等離子輔助垃圾流化床氣化系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及城市生活垃圾的處理技術(shù)，具體地說是一種可以防止二噁英產(chǎn)生的等離子輔助垃圾流化床氣化系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]伴隨著全球經(jīng)濟的持續(xù)增長和城市化進程的加速，生活垃圾的產(chǎn)生已成為一個日益嚴(yán)重的環(huán)境問題。城市垃圾產(chǎn)量的不斷增加及其造成的環(huán)境污染已成為各國所共同面臨的問題，城市生活垃圾的無害化處理是促進經(jīng)濟和生態(tài)環(huán)境達到可持續(xù)發(fā)展的重要措施之
O
[0003]目前，城市生活垃圾無害化處理技術(shù)有堆肥技術(shù)、填埋技術(shù)、焚燒技術(shù)和氣化技術(shù)等。填埋或堆肥都不能完全實現(xiàn)垃圾處理的無害化和減量化，且填埋仍需占用大量土地。由于焚燒處理可以實現(xiàn)城市垃圾熱能回收、減容、減重、高溫滅菌等目的，在環(huán)境保護和資源利用方面具有明顯的優(yōu)勢，因而近幾年在我國得到較快的發(fā)展。然而垃圾焚燒導(dǎo)致的二噁英及重金屬等二次污染問題不容忽視，制約了垃圾焚燒技術(shù)的大規(guī)模應(yīng)用。
[0004]氣化技術(shù)是一種新型的垃圾處理技術(shù)，與常規(guī)的垃圾處理方法相比，氣化處理技術(shù)具有能源回收利用率高、二次污染小、煙氣量小、后處理設(shè)備簡單，而且氣化與等離子熔融處理技術(shù)的結(jié)合使得在對垃圾的有機成分加以利用的同時，可以對無機成分進行穩(wěn)定化無害化處理和資源化利用，從而根本上解決了二噁英和重金屬等二次污染問題，有著廣闊的發(fā)展前景。
[0005]例如公開號為CN103275762A，公開日為20130904的中國發(fā)明專利文獻，公開了一種等離子體流化床氣化裝置，涉及等離子體氣化爐設(shè)備，主要由頂蓋、上爐體、絕緣連接件、下爐體、陽極、陰極和基座組成，陰極設(shè)置在下爐體上部的內(nèi)空間，陰極的圓筒體上端呈喇口八口狀，喇叭口的外沿有旋流槽，絕緣連接件設(shè)置在陽極與下爐體之間，陽極的軸心通孔構(gòu)成壓縮孔道，壓縮孔道出口的喇叭口構(gòu)成陽極弧根區(qū)，陽極的體內(nèi)有冷卻水套，上爐體設(shè)置在陽極之上，上爐體的內(nèi)空間構(gòu)成氣化區(qū)，頂蓋上有合成氣輸出接口接出。該技術(shù)方案就是利用等離子流化床的特點，實現(xiàn)了對垃圾的氣化處理工藝。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，其耗電率可到其產(chǎn)電力的30%?40%，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。
【實用新型內(nèi)容】
[0006]本實用新型針對現(xiàn)有等離子氣化技術(shù)存在的缺陷和不足，提供了一種等離子輔助垃圾流化床氣化系統(tǒng)，利用等離子體炬作為高品質(zhì)外熱源將流化床熱解氣化后的合成氣重整，去除掉生活垃圾在熱解氣化過程中可能產(chǎn)生的所有有害物質(zhì)，并利用部分高溫合成氣作為流化風(fēng)作為垃圾熱解氣化的熱源，降低了垃圾等離子氣化的一次性投入成本及運營成本，并使合成氣更加純凈。
[0007]本實用新型的技術(shù)方案如下:
[0008]等離子輔助垃圾流化床氣化系統(tǒng)，其特征在于:包括垃圾上料裝置、流化床反應(yīng)器、等離子重整室、旋風(fēng)分離器，垃圾上料裝置與流化床反應(yīng)器連接，流化床反應(yīng)器通過流化床反應(yīng)器頂部的合成氣出口一連接等離子重整室，等離子重整室連接旋風(fēng)分離器；所述等離子重整室的頂部設(shè)置有兩個等離子炬，兩個等離子炬之間呈α角度，α為40° -50°，通過等離子炬可以有效去除掉從流化床反應(yīng)器出口來的合成氣中的有毒有害物質(zhì)。
[0009]所述等離子重整室的室壁為水冷壁或內(nèi)襯耐火材料。
[0010]所述等離子重整室為長方體結(jié)構(gòu)。
[0011]所述流化床反應(yīng)器為圓柱狀，流化床反應(yīng)器的內(nèi)壁為水冷壁或內(nèi)襯耐火材料結(jié)構(gòu)；所述流化床反應(yīng)器的下部設(shè)置有垃圾加料口、灰渣返回口，底部通過布風(fēng)板連接循環(huán)風(fēng)返回口。
