[發明專利]下吸式等離子垃圾氣化反應室及其氣化工藝

有效

• 申請號: 201110253211.2
• 申請日: 2011-08-30
• 公開（公告）號: CN102329652A
• 公開（公告）日: 2012-01-25
• 發明（設計）人: 張建超;張瑜;姜晨旭;唐旻;張建國
• 申請（專利權）人: 張建超
• 主分類號: C10J3/60
• 分類號: C10J3/60;C10J3/66;C10J3/20;C10J3/30;C10J3/34;C10J3/84;C10J3/80;C10J3/72
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責任公司 21212
• 代理人: 陳紅燕

1.一種下吸式等離子垃圾氣化反應室，包括上料裝置、初級氣化區、點火裝置及爐溫監測系統、爐內料位監測系統、進出口氣體溫度監測系統、進出口壓力監測系統和火焰監測系統，其特征在于：

還包括等離子反應區；

所述上料裝置為自動上料裝置，位于初級氣化區的頂部，包括兩級閘板閥、一個料倉以及一個高低位料位監測器，所述料倉位于兩級閘板閥之間，高低位料位檢測器位于其料倉內部；

所述初級氣化區內設置爐蓖和自動整平裝置；

所述爐蓖為振動爐蓖，設置于初級氣化區的中部，是上下兩層分體結構；下層爐蓖是固定爐蓖，由多個梯型不銹鋼齒條呈正梯型放置并通過其兩端固定連接于下層爐蓖圈內側形成，所述固定爐蓖固定于所述初級氣化區的耐火材料壁上；上層爐蓖是活動爐蓖，由多個梯型不銹鋼齒條呈倒梯型放置并通過其兩端固定連接于上層爐蓖圈內側形成，所述上層爐蓖與液壓動力裝置連接并連動；所述下層爐蓖的齒條與上層爐蓖的齒條對應咬合，并設定相鄰的上下兩層爐蓖的齒條咬合處的橫向間隙為5-80mm；通過PLC自動控制系統控制所述液壓動力裝置帶動所述上層爐蓖以不大于200次/分鐘的頻率振動；

所述自動整平裝置包括動力部分和整平器；所述動力部分位于初級氣化區的頂部，由液壓推動裝置和減速電機組成；所述整平器位于初級氣化區內部，包括套裝固定于中心軸上的整平轉臂；所述液壓推動裝置的缸頭與減速電機相連接，減速電機的輸出端與中心軸相連接，所述中心軸、減速電機的輸出軸及缸頭的中心線與所述氣化區的中心線重合；

所述點火裝置為自動點火裝置，位于所述初級氣化區下端的反應室側壁處，包括油槍、點火器和推進系統；

所述等離子反應區為由二級細化區和氣體精煉區兩部分組成的一體結構，內徑為800～2000mm，氣體精煉區位于二級細化區頂部；所述二級細化區頂部進渣口通過輸送管路連接于初級氣化區的排渣口，三支等離子體炬安裝于二極細化區底部料層上方并位于同一水平面繞所述二極細化區相互之間呈120°夾角并與地面呈45°夾角，底部設置排渣口；所述氣體精煉區底部的進氣口通過輸送管路連接于初級氣化區的出氣口，三支等離子體炬安裝于所述氣體精煉區底部縮徑口上方并位于同一水平面繞所述氣體精煉區相互之間呈120°夾角并與地面呈45°夾角，所述縮徑口直徑為100-200mm。

2.根據權利要求1所述的氣化反應室，其特征在于：

所述初級氣化區的耐火層由硅酸鋁耐火混凝土澆筑形成，保溫層由陶瓷纖維包裹而成，其進氣口位于初級氣化區頂部；其出氣口位于初級氣化區的振動爐蓖下方；所述氣體精煉區的耐火層由碳纖維耐火混凝土澆筑而成，外圍由不銹鋼和陶瓷纖維保溫層包裹。

3.根據權利要求1所述的生物質氣化反應室，其特征在于：

所述自動整平裝置的液壓推動裝置的行程為50-500mm，所述減速電機的轉速為5-20rpm。

4.根據權利要求1所述的生物質氣化反應室，其特征在于：

所述爐溫監測系統包括4-16個熱電偶，均勻分布于所述初級氣化區內。

5.根據權利要求1所述的生物質氣化反應室，其特征在于：

所述振動爐蓖的不銹鋼齒條的上底寬約10-100mm，上底與下底的寬度為1∶2-2∶3，厚度為20-150mm。

6.一種如權利要求1所述的氣化反應室的垃圾氣化工藝，包括如下步驟：

(a)自動上料：經過預處理的垃圾原料進入自動上料系統，第一道閘板閥打開，原料進入料倉，料位監測裝置檢測到高位信號時，第一道閘板閥關閉，之后第二道閘板閥打開，原料進入初級氣化區，料位監測裝置檢測到低位信號時，第二道閘板閥關閉；

(b)初級氣化：經過預處理的垃圾原料進入初級氣化區后，在微波料位監測儀檢測到高位信號后，停止進料，由自動整平裝置進行整平，之后由自動點火系統進行點火，火焰監測裝置監測火焰達到預定指標后，油槍退出爐膛，大氣聯通管關閉，開始氣化；氣化過程為缺氧燃燒，供氣量為完全燃燒的28-35％，其中初級氣化區內的原料分為5層，分別為干燥層、熱解層、氧化層、還原層、灰燼層，爐溫監測系統不間斷向控制臺傳輸各個料層的溫度，通過對進氣量控制和整平裝置的動作對爐內的5個層面進行控制和調整，形成爐渣和混合氣；

(c)等離子二級細化：初級氣化形成的大顆粒的固體余渣和結焦灰渣，經振動爐蓖的振動和擠壓變為小顆粒爐渣順利排放至等離子二級細化區，由三支等離子體炬相互呈120°夾角，與地平面呈45°角，配合蒸汽對爐渣進行高溫裂解，利用6000℃以上的高溫將爐渣中未反應完全的有機物再次氣化，產生CO和H₂，并除掉爐渣中的二噁英和呋喃，最后剩余1/125-1/100的爐渣，其成分為熔融狀態的無機物和金屬，通過排渣系統排出；

(d)等離子氣體精煉：初級氣化和二級細化所產生的混合氣，分別通過輸送管道送至等離子氣體精煉區，精煉區底部通過縮徑處理，使燃氣由于其慣性作用形成一條直徑100-200mm的煙柱，三支等離子體炬相互呈120°夾角，與地平面呈45°角，均勻分布于煙柱周圍，形成直徑150-300mm的焰心區域，對氣體進行高溫精煉，利用6000℃以上的高溫熱能破壞氣體中二噁英、呋喃和木焦油等有害物質的化學鍵，使其完全分解，并在降溫后不能重新聚合，之后氣體進入過濾裝置。