专利名称：一种无废气排放、无污染的干馏—气化垃圾处理炉的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种利用两个低温干馏碳化炉把处于缺氧状态下的垃圾干馏，分解出可燃气体(称之为“干馏燃气”)和碳化物残渣，下方用一个煤气发生炉，以高温水蒸汽和空气作气化剂，使碳化物燃烧产生高温，处于高温状态下的碳化物把燃烧产生的(X)2和水蒸气还原，生成水煤气(⑶和吐)，高温的水煤气在上升的过程中为垃圾干馏提供热量，收集干馏产生的干馏燃气和水煤气进行利用的干馏-气化垃圾处理炉，技术领域属于环保和节能减排。
背景技术：
过去垃圾处理有填埋、焚烧和综合利用。垃圾填埋占用土地、污染环境，不宜推广已成共识；垃圾燃烧在技术上已经成熟，但往往还需要添加助燃剂来帮助垃圾燃烧，而且投资大，运行成本高，最致命的问题是垃圾焚烧不可避免会产生二恶英，受到群众的强烈反对；垃圾综合利用处理成本高，堆肥没有市场，成功案例不多，也难以推广，在最近国务院批转16部委《关于进一步加强城市生活垃圾处理工作的意见》中已没有把垃圾综合利用作为支持重点，并转向支持生活垃圾生物质燃气利用成套技术装备的开发。今后城市生活垃圾处理的发展方向是生物质燃气利用，处理技术就是垃圾的干馏技术。过去，我们利用干馏的方法处理生活垃圾，包括已被授予发明专利证书的高温干馏垃圾焚烧炉(专利号200510085232. 2)和正在实质性审查中的发明专利低温干馏垃圾碳化炉(专利号200910223401. 2)，它们对于抑制二噁英的产生有着显著的效果，并且对于降低投资，减少运行成本也有显著的效果；但高温干馏产生的可燃气体没有被回收，在资源利用方面还略感欠缺；低温干馏需要燃烧干馏燃气提供垃圾干馏的热量，还要借助煤气发生炉把碳化物转变为燃气，在处理工艺方面还可以进一步简化。为此，本发明在低温干馏炭化炉和煤气发生炉的基础上，提供一种低温干馏炭化炉和煤气发生炉相结合，直接把垃圾变成燃气的没有废气排放、没有污染的垃圾干馏-气化处理炉。本发明的目的在于提供一种利用两个低温干馏炭化炉和一个煤气发生炉构成的， 把垃圾直接转换为混合煤气的无废气排放，无污染的高效率垃圾干馏-气化处理炉。显然，一般的煤气发生炉以煤作为原料生产水煤气，垃圾干馏产生的碳化物和煤的特性有巨大的差异，例如煤气发生炉对煤块的大小有一定的要求，垃圾干馏产生的碳化物肯定不能满足这种要求，碳化物在一般的煤气发生炉中料层透气性不好，煤气上升的阻力增大，必然形成“中心黑洞”，偏烧甚至灭火故障；其次，垃圾的成分复杂，比煤更容易“结渣”。当垃圾温度超过200°C以后，垃圾中的塑料等就融化，板结在一起，不仅不透气，甚至不往下掉，影响垃圾的干馏和气化；第三，垃圾中含有大量的水分，需要增加垃圾的烘干和预热的时间，为此就不能不增加炉子的总体高度；第四，垃圾干馏产生的碳化物基本上没有机械强度，承受上面垃圾的重量，必然透气性更差，燃烧段就难以燃烧起来等等，都是本发明需要解决的技术问题
发明内容
