生活垃圾立臥式干餾氣化裂解三段集成制氣的裝置與工藝的制作方法
【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，尤其是一種用于生活垃圾立臥式干餾氣化裂解三段集成制氣的裝置與工藝。
【背景技術】
[0002]目前，城市垃圾處理問題，給人們生活帶來的不便和對環境的污染已經不言而喻，據法國環境與能源控制署預計，2020全球的年垃圾量將比現在翻一番多，達20億噸，(目前的年垃圾量為7.7億噸)；而我國歷年來垃圾堆存量已60億噸，占耕地5億平方米，全國668年城市中已有200多個處于垃圾的包圍中，且年產垃圾量2.2億噸，并以每年8-10%的速度增長;而另一方面，能源短缺，油價上漲，迫切需要尋找新的替代能源，科學研究發現，垃圾等生物質可以發電、堆肥、甚至煉油，是一大富礦，垃圾中蘊藏著豐富的能源資源，美國人稱其為“第二礦產”，將處理垃圾的行業稱做朝陽產業;一九九六年，一些專家對我國城市生活垃圾的成份進行分析統計表明:在城市生活垃圾中，有機物占60%-70%，塑料占8%-9%，紙張類占2%-3%，玻璃占3%-5%，及少量金屬成份等。可利用的成份達90%，其價值相當可觀;我國每年的垃圾可利用價值高達250億元以上(據四川日報資料)；城市垃圾處理不僅僅是一個城市環保問題，而且是一個十分重要的充分利用資源的可持續發展的戰略問題；目前，擺在政府和民眾面前的問題是:我們不僅是要把城市臟亂的垃圾清除干凈，一埋了之，更重要的是要找出理想有效的方法，將垃圾變廢為寶，并實現無害化、減量化、資源化處理，進而推進市場化運作。我國城市垃圾特點是總體上無機物含量高于有機物，不可燃成分高于可燃成分，含水率比較高，危害性垃圾與生活垃圾混合，沒有健全的分撿制度，有機物中廚余所占比重較大，紙張、塑料、橡膠比重較小；國外垃圾中紙張比例比較大，達到35%以上，熱值也能達到8.5MJ/kg;因此，對于國外的熱解工藝和技術不能簡單效仿，必須立足國外技術發展前沿，根據我國城市發展情況和垃圾特點，開發符合我國國情、技術可行的處理裝置。垃圾熱解氣化處理:能源回收性好，環境污染少，被譽為二十一世紀最佳而行之有效處理垃圾的方法；垃圾熱解氣化是將含有有機可燃物的垃圾在缺氧的條件下利用熱能使化合物的化合鍵斷裂，由大分子量的有機物轉變為小分子量的C0、H2、CH4等可燃氣體;其抑制二噁英的途徑主要有:減少了二噁英前體物的生成，垃圾中的有價金屬沒有被氧化，垃圾中的Cu、Fe等金屬不易生成促進二噁英生成的催化劑；同時垃圾的熱解氣化還有其優點:制備出可燃氣體，熱解氣體燃燒時空氣過剩系數較低，能大大減低排煙量、提高能量利用率，降低NOx排量、減少煙氣處理設備投資和處理費；但目前這些垃圾氣化技術，絕大多數還是屬于最古老的早已工業化的熱解(干餾)氣化技術范疇，干燥干餾與氣化熱解在一體爐內完成，使得氣化氣中水份與焦油成份多，削弱了氣化氣的有效利用價值，只有投資昂貴的二燃室將氣化氣付之一炬一一二次富氧燃燒，并沒有從根本上解決垃圾的資源化問題。
[0003]不管是農業廢棄物、工業廢棄物還是城市生活垃圾，都含有大量的有機物，如塑料、橡膠、紙類、布類、草木、樹枝等，這些有機物都是可燃的；換言之，它們也是一種燃料，只不過是含有機物的多寡，其熱值有高低不同而已；有機物在無氧或缺氧條件下加熱，其熱能使有機化合物的化合鍵斷裂，由大分子量轉化成小分子量的燃氣、油或油脂液狀物及焦炭等。在氣化爐的特殊結構條件下，向爐底通入少量空氣，使垃圾等燃料在爐體底部被點燃燃燒，發生氧化反應，產生熱量，并向四周傳遞;隨著溫度增高，爐內四周，特別是上部被隔絕空氣的已干燥的垃圾與熾熱的碳發生還原氧化反應；同時干燥干餾煙氣被動引回裂解室內，這時水被裂解成氫氣和氧氣，氧氣和從爐外進入的少量空氣、水蒸氣與碳發生反應，揮發份中焦油與烷類氣體被裂解轉化為熱值更高的氫氣H2與一氧化碳CO可燃氣體;可見，氣化爐內產生了干餾煤氣、水煤氣、空氣煤氣、裂解轉化合成氣(包括焦油被裂解轉換)等可燃氣的混合燃氣。

