生活垃圾富氧加压制取高热值燃气的方法

生活垃圾富氧加压制取高热值燃气的方法
【专利摘要】本发明公开了一种生活垃圾富氧加压制取高热值燃气的方法，其特征在于：采用密闭热解气化炉制取高热值燃气，生活垃圾加入密闭热解气化炉内，将富氧浓度达50%的空气加压到2.0?2.5MPa后，与过热水蒸汽混合成气化剂，从热解气化炉底塔型炉篦通往气化炉内，垃圾物料下移、热量随气流上移，促使受热垃圾发生气化热解反应，产生1200℃的高温，生成含CO、H2、CO2、CH4可达80%的高热值燃气，最终燃烧成灰烬从底部塔型炉篦排出，从热解气化炉上部出来的粗可燃气，净化洗涤降温产出热值达12MJ/Nm3燃气产品，从而实现生活垃圾无害化、减量化、资源化目标。
【专利说明】
生活垃圾富氧加压制取高热值燃气的方法
技术领域
[0001] 本发明涉及固体废弃物热解气化技术领域，尤其是一种生活垃圾富氧加压制取高 热值燃气的方法。
【背景技术】
[0002] 目前，垃圾的处理方法，在我国主要为填埋，占 85%;次为堆肥，约占 10%;只有3%-5% 为焚烧处理;填埋占地大，带来二次污染，释放有毒有害气体，污染地下水，滋生病菌等，所 以，国内外不少填埋场已开始重新挖走填埋垃圾，不留后患;堆肥成本高，肥效低，产品无市 场，安全性差;焚烧垃圾温度底，容易产生二恶英等剧毒物质，造成二次污染，且投资巨大， 动辄以数亿计；由于我国垃圾热值低达不到焚烧发电的技术要求，需要添加大量的辅助燃 料(油和生活垃圾），这样来提高垃圾热值进行发电得不偿失，使垃圾焚烧流程越做越复杂， 越做越昂贵，而发电收效甚微，难以维持运行;另外，焚烧在技术上要求处理规模大，才能达 到正常运行，我国绝大多数中小城市垃圾日产量在500吨以下，采用数亿元的垃圾焚烧技术 是地方财政无法承受的。现行又推出的垃圾综合处理工艺:先分选，再将分选物分门别类进 行综合处理；问题在于现有分选机械分选潮湿且粘滞在一起的生活垃圾是难以奏效的，不 能实现彻底分选垃圾的目的，而人工分选对人体的危害性极大，对于日产数千吨的垃圾量， 人工分选作业也是无法承受的，我国垃圾现状要在处理前实现分选在技术及资金上是很困 难的，因此有专家提出：采用新技术处理后再分选利用才是垃圾处理的方向。
[0003] 我国城市垃圾特点是总体上无机物含量高于有机物，不可燃成分高于可燃成分， 含水率比较高，危害性垃圾与生活垃圾混合，没有健全的分捡制度，有机物中厨余所占比重 较大，纸张、塑料、橡胶比重较小；国外垃圾中纸张比例比较大，达到35%以上，热值也能达到 8.5MJ/kg;因此，对于国外的热解工艺和技术不能简单效仿，必须立足国外技术发展前沿， 根据我国城市发展情况和垃圾特点，开发符合我国国情、技术可行的处理装置。垃圾热解气 化处理：能源回收性好，环境污染少，被誉为二十一世纪最佳而行之有效处理垃圾的方法； 垃圾热解气化是将含有有机可燃物的垃圾在缺氧的条件下利用热能使化合物的化合键断 裂，由大分子量的有机物转变为小分子量的C0、H 2、CH4等可燃气体，其抑制二噁英的途径主 要有:减少了二噁英前体物的生成，垃圾中的有价金属没有被氧化，垃圾中的Cu、Fe等金属 不易生成促进二噁英生成的催化剂；同时垃圾的热解气化还有其优点：制备出可燃气体，热 解气体燃烧时空气过剩系数较低，能大大减低排烟量、提高能量利用率，降低NOx排量、减少 烟气处理设备投资和处理费。
