一种利用垃圾、农林废弃物和蒸气绝氧制富氢装置的制作方法

本发明涉及废弃物处理，具体为一种利用垃圾、农林废弃物和蒸气绝氧制富氢装置。

背景技术：

1、生活垃圾和农林废弃物是我们当前面临的最严重的环境问题之一，如何对它进行有效的处理，已成为政府和民众关注的焦点，生活垃圾和农林废弃物不仅仅是一种废弃物，而垃圾和农林废弃物中的有机物质也是一种主要的可再生资源，垃圾和农林废弃物的处理，不仅是一个环境问题，同样是资源再利用的问题。

2、我国目前的生活垃圾、农林废弃物的无害化处理主要包括填埋、焚烧、堆肥三种，这几种处理方式中，填埋处置操作简单、适应性广，但土地资源浪费，而且存在潜在的二次污染，也达不到生活垃圾减容减量效果；堆肥处理设备技术水平低，特别是机械操作方面存在技术问题多，难以保证堆肥设施前期连续稳定运行，从而影响堆肥效率，此外，垃圾渗透液、堆肥残留物，特别是臭气很难处理，其次，堆肥产品受市场制约较大，堆肥产品的经济服务半径小，质量不稳定，产品销售较难。

3、当前，焚烧已成为目前我国城镇生活垃圾处理的一种主要方式，焚烧处理一般选择使用炉排或老循环流化床炉，这些设备在使用过程中，投资成本较大，吨单位投资都超过60万元，其次运营成本高，吨单位运营成本超过220元等特点，同时，由于焚烧技术工艺过氧焚烧，在燃烧中会生成大量的酸性气体，二恶英类等污染物，且烟气中含有较多的飞灰，需投入较大的气体净化设备和材料，气体净化成本高，同时会造成二次污染，因此，如何克服现有技术的不足是目前生活垃圾、农林废弃物处理技术领域急需解决的问题。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明提供了一种利用垃圾、农林废弃物和蒸气绝氧制富氢装置，解决了目前的垃圾焚烧技术工艺会生成大量的酸性气体，二恶英类等污染物，需投入较大的气体净化设备和材料，气体净化成本高的问题。

2、为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种利用垃圾、农林废弃物和蒸气绝氧制富氢装置，包括焚烧炉、原料斗、推料器、热解发生炉、还原发生炉、催化重整发生炉、机械炉排、引风机、净化器、提纯器、蒸气泡和燃烧机，所述焚烧炉由组合炉膛、燃烧机、机械炉排和进料机一、进料机二、配风机组成；

3、所述焚烧炉炉膛内的机械炉排上方两侧分别设置有多个燃烧机，所述焚烧炉的左侧设置有灰渣推渣机与炉膛一相通，所述焚烧炉灰渣进料口与还原发生炉的出渣机相连，所述焚烧炉灰渣进料机下方设置有进料机二并与炉膛一相通，所述焚烧炉生物质燃料的进料机二与生物质料斗相连，所述焚烧炉下部设置有机械炉排；

4、所述蒸气泡包括蒸气管道、导热管、加热器和调节阀二；

5、所述机械炉排的出料口与飞灰料槽相通，所述机械炉排下设多个配风箱且该风箱间隔排列与配风机相连；

6、所述炉膛组合腔包括炉膛一、炉膛二、炉膛三和炉膛四，所述炉膛一、炉膛二、炉膛三和炉膛四的内部分别安装有热解发生炉、还原发生炉、催化重整发生炉和蒸气加热管，所述炉膛四的上部设置有除气口；

7、所述还原发生炉进料端的进料口前方为半部分的两侧均设置有蒸气加热管，并且从该蒸气加热管分出多个入炉内蒸气分支管道间隔排列通入还原发生炉内，所述的还原发生炉蒸气加热管与蒸气管道相连，所述还原发生炉出渣端的出渣口与进料机一相连，所述还原发生炉的燃气体出口与催化重整发生炉的入气口相连；

8、所述引风机的进气口与催化重整发生炉的排气口相连，所述引风机的出气口与净化器相连。

9、优选的，所述催化重整发生炉的填充料入口与填充料斗相连，所述填充料斗的下部设置有调控阀，所述催化重整发生炉的入气口与还原发生炉的燃气体出口相连，所述催化重整发生炉的填充料出口与填充料料槽相连。

10、优选的，所述蒸气泡与加热器的导热管相连，所述蒸气泡的蒸气管道与还原发生炉的蒸气加热管和入炉内蒸气分支管道相连。

11、优选的，所述原料斗的出口与该斗的调节阀一相连，所述调节阀一与推料器相连，所述热解发生炉与推料器相连，所述热解发生炉出料口与还原发生炉入料口相连，所述热解发生炉为中低热解，其过程产生的混合可燃气体和固体残渣均进入还原发生炉内。

