專利名稱：一種用于垃圾處理的新型垃圾干餾—氣化處理爐的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種利用處于缺氧狀態(tài)下把垃圾干餾，分解出可燃?xì)怏w(稱之為“干餾燃?xì)狻?和碳化物殘渣，利用高溫水蒸汽和空氣作氣化劑，使干餾產(chǎn)生的碳化物燃燒產(chǎn)生熱量，處于高溫狀態(tài)下的碳化物把燃燒產(chǎn)生的(X)2和水蒸氣還原，生成水煤氣(CO和H2)， 收集干餾燃?xì)夂桶胨簹膺M(jìn)行利用的垃圾干餾-氣化處理爐，技術(shù)領(lǐng)域?qū)儆诃h(huán)保和節(jié)能減排。
背景技術(shù)：
垃圾處理過去有填埋、焚燒和綜合利用。垃圾填埋占用土地、污染環(huán)境，不宜推廣已成共識；垃圾燃燒方式在技術(shù)上已經(jīng)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(yùn)行成本高，最致命的還是垃圾焚燒不可避免會產(chǎn)生二惡英，受到群眾的強(qiáng)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，最近國務(wù)院批轉(zhuǎn)的16部委《關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)城市生活垃圾處理工作的意見》已經(jīng)不列入國家支持的重點。過去我們利用干餾的方法處理生活垃圾，包括已授予專利證書的高溫干餾垃圾焚燒爐(專利號200510085232. 2)和正在實質(zhì)性審查中的發(fā)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(chǎn)生有著顯著的效果，并且對于降低投資，減少運(yùn)行成本也有效果顯著；但高溫干餾產(chǎn)生的干餾燃?xì)鉀]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?xì)馓峁├绅s的熱量，還需要借助煤氣發(fā)生爐把碳化物轉(zhuǎn)變?yōu)樗簹?，在處理工藝方面還可以進(jìn)一步簡化。為此，本發(fā)明在低溫干餾炭化爐和兩段式煤氣發(fā)生爐的基礎(chǔ)上，提供一種適合于垃圾處理，直接把垃圾變成混合煤氣的沒有廢氣排放、沒有污染的垃圾干餾-氣化處理爐。一般的兩段式煤氣發(fā)生爐以煤為原料生產(chǎn)水煤氣，垃圾干餾產(chǎn)生的碳化物和煤的特性有巨大的差異首先，煤氣發(fā)生爐對煤塊的大小有一定的要求，垃圾干餾產(chǎn)生的碳化物肯定不能滿足這種要求，所以碳化物在一般的兩段式煤氣發(fā)生爐中料層透氣性不好，煤氣上升受阻，必然形成“中心黑洞”，偏燒甚至滅火的故障；其次，垃圾的成分復(fù)雜，比煤更容易 “結(jié)渣”。當(dāng)垃圾溫度超過200°C以后，垃圾中的塑料等就融化，板結(jié)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(yù)熱的時間，就不能不增加爐子的總體高度；第四，煤有足夠的強(qiáng)度，能夠保證煤層通氣， 垃圾干餾產(chǎn)生的碳化物基本上沒有機(jī)械強(qiáng)度，還承受上面垃圾的重量，透氣性更差，燃燒段就難以燃燒起來等等，所以不能直接使用一般的煤氣發(fā)生爐。本發(fā)明的目的在于提供一種能夠適用于垃圾干餾-氣化處理，即把垃圾干餾，生成干餾氣體和碳化物，然后燃燒碳化物獲得高溫，在高溫下灼熱的碳把燃燒產(chǎn)生的(X)2和高溫水蒸氣還原，生成半水煤氣的新型垃圾干餾-氣化處理爐

