一種套筒式等離子氣化反應(yīng)爐的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及以城市生活垃圾為主的固態(tài)廢棄物的氣化制氣技術(shù)，具體地說是一種可以防止二噁英產(chǎn)生和重金屬二次污染的套筒式等離子氣化反應(yīng)爐及其氣化工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]伴隨著全球經(jīng)濟(jì)的持續(xù)增長和城市化進(jìn)程的加速，生活垃圾的產(chǎn)生已成為一個日益嚴(yán)重的環(huán)境問題。城市垃圾產(chǎn)量的不斷增加及其造成的環(huán)境污染已成為各國所共同面臨的問題，城市生活垃圾的無害化處理是促進(jìn)經(jīng)濟(jì)和生態(tài)環(huán)境達(dá)到可持續(xù)發(fā)展的重要措施之
O
[0003]目前，城市生活垃圾無害化處理技術(shù)有堆肥技術(shù)、填埋技術(shù)、焚燒技術(shù)和氣化技術(shù)等。填埋或堆肥都不能完全實現(xiàn)垃圾處理的無害化和減量化，且填埋仍需占用大量土地。由于焚燒處理可以實現(xiàn)城市垃圾熱能回收、減容、減重、高溫滅菌等目的，在環(huán)境保護(hù)和資源利用方面具有明顯的優(yōu)勢，因而近幾年在我國得到較快的發(fā)展。然而垃圾焚燒導(dǎo)致的二噁英及重金屬等二次污染問題不容忽視，制約了垃圾焚燒技術(shù)的大規(guī)模應(yīng)用。
[0004]氣化技術(shù)是一種新型的垃圾處理技術(shù)，與常規(guī)的垃圾處理方法相比，氣化處理技術(shù)具有能源回收利用率高、二次污染小、煙氣量小、后處理設(shè)備簡單。例如:公開號為CN104449854A，公開日為2015年3月25日的中國專利文獻(xiàn)，公開了一種帶水冷壁的一體式垃圾等離子體氣化爐，氣化爐爐膛分為上部的合成氣重整區(qū)、中部的氣化區(qū)和下部的廢渣熔融區(qū)；合成氣重整區(qū)內(nèi)在同一水平面上均勻設(shè)有三支等離子體炬一；氣化區(qū)的側(cè)面與進(jìn)料系統(tǒng)相連，側(cè)面還設(shè)有進(jìn)氣口，底面設(shè)有用于承載垃圾的爐排；廢渣熔融區(qū)的側(cè)面中間設(shè)置有三個環(huán)繞的等離子體炬二。再例如:公開號為CN103254939A，公開日為2013年8月21日的中國專利文獻(xiàn)，公開了一種等離子體垃圾生物質(zhì)氣化裝置，涉及等離子體氣化爐設(shè)備，包括等離子體氣化爐和螺旋進(jìn)料器，主要由下爐體、陰極、陽極、上爐體和頂蓋構(gòu)成，其中，下爐體的下部有料腔，陰極設(shè)置在下爐體內(nèi)的上部，陰極的內(nèi)腔與下爐體中的料腔相通，陰極的圓筒體上端呈喇叭口狀，喇叭口的外沿有旋流槽，上爐體連接在下爐體的上端，陽極設(shè)置在上爐體內(nèi)，陽極的軸向中心有通孔，陽極軸向中心的通孔構(gòu)成壓縮孔道，陽極的回轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)壁體內(nèi)有冷卻水套，陽極下部的端頭呈V形環(huán)面，陽極下部的V形環(huán)面伸入到陰極上端的喇叭口內(nèi)并有間隙，頂蓋設(shè)置在陽極和上爐體的上端面，在頂蓋上有合成氣輸出接口。該種方案的氣化爐都可使常規(guī)氣化、合成氣重整與廢渣熔融在一個氣化爐內(nèi)完成，利用垃圾自身熱值先進(jìn)行常規(guī)氣化。氣化與等離子熔融處理技術(shù)的結(jié)合使得在對垃圾的有機(jī)成分加以利用的同時，可以對無機(jī)成分進(jìn)行穩(wěn)定化無害化處理和資源化利用，從而根本上解決了二噁英和重金屬等二次污染問題，有著廣闊的發(fā)展前景。
[0005]然而現(xiàn)階段的等離子垃圾氣化技術(shù)尚有許多不足之處。首先，用等離子體炬直接氣化垃圾需要極大地功率，其耗電率可到其產(chǎn)電力的30%?40%，由于耗電過高導(dǎo)致運(yùn)營成本大大增加，使其不具備商業(yè)運(yùn)行的價值。其二，該方法氣化垃圾，后續(xù)氣體凈化過程還需加二噁英處理裝置，增加了先期的一次性投入，使其設(shè)備成本大幅提高。第三，使用等離子體炬直接氣化垃圾，由于其溫度場分布不均，使垃圾不能完全被高溫處理，排出的廢渣中會有大量的二噁英和其他有害物質(zhì)，致使其廢渣的處理又成為一道難題。
【實用新型內(nèi)容】
