阅读说明：本技术 一种连续热解气化系统及方法 (Continuous pyrolysis gasification system and method ) 是由 房建忠 赵士州 李加瑞 楚海龙 江健 马海丽 郑子于 高婧 张南竹 于 2019-09-23 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种连续热解气化系统及方法,系统包括：气化炉、等离子室、复合式余热锅炉、合成气净化装置、尾气余热锅炉、内燃发电机组、合成气增压风机、气柜、排烟装置、汽轮发电机组和电力升压装置。方法包括：物料在气化炉中进行热解气化,产生的合成气在等离子室经高温进一步分解重整,消除大分子物质与大颗粒,高温合成气经过复合式余热锅炉进行加热气化介质和生产蒸汽实现热能回收,产生的高温气化介质将热量带入气化炉,蒸汽驱动汽轮发电机组发电,经过净化后的合成气进入内燃发电机组发电,高温内燃机尾气经尾气余热锅炉换热,产生蒸汽驱动汽轮机发电,系统产生的电能经调压后并入电网。该系统运行伟大,能提供垃圾焚烧利用率。(The invention discloses a continuous pyrolysis gasification system and a method, wherein the system comprises: the system comprises a gasification furnace, a plasma chamber, a combined type waste heat boiler, a synthetic gas purification device, a tail gas waste heat boiler, an internal combustion generator set, a synthetic gas booster fan, a gas holder, a smoke exhaust device, a steam turbine generator set and an electric power boosting device. The method comprises the following steps: the material carries out pyrolysis gasification in the gasifier, the synthetic gas of production further decomposes the reformation through high temperature in the plasma chamber, eliminate macromolecular substance and large granule, high temperature synthetic gas heats the gasification medium and produces steam through combined type exhaust-heat boiler and realizes heat recovery, the high temperature gasification medium of production brings the heat into the gasifier, steam drive turbo generator set electricity generation, synthetic gas after the purification gets into the internal combustion generator set electricity generation, high temperature internal-combustion engine tail gas is through the heat transfer of tail gas exhaust-heat boiler, produce steam drive steam turbine electricity generation, the electric energy that the system produced incorporates into the electric wire netting after the pressure regulating. The system has great operation range and can provide the waste incineration utilization rate.)

一种连续热解气化系统及方法

技术领域

本发明涉及用城市生活垃圾、危险废物和其它垃圾进行热解气化的领域，尤其涉及一种连续热解气化系统及方法。

背景技术

目前，公知的用于生活垃圾、工业危险废物和其它危险废物进行焚烧处理的焚烧炉，普遍采用卧式回转窑、沸腾床、循环流化床和AB炉等工艺设备。但在处置过程中存在：垃圾热解气化不彻底，反应不充分，系统不可靠，能量利用率较低等缺陷，对于回转窑焚烧工业危险废物还存在结渣，损害炉体耐火材料，影响炉体使用寿命等缺陷。现有的焚烧处理工艺都不能很好的适应工业化要求，容易造成环境污染以及能源浪费等缺陷。

发明内容

基于现有技术所存在的问题，本发明的目的是提供一种连续热解气化系统及方法，能解决现有焚烧垃圾的处理工艺无法很好的适应工业化要求，容易造成环境污染以及能源浪费等问题。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明实施方式提供一种连续热解气化系统，包括：

气化炉、等离子室、复合式余热锅炉、合成气净化装置、余热锅炉、内燃发电机组、合成气增压风机、气柜、排烟装置、汽轮发电机组和电力升压装置；其中，

所述气化炉分别设有物料输入口、热气化介质入口、气化出口和排渣口，所述气化出口依次与所述等离子室、复合式余热锅炉、合成气净化装置、合成气增压风机、气柜、内燃发电机组、余热锅炉和排烟装置连接；

所述复合式余热锅炉分别设有热解气入口、热气化介质出口、热蒸汽出口、热解气出口和底部排灰口，所述热解气入口与所述等离子室连接，所述热气化介质出口与所述气化炉的热气化介质入口连接，所述热蒸汽出口与所述汽轮发电机组连接，所述热解气出口与合成气净化装置连接；

所述余热锅炉分别设有热解气入口、热蒸汽出口、热解气出口和底部排灰口，所述热解气入口与所述内燃发电机组连接，所述热蒸汽出口与所述汽轮发电机组连接，所述热解气出口与排烟装置连接；

