氣化法處理廢物的方法及裝置的制作方法

專利名稱：氣化法處理廢物的方法及裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種通過氣化法處理廢物的方法及裝置，更具體地說涉及一種處理廢物的方法及裝置，該方法及裝置通過兩段氣化法回收廢物中的金屬或灰分和氣體，并且得到的金屬或灰分處于可重新利用狀態，氣體主要由一氧化碳(CO)和氫氣(H2)組成，可用作氫氣或氨(NH3)的合成氣。
背景技術：
為了生產硝酸、包括硝酸氨、硫酸氨及尿素在內的化肥、丙烯腈、己內酰胺等，氨是一種大量生產的基本原料。氨是在高壓條件下由氮氣(N2)和氫氣(H2)催化合成的。可以通過天然氣或石腦油的蒸汽重整或通過部分燃燒，即通過烴類如原油、重油、油腳、煤、瀝青或石油焦的氣化來生產氫氣。
由于生產氫氣的大部分原料要從國外進口，致使石油危機之后由氨得到的化學產品在世界市場上已經失去了競爭力。因此急需獲得在國內廉價易得的原料。
直到現在，在處理有機廢物如城市垃圾、包括纖維增強塑料(FRP)在內的塑料廢物、生物廢物以及汽車廢物時，已經習慣于通過焚燒來減小其回收體積，或者是不加處理將其棄置在垃圾填埋場。
因此在不考慮直接利用還是間接利用的情況下，只有少量資源從有機廢物中得到回收以重新利用。
另一方面，由于以下原因，有機廢物的焚燒存在一些缺點直到現在焚燒有機廢物時所使用的還是自動加煤的爐子或流化床爐。但這種焚燒在環境保護方面或資源或能量的回收利用方面是有問題的。更具體地說，會排放大量的廢氣，廢氣中含有較多的空氣以及有毒的二噁英(dioxins)。另外從爐中排出的金屬已經被嚴重氧化，不適于重新利用，并且垃圾填埋場也逐年減少。最近，與灰分熔化設備相結合的廢物處理設備的數目正在增多，但在增加這些廢物處理設備建造成本和/或操作成本時遇到了問題。另外最近形成一種更有效地利用廢物能量的趨勢。
由于垃圾填埋場的缺乏，不加處理地在所需要的場地填埋垃圾變得更困難了，并且從環境保護的角度來說也是不允許的。因此，有害廢物如廢棄汽車的碎屑的填埋問題變得越來越糟。
另外，當大量的蒸汽與氧氣(O2)一起用作流化床反應器中的氣化劑時，操作成本就增加了。即使用作氣化劑的空氣容易得到，但由于合成氨的氮氣量是有限的，從而空氣量也是有限的。
發明描述因此，本發明的一個目的是提供一種通過兩段氣化法處理廢物的方法及裝置，該方法及裝置能夠回收廢物中的資源以重新利用，通過部分燃燒法生產可以合成氨的合成氣，解決了由焚燒或填埋有機廢物所引起的各種問題，并且得到低成本的氫氣或氨合成氣。
為了達到以上目的，按照本發明的一個方面，提供了一種通過氣化法處理廢物的方法，該方法包括在相對較低的溫度下在流化床反應器中使廢物氣化；將流化床反應器中所產生的氣體原料和木炭引入高溫燃燒器；在相對較高的溫度下在高溫燃燒器中生產合成氣；在淋洗除去酸性組分以后通過CO變換反應轉化合成氣；通過氣體分離過程生產氫氣；以及將剩余氣體供給流化床反應器中的流化床。
氣體分離過程可以通過變壓吸附(pressure swing adsorption)或氫氣分離膜進行。
按照本發明的另一方面，提供一種通過氣化法處理廢物的方法，該方法包括在相對較低的溫度下在流化床反應器中使廢物氣化；將流化床反應器中所產生的氣體原料和木炭引入高溫燃燒器；在相對較高的溫度下在高溫燃燒器中生產合成氣；通過CO變換反應轉化合成氣；從CO變換反應得到的氣體中除去酸性組分得到氫氣；將除去酸性組分的部分氣體供給流化床反應器。上述CO變換反應也可以在除去合成氣中的酸性組分后進行。
按照本發明的另一方面，提供一種通過氣化法處理廢物的裝置，該裝置包括在相對較低的溫度下使廢物氣化以生產氣體原料和木炭的流化床反應器；在相對較高的溫度下生產合成氣的高溫燃燒器；用于冷卻合成氣的有水冷卻室；從來自冷卻室的氣體中除去酸性組分的水淋洗室；進行CO變換反應、使來自水淋洗室的氣體中的CO和H2O轉化成CO2、H2的CO變換轉化器；使氣體分離成氫氣和剩余氣體的氣體分離器；將剩余氣體供給流化床反應器的管路。
按照本發明的又一方面，提供一種通過氣化法處理廢物的裝置，該裝置包括在相對較低的溫度下使廢物氣化以生產氣體原料和木炭的流化床反應器；在相對較高的溫度下引入合成氣的高溫燃燒器；用于冷卻所述合成氣的有水冷卻室；進行CO變換反應、使來自所述冷卻室的氣體中的CO和H2O轉化成CO2、H2的CO變換轉化器；從CO變換反應完成后的氣體中除去酸性組分的酸性氣體去除器；以及將部分所述酸性組分供給流化床反應器的管路。
酸性氣體去除室可以設在冷卻室和CO變換轉化器之間。
在本發明中兩段氣化過程可以在常壓下進行，但比較經濟的是在5-90atm、優選為10-40atm的壓力范圍內進行。作為氣化劑，可以使用空氣和/或通過空氣分離得到的氧氣。另外，也可以將蒸汽或二氧化碳(CO2)加入其中。
流化床反應器的流化床層溫度優選在450-950℃的溫度范圍內。廢物的平均熱值下限優選為3500kcal/kg或更大。如果廢物的平均熱值下限為3500kcal/kg或更小，則可以向廢物中加入補償燃料使其平均熱值下限為3500kcal/kg或更大。作為補償燃料，通常使用的化石燃料如煤或石油焦均可使用。
對于本發明中所使用的流化床反應器，優選為循環流型(revolvingflow-type)的流化床反應器。在循環流型的流化床反應器中，通過控制流化氣體的線速度，在流化床中形成流化介質的循環流。在對木炭的分散和破碎功能方面，循環流型的流化床要優于流化氣體線速度均勻的鼓泡型流化床。另外，同外循環的流化床反應器相比，循環流型的流化床反應器結構簡單、尺寸較小。由于要在加壓條件下操作，循環流型的流化床反應器優選為垂直圓筒形。
