一种有机固体燃料内除尘式热解气化装置与方法
【技术领域】
[0001]本发明属于飞灰清除、气体重整及回收气循环利用方法技术领域，具体涉及一种陶瓷膜管内置除尘、气体重整以及回收气循环利用装置与方法。特别涉及到将有机燃料包括煤、生物质、普通废弃物、工业有机废物、废塑料、废橡胶、垃圾衍生燃料等固体可燃物在热解、气化装置内进行热化学转化，对过程中产生的飞灰进行清除，对产生的粗可燃气体进行重整，对回收气进行循环利用的方法和装置。
【背景技术】
[0002]有机固体废弃物产量巨大，储量丰富，对其能源回收再利用具有重要意义。焚烧、热解及气化等热化学转化技术是处理有机固体废弃物的有效方法之一。热解、气化技术是固体废弃物热化学转化的主要方法。其原理是将有机固体废弃物在气化介质空气、氧气、水蒸气及其混合物的参与下热解是在无氧条件下，通过热化学的方法转化为可燃气体、焦油以及焦碳的过程，已经成为当前发展最为迅速的能源化利用技术之一。按照炉型分类主要有固定床、流化床、鼓泡床等。
[0003]但是在有机固体废弃物的热解、气化等热化学转化过程中存在很多问题，其主要表现为产生的可燃气体不纯净、含飞灰量大，热值较低等问题。飞灰是燃料燃烧过程中排出的微小灰粒，其粒径一般在0.5?100 μ m之间，易与水、焦油以及碳黑结合形成固体粘状或块状物，给过程设备、内燃机和汽轮机的运行带来严重问题，大量进入空气也会造成严重的大气污染；燃气热值较低导致燃气的高值利用降低，不能作为燃料大规模应用于工业生产、汽轮机、内燃机等设备。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是提供一种有机固体燃料内除尘式热解气化装置与方法。为解决上述技术问题，本发明的技术方案是:
[0005]一种有机固体燃料内除尘式热解气化装置，包括反应炉1、陶瓷膜管5、燃烧器12、热交换装置14、冷凝装置17、储气罐26、反吹管路16和温度控制器3。反应炉I外侧设有进料口 2和进气口 13 ;炉内设有热电偶7，并与炉外温度控制器3相连，底部设置灰斗8及点火装置12，顶端固定一组或多组陶瓷膜管5或内外表面负载催化剂6的陶瓷膜管5 ;反应炉I顶部设有进水口 4、反冲气入口 10与产气出口 11。反应炉I的产气出口 11、热交换器
14、冷凝装置17、阀门124、储气罐入口 27依次相连。储气可由储气罐出口 130放出并经阀门1125、引风机20、三通阀门115、热交换器14进入反应器I作为助燃气体。储气也可由储气罐出口 1129放出，并经三通阀门1128和压力栗23，由产气出口 11进入作为反吹气体。
[0006]上述有机固体燃料内除尘式热解气化装置可用于有机固体燃料热解和有机固体燃料气化。其具体过程是:由储气罐26向反应炉I中通入储气作为燃料，由点火装置12点燃后对反应炉I进行加热。温度控制器3可显示反应炉I炉内温度，当反应炉I炉内温度达到预设温度后，有机固体燃料由进料口 2进入炉内。热解时，控制阀门1125和三通阀门115状态，储气由引风机20抽入，经热交换器14与产气进行热交换，再由进气口 13间歇性进入反应炉I以维持炉温；气化时，空气由三通阀门115入口 C进入，经热交换器14与产气进行热交换后温度达150?200°C，由进气口 13进入反应炉I。水蒸气由反应炉I顶端进水口 4进入。在一定温度下，有机固体燃料在反应炉I内经热解、气化或者焚烧产生的烟气在通过陶瓷膜管5后实现气固分离，气体由产气口 11排出反应炉，烟气中的固体小颗粒被陶瓷膜管5阻挡在陶瓷膜管5表层或掉落于灰斗8中。若陶瓷膜管5内表层或者外表层负载催化剂6，气体则在经过陶瓷膜管5的过程中与陶瓷膜管5表层上的催化剂6接触，在催化剂的作用下与氧气、空气、水蒸气以及由这些气体组成的混合气体进行接触反应，气体中的挥发性物质、烷烃类气体以及其他小分子气体在水蒸气和陶瓷膜催化剂6的作用下，于陶瓷膜管5内部发生重整反应生成H2、CO、COjPCH4，气体品质得到改善。根据反应炉I内压力的变化，利用储气罐26中储气经三通阀门II28CA通道和压力栗23对陶瓷膜管5进行反吹，反吹后附着于陶瓷膜管5表面的颗粒物脱落于灰斗8中，反应炉I内压力回落。灰斗8中的颗粒物由炉底集灰槽9收集。反应炉I产生的高温气体由产气口 11排出反应炉后，进入热交换器14与常温空气或常温储气进行热交换。换热后，气体进入冷凝装置17冷却，进行气液分离，冷凝而得的液体由集油瓶119和集油瓶1122收集。冷凝水由冷凝水入口 21进入，由冷凝水出口 18排出。冷凝后的气体经阀门124由储气罐入口 27进入储气罐26储存。
[0007]上述陶瓷膜管5的孔径范围是0.5-200 μ m，气体通过阻力范围0_2000Pa。
[0008]本发明的效果和益处是:
[0009]①陶瓷膜具有分离效率高、效果稳定、化学稳定性好、耐酸碱、耐高温、抗污染、机械强度高、膜再生性能好、分离过程简单、能耗低、操作维护简便、膜使用寿命长等众多优势。
[0010]②通过截留反吹清除陶瓷膜管表面的飞灰，解决了出气不纯净、含灰量大的问题，从而避免了因飞灰排放而产生的污染问题。
[0011]③通过高温下产气催化重整，提高了产气热值，使产气具有一定的商用价值。
[0012]④回收气储藏于储气室，用于热解时燃烧维持炉温，节约了能源。
【附图说明】
[0013]附图是一种有机固体燃料内除尘式热解气化装置示意图。
[0014]图中:1反应炉；2进料口 ；3温度控制器；4进水口 ；5陶瓷膜管；6陶瓷膜负载催化剂层；7热电偶；8灰斗；9集灰槽；10反冲气入口 ； 11产气出口 ； 12燃烧器；13进气口 ；14热交换器；15三通阀门I ;16反吹管路；17冷凝装置；18冷凝水出口 ；19集油瓶I ;20引风机；21冷凝水入口 ；22集油瓶II ；23压力栗；24阀门I ;25阀门II ；26储气罐；27储气罐入口 ；28三通阀门II