本发明提供一种低温干馏炭化炉和煤气发生炉相结合，先把垃圾在低温干馏垃圾碳化炉中干馏，生成可燃气体和碳化物，在煤气发生炉中以空气和水蒸气作气化剂，燃烧碳化物获得高温，在高温下灼热的碳化物把燃烧产生的(X)2和高温水蒸气还原生成水煤气，高温的水煤气在上升的过程中为垃圾干馏提供热量，收集干馏产生的干馏燃气和水煤气进行利用，直接把垃圾变成燃气的没有废气排放、没有污染的垃圾干馏-气化处理炉。本发明解决其技术问题的技术方案是利用两个对称布置的低温干馏炭化炉组成共同的碳化物出口，下面接一个煤气发生炉，煤气发生炉燃烧低温干馏炭化炉产生的碳化物产生高温，高温下的碳化物把燃烧产生的CO2和水蒸汽还原，生成水煤气(⑶和压)；再利用高温的水煤气给垃圾加热，提供垃圾干馏的热量，从炉子的顶端燃气收集系统收集垃圾干馏产生的干馏燃气和水煤气进行利用。为了适应垃圾的含水量大的问题，低温干馏碳化炉设置竖直的垃圾烘干预热段，让垃圾有充分的烘干和预热时间；其次，在低温干馏碳化炉的炉壁布满水煤气通气管，从煤气发生炉的还原层直达低温干馏碳化炉顶部，高温的水煤气在低温干馏碳化炉倾斜的干馏段把垃圾干馏，生成干馏燃气和碳化物残渣，在竖直的烘干预热段把垃圾烘干、预热；干馏燃气通过布置在水煤气通气管中间、带缝隙的干馏燃气通气管的缝隙进入干馏燃气通气管，在炉子顶部与水煤气汇合、收集利用；同时，由于倾斜的干馏段不承受烘干预热段垃圾的重量， 垃圾干馏以后体积减少，所以容易透气，能保证干馏反应顺利进行；第三，一般煤气发生炉容易结渣，在处理垃圾的时候更容易结渣。因为垃圾中的塑料制品在加热到200°C以上时就融化，把垃圾粘结起来形成硬壳，垃圾就滞留不动，造成事故。为了克服这一问题，处理炉的顶部设置压料的液压缸，保证垃圾下落；第四，在一般的煤气发生炉中，燃烧层、还原层的高度只有200mm左右，并且是不可控制的，实际上效率很低。在本发明中，煤气发生炉的燃烧层和还原层碳化物的多少，取决于垃圾进料的多少，是可以控制的控制进入燃烧层和还原层碳化物的多少和气化剂的供给量，就可以提高燃烧段和还原段的高度，燃烧和气化的效率将大大提高。本发明的有益效果是1、不产生二噁英因为二噁英的产生需要两个条件即有氯的存在和有氧化反应。没有分类的混合生活垃圾含有大量的含氯物质，垃圾焚烧是氧化反应，所以不可避免会产生二噁英。垃圾在低温炭化炉中不透气、处于缺氧状态，高温的水煤气通过通气管把垃圾加热，就发生分解反应，垃圾中的有机物分解，生成烷类(CmHn)等干馏燃气和碳化物残渣，因为干馏不发生氧化反应，即使垃圾中有塑料等含氯物质也不会产生二噁英；干馏留下的碳化物残渣则掉到煤气发生炉中燃烧，虽然是氧化反应，但因为燃烧碳化物没有氯的存在也就不产生二噁英。1、利用高温的水煤气使垃圾干馏无需提供热量，提高资源利用效率垃圾干馏是吸热反应，需要供给热量；另一方面碳化物需要加热到高温才能把CO2 和水蒸气还原生成水煤气，正好利用高温水煤气的热量来使垃圾干馏，这就无需为垃圾干馏提供热量，提高垃圾资源利用效率。2、垃圾一次转变为干净的燃气，节省碳化物的后续处理
垃圾经过干馏-气化炉处理，垃圾中的有机物干馏生成可燃气体、碳化物气化生成水煤气，一次就转变为干净的燃气，简化了垃圾处理工艺过程，和低温干馏炭化炉相比， 简化了碳化物的后续处理。3、没有废气排放，不构成对环境的污染每吨垃圾焚烧要产生4000-7000立方米的废气，构成对空气的严重污染和气候的严重影响。特别是垃圾焚烧产生的高温，生成NOx和SOx，对环境的污染和对人类健康的威胁更加严重。本发明的干馏-气化的垃圾处理炉只产生燃气，不产生废气，没有废气排放， 就不构成对环境的污染。