[0004] 正因如此，吸引众多国内外学者的研究和各国政府的重视，美国是最早开展垃圾 热解气化的国家，1970年，美国将《固体废物法》改成《资源再生法》，鼓励从垃圾中回收燃气 和燃油，先后开发了 Porox系统、Garret系统和EPA技术等多种热解垃圾气化炉，取得了很大 进展。欧洲是世界上最早采用焚烧处理垃圾的，但焚烧带来的二次污染一直成了人们关注 的热点，为了减少二次污染，许多国家在焚烷基础上加热解装置，如德国和法国的ELK炉、 Kiener系统炉等，加拿大有丰富的生活垃圾资源，该国制定了 RD计划，开始用回转窑气化处 理固体废物，取得成果，但比欧美起步晚，日本从1973年实施Star Dust80计划，开展了以垃 圾热解气化的诸多实验，如新日铁系统垃圾热解炉，获得实用化，我国对于垃圾气化处理的 研究更晚，但近几年兴起了"气化"研究的热潮，从事这方面工作的达2000多家，取得不少成 果，如昆工式垃圾直接气化熔融炉已投入运行，清华大学与太原烽亚机电设备公司共同研 制的LSF立式炉热解垃圾等。但是，目前生活垃圾气化系统整体效率相对较低，气化产物多 为热值低、焦油和灰分含量高的低品质可燃气，无法直接替代生活垃圾、石油及天然气等化 石燃料使用，导致气化技术的经济性差、商业竞争力偏低；因此，如何提升生活垃圾气化技 术效率，改善可燃气品质，是当前生活垃圾气化领域亟待解决的重要同题。
[0005] 生活垃圾气化技术即利用气化剂在高温缺氧气氛下使生活垃圾不完全燃烧生成 含H2、C0等的合成可燃气;根据气化剂的不同，生活垃圾气化可分为：空气气化、氧气气化 和水蒸汽气化等；空气气化成本低、装置设备简单、操作可行性强，但由于受大量氮气的稀 释影响，生产的可燃气热值较低，一般只有3~5MJ/Nm 3,氧气气化降低了氮气的影响，产 气热值可达9~12MJ/Nm3,与城市生活垃圾气相当，但是纯氧制备的高成本限制了其推广应 用，使用富氧气化可有效降低成本。
[0006] 本发明在对比研究各种垃圾热解气化制气技术的基础上，利用自行开发的富氧加 压气化制气技术，提出了一种生活垃圾富氧加压制取高热值燃气的新工艺。

【发明内容】

[0007] 本发明所要解决的技术问题是:提供一种过程环境友好无污染、垃圾气化炉气化 强度高、投资省操作简单、气化气率高、可燃气热值高，制备方法更加高效合理的生活垃圾 富气加压制取高热值燃气的方法。
[0008] 本发明采用的技术方案是：提供一种生活垃圾富氧加压制取高热值燃气的方法， 其特征在于：生活垃圾经顶部进料斗加入热解气化炉上部加压的进料仓，关闭进料仓上阀 后充压至与热解气化炉压力相同时，打开进料仓下阀，垃圾靠重力加入气化炉;将富氧浓度 达50%的空气加压到2.0-2.5MPa后，与2.5MPa的过热水蒸汽混合成气化剂，从热解气化炉底 塔型炉篦通往热解气化炉内，当垃圾逆着向上的气流在热解气化炉中由上向下移动时，被 干燥、脱除挥发分、气化、裂解最终燃烧变成3~5%的灰烬;在约2.5MPa、1200 °C的条件下，垃 圾物料下移，热量随气流上移，促使受热垃圾发生热解气化反应，生成以CO、H2、C0 2、CH4为主 要成分的高热值可燃气；高温足以杀灭任何病菌，并提供热量以支持上层物料气化反应所 需要吸收的热量;从气化炉上部出来的粗可燃气，根据垃圾组份的不同，温度在500~650°C 左右，经余热锅炉回收余热，温度降至250°C，余热锅炉可产生3.OMPa的中压蒸汽;经过喷冷 器降温后，温度降至30°C左右，产生发热值高达12MJ/Nm 3的可燃气产品；以富氧气助燃加热 技术的特点，免除了以空气助燃带进大量氮气而提高了所产燃气热值，系统在2.5MPa密闭 气化炉容器中完成，炉床的气化强度可提高到550~650kg/m 2. h。
