本发明属于垃圾热解气化技术领域,特别涉及一种垃圾热解气化系统。
背景技术：
随着社会经济的持续发展和人口规模以及城市化的逐步扩大，城市生活垃圾的产生量不断增加，生活垃圾对环境造成的污染日趋严重，生活垃圾这一严重的公害已是当今世界的一项重大而棘手的问题。目前，处理生活垃圾的基本方式主要有：堆肥法、填埋法、焚烧法这三种。其中，堆肥法对垃圾中有机质含量要求较高，肥料中重金属含量不好控制，容易造成农田土壤的污染，并且肥料销售半径和竞争力有限。填埋法占地面积大、恶臭污染较重，需要处理产生的填埋气和渗滤液，容易造成地下水和土壤污染。焚烧法投资大、对垃圾热值要求较高，焚烧过程中产生大量的二噁英，焚烧后的残留物需要进行填埋处理，过去两年，我国有近30个城市发生过居民反对修建垃圾焚烧厂的事件。
垃圾热解气化技术因具有热效率高、飞灰排放量小、二噁英排放浓度低、热解残渣热灼减率低等技术优势，具有结构简单、维护方便、占地面积小、建设成本低等经济优势，为解决垃圾焚烧项目建设费用高、二次污染严重的难题，提供了新的思路和方法，是目前国内外最具发展潜力的新一代中小规模垃圾处理技术。
现有技术的垃圾热解气化系统，在运行中存在以下缺点：
1、系统对原料垃圾的热值、含水率等要求较高，垃圾需要进行分类、干燥等预处理过程，增加处理成本。
2、热解气化炉内经常发生垃圾堆积搭棚现象，布料不均匀，热解气化不充分，容易在炉排上结焦，装置运行一段时间后，焦块粘结在炉排上，影响热解气化效率，无法卸焦，装置无法连续运行。
3、裂解气燃烧室结构简单，不利于烟尘的分离，同时，裂解气在裂解气燃烧室内的停留时间较短，燃烧效果不够理想，二噁英类物质也不能完全分解。
4、系统多为一体化设计，项目工程建设周期长，装备灵活性差。
技术实现要素：
为了克服现有项目工程建设周期长，装备灵活性差、燃烧效果不够理想、热解气化不充分，容易在炉排上结焦影响热解气化效率，无法卸焦，装置无法连续运行的问题，本发明提供一种垃圾热解气化系统，能够处理低热值、高含水率的垃圾，无需对垃圾进行分类、干燥等预处理过程，降低预处理成本；能够避免垃圾在热解气化炉内堆积搭棚，实现垃圾在热解气化炉内均匀布料，避免垃圾在炉排上结焦，使热解气化装置连续、稳定运行，提高热解气化效率，延长炉排使用寿命，降低运行成本；能够实现裂解气燃烧室内烟尘的有效分离、进入裂解气燃烧室的二次风均匀分配，延长烟气停留时间，彻底燃烧烟气中的可燃组分，彻底分解烟气中的有害物质，节能环保；能够实现热解气化炉、裂解气燃烧室等系统主要设备的模块化、小型化设计，缩短项目建设周期，提高装备应用的灵活性，满足不同规模的垃圾处理需求。
本发明采用的技术方案为：
一种垃圾热解气化系统，包括热解气化炉、裂解气燃烧室、除尘单元、脱酸单元、烟囱和余热回用单元，所述的热解气化炉下端出口与裂解气燃烧室的进气口连通，热解气化炉与裂解气燃烧室之间还通过余热回用单元连通；裂解气燃烧室出口与除尘单元进口连接，除尘单元出口与脱酸单元进口连接，脱酸单元出口与烟囱连接。
所述的热解气化炉包括进料口、裂解气出口、热解气化炉炉体、旋转炉排，炉排驱动装置、出渣口，炉体支撑结构，人孔和热解气化炉燃烧器；进料口和裂解气出口位于热解气化炉炉体上端，旋转炉排位于热解气化炉炉体内的底部，炉排驱动装置位于热解气化炉炉体外的下部一侧；出渣口设在热解气化炉炉体底部，热解气化炉炉体下方与炉体支撑结构连接；人孔设在热解气化炉炉体外的下部一侧且与炉排驱动装置的位置不在同侧；所述的热解气化炉燃烧器设置在热解气化炉炉体内的下部，且不高于旋转炉排的最高点。
