本发明属于固体有机燃料气化后合成气的净化技术领域，具体涉及一种等离子体飞灰熔融及合成气净化一体化装置。
背景技术：
随着国家经济快速发展，以城市生活垃圾为首的有机固体废弃物产生量急剧增长，处理问题迫在眉睫。
目前我国垃圾处理主要采用填埋法、堆肥法和焚烧法。填埋场极易产生富含甲烷的填埋气，引起爆炸，还会产生大量垃圾渗滤液，其中含有重金属、有毒有害的有机化学污染物及大量病毒病原菌。堆肥法由于垃圾分类不精细，造成肥料品质较低难以销售。焚烧法处理城市生活垃圾时，由于生活垃圾中含有大量含氯塑料及重金属物质，燃烧时极易造成剧毒性致癌物质“二噁英”污染。“二噁英”难以在线监测且累积效应严重，随着空气吸入及食物链进入人体且极难被排出，具有强烈的致癌、致畸作用，同时还具有生殖毒性、免疫毒性和内分泌毒性。
由于垃圾成分的多样性、易变性、焚烧过程影响因素的复杂性等，现阶段垃圾焚烧技术不可避免的容易对环境造成的二噁英、重金属等二次污染，因此国外学者提出垃圾热解气化熔融技术，该技术可以有效地防止垃圾焚烧过程中的二恶英和重金属污染物生成。垃圾进入流化床气化炉之后，通过外部热源加热或者部分燃烧放热使其温度升高，其中的有机可燃物质分解为可燃气体和灰渣，之后可燃气体进入后续工艺燃烧放热，实现其能量的资源化利用，而灰渣通过高温熔融成液态，之后冷却形成玻璃态的固体熔渣，实现其无害化。
虽然垃圾气化熔融技术在环保性上相比传统的垃圾焚烧拥有巨大的优势，但是垃圾气化熔融技术通常需要将气化后的合成气直接燃烧才能实现飞灰熔融固化，而一旦希望将气化合成气采用非直接焚烧的方式进行利用时，则难以实现飞灰的固化。并且垃圾气化合成气中含有一定的焦油，一旦温度降低会凝结在管路内，造成设备堵塞和结焦。
目前，单独采用等离子体作为飞灰熔融能量来源的技术已经得到了应用，而采用等离子体同样可以促进合成气中焦油的裂解，因此如果能将等离子体熔融飞灰与等离子体裂解净化焦油有机的结合起来，就可以做到垃圾气化合成气的彻底净化，方便后续其他技术的使用。
然而，采用等离子体熔融飞灰时通常需要消耗大量的电能，并且熔融时大量的热量被浪费，未能得到有效利用。并且由于垃圾气化合成气中的飞灰以一种含尘气体的状态存在，如果将整个合成气加热到熔融温度需要消耗大量的能量。此外，垃圾气化后的合成气通常温度低于焦油催化裂解的最佳温度，如果需要将合成气中的焦油催化裂解，则需要对合成气进行加热或者部分燃烧合成气以提高合成气温度。因此如果需要经济地对合成气中的飞灰进行等离子体熔融并对焦油进行催化裂解，需要解决以下问题：
1、将飞灰尽量集中在高温等离子体区域，以充分利用等离子体中的能量；
2、充分利用等离子体熔融过程中的热能，为焦油的催化裂解提供能量；
3、尽量少的燃烧合成气以保证合成气热值，便于后续利用。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种等离子体飞灰熔融及合成气净化一体化装置，适用于垃圾、生物质等固体有机燃料的热解气化合成气净化技术领域。可以实现合成气中飞灰的熔融，并且还可以在此过程中催化裂解焦油，从而实现合成气的彻底净化，为后续采用多样化的利用方式提供基础。
本发明采用以下技术方案：
一种等离子体飞灰熔融及合成气净化一体化装置，包括合成气净化炉本体，合成气净化炉本体的上部壁面设置有多喷嘴旋流燃烧器，合成气净化炉本体的下部壁面间隔设置有等离子体发生器，等离子体发生器的下方位于合成气净化炉本体内设置有折流板分离器，折流板分离器的中心与导热底座连接，导热底座的上方设置有内置焦油催化床，合成气净化炉本体的底部设置有排渣口。
具体的，合成气净化炉本体的上部为筒型结构，合成气净化炉本体的下部为锥形结构。
进一步的，多喷嘴旋流燃烧器包括多个，沿合成气净化炉本体的上部壁面径向分布或沿合成气净化炉本体的上部壁面轴向分布。