[0009] 所述的气化剂流量控制为:2000~3600kg/h，气化剂最佳含氧量控制为:48~52%，气 化剂中水蒸气与氧气比例控制为:〇. 65~0.75kg/Nm3，气化剂温度控制为：115~125°C。
[0010] 所述的热解气化炉出口热解气化粗燃气压力控制为:2.5MPa。
[0011] 所述的炉蓖转速控制范围是：1.5~2.5r/min。
[0012] 所述的热解气化炉出口热解气化粗燃气温度控制为：<650°C。
[0013]所述的余热锅炉出口热解气化燃气温度控制为:250°C。
[0014]所述的洗涤冷却器热解气化燃气出口温度控制为:30°C。
[0015]所述的余热锅炉蒸汽出口压力控制为:<3. OMPa。
[0016] 所述的热解气化粗燃气(干气）中C02含量控制为：10~25%(体积）。
[0017] 加压气化炉内各床层的高度和温度控制为：
与现有技术相比，本发明的优点在于：1、本发明基于以富氧助燃加热技术的特点，使生 活垃圾得到完全热裂解，免除由空气助燃加热所带进的大量氮气进而提高了所产可燃气热 值;2、常规热解气化技术使用空气、氧气、水蒸汽或空气(氧气）与水蒸汽混合作为气化剂， 无法实现投资成本和产气热值的平衡，导致可燃气热值较低或系统投资成本较高，在投资 成本方面，相比纯氧气化，富氧气化对氧浓度要求下降，制氧成本降低;3、通常空气中氧含 量为20.93%、氮含量为78.1%，还有少量的惰性气体等，因此真正参与燃烧的氧只占空气总 量的20%左右，而占空气总量78.1%左右的氮和其他惰性气体非但不助燃，反而带走大量的 热量，适当提高气化剂中的氧含量，使其参与燃烧气化，对于节能和环保有着积极的意义； 4、在可燃气品质方面，由于富氧气体含氮量少，反应速率快，热效率较高，相比空气气化产 气热值可提高近一倍，又由于水蒸汽气化重整反应增大了可燃气中H2和C0的浓度，因此 该技术所产出的可燃气热值可高达10~12MJ/Nm 3,提高了效益;5、加压气化使得反应速率 加大，单位炉床面积的处理量大大提高了，气化炉内气化强度大大提高，生产效率与生产能 力有很大改善。
【附图说明】：
[0018] 图1为本发明的不同富氧含量状况下气化燃气发热值变化状况图。
[0019] 图2为本发明的不同富氧含量状况下气化燃气发热值变化比例趋势图。
[0020] 图3为本发明的气化剂不同压力下气化强度变化图。
[0021 ]图4为本发明的工艺流程简视图。
[0022]图5为本发明的工艺过程简图。
[0023]图6为本发明的表1数值图。
[0024]图7为本发明的表2数值图。
[0025]图8为本发明的表3数值图。
[0026]图9为本发明的表4数值图。
[0027]图10为本发明的表5数值图。
[0028]图11为本发明的表6数值图。
[0029]图12为本发明的表7数值图。
[0030]图13为本发明的表8数值图。
[0031] 图14为本发明的表9数值图。
【具体实施方式】
