[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

技術領域

本發明涉及生活垃圾等離子氣化發電技術，尤其涉及一種等離子垃圾氣化裝備及其氣化工藝。

背景技術

我國生活垃圾處理方式主要是填埋和焚燒。填埋不僅侵占大量土地，還污染地下水，是不得已而為之的選擇。盡管如此，對于土地資源緊張的地區已沒有多少場地可供填埋使用。焚燒法雖然減容比高，并能回收能量，但卻因二噁英等污染問題遭到公眾強烈反對：生活垃圾等廢棄物在燃燒溫度低于300～550℃時易產生二噁英；對于含氯塑料的焚燒過程中，焚燒溫度低于800℃極易生成二噁英，二噁英毒性巨大，是氰化物的130倍，砒霜的900倍，有“世紀之毒”之稱，尤其其具有分子鏈穩定的特點，在低于800℃時易重新聚合。鑒于此，現急需發展新一代的綠色環保、節能降耗的替代焚燒技術。

等離子體是物質第四態，具有許多異于固態、液態和氣態的獨特的物理化學性質，如溫度和能量密度都很高、可導電和發光、化學性質活潑并能加強化學反應等，環保性能優良。等離子體廢物處理技術始于1970年代初期，最初主要用于低放射性廢物、化學武器和常規武器銷毀，于1990年代進入民用。由于等離子體設備技術含量高，投資巨大，運行成本高，多用于銷毀多氯聯苯(PCBs)、POPs、廢農藥、焚燒飛灰和醫療廢物等危險廢物。近十年來，隨著技術的發展，成本逐漸得到控制，且政府對垃圾處理問題的重視和公眾環保意識的提高，等離子體處理生活垃圾的技術也逐漸成為國內外的研究熱點。

目前全球從事等離子體廢物處理技術研究的單位有二十余家，技術還處于商業化的門檻階段，多數未達到實用化階段。現階段所使用的技術都是采用等離子體炬對垃圾進行直接的高溫氣化，通過電弧放電產生高達7000℃的等離子體，將垃圾加熱至很高的溫度，從而迅速有效地摧毀廢物。可燃的有機成分充分裂解氣化，轉化成可燃性氣體，可以用于發電或作為可燃氣，一般稱為“合成氣”(主要成分是CO+H₂)。不可燃的無機成分經等離子體高溫處理后成為無害的渣體。

但現階段的等離子垃圾氣化技術尚有許多不足之處：

首先，用等離子體炬直接氣化垃圾需要極大地功率，其耗電率可達其產電能力的30％～45％，由于耗電過高導致運營成本大大增加，從而使其不具備商業運行的價值。

其二，現有的等離子體炬氣化垃圾技術，并不能很好地解決二噁英的問題，如果僅僅使用等離子體炬配合后續的吸附塔以及布袋式除塵器，無法使二噁英含量真正低于國家標準。

第三，使用等離子體炬直接氣化垃圾，由于其溫度場分布不均，使垃圾不能完全被高溫處理，排出的廢渣中會有大量的二噁英和其他有害物質，致使其廢渣的處理又成為一道難題。

另一方面，現有的氣化爐多采用固定床，其氣化效率低，通常只能達到50-60％，吞吐量小，通常只有0.5T/h，最大不超過3.6T/h。

發明內容

鑒于現有技術所存在的上述問題，本發明旨在公開一種流化床等離子氣化垃圾裝備及其氣化工藝，具有綠色環保、節能降耗的特點。

本發明的技術解決方案是這樣實現的：

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、流化床頂部的等離子體炬；

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℃；

所述流化床頂部的等離子體炬安裝于流化床頂部排煙口處，所述等離子體矩焰心溫度達到3000℃以上；

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。

進一步的，所述流化床氣化爐的爐墻里層為鉻剛玉澆注料層。

本發明進而公開了所述流化床氣化垃圾裝置的氣化工藝，包括如下步驟：

(a)混合氣體生成