本實(shí)用新型屬于固體可燃廢物高溫?zé)峤鈿饣幚砑夹g(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種以燃油為輔助驅(qū)動(dòng)熱源，產(chǎn)生的熱解氣化氣為主要熱源的高效生活垃圾熱解氣化處理系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
城市生活垃圾主要是指在城市日常生活中或者為城市日常生活提供服務(wù)的活動(dòng)中產(chǎn)生的固體廢棄物。城市生活垃圾的收集、運(yùn)輸和處理過(guò)程會(huì)產(chǎn)生大量的有害成分，從而對(duì)大氣、土壤、水源等造成污染，是我國(guó)和世界各國(guó)面臨的重大環(huán)境問(wèn)題之一。目前，城市生活垃圾的處理技術(shù)主要有填埋、堆肥、熱處置三大技術(shù)。其中主要的熱處置技術(shù)分為直接焚燒和熱解氣化兩種。
熱解氣化一般指的是含碳的物質(zhì),如煤、生物質(zhì)以及垃圾等,在一定的溫度和壓力(加壓或常壓)下,與氣化介質(zhì),如空氣、純氧、氫氣以及水蒸汽等,發(fā)生化學(xué)反應(yīng)后轉(zhuǎn)化為由小分子物質(zhì)如C0,C02,H2和CH4等氣體組成的合成氣的技術(shù)。在過(guò)去的五六十年時(shí)間,熱解氣化開始廣泛的應(yīng)用于將煤、重油、生物質(zhì)和垃圾等轉(zhuǎn)化為以含氧氣為主的氣化氣,用于生產(chǎn)尿素即化肥行業(yè)。而化工行業(yè)和精煉行業(yè)也分別從20世紀(jì)60年代和80年代開始運(yùn)用熱解氣化技術(shù)。在過(guò)去的近二十年間,熱解氣化技術(shù)開始用于發(fā)電產(chǎn)熱行業(yè),并開始越來(lái)越多的應(yīng)用于小規(guī)模的生物質(zhì)和垃圾的處理。熱解氣化技術(shù)應(yīng)用于生活垃圾的處理，其具有高效的能源利用率和良好的環(huán)保特性，從原理上減少了二噁英的生成，同時(shí)大部分的重金屬在熱解氣化過(guò)程中溶入灰渣，減少了排放量，實(shí)現(xiàn)垃圾的無(wú)害化、資源化、能源化利用，垃圾的熱解氣化技術(shù)日益受到關(guān)注和重視。
目前國(guó)內(nèi)對(duì)垃圾的熱解氣化研究主要采用內(nèi)熱式熱解氣化，由于內(nèi)熱式熱解氣化過(guò)程中大量空氣進(jìn)入爐內(nèi)，和垃圾焚燒一樣容易產(chǎn)生二噁英污染。同時(shí)，其熱解燃?xì)庵泻写罅康牡獨(dú)夂投趸迹淙細(xì)鉄嶂档?，利用的局限性大。另一方面垃圾熱解是?qiáng)吸熱反應(yīng)，需要外加熱源對(duì)垃圾進(jìn)行加熱，若采用煤加熱，易產(chǎn)生二次污染，而采用電和煤氣加熱，成本較高。所以生活垃圾外熱式熱解氣化的外加熱源成為一個(gè)難題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的問(wèn)題，本實(shí)用新型提供一種生活垃圾熱解氣化處理系統(tǒng)，解決現(xiàn)有技術(shù)中生活垃圾熱解氣化污染嚴(yán)重、需要外加熱源成本高的問(wèn)題。
本實(shí)用新型的技術(shù)方案是：一種生活垃圾熱解氣化處理系統(tǒng)，包括熱解氣化爐，所述熱解氣化爐中上部設(shè)有排煙管道與煙氣處理設(shè)備連通，煙氣處理設(shè)備與引風(fēng)機(jī)相連，熱解氣化爐的上部和爐底通過(guò)熱解氣管道相連通，熱解氣管道上設(shè)有電動(dòng)風(fēng)閥，熱解氣管道與冷凝器連接，冷凝器與儲(chǔ)氣罐連接。
