一种城市生活垃圾和工业有机固废气化工艺系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型为一种城市生活垃圾和工业有机固废气化工艺系统，由循环流化床气化系统、煤气气质重整系统、余热利用系统、灰渣收集系统、煤气净化系统、水处理系统和气化介质预热系统组成；循环流化床气化系统分别与煤气气质重整系统和余热利用系统连通，循环流化床气化系统和余热利用系统均与灰渣收集系统相连接，煤气净化系统分别与余热利用系统和水处理系统连通，气化介质预热系分别与余热利用系统和水处理系统连通。本新型充分利用自身资源进行反应，解决能耗、降低成本以及煤气产品不纯净，热值低问题。
【专利说明】
一种城市生活垃圾和工业有机固废气化工艺系统
技术领域
[0001]本实用新型涉及生活垃圾和有机固废处理技术领域，特别是涉及一种城市生活垃圾和工业有机固废气化工艺系统。【背景技术】
[0002]只要有人活动的地方，就会产生垃圾，也就是说生活垃圾是人们每天活动中都要产生的。由于目前国内环境污染、破坏剧烈，国家对环境保护的要求更加严格，因此要求对城市生活垃圾和工业有机固废进行妥善的处理。目前我国常用的城市生活垃圾和工业有机固废处理方式一种为焚烧的方式，但是焚烧过程中会产生大量的污染物，热污染环境，并且会消耗大量能源。另外一种方式为气化的方式，不过常用的气化工艺系统中:旋风分离器分离效率低，导致煤气携带走大量的循环灰，影响气化、裂解反应，并对后续设备造成较严重的腐蚀与磨损;气化过程的高温蒸汽取自其他工艺系统，浪费自身能源;灰渣直接排放，污染环境;煤气的净化过程不彻底一方面导致煤气含有腐蚀性气体及灰尘，长时间易腐蚀管路危害安全，另一方面导致煤气含水较高，影响煤气品质;水处理装置以及气化介质预热装置所需能源取自其他工艺系统，浪费自身能源。经文献检索，中国专利号为 ZL200810024077.7的发明专利提出了城市生活垃圾和工业有机固废流化床气化燃烧处理法，中国专利号为ZL03147866.2的发明专利提出了一种回转窑垃圾气化、炭灰共融的多级焚烧方法及其系统，中国专利号为ZL200710070193.8的发明专利提出了生活垃圾热解气化炉，专利号为ZL201010574948.X的发明专利提出了一种城市生活垃圾和工业有机固废的气化装置和方法，上述几种装置和系统均存在气化停留时间短、气化效率低、能量消耗巨大、 污染环境、产气热值低等问题。【实用新型内容】
[0003]本实用新型的目的在于，解决现有城市生活垃圾和工业有机固废处理时充分利用自身资源进行气化、裂解反应，解决能耗、降低成本的问题以及煤气产品不纯净，热值低的问题。进而提供一种城市生活垃圾和工业有机固废气化工艺系统。
[0004]为实现以上目的，采用以下技术方案:一种城市生活垃圾和工业有机固废气化工艺系统，由循环流化床气化系统、煤气气质重整系统、余热利用系统、灰渣收集系统、煤气净化系统、水处理系统和气化介质预热系统组成，循环流化床气化系统分别与煤气气质重整系统和余热利用系统连通，循环流化床气化系统和余热利用系统均与灰渣收集系统相连接，煤气净化系统分别与余热利用系统和水处理系统连通，气化介质预热系分别与余热利用系统和水处理系统连通。
[0005]所述的循环流化床气化系统包括:风室、平板式风帽、燃烧器、螺旋给料机、燃料储仓、床料储仓、循环流化床炉膛、一级旋风分离器、二级旋风分离器、返料器、松动及返料风风室、返料管道、位于返料器与返料管道之间的消石灰储仓。燃烧器布置在循环流化床炉膛密相区，螺旋给料机与循环流化床炉膛连接，床料储仓与循环流化床炉膛连接，螺旋给料机与燃料储仓之间通过星型卸料阀连通，所述的平板式风帽由耐热不锈钢制成。
[0006]所述的煤气气质重整系统包括煤气气质重整室、等离子加热枪，煤气气质重整室与循环流化床气化系统的二级旋风分离器连通。
