專利名稱：一種固體有機(jī)廢棄物等離子氣化處理系統(tǒng)的制作方法
一種固體有機(jī)廢棄物等離子氣化處理系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域·本發(fā)明涉及固體有機(jī)廢棄物等離子氣化處理系統(tǒng)，主要應(yīng)用在固體有機(jī)廢棄物處理中，能夠從固體有機(jī)廢棄物中提取富含熱值的合成氣，特別適合于生活垃圾、廢輪胎、農(nóng)村生物燃料、劣質(zhì)煤等固體有機(jī)廢棄物，屬于固廢處理技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著工業(yè)化和城鎮(zhèn)化的快速發(fā)展以及物質(zhì)消費(fèi)水平的快速上升，固體有機(jī)廢棄物的產(chǎn)生量越來越大，由此產(chǎn)生的環(huán)境壓力以及城市固體有機(jī)廢棄物本身作為一種資源如何去更好地加以利用這些問題亟待解決。固體有機(jī)廢棄物已成為城市發(fā)展中的棘手問題，固體有機(jī)廢棄物不僅造成公害，更是資源的巨大浪費(fèi)，每年年產(chǎn)數(shù)億噸的城市固體有機(jī)廢棄物中，被丟棄的“可再生資源”價(jià)值高達(dá)250億元。因此，實(shí)現(xiàn)固體有機(jī)廢棄物無害化、減量化、資源化利用是處理的最終目標(biāo)。同時(shí)隨著人口的自然增長(zhǎng)和經(jīng)濟(jì)的持續(xù)快速發(fā)展，常規(guī)化石燃料的使用在快速的增長(zhǎng)，造成目前能源需求的巨大供應(yīng)壓力。而目前固體有機(jī)廢棄物本身作為一種能源，由于技術(shù)發(fā)展的原因卻沒有得到很好的開發(fā)。氣化是介于焚燒和熱解之間的熱化學(xué)法，它是將廢物中有機(jī)成分在缺氧氣氛下與氣化劑反應(yīng)生成燃?xì)獾倪^程，一般是通過部分燃燒反應(yīng)放熱提供其它制氣反應(yīng)的吸熱。氣化反應(yīng)的產(chǎn)物為燃?xì)夂突以洚a(chǎn)物為單一的氣態(tài)燃?xì)?。氣化與熱解相比，更利于高效的能源利用和嚴(yán)格的污染控制，因?yàn)闅饣a(chǎn)品為單一燃?xì)?，后處理系統(tǒng)簡(jiǎn)單，投資較低，既保證了良好的環(huán)保效果，生成的燃?xì)庥挚捎糜诎l(fā)電或供暖，實(shí)現(xiàn)了資源化利用。固體有機(jī)廢棄物其元素組成主要是C、H和O。此外，還包含N、S以及一些其它些微量元素。對(duì)于氣化反應(yīng)而言，由于N、S等元素含量很少，從而可以忽略不計(jì)。與煤相比，城市固體有機(jī)廢棄物的含碳量較低，而Η/C和0/C比相當(dāng)高。從而使其具有較高的揮發(fā)份含量，但熱值比一般煤炭低。此外，由于城市固體有機(jī)廢棄物中N、S等元素含量較少，這樣在熱轉(zhuǎn)化過程中由N和S成份所形成的污染排放量相對(duì)較低.同時(shí)其固定碳的活性比煤高得多。這些特點(diǎn)決定了城市固體有機(jī)廢棄物更適宜于氣化。目前在氣化處理中一般采用固定床氣化工藝、流化床氣化工藝、氣流床氣化工藝和沸騰床垃圾氣化工藝，由于這些工藝都是從煤氣化技術(shù)移過來的，但由于固體廢棄物與煤在水分、灰份、熱值、揮發(fā)份和灰熔點(diǎn)不同，而導(dǎo)致在使用過程中出現(xiàn)不同的問題，故其使用受到很大的限制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供氣化效率高、運(yùn)行穩(wěn)定、無污染的固體有機(jī)廢棄物等離子氣化處理系統(tǒng)，特別適合應(yīng)用于處理生活垃圾、廢輪胎、農(nóng)村生物燃料、劣質(zhì)煤等固體有機(jī)廢棄物。