阅读说明：本技术 一种垃圾与生物质气化-燃气锅炉系统与技术方法和能源利用系统与技术方法 (Garbage and biomass gasification-gas boiler system and technical method and energy utilization system and technical method ) 是由 陈晓辉 于 2019-03-19 设计创作，主要内容包括：本发明涉及垃圾与生物质气化-燃气锅炉系统及技术方法,具体是一种由气化剂发生与布气系统、密闭物料破碎干燥输送与布料系统、燃气空间、燃气栅与布气系统、燃烧空间、鼓风与布气系统、灰渣空间、密闭出渣系统和热能交换等功能空间和设备系统构成的垃圾与生物质气化-燃气锅炉系统,及利用中高温乏氧气化剂使物料在锅炉内实现高效气化反应产生热燃气,并完成燃气清洁高效燃烧,实现热能释放和交换的技术方法。其独特性包括,气化剂发生与布气系统产生和提供物料气化所需的中高温乏氧气化剂,并与密闭物料破碎干燥输送与布料系统共同提供物料与气化剂充分接触而发生气化反应所需的空间结构和流体力学条件,使物料在锅炉内完成高效气化和热燃气直接燃烧。(The invention relates to a garbage and biomass gasification-gas boiler system and a technical method, in particular to a garbage and biomass gasification-gas boiler system which is composed of a gasification agent generation and gas distribution system, a closed material crushing, drying, conveying and distributing system, a gas space, a gas grid and gas distribution system, a combustion space, a blast and gas distribution system, an ash residue space, a closed slag tapping system, a heat energy exchange and other functional spaces and equipment systems, and a technical method for realizing efficient gasification reaction of materials in a boiler to generate hot gas by using a medium-high temperature hypoxic oxidant, completing clean and efficient combustion of the gas and realizing release and exchange of heat energy. The uniqueness of the system comprises that a gasification agent generation and gas distribution system generates and provides a medium-high temperature oxygen-depleted oxidant required by material gasification, and the gasification agent generation and gas distribution system and a closed material crushing, drying, conveying and material distribution system jointly provide a space structure and a hydromechanics condition required by the material and the gasification agent to be in full contact to generate gasification reaction, so that the material is subjected to efficient gasification and direct combustion of hot gas in a boiler.)

一种垃圾与生物质气化-燃气锅炉系统与技术方法和能源利 用系统与技术方法

技术领域

本发明涉及垃圾与生物质气化-燃气锅炉系统和技术方法，实现垃圾与生物质清洁高效能源利用，具体说是一种垃圾与生物质气化-燃气锅炉系统、一种垃圾与生物质能源利用系统，以及垃圾与生物质能源利用技术方法。

背景技术

各种规模城市和城镇每年产生的大量垃圾与秸秆等生物质材料，已经造成日益严重的环境问题和能源资源浪费问题，而现有的垃圾与生物质材料处理方法和过程中存在严重的污染排放问题。由于各类城市垃圾和生物质的来源和成分复杂、数量巨大，对各种规模的城市和城镇造成日益严重的“垃圾围城”现象和环保问题。长期以来垃圾的最终处理方法是垃圾填埋和垃圾焚烧：前者需占用大量土地，同时对大气、土壤、地下水造成严重甚至永久性的污染和破坏，受到土地和自然环境以及环境修复能力的限制，而难以持续；而后者则在垃圾焚烧过程中产生飞灰、剧毒物质二噁暎和其他污染物的排放，受到民众越来越强烈的反对和抵制，而难以推广。这两种垃圾处理方法都不仅不能实现有效清洁处理和消除与日俱增的城市垃圾，还导致严重的大气污染和环境破坏，及能源和资源的浪费；而农村和城镇普遍存在的大量秸秆等生物质材料导致的大范围的无组织焚烧和能源资源的浪费。

