生活垃圾的低二噁英等離子氣化-燃燒一體化轉化裝置的制造方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及生活垃圾轉化裝置，尤其涉及一種低二噁英排放的生活垃圾等離子氣 化-燃燒一體化轉化裝置。
【背景技術】
[0002] 我國生活垃圾清運量至2013年已達17238. 6萬噸，受限于昂貴的土地資源，填埋 技術處理壓力巨大。以焚燒為首的熱化學轉化技術由于占地小、減量化程度高、能量可回收 等特點逐漸受到重視，至2013年焚燒技術的垃圾處理量比重已達26. 88 %，但其應用和推 廣受制于二噁英污染物的排放。二噁英污染物（PCDD/F)在焚燒過程中的生成主要有2個 途徑：燃燒區后部的高溫氣相合成和爐膛尾部的低溫催化異相合成。
[0003] 針對焚燒過程中的二噁英生成途徑，研究人員提出了"3T技術"以促進燃燒區域的 充分氧化裂解，控制燃燒煙氣中的烴類組分，同時在爐膛尾部利用"急冷技術"快速通過二 噁英異相催化合成的溫度窗口。但在氣固異相反應條件下，完全的氧化裂解較難實現，煙氣 中未燃盡的烴類組分不可避免，且爐膛尾部氧氣充裕的情況下，易發生迪肯反應大量生成 活性氯，通過氯化烴類形成C-C1，并進一步合成二噁英。因此在實際工程中，仍需通過活性 炭吸附來滿足環保要求，投資和運行成本高昂。
[0004] 鑒于氧對迪肯反應和從頭合成等二噁英合成關鍵反應的促進作用，欠氧條件下的 熱化學轉化技術逐漸受到重視，而等離子氣化技術憑借高度無害化的特點引起了廣泛關 注。目前應用較多的等離子氣化工藝中，多為借助等離子炬產生的高溫、高反應性的氣化介 質，在氣化爐內形成局部超高溫，使整個料床呈熔融狀，從而保障二噁英的完全裂解，同時 熔融后的灰渣以玻璃渣的形式排出爐膛，不具有反應性和污染性。這種方式盡管能保障產 物的清潔，但以巨大的能耗作為代價，目前情況下仍不是一個可持續的解決方案。另一方 面，有研究機構提出僅將等離子用于氣化灰渣的處理，這種方式在保障灰渣玻璃化的同時 有效降低了等離子炬的能耗，但對于料床上層析出的揮發分中的二噁英及其前驅物缺乏有 效的控制。
【發明內容】
[0005] 本發明為了克服上述現有技術存在的缺陷，在保障二噁英控制效果的前提下，提 供了一種能耗低、經濟性好的生活垃圾等離子氣化-燃燒一體化轉化裝置。
[0006] 本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：一種生活垃圾的低二噁英等離子氣 化-燃燒一體化轉化裝置，包括：上吸式氣化爐：包括從上至下依次連接的連續進料裝置、 氣化爐體和旋轉除灰裝置；均相轉化反應器：入口直接密封連接所述的上吸式氣化爐上部 的產氣出口；氣化產氣燃燒器：入口直接密封連接所述的均相轉化反應器的產氣出口。
[0007] 生活垃圾原料通過連續進料裝置進入氣化爐體，發生等離子氣化反應，氣化產氣 進入均相轉化反應器，發生均相轉化反應，均相轉化產物進入氣化產氣燃燒器，進行分級供 氧燃燒，等離子氣化反應過程產生的灰渣由旋轉除灰裝置去除。
[0008] 所述的連續進料裝置包括密封料倉、鎖氣器和進料電機，所述的鎖氣器設置在密 封料倉下部，防止等離子氣化反應產生的氣體進入密封料倉。鎖氣器連接進料電機，通過進 料電機調節鎖氣器的轉速以控制進料速率。
[0009] 所述的旋轉除灰裝置包括旋轉爐蓖和除灰電機，所述的旋轉爐蓖設置在氣化爐體 的底部、灰倉的上方，并連接除灰電機，通過除灰電機調節旋轉爐蓖的轉速以控制氣化灰渣 落入灰倉的速率。灰倉一側設有氣化介質入口，等離子態的氣化介質從該氣化介質入口進 入灰倉，使其中的氣化灰渣熔融并玻璃化，隨后氣化介質從底部進入氣化爐體參與氣化反 應。
