一種以垃圾炭為原料制備燃?xì)獾姆椒ê脱b置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及燃?xì)馍a(chǎn)領(lǐng)域，具體涉及以垃圾炭為原料制備燃?xì)獾难b置和方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著國家城鄉(xiāng)一體化建設(shè)的推進(jìn)，城市垃圾的產(chǎn)量日益增加，對環(huán)境的影響也越 發(fā)嚴(yán)重。城市垃圾處理是減輕城市污染，保障城市居民生活、工作條件和身體健康的重要和 必要措施。城市垃圾處理的目的是要達(dá)到減量化，無害化和資源化。通常經(jīng)過分選（手選 或技術(shù)設(shè)備分選），回收部分資源后，主要的處理方法是填埋，堆肥，焚燒和熱解。其中，垃圾 熱解技術(shù)與其他技術(shù)相比在達(dá)到減量化的同時(shí)，可獲得可燃?xì)怏w以及少量油品產(chǎn)生再生能 源，減少二次污染并達(dá)到再生資源的充分利用。
[0003] 然而由于我國城市垃圾含水率高，垃圾成分復(fù)雜、波動(dòng)性大，這種特性造成了熱解 后產(chǎn)物品質(zhì)不穩(wěn)定，進(jìn)一步利用還存在問題，尤其是垃圾熱解炭的利用問題。通過研宄發(fā)現(xiàn) 我國垃圾熱分解后所剩余固體物中的灰分含量很高（>50% )，揮發(fā)份含量低且不均勻，雜 質(zhì)含量較多，市場銷路不好，很難進(jìn)行進(jìn)一步的利用，大多數(shù)垃圾熱解炭最終只能作為熱解 殘?jiān)M(jìn)行填埋處理，不僅占用了土地資源，而且造成了能源的浪費(fèi)。因此，僅通過現(xiàn)有熱解 技術(shù)無法經(jīng)濟(jì)、充分的實(shí)現(xiàn)城市垃圾資源化利用的效果。如果能夠利用這種垃圾熱解炭低 成本、高效地制備工業(yè)或民用燃?xì)?，則能夠提高垃圾熱解資源化效率，更利于垃圾熱解的工 業(yè)化生產(chǎn)和推廣。
[0004] 現(xiàn)有燃?xì)庵苽浼夹g(shù)對垃圾熱解炭這種高灰分、低熱值原料的適應(yīng)性很差，尚無相 關(guān)報(bào)道。即使與煤摻混，利用現(xiàn)有制氣工藝也需對裝置進(jìn)行改造，破壞了原有的工藝過程， 對正常的工藝運(yùn)行造成了影響；同時(shí)還存在制氣效果差，摻混量有限，不能實(shí)現(xiàn)垃圾炭大規(guī) 模處理，成本增加，能源利用率和熱效率降低等問題。
[0005] 專利文獻(xiàn)CN1385647A公開了一種生活垃圾無害化處理，具體的說是一種生活垃 圾或經(jīng)爐內(nèi)裂化后的炭碴實(shí)施處理后再利用的生活垃圾、炭碴造氣裝置。該專利是在一般 的鍋爐基礎(chǔ)上，實(shí)施改造后，其頂部設(shè)置有氣體回收裝置，頂部側(cè)端設(shè)置有進(jìn)料裝置，底部 為排灰裝置，作為生活垃圾、炭碴造氣裝置，經(jīng)該裝置處理后的炭碴和生活垃圾可以制造再 生燃燒氣體進(jìn)行利用，實(shí)現(xiàn)無害化氣體排放和排放出的固體是體積極小的灰的新型裝置。 但由于是在鍋爐基礎(chǔ)上實(shí)施改造的裝置，其處理量、氣化劑的選擇等受到原有設(shè)備的限制； 其氣體凈化除塵設(shè)施不適合高灰分垃圾炭制備燃?xì)獾膬艋?，同時(shí)燃?xì)鉄崃课闯浞只?收，造成能量損失；未充分回收灰分中所攜帶的大量顯熱，造成能源利用率低，熱效率差的 問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的在于提供一種利用垃圾熱解炭低成本、高效率的制備燃?xì)獾姆椒ê?