專利名稱：一種無廢氣排放、無污染的干餾—氣化垃圾處理爐的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種利用兩個低溫干餾碳化爐把處于缺氧狀態下的垃圾干餾，分解出可燃氣體(稱之為“干餾燃氣”)和碳化物殘渣，下方用一個煤氣發生爐，以高溫水蒸汽和空氣作氣化劑，使碳化物燃燒產生高溫，處于高溫狀態下的碳化物把燃燒產生的(X)2和水蒸氣還原，生成水煤氣(⑶和吐)，高溫的水煤氣在上升的過程中為垃圾干餾提供熱量，收集干餾產生的干餾燃氣和水煤氣進行利用的干餾-氣化垃圾處理爐，技術領域屬于環保和節能減排。
背景技術：
過去垃圾處理有填埋、焚燒和綜合利用。垃圾填埋占用土地、污染環境，不宜推廣已成共識；垃圾燃燒在技術上已經成熟，但往往還需要添加助燃劑來幫助垃圾燃燒，而且投資大，運行成本高，最致命的問題是垃圾焚燒不可避免會產生二惡英，受到群眾的強烈反對；垃圾綜合利用處理成本高，堆肥沒有市場，成功案例不多，也難以推廣，在最近國務院批轉16部委《關于進一步加強城市生活垃圾處理工作的意見》中已沒有把垃圾綜合利用作為支持重點，并轉向支持生活垃圾生物質燃氣利用成套技術裝備的開發。今后城市生活垃圾處理的發展方向是生物質燃氣利用，處理技術就是垃圾的干餾技術。過去，我們利用干餾的方法處理生活垃圾，包括已被授予發明專利證書的高溫干餾垃圾焚燒爐(專利號200510085232. 2)和正在實質性審查中的發明專利低溫干餾垃圾碳化爐(專利號200910223401. 2)，它們對于抑制二噁英的產生有著顯著的效果，并且對于降低投資，減少運行成本也有顯著的效果；但高溫干餾產生的可燃氣體沒有被回收，在資源利用方面還略感欠缺；低溫干餾需要燃燒干餾燃氣提供垃圾干餾的熱量，還要借助煤氣發生爐把碳化物轉變為燃氣，在處理工藝方面還可以進一步簡化。為此，本發明在低溫干餾炭化爐和煤氣發生爐的基礎上，提供一種低溫干餾炭化爐和煤氣發生爐相結合，直接把垃圾變成燃氣的沒有廢氣排放、沒有污染的垃圾干餾-氣化處理爐。本發明的目的在于提供一種利用兩個低溫干餾炭化爐和一個煤氣發生爐構成的， 把垃圾直接轉換為混合煤氣的無廢氣排放，無污染的高效率垃圾干餾-氣化處理爐。顯然，一般的煤氣發生爐以煤作為原料生產水煤氣，垃圾干餾產生的碳化物和煤的特性有巨大的差異，例如煤氣發生爐對煤塊的大小有一定的要求，垃圾干餾產生的碳化物肯定不能滿足這種要求，碳化物在一般的煤氣發生爐中料層透氣性不好，煤氣上升的阻力增大，必然形成“中心黑洞”，偏燒甚至滅火故障；其次，垃圾的成分復雜，比煤更容易“結渣”。當垃圾溫度超過200°C以后，垃圾中的塑料等就融化，板結在一起，不僅不透氣，甚至不往下掉，影響垃圾的干餾和氣化；第三，垃圾中含有大量的水分，需要增加垃圾的烘干和預熱的時間，為此就不能不增加爐子的總體高度；第四，垃圾干餾產生的碳化物基本上沒有機械強度，承受上面垃圾的重量，必然透氣性更差，燃燒段就難以燃燒起來等等，都是本發明需要解決的技術問題
發明內容
