专利名称：一种城市生活垃圾的气化装置和方法
技术领域：
本发明涉及到一种城市生活垃圾的资源化利用方法，更具体地说是一种以城市生 活垃圾为原料，在加入气化剂条件下，采用气化法处理生活垃圾制取可燃气体的方法。
背景技术：
21世纪，人类进入知识经济、循环经济时代。世界各国正把“发展循环经济“和“ 建立循环型社会”作为实现可持续发展的重要途径，循环经济要求以废旧物资“减量化，无 害化，资源化，再使用，再循环”为社会经济活动的行为准则。
可用于生活垃圾处理的技术多种多样，包括填埋技术、堆肥技术和焚烧技术。近年来， 世界各国纷纷开发多种生活垃圾资源化技术，通过回收生活垃圾中的有用成分实现生活垃 圾的减量化和资源化。由于我国的生活垃圾处理技术基础非常薄弱，以致有一些项目因为 技术适应性或成熟性问题而失败。因此，生活垃圾处理技术的适应性成为一个非常重要的 问题。城市生活垃圾处理技术现状 1、填埋
所谓卫生填埋，就是能对渗滤液和填埋气体进行控制的填埋方式。大多数填埋场的 设计、建设和运营仍存在很多问题，表现在
(1)设计理念比较落后，土地填埋利用率不高，占用了大量土地资源，大部分生活垃圾 填埋场缺乏有效的基础和边坡防渗措施，由于生活垃圾中含水率往往高达50% 60%，同时 由于缺乏有效的雨污水分流措施，缺乏压实和覆盖，导致渗滤液产量大、浓度高，没有有效 处理，地下水污染地表水的污染事故不断出现；
(2)生活垃圾中可以实现资源回收的部分被一并填埋，即使考虑填埋气的回收利用， 混合垃圾填埋的资源化水平仍很低；
(3)分期建设没有得到很好的实施，运行粗放，没有分区分单元，大面积、大厚度填埋 较为普遍，大多没有能够在填埋作业过程中做到按照标准压实、覆盖；
(4)填埋气体处理与利用系统刚刚开始发展，多为敞开式排放或通过竖井排放，绝大 部分填埋场的填埋气仍处于无组织排放状态，没有有效利用，不仅引起了温室效应，而且也 是产生恶臭的主要原因。2、堆肥
高温堆肥可以使生活垃圾中的有机成分成为可供施用的农田肥料，同时消除其环境污 染，杀灭垃圾中的病菌，具有无害化和资源化特征。但我国的堆肥厂主要处理混合生活垃 圾，其局限性主要表现在
(1)由于我国目前还没有开展普遍的生活垃圾分类收集，因此入厂垃圾中含有石块、 金属、玻璃、塑料等多种不可降解组分，这些废弃物必须分拣出来，另行处理，分选工艺复 杂，费用很高；
(2)即使采用了分选工艺，生活垃圾中的不利于堆肥处理的组分也不能完全剔除，许 多有毒、有害物质会进入堆肥，如农田长期大量使用堆肥，可能会造成潜在污染，特别是一些重金属在土壤中富集将随食物链进入人体。3、焚烧
垃圾焚烧与填埋处理相比，具有占地小、处理时间短、减量化显著、无害化较彻底以及 可回收垃圾焚烧余热等优点，在发达国家得到越来越广泛应用。但焚烧混合垃圾有以下缺 陷
(1)我国生活垃圾含水率高，热值低，需要更多的辅助燃料，此外生活垃圾中灰土含量 多也会影响焚烧效果，最终导致焚烧成本上升。我国目前除少数经济较发达的城市外，其它 城市的混合生活垃圾热值低，含渣量高，不适宜焚烧；
(2)另一方面，由于我国混合垃圾中厨余垃圾较多，含盐量较高，对烟气中氯化物贡献 较大，HCl会腐蚀焚烧炉，也增加了烟气处理的难度和污染控制成本。焚烧产生的二噁英问 题，难以解决。生活垃圾气化是将生活垃圾中的有机成分在还原性气氛下与气化剂反应生成燃 气的过程。整个气化过程分为热解阶段、氧化阶段和还原阶段。在热解过程中，高分子有机 物受热后分解为低碳链的有机化合物，其中一部分挥发分在常温下以气态形式存在，也有 一部分发生脱水聚合反应生成焦油。热解阶段产生的挥发分会与通入气化反应器的氧气发 生气化燃烧反应，在此阶段，生活垃圾气化反应体系的温度迅速升高。