本發(fā)明的技術(shù)方案如下一種固體有機(jī)廢棄物等離子氣化處理系統(tǒng)，包括給料部分、干燥裝置、氣化爐、和合成氣凈化裝置；氣化爐包括氣化等離子噴槍，合成氣凈化裝置包括二次加熱等離子噴槍；固體廢棄物由給料裝置進(jìn)入，經(jīng)過干燥裝置后，固體廢棄物中的水分得到蒸發(fā)，濕蒸汽從干燥裝置上部排出；然后經(jīng)過干燥的固體廢棄物進(jìn)入到氣化爐，在氣化爐的氣化等離子噴槍的作用下，固體廢棄物中的有機(jī)物質(zhì)發(fā)生氣化反應(yīng)，生成合成氣體以及高分子烴類復(fù)合物；氣化爐生成的合成氣體與高分子烴類復(fù)合物進(jìn)入合成氣凈化裝置，在合成氣凈化裝置的二次加熱等離子噴槍的作用下，高分子烴類物質(zhì)發(fā)生裂解并生成合成氣體，合成氣體經(jīng)過沉降除去合成氣體中的飛灰,然后輸出凈化后的合成氣體。給料部分包括給料裝置、給料通道、和第一推板。干燥裝置包括干燥熱氣管、第二推板、和濕蒸汽出口。干燥熱氣管中的熱量來自凈化后的合成氣冷卻所釋放的熱量。氣化爐還包括氣氛調(diào)節(jié)管、氣化室、排渣口、未凈化合成氣出口、和防爆裝置。 氣氛調(diào)節(jié)管安裝于氣化爐的一側(cè)壁上，防爆裝置和氣化等離子噴槍安裝于氣化爐的另一側(cè)壁上，防爆裝置位于氣化等離子噴槍上方；在氣化爐的頂部形成未凈化合成氣出口，在氣化爐的靠近底部的側(cè)壁上形成排渣口。合成氣凈化裝置還包括合成氣二次加熱區(qū)、飛灰沉降區(qū)、飛灰沉降池、排灰口、凈合成氣出口。在合成氣二次加熱區(qū)的一端安裝二次加熱等離子噴槍，合成氣二次加熱區(qū)域另一端與飛灰沉降區(qū)相連，飛灰沉降區(qū)的底部與飛灰沉降池相連，在飛灰沉降池的側(cè)面上形成排灰口 ；在飛灰沉降區(qū)的側(cè)面上形成凈合成氣出口。氣化等離子噴槍和二次加熱等離子噴槍采用直流管弧等離子噴槍。所述合成氣二次加熱區(qū)域采用漸擴(kuò)的結(jié)構(gòu)，飛灰沉降區(qū)截面積大于合成氣二次加熱區(qū)域截面積。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比有益效果為(I)本發(fā)明采用的等離子氣化處理系統(tǒng)，采用高能等離子體的反應(yīng)活性特征，能夠使固體有機(jī)廢棄物有高的氣化效率，所有具有熱值的資源，在處理過程中，所有含熱值組分物質(zhì)，都能高效地轉(zhuǎn)換。(2)本發(fā)明采用的等離子氣化處理系統(tǒng)，在二次加熱等離子噴槍的作用下，降低了污染物的排放，特別是在焚燒與熱解過程中產(chǎn)生的二噁英類物質(zhì)在等離子氣化處理系統(tǒng)中被完全抑制生成。(3)本發(fā)明采用的等離子氣化處理系統(tǒng)，產(chǎn)出的合成氣富含CC^PH2，可以當(dāng)氣體燃料用在發(fā)動(dòng)機(jī)和渦輪機(jī)中或者替代天然氣用在鍋爐中。(4)本發(fā)明采用的等離子氣化處理系統(tǒng)，由于經(jīng)過了高溫熔融過程，飛灰和爐渣中重金屬得到固化處理，杜絕了對(duì)環(huán)境中土壤和水源的污染。