[0007]所述的余热利用系统包括:分汽缸、过热器、蒸发器1、汽包、空气预热器、蒸发器 n、省煤器;过热器与煤气气质重整室通过管道连通，空气预热器与所述的循环流化床气化系统的风室通过管道连通，分汽缸通过管道与循环流化床气化系统的风室连通。
[0008]所述的灰渣收集系统包括:灰渣储仓、灰渣汇集管以及灰仓;所述的循环流化床气化系统的二级旋风分离器和所述的余热利用系统的过热器、蒸发器1、空气预热器、蒸发器 n、省煤器都通过星型卸料阀安装有灰渣储仓，所有的灰渣储仓都通过灰渣汇集管连接到灰仓，并且每个灰渣储仓与灰渣汇集管之间都设有卸灰阀。
[0009]所述的煤气净化系统包括洗涤脱酸塔、脱水塔、一级沉降室、二级沉降室、石灰水循环利用池;洗涤脱酸塔与所述的余热利用系统的省煤器通过管道连通，洗涤脱酸塔的下部污水出口、一级沉降室、二级沉降室、石灰水循环利用池通过管道依次连通，洗涤脱酸塔的洗涤液喷管与石灰水循环利用池通过管道连通，脱水塔内设有汽水分离器、凝结换热器。
[0010]所述的水处理系统包括冷水箱、软化水装置、除氧器且依次连接通，冷水箱与所述的煤气净化系统的脱水塔连通，除氧器与所述的余热利用系统中的省煤器通过管道连通。
[0011]所述的气化介质预热系统为过热蒸汽-空气换热器，过热蒸汽-空气换热器、与所述的余热利用系统的分汽缸和空气预热器分别通过管道相连接，过热蒸汽-空气换热器与所述的水处理系统的除氧器通过管道相连接.
[0012]本实用新型有益效果:
[0013]1、循环流化床气化系统采用了厌氧燃烧方式，利用部分垃圾焚烧放出的热量为气化过程提供能量；
[0014]2、在高效旋风分离器后设置有煤气气质重整系统，使煤气温度升高，充分分解气化过程中产生的二噁英；
[0015]3、煤气通过分离器分离后，设置了余热利用装置，余热利用装置为过热器、蒸发器 1、空气预热器、蒸发器n、省煤器，将煤气携带的热量回收并转换到高温蒸汽中，并将高温蒸汽输送回循环流化床气化系统进行气化、裂解反应，利用自身能源节约成本；
[0016]4、采取星型卸料阀、灰渣储仓加卸灰阀的组合灰渣收集系统，保证收集灰渣时无煤气泄露；
[0017]5、脱水塔中设置有凝结换热器，降低烟气温度，初步使烟气中的水分凝结，后再经过汽水分离器进行第二次分离，充分减少煤气中携带的水蒸汽。并且凝结换热器中的水来自冷水箱，并且与冷水箱进行循环，可以提高进除氧器的水温度，降低蒸汽消耗；
[0018]7、高温过热蒸汽分三部分进行输送，第一部分送入循环流化床气化系统中参与气化、裂解反应;第二部分送入余热利用系统中的过热器、蒸发器1、空气预热器、蒸发器n、省煤器中进行蒸汽吹扫，提高传热效果，高效的回收热能;第三部分送入过热蒸汽-空气换热器，预热冷空气。充分利用本工艺系统中的自身能量，节约能源。【附图说明】
[0019]图1是本实用新型的结构示意图。
[0020]如图所示:1、风室，2、平板式风帽，3、燃烧器，4、螺旋给料机，5、燃料储仓，6、星型卸料阀W，7、床料储仓，8、循环流化床炉膛，9、一级旋风分离器，10、二级旋风分离器，11、返料器，12、松动及返料风风室，13、返料管道，14、消石灰储仓，15、煤气气质重整室，16、等离子加热枪，17、分汽缸，18、过热器，19、蒸发器1，20、汽包，21、空气预热器，22、蒸发器II，23、 省煤器，24、星型卸料阀I，25、灰渣储仓I，26、卸灰阀I，27、星型卸料阀II，28、灰渣储仓II， 29、卸灰阀n，30、星型卸料阀m，31、灰渣储仓m，32、卸灰阀m，33、星型卸料阀IV，34、灰渣储仓IV，35、卸灰阀IV，36、星型卸料阀V，37、灰渣储仓V，38、卸灰阀V，39、星型卸料阀VI， 40、灰渣储仓VI，41、卸灰阀VI，42、灰渣汇集管，43、灰仓，44、洗涤脱酸塔，45、脱水塔，46、汽水分离器，47、凝结换热器，48、一级沉降室，49、二级沉降室，50、石灰水循环利用池，51、洗涤液喷管，52、冷水箱，53、软化水装置，54、除氧器，55、过热蒸汽-空气换热器。