物料通过氧化区以后 便进入还原阶段，热解和氧化阶段产生的CO2和未参加反应的固定碳进一步反应形成C0，同 时也伴随着H2O和C02、C0反应形成CH4等其他气态物质的反应。气化产生的合成气不仅可 以用来发电供暖，还可以用来生产化工原料。与填埋、焚烧、堆肥等生活垃圾处理方法相比，气化法具有资源利用灵活、效益高 和环境污染小等特点，更符合废弃物处理的资源化、无害化和减量化原则。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的缺陷，提供一种使用污染少、结构简单、造价低 廉、能够将含高水的城市生活垃圾进行气化进而获得热能和可燃气体的资源化装置和方 法。采用该方法生产的可燃气体可供给锅炉燃烧产生蒸汽和供热电厂发电，也可用来生产 化工原料。实现本发明第一个发明目的的技术方案是一种生活垃圾气化装置，所述生活垃 圾气化装置主体由两个相同的竖立圆筒状气化炉组成；气化炉内壁涂有耐火防腐涂料，下 部设挡渣板，挡渣板下设可移动炉排，可移动炉排的下面设有排灰装置，气化炉外部加保温 层，气化炉顶盖和气化炉壁形成可拆分的密闭配合；每个气化炉上端设第一和第二合成气 出气口，下端设合成气进气口和气化剂进气口 ；第一气化炉第一合成气出气口通过管道连 接至第二气化炉合成气进气口，第一气化炉第二合成气出气口通过管道连接至烟气冷凝和 净化设备，第二气化炉第一合成气出气口通过管道连接至第一气化炉合成气进气口，第二 气化炉第二合成气出气口通过管道连接至烟气冷凝和净化设备，第一气化炉和第二气化炉 的气化剂进气口分别和管道连接；所述管道上设有阀门。作为本发明的进一步改进，所述排灰装置与气化炉壁形成可拆分的密闭配合。作为本发明的进一步改进，所述气化炉内加装加热装置，需要时用于提高炉温。实现本发明第二个发明目的的技术方案是一种城市生活垃圾的气化方法，其步骤为
(1)将生活垃圾装入气化装置，密闭；
(2)通过进气管道对第一气化炉通入气化剂，气化剂可以是空气、氧气、水蒸汽、空气和 水蒸汽、氧气和水蒸汽、二氧化碳气等；
(3)由点火装置点燃第一气化炉中生活垃圾，使第一气化炉开始气化，通过阀门转 换将第一气化炉产生的高温气化合成气通入第二气化炉，对其中的生活垃圾进行干燥后进 入烟气净化装置净化处理；
(4)第一气化炉中生活垃圾气化完闭后，重新装填生活垃圾，然后对第二气化炉通入气 化剂；气化剂可以是空气、氧气、水蒸汽、空气和水蒸汽、氧气和水蒸汽、二氧化碳等；
(5)由点火装置点燃第二气化炉中的生活垃圾，使第二气化炉开始气化，.通过阀门转 换，将第二气化炉产生的高温气化合成气通入第一气化炉，对其中的生活垃圾进行干燥后 进入烟气净化装置净化处理；
(6 )气化完成后，打开排灰口，排除残渣。重复以上步骤可使气化过程连续进行。作为本发明的进一步改进，所述步骤(3)和步骤(5)中采用加热装置维持炉温。本发明结构简单，易于实施，可通过调节操作过程中气化剂的种类及组成、温度等 工艺条件调节产气量和气体的组成，并视情况需要与否决定是否外加热及添加催化剂。采用本发明可有效解决城市生活垃圾中水分含量高难以气化的难题，可利用生活 垃圾制取高热值的可燃气，在实现废弃资源有效处理的同时得到了高热值的清洁能源，为 减排二氧化碳做了贡献，具有较大的经济效益和社会效益。
图1为本发明实施例1中生活垃圾气化装置结构示意其中1_气化炉顶盖；2-气化炉；3-可移动炉排；4-排灰装置；5-第二气化炉； 6-通气管道；A-第一气化炉气化剂进气口 ；B-第二气化炉气化剂进气口 ；C-第一气化炉 第二合成气出气口 ；D-第二气化炉第二合成气出气口 ；E-第一气化炉第一合成气出气口 ； F-第二气化炉第一合成气出气口 ；G-第一气化炉合成气进气口 ；H-第二气化炉合成气进气 口 ；a、b、c、d、e、f-阀门。
具体实施例方式下面结合实施例做进一步说明。实施例1
