一种新型城市固体废弃物热解气化炉

摘要

本发明公开了一种新型城市固体废弃物热解气化炉，包括有气化炉主体，气化炉主体从上至下依次为烘干段、热解段、排气室气化炉主体底端设有排灰室，在烘干段上部的旁侧设有排气口；在排灰室上方、气化炉主体的缩口下方上设有多个进气口，进气口以多圈环绕的结构布置，排气室由均匀排列在气化炉主体喉口上的多个排气孔组成，排气孔与气化炉主体的异型砖夹层相通，异型砖夹层还与排气口连通；在气化炉主体喉口位置设置多个与气化炉主体内腔直接相连的小孔径进水口。在城市固体废弃物热利用过程中反应器选型至关重要，直接关系到设备投资成本、运行费用以及城市固体废弃物的适应性，能有效处理现有城市固体废弃物，设备价格低，运行费用少，能源和资源回收利用率高。

说明书

技术领域

本发明涉及城市固体废弃物热处理过程中一种新型反应器的设计，尤其涉及一种提高反应物适用范围、提高产物热值及组份的新装置。

背景技术

环境问题是决定人类生存和发展的重要因素之一。自工业革命以来，世界工业化程度日益提高，伴随着生产规模扩大和社会的发展，产生了大量的废弃物，以城市的情况最为严重。MSW(城市固体废弃物)是城市人生活过程排出的废弃物，它包括厨余、果叶、废纸、废塑料、废橡胶、废玻璃、废金属、废木料及沙石等。随着城市人口密度进一步加大，导致MSW问题也日趋严重。据统计，全世界每年MSW量6.5亿t左右，我国665座城市MSW年产生量超过1.52亿t，并且以每年8％～10％的速度增长，占世界MSW总产生量的26.5％。而这些MSW大多是可作为资源加以利用的，因此，“废弃物是放错了位置的资源”，如何实现MSW的无害化、减量化以及资源化循环利用，不仅仅是环境保护的需要，也是资源综合利用的需要。

MSW本身具有成份复杂性、尺寸不均匀性、物性不均匀性等特点，目前直接焚烧利用过程中由于固相(非均相)燃烧、控制难度大等问题造成利用效率低下，同时会给设备及工艺造成很多难以解决的问题。而MSW热利用技术中的气化技术可以很好的解决这个问题，将MSW气化再利用可以很好的解决物质不均匀性的问题，在再利用的过程中可以提高利用效率；MSW气化产生的低热值气可作为合成液体燃料的原料气，性质稳定的残渣经处理后可填埋或作建材用。MSW气化技术是一种对MSW进行高温化学处理的技术，气化处理后MSW中的细菌、病毒能彻底被消灭，各种恶臭气体得到高温分解，烟气中的有害气体经处理达标后排放；且MSW气体及其衍生物具有很高的附加值，用途广泛，是资源化的有力体现。因此，MSW气化是实现MSW无害化、减量化和资源化最有效的手段之一。

现有的MSW气化反应过程中反应器多为固定床，固定床工作原理如图1所示，一般固体物料通过密封料斗从立式炉上部给入，物料在炉内依靠重力下行，氧与水蒸气及物料并行通过反应器。固定床是应用较早的一种炉型，最初用于煤炭处理。该炉型结构简单，造价低，该炉型的最终产品一般为低热值的燃气和焦炭。同样气化介质也可以从下部送入，形成逆流式的气固接触。Lurgi是该类固定床的技术代表，British Gas与Lurgi共同开发出处理量300t/h的液态排渣气化炉--BGL型，该炉大大减小了炉体体积。但是目前的固定床气化炉存在气化效率低、气体组分品质不高等问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种新型的高效MSW热解气化反应器，可以有效解决MSW固定床反应器所存在的问题，可以解决现阶段MSW存在的问题，实现垃圾减量化、无害化、资源化的目的。

为实现以上目的，本发明采取了以下的技术方案：一种新型城市固体废弃物热解气化炉，包括有气化炉主体，所述气化炉主体从上至下依次为烘干段、热解段、排气室气化炉主体底端设有排灰室，在烘干段上部的旁侧设有排气口；在排灰室上方、气化炉主体的缩口下方上设有多个进气口，进气口以多圈环绕的结构布置，排气室由均匀排列在气化炉主体喉口上的多个排气孔组成，所述排气孔与气化炉主体的异型砖夹层相通，所述异型砖夹层还与排气口连通；在气化炉主体喉口位置设置多个与气化炉主体内腔直接相连的小孔径进水口。