【具体实施方式】实施例[〇〇21]下面结合附图对本实用新型对进一步说明；该例由循环流化床气化系统、煤气气质重整系统、余热利用系统、灰渣收集系统、煤气净化系统、水处理系统和气化介质预热系统组成，循环流化床气化系统分别与煤气气质重整系统和余热利用系统连通，循环流化床气化系统和余热利用系统均与灰渣收集系统相连接，煤气净化系统分别与余热利用系统和水处理系统连通那，气化介质预热系分别与余热利用系统和水处理系统连通。
[0022]循环流化床气化系统包括:风室(1)、平板式风帽(2)、燃烧器(3)、螺旋给料机(4)、 燃料储仓(5)、位于螺旋给料机(4)与燃料储仓(5)之间的星型卸料阀W(6)、床料储仓(7)、 循环流化床炉膛(8)、一级旋风分离器(9)、二级旋风分离器(10)、返料器(11)、位于返料器 (11)下部的松动及返料风风室(12)、返料管道(13)、位于返料器(11)与返料管道(13)之间的消石灰储仓(14)。燃烧器(1)布置在床下，风室(1)内设置有启动加热装置，热风来源于余热利用系统中的空气预热器(21)。布风采用平板式风帽(2)，燃料风与气化剂(气化风)的流速为0.5?lm/s，使床料与风混合均匀，实现垃圾低速流化厌氧焚烧、气化和合理排除大颗粒物料，该平板式风帽(2)由耐热不锈钢制成。给料采用螺旋给料机(4)及星型卸料阀W(6) 组合的方式，保证给料的连续性、密封性、可靠性。该系统一共两级高效旋风分离器，即一级旋风分离器(9)、二级旋风分离器(10)，该高效旋风分离器采用夹套结构，夹套由耐热不锈钢制成，煤气(850 °C )进入高效旋风分离器后在夹套内高速旋转，通过离心力将烟气中的粉尘分离出来，该高效旋风分离器分离效率可达到98%以上。在返料器(11)与返料管道(13)之间设置有消石灰储仓(14)，在返料管道(13)内与返料灰混合一起送入炉膛，进行初步脱硫处理。
[0023]煤气净化系统包括煤气气质重整室(15)、等离子加热枪(16)。煤气气质重整室 (15)与循环流化床气化系统的二级旋风分离器(10)连通。经由循环流化床气化系统二级旋风分离器(10)分离出来的煤气(850°C)进入煤气气质重整室(15)，在煤气气质重整室(15) 内被等离子加热枪(16)加热到(900 °01000 °C )来彻底分解气化过程中产生的二噁英。
[0024]余热利用系统包括:分汽缸(17)、过热器(18)、蒸发器1(19)、汽包(20)、空气预热器(21)、蒸发器II (22)、省煤器(23);过热器(18)与蒸发器1(19)通过管道连通，蒸发器I(19)与空气预热器(21)通过管道连通，空气预热器(21)与蒸发器n (22)通过管道连通，蒸发器n (22)与省煤器(23)通过管道连通。过热器(18)与煤气气质重整室(15)通过管道连通，空气预热器(21)与所述的循环流化床气化系统的风室(1)通过管道连通，余热利用系统设有分汽缸(17 )，分汽缸(17 )通过管道与循环流化床气化系统的风室(1)连通。
[0025]汽包(20 )内具有四个高效率的旋风分离器对汽水混合物(饱和温度195 °C )进行一次分离，分离后的蒸汽(饱和温度195°C)再通过钢丝网分离器进行二次分离，以保证蒸汽含有较低的水分后进入过热器(18)，防止过热器(18)本体发生爆管事故;汽包(20)内设置有给水装置、加药装置、连续排污装置、液位监视装置、汽包压力监视装置以及超压保护装置， 保证汽包内较高的水品质以及保证系统安全、可靠、稳定的运行。[〇〇26] 分汽缸(17)与过热器(18)通过管道连通，分汽缸(17)中的过热蒸汽(1.25Mpa，500 °C)分三股外送:第一股是作为气化风送入循环流化床气化系统中的风室(1)，与燃料风混合一起通过循环流化床气化系统平板式风帽(2)进入循环流化床炉膛(8)进行气化反应;第二股是作为吹灰介质送入过热器(18)、蒸发器1、蒸发器II (22)与省煤器(23);第三股是作为热源送入气化介质预热系统预热冷空气；