[0032] 如图4、图5所示，一种生活垃圾富氧加压制取高热值燃气的方法，其特征在于:生 活垃圾经顶部进料斗加入热解气化炉上部加压的进料仓，关闭进料仓上阀后充压至与热解 气化炉压力相同时，打开进料仓下阀，垃圾靠重力加入气化炉;将富氧浓度达50%的空气加 压到2.0-2.5MPa后，与2.5MPa的过热水蒸汽混合成气化剂，从热解气化炉底塔型炉篦通往 热解气化炉内，当垃圾逆着向上的气流在热解气化炉中由上向下移动时，被干燥、脱除挥发 分、气化、裂解最终燃烧变成3~5%的灰烬;在约2.5MPa、1200 °C的条件下，垃圾物料下移，热 量随气流上移，促使受热垃圾发生热解气化反应，生成以0)、出、0)2、014为主要成分的高热 值可燃气；高温足以杀灭任何病菌，并提供热量以支持上层物料气化反应所需要吸收的热 量;从气化炉上部出来的粗可燃气，根据垃圾组份的不同，温度在500~650°C左右，经余热锅 炉回收余热，温度降至250°C，余热锅炉可产生3.OMPa的中压蒸汽;经过喷冷器降温后，温度 降至30°C左右，产生发热值高达12MJ/Nm 3的可燃气产品；以富氧气助燃加热技术的特点，免 除了以空气助燃带进大量氮气而提高了所产燃气热值，系统在2.5MPa密闭气化炉容器中完 成，炉床的气化强度可提高到550~650kg/m 2.h。
[0033] 所述的气化剂流量控制为:2000~3600kg/h，气化剂最佳含氧量控制为:48~52%，气 化剂中水蒸气与氧气比例控制为:〇. 65~0.75kg/Nm3，气化剂温度控制为：115~125°C。
[0034]所述的热解气化炉出口热解气化粗燃气压力控制为:2.5MPa。
[0035] 所述的炉蓖转速控制范围是：1.5~2.5r/min。
[0036] 所述的热解气化炉出口热解气化粗燃气温度控制为：<650°C。
[0037]所述的余热锅炉出口热解气化燃气温度控制为:250°C。
[0038]所述的洗涤冷却器热解气化燃气出口温度控制为:30°C。
[0039]所述的余热锅炉蒸汽出口压力控制为:<3. OMPa。
[0040] 所述的热解气化粗燃气(干气）中C02含量控制为：10~25%(体积）。
[0041] 加压气化炉内各床层的高度和温度控制为：
本发明的原理： 1、垃圾热解气化炉内的主要化学反应种类有： 1 )垃圾成份中的碳元素与气化剂中氧、水蒸气之间的反应； 2)气化剂中的氧、水蒸气、与各种生成气如0)、0)2、出、014等之间的反应； 3 )垃圾含碳化合物、有机分子等的热裂解反应； 这三种反应在气化炉中的不同层次内进行； 2、热解气化炉的层次大约可以分为下列几层： 1) 准备层： ① 干燥层:生活垃圾中的水份从此层逸出； ② 干馏层:又称为分解层，生活垃圾经热裂解后，其中挥发份及部分气体从此层逸出； 2) 气化层： ① 还原层:水蒸气H20与碳C反应，二氧化碳C02与碳C反应生成热解气化气的主要部分： 氢气H2和一氧化碳C0; ② 氧化层:氧气％与碳C反应生成一氧化碳C0和二氧化碳C02; 3) 灰渣层:气化剂预热及灰渣冷却； 4) 空层:有少量生成气和气化剂之间的气相反应； 热解气化炉中起最主要作用的是在气化层； 热解气化炉正常生产运行时，由于炉中有氧〇与碳C的氧化反应释放热量，又有二氧化 碳c〇2与碳C的吸热还原反应和水蒸汽H2〇与碳C的吸热反应，可保持生产的连续进行，所以热 解气化炉是连续制气。
[0042] 3、反应机理： 根据并利用热解气化炉内所进行的化学反应，其主要变化发生在气化层，即氧化层和 还原层，垃圾在气化热解时是先燃烧产生热量，然后以产生的热量使进一步反应而产生可 供燃烧用的一氧化碳C0和氢气H2,如没有热量则下一步生成一氧化碳C0和氢气出的反应就 不可能进行，燃烧即是碳C与氧0起的氧化反应，氧化可以生成二氧化碳c〇 2,也可以不完全 氧化生成一氧化碳C0，由二氧化碳〇)2生〇)2成一氧化碳C0以及由水蒸气H 2〇和碳C进行的反 应都是还原反应，随着气化剂氧含量的提高，则燃烧速度加快，单位时间和空间内产生了 