所述内燃发电机组和汽轮发电机组的电能输出端均经所述电力升压装置与电网连接。

本发明实施方式还提供一种连续热解气化方法，采用本发明所述的连续热解气化系统，包括以下步骤：

预先通过辅助燃料将气化炉升温至550～650℃，再使所热解的物料进入达到预定温度的所述气化炉进行反应，产生的合成气进入到等离子室；

合成气在所述等离子室内经1100～1200℃的高温进一步分解消除杂质，得到的高温合成气进入复合式余热锅炉进行换热降温，降尘；

在所述复合式余热锅炉换热降温后温度为180～220℃的合成气，进入合成气净化装置，进行净化降温；

从所述合成气净化装置排出的温度为30～50℃的洁净合成气，经过气柜缓冲稳压后，进入内燃发电机组做功发电；

所述内燃发电机组的尾气进入尾气余热锅炉进行热能利用，尾气余热锅炉内的烟气通过排烟装置排放；

所述复合式余热锅炉和尾气余热锅炉产生的蒸汽均供给汽轮发电机组发电；

所述汽轮发电机组和内燃发电机组发出的电能均经过电力升压装置升压后输送给电网。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明实施例提供的连续热解气化系统及方法，其有益效果为：

通过设置有机连接的气化炉、等离子室、复合式余热锅炉、合成气净化装置、尾气余热锅炉、内燃发电机组、合成气增压风机、气柜、排烟装置、汽轮发电机组和电力升压装置，形成一种能连接热解垃圾物料，并对产生的热解气有效利用的系统，不仅适用于工业化生产，而且能有效的进行资源利用，且最大程度的减小了垃圾焚烧处理所造成的污染。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。

图1为本发明实施例提供的连续热解气化系统的构成示意图；

图中各标记对应的设备名称如下：1-气化炉，2-等离子室，3-鼓风机，4-复合式余热锅炉，5-汽轮发电机组，6-合成气净化装置，7-合成气增压风机，8-气柜，9-燃气发电机组，10-尾气余热锅炉，11-引风机，12-烟囱，13-电力升压装置，14-气化介质加热器，A-气化炉的物料输入口，B-气化炉的排渣口，C-等离子室的排灰口，D-复合式余热锅炉的排灰口，E-尾气余热锅炉的排灰口。

具体实施方式

下面结合本发明的具体内容，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。本发明实施例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。

如图1所示，本发明实施例提供一种连续热解气化系统，能连续充分的完全热解气化垃圾，还具有很好系统稳定性，有效提高能量利用率，很好的解决现有各类热解气化工艺在工程中运行不可靠，存在排放不达标，能量利用率低的问题，包括：

气化炉、等离子室、复合式余热锅炉、合成气净化装置、尾气余热锅炉、内燃发电机组、合成气增压风机、气柜、排烟装置、汽轮发电机组和电力升压装置；其中，

所述气化炉分别设有物料输入口、热气化介质入口、气化出口和排渣口，所述气化出口依次与所述等离子室、复合式余热锅炉、合成气净化装置、合成气增压风机、气柜、内燃发电机组、尾气余热锅炉和排烟装置连接；

所述复合式余热锅炉分别设有热解气入口、热气化介质出口、热蒸汽出口、热解气出口和底部排灰口，所述热解气入口与所述等离子室连接，所述热气化介质出口与所述气化炉的热气化介质入口连接，所述热蒸汽出口与所述汽轮发电机组连接，所述热解气出口与合成气净化装置连接；

所述尾气余热锅炉分别设有热解气入口、热蒸汽出口、热解气出口和底部排灰口，所述热解气入口与所述内燃发电机组连接，所述热蒸汽出口与所述汽轮发电机组连接，所述热解气出口与排烟装置连接；

所述内燃发电机组和汽轮发电机组的电能输出端均经所述电力升压装置与电网连接。

上述系统中，复合式余热锅炉包括：鼓风机和顺次连接的气化介质加热器和余热锅炉，所述气化介质加热器上分别设置热解气入口、常温气化介质入口、热气化介质出口，所述常温气化介质入口与所述鼓风机连接，所述余热锅炉上分别设置热蒸汽出口、热解气出口和底部排灰口。

