一种以垃圾炭为原料制备燃气的装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及燃气生产领域，具体涉及以垃圾炭为原料制备燃气的装置。
【背景技术】
[0002] 随着国家城乡一体化建设的推进，城市垃圾的产量日益增加，对环境的影响也越 发严重。城市垃圾处理是减轻城市污染，保障城市居民生活、工作条件和身体健康的重要和 必要措施。城市垃圾处理的目的是要达到减量化，无害化和资源化。通常经过分选（手选 或技术设备分选），回收部分资源后，主要的处理方法是填埋，堆肥，焚烧和热解。其中，垃圾 热解技术与其他技术相比在达到减量化的同时，可获得可燃气体以及少量油品产生再生能 源，减少二次污染并达到再生资源的充分利用。
[0003] 然而由于我国城市垃圾含水率高，垃圾成分复杂、波动性大，这种特性造成了热解 后产物品质不稳定，进一步利用还存在问题，尤其是垃圾热解炭的利用问题。通过研究发现 我国垃圾热分解后所剩余固体物中的灰分含量很高（>50% )，挥发份含量低且不均匀，杂 质含量较多，市场销路不好，很难进行进一步的利用，大多数垃圾热解炭最终只能作为热解 残渣进行填埋处理，不仅占用了土地资源，而且造成了能源的浪费。因此，仅通过现有热解 技术无法经济、充分的实现城市垃圾资源化利用的效果。如果能够利用这种垃圾热解炭低 成本、高效地制备工业或民用燃气，则能够提高垃圾热解资源化效率，更利于垃圾热解的工 业化生产和推广。
[0004] 现有燃气制备技术对垃圾热解炭这种高灰分、低热值原料的适应性很差，尚无相 关报道。即使与煤掺混，利用现有制气工艺也需对装置进行改造，破坏了原有的工艺过程， 对正常的工艺运行造成了影响；同时还存在制气效果差，掺混量有限，不能实现垃圾炭大规 模处理，成本增加，能源利用率和热效率降低等问题。
[0005] 专利文献CN 1385647A公开了一种生活垃圾无害化处理，具体的说是一种生活垃 圾或经炉内裂化后的炭碴实施处理后再利用的生活垃圾、炭碴造气装置。该专利是在一般 的锅炉基础上，实施改造后，其顶部设置有气体回收装置，顶部侧端设置有进料装置，底部 为排灰装置，作为生活垃圾、炭碴造气装置，经该装置处理后的炭碴和生活垃圾可以制造再 生燃烧气体进行利用，实现无害化气体排放和排放出的固体是体积极小的灰的新型装置。 但由于是在锅炉基础上实施改造的装置，其处理量、气化剂的选择等受到原有设备的限制； 其气体净化除尘设施不适合高灰分垃圾炭制备燃气的净化要求，同时燃气热量未充分回 收，造成能量损失；未充分回收灰分中所携带的大量显热，造成能源利用率低，热效率差的 问题。 【实用新型内容】
[0006] 本实用新型的目的在于提供一种利用垃圾热解炭低成本、高效率的制备燃气的装 置。本实用新型通过充分回收气化残渣、高温气体热量的多级利用技术和两级气化技术解 决现有燃气制备技术对垃圾热解炭这种高灰分、低热值原料的适应性很差的问题，同时可 降低成本，提高能源利用率和系统热效率，进而实现垃圾炭大规模处理和进一步资源化利 用。
[0007] 本实用新型提供了一种以垃圾炭为原料制备燃气的装置，所述装置包括依次顺序 连接的预处理单元、气化制气单元、高温燃气除尘单元、高温燃气余热回收单元和燃气脱硫 单元。
[0008] 所述预处理单元包括相连的破碎装置和筛分装置。破碎装置设有垃圾炭的进料 □〇
[0009] 所述气化制气单元包括制气单元。所述制气单元中包含相连的一级气化器和二级 气化器；所述一级气化器与筛分装置相连。