更多的热量和二氧化碳c〇 2,为下一步的还原准备了更充足的反应条件，还原层可以分为二 层，即第一还原层和第二还原层，第一还原层在还原层的下部，第二还原层在还原层的上 层，在第一还原层中主要的反应是： C+C〇2=2C〇-162405千焦 / 千摩尔 C+H20=C0+H2-118821 千焦 / 千摩尔 C+2H20=C02+2H2-75237 千焦 / 千摩尔 所以从第一还原层中的三个反应可以看到，由于靠近氧化层，层内温度高，反应更容易 在吸热量多的反应中进行，这样C+C02=2C0反应的机会就比较多，C+H20=C0+H 2次之，最少起 反应的是C+2H20=C02+2H2,这样可知生成的C0比较多，而H 2比较少，在第二还原层中主要 的反应是： CO+H2〇=C〇2+H2+43585千焦 / 千摩尔 C+C〇2=2C〇-162405千焦 / 千摩尔 在第二还原反应层，因为它远离氧化层，所以温度比较低，故对于在第一还原层中已生 成的C0在此条件下与水蒸气反应就转换为H2,同时C02又与焦碳生成C0,但由于第二还原层 温度低，所以此反应的进行速度较缓慢。
[0043] 氧化在氧化层中进行，还原是在还原层中进行，氧化层和还原层是没有明显的界 线，气化层的下部主要是氧化层，在气化层的上层主要是还原层，但它们还是有交错的。
[0044] 如图4、图5所不，各气体成分在各层次内的分布： (1) 氧气〇2:在灰渣层不起反应，主要反应是在氧化层与碳起反应，在氧化层结束时，氧 气〇2已经趋近于0，正常气化时在热解气化气中只含0.2%左右氧气〇2; (2) 二氧化碳⑶2:是在氧化层生成，在氧气消耗逐渐下降时，二氧化碳⑶2就逐渐上升， 在氧化层的上部至第一还原层时，由于碳C与二氧化碳⑶ 2还起还原反应，所以二氧化碳C02 就逐渐下降，当到达第二还原层时，二氧化碳C02下降缓慢，然后又有上升，这是因为一氧化 碳C0与水蒸气H 20反应生成二氧化碳C〇2所造成； (3 )-氧化碳⑶：在氧化层后段及第一还原层是生成一氧化碳C0最多的区域，此时 主要是二氧化碳c〇2与碳C起还原反应生成一氧化碳C0，在第二还原层上部就有微微下降的 趋势，逐后在空层部分由于一氧化碳C0和水蒸气H 2〇生成二氧化碳c〇2,而此时一氧化碳C0就 有下降趋势； (4) 水蒸气H20:主要是耗用在第一还原层和第二还原层，在空层中也有少量耗用； (5) 氢气:主要在第一还原层生成，在第二还原层及空层中还有少量生成； 从上面各种气体的消耗及生成的情况可以得到这样一些规律： ① 氧0的耗用与二氧化碳⑶2的生成是一消一涨，氧0的下降才能促进二氧化碳⑶2生 成； ② 二氧化碳C〇2与一氧化碳C0也是一消一涨的关系； ③ 水蒸气H2〇与氢气出基本也存在一消一涨的关系； 这些规律可以指导我们在实际操作中掌握气化剂氧含量、气化温度、饱和温度，以便 获得更好的气化效果。
[0045] 4、水蒸汽分解机理 垃圾物料中碳与水蒸汽之间的反应是一次反应，它对用空气一水蒸汽或氧气一水蒸汽 条件制气过程具有重要的影响，水蒸汽分解可有以下几个反应： C+H20=C0+H2-28150kcal /kg C+2H2〇=C〇2+2H2-17900kcal/kg CO+H2〇=C〇2+H2-10250kca 1 /kg 水蒸汽分解反应也是存在着化学吸附的过程； (1) 水蒸汽在碳的表面物理吸附； C+H20--C+H20(吸附） (2) 然料中的碳与水蒸汽形成中间络合物，这是化学吸附。