[發(fā)明專利]氧熱法垃圾熔融及氣化制合成氣的方法及垃圾熔融氣化爐

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202310043354.3
• 申請日: 2023-01-29
• 公開（公告）號: CN115926849A
• 公開（公告）日: 2023-04-07
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 徐才福;劉波;陳鋼;張志華;楊小林;楊巍巍;獨巖
• 申請（專利權(quán)）人: 中國五環(huán)工程有限公司
• 主分類號: C10J3/66
• 分類號: C10J3/66;C10J3/72
• 代理公司: 武漢開元知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 42104
• 代理人: 涂潔

本發(fā)明涉及一種氧熱法垃圾熔融及氣化制合成氣的方法及垃圾熔融氣化爐，所述垃圾氣化爐包括上段的氣化反應(yīng)室、下段的反應(yīng)熔融室和熔融池，所述反應(yīng)熔融室的上段連接熱解通道，所述氣化反應(yīng)室頂部經(jīng)連接通道連接激冷室，熔融池經(jīng)排渣口下降管連通渣水冷卻池，其中，所述反應(yīng)熔融室設(shè)有多個熔融燒嘴，所述熔融燒嘴的噴口由中心噴氧槍和外周噴嘴組成，所述中心噴氧槍噴出氧氣，外周噴嘴出噴輔助氧氣和燃料在反應(yīng)熔融室內(nèi)混合，控制中心噴氧槍噴出的氧氣流速≥200m/s。本發(fā)明工藝簡單、氣化效率高、排放低、設(shè)備投資和運行成本低、設(shè)備使用壽命長、節(jié)能降耗，特別適用于經(jīng)壓縮的塊狀垃圾物料的減量化、無害化和資源化利用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及垃圾氣化領(lǐng)域，具體的說是一種氧熱法垃圾熔融及氣化制合成氣的方法及垃圾熔融氣化爐。

背景技術(shù)

為了滿足垃圾的減量化、無害化和資源化處理，實現(xiàn)無三廢排放，世界先進(jìn)發(fā)達(dá)國家如日本、美國、英德國等采用等離子熔融或富氧熔融技術(shù)處理垃圾，但由于高溫熔融處理對耐火材料的要求高，等離子槍或燒嘴壽命短，目前商業(yè)化成功運行的裝置很少。

由此可見，由于垃圾的多樣性、成分復(fù)雜、熱值不同、含鹽量不同、含水量、含灰量變化大，很難選擇具有垃圾適應(yīng)性廣，工藝流程短、設(shè)備投資省、沒有“三廢”排放，并且能夠得到優(yōu)質(zhì)的合成氣供下游工序使用的工藝裝置，特別是很難找到能適應(yīng)我國分類不徹底，能夠長周期穩(wěn)定運行的垃圾熔融處理的關(guān)鍵設(shè)備-垃圾熔融氣化爐。解決垃圾熔融氣化爐的耐高溫熔渣侵蝕和腐蝕的材料和結(jié)構(gòu)、熔融氣化用燒嘴的長周期使用壽命、高溫熔渣排放的堵塞、合成氣通道積灰的問題是目前本領(lǐng)域技術(shù)人員一直致力于研究的方向。

公開號109210541A公開了一種兩段式垃圾熔融氣化爐，包括上段的氣化室和下段的熔融焚燒室，熔融焚燒室與氣化室通過喉口連接；氣化室和熔融焚燒室上分別設(shè)有垃圾進(jìn)料入口，熔融焚燒室上設(shè)有氧氣噴嘴；垃圾熔融室底部設(shè)有排渣口，氣化室頂部的燃?xì)獬隹谕ㄟ^導(dǎo)管與旋風(fēng)分離器相連，旋風(fēng)分離器底部的回料器通過回料腿與熔融焚燒室連通。該技術(shù)方案通過兩段式設(shè)計實現(xiàn)垃圾熔融焚燒與氣化有限分割，徹底分離垃圾中有毒有害物質(zhì)，垃圾底渣以玻璃渣形式可被回收利用，但仍存在以下問題：

(1)上述方案中的垃圾原料被破碎后直接由大料倉送入進(jìn)料裝置，是一種較為松散狀態(tài)的物料，易于與氧充分接觸反應(yīng)，實現(xiàn)氧與熱解渣的充分燃燒，從而保證反應(yīng)熔融室的溫度；但垃圾的能量密度低，所需的焚燒熔融室大。大量的水分蒸發(fā)需要消耗大量的氧與含碳物質(zhì)反應(yīng)產(chǎn)生的熱量，能耗大，所產(chǎn)生的合成氣有效氣體成分含量低。

(2)氣化反應(yīng)室的側(cè)壁通常會設(shè)置氣化燒嘴噴入富氧空氣或純氧使垃圾熱解，發(fā)生還原反應(yīng)生成高溫合成氣并維持氣化反應(yīng)室內(nèi)的溫度。但操作中發(fā)現(xiàn)，氣化爐在開車升溫過程中，由于垃圾的成分不穩(wěn)定性，水含量高，氣化反應(yīng)室出口溫度難以快速穩(wěn)定在900℃以上，會使出氣化反應(yīng)室的合成氣中攜帶二噁英等有害物質(zhì)，導(dǎo)致開車時間長、能耗大的問題。

(3)出氣化反應(yīng)室的高溫合成氣或者采用濕法除塵得到黑水，或者采用干法除直接送入旋風(fēng)分離器除塵。濕法除塵得到的黑水中含塵量遠(yuǎn)高于煤氣化工藝，后處理工藝復(fù)雜、成本高昻，不利于環(huán)保；高溫干法除塵雖然能夠回收干粉，但由于處理對象是高達(dá)1000℃以上的高溫合成氣，這對旋風(fēng)分離器的耐高溫性能要求極高，使用壽命較短，導(dǎo)致設(shè)備投資和運行成本增加。

(4)出氣化反應(yīng)室的高溫合成氣直接送入旋風(fēng)分離器除塵，雖然能夠回收部分干粉，但氣體中攜帶的大部分灰的粒徑小于10微米，旋風(fēng)分離器除塵效率低，導(dǎo)致下游廢水處理系統(tǒng)特別困難。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了解決上述技術(shù)問題，提供一種方法簡單、反應(yīng)效率高、可靠性好、設(shè)備投資和運行成本低、能耗低的氧熱法垃圾熔融及氣化制合成氣的方法。

本發(fā)明還提供一種結(jié)構(gòu)簡單、易于控制、投資和運行成本低、使用壽命長的垃圾熔融氣化爐。