一种基于劣质固体燃料阴燃技术制备可燃气的方法

本发明属于固废处理，具体涉及一种基于劣质固体燃料阴燃技术制备可燃气的方法。

背景技术：

1、低品位劣质固体燃料在我国产量大，其大量堆放已经带来了非常严重的社会、环境和经济问题。低品位劣质固体燃料虽然也是一种可利用的能源资源，但由于其固有的灰分高、热值低、难燃烧、难利用等特点，使得其大规模能源化利用受到严重的制约，如何有效处置与资源化利用已成为急需解决的突出环境问题。

2、一般情况下，低品位劣质固体燃料可根据其可燃成分划分为低挥发分高固定碳类燃料（劣质煤、煤矸石、煤泥等）和高挥发分低固定碳类燃料（厨余垃圾、生活垃圾、生物质废弃物等）两类，两类燃料的性质存在一定的差异，导致其利用过程也存在明显的不同，很难以通用的处理工艺完成两类燃料的高效利用。

3、为了实现低品位劣质固体燃料的合理利用，研究人员开展了一系列的研究，其中也不乏引入一些新的燃烧处理技术，例如阴燃处置技术。阴燃处置技术是一种针对低热值劣质固体燃料、借助多孔蓄热介质材料实现低温无焰燃烧和自维持传播的新型热处置技术，其兼顾传统焚烧技术反应速率快、灰化后无害化彻底的特点，同时具有高含水劣质固体燃料无需干化、可直接处置的技术优势，从原理上极大地降低了传统技术的处置能耗，减少了投资运行成本，极具发展前景。不过，目前针对劣质固体燃料的阴燃处置技术的研究还不够成熟，很难充分完成劣质固体燃料的高效利用，处理过程中也极易产生有害气体，导致其利用存在一定的局限性。

技术实现思路

1、针对现有技术的以上缺陷或改进需求中的一种或者多种，本发明提供了一种基于劣质固体燃料阴燃技术制备可燃气的方法，能够基于阴燃的原理实现劣质固体燃料的气化/热解，并以此从劣质固体燃料中制取得到可燃气，实现劣质固体燃料中可燃物质的充分利用，解决劣质固体燃料因无法大规模消纳利用所导致的环境问题。

2、为实现上述目的，本发明提供一种基于劣质固体燃料阴燃技术制备可燃气的方法，该方法在阴燃反应装置中进行，并包括如下过程：

3、（1）将劣质固体燃料与惰性介质混合制备具有多孔特性的混合物料；

4、所述劣质固体燃料的粒径控制在1.2mm以下，所述惰性介质的粒径控制在0.8~3mm之间；所述劣质固体燃料为低挥发分高固定碳类燃料，其与惰性介质的质量比处于1:0.5~1:4之间；或者，所述劣质固体燃料为高挥发分低固定碳类燃料，其与惰性介质的质量比处于1:1~1:8之间；

5、（2）将混合物料填充至所述阴燃反应装置中，启动阴燃反应装置的底部加热组件对装置最下层物料进行预热，直至最下层物料的温度达到点火温度后停止加热；

6、（3）从阴燃反应装置的底部送入反应气体并点火，启动所述混合物料的阴燃反应，并在所述阴燃反应装置中由下至上依次形成高温高氧氧化区、高温低氧气化区、低氧热解区和低温低氧干化区；且

7、所述反应气体的气体达西流速控制在0.5cm/s~10cm/s，其中的氧浓度为15%~40%；

8、对于劣质固体燃料为低挥发分高固定碳类燃料的情况，控制所述高温高氧氧化区中的核心反应温度处于900~1100℃，并将该高温高氧氧化区结束段处的氧浓度控制在5%以下；且将所述高温低氧气化区中的气化反应温度控制在900℃以上，并使得该高温低氧气化区结束段处的氧浓度控制在1%以下；

