专利名称：一种有机固体废弃物富氧热解制气方法
技术领域：
本发明涉及有机固体废弃物处理技术领域，尤其是一种有机固体废弃物富氧热解制气方法。
背景技术：
环境问题是决定人类生存和发展的重要因素之一。自工业革命以来，世界工业化程度日益提高，伴随着生产规模和社会的发展，产生了大量的废弃物，以城市的情况最为严重。并且，世界各国的城市化建设迅猛发展，2008年，城市人口数首次超过农村人口数，达到近34亿。城市人口密度进一步加大，导致城市固体废弃物问题日趋严重。中国现在是世界制造业的中心，全国现有的工厂都位于城市或城市附近，估计用不了 10年时间，一半的人口将居住城市，随着经济的高速增长，制造业不断发展，人们的消费水平不断提高，工业垃圾和城市生活固体废弃物等固体废弃物都在不断增加。目前我国对于废弃物的利用效率还较低，造成“可再生资源”的流失每年达到300 400亿，其中城市垃圾的未资源化处理所造成的损失高达200亿元，而这些固体废弃物中的有机成分(有机固体废弃物)大多是可作为资源加以利用的，利用有机固体废弃物还可以替代部分化石燃料，对于解决气候变暖、促进城市能源供应结构的可持续多元化发展，实现国家节能减排战略目标具有十分重要的意义，由此可见，合理的清洁利用有机固体废弃物，不仅仅是环境保护的需要，也是资源综合利用的需要。
发明内容
本发明的目的在于提供一种减少二次污染、极大的提高产物品质的有机固体废弃物富氧热解制气方法。为实现以上目的，本发明采取了以下的技术方案本发明方法包括如下步骤(1)有机固体废弃物经过烘干、破碎处理，加入螺旋进料器，输送进入富氧热解气化炉；(2)有机固体废弃物在气化炉内利用富氧气和水蒸气作为气化介质，在缺氧氛围中有机固体废弃物通过一部分缺氧燃烧提供热量，一部分作为产生水蒸气的热源，另一部分用于剩余物质的气化，生成气化气，气化气在高温炉体内回旋，停留时间超过3s，可以有效的分解污染物；(3)气化气在进入气化气出口前经过高温催化重整，有效的提高了气化气的品质， 实现了有机固体废弃物气化、重整一体化；(4)在气化气出口管道中喷洒碱性物质，吸收高温状态下的酸性气体，消除二次污染物的前驱体，进一步减少二噁英等污染物的生成；(5)经过碱性物质喷洒的气化气进入旋风除尘器进行固体颗粒脱除，在此过程中有效的减少气化气中飞灰、碱性颗粒物的含量，进一步净化气化气；
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在整个热处理过程中，可使用整体控制系统进行温度、压力、流量的检测，并进行控制，实现整套系统自动控制一体化。有机固体废弃物来源于城市生活垃圾、农林废弃物、部分的工业垃圾，主要包括废塑料、纸张、厨余、生物质、工业污泥等。有机固体废弃物主要由C、H、0等元素组成，此外， 还包含N、S和其它一些微量元素。同时与煤相比，有机固体废弃物的含碳量较低，而H/C和 0/C比相当高，从而使其具有较高的挥发份含量，但热值比一般煤低，这些特点决定了有机固体废弃物更适宜于气化。步骤(1)中，有机固体废弃物在螺旋进料器中采取密封进料的方式，如通过适当增加螺旋进料器的螺旋高度和长度、增加盖板和盖板进料口实现进料密封等；在步骤(2) 中，进入气化炉的有机固体废弃物通过在炉内的堆料和气化气流量的控制，实现热解气化； 在热解气化的同时多余的热量供应气化炉外槽的水箱加热，起到保温和产生水蒸气的双重效果；产生的水蒸气通入气化炉中下高温段，一方面作为有机固体废弃物热解气化介质，同时也作为气化气催化重整的反应物；反应生成的气化气在炉内实现上下回旋，停留时间超过3s，有效的分解酸性污染物；经过步骤O)的气化气在进入出气管道前进行步骤(3)，大幅度提高气化气的品质，并实现气化重整一体化；此时气体中大部分的污染物的前驱体已完全分解，通过步骤(4)进一步吸收气化气中的酸性物质，彻底消除二噁英等污染物的前驱体；并通过步骤( 进行除尘，获得清洁高值化气化气。本发明与现有技术相比，具有如下优点(1)富氧水蒸气气化，反应过程中产生的氮氧化物也很少，减少了二次污染；( 利用余热产生水蒸气；C3)富氧热解气化与催化重整一体化；(4)污染物及其前驱体吸收彻底；( 整套系统实现检测控制一体化。本发明可形成一条有机固体废弃物高值化清洁利用系统技术，在该系统中实现无二次污染排放，转化产物品质较高，具有广泛的应用前景，适合大规模的推广应用。