[0010] 所述的高温燃气除尘单元包括高温除尘单元，并与制气单元的二级气化器相连。 高温除尘单元中包含高温旋风除尘器，根据除尘的实际需要，所述高温旋风除尘器可以为 一级或串联的多级，级数越尚，除尘效率越尚。为了提尚除尘效果，在尚温除尘单兀中，还可 以在高温旋风除尘器后串联其它的除尘装置，如高温陶瓷过滤器。
[0011] 所述高温燃气余热回收单元包括依次顺序连接的空气预热器、过热蒸汽单元、饱 和蒸汽单元、省煤器和干法除尘器。
[0012] 所述燃气脱硫单元包括脱硫装置，脱硫装置设有净燃气出口。
[0013] 原料垃圾炭依次经过破碎装置、筛分装置、制气单元、高温除尘单元、空气预热器、 过热蒸汽单元、饱和蒸汽单元、省煤器、间接冷却器以及脱硫装置后，即可获得洁净的燃气。
[0014] 为了实现废料的循环利用，高温除尘单元还可以通过飞灰循环管道与制气单元相 连，从而实现对飞灰的循环热解气化。
[0015] 为了提高能源利用率和系统热效率，空气预热器还可以设置空气进气口，并通过 空气气化剂管道与制气单元相连。将室温的空气通入空气预热器，经热交换后，所得到的热 空气可以作为气化剂，通入制气单元。
[0016] 为了提高能源利用率和系统热效率，所述装置还可以进一步包括高温灰渣余热回 收单元，所述高温余渣余热回收单元可包括灰渣冷却单元。
[0017] 所述灰渣冷却单元设有冷灰渣出口；制气单元还可以通过灰渣冷却管道与灰渣冷 却单元相连。灰渣冷却后，取出，可实现废料的持续利用。
[0018] 所述灰渣冷却单元还可进一步设置软化冷水的进水口，并通过蒸汽气化剂管道， 依次经由省煤器、饱和蒸汽单元和过热蒸汽单元，与制气单元相连。
[0019] 本实用新型进一步提供了采用所述装置制备燃气的方法，所述方法包括以下步 骤：
[0020] (I)取垃圾炭，依次经破碎装置和筛分装置预处理后，得到粒径大于6_的颗粒少 于总量3%的气化原料；
[0021] (II)将步骤（I)所得气化原料通入制气单元，依次经制气单元中的一级气化器和 二级气化器，在制气单元中的气化剂的作用下，热解气化，即得高温燃气和灰渣；
[0022] (III)将步骤（II)所得高温燃气通入高温除尘单元，经过高温除尘单元中的一级 或串联的多级高温旋风除尘器，去除飞灰，即得一次净化的高温燃气；
[0023] (IV)将步骤（III)所得一次净化的高温燃气依次与空气预热器中的室温空气、过 热蒸汽单元中的饱和蒸汽、饱和蒸汽单元中的高温水和省煤器中的低温水进行热交换，即 得低温燃气；
[0024] (V)将步骤（IV)所得低温燃气通入间接冷却器，再通入脱硫装置，脱硫净化后，即 得净燃气。
[0025] 所述步骤（II)所得的高温燃气为气态，集中在制气单元的顶部，热解后残余的灰 渣为固态，位于制气单元的底部，高温燃气与灰渣因性质不同而自然分离。所述高温燃气 中，混有细小的固体颗粒状粉尘，即未热解气化的飞灰，需要经过步骤（III)将飞灰从高温 燃气中去除。
[0026] 所述方法还可以包括对步骤（III)所得飞灰的循环利用；具体为：将步骤（III) 所得飞灰通过飞灰循环管道通入制气单元，进行循环热解气化。
[0027] 所述方法还可以包括：将步骤（II)所得灰渣通过灰渣冷却管道通入灰渣冷却单 元，与其中的软化冷水进行热交换；灰渣冷却到室温后，输出，即得冷灰渣。
[0028] 本实用新型所述制气单元中需要气化剂，所述气化剂可以通过对制备过程中产生 的副产物进行进一步加工获得，从而实现能源的高效利用。