本發明提供一種低溫干餾炭化爐和煤氣發生爐相結合，先把垃圾在低溫干餾垃圾碳化爐中干餾，生成可燃氣體和碳化物，在煤氣發生爐中以空氣和水蒸氣作氣化劑，燃燒碳化物獲得高溫，在高溫下灼熱的碳化物把燃燒產生的(X)2和高溫水蒸氣還原生成水煤氣，高溫的水煤氣在上升的過程中為垃圾干餾提供熱量，收集干餾產生的干餾燃氣和水煤氣進行利用，直接把垃圾變成燃氣的沒有廢氣排放、沒有污染的垃圾干餾-氣化處理爐。本發明解決其技術問題的技術方案是利用兩個對稱布置的低溫干餾炭化爐組成共同的碳化物出口，下面接一個煤氣發生爐，煤氣發生爐燃燒低溫干餾炭化爐產生的碳化物產生高溫，高溫下的碳化物把燃燒產生的CO2和水蒸汽還原，生成水煤氣(⑶和壓)；再利用高溫的水煤氣給垃圾加熱，提供垃圾干餾的熱量，從爐子的頂端燃氣收集系統收集垃圾干餾產生的干餾燃氣和水煤氣進行利用。為了適應垃圾的含水量大的問題，低溫干餾碳化爐設置豎直的垃圾烘干預熱段，讓垃圾有充分的烘干和預熱時間；其次，在低溫干餾碳化爐的爐壁布滿水煤氣通氣管，從煤氣發生爐的還原層直達低溫干餾碳化爐頂部，高溫的水煤氣在低溫干餾碳化爐傾斜的干餾段把垃圾干餾，生成干餾燃氣和碳化物殘渣，在豎直的烘干預熱段把垃圾烘干、預熱；干餾燃氣通過布置在水煤氣通氣管中間、帶縫隙的干餾燃氣通氣管的縫隙進入干餾燃氣通氣管，在爐子頂部與水煤氣匯合、收集利用；同時，由于傾斜的干餾段不承受烘干預熱段垃圾的重量， 垃圾干餾以后體積減少，所以容易透氣，能保證干餾反應順利進行；第三，一般煤氣發生爐容易結渣，在處理垃圾的時候更容易結渣。因為垃圾中的塑料制品在加熱到200°C以上時就融化，把垃圾粘結起來形成硬殼，垃圾就滯留不動，造成事故。為了克服這一問題，處理爐的頂部設置壓料的液壓缸，保證垃圾下落；第四，在一般的煤氣發生爐中，燃燒層、還原層的高度只有200mm左右，并且是不可控制的，實際上效率很低。在本發明中，煤氣發生爐的燃燒層和還原層碳化物的多少，取決于垃圾進料的多少，是可以控制的控制進入燃燒層和還原層碳化物的多少和氣化劑的供給量，就可以提高燃燒段和還原段的高度，燃燒和氣化的效率將大大提高。本發明的有益效果是1、不產生二噁英因為二噁英的產生需要兩個條件即有氯的存在和有氧化反應。沒有分類的混合生活垃圾含有大量的含氯物質，垃圾焚燒是氧化反應，所以不可避免會產生二噁英。垃圾在低溫炭化爐中不透氣、處于缺氧狀態，高溫的水煤氣通過通氣管把垃圾加熱，就發生分解反應，垃圾中的有機物分解，生成烷類(CmHn)等干餾燃氣和碳化物殘渣，因為干餾不發生氧化反應，即使垃圾中有塑料等含氯物質也不會產生二噁英；干餾留下的碳化物殘渣則掉到煤氣發生爐中燃燒，雖然是氧化反應，但因為燃燒碳化物沒有氯的存在也就不產生二噁英。1、利用高溫的水煤氣使垃圾干餾無需提供熱量，提高資源利用效率垃圾干餾是吸熱反應，需要供給熱量；另一方面碳化物需要加熱到高溫才能把CO2 和水蒸氣還原生成水煤氣，正好利用高溫水煤氣的熱量來使垃圾干餾，這就無需為垃圾干餾提供熱量，提高垃圾資源利用效率。2、垃圾一次轉變為干凈的燃氣，節省碳化物的后續處理
垃圾經過干餾-氣化爐處理，垃圾中的有機物干餾生成可燃氣體、碳化物氣化生成水煤氣，一次就轉變為干凈的燃氣，簡化了垃圾處理工藝過程，和低溫干餾炭化爐相比， 簡化了碳化物的后續處理。3、沒有廢氣排放，不構成對環境的污染每噸垃圾焚燒要產生4000-7000立方米的廢氣，構成對空氣的嚴重污染和氣候的嚴重影響。特別是垃圾焚燒產生的高溫，生成NOx和SOx，對環境的污染和對人類健康的威脅更加嚴重。本發明的干餾-氣化的垃圾處理爐只產生燃氣，不產生廢氣，沒有廢氣排放， 就不構成對環境的污染。