一種以垃圾炭為原料制備燃?xì)獾难b置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及燃?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。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著國(guó)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(duì)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(guó)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。通過研究發(fā)現(xiàn) 我國(guó)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(chǎng)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(duì)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(duì)裝置進(jìn)行改造，破壞了原有的工藝過程， 對(duì)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)CN 1385647A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螅瑫r(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。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0006] 本實(shí)用新型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)獾难b 置。本實(shí)用新型通過充分回收氣化殘?jiān)⒏邷貧怏w熱量的多級(jí)利用技術(shù)和兩級(jí)氣化技術(shù)解 決現(xiàn)有燃?xì)庵苽浼夹g(shù)對(duì)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] 本實(shí)用新型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?單元。
[0008] 所述預(yù)處理單元包括相連的破碎裝置和篩分裝置。破碎裝置設(shè)有垃圾炭的進(jìn)料 □〇
[0009] 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(jí)氣化器和二級(jí) 氣化器；所述一級(jí)氣化器與篩分裝置相連。
[0010] 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(jí)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(jí)或串聯(lián)的多級(jí)，級(jí)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。
[0011] 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。
[0012] 所述燃?xì)饷摿騿卧摿蜓b置，脫硫裝置設(shè)有凈燃?xì)獬隹凇?br>[0013] 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后，即可獲得潔凈的燃?xì)狻?br>[0014] 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(duì)飛灰的循環(huán)熱解氣化。
[0015] 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。
[0016] 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，所述高溫余渣余熱回收單元可包括灰渣冷卻單元。
[0017] 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。
[0018] 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。
[0019] 本實(shí)用新型進(jìn)一步提供了采用所述裝置制備燃?xì)獾姆椒?，所述方法包括以下?驟：
[0020] (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6_的顆粒少 于總量3%的氣化原料；
[0021] (II)將步驟（I)所得氣化原料通入制氣單元，依次經(jīng)制氣單元中的一級(jí)氣化器和 二級(jí)氣化器，在制氣單元中的氣化劑的作用下，熱解氣化，即得高溫燃?xì)夂突以?br>[0022] (III)將步驟（II)所得高溫燃?xì)馔ㄈ敫邷爻龎m單元，經(jīng)過高溫除塵單元中的一級(jí) 或串聯(lián)的多級(jí)高溫旋風(fēng)除塵器，去除飛灰，即得一次凈化的高溫燃?xì)猓?br>[0023] (IV)將步驟（III)所得一次凈化的高溫燃?xì)庖来闻c空氣預(yù)熱器中的室溫空氣、過 熱蒸汽單元中的飽和蒸汽、飽和蒸汽單元中的高溫水和省煤器中的低溫水進(jìn)行熱交換，即 得低溫燃?xì)猓?br>[0024] (V)將步驟（IV)所得低溫燃?xì)馔ㄈ腴g接冷卻器，再通入脫硫裝置，脫硫凈化后，即 得凈燃?xì)狻?br>[0025] 所述步驟（II)所得的高溫燃?xì)鉃闅鈶B(tài)，集中在制氣單元的頂部，熱解后殘余的灰 渣為固態(tài)，位于制氣單元的底部，高溫燃?xì)馀c灰渣因性質(zhì)不同而自然分離。所述高溫燃?xì)?中，混有細(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>[0026] 所述方法還可以包括對(duì)步驟（III)所得飛灰的循環(huán)利用；具體為：將步驟（III) 所得飛灰通過飛灰循環(huán)管道通入制氣單元，進(jìn)行循環(huán)熱解氣化。
