CN206109335U - 一种气化燃气二次热解催化重整装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种气化燃气二次热解催化重整装置，包括重整装置壳体，其上方设有催化剂储料箱，重整装置壳体包括热解催化室、清洁燃气集聚室、催化灰渣排出室，热解催化室包括筒状热解催化区、渐缩排料区、筒状挡灰通道，清洁燃气集聚室包括筒状集聚室外壳，催化灰渣排出室包括渐缩排渣通道、灰渣出口管，筒状集聚室外壳与渐缩排料区和筒状挡灰通道的外侧围成清洁燃气集聚区，催化剂动态堆料体与筒状热解催化区的上部形成热解催化反应空间，动态堆料体与清洁燃气集聚区围成清洁燃气集聚空间。本实用新型采用创新的热解催化空间及其输气结构对气化燃气进行二次热解催化重整，具有结构简单、操作简便、效率高、环保等特点。

Description

一种气化燃气二次热解催化重整装置

技术领域

本实用新型涉及一种固体有机废弃物气化燃气处理装置，特别涉及一种固体有机废弃物气化后产生的可燃气二次热解催化重整装置，属于固体有机废弃物处理领域。

背景技术

固体有机废弃物气化时，所产生的可燃气体中含有大量的粉尘、焦油和微量的二恶英类有害物质，焦油在低温时容易与粉尘、水份结合，凝结成粘稠状液体，堵塞腐蚀管道、阀门等设备，且未经处理的焦油难以完全燃烧，所产生的炭黑会损坏燃烧装置。二恶英类有害物质会对环境产生严重的污染。未经处理的气化燃气品质低，不利于进一步利用。目前对气化燃气净化处理主要是以去除焦油和粉尘为主，极少考虑去除二恶英。去除焦油一般采用冷法除焦和热法除焦两种工艺，冷法除焦采用水喷淋热燃气，使焦油冷凝沉降，一般还辅以电捕焦对焦油进行处理，由于会产生大量难以处理的废水，且设备庞大、工艺复杂，与电捕焦技术结合使用时也存在一定的安全隐患，对其发展有极大的限制。热法除焦主要采用高温热解和催化裂解对焦油进行处理，其中高温热解的温度一般大于1100℃，这么高的温度对设备自身材质和保温要求很高，势必会产生很大的能耗和经济上的投入，而催化裂解法虽然是目前公认的最有效的焦油去除方法。工业上使用的焦油催化剂一般有镍基催化剂、煅烧凹凸棒石粘土、白云石、菱镁矿、沸石、氧化钙和铁催化剂等一种或几种配比组成，但催化剂在使用过程中由于表面易被积炭覆盖，难以保持较高的活性，催化剂活化再生的效果也不是很理想，更换下来的催化剂也成为新的废弃物。在现有的气化燃气净化工艺中，极少考虑对二恶英的处理，甚至部分二恶英在燃气净化的过程中，转移到了焦油、废水及沉淀物中。因此，现有的气化燃气净化工艺存在缺陷，需要改进。

发明内容

本实用新型气化燃气二次热解催化重整装置公开了新的方案，采用创新的热解催化空间及其输气结构对气化燃气进行二次热解催化重整，解决了现有工艺燃烧效率不高、污染环境的问题。

本实用新型气化燃气二次热解催化重整装置包括重整装置壳体，重整装置壳体的上方设有催化剂储料箱，重整装置壳体包括设在重整装置壳体上部的热解催化室、设在重整装置壳体中部的清洁燃气集聚室、设在重整装置壳体下部的催化灰渣排出室，热解催化室包括筒状热解催化区、渐缩排料区、筒状挡灰通道，筒状热解催化区的内侧设有耐高温材料层，筒状热解催化区、渐缩排料区、筒状挡灰通道依次首尾固定连通形成由上至下渐缩的热解催化室整体，清洁燃气集聚室包括筒状集聚室外壳，催化灰渣排出室包括渐缩排渣通道、灰渣出口管，灰渣出口管与渐缩排渣通道的下端小口密封固定连通，筒状集聚室外壳的上端与热解催化室的筒状热解催化区的下端密封固定连接，筒状集聚室外壳的下端与催化灰渣排出室的渐缩排渣通道的上端大口密封固定连通，筒状集聚室外壳与热解催化室的渐缩排料区和筒状挡灰通道的外侧围成清洁燃气集聚室的清洁燃气集聚区，催化剂储料箱包括储料箱体，储料箱体上部设有进料管，储料箱体下部设有密封通入热解催化室内上部的出料管，进入热解催化室的催化剂原料动态淤积在热解催化室的筒状热解催化区下部、渐缩排料区、筒状挡灰通道、催化灰渣排出室的渐缩排渣通道内部形成动态堆料体，动态堆料体与筒状热解催化区的上部形成热解催化反应空间，热解催化反应空间的一侧设有气化燃气进口管，热解催化反应空间的另一侧设有热源输入管，动态堆料体与清洁燃气集聚区围成清洁燃气集聚空间，清洁燃气集聚空间的一侧设有燃气出口管，气化燃气在热解催化反应空间内发生反应形成清洁燃气后经清洁燃气集聚空间排出。