如图1所示，一种城市生活垃圾气化装置，气化装置主体由两个相同的竖立圆筒状气 化炉组成；气化炉内壁涂有耐火防腐涂料，下部设挡渣板，挡渣板下设可移动炉排3，可移 动炉排3的下面设有排灰装置4，排灰装置4与气化炉壁形成可拆分的密闭配合。气化炉外 部加保温层，气化炉顶盖1和气化炉壁形成可拆分的密闭配合；每个气化炉上端设第一和 第二合成气出气口，下端设合成气进气口和气化剂进气口 ；第一气化炉第一合成气出气口 E通过管道6连接至第二气化炉合成气进气口 H，第一气化炉第二合成气出气口 C通过管道 6连接至烟气冷凝和净化设备，第二气化炉第一合成气出气口 F通过管道6连接至第一气化炉合成气进气口 G，第二气化炉第二合成气出气口 D通过管道6连接至烟气冷凝和净化设 备，第一气化炉和第二气化炉的气化剂进气口 A、B分别和管道6连接。管道6上设有阀门 a、b、c、d、e、f。实施例2
一种城市生活垃圾的气化方法，以空气为气化剂时，气化处理城市生活垃圾，包括以下 步骤
(1)打开顶盖1，将生活垃圾加入两个气化炉，关上顶盖并保证气密性良好；
(2)打开阀门a、c、f，关闭阀门b、d、e，从第一气化炉气化剂进气口A向第一气化炉通 入空气，使空气过量系数维持在0. 2 0. 6之间；
(3)由点火装置点燃第一气化炉中的生活垃圾，使第一气化炉开始气化，同时第一 气化炉产生的高温气化合成气给第二气化炉中生活垃圾进行干燥，干燥后由第二气化炉第 二合成气出气口 D进入烟气净化装置净化处理；
(4)第一气化炉中生活垃圾气化完闭后，重新装填生活垃圾，然后关闭阀门a、c、f，打 开阀门b、d、e，从第二气化炉气化剂进气口 B对第二气化炉通入空气，使空气过量系数维持 在0.2 0.6之间；
(5)由点火装置点燃第二气化炉中生活垃圾，使第二气化炉开始气化，气化炉2产生 的高温气化合成气对第一气化炉中生活垃圾进行干燥，干燥后由第一气化炉第二合成气出 口 C进入烟气净化装置净化处理；
(6)气化完成后，打开排灰口，排除残渣。实施例3
如图1所示，本例与实施例1基本相同，不同的是所用的气化剂为纯氧气，包括以下步
骤
(1)打开顶盖1，将生活垃圾加入两个气化炉，关上顶盖并保证气密性良好；
(2)打开阀门a、c、f，关闭阀门b、d、e,从第一气化炉气化剂进气口A向第一气化炉通 入氧气，使氧气量维持在理论需氧量的0. 2 0. 4之间；
(3)由点火装置点燃第一气化炉中的生活垃圾，使第一气化炉开始气化，同时第一气化 炉产生的高温气化合成气对第二气化炉中生活垃圾进行干燥，干燥后由第二气化炉第二合 成气出气口 D进入烟气净化装置净化处理；
(4)第一气化炉中的生活垃圾气化完闭后，重新装填生活垃圾，然后关闭阀门a、c、f，打 开阀门b、d、e，从第二气化炉气化剂进气口 B对第二气化炉通入氧气，使氧气量维持在理论 需氧量的0.2 0.4之间；
(5)由点火装置点燃第二气化炉中生活垃圾，使第二气化炉开始气化，产生的高温气化 合成气对第一气化炉中生活垃圾进行干燥，干燥后由第一气化炉第二合成气出口 C进入烟 气净化装置净化处理；
(6 )气化完成后，打开排灰口，排除残渣。实施例4
如图1所示，本例与实施例1基本相同，不同的是所用的气化剂为水蒸汽且气化炉内装 加热装置(加热装置在图1中未表示)，包括以下步骤
(1)打开顶盖1，将生活垃圾加入两个气化炉，关上顶盖并保证气密性良好；
6(2)打开阀门a、c、f，关闭阀门b、d、e，从第一气化炉气化剂进气口A向第一气化炉通 入水蒸汽，水蒸汽与生活垃圾的质量比控制在0. 6 1. 6之间；
(3)由点火装置点燃第一气化炉中的生活垃圾，使第一气化炉开始气化(用加热装置把 气化炉的炉温控制在700°C 900°C之间)，同时第一气化炉产生的高温气化合成气对第二 气化炉中生活垃圾进行干燥，干燥后由第二气化炉第二合成气出气口 D进入烟气净化装置 净化处理；