裝置。本發(fā)明通過充分回收氣化殘?jiān)?、高溫氣體熱量的多級利用技術(shù)和兩級氣化技術(shù)解決 現(xiàn)有燃?xì)庵苽浼夹g(shù)對垃圾熱解炭這種高灰分、低熱值原料的適應(yīng)性很差的問題，同時(shí)可降 低成本，提高能源利用率和系統(tǒng)熱效率，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)垃圾炭大規(guī)模處理和進(jìn)一步資源化利用。
[0007] 本發(fā)明提供了一種以垃圾炭為原料制備燃?xì)獾姆椒?。所述垃圾炭為垃圾?jīng)過常規(guī) 方法熱解后獲得的垃圾炭。
[0008] 具體而言，所述方法包括以下步驟：
[0009] (I)取垃圾炭，依次經(jīng)破碎和篩分預(yù)處理后，得到粒徑大于6mm的顆粒少于總量 3%的氣化原料；
[0010] (II)氣化原料在氣化劑的作用下，依次進(jìn)行一級、二級熱解氣化，即得高溫燃?xì)夂?熱灰渣；
[0011] 熱灰渣與軟化冷水進(jìn)行熱交換，得低溫水；熱交換后的灰渣進(jìn)一步冷卻到室溫后， 即得冷灰渣；
[0012] (III)將高溫燃?xì)膺M(jìn)行高溫除塵，去除飛灰，即得一次凈化的高溫燃?xì)猓?br>[0013] (IV)將一次凈化的高溫燃?xì)庖来闻c室溫空氣、飽和蒸汽、高溫水和低溫水進(jìn)行多 級熱交換，即得低溫燃?xì)猓?br>[0014] 所述一次凈化的高溫燃?xì)馀c室溫空氣進(jìn)行熱交換后，還得到高溫空氣，作為步驟 (II)所述氣化劑使用；
[0015] 同時(shí)，步驟（II)所得低溫水逆向參與所述多級熱交換，依次獲得高溫水、飽和蒸 汽和過熱蒸汽，所述過熱蒸汽作為步驟（II)所述氣化劑使用；
[0016](V)將低溫燃?xì)饫鋮s，脫硫凈化后，即得凈燃?xì)狻?br>[0017] 步驟（II)經(jīng)兩級熱解氣化后所得的高溫燃?xì)鉃闅鈶B(tài)，殘余的灰渣為固態(tài)，高溫燃 氣與灰渣因性質(zhì)不同可自然分離。所述高溫燃?xì)庵校煊屑?xì)小的固體顆粒狀粉塵，即未熱解 氣化的飛灰，需要經(jīng)過步驟（III)將飛灰從高溫燃?xì)庵腥コ?br>[0018] 所述方法還可以包括對步驟（III)所得飛灰的循環(huán)利用，具體為：將飛灰再進(jìn)行 制氣。
[0019] 步驟（II)所述氣化劑的溫度為500~650°C;所述一級熱解氣化的溫度為800~ 900°C，二級熱解氣化的溫度為900~1100°C。
[0020] 作為一種優(yōu)選方案，步驟（II)所述氣化劑的溫度為600~650°C;所述一級熱解 氣化的溫度為850~860°C，二級熱解氣化的溫度為980~1000°C。
[0021] 步驟（IV)所述多級熱交換具體為：將一次凈化的高溫燃?xì)庖来闻c室溫空氣、 150~200°C的飽和蒸汽、100~200°C的高溫水和50~100°C的低溫水進(jìn)行多級熱交換， 依次獲得溫度為650~750 °C的燃?xì)?、溫度?00~500 °C的燃?xì)?、溫度?50~300 °C的燃 氣和溫度為150~200°C的低溫燃?xì)?。同時(shí)，步驟（II)所得50~100°C的低溫水，逆向參 與步驟（IV)所述多級熱交換，依次獲得100~200°C的高溫水、150~200°C的飽和蒸汽和 500~650°C的過熱蒸汽，所述過熱蒸汽作為步驟（II)所述氣化劑使用。