相比较秸秆等生物质材料，城市生活垃圾包括塑料等多种材料，成分复杂，垃圾物态和所含热值不同，其处理方法和相应的能源回收利用难度更高。由于垃圾掩埋处理存在的问题和限制，对于难以进一步通过垃圾分类和回收利用的垃圾材料，只能通过垃圾焚烧的方法进行减量处理来解决“垃圾围城”问题和实现能源利用。但由于垃圾中普遍存在塑料等复杂成分，且热值较低，垃圾通过现有垃圾焚烧处理的“强氧化”过程，虽然可以达到垃圾减量和产热的目的，但其直接焚烧处理会产生二噁暎这样的剧毒物质，以及氮氧化物(NOx)等其他二次污染物，造成严重的二次污染问题并因此在大众中引发“邻避效应”，严重影响城市垃圾问题的解决。

目前，气化已经成为一种垃圾和生物质材料减量化处理和能源利用方法。然而，由于现有的垃圾气化技术采用传统的燃烧-半燃烧方法，在气化过程依然存在垃圾燃烧的“强氧化”过程，虽然可以达到垃圾减量和气化的目的，但同时依然产生剧毒物质二噁暎和其他气体污染物，不能完全解决垃圾污染治理问题；采用相同方法的现有生物质气化技术除存在效率和污染问题外，还对生物质材料的预处理和加工有比较高的要求，限制其规模化应用。

现有垃圾与生物质处理和利用技术及特点

除垃圾填埋和秸秆等生物质材料直接还田以外，直接焚烧是垃圾与生物质处理和利用的最简单和最基本方式，也是当前普遍采用的一种方式。然而，由于垃圾与生物质的材质和物料特性具有变化范围广和热值低等特点，现有垃圾与生物质焚烧系统存在设备简单、能源效率低、大气污染排放显著、产生剧毒物质二噁暎和其他气体污染物等问题，属于应该被淘汰的垃圾处理方法和技术。

垃圾与生物质清洁高效气化是实现垃圾与生物质减量处理的有效方法和发展方向，但只能解决环境方面的问题；还需要燃气清洁利用技术和系统才能实现垃圾与生物质的能源利用。现有垃圾与生物质气化及其装置和技术是在现有煤气化技术的基础上，从最初的鲁奇炉技术原理和基本装置结构发展出的垃圾与生物质气化技术和装置，但尚未在现实中得到普及。一般以气化装置压力可分类为，常压气化和加压气化；以气化温度可分类为，低温气化、中温气化、高温气化；以加热方式可分类为，内热式气化和外热式气化；以垃圾材料在气化炉内的移动状态可分类为，固定床、流化床、气流床；以垃圾气化采用的氧化剂可分类为，空气、富氧、纯氧；以气化装置燃气产出位置可分类为，一段式、二段式等。

现有垃圾与生物质气化技术和装置可以是以上多种分类特点的组合，比如常压固定床间歇式垃圾气化技术、常压固定床垃圾富氧连续气化技术、鲁奇固定床垃圾加压气化技术、流化床垃圾气化技术、两段式垃圾加压气化技术等，但这些气化工艺技术和系统都只能部分实现垃圾与生物质的减量处理，还需要另一个燃气燃烧技术环节和系统将产生的燃气转换成热能或二次能源，实现燃气的清洁高效利用。

由于垃圾与生物质气化技术仅仅完成垃圾减量处理和含碳氢材料的气化功能，与本技术发明的垃圾与生物质气化-燃气锅炉技术不同；同样，垃圾与生物质焚烧技术也与本技术发明属于不同的垃圾减量处理和能源利用技术。但现有垃圾与生物质气化技术和焚烧技术与本发明具有相同或相似的垃圾与生物质材料运动方式。在此，通过材料在气化炉或焚烧炉内的三种运动方式对不同技术进行归纳，并从垃圾与生物质材料气化和热能利用等相关方面综合对比气化装置的功能和作用，特别是气化剂的构成与功能和作用；以及垃圾与生物质焚烧炉的功能和作用。