(4)第一气化炉中生活垃圾气化完闭后，重新装填生活垃圾，然后关闭阀门a、c、f，打开 阀门b、d、e，从第二气化炉气化剂进气口 B对第二气化炉通入水蒸汽，水蒸汽与生活垃圾的 质量比控制在0.6 1.6之间；
(5)由点火装置点燃第二气化炉中的生活垃圾，使第二气化炉开始气化(用加热装置把 气化炉炉温控制在700°C 900°C之间)，气化炉2产生的高温气化合成气对第一气化炉中 生活垃圾进行干燥，干燥后由第一气化炉第二合成气出口 C进入烟气净化装置净化处理；
(6 )气化完成后，打开排灰口，排除残渣。实施例5
如图1所示，本例与实施例3基本相同，不同的是所用的气化剂为空气和水蒸气，包括 以下步骤
(1)打开顶盖1，将生活垃圾加入两个气化炉，关上顶盖并保证气密性良好；
(2)打开阀门a、c、f，关闭阀门b、d、e，从第一气化炉气化剂进气口A向第一气化炉通 入空气和水蒸汽的混合气，使空气过量系数维持在0. 2 0. 6之间，水蒸汽与生活垃圾的质 量比控制在0.6 1.6之间；
(3)由点火装置点燃第一气化炉中的生活垃圾，使第一气化炉开始气化(用加热装置把 气化炉炉温控制在700°C 900°C之间)，同时第一气化炉产生的高温气化合成气对第二气 化炉中生活垃圾进行干燥，干燥后由第二气化炉第二合成气出口 D进入烟气净化装置净化 处理；
(4)第一气化炉中的生活垃圾气化完闭后，重新装填生活垃圾，然后关闭阀门a、c、f， 打开阀门b、d、e，从第二气化炉气化剂进气口 B对第二气化炉通入空气和水蒸汽的混合气， 使空气过量系数维持在0. 2 0. 6之间，水蒸汽与生活垃圾的质量比控制在0. 6 1. 6之 间；
(5)由点火装置点燃第二气化炉中生活垃圾，使第二气化炉开始气化，用加热装置把气 化炉炉温控制在700°C 900°C之间，产生的高温气化合成气对第一气化炉中生活垃圾进 行干燥，干燥后由第一气化炉第二合成气出口 C进入烟气净化装置净化处理；
(6 )气化完成后，打开排灰口，排除残渣。实施例6
如图1所示，本例与实施例3基本相同，不同的是所用的气化剂为纯氧气和水蒸气的混 合气，包括以下步骤
(1)打开顶盖1，将生活垃圾加入两个气化炉，关上顶盖并保证气密性良好；
(2)打开阀门a、c、f，关闭阀门b、d、e，从第一气化炉气化剂进气口A向第一气化炉通 入纯氧气和水蒸汽的混合气，使加入氧气的量为理论需氧量的0. 2 0. 6之间，水蒸汽与生 活垃圾的质量比控制在0. 6 1. 6之间；(3)由点火装置点燃第一气化炉中的生活垃圾，使第一气化炉开始气化(用加热装置把 气化炉炉温控制在700°C 900°C之间)，同时第一气化炉产生的高温气化合成气对第二气 化炉中生活垃圾进行干燥，干燥后由第二气化炉第二合成气出气口 D进入烟气净化装置净 化处理；
(4)第一气化炉中的生活垃圾气化完闭后，重新装填生活垃圾，然后关闭阀门a、c、f， 打开阀门b、d、e，从第二气化炉气化剂进气口 B对第二气化炉通入纯氧气和水蒸汽的混合 气，使加入氧气的量为理论需氧量的0. 2 0. 6之间，水蒸汽与生活垃圾的质量比控制在 0. 6 1. 6之间；
(5)由点火装置点燃第二气化炉中生活垃圾，使第二气化炉开始气化(用加热装置把气 化炉炉温控制在700°C 900°C之间)，产生的高温气化合成气为第一气化炉中生活垃圾进 行干燥，干燥后由第一气化炉第二合成气出口 C进入烟气净化装置净化处理；
气化完成后，打开排灰口，排除残渣。
权利要求