4、无需废气处理、无需飞灰处理，节省大量投资和运行费用垃圾焚烧不可避免会产生二噁英，二噁英不仅游离于废气之中，还有大量的二恶英附着于飞灰之中，因此，垃圾焚烧需要严格处理废气，更需要收集飞灰进行妥善处理，因此增加大量的投资和运行费用；本发明不产生废气，所以无需废气处理，不产生二噁英，无需飞灰处理，节省大量投资和运行费用。5、清洁燃气的应用广泛，可以有多种选择垃圾处理的目标是无害化、减量化和资源化。垃圾焚烧的资源化利用只能搞垃圾焚烧发电，垃圾焚烧发电首先需要大量的投资，建设一个垃圾焚烧发电厂比建设一个同样发电能力的发电厂投资要多得多；其次，垃圾焚烧发电的效率低下，有大量的热量随废气跑掉；余热锅炉和蒸汽轮机的效率低；第三，日处理规模在200吨以下的小规模的垃圾焚烧发电厂，经济效益低，很难回收投资，不适合建设垃圾焚烧发电厂已成共识；第四，垃圾焚烧发电厂生产不稳定，上网困难。本发明把垃圾转换为清洁燃气，用于燃气发电效率高，直接供应民用燃气或提供工业锅炉使用投资少，用来烧砖可以获得另外的收益，应用广泛。
图1是本发明的干馏-气化垃圾处理炉的结构示意图；图2是垃圾低温干馏碳化炉外壁水煤气通气管和干馏燃气通气管的结构示意图；图中1——煤气发生炉，II——左低温干馏碳化炉，III——右低温干馏碳化炉，1——左低温干馏碳化炉的干馏段，2——左水煤气通气管，3——左低温干馏碳化炉的烘干预热段，4——左低温干馏碳化炉的顶压块，5——左低温干馏碳化炉的推料液压缸， 6——左低温干馏碳化炉的垃圾进料口，7——左低温干馏碳化炉的垃圾缓冲室，8——左低温干馏碳化炉的内部进料门，9——左低温干馏碳化炉的压料液压缸，10——燃气出气口， 11——右低温干馏碳化炉的压料液压缸，12——右低温干馏碳化炉的内部进料门，13—— 右低温干馏碳化炉的垃圾缓冲室，14——右低温干馏碳化炉的垃圾进料口，15——右低温干馏碳化炉的推料液压缸，16——右低温干馏碳化炉的顶压块，17——右低温干馏碳化炉的烘干预热段，18——右水煤气通气管，19——右低温干馏碳化炉的干馏段，20——煤气发生炉的还原层，21——煤气发生炉的燃烧层，22——水冷夹套，23——煤气发生炉灰渣段， 24——煤气发生炉出灰的灰盘，25——煤气发生炉气化剂的入口，26——低温干馏碳化炉外壁干馏燃气通气管的缝隙，27——低温干馏碳化炉外壁带许多缝隙的干馏燃气通气管。具体的实施例子根据图1，垃圾干馏-气化处理炉由左、右两个低温干馏炭化炉(II、III)和一个煤气发生炉(I)组成，垃圾由抓斗提升，从左、右两个低温干馏碳化炉的进料口(6和14)进入
5垃圾缓冲室(7和13)，左、右低温干馏碳化炉的推料液压缸(5和1 推进，垃圾被压缩并封住垃圾缓冲室(7和13)，低温干馏碳化炉的压料液压缸(9和11)上提，低温干馏碳化炉的内部进料门(8和1 打开，推料液压缸(5和1 再推进到全行程，把垃圾送入低温干馏碳化炉，低温干馏碳化炉的压料液压缸(9和11)下压，同时封住低温干馏碳化炉的内部进料门(8和12)，推料液压缸(5和1 返回到初始位置。新的垃圾入炉，推动低温干馏碳化炉前端已完成干馏反应留下的碳化物，掉入煤气发生炉(I)的炉膛中，和从煤气发生炉气化剂的入口 0 鼓入的气化剂(空气和水蒸汽)，在氧化层发生燃烧反应，碳化物燃烧产生的高温，在还原层OO)把在煤气发生炉(I)还没有燃烧的碳化物加热，灼热的碳化物是很强的还原剂，把燃烧产生的CO2和水蒸汽(H2O)还原，生成一氧化碳和氢气(C+C02 —2C0， C+H20 — C(HH2)，即水煤气。