CN1418738A - 固体废气物热解气化处理方法及设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种利用热解技术处理固体废气物的设备和方法，利用本设备和方法可将具有燃值的固体废气物经过热解技术处理化解为可燃气体，剩余的5－10％的固体排除物用于作为花草养殖土，对被处理物不用分类或进行预处理，处理过程中无任何污染物的排放，真正实现资源化、减量化、无害化的处理结果。本发明主要包括主体反应炉及与其相连的气体反应炉，固体废气物经过干燥、热解、气化等过程实现处理。本发明热解过程是在缺氧条件下运行，最低热解温度高于400摄氏度，因此无二恶英的产生条件，可实现无害化处理，同时也达到资源化和减量化的处理要求，产生的燃气还可获得一定的经济效益；如果就地处理生活垃圾，还可节省垃圾的输运费用和垃圾处理费用，杜绝输运造成的交通紧张和二次污染，产生明显的社会效益和环境效益。

Description

固体废气物热解气化处理方法及设备
                      技术领域
本发明涉及一种固体废弃物处理方法及设备，更具体地说是涉及一种利用热解气化技术处理固体废气物的方法和设备。
                      背景技术
文明的进步，工业的发达，满足了人类许多生活上的需求，但也制造了许多经人类使用丢弃的垃圾。固体废弃物包括城市生活垃圾、医疗卫生垃圾、工业废弃物及其它具有燃值的废弃物品。原始的处理方法是倾倒和填埋，从环境保护和资源回收利用的角度考虑最不理想；继之兴起的是卫生填埋处理技术，仍然没有很好解决环境问题和资源综合利用问题。堆肥技术通过微生物作用消除垃圾，但对垃圾的成分要求严格，非食物链的垃圾成分无法处理。垃圾焚烧技术的尾气污染和二恶英问题非常明显，是环境难以接受的；这些传统的方法对危险垃圾，如医疗卫生垃圾都不能适用。
                      发明内容
本发明是为了克服现有技术中的不足之处，提供一种能够实现资源化、减量化、无害化的处理固体废弃物的装置和方法。
本发明通过下述技术方案实现：提供了一种固体废气物处理设备，包括主体炉，其所述主体炉顶部中心处设置有搅拌器，主体炉炉体侧壁设置有进料装置，炉体内中部设置有螺旋推进器，所述螺旋推进器一端与炉壁外侧料斗相连，所述料斗与炉体内-机械炉排相连，所述机械炉排设置在炉体内中下部，空气鼓风机设置于炉体底部外侧与炉体相连；
所述螺旋推进器的另一端与气体反应炉相连，所述气体反应炉顶部中心处设置有搅拌器，所述气体反应炉炉内下部设置有供热送风加水装置，所述供热送风加水装置是风机通过阀门与加热室相连，水泵通过阀门与加热室相连，加热室内设置有加热器，其上表面设置有喷孔，所述气体反应炉底部设置有推进器；
所述主体反应炉内螺旋推进器下方设置有烟道，所述烟道的另一端与供热送风装置的加热室相连，同时该端与两炉体间物料平衡管相连；
所述主体炉内部上端设置有气管，所述气管一端与炉体外冷凝净化器相连；
所述气体反应炉内部上端设置有气管，所述气管一端与炉体外冷凝净化器相连。
所述的固体废气物处理装置，其搅拌器设置有液压传动或机械装置。
本发明还提供了一种使用上述固体废弃物处理设备的方法，包括下列步骤：
(1)固体废弃物由进料装置进入主体炉；
(2)在空气鼓风机作用下燃烧机械炉排上煤炭；
(3)固体废弃物经螺旋搅拌器作用形成均匀的物料层；
(4)固体废气物进行热解形成物料碳和热解气体；
(5)热解产生气体同过程中挥发的气体通过冷凝净化器输出；
(6)热解后形成的物料碳经螺旋推进器分别送入气体反应炉及料斗；
(7)送入气体反应炉内的物料碳经搅拌器作用形成均匀的物料层；
(8)供热送风加水装置送入热量、水蒸气和氧气，持续提供热解需要的热量和反应剂；
(9)气体反应炉反应生产的气体通过冷凝净化器；
(10)步骤(6)中送入料斗中的物料碳进入机械炉排燃烧，取代原有的煤炭燃料，持续提供热解需要的热量；
(11)在鼓风机作用下，机械炉排中物料碳充分燃烧；
(12)燃烧后烟气经烟道进入供热送风加水装置；
(13)反应后产生的可燃气体通过冷凝净化器输出；
(14)机械炉排物料碳燃烧后的垃圾灰由炉排排出，气体反应炉的垃圾灰由推进器排出。
