一种流化床与错列炉排耦合的有机固废气化炉和方法与流程

本发明涉及生活垃圾气化技术领域，特别涉及一种流化床与错列炉排耦合的有机固废气化炉和方法。

背景技术

有机固废热处理技术与传统的填埋、堆肥技术比较，有着减量化、高效化以及占地小等优点，其中热解气化焚烧技术是目前最有潜力的低污染热处理技术，相比较直接焚烧法，热解气化焚烧可以有效的抑制二噁英前驱物的产生，从而减少二噁英的排放，飞灰的产量也有所下降，原飞灰中的重金属转移到更加容易控制的灰渣中。

现阶段热解气化炉大致可分为固定床(上吸式气化炉、下吸式气化炉)和流化床。例如公开号为cn105135434a的专利文献公开了一种生活垃圾的气化燃烧装置，包括：上吸式气化炉：由从上至下依次连接的连续进料装置、气化炉体和旋转除灰装置组成；均相转化反应器：入口直接密封连接所述的上吸式气化炉上部的产气出口；气化产气燃烧器：入口直接密封连接所述的均相转化反应器的产物出口；生活垃圾原料通过连续进料装置进入气化炉体，经过等离子气化反应转化为气化气，随后进入均相转化反应器，发生均相转化反应，均相转化产物进入气化产气燃烧器，进行分级燃烧，等离子气化反应过程产生的灰渣由旋转除灰装置去除。但是固定床式反应器对有机固废的水分，热值要求高，且热解气化产物焦油含量高，处理程序复杂，难以大规模工业应用。

又例如公告号为cn102913916b的专利文献公开了一种活动炉排干燥床-循环流化床锅炉复合焚烧设备，包括活动炉排干燥床以及循环流化床锅炉，活动炉排干燥床包括位于活动炉排干燥床的进料系统，循环流化床锅炉包括位于循环流化床锅炉炉膛底部的出渣口，活动炉排干燥床与循环流化床锅炉在活动炉排干燥床的密相区处相连接。上述装置可用于处理热值低、含水率高，透气性差的药渣，也可以用于处理类似特性的城市生活垃圾。

流化床式气化炉对物料的粒度，密度均匀性要求高，所以处理组分复杂的固体废弃物，如生活垃圾，需要做复杂的预处理工作，现阶段主要应用于衍生燃料的热解气化。

此外，现有反应器大多存在燃烧不完全，底渣含碳量高及气化产物焦油含量高的问题。

技术实现要素：

本发明提供了一种流化床与错列炉排耦合的有机固废气化炉，针对高水分，高灰分，低热值的有机固废，分段均匀给料、布风，有效解决了燃气中焦油含量高，给料不方便的问题。

一种流化床与错列炉排耦合的有机固废气化炉，包括带有进料口的上级炉排，所述上级炉排的顶部固定有烟道，还包括：

炉井，入口与上级炉排的尾部相连；

下级炉排，前端与所述炉井的出口相连，与上级炉排错列排布；

流化床，入口与下级炉排的尾部相连，底部通风产生依次通过下级炉排、炉井和上级炉排的高温烟气。

本发明工作时，有机固废经进料装置进入到上级炉排，并在上级炉排上干燥；干燥后的有机固废经过一个细长的炉井，翻滚并落入到下级炉排上，并在炉井中和下级炉排上热解气化；部分未气化完全的有机固废随之落入流化床中燃烧；灰渣经流化床的排渣口排出，两级炉排采用分段控氧控温配风，为低热值，高水分的有机固废干燥、热解气化提供部分热量；流化床中燃烧产生的高温烟气会依次流经下级炉排、细长炉井和上级炉排，可以进一步提高热解气化效率；倾斜低矮的炉拱及细长的炉膛，增加了炉膛有效辐射面，增强了高温烟气与有机固废间的热交换，有效地降低了气化气中的焦油含量。