4、無需廢氣處理、無需飛灰處理，節省大量投資和運行費用垃圾焚燒不可避免會產生二噁英，二噁英不僅游離于廢氣之中，還有大量的二惡英附著于飛灰之中，因此，垃圾焚燒需要嚴格處理廢氣，更需要收集飛灰進行妥善處理，因此增加大量的投資和運行費用；本發明不產生廢氣，所以無需廢氣處理，不產生二噁英，無需飛灰處理，節省大量投資和運行費用。5、清潔燃氣的應用廣泛，可以有多種選擇垃圾處理的目標是無害化、減量化和資源化。垃圾焚燒的資源化利用只能搞垃圾焚燒發電，垃圾焚燒發電首先需要大量的投資，建設一個垃圾焚燒發電廠比建設一個同樣發電能力的發電廠投資要多得多；其次，垃圾焚燒發電的效率低下，有大量的熱量隨廢氣跑掉；余熱鍋爐和蒸汽輪機的效率低；第三，日處理規模在200噸以下的小規模的垃圾焚燒發電廠，經濟效益低，很難回收投資，不適合建設垃圾焚燒發電廠已成共識；第四，垃圾焚燒發電廠生產不穩定，上網困難。本發明把垃圾轉換為清潔燃氣，用于燃氣發電效率高，直接供應民用燃氣或提供工業鍋爐使用投資少，用來燒磚可以獲得另外的收益，應用廣泛。
圖1是本發明的干餾-氣化垃圾處理爐的結構示意圖；圖2是垃圾低溫干餾碳化爐外壁水煤氣通氣管和干餾燃氣通氣管的結構示意圖；圖中1——煤氣發生爐，II——左低溫干餾碳化爐，III——右低溫干餾碳化爐，1——左低溫干餾碳化爐的干餾段，2——左水煤氣通氣管，3——左低溫干餾碳化爐的烘干預熱段，4——左低溫干餾碳化爐的頂壓塊，5——左低溫干餾碳化爐的推料液壓缸， 6——左低溫干餾碳化爐的垃圾進料口，7——左低溫干餾碳化爐的垃圾緩沖室，8——左低溫干餾碳化爐的內部進料門，9——左低溫干餾碳化爐的壓料液壓缸，10——燃氣出氣口， 11——右低溫干餾碳化爐的壓料液壓缸，12——右低溫干餾碳化爐的內部進料門，13—— 右低溫干餾碳化爐的垃圾緩沖室，14——右低溫干餾碳化爐的垃圾進料口，15——右低溫干餾碳化爐的推料液壓缸，16——右低溫干餾碳化爐的頂壓塊，17——右低溫干餾碳化爐的烘干預熱段，18——右水煤氣通氣管，19——右低溫干餾碳化爐的干餾段，20——煤氣發生爐的還原層，21——煤氣發生爐的燃燒層，22——水冷夾套，23——煤氣發生爐灰渣段， 24——煤氣發生爐出灰的灰盤，25——煤氣發生爐氣化劑的入口，26——低溫干餾碳化爐外壁干餾燃氣通氣管的縫隙，27——低溫干餾碳化爐外壁帶許多縫隙的干餾燃氣通氣管。具體的實施例子根據圖1，垃圾干餾-氣化處理爐由左、右兩個低溫干餾炭化爐(II、III)和一個煤氣發生爐(I)組成，垃圾由抓斗提升，從左、右兩個低溫干餾碳化爐的進料口(6和14)進入
5垃圾緩沖室(7和13)，左、右低溫干餾碳化爐的推料液壓缸(5和1 推進，垃圾被壓縮并封住垃圾緩沖室(7和13)，低溫干餾碳化爐的壓料液壓缸(9和11)上提，低溫干餾碳化爐的內部進料門(8和1 打開，推料液壓缸(5和1 再推進到全行程，把垃圾送入低溫干餾碳化爐，低溫干餾碳化爐的壓料液壓缸(9和11)下壓，同時封住低溫干餾碳化爐的內部進料門(8和12)，推料液壓缸(5和1 返回到初始位置。新的垃圾入爐，推動低溫干餾碳化爐前端已完成干餾反應留下的碳化物，掉入煤氣發生爐(I)的爐膛中，和從煤氣發生爐氣化劑的入口 0 鼓入的氣化劑(空氣和水蒸汽)，在氧化層發生燃燒反應，碳化物燃燒產生的高溫，在還原層OO)把在煤氣發生爐(I)還沒有燃燒的碳化物加熱，灼熱的碳化物是很強的還原劑，把燃燒產生的CO2和水蒸汽(H2O)還原，生成一氧化碳和氫氣(C+C02 —2C0， C+H20 — C(HH2)，即水煤氣。