所述的旋转炉排包括布料罩、环形炉排片一、环形炉排片二、环形基座、回旋支撑、t型钢、齿圈、环形炉排片四、筋板三、环形炉排片三、筋板二、炉排旋转轴和筋板一；所述炉排旋转轴为空心轴，所述炉排旋转轴的顶部设置有布料罩，布料罩呈上小下大的锥形状，所述炉排旋转轴的中部由上而下依次设置有环形炉排片一、环形炉排片二、环形炉排片三和环形炉排片四，各环形炉排片均为中空的环形炉排片，各环形炉排片之间保持一定的间距，且各环形炉排片与炉排旋转轴之间的间距由上而下依次增大，所述环形炉排片一、环形炉排片二和环形炉排片三与炉排旋转轴之间分别通过与其对应的筋板一、筋板二和筋板三连接固定，所述环形炉排片四与炉排旋转轴之间通过t型钢连接固定，所述环形炉排片四上设置齿圈，所述齿圈与所述炉排驱动装置连接；所述炉排旋转轴下端与环形基座连接；所述的环形基座通过回旋支撑与热解气化炉炉体内的底部连接。所述的炉排驱动装置至少包括电机、电机安装板和齿轮，所述的电机安装在电机安装板上，所述的齿轮与旋转炉排中炉排驱动装置上相对应的齿圈连接。
所述的炉体支撑结构包括四个热解气化炉支腿和四个支耳；四个热解气化炉支腿分别通过焊接方式设置在四个支耳下面，支撑所述热解气化炉炉体。
所述热解气化炉为多个，且各个热解气化炉之间并联连接后与裂解气燃烧室连接。
所述热解气化炉炉体的内壁由内向外可依次设置轻型隔热材料层和耐火砖层。
所述热解气化炉燃烧器为轻柴油燃烧器。
所述的裂解气燃烧室包括裂解气入口、观察口、裂解气燃烧室主体、烟气出口，主风管、裂解气燃烧室支腿、除灰口、裂解气燃烧室燃烧器、布风管和挡板；所述裂解气入口和裂解气燃烧室燃烧器分别位于裂解气燃烧室主体一端，且水平设置，烟气出口位于裂解气燃烧室主体顶部距离裂解气入口较远的一侧；所述的观察口为一个或多个，位于裂解气燃烧室主体中部的一侧；所述的除灰口为一个或多个，位于裂解气燃烧室主体底部；所述的裂解气燃烧室支腿为两个，两个裂解气燃烧室支腿位于裂解气燃烧室主体底部；所述的布风管位于裂解气燃烧室主体底部一侧；所述裂解气燃烧室主体内部设置多个挡板，所述挡板与所述裂解气燃烧室主体顶部或底部连接，所述各个挡板之间等间距、交错布置。
一种垃圾热解气化方法，具体步骤为：缺氧条件下，垃圾在所述热解气化炉内热解气化为裂解渣和可燃裂解气，裂解渣从热解气化炉底部排出，裂解气进入所述裂解气燃烧室，充分燃烧后经所述除尘单元、脱酸单元处理，经烟囱达标排放，燃烧产生的热量经所述余热回用单元回收，用于垃圾的热解气化。
本发明的有益效果为：
1、本发明能够处理低热值、高含水率的垃圾，无需对垃圾进行分类、干燥等预处理过程，降低预处理成本。
2、本发明能够避免垃圾在热解气化炉内堆积搭棚，实现垃圾在热解气化炉内均匀布料，避免垃圾在炉排上结焦，使热解气化装置连续、稳定运行，提高热解气化效率，延长炉排使用寿命，降低运行成本。
3、本发明能够实现裂解气燃烧室内烟尘的有效分离、进入裂解气燃烧室的二次风均匀分配，延长烟气停留时间，彻底燃烧烟气中的可燃组分，彻底分解烟气中的有害物质，节能环保。
4、本发明能够实现热解气化炉、裂解气燃烧室等系统主要设备的模块化、小型化设计，缩短项目建设周期，提高装备应用的灵活性，满足不同规模的垃圾处理需求。
附图说明
图1是一种垃圾热解气化系统的流程示意图。
图2是热解气化炉的结构示意图。
图3是热解气化炉的主视图。
图4是热解气化炉的俯视图。
图5是热解气化炉的剖视图。
图6是热解气化炉内旋转炉排的结构示意图。
图7是裂解气燃烧室的主视图。
图8是裂解气燃烧室的俯视图。
图9是裂解气燃烧室的侧视图。
图10是裂解气燃烧室的剖视图。
