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一種城市垃圾或工業污泥熱解氣化機械化生產煤氣高爐.pdf

摘要
申請專利號:

CN201510587949.0

申請日:

2015.09.16

公開號:

CN105176588A

公開日:

2015.12.23

當前法律狀態:

授權

有效性:

有權

法律詳情: 授權|||實質審查的生效IPC(主分類):C10J 3/20申請日:20150916|||公開
IPC分類號: C10J3/20; F23G5/027; C02F11/18 主分類號: C10J3/20
申請人: 武漢奧杰科技股份有限公司
發明人: 呂宜德
地址: 430223 湖北省武漢市東湖開發區湯遜湖北路華工科技園創新基地1號樓B座3樓
優先權:
專利代理機構: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222 代理人: 魯力
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法律狀態
申請(專利)號:

CN201510587949.0

授權公告號:

||||||

法律狀態公告日:

2017.11.10|||2016.01.20|||2015.12.23

法律狀態類型:

授權|||實質審查的生效|||公開

摘要

本發明涉及一種城市垃圾或工業污泥熱解氣化機械化生產煤氣高爐,包括:密封上料與稱重鋼倉卸料機構、熱解及氣化立式高爐三級供風產煤氣系統以及熱解及氣化高爐液態出渣系統。本發明將城市垃圾或工業污泥熱解還原產生可燃氣體,供應工業鍋爐燃燒供熱或發電,通過焦炭輔助燃料和石灰石助溶劑使其高爐出渣為液態排渣,其液態渣為堅硬的無害玻璃體,可完全回用于建材行業。使之城市垃圾或工業污泥出渣體積最大的減量化和無害化以及資源化。用這種先進的產氣高爐代替現行的爐排爐落后的燃燒方式,以達到我國城市垃圾或工業污泥的全面技術升級,以真正達到資源化、無害化與減量化的目的。

權利要求書

權利要求書
1.  一種城市垃圾或工業污泥熱解氣化機械化生產煤氣高爐,其特征在于,包括:
一密封上料與稱重鋼倉卸料機構:包括一個上料貯存計量鋼倉、以及進料端與上料貯存計量鋼倉出料端連接的鐘形下料分配器;所述鐘形下料分配器內設有一個推進桿以及固定在推進桿底端的倒漏斗形分配器;
一熱解及氣化立式高爐三級供風系統:包括一個熱解及氣化立式高爐;所述熱解及氣化立式高爐的進口端與密封上料與稱重鋼倉卸料機構出料口連接;所述熱解及氣化立式高爐內設有三級供風系統;所述三級供風系統包括設置在熱解及氣化立式高爐上端的第一級供風系統、設置在熱解及氣化立式高爐中部的第二級供風系統、以及設置在熱解及氣化立式高爐底部的第三級供風系統;三級供風系統共用一臺鼓風機;所述第一級供風系統和第二級供風系統結構相同,均包括周向均勻設置在熱解及氣化立式高爐壁的進風口,進風口通過管道與鼓風機連接,管道上設有閥門;所述第三級供風系統包括周向設置在熱解及氣化立式高爐底部外壁的進風管,所述進風管插入高爐外壁向高爐內延伸,且進風管的插入方向偏離高爐中心,每個進風管內設有能夠沿進風管伸入到高爐內通渣防堵器;所述進風管通過進氣管與鼓風機管道連接;
一熱解及氣化高爐液態出渣系統:包括一個設置在熱解及氣化立式高爐出料端的水淬池、連接在水淬池底端的渣水分離器、以及與渣水分離器出料端連接的磁選機。

2.  根據權利要求1所述的一種城市垃圾或工業污泥熱解氣化機械化生產煤氣高爐,其特征在于,所述第三級供風系統中,進風管的插入方向偏離高爐中心為45度,通渣防堵器包括一個電動推桿,該電動推桿一端設有活塞,另一端耐高溫頭插入進風管內并能夠伸入到爐體內部。

3.  根據權利要求1所述的一種城市垃圾或工業污泥熱解氣化機械化生產煤氣高爐,其特征在于,所述第三級供風系統中的進氣管為一個環形,進風管的進風端與環形的進氣管相通,所述第三級供風系統還包括一個供富氧裝置,該供富氧裝置包括一個富氧進氣端以及通過管道與富氧進氣端連接的制氧裝置,所述管道上設有閥門。

4.  根據權利要求1所述的一種城市垃圾或工業污泥熱解氣化機械化生產煤氣高爐,其特征在于,所述進風管為四個,其插入時相對與高爐的軸向為傾斜設置,相對與高爐的徑向偏離高爐的中心線為45度。

5.  根據權利要求4所述的一種城市垃圾或工業污泥熱解氣化機械化生產煤氣高爐,其特征在于,所述環形進氣管高于進風管的管口設置,所述進風管的管口分別通過垂直設置的過渡進氣管與環形進氣管連接。

