一種高溫等離子垃圾氣化裂解爐的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于垃圾處理設(shè)備，具體涉及一種高溫等離子垃圾氣化裂解爐。
【背景技術(shù)】
[0002]我國人口 13億多，垃圾產(chǎn)量52萬噸/天，人均產(chǎn)量1.02公斤/天，各大中小城市都不同程度地出現(xiàn)垃圾圍城現(xiàn)象。目前處理城市垃圾仍然是以衛(wèi)生填埋為主，堆肥與焚燒為輔，填埋和堆肥需要占用大量土地及空間，同時污染當(dāng)?shù)丨h(huán)境及地下水，被公認(rèn)為是垃圾處理的最后的選擇。而垃圾焚燒能一定程度上實現(xiàn)減量化和無害化的處理，則由于其潛在的二次污染(如會產(chǎn)生二惡英、重金屬)而遭到公眾的質(zhì)疑。
[0003]美國西屋公司早在20世紀(jì)60年代就開始為美國航天局建造等離子炬，用于阿波羅太空計劃中的航空飛船的外殼材料在5500°C下的測試。在90年代末，第一個中試規(guī)模的等離子氣化項目在日本建成，主要用于將生活垃圾、污水污泥，以及廢舊汽車粉碎后的殘留物轉(zhuǎn)化成新能源。
[0004]近些年來，一些公司(如AlterNRG公司)在中國上海、武漢、貴州等地積極推進(jìn)建設(shè)商業(yè)化規(guī)模的等離子體垃圾處理項目，上海、武漢垃圾處理項目已處于調(diào)試建設(shè)中。
[0005]80年代后期我國引進(jìn)國外技術(shù)進(jìn)行了一些等離子研宄試驗。隨著不斷的發(fā)展及改進(jìn)，目前國內(nèi)等離子點火裝置基本上都是利用直流電流在空氣介質(zhì)氣壓0.005?0.02MPa的條件下接觸引弧，在強磁場控制下獲得350kW以下的直流空氣等離子體，等離子體隨著功率的不同，電弧后形成的中心溫度也各有不同，350kW功率可產(chǎn)生T > 5500°C的局部中心高溫區(qū)，溫度梯度由內(nèi)向外逐步減弱，電弧長度最長達(dá)400mm，主要應(yīng)用在電站鍋爐煤粉點火上，通過商家不斷改進(jìn)優(yōu)化等離子體煤粉點火在技術(shù)上、性能上基本達(dá)到成熟狀態(tài)。但應(yīng)用于垃圾氣化裂化爐及其工藝上國內(nèi)暫無。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]發(fā)明目的:為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提供一種用等離子發(fā)生器高熱密度及高溫電弧將垃圾氣化裂解產(chǎn)生合成氣，提供熱能、蒸汽發(fā)電等，煉制多種可燃油和氣體，排出的灰渣形成一種玻璃狀產(chǎn)物的垃圾氣化裂解爐。
[0007]技術(shù)方案:為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供的其包括控制柜、爐本體、設(shè)在爐本體一側(cè)的給料系統(tǒng)，設(shè)在爐本體底端的落料系統(tǒng)以及設(shè)在爐本體一側(cè)的出氣口 ；所述爐本體下端設(shè)有一組等離子發(fā)生器，設(shè)在離子發(fā)生器上端并與爐本體中心垂直線呈一定夾角的一組旋轉(zhuǎn)噴嘴(3)，在爐本體外側(cè)分別設(shè)有一組溫度熱電偶及氧量檢測器(19)，所述控制柜分別與溫度熱電偶、氧量檢測器、等離子發(fā)生器、落料系統(tǒng)以及旋轉(zhuǎn)噴嘴連通，控制柜通過內(nèi)部程序控制旋轉(zhuǎn)噴嘴和等離子發(fā)生器。所述控制柜的內(nèi)部程序為:
