模塊式結構垃圾裂解氣化燃燒一體式裝置與方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及固體廢棄物熱解氣化設備技術領域，尤其是一種模塊式結構垃圾裂解氣化燃燒一體式裝置與方法。
【背景技術】
[0002]隨著城市現代化及農村城市化進程的不斷加速，生活垃圾的排放量與日倶增，以往廣泛采用的填埋或堆肥處理方法的空間越來越狹窄，而傳統的直接焚燒處理方法(如爐排、流化床、回轉窯等)又難以適應各國越來越嚴格的環保要求以及可持續發展的需要;近十幾年來，世界各發達國家開發了一種符合標準的適于城市生活垃圾(包括醫療垃圾等危險廢棄物)處理的裂解氣化技術，并且逐步推廣應用；2012年6月16日發布的《國務院關于印發“十二五”節能環保產業發展規劃的通知》中首次明確了示范推廣“中小型裂解氣化爐高效處理技術”，說明裂解氣化技術在我國有廣闊的推廣前景。
[0003]我國是一個中、小城市(包括縣、鄉鎮)眾多的國家，如果繼續采用傳統的直接焚燒的爐排技術，將面臨土建、廠房與設備的規模大，運行控制復雜，投資與運行及維修保養成本高，建設周期，長污染大等難題，如果繼續使用其他一些傳統的垃圾處理技術，也有類似的局限性。
[0004]由于裂解氣化過程中可產生特性類似于天然氣的合成氣體(其熱值為天然氣的I/3)，若經適當處理(如，與當地煤氣廠合作)，將其轉變成可直接燃燒的能源，則作為一種替代能源，其前景將是十分廣闊的，必將進一步推動此項實現綠色環保、可持續發展的新型固體廢棄物處理技術在我國的推廣應用。
[0005]現有熱解氣化裝備設備系統復雜、流程冗長，從而導致投資資金太大而無法普遍推廣，并且操作系統復雜，普通農民工難以掌握，導致垃圾處理設施無法正常運行。
[0006]基于此:需要提供一種將廣大農村目前最適用的熱解氣化技術高效集成到一體式設備中，能實現單元模塊化結構，不同的規模可隨意組合，占地小，布置緊湊，同時也容易掌握其操作方法與目常維護管理的垃圾裂解處理裝置與方法。

【發明內容】

[0007]本發明所要解決的技術問題是:為解決現有技術不足并跟上新技術和新工藝的發展，提供一種可以按處理規模要求按不同的單元數量隨意組合配置安裝與使用的，可將垃圾高效熱解氣化達到無害化、減量化、資源化目標的，可將圾裂解氣化燃燒一體式集成的模塊式結構垃圾裂解氣化燃燒一體式裝置與方法。
[0008]本發明所采用的技術方案為:本發明提供了一種模塊式結構垃圾裂解氣化燃燒一體式裝置，其特征在于，本發明的裝置由進料系統、熱解氣化系統、二次燃燒與烘干系統、煙氣冷卻系統、氣化劑供風系統和排渣系統構成;所述的進料系統由主進料液壓機構、烘干室進料滑板門、主進料倉、側進料倉和側向進料液壓機構組成，所述主進料倉和側進料倉連通，所述主進料倉外側設置主進料液壓機構，所述側進料倉外側設置側向進料液壓機構，所述主進料倉出料口上方設置烘干室進料滑板門；所述的熱解氣化系統由裂解氣化室構成，所述的裂解氣化室為一個上部矩形套筒狀、下部有倒錐形縮口的由耐火保溫爐墻制成的腔體，裂解氣化室下部兩側倒錐形縮口壁上設有多排氣化劑噴嘴和對稱設置的兩個錐形布氣箱，裂解氣化室與錐形布氣箱通過氣化劑噴嘴連通;所述的二次燃燒與烘干系統由水平隧道式烘干箱、烘干室耐火支撐梁柱、熱解氣出口、多腔體矩形二燃室、旋風引射二次燒嘴、二次風機、烘干室出料滑板門、煙氣折流檔板、烘干室排氣口和二燃室排煙口組成，所述的水平隧道式烘干箱為臥式矩形套筒狀結構，水平隧道式烘干箱內腔設有烘干室內膽，外腔四周由多腔體矩形二燃室包裹，所述的烘干室內膽出料口與裂解氣化室上部右側連通，所述的烘干室內膽出料口與裂解氣化室上部右側連通處設置烘干室出料滑板門且由烘干室出料滑板門控制，所述的烘干室內膽進料口與主進料倉出料口連通且連