在高溫燃燒器中，在流化床反應器中生產的含有灰分和木炭的氣體原料在高于灰分熔點的溫度下氣化。高溫燃燒器中的溫度為1200℃或更高。
在本發明中，供給流化床反應器和高溫燃燒器的氧氣總量范圍可以是燃燒理論需氧量的0.1-0.6倍。供給流化床反應器的氧氣量范圍可以是燃燒理論需氧量的0.1-0.3倍。
流化床反應器為減壓操作，因此廢物中的金屬可以在未被腐蝕的狀態下從流化床反應器的底部回收。另外，將高溫燃燒器內的溫度設定為1200℃或更高，從而使高溫燃燒器內的溫度比灰分熔點高50-100℃，因此灰分以熔渣形式從燃燒器的底部排出。
在本發明中，設有將空氣分離成氮氣和氧氣的氣體分離裝置。在生產氨時，可以設有向氨合成反應器提供分離得到的氮氣的裝置、向流化床反應器和/或高溫燃燒器提供分離得到的氧氣的裝置。
用于本發明的廢物可以是城市垃圾、包括纖維增強塑料(FRP)在內的塑料廢物、生物廢物、汽車廢物、低級煤、廢油以及其它燃料如RDF(由棄渣提取的燃料)和由以上廢物制得的SWM(固體-水混合物)。
其它燃料包括通過將城市垃圾粉碎和分級、加入生石灰并壓實造粒得到的由棄渣提取的燃料，和通過將城市垃圾壓碎、加水混合、然后通過熱水反應轉化成油狀燃料而制得的固體-水混合物。生物廢物包括來自自來水廠或污水處理廠的廢物(誤放的材料、篩上的殘余物、污水淤渣等)、農業廢物(稻殼、稻桿、過剩產品等)、林業廢物(鋸末、樹皮、削薄的木料等)、工業廢物(紙漿—碎片等)以及建筑廢物。低級煤包括具有低度熱值的泥煤或選煤時的廢棄物。
本發明也適用于包括油頁巖、食用下腳、動物尸體、廢衣服、廢紙及其它材料在內的有機物。
通過閱讀下面的說明書，并結合附圖，本發明的上述及其它的目的、特征和優點將更加清楚，，附圖通過實施例描述了本發明的優選實施方案。
附圖的簡要說明

圖1為實施本發明第一實施方案的處理方法的裝置簡圖；圖2為實施本發明第二實施方案的處理方法的裝置簡圖；圖3為實施本發明第三實施方案的處理方法的裝置簡圖；圖4為按照本發明的實施方案由廢物合成氨(NH3)的流程圖；圖5為按照本發明的另一實施方案由廢物生產氨(NH3)的過程框圖；圖6為按照本發明的實施方案由廢物生產氫氣(H2)的另一過程框圖；圖7為氣化和燃燒廢物的已知裝置簡圖；圖8為表明RDF在氮氣氛中熱解特性的圖形。
實施本發明的最佳方式下面將參照附圖描述本發明通過氣化法處理廢物的方法及裝置。
在本發明中，可以使用的有機廢物有一種或多種城市垃圾、由棄渣提取的燃料、固體-水混合物、塑料廢物、纖維增強塑料的廢物、生物廢物、汽車廢物、低級煤以及廢油。依據有機廢物的性質，化石燃料如煤或石油焦可以加入到有機廢物中作為補償燃料。
本發明的兩段氣化法為在相對較低溫度下的氣化與相對較高溫度下的氣化的結合，使用流化床反應器進行相對較低溫度下的氣化，使用高溫燃燒器進行相對較高溫度下的氣化。在用于低溫氣化的流化床反應器中，流化床保持在450-950℃的溫度范圍內以進行部分燃燒，也就是使所加入的廢物氣化。廢物中的金屬如鐵或銅可以在未被腐蝕的狀態下從流化床反應器回收。金屬未被氧化的原因在于流化床反應器內形成了低壓。典型的金屬和塑料的組合原料是電纜，在流化床反應器中覆蓋在銅絲表面的塑料被熱解，并被完全除去，只有銅絲在可重新利用的、未被腐蝕的狀態下得到回收。在用于高溫氣化的高溫燃燒器中，來自流化床反應器的含有木炭和焦油的氣體進行部分燃燒，即在1200℃或更高的溫度下瞬時氣化，灰分以熔渣形式從高溫燃燒器底部排出。
在使用渦流型燃燒器作為高溫燃燒器的情況下，可以進行高負荷的燃燒，從而可以減小燃燒器的尺寸。由于渦流產生離心力，木炭燃燒所產生的渣煙附著在燃燒器的內壁上，形成熔渣相，因此可達到80-90％的較高的熔渣回收范圍。這一點減小了設置在燃燒器下游的熱回收裝置及煙塵收集器的負荷。因此優選使用渦流型燃燒器。
在合成氨時，對用于流化床反應器中的氣化劑，用的是蒸汽和空氣分離所得到氧氣的混合物，而空氣分離所得到的氮氣可用于合成氨。低溫分離過程、吸附過程如PSA或TSA、以及使用分離膜的方法均可用于空氣分離。
另外，使用空氣作為部分氣化劑，所生產的氣體中H2與N2的摩爾比為3∶1，從而所生產的氣體可用于合成氨。即，對于供給流化床反應器的氣化劑，為了避免燒結或結塊，必須將氧氣含量減少到20-30％的范圍內。如果使用氧氣和蒸汽的混合物作為氣化劑，則需要較大量的蒸汽。但在生產氨作為最終產品的情況下，可以使用空氣。這是由于如果氮氣存在于所生產的氣體中，并且H2與N2的摩爾比為3∶1，則所生產的氣體恰好可用于合成氨。
在本發明中，該裝置包括用于部分燃燒有機廢物的流化床反應器、用于在高溫條件下使來自于流化床反應器的氣體原料和木炭部分燃燒的高溫燃燒器內的氣化室、用于冷卻來自氣化室的氣體的冷卻室。為了冷卻氣體，優選直接與水接觸冷激氣體。通過直接冷激，1300℃或更高的高溫氣體瞬間冷卻到200℃左右，因此阻止了在下游過程中二噁英再合成，因為高溫氣體迅速通過了適合二噁英再合成的溫度范圍300-500℃，并且用于二噁英再合成的催化劑如CuCl2也通過直接冷激從氣體中完全回收(revolved)。該裝置還包括設置在冷卻室下游用于除去氣體中的HCl和煙塵的淋洗室、用于將氣體中的CO和H2O轉化成CO2和H2的CO轉化器、用于吸收酸性氣體如CO2、H2S和COS的酸性氣體去除室、用于除去對合成氨催化劑有害的CO和CO2或者使CO和CO2變成無害物質的氣體精制室、以及使精制后的H2與N2反應合成NH3的反應器。
另外，該裝置優選包括空氣分離器、以及將分離得到的氧氣引入到流化床反應器和/或高溫燃燒器內的裝置。