[0027] 所述方法還可以包括：將步驟（II)所得灰渣通過灰渣冷卻管道通入灰渣冷卻單 元，與其中的軟化冷水進(jìn)行熱交換；灰渣冷卻到室溫后，輸出，即得冷灰渣。
[0028] 本實(shí)用新型所述制氣單元中需要?dú)饣瘎鰵饣瘎┛梢酝ㄟ^對(duì)制備過程中產(chǎn)生 的副產(chǎn)物進(jìn)行進(jìn)一步加工獲得，從而實(shí)現(xiàn)能源的高效利用。
[0029] 具體而言，將室溫的空氣通入空氣預(yù)熱器，經(jīng)過與一次凈化的高溫燃?xì)膺M(jìn)行熱交 換后，所得到的空氣可作為氣化劑通過空氣氣化劑管道通入制氣單元。
[0030] 將軟化冷水通入灰渣冷卻單元，經(jīng)過與熱灰渣進(jìn)行熱交換后，可得低溫水，所述低 溫水可通過蒸汽氣化劑管道，依次經(jīng)過省煤器、飽和蒸汽單元和過熱蒸汽單元與燃?xì)膺M(jìn)行 逆向熱交換，最終得到氣化劑，通入制氣單元中。
[0031] 作為一種優(yōu)選方案，本實(shí)用新型所述裝置可按照以下步驟制備燃?xì)猓?br>[0032] (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；
[0033] (II)將步驟（I)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(jí)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(jí)氣化器，在氣化劑的作用下充分氣化，即得900~950°C的高溫燃?xì)?和950 °C的灰渣；
[0034] 所述灰渣通過灰渣冷卻管道通入灰渣冷卻單元，與其中的軟化冷水進(jìn)行熱交換； 灰渣冷卻到室溫后，取出，即得冷灰渣，外運(yùn)作為建材使用；
[0035] (III)將步驟（II)所得高溫燃?xì)馔ㄈ敫邷爻龎m單元，經(jīng)過高溫除塵單元中的一級(jí) 或多級(jí)高溫旋風(fēng)除塵器，去除飛灰，即得溫度為900~950°C的一次凈化的高溫燃?xì)猓?br>[0036] 所述飛灰通過飛灰循環(huán)管道通入制氣單元，進(jìn)行循環(huán)熱解氣化；
[0037] (IV)將步驟（III)所得一次凈化的高溫燃?xì)馔ㄈ肟諝忸A(yù)熱器，與其內(nèi)的室溫空氣 進(jìn)行熱交換，即得溫度為700~750°C的燃?xì)?；再通入過熱蒸汽單元，與其內(nèi)185~195°C的 飽和蒸汽進(jìn)行熱交換，即得溫度為450~500°C的燃?xì)猓辉偻ㄈ腼柡驼羝麊卧?，與其內(nèi)100°C 的高溫水進(jìn)行熱交換，即得溫度為280~300°C的燃?xì)?；再通入省煤器，與其內(nèi)85~95°C的 低溫水進(jìn)行熱交換，即得溫度為150°C的燃?xì)猓?br>[0038] 同時(shí)，將室溫的空氣通入空氣預(yù)熱器，經(jīng)過與一次凈化的高溫燃?xì)膺M(jìn)行熱交換后， 得到600~650°C的空氣，作為氣化劑通過空氣氣化劑管道通入制氣單元；
[0039] 同時(shí)，將軟化冷水通入灰渣冷卻單元，經(jīng)過與灰渣熱交換后，得到溫度為80~ 95°C的軟化水；所述軟化水通過蒸汽氣化劑管道，依次經(jīng)過省煤器升溫至KKTC、再經(jīng)過飽 和蒸汽單元形成185~195°C飽和蒸汽、再經(jīng)過熱蒸汽單元形成600~650°C的過熱蒸汽， 所述過熱蒸汽作為氣化劑通入制氣單元；
[0040] (V)將步驟（IV)所得溫度為150°C的燃?xì)馔ㄈ腴g接冷卻器，得到溫度為25°C的燃 氣；再通入脫硫裝置，脫硫凈化后，即得潔凈的燃?xì)狻?br>[0041] 在實(shí)際生產(chǎn)過程中，上述步驟均為持續(xù)進(jìn)行。
[0042] 本實(shí)用新型所述垃圾炭為垃圾經(jīng)常規(guī)方法熱解后獲得的垃圾炭。
[0043] 本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)了以下優(yōu)異效果：（1)實(shí)現(xiàn)了用垃圾熱解炭大規(guī)模、低成本、清潔 高效制備燃?xì)獾哪康模瑲饣^程不產(chǎn)生焦油和酚水等污染物；（2)提供一種高溫燃?xì)鉄崃?充分回收以及獲得高溫氣化劑的裝置和方法。采用空氣預(yù)熱器、過熱蒸汽單元、飽和蒸汽單 元、省煤器等多級(jí)換熱裝置一方面充分回收了高溫氣體熱量，提高系統(tǒng)熱效率，一方面將空 氣和水蒸汽氣化劑預(yù)熱到較高溫度，可滿足氣化高灰分物質(zhì)熱量需求并降低比氧耗和比煤 耗，進(jìn)而降低燃?xì)獬杀荆?3)由于垃圾炭氣化后的灰渣量較大，溫度較高，攜帶大量的顯熱， 直接冷卻造成很大浪費(fèi)，因此，本專利提供了一種充分回收高溫灰渣顯熱的裝置和方法。采 用灰渣冷卻器將大部分熱量通過間接換熱的方式傳遞給低溫水，升溫水進(jìn)一步去預(yù)熱產(chǎn)生 過