复合炉催化气化的装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及催化气化技术，尤其涉及一种复合炉催化气化的装置。
【背景技术】
[0002] 随着我国经济的高速发展，城市生活垃圾的产生量迅速增加，2012年我国的城市 生活垃圾产量就已经达到1.7亿吨。生活垃圾长期随意堆放，不仅占用大量的土地，而且造 成空气、土壤以及水体的污染，目前生活垃圾的处置技术主要有填埋、发酵、堆肥和焚烧，其 中焚烧技术在减量化和资源化方面具有突出的优势而成为城市生活垃圾处置的主要技术 途径，然而焚烧技术存在严重的污染问题。
[0003] 气化技术是在氧气不足的情况下对废弃物进行热转化，以获取气化气为主要目 的。相比于直接焚烧，气化技术在重金属以及二噁英的排放控制上具有明显的优势。然而气 化过程中会产生较多的焦油，这些焦油在低温下凝结，与水和飞灰等杂质结合后会腐蚀管 道设备；而且焦油在低温下难以燃烧完全，易产生炭黑，会损坏燃气设备，所以气化气中焦 油的存在，会大大限制气化气的进一步利用；除此之外，生物质气化过程中产生的焦油占生 物质总能量的5-10%，如果不能将焦油中的能量有效的利用起来，将会造成能量的浪费。因 此，有效的脱除焦油并且充分的利用焦油中的能量，是气化技术推广应用的关键所在。
[0004] 目前焦油的脱除方法主要有物理除焦法和热化学除焦法，其中物理除焦法仅仅是 将焦油从气相转移到了冷凝相，不能充分利用焦油中的能量。热化学除焦法包括热裂解法 和催化裂解法，其中热裂解法要求比较高的温度，一般在温度大于1100°c时才能有比较好 的焦油裂解率，这么高的温度不仅对设备自身材质要求很高，而且要求有良好的保温设备， 势必会产生很大的能耗，在经济上不合理。因而催化裂解法是目前公认的最有效的焦油去 除方法。催化裂解采用的催化剂种类很多，有镍基催化剂、煅烧白云石、菱镁矿、沸石、橄榄 石和铁催化剂等。
[0005] 焦油的催化裂解是一个十分复杂的反应过程，主要包括以下反应：
[0014]除了以上这些主要的反应，还有可能发生中间产物重新聚合成大分子化合物的反 应。
[0015] 目前对于焦油的催化裂解，第一种方法是将催化剂与物料混合起来，第二种方法 是将物料和催化剂分开，物料气化产生的气化气经由后续的催化段进行焦油的催化裂解， 其中第二种方法应用的较多，而该方法中通常将气化段和催化段分别布置在两个不同的反 应器内，气化段与催化段之间需要旋风分离器来脱除气化气中的飞灰，催化段也需要附加 的加热设备来加热催化剂，一来占用更大的空间，二来需要额外的能量供应。如果将催化段 布置在气化室的中心或者气化室的外围就可以充分利用气化的热量来加热催化剂，不需要 再添加额外的热源就能进行有效的焦油催化裂解，将焦油转化为可燃气体，同时在气化室 的上端布置一个过滤单元，能够有效去除气化气中的固体颗粒物，并且固体颗粒物可以及 时返回炉内进行再气化。这种复合式催化气化炉的设计能够节约能源和节省空间，具有很 大的工业应用价值。
【发明内容】
[0016] 本实用新型的目的是将催化气化过程中的气化室和催化室集成为一个复合式催 化气化炉，充分利用气化的热量来加热催化剂，不需要再添加额外的热源就能进行有效的 焦油催化裂解，同时在气化室的上端布置一个过滤单元，能够有效去除气化气中的固体颗 粒物，并且固体颗粒物可以及时返回炉内进行再气化。这种复合式催化气化炉的设计能够 节约能源和节省空间。
[0017] 本实用新型的技术方案如下：