图中，附图标记为：1、热解气化炉，101、进料口；102、裂解气出口；103、热解气化炉炉体；104、旋转炉排；10401、布料罩；10402、环形炉排片一；10403、环形炉排片二；10404、环形基座；10405、回旋支撑；10406、t型钢；10407、齿圈；10408、环形炉排片四；10409、筋板三；10410、环形炉排片三；10411、筋板二；10412、炉排旋转轴；10413、筋板一；105、炉排驱动装置；10501、电机；10502、电机安装板；10503、齿轮；106、出渣口；107、炉体支撑结构；10701、热解气化炉支腿；10702、支耳；108、人孔；109、热解气化炉燃烧器；2、裂解气燃烧室；201、裂解气入口；202、观察口；203、裂解气燃烧室主体；204、烟气出口；205、主风管；206、裂解气燃烧室支腿；207、除灰口；208、裂解气燃烧室燃烧器；209、布风管；210、轻型隔热材料层；211、耐火砖层；212、挡板3、除尘单元；4、脱酸单元；5、烟囱；6、余热回用单元。
具体实施方式
为了克服现有项目工程建设周期长，装备灵活性差、燃烧效果不够理想、热解气化不充分，容易在炉排上结焦影响热解气化效率，无法卸焦，装置无法连续运行的问题，本发明提供如图1所示的一种垃圾热解气化系统，能够处理低热值、高含水率的垃圾，无需对垃圾进行分类、干燥等预处理过程，降低预处理成本；能够避免垃圾在热解气化炉内堆积搭棚，实现垃圾在热解气化炉内均匀布料，避免垃圾在炉排上结焦，使热解气化装置连续、稳定运行，提高热解气化效率，延长炉排使用寿命，降低运行成本；能够实现裂解气燃烧室内烟尘的有效分离、进入裂解气燃烧室的二次风均匀分配，延长烟气停留时间，彻底燃烧烟气中的可燃组分，彻底分解烟气中的有害物质，节能环保；能够实现热解气化炉、裂解气燃烧室等系统主要设备的模块化、小型化设计，缩短项目建设周期，提高装备应用的灵活性，满足不同规模的垃圾处理需求。
一种垃圾热解气化系统，包括热解气化炉1、裂解气燃烧室2、除尘单元3、脱酸单元4、烟囱5和余热回用单元6，所述的热解气化炉1下端出口与裂解气燃烧室2的进气口连通，热解气化炉1与裂解气燃烧室2之间还通过余热回用单元6连通；裂解气燃烧室2出口与除尘单元3进口连接，除尘单元3出口与脱酸单元4进口连接，脱酸单元4出口与烟囱5连接。
如图1所示，一种垃圾热解气化系统由热解气化炉1、裂解气燃烧室2、除尘单元3、脱酸单元4、烟囱5、余热回用单元6构成，缺氧条件下，垃圾在所述热解气化炉1内热解气化为裂解渣和以一氧化碳、氢气等为主要成分的可燃裂解气，裂解渣从所述热解气化炉1底部排出，裂解气进入所述裂解气燃烧室2，与氧气混合，充分燃烧，同时高温破坏其中的二噁英等有害物质，所述裂解气燃烧室2内裂解气燃烧产生的烟气经所述除尘单元3除尘处理、经所述脱酸单元4脱酸处理后，达到环保排放要求，经所述烟囱5排放到大气中，所述裂解气燃烧室2内裂解气燃烧产生的热量经所述余热回用单元6回收，用于所述热解气化炉1内垃圾的热解气化。
在上述的一种垃圾热解气化系统中，所述的热解气化炉1、裂解气燃烧室2、除尘单元3、脱酸单元4、烟囱5、余热回用单元6均为模块化设计通过管道连通，运输、安装方便。本发明中所述的除尘单元3、脱酸单元4和余热回用单元6均为现有技术，本发明中将不再进行进一步的说明。
实施例2：