[0027]经煤气气质重整系统后的高温煤气(900 °01000°C)进入过热器(18)，过热器(18) 壳体采用折边技术，减少焊缝来确保密封;过热器(18)本体采用了蛇形盘管对流受热面，由高温合金钢制作而成；在蛇形盘管最上方两排管子上布置有防磨瓦，有效地保护对流受热面;蛇形盘管之间设计合理的节距(120mm?180mm)来保证煤气通道的畅通和适当的煤气流速;蛇形盘管之间在合理的位置设置蒸汽吹灰装置来确保传热效果，蒸汽来自分汽缸(17)。 在过热器(18)本体中部设有面式减温器通过调节减温水量来调节最终的高温蒸汽出口温度。饱和蒸汽(195°C)过热成高温蒸汽(500°C)后通过管道输送到分汽缸(17);
[0028]经过热器(18)降温后的高温煤气(710°C)进入蒸发器1(19)，蒸发器1(19)的壳体采用折边技术，减少焊缝来确保密封。蒸发器1(19)本体采用倾斜角度为10°的对流管组，避免管内存气爆管现象发生;对流管组之间设计合理的节距(120mm?180mm)来保证烟气通道的畅通和适当的烟气流速;对流管组之间在合理的位置设置蒸汽吹灰装置来确保传热效果，蒸汽来自分汽缸(17 )。每三个小管组通过汇集集箱连通组成一个大管组，在每个小管组的最上方两排管子上布置有防磨瓦，有效地保护对流受热面；
[0029]经蒸发器1(19)降温后的煤气(510°C)首先经过空气预热器(21)，然后经过蒸发器II (22)。蒸发器II (22)本体采用倾斜角度为10°的对流管组，避免管内存气爆管现象发生;对流管组之间设计合理的节距(120mm?180mm)来保证烟气通道的畅通和适当的烟气流速;对流管组之间在合理的位置设置设置蒸汽吹灰装置来确保传热效果，蒸汽来自分汽缸 (17)。每三个小管组通过汇集集箱连通组成一个大管组，在每个小管组的最上方两排管子上布置有防磨瓦，有效地保护对流受热面。空气预热器(21)壳体采用折边技术，减少焊缝来确保密封。空气预热器(21)本体采用管内介质为空气、管外介质为高温烟气的结构，通过合理计算布置本体，保证管壁温度高于160°C，避免了酸露点腐蚀现象的发生，并通过设计合理的节距及管子大小、数量来使传热达到最佳状态。120 °C热空气被加热至500°C热空气后通过管道输送给循环流化床气化系统中的风室(1 )，与气化风混合一起通过循环流化床气化系统平板式风帽(2)进入循环流化床炉膛(8)进行气化反应，120°C热空气来自气化介质预热系统；
[0030] 经空气预热器(21)降温后的煤气(250°C)进入省煤器(23)。省煤器(23)壳体采用折边技术，减少焊缝来确保密封。省煤器(23)采用了蛇形盘管对流受热面;蛇形盘管之间在合理的位置设置蒸汽吹灰装置来确保传热效果，蒸汽来自分汽缸(17)。在蛇形盘管最上方两排管子上布置有防磨瓦，有效地保护对流受热面；蛇形盘管之间设计合理的节距 (120mm?180mm)来保证煤气通道的畅通和适当的煤气流速。