生活垃圾的低二噁英等離子氣化-燃燒一體化轉(zhuǎn)化裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及生活垃圾轉(zhuǎn)化裝置，尤其涉及一種低二噁英排放的生活垃圾等離子氣 化-燃燒一體化轉(zhuǎn)化裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 我國生活垃圾清運(yùn)量至2013年已達(dá)17238. 6萬噸，受限于昂貴的土地資源，填埋 技術(shù)處理壓力巨大。以焚燒為首的熱化學(xué)轉(zhuǎn)化技術(shù)由于占地小、減量化程度高、能量可回收 等特點(diǎn)逐漸受到重視，至2013年焚燒技術(shù)的垃圾處理量比重已達(dá)26. 88 %，但其應(yīng)用和推 廣受制于二噁英污染物的排放。二噁英污染物（PCDD/F)在焚燒過程中的生成主要有2個(gè) 途徑：燃燒區(qū)后部的高溫氣相合成和爐膛尾部的低溫催化異相合成。
[0003] 針對(duì)焚燒過程中的二噁英生成途徑，研究人員提出了"3T技術(shù)"以促進(jìn)燃燒區(qū)域的 充分氧化裂解，控制燃燒煙氣中的烴類組分，同時(shí)在爐膛尾部利用"急冷技術(shù)"快速通過二 噁英異相催化合成的溫度窗口。但在氣固異相反應(yīng)條件下，完全的氧化裂解較難實(shí)現(xiàn)，煙氣 中未燃盡的烴類組分不可避免，且爐膛尾部氧氣充裕的情況下，易發(fā)生迪肯反應(yīng)大量生成 活性氯，通過氯化烴類形成C-C1，并進(jìn)一步合成二噁英。因此在實(shí)際工程中，仍需通過活性 炭吸附來滿足環(huán)保要求，投資和運(yùn)行成本高昂。
[0004] 鑒于氧對(duì)迪肯反應(yīng)和從頭合成等二噁英合成關(guān)鍵反應(yīng)的促進(jìn)作用，欠氧條件下的 熱化學(xué)轉(zhuǎn)化技術(shù)逐漸受到重視，而等離子氣化技術(shù)憑借高度無害化的特點(diǎn)引起了廣泛關(guān) 注。目前應(yīng)用較多的等離子氣化工藝中，多為借助等離子炬產(chǎn)生的高溫、高反應(yīng)性的氣化介 質(zhì)，在氣化爐內(nèi)形成局部超高溫，使整個(gè)料床呈熔融狀，從而保障二噁英的完全裂解，同時(shí) 熔融后的灰渣以玻璃渣的形式排出爐膛，不具有反應(yīng)性和污染性。這種方式盡管能保障產(chǎn) 物的清潔，但以巨大的能耗作為代價(jià)，目前情況下仍不是一個(gè)可持續(xù)的解決方案。另一方 面，有研究機(jī)構(gòu)提出僅將等離子用于氣化灰渣的處理，這種方式在保障灰渣玻璃化的同時(shí) 有效降低了等離子炬的能耗，但對(duì)于料床上層析出的揮發(fā)分中的二噁英及其前驅(qū)物缺乏有 效的控制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，在保障二噁英控制效果的前提下，提 供了一種能耗低、經(jīng)濟(jì)性好的生活垃圾等離子氣化-燃燒一體化轉(zhuǎn)化裝置。
[0006] 本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：一種生活垃圾的低二噁英等離子氣 化-燃燒一體化轉(zhuǎn)化裝置，包括：上吸式氣化爐：包括從上至下依次連接的連續(xù)進(jìn)料裝置、 氣化爐體和旋轉(zhuǎn)除灰裝置；均相轉(zhuǎn)化反應(yīng)器：入口直接密封連接所述的上吸式氣化爐上部 的產(chǎn)氣出口；氣化產(chǎn)氣燃燒器：入口直接密封連接所述的均相轉(zhuǎn)化反應(yīng)器的產(chǎn)氣出口。
[0007] 生活垃圾原料通過連續(xù)進(jìn)料裝置進(jìn)入氣化爐體，發(fā)生等離子氣化反應(yīng)，氣化產(chǎn)氣 進(jìn)入均相轉(zhuǎn)化反應(yīng)器，發(fā)生均相轉(zhuǎn)化反應(yīng)，均相轉(zhuǎn)化產(chǎn)物進(jìn)入氣化產(chǎn)氣燃燒器，進(jìn)行分級(jí)供 氧燃燒，等離子氣化反應(yīng)過程產(chǎn)生的灰渣由旋轉(zhuǎn)除灰裝置去除。
[0008] 所述的連續(xù)進(jìn)料裝置包括密封料倉、鎖氣器和進(jìn)料電機(jī)，所述的鎖氣器設(shè)置在密 封料倉下部，防止等離子氣化反應(yīng)產(chǎn)生的氣體進(jìn)入密封料倉。鎖氣器連接進(jìn)料電機(jī)，通過進(jìn) 料電機(jī)調(diào)節(jié)鎖氣器的轉(zhuǎn)速以控制進(jìn)料速率。
[0009] 所述的旋轉(zhuǎn)除灰裝置包括旋轉(zhuǎn)爐蓖和除灰電機(jī)，所述的旋轉(zhuǎn)爐蓖設(shè)置在氣化爐體 的底部、灰倉的上方，并連接除灰電機(jī)，通過除灰電機(jī)調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)爐蓖的轉(zhuǎn)速以控制氣化灰渣 落入灰倉的速率。灰倉一側(cè)設(shè)有氣化介質(zhì)入口，等離子態(tài)的氣化介質(zhì)從該氣化介質(zhì)入口進(jìn) 入灰倉，使其中的氣化灰渣熔融并玻璃化，隨后氣化介質(zhì)從底部進(jìn)入氣化爐體參與氣化反 應(yīng)。
