CN108332208A - 一种可节能降耗的生活垃圾气化裂解处理装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可节能降耗的生活垃圾气化裂解处理装置，其包括气化***、热解***、气化剂供给单元和水箱；采用两部分互相联系的气化、热解***，它适于处理生活垃圾这种非均质混合物，克服热解过程中大量昂贵的能源消耗。本发明设计为功能相连接的两大***，以实现设备结构简化，用气化***产生的合成气来提供热解所需的能量，能减少20%~30%的能耗，并提升整个***的处理效率。此外，本发明一个封闭循环的***，几乎不会排放有毒气体或污染物到大气，相比于其他处理方式来说，安全环保指数更高。

Description

一种可节能降耗的生活垃圾气化裂解处理装置

技术领域

本发明涉及生活垃圾处理领域，尤其涉及一种可节能降耗的生活垃圾气化裂解处理装置。

背景技术

近年来，随着人们生活水平的提高，生活垃圾的产生量不断增加。到2015年，全国垃圾清理量达到1.71×10⁹吨/年，人均440公斤。中国有大部分城市已经处于垃圾包围之中，“垃圾围城”问题严重影响人类的生存环境，急需解决。目前城市生活垃圾仍主要通过填埋、堆肥和焚烧等方法处理。传统的填埋方法占用土地，容易产生垃圾渗滤液，而且我国大部分填埋场至今已面临封场再选址的难题；堆肥污染土壤和地下水，控制其排放的成本大，前景不被看好；焚烧是垃圾减量化处理的有效方法，但是焚烧对温度以及垃圾本身的特性要求较高，技术不达标则会产生二次污染，特别是“二噁英”类物质，严重危害人类的生命健康。

气化和裂解技术是当下处理生活垃圾的比较具有优势的新兴技术。气化通常依赖于使用均质原料（燃料）的各种特性，例如其尺寸，含水量和可燃性，没有一个气化***使用异质原料。此外，也取决于反应器中氧气的启动燃烧。因此，由这些方法产生的合成气通常含有烃类物质，容易在较高温度下分解，产生灰分，还需要复杂的过滤***来提纯合成气产品。此外，热裂解处理技术一般需要大量的能源投入，目前向这些热解器供应能量的方法通常是低效率的（至少要8~12小时/批），燃料成本在当前市场也相当高，在工业化推广方面困难重重。并且城市生活垃圾组分极其复杂，使得热解产气(或油)品质较低，难以利用。

专利公告号CN105627321A，名为模块式结构垃圾裂解气化燃烧一体式装置与方法，其结构由进料***、热解气化***、二次燃烧与烘干***、烟气冷却***、气化剂供风***和排渣***构成；将生活垃圾打包机压缩成边长为1米的方块并封包，由主进料液压推料机构推进水平隧道式烘干箱、在***多腔体矩形二燃室1100℃的高温下干燥干馏后，落入裂解气化室，在裂解气化室底端的气化剂喷嘴喷入气化剂的作用下，发生一系列的干馏、气化、还原与氧化反应，连续气化热解，直至燃烧成灰渣并由排渣***排出；该专利的特点是采用模块组合式单元结构，烘干箱与气化室集成整体炉体，可按处理规模需要，运行灵活，操作简单。但是上述专利只是给出概念化设计，实现的可能性不高，并且单纯依靠组合工艺，整体能耗高，效率低。

专利公报中还公开了不少有关生活垃圾裂解气化的装置，大多为探索性方案，且处理成本高，实际推广困难，因此，需要改进一种节能降耗，能安全高效处理生活垃圾的方法。

发明内容

为了解决现有技术中的不足，本发明的目的在于提供一种可节能降耗的生活垃圾气化裂解处理装置。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种可节能降耗的生活垃圾气化裂解处理装置，其包括气化***、热解***、气化剂供给单元和水箱；

所述气化***包括气化炉，气化炉内部形成气化反应区和灰分蒸馏区，灰分蒸馏区设在气化反应区的下部一侧，气化反应区与灰分蒸馏区之间通过气体出口连通；所述气化反应区的上部设有进料口和功能门，进料口上设有气化原料供给机构，功能门用于气化燃烧过程的启动和维持，气化反应区的下部设有炉篦，炉篦的底部设有气化剂供给口，炉篦的下方设有余烬排出机，余烬排出机的出口端浸没在水箱的水中；所述灰分蒸馏区的底部为敞开口并浸没在水箱的水中；