1.一种生活垃圾气化装置，其特征是，所述生活垃圾气化装置主体由两个相同的竖立 圆筒状气化炉组成；气化炉内壁涂有耐火防腐涂料，下部设挡渣板，挡渣板下设可移动炉 排，可移动炉排的下面设有排灰装置，气化炉外部加保温层，气化炉顶盖和气化炉壁形成可 拆分的密闭配合；每个气化炉上端设第一和第二合成气出气口，下端设合成气进气口和气 化剂进气口 ；第一气化炉第一合成气出气口通过管道连接至第二气化炉合成气进气口，第 一气化炉第二合成气出气口通过管道连接至烟气冷凝和净化设备，第二气化炉第一合成气 出气口通过管道连接至第一气化炉合成气进气口，第二气化炉第二合成气出气口通过管道 连接至烟气冷凝和净化设备，第一气化炉和第二气化炉的气化剂进气口分别和管道连接； 所述管道上设有阀门。
2.根据权利要求1所述的城市生活垃圾气化装置，其特征是，所述排灰装置与气化炉 壁形成可拆分的密闭配合。
3.根据权利要求1所述的城市生活垃圾气化装置，所述气化炉内加装加热装置。
4.一种城市生活垃圾的气化方法，其特征是，该方法的步骤为将生活垃圾装入气化装置，密闭；通过进气管道对第一气化炉通入气化剂，气化剂可以是空气、氧气、水蒸汽、空气和水 蒸汽、氧气和水蒸汽、二氧化碳气等；由点火装置点燃第一气化炉中生活垃圾，使第一气化炉开始气化，通过阀门转换将第 一气化炉产生的高温气化合成气通入第二气化炉，对其中生活垃圾进行干燥后进入烟气净 化装置净化处理；第一气化炉中生活垃圾气化完闭后，重新装填生活垃圾，然后对第二气化炉通入气化 剂；气化剂可以是空气、氧气、水蒸汽、空气和水蒸汽、氧气和水蒸汽、二氧化碳等；由点火装置点燃第二气化炉中生活垃圾，使第二气化炉开始气化， 通过阀门转换，将 第二气化炉产生的高温气化合成气通第一气化炉，对其中生活垃圾进行干燥后进入烟气净 化装置净化处理；气化完成后，打开排灰口，排除残渣。
5.根据权利要求.4所述的城市生活垃圾气化方法，其特征在于，所述步骤(2)、(4)中 的气化剂是空气，空气过量系数维持在0. 2^0. 6之间。
6.根据权利要求4所述的城市生活垃圾气化方法，其特征在于，所述步骤(2)和(4)中 的气化剂是氧气，加入氧气量为理论需氧量的0. 2^0. 5之间。
7.根据权利要求4所述的城市生活垃圾气化方法，其特征在于，所述步骤(2)和(4)中 所用的气化剂为水蒸汽，水蒸汽与城市生活垃圾的质量比控制在0. 6 1. 6之间。
8.根据权利要求4所述的城市生活垃圾气化方法，其特征在于，所述步骤(2)、(4)所用 的气化剂为空气与水蒸汽的混合气，空气过量系数维持在0. 2^0. 6之间，水蒸汽与城市生 活垃圾的质量比控制在0. 6 1. 6之间。
9.根据权利要求4所述的城市生活垃圾气化方法，其特征在于，所述步骤(2)和(4)所 用的气化剂为纯氧气与水蒸汽的混合气，加入氧气的量在理论需氧量的0. 2^0. 5之间，水 蒸汽与城市生活垃圾的质量比控制在0. 6 1. 6之间。
10.根据权利要求4所述的城市生活垃圾气化方法，其特征在于，所述步骤(3)和(5) 中进一步包括采用加热装置，将气化炉炉温控制在700°C 900°C之间。
全文摘要
一种生活垃圾气化装置，由两个相同的竖立圆筒状气化炉组成；气化炉内壁涂有耐火防腐涂料，下部设挡渣板，挡渣板下设可移动炉排，可移动炉排的下面设有排灰装置，气化炉外部加保温层，气化炉顶盖和气化炉壁形成可拆分的密闭配合；每个气化炉上端设第一和第二合成气出气口，下端设合成气进气口和气化剂进气口；第一气化炉第一合成气出气口通过管道连接至第二气化炉合成气进气口，第一气化炉第二合成气出气口通过管道连接至烟气冷凝和净化设备，第二气化炉第一合成气出气口通过管道连接至第一气化炉合成气进气口，第二气化炉第二合成气出气口通过管道连接至烟气冷凝和净化设备，第一气化炉和第二气化炉的气化剂进气口分别和管道连接；管道上设有阀门。
文档编号C10J3/16GK102002397SQ201010574948
公开日2011年4月6日 申请日期2010年12月6日 优先权日2010年12月6日
发明者廖传华, 朱跃钊, 陈海军, 马雷 申请人:南京工业大学