[〇〇31]灰渣收集系统包括灰渣储仓、灰渣汇集管(42)以及灰仓(43);循环流化床气化系统的二级旋风分离器(10)通过星型卸料阀1(24)安装有灰渣储仓1(25)，余热利用系统的过热器(18)通过星型卸料阀n (27)安装有灰渣储仓n (28)，蒸发器1(19)通过星型卸料阀m (30)安装有灰渣储仓m(31)，空气预热器(21)通过星型卸料阀IV(33)安装有灰渣储仓IV (34)，蒸发器II (22)通过星型卸料阀V (36)安装有灰渣储仓V (37)，省煤器(23)过星型卸料阀VK39)安装有灰渣储仓VK40)，灰渣储仓1(25)、灰渣储仓11(28)、灰渣储仓m(31)、灰渣储仓IV (34)、灰渣储仓V (37 )、灰渣储仓VI(40 )都通过灰渣汇集管(42 )连接到灰仓(43 )， 并且每个灰渣储仓与灰渣汇集管(42)之间都设有对应的卸灰阀I (26)、卸灰阀II (29)、卸灰阀m(32)、卸灰阀IV(35)、卸灰阀V(38)、卸灰阀VK41)。卸灰时首先打开星型卸料阀，将灰渣排放至灰渣储仓内，然后关闭星型卸料阀，再打开卸灰阀，如此操作可避免煤气泄露。
[0032]气净化系统包括洗涤脱酸塔(44)、脱水塔(45)、沉降室、石灰水循环利用池(50); 洗涤脱酸塔(44)与所述的余热利用系统的省煤器(23)通过管道连通，洗涤脱酸塔(44)的下部污水出口、一级沉降室(48)、二级沉降室(49)、石灰水循环利用池(50)通过管道依次连通，洗涤脱酸塔(44)的洗涤液喷管(51)与石灰水循环利用池(50)通过管道连通，脱水塔 (45)内设有汽水分离器(46)、凝结换热器(47)。煤气(250 °C)进入煤气净化系统，首先经过洗涤脱酸塔(44)中的洗涤液喷管(51)进行洗涤脱酸除尘，然后经过脱水塔(45)中的凝结换热器(47)换热，换热后的煤气温度由110°C降至80°C，大部分水蒸气凝结成水，最后经过汽水分离器(46)进行汽水分离，有效的减少了煤气携带的水蒸汽，以保证煤气具有高热值，提高煤气质量。[〇〇33]水处理系统包括冷水箱(52)、软化水装置(53)、除氧器(54)且依次连接通，冷水箱 (52)与所述的煤气净化系统的脱水塔(45)连通，除氧器(54)与所述的余热利用系统中的省煤器(23)通过管道连通。自来水(20°C)经软化水装置(53)处理后送入冷水箱(52)中，冷水箱(52)中与位于煤气净化系统中脱水塔(45)内的凝结换热器(47)通过管道连通，并且形成循环系统。经过位于煤气净化系统中脱水塔(45)内的凝结换热器(47)换热后，水温由20°C 升至50°C后通过连接管送入除氧器(54)。除氧后的除氧水(104°C)通过除氧器(54)与余热利用系统中的省煤器(23)相连通的管道送入余热利用系统中的省煤器(23)中，进行余热回收。除氧器(54)除氧所需蒸汽来自气化介质预热系统。
[0034]气化介质预热系统为过热蒸汽-空气换热器(55);过热蒸汽-空气换热器(55)与所述的余热利用系统的分汽缸(17)和空气预热器(21)分别通过管道相连接，过热蒸汽-空气换热器(55)与所述的水处理系统的除氧器(54)通过管道相连接。过热蒸汽(1.25Mpa，500 °C)通过过热蒸汽-空气换热器(55)与位于余热利用系统中的分汽缸(17)相连通的管道送入过热蒸汽-空气换热器(55 )中，在此冷空气由20 °C被加热到120 °C的热空气，热空气(120 °C)通过过热蒸汽-空气换热器(55)与位于余热利用系统中的空气预热器(21)相连通的管道送入位于余热利用系统中的空气预热器(21)内进行余热回收。降温后的过热蒸汽送入位于水处理系统中的除氧器(54)对锅炉给水进行除氧。
【主权项】
