一种高效等离子炉气化系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种垃圾等离子气化处理装置，具体讲涉及一种低热值城市垃圾等离 子气化处理系统。
【背景技术】
[0002] 节约资源与保护环境是二十一世纪的两大课题，城市生活垃圾的处理便是这两大 课中的一种体现。随着人们生活水平的提高，对环境资源意识的增强，对垃圾处理技术标准 的提高，传统的垃圾处理模式因占用土地量大、处理量小、效率低或因产生诸如二噁英这样 的二次污染，填埋、堆肥、焚烧已逐渐淘汰。
[0003] 二十世纪末，垃圾洁净焚烧处理技术之一的气化热解技术有了长足进步。芬兰推 出了生物质、煤、天然气混合燃料的发电供热设备以降低燃料成本；挪威发展的小规模气化 和燃烧装置，每年可处理上千吨固废物，将多种垃圾转换成电能和热能，而烟气污染物排放 量降低到很低的水准，达到欧盟环保法规要求。
[0004] 此种技术可处理各种垃圾，包括生物质废料，如木肩、树皮，来自城市或工业区的 垃圾及衍生物，也适用液态废料如油类、溶剂等，废料的含水率可达60%左右。
[0005] 气化热解方式对生物质、各类垃圾有着很好的适应性。秸杆、薪柴、谷壳等生物质 是广大农村居民的主要生活燃料，也是实施农村现代化的动力资源。随着农村城镇现代化 发展，农村经济可持续发展与环保的矛盾同样也相当突出。产生的大量城镇生活垃圾以及 工业垃圾积满为患，必须予以处理。为了尽快缓解这一矛盾，在城镇地区建设生物质、固体 废弃物的小容量热电站已经成为农村城镇现代化发展的必然。垃圾热解气化技术具有二次 污染小，无害化彻底，资源化程度高的特点，是处理垃圾的重要技术之一，正引起世界各国 研宄者的广泛重视。
[0006] 垃圾热解气化技术过程中，将原生生活垃圾前处理后，进入气化炉反应，产生气化 气。与煤等矿物燃料的气化不同，鉴于生活垃圾挥发分含量高、固定碳含量少、热值低的特 点，热解气化技一般采用空气作为气化剂，并且气化温度在500°c?700°C的范围内。在这 一温度区间内，可以使迅速析出的挥发组分，形成可燃气，固定碳与气化剂中的氧反应，生 成0)、112、014、〇111111、焦油、污染物（二噁英、重金属、11(：1、1125)以及碱性物质等。
[0007] 实验证明二噁英有毒，可以损害多种器官和系统，因为其本身具有化学稳定性并 易于被脂肪组织吸收，一旦进入人体，就会长久驻留，并长期积蓄在体内，在体内的半衰期 估计为7至11年。
[0008] 在气化过程中的副产物焦油在高温下可以发生裂解，与气化气一起呈气体状态， 但在低于200°C的情况下，就开始凝结为液体，成为黑色黏稠油状物，影响气化设备稳定、安 全运行，造成能量浪费，降低气化效率；而且焦油成分中的多核芳香族在净化及燃烧时对环 境及人类健康构成严重危害。
[0009] 由于垃圾气化气成分中含有上述有毒、有害物质，故在合成气综合利用前需对垃 圾气化炉产生的气化气进行净化处理。传统的气化气净化方法有水洗法、镍基催化剂法、热 裂解法等，但是每种方法都有其自身难以克服的缺点，尤其是难以去除合成气中的二噁英 等有毒物质。如何能创设一种简单、可靠、高效，而且具有明显经济效益、环境效益的环保型 气化气精制重整装置及方法，实属当前本领域极需改进创新的目标。
[0010] 申请号为201280012949. 2、名称为"用于产生合成气的增强型等离子体气化器"。 该反应器顶段的上部部分内的骤冷区，穿过反应器中段的侧壁的进料口，将进料供给到中 段的进料床的进料口进料床处。骤冷区设有喷嘴，用于引入流体以充分降低熔融实心块的 温度从而使在外部管道系统内的粘附最小化。中段进料口的设置有助于进料中的轻颗粒更 加彻底地反应。对于进料口，其可位于进料床之上并且向上倾斜以能够紧挨着进料床上表 面而没有严重的辐射加热，或者其可位于某一高度处以将物料侧向直接供送到进料床中， 在这种情况下，可提供冷却装置和进料机构，以有利于进料的通过。