进一步的，多喷嘴旋流燃烧器喷入的气体包括氧气、水蒸气或二氧化碳中的一种或多种混合。
进一步的，筒型结构的横截面为圆形、正三角形、椭圆形、正多边形或螺旋形。
具体的，等离子体发生器包括等离子体炬或等离子体电极，等离子体炬用于直接将含有等离子体的气体喷入合成气净化炉本体内，等离子体电极包括阴极或阳极，对应的导热底座为阳极或阴极。
具体的，导热底座的中间是空心结构，通过内置焦油催化床的合成气由导热底座的中心流出经排渣口排出。
具体的，内置焦油催化床由对焦油的裂解及重整起催化作用的催化剂组成，导热底座的材质包括金属或非金属中的一种或多种。
具体的，折流板分离器由多个叶片组成，每个叶片的一端固定在导热底座上，另一端固定在合成气净化炉本体的下部。
进一步的，所述叶片的横截面呈弯折的弧形或折线形，用于使合成气净化炉本体内气流旋转的方向正对折流板分离器叶片弯折的内侧。
与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：
本发明一种等离子体飞灰熔融及合成气净化一体化装置，在合成气净化炉本体的上部壁面设置有多喷嘴旋流燃烧器，合成气净化炉本体的下部壁面间隔设置有等离子体发生器，等离子体发生器的下方位于合成气净化炉本体内设置有折流板分离器，折流板分离器的中心与导热底座连接，导热底座的上方设置有内置焦油催化床，合成气净化炉本体的底部设置有排渣口，由于合成气中的飞灰比较分散，为了将其进行熔融，通过旋转布风以及折流板等措施实现了飞灰的浓缩，进而将浓缩后的飞灰气流加热到熔融温度实现飞灰的熔融，并且通过优化液态熔渣区域的分布位置提高飞灰的捕获率，从而用较低的能量实现了合成气中飞灰的熔融，通过导热底座，将飞灰熔融过程中的热量疏导至催化裂解反应区，从而将飞灰熔融的热量进行了充分的利用，并且实现了合成气的催化裂解，实现了合成气中焦油的去除。
进一步的，通过锥型结构进一步实现了飞灰在等离子体熔融区域的浓缩，实现了较高的飞灰净化效果。
进一步的，通过在径向或轴向布置多喷嘴燃烧器，可以实现均匀而稳定的旋转流场，并且可使得在旋风炉下部依然拥有较强的旋流强度，从而使得飞灰更容易被等离子体熔融区域捕集。
进一步的，采用等离子体发生器或者等离子体电极，可以通过等离子体实现局部高温。
进一步的，采用金属或者非金属的导热底座，使得等离子体产生的富余热量可以传递到催化床，保证催化裂解的温度。
进一步的，等离子体加热折流板分离器的叶片，使得飞灰碰撞在叶片上形成液态渣膜，从而使得飞灰的捕集率大大增加。同时叶片上的热量通过导热底座传递到催化床上，为焦油催化裂解提供能量。
综上所述，本发明可高效的实现垃圾、生物质等有机燃料热解及气化后的合成气净化，可同时实现飞灰熔融以及焦油催化裂解，并且具有能耗低、净化效果彻底的优势。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本发明结构示意图；
图2为本发明俯视图。
其中：1.合成气净化炉本体；2.多喷嘴旋流燃烧器；3.等离子体发生器；4.内置焦油催化床；5.导热底座；6.折流板分离器；7.排渣口。
具体实施方式
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“一侧”、“一端”、“一边”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
由于垃圾、生物质等燃料热解及气化后的合成气中含有大量的飞灰和焦油，本发明通过一套集成装置实现了对焦油和飞灰的净化去除，便于合成气的后续利用。
请参阅图1和图2，本发明一种等离子体飞灰熔融及合成气净化一体化装置，包括合成气净化炉本体1、多喷嘴旋流燃烧器2、等离子体发生器3、内置焦油催化床4、导热底座5、折流板分离器6、排渣口7。
