dòng)式爐箅、鏈?zhǔn)綘t調(diào)和自動(dòng)整平裝置，等離子反應(yīng)區(qū)是由二級(jí)細(xì)化區(qū)和氣體精煉區(qū)兩部分組成的分體結(jié)構(gòu)。所述氣化工藝包括如下步驟自動(dòng)上料；初級(jí)氣化；等離子二級(jí)細(xì)化；等離子氣體精煉。本發(fā)明利用垃圾本身的熱值產(chǎn)生燃?xì)?，再使用等離子體炬對(duì)所產(chǎn)生的燃?xì)夂蜖t渣進(jìn)一步加工，去除其內(nèi)所含的有害物質(zhì)，并加大氣體產(chǎn)量，減少?gòu)U渣排放，降低了垃圾氣化的一次性投入成本及運(yùn)營(yíng)成本，并使燃?xì)飧蛹儍簟?br> 文檔編號(hào)C10J3/84GK102358851SQ20111025598
公開(kāi)日2012年2月22日 申請(qǐng)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(guó), 張建超, 張瑜 申請(qǐng)人:張建超