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明在兩段式煤氣發(fā)生爐的基礎(chǔ)上，提供一種能適應(yīng)垃圾處理的要求，把垃圾直接轉(zhuǎn)換為混合煤氣的新型高效率兩段式垃圾干餾-氣化處理爐。本發(fā)明解決其技術(shù)問題的技術(shù)方案是新型的垃圾干餾-氣化處理爐是根據(jù)兩段式煤氣發(fā)生爐的基本結(jié)構(gòu)改進(jìn)過來的。首先，因為垃圾的水分含量大，所以增加干燥、預(yù)熱段的高度，以便垃圾有足夠的時間干燥；其次，是垃圾和煤相比，很不透氣，干餾產(chǎn)生的碳化物沒有機(jī)械強(qiáng)度，上面垃圾的壓力很大，使碳化物也不透氣，燃燒效率很低甚至燃燒不起來。解決的辦法是在碳化物中間架設(shè)兩層爐條，上爐條承受上方垃圾重量的壓力，下爐條使碳化物透氣，最下面是爐蓖，可以形成更高的燃燒層和還原層；而且，這兩層爐條的間距不一樣，上爐條間距大，下爐條間距小，上層的碳化物燃燒、氣化以后體積減少，就自動掉到下一層，最后全部燃燒、氣化；第三，為了改善高溫的水煤氣能夠把熱量傳遞給垃圾，把煤氣發(fā)生爐的中心管擴(kuò)展成通氣管隔層，交錯排列水煤氣通氣管和干餾燃?xì)馔夤埽褷t子隔成兩半，水煤氣和干餾燃?xì)饪梢酝ㄟ^通氣管上升、輸出，同時擴(kuò)大給垃圾加熱的面積，減少垃圾的距離(最大距離從爐子的直徑減到半徑)，提高垃圾干餾的效率；第四，垃圾中的塑料在加熱的過程中熔化、結(jié)渣，把垃圾堵死，為此在處理爐的頂部，增設(shè)2個到6個(根據(jù)通氣夾層的設(shè)置確定)壓料液壓缸，在進(jìn)料以后把垃圾壓下，即使垃圾結(jié)渣，也可以利用壓料液壓缸把垃圾壓下；第五，根據(jù)對爐內(nèi)的劃分，設(shè)置布料器或者設(shè)置更多的垃圾入口。本發(fā)明的有益效果是1、有效抑制二噁英的產(chǎn)生。二噁英的產(chǎn)生，需要兩個條件一是有氯的存在；二是發(fā)生氧化反應(yīng)。垃圾焚燒是氧化反應(yīng)，所以不可避免會產(chǎn)生二惡英。在本發(fā)明中，垃圾入爐以后，就被摞在一起，處于缺氧狀態(tài)，隨著燃?xì)獾纳仙屠械乃值恼舭l(fā)，燃?xì)夂退魵獍芽諝廒s走，垃圾逐漸形成無氧狀態(tài)，到了干餾段，受到灼熱的水煤氣加熱，垃圾中的有機(jī)物開始分解，生成干餾燃?xì)狻?焦油和碳化物，因為干餾是分解反應(yīng)，雖然有氯存在，但不燃燒(氧化反應(yīng))就不產(chǎn)生二惡英；碳化物再到燃燒段，雖然是氧化反應(yīng)，但燃燒的是碳化物，沒有氯的存在也不產(chǎn)生二噁英。這就從根本上消除了二惡英的產(chǎn)生。2、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(yīng)，需要供給熱量；而碳化物氣化，需要通過燃燒，加熱到高溫才能把(X)2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，這就不需要再為垃圾干餾提供熱量，提高垃圾資源利用效率。3、垃圾一次轉(zhuǎn)變?yōu)楦蓛舻娜細(xì)?，?jié)省碳化物的后續(xù)處理垃圾經(jīng)過干餾-氣化爐處理，垃圾中的有機(jī)物干餾生成干餾燃?xì)?、碳化物氣化生成水煤氣，一次就轉(zhuǎn)變?yōu)楦蓛舻娜細(xì)?，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(xù)處理。4、沒有廢氣排放，不構(gòu)成對環(huán)境的污染每噸垃圾焚燒要產(chǎn)生4000-7000立方米的廢氣，構(gòu)成對空氣的嚴(yán)重污染和氣候的嚴(yán)重影響，特別是垃圾焚燒產(chǎn)生高溫，促使生成NOx和SOx，對環(huán)境的污染和對人類健康的威脅更加嚴(yán)重。本發(fā)明的垃圾干餾-氣化處理爐只產(chǎn)生燃?xì)猓划a(chǎn)生廢氣，沒有廢氣排放， 就不構(gòu)成對環(huán)境的污染。5、無需廢氣處理、無需飛灰處理，節(jié)省大量投資和運(yùn)行費(fèi)用垃圾焚燒不可避免會產(chǎn)生二噁英，二噁英不僅游離于廢氣之中，還大量附著于飛灰之中，因此，垃圾焚燒需要嚴(yán)格處理廢氣，更需要收集飛灰進(jìn)行妥善處理，從而增加大量的投資和運(yùn)行費(fèi)用；本發(fā)明不產(chǎn)生廢氣，所以無需廢氣處理；不產(chǎn)生二噁英，無需飛灰處理，節(jié)省大量投資和運(yùn)行費(fèi)用。