作為一種適合于環境保護的代替焚燒法的新型廢物處理技術，開發了一種氣化和高溫燃燒系統，并且，本發明的裝置主要使用這一系統。如果用于廢物處理，該系統具有下列優點1.由于氣體燃燒代替了傳統的固體燃燒，實現了在大約1.3的低空氣比下進行燃燒，并且廢氣量大大減少。
2.由于是高溫燃燒，廢氣中的二噁英及其前體可以被分解。
3.廢物中的灰分可以作為無害熔渣被回收，其中的有害材料不必洗脫除去。因此回收場地(reclaimed land)的使用壽命可以延長，并且回收的熔渣可以用作鋪路材料。
4.由于將二噁英的分解功能和灰分的熔化功能結合進了該系統，使設備的總體尺寸減小，并且其建造成本要比加上上述兩種功能后的傳統焚燒設備低。廢氣量的減少使廢氣處理設備的成本降低。
5.由于在流化床反應器中所生產的氣體、木炭和焦油的能量可以被有效地用于生成熔渣，從而可以節約灰分熔化設備所必須的電能，因此顯著降低了操作成本。
6.該系統可以用于高效發電系統中。
7.金屬如鐵和銅可以在適于重新利用的、未被腐蝕的狀態下回收。
8.由于通過直接冷激冷卻高溫氣化所產生的氣體，在精制后的合成氣中不含二噁英。
盡管使用空氣作為焚燒過程的氧源，但本發明中，將純氧或富氧空氣用于部分燃燒廢物，因此回收得到的可燃氣體主要由CO和H2組成。按照本發明，氣化和高溫燃燒系統可以與氫氣生產設備及氨生產設備結合起來，從而使包括城市垃圾、塑料廢物、纖維增強塑料的廢物、低級煤及廢油在內的有機廢物被大量氣化，因此解決了焚燒或掩埋有機廢物所引起的問題，有效地利用了有機廢物。
優選使用與流化床反應器和高溫燃燒器聯合的氣化和高溫燃燒系統。在流化床反應器中，作為流化介質，沙子如二氧化硅或橄欖石沙、氧化鋁、鐵顆粒、石灰石、白云石等均可使用。
在這些廢物中，城市垃圾、生物廢物、塑料廢物及汽車廢物被粗略粉碎成30cm左右的粒度。由棄渣提取的燃料及固體-水混合物不加處理地加以使用。低級煤被粉碎成40mm或更小的粒度。
上述廢物是分開的，被放入到幾個槽中，并在每個槽中進行良好的攪拌和混合，然后將其供給流化床反應器。可以將槽中的廢物分別供給流化床反應器，也可以混合后供給流化床反應器。
可以按照所要氣化的有機廢物的質量(熱值和濕度)，向廢物中加入煤或石油焦作為補償燃料，來抑制廢物熱值的波動。所加入的補償燃料的量按照廢物質量來確定。按照一個試驗性的計算，從節約角度而言，作為原材料的有機廢物的平均熱值下限為3500kcal/kg或更高。
有機廢物被加入到流化床反應器中，在450-950℃的溫度范圍內在流化床內氣化，并在高溫燃燒器中在1200℃或更高的溫度下進一步氣化。作為氣化劑，氧氣、空氣和蒸氣被混合，如果必要的話可以進行預熱。另外可使用二氧化碳代替蒸汽。在各氣化階段所必需的熱量可以通過廢物的部分燃燒獲得。這稱為“內部取熱型”。在流化床中通過氣化產生氣體、焦油和木炭。在流化床溫度較低的情況下，隨著產生的焦油和木炭比率的增加，所產生的氣體比率下降。熔點高于流化床溫度的金屬未被汽化，與流化介質及碎石一起從流化床反應器的底部排出。所排放的物質供給分級器，被分級成篩子上面的大尺寸的、含有金屬的不可燃物和篩子下面的小尺寸的流化介質。有價值的如金屬被從不可燃物中分離出去，流化介質返回流化床反應器。流化床反應器在其流化床層上部有一個直徑較大的部位，稱為“稀相區(freeboard)”。稀相區可以阻止流化介質和木炭的夾帶作用，從而抑制壓力波動。在本發明中，可以將部分氣化劑加入到稀相區，使稀相區的氣體和木炭在600-950℃的溫度范圍內氣化，而流化床保持在450-650℃的溫度范圍內以回收熔點相對較低的金屬如鋁。在后續的高溫燃燒器中，物質的氣化是在1200℃或更高的溫度下進行的，因此產品氣體主要由H2、CO、CO2、N2和H2O組成。如果不用空氣作為氣化劑，則在產品氣體中不含N2。灰分轉化成熔渣，依次從氣化室的底部排放，并在冷卻室中與水接觸進行冷激，造粒后的熔渣可用作集料或其它建筑材料。
另外，下面將描述使流化床反應器內的流化床保持在450-950℃的溫度范圍的原因。
圖8表明了RDF在氮氣氛中的熱解特性。在流化床反應器內進行的第一階段氣化過程中，希望生成盡可能多的包括氣體和焦油的氣體組分以及盡可能少的包括可燃材料及灰分的固體組分。固體組分即直徑較小的木炭，在流化床反應器中與向上流動的產品氣體一起被輸送到高溫燃燒器中，但直徑較大的固體組分與不可燃物一起從反應器底部排出。
隨著熱解溫度的降低，所產生的固體組分的比率增大。如果所產生的固體組分的比率較高，則為了防止固體組分在流化床內部積累，從反應器底部排放的固體組分的量也相應增大。從反應器排出的固體組分在除去其中的沙子和不可燃物之后可重新利用，但希望減少從反應器排放的固體組分的量。另外，在450℃或更低的溫度下，熱解反應速率極低，未分解的原料傾向于在流化床內積累，因此流化床反應器的操作變得困難了。相反，隨著流化床溫度的上升，所產生的固體組分的比率下降，利于廢物氣化。
但是，熱解的溫度上升會導致流化床產生特殊的問題，如聚結或燒成渣塊。因此，不會引起上述現象的臨界溫度取決于廢物及流化介質的種類，為950℃左右。因此，流化床溫度的最大值設為950℃。
大多數廢物都含有金屬，并且在適合于重新利用的未被腐蝕的狀態下回收金屬是重要的。在金屬中，為回收熔點為660℃的鋁，要求流化床的溫度低于鋁的熔點。
但在加壓條件下進行氣化時，在某些情況下要升高流化床反應器內的氣化溫度，以保證一定的反應速度，甚至以回收鋁為代價。
