專利名稱：一種有機(jī)固體廢棄物熱解氣化裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及有機(jī)固體廢棄物處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種有機(jī)固體廢棄物熱解
氣直O(jiān)
背景技術(shù)：
環(huán)境問題是決定人類生存和發(fā)展的重要因素之一。自工業(yè)革命以來，世界工業(yè)化程度日益提高，伴隨著生產(chǎn)規(guī)模和社會(huì)的發(fā)展，產(chǎn)生了大量的廢棄物，以城市的情況最為嚴(yán)重。隨著經(jīng)濟(jì)的高速增長，制造業(yè)不斷發(fā)展，人們的消費(fèi)水平不斷提高，工業(yè)垃圾和城市生活固體廢棄物等固體廢棄物都在不斷增加。目前我國對(duì)于廢棄物的利用效率還較低，造成 “可再生資源”的流失每年達(dá)到300 400億，其中城市垃圾的未資源化處理所造成的損失高達(dá)200億元，而這些固體廢棄物中的有機(jī)成分(有機(jī)固體廢棄物)大多是可作為資源加以利用的，利用有機(jī)固體廢棄物還可以替代部分化石燃料，對(duì)于解決氣候變暖、促進(jìn)城市能源供應(yīng)結(jié)構(gòu)的可持續(xù)多元化發(fā)展，實(shí)現(xiàn)國家節(jié)能減排戰(zhàn)略目標(biāo)具有十分重要的意義，由此可見，合理的清潔利用有機(jī)固體廢棄物，不僅僅是環(huán)境保護(hù)的需要，也是資源綜合利用的需要。目前處理有機(jī)固體廢物的方式大致分為填埋、部分回收、部分發(fā)酵和熱處置等幾種。由于垃圾熱處置的效率高、減容率大，部分能源可利用，又無需占用大量土地資源，尤其是其熱值不斷提高，許多發(fā)達(dá)國家都采用熱處置法處理固體廢棄物。熱處置法中又分為焚燒法和熱解氣化法，前者技術(shù)較為成熟，后者則是近幾年發(fā)展起來的新技術(shù)。Guo等對(duì)MSW 燃燒動(dòng)力學(xué)研究發(fā)現(xiàn)復(fù)雜的垃圾可燃物歸納成纖維類物質(zhì)和聚合物類物質(zhì)二大類，建立了 MSW熱解燃燒數(shù)學(xué)模型，并提出熱解燃燒可抑制二惡英等的生成理論。Galvagno和Dai 等研究了廢輪胎的熱解轉(zhuǎn)化機(jī)理及工藝。李等通過對(duì)生活垃圾焚燒飛灰重金屬特性分析， 提出了重金屬在燃燒過程的遷移規(guī)律和控制方法。另外，Wang和Mclachlan分別研究了 MSW 衍生燃料和農(nóng)業(yè)廢棄物的燃燒激勵(lì)和特性。由于MSW熱解氣化可將尺度、物性、熱值不均的混合固體廢棄物轉(zhuǎn)化成均勻混合、用途多樣化的可燃?xì)怏w，并且具有能源回收率高、污染小等優(yōu)點(diǎn)，因而熱解氣化技術(shù)受到廣為關(guān)注。目前的有機(jī)固體廢棄物熱解氣化仍存在固相(非均相)燃燒控制難度大、易產(chǎn)生二次污染、熱值低、排煙量大等問題。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種適宜于有機(jī)固體廢棄物熱解氣化過程的裝置，進(jìn)而為有機(jī)固體廢棄物熱轉(zhuǎn)化為多用途的可燃?xì)馓峁┣袑?shí)可行的裝置。