圖1為本發(fā)明的等離子氣化處理系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式如圖1所示，本發(fā)明的固體有機(jī)廢棄物等離子氣化處理系統(tǒng)，包括依次相連的給料部分、干燥裝置、氣化爐、和合成氣凈化裝置。給料部分包括給料裝置1、給料通道2、和第一推板3 ;第一推板安裝在給料通道2上；通過第一推板3將從給料通道2落下的固體有機(jī)廢棄物推入到干燥裝置中。給料通道2是角度為45度-60度左右的傾斜管道。干燥裝置包括干燥熱氣管4、第二推板5、和濕蒸汽出口 10。在干燥裝置的頂部形成濕蒸汽出口 10，在干燥裝置的側(cè)壁上安裝干燥熱氣管4、和第二推板5。通過干燥熱氣管4給干燥裝置提供熱量，干燥熱氣管4中的熱量來自凈化后的合成氣冷卻所釋放的熱量。通過第二推板5將干燥后的固體有機(jī)廢棄物推入到氣化爐中。氣化爐包括氣氛調(diào)節(jié)管6、氣化等離子噴槍7、氣化室8、排渣口 9、和未凈化合成氣出口 11、防爆裝置18。氣氛調(diào)節(jié)管6安裝于氣化爐的一側(cè)壁上，能夠調(diào)節(jié)氣化反應(yīng)過程中氣化室8內(nèi)的氣氛，保證氣化反應(yīng)的穩(wěn)定進(jìn)行，防爆裝置18和氣化等離子噴槍 7安裝于氣化爐的另一側(cè)壁上，防爆裝置18位于氣化等離子噴槍7上方；在氣化爐的頂部形成未凈化合成氣出口 11，在氣化爐的靠近底部的側(cè)壁上形成排渣口 9。合成氣凈化裝置包括二次加熱等離子噴槍12、合成氣二次加熱區(qū)13、飛灰沉降區(qū)14、飛灰沉降池15、排灰口 16、和凈合成氣出口 17。合成氣二次加熱區(qū)13與氣化爐的未凈化合成氣出口 11相連；在合成氣二次加熱區(qū)13的一端安裝二次加熱等離子噴槍12，合成氣二次加熱區(qū)域13另一端與飛灰沉降區(qū)14相連，飛灰沉降區(qū)14的底部與飛灰沉降池15相連、在飛灰沉降池15的側(cè)面上形成排灰口 16 ;在飛灰沉降區(qū)14的側(cè)面上形成凈合成氣出口 17。所述合成氣二次加熱區(qū)域13采用漸擴(kuò)的結(jié)構(gòu)，飛灰沉降區(qū)14截面積大于合成氣二次加熱區(qū)域13截面積，降低氣流的運(yùn)行速度，保證飛灰的沉降效果。氣化等離子噴槍7和二次加熱等離子噴槍12采用直流管弧等離子噴槍，氣化等離子噴槍7和二次加熱等離子噴槍12供電采用IGBT晶體管整流電源，等離子噴槍能夠根據(jù)不同的固體廢棄物所含熱值的不同而輸出不同的功率，原則上氣化等離子噴槍7的輸出功率高于二次加熱等離子噴槍12的輸出功率。本發(fā)明的工作過程為固體有機(jī)廢棄物通過給料裝置I與給料通道2進(jìn)入到干燥裝置，當(dāng)來料出現(xiàn)堆積時(shí)，利用第一推板3將來料推入到干燥裝置，利用凈化后的合成氣冷卻放熱產(chǎn)生的熱量進(jìn)入到干燥熱氣管4，用這些熱氣來對(duì)進(jìn)料進(jìn)行干燥(干燥裝置頂部的溫度是300-500°C)，使來料中的水分達(dá)到氣化所需要的含量，干燥出后的濕蒸汽通過濕蒸汽出口 10排出。干燥好的固體廢棄物再進(jìn)入到氣化室，在氣氛調(diào)節(jié)管6、氣化等離子噴槍7的作用下，廢棄物中的有機(jī)質(zhì)在大約1450 V的溫度發(fā)生氣化反應(yīng)，生成富含一氧化碳、氫氣和甲烷的合成氣體以及高分子烴類復(fù)合物，在氣化爐上安裝有防爆裝置18，防止在氣化反應(yīng)過程中發(fā)生危險(xiǎn)，合成氣與高分子烴類復(fù)合物從未凈化合成氣出口 11進(jìn)入到合成氣凈化裝置，不可燃的物質(zhì)如金屬、玻璃和礦物質(zhì)開始熔融，并且作為一種金屬合金被固定在非滲濾廢渣中，廢渣從排渣口 9排出?