在形成络合物的瞬间分解出 为碳表面所吸附的氢，氢则在高温作用下逐渐解吸下来； C+H20 (吸附）--Cx0y+H2 (吸附） H2(吸附）--H2 (3) 中间络合物在高温下分解或与气相中水蒸汽反应形成C0; CxOy--C0 (吸附）+C C0 (吸附）--CO或Cx0y+H20--CO (吸附）+H2 随着蒸汽和氧气的向上流动，热解床内可以表征为五个不同的区段，从底部向上到顶 部，分别是灰渣层、第一反应层(碳的燃烧层，供应气化所需的热量）、第二反应层、干馏层 (脱除挥发分)和干燥层；当垃圾通过床层下降时，垃圾中的一些挥发分首先被脱除，然后剩 余的碳被气化并烧掉;从气化炉底部把灰渣排至灰锁内，接着外送处置。气化炉生成的热解 气化粗燃气从炉顶离去;加到反应器的原料垃圾，同热的产品气化气相接触，垃圾中的水分 被驱出；离开气化炉的粗热解气化燃气温度视垃圾成份而不同，一般为500°C~650°C。
[0046] 5、非均相系的反应速度原理 非均相系反应是指在固定碳相的界面上碳和气体(〇2、H2〇、C〇2等）间进行的反应。
[0047] 在非均相系中，化学反应是在两相（气、固）的界面上进行的，只有在这里，反应物 的分子会发生碰撞。因此，非均相系的反应速度除受温度、压力、浓度等因素影响外，还和两 相之间接触面的大小有关。
[0048] 垃圾气化过程便是一非均相系化学反应过程，是固定碳与生成气反应的过程。其 可表述为:固体十气体=另一气体类型的非均相反应。
[0049] 在固体表明进行反应一般可分为三个阶段： 第一，反应物分子从气相区穿过气膜扩散传播到固体表明； 第二，反应分子被固体表明所吸附，并进行化学反应； 第三生成物分子从固体表明解吸，并重新穿过气膜离开固体表明； 由上述过程可见，非均相系的反应速度，不仅取决于化学动力学方面的作用速度，而且 与第一或第三阶段的气体扩散速度有关。若扩散速度不及化学反应速度快时，则总的反应 速度受到扩散速度的限制，次况称为扩散区。与次相反则称为动力区;两区之间成为过渡区 或中间区。
[0050] 扩散速度由菲克定律可知:增大气流速度，提高温度、压力（压力提高气体密度增 大而气体密度对碳表面的气膜厚度的影响，要远大于压力对扩散系数的影响)都可提高扩 散速度。
[0051] 根据化学反应速率与化学反应平衡原则，提高反应压力有利于化学反应向体积缩 小的反方向移动，提高反应温度，化学反应则向吸热的方向移动。
[0052] 实施例1 2014年7-8月份，制氧系统共停机3次，其中2次是程控间故障，停机时问较长，1次因 CPU背板接线接触不良死机，1次是对氧气站计划性修理;2014年9月5日开始正常生产，由于 有上月的经验，炉况控制的比较平稳，在富氧储气罐上装上了含氧量在线检测仪进行含氧 量监测；在选定的03200mm热解气化炉上按空气富氧含量：30%、35%、40%、45%、50%、55%、 60%、65%、70%来制定试验方案，设计气化剂饱和温度为50°C±2°C，每种含氧量进行一周亦 即7天的热解气化气体的发热值跟踪监测，每天三班连续正常运行，每班取样一次，每天取3 个样，取平均值，运行不正常不稳定时后面再补充取样，一个含氧量状态下取样21个，得到7 天的综合数据来进行图表分析;对富氧制气进行了初步的探索。