所述熱解氣化爐包括爐體，爐體包括爐膽、爐襯和爐外殼，爐體頂部設(shè)有進(jìn)料裝置，爐體內(nèi)部?jī)蓚?cè)設(shè)有煙氣通道，爐體底部設(shè)有排灰裝置；熱解氣化爐上還設(shè)有溫度測(cè)控系統(tǒng)，包括各溫度傳感器、溫度顯示儀表和自動(dòng)控制器。
所述進(jìn)料裝置采用螺旋式進(jìn)料。
所述排灰裝置采用爐排機(jī)械振動(dòng)的方式將灰渣排出。
所述溫度測(cè)控系統(tǒng)有兩套，一套測(cè)控系統(tǒng)控制爐內(nèi)的溫度，設(shè)置于爐膛中部的溫度傳感器傳輸信號(hào)到自動(dòng)控制器調(diào)節(jié)電動(dòng)風(fēng)閥以及燃燒機(jī)的啟停；另一套測(cè)控系統(tǒng)控制熱解氣管道內(nèi)的溫度，溫度傳感器分別布置在管道進(jìn)口、管道中部以及管道出口處；兩套測(cè)控系統(tǒng)的溫度顯示儀表都集中在熱解爐的控制面板上。
所述熱解氣化爐的啟爐熱源和輔助熱源采用燃油加熱的方式，熱解氣化爐穩(wěn)定運(yùn)行后，其主要熱源為熱解氣化產(chǎn)生的熱解氣化氣。
所述熱解氣化爐爐膛中部熱解反應(yīng)區(qū)以及下部氣化反應(yīng)區(qū)采用螺桿攪拌的方式，使得物料均勻受熱，油水分離器中分離出的水作為氣化劑輸送到氣化區(qū)，氣化劑通過(guò)氣化反應(yīng)區(qū)的螺桿噴進(jìn)爐內(nèi)。
所述熱解氣管道周圍裝有電熱絲，熱解氣管道內(nèi)布置有溫度傳感器，控制電熱絲的加熱啟停。
本實(shí)用新型的有益效果是：
(1)本實(shí)用新型的熱解氣化爐對(duì)熱解氣管道和煙氣通道進(jìn)行獨(dú)特的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，產(chǎn)生的熱解氣化氣能夠在爐底燃燒，為生活垃圾的熱解氣化提供熱量，同時(shí)產(chǎn)生的高溫?zé)煔膺€可以加熱爐體，提高了熱解氣化爐的熱利用效率。進(jìn)料裝置的合理設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)連續(xù)加料的同時(shí)保證了爐內(nèi)的缺氧環(huán)境，提高了熱解氣化爐的運(yùn)行效率。
(2)利用熱解氣化技術(shù)處理生活垃圾，垃圾減容減量明顯，灰渣性能穩(wěn)定，產(chǎn)生的煙氣二噁英含量極低，再對(duì)煙氣進(jìn)一步處理，實(shí)現(xiàn)煙氣的無(wú)害化，有效的避免了垃圾焚燒所帶來(lái)的環(huán)境污染。
(3)溫度測(cè)控系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)監(jiān)控爐內(nèi)以及熱解氣管道內(nèi)的溫度，使生活垃圾在一定的溫度下充分熱解氣化，同時(shí)抑制熱解氣化氣在輸送管道內(nèi)凝結(jié)產(chǎn)生焦油。
本實(shí)用新型的生活垃圾熱解氣化處理系統(tǒng)，主要熱源為燃燒產(chǎn)生的熱解氣化氣，輔助熱源為燃油，兩種熱源相結(jié)合，解決了垃圾外熱式熱解氣化外加熱源的難題，減少對(duì)煤或電等常規(guī)能源的依賴，還可向外供給可燃?xì)?，增加系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)效益，熱解過(guò)程中沒有氧氣的參與，煙氣中二噁英類物質(zhì)含量極低。使用水蒸汽作為氣化劑，生成的燃?xì)庵胁缓瑏?lái)源于空氣的氮?dú)?，燃?xì)鉄嶂蹈?，而且能與熱解殘留下來(lái)的固定碳進(jìn)一步反應(yīng)生成一氧化碳和氫氣，提高垃圾熱解氣化率。此工藝可以對(duì)垃圾進(jìn)行穩(wěn)定化無(wú)害化處理和資源化利用，有著廣闊的發(fā)展前景。
附圖說(shuō)明
圖1本實(shí)用新型生活垃圾熱解處理系統(tǒng)流程圖；