图1是本发明有机固体废弃物处理过程流体图；图2是本发明实施例使用装置结构示意图；图3是氧气浓度为100%时产物组成变化规律示意图。附图标记说明1、螺旋加料装置，2、盖板，3、烘干段，4、法兰，5、测温孔，6、热解气化段，7、支撑块，8、炉排，9、气化气出口，10、催化还原段灰室，11、排灰口，12、出灰口，13、旋风除尘器，14、出气口，15、碱性喷洒室，16、水蒸气出口，17、观察孔。
具体实施例方式下面结合在项目(国家科技部973项目(2011CB201501) ；2010年广东省-中国科学院全面战略合作项目O010A090100035)；中国科学院知识创新工程重要方向项目 (KSCX2-EW-G-1-5))实施过程依照本发明设计的气化炉进行实验过程中的数据及具体实施过程对本发明的内容做进一步详细说明。如图2所示，本实施例使用设备主要由螺旋加料装置1、盖板2、烘干段3、热解气化段6、支撑块7、炉排8、催化还原段灰室10、旋风除尘器13、碱性喷洒室15等装置构成，形成一整套有机固体废弃物富氧热解制气系统。气化炉各主体部分使用法兰4连接密封。烘干段3与热解气化段6连通。热解气化段6中部设计有缩口处，热解气化段6的外部使用环形水槽，产生的水蒸气通过16进入气化炉内，发成气化与重整反应，进水与蒸汽出口使用卡套式结构，保持密封。热解气化段6上设有测温孔5。催化还原段灰室10位于气化炉下部，与热解气化段6通过炉排8隔开，炉排8放置在支撑块7上。催化还原段灰室10中设有排灰口 11及开口向下的气化气出口 9。气化炉顶部盖板上另设有观察孔17。所述的炉排8为多空档板，孔直径为l_2mm，开孔率为0. 75-1. 5%，多空档板为平板结构，材质为316不锈钢。在热解气化段6下部另设有气化气出口 9，气化气出口通过管道连通旋风除尘器 13，在其间的管道上设有碱性喷洒室15，旋风除尘器13下部设有出灰口 12，上部连通出气 Π 14。螺旋加料装置1的电机与进料器之间利用凹凸法兰结构实现密封；原料经过料斗进入螺旋加料装置1中，料仓的顶部使用法兰密封，螺旋加料装置1中部使用电机进行搅拌。气化器出气管道中安装螺旋进料器喷撒钙粉，其结构也需要密封。经过钙粉除酸后的气体进入旋风除尘器13除尘。整体炉身不需外部供热，可自产水蒸气，通过水蒸气出口 16 进入气化炉内，发生气化与重整反应。本实施例中，原料性质检测如表一，表二所示。表一有机固体废弃物工业分析
权利要求
1.一种有机固体废弃物富氧热解制气方法，其特征在于，包括如下步骤(1)有机固体废弃物经过烘干、破碎处理，加入螺旋进料器，输送进入富氧热解气化炉；(2)有机固体废弃物在气化炉内利用富氧气和水蒸气作为气化介质，在缺氧氛围中有机固体废弃物通过一部分缺氧燃烧提供热量，一部分作为产生水蒸气的热源，另一部分用于剩余物质的气化，生成气化气，气化气在高温炉体内回旋，停留时间超过3s，以有效的分解污染物；(3)气化气在进入气化气出口前经过高温催化重整；(4)在气化气出口管道中喷洒碱性物质，吸收高温状态下的酸性气体，消除二次污染物的前驱体，进一步减少二噁英等污染物的生成；(5)经过碱性物质喷洒的气化气进入旋风除尘器进行固体颗粒脱除，进一步净化气化气，最后排出。
2.如权利要求1所述的有机固体废弃物富氧热解制气方法，其特征在于，还包括如下步骤整个热处理过程使用整体控制系统进行温度、压力、流量的检测，并进行控制，实现整套系统自动控制一体化。
3.如权利要求1所述的有机固体废弃物富氧热解制气方法，其特征在于有机固体废弃物在螺旋进料器中采取密封进料的方式。
4.如权利要求1所述的有机固体废弃物富氧热解制气方法，其特征在于步骤幻中富氧气当量比控制在0. 23 0. 29之间。
全文摘要
本发明提供了一种有机固体废弃物富氧热解制气方法。有机固体废弃物在气化炉内利用富氧气和水蒸气作为气化介质，在缺氧氛围中有机固体废弃物通过一部分缺氧燃烧提供热量，一部分作为产生水蒸气的热源，另一部分用于剩余物质的气化，生成气化气，气化气在高温炉体内回旋，停留时间超过3s，可以有效的分解污染物。气化气在进入气化气出口前经过高温催化重整，在气化气出口管道中喷洒碱性物质，最后进入旋风除尘器进行固体颗粒脱除，相较于其他热转化系统，本发明可以实现无二次污染排放，转化产物品质较高，具有广泛的应用前景，适合大规模的推广应用。
文档编号C10J3/46GK102199449SQ20111010274
公开日2011年9月28日 申请日期2011年4月22日 优先权日2011年4月22日
发明者小林敬幸, 熊祖鸿, 袁浩然, 赵丹丹, 陈勇, 鲁涛, 黄宏宇 申请人:中国科学院广州能源研究所