一种用于生物质和垃圾协同气化的气化炉及其操作方法与流程

本发明属于能源转化技术领域，涉及一种生物质气化操作方法，特别涉及一种用于生物质和垃圾协同气化的气化炉及其操作方法。

背景技术：

生物质是分布广泛、总量丰富的可再生能源，又是环境友好的低碳能源，对社会和经济的可持续发展具有重要的作用。传统的生物质能源利用方式是直接燃烧来获取热能，但燃烧效率普遍较低，造成生物质的严重浪费，并容易带来环境污染问题。而将生物质进行气化，可以将可再生的生物质能转化成洁净的高品质气体和液体燃料，极大提高了其能源利用率，同时可以解决环境危机，是一种具有发展前途的可再生能源利用方式。

近年来，我国的垃圾产量随着社会的发展也在不断增长，现有的生活垃圾处理技术大都存在能源利用率低，容易产生渗滤液，对环境造成二次污染等问题，因此寻求一种新的技术将生活垃圾进行资源化综合利用迫在眉睫。随着气化技术的发展，将生物质与生活垃圾混合气化，不仅能对生活垃圾进行处理，同时也提高了生物质的气化效率，从而实现生活垃圾的资源化再利用。

因此，围绕生物质和生活垃圾的气化特性，设计一种用于生物质和生活垃圾混合气化的气化方法已成为当务之急。

技术实现要素：

本发明的目的在于针对生物质和生活垃圾的气化特性，提供一种用于生物质和垃圾协同气化的气化炉及其操作方法，可有效改善气化工况，气化反应更加均匀充分，提高生物质气化燃气品质，实现生活垃圾的资源化利用。

本发明的技术方案是：

一种用于生物质和垃圾协同气化的气化炉，其特征是，包括气化炉本体、螺旋送料机，所述螺旋送料机倾斜设置，其一端设有送料口，另一端置于气化炉本体顶部，所述螺旋送料机包括内部的螺旋叶片、螺旋轴、筒状外壳，所述筒状外壳为双层结构，形成夹层空腔；所述螺旋叶片、螺旋轴位于螺旋送料机内部，将气化原料送入气化炉本体顶部的进料口；所述筒状外壳的夹层空腔顶部设有燃气入口，夹层空腔底部设有燃气出口，形成干燥通气层；所述气化炉本体从上往下依次设有干燥区、裂解区、氧化区、还原区、灰室，所述还原区上部设有一圈地沟油喷嘴，向气化炉内均匀喷洒地沟油，所述还原区还设有通道与干燥通气层的燃气入口连通。

优选的，所述筒状外壳的内部空腔顶部设有抽气泵，抽出被燃气干燥后生物质和厨余垃圾样品产生的水蒸气。

优选的，所述燃气从燃气入口进入干燥通气层中，预先加热螺旋送料机输送的生物质和厨余垃圾混合物，使其进入炉膛前具有一定初温，促进气化效果。

优选的，所述地沟油喷嘴与气化炉本体的炉膛内部间设有弧形挡板，该弧形挡板为上大下小的筒形结构，弧形挡板的纵断面为弧形，所述地沟油喷嘴靠近弧形挡板上端，向还原区喷入地沟油，提高了还原区的温度，促进可燃气体组分的生成。

优选的，所述气化炉本体的入口处设有螺旋桨装置，使得物料均匀分散地进入气化炉中，同时该装置与电动机相连，可以控制物料下落的速度。

上述用于生物质和垃圾协同气化的气化炉的操作方法，其特征是，包括如下步骤：

（1）将气化原料由螺旋送料机均匀混合后从送料口送入气化炉，由气化炉入口处的螺旋桨装置使原料均匀分散地落入气化炉中，经过干燥区干燥后进入下方的裂解区，经过催化裂解后产生可燃气体、焦油；该气化原料包括生物质、生活垃圾和主要成分为多种金属氧化物的电厂废scr催化剂；

（2）由还原区上部的地沟油喷嘴向炉内喷入地沟油，地沟油沿弧形挡板随着氧化区的物料一块进入到还原区中心参加反应，提高反应区的温度；

（3）反应完成后的固体残渣进入灰室，产生的燃气被引入到螺旋送料机的干燥通气层，利用燃气的余热来干燥生物质和生活垃圾原料，并由抽气泵抽出螺旋送料机内部中产生的水蒸气，最后燃气在干燥通气层下部的燃气出口引至储气罐储存起来。