本實(shí)用新型裝置由螺旋加料裝置、富氧熱解氣化爐、氣化氣輸出管道、堿性噴灑室、旋風(fēng)除塵器、控制系統(tǒng)組成。所述富氧熱解氣化爐通過蓋板與螺旋加料裝置連通，富氧熱解化氣化爐內(nèi)部自上而下依次分為烘干段、熱解氣化段和催化還原段灰室，熱解氣化段和催化還原段灰室之間由支撐塊支撐的爐排隔開，所述爐排為多孔檔板；熱解氣化段設(shè)有縮口處，在熱解氣化段內(nèi)室外圍設(shè)置一環(huán)形水槽，在熱解氣化段設(shè)置有環(huán)形水槽的水蒸氣進(jìn)口 ；在催化還原段灰室另設(shè)有出口向下的氣化氣出口，氣化氣輸出管道與氣化爐上的氣化氣出口連通，經(jīng)過堿性噴灑室，并與旋風(fēng)除塵器相連通。整套系統(tǒng)使用控制軟件進(jìn)行操作控制。本實(shí)用新型裝置工作時(shí)，有機(jī)固體廢棄物首先經(jīng)過烘干、破碎處理，加入螺旋加料裝置，在螺旋加料裝置中部使用電機(jī)進(jìn)行攪拌，增加進(jìn)料速度，同時(shí)維持料倉壓力，通過法蘭與氣壓實(shí)現(xiàn)密封，將有機(jī)固體廢棄物輸送進(jìn)入富氧熱解氣化爐。有機(jī)固體廢棄物在富氧熱解氣化爐內(nèi)利用富氧氣和水蒸氣作為氣化介質(zhì)進(jìn)行氣化；并在爐體上方的烘干段較大區(qū)域內(nèi)利用產(chǎn)生的熱氣體進(jìn)行烘干。有機(jī)固體廢棄物在爐腔內(nèi)熱解氣化段的縮口處熱解氣化，產(chǎn)生高溫，生成的氣體在高溫爐體內(nèi)回旋，增加停留時(shí)間，使反應(yīng)更加充分，有效的分解污染物。同時(shí)在此處的內(nèi)壁外圈設(shè)有一圈環(huán)形水槽，在實(shí)現(xiàn)保溫的同時(shí)產(chǎn)生熱蒸汽。氣化氣在通過氣化氣出口前通過放置催化劑的爐排，與爐體本身產(chǎn)生的水蒸氣發(fā)生高溫催化重整反應(yīng)，提高了氣化氣品質(zhì)，實(shí)現(xiàn)有機(jī)固體廢棄物氣化、重整一體化。氣化氣在氣化氣輸出管道中經(jīng)過堿性噴灑室時(shí)，噴灑堿性物質(zhì)，吸收高溫狀態(tài)下的氣化氣中的酸性氣體，進(jìn)一步減少二噁英等污染物的生成。經(jīng)過堿性物質(zhì)噴灑的氣化氣進(jìn)入旋風(fēng)除塵器進(jìn)行固體顆粒脫除，進(jìn)一步凈化氣化氣。整套裝置在縮口、烘干段、重整段、出氣口、除塵器中設(shè)置溫度檢測裝置與壓力檢測裝置，并通過各點(diǎn)溫度與壓力的變化通過控制軟件實(shí)現(xiàn)進(jìn)料速度和通入氣體流量的控制。各檢測口使用卡套式結(jié)構(gòu)進(jìn)行密封。本實(shí)用新型具有以下突出的技術(shù)效果有機(jī)固體廢棄物在螺旋加料裝置中可通過適當(dāng)增加螺旋高度和長度實(shí)現(xiàn)進(jìn)料密封；在熱解氣化的同時(shí)多余的熱量供應(yīng)氣化爐外槽的水箱加熱，起到保溫和產(chǎn)生水蒸氣的雙重效果；產(chǎn)生的水蒸氣通入氣化爐中多孔擋板，一方面作為有機(jī)固體廢棄物熱解氣化介質(zhì)，同時(shí)也作為氣化氣催化重整的反應(yīng)物；通過下口、縮口的設(shè)計(jì)，使生成的氣化氣在爐內(nèi)實(shí)現(xiàn)上下回旋，停留時(shí)間超過3s，有效的分解酸性污染物，減少帶出粉塵；通過進(jìn)一步吸收氣化氣中的酸性物質(zhì)，徹底消除二噁英等污染物的前驅(qū)體；并通過旋風(fēng)除塵器進(jìn)行除塵，獲得清潔高值化氣化氣。