1.固定床：

固定床垃圾与生物质气化炉或焚烧炉，其下部为炉篦，用以支撑上面的固定垃圾与生物质材料层。通常，材料从气化炉顶部经密闭加料装置加入，而气化剂(氧或空气和水蒸汽)则从炉篦的下部供入，形成气固间的逆向流动。气化剂进入垃圾与生物质气化炉，其中的氧与底部的材料发生燃烧，产生材料气化所需要的热能；通过控制气化剂进入垃圾气化炉的量，在底部形成和维持一个燃烧-半燃烧层，实现其上方材料层的持续干馏和气化反应。这种垃圾与生物质气化技术的特点是技术和炉体结构简单，可为常压或加压气化，但存在二噁暎毒性物质排放、单位容积的垃圾处理量小、效率低、污染严重、大型化困难等问题。采用相同或类似方式的垃圾与生物质焚烧炉，其具有与气化炉相同的污染物排放和能源效率等问题。

2.炉排炉：

炉排炉垃圾与生物质气化炉(或焚烧炉)以转动炉排连续输送垃圾进入气化炉(或焚烧炉)内，气化剂(氧或空气和水蒸汽)(或氧化剂)则从炉排下部和侧面通入，形成垃圾与生物质材料和气化剂(或氧化剂)的气固间流动。气化剂(或氧化剂)中的氧与炉排上的垃圾与生物质材料发生燃烧，产生气化所需要的热能；通过控制气化剂进入气化炉的量，在底部形成和维持一个垃圾与生物质材料的燃烧-半燃烧层(或充分燃烧)，实现其上方垃圾与生物质材料层的持续干馏和气化反应(或氧化反应)。这种垃圾与生物质材料气化(或焚烧)技术的特点是技术和炉体结构简单，可为常压或加压气化(或焚烧)，连续进料和垃圾与生物质材料处理量大、可大型化，但气化与热能利用效率低、污染排放严重并产生毒性物质二噁暎。

3.流化床：

流化床垃圾与生物质气化炉(或焚烧炉)以传动输送方式将垃圾材料加入炉内，在流化床分散板上供给垃圾与生物质材料，气化剂(氧和水蒸汽)(氧化剂)从分散板下送入，使垃圾材料在悬浮状下与气化剂(氧化剂)中的氧发生燃烧，产生垃圾与生物质气化所需要的热能而实现材料的干馏和气化(或氧化)；通过控制气化剂进入气化炉的量，控制和维持燃烧层的燃烧-半燃烧状态，产生气化所需要的热能，实现气化炉内垃圾与生物质材料的持续干馏和气化反应(或氧化反应)。与固定床气化炉相比，流化床气化炉垃圾与生物质材料的处理量大、可大型化，可为常压或加压气化(或焚烧)，但仍有气化与热能利用效率低、产生剧毒物质二噁暎和氮氧化物等污染物的严重问题。

通过对以上现有垃圾与生物质气化或焚烧技术及其工作原理的综合对比和分析可以归纳出，无论是现有常压还是加压垃圾与生物质气化技术或焚烧技术，都是通过将由空气、富氧或氧气和水蒸汽构成的气化剂(或由空气、富氧或氧气构成的氧化剂)直接加入到垃圾与生物质气化炉(或焚烧炉)内，并利用气化剂(或氧化剂)中的氧与垃圾气化炉内的一部分垃圾材料进行燃烧，生产余下垃圾材料进行裂解和气化所需要的温度和热量(或完全燃烧)。通过控制进入气化炉内氧化剂量，控制垃圾与生物质材料燃烧层的燃烧-半燃烧(或完全燃烧)状态，从而实现和完成垃圾材料气化(或焚烧)。因此，现有垃圾与生物质气化(或焚烧)技术和气化(或焚烧)装置存在以下三个主要缺点：

1)成分复杂的垃圾材料与气化剂(或氧化剂)中的氧在垃圾与生物质气化炉(或焚烧炉)内的燃烧或燃烧-半燃烧(或完全燃烧)过程是一个强氧化过程，产生剧毒物质二噁暎、氮氧化物和其他气体污染物，存在严重的有害气体和大气污染物排放问题；

