[發明專利]流化床等離子氣化垃圾裝備及其氣化工藝

有效

• 申請號: 201210095893.3
• 申請日: 2012-04-01
• 公開（公告）號: CN102627983A
• 公開（公告）日: 2012-08-08
• 發明（設計）人: 張建超;張瑜;楊開域;姜晨旭;余傳林;何成國
• 申請（專利權）人: 張建超;張瑜
• 主分類號: C10J3/56
• 分類號: C10J3/56;C10J3/84
• 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

1.一種流化床氣化垃圾裝備，包括上料系統，氣化爐，回料系統，排渣系統，旋風分離器，冷卻塔，吸附塔，布袋式除塵裝置，除硫裝置，水環壓縮機，汽水分離器，儲氣分氣缸，以及裝備控制系統，其特征在于：

還包括急冷系統，其位于旋風分離器和冷卻塔之間，包括急冷式余熱鍋爐和急冷塔；所述急冷式余熱鍋爐內部設有列管式換熱器，頂部設有流態化石英砂噴射裝置；所述急冷塔內部設有1個以上用于噴出石灰水水霧的噴頭；

所述氣化爐為等離子氣化流化床，包括流化床氣化爐，并在流化床頂部排煙口處設置等離子體炬，所述等離子體矩焰心溫度達到3000℃以上；

所述流化床氣化爐包括爐墻和布風板；所述爐墻由三層結構組成，里層為剛玉澆注料層，中間層為輕質保溫澆注料，外層為硅酸鋁纖維板保溫層；爐膛溫度為600-900℃，爐墻外表面溫度為40-60℃；

所述排渣系統尾部設有灰渣等離子處理倉，所述灰渣等離子處理倉安裝于振動篩尾部，其等離子體矩焰心溫度達到3000℃以上；

所述吸附塔為活性炭裝置，用以噴射出活性炭粉末。

2.如權利要求1所述的流化床氣化垃圾裝備，其特征在于：

所述流化床氣化爐的爐墻里層為鉻剛玉澆注料層。

3.一種如權利要求1所述的流化床氣化垃圾裝備的氣化工藝，包括如下步驟：

(a)混合氣體生成

首先流化床爐內床料進行預熱，使用油槍直接加溫床料，當床料加溫至600-900℃時，開始送風，送風溫度高于300℃，將床料吹起，布風板外圍風壓大，中心風壓小，使床料在流化床內部形成內循環，之后開始送入原料進行氣化；

生活垃圾經預處理作為原料由自動上料系統送入爐內氣化，進入爐內后與床料一起進行內循環，并由床料加溫至600-900℃，氣化過程為缺氧燃燒，供氣量為完全燃燒的28-30％，反應過程中釋放出大量的混合氣，包括CO、H₂、CH₄、C₂H₆、CnHm、N₂、CO₂，與此同時在爐內形成的內循環的頂部送入一定量的蒸汽，使煙氣中未反應完全的C與蒸汽再次發生還原反應，生成CO和H₂；

所產生的混合氣體由流化床頂部的排煙口流出，在此經等離子體炬加溫至1000℃以上，在這個過程中煙氣中所含的焦油重組為CO和H₂，并部分消滅隨煙氣飛出的灰渣表面的二噁英，之后混合氣體沿切向進入旋風分離器；

在此過程中，所發生的主要化學反應如下：

C+O₂→CO₂+393.8MJ/kmol

2C+O₂→2CO+231.4MJ/kmol

C+H₂O→CO+H₂-131.5MJ/kmol

C+2H₂O→CO₂+2H₂-90.0MJ/kmol

C+CO₂→2CO-162.4MJ/kmol

C+2H₂→CH₄+74.9MJ/kmol

CO+H₂O→CO₂+H₂+41.0MJ/kmol

焦油分解的化學式如下：

C₁₀H₈+10H₂O＝10CO+14H₂

C₁₀H₈+20H₂O＝10CO₂+24H₂

C₁₀H₈+10H₂O＝2CO+4CO₂+6H₂+4CH₄

(b)排渣與返料

在混合氣體產生的過程中，在流化床氣化爐內部循環反應完全的灰渣會由四周的排渣口排出，進入冷渣器，由冷渣器內的絞龍將其送出并降溫至200℃以下，之后進入振動篩，灰渣直徑大于3mm的留在振動篩頂部，由輸送機送至灰渣等離子處理倉，經等離子體炬的高溫處理，部分消滅表面吸附的二噁英之后，送至灰場；灰渣直徑小于3mm的落至振動篩底部由輸送機送至返料提升機，再由提升機送入返料器，當返料器中的灰渣積累到一定數量時，閥門開啟，將灰渣重新送入爐內，進行進一步的反應；

(c)燃氣的凈化與過濾

所述自切向進入旋風分離器的混合氣體，其中的大顆粒粉塵被離心力分離出來在旋風分離器底部積累，隨之混合氣體由旋風分離器頂部排出進入急冷式余熱鍋爐，進行急冷和換熱，使混合氣體在0.4s內由800℃降至250℃，并置換出3T/h的蒸汽，之后混合氣體進入急冷塔，急冷塔中噴出石灰水水霧，使混合氣體在0.2s內由250℃降至180℃；在些過程中混合氣體在0.6s內自800℃降至180℃，完全避過二噁英的重新聚合區間，同時用石灰水進行除硫除氯；其化學反應如下：

Ca(OH)₂+2HCl＝CaCl₂+2H₂O

Ca(OH)₂+H₂S＝CaS+2H₂O

從急冷塔流出的混合氣體進入冷卻塔，使溫度降至常溫，之后進入吸附塔，由噴射出的活性炭粉末吸附混合氣體中的殘留二噁英及粉塵；進而進入布袋除塵器，對氣體中的二噁英及粉塵進一步處理，繼而經除硫裝置進行除硫，最后經氣水分離器進行氣水分離，最后得到純凈的混合氣體由儲氣分氣缸儲存。