基于上述实施例的基础上，本实施例中，所述的热解气化炉1包括进料口101、裂解气出口102、热解气化炉炉体103、旋转炉排104，炉排驱动装置105、出渣口106，炉体支撑结构107，人孔108和热解气化炉燃烧器109；进料口101和裂解气出口102位于热解气化炉炉体103上端，旋转炉排104位于热解气化炉炉体103内的底部，炉排驱动装置105位于热解气化炉炉体103外的下部一侧；出渣口106设在热解气化炉炉体103底部，热解气化炉炉体103下方与炉体支撑结构107连接；人孔108设在热解气化炉炉体103外的下部一侧且与炉排驱动装置105的位置不在同侧；所述的热解气化炉燃烧器109设置在热解气化炉炉体103内的下部，且不高于旋转炉排104的最高点。
所述的旋转炉排104包括布料罩10401、环形炉排片一10402、环形炉排片二10403、环形基座10404、回旋支撑10405、t型钢10406、齿圈10407、环形炉排片四10408、筋板三10409、环形炉排片三10410、筋板二10411、炉排旋转轴10412和筋板一10413；所述炉排旋转轴10412为空心轴，所述炉排旋转轴10412的顶部设置有布料罩10401，布料罩10401呈上小下大的锥形状，所述炉排旋转轴10412的中部由上而下依次设置有环形炉排片一10402、环形炉排片二10403、环形炉排片三10410和环形炉排片四10408，各环形炉排片均为中空的环形炉排片，各环形炉排片之间保持一定的间距，且各环形炉排片与炉排旋转轴10412之间的间距由上而下依次增大，所述环形炉排片一10402、环形炉排片二10403和环形炉排片三10410与炉排旋转轴10412之间分别通过与其对应的筋板一10413、筋板二10411和筋板三10409连接固定，所述环形炉排片四10408与炉排旋转轴10412之间通过t型钢10406连接固定，所述环形炉排片四10408上设置齿圈10407，所述齿圈10407与所述炉排驱动装置105连接；所述炉排旋转轴10412下端与环形基座10404连接；所述的环形基座10404通过回旋支撑10405与热解气化炉炉体103内的底部连接。所述的炉排驱动装置105至少包括电机10501、电机安装板10502和齿轮10503，所述的电机10501安装在电机安装板10502上，所述的齿轮10503与旋转炉排104中炉排驱动装置105上相对应的齿圈10407连接。
所述的炉体支撑结构107包括四个热解气化炉支腿10701和四个支耳10702；四个热解气化炉支腿10701分别通过焊接方式设置在四个支耳10702下面，支撑所述热解气化炉炉体103。
所述热解气化炉1为多个，且各个热解气化炉1之间通过并联连接。
所述热解气化炉炉体103的内壁由内向外可依次设置轻型隔热材料层210和耐火砖层211。
所述热解气化炉燃烧器109为轻柴油燃烧器。
所述的裂解气燃烧室2包括裂解气入口201、观察口202、裂解气燃烧室主体203、烟气出口204，主风管205、裂解气燃烧室支腿206、除灰口207、裂解气燃烧室燃烧器208、布风管209和挡板212；所述裂解气入口201和裂解气燃烧室燃烧器208分别位于裂解气燃烧室主体203一端，且水平设置，烟气出口204位于裂解气燃烧室主体203顶部距离裂解气入口201较远的一侧；所述的观察口202为一个或多个，位于裂解气燃烧室主体203中部的一侧；所述的除灰口207为一个或多个，位于裂解气燃烧室主体203底部；所述的裂解气燃烧室支腿206为两个，两个裂解气燃烧室支腿206位于裂解气燃烧室主体203底部；所述的布风管209位于裂解气燃烧室主体203底部一侧；所述裂解气燃烧室主体203内部设置多个挡板212，所述挡板212与所述裂解气燃烧室主体203顶部或底部连接，所述各个挡板212之间等间距、交错布置。