上述复合式余热锅炉中，鼓风机采用变频风机。方便根据需要调整频率。

上述系统中，气化炉的物料输入口位置设置冷却水套。能起到降温保护气化炉的物料输入口的作用。

上述系统中，合成气增压风机采用变频增压风机；

上述系统中，等离子室底部设有排灰口。

上述系统中，排烟装置由依次连接的引风机和烟囱构成。

本发明实施例还提供一种连续热解气化方法，采用上述的连续热解气化系统，包括以下步骤：

预先通过辅助燃料将气化炉升温至550～650℃，再使所热解的物料(如垃圾)进入达到预定温度的所述气化炉进行反应，产生的合成气进入到等离子室；

合成气在所述等离子室内经1100～1200℃的高温进一步分解消除杂质，得到的高温合成气进入复合式余热锅炉进行换热降温，降尘；

在所述复合式余热锅炉换热降温后温度为180～220℃的合成气，进入合成气净化装置，进行净化降温；

从所述合成气净化装置排出的温度为30～50℃的洁净合成气，经过气柜缓冲稳压后，进入内燃发电机组做功发电；

所述内燃发电机组的尾气进入尾气余热锅炉进行热能利用，尾气余热锅炉内的烟气通过排烟装置排放；

所述复合式余热锅炉和余热锅炉产生的蒸汽均供给汽轮发电机组发电；

所述汽轮发电机组和内燃发电机组发出的电能均经过电力升压装置升压后输送给电网。

上述方法还包括：将所述复合式余热锅炉加热的温度为550～650℃的热气化介质输送至所述气化炉内，对物料进行加热。

下面对本发明实施例具体作进一步地详细描述。

本发明提供一种连续热解气化系统，包括：气化炉、等离子室、复合式余热锅炉、合成气净化装置、尾气余热锅炉、内燃发电机组、合成气增压风机、气柜、排烟装置、汽轮发电机组和电力升压装置。该系统对垃圾的热解气化处理包括：气化炉气化，等离子室高温重整，复合式余热锅炉换热，气体净化处理，内燃机发电，内燃机尾气余热锅余热利用，汽轮机发电几个主要工艺步骤，以及气柜稳压，风机增压，供风，电力升压等辅助工艺。

上述方法的气化炉气化步骤中，首次点火时，在气化炉内加入辅助燃料并开启等离子室，辅助燃料提供的热量以及等离子室高工作产生的热量经复合式余热锅炉加热气化介质将热量带入气化炉内，使气化炉内温度升到设定温度后进行投料，即投入所热解的垃圾物料，并保通过投入垃圾物料以及高温气化介质维持气化炉内温度波动可控。

上述方法的等离子室高温重整步骤中，通过等离子室分解消除杂质，具体是通过等离子工作产生的高温把气化炉产生的合成气进行进一步高温热解，大颗粒成份诸如焦油等进行分解消除，部分熔融的固体颗粒在等离子沉积并排出。

上述方法的复合式余热锅炉换热步骤中，通过复合式余热锅炉进行能量利用，具体是通过复合式余热锅炉的气—气换热部分，通过合成气的高温，把室温的气化介质加热到600摄氏度左右，并把高温合成气由900摄氏度左右降到600度左右，经过复合式余热锅炉的气—水换热部分，把水转变成水蒸气驱动汽轮机发电，换热过程中沉积的少量飞灰有复合式余热锅炉底部排出。

上述方法的气体净化处理步骤，是通过合成气净化装置洗涤液综合洗涤，除酸，除尘，降温，并经过去除水雾等把合成气温度降到40摄氏度左右，并变成洁净可用的合成气。

上述方法的内燃机发电步骤是指以洁净的合成气为燃料，驱动内燃发电机组工作，发电，合成气经内燃发电机组做功后尾气温度达到500摄氏度左右；

上述方法的内燃机尾气余热锅余热利用，是将内燃发电机组做功后尾气经过尾气余热锅炉的换热产生水蒸汽供给汽轮发电机组工作发电，尾气换热后降温到120摄氏度左右通过引风机和烟囱构成的排烟装置排出；

上述方法的汽轮机发电的由复合式余热锅炉换热和内燃机尾气余热锅余热利用产生的水蒸汽驱动汽轮发电机组工作发电。

上述系统的具体连续热解气化过程为：将垃圾物料在气化炉内550～650摄氏度的高温环境中进行热解气化，热解气化产生的颗粒较大，成份较复杂的粗合成气进入等离子室，在1100～1200摄氏度的高温环境下进行重整，实现大分子物质分解，转变成精细颗粒合成气，经过高温重整的高温合成气进入复合式余热锅炉，复合式余热锅炉的高温部分通过气—气换热，将气化炉所需的气化介质加热到600摄氏度左右再进入气化炉，复合式余热锅炉的气—水换热部分，产生蒸汽供汽轮发电机组做功发电，经过复合式余热锅炉换热降温后，高温合成气的温度由1000摄氏度左右降到200摄氏度左右，并进入到合成气净化装置进行净化处理，经过净化的合成气成为洁净可用的低温合成气，温度在40摄氏度左右，经合成气增压风机加压后进入气柜，输入到内燃发电机组进行做功发电，气柜对合成气进行压力缓冲和压力调整，以便系统合成气压力适应内燃发电机组的需要，经过内燃发电机组做功后的热烟气温度在500摄氏度左右，进入尾气余热锅炉，通过换热产生水蒸汽进入汽轮发电机组做功发电，换热后的烟气温度降至120摄氏度左右经引风机和烟囱构成的排烟装置达标排放，汽轮发电机组和内燃发电机组产生的电能经过电力升压装置升压后输入至电网。