；旌嫌懈叻肿訜N類復(fù)合物的合成氣在二次加熱等離子噴槍12作用下，通過產(chǎn)生等離子高溫氣體(3000-5000°C )來產(chǎn)生熱力二次燃燒，讓高分子烴類復(fù)合物包括焦油發(fā)生裂解或者轉(zhuǎn)變，并生成低分子烴類氣體，并通過熱力二次加熱除去二噁英、呋喃、多環(huán)芳烴等有害物質(zhì)，合成氣中攜帶的飛灰通過飛灰沉降區(qū)14沉降到飛灰沉降池15中，并從排灰口 16排出，然后經(jīng)過凈化的合成氣通過凈合成氣出口 17排出，凈合成氣體經(jīng)過冷卻進(jìn)入到儲(chǔ)罐或者燃?xì)夤艿乐?，得到充分利用?br> 本發(fā)明特別適用于固體有機(jī)廢棄物，在處理固體有機(jī)廢棄物的同時(shí)，并能夠從有機(jī)廢棄物中獲得富含熱值的合成氣，所以應(yīng)用這項(xiàng)技術(shù)，不但可以達(dá)到固體有機(jī)廢棄物的減量化、資源化利用，對(duì)國(guó)家的能源安全供應(yīng)也能提供有力的支持。本發(fā)明處理系統(tǒng)的給料范圍涵蓋生活垃圾、廢輪胎、農(nóng)村生物燃料、劣質(zhì)煤等固體有機(jī)廢棄物，能夠生產(chǎn)出富含熱值的合成氣體，變廢為保，達(dá)到固體有機(jī)廢棄物的資源化應(yīng) 用。本發(fā)明未詳細(xì)說明的內(nèi)容為本領(lǐng)域技術(shù)人員公知常識(shí)。
權(quán)利要求
1.一種固體有機(jī)廢棄物等離子氣化處理系統(tǒng)，其特征在于，包括依次相連的給料部分、干燥裝置、氣化爐、和合成氣凈化裝置；氣化爐包括氣化等離子噴槍(7)，合成氣凈化裝置包括二次加熱等離子噴槍(12);固體廢棄物由給料裝置進(jìn)入，經(jīng)過干燥裝置后，固體廢棄物中的水分得到蒸發(fā)，濕蒸汽從干燥裝置上部排出；然后經(jīng)過干燥的固體廢棄物進(jìn)入到氣化爐，在氣化爐的氣化等離子噴槍的作用下，固體廢棄物中的有機(jī)物質(zhì)發(fā)生氣化反應(yīng)，生成合成氣體以及高分子烴類復(fù)合物；氣化爐生成的合成氣體與高分子烴類復(fù)合物進(jìn)入合成氣凈化裝置，在合成氣凈化裝置的二次加熱等離子噴槍的作用下，高分子烴類物質(zhì)發(fā)生裂解并生成合成氣體,合成氣體經(jīng)過沉降除去合成氣體中的飛灰,然后輸出凈化后的合成氣體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固體有機(jī)廢棄物等離子氣化處理系統(tǒng)，其特征在于給料部分包括給料裝置(I)、給料通道(2)、和第一推板(3)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固體有機(jī)廢棄物等離子氣化處理系統(tǒng)，其特征在于干燥裝置包括干燥熱氣管(4)、第二推板(5)、和濕蒸汽出口(10)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固體有機(jī)廢棄物等離子氣化處理系統(tǒng)，其特征在于干燥熱氣管(4)中的熱量來自凈化后的合成氣冷卻所釋放的熱量。