所述的固体废弃物处理方法，热解温度小于400℃，气化反应温度为500-900℃。
本发明具有下述有益效果：
1.热解处理技术将具有燃值的固体废弃物经过热解技术处理化解成为可燃气体，可作为清洁能源供能耗设备使用；剩余的5-10％的固体排除物用于作为花草养殖土。
2.被处理物不用分类或进行预处理，处理过程中无任何污染物的排放，真正实现资源化、减量化和无害化的处理结果。
3.热解过程在缺氧条件下运行，最低热解温度高于400℃，因此无二恶英的产生条件，可实现无害化处理。
                      附图说明
图1：固体废弃物热解气化装置图
图中：1：进料装置；2：主体炉；3：螺旋搅拌器；4：高温燃烧室；5：冷凝净化器；6：螺旋推进器7：气体反应炉；8：螺旋搅拌器；9：料斗；10：机械炉排；11：空气鼓风机；12：配风室；13：物料灰出口；14：烟道；15：供热送风加水装置：16：气管；17：物料平衡管；19：推进器；20：气管20
                      具体实施方式
热解技术是较为理想的垃圾处理方式，无须对垃圾进行分类，高温的处理过程可杀死病菌，处理过程中无污染物的排放，且可回收有用资源，克服了以上传统处理方式中的缺陷。
下面结合实施例对本发明作进一步的描述。
固体废弃物由连接在主体炉2侧壁上端的进料装置1进入主体炉2，充满机械炉排10与主体炉2形成的空间。在主体炉2顶部中心处的螺旋搅拌器3依靠液压装置可上下移动，经过可上下移动的螺旋搅拌器3的作用形成均匀的物料层面，可使物料热解反应发生的充分而均匀。
主炉体内的中下部装有机械炉排，煤炭在机械炉排中燃烧，产生热量，使炉体内的物料预热，在温度小于250℃的时候物料的水分蒸发，在温度接近400℃的时候物料的有机物质开始热解，产生以碳氢化合物为主体的热解气体。在此过程中挥发的有机酸焦油等混合，使热解气体的可燃成分不断增加，这部分热解气体为高热值的燃气部分，通过主体炉2内的管道20进入冷凝净化器5，然后排出设备。
物料经过首次热解气化后形成部分物料碳，由在主炉体2内中部的螺旋推进器6向一侧推动，其中一部分推进了气体反映炉7中。螺旋推进器6与气体反应炉7相连接。气体反应炉7顶部中心处装有螺旋搅拌器8，通过液压装置螺旋搅拌器8可上下移动。在螺旋搅拌器9的作用下，使物料碳形成均匀的层面。
物料经过首次热解气化后形成的物料碳，一部分经螺旋推进器6向另一侧推动，进入主体炉炉体外壁的料斗9中。料斗9与机械炉排10相通，部分物料碳同时进入了机械炉排。设置在主炉体外部的空气鼓风机11通过管道将空气由底部送入主炉体，经配风室12使空气均匀穿越炉排10，使炉排10上的物料碳充分燃烧产生高温烟气，以保持机械炉排10与螺旋推进器6之间形成的高温燃烧室的温度。当不断的有物料碳进入机械炉排10，就不需要向机械炉排送煤炭来供给热解气化所需的热量了。燃烧尽的物料灰由出口13排出。
气体反应炉7中下部装有供热送风加水装置，在此装置中风机通过管道与加热室连接，管道设置有阀门，风机向加热室输送空气或氧气，气量的大小由阀门控制；水泵通过管道与加热室连接，管道设置有阀门，在加热室内部的供水管道表面有均匀的孔，水泵将水通过管道送入加热室，水量的大小由阀门控制；加热室内有电热器，由加热器提供热量；在加热室内气体被加热为热风，水被蒸发为水蒸汽；加热室为密闭管道，管道表面沿径向均匀分布喷孔，喷孔三排分布共有30个，喷孔直径为4mm。经过此***的作用，含有定量水蒸汽和定量热的热风由加热室中喷孔送出。
物料碳充分燃烧产生的高温烟气由烟道14进入供热送风加水装置15保持燃烧室内的高温度区域，反应机理为：
                      ①
燃烧尽的物料灰由出口13排出。
物料炭充分燃烧产生的高温烟气由烟道14进入供热送风加水***15，其主要的成分有CO2，H2O和N2气体。900摄氏度以上的高温燃烧烟气与反应炉内物料炭的主要反应机理为：
                   ②
                     ③