本发明的有益效果为：

本发明提供了一种用于生物质和垃圾协同气化的气化炉和操作方法，操作原理清晰，在提高生物质气化品质的同时，实现了生活垃圾的资源化处理。本发明中在生物质和生活垃圾中添加主要成分为多种金属氧化物的电厂废催化剂，使气化反应更充分，提高气化效率，减轻结渣。本发明中设置的螺旋送料机能有效的将生物质、生活垃圾和主要成分为多种金属氧化物的电厂废scr催化剂均匀混合，又借助气化产生燃气的余热来干燥生物质和生活垃圾，提高了能量利用率。同时由还原区上部喷嘴向气化炉内喷入的地沟油沿圆弧挡板进入到还原区中心，可以有效改善气化燃气的品质。

附图说明

图1为本发明气化炉的结构示意图；

图中：送料口1、螺旋叶片2、螺旋轴3、干燥通气层4、燃气入口5、抽气泵6、燃气出口7、电机8、螺旋桨装置9、地沟油喷嘴10、弧形挡板11。

具体实施方法

如图1所示，一种用于生物质和垃圾协同气化的气化炉，包括气化炉本体、螺旋送料机、螺旋桨装置9，通过螺旋叶片旋转气化原料均匀混合送入气化炉本体的上料口，螺旋送料机外壳的外侧设有干燥通气层4（筒状外壳为双层结构，夹层空腔顶部设有燃气入口5，其底部设有燃气出口7，形成干燥通气层），干燥通气层通有从灰室出来的燃气，螺旋送料机上方设有抽气泵6抽取生物质、生活垃圾被干燥出来的水蒸气。还原区上部设有弧形挡板11，弧形挡板与炉壁中间设有一圈喷嘴10，向炉内喷洒地沟油。

气化原料为生物质、生活垃圾和主要成分为多种金属氧化物的电厂废scr催化剂，其中电厂催化剂作为添加剂，可以提高气化效率。气化炉入口处设有螺旋桨装置9，使得物料均匀分散地进入气化炉中，同时该装置与电动机8相连，可以控制物料下落的速度。地沟油经喷油嘴喷出后，沿弧形挡板11进入还原区中心。螺旋送料机设有双层管（筒状外壳为双层结构，包括内部空腔、夹层空腔），夹层空腔中通入从灰室出来的气化燃气，以干燥送料机内的生活垃圾和生物质。

气化炉由螺旋送料机送料，通过螺旋叶片的旋转将气化原料均匀混合送入气化炉的上料口；在生物质和生活垃圾中添加主要成分为多种金属氧化物的电厂废scr催化剂，使反应更加充分；螺旋送料机的外侧设有干燥通气层，干燥通气层通有从灰室抽出的燃气，利用燃气余热来干燥生物质和生活垃圾；螺旋送料机上方设有抽气泵抽取生活垃圾被干燥出来的水蒸气，使原料维持在干燥状态；还原区上部设有弧形挡板，喷嘴向气化炉内喷入的地沟油沿圆弧挡板进入到还原区中心，可以有效提高还原区的温度，促进生物质和生活垃圾中ch4、h2等可燃组分的释放，可以有效改善气化燃气的品质。地沟油的喷入减少了生物质中的c、h元素往co、co2的转化，促进了c、h元素向ch4转化。即混合样品的ch4释放量大大增加，co2释放量明显降低。

本发明设计的生物质和生活垃圾混合气化炉，能有效提高样品的ch4的产量，较单纯的生物质气化炉，甲烷释放量提高了25-30%，同时氢气的释放量提高了5%-10%，co2的释放量降低了20-30%，从而显著提高了气化燃气的热值。同时，在还原区上方位置喷入地沟油，使还原区温度提高了80-100℃，反应更加充分。本气化炉原料中加入主要成分为多种金属氧化物的电厂废催化剂，较单纯的生物质气化炉，焦油产量降低了5%-10%。

一种用于生物质和垃圾协同气化的气化炉的操作方法，包括如下步骤：

（1）生物质、生活垃圾和主要成分为多种金属氧化物的电厂废scr催化剂由螺旋送料机均匀混合后从送料口送入气化炉，由气化炉入口处的螺旋桨装置使原料均匀分散地落入气化炉中，经过干燥区干燥后，紧接着进入下方的裂解区，经过催化裂解后产生可燃气体、焦油等；

（2）由还原区的上部喷嘴向炉内喷入地沟油，地沟油沿弧形挡板随着氧化区的物料一块进入到还原区中心参加反应；

（3）反应完成后的固体残渣进入灰室，燃气被引入到螺旋送料机的外层空腔中来干燥生物质和生活垃圾原料，由抽气泵抽出螺旋送料机内层产生的水蒸气，最后燃气在干燥通气层下部的燃气出口引至储气罐储存起来。

本发明并不局限于上述实施例，在本发明公开的技术方案的基础上，本领域的技术人员根据所公开的技术内容，不需要创造性的劳动就可以对其中的一些技术特征做出一些替换和变形，这些替换和变形均在本发明的保护范围内。