气化介质从进气口切向进入气化炉，形成旋流，保证进气均匀，可以很好的穿透MSW中心区域，改善城市固体废弃物气化强度。加入炉内的城市固体废弃物在烘干段被气化炉高温壁面以及高温气体产物烘干，物料被部分烘干后在贫氧的条件下热解，热解后的碳化物不断下移至裂解室并继续燃烧，而热解产生的气体通过炉壁上的通气孔进入夹层排气室，再通入气体净化设备。热解气体与炽热碳层发生还原反应，产生更多的一氧化碳气体、氢气及小分子烃类气体，在这里加入少量游离态水，有利于调节气体组分，提高其品质，同时热解气中的焦油以及有害物质在高温下可彻底分解，大大减少了气体净化系统处理强度，从而使净化系统设备成本明显降低。

进气口是三圈式结构，圈内测形成环形风，空气由进气口切向进入气化炉内，形成旋流，并通过罗茨风机保证风压均匀，以及切向保证进气均匀，可以很好的穿透MSW中心区域，使得反应更加充分。这种进气结构具有更强的穿透能力，使得炉内同一平面上气化剂分布均匀，使得反应更加充分，从而获得更好得热解气化反应结果。

进水口与气化炉主体内腔直接相连的多组小孔径进水口，用于在MSW热解气化过程中增加游离态水，改善最终气体组分，提高可燃气品位和含量，同时减少气体中灰渣含量；经过净化的高热值气经储气罐储存，由于这类气的高热值性，可以作为合成的原料气，同时也可以适应各种燃烧炉。

气化炉排气室由二组均匀排列在喉口上的十二个小孔组成，通过该排气孔，产生的气体进入异型砖夹层，最后进入气化炉上方的排气口，该排气方式可以有效的解决上吸式气化炉排气中混杂空气的问题，有效的减少气体产物中所含杂质。

气化炉主体为夹层，最内层用耐火砖和耐火水泥混合层，中间是以玻璃纤维为主要材料的保温棉层，最外层为钢板层。由于MSW中成分复杂，在热解与气化的高温下对炉体有严重的腐蚀，因此设计三层夹层结构可以有效的防止腐蚀性气体对炉体的腐蚀，提高气化炉使用寿命，提高反应物的适应性。

本发明与现有技术相比，具有如下优点：本发明提供一种城市固体废弃物热处理过程中的新装置，为城市固体废弃物热利用提供一种新的高效的反应器；在城市固体废弃物热利用过程中反应器选型至关重要，直接关系到设备投资成本、运行费用以及城市固体废弃物的适应性，故其应用的基本原则为，能有效处理现有城市固体废弃物，设备价格低，运行费用少，能源和资源回收利用率高。

附图说明

图1为现有的MSW气化反应过程中的反应器；

图2为本发明燃烧锅炉结构垂直截面示意图；

图3为图2的俯视剖视图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明的内容做进一步详细说明。

实施例：

请参阅图2和图3所示，一种新型城市固体废弃物热解气化炉，包括有气化炉主体1，气化炉主体从上至下依次为烘干段11、热解段12、排气室13，气化炉主体1底端设有排灰室14，在烘干段11上部的旁侧设有排气口2；在排灰室14上方、气化炉主体1的缩口下方上设有多个进气口3，进气口3以多圈环绕的结构布置，排气室13由均匀排列在气化炉主体1喉口上的多个排气孔4组成，排气孔4与气化炉主体1的异型砖夹层5相通，异型砖夹层5还与排气口2连通；在气化炉主体1喉口位置设置多个与气化炉主体1内腔直接相连的小孔径进水口18。

气化炉主体1为夹层，最内层用耐火砖和耐火水泥混合层，中间是以玻璃纤维为主要材料的保温棉层16，最外层为钢板层。

城市固体废弃物经过初步堆放后，再加入气化炉，部分垃圾与氧气燃烧，提供热分解所需的热量，大部分垃圾在缺氧条件下发生热分解反应，析出挥发份和焦碳，挥发份在高温反应区内停留发生二次反应。垃圾在热解气化装置中的热解、气化过程属于多相多组分体系的化学反应过程。

本发明目前已运用于博罗城市固体废弃物热解气化项目上：本气化过程中以空气作为气化介质，运行稳定，反应时间缩短，反应温度更高，反应更加充分，未燃尽率大幅度降低，有利于提高气化效率，提高了传热效率和能源利用率；可以获得更好的点火特性，提高火焰稳定性，可以扩大燃烧负荷比；产出气体成份稳定，氢含量较高，气化效率达到47％以上，燃气组份为N₂、O₂、CO、H₂、CH₄和C_nH_m等，热值超过1500kcal/m³，焦油含量控制在0.2-0.5g/Nm³的范围内。

上列详细说明是针对本发明可行实施例的具体说明，该实施例并非用以限制本发明的专利范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，均应包含于本案的专利范围中。