废弃物全气化获得高品质燃气的装置及方法

本发明涉及废弃物燃烧处理，具体涉及到一种废弃物全气化获得高品质燃气的装置及方法。

背景技术：

1、废弃物的处理是目前全世界面临的迫切问题。传统的废弃物处理方法例如焚烧，虽然也能回收能量发电和产生蒸汽，但烟气净化系统复杂、运行费用高，而且产生二次污染物，例如飞灰，运行费用偏高，因此只用于大城市的垃圾焚烧。而在比较小的县城及乡镇，垃圾等废弃物的产生量较少、集中处理所需要的收运距离长，垃圾处理设施规模在400t/d及以下。对于采用焚烧来说，投资大而效益低下，偏远的乡镇基本上无法利用焚烧余热，另一方面，偏远乡镇的供电困难。如果能将废弃物气化产生高品质的燃气，一方面可以供给居民使用；另一方面可以利用内燃机发电。然而传统的气化系统、利用下吸式、上吸式以及流化床式直接气化废弃物，难以获得较高品质的燃气。重要地，如果将废弃物全部气化，则产生的燃气由于被n2和co2所稀释，除了立即燃烧几乎没有利用价值。将废弃物磨细用气流床进行在1200℃以上的高温气化，可以获得高品质的无焦油合成气，然而，将废弃物破碎磨细到可以用于气流床气化的代价非常高；而且气流床完成在1200℃以上的高温熔融气化，结构复杂、投资昂贵、运行要求高，尤其是废弃物中存在一定浓度的cl元素，高温下腐蚀性强。

2、现在的热解反应工艺、可以得到高热值的燃气，但是难以做到固体完全气化，如果实现固体完全气化，则无法保障气体的品质，而且不能完全气化的灰渣处理也特别麻烦，因为热灼减率可能＞5％，不满足焚烧灰渣的燃尽率要求。

技术实现思路

1、本发明是为了解决常规废弃物固定床气化获得燃气品质低而且残渣含碳率高的问题而进行的，目的在于提供一种结构简单、运行难度低、可提升燃气品质、可降低固体残渣含碳率的气固反应器及应用方法。具体方案如下：

2、一种废弃物全气化获得高品质燃气的装置，装置包含有调整反应器和气化炉，调整反应器安装在气化炉的顶部进料口处；

3、调整反应器为圆柱状反应腔，调整反应器内竖直设置有转轴，转轴上安装有至少两片将调整反应器内部分隔为多个腔室的曲线型叶片，调整反应器侧壁设有通入火焰或者高温烟气的接口，调整反应器的顶部密封盖板上设有固体颗粒入口和挥发分入口，所述调整反应器的底板由多孔底板和扇形落料翻板组成；

4、气化炉前端顶部设有进料口与调整反应器相连，在气化炉后端底部设有密封出渣机构，在气化炉设有位于进料端和密封出渣机构之间的往复炉排式的推料装置，炉排下部设有沿送料方向分仓送风的多个风室，每个风室均连接有风机，气化炉的顶部设有靠近进料口的调整气出口，调整气出口与气体净化装置相连，气化炉的后壁设有靠近密封出渣机构的固体颗粒气化气出口，固体颗粒气化气出口用于排出固体颗粒气化后产生的燃气。

5、进一步的，落料翻板面积小于多孔底板，落料翻板通过安装在调整反应器底部的翻转轴竖直翻转，翻转轴与调整反应器底部圆心的距离是0.3r-0.45r，r为调整反应器的圆柱半径。