本发明提供一种垃圾热解气化方法，具体步骤为：缺氧条件下，垃圾在所述热解气化炉1内热解气化为裂解渣和可燃裂解气，裂解渣从热解气化炉1底部排出，裂解气进入所述裂解气燃烧室2，充分燃烧后经所述除尘单元3、脱酸单元4处理，经烟囱5达标排放，燃烧产生的热量经所述余热回用单元6回收，用于垃圾的热解气化。
在上述的一种垃圾热解气化系统中，所述的裂解气燃烧室2可配备一个或多个所述热解气化炉1使用，满足不同规模垃圾的处理需求。
如图2至图6所示，一种垃圾热解气化系统中，所述的热解气化炉1的具体结构至少是：包括进料口101、热解气化炉炉体103、裂解气出口102、出渣口106、人孔108、热解气化炉燃烧器109、旋转炉排104、炉排驱动装置105、炉体支撑结构107，所述热解气化炉炉体103的顶部设置所述进料口101和所述裂解气出口102，所述热解气化炉炉体103的中部一侧设置所述人孔108和热解气化炉燃烧器109，所述热解气化炉炉体103的中下部设置所述炉体支撑结构107，所述热解气化炉炉体103的底部设置所述出渣口106，所述热解气化炉炉体103的内壁由内向外可依次设置轻型隔热材料层210、耐火砖层211；所述炉体支撑结构107包括四个支耳10702和四个热解气化炉支腿10701，四个所述热解气化炉支腿10701分别通过焊接方式设置在四个所述支耳10702下面，支撑所述热解气化炉炉体103，保证热解气化炉炉体103稳定；所述热解气化炉炉体103的内部设置所述旋转炉排104，所述旋转炉排104由环形基座10404、炉排旋转轴10412、布料罩10401、环形炉排片一10402、环形炉排片二10403、环形炉排片三10410、环形炉排片四10408、筋板一10413、筋板二10411、筋板三10409、t型钢10406、齿圈10407、回旋支撑构成10405，通过所述回旋支撑10405的支撑作用设置在热解气化炉炉体103内，所述炉排旋转轴10412为空心轴，所述炉排旋转轴10412的顶部设置上小下大的锥形的所述布料罩10401，所述炉排旋转轴10412的中部由上而下依次设置所述环形炉排片一10402、环形炉排片二10403、环形炉排片三10410、环形炉排片四10408，各环形炉排片均为中空的环形炉排片，各环形炉排片之间保持一定的间距，且各环形炉排片与炉排旋转轴之间的间距由上而下依次增大，所述环形炉排片一10402、环形炉排片二10403、环形炉排片三10410与炉排旋转轴10412之间分别通过所述筋板一10413、筋板二10411、筋板三10409连接固定，所述环形炉排片四10408与炉排旋转轴10412之间通过t型钢10406连接固定，所述环形炉排片四10408上设置齿圈10407，所述齿圈10407与所述炉排驱动装置105连接；所述炉排驱动装置105包括电机10501、电机安装板10502、齿轮10503，所述电机10501安装在所述电机安装板10502上，通过所述齿轮10503与所述齿圈10407带动所述旋转炉排104在所述热解气化炉炉体103内转动，所述炉排旋转轴10412的底部与所述环形基座10404连接，所述环形基座10404与所述回旋支撑10405连接；所述热解气化炉燃烧器109为轻柴油燃烧器，可根据所述热解气化炉主体103内的温度变化情况自动开启或关闭，精确控制所述热解气化炉主体103内的热解气化温度；所述热解气化炉1可实现对低热值、高含水率垃圾的热解气化，无需对垃圾进行分类、干燥等预处理过程，降低原料预处理成本，可实现垃圾在热解气化炉1内均匀布料，避免垃圾在炉排上结焦，使热解气化装置连续、稳定运行，提高热解气化效率，延长炉排使用寿命，降低运行成本。
