一种生活垃圾粗燃气余热利用及焦油脱除方法与流程

本发明提供了一种生活垃圾粗燃气余热利用及焦油脱除方法。主要应用生活垃圾热解气化的燃气净化处理，是一套利用粗燃气余热回收的同时凝结收集焦油的装置。可以将焦油含量从50mg/m³降至15mg/m³，避免后续处理中焦油堵塞管道的问题，同时焦油热值达到5000kcal以上，收集后的焦油重新回到气化炉内资源利用。

背景技术：

生活垃圾热解气化的目标是得到尽可能多的可燃性气体，但是在这过程中焦油是不可避免的副产物，具有成分复杂、性质可变、危害性大等特性。

焦油含有成千上百种不同类型、性质的化合物，其中主要是多核芳香族成分，大部分是苯的衍生物，有苯、萘、甲苯、二甲苯、酚等，目前可分析出的成分有100多种。在不同气化工艺条件下，焦油产量及成分的含量都是变化的；焦油在高温下可以发生裂解，与粗燃气一起呈气体状态，但在低于200℃的情况下，就开始凝结为液体。焦油在热解气化中存在的问题如下：（1）能量浪费，降低气化效率。热解气化过程中，焦油的能量占全部能量的5%~10%，当温度降到200℃以下时，这部分焦油无法与粗燃气一起被利用。（2）影响热解气化设备的稳定、安全运行。随着粗燃气温度降低而形成的焦油雾含有大量直径小于1mm的液滴，对管道和用气设备产生腐蚀；液态焦油易与水、焦炭、灰尘等粘结、冷凝而形成粘稠的液体物质，附着于管道及燃气设备的壁面上，随着运行时间越长将造成管道堵塞。（3）对燃气设备造成危害。焦油在低温200℃以下时不易燃尽，燃烧时容易产生炭黑等颗粒，对燃气设备（如内燃机、燃气轮机等）损害严重，影响安全运行，降低燃气的利用价值。

目前我国最常用的垃圾处理方式是卫生填埋和焚烧。两种处理方式都具有一定的局限性。垃圾填埋占地面积大，污染控制困难、土地难以恢复，二次污染隐患严重，邻避效应大；垃圾焚烧规模至少在300t/d以上，经济规模600t/d以上，尾气处理工艺复杂、费用高，周边居民反应强烈。生活垃圾热解气化技术具有不受规模限制、不受地域限制、不受垃圾种类限制等特点，且与焚烧相比，减少污染物排放量和污染物排放浓度，是未来生活垃圾处理的方向。焦油腐蚀以及堵塞管道是热解气化技术必须解决的问题。

目前国内外，针对热解气化焦油处理的技术主要物理方法，包括吸附法、水洗法、电捕焦法，吸附法和水洗法不仅浪费处理原料，且造成新的污染，电捕焦法效率高，但价格昂贵，运行成本高，不利于普及；本方法原理是通过给热解气化后的粗燃气余热回收，同时通过降温析出焦油，通过聚四氟乙烯的不沾性使焦油析出后不吸附在管道上，随着粗燃气流动并在出口收集，收集到的焦油热量高，可再回热解气化炉中热解气化，资源回收利用。

技术实现要素：

本发明针对生活垃圾热解气化系统焦油处理困难的问题，对管式换热器进行改造。设计出一套显热利用、焦油收集的换热器；该设备工艺简单，安装方便，可以配合热解气化系统装置联合使用，除焦油效率高，具有在热解气化系统装置中推广的优点。

本发明的内容为：一种生活垃圾粗燃气余热利用及焦油脱除方法，针对热解气化降温焦油析出堵塞管道的问题提出一种经济、高效且资源回收利用率高得方法。其特征在于：用管式换热器管程内壁喷涂聚四氟乙烯，通过空气或水等换热介质使粗燃气降温析出焦油，利用聚四氟乙烯的不沾性、低摩擦系数的特点使焦油不凝结于管壁，随着燃气一起流动，最终在换热器出口收集、回收再利用。

（1）降温：管式换热器壳程通入空气或水等低温介质，粗燃气在管程与低温介质换热，余热利用的同时析出焦油，焦油500℃开始析出，在200℃-300℃析出最多，换热器作用于300℃到100℃范围；（2）焦油收集：粗燃气降温析出大量焦油，聚四氟乙烯的不沾性和低摩擦率让焦油不吸附在管道中，与粗燃气一起流动，在燃气出口处设置u型管，u型管底部开焦油收集口，焦油因重力和速度的原因在此处收集。

附图说明

图1为一种生活垃圾粗燃气余热利用及焦油脱除方法示意图。

实施例

通过下面实施例对本发明做进一步说明。

1.生活垃圾热解气化，气化炉出口检测粗燃气焦油含量；2.气化炉出口接入管式换热器，以水为介质与粗燃气换热，降温，检测出口温度100℃；3.焦油在u型管出口收集后，检测质量；4.取样检测通过管式换热器的粗燃气焦油含量；通过测试表明焦油在100℃时，析出73%，焦油收集70%。

技术特征：

1.本发明提供了一种生活垃圾粗燃气余热利用及焦油脱除方法。其特征是：管式换热器余热利用的同时燃气降温析出焦油；高分子化合物的不沾性保持降温析出的焦油不凝结；焦油随燃气流动，在出口设置的u型出口，底部收集。

2.根据权利要求1所述的一种生活垃圾粗燃气余热利用及焦油脱除方法，管式换热器壳程通入换热介质，介质为水、空气，最佳为水。

3.根据权利要求1所述的一种生活垃圾粗燃气余热利用及焦油脱除方法，其特征在于所用高分子化合物采用聚四氟乙烯，其具有耐高温、摩擦系数低、不沾性等特点。

4.根据权利要求1、2所述的一种生活垃圾粗燃气余热利用及焦油脱除方法，其特征将聚四氟乙烯涂在管式换热器管程的管道内壁。

5.根据权利要求1所述的一种生活垃圾粗燃气余热利用及焦油脱除方法，其特征粗燃气出口设置u型出口，u型底部开口收集焦油。

技术总结
本发明提供了一种生活垃圾热解，热解气余热利用及焦油脱除方法。主要由管式换热器、聚四氟乙烯涂料、焦油收集器组成，利用聚四氟乙烯的不沾性，在余热利用的同时，降温析出焦油，随着热解气流动，在出口U型弯管底部的焦油收集器收集。解决生活垃圾热解后焦油粘壁堵塞设备管道的问题。本发明可广泛应用于中低温换热器。

技术研发人员：张涉;龚佰勋;黎莉;邓晨
受保护的技术使用者：深圳龙澄高科技环保股份有限公司
技术研发日：2018.11.09
技术公布日：2020.05.19