【發明內容】

[0004]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，提供一種用于生活垃圾立臥式干餾氣化裂解三段集成制氣的裝置與工藝。
[0005]本發明所采用的技術方案是:提供一種生活垃圾立臥式干餾氣化裂解三段集成制氣裝置，其特征在于:本裝置由上段臥式干燥干餾室、中段立式氣化室、下段裂解轉化層、底部排渣結構和氣化劑供給系統構成;所述的干燥干餾室頂部設有液壓推料機構，干燥干餾室上部設有干餾煙氣通道，干餾煙氣通道與干燥干餾室連通，干餾煙氣通道尾部設有干餾煙氣出口；氣化室與干燥干餾室連通，氣化室頂部設有高熱值氣化煤氣出口，氣化煤氣出口內設有含氧量測試儀Pl，用于聯鎖控制一次風機的進風量，裂解轉化層下部為錐形，所述錐形外側設有二次風環形風箱，二次風環形風箱通過噴風嘴與裂解轉化層連通，二次風環形風箱外側連通有二次風機，二次風機與干餾煙氣出口連通，中段立式氣化室與裂解轉化層殼體為由夾套水箱圍成的圓形殼體;排渣結構包括旋轉爐蓖和熔渣急冷室，旋轉爐蓖位于裂解轉化層底部燃燒燃燼層的下方，熔渣急冷室位于旋轉爐蓖正下方;所述氣化劑供給系統包括蒸汽包、管道、風管、一次風機和氣化劑混合箱，蒸汽包連接有管道，夾套水箱下部和上部均通過管道與蒸汽包連通，蒸汽包另一管道伸入氣化劑混合箱，一次風機出風管道與氣化劑混合箱連通，氣化劑混合箱通過風管連接旋轉爐蓖的底部，所述風管穿過熔渣急冷室;所述氣化劑混合箱內有飽和溫度測試儀P2，用于聯鎖控制水蒸氣供給量以調節混和氣化劑的飽和溫度;所述干餾煙氣出口內設有煙氣溫度監控儀P3，用于聯鎖控制二次風機的抽風量;所述氣化煤氣出口內設有煙氣含氧量測試儀Pl，用于聯鎖控制一次風機的供風量。
[0006]干燥干餾室為臥式爐型并與水平成一定的傾角，其傾角為O— 45°，其橫斷面可為矩形也可為圓形，其爐壁為保溫耐火材料爐墻；當氣化室的直徑>2m時，干燥干餾室分隔為3個以上炭化室。
[0007]干燥干餾室尾部設有升降式闡板閥門。
[0008]夾套水箱外部為受壓外殼。
[0009]干燥煙出口與二次風機入口通過管道相連。
[0010]裂解轉化層下部錐形的錐度為15?45°。
[0011 ]所述氣化煤氣出口內設有含氧量測儀PI，其含氧量控制范圍為0.5%，用于聯鎖控制一次風機的進風量。
[0012]所述氣化劑混合箱內有飽和溫度測試儀P2，其溫度控制范圍為70?85°C，用于聯鎖控制水蒸氣供給量確保混和氣化劑的飽和溫度符合工藝要求。
[0013]所述干餾煙氣出口內設有煙氣溫度監控儀P3，其溫度控制范圍為<350°C，用于聯鎖控制二次風機的抽風量。
[0014]本發明另一目的在于提供一種生活垃圾立臥式干餾氣化裂解三段集成制氣裝置的工藝，其特征在于，包括如下步驟:
1)、氣化劑的產生和運送
夾套水箱所產的低壓蒸汽和一次風機的空氣在氣化劑混合箱混合成氣化劑，由飽和溫度測試儀P2聯鎖控制水蒸氣供給量，確保混和氣化劑的飽和溫度控制在45?55°C之間；氣化劑由一次風機加壓到6000-8000Pa，從風管運送到旋轉爐篦并進入燃燒燃燼層底部；
2)、上段干餾干燥煙氣的產生
加入干燥干餾室)的垃圾，在傳導、對流、輻射原理作用下，被氣化室產生的熱量加熱，首先脫去內外物理水分，隨著溫度逐步上升到70?150°C，物料通過液壓推料機構間斷性往前移動，在移動過程中物料逐步被干燥，繼而被干餾到250?350°C，脫出揮