在實(shí)現(xiàn)有機(jī)固體廢棄物氣化、重整一體化的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)整套系統(tǒng)檢測控制一體化。本實(shí)用新型裝置可以有效的消除固相燃燒造成的控制難度大、二次污染嚴(yán)重等問題，使整個(gè)熱處置過程有較好的調(diào)節(jié)空間，有利于高效處置有機(jī)固體廢棄物和對(duì)污染物的控制，為有機(jī)固體廢棄物熱轉(zhuǎn)化為多用途的可燃?xì)馓峁┝饲袑?shí)可行的裝置。

圖1是本實(shí)用新型裝置整體結(jié)構(gòu)圖；圖2是本實(shí)用新型裝置催化還原段灰室結(jié)構(gòu)剖面圖；附圖標(biāo)記說明1、螺旋加料裝置，2、蓋板，3、烘干段，4、法蘭，5、測溫孔，6、熱解氣化段，7、支撐塊，8、爐排，9、氣化氣出口，10、催化還原段灰室，11、排灰口，12、出灰口，13、旋風(fēng)除塵器，14、出氣口，15、堿性噴灑室，16、水蒸氣出口，17、觀察孔。
具體實(shí)施方式
[0014]
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型內(nèi)容做進(jìn)一步說明。如圖1所示，本實(shí)施例使用設(shè)備主要由螺旋加料裝置1、蓋板2、烘干段3、熱解氣化段6、支撐塊7、爐排8、催化還原段灰室10、旋風(fēng)除塵器13、堿性噴灑室15等裝置構(gòu)成，形成一整套有機(jī)固體廢棄物富氧熱解制氣系統(tǒng)。氣化爐各主體部分使用法蘭4連接密封。烘干段3與熱解氣化段6連通。熱解氣化段6中部設(shè)計(jì)有縮口處，熱解氣化段6的外部使用環(huán)形水槽，產(chǎn)生的水蒸氣通過16進(jìn)入氣化爐內(nèi)，發(fā)成氣化與重整反應(yīng)，進(jìn)水與蒸汽出口使用卡套式結(jié)構(gòu)，保持密封。熱解氣化段6上設(shè)有測溫孔5。催化還原段灰室10位于氣化爐下部，與熱解氣化段6通過爐排8隔開，爐排8放置在支撐塊7上。催化還原段灰室10中設(shè)有排灰口 11及開口向下的氣化氣出口 9。氣化爐頂部蓋板上另設(shè)有觀察孔17。所述的爐排8為多空檔板，孔直徑為l_2mm，開孔率為0. 75-1. 5%，多空檔板為平板結(jié)構(gòu)，材質(zhì)為316不銹鋼。在熱解氣化段6下部另設(shè)有氣化氣出口 9，氣化氣出口通過管道連通旋風(fēng)除塵器 13，在其間的管道上設(shè)有堿性噴灑室15，旋風(fēng)除塵器13下部設(shè)有出灰口 12，上部連通出氣口 14。螺旋加料裝置1的電機(jī)與進(jìn)料器之間利用凹凸法蘭結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)密封；原料經(jīng)過料斗進(jìn)入螺旋加料裝置1中，料倉的頂部使用法蘭密封，螺旋加料裝置1中部使用電機(jī)進(jìn)行攪拌。 氣化器出氣管道中安裝螺旋加料裝置噴撒鈣粉，其結(jié)構(gòu)也需要密封。經(jīng)過鈣粉除酸后的氣體進(jìn)入旋風(fēng)除塵器13除塵。整體爐身不需外部供熱，可自產(chǎn)水蒸氣，通過水蒸氣出口 16進(jìn)入氣化爐內(nèi)，發(fā)生氣化與重整反應(yīng)。如圖2所示，為催化還原段灰室的結(jié)構(gòu)剖面圖，此結(jié)構(gòu)有利于減少下吸式氣化爐出氣時(shí)灰分含量較高的問題，同時(shí)有利于增加氣體在爐內(nèi)的停留時(shí)間，實(shí)現(xiàn)提質(zhì)。