通常，在生產用作化工原料的合成氣時，氣化是在5-90atm的壓力范圍內進行的。但可以認為氣化是在常壓下進行的，并且產品氣體的精制是在CO變換之后在30-40atm的壓力范圍內進行的。作為流化床反應器的氣化劑，通常使用低溫空氣分離得到的純氧氣(O2)與蒸汽的混合物，但通過除去酸性氣體回收得到的CO2可以加入到氧氣中。通過低溫空氣分離得到的氮氣可用于合成氨(NH3)。另外，空氣可以用作氣化劑的一部分。通過控制氣化劑的組合比例，使在CO變換之后所生產的氣體中H2和N2的比為3∶1，從而有可能將產品氣體直接用于合成氨。但該方法的缺點是產品氣體的流率增大時，會導致氣體精制設備的尺寸增大。
在使用有機廢物作為H2或氨合成氣的原料時，必須保證廢物量并使廢物質量穩定。另外，必須處理好系統操作過程中廢物質量的變化。
為了解決上述問題，按照本發明，當只使用廢物系統不能穩定操作時或者系統處于開車階段時，可以將固體燃料如具有較高熱值和穩定性能的、實際上用于生產H2的煤和石油焦加到廢物中。即通過向廢物中添加煤、石油焦或重油使其總體含量為20-40％，可以使氣化原料具有穩定的質量和數量。當由于操作過程中的某些原因使廢物質量下降，所生產的氣體中H2或CO的濃度降低時，可以通過增加固體燃料的混合比來穩定氣體性質。用于系統中的煤不是屬于廢物的低級煤，而是具有較高熱值的低煙煤或煙煤。
圖7給出了用于焚燒即徹底燃燒廢物過程的氣化和高溫燃燒系統的參考實施例。
圖7所示的裝置包括進料斗1、用于廢物進料的穩態加料器2和其中具有流化床4的流化床反應器3。流化床反應器3具有稀相區5和燃燒器6，并與轉筒篩7相連，轉筒篩7與斗式輸送器8相連。該裝置還包括渦流型高溫燃燒器9，燃燒器9具有一級燃燒室10、二級燃燒室11和熔渣分離室12。渦流型高溫燃燒器9具有燃燒器13。在圖7中，“a”代表有機廢物，“b”代表流化空氣，“b’”代表供給稀相區的空氣，“b″”代表用于高溫燃燒器9的空氣，“c”代表尺寸較大的不可燃物，“d”代表二氧化硅沙，“e”代表所產生的氣體，“e1”代表廢氣，“f”代表熔渣。
如有必要的話，可以將有機廢物“a”粉碎后加入進料斗1，然后通過穩態加料器2供給流化床反應器3。作為氣化劑的空氣“b”由流化床反應器3的底部引入反應器，在流化床反應器3內部分布器上方形成二氧化硅沙的流化床4。
有機廢物“a”被加入到流化床4中，在流化床4的內部與空氣中的氧氣接觸，迅速熱解和氣化，流化床4保持在450-650℃的溫度范圍內。流化介質和不可燃物從流化床反應器3底部排出，并進入到轉筒篩7中，通過轉筒篩7除去不可燃物“c”。分離得到的二氧化硅沙“d”通過斗式輸送器8由流化床反應器3的上端返回流化床反應器。所排放的不可燃物“c”含有金屬。流化床4保持在500-600℃的溫度范圍內，從而可以在未被腐蝕的狀態下回收鐵、銅和鋁。
當廢物“a”在流化床4中氣化時，產生氣體、焦油和木炭。氣體和焦油在流化床反應器3中上升。木炭通過流化床4的攪動作用被磨成粉末。由于木炭有孔并且較輕，可以被向上流動的氣體夾帶。由于流化床3的流化介質是硬的二氧化硅沙，從而促進了木炭的粉末化作用。空氣“b′”鼓風進入到稀相區5，在600-950℃的溫度范圍內使氣體、焦油和木炭氣化，從而使氣體、焦油和木炭轉化成低分子量的組分。
從流化床反應器3排出的產品氣體“e”進入渦流型高溫燃燒器9的第一燃燒室10，在渦流中與預熱過的空氣“b″”混合，在1200℃或更高的高溫下燃燒。在第二燃燒室11中完成燃燒，所產生的廢氣“e1”由熔渣分離室12排出。由于渦流型高溫燃燒室9內溫度較高，木炭中的灰分轉化成渣煙，通過渦流的離心力作用被第一燃燒室10內壁上的熔渣相所截留。內壁上的熔渣向下流動進入第二燃燒室11，其中熔渣“f”從熔渣分離室12的底部排出。第一和第二燃燒室1O和11均設有開車用的燃燒器13。以此方式，燃燒是在大約1.3的空氣比下進行的，同時灰分轉化成熔渣。
下面將參照附圖詳細描述本發明。
圖1為本發明的兩段氣化系統。圖1所示的系統用于生產氨合成氣，壓力范圍為5-90atm。
在下文的說明中，與圖7中相同或類似的元件或部位將使用相同的參考數字來表示。該系統包括流化床反應器3和渦流型高溫燃燒器17。流化床反應器3與巖石進料斗14相連，而進料斗14與篩子15相連。渦流型高溫燃燒器17也與一個巖石進料斗14’相連。篩子15通過流化介質循環管路16與流化床反應器3相連。渦流型高溫燃燒器17內部具有高溫氣化室18和冷卻室19。在圖1中，“a’”代表用作補償燃料的煤或石油焦，“g”代表用作氣化劑的氧氣和空氣的混合物，“g’”代表氧氣。
已被粉碎的廢物“a”經巖石進料斗(未示出)以定常的速率供給流化床反應器3。氧氣和空氣的混合物作為氣化劑“g”從流化床反應器3的底部引入，在流化床反應器3內的分布器上方形成二氧化硅沙的流化床4。廢物“a”進入流化床4，在保持為750-850℃的溫度范圍的流化床4內與氣化劑“g”接觸，在40atm的壓力下迅速熱解和氣化。
流化介質和不可燃物從流化床反應器3的底部排出，通過巖石進料斗14，然后加入到篩15中分離出不可燃物“c”。篩子15下面的二氧化硅沙“d”由包括斗式輸送器在內的流化介質循環管路16輸送，然后經巖石進料斗(未示出)返回流化床反應器3。所排放的不可燃物“c”含有金屬，鐵、銅等可以在未被腐蝕的狀態下得到回收。
當廢物“a”在流化床4中氣化時，產生氣體、焦油和木炭。氣體和焦油被汽化，在流化床反應器3中上升。木炭被流化床4劇烈的攪動作用磨成粉末，然后被向上流動的產品氣體夾帶。由于使用了硬的二氧化硅沙作為流化介質，促進了木炭的粉末化作用。
從流化床反應器3排出的產品氣體“e2”進入渦流型高溫燃燒器17的高溫氣化室18，在其內部的渦流中與氣化劑“g’”接觸，在1300℃或更高的高溫下氣化。由于渦流型高溫燃燒器17內的溫度較高，所產生的氣體內的灰分轉化成渣煙與氣體一起進入冷卻室19。在冷卻室19內，熔渣“f”被冷激成粒狀熔渣，粒狀熔渣經巖石進料斗14’從高溫燃燒器17排出。