本实用新型气化燃气二次热解催化重整装置采用创新的热解催化空间及其输气结构对气化燃气进行二次热解催化重整，具有结构简单、操作简便、效率高、环保等特点。

附图说明

图1是本方案气化燃气二次热解催化重整装置的示意图。

其中，1是重整装置壳体，2是催化剂储料箱，3是气化燃气进口管，4是热源输入管，5是燃气出口管，6是动态堆料体，7是渐缩排料区，8是筒状挡灰通道，9是灰渣出口管，10是热解催化反应空间，11是耐高温材料层，12是清洁燃气集聚空间，13是热电偶，14是料位计，15是进料管。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型作进一步说明。

如图1所示，本实用新型气化燃气二次热解催化重整装置的示意图。气化燃气二次热解催化重整装置包括重整装置壳体，重整装置壳体的上方设有催化剂储料箱，重整装置壳体包括设在重整装置壳体上部的热解催化室、设在重整装置壳体中部的清洁燃气集聚室、设在重整装置壳体下部的催化灰渣排出室，热解催化室包括筒状热解催化区、渐缩排料区、筒状挡灰通道，筒状热解催化区的内侧设有耐高温材料层，筒状热解催化区、渐缩排料区、筒状挡灰通道依次首尾固定连通形成由上至下渐缩的热解催化室整体，清洁燃气集聚室包括筒状集聚室外壳，催化灰渣排出室包括渐缩排渣通道、灰渣出口管，灰渣出口管与渐缩排渣通道的下端小口密封固定连通，筒状集聚室外壳的上端与热解催化室的筒状热解催化区的下端密封固定连接，筒状集聚室外壳的下端与催化灰渣排出室的渐缩排渣通道的上端大口密封固定连通，筒状集聚室外壳与热解催化室的渐缩排料区和筒状挡灰通道的外侧围成清洁燃气集聚室的清洁燃气集聚区，催化剂储料箱包括储料箱体，储料箱体上部设有进料管，储料箱体下部设有密封通入热解催化室内上部的出料管，进入热解催化室的催化剂原料动态淤积在热解催化室的筒状热解催化区下部、渐缩排料区、筒状挡灰通道、催化灰渣排出室的渐缩排渣通道内部形成动态堆料体，动态堆料体与筒状热解催化区的上部形成热解催化反应空间，热解催化反应空间的一侧设有气化燃气进口管，热解催化反应空间的另一侧设有热源输入管，动态堆料体与清洁燃气集聚区围成清洁燃气集聚空间，清洁燃气集聚空间的一侧设有燃气出口管，气化燃气在热解催化反应空间内发生反应形成清洁燃气后经清洁燃气集聚空间排出。上述方案采用的由渐缩排料区、渐缩排渣通道构成的两级渐缩缓冲结构有效控制了催化剂原料以及料渣的流动速度，使得动态堆料体能够保持既定的形状并且保持在炉膛中的位置不会有不当的变化，保证了反应的正常进行。上述方案设备结构简单，加工难度低，对气化燃气进行处理，可对其含有的焦油及二恶英类有害物质进行热解催化，对燃气进行二次重整，催化剂自动补充，操作方便，绿色环保。

为了实现不间断连续工作以及配合设备检修，本方案的热解催化装置还可以通过并联多个相同的装置实现输入和输出的切换，具体是气化燃气二次热解催化重整装置包括2个以上重整装置壳体，重整装置壳体的气化燃气进口管上设有切换阀门，重整装置壳体的气化燃气进口管通过气化燃气进口总管与气化燃气源连通，重整装置壳体的燃气出口管上设有切换阀门，重整装置壳体的燃气出口管与燃气出口总管连通。这种设计使得设备处理燃气的模式可以根据实际情况实时调节，适应了燃气流量的变化，保证设备不间断供给。