[0012]所述垃圾上料裝置包括垃圾料倉、給料器和防火門，垃圾料倉與給料器連接，給料器與流化床反應(yīng)器的垃圾加料口相連接，給料器與垃圾加料口之間設(shè)置防火門。當(dāng)進行給料時，通過給料器將落入到垃圾料倉內(nèi)的垃圾從防火門前推入到流化床氣化反應(yīng)室，并通過防火門與流化床氣化反應(yīng)室隔離；防火門在給料器收回時保持關(guān)閉狀態(tài)，關(guān)閉防火門可使?fàn)t膛與外界隔開進行充分燃燒。
[0013]所述矩形重整反應(yīng)室與旋風(fēng)分離器切向連接，旋風(fēng)分離器的底部與流化床反應(yīng)器的灰渣返回口相連，旋風(fēng)分離器頂部設(shè)置合成氣出口二。
[0014]本實用新型的有益效果如下:
[0015]本實用新型采用側(cè)部進料、上部排氣、重整反應(yīng)室去除掉有毒有害物質(zhì)、合成氣作為循環(huán)流化風(fēng)提高垃圾熱解氣化的熱源的結(jié)構(gòu)，利用垃圾自身的熱值進行缺氧燃燒熱解氣化，之后對其產(chǎn)生的合成氣和飛灰進行等離子高溫處理，這樣避免了等離子高溫直接對垃圾進行熱解氣化，大大降低了耗電功率，同時使得熱解氣化產(chǎn)生的高溫合成氣可以安全穩(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(shè)備，大大降低了設(shè)備的先期投入。
【附圖說明】
[0016]圖1為本實用新型離子輔助垃圾流化床氣化系統(tǒng)的示意圖；
[0017]圖中附圖標(biāo)記為:1垃圾上料裝置、1-1垃圾料倉、1-2給料器、1-3防火門、2流化床反應(yīng)器、2-1合成氣出口一、2-2垃圾加料口、2-3灰渣返回口、2-4布風(fēng)板、2_5循環(huán)風(fēng)返回口、3等離子重整室、4旋風(fēng)分離器、4-1合成氣出口二。
【具體實施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖與【具體實施方式】對本實用新型作進一步詳細描述:
[0019]如圖1所示，等離子輔助垃圾流化床氣化系統(tǒng)，包括垃圾上料裝置1、流化床反應(yīng)器2、等離子重整室3、旋風(fēng)分離器4。
[0020]所述流化床反應(yīng)器2為圓柱狀，為水冷壁或內(nèi)襯耐火材料結(jié)構(gòu)，其頂部設(shè)置有合成氣出口一 2-1，下部設(shè)置有垃圾加料口 2-2、灰渣返回口 2-3，底部連接有布風(fēng)板2-4和循環(huán)風(fēng)返回口 2-5。
[0021]所述的垃圾上料裝置I包括垃圾料倉1-1、給料器1-2和防火門1-3，上料裝置給料器1-2與流化床反應(yīng)器2的垃圾加料口 2-2相連接。給料時通過給料器1-2將落入到垃圾料倉1-1內(nèi)的垃圾從防火門1-3前推入到流化床氣化反應(yīng)室，并通過防火門1-3與流化床氣化反應(yīng)室隔離。防火門1-3在給料器1-2收回時保持關(guān)閉狀態(tài)，關(guān)閉防火門1-3可使?fàn)t膛與外界隔開。
[0022]所述等離子重整室3與流化床反應(yīng)器2的頂部的合成氣出口一 2-1相連，為矩形，水冷壁或內(nèi)襯耐火材料結(jié)構(gòu)，其頂部設(shè)置有兩互成α角的等離子炬3-1用于去除掉從流化床反應(yīng)器2出口來的合成氣中的有毒有害物質(zhì)，α為40-50°。
[0023]所述矩形重整反應(yīng)室3與旋風(fēng)分離器4切向連接，旋風(fēng)分離器4的底部與流化床反應(yīng)器2的灰渣返回口 2-3相連，旋風(fēng)分離器4的頂部設(shè)置合成氣出口二 4-1。
[0024]本實用新型等離子輔助垃圾流化床氣化系統(tǒng)的工作過程為:垃圾通過給料器1-2落入到垃圾料倉1-1，垃圾從防火門1-3前推入到流化床反應(yīng)器2內(nèi)，防火門1-3將垃圾料倉1-1和流化床反應(yīng)器2隔離；垃圾在流化床反應(yīng)器2中在800°C高溫下進行分解，分解得到合成氣和垃圾飛灰；分解過程中的氣化反應(yīng)生成的合成氣包括HjP CO ;夾帶著垃圾飛灰的合成氣從流化床反應(yīng)器2的頂部的合成氣出口一 2-1進入到等離子重整室3，等離子重整室3內(nèi)，通過等離子炬加熱升溫，合成氣和垃圾飛灰中的有毒有害物質(zhì)被分解；經(jīng)過等離子重整室3的夾帶垃圾飛灰的合成氣切向進入到旋風(fēng)分離器4中，在旋風(fēng)的作用下，將垃圾飛灰去除掉，垃圾飛灰經(jīng)返料器被送入到灰渣返回口 