12、优选的，所述还原发生炉内的物料属于高温还原反应，所述还原发生炉料管处的两侧均设置有蒸气加热管，而每侧均间隔排列安装多个入炉内蒸气分支管道导入还原发生炉内参与高温反应。

13、优选的，所述从还原发生炉参与反应的剩余的固体残物从炉端出料口经进料机一进入焚烧炉参与高温煅烧。

14、优选的，所述还原发生炉生成的可燃性气体全部进入催化重整发生炉。

15、优选的，所述催化重整发生炉属于高温裂解反应，其炉内填充有催化剂。

16、优选的，所述可燃性气体先从还原发生炉全部进入催化重整发生炉，生成混合可燃性气体，经催化重势后直接由引风机引至净化器然后到氢气提纯器进行提纯，所述净化器出气口与提纯器的进气口相连，所述提纯器的其他燃气管道与加热器的燃气管相连，所述燃烧机与燃气管道之间设置有调压阀

17、优选的，所述混合可燃性气体经氢气提纯器提纯氢气后，其剩余的可燃性气体的一部分输送到焚烧炉的燃烧机作燃料燃烧提供给热量给炉膛一、炉膛二、炉膛三和炉膛四，另外还用于输送给蒸气泡的加热器作加热燃料用，所述氢气提纯器的一侧设置有氢气管道。

18、工作原理：本发明所提供的装置在实际工作中，主要包括以下步骤：

19、第一步、开始时，启动焚烧炉，先用辅助燃料燃烧使焚烧炉内的炉膛一、炉膛二、炉膛三、炉膛四温度升高到足够的温度，炉膛内产生的热量足够供给催化重整发生炉，还原发生炉和中、低温热解发生炉及蒸气炉导热管，使这些装置获得足够热量、温度；然后，生活垃圾和农林废弃物经过预处理后，从原料斗经过调节阀一进入推料器，送入中低温热解发生炉内进行低、中温热解，热解发生炉内温度控制在250～600℃，在绝氧的条件下，(不供风、物料进出口均采取密封措施)，生活垃圾和农林废弃物在条件下，生成了可燃料气体(co、ch4、co2、h2、水蒸气等)及焦油、固体残留物；

20、第二步，经过上述操作，从中、低温热解发生炉出来的可燃性气体和剩余固体残留物全部直接进入下道工序—还原发生炉内，还原发生炉通过焚烧炉的不断加热加温，还原发生炉内温度控制在850～1100℃，同样在绝氧条件下进一步对从中低热解发生炉进来的剩余固体残留物进行热解和高温还原反应，使物料更充分热解和气化，以此同时，在还原发生炉进料端前段，导入高温高压水蒸气参加还原发生炉的高温反应，反应式为：

21、c+h2o＝h2+co；

22、c+co2＝2co；

23、第三步、经过还原发生炉生成的可燃性气体，全部直接进入催化重整发生炉，在气体进入前，在该炉先填入催化剂(如：白云石)，并对催化重整发生炉加温到850～1200℃，导入该炉的全部可燃性气体在催化剂和高温的作用下，把这些可燃性气体中含有的焦油及其他有害物质进行重新催化裂解，同时，可燃性气体内含有的飞灰也经过催化剂过滤了一次。

24、第四步、从还原发生炉出来的固体残渣又回到焚烧炉再一次高温煅烧，为了保持焚烧炉的炉膛热量达足够的温度，利用可燃性气体经提纯氢气后，剩余的一部分可燃性气体(注：主要是co)经分配阀导入焚烧炉的燃烧机作为焚烧炉的主要热源，同时焚烧炉也可以由原料斗，贮备一些生物质原料通过转送机送入焚烧炉作为辅助燃料进焚烧供热给四个炉膛。

25、第五步、蒸气炉的导热管设置在炉膛中，利用焚烧炉的尾气余热进行加热，如果蒸气炉压力和温度不足，则在加热器中通过利用提纯氢气后的可燃气体(注：主要是co)进行焚烧加热，实现整个工艺目标及流程。

26、本发明提供了一种利用垃圾、农林废弃物和蒸气绝氧制富氢装置。具备以下有益效果：

27、1、本发明通过在生活垃圾、农林废弃物处理过程中，全部采用隔绝氧气进行处理，以源头上减少有害物质的生成，避免二次污染。

28、2、本发明装置对于生活垃圾、农林废弃物的处理，全部采用减量化、资源化和无害化的处理方式，能产生较大的经济效益。

29、3、本发明装置的设备工艺比较紧凑、合理且占地面积小，也适应城市处理生活垃圾和农林废弃物处置的需求。

30、4、本发明通过结合有机物热解气化工艺以及高温高压水蒸气的高温加热制氢的工艺，形成新的制富氢工艺线路，其系统结构新颖，符合经济、环保理念，易于推广应用。