高溫的水煤氣沿著低溫干餾碳化爐外壁水煤氣通氣管O和18) 上升，為低溫干餾碳化爐傾斜的干餾段提供垃圾干餾的熱量，在低溫干餾碳化爐的烘干預熱段把垃圾烘干、預熱，垃圾干餾產生由烷類(CmHn)等組成的干餾燃氣和垃圾中的水分受熱蒸發產生的水蒸汽，透過分布在低溫干餾碳化爐外壁和水煤氣通氣管0和18)并排的干餾燃氣通氣管的縫隙06，參看圖幻，進入干餾煤氣通氣管(27)，干餾燃氣和水煤氣通過燃氣出氣管(9)收集利用，垃圾中的無機成分不能分解，就掉入煤氣發生爐的灰渣層(23)， 從煤氣發生爐出灰的灰盤04)排出爐外，因為已經經過高溫無害化處理，可以用于鋪路、 填埋或者生產建材。至此，實現了垃圾減量化和無廢氣排放、無污染處理同時，還實現了垃圾的資源化。工業的實用性本發明不僅適用于垃圾處理，也適用于秸稈汽化爐以及煤氣發生爐，用于秸稈汽化爐可以擴大規模、提高效率；用于煤氣發生爐可以改善傳熱狀況和透氣性，煤擴大規模和提高煤的利用效率。生活垃圾生物燃氣的轉換技術，還可以利用煤氣人工合成肥料和許多有機物質比垃圾焚燒發電有更好的優越性。
權利要求
1.一種無廢氣排放、無污染的干餾-氣化垃圾處理爐，其技術特征是采用兩個低溫干餾垃圾炭化爐(II和III)和一個兩段式煤氣發生爐(I)組成，低溫干餾垃圾炭化爐(II和 III)設置豎直的垃圾烘干預熱段(3和17)，以保證垃圾在爐子有足夠的時間把垃圾烘干和預熱；低溫干餾炭化爐(II和III)的外壁，交錯布滿水煤氣通氣管O、18)和帶有許多縫隙的干餾燃氣通氣管(27)，直達爐頂匯合通向燃氣出氣管(9)，控制垃圾的進入量和氣化劑的進入量可以控制煤氣發生爐的燃燒和還原情況。
2.根據權利要求1所述的低溫干餾炭化爐，根據爐子的處理規模，其垃圾烘干預熱段 (3和17)的高度從5米 15米，外壁的水煤氣通氣管O、18)與干餾燃氣通氣管(XT)的數量各從20 40根，直通爐頂的燃氣出氣管(9)。
3.根據權利要求1所述的干餾燃氣通氣管、2Τ)帶有許多縫隙( )，縫隙的數量和尺寸，以改善垃圾的透氣性為準。
4.根據權利要求1所述把煤氣發生爐是特殊設計的，它的反應段包括燃燒層和反應層，其高度大于0. 5米，大大提高效率。
5.根據權利要求1所述把煤氣發生爐通過控制垃圾的進入量和氣化劑的進入量來控制反應層的燃燒和還原反應，實現最佳控制。
全文摘要
一種無廢氣排放、無污染的干餾-氣化垃圾處理爐，采用兩個低溫干餾垃圾炭化爐(II和III)和一個兩段式煤氣發生爐(I)組成，低溫干餾垃圾炭化爐(II和III)設置豎直的垃圾烘干預熱段(3和17)，以保證垃圾在爐子有足夠的時間把垃圾烘干和預熱；低溫干餾炭化爐(II和III)的外壁，交錯布滿水煤氣通氣管(2、18)和帶有許多縫隙的干餾燃氣通氣管(27)，直達爐頂匯合通向燃氣出氣管(9)，控制垃圾的進入量和氣化劑的進入量可以控制煤氣發生爐的燃燒和還原情況。
文檔編號C10J3/72GK102504882SQ201110242380
公開日2012年6月20日 申請日期2011年8月23日 優先權日2011年8月23日
發明者余式正 申請人:余式正