[0006]本實用新型針對現(xiàn)有等離子氣化技術(shù)存在的缺陷和不足，提供了一種套筒式等離子氣化反應(yīng)爐及其氣化工藝，利用等離子體炬作為高品質(zhì)外熱源將生活垃圾熱解氣化后產(chǎn)生的灰渣熔融，并利用氣化后產(chǎn)生的高溫合成氣的顯熱去干燥生活垃圾；干燥產(chǎn)生的水蒸汽可作為垃圾熱解氣化或灰渣熔融氣化的高溫氣化劑，有效的實現(xiàn)了垃圾熱能的綜合利用，去除了生活垃圾在熱解氣化過程中可能產(chǎn)生的所有有害物質(zhì)，降低了垃圾等離子氣化的一次性投入成本及運(yùn)營成本，并使合成氣更加純凈。
[0007]本實用新型的技術(shù)方案如下:
[0008]—種套筒式等離子氣化反應(yīng)爐，其特征在于:包括垃圾上料裝置、垃圾干燥筒、熱解氣化反應(yīng)室、灰渣熔融室，垃圾干燥筒是橫置于熱解氣化反應(yīng)室內(nèi)部上方的圓柱形狀耐高溫的不銹鋼圓筒，垃圾干燥筒的左側(cè)端部位于熱解氣化反應(yīng)室爐體的外部，垃圾干燥筒的左邊端部與垃圾上料裝置的料斗底部連接，垃圾干燥筒底部右側(cè)開設(shè)有垃圾排出口 ；所述熱解氣化反應(yīng)室在縱向上分為上部的半圓拱形結(jié)構(gòu)、中部的安裝垃圾干燥筒的結(jié)構(gòu)和下部的熱解燃燒室，熱解燃燒室的底部設(shè)置有爐排，爐排采用帶式鏈條爐排供給干燥后的垃圾，熱解氣化反應(yīng)室的左側(cè)底部與灰渣熔融室連通；灰渣熔融室為圓筒狀，在灰渣熔融室上均勻布置有處于同一水平面的多個等離子體炬安裝口，等離子體炬安裝口均安裝有等離子體炬，等離子體炬安裝口的中心線與灰渣熔融室的垂直中心線之間的夾角為γ角，γ角為50-70°，等離子體炬安裝口的中心線與灰渣熔融室的水平中心線的夾角為δ角，δ角為30-50° ;灰渣熔融室上均勻布置有處于另同一水平面的多個空氣入口，空氣入口的中心線與灰渣熔融室的垂直中心線之間的夾角為ε角，ε角為50-70°，空氣入口的中心線與灰渣熔融室的水平中心線平行；所述空氣入口高于等離子體炬安裝口。
[0009]所述垃圾干燥筒的右側(cè)端部的上端安裝有水蒸汽排出管，在垃圾干燥筒軸線下方處開設(shè)螺旋給料器軸孔。
[0010]所述垃圾干燥筒內(nèi)采用螺旋給料器輸送垃圾，螺旋給料器整體偏心布置于垃圾干燥筒內(nèi)，螺旋給料器的中心軸的兩端采用軸封和滑動軸承固定于垃圾干燥筒的兩個端面上，右端的軸頭加密封蓋密封，左端位于垃圾干燥筒外部的軸頭與電機(jī)連接，由變頻器根據(jù)需要控制螺旋給料器的轉(zhuǎn)速。螺旋給料器采用耐高溫的不銹鋼制成。
[0011]所述垃圾上料裝置包括垃圾料倉、料斗和防火門，料斗設(shè)在垃圾干燥筒外壁的上端，料斗的進(jìn)料口為矩形，防火門設(shè)置于垃圾料倉和料斗的連接處。所述料斗的兩側(cè)垂直于垃圾干燥筒的軸線，另兩側(cè)向內(nèi)收縮一定的角度，可以使垃圾靠自身重力滑向螺旋給料器。所述垃圾料倉置于料斗的上部，為圓筒形。給料時，垃圾通過給料器落入到垃圾料斗內(nèi)的垃圾推入到垃圾干燥筒內(nèi)，并通過防火門與垃圾料倉隔離。防火門在給料器收回時保持關(guān)閉狀態(tài)，關(guān)閉防火門可使垃圾干燥筒與外界隔開。
[0012]所述熱解氣化反應(yīng)室包括外殼、保溫層和內(nèi)壁，外殼為碳鋼鋼板制成，保溫層位于外殼和內(nèi)壁之間，內(nèi)壁為耐火磚。
[0013]所述半圓拱形結(jié)構(gòu)頂部的一側(cè)設(shè)有垂直的熱煙氣排出口，內(nèi)壁耐火磚和保溫層可以以減少熱量的損失。頂部設(shè)計成拱形可保證熱煙氣匯集到頂部并順利從煙氣排出管排出。
[0014]所述灰渣熔融室從內(nèi)至外依次包括整體澆注的耐高溫剛玉襯里、整體澆筑的耐火磚、保溫層、殼體，所述殼體可采用鋼材質(zhì)?；以廴谑业臍んw上部與熱解氣化反應(yīng)室的底部殼體焊接連接。
[0015]所述灰渣熔融室的底部為錐狀結(jié)構(gòu)，以方便收集垃圾熔渣，錐狀結(jié)構(gòu)的錐角為ε，ε 為 130-150。ο
[0016]所述灰渣熔融室的錐狀結(jié)構(gòu)的底部開有一排渣口，排渣口為一窄長的喉部通道，喉部通道為一錐形管，錐形管的錐角α為6-10°。所述排渣口包括內(nèi)壁和外壁，內(nèi)壁為耐火剛玉襯里，外壁為耐火襯里和鋼板。
[0017]所述排渣口的錐形管上端管口處安裝有排液蓋，排液蓋用耐高溫的高玉整體制作；所述排液蓋上對稱設(shè)置有若干個孔徑為10_20mm的排液孔。
[0018]本實用新型的氣化工藝過程為:
[0019]1、未經(jīng)分揀的垃圾裝入到垃圾上料裝置的料倉中，經(jīng)料倉下落至螺旋給料器，通過螺旋給料器將落入到料斗的垃圾緩慢推入到