說明書

說明書一種城市垃圾或工業污泥熱解氣化機械化生產煤氣高爐
技術領域
本發明涉及一種城市垃圾或工業污泥熱解氣化機械化生產煤氣高爐。
背景技術
根據我國的環保要求以及國際上的減排任務,針對我國城市生活垃圾以及工業污泥偷排現象和簡單填埋處理的形勢仍然十分嚴峻。由于找不到可靠有效的處理技術,多少年來,造成土壤污染、水源污染,給當地人民與政府造成極其嚴重的壓力與負擔,長此以往,我國將會由一個制造大國逐漸變成一個污染大國。
根據我國對外排廢棄物(城市垃圾與工業污泥)處理等一系列工作,并參考國內外先進的城市與工業污泥處理技術方案,特別是無害化與減量化等方法與國外先進技術還存在很大的差距,如:SOX、NOX以及重金屬排放與毒氣(二惡英)H2S、HCl、Cr、Cd、Hg等重金屬排放均嚴重超標。拿我國的城市垃圾發電廠來說,絕大部分工廠仍采用爐排爐傳統方式的層燃燃燒方式。這種低溫層燃燃燒方式,燃燒溫度低,垃圾減量少,無害化處理不徹底,造成發電量不足和空氣污染十分嚴重,周邊居民意見很大,臭氣蔓延,這些均是低溫燃燒爐排爐造成的。
現有的城市垃圾或工業污泥直接焚燒干化供熱發電工廠,其核心設備是城市垃圾或工業污泥焚燒的工業爐。這種爐型是通過層燃燃燒的方式直接把城市垃圾引燃著火,燃燒產生熱量供應鍋爐直接發電或供熱。
發明內容
本發明針對上述技術問題主要是通過如下技術方案得以解決的:
一種城市垃圾或工業污泥熱解氣化機械化高爐,其特征在于,包括:
1、一密封上料與稱重鋼倉卸料機構:包括一個上料貯存計量鋼倉、以及進料端與上料貯存計量鋼倉出料端連接的鐘形下料分配器;所述鐘形下料分配器內設有一個推進桿以及固定在推進桿底端的倒漏斗形分配器;
2、一熱解及氣化立式高爐三級供風系統:包括一個熱解及氣化立式高爐;所述熱解及氣化立式高爐的進口端與密封上料與稱重鋼倉卸料機構出料口連接;所述熱解及氣化立式高爐內設有三級供風系統;所述三級供風系統包括設置在熱解及氣化立式高爐上端的第一級供風系統、設置在熱解及氣化立式高爐中部的第二級供風系統、以及設置在熱解及氣化立式高爐底部的第三級供風系統;三級供風系統共用一臺鼓風機;所述第一級供風系統和第二級供風系統結構相同,均包括周向均勻設置在熱解及氣化立式高爐壁的進風口,進風口通過管道與鼓風機連接,管道上設有閥門;所述第三級供風系統包括周向設置在熱解及氣化立式高爐底部外壁的進風管,所述進風管插入高爐外壁向高爐內延伸,且進風管的插入方向偏離高爐中心,每個進風管內設有能夠沿進風管伸入到高爐內通渣防堵器;所述進風管通過進氣管與鼓風機管道連接;
3、一熱解及氣化高爐液態出渣系統:包括一個設置在熱解及氣化立式高爐出料端的水淬池、連接在水淬池底端的渣水分離器、以及與渣水分離器出料端連接的磁選機。
本發明將城市垃圾或工業污泥熱解還原產生可燃氣體由煤氣引風機引出!供應工業鍋爐燃燒供熱或發電,通過焦炭輔助燃料和石灰石助溶劑使其高爐出渣為液態排渣,使之城市垃圾或工業污泥出渣體積最大的減量化和無害化。用這種先進的產氣高爐代替現行的爐排爐落后的燃燒方式,以達到我國城市垃圾或工業污泥的全面技術升級,以真正達到資源化、無害化與減量化的目的。
在上述的一種城市垃圾或工業污泥熱解氣化機械化高爐,所述第三級供風系統中,進風管的插入方向偏離高爐中心為45度,通渣防堵器包括一個電動推桿,該電動推桿一端設有活塞,另一端耐高溫頭插入進風管內并能夠伸入到爐體內部。
在上述的一種城市垃圾或工業污泥熱解氣化機械化高爐,所述第三級供風系統中的進氣管為一個環形,進風管的進風端與環形的進氣管相通,所述第三級供風系統還包括一個供富氧裝置,該供富氧裝置包括一個富氧進氣端以及通過管道與富氧進氣端連接的制氧裝置,所述管道上設有閥門。
在上述的一種城市垃圾或工業污泥熱解氣化機械化高爐,所述進風管為四個,其插入時相對與高爐的軸向為傾斜設置,相對與高爐的徑向偏離高爐的中心線為45度。