6、进一步的，落料翻板配置有翻转驱动器，调整反应器、所述气化炉均配置有用于检测内部固体颗粒高度的料位计，调整反应器的料位计与翻转驱动器通信连接。

7、进一步的，所述调整反应器通过侧壁的气腔与所述接口相连，所述调整反应器内的固体颗粒顶面位于所述气腔的中轴线以上1/3和中轴线以下2/3中间；

8、接口用于通入温度≥1202℃的火焰或者高温烟气，高温烟气混入有水蒸气。

9、进一步的，转轴外侧设有冷却夹套，冷却夹套和转轴之间设有冷却通道。

10、进一步的，靠近前侧进料端的所述风室进风量低于靠近中后侧区域的所述风室进风量。

11、进一步的，气化炉的面积热负荷是常规气化炉面积热负荷的0.2-0.5倍，固体颗粒在气化炉内的停留时间≥2h；

12、气化炉内的压力在-20-120pa之间，调整气出口管径为固体颗粒气化气出口管径的0.8～1.4倍。

13、进一步的，风机和风室之间连接等离子体活化装置和/或微波活化装置；

14、气化炉的侧壁设有透明观察窗。

15、进一步的，在气化炉内壁设有位于调整气出口后方的可调节导流挡板，挡板在进出料方向上前后摆动。

16、一种采用上述装置对废弃物进行气化并获取燃气的方法，步骤为：

17、将废物为原料热解产生的固体颗粒和挥发分分别由固体颗粒入口和挥发分入口送入调整反应器；

18、接口通入火焰或者高温烟气至调整反应器内，曲线型叶片对调整反应器内的固体颗粒进行搅拌，被加热的固体颗粒接触挥发分对其中的焦油和污染气体进行调整；

19、调整反应器产生的气体经过多孔底板进入气化炉内并由调整气出口送入气体净化装置，由固体颗粒气化气出口排出固体颗粒气化后产生的燃气；

20、间歇性开启落料翻板以将调整反应器内的颗粒转移至气化炉，经过推料装置由密封出渣机构排出固体残渣。

21、本发明涉及的一种废弃物全气化获得高品燃气的装置及运行方法，旨在通过创新的技术手段，将废弃物转化为具有高价值的能源，为我国能源短缺问题提供一种有效的解决方案。本发明该装置能实现废物的全气化，实现灰渣灼减率<5％；同时产生高品质燃气；主要优点如下：

22、(1)实现废弃物例如垃圾全气化的同时获得高品质的燃气。目前针对垃圾等废弃物的全气化反应器不能获得高品质燃气；本发明的装置在实现废弃物的全气化(按照hj/t20测出的灰渣热灼减率<5％)时可获得高品质燃气；

23、(2)获得高品质燃气热值可高于8mj/m3且品质稳定。本发明的装置中组合了热解和移动床气化炉，获得了高品质的燃气；同时燃气品质不受来料波动的影响。

24、(3)回转式调整反应器在较低温度下对燃气中焦油和污染气体的高效去除。本发明装置中包含的回转式调整反应器避免了间接传热、结构紧凑，有利地实现了炭及催化剂的高效流动和与挥发分气流的混合，可以将绝大部分的焦油转化为可燃气，将大部分的污染气体去除。

25、综上，本发明不仅解决了废弃物处理中的关键技术问题，也为我国废弃物资源化利用提供了新的思路。其独特的运行方法和技术特点，使得废弃物转化为高价值能源成为可能，具有很高的实用价值和广阔的市场前景。在未来，本发明有望在我国废弃物处理领域发挥重要作用，为推动我国能源环保事业的发展做出积极贡献。

技术特征：

1.一种废弃物全气化获得高品质燃气的装置，其特征在于，所述装置包含有调整反应器(2)和移动床式的气化炉(4)，所述调整反应器(2)安装在所述气化炉(4)的顶部进口处；

2.如权利要求1所述的一种废弃物全气化获得高品质燃气的装置，其特征在于，所述落料翻板(2d)面积小于所述多孔底板(2c)，所述落料翻板(2d)通过安装在所述调整反应器(2)底部的翻转轴竖直翻转，所述翻转轴与所述调整反应器(2)底部圆心的距离是0.3r-0.45r，r为所述调整反应器(2)的圆柱半径。

3.如权利要求1所述的一种废弃物全气化获得高品质燃气的装置，其特征在于，所述落料翻板(2d)配置有翻转驱动器，所述调整反应器(2)、所述气化炉(4)均配置有用于检测内部固体颗粒高度的料位计(44)，所述料位计(44)与所述翻转驱动器通讯连接。

4.如权利要求1所述的一种废弃物全气化获得高品质燃气的装置，其特征在于，所述调整反应器(2)通过侧壁的气腔(2b)与所述接口(3)相连，所述调整反应器(2)内的固体颗粒顶面位于所述气腔(2b)的中轴线以上1/3和中轴线以下2/3中间；

5.如权利要求1所述的一种废弃物全气化获得高品质燃气的装置，其特征在于，所述转轴(2e)外侧设有冷却夹套，所述冷却夹套和所述转轴(2e)之间设有冷却通道。

6.如权利要求1所述的一种废弃物全气化获得高品质燃气的装置，其特征在于，靠近前侧进料端的所述风室(41)进风量低于靠近中后侧区域的所述风室(41)进风量。

7.如权利要求6所述的一种废弃物全气化获得高品质燃气的装置，其特征在于，

8.如权利要求1所述的一种废弃物全气化获得高品质燃气的装置，其特征在于，所述风机(7)和所述风室(41)之间连接等离子体活化装置和/或微波活化装置；

9.如权利要求1所述的一种废弃物全气化获得高品质燃气的装置，其特征在于，在所述气化炉(4)内壁设有位于所述调整气出口(5)后方的可调节导流挡板(43)，所述挡板(43)在进出料方向上前后摆动。

10.一种采用权利要求1-9任意一项所述装置对废弃物进行气化并获取燃气的方法，其特征在于，

技术总结本发明提供了一种废弃物全气化获得高品质燃气的装置及方法，装置包含有调整反应器和气化炉。通过将调整反应器和移动床式气化炉结合及二者的优化运行，发挥了挥发分调整变成高值燃气的作用，促进了固体颗粒的全气化，提升了气化热效率。同时有效解决了调整反应器的加热问题以及常规气化炉获得的燃气热值过低的问题，有效地提高了最终产物的价值。技术研发人员：陈德珍,葛少恒,尹丽洁,冯昱恒,钱柯贞,胡雨燕,洪鎏受保护的技术使用者：同济大学技术研发日：技术公布日：2024/5/10