合成气净化炉本体1包括上部和下部两部分，多喷嘴旋流燃烧器2切向布置在合成气净化炉本体1上部筒壁的四周，等离子体发生器3沿合成气净化炉本体1下部壁面四周布置，折流板分离器6设置在等离子体发生器3下方的合成气净化炉本体1内，折流板分离器6的中心与导热底座5连接，导热底座5位于合成气净化炉本体1内的中心位置，内置焦油催化床4设置在导热底座5的上方，排渣口7设置在合成气净化炉本体1的底部。
合成气净化炉本体1的上部为筒型结构，筒型结构的横截面包括圆形、正三角形、椭圆形、正多边形或螺旋形，合成气净化炉本体1的下部为锥形结构。
合成气净化炉本体1可以为钢制、不锈钢制、或其他耐火耐磨材料单独或复合制成。
多喷嘴旋流燃烧器2沿合成气净化炉本体1的壁面，沿径向方向均匀分布，喷入需要净化的合成气，多喷嘴旋流燃烧器2包括多个，可沿合成气净化炉本体1的径向分布，也可以沿着成气净化炉本体1的轴向分布多个。
多喷嘴旋流燃烧器2喷入的气体包括氧气、水蒸气或二氧化碳等参与合成气净化的气体中的一种或者多种混合。
等离子体发生器3可以是由可喷射出含有等离子体气体的等离子体炬构成，也可以是一个可承受高电压的等离子体电极。
当等离子体发生器3是等离子体炬时，直接将含有等离子体的气体喷入合成气净化炉本体1内；而当等离子体发生器3是由等离子体电极时，该电极可以是阴极也可以是阳极，而此时导热底座5可作为相应的阳极或阴极。
内置焦油催化床4安装于导热底座5之上，内置焦油催化床4由对焦油的裂解及重整起催化作用的催化剂组成，导热底座5的中间是空心结构，通过内置焦油催化床4的合成气可由导热底座5的中心流出。
导热底座5的材质可以为金属或非金属，并且可以是单一材质制成，也可以是多种材料复合制成，起到对内置焦油催化床4的固定及支撑作用，同时将等离子体发生器3产生的热量传导给内置焦油催化床4。
折流板分离器6布置在等离子体发生器3的下方，折流板分离器6由多个叶片组成，每个叶片的一端固定在导热底座5上，另一端固定在合成气净化炉本体1上。
折流板分离器6的叶片横截面呈弯折的弧形或者折线形，并使得合成气净化炉本体1内气流旋转的方向正对着折流板分离器6叶片弯折的内侧。
本装置可高效地实现垃圾、生物质、煤等有机物燃料热解、气化后合成气中焦油的净化，并且可以实现对合成气中的飞灰的熔融，本装置具有焦油去除率高、飞灰熔融效果好、能量耗低、合成气热值高等优点。
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中的描述和所示的本发明实施例的组件可以通过各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
使用时，合成气及与需要参与重整反应的气体通过多喷嘴旋流燃烧器2进入合成气净化炉本体1的炉膛之后，产生旋转的气体流场，使得其中含有的飞灰甩到靠近壁面的部分，进而进入合成气净化炉本体1的锥型部分，被等离子体发生器3产生的高温等离子体加热至熔融状态，从而在锥型区域形成液态的渣膜，液态渣膜中的液态熔渣向下流动，进而在折流板分离器6处也形成液态渣膜，而含有飞灰的气体在通过折流板分离器6时，由于惯性作用使得其中携带的细小飞灰进一步被液态渣膜捕获，从而使得合成气中的飞灰被彻底的熔融成液态。
在此过程中，等离子体发生器3产生的热量和液态渣膜中的热量一部分被导热底座5传导到内置焦油催化床4中，为焦油的催化裂解提供能量。因此，通过导热底座将等离子体熔融飞灰过程中的余热进行了充分的利用，本装置的主要优势如下：在一套设备中同时实现了飞灰的高效熔融和焦油的催化裂解；由于降低了净化过程中合成气的燃烧量，使得净化后合成气依然拥有较高的热值；合成气净化效果彻底且能耗较低。
以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。