[0018] -种复合式催化气化炉的装置包括气化室和催化室，气化室和催化室呈双筒结 构，其中内筒为气化室，外筒与内筒构成的环形空间为催化室，气化室上部配备有螺旋给料 机、过滤单元，螺旋给料机的出口连接输送管道，输送管道的另一端出口位于气化室中部， 所述的气化室下部设置有布风板，布风板上开有底渣出口，布风板下部设有气化介质分配 器，气化介质入口与气化介质分配器相连，外筒与内筒之间的环形空间为催化室，催化室上 部有催化剂入口，下部侧壁有催化剂出口和气化气出口，外部为电加热炉。
[0019] 优选的，所述的内筒与外筒的直径比在1:1到1: 2之间。
[0020] 根据本实用新型的一个实施例，一种复合式催化气化炉的装置包括气化室和催化 室，气化室和催化室呈双筒结构，其中内筒为催化室，外筒壁与内筒壁构成的环形空间为气 化室，气化室上部配备有螺旋给料机、过滤单元，螺旋给料机的出口连接输送管道，输送管 道的另一端出口位于气化室中部，所述的气化室下部设置有布风板，布风板上开有底渣出 口，布风板下部设有气化介质分配器，气化介质入口与气化介质分配器相连，外筒与内筒之 间的环形空间为催化室，催化室上部有催化剂入口，底部有催化剂出口和气化气出口，外部 为电加热炉。
[0021 ]优选的，所述的内筒与外筒的直径比在1:2到1:10之间。
[0022] 所述的过滤单元是一种包含一层或多层滤膜的过滤装置，滤膜孔径在5微米到100 微米之间，所述过滤单元对气化气中固体颗粒物的脱除效率达90 %以上。
[0023] 两个复合式催化气化炉的装置的催化气化方法是:开启电加热炉，将温度升至800 °C，床料由螺旋给料机送入气化室，气化介质通过气化介质入口，经由气化介质分配器，通 过布风板进入气化室，待达到稳定流化状态后，物料由螺旋给料机送入气化室，催化剂通过 催化室上部的催化剂入口送入催化室，物料在气化室内进行气化，待反应稳定后，关闭电加 热炉，气化室内由于气化放热维持温度在800°C，气化放出的热量同时加热布置在外围或者 中心的催化室，使催化室的温度也维持在800°C，反应后的底渣由气化室下部的底渣出口排 出，气化气首先经过气化室上部的过滤单元，固体颗粒物被分离，在重力的作用下，进入到 气化室进行再气化，去除掉颗粒物的气化气进入催化室，焦油被催化裂解为可燃气体，净化 后的气化气通过催化室下部侧壁或底部的气化气出口排出，失活的催化剂由催化室下部侧 壁或底部的催化剂出口排出。
[0024] 所述催化剂包括铁基催化剂、镍基催化剂、橄榄石、菱镁矿、沸石、煅烧白云石、氧 化钙、过渡金属催化剂以及焦炭的一种或多种。
[0025] 所述物料包括生活垃圾、生物质、污泥和工业固体废弃物的一种或多种。
[0026] 所述床料包括石英砂、橄榄石、白云石和氧化钙的一种或多种。
[0027] 所述气化介质包括氧气、二氧化碳、氮气和水蒸气的一种或多种。
[0028] 本实用新型与现有技术相比具有的显著差别是:在现有的催化气化装置中，通常 将气化段和催化段分别布置在两个不同的反应器内，气化段与催化段之间需要旋风分离器 来脱除气化气中的飞灰，催化段也需要附加的加热设备来加热催化剂，一来占用更大的空 间，二来需要额外的能量供应。本实用新型将催化气化过程中的气化室和催化室集成为一 个复合式催化气化炉，充分利用气化的热量来加热催化剂，不需要再添加额外的热源就能 进行有效的焦油催化裂解，将焦油转化为可燃气体，同时在气化室的上端布置了一个过滤 单元，不再需要额外布置旋风分离器来脱除固体颗粒物，该过滤单元能够有效去除气化气 中的固体颗粒物，并且固体颗粒物在重力作用下可以及时返回气化室内进行再气化。由复 合式催化气化炉产生的气化气中，固体颗粒物和焦油的含量都很低，有利于气化气的进一 步利用。这种复合式催化气化炉的设计在有效实现气化气中的固体颗粒物以及焦油的脱除 的同时，也能够节约能源和节省空间。
【附图说明】
[0029] 图1是内筒为气化室的复