2-3并進入到流化床反應(yīng)器2的爐膛內(nèi)以維持主循環(huán)回路固體粒子的平衡；經(jīng)過旋風(fēng)分離器4除塵后夾帶少量飛灰的合成氣經(jīng)旋風(fēng)分離器4的頂部的合成氣出口二 4-1進入到后續(xù)凈化工藝中；在旋風(fēng)分離器4頂部的合成氣出口二 4-1的連接管線上有一支管線引出作為流化床反應(yīng)器2的循環(huán)流化風(fēng)，循環(huán)流化風(fēng)經(jīng)流化床反應(yīng)器2的底部的循環(huán)風(fēng)返回口 2-5進入到流化床反應(yīng)器2內(nèi)，在布風(fēng)板2-4的作用下進入到流化床反應(yīng)器2內(nèi)提供垃圾熱解氣化所需要的熱源。
【主權(quán)項】
1.等離子輔助垃圾流化床氣化系統(tǒng)，其特征在于:包括垃圾上料裝置(1)、流化床反應(yīng)器(2)、等離子重整室(3)、旋風(fēng)分離器(4)，垃圾上料裝置(I)與流化床反應(yīng)器(2)連接，流化床反應(yīng)器(2 )通過流化床反應(yīng)器(2 )頂部的合成氣出口一( 2-1)連接等離子重整室(3 )，等離子重整室(3)連接旋風(fēng)分離器(4);所述等離子重整室(3)的頂部設(shè)置有兩個等離子炬，兩個等離子炬之間呈α角度，α為40° -50°。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的等離子輔助垃圾流化床氣化系統(tǒng)，其特征在于:所述等離子重整室(3)的室壁為水冷壁或內(nèi)襯耐火材料。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的等離子輔助垃圾流化床氣化系統(tǒng)，其特征在于:所述等離子重整室(3)為長方體結(jié)構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的等離子輔助垃圾流化床氣化系統(tǒng)，其特征在于:所述流化床反應(yīng)器(2)為圓柱狀，流化床反應(yīng)器(2)的內(nèi)壁為水冷壁或內(nèi)襯耐火材料結(jié)構(gòu)；所述流化床反應(yīng)器(2)的下部設(shè)置有垃圾加料口( 2-2)、灰渣返回口( 2-3)，底部通過布風(fēng)板(2-4)連接循環(huán)風(fēng)返回口(2-5)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的等離子輔助垃圾流化床氣化系統(tǒng)，其特征在于:所述垃圾上料裝置(I)包括垃圾料倉(1-1)、給料器(1-2)和防火門(1-3)，垃圾料倉(1-1)與給料器(1-2)連接，給料器(1-2 )與流化床反應(yīng)器(2 )的垃圾加料口( 2-2 )相連接，給料器(1-2 )與垃圾加料口(2-2)之間設(shè)置防火門(1-3)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的等離子輔助垃圾流化床氣化系統(tǒng)，其特征在于:所述矩形重整反應(yīng)室與旋風(fēng)分離器(4)切向連接，旋風(fēng)分離器(4)的底部與流化床反應(yīng)器(2)的灰渣返回口( 2-3 )相連，旋風(fēng)分離器(4 )的頂部設(shè)置合成氣出口二( 4-1)。
【專利摘要】本實用新型涉及一種等離子輔助垃圾流化床氣化系統(tǒng)，包括垃圾上料裝置、流化床反應(yīng)器、等離子重整室、旋風(fēng)分離器，垃圾上料裝置與流化床反應(yīng)器連接，流化床反應(yīng)器通過合成氣出口一連接等離子重整室，等離子重整室連接旋風(fēng)分離器；等離子重整室頂部設(shè)置有呈一定夾角的兩個等離子炬；本實用新型采用側(cè)部進料、上部排氣、重整反應(yīng)室去除有毒有害物質(zhì)、合成氣作為循環(huán)流化風(fēng)提高垃圾熱解氣化的熱源的結(jié)構(gòu)，利用垃圾自身的熱值進行缺氧燃燒熱解氣化，之后對其產(chǎn)生的合成氣和飛灰進行等離子高溫處理，避免了等離子高溫直接對垃圾進行熱解氣化，大大降低了耗電功率，同時使得熱解氣化產(chǎn)生的高溫合成氣可安全穩(wěn)定的去除其中的二噁英等有害物質(zhì)。
【IPC分類】B09B3-00, C10J3-56, C10J3-72
【公開號】CN204325282
【申請?zhí)枴緾N201420767387
【發(fā)明人】王曉亮, 王希, 張春飛, 謝斐, 李宏
【申請人】中國東方電氣集團有限公司
【公開日】2015年5月13日
【申請日】2014年12月9日