權(quán)利要求1.一種有機(jī)固體廢棄物熱解氣化裝置，其特征在于由螺旋加料裝置、富氧熱解氣化爐、 氣化氣輸出管道、堿性噴灑室、旋風(fēng)除塵器組成；所述富氧熱解氣化爐通過蓋板與螺旋加料裝置連通，富氧熱解化氣化爐內(nèi)部自上而下依次分為烘干段、熱解氣化段和催化還原段灰室，熱解氣化段和催化還原段灰室之間由支撐塊支撐的爐排隔開，所述爐排為多孔檔板；熱解氣化段設(shè)有縮口處，在熱解氣化段內(nèi)室外圍設(shè)置一環(huán)形水槽，在熱解氣化段設(shè)置有環(huán)形水槽的水蒸氣進(jìn)口 ；在催化還原段灰室另設(shè)有出口向下的氣化氣出口，氣化氣輸出管道與氣化爐上的氣化氣出口連通，經(jīng)過堿性噴灑室，并與旋風(fēng)除塵器相連通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的有機(jī)固體廢棄物熱解氣化裝置，其特征在于在螺旋加料裝置中部使用電機(jī)進(jìn)行攪拌。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的有機(jī)固體廢棄物熱解氣化裝置，其特征在于在所述熱解氣化段設(shè)置的環(huán)形水槽的水蒸氣進(jìn)口分為兩個(gè)，一個(gè)設(shè)置在熱解氣化段的縮口處，另一個(gè)設(shè)置在爐排處。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的有機(jī)固體廢棄物熱解氣化裝置，其特征在于整套裝置設(shè)置溫度檢測裝置與壓力檢測裝置。
專利摘要本實(shí)用新型提供了一種適宜于有機(jī)固體廢棄物熱解氣化過程的裝置。富氧熱解氣化爐通過蓋板與螺旋加料裝置連通，其內(nèi)部自上而下依次分為烘干段、熱解氣化段和催化還原段灰室；熱解氣化段設(shè)有縮口處，在其內(nèi)室外圍設(shè)置一環(huán)形水槽，并設(shè)置有環(huán)形水槽的水蒸氣進(jìn)口；在催化還原段灰室另設(shè)有出口向下的氣化氣出口，連通氣化氣輸出管道，經(jīng)過堿性噴灑室，并與旋風(fēng)除塵器相連通。整套系統(tǒng)使用控制軟件進(jìn)行操作控制。本實(shí)用新型裝置可以有效的消除固相燃燒造成的控制難度大、二次污染嚴(yán)重等問題，使整個(gè)熱處置過程有較好的調(diào)節(jié)空間，有利于高效處置有機(jī)固體廢棄物和對(duì)污染物的控制，為有機(jī)固體廢棄物熱轉(zhuǎn)化為多用途的可燃?xì)馓峁┝饲袑?shí)可行的裝置。
文檔編號(hào)C10J3/50GK202186990SQ20112012259
公開日2012年4月11日 申請(qǐng)日期2011年4月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月22日
發(fā)明者小林敬幸, 林鎮(zhèn)榮, 熊祖鴻, 袁浩然, 趙丹丹, 郭華芳, 陳勇, 魯濤, 黃宏宇 申請(qǐng)人:中國科學(xué)院廣州能源研究所