所述热解***包括热解反应器、热解灰分除尘器和冷凝器，热解反应器包括壳体、热解反应主体和气体燃烧器，热解反应主体转动连接在壳体内部，热解反应主体下方形成空心区，空心区的侧壁上设有排烟口，气体燃烧器设在壳体上，气体燃烧器的进气端与灰分蒸馏区的出气口连接，气体燃烧器的火焰生成端设于空心区内并对热解反应主体进行加热；所述热解反应主体与热解灰分除尘器之间通过连接管连通，热解灰分除尘器的底部设有排灰管，排灰管的底部浸没在水箱的水中；所述热解灰分除尘器的上部和冷凝器的上部之间通过管路连通，所述冷凝器的底部设有排气口，排气口的底部浸没在水箱的水中；

所述气化剂供给单元包括气泵，气泵的进口端连接有进气管，进气管上连接有空气阀，所述气泵的进气口还通过第一管道连接至冷凝器顶部的出气口，第一管道上设有取气支管，取气支管上设有阀门，气泵的出口端通过第二管道连接至气化剂供给口；所述气体燃烧器的进气端还通过第三管道连接至气泵的出口端。

所述气化反应区远离灰分蒸馏区的一侧向下倾斜并朝向底部变窄。

所述气体出口斜向上设置，且气体出口的较高端朝向灰分蒸馏区。

所述气化原料供给机构为螺旋输送机。

所述连接管的一端连接至热解反应主体内部，连接管的另一端从热解灰分除尘器的顶部延伸入热解灰分除尘器的中心。

本发明采用以上技术方案，采用两部分互相联系的气化、热解***，它适于处理生活垃圾这种非均质混合物，克服热解过程中大量昂贵的能源消耗。本发明设计为功能相连接的两大***，以实现设备结构简化，用气化***产生的合成气来提供热解所需的能量，能减少20%~30%的能耗，并提升整个***的处理效率。此外，本发明一个封闭循环的***，几乎不会排放有毒气体或污染物到大气，相比于其他处理方式来说，安全环保指数更高。

附图说明

以下结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细说明：

图1为本发明一种可节能降耗的生活垃圾气化裂解处理装置的示意图。

具体实施方式

如图1所示，本发明包括气化***1、热解***2、气化剂供给单元和水箱3；

气化***1包括气化炉11，气化炉11内部形成气化反应区12和灰分蒸馏区13，灰分蒸馏区13设在气化反应区12的下部一侧，气化反应区12与灰分蒸馏区13之间通过气体出口14连通；气化反应区12的上部设有进料口15和功能门16，进料口15上设有气化原料供给机构17，功能门16用于气化燃烧过程的启动和维持，气化反应区12的下部设有炉篦18，炉篦18的底部设有气化剂供给口，炉篦18的下方设有余烬排出机，余烬排出机的出口端浸没在水箱3的水中；灰分蒸馏区13的底部为敞开口并浸没在水箱3的水中；

热解***2包括热解反应器21、热解灰分除尘器22和冷凝器23，热解反应器21包括壳体211、热解反应主体212和气体燃烧器213，热解反应主体212转动连接在壳体211内部，热解反应主体212下方形成空心区，空心区的侧壁上设有排烟口，气体燃烧器213设在壳体211上，气体燃烧器213的进气端与灰分蒸馏区13的出气口连接，气体燃烧器213的火焰生成端设于空心区内并对热解反应主体212进行加热；热解反应主体212与热解灰分除尘器22之间通过连接管24连通，热解灰分除尘器22的底部设有排灰管，排灰管的底部浸没在水箱3的水中；热解灰分除尘器22的上部和冷凝器23的上部之间通过管路连通，冷凝器23的底部设有排气口，排气口的底部浸没在水箱3的水中；

气化剂供给单元包括气泵4，气泵4的进口端连接有进气管41，进气管41上连接有空气阀5，气泵4的进气口还通过第一管道6连接至冷凝器23顶部的出气口，第一管道6上设有取气支管61，取气支管61上设有阀门62，气泵4的出口端通过第二管道7连接至气化剂供给口；气体燃烧器213的进气端还通过第三管道8连接至气泵4的出口端。

气化反应区12远离灰分蒸馏区13的一侧向下倾斜并朝向底部变窄。

气体出口14斜向上设置，且气体出口14的较高端朝向灰分蒸馏区13，这样的结构以防止气体流动停滞或溢出原料进入灰分蒸馏区13。

气化原料供给机构17为螺旋输送机。

连接管24的一端连接至热解反应主体212内部，连接管24的另一端从热解灰分除尘器22的顶部延伸入热解灰分除尘器22的中心。这样设计能防止重质热解灰分转移到冷凝器23。