6、清潔燃?xì)饪梢杂卸喾N使用的選擇，應(yīng)用廣泛，垃圾處理的目標(biāo)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(fā)電，垃圾焚燒發(fā)電首先需要大量的投資，建設(shè)一個垃圾焚燒發(fā)電廠比建設(shè)一個同樣發(fā)電能力的發(fā)電廠投資要多得多；其次，垃圾焚燒發(fā)電的效率低；第三，日處理規(guī)模在200 噸以下的小規(guī)模垃圾焚燒發(fā)電廠經(jīng)濟(jì)效益低，很難回收投資，不適合垃圾焚燒發(fā)電；第四， 垃圾焚燒發(fā)電廠生產(chǎn)不穩(wěn)定，上網(wǎng)困難。本發(fā)明把垃圾轉(zhuǎn)換為清潔燃?xì)?，既可發(fā)電，也可供應(yīng)民用燃?xì)?，可提供工業(yè)鍋爐使用，也可用來燒磚，應(yīng)用靈活、廣泛。


圖IA是本發(fā)明的垃圾干餾-氣化處理爐的縱向剖視圖的示意圖；圖IB是本發(fā)明的垃圾干餾-氣化處理爐的側(cè)面剖視圖的示意圖。圖2是水煤氣通氣管與干餾燃?xì)馔夤艿慕Y(jié)構(gòu)示意圖。圖中1——水冷套，2——軟化水進(jìn)口，3——高溫水蒸汽，4——下爐條，5——上爐條，6——圓周熱水煤氣通氣管，7——熱水煤氣中心管，8——左、右壓料塊，9——水煤氣集氣管，10——左推料液壓缸，11——左垃圾進(jìn)料口，12——左頂部壓料液壓缸，13——右頂部壓料液壓缸，14——右垃圾進(jìn)料口，15——右推料液壓缸，，16——水煤氣出口，17—— 垃圾烘干預(yù)熱段，18——垃圾干餾段，19——垃圾干餾段的碳化層，垃圾干餾留下的碳化物殘渣，20——還原層，21——碳化物燃燒層，22——灰盤，23——灰渣層，24——氣化劑進(jìn)口，25——水煤氣通氣管，26——干餾燃?xì)馔夤埽?7——干餾燃?xì)馔夤艿目p隙。具體的實施例子根據(jù)圖1，垃圾干餾-氣化處理爐的直徑在3. 2米以下，所以只是通過中心管擴(kuò)展成通氣管隔層，把垃圾烘干預(yù)熱段和干餾段分隔成左、右兩半，通氣管隔層由水煤氣通氣管和干餾燃?xì)馔夤芙诲e排列組成，以改善垃圾的加熱狀況，左、右兩部分分別有左、右兩套進(jìn)料設(shè)備，包括進(jìn)料口 11和14，推料液壓缸10和15，頂部壓料液壓缸12、13，如果爐子直徑增大，分隔成兩半還不足以改善垃圾的加熱狀況，則可以等分隔成3-6個間隔，此時頂部壓料液壓缸也需相應(yīng)增加，并且可以增加布料器，以保證垃圾進(jìn)入以后送到爐子相應(yīng)的間隔。 為了讓垃圾有足夠的烘干、預(yù)熱和干餾的時間，爐子總體的高度，增加到10-30米，視爐子的直徑和入爐垃圾的含水量確定直徑大爐子的高度增加；含水量大，爐子的高度也需要適當(dāng)增加，垃圾從進(jìn)料口 11和14加入，推料液壓缸10和15把垃圾推入爐內(nèi)，頂部壓料液壓缸12、13把垃圾壓下，防止垃圾下方結(jié)渣，氣化劑從氣化劑進(jìn)口 M進(jìn)入，經(jīng)過灰渣層加熱， 溫度提高，到了燃燒層和灰渣層上面的碳化物發(fā)生強(qiáng)烈氧化反應(yīng)，產(chǎn)生高溫，把上面的碳化物加熱，灼熱的碳化物把燃燒產(chǎn)生的(X)2和水蒸汽還原，生成水煤氣(CO和H2)，高溫的水煤氣通過布置在爐壁上的圓周水煤氣通氣管6，中心管7和把爐子分隔成左、右兩半的水煤氣通氣管25上升，把垃圾干餾、加熱，垃圾干餾產(chǎn)生的干餾燃?xì)?，透過交錯布置在圓周水煤氣通氣管6和水煤氣通氣管25中間的干餾燃?xì)馔夤苌虻目p隙27 (參看圖幻，進(jìn)入干餾燃?xì)馔夤苌?，垃圾烘干產(chǎn)生的水蒸氣也透過縫隙27進(jìn)入干餾燃?xì)馔夤苌?，上升到達(dá)集氣管9和水煤氣混合，從水煤氣出口 16輸出。垃圾中的無機(jī)成分不能分解，就掉入煤氣發(fā)生爐的灰渣層(23)，從煤氣發(fā)生爐出灰的灰盤02)排出爐外，因為已經(jīng)經(jīng)過高溫?zé)o害化處理， 可以用于鋪路、填埋或者生產(chǎn)建材，并且因為爐子分隔成為兩半以后，兩邊垃圾的厚度不大于爐子的半徑，垃圾周圍遍布熱水煤氣通氣管6和25加熱，垃圾得以快速干餾、烘干，帶縫隙的干餾燃?xì)馔夤?6給垃圾制造透氣的通道，克服垃圾不透氣的問題。當(dāng)爐子的直徑增大，爐子可以分隔成更多的間隔，垃圾加熱和透氣的問題就可以解決。至此，實現(xiàn)了垃圾處理的無害化、減量化和資源化。工業(yè)的實用性本發(fā)明不僅適用于垃圾處理，也適用于秸稈汽化爐以及煤氣發(fā)生爐，因為用煤生產(chǎn)煤氣可以提高煤的利用效率，還可以利用煤氣人工合成肥料等等，所以大規(guī)模生產(chǎn)是市場的需要，應(yīng)用本發(fā)明的辦法可以解決垃圾處理爐、秸稈氣化爐和煤氣發(fā)生爐的大型化問題。