其中：1-熱解氣化爐 2-煙氣處理設(shè)備 3-引風(fēng)機(jī) 4-冷凝器 5-儲(chǔ)氣罐 6-進(jìn)料裝置 7-煙氣通道 8-熱解氣管道 9-排灰裝置10-爐膽 11-爐襯 12-自動(dòng)控制器 13-油水分離器 14-螺桿 15-排煙管道 16-電熱絲 17、19-溫度傳感器 18-燃燒噴嘴 20、21-電動(dòng)風(fēng)閥 22-燃燒機(jī)。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
本技術(shù)方案應(yīng)用于城鎮(zhèn)生活垃圾的無(wú)害化處理，熱解氣化爐啟爐熱源和輔助熱源采用燃油加熱的方式，熱解氣化爐穩(wěn)定運(yùn)行后，其主要熱源為燃燒產(chǎn)生的熱解氣化氣。生活垃圾通過(guò)篩選、干燥后進(jìn)入熱解氣化爐，將產(chǎn)生的較高熱值的熱解氣化氣通過(guò)特制的熱解氣化氣管道引到爐底，通過(guò)燃燒熱解氣化氣為爐體提供反應(yīng)所需熱量，產(chǎn)生的高溫?zé)煔庠谂懦銮巴ㄟ^(guò)煙氣流道對(duì)爐體起到加熱的作用，在運(yùn)行期間通過(guò)溫度測(cè)控系統(tǒng)(PID控制)控制爐內(nèi)以及熱解氣管道的溫度。
如圖1所示，實(shí)用新型的生活垃圾熱解氣化處理系統(tǒng)主要包括：熱解氣化爐1、煙氣處理設(shè)備2、引風(fēng)機(jī)3、冷凝器4和儲(chǔ)氣罐5。其中熱解氣化爐1的主要構(gòu)成為爐體、進(jìn)料裝置6、煙氣通道7、熱解氣管道8、排灰裝置9、溫度測(cè)控系統(tǒng)。爐體包括爐膽10、爐襯11、爐外殼。溫度測(cè)控系統(tǒng)主要包括各溫度傳感器、溫度顯示儀表和自動(dòng)控制器12。下面結(jié)合圖1對(duì)所述熱解氣化爐的各主要部件進(jìn)行闡述：
為實(shí)現(xiàn)連續(xù)加料及保持爐內(nèi)缺氧環(huán)境，所述進(jìn)料裝置6采用螺旋式進(jìn)料，利用進(jìn)料螺旋的壓縮使生活垃圾在進(jìn)料中形成密實(shí)的料塞，從而起到密封的作用，保證爐內(nèi)缺氧的環(huán)境，又由于生活垃圾的不斷加入，料塞不斷地形成并向前推移，從而實(shí)現(xiàn)連續(xù)進(jìn)料。
本熱解氣化爐爐膛內(nèi)采用獨(dú)特的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，爐膛中部熱解反應(yīng)區(qū)以及下部氣化反應(yīng)區(qū)采用螺桿攪拌的方式，使得物料均勻受熱，油水分離器13中分離出的水作為氣化劑輸送到氣化區(qū)，氣化劑通過(guò)氣化反應(yīng)區(qū)的螺桿14噴進(jìn)爐內(nèi)。
本熱解氣化爐采用獨(dú)特的煙氣通道設(shè)計(jì)，熱解氣化氣在爐體底部點(diǎn)燃燃燒后產(chǎn)生的高溫?zé)煔饨?jīng)過(guò)煙氣通道7，加熱爐膽10，然后通過(guò)排煙管道15排出熱解氣化爐。
為保證產(chǎn)生的熱解氣在輸送過(guò)程中不產(chǎn)生或盡量少產(chǎn)生焦油等黏著物，對(duì)焦油生成關(guān)鍵部位熱解氣管道8周圍加裝電熱絲16，在管道內(nèi)布置溫度傳感器17，控制電熱絲16的加熱啟停，始終保持管道內(nèi)溫度在300℃以上，使得熱解氣能夠連續(xù)不間斷的輸送到爐底，進(jìn)而通過(guò)燃燒噴嘴18點(diǎn)燃，加熱爐體。
所述排灰裝置9，采用爐排機(jī)械振動(dòng)的方式將灰渣排出。