圖2為本發明的一個實施方案的簡圖，其中包括流化床反應器、渦流型高溫燃燒器及其外圍設備。圖2所示的裝置用于生產壓力為大約40atm的合成氣。
該裝置包括循環流型的流化床反應器3和渦流型高溫燃燒器17。圖2所示的裝置與圖1所示裝置的區別在于其流化床反應器3是內部循環型的，從流化床反應器3底部排出的物質利用篩子15進行分離，位于篩子上面的大尺寸的不可燃物“c”和位于篩子下面的流化介質d各自獨立地通過巖石進料斗14降壓。這一實施方案具有下列優點即使當粗略粉碎的廢物供給流化床時，這些廢物也會在床層中被消耗掉，而不會積累在床層中。由于木炭均勻分散在流化床中，因而促進了木炭的氣化作用。形成粉末的木炭被流化介質的循環流所夾帶。大尺寸的不可燃物“c”從流化床中順利排出。由于在流化床中不會產生熱點，從而阻止了如聚結或燒成渣塊問題的發生。這里在排放大尺寸的不可燃物時可能會發生問題，但通過首先從流化介質中分離出不可燃物，使大尺寸的不可燃物通過特殊的可以阻止不可燃物架橋的巖石進料斗排放，而細的流化介質則通過通常用于高溫細顆粒的巖石進料斗排放，因此改善了系統的可靠性。
圖3為按照本發明另一實施方案的兩段氣化系統的簡圖，其中包括流化床反應器、渦流型高溫燃燒器及其外圍設備。圖3所示的裝置用于生產壓力為大約40atm的合成氣。
圖3所示的裝置包括循環流型的流化床反應器3和渦流型高溫燃燒器9。圖3所示的裝置與圖2所示的裝置區別在于其中從流化床反應器3排放的物質在經巖石進料斗14降壓后利用篩15進行分離，并且渦流型高溫燃燒器有兩個高溫氣化室10和11。在這一實施方案中，由于估計在廢物中不含大尺寸的不可燃物“c”，因而從流化床反應器底部排放的物質經通常用于高溫細顆粒的巖石進料斗14降壓后，利用篩15分離成不可燃物“c”和流化介質“d”。其高溫燃燒器不是一個單一的垂直圓筒室，而是由垂直室10和外側室11組合而成。因此熔渣可以在燃燒器內停留較長時間，這就可能減少未燃燒的碳并促進低熔點金屬如鋅和鉛的蒸發。
圖4為按照本發明的實施方案從有機廢物生產氨(NH3)的流程圖。
如圖4所示，該過程包括氣化步驟100、CO變換步驟200、酸性氣體去除步驟300、使用液氮的氣體精制步驟400、氨合成步驟500和硫回收步驟600。在圖4中，供給流化床反應器的氣化劑為氧氣和蒸汽的混合物。進行上述過程的裝置包括氣體淋洗器21、低溫空氣分離器23、對有機廢物進行第一階段氣化的流化床反應器24、在高溫下進行第二階段氣化的高溫燃燒器25、CO轉化器36、吸收塔40、冷凝罐41、CO2汽提塔44、H2S汽提塔50、吸收塔53、液氮淋洗器56、冷卻器57。該裝置還包括氮氣壓縮機58、氧氣壓縮機59、合成氣壓縮機60、氨合成塔62、氨冷凍機68、氨分離器70、氨貯存罐72。該裝置進一步包括熱交換器38、39、48、52、64及66、泵30、46及54。在圖4中，符號i、j和q分別代表空氣、氧氣(O2)和硫(S)。
利用空氣分離器23將空氣“i”分離成氧氣“j”和氮氣“k”。分離得到的氧氣經壓縮機59壓縮后，作為氣化劑供給流化床反應器24和高溫燃燒器25。氮氣“k”經壓縮機58壓縮后用于合成氨。通常使用低溫分離方法分離空氣。
在氣化步驟100中，有機廢物“a”和補償燃料“a，”在流化床反應器24中在40atm的壓力下及750-850℃的溫度范圍內進行氣化，然后在高溫燃燒器25中在1200℃或更高的溫度下與氧氣“j”和蒸汽“m”反應進行氣化，產生主要成分為包括CO、H2、H2O和CO2的氣體。高溫燃燒器25內的溫度主要通過控制氧氣的進料速率進行調節。高溫燃燒器25為直接冷激型，在其上部為高溫氣化室18，下部為冷卻室19。產品氣體在冷卻室19內直接與水接觸冷激后從高溫燃燒器25排出。通過冷激，產生大量蒸汽與產品氣體混合。在高溫氣化室18中所產生的大部分熔渣被除去。熔渣和水的漿態混合物被送到熔渣處理過程(未示出)。伴有大量蒸汽的產品氣體由冷卻室19排出后，在文丘里淋洗器(未示出)中進行清洗，然后在氣體淋洗室21中除去其中的煙塵。然后，氣體進入CO變換步驟200。水淋洗器21底部的淋洗水由循環泵30打回冷卻室19，部分淋洗水供給熔渣處理過程(未示出)。
來自氣化步驟100的含有蒸汽的氣體進入CO變換步驟200。通過熱交換器38來自水淋洗器21的氣體與來自第一段催化劑床的氣體進行熱交換而被預熱到適合進行CO變換的溫度，然后進入CO轉化器36。在CO轉化器36中，在催化劑存在的條件下，氣體中的一氧化碳(CO)與伴隨蒸汽(H2O)反應生成氫氣(H2)和二氧化碳(CO2)。CO轉化器36具有兩段催化劑床層。作為例子，第一段催化劑床層的入口氣體溫度為300℃，出口氣體溫度為480℃。
作為例子，第二段催化劑床層的入口氣體溫度為300℃。在第一段和第二段催化劑床層中的總轉化率為90％或更大，出自CO轉化器36的干燥氣體中的CO濃度為1-2％。CO變換反應可以由下式表示
這是一個放熱反應，來自第一段催化劑床層的高溫氣體通過熱交換被進入CO轉化器36的氣體冷卻，然后進入第二段催化劑床層。在第二段催化劑床層中，繼續進行CO變換反應。
通過CO轉化器36的氣體被熱交換器39冷卻到大約40℃，接著在冷凝罐41中分離成冷凝水和氣體，然后與來自于液氮淋洗器56頂部的凈化氣體的一部分進行熱交換，被冷卻到-17℃。然后冷卻氣體進入酸性氣體去除步驟300，在這一步中進行一個物理吸收過程，即甲醇吸收過程(Rectisol process)，從來自CO變換步驟200的氣體中除去包括硫化氫(H2S)、氧硫化碳(COS)和二氧化碳(CO2)在內的雜質。