本发明的系统及方法至少具有以下优点：

利用等离子室工作，以及气化炉内垃圾提供提供热量，并通过复合式余热锅炉高温换热带回烟气中的热量进入气化炉，维持气化炉内维持设定气化温度，保证热解气化稳定可靠，通过尾气加热气化介质实现尾气热量回收利用，提高系统能量利用率。

通过等离子室的工作，把合成气经过1200摄氏度高温重整，实现了合成气的初步洁净和颗粒细化，并沉积部分熔融灰颗粒，实现了合成气分解充分，成份均匀，焦油，二恶英等大分子有害物的分解去除。

设置合成气净化装置采取了综合洗涤，除雾等工艺，经过净化后合成气变成内燃机可利用的燃气，实现了除去合成气的酸性物质，尘，部分重金属。

设置尾气余热锅炉利用内燃发电机组的尾气，回收尾气热量，产生蒸汽驱动汽轮发电机组发电，提高了系统能量利用效率，实现了系统能量的充分利用。

通过设置鼓风机、合成气增压风机和引风机，实现气化介质的输送，合成气的流动，合成气压力的升高，系统排气功能，满足了系统的压力稳定及气体输送。进一步的，各风机均采用变频调速风机，更便于调整合适的供风量、气体流量和系统压力。

通过在合成气净化装置和内燃发电机组之间设置气柜，进行稳压缓冲，保证了内燃发电机组近期压力稳定。

通过设置电力升压装置，使得内燃发电机组和汽轮发电机组发出的电能能更好的适应电网需要。

实施例

如图1所示，本实施例提供一种连续热解气化系统，该系统中，鼓风机3为变频风机，气化介质通过鼓风机3依次输送到复合式余热锅炉4，在复合式余热锅炉4的气化介质加热器加热后进入气化炉1，提供气化介质与热量；

垃圾物料经物料输入口A进入气化炉1，并在气化炉1内热解气化，热解气化产生的粗合成气在合成气增压风机7的引力下依次进入后序系统，物料热解气化后的残渣由气化炉1底部的排渣口B排出；

等离子室2通过等离子工作，产生1200摄氏度高温，由气化炉1产生的合成气进入等离子室2，在高温下进一步分解，并熔融部分颗粒物，并由等离子式2底部的排灰口C排出；

充分分解后的高温合成气在合成气增压风机7的引力下由等离子室2进入复合式余热锅炉4，复合式余热锅炉4进行气-气换热的气化介质加热器14，将鼓风机3输送来的气化介质由室温加热到500摄氏度左右，输送到气化炉1中，将高温合成气温度降到650度左右，复合式余热锅炉4进行气-水换热的余热锅炉，将水加热生成水蒸汽，输送到汽轮发电机组5中做功发电，换热后将合成气温度降低到200摄氏度左右进入到合成气净化装置6，换热过程中沉积的灰尘由复合式余热锅炉4下部的排灰口D排出；

合成气净化装置6对合成气进行除酸、除重金属和除雾，并将合成气温度降到40摄氏度左右；

合成气增压风机7将气化炉1产生并经合成气净化装置6净化后输出的合成气并增压到设定值，输送到气柜8和内燃发电机组9；

气柜8主要作用是稳定合成气的压力波动；

净化降温后的合成气作为内燃发电机组9的燃料，驱动内燃发电机组9工作，产生的电能输入到电力升压装置13，产生的约500摄氏度的尾气进入到尾气余热锅炉10；

尾气余热锅炉10进一步利用内燃发电机组9的尾气热量，产生水蒸汽输入到汽轮发电机组5中做功发电，尾气经引风机11输送到烟囱12排放；尾气余热锅炉10产生的灰渣经底部的排灰口E排出。

复合式余热锅炉4和尾气余热锅炉10产生的蒸汽进入汽轮发电机组5中做功发电，实现热量回收利用。

汽轮发电机组5与内燃发电机组9产生的电能通过电力升压装置13调压后输入电网出售。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。