[0053] 由于装置在负荷运行初期，设备原因起、停装置频繁，期问炉内曾出现不同程度 的氧化层拉长、结渣等现象，富氧气化期炉况相对稳定，指标有一定的改善;在富氧投入或 退出时，炉况不易掌握，煤气质量波动比较大，曾因炉况恶化被迫退出检修;尽管遇到个别 程控阀关闭不到位、水环真空系漏气、UPS电源不能工作、PLC系统死机和富氧后炉内料 层移动快等问题，但是相关人员在实践中，了解和掌握了系统的工作原理和操作技能，总 结出了一套行之有效的操作方法，为下一步试验积累了经验。记录取如图6-图9: 从图1可以看出，富氧制气工艺技术工业应用可行，在富氧合量不同的条件下热解气化 气品质得到不同程度的提升;在富氧含量50%时，气化气发热值达到最高值，约9.8MJ/匪3， 含氧量继续升高，气化气发热值不再升高，反而比含氧量在50%时的发热值有所下降;从图2 变化比例趋势图也可以看出，在富氧含量50%时比例达到最大，继续增大富氧含量，气化燃 气热值呈下降趋势，因此一次风最佳含氧量在50%± 2%范围较合适。
[0054]结论：03200mm热解气化炉实施富氧制气工艺，技术可行、设备适用，富氧气化剂 的一次风含氧量控制在48%~52%是比较经济可行的。
[0055] 实施实例2 2014年12月份，经过三个月的反复实验研究，富氧变压吸附装置运行趋于稳定，司炉对 富氧技术的应用的认可，操作水平得到提高。
[0056] 试验期问，我们不但摸清了发生炉、氧气站的运行情况，还对采集的数据作了分 析，对热解气化炉关键操作参数进行了有效控制：气化剂流量为2000 ± 3600m3/h，饱和温 度为115~125°C，炉出温度为500~650°C，掌握了热解气化气成份、热值及效益随富氧浓度变 化的规律；由于9月份，富氧送入气化炉的比例增加导致炉况不易控制，指标反弹，数据采集 不够，不具有代表性，故9月的数据只做技术判定，不纳入效益计算;课题组从现场实际和成 本考虑决定一次助燃空气富氧含量控制在50%(48%~52%)之间再次进行炉内加压提产实验， 截止2015年3月10日共获取60天稳定运行状态下的投料量记录;压力试验方案为:0.5MPa、 1 · OMPa、1 · 5MPa、2 · OMPa、2 · 5MPa、3 · OMPa、3 · 5MPa、4 · OMPa几种状态进行试验，记录取如图 10-图14: 从图14可以看出，加压制气工艺技术工业应用可行，在气化剂加压不同的条件下热解 气化炉的气化强度得到不同程度的提升，投料量加大，在气化剂加压到2.5MPa时，气化炉投 料量亦即气化强度达到最高值，约620kg/m 2. h，对比常压气化时气化强度提高到了 220%，效 果非常明显;热解炉的班投料量将近40吨，但当继续加高炉内气化压力时，气化强度不再升 高、班投料量反而下降，从图3气化强度变化趋势图也可以看出：在加夺到2.5MPa时热解炉 的处理能力达到最大;班产量达到40吨，继续增大炉内压力量，气化强度呈下降趋势，因此 气化剂加压范围在2.5MPa较合适。
[0057] 另外，由于气化剂富氧与加压后，炉内化学反应加剧，给司炉岗位操作带来了一定 难度，岗位员工短期内还不适应。
[0058] 2015年3月份，按计划继续提升炉内气化压务，每当增加或减少炉内气化压力时， 炉况难于控制:都会造成发生炉内料层易被吹翻，料层局部形成风洞、冒火等现象，使炉温 上升过快，容易导致炉况悪化，影响气化气质量、产量。
[0059]在同等条件下加压制气的部分指标发生了变化，如饱和温度、炉出温度升高，气化 反应加快，操作难度加大，调整炉况频繁，为了证明原来气化炉的钢材材质和筑炉材料即工 艺是否在炉内温度增加后发生变化，11月11日我们有计划地对热解气化炉进行退炉检查， 在场的工程技术人员针对以下问题点进行了确认： a、 磨损的炉排15#铸钢的磨损程度进行了判定，磨损程度处于正常范围； b、 炉内夹套外观是否变形或表面炭化等，水套工作正常，材质没有异常； c、 而火材料即筑炉适应工况的变化； 结论:热解气化炉实施加压制气工艺，技术可行，设备适用，气化剂加压范围在2.5MPa 比较经济可行。