[0029] 具体而言，将室温的空气通入空气预热器，经过与一次净化的高温燃气进行热交 换后，所得到的空气可作为气化剂通过空气气化剂管道通入制气单元。
[0030] 将软化冷水通入灰渣冷却单元，经过与热灰渣进行热交换后，可得低温水，所述低 温水可通过蒸汽气化剂管道，依次经过省煤器、饱和蒸汽单元和过热蒸汽单元与燃气进行 逆向热交换，最终得到气化剂，通入制气单元中。
[0031] 作为一种优选方案，本实用新型所述装置可按照以下步骤制备燃气：
[0032] (I)取垃圾炭，依次经破碎装置和筛分装置预处理后，得到粒径大于6mm的颗粒少 于总量1%的气化原料；
[0033] (II)将步骤（I)所得气化原料通入制气单元，经制气单元中温度为850~860°C 的一级气化器，在气化剂的作用下进行热解；将所得热解气和剩余固体物质一同通入温度 为980~1000°C的二级气化器，在气化剂的作用下充分气化，即得900~950°C的高温燃气 和950 °C的灰渣；
[0034] 所述灰渣通过灰渣冷却管道通入灰渣冷却单元，与其中的软化冷水进行热交换； 灰渣冷却到室温后，取出，即得冷灰渣，外运作为建材使用；
[0035] (III)将步骤（II)所得高温燃气通入高温除尘单元，经过高温除尘单元中的一级 或多级高温旋风除尘器，去除飞灰，即得温度为900~950°C的一次净化的高温燃气；
[0036] 所述飞灰通过飞灰循环管道通入制气单元，进行循环热解气化；
[0037] (IV)将步骤（III)所得一次净化的高温燃气通入空气预热器，与其内的室温空气 进行热交换，即得温度为700~750°C的燃气；再通入过热蒸汽单元，与其内185~195°C的 饱和蒸汽进行热交换，即得温度为450~500°C的燃气；再通入饱和蒸汽单元，与其内100°C 的高温水进行热交换，即得温度为280~300°C的燃气；再通入省煤器，与其内85~95°C的 低温水进行热交换，即得温度为150°C的燃气；
[0038] 同时，将室温的空气通入空气预热器，经过与一次净化的高温燃气进行热交换后， 得到600~650°C的空气，作为气化剂通过空气气化剂管道通入制气单元；
[0039] 同时，将软化冷水通入灰渣冷却单元，经过与灰渣热交换后，得到温度为80~ 95°C的软化水；所述软化水通过蒸汽气化剂管道，依次经过省煤器升温至KKTC、再经过饱 和蒸汽单元形成185~195°C饱和蒸汽、再经过热蒸汽单元形成600~650°C的过热蒸汽， 所述过热蒸汽作为气化剂通入制气单元；
[0040] (V)将步骤（IV)所得温度为150°C的燃气通入间接冷却器，得到温度为25°C的燃 气；再通入脱硫装置，脱硫净化后，即得洁净的燃气。
[0041] 在实际生产过程中，上述步骤均为持续进行。
[0042] 本实用新型所述垃圾炭为垃圾经常规方法热解后获得的垃圾炭。
[0043] 本实用新型实现了以下优异效果：（1)实现了用垃圾热解炭大规模、低成本、清洁 高效制备燃气的目的，气化过程不产生焦油和酚水等污染物；（2)提供一种高温燃气热量 充分回收以及获得高温气化剂的装置和方法。采用空气预热器、过热蒸汽单元、饱和蒸汽单 元、省煤器等多级换热装置一方面充分回收了高温气体热量，提高系统热效率，一方面将空 气和水蒸汽气化剂预热到较高温度，可满足气化高灰分物质热量需求并降低比氧耗和比煤 耗，进而降低燃气成本；(3)由于垃圾炭气化后的灰渣量较大，温度较高，携带大量的显热， 直接冷却造成很大浪费，因此，本专利提供了一种充分回收高温灰渣显热的装置和方法。采 用灰渣冷却器将大部分热量通过间接换热的方式传递给低温水，升温水进一步去预热产生 过