一种基于电磁感应加热铁基催化剂的废弃物气化气提质装置及其方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种基于电磁感应加热铁基催化剂的废弃物气化气提质装置及其方 法。
【背景技术】
[0002] 目前，气化技术与装置是处理废弃物十分有效的方法，可以最大化的实现城市生 活废弃物的减量化、无害化和资源化，可以大幅减少常规直接焚烧后带来的飞灰二次污染。 更重要的是在气化环境下二噁英等物质生成浓度可以极大的被控制。但是由于组分复杂 性，废弃物在气化时容易产生较多的焦油，焦油的存在主要引起以下缺点：（1)焦油在低温 下会形成粘稠状的液体，与水和飞灰等一些杂质结合后具有腐蚀性，长期积累会堵塞管道， 造成生产的不连续性，甚至停产；(2)气化产生的焦油占生物质总能量的5~10%，如其不能 将其转化成有用的可燃气体，将会大大降低废弃物的能源化利用率。另外，如果采用水洗等 湿法除焦的话，水洗后的焦油中的气体热值大大降低，不仅间接降低生物质的可利用率，而 且还会产生大量有机废水，造成对环境的二次污染；(3)焦油中的多种物质具有致癌作用， 如果其排放到大气中，对人体健康影响较大；(4)焦油在低温下与可燃气一起燃烧时，难以 燃烧完全，易产生炭黑等，对燃气利用设备损害严重。由此可见，如何有效去除气化过程中 产生的焦油，把它转化为有用的可燃气体是废弃物气化技术的关键所在。
[0003] 目前的焦油去除技术当中催化裂解技术是公认最有效的方法，该种方法不仅能够 在较低反应温度下得到较高的焦油去除率，而且还能提高气体热值和产量。目前，裂解催化 剂主要包含天然矿物类、碱金属类、镍基催化剂类三种，其中镍基催化剂转化活性最好，然 而它价格昂贵且易失活，对它的处理也是一大难题。白云石催化剂虽然价格便宜却没有足 够的机械强度，且易失活。铁基催化剂比镍基催化剂便宜且无毒。
[0004] 目前我国生活垃圾焚烧底渣中含有大量铁的氧化物，是催化裂解焦油的一种理想 选择。焦油的催化转化是一个非常复杂的多相催化的反应网络，主要涉及下列反应：
【主权项】
1. 一种基于电磁感应加热铁基催化剂的废弃物气化气提质装置，其特征在于包括感应 加热炉（1)和管式催化反应器（2)，其中管式催化反应器底部设有烟气颗粒出口、下部侧壁 上设有含焦气化气入口，上部侧壁上设有含焦气化气出口，管式催化反应器（2 )内填充有铁 基催化剂（3)，管式反应器置于感应加热炉内，感应加热炉（1)包括电磁感应线圈（4)，其中 的铁基催化剂在电磁感应的作用下表面温度升高。
2. -种实施如权利要求1所述装置的废弃物气化气提质方法，其特征在于包括如下步 骤： 1) 感应加热炉将管式催化反应器内的铁基催化剂加热至800~900 °C; 2) 含有焦油、固体颗粒物的气化气和水蒸气通入管式催化反应器的含焦气化气入口， 通过高温铁基催化剂，在高温和铁催化剂的作用下对焦油进行高温裂解和催化裂解，同时 铁基催化剂形成的催化床可以有效过滤其中的固体颗粒物； 3) 焦油裂解产生具有还原性的气体H2，将以Fe203、Fe304为主的铁的氧化物还原为铁单 质；铁在单质状态下对焦油具有最好的催化裂解性能； 4) 部分铁单质在水蒸气气氛下可能被氧化成以Fe203、Fe304为主的铁的氧化物，这部分 铁的氧化物随时被4还原为铁单质； 5) 焦油裂解产生的碳质与CO2发生消炭反应生成C0,或者与水蒸气发生水煤气反应生 成CO和H2; 6) 从管式催化反应器含焦气化气出口获得低焦油含量和颗粒物含量的重整气化气，固 体颗粒物经催化床的过滤从烟气颗粒出口排出。
3. 根据权利要求书2所述的废弃物气化气提质方法，其特征在于所述的感应加热炉为 中频加热炉，其控制电源将工频50HZ交流电转变为300HZ以上至1000HZ的中频，加热 深度为2~10 _。
4. 根据权利要求书2所述的废弃物气化气提质方法，其特征在于所使用的铁基催化剂 来源于生活垃圾废弃物焚烧后底渣中的废铁。
【专利摘要】本发明公开了一种基于电磁感应加热铁基催化剂的废弃物气化气提质装置及其方法。装置包括感应加热炉和管式催化反应器,反应器内填充有铁基催化剂，其中铁基催化剂在电磁感应的作用下表面温度升高。将原始含有焦油、固体颗粒物的气化气供给至管式催化反应器，焦油在高温铁基催化剂表面发生热裂解和催化裂解，铁基催化剂也可以过滤气化气中的固体颗粒物。焦油裂解产生的H2将铁氧化物还原为铁单质，保证了铁基催化剂较高的催化活性。铁表面产生的积碳还可与CO2或者与水蒸气发生反应，使铁基催化剂不易失活。本发明充分利用高温和铁基催化剂对焦油的热裂解和催化裂解作用。同时由于感应加热技术使得金属自身发热，又可以减少能耗，提高能量使用效率。
【IPC分类】C10K1-34, C10J3-84
【公开号】CN104818053
【申请号】CN201510186100
【发明人】黄群星, 杜锦才, 唐一菁, 陆鹏, 王汝佩, 池涌, 严建华
【申请人】浙江大学
【公开日】2015年8月5日
【申请日】2015年4月20日