为保证主反应炉中的反应温度，从供热送风加水***15中提供部分氧气，使主反应炉中的物料炭产生微燃，产生的热量以保证反应过程需要的反应热，完成最后的主气化过程②和③后产生的可燃气体经气管16输送出装置。气化完成后的气体含有的燃气成分主要有CO、H2、等可燃成分，经过冷凝器和气体净化器5后排出设备，成为较低热值的燃气部分。
送入反应炉内的O2成分已经在燃烧和继后的反应过程中消耗完毕，由于所有进料装置和输料具有密封性，因此整个热解处理过程是在无氧或缺氧的状态下进行，并且气化反应的最终温度均超过800摄氏度，这样的反应条件可杜绝或大大降低二恶英物质的发生；另外800摄氏度以上的最高处理温度可基本消灭任何病菌，并且可以分解生成的二恶英物质，达到无害化的处理效果。
反应炉产生的垃圾灰由推进器19排除。
为防止垃圾水分过高导致的反应物料不平衡，特设了物料平衡管17，使多余的反应气体排出至气体冷凝净化器5，冷凝为液体水和部分热解气。
热解处理固体废弃物，将有5-10％部分残余物排出，排出物可进行简单筛选，回收出可再生物，如金属、玻璃等。最后剩余的残余物可进行简单填埋或作为花草养殖土，达到了减量化的处理效果。固体废弃物经由热解装置处理后，除自身消耗部分热量维持继续热解外，剩余热量以燃气的方式输出，作为清洁能源供能耗设备使用，排出5-10％的物料灰经简单筛选，除去金属、玻璃等可回收物质后，用于做花草养殖土。对热解的废弃物料成分无特殊要求，但物料中的含灰土量不得20％。由于热解过程是在缺氧或无氧条件下运行，因此可降低或消除无二恶英的产生，可实现无害化处理，同时也达到资源化和减量化的处理要求，产生的燃气还可获得一定的经济效益；如果就地处理生活垃圾，还可节省垃圾的输运费用和垃圾处理费用，杜绝输运造成的交通紧张和二次污染，产生明显的社会效益和环境效益。

Claims (4)

1.一种固体废气物处理设备，包括主体炉，其特征是，所述主体炉顶部中心处设置有搅拌器，主体炉体侧壁设置有进料装置，炉体内中部设置有螺旋推进器，所述螺旋推进器一端与炉壁外侧料斗相连，所述料斗与炉体内-机械炉排相连，所述机械炉排设置在炉体内中下部，空气鼓风机设置于炉体底部外侧与炉体相连；
所述螺旋推进器的另一端与气体反应炉相连，所述气体反应炉顶部中心处设置有搅拌器，所述气体反应炉内下部设置有供热送风加水装置，所述供热送风加水装置是风机通过阀门与加热室相连，水泵通过阀门与加热室相连，加热室内设置有加热器，其上表面设置有喷孔，所述气体反应炉底部设置有推进器；
所述主体反应炉内螺旋推进器下方设置有烟道，所述烟道的另一端与供热送风装置的加热室相连，同时该端与两炉体间物料平衡管相连；
所述主体炉内部上端设置有气管，所述气管一端与炉体外冷凝净化器相连；
所述气体反应炉内部上端设置有气管，所述气管一端与炉体外冷凝净化器相连。
2.根据权利要求1所述的固体废气物处理装置，其特征是，所述搅拌器由液压传动或机械装置驱动。
3.一种使用权利要求1固体废弃物处理设备的方法，其特征是，包括下列步骤：
(1)  固体废弃物由进料装置进入主体炉；
(2)  在空气鼓风机作用下燃烧机械炉排上煤炭；
(3)  固体废弃物在螺旋搅拌器作用下形成均匀物料层面；
(4)  固体废气物进行热解形成物料碳和热解气体；
(5)  热解产生气体同过程中挥发的气体通过冷凝净化器输出；
(6)  热解后形成的物料碳经螺旋推进器分别送入气体反应炉及料斗；
(7)  送入气体反应炉内的物料碳经搅拌器作用形成均匀物料层面；
(8)  供热送风加水装置送入热量、水蒸气和氧气，持续提供热解需要的热量和反应剂；
(9)  气体反应炉反应生产的气体通过冷凝净化器；
(10) 步骤(6)中送入料斗中的物料碳进入机械炉排取代原有的煤炭燃料；
(11) 在鼓风机作用下，机械炉排中物料碳充分燃烧，持续提供热解需要的热量；
(12) 燃烧后烟气经烟道进入供热送风加水装置；
(13) 反应后产生的可燃气体通过冷凝净化器输出；
(14) 机械炉排物料碳燃烧后的垃圾灰由炉排排出，反应炉的垃圾灰由推进器排出。
4.根据权利要求3所述的固体废弃物处理方法，其特征是，所述热解温度小于400℃，气化反应温度为500~900℃。
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