1.一种城市生活垃圾和工业有机固废气化工艺系统，其特征在于；由循环流化床气化 系统、煤气气质重整系统、余热利用系统、灰渣收集系统、煤气净化系统、水处理系统和气化 介质预热系统组成，循环流化床气化系统分别与煤气气质重整系统和余热利用系统连通， 循环流化床气化系统和余热利用系统均与灰渣收集系统相连接，煤气净化系统分别与余热 利用系统和水处理系统连通，气化介质预热系分别与余热利用系统和水处理系统连通。2.根据权利要求1所述的一种城市生活垃圾和工业有机固废气化工艺系统，其特征在 于，所述的循环流化床气化系统设有风室(1)、螺旋给料机(4)、燃料储仓(5)、床料储仓(7)、 旋风分离器;燃烧器(3)布置在循环流化床炉膛(2)密相区，螺旋给料机(4)与循环流化床炉 膛(8)连接，床料储仓(7)与循环流化床炉膛(8)连接，螺旋给料机(4)与燃料储仓(5)之间通 过星型卸料阀连通。3.根据权利要求2所述的一种城市生活垃圾和工业有机固废气化工艺系统，其特征在 于，所述的煤气气质重整系统包括煤气气质重整室(15)、等离子加热枪(16)，煤气气质重整 室(15)与循环流化床气化系统的二级旋风分离器(10)连通。4.根据权利要求3所述的一种城市生活垃圾和工业有机固废气化工艺系统，其特征在 于，所述的余热利用系统包括过热器(18)、蒸发器、空气预热器(21)、省煤器(23);过热器 (18)与煤气气质重整室(15)通过管道连通，空气预热器(21)与所述的循环流化床气化系统 的风室(1)通过管道连通，余热利用系统设有分汽缸(17)，分汽缸(17)通过管道与循环流化 床气化系统的风室(1)连通。5.根据权利要求4所述的一种城市生活垃圾和工业有机固废气化工艺系统，其特征在 于，所述的灰渣收集系统包括灰渣储仓、灰渣汇集管(42)以及灰仓(43);所述的循环流化床 气化系统的二级旋风分离器(10)和所述的余热利用系统的过热器(18)、蒸发器1(19)、空气 预热器(21)、蒸发器II (22)、省煤器(23)都通过星型卸料阀安装有灰渣储仓，所有的灰渣储 仓都通过灰渣汇集管(42)连接到灰仓(43)，并且每个灰渣储仓与灰渣汇集管(42)之间都设 有卸灰阀。6.根据权利要求4所述的一种城市生活垃圾和工业有机固废气化工艺系统，其特征在 于，所述的煤气净化系统包括洗涤脱酸塔(44)、脱水塔(45)、沉降室、石灰水循环利用池 (50);洗涤脱酸塔(44)与所述的余热利用系统的省煤器(23)通过管道连通，洗涤脱酸塔 (44)的下部污水出口、一级沉降室(48)、二级沉降室(49)、石灰水循环利用池(50)通过管道 依次连通，洗涤脱酸塔(44)的洗涤液喷管(51)与石灰水循环利用池(50)通过管道连通，脱 水塔(42)内设有汽水分离器(46)、凝结换热器(47)。7.根据权利要求6所述的一种城市生活垃圾和工业有机固废气化工艺系统，其特征在 于，所述的水处理系统包括冷水箱(52)、软化水装置(53)、除氧器(54)且依次连接通，冷水 箱(52)与所述的煤气净化系统的脱水塔(45)连通，除氧器(54)与所述的余热利用系统中的 省煤器(23)通过管道连通。8.根据权利要求7所述的一种城市生活垃圾和工业有机固废气化工艺系统，其特征在 于，所述的气化介质预热系统为过热蒸汽-空气换热器(55);过热蒸汽-空气换热器(55)与 所述的余热利用系统的分汽缸(17)和空气预热器(21)分别通过管道相连接，过热蒸汽-空 气换热器(55)与所述的水处理系统的除氧器(54)通过管道相连接。
【文档编号】C10K1/10GK205653413SQ201521120839
【公开日】2016年10月19日
【申请日】2015年12月31日 公开号201521120839.5, CN 201521120839, CN 205653413 U, CN 205653413U, CN-U-205653413, CN201521120839, CN201521120839.5, CN205653413 U, CN205653413U
【发明人】余传林, 王祺, 何成国, 唐义磊, 徐良义, 李鹏飞, 郑贺, 曹红阳, 曹威, 余艳婷, 余娟娟, 李光, 关小川, 张继平, 许宏达, 李云龙
【申请人】大连科林能源工程技术开发有限公司