本发明在炉排和燃烧热源耦合的基础上增加了一段炉排以及炉井，上下级炉排上下错列排布，将干燥段和气化段在空间分开，能分段均匀给料、布风，做到了过程控制，同时狭长弯折的炉膛能有效降低气化气中的焦油含量，解决了上吸式气化炉燃气中焦油含量高，给料不方便的问题，极大的提高了气化的效率，能够满足不同热值有机固废的气化需求。

本发明通过尾部设置流化床，满足了底渣的完全燃尽，提高了碳转换效率，产生700℃以上的高温烟气，为有机固废热解气化提供热量。

为了使底渣完全燃尽，提高碳转换效率，采用流化床这种燃烧形式对未气化完全的底渣进行处理。

为了过滤和回收气化气中的大颗粒，优选的，还包括：旋风分离器，入口与所述烟道的出口相连，底部通过回料装置与流化床相连。可以有效的降低气化气中飞灰颗粒的浓度，气化气经过高效旋风分离器之后进入后处理系统，气化气中的大颗粒被分离出来回到流化床中，气化产物中的大颗粒未燃尽物通过旋风分离器和回料转置又回到流化床中继续燃烧，解决了底渣含碳量高的问题。

为了进一步提高气化效果，优选的，所述上级炉排离相对应的炉拱垂直距离为700～1000mm。倾斜低矮的炉拱，增加了炉膛有效辐射面，增强了高温烟气与生活垃圾间的热交换。

为了进一步提高气化效果，优选的，所述下级炉排离相对应的炉拱垂直距离为700～1000mm。

为了进一步提高气化效果，优选的，所述炉井的竖直布置，高度为800～1200mm。炉井竖直布置可以减小炉内耐高温材料的磨损，长度在600～800mm易于有机固废的堆积，增加高温烟气与固废的接触面积，高度1000mm左右以便下级炉排把炉井的固废向后运输，以防固废在炉井中堆积太多而堵塞住。

为了方便制造和安装，优选的，所述炉井、上级炉排和下级炉排的宽度相同。

本发明还提供了一种新型错列式炉排生活垃圾气化方法，使用上述的流化床与错列炉排耦合的有机固废气化炉，包括以下步骤：

(1)有机固废通过给料装置进入到上级炉排上，并在上级炉排上缓慢由前端向后端移动，同时上级炉排底部有一次风通入，在高温烟气和炉拱辐射热的影响下逐渐干燥，并进入到炉井中；

(2)干燥的有机固废松散的堆积在炉井中，炉井底部的有机固废随着下级炉排的运行从前端向后端移动；

(3)有机固废在下级炉排和炉井中热解气化，生成气化产物，下级炉排下部有一次风通入；

(4)部分未热解气化完全的有机固废落入流化床中，并在流化床中燃烧，产生高温烟气，为上级炉排、炉井和下级炉排的有机固废的干燥、热解、气化提供热量；

(5)燃烧之后的灰渣从流化床的底部的排渣口排出。

优选的，步骤(4)中，流化床的出口处烟温至少达到700℃。综合考虑换热和通风的因素，以便达到有机固废热解气化的条件400℃～600℃。

优选的，上级炉排与炉拱形成的干燥段，温度为100℃左右，下级炉排与炉拱形成的热解气化段，温度为400～600℃，炉井为过渡段，温度为100～400℃。本发明的上下级炉排错列，将干燥段和气化段在空间分开，并形成错列布置，极大的提高了气化的效率，能够满足不同热值有机固废的气化需求。再通过尾部设置鼓泡流化床，满足了气化低渣的完全燃尽，提高了碳转换效率在上部气化气出口增加了分离器，可以有效的降低气化气中飞灰颗粒的浓度