如图7至图10所示，一种垃圾热解气化系统中，所述的裂解气燃烧室2的具体结构是：由与所述热解气化炉1的裂解气出口102连通的裂解气入口201，与所述裂解气入口201相通且水平设置的裂解气燃烧室主体203，设置在所述裂解气入口201上、水平设置的裂解气燃烧室燃烧器208，设置在所述裂解气燃烧室主体203顶部、距离裂解气入口201较远一侧的烟气出口204，设置在所述裂解气燃烧室主体203中部一侧的一个或多个观察口202，设置在所述裂解气燃烧室主体203底部的一个或多个除灰口207和两个裂解气燃烧室支腿206，设置在所述裂解气燃烧室主体203底部一侧的主风管205构成，所述裂解气燃烧室主体203内部设置多个挡板212，所述挡板212与所述裂解气燃烧室主体203顶部或底部连接，所述挡板212之间等间距、交错布置，有利于裂解气中烟尘的分离，同时，可延长裂解气在所述裂解气燃烧室主体203内的停留时间，保证所述裂解气燃烧室主体203内的二噁英类物质完全分解；所述裂解气燃烧室燃烧器208为轻柴油燃烧器，可根据所述裂解气燃烧室主体203内的温度变化情况自动开启或关闭，控制所述裂解气燃烧室主体203内温度在850℃～1200℃之间，精确控制所述裂解气燃烧室主体203内的温度；所述主风管205上设置多根布风管209，所述布风管209连通到所述裂解气燃烧室主体203内部，实现均匀布风，取得较好的裂解气燃烧效果；所述裂解气燃烧室主体203内壁、所述挡板212表面由内向外依次设置轻型隔热材料层210、耐火砖层211，所述裂解气入口201内壁、所述烟气出口204内壁、所述除灰口207内壁设置轻型隔热材料层210；所述裂解气燃烧室2能够实现裂解气燃烧室2内烟尘的有效分离、进入裂解气燃烧室2的二次风均匀分配，延长烟气停留时间，彻底燃烧烟气中的可燃组分，彻底分解烟气中的有害物质，节能环保。
本发明的工作过程：
缺氧条件下，垃圾在所述热解气化炉1内热解气化为裂解渣和以一氧化碳、氢气等为主要成分的可燃裂解气，裂解渣从所述热解气化炉1底部排出，裂解气进入所述裂解气燃烧室2，与氧气混合，充分燃烧，同时高温破坏其中的二噁英等有害物质，所述裂解气燃烧室2内裂解气燃烧产生的烟气经所述除尘单元3除尘处理、经所述脱酸单元4脱酸处理后，达到环保排放要求，经所述烟囱5排放到大气中，所述裂解气燃烧室2内裂解气燃烧产生的热量经所述余热回用单元6回收，用于所述热解气化炉1内垃圾的热解气化。
本发明能够处理低热值、高含水率的垃圾，无需对垃圾进行分类、干燥等预处理过程，降低预处理成本。本发明能够避免垃圾在热解气化炉内堆积搭棚，实现垃圾在热解气化炉内均匀布料，避免垃圾在炉排上结焦，使热解气化装置连续、稳定运行，提高热解气化效率，延长炉排使用寿命，降低运行成本。本发明能够实现裂解气燃烧室内烟尘的有效分离、进入裂解气燃烧室的二次风均匀分配，延长烟气停留时间，彻底燃烧烟气中的可燃组分，彻底分解烟气中的有害物质，节能环保。本发明能够实现热解气化炉、裂解气燃烧室等系统主要设备的模块化、小型化设计，缩短项目建设周期，提高装备应用的灵活性，满足不同规模的垃圾处理需求。
以上例举仅仅是对本发明的举例说明，并不构成对本发明的保护范围的限制，凡是与本发明相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。本发明中未详细说明的装置结构及单元模块均为现有技术，本发明中将不再进行一一说明。