在上述的一種城市垃圾或工業污泥熱解氣化機械化高爐,所述環形進氣管高于進風管的管口設置,所述進風管的管口分別通過垂直設置的過渡進氣管與環形進氣管連接。
因此,本發明具有如下優點:1、城市垃圾或工業污泥、輔助燃料焦炭(或無煙煤、半焦煤、產氣煤等)、助溶堿性原料石灰石等通過計量嚴格配比、均混,并通過斜橋提升機進入爐頂過渡料倉(稱重倉)通過鐘形下料器均布于爐內。2、立式垃圾焚燒爐將輔助燃料與城市垃圾或工業污泥所需燃燒風量通過嚴格空氣系數,將所需燃燒風量應用多級配風燃燒技術,富氧燃燒技術。按三級配風從上到下,第一級在高溫還原區300℃-600℃左右,空氣過剩系數為0.95,形成較強的還原氣氛,主要目的是讓城市垃圾或工業污泥中的水蒸氣盡快蒸發掉,并同時形成高溫還原區。第二級配風在立式爐中部,這時立式爐中的城市垃圾或工業污泥由于本身還具備1500-2000Kcal/kg熱值加之輔助燃料如焦炭發熱值一般在6000Kcal/kg,在此區間進行強烈的放熱反應,由于此區間供風量不足,空氣過剩系數一般控制在0.95-1.05之間,爐內大量的可燃物如城市垃圾或工業污泥、輔助燃料在此間還原熱解產生大量的可燃氣體(CO、H2、CH4、HCl)并上升至預熱帶。
相比,高爐煉鐵產生的高爐煤氣發熱值要大些,與煤氣發生爐產氣品質相當,且沒有那么多的煤焦油產生,即便是有少量的煤焦油產生后進入下一階段高溫區也被氣化掉。爐內被溶融大量物質、體積迅速縮小,比重增加,逐漸下沉進入最后的焚燒溶融液化區。
此區也是本立式焚燒爐的可燃物與不可燃物的液態區,在此區要用多噴頭切向噴入富氧空氣,富氧比例甚至可達到30%(體積分數)在激烈的富氧空氣旋轉擾動下,形成1700℃-1800℃的高溫區,大量的爐內物質液化沉淀在溶池內。3、高溫溶池的結構與出渣形式:依據傳統工業中的煉鐵高爐鐵水(液態)出爐,冶煉粗銅的鼓風爐、粗銅反射爐、煉鋁爐、煉鉛爐及鉛反射爐等各類爐型的液態出渣結構以及燃煤旋風爐的液態出渣結構。設計出完全不同形式高溫富氧旋轉氣渣流,并通過中心渣流管式液態出渣結構,徹底避免了液態渣析鐵現象,以達到保護爐體,延長爐體壽命的目的。同時也可降低溶融區的出渣溫度。強烈的旋轉渣流傳導作用也能達到減少輔助燃料用量的目的。
總結上述各類爐型的出渣方式并綜合上述各類爐型的各自優點與不足的地方,結合我國國情設計出金屬與非金屬分類磁選裝置,并經粒化水箱水淬,將城市垃圾或工業污泥轉變為玻璃狀堅硬顆粒。這種無毒無味的顆粒狀物體可以有效的將重金屬固化在這種物體內,為道路墊層或道路磚等建材行業提供非常有用的骨料。
同時,在高達1800℃高溫還原氣氛的環境下,所有有毒有害物質,包括:二惡英(PCDDs)、H2S、Cr、Cd、Hg等重金屬全部在此分解、固化轉變為新型無毒物質。而爐頂產生的可燃氣體進入工業鍋爐或工業窯爐進行高溫燃燒而提供了新的供熱能源。為此,使城市垃圾與工業污泥等污染物真正實現了零排放。
附圖說明
圖1為本發明中城市垃圾或工業污泥密封上帶與密封稱重鋼倉以及卸料機構結構示意圖。
圖2為本發明中熱解、氣化立式高爐微正壓或零壓三級供風系統結構示意圖。
圖3為本發明中熱解、氣化立式高爐液態出渣爐體結構與出渣形式結構示意圖。
圖4為本發明中溶渣池富氧旋轉燃燒出渣立面示意圖示意圖。
圖5為圖4中A-A線剖視結構放大示意圖。
具體實施方式
下面通過實施例,并結合附圖,對本發明的技術方案作進一步具體的說明。
實施例:
以下是本發明的機構及工作過程。
1、城市垃圾與工業污泥的密封上料與稱重鋼倉以及卸料(圖1)。
本圖現行的工藝最大特點是不論城市垃圾或工業污泥輸送或貯存都是在全密封狀態下進行,并設置相關的通風系統,嚴防臭氣外泄。其中最主要是上料貯存計量鋼倉與鐘形下料分配器。如圖1所示,城市垃圾與干化顆粒狀污泥與輔助燃料焦炭、助溶劑石灰石嚴格按比例通過斗式計量稱下至匯總皮帶機,進入斗式斜橋提升機,進入爐頂過渡計量鋼倉,均分卸入爐內,以達到全自動控制水平。