[0010] 所述的均相轉化反應器用于創造一個氣化產物均相轉化的反應空間，均相轉化反 應的溫度不低于700°C，停留時間不少于2秒。等離子氣化反應產生的氣體中含有充裕的 H2，在均相轉化反應過程中，氣化產氣中的C-Cl和可能生成C-Cl的活性氯中的Cl在所設計 的反應條件下都將與H結合成穩定的HCl分子，從而實現對C-Cl的抑制。考慮到C-Cl是 二噁英分子中能量最低的鍵，也是二噁英與一般烴類分子的區別所在，這種Cl向HCl的定 向轉移可以從源頭控制二噁英的生成。同時，產氣中的焦油也會由于加氫裂解反應而大量 轉化為小分子烴類。均相轉化反應器外壁布置有夾套，氣化產氣燃燒產生的高溫煙氣可通 過夾套為均相轉化反應提供所需的熱量。
[0011] 所述的氣化產氣燃燒器中，燃燒所需的氧氣采用分級供給的方式，即在氣化產氣 燃燒器上不同位置設置至少兩個氧氣入口分級供氧，目的是為了避免燃燒過程中的富氧氣 氛（空氣過量系數大于0. 7)和高溫條件（溫度高于900°C )的同時滿足。一方面，高溫條 件下〇會奪取HCl分子中的H，使均相轉化中被固定的Cl重新成為活性氯，有機會形成C-Cl 并轉化為二噁英相關物質；另一方面，高溫富氧條件下，有利于熱力型和燃料型氮氧化物的 生成。氣化產氣燃燒產生的高溫煙氣通過均相轉化反應器的夾套，為均相轉化反應提供所 需的熱量。
[0012] 與現有技術相比，本發明具有以下優點：
[0013] (1)采用均相轉化反應器，通過氣化產氣均相轉化的方法，利用其中充裕的氏將 Cl都固定在穩定的HCl分子中，避免C-Cl的形成，從源頭抑制二噁英的生成，抑制效果顯 著；
[0014] (2)氣化產氣的燃燒采用分級供氧的方式，能有效避免高溫條件下HCl中的Cl重 新轉化為活性氯、從而形成C-C1。同時，該燃燒方式還能有效抑制氮氧化物的生成。
[0015] (3)由于均相轉化方法對氣體產物中二噁英的有效控制，等離子僅需用于氣化灰 渣的玻璃化處理，能耗顯著降低，經濟性明顯提高。另一方面，均相轉化所需熱量來源于產 氣燃燒生成的高溫煙氣，進一步提高了系統的熱效率。
【附圖說明】
[0016] 圖1為本發明的結構示意圖；
[0017] 圖2為本發明基礎實驗中得到的氏對C-Cl形成抑制作用的實驗結果；
[0018] 圖中標識為：1密封料倉，2鎖氣器，3進料電機，4氣化爐體，5旋轉爐蓖，6除灰電 機，7氣化介質入口，8灰倉，9產氣出口，10均相轉化反應器，11氣化產氣燃燒器，12第一氧 氣入口，13第二氧氣入口，14煙氣管道。
【具體實施方式】
[0019] 下面對本發明的實施例作詳細說明，本實施例在以本發明技術方案為前提下進行 實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發明的保護范圍不限于下述的實施 例。
[0020] 實施例1
[0021] 如圖1所示，一種生活垃圾的低二噁英等離子氣化-燃燒一體化轉化裝置，包括： 上吸式氣化爐：包括從上至下依次連接的連續進料裝置、氣化爐體4和旋轉除灰裝置；均相 轉化反應器10 :入口直接密封連接上吸式氣化爐上部的產氣出口 9 ;氣化產氣燃燒器11 : 入口直接密封連接均相轉化反應器10的產氣出口；
[0022] 連續進料裝置包括密封料倉1、鎖氣器2和進料電機3,鎖氣器2設置在密封料倉1 下部，防止等離子氣化反應產生的氣體進入密封料倉1。鎖氣器2連接進料電機3,通過進 料電機3調節鎖氣器2的轉速以控制進料速率。
[0023] 旋轉除灰裝置