被冷卻到-17℃的氣體被引入吸收塔40，在吸收塔40中酸性氣體與大約-60℃的液體甲醇逆流接觸而被吸收。從而由吸收塔40排出的氣體所含有的二氧化碳(CO2)范圍為10-20ppm、硫化氫(H2S)為大約0.1ppm。在用作吸收劑的甲醇除去酸性氣體后，甲醇的溫度上升，其吸收能力下降。因此從吸收塔40中采出甲醇，利用氨冷卻劑和冷卻后的甲醇冷卻，然后返回吸收塔40。
在從吸收塔40采出的甲醇中，除了二氧化碳(CO2)和硫化氫(H2S)外，還溶有氫氣(H2)和一氧化碳(CO)。為了從甲醇中回收氫氣(H2)和一氧化碳(CO)，解除甲醇的壓力，使其中的氫氣(H2)和一氧化碳(CO)蒸發。蒸發了的氫氣和一氧化碳由循環壓縮機壓縮。另一方面，為了回收被甲醇吸收的高純度的二氧化碳(CO2)，甲醇被加入到CO2汽提塔44中，然后在其中降壓并利用氮氣進行汽提，從而甲醇中的二氧化碳(CO2)大部分被蒸發，如有必要的話還要進行回收。回收得到的二氧化碳可用于合成尿素或生產液體二氧化碳。
從CO2汽提塔44的底部采出的含有冷凝硫化氫(H2S)的甲醇由泵46送入熱交換器48。經熱交換器48預熱后，甲醇進入到H2S汽提塔50，在塔50中利用蒸汽間接再生甲醇。從H2S汽提塔50頂部排出的富含硫化氫的氣體由熱交換器52冷卻，然后供給硫回收步驟600，在其中回收硫“q”。從H2S汽提塔50底部采出的甲醇被冷卻，然后由循環泵54送到吸收塔40的頂部。
來自吸收塔40的富含氫氣的氣體含有少量一氧化碳(CO)和微量二氧化碳(CO2)，該氣體通過吸收塔53除去其中的甲醇和二氧化碳，并被冷卻器57冷卻到大約-190℃，然后被加入液氮淋洗器56。在使用液氮的氣體精制步驟400中，利用過冷液氮清洗含有痕量一氧化碳(CO)、二氧化碳(CO2)、氬(Ar)和甲烷(CH4)的進料氣體，以除去這些氣體成分。氫氣不被液氮吸收，因為氫氣的沸點比氮氣低。因此從液氮淋洗器56頂部得到的純化后的富含氫氣的氣體中含有氮氣。
從液氮淋洗器56頂部得到的純化后的氣體在通過冷卻器57之后，與經壓縮機58壓縮后的高壓氮氣混合，從而將氫氣與氮氣的摩爾比調整到3左右以適合于合成氨，并將混合后的氣體供給氨合成步驟500。經壓縮機58壓縮的部分氮氣被冷卻器57冷卻并液化，然后供給液氮淋洗器56，在液氮淋洗器56中，所加入的氮氣與從液氮淋洗器56底部加入的氣體逆流接觸，并且氣體中包括一氧化碳(CO)、二氧化碳(CO2)、氬(Ar)和甲烷(CH4)在內的雜質被液氮吸收除去。吸收了雜質如一氧化碳(CO)、二氧化碳(CO2)、氬(Ar)和甲烷(CH4)的液氮從液氮淋洗器56的底部采出，降壓后用作鍋爐燃料。作為例子，由氣體精制步驟400提供的氣體在壓縮機60的第一段中被壓縮至150atm，然后壓縮氣體與來自氨分離器70的循環氣體混合。然后混合氣體在壓縮機60的第二段中被壓縮至165atm，然后供給氨合成塔62。氨合成塔有兩段由鐵基催化劑構成的催化劑床層。氨合成塔62的入口氣體壓力為164atm，溫度為250℃。在合成氣通過催化劑床層時進行氨合成反應。該反應由下式表示
在氣體通過催化劑床層的同時，其溫度會超過500℃，但它又被引入到氨合成塔62中的冷循環氣體所冷卻。
來自氨合成塔62的氨壓力為160atm，溫度為450℃。氨被熱交換器64和66冷卻到室溫左右，然后進一步被氨冷凍機68冷卻，從而大部分的氨被冷凝。冷凝后的氨在氨分離器70中被分離成液氨和氣體，液氨進入氨貯存罐72。分離得到的氣體進入壓縮機60的第二段，被壓縮至165atm的壓力，然后加入到氨合成塔62中循環使用。
在上述過程中，使用氧氣和蒸汽的混合物作為氣化劑。但氣化劑并不限于上述種類，也可以使用空氣與氧氣的混合物。在這種情況下，空氣量取決于合成氨所需要的氮氣量。由于產品氣體包括合成氨所需要的氮氣，對于使用液氮的氣體精制過程來說，甲烷化作用是優選的。
圖5的方框圖表示了一個過程，其中通過廢物兩段氣化所得到的產品氣體被分離成氫氣和剩余氣體，并且所得到的剩余氣體被重新用作流化床反應器110的流化氣體。如圖5所示，該過程包括在流化床反應器110中的第一氣化段、在渦流型高溫燃燒器112中的第二氣化段、水淋洗器114、酸性氣體去除步驟116、CO變換步驟118、氫氣分離步驟120、循環氣體壓縮機122。在圖5中，“a”代表廢物，“g’”代表氧氣。
在低溫流化床反應器110中，被粉碎成所要求的粒度的廢物在硬的二氧化硅沙流化床的上方加入。作為氣化劑，氧氣“g’”和流化氣體(詳見下文)加入到流化床反應器110的下部。流化床保持在450-950℃的溫度范圍內。在這些條件下，通過部分氧化，廢物被迅速熱解和氣化。
在流化床反應器110中，通過廢物“a”的氣化產生氣體、焦油和木炭。大部分的焦油和木炭被向上流動的產品氣體夾帶進入渦流型高溫燃燒器112，然后在1350℃的溫度和40atm的壓力下，通過部分氧化被分解成未精制的氣體，該氣體主要由一氧化碳(CO)、二氧化碳(CO2)、氫氣(H2)和水(H2O)組成。在渦流型高溫燃燒器112下部的冷卻室中，高溫未精制氣體被冷激，然后在水淋洗器114中淋洗除去雜質如氯化氫(HCl)和灰塵。
在酸性氣體去除步驟116中，從氣體中除去酸性氣體如二氧化碳(CO2)、硫化氫(H2S)和氧硫化碳(COS)。在后續的CO變換步驟118中，在催化劑存在的條件下，通過CO變換反應，CO和H2O轉化成H2和CO2。如果必要的話，在CO變換步驟118中，在飽和器(未示出)中將用于CO變換的蒸汽加入到氣體中。