[0011] 现有的等离子气化炉在处理生活垃圾等低热值燃料时，用空气作为气化剂，此时 气化炉产生的合成气的热值非常低，后期合成气无法在燃气炉稳定燃烧，所以改用氧气作 为气化剂。但用氧气作为气化剂须要投入高昂的制氧设备及增加电能消耗，并增加系统运 行不稳定因素。
【发明内容】
[0012] 本发明的目的在于提高处理高水分、低热值的垃圾气化中的合成气的热值、垃圾 处理量及设备出力。
[0013] 本发明的上述目的是采用下述技术方案实现的：
[0014] 本发明提供的一种高效等离子炉气化系统，所述系统包括：设有气体入口、垃圾入 口、高温合成气出口和液态澄出口的等离子气化单元，旋风除尘单元以及换热单元，其改进 之处在于：所述等离子气化单元同与换热单元连接的旋风除尘单元连接。
[0015] 本发明提供的第一优选技术方案为，所述等离子气化单元的气体入口为热空气入
[0016] 本发明提供的第二优选技术方案为，所述热空气温度在250°C-750°c。
[0017] 本发明提供的第三优选技术方案为，所述热空气为所述换热单元的空预器部分的 出口气体。
[0018] 本发明提供的第四优选技术方案为，所述换热单元包括从上至下依次设置的空预 器段和余热锅炉段。
[0019] 本发明提供的第五优选技术方案为，所述等离子气化单元的进料为城市生活垃 圾、城市污泥、飞灰或医药固废。
[0020] 本发明提供的第六优选技术方案为，所述等离子体气化单元，包括：带耐火材料衬 里的反应器容器，该反应器容器包括底段、中段和顶段，所述底段包含碳床，所述中段包含 沉积进料床，所述顶段包括稀相区域和所述稀相区域上方的顶盖；所述顶盖除设置除与旋 风除尘单元的入口连接的管道外不设置其他管道；所述中段包括与所述除尘单元出口连接 的管道。
[0021] 本发明提供的第七优选技术方案为，所述中段的倒置截头圆锥体部分设有与所述 换热单元的空预器部分的出气口连接的管道。
[0022] 本发明还提供了一种处理城市垃圾城市污泥、飞灰或医药固废的方法，所述方法 包括以下步骤：
[0023] 在等离子气化单元的底段中提供等离子加热碳床；
[0024] 将进料供送到所述反应器容器的中段中，以在底段中的所述碳床的顶部上形成沉 积进料床；
[0025] 使进料与从所述底段上升的热气和引入的250?750°C热空气反应；
[0026] 在所述中段形成合成气混合物，所述合成气混合物含有未完全气化的进料颗粒；
[0027] 使所述合成气混合物朝着位于所述顶段的顶部的一个或多个合成气出口上升到 所述反应器容器的顶段中；
[0028] 保持所述容器中的环境，使得来自所述中段的未完全气化的颗粒在位于所述顶段 中进一步气化反应；以及将所述气化反应的高温合成气从所述顶段送入旋风除尘单元；经 所述旋风除尘单元除尘处理后的高温合成气送入换热单元进行显热利用，高温合成气先通 过空预器将部分显热传递给空气，在通过余热锅炉继续利用剩余显热后排出。
[0029] 与最接近的现有技术比，本发明具有以下优异效果：
[0030] 本发明提供的等离子气化单元1中，将垃圾进行电离气化处理，产生可燃合成气 和液态渣。这里的电离气化利用强大的电场能量使空气电离，从空气中剥离出的电子，将 气体转化成为等离子体。从等离子弧中辐射出的能量巨大，温度可高达足以撕裂分子键的 5, 500°C，此温度下垃圾被粉碎成组成它们的基本元素。它几乎能分解所有的垃圾，将其转 换成清洁的燃气和无机残渣。
[0031] 本发明提供的技术方案合成气的热值高、垃圾处理量大及设备出力高。无需制氧 设备，成本低。系统相对简单，故障率低。
[0032] 本发明提供的等离子气化单元1中，底段为圆柱形，设有碳床、液态排渣口 9、等离 子炬风口 10 ;圆锥形部分中段设有250?750°C热空气进口 9和旋风除尘单元2的排尘入口 11，所述中段的侧向进料口 7,将处理物料送到所述碳