模块式结构垃圾裂解气化燃烧一体式装置与方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及固体废弃物热解气化设备技术领域，尤其是一种模块式结构垃圾裂解气化燃烧一体式装置与方法。
【背景技术】
[0002]随着城市现代化及农村城市化进程的不断加速，生活垃圾的排放量与日倶增，以往广泛采用的填埋或堆肥处理方法的空间越来越狭窄，而传统的直接焚烧处理方法(如炉排、流化床、回转窑等)又难以适应各国越来越严格的环保要求以及可持续发展的需要;近十几年来，世界各发达国家开发了一种符合标准的适于城市生活垃圾(包括医疗垃圾等危险废弃物)处理的裂解气化技术，并且逐步推广应用；2012年6月16日发布的《国务院关于印发“十二五”节能环保产业发展规划的通知》中首次明确了示范推广“中小型裂解气化炉高效处理技术”，说明裂解气化技术在我国有广阔的推广前景。
[0003]我国是一个中、小城市(包括县、乡镇)众多的国家，如果继续采用传统的直接焚烧的炉排技术，将面临土建、厂房与设备的规模大，运行控制复杂，投资与运行及维修保养成本高，建设周期，长污染大等难题，如果继续使用其他一些传统的垃圾处理技术，也有类似的局限性。
[0004]由于裂解气化过程中可产生特性类似于天然气的合成气体(其热值为天然气的I/3)，若经适当处理(如，与当地煤气厂合作)，将其转变成可直接燃烧的能源，则作为一种替代能源，其前景将是十分广阔的，必将进一步推动此项实现绿色环保、可持续发展的新型固体废弃物处理技术在我国的推广应用。
[0005]现有热解气化装备设备系统复杂、流程冗长，从而导致投资资金太大而无法普遍推广，并且操作系统复杂，普通农民工难以掌握，导致垃圾处理设施无法正常运行。
[0006]基于此:需要提供一种将广大农村目前最适用的热解气化技术高效集成到一体式设备中，能实现单元模块化结构，不同的规模可随意组合，占地小，布置紧凑，同时也容易掌握其操作方法与目常维护管理的垃圾裂解处理装置与方法。
【发明内容】
[0007]本发明所要解决的技术问题是:为解决现有技术不足并跟上新技术和新工艺的发展，提供一种可以按处理规模要求按不同的单元数量随意组合配置安装与使用的，可将垃圾高效热解气化达到无害化、减量化、资源化目标的，可将圾裂解气化燃烧一体式集成的模块式结构垃圾裂解气化燃烧一体式装置与方法。
[0008]本发明所采用的技术方案为:本发明提供了一种模块式结构垃圾裂解气化燃烧一体式装置，其特征在于，本发明的装置由进料系统、热解气化系统、二次燃烧与烘干系统、烟气冷却系统、气化剂供风系统和排渣系统构成;所述的进料系统由主进料液压机构、烘干室进料滑板门、主进料仓、侧进料仓和侧向进料液压机构组成，所述主进料仓和侧进料仓连通，所述主进料仓外侧设置主进料液压机构，所述侧进料仓外侧设置侧向进料液压机构，所述主进料仓出料口上方设置烘干室进料滑板门；所述的热解气化系统由裂解气化室构成，所述的裂解气化室为一个上部矩形套筒状、下部有倒锥形缩口的由耐火保温炉墙制成的腔体，裂解气化室下部两侧倒锥形缩口壁上设有多排气化剂喷嘴和对称设置的两个锥形布气箱，裂解气化室与锥形布气箱通过气化剂喷嘴连通;所述的二次燃烧与烘干系统由水平隧道式烘干箱、烘干室耐火支撑梁柱、热解气出口、多腔体矩形二燃室、旋风引射二次烧嘴、二次风机、烘干室出料滑板门、烟气折流档板、烘干室排气口和二燃室排烟口组成，所述的水平隧道式烘干箱为卧式矩形套筒状结构，水平隧道式烘干箱内腔设有烘干室内胆，外腔四周由多腔体矩形二燃室包裹，所述的烘干室内胆出料口与裂解气化室上部右侧连通，所述的烘干室内胆出料口与裂解气化室上部右侧连通处设置烘干室出料滑板门且由烘干室出料滑板门控制，所述的烘干室内胆进料口与主进料仓出料口连通且连通处