通處由烘干室進料滑板門控制，水平隧道式烘干箱進料口上方設置烘干室排氣口，水平隧道式烘干箱箱體由高導熱性的碳化硅耐火材料砌成，所述的水平隧道式烘干箱由烘干室耐火支撐梁柱支撐，所述的熱解氣出口設置在裂解氣化室右側爐壁中上部，所述的熱解氣出口側壁上設有二次進風口，所述的多腔體矩形二燃室進氣口與熱解氣出口連通，所述的多腔體矩形二燃室出氣口與二燃室排煙口連通，所述的旋風引射二次燒嘴安裝在熱解氣出口中央，所述二次風機通過管道穿過二次進風口與旋風引射二次燒嘴連接，所述多腔體矩形二燃室的燃燒煙道內設置多個煙氣折流檔板;所述的煙氣冷卻系統由熱管換熱器和省煤器組成，所述的熱管換熱器設置在多腔體矩形二燃室內，所述的省煤器設置在多腔體矩形二燃室出氣口內；所述的氣化劑供風系統由一次鼓風機和蒸汽包組成，所述一次鼓風機出氣口連接錐型布氣箱，所述一次鼓風機進氣口通過管道連通干燥室排氣口和蒸汽包出氣口，所述蒸汽包通過管道連接熱管換熱器;所述的排渣系統由卸渣傳動機構、偏心輪軸、卸渣耙齒、水封渣槽和刮板式輸送機組成，所述偏心輪軸位于裂解氣化室下部倒錐形縮口處，偏心輪軸由卸渣傳動機構連接定位并驅動，偏心輪軸上設置卸渣耙齒，偏心輪軸下方設置水封渣槽，水封渣槽與裂解氣化室密封連接，水封渣槽出口處設置刮板式輸送機。
[0009]作為改進，所述的水平隧道式烘干箱與裂解氣化室集成爐體均為方形腔體設計，為單體、雙體或多體組合。
[0010]作為改進，所述的偏心輪軸水平偏心尺寸:75-150mm，偏心輪軸直徑:900-1500mm，偏心輪軸轉速:2.5-4.5r/h，偏心輪軸上卸渣耙齒分布:12圓周等份分布，即成30°角度分布。
[0011]本發明的另一目的在于提供一種模塊式結構垃圾裂解氣化燃燒一體式裝置的方法，其特征在于工藝過程如下:
先將生活垃圾采用液壓打包機壓縮成邊長為I米的方塊，壓榨掉60%左右的物理水分后，壓實密度從350-500kg/m3達到900-1200kg/m3，用塑料薄膜封包存放等待處理；
整個裝置內工藝分五個層次，水平臥式段為干燥干餾段，裂解氣化室從上往下分為氣化段、裂解段、燃燒段、燃燼段四段；
垃圾打包塊推進裂解氣化室側上方水平隧道式烘干箱烘干后，在傳導、對流、輻射原理作用下，被多腔體矩形二燃室產生的熱量加熱，首先脫去內外物理水分，隨著溫度逐步上升到70?150°C，垃圾通過主進料液壓推料機構間斷性往前移動，在移動過程中垃圾逐步被干燥，繼而被干餾到120?220°C，脫出部分揮發分如H20、焦油、烷烴類氣體等的混合物，混合物熱值約1800-2200KJ/Nm3，部分混合氣體在二次風機的抽力作用下，由旋風引射二次燒嘴噴入多腔體矩形二燃室高溫燃燒，產生1150°C的高溫，釋放大量熱量用于烘烤水平隧道式烘干箱內垃圾，同時熱管換熱器吸熱產生蒸汽，多腔體矩形二燃室內氣體經過煙氣折流檔板的作用，保證高溫煙氣在多腔體矩形二燃室的停留時間達到2秒以上，徹底消除二惡英的有害影響；
當垃圾水分降到5%以下以后，在主進料液壓機構的推動下進入立式裂解氣化室內，由于上層溫度在500°C左右，首先由氣化段上升的還原性高溫惰性煙氣干餾，其中的易揮發份揮發;垃圾下移到裂解氣化段分解為一氧化碳、氣態烴類等可燃物并形成混合熱解氣化氣，其熱值可達5500-7500KJ/Nm3，溫度400-600 °C，熱解氣化氣通過熱解氣出口進入旋風引射二次燒嘴;裂解氣化后的殘留物(液態焦油、未燃燒完全的碳黑以及垃圾本身含有的無機灰土和惰性物質等)沉入燃燒段充分燃燒，溫度高達900°C?1100°C，其熱量用來提供裂解段和干餾段所需能量;燃燒段產生的殘渣經過燃燼段繼續燃燒后冷卻，由裂解氣化室底部的一次風飽和蒸汽氣化劑冷卻(同時殘渣預熱了一次風)，經偏心輪軸的機械擠壓、破碎后，進入水封渣槽并由刮板式輸送機排出