所述溫度測(cè)控系統(tǒng)共有兩套：一套測(cè)控系統(tǒng)控制爐內(nèi)的溫度，穩(wěn)定運(yùn)行后，爐內(nèi)溫度要求500℃以上，通過(guò)布置在爐膛中部的溫度傳感器19傳輸信號(hào)到自動(dòng)控制器12調(diào)節(jié)電動(dòng)風(fēng)閥20、電動(dòng)風(fēng)閥21以及燃燒機(jī)22的啟停，保證爐內(nèi)溫度500℃以上，穩(wěn)定運(yùn)行階段爐內(nèi)溫度的自動(dòng)調(diào)控策略為：當(dāng)爐內(nèi)溫度低于500℃時(shí)，電動(dòng)風(fēng)閥21全開，關(guān)小電動(dòng)風(fēng)閥20的開度，增大回用熱解氣化氣的流量，當(dāng)電動(dòng)風(fēng)閥20完全關(guān)閉后，如還不能滿足溫度要求，此時(shí)開啟燃燒機(jī)22，利用燃油進(jìn)行輔助加熱；當(dāng)爐內(nèi)溫度高于500℃時(shí)，開大電動(dòng)風(fēng)閥20的開度，減少回用熱解氣化氣的流量。另一套測(cè)控系統(tǒng)控制熱解氣管道內(nèi)的溫度，電熱絲緊貼熱解氣管道8，均勻的纏繞在管道外側(cè)，為保證管道內(nèi)各處溫度均達(dá)到300℃以上，溫度傳感器17分別布置在管道進(jìn)口、管道中部以及管道出口處，有一處溫度低于300℃即開啟電熱絲16。兩套測(cè)控系統(tǒng)的溫度顯示儀表都集中在熱解爐的控制面板上。
結(jié)合圖1生活垃圾熱解氣化處理流程圖，說(shuō)明最佳實(shí)施方式。熱解氣化爐啟爐階段，生活垃圾經(jīng)過(guò)篩選、干燥后，通過(guò)自動(dòng)給料機(jī)或人工給料，從進(jìn)料裝置6進(jìn)入爐內(nèi)，垃圾添加到爐內(nèi)容積的一半后，開啟燃燒機(jī)22開始加熱，通過(guò)布置在爐內(nèi)的溫度傳感器19感應(yīng)爐內(nèi)溫度，傳輸信號(hào)到自動(dòng)控制器12，控制燃燒機(jī)22的啟停，維持爐內(nèi)溫度在500℃以上，啟爐階段，打開電動(dòng)風(fēng)閥20，關(guān)閉電動(dòng)風(fēng)閥21，此階段產(chǎn)生的可燃?xì)鉄嶂递^低，可以燃燒后排入大氣；當(dāng)熱解氣化氣流量趨于穩(wěn)定后，進(jìn)入穩(wěn)定運(yùn)行階段，將電動(dòng)風(fēng)閥21全開，調(diào)節(jié)電動(dòng)風(fēng)閥20的開度，產(chǎn)生的熱解氣化氣通過(guò)熱解氣管道8輸送到爐底，通過(guò)燃燒噴嘴18點(diǎn)燃熱解氣化氣，加熱爐體，同時(shí)產(chǎn)生的高溫?zé)煔馔ㄟ^(guò)煙氣通道7沿著爐體上升，加熱爐體，排煙管道15將煙氣排出熱解氣化爐，煙氣進(jìn)入煙氣處理設(shè)備2進(jìn)一步凈化，最后經(jīng)過(guò)引風(fēng)機(jī)3從煙囪排入大氣。根據(jù)實(shí)際運(yùn)行情況，多余的熱解氣化氣進(jìn)入冷凝器4冷凝凈化后，進(jìn)入儲(chǔ)氣罐5儲(chǔ)存。經(jīng)過(guò)熱解氣化后的垃圾灰渣通過(guò)排灰裝置9排出。熱解氣化爐穩(wěn)定運(yùn)行階段，燃燒熱解氣化氣作為爐體的主要熱源，燃油燃燒機(jī)作為輔助熱源。
本文通過(guò)應(yīng)用實(shí)例具體闡述了一種生活垃圾熱解氣化爐的結(jié)構(gòu)原理、運(yùn)行流程以及自動(dòng)調(diào)控策略，在實(shí)際應(yīng)用中，本實(shí)用新型的爐體可以是固定式，也可以是移動(dòng)式，爐體可以是圓筒型也可以是多邊型等，爐體的大小根據(jù)每小時(shí)的垃圾處理量來(lái)確定，具體實(shí)施方式及應(yīng)用范圍根據(jù)實(shí)際情況均可做相應(yīng)改動(dòng)，本說(shuō)明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對(duì)本實(shí)用新型的限制。