專利名稱：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， 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(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)武器銷毀，于1990年代進入民用。由于等離子體設(shè)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?？扇嫉挠袡C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(dǎo)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(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)所存在的上述問題，本發(fā)明旨在公開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)生燃氣，再使用等離子體炬對所產(chǎn)生的燃氣和爐渣進一步加工，去除其內(nèi)所含的有害物質(zhì)，并加大氣體產(chǎn)量，減少廢渣排放，降低了垃圾氣化的一次性投入成本及運營成本，并使燃氣更加純凈，從而更具使用意義和推廣價值。本發(fā)明技術(shù)的解決方案是這樣實現(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、初級氣化區(qū)、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)，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；所述初級氣化區(qū)內(nèi)設(shè)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(shè)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(shè)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)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；所述點火裝置為自動點火裝置，位于所述初級氣化區(qū)中部，所述爐蓖的頂部，包括油槍、點火器和推進系統(tǒng)；所述等離子反應(yīng)區(qū)由二級細化區(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，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(shè)置排渣口，中部設(shè)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，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。
所述爐溫監(jiān)測系統(tǒng)包括4-16個熱電偶，均勻分布于所述初級氣化區(qū)內(nèi)。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，所述自動整平裝置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。所述的氣化反應(yīng)室的垃圾氣化工藝，包括如下步驟(a)自動上料經(jīng)過預(yù)處理的垃圾原料進入自動上料系統(tǒng)，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，第一道間板閥關(guān)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(guān)閉；(b)初級氣化經(jīng)過預(yù)處理的垃圾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，由自動整平裝置進行整平，之后由自動點火系統(tǒng)進行點火，火焰監(jiān)測裝置監(jiān)測火焰達到預(yù)定指標后，油槍退出爐膛，大氣聯(lián)通管關(guān)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，形成爐渣和混合氣；在此過程中，各個層面的反應(yīng)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(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(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)。每隔一段時間，灰燼就通過爐篦，聚集到氣化爐底部。(c)等離子二級細化初級氣化形成的大顆粒的固體余渣和結(jié)焦灰渣，在挫動式爐蓖的挫動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)，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(yīng)完全的有機物再次氣化，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)的無機物和金屬，通過排渣系統(tǒng)排出；在此過程中，發(fā)生如下反應(yīng)少量的輔助氧化劑從爐蓖下方被注進混合氣體當(dāng)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(d)等離子氣體精煉初級氣化和二級細化所產(chǎn)生的混合氣，分別通過輸送管道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?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，之后氣體進入過濾裝置。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是顯而易見的首先，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，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%，使其具有更高的運營價值。其次，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)定的去處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(shè)備，大大降低了一次性的先期投入， 使其具有更高的市場競爭力。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。第四，臥式初級氣化爐內(nèi)的挫動式爐調(diào)將燃燒的高溫原料與鏈式爐調(diào)分開，只將溫度降低后的爐渣排至鏈式爐調(diào)，使鏈式爐調(diào)的工作溫度降低，不易損壞，這個設(shè)計可減少維護費用，降低運行成本。


圖1是實施例的結(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是挫動式爐蓖的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中，111自動上料裝置 1111,1113 —級、二級閘板閥1113料倉112初級氣化區(qū)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)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