2)垃圾与生物质材料在气化炉(或焚烧)内的气化(或氧化)过程中存在过高和过低的非均匀气化温度分布，导致能源效率低和包括二噁暎在内的污染排放问题，特别是以空气为氧化剂的常压固定床垃圾与生物质气化技术的能效和焦油污染排放问题尤为严重；

3)垃圾与生物质气化炉的运行状态和气化效率是通过控制进入炉内的氧化

剂量来实现，具体是通过对垃圾材料燃烧层的燃烧-半燃烧状态和气化温度的调节和控制。然而，由于垃圾材料的材质和热值等特性，难以实现有效的调节和控制，导致气化炉的气化效率和能源效率低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种垃圾与生物质材料气化效率和能源效率和热能利用率高、不产生剧毒物质二噁暎、氮氧化物和其他气体污染物排放小、有效实现垃圾与生物质气化和燃烧的锅炉设备系统及技术方法；以有效解决现有垃圾和生物质材料处理和能源利用过程中存在的二噁暎等污染物排放、气化效率和气化控制等问题，实现简化垃圾与生物质材料预处理过程和设备系统、降低设备投资和运行成本。其适用于含碳氢成分的各类垃圾与生物质材料，对物料密度和状态没有严格要求；为便于垃圾与生物质材料干燥和在气化-燃气锅炉系统内输送，垃圾与生物质材料一般只需经过基本的破碎处理。在本发明中垃圾与生物质气化-燃气锅炉系统及技术方法的基础上，形成垃圾与生物质材料的能源高效利用系统和能源利用方法，实现垃圾与生物质材料清洁高效气化和高效燃烧利用。

为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：

一种垃圾与生物质气化-燃气锅炉系统与能源利用方法，其特征在于，气化剂发生与布气系统(1)与密闭物料破碎干燥和输送与布料系统(2)相连，为物料提供中高温乏氧气化剂；密闭物料破碎干燥和输送与布料系统(2)与燃气空间(3)相连，为燃气化提供物料；燃气空间(3)与燃气栅与布气系统(4)相连，提供燃气缓冲空间；燃气栅与布气系统(4)与燃烧空间(5)相连，提供燃气抑尘及蓄热和燃烧所需的燃气；燃烧空间(5)与鼓风与布气系统(6)相连，为燃气洁净燃烧提供空间和空气(或富氧、纯氧)；热交换或汽水系统与燃烧空间(5)相连，实现高温尾气热能转换并产生蒸汽；灰渣空间(7)与气化剂发生与布气系统(1)相连，收集物料气化后产生的灰渣；灰渣空间(7)与密闭出渣系统(8)相连，在密闭的条件下收集和排出灰渣。

在上述垃圾与生物质气化-燃气锅炉与能源利用系统的基础上，所述气化剂发生与布气系统(1)，其为利用内部或外部能源产生温度、流量和组分比例可根据锅炉系统运行需要和材料性质与气化工艺要求而有效产生和控制的中高温乏氧气化剂发生装置和气化剂布气装置。

在上述垃圾与生物质气化-燃气锅炉与能源利用系统的基础上，所述密闭物料破碎干燥和输送与布料系统(2)，其有效实现使包括碎块、颗粒或粉末等不同物料特性的物料在与空气隔绝的条件下，以适用的固定床、链条炉排、循环流化床或其组合的物料输送和布料方式加入并输送到垃圾与生物质气化-燃气锅炉系统内，并在与气化剂发生与布气系统(1)相结合所形成的空间结构、流体动力学条件和燃气化反应气化条件下，使中高温乏氧气化剂与物料有效接触和混合，实现高效燃气化。