由于將脫硫后的氣體提供給CO變換步驟，高溫轉化催化劑(Fe基)或低溫催化劑(Cu基)均可用作CO變換的催化劑，因此改進了CO變換速率。來自CO變換步驟118的精制氣體由H2、CO2、H2O和少量CO組成，利用變壓吸附法或氫氣分離膜將該氣體分離成高純度的H2和剩余氣體，剩余氣體主要由CO2和CO組成。剩余氣體由循環氣體壓縮機122壓縮，然后與來自流化床反應器110底部作為流化氣體一部分的氧氣g’一起進入流化床反應器110。
如果使用大量的蒸汽作為氣化劑，裝置的操作成本就會增加。相反，如果使用空氣作為氣化劑，產品氣體就會含有大量氮氣。為了避免上述缺點，優選將剩余氣體重新用作氣化劑的一部分。將來自空氣分離裝置(未示出)的N2加入到由氫氣分離步驟120分離出來的氫氣中，并且輸送到氨合成步驟。另外也可以在未加入N2時從氫氣分離步驟120采出H2。
在上述任一實施方案中，希望除了N2和H2外，惰性氣體的含量盡可能小，從而減少凈化氣的用量。在本發明的兩段氣化法中，當在低溫流化床反應器110中使廢物“a”熱解和氣化時，產品氣體含有大量的烴。在渦流型高溫燃燒器112中，產品氣體部分燃燒并與蒸汽反應轉化成CO、CO2、H2和H2O。當渦流型高溫燃燒器112內的氣化溫度不夠高時，從渦流型高溫燃燒器112排出的產品氣體含有未反應的烴如CH4或C2H4。當在后續步驟中進行甲烷化過程時，未反應的烴作為氨合成步驟的惰性氣體。因此，為了減少未反應的烴量，渦流型高溫燃燒器112內的氣化溫度優選為1300℃或更高。
圖6的方框為本發明的圖5的另一實施方案。在從來自氣體凈化步驟的產品氣體中分離出氫氣之后，剩余的酸性氣體主要是CO2，該氣體作為流化氣體被重新用于流化床反應器。如圖6所示，該過程包括流化床反應器110內的第一段氣化、渦流型高溫燃燒器112內的第二段氣化、水淋洗器114、酸性氣體去除步驟(第一個)116、CO變換步驟118、酸性氣體去除步驟(第二個)121、循環氣體壓縮機122。在圖6中，“a”代表廢物、“g’”代表氧氣。
已粉碎成所要求的粒度的廢物“a”被加入到流化床反應器110內硬的二氧化硅沙流化床的上方。流化床反應器110的內部壓力為40atm左右。
作為氣化劑，氧氣“g’”和由循環氣體壓縮機122供給的流化氣體(詳見下文)一起加入流化床反應器110的下部。流化床的溫度保持在450-950℃的溫度范圍內。在這些條件下，通過部分氧化，廢物迅速熱解和氣化。
在流化床反應器110內，通過廢物“a”的氣化，產生氣體、焦油和木炭。大部分木炭被磨成粉末，被向上流動的氣體夾帶進入高溫燃燒器112，并在高溫燃燒器中在1350℃的溫度下及40atm的壓力下通過部分氧化被分解成未精制的氣體，該氣體主要由CO、CO2、H2和H2O組成。在渦流型燃燒器112下部的冷卻室中高溫未精制氣體被冷激，然后在水淋洗器中淋洗除去雜質如氯化氫(HCl)和灰塵。
在酸性氣體去除步驟(第一個)116中，從氣體中除去酸性氣體如CO2、H2S和COS。在后續的CO變換步驟118中，在催化劑存在的條件下，通過CO變換反應，CO2和H2O轉化成H2和CO2。在CO變換步驟118中，在飽和器(未示出)中將用于CO變換的蒸汽被加入到氣體中。
在CO變換步驟118中所生產的精制氣體中含有H2、CO2、H2O和少量CO，在酸性氣體去除步驟(第二個)121中，除去其中的CO2，從而得到主要含有H2的氣體。在酸性氣體去除步驟121中所除去的CO2由循環氣體壓縮機122壓縮，然后與作為流化氣體的一部分的氧氣“g’”一起加入到流化床反應器110的底部。所得到的氣體主要含有H2，可以在未加入N2的情況下采出。另外，加入N2后，H2被送入到氨合成步驟生產氨。對所得到的H2的用途及應用沒有限制。
如上文所述，按照本發明通過兩段氣化法處理廢物的方法和裝置具有下列優點1.可以利用我們國家廉價易得的有機廢物生產合成氨(NH3)的原料氫氣。因此氫氣的生產成本顯著降低。
2.通過氣化有機廢物生產氫氣，可以解決傳統的焚燒處理法所帶來的各種問題。即廢氣量大大減少，二噁英及其前休不再產生。另外，由于廢物中的灰分轉化成無害的熔渣，可以延長回收場地的使用壽命，并且回收得到的熔渣可以用作鋪路材料。
3.金屬如鐵或銅可以在適于重新利用的、未被腐蝕的狀態下得到回收。
從有效利用廢物以及環境保護的角度來看，氣化設備、氫氣生產設備以及氨合成設備相互鄰接設置，在利用原料方面有機結合，從而強化了所有設備作為整個系統的功能。
4.通過對廢物使用補償燃料如煤或石油焦，可能解決廢物質量和數量的波動問題。具體來說，通過增大補償燃料的混合比例，氣化設備可以穩態操作，產品氣體的性質不會變壞。
5.在兩段氣化過程中所生產的氣體被精制和分離成氫氣和剩余氣體，剩余氣體含有一氧化碳和二氧化碳，因此所獲得的剩余氣體可以重新用作流化床反應器內的流化氣體。因此，可以解決裝置放大所引起的流化氣體短缺問題。
盡管已經詳細描述了本發明的一些優選實施方案，應當理解的是，在不偏離所附的權利要求的范圍時，可以對本發明進行各種變化及改進。
工業實用性本發明適用于廢物處理系統，其中通過兩段氣化法處理廢物如城市垃圾、塑料廢物或生物廢物，回收廢物中的金屬或灰分以及氣體，并且金屬或灰分處于可重新利用狀態，氣體主要由一氧化碳(CO)和氫氣(H2)組成，可以用作氫氣或氨(NH3)的合成氣。
權利要求
1.一種通過氣化法處理廢物的方法，該方法包括在低溫條件下在流化床反應器中使廢物氣化；將所述流化床反應器中所產生的氣體原料和木炭引入到高溫燃燒器中；在高溫條件下在所述高溫燃燒器中生產氣體；在除去酸性組分之后，使所述氣體進行CO變換反應；將通過CO變換反應所得到的氣體分離成H2和剩余氣體；以及將所述剩余氣體作為流化氣體供給流化床反應器。
2.如權利要求1的方法，其中所述的分離過程是通過變壓吸附或氫氣分離膜進行的。
3.如權利要求1的方法，其中所述的高溫燃燒器包括一個渦流型高溫燃燒器。