本发明的工作原理：

1）气化：气化原料是颗粒燃料（垃圾衍生燃料与惰性物质的混合物或其他可燃材料），经由气化原料供给机构17进入气化炉11，所有原料堆积在炉篦18，位于倾斜部分一侧；将空气阀5打开，将空气引入气化炉11的气化反应区12内（本发明中空气作为气化剂），气化原料气化生成合成气；其中，空气的供应可通过调节气泵4的转速来调节。当所有气化原料粒被气化，余烬由余烬排出机排入水箱3。

2）合成气的传递：在气化反应区12产生的合成气经由气体出口14到达灰分蒸馏区13，因为两个区域之间的压力差异。在灰分蒸馏区13中的所有灰由于其重量作用，将向下方的水箱3移动，合成气继续移动到热解***2的气体燃烧器213。如果合成气在气化反应器中产生的量过大有可能发生***。然而，浸没在水内的灰分蒸馏区13会将气化炉11中多余的合成气释放到水箱3。该水箱3发挥着气化***1安全功能的作用（水缓冲）。

3）热解：合成气通入气体燃烧器213内被点燃，合成气燃烧产生热。热解起初反应过程是通过热解反应主体212的旋转发生，生活垃圾在这个过程中裂解。气体燃烧器213中产生的任何烟雾将在空心区通过排气通风引出。

4）沉淀热解的灰分。热解气体中的灰分在压力差下被吸出并移动到热解灰分除尘器22中。在此，通过重力，任何在热解气体混合物中的重气体或灰通过排灰管到水箱3成为热解沉积灰。

5）不稳定气体和灰分凝结的过程。不稳定热裂解气体和未处理的灰分混合物移动到冷凝器23，通过入口和由多个冷却管冷却下来。这种混合物冷凝成液体形式（合成油），并通过排气管将冷凝液体和气体通到所述水箱3。该混合物可以漂浮在水箱3上了，直接刮除。与此同时，裂解形成的可燃气体（合成气）通过出口到第一管道6，可以从取气支管61取出。

以上所述为本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，根据本发明的教导，在不脱离本发明的原理和精神的情况下凡依本发明申请专利范围所做的均等变化、修改、替换和变型，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (5)

1.一种可节能降耗的生活垃圾气化裂解处理装置，其特征在于：其包括气化***、热解***、气化剂供给单元和水箱；

所述气化***包括气化炉，气化炉内部形成气化反应区和灰分蒸馏区，灰分蒸馏区设在气化反应区的下部一侧，气化反应区与灰分蒸馏区之间通过气体出口连通；所述气化反应区的上部设有进料口和功能门，进料口上设有气化原料供给机构，功能门用于气化燃烧过程的启动和维持，气化反应区的下部设有炉篦，炉篦的底部设有气化剂供给口，炉篦的下方设有余烬排出机，余烬排出机的出口端浸没在水箱的水中；所述灰分蒸馏区的底部为敞开口并浸没在水箱的水中；

所述热解***包括热解反应器、热解灰分除尘器和冷凝器，热解反应器包括壳体、热解反应主体和气体燃烧器，热解反应主体转动连接在壳体内部，热解反应主体下方形成空心区，空心区的侧壁上设有排烟口，气体燃烧器设在壳体上，气体燃烧器的进气端与灰分蒸馏区的出气口连接，气体燃烧器的火焰生成端设于空心区内并对热解反应主体进行加热；所述热解反应主体与热解灰分除尘器之间通过连接管连通，热解灰分除尘器的底部设有排灰管，排灰管的底部浸没在水箱的水中；所述热解灰分除尘器的上部和冷凝器的上部之间通过管路连通，所述冷凝器的底部设有排气口，排气口的底部浸没在水箱的水中；

所述气化剂供给单元包括气泵，气泵的进口端连接有进气管，进气管上连接有空气阀，所述气泵的进气口还通过第一管道连接至冷凝器顶部的出气口，第一管道上设有取气支管，取气支管上设有阀门，气泵的出口端通过第二管道连接至气化剂供给口；所述气体燃烧器的进气端还通过第三管道连接至气泵的出口端。

2.根据权利要求1所述的一种可节能降耗的生活垃圾气化裂解处理装置，其特征在于：所述气化反应区远离灰分蒸馏区的一侧向下倾斜并朝向底部变窄。

3.根据权利要求1所述的一种可节能降耗的生活垃圾气化裂解处理装置，其特征在于：所述气体出口斜向上设置，且气体出口的较高端朝向灰分蒸馏区。

4.根据权利要求1所述的一种可节能降耗的生活垃圾气化裂解处理装置，其特征在于：所述气化原料供给机构为螺旋输送机。

5.根据权利要求1所述的一种可节能降耗的生活垃圾气化裂解处理装置，其特征在于：所述连接管的一端连接至热解反应主体内部，连接管的另一端从热解灰分除尘器的顶部延伸入热解灰分除尘器的中心。