在上述垃圾与生物质气化-燃气锅炉与能源利用系统的基础上，所述燃气空间(3)，其汇集、缓冲和稳定物料持续气化所产生的热燃气。

在上述垃圾与生物质气化-燃气锅炉与能源利用系统的基础上，所述燃气栅与布气系统(4)，其使未完全气化的物料颗粒限制在与气化剂混合的空间，提高气化率和碳转化率；通过抑制燃气中的颗粒物，减少尾气的颗粒物排放；吸收并储蓄燃气燃烧产生的部分热能，建立和稳定燃气燃烧环境；形成有利于燃气和鼓风空气充分混合的燃气分布和流动状态，实现垃圾与生物质气化-燃气锅炉系统的清洁高效燃气燃烧。

在上述垃圾与生物质气化-燃气锅炉与能源利用系统的基础上，所述燃烧空间(5)，提供燃气与空气充分混合并清洁高效燃烧所需的空间和气体流动状态，并可为吸收和转换利用辐射热热能交换器提供空间，提高系统能源利用效率。

在上述垃圾与生物质气化-燃气锅炉与能源利用系统的基础上，所述锅炉热交换或汽水系统运行是通过燃烧空间(5)的高温尾气进行热能转换，产生蒸汽来实现的。

在上述垃圾与生物质气化-燃气锅炉与能源利用系统的基础上，所述鼓风与布气系统(6)，可根据垃圾与生物质气化-燃气锅炉系统运行需要，可通过调节一次风和二次风来控制燃气燃烧状态、尾气温度和尾气量，优化燃气燃烧和系统运行；也可根据锅炉系统运行需要采用富氧或纯氧作为氧化剂。

在上述垃圾与生物质气化-燃气锅炉与能源利用系统的基础上，所述灰渣空间(7)，其提供物料气化后产生的灰渣冷却和汇集的空间和结构条件。

在上述垃圾与生物质气化-燃气锅炉与能源利用系统的基础上，所述密闭出渣系统(8)，有效实现物料气化后产生的灰渣在与空气隔绝的条件下排出垃圾与生物质气化-燃气锅炉系统。

采用上述的垃圾与生物质气化-燃气锅炉与能源利用系统与能源利用工艺方法，其特征在于，垃圾与生物质气化-燃气锅炉与能源利用系统运行步骤和工艺过程如下：

步骤1，在垃圾与生物质气化-燃气锅炉空负荷和炉内没有物料的情况下，启动设备系统，鼓风与布气系统(6)适量送风；利用外部能源如天然气或LNG预热垃圾与生物质气化-燃气锅炉系统、在燃烧空间(5)内建立点火火炬、启动和预热中高温乏氧气化剂发生装置，并开始产生中高温乏氧气化剂；

步骤2，待锅炉系统达到预热温度和中高温乏氧气化剂发生装置进入稳定工作状态并开始产生中高温乏氧气化剂后，启动密闭物料破碎干燥和输送与布料系统(2)并开始向锅炉内输送物料；在中高温乏氧气化剂作用下，物料发生燃气化反应并产生热燃气；在点火火炬的点火作用下，热燃气在燃烧空间(5)内被点燃并逐渐形成稳定燃烧；

步骤3，热燃气在燃烧空间(5)内形成稳定燃烧后，逐渐关停点火火炬，垃圾与生物质气化-燃气锅炉系统进入稳定运行状态；物料气化产生的全部热燃气在燃烧空间(5)内持续和稳定燃烧，释放热能产生高温尾气；热交换系统将高温尾气转换成为蒸汽；

步骤4，垃圾与生物质气化-燃气锅炉系统在正常运行过程中，通过协调控制物料加料量和气化剂发生量调节燃气化量；通过调节鼓风量，控制和调节燃气燃烧和尾气排放状态；热交换和出渣系统正常运行，垃圾与生物质气化-燃气锅炉系统维持连续稳定运行。

本发明所述的垃圾与生物质气化-燃气锅炉与能源利用系统，以内部或外部能源利用气体燃料的清洁高效燃烧所产生温度和组分比例等可有效控制的中高温乏氧气化剂；物料在中高温乏氧气化剂的作用下发生燃气化反应，产生热燃气，并使其在燃烧空间(5)直接在氧化剂(一次风和二次风)的作用下完成低过量风气体燃烧，显著提高燃烧效率、能源利用率和系统整体热效率，实现能源高效率利用。