4.如權利要求1的方法，其中所述的流化床反應器包括一個循環流型的流化床反應器。
5.如權利要求1的方法，其中在所述流化床反應器中的所述氣化階段和在所述高溫燃燒器中的所述氣化階段均是在5-90atm的壓力范圍內進行的。
6.如權利要求1的方法，其中在所述流化床反應器內的所述低溫處于450-950℃的范圍內。
7.如權利要求1的方法，其中在所述高溫燃燒器內的所述高溫為1200℃或更高。
8.如權利要求1的方法，其中所述廢物的平均熱值下限為3500kcal/kg或更大。
9.如權利要求1的方法，其中當所述廢物的所述平均熱值下限為3500kcal/kg或更低時，向所述廢物中加入補償燃料，使所述的平均熱值下限為3500kcal/kg或更大。
10.如權利要求1的方法，其中氧氣或氧氣與蒸汽的混合物用作所述流化床反應器的氣化劑，氧氣或氧氣與蒸汽的混合物用作所述高溫燃燒器的氣化劑。
11.一種通過氣化法處理廢物的方法，該方法包括在低溫條件下在流化床反應器中使廢物氣化；將所述流化床反應器中所產生的氣體原料和木炭引入到高溫燃燒器中；在高溫條件下在所述高溫燃燒器中生產氣體；使所述氣體進行CO變換反應；從來自CO變換反應的氣體中除去酸性組分以得到H2；將除去的部分酸性組分作為流化氣體供給所述流化床反應器。
12.如權利要求11的方法，其中所述的高溫燃燒器包括一個渦流型高溫燃燒器。
13.如權利要求11的方法，其中所述的流化床反應器包括一個循環流型的流化床反應器。
14.如權利要求11的方法，其中在所述流化床反應器中的所述氣化階段和在所述高溫燃燒器中的氣化階段均是在5-90atm的壓力范圍內進行的。
15.如權利要求11的方法，其中在所述流化床反應器內的所述低溫處于450-950℃的范圍內。
16.如權利要求11的方法，其中在所述高溫燃燒器內的所述高溫為1200℃或更高。
17.如權利要求11的方法，其中所述廢物的平均熱值下限為3500kcal/kg或更大。
18.如權利要求11的方法，其中當所述廢物的所述平均熱值下限為3500kcal/kg或更低時，向所述廢物中加入補償燃料，使所述的平均熱值下限為3500kcal/kg或更大。
19.如權利要求11的方法，其中氧氣或氧氣與蒸汽的混合物用作所述流化床反應器的氣化劑，氧氣或氧氣與蒸汽的混合物用作所述高溫燃燒器的氣化劑。
20.如權利要求11的方法，其中氧氣和空氣的混合物或氧氣、空氣與蒸汽的混合物用作所述流化床反應器的氣化劑，氧氣或氧氣與蒸汽的混合物用作所述高溫燃燒器的氣化劑，從而在所述高溫燃燒器中產生的所述氣體含有CO、H2和N2，并且CO和H2的加和與N2的摩爾比約為3。
21.一種通過氣化法處理廢物的方法，該方法包括通過兩段氣化法，將已經粉碎成所要求的粒度范圍的廢物氣化，產生氣體；以及通過CO變換反應使所產生的氣體轉化成氫氣。
22.如權利要求21的方法，其中所述的廢物包括一種或多種城市垃圾、由棄渣提取的燃料、固體-水混合物、塑料廢物、生物廢物、汽車廢物和低級煤。
23.如權利要求21的方法，其中所述的兩段氣化是低溫氣化與高溫氣化的結合，并且所述的低溫氣化是利用循環流型的流化床層進行的，所述的高溫氣化是利用渦流型高溫燃燒器進行的。
24.一種通過氣化法處理廢物的裝置，該裝置包括在低溫下使廢物氣化以生產氣體原料和木炭的流化床反應器；在高溫燃燒器中，在高溫下使所述氣體原料和木炭氣化的高溫氣化室；在高溫燃燒器中，用于冷激所述氣體的有水的冷卻室；從來自所述冷卻室的所述氣體中除去酸性組分的設備；進行CO變換反應、變換來自除酸設備的氣體的CO變換反應器；將來自所述CO變換反應的氣體分離成氫氣和剩余氣體的分離設備；將所述剩余氣體作為流化氣體供給所述流化床反應器的供給管路。
25.如權利要求24的裝置，其中所述的高溫燃燒器包括一個渦流型高溫燃燒器。
26.如權利要求24的裝置，其中所述的流化床反應器包括一個循環流型的流化床反應器。
27.如權利要求24的裝置，其中在所述流化床反應器內的所述低溫處于450-950℃的范圍內。
28.如權利要求24的裝置，其中在高溫燃燒器內的高溫為1200℃或更高。
29.一種通過氣化法處理廢物的裝置，該裝置包括在低溫下使廢物氣化以生產氣體原料和木炭的流化床反應器；在高溫燃燒器中，在高溫下生產氣體的高溫氣化室；在高溫燃燒器中，用于冷激所述氣體的有水的冷卻室；進行CO變換反應、變換來自所述冷卻室的氣體的CO變換反應器；從來自所述CO變換反應的所述氣體中除去酸性組分的設備；以及將所述酸性組分的一部分作為流化氣體供給所述流化床反應器的供給管路。
30.如權利要求29的裝置，其中所述的除酸設備設置在所述冷卻室和所述CO變換反應器之間。
31.如權利要求29的裝置，其中所述的高溫燃燒器包括一個渦流型高溫燃燒器。
32.如權利要求29的裝置，其中所述的流化床反應器包括一個循環流型的流化床反應器。
33.如權利要求29的裝置，其中在所述流化床反應器內的所述低溫處于450-950℃的范圍內。
34.如權利要求29的裝置，其中在所述高溫燃燒器內的所述高溫為1200℃或更高。
全文摘要
一種處理廢物的方法及裝置,該方法及裝置通過兩段氣化法回收廢物中的金屬或灰分和氣體,并且得到的金屬或灰分處于可重新利用狀態,且氣體含有一氧化碳(CO)和氫氣(H
文檔編號C10J3/66GK1253577SQ97182129
公開日2000年5月17日 申請日期1997年10月22日 優先權日1997年4月22日
發明者藤村宏幸, 平山詳郎, 藤并晶作, 高野和夫, 入江正昭, 廣勢哲久, 永東秀一, 大下孝裕, 福田俊男 申請人:株式會社荏原制作所, 宇部興產株式會社