2、熱解、氣化立式高爐微正壓或零壓三級供風系統(圖2).
依據世上固體可燃物(煤、生物質、城市垃圾、工業污泥等)由于本身含有一定的熱值,都可以通過還原氣氛進行高溫(600℃-1000℃)熱解,產氣的工作原理。并通過分級供風的方式,進一步減少氮氧化物的產生,并應用了低氮化物的燃燒技術和富氧燃燒技術,減少空氣量而產生劇烈的高溫環境(1700℃-1800℃),使一切不可燃燒物與燃燒物全部溶為液態,從爐內流出。經水淬急冷后變成玻璃體,經磁化分類為金屬與非金屬物體,回用于建材行業與有色金屬行業。真正做到城市垃圾與工業污泥的零排放。
如圖在第三級供風系統中采用環形高壓供風,在供風管道上配入工業氧氣,形成富氧狀態,甚至可達到含氧量30%(體積分數)左右,均布于爐體4-6個噴咀,以切向高速噴入。在氣化高爐溶池內形成強烈的液態渣旋流狀。在這種高強度的旋風擾動下所有的可燃物都得到急速的熱傳導,加之石灰石的助溶作用,形成堿性渣。使城市垃圾或工業污泥的酸性物質如HCl得以中和,分解為無害物質。同時,也極大地降低了可燃物的灰熔點,使所有的物質(可燃物與不可燃料)快速熔化為液態流出爐外。由于準確地掌握進出物料的比例,使這種物料平衡,達到一個均勻進出料的水平,故此,本爐也能做到可持續的連續出料生產。
第二級供風點在爐的中部,還原高溫區600℃-1000℃,這時高爐是重要物料熱分解帶。由于是欠氧燃燒很快在爐內形成還原氣氛,可燃物(城市垃圾或工業污泥、焦炭等)的揮發分與可燃氣體大量排出,進入干燥帶,這些環形高壓風管中噴咀垂直均布于爐中,按比例供入高壓空氣。可達到可燃物揮發分與可燃氣體加快進入干燥帶,形成可燃煤氣。
第一級供風點靠近立式爐的干燥預熱帶。本帶工作主要作用是加快城市垃圾或工業污泥的干燥,盡快達到蒸發物料水分的目的。本工作帶溫度一般在300℃-600℃左右,因此,本爐排出的煤氣含有大量水蒸氣、各類微小灰渣、粉塵,我們稱之為粗煤氣或荒煤氣、臟煤氣。在專用的煤氣風機抽取與引導下,直接進入我司生產的臟煤氣低熱值燃燒器,噴射入工業窯爐或工業鍋爐燃燒。形成1100℃±50℃的高溫火焰供熱或發電。這種臟煤氣不必凈化,直接燃燒即可,也可將此種臟煤氣經凈化,其效果更好,只是其投資有所增加。
高爐內的通渣防堵器是通過電動推桿將爐渣進行來回疏通,方便通風流暢,使燃燒充分。
3、熱解、氣化高爐液態出渣爐體結構與出渣形式(圖3)
該區域是爐內的城市垃圾與工業污泥的液態溶融區,由于該區域極度缺氧,這時可燃物完全處于還原氣氛,在富氧空氣的結合下會產生極高溫狀態,加之強烈的旋轉氣流與渣料流,極大地增加熱量的傳導作用。因此,為達到上述作用,爐底必須形成環形溝槽。在液態旋轉渣流動下,起了極好傳導與蓄熱作用。由于液態出渣增多后,漫過溝槽從中心口流出,以達到均勻卸料的作用。也同時在渣料流的旋轉下,極大地減少了析鐵現象,以達到保護爐底耐材與極大延長了爐體壽命。由于渣料流的旋轉作用,同時增加了渣料的高溫傳導作用,降低渣料的溫度,節約了輔助燃料。液態渣出爐后,立即進入急冷水淬粒化水箱,由渣、水分離器分離、干渣出水,水循環后可再次回用。水淬液態渣進入非金屬與金屬磁選裝置分類后出廠。
本文中所描述的具體實施例僅僅是對本發明精神作舉例說明。本發明所屬技術領域的技術人員可以對所描述的具體實施例做各種各樣的修改或補充或采用類似的方式替代,但并不會偏離本發明的精神或者超越所附權利要求書所定義的范圍。

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一種 城市 垃圾 工業 污泥 解氣 機械化 生產 煤氣 高爐
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