为了提高设备的智能自动化水平，本方案在进料环节和热解反应温度控制环节都采用了自动控制设计，具体是催化剂储料箱还包括进料智能控制装置，进料智能控制装置包括螺旋送料装置、料位计、进料控制模块，进料控制模块根据料位计发送的料位信息控制螺旋送料装置的进料速度，保证动态堆料体的连续性和反应效果。进一步，热解催化室还包括反应温度智能控制装置，反应温度智能控制装置包括粗煤气燃烧机、热电偶A、热电偶B、温度控制模块，热电偶A设在热解催化反应空间内，热电偶B设在筒状热解催化区内，温度控制模块根据热电偶A、热电偶B发送的温度信息控制粗煤气燃烧机通过热源输入管释放的热量，从而控制热解催化室内的温度在850℃左右，减少燃气中的氮含量，提高了燃气纯度。进一步，为了方便设备的安装维护和拆卸运输，本方案的粗煤气燃烧机通过密封法兰与热源输入管连通，催化剂储料箱通过密封法兰与热解催化室连通。

为了改善设备的适用性，提高排气的质量和排渣的环保效果，维护装置反应的稳定性，改善热解反应的效果，保证设备在高温状态下的结构强度，本方案还进行了相应的改进。具体是，为了防止热量的不当散失，同时避免高温炉体对周围环境的影响，本方案在重整装置壳体***设有隔热保温层，隔热保温层防止重整装置壳体的热量向外散失，为了减少处理后的燃气内的含尘量，本方案的清洁燃气集聚室还包括旋风除尘器，燃气出口管与旋风除尘器连通，清洁燃气在旋风除尘器内除尘净化，为了防止排渣对环境的影响，本方案可以采用湿法出灰，即催化灰渣排出室还包括水封箱，灰渣出口管与水封箱连通，灰渣经灰渣出口管进入水封箱，为了改善热解反应的效果，本方案还可在气化燃气中加入一定量的水蒸气，具体是气化燃气进口管还包括水蒸气输送管路，水蒸气输送管路将设定量的水蒸气输送入热解催化反应空间，本方案的重整装置壳体、催化剂储料箱的材质优选是耐高温碳钢或不锈钢，保证设备在高温工况下的强度。

上述方案中涉及的电路、模块以及电子元器件除特别说明之外，根据其实现的具体功能可以选择本领域通用的设计和方案，也可以根据实际需要选择其他设计和方案。

本方案提供了一种以固体有机废弃物气化残渣作为催化剂，对气化燃气进行二次热解催化重整的，结构简单、加工工艺成熟、操作简便、效率高的反应装置。本方案利用气化残渣作催化剂，实现了资源的循环利用，分解了燃气及气化残渣中的二恶英，防止了可能造成的二次污染，将焦油分解为小分子可燃性气体，充分利用了焦油的热量，提高了燃气品质。气化残渣成分复杂，含有多种的无机质，同时含有一定的残炭，加上在气化前加入一定量的金属碱性化合物，如CaO、MgO等，在物料气化过程中形成了多孔隙结构，能有效抑制二恶英前驱物的生成，在金属离子(如铁)的作用下，对焦油具有催化活性，在高温状态下，残渣中的二恶英也能被分解掉。

本装置整体为圆筒体，上方为热解催化室，热解催化室顶部有催化剂入口，筒体下方有催化剂出口，气化燃气从上方通入，另有部分燃气从上方通入燃烧，保持热解催化室的温度在850℃左右。催化剂进料管伸入筒体内，充满反应器的催化剂在顶部形成圆台斜面，与顶部空间构成热解催化室。反应器上方可放置催化剂储存箱，催化剂自动落入反应器内，保持储存箱内始终有催化剂，即可保持热解催化室空间的稳定，更有利于热解催化室内温度的控制。热解催化室四周由高温耐火材料组成，外部有保温层，热解催化室内有热电偶以便于温度监控。反应器内部下方向内收缩形成圆锥，喉口部位联接有一圆筒形挡灰圈，挡灰圈与圆锥形底部间有空隙，参与反应后的气化残渣从下方出灰口排出，挡灰圈和与其联接的倒圆锥面、反应器圆筒内壁、气化残渣表面形成清洁燃气集聚空间，集聚空间上方有燃气出口。具体是反应装置包括筒体1，筒体1上方有催化剂储料箱2，催化剂储料箱2上有进料口15，筒体1和催化剂储料箱2内装有催化剂6，催化剂主要是固体有机废弃物气化残渣，筒体1上部为热解催化室10，热解催化室10的表面贴有高温耐火材料11，热解催化室10上方有气化燃气进口3和加热口4，燃气进口3和加热口4可根据需要开在热解催化室10的上方或侧面，加热的能量来自于部分未经处理的气化燃气由粗煤气燃烧机燃烧提供，以保持热解催化室10的温度保持在850℃左右。筒体1内部下方为缩口部7，与筒体1内壁以焊接方式连接，缩口部7的出口处焊接有上下贯通的圆筒形挡灰圈8，挡灰圈8与缩口部7、筒体内壁及下方自然散落催化剂表面构成清洁燃气集聚室12，燃气集聚室12上方开有燃气出口5，筒体下部为圆锥形态，底部有灰渣出口9，催化剂6在使用后成灰渣由此处排出。热解催化室10和催化剂料层内有热电偶13，以便于温度的监控。