具體實施例方式—種臥式等離子垃圾氣化反應(yīng)室，如圖1所示，包括自動上料裝置111、初級氣化區(qū)112、自動點火裝置、等離子反應(yīng)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)；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1112位于兩級閘板閥 1111和1113之間，高低位料位檢測器位于其料倉1112內(nèi)部；所述初級氣化區(qū)112內(nèi)設(shè)置挫動式爐蓖115、鏈式爐調(diào)116和自動整平裝置，初級氣化區(qū)112的進氣口設(shè)置于所述爐蓖115和爐調(diào)116之間，出氣口位于初級氣化區(qū)112的頂部；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。所述挫動式爐蓖115呈長方體結(jié)構(gòu)，設(shè)置于初級氣化區(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; 所述自動整平裝置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。
所述自動點火裝置，位于所述初級氣化區(qū)中部，所述爐蓖的頂部，包括3套由油槍、點火器和推進系統(tǒng)構(gòu)成的自動點火裝置；所述等離子反應(yīng)區(qū)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)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)111的頂部，氣體精煉區(qū)12的進氣口與初級氣化區(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)。所述的氣化反應(yīng)室的垃圾氣化工藝，包括如下步驟(a)自動上料經(jīng)過預(yù)處理的垃圾原料進入自動上料系統(tǒng)，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，第一道間板閥關(guān)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(guān)閉；(b)初級氣化經(jīng)過預(yù)處理的垃圾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，由自動整平裝置進行整平，之后由自動點火系統(tǒng)進行點火，火焰監(jiān)測裝置監(jiān)測火焰達到預(yù)定指標后，油槍退出爐膛，大氣聯(lián)通管關(guān)閉，開始氣化；氣化過程為缺氧燃燒，供氣量為完全燃燒的30%，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，形成爐渣和混合氣；(c)等離子二級細化初級氣化形成的大顆粒的固體余渣和結(jié)焦灰渣，在挫動式爐蓖的挫動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)，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(yīng)完全的有機物再次氣化，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)的無機物和金屬，通過排渣系統(tǒng)排出；(d)等離子氣體精煉初級氣化和二級細化所產(chǎn)生的混合氣，分別通過輸送管道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 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?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，之后氣體進入過濾裝置。 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(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、初級氣化區(qū)、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)，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；所述初級氣化區(qū)內(nèi)設(shè)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(shè)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(shè)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；所述點火裝置為自動點火裝置，位于所述初級氣化區(qū)中部，所述爐蓖的頂部，包括油槍、點火器和推進系統(tǒng)；所述等離子反應(yīng)區(qū)是由二級細化區(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，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(shè)置排渣口，中部設(shè)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，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整平裝置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_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)測系統(tǒng)包括4-16個熱電偶，均勻分布于所述初級氣化區(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)自動上料經(jīng)過預(yù)處理的垃圾原料進入自動上料系統(tǒng)，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(guān)閉，之后第二道閘板閥打開，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(guān)閉；(b)初級氣化經(jīng)過預(yù)處理的垃圾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，由自動整平裝置進行整平，之后由自動點火系統(tǒng)進行點火，火焰監(jiān)測裝置監(jiān)測火焰達到預(yù)定指標后，油槍退出爐膛，大氣聯(lián)通管關(guān)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，形成爐渣和混合氣；(c)等離子二級細化初級氣化形成的大顆粒的固體余渣和結(jié)焦灰渣，在挫動式爐蓖的挫動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)，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(yīng)完全的有機物再次氣化，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)的無機物和金屬，通過排渣系統(tǒng)排出；(d)等離子氣體精煉初級氣化和二級細化所產(chǎn)生的混合氣，分別通過輸送管道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?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，之后氣體進入過濾裝置。
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)室包括自動上料裝置、初級氣化區(qū)、等離子反應(yīng)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)；初級氣化區(qū)內(nèi)設(shè)置挫動式爐箅、鏈式爐調(diào)和自動整平裝置，等離子反應(yīng)區(qū)是由二級細化區(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上料；初級氣化；等離子二級細化；等離子氣體精煉。本發(fā)明利用垃圾本身的熱值產(chǎn)生燃氣，再使用等離子體炬對所產(chǎn)生的燃氣和爐渣進一步加工，去除其內(nèi)所含的有害物質(zhì)，并加大氣體產(chǎn)量，減少廢渣排放，降低了垃圾氣化的一次性投入成本及運營成本，并使燃氣更加純凈。
文檔編號C10J3/84GK102358851SQ20111025598
公開日2012年2月22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