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固體有機(jī)廢棄物等離子氣化處理系統(tǒng)，其特征在于氣化爐還包括氣氛調(diào)節(jié)管(6)、氣化室(8)、排渣口(9)、未凈化合成氣出口(11)、和防爆裝置(18)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的固體有機(jī)廢棄物等離子氣化處理系統(tǒng)，其特征在于氣氛調(diào)節(jié)管(6)安裝于氣化爐的一側(cè)壁上，防爆裝置(18)和氣化等離子噴槍(7)安裝于氣化爐的另一側(cè)壁上，防爆裝置(18)位于氣化等離子噴槍(7)上方；在氣化爐的頂部形成未凈化合成氣出口(11)，在氣化爐的靠近底部的側(cè)壁上形成排渣口(9)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固體有機(jī)廢棄物等離子氣化處理系統(tǒng)，其特征在于合成氣凈化裝置還包括合成氣二次加熱區(qū)(13)、飛灰沉降區(qū)(14)、飛灰沉降池(15)、排灰口(16)、凈合成氣出口(17)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的固體有機(jī)廢棄物等離子氣化處理系統(tǒng)，其特征在于在合成氣二次加熱區(qū)(13)的一端安裝二次加熱等離子噴槍(12)，合成氣二次加熱區(qū)(13)另一端與飛灰沉降區(qū)(14)相連，飛灰沉降區(qū)(14)的底部與飛灰沉降池(15)相連，在飛灰沉降池(15)的側(cè)面上形成排灰口(16);在飛灰沉降區(qū)(14)的側(cè)面上形成凈合成氣出口 (17)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固體有機(jī)廢棄物等離子氣化處理系統(tǒng)，其特征在于氣化等離子噴槍(7)和二次加熱等離子噴槍(12)采用直流管弧等離子噴槍。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的固體有機(jī)廢棄物等離子氣化處理系統(tǒng)，其特征在于所述合成氣二次加熱區(qū)域(13)采用漸擴(kuò)的結(jié)構(gòu)，飛灰沉降區(qū)(14)截面積大于合成氣二次加熱區(qū)域(13)截面積。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種固體有機(jī)廢棄物等離子氣化處理系統(tǒng)，包括給料部分、干燥裝置、氣化爐、和合成氣凈化裝置；氣化爐包括氣化等離子噴槍，合成氣凈化裝置包括二次加熱等離子噴槍；固體廢棄物由給料裝置進(jìn)入，經(jīng)過干燥裝置后，固體廢棄物中的水分得到蒸發(fā)；然后經(jīng)過干燥的固體廢棄物進(jìn)入到氣化爐，在氣化等離子噴槍的作用下，固體廢棄物中的有機(jī)物質(zhì)發(fā)生氣化反應(yīng)生成合成氣體以及高分子烴類復(fù)合物；氣化爐生成的合成氣體與高分子烴類復(fù)合物進(jìn)入合成氣凈化裝置，在二次加熱等離子噴槍的作用下，高分子烴類物質(zhì)發(fā)生裂解并生成合成氣體，合成氣體經(jīng)過沉降除去合成氣體中的飛灰，然后輸出凈化后的合成氣體。本發(fā)明氣化效率高、運(yùn)行穩(wěn)定、無污染。
文檔編號(hào)B01J19/08GK103013568SQ201210539110
公開日2013年4月3日 申請(qǐng)日期2012年12月11日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月11日
發(fā)明者閆金山, 陳志偉, 陳 峰, 周法, 吳久峰, 于德洋, 張辛革, 王慶, 朱興營(yíng), 秦威 申請(qǐng)人:中國(guó)航天空氣動(dòng)力技術(shù)研究院