由烘干室进料滑板门控制，水平隧道式烘干箱进料口上方设置烘干室排气口，水平隧道式烘干箱箱体由高导热性的碳化硅耐火材料砌成，所述的水平隧道式烘干箱由烘干室耐火支撑梁柱支撑，所述的热解气出口设置在裂解气化室右侧炉壁中上部，所述的热解气出口侧壁上设有二次进风口，所述的多腔体矩形二燃室进气口与热解气出口连通，所述的多腔体矩形二燃室出气口与二燃室排烟口连通，所述的旋风引射二次烧嘴安装在热解气出口中央，所述二次风机通过管道穿过二次进风口与旋风引射二次烧嘴连接，所述多腔体矩形二燃室的燃烧烟道内设置多个烟气折流档板;所述的烟气冷却系统由热管换热器和省煤器组成，所述的热管换热器设置在多腔体矩形二燃室内，所述的省煤器设置在多腔体矩形二燃室出气口内；所述的气化剂供风系统由一次鼓风机和蒸汽包组成，所述一次鼓风机出气口连接锥型布气箱，所述一次鼓风机进气口通过管道连通干燥室排气口和蒸汽包出气口，所述蒸汽包通过管道连接热管换热器;所述的排渣系统由卸渣传动机构、偏心轮轴、卸渣耙齿、水封渣槽和刮板式输送机组成，所述偏心轮轴位于裂解气化室下部倒锥形缩口处，偏心轮轴由卸渣传动机构连接定位并驱动，偏心轮轴上设置卸渣耙齿，偏心轮轴下方设置水封渣槽，水封渣槽与裂解气化室密封连接，水封渣槽出口处设置刮板式输送机。
[0009]作为改进，所述的水平隧道式烘干箱与裂解气化室集成炉体均为方形腔体设计，为单体、双体或多体组合。
[0010]作为改进，所述的偏心轮轴水平偏心尺寸:75-150mm，偏心轮轴直径:900-1500mm，偏心轮轴转速:2.5-4.5r/h，偏心轮轴上卸渣耙齿分布:12圆周等份分布，即成30°角度分布。
[0011]本发明的另一目的在于提供一种模块式结构垃圾裂解气化燃烧一体式装置的方法，其特征在于工艺过程如下:
先将生活垃圾采用液压打包机压缩成边长为I米的方块，压榨掉60%左右的物理水分后，压实密度从350-500kg/m3达到900-1200kg/m3，用塑料薄膜封包存放等待处理；
整个装置内工艺分五个层次，水平卧式段为干燥干馏段，裂解气化室从上往下分为气化段、裂解段、燃烧段、燃烬段四段；
垃圾打包块推进裂解气化室侧上方水平隧道式烘干箱烘干后，在传导、对流、辐射原理作用下，被多腔体矩形二燃室产生的热量加热，首先脱去内外物理水分，随着温度逐步上升到70?150°C，垃圾通过主进料液压推料机构间断性往前移动，在移动过程中垃圾逐步被干燥，继而被干馏到120?220°C，脱出部分挥发分如H20、焦油、烷烃类气体等的混合物，混合物热值约1800-2200KJ/Nm3，部分混合气体在二次风机的抽力作用下，由旋风引射二次烧嘴喷入多腔体矩形二燃室高温燃烧，产生1150°C的高温，释放大量热量用于烘烤水平隧道式烘干箱内垃圾，同时热管换热器吸热产生蒸汽，多腔体矩形二燃室内气体经过烟气折流档板的作用，保证高温烟气在多腔体矩形二燃室的停留时间达到2秒以上，彻底消除二恶英的有害影响；
当垃圾水分降到5%以下以后，在主进料液压机构的推动下进入立式裂解气化室内，由于上层温度在500°C左右，首先由气化段上升的还原性高温惰性烟气干馏，其中的易挥发份挥发;垃圾下移到裂解气化段分解为一氧化碳、气态烃类等可燃物并形成混合热解气化气，其热值可达5500-7500KJ/Nm3，温度400-600 °C，热解气化气通过热解气出口进入旋风引射二次烧嘴;裂解气化后的残留物(液态焦油、未燃烧完全的碳黑以及垃圾本身含有的无机灰土和惰性物质等)沉入燃烧段充分燃烧，温度高达900°C?1100°C，其热量用来提供裂解段和干馏段所需能量;燃烧段产生的残渣经过燃烬段继续燃烧后冷却，由裂解气化室底部的一次风饱和蒸汽气化剂冷却(同时残渣预热了一次风)，经偏心轮轴的机械挤压、破碎后，进入水封渣槽并由刮板式输送机排出