權(quán)利要求
1.一種用于垃圾處理的新型垃圾干餾-氣化處理爐，其技術(shù)特征是采用兩段式煤氣發(fā)生爐的基本結(jié)構(gòu)，如果爐子的直徑在3. 2米以下，把爐子的總體高度增加到10-30米，以保證垃圾在爐子干餾、烘干和預(yù)熱有足夠的時間；爐子內(nèi)部分布在外壁周圍有20-40根圓周水煤氣通氣管(6)直達(dá)爐頂?shù)募瘹夤?9)，對垃圾起到加熱的作用，使垃圾干餾、烘干和預(yù)熱，每兩根水煤氣通氣管(6)中間插入一根帶有許多縫隙(XT)的干餾燃?xì)馔夤?沈)， 干餾燃?xì)夂屠娓僧a(chǎn)生的水蒸汽透過縫隙(XT)進(jìn)入干餾燃?xì)馔夤? )，在爐頂?shù)募瘹夤?9)與水煤氣匯合；爐子中心除了有中心管(7)以外，還把中心管(7)擴(kuò)展成為隔離層，把爐子內(nèi)部分隔成左、右兩半部分，以利于水煤氣給垃圾加熱和干餾燃?xì)獾囊莩?；爐子頂部設(shè)置兩個壓料液壓缸(12和1 和兩個垃圾進(jìn)料口(11和14)、兩個推料液壓缸(10和 15)，新垃圾入爐以后液壓缸(12和13)下壓，防止垃圾結(jié)渣不下掉；在爐子的碳化層(19) 設(shè)置兩層爐條(5和4)，上爐條( 承受上面垃圾重量的壓力，其間距為300-500mm，下爐條 (4)保證碳化層的透氣性，其間距為150-300mm。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圓周水煤氣通氣管，直通爐頂?shù)募瘹夤?，與上升的干餾燃?xì)饣旌?，從燃?xì)獬隹谳敵觥?br> 3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的干餾燃?xì)馔夤?6)帶有許多縫隙(27)，干餾產(chǎn)生的干餾燃?xì)夂秃娓衫a(chǎn)生的水蒸汽就通過這些縫隙進(jìn)入干餾燃?xì)馔夤?26)，在集氣管(9)與水煤氣通氣管匯合。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述把爐子內(nèi)部分隔成左、右兩半部分的隔離層，交錯排列水煤氣通氣管0 和干餾燃?xì)馔夤? )，他們匯集于爐頂?shù)募瘹夤?9)，水煤氣通氣管05)下方到達(dá)還原層(20)，干餾燃?xì)馔夤?6)下方到達(dá)碳化層(19)。
全文摘要
一種用于垃圾處理的新型垃圾干餾-氣化處理爐，處理爐采用兩段式煤氣發(fā)生爐的基本結(jié)構(gòu)為了適應(yīng)垃圾處理的要求，爐子的總體高度增加到10-30米，爐子的外壁分布20-40根水煤氣通氣管(6)，它們中間插入帶有許多縫隙(27)的干餾燃?xì)馔夤?26)，直達(dá)爐頂?shù)募瘹夤?9)，爐子中心的中心管(7)擴(kuò)展成為隔離層，把爐子內(nèi)部分隔成左、右兩半部分，爐子頂部設(shè)置兩個壓料液壓缸(12和13)、兩個垃圾進(jìn)料口(11和14)和兩個推料液壓缸(10和15)，爐子的碳化層(19)設(shè)置兩層爐條(5和4)，上爐條(5)承受上面垃圾重量的壓力，其間距為300-500mm，下爐條(4)保證碳化層的透氣性，其間距為150-300mm。垃圾中的無機(jī)成分不能分解，就從煤氣發(fā)生爐出灰的灰盤(22)排出爐外。
文檔編號C10J3/66GK102504881SQ201110242379
公開日2012年6月20日 申請日期2011年8月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月23日
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