本发明所述的垃圾与生物质气化-燃气锅炉与能源利用系统，利用中高温乏氧气化剂实现物料气化有效控制和优化燃气化条件和过程，最大限度地降低氮氧化物、硫氧化物、颗粒物、焦油等污染物的产生和排放，实现能源清洁利用。

本发明所述的垃圾与生物质气化-燃气锅炉与能源利用系统，改变了现有垃圾或生物质焚烧锅炉系统的工作原理和设备系统结构、省去或简化相关辅助设备与物料制备过程，降低锅炉设备系统运行成本，以及污染物减排设备投资和减排设备运行成本。

附图说明

本发明有如下附图：

图1垃圾与生物质气化-燃气锅炉与能源利用系统结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

本发明包括垃圾与生物质气化-燃气锅炉与能源利用系统和工艺技术方法两个部分。

本发明所述的垃圾与生物质气化-燃气锅炉与能源利用系统，其系统结构如图1所示(本发明所述的垃圾与生物质气化-燃气锅炉与能源利用系统结构示意图中未显示且不再详述的设备系统和实施与技术方法等，已为该领域专有工程技术人员所熟悉和采用的现有技术实施及其它相关辅助单元、结构、设备与系统、工艺技术和流程等。)，可以满足多种应用、功能、成本等需求，并有多种具体实施方式，其中包括：

实施方式1：

密闭物料破碎干燥和输送与布料系统(2)，所述密闭物料破碎干燥和输送与布料系统包括具有在物料输入端空气密闭功能的结构和设计，和与现有炉排炉锅炉或链条炉排锅炉基本相同或相似的物料输送设备结构和功能，以及与气化剂发生与布气系统(1)相结合而构成从物料炉排下方提供中高温乏氧气化剂的空间结构和功能。物料要求为碎块、颗粒或粉末；气化剂发生与布气系统(1)产生并传输温度和组分比例等可根据材料性质、锅炉系统负荷和运行工艺要求而有效控制的中高温乏氧气化剂。在压力差的作用下，中高温乏氧气化剂经气化剂发生与布气系统(1)传输和布气与物料直接充分接触而产生气化反应，实现物料的清洁和高效气化。

物料在中高温乏氧气化剂作用下持续气化所产生的热燃气，在燃气空间(3)汇集、缓冲和稳定，经燃气栅与布气系统(4)进入燃烧空间(5)，与鼓风与布气系统(6)鼓入的空气混合燃烧并释放热能，产生高温尾气；其经热交换系统产生蒸汽，经净化处理后排放。

气化剂发生与布气系统(1)中产生温度、流量和组分比例等可根据材料性质、锅炉系统负荷和运行工艺要求而有效控制的中高温乏氧气化剂的主要组分为二氧化碳(CO2)、水(H2O)和氮气(N2)。

密闭物料破碎干燥和输送与布料系统(2)有效实现将适量的物料在与外部空气隔绝的条件下以间歇或连续方式输送进入垃圾与生物质气化-燃气锅炉的炉膛，与气化剂发生与布气系统(1)产生和输入的中高温乏氧气化剂直接接触而发生燃气化反应，产生热燃气。

物料气化后产生的灰渣，在灰渣空间(7)汇集，并在与空气隔绝的条件下经密闭出渣系统(8)有效排出垃圾与生物质气化-燃气锅炉与能源利用系统。

上述垃圾与生物质气化-燃气锅炉与能源利用系统中采用与现有链条炉排锅炉或炉排炉锅炉技术设备装置和技术系统相同或相似的实施方法，以及燃气化和气体燃料燃烧技术领域的专业工程技术人员可以有效实施的技术和方法，具体技术内容、细节、步骤和方法在此不再详述。