9、对于劣质固体燃料为高挥发分低固定碳类燃料的情况，控制所述高温高氧氧化区中的核心反应温度处于700~900℃，并使得所述低氧热解区中的入口氧浓度控制在1%以下；

10、（4）从所述阴燃反应装置的顶部将烟气从排气口导出，得到低氧可燃气。

11、作为本发明的进一步改进，在过程（1）中，所述劣质固体燃料为高挥发分低固定碳类燃料，并在混合物料中额外添加有5%~20%的天然矿物催化剂。

12、作为本发明的进一步改进，在过程（2）中，所述点火温度为250~400℃。

13、作为本发明的进一步改进，所述混合物料通过在低氧热解区内热解后产生可燃气，该低氧热解区包括由下至上依次形成的高温低氧热解区、中温低氧热解区和低温低氧热解区，三个区域中的温度范围分别为600~700℃、400~600℃、200~400℃。

14、作为本发明的进一步改进，过程（1）中采用的劣质固体燃料为低挥发分高固定碳类燃料，其在过程（2）中的所述点火温度为300~500℃。

15、作为本发明的进一步改进，所述混合物料通过在高温低氧气化区内气化产生可燃气，且所述低氧热解区中包括由下至上依次形成的高温低氧热解区、中温低氧热解区和低温低氧热解区，三个区域中的温度范围分别为不低于800℃、500~800℃、200~500℃。

16、作为本发明的进一步改进，所述反应气体包括混掺有co2的o2，该co2的混掺浓度范围为0~85%，通过调节反应气氛的氧浓度来控制气化/热解温度。

17、作为本发明的进一步改进，在所述阴燃反应装置的底部设置有残渣区，其位于所述高温高氧氧化区的下方，用于将经过氧化反应后的劣质固体燃料残渣排出。

18、作为本发明的进一步改进，所述惰性介质为石英砂或者沙子。

19、作为本发明的进一步改进，所述阴燃反应装置中对应各反应区域温度的监控，在装置的内部由下至上依次间隔设置有多个电热偶。

20、上述改进技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

21、总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有的有益效果包括：

22、（1）本发明中基于劣质固体燃料阴燃技术制备可燃气的方法，其在阴燃反应装置中进行，通过将阴燃处置技术与劣质固体燃料干化脱水、催化热解脱挥发分、氧化、气化等过程相结合，并结合劣质固体燃料的分类及其具体物性对相应的反应条件进行控制，最终能够得到低氧含量的可燃气，以此实现对劣质固体燃料的无害化处理和高效利用，有效提升资源开发利用的效益，避免资源的浪费。

23、（2）本发明中基于劣质固体燃料阴燃技术制备可燃气的方法，其通过控制由供气系统送入装置中反应气体中的氧浓度，使得大部分处理过程均在低氧强还原性氛围中进行，能够有效抑制氮氧化物的生成，有效保证燃料的清洁性，避免后续燃气使用时对环境的污染。

24、（3）本发明中基于劣质固体燃料阴燃技术制备可燃气的方法，其通过在通入阴燃反应装置中的气体除空气外，还可使用在o2或空气中混掺一定浓度的co2气体，对于低挥发分高固定碳类劣质固体燃料，通入的co2进一步强化了气化区碳的气化反应；对于高挥发分低固定碳类劣质固体燃料，通入的co2进一步强化了催化热解区碳的催化热解反应，从而进一步提高了气化或催化热解效果和出口烟气中的co浓度，提升了制得燃气的品质。

25、（4）本发明中基于劣质固体燃料阴燃技术制备可燃气的方法，其步骤简单，控制便捷，利用阴燃处置技术与劣质固体燃料干化脱水、催化热解脱挥发分、氧化、气化等过程的充分结合，能够实现劣质固体燃料的高效处理，并得到富co的可燃气，充分回收了劣质固体燃料中的可燃成分，实现了资源的回收利用，并充分保证了回收资源的可利用性，具有极高的经济价值。