为达到自动连续运行的目的，催化剂储料箱2内可选装料位计14，便于及时补充催化剂。可在气化燃气中补充一定量的水蒸汽，经燃气进口3通入热解催化室10后，与燃烧产生的CO₂一起可与焦油进行催化重整反应，同时也与催化剂表面的积炭和本身含有的炭发生反应，产生CO和H₂。催化剂6可用螺旋送料装置经催化剂进料口15进入催化剂储料箱2，螺旋送料装置与料位计14联动，以保持催化剂料层高度。粗煤气燃烧机优选采用富氧空气或纯氧助燃，与热电偶13联合控制热解催化室10的温度在850℃左右，减少燃气中的氮含量，提高燃气纯度。经处理后的气化燃气从挡灰圈下部折返穿过气化残渣在燃气集聚室12内聚集，灰尘在这里沉降并与其它残渣一起从灰渣出口9排出。灰渣可采用干法出灰或在灰渣出口9接水封箱采用湿法出灰。燃气从燃气出口5引出后，根据含尘量可进入旋风除尘器进行除尘净化。可根据需要可在筒体1外设置保温层防止热量的散发和安全防护。本装置优选采用耐高温金属材料制成，可选用耐高温炭钢或不锈钢材料，以保证反应装置在高温状态下的强度。粗煤气燃烧机与加热口4采用法兰连接，便于设备安装和维修。气化燃气进口3与清洁燃气出口5采用卡套连接，与其它设备连接时方便快捷。催化剂储料箱2与筒体1之间用法兰连接，便于运输，也可在现场直接焊接。灰渣出口9采用卡套与出灰装置连接，也可适当延长直接***水封箱中出灰。本方案的催化剂还可采用市场上常用的焦油催化剂，如镍基催化剂、煅烧凹凸棒石粘土、白云石、菱镁矿、沸石、氧化钙和铁催化剂等一种或几种配比组成，同样对气化燃气起到热解催化重整的效果。为便于设备检修和生产的连续性，可将两套反应器并联使用，在气化燃气进口与燃气出口处安装气体转换阀进行***的切换。

本方案的热解催化设备结构简单，加工难度低，在对气化燃气进行处理时，可对含有的焦油及二恶英类有害物质进行热解催化，对燃气进行二次重整，将原燃气中的焦油分解为CO、H₂等小分子气体，充分利用了焦油的热量，提高了燃气品质，在高温环境下，气化燃气及气化残渣中的二恶英得到了分解，催化剂中的金属碱性氧化物有强大的固氯作用，破坏了二恶英的二次合成条件，由于整个反应器内呈还原性气氛，不利于二恶英前驱物的生成，经此工艺处理后，气化燃气中的焦油含量低于20mg/m³，达到生物质燃气的使用标准，燃气及气化残渣中二恶英得到充分分解，大大降低了可能造成的二次污染。本装置热解催化效率高，结构简单，催化剂自动补充，操作方便，外部接口采用法兰或卡套连接，可与现有的气化***实现无缝连接，有利于大规模的推广应用。基于以上特点，本方案的气化燃气二次热解催化重整装置相比现有的产品具有实质性特点和进步。

本方案的气化燃气二次热解催化重整装置并不限于具体实施方式中公开的内容，实施例中出现的技术方案可以单独存在，也可以相互包含，本领域技术人员根据本方案结合公知常识作出的简单替换方案也属于本方案的范围。

Claims (10)