本发明的有益效果：

本发明在炉排和燃烧热源耦合的基础上增加了一段炉井和炉排，两段炉排的错列布置，将干燥段和气化段在空间分开，能分段均匀给料、布风，做到了过程控制，同时狭长弯折的炉膛能有效降低气化气中的焦油含量，解决了现有技术中燃气中焦油含量高，给料不方便的问题，极大的提高了气化的效率，能够满足不同热值有机固废的气化需求。

附图说明

图1为本发明的流化床与错列炉排耦合的有机固废气化炉的结构示意图。

图中，给料装置1、上级炉排2、炉井3、下级炉排4、流化床5、排渣口6、烟道7、旋风分离器8、回料装置9。

具体实施方式

如图1所示，本实施例的流化床与错列炉排耦合的有机固废气化炉包括：上级炉排2、下级炉排4和流化床5。给料装置1固定在上级炉排2进料口的前端，炉井3的入口布置在上级炉排2的末端，出口在下级炉排4的前端上部，流化床5布置在下级炉排5的尾部，排渣口6在流化床5的底部，旋分分离器8与烟道7相连，旋分分离器8通过回料装置9与流化床5相连。

上级炉排2和下级炉排4宽度一致，且离相对应的炉拱垂直距离皆为700～1000mm，炉井3宽度与上级炉排2、下级炉排4宽度一致，长度为700mm左右，高度在1000mm左右，且竖直布置。

炉井3竖直布置可以减小炉内耐高温材料的磨损，长度在700mm左右易于生活垃圾的堆积，增加高温烟气与垃圾的接触面积，高度1000mm左右以便下级炉排4把炉井的垃圾向后运输，以防有机固废在炉井中堆积太多而堵塞住；流化床5可以看作整个装置的热源，产生的高温烟气可达700℃以上，依次流经下级炉排4、细长炉井3和上级炉排2。

本实施例中，两级炉排落差炉井加上较低的炉拱(700mm～1000mm)形成了狭长弯折的炉膛空间，可以增加热烟气在炉膛内的停留时间，增大与有机固废的接触面积，从而增强了热烟气与垃圾之间的热交换，降低了气化产物中的焦油含量。

本发明的工作过程如下：

(1)有机固废通过给料装置1进入到上级炉排2上，并在炉排2上缓慢由前端向后端移动，同时上级炉排底部有一次风通入，在高温烟气和炉拱辐射热的影响下逐渐干燥，并进入到竖直的炉井3中；

(2)炉井3呈细长型，干燥的有机固废松散的堆积在炉井3中，炉井3底部的生活垃圾随着下级炉排4的运行从前端向后端移动；

(3)有机固废在下级炉排4和炉井3中热解气化，生成气化产物，下级炉排4下部有一次风通入；

(4)部分未热解气化完全的有机固废落入流化床5中，并在流化床5中燃烧，产生高温烟气，为流化床5之前流程中的有机固废干燥、热解、气化提供热量；

(5)燃烧之后的灰渣从流化床5底部的排渣口6排出；

(6)高温烟气在流化床5中产生，并于气化产物依次流经下级炉排4，炉井3，上级炉排2，烟道7，进入到旋风分离器8中，气化产物在高温段的时间有明显增加，解决了气化产物焦油含量高的问题；其

(7)中未燃尽的大颗粒物被旋风分离器8分离出来，并从底部经过回料装置9回到流化床5中继续燃烧，解决了底渣含碳量高的问题；

(8)分离后的高温烟气从旋风分离器顶部管道流出。

本实施例的流化床与错列炉排耦合的有机固废气化炉利用交错排列两级炉排的布置形式，延长生活垃圾在炉内的停留时间，同时可分段给风，优化控氧环境；气化产物中的大颗粒未燃尽物通过旋风分离器和回料转置又回到流化床中继续燃烧，解决了底渣含碳量高的问题；同时狭长弯折的炉膛能有效降低气化气中的焦油含量，解决了现有技术中燃气中焦油含量高，给料不方便的问题，极大的提高了气化的效率，能够满足不同热值有机固废的气化需求。