实施方式2：

密闭物料破碎干燥和输送与布料系统(2)，所述密闭物料破碎干燥和输送与布料系统包括：具有在物料输入端起到隔绝空气功能的密闭结构，和与现有循环流化床锅炉基本相同或相似功能的物料输送和动态流化设备。气化剂发生与布气系统(1)利用内部或外部能源产生温度、流量和组分比例等可有效控制的中高温乏氧气化剂。物料在来自位于流化床底部气化剂发生与布气系统(1)的中高温乏氧气化剂的气体动力作用下进入燃气空间(3)，呈现和维持动态流化状态，同时与气化剂充分混合并发生燃气化反应进而产生热燃气，实现物料的高效气化。这种垃圾与生物质气化-燃气锅炉和能源利用系统适用垃圾与生物质材料的性质和热值范围广；物料粒度可以是碎块、颗粒或粉末。

物料在中高温乏氧气化剂作用下持续气化所产生的热燃气，在燃气空间(3)汇集、缓冲和稳定，经燃气栅与布气系统(4)进入燃烧空间(5)，并与鼓风与布气系统(6)鼓入的空气混合燃烧并释放热能，产生高温尾气；其经热交换系统产生蒸汽，经净化处理后排放。

气化剂发生与布气系统(1)中产生温度、流量和组分比例等可根据材料性质、锅炉系统负荷和运行工艺要求而有效控制的中高温乏氧气化剂的主要组分为二氧化碳(CO2)、水(H2O)和氮气(N2，取决于氧化剂中氮气比例)。

密闭物料破碎干燥和输送与布料系统(2)有效实现将适量的物料在与外部空气隔绝的条件下以间歇或连续方式输送进入垃圾与生物质气化-燃气锅炉的炉膛，物料与由气化剂发生与布气系统(1)产生的中高温乏氧气化剂直接接触且充分混合，并形成稳定的动态流化状态，发生高效的燃气化反应，产生热燃气。

物料气化后产生的灰渣，在灰渣空间(7)汇集，并在与空气隔绝的条件下经密闭出渣系统(8)有效排出垃圾与生物质气化-燃气锅炉与能源利用系统。

上述垃圾与生物质气化-燃气锅炉与能源利用系统中采用与现有循环流化床锅炉技术设备装置和技术系统相同或相似的实施方法，以及燃气化和气体燃料燃烧技术领域的专业工程技术人员可以有效实施的技术和方法，具体技术内容、细节、步骤和方法在此不再详述。

实施方式3：

密闭物料破碎干燥和输送与布料系统(2)，所述密闭物料破碎干燥和输送与布料系统包括：具有在物料输入端起到隔绝空气功能的密闭结构，和拥有与现有煤粉锅炉中基本相同或相似功能的煤粉烧嘴。气化剂发生与布气系统(1)利用内部或外部能源产生温度、流量和组分比例等可有效控制的中高温乏氧气化剂。物料粉末与来自于气化剂发生与布气系统(1)的中高温乏氧气化剂在混合管段内充分混合，并在其气体动力作用下经粉末物料烧嘴喷出到燃气空间(3)；同时与从烧嘴及周围喷出的一次、二次乃至多次中高温乏氧气化剂充分混合，发生高效燃气化反应，产生热燃气。这种垃圾与生物质气化-燃气锅炉和能源利用系统适用垃圾与生物质材料性质和热值范围广；物料物态为粉末。

物料粉末在中高温乏氧气化剂作用下迅速气化产生热燃气，在燃气空间(3)汇集、缓冲和稳定，经燃气栅与布气系统(4)进入燃烧空间(5)，并与鼓风与布气系统(6)鼓入的空气混合并燃烧和释放热能，产生高温尾气；其经热交换系统产生蒸汽，经净化处理后排放。

气化剂发生与布气系统(1)中产生温度、流量和组分比例等可根据材料性质、锅炉系统负荷和运行工艺要求而有效控制的中高温乏氧气化剂的主要组分为二氧化碳(CO2)、水(H2O)和氮气(N2，取决于氧化剂中氮气比例)。