1.一种气化燃气二次热解催化重整装置，其特征是包括重整装置壳体，所述重整装置壳体的上方设有催化剂储料箱，所述重整装置壳体包括设在所述重整装置壳体上部的热解催化室、设在所述重整装置壳体中部的清洁燃气集聚室、设在所述重整装置壳体下部的催化灰渣排出室，所述热解催化室包括筒状热解催化区、渐缩排料区、筒状挡灰通道，所述筒状热解催化区的内侧设有耐高温材料层，所述筒状热解催化区、渐缩排料区、筒状挡灰通道依次首尾固定连通形成由上至下渐缩的热解催化室整体，所述清洁燃气集聚室包括筒状集聚室外壳，所述催化灰渣排出室包括渐缩排渣通道、灰渣出口管，所述灰渣出口管与所述渐缩排渣通道的下端小口密封固定连通，所述筒状集聚室外壳的上端与所述热解催化室的筒状热解催化区的下端密封固定连接，所述筒状集聚室外壳的下端与所述催化灰渣排出室的渐缩排渣通道的上端大口密封固定连通，所述筒状集聚室外壳与所述热解催化室的渐缩排料区和筒状挡灰通道的外侧围成所述清洁燃气集聚室的清洁燃气集聚区，所述催化剂储料箱包括储料箱体，所述储料箱体上部设有进料管，所述储料箱体下部设有密封通入所述热解催化室内上部的出料管，进入所述热解催化室的催化剂原料动态淤积在所述热解催化室的筒状热解催化区下部、渐缩排料区、筒状挡灰通道、催化灰渣排出室的渐缩排渣通道内部形成动态堆料体，所述动态堆料体与所述筒状热解催化区的上部形成热解催化反应空间，所述热解催化反应空间的一侧设有气化燃气进口管，所述热解催化反应空间的另一侧设有热源输入管，所述动态堆料体与所述清洁燃气集聚区围成清洁燃气集聚空间，所述清洁燃气集聚空间的一侧设有燃气出口管，气化燃气在所述热解催化反应空间内发生反应形成清洁燃气后经所述清洁燃气集聚空间排出。

2.根据权利要求1所述的气化燃气二次热解催化重整装置，其特征在于，所述气化燃气二次热解催化重整装置包括2个以上所述重整装置壳体，所述重整装置壳体的气化燃气进口管上设有切换阀门，所述重整装置壳体的气化燃气进口管通过气化燃气进口总管与气化燃气源连通，所述重整装置壳体的燃气出口管上设有切换阀门，所述重整装置壳体的燃气出口管与燃气出口总管连通。

3.根据权利要求1或2所述的气化燃气二次热解催化重整装置，其特征在于，所述催化剂储料箱还包括进料智能控制装置，所述进料智能控制装置包括螺旋送料装置、料位计、进料控制模块，所述进料控制模块根据所述料位计发送的料位信息控制所述螺旋送料装置的进料速度。

4.根据权利要求1或2所述的气化燃气二次热解催化重整装置，其特征在于，所述热解催化室还包括反应温度智能控制装置，所述反应温度智能控制装置包括粗煤气燃烧机、热电偶A、热电偶B、温度控制模块，所述热电偶A设在所述热解催化反应空间内，所述热电偶B设在所述筒状热解催化区内，所述温度控制模块根据所述热电偶A、热电偶B发送的温度信息控制所述粗煤气燃烧机通过所述热源输入管释放的热量。

5.根据权利要求4所述的气化燃气二次热解催化重整装置，其特征在于，所述粗煤气燃烧机通过密封法兰与所述热源输入管连通，所述催化剂储料箱通过密封法兰与所述热解催化室连通。

6.根据权利要求1或2所述的气化燃气二次热解催化重整装置，其特征在于，所述重整装置壳体***设有隔热保温层，所述隔热保温层防止所述重整装置壳体的热量向外散失。

7.根据权利要求1或2所述的气化燃气二次热解催化重整装置，其特征在于，所述清洁燃气集聚室还包括旋风除尘器，所述燃气出口管与所述旋风除尘器连通，所述清洁燃气在所述旋风除尘器内除尘净化。

8.根据权利要求1或2所述的气化燃气二次热解催化重整装置，其特征在于，所述催化灰渣排出室还包括水封箱，所述灰渣出口管与所述水封箱连通，灰渣经所述灰渣出口管进入所述水封箱。

9.根据权利要求1或2所述的气化燃气二次热解催化重整装置，其特征在于，所述气化燃气进口管还包括水蒸气输送管路，所述水蒸气输送管路将设定量的水蒸气输送入所述热解催化反应空间。

10.根据权利要求1或2所述的气化燃气二次热解催化重整装置，其特征在于，所述重整装置壳体、催化剂储料箱的材质是耐高温碳钢或不锈钢。