O當(dāng)控制柜接受到溫度熱電偶III的最低溫度檢測為< 1500°C，開啟所有的等離子發(fā)生器，當(dāng)溫度為1600°C，停運一個等離子發(fā)生器，當(dāng)溫度為1650°C，停運兩個等離子發(fā)生器，每隔50°C停掉一個等離子發(fā)生器，依次類推； 2)控制柜根據(jù)爐內(nèi)垃圾燃燒種類設(shè)定爐內(nèi)氧含量闕值，當(dāng)爐內(nèi)氧含量高于此闕值時，減少旋噴嘴數(shù)量或者降低旋風(fēng)噴嘴輸入端壓力；
3)控制柜設(shè)定落渣閥落料承重闕值，啟動落渣閥I時，廢渣就落到落渣閥II上，此時落渣閥II處于關(guān)閉狀態(tài)，當(dāng)落渣閥II達(dá)到設(shè)定承重闕值時，落渣閥I關(guān)閉后再啟動落渣閥II，廢渣落出，不落渣兩道閥門處關(guān)閉狀態(tài)。
[0008]進(jìn)一步地，所述等離子發(fā)生器可安裝2個或多個，安裝2個時形成對稱結(jié)構(gòu)，多個安裝時形成均布對心噴射結(jié)構(gòu)，安裝角度向上傾斜，等離子電弧火苗可基于接近。由于氣化爐內(nèi)溫度分布不同，有機垃圾進(jìn)入氣化爐在落料管附件氣化，較難氣化的垃圾在下落過程中隨著溫升氣化，對應(yīng)更難氣化的垃圾如鐵肩、玻璃等，落入到高溫區(qū)在缺氧的情況下氣化裂解，直到最后燒毀熔溶。
[0009]進(jìn)一步地，所述旋風(fēng)噴嘴可安裝4個、6個或更多，形成均布形式一組，安裝時不正對爐體中心，與爐體中心成一定的夾角，同時向上有所傾斜?？諝怙L(fēng)進(jìn)入爐膛形成一組向上傾斜并繞中心旋轉(zhuǎn)的旋流風(fēng)。一是給垃圾氣化過程中補氧，氣化裂解產(chǎn)生CO和H2，二是讓落下的垃圾形成旋流狀態(tài)，輕質(zhì)垃圾形成懸浮狀，降低垃圾下降速度。
[0010]進(jìn)一步地，所述給料系統(tǒng)包括垃圾料倉、與垃圾料倉相連的下料管、設(shè)在垃圾料倉與下料管之間的給料機、盲板法蘭設(shè)在下料管端部，下料管且有一定的斜度。經(jīng)粉碎干燥過的垃圾由給料機控制給料，垃圾落到下料管后經(jīng)斜坡落入到爐內(nèi)。盲板法蘭起密封作用，停爐時拆開盲法蘭可清洗檢修通道道。
[0011]進(jìn)一步地，所述防爆門的盲板用薄鋁板制作，以免氣化爐升壓突然無處釋放起到泄壓安全作用，防爆門在停爐時可以打開，可做人孔用，方便氣化爐檢修。
[0012]進(jìn)一步地，所述溫度熱電偶1、溫度熱電偶I1、溫度熱電偶II分別用來檢測爐內(nèi)各段溫度，控制爐內(nèi)溫度，根據(jù)設(shè)定溫度要求可增加或減少等離子投入工作的數(shù)量。進(jìn)一步地，所述落料系統(tǒng)包括落渣口、以及分別設(shè)在落渣口的落渣閥I和落渣閥II，需要排渣時，兩道落渣門交替開啟，落渣過程中始終有一門處關(guān)閉狀態(tài)保持密封。
[0013]進(jìn)一步地，所述爐本體外側(cè)分別設(shè)有一溫度表和壓力表。
[0014]進(jìn)一步地，所述爐本體上設(shè)有一爐體支撐腳。
[0015]進(jìn)一步地，所述爐本體內(nèi)外側(cè)涂有一層耐火材料。