密闭物料破碎干燥和输送与布料系统(2)有效实现将物料粉末在与外部空气隔绝的条件下与气化剂发生与布气系统(1)产生的中高温乏氧气化剂预混合，经物料粉末烧嘴喷出，并与同时喷出的一次、二次乃至多次中高温乏氧气化剂混合，发生高效的燃气化反应。

物料气化后产生的灰渣，在灰渣空间(7)汇集，并在与空气隔绝的条件下经密闭出渣系统(8)有效排出垃圾与生物质气化-燃气锅炉与能源利用系统。

上述垃圾与生物质气化-燃气锅炉与能源利用系统中采用与现有煤粉锅炉技术设备装置和技术系统相同或相似的实施方法，以及燃气化和气体燃料燃烧技术领域的专业工程技术人员可以有效实施的技术和方法，具体技术内容、细节、步骤和方法在此不再详述。

另外，上述各燃气化和能源利用系统与燃气化和能源利用方法中的中高温乏氧气化剂发生装置和方法在现有燃烧技术领域中已有应用，可利用产生中高温乏氧烟气的现有技术和设备，该领域的专业工程技术人员可以有效实施，本发明不再详述。

本发明具有以下优点：

1)本发明采用主要组分为二氧化碳、水(水蒸汽)和氮气的中高温乏氧气化剂，使物料在高温环境下完成清洁高效燃气化，产生并直接燃烧利用热燃气；热燃气的直接燃烧利用显著提高系统的能源效率和热能利用率；

2)本发明使包括成分复杂的城市垃圾与生物质材料首先在气化空间内的“还原环境”中实现高效和充分气化，从而有效和彻底解决现有垃圾气化或垃圾焚烧技术存在产生剧毒物质二噁暎的问题，并有效降低氮氧化物等其他污染物的产生和排放，实现垃圾与生物质材料的清洁净化处理；

3)热燃气经燃气空间和燃气栅进入燃烧空间，并在一次风和二次风的作用下完成低过量空气系数情况下的气体燃料充分燃烧，高效释放热能，且降低高温尾气排放量；显著提高系统热能利用率，和降低尾气污染减排处理量；

4)由于本发明采用利用内部或外部能源产生可有效控制温度和组分比例等的中高温乏氧气化剂的燃气化方法产生热燃气，并直接完成其在炉膛内的高效燃烧；实现物料所含化学能的高效转换和释放，显著提高物料气化效率和能源利用效率，并有效提高燃气化温度和降低污染物的产生和排放；

5)本发明通过有效控制中高温乏氧气化剂的温度、流量和组分比例等参数，以及对相应燃烧空气送风的控制，可以有效对垃圾与生物质气化-燃气锅炉系统运行状态和过程进行稳定调节和优化控制，实现能源的清洁高效利用；

6)本发明利用中高温乏氧气化剂直接气化垃圾和生物质材料的技术方法适用于不同含碳氢成分材料的高效气化和能源利用，特别是以利用城市垃圾和秸秆等生物质产生城市集中供热或发电的能源清洁高效利用；

7)本发明由于其独特的垃圾与生物质材料气化和热燃气直接燃烧利用技术和方法，其鼓风量和风速均低于相应的垃圾或生物质焚烧锅炉系统，如循环流化床垃圾焚烧锅炉系统，其飞灰和颗粒物排放量明显低于同等规模的现有垃圾或生物质焚烧锅炉系统，降低尾气颗粒物减排负担和成本；

8)本发明所述垃圾与生物质气化-燃气锅炉系统和能源清洁利用技术不受应用规模限制，可以有效应用于从中型到大型城市垃圾与生物质处理和能源利用项目，实现规模化集中供热或热能发电和能源清洁高效利用；

9)现有垃圾或生物质焚烧锅炉系统通过技术改造，可升级为本发明的垃圾与生物质气化-燃气锅炉系统和能源利用系统，有效降低现有垃圾或生物质焚烧锅炉系统节能减排技术改造成本。

本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。