[0022] 同時(shí)，步驟（IV)所述室溫的空氣，經(jīng)過與900~1100°C的一次凈化的高溫燃?xì)膺M(jìn) 行熱交換后，還得到500~650°C的空氣，可作為氣化劑用于步驟（II)的熱解氣化。
[0023] 步驟（V)所述低溫燃?xì)饫鋮s，為冷卻至20~50 °C。
[0024] 本發(fā)明還提供了一種以垃圾炭為原料制備燃?xì)獾难b置，所述裝置包括依次順序連 接的預(yù)處理單元、氣化制氣單元、高溫燃?xì)獬龎m單元、高溫燃?xì)庥酂峄厥諉卧腿細(xì)饷摿騿?J1_1〇
[0025] 所述預(yù)處理單元包括相連的破碎裝置和篩分裝置。所述破碎裝置設(shè)有垃圾炭的進(jìn) 料口。
[0026] 所述氣化制氣單元包括制氣單元。所述制氣單元中包含相連的一級氣化器和二級 氣化器；所述一級氣化器與篩分裝置相連。
[0027] 所述的高溫燃?xì)獬龎m單元包括高溫除塵單元，并與制氣單元的二級氣化器相連。 高溫除塵單元中包含高溫旋風(fēng)除塵器，根據(jù)除塵的實(shí)際需要，所述高溫旋風(fēng)除塵器可以為 一級或串聯(lián)的多級，級數(shù)越尚，除塵效率越尚。為了提尚除塵效果，在尚溫除塵單兀中，還可 以在高溫旋風(fēng)除塵器后串聯(lián)其它的除塵裝置，如高溫陶瓷過濾器。
[0028] 所述高溫燃?xì)庥酂峄厥諉卧ㄒ来雾樞蜻B接的空氣預(yù)熱器、過熱蒸汽單元、飽 和蒸汽單元、省煤器和干法除塵器。
[0029] 所述燃?xì)饷摿騿卧摿蜓b置，所述脫硫裝置設(shè)有凈燃?xì)獬隹凇?br>[0030] 原料垃圾炭依次經(jīng)過破碎裝置、篩分裝置、制氣單元、高溫除塵單元、空氣預(yù)熱器、 過熱蒸汽單元、飽和蒸汽單元、省煤器、間接冷卻器以及脫硫裝置，即可獲得潔凈的燃?xì)狻?br>[0031] 為了實(shí)現(xiàn)廢料的循環(huán)利用，高溫除塵單元還可以通過飛灰循環(huán)管道與制氣單元相 連，從而實(shí)現(xiàn)對飛灰的循環(huán)熱解氣化。
[0032] 為了提高能源利用率和系統(tǒng)熱效率，空氣預(yù)熱器還可以設(shè)置空氣進(jìn)氣口，并通過 空氣氣化劑管道與制氣單元相連。將室溫的空氣通入空氣預(yù)熱器，經(jīng)熱交換后，所得到的熱 空氣可以作為氣化劑，通入制氣單元。
[0033] 為了提高能源利用率和系統(tǒng)熱效率，所述裝置還可以進(jìn)一步包括高溫灰渣余熱回 收單元，所述高溫余澄余熱回收單元可包括灰澄冷卻單元。
[0034] 所述灰渣冷卻單元設(shè)有冷灰渣出口；制氣單元還可以通過灰渣冷卻管道與灰渣冷 卻單元相連?；以鋮s后，取出，可實(shí)現(xiàn)廢料的持續(xù)利用。
[0035] 所述灰渣冷卻單元還可進(jìn)一步設(shè)置軟化冷水的進(jìn)水口，并通過蒸汽氣化劑管道， 依次經(jīng)由省煤器、飽和蒸汽單元和過熱蒸汽單元，與制氣單元相連。
[0036] 本發(fā)明所述制備潔凈燃?xì)獾姆椒?，可采用本發(fā)明提供的裝置實(shí)現(xiàn)。
[0037] 本發(fā)明所述方法可進(jìn)一步優(yōu)選為：
[0038] (I)取垃圾炭，依次經(jīng)破碎裝置和篩分裝置預(yù)處理后，得到粒徑大于6mm的顆粒少 于總量1%的氣化原料；
[0039] (II)將步驟⑴所得氣化原料通入制氣單元，經(jīng)制氣單元中溫度為850~860°C 的一級氣化器，在氣化劑的作用下進(jìn)行熱解；將所得熱解氣和剩余固體物質(zhì)一同通入溫度 為980~1000°C的二級氣化器，在氣化劑的作用下充分氣化，即得900~950°C的高