【主权项】
1. 一种生活垃圾富氧加压制取高热值燃气的方法，其特征在于:生活垃圾经顶部进料 斗加入热解气化炉上部加压的进料仓，关闭进料仓上阀后充压至与热解气化炉压力相同 时，打开进料仓下阀，垃圾靠重力加入气化炉;将富氧浓度达50%的空气加压到2.0-2.5MPa 后，与2.5MPa的过热水蒸汽混合成气化剂，从热解气化炉底塔型炉篦通往热解气化炉内，当 垃圾逆着向上的气流在热解气化炉中由上向下移动时，被干燥、脱除挥发分、气化、裂解最 终燃烧变成3~5%的灰烬;在约2.5MPa、1200 °C的条件下，垃圾物料下移，热量随气流上移，促 使受热垃圾发生热解气化反应，生成以0)、出、0)2、014为主要成分的高热值可燃气；高温足 以杀灭任何病菌，并提供热量以支持上层物料气化反应所需要吸收的热量;从气化炉上部 出来的粗可燃气，根据垃圾组份的不同，温度在500~650°C左右，经余热锅炉回收余热，温度 降至250°C，余热锅炉可产生3.0MPa的中压蒸汽;经过喷冷器降温后，温度降至30°C左右，产 生发热值高达12MJ/Nm 3的可燃气产品；以富氧气助燃加热技术的特点，免除了以空气助燃 带进大量氮气而提高了所产燃气热值，系统在2.5MPa密闭气化炉容器中完成，炉床的气化 强度可提高到550~650kg/m 2. h。2. 权利要求1所述的一种生活垃圾富氧加压制取高热值燃气的方法，其特征在于:所述 的气化剂流量控制为:2000~3600kg/h，气化剂最佳含氧量控制为:48~52%，气化剂中水蒸气 与氧气比例控制为:0.65~0.75kg/Nm 3，气化剂温度控制为：115~125°C。3. 权利要求1所述的一种生活垃圾富氧加压制取高热值燃气的方法，其特征在于:所述 的热解气化炉出口热解气化粗燃气压力控制为:2.5MPa。4. 权利要求1所述的一种生活垃圾富氧加压制取高热值燃气的方法，其特征在于:所述 的炉蓖转速控制范围是:1.5~2.5r/m i n。5. 权利要求1所述的一种生活垃圾富氧加压制取高热值燃气的方法，其特征在于:所述 的热解气化炉出口热解气化粗燃气温度控制为:<650°C。6. 权利要求1所述的一种生活垃圾富氧加压制取高热值燃气的方法，其特征在于:所述 的余热锅炉出口热解气化燃气温度控制为:250°C。7. 权利要求1所述的一种生活垃圾富氧加压制取高热值燃气的方法，其特征在于:所述 的洗涤冷却器热解气化燃气出口温度控制为:30°C。8. 权利要求1所述的一种生活垃圾富氧加压制取高热值燃气的方法，其特征在于:所述 的余热锅炉蒸汽出口压力控制为:彡3. OMPa。9. 权利要求1所述的一种生活垃圾富氧加压制取高热值燃气的方法，其特征在于:所述 的热解气化粗燃气(干气冲C02含量控制为：10~25%(体积）。10. 权利要求1所述的一种生活垃圾富氧加压制取高热值燃气的方法，其特征在于：加 压气化炉内各床层的高度和温度控制为：
【文档编号】C10J3/72GK106047415SQ201610378488
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年6月1日
【发明人】李海平
【申请人】广西高远环境工程有限公司