[0010] 所述的均相轉(zhuǎn)化反應(yīng)器用于創(chuàng)造一個(gè)氣化產(chǎn)物均相轉(zhuǎn)化的反應(yīng)空間，均相轉(zhuǎn)化反 應(yīng)的溫度不低于700°C，停留時(shí)間不少于2秒。等離子氣化反應(yīng)產(chǎn)生的氣體中含有充裕的 H2，在均相轉(zhuǎn)化反應(yīng)過程中，氣化產(chǎn)氣中的C-Cl和可能生成C-Cl的活性氯中的Cl在所設(shè)計(jì) 的反應(yīng)條件下都將與H結(jié)合成穩(wěn)定的HCl分子，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)C-Cl的抑制?？紤]到C-Cl是 二噁英分子中能量最低的鍵，也是二噁英與一般烴類分子的區(qū)別所在，這種Cl向HCl的定 向轉(zhuǎn)移可以從源頭控制二噁英的生成。同時(shí)，產(chǎn)氣中的焦油也會(huì)由于加氫裂解反應(yīng)而大量 轉(zhuǎn)化為小分子烴類。均相轉(zhuǎn)化反應(yīng)器外壁布置有夾套，氣化產(chǎn)氣燃燒產(chǎn)生的高溫?zé)煔饪赏?過夾套為均相轉(zhuǎn)化反應(yīng)提供所需的熱量。
[0011] 所述的氣化產(chǎn)氣燃燒器中，燃燒所需的氧氣采用分級(jí)供給的方式，即在氣化產(chǎn)氣 燃燒器上不同位置設(shè)置至少兩個(gè)氧氣入口分級(jí)供氧，目的是為了避免燃燒過程中的富氧氣 氛（空氣過量系數(shù)大于0. 7)和高溫條件（溫度高于900°C )的同時(shí)滿足。一方面，高溫條 件下〇會(huì)奪取HCl分子中的H，使均相轉(zhuǎn)化中被固定的Cl重新成為活性氯，有機(jī)會(huì)形成C-Cl 并轉(zhuǎn)化為二噁英相關(guān)物質(zhì)；另一方面，高溫富氧條件下，有利于熱力型和燃料型氮氧化物的 生成。氣化產(chǎn)氣燃燒產(chǎn)生的高溫?zé)煔馔ㄟ^均相轉(zhuǎn)化反應(yīng)器的夾套，為均相轉(zhuǎn)化反應(yīng)提供所 需的熱量。
[0012] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：
[0013] (1)采用均相轉(zhuǎn)化反應(yīng)器，通過氣化產(chǎn)氣均相轉(zhuǎn)化的方法，利用其中充裕的氏將 Cl都固定在穩(wěn)定的HCl分子中，避免C-Cl的形成，從源頭抑制二噁英的生成，抑制效果顯 著；
[0014] (2)氣化產(chǎn)氣的燃燒采用分級(jí)供氧的方式，能有效避免高溫條件下HCl中的Cl重 新轉(zhuǎn)化為活性氯、從而形成C-C1。同時(shí)，該燃燒方式還能有效抑制氮氧化物的生成。
[0015] (3)由于均相轉(zhuǎn)化方法對(duì)氣體產(chǎn)物中二噁英的有效控制，等離子僅需用于氣化灰 渣的玻璃化處理，能耗顯著降低，經(jīng)濟(jì)性明顯提高。另一方面，均相轉(zhuǎn)化所需熱量來源于產(chǎn) 氣燃燒生成的高溫?zé)煔?，進(jìn)一步提高了系統(tǒng)的熱效率。
【附圖說明】
[0016] 圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017] 圖2為本發(fā)明基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)中得到的氏對(duì)C-Cl形成抑制作用的實(shí)驗(yàn)結(jié)果；
[0018] 圖中標(biāo)識(shí)為：1密封料倉，2鎖氣器，3進(jìn)料電機(jī)，4氣化爐體，5旋轉(zhuǎn)爐蓖，6除灰電 機(jī)，7氣化介質(zhì)入口，8灰倉，9產(chǎn)氣出口，10均相轉(zhuǎn)化反應(yīng)器，11氣化產(chǎn)氣燃燒器，12第一氧 氣入口，13第二氧氣入口，14煙氣管道。
【具體實(shí)施方式】
[0019] 下面對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例作詳細(xì)說明，本實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行 實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施 例。
[0020] 實(shí)施例1
[0021] 如圖1所示，一種生活垃圾的低二噁英等離子氣化-燃燒一體化轉(zhuǎn)化裝置，包括： 上吸式氣化爐：包括從上至下依次連接的連續(xù)進(jìn)料裝置、氣化爐體4和旋轉(zhuǎn)除灰裝置；均相 轉(zhuǎn)化反應(yīng)器10 :入口直接密封連接上吸式氣化爐上部的產(chǎn)氣出口 9 ;氣化產(chǎn)氣燃燒器11 : 入口直接密封連接均相轉(zhuǎn)化反應(yīng)器10的產(chǎn)氣出口；
[0022] 連續(xù)進(jìn)料裝置包括密封料倉1、鎖氣器2和進(jìn)料電機(jī)3,鎖氣器2設(shè)置在密封料倉1 下部，防止等離子氣化反應(yīng)產(chǎn)生的氣體進(jìn)入密封料倉1。鎖氣器2連接進(jìn)料電機(jī)3,通過進(jìn) 料電機(jī)3調(diào)節(jié)鎖氣器2的轉(zhuǎn)速以控制進(jìn)料速率。
[0023] 旋轉(zhuǎn)除灰裝置