[0016]本發(fā)明中，高溫等離子對垃圾進(jìn)行氣化裂解，從垃圾中提取可回收的物品和轉(zhuǎn)換簡單碳基和氫氣的合成氣，也可以直接參與燃燒或用于提煉成更高等級的燃料和化學(xué)品。氣化裂化爐排出的合成氣經(jīng)過冷卻可接收儲存起來，可直接參與熱風(fēng)爐、蒸汽鍋爐燃燒提供熱風(fēng)、產(chǎn)生蒸汽或發(fā)電等，也可用來提煉可燃?xì)怏w、乙醇、丙醇、柴油、重油等化學(xué)品，從落渣門排出的灰渣冷卻后是一種玻璃狀物質(zhì)，由于其緊密的結(jié)構(gòu)，非常適合作為建筑材料和防火材料使用。利用等離子氣化技術(shù)將城市固體廢棄物轉(zhuǎn)化為能源是一項新技術(shù)，具有很大的潛力。
[0017]有益效果:本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術(shù)而言具有以下優(yōu)點:
本發(fā)明采用高溫等離子體能發(fā)出大于5500°C的電弧溫度，利用等離子發(fā)生器高熱密度及高溫電弧加熱氣化裂解爐到1500°C以上，甚至更高溫度將垃圾氣化裂解產(chǎn)生合成氣，提供熱能，煉制多種燃油和可燃?xì)怏w，適應(yīng)于任何固體廢棄垃圾，如廢塑料、廢輪胎橡膠、廢金屬件、碎玻璃、醫(yī)療廢棄物等危險品的處理，所排出的灰渣形成一種玻璃狀產(chǎn)物，實現(xiàn)真正的垃圾無害化處理，無二噁英、重金屬等有毒物質(zhì)產(chǎn)生。所有垃圾氣化裂解產(chǎn)生的合成氣從出氣口排出，經(jīng)過冷卻可接收儲存起來，可直接參與熱風(fēng)爐、蒸汽鍋爐燃燒提供熱風(fēng)、產(chǎn)生蒸汽或發(fā)電等，也可用來提煉可燃?xì)怏w、乙醇、丙醇、柴油、重油等化學(xué)品。從落渣門排出的灰渣冷卻后是一種玻璃狀物質(zhì)，通過其它工藝可分離出貴重金屬材料，其灰渣由于其緊密組織結(jié)構(gòu)，非常適合作為建筑材料使用。本發(fā)明對在環(huán)保能源等方面具有重大經(jīng)濟社會價值。
【附圖說明】
[0018]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖2是本發(fā)明中的150KW等離子電弧尺寸溫度圖。
[0020]圖3是本發(fā)明中氣化爐溫度控制簡圖。
[0021]圖4是本發(fā)明中落渣閥控制邏輯圖。
【具體實施方式】
[0022]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作更進(jìn)一步的說明。
[0023]如圖1所示，一種高溫等離子垃圾氣化裂解爐，包括控制柜、爐本體2、設(shè)在爐本體2 —側(cè)的給料系統(tǒng)、設(shè)在爐本體底端的落料系統(tǒng)以及設(shè)在爐本體一側(cè)的出氣口 7 ;所述爐本體下端設(shè)有一組等離子發(fā)生器4，設(shè)在離子發(fā)生器4上端并與爐本體中心垂直線呈一定夾角的一組旋轉(zhuǎn)噴嘴3，在爐本體外側(cè)分別設(shè)有一組溫度熱電偶及氧量檢測儀19。所述控制柜分別與溫度熱電偶、氧量檢測器19、等離子發(fā)生器4、落料系統(tǒng)以及旋轉(zhuǎn)噴嘴3連通，控制柜通過內(nèi)部程序控制旋轉(zhuǎn)噴嘴3和等離子發(fā)生器4。
[0024]給料系統(tǒng)的部件垃圾料倉1、下料管5、給料機6、盲板法蘭18連接為一個整體，垃圾料倉I高于氣化裂解爐，給料機6連接垃圾料倉I和下料管5，下料管5傾斜連接在爐本體2上部，上所述的連接采用鋼板、管道焊接方式，盲板法蘭18連接在下料管5左端面，連接方式采用盲法蘭中間加