高温的水煤气沿着低温干馏碳化炉外壁水煤气通气管O和18) 上升，为低温干馏碳化炉倾斜的干馏段提供垃圾干馏的热量，在低温干馏碳化炉的烘干预热段把垃圾烘干、预热，垃圾干馏产生由烷类(CmHn)等组成的干馏燃气和垃圾中的水分受热蒸发产生的水蒸汽，透过分布在低温干馏碳化炉外壁和水煤气通气管0和18)并排的干馏燃气通气管的缝隙06，参看图幻，进入干馏煤气通气管(27)，干馏燃气和水煤气通过燃气出气管(9)收集利用，垃圾中的无机成分不能分解，就掉入煤气发生炉的灰渣层(23)， 从煤气发生炉出灰的灰盘04)排出炉外，因为已经经过高温无害化处理，可以用于铺路、 填埋或者生产建材。至此，实现了垃圾减量化和无废气排放、无污染处理同时，还实现了垃圾的资源化。工业的实用性本发明不仅适用于垃圾处理，也适用于秸秆汽化炉以及煤气发生炉，用于秸秆汽化炉可以扩大规模、提高效率；用于煤气发生炉可以改善传热状况和透气性，煤扩大规模和提高煤的利用效率。生活垃圾生物燃气的转换技术，还可以利用煤气人工合成肥料和许多有机物质比垃圾焚烧发电有更好的优越性。
权利要求
1.一种无废气排放、无污染的干馏-气化垃圾处理炉，其技术特征是采用两个低温干馏垃圾炭化炉(II和III)和一个两段式煤气发生炉(I)组成，低温干馏垃圾炭化炉(II和 III)设置竖直的垃圾烘干预热段(3和17)，以保证垃圾在炉子有足够的时间把垃圾烘干和预热；低温干馏炭化炉(II和III)的外壁，交错布满水煤气通气管O、18)和带有许多缝隙的干馏燃气通气管(27)，直达炉顶汇合通向燃气出气管(9)，控制垃圾的进入量和气化剂的进入量可以控制煤气发生炉的燃烧和还原情况。
2.根据权利要求1所述的低温干馏炭化炉，根据炉子的处理规模，其垃圾烘干预热段 (3和17)的高度从5米 15米，外壁的水煤气通气管O、18)与干馏燃气通气管(XT)的数量各从20 40根，直通炉顶的燃气出气管(9)。
3.根据权利要求1所述的干馏燃气通气管、2Τ)带有许多缝隙( )，缝隙的数量和尺寸，以改善垃圾的透气性为准。
4.根据权利要求1所述把煤气发生炉是特殊设计的，它的反应段包括燃烧层和反应层，其高度大于0. 5米，大大提高效率。
5.根据权利要求1所述把煤气发生炉通过控制垃圾的进入量和气化剂的进入量来控制反应层的燃烧和还原反应，实现最佳控制。
全文摘要
一种无废气排放、无污染的干馏-气化垃圾处理炉，采用两个低温干馏垃圾炭化炉(II和III)和一个两段式煤气发生炉(I)组成，低温干馏垃圾炭化炉(II和III)设置竖直的垃圾烘干预热段(3和17)，以保证垃圾在炉子有足够的时间把垃圾烘干和预热；低温干馏炭化炉(II和III)的外壁，交错布满水煤气通气管(2、18)和带有许多缝隙的干馏燃气通气管(27)，直达炉顶汇合通向燃气出气管(9)，控制垃圾的进入量和气化剂的进入量可以控制煤气发生炉的燃烧和还原情况。
文档编号C10J3/72GK102504882SQ201110242380
公开日2012年6月20日 申请日期2011年8月23日 优先权日2011年8月23日
发明者余式正 申请人:余式正