一種用于城市生活垃圾的等離子氣化反應(yīng)器的制造方法
【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)廢棄物的氣化制氣裝置及工藝，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用于城市生活垃圾的等離子氣化反應(yīng)器。
【背景技術(shù)】
[0002]伴隨著全球經(jīng)濟的持續(xù)增長和城市化進程的加速，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經(jīng)濟和生態(tài)環(huán)境達到可持續(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，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)面與進料系統(tǒng)相連，側(cè)面還設(shè)有進氣口，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。該方案的氣化爐可使常規(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行常規(guī)氣化。而且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成分加以利用的同時，可以對無機成分進行穩(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)致運營成本大大增加，使其不具備商業(yè)運行的價值。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。第四，現(xiàn)有垃圾等離子氣化爐爐型相對簡單，由于等離子氣化爐中溫度分布極為不均，等離子炬所在區(qū)域溫度較高，使得爐膛受熱不均，易發(fā)生破裂。而且耐火材料整體澆注，也使氣化室爐膛更換極為困難。此外，現(xiàn)有爐膛結(jié)構(gòu)不利于反應(yīng)過程的優(yōu)化，使氣化爐膛空間利用率低。
【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，提供一種用于城市生活垃圾的等離子氣化反應(yīng)器，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，并將氣化后的合成氣重整，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]一種用于城市生活垃圾的等離子氣化反應(yīng)器，其特征在于:包括從上至下依次連接的上部封頭、中間的熱解氣化反應(yīng)室、下部的灰渣熔融室和底部封頭，整體呈一段式結(jié)構(gòu)，水平方向的截面呈圓形；所述熱解氣化反應(yīng)室的側(cè)壁上端位置處設(shè)置有一垃圾入口 ；所述灰渣熔融室的側(cè)壁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β角，β角的范圍為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之間的夾角為γ角，γ角的范圍為30-50° ;所述灰渣熔融室的側(cè)壁上還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角的范圍為50-70°，空氣入口的中心線與灰渣熔融室的水平中心線平行；所述空氣入口在垂直方向上高于等離子體炬安裝口。
[0009]所述上部封頭為錐形封頭，頂部開有合成氣出口，合成氣出口安裝于上部封頭的頂部中心處；所述上部封頭的錐角為α，α的范圍為80-90°，上部封頭的內(nèi)壁為整體饒筑的耐火襯里。
[0010]所述熱解氣化反應(yīng)室的垃圾入口為一窄長的喉部通道，垃圾入口的內(nèi)壁為耐火襯里。
[0011]所述熱解氣化反應(yīng)室的側(cè)壁上還安裝有一系列的溫度測口和壓力測口，溫度測口的中心線、壓力測口的中心線均與中間熱解氣化反應(yīng)室的垂直中心線垂直。
[0012]所述熱解氣化反應(yīng)室從內(nèi)至外依次包括內(nèi)壁、殼體和保溫層，內(nèi)壁為整體澆注的耐火襯里，保溫層位于內(nèi)壁和殼體之間。
[0013]所述灰渣熔融室從內(nèi)至外依次包括剛玉內(nèi)襯、內(nèi)壁、殼體和保溫層，剛玉內(nèi)襯為多塊可拆卸的剛玉內(nèi)襯塊拼接而成，內(nèi)壁為整體澆注的耐火襯里，保溫層位于內(nèi)壁和殼體之間。剛玉內(nèi)襯由分塊組成，以便于拆卸更換，還可有效解決整體澆注導(dǎo)致的受熱不均，易破裂等問題。
[0014]所述底部封頭的底部開有一排渣口，排渣口為一窄長的喉部通道，排渣口的內(nèi)壁為耐火剛玉襯里，排渣口的外壁為耐火襯里和鋼板，喉部通道為一錐形管，錐形管的錐角α為 6-10。 ο
[0015]所述排渣口的上部安裝有排液蓋，排液蓋用耐高溫的高玉整體制作；排液蓋上對稱的開有若干孔徑為10-20mm的排液孔。
[0016]所述上部封頭與熱解氣化反應(yīng)室的殼體之間通過法蘭連接，熱解氣化反應(yīng)室的殼體與灰渣熔融室的殼體之間通過焊接連接，灰渣熔融室的殼體下部與底部封頭的殼體通過法蘭連接。
[0017]所述等離子氣化反應(yīng)器的殼體均為鋼板材質(zhì)。
[0018]其氣化工藝過程如下:
[0019]1、生活垃圾自熱解氣化反應(yīng)室的側(cè)壁上的垃圾入口進入到熱解氣化反應(yīng)室內(nèi)，與自灰渣熔融室內(nèi)反應(yīng)來的高溫合成氣進行換熱；生活垃圾垃圾在熱解氣化反應(yīng)室內(nèi)自上而下依次進行干燥、熱解氣化反應(yīng)；
[0020]其中，干燥、熱解氣化反應(yīng)所需要的熱源由灰渣熔融室內(nèi)的灰渣及部分垃圾熱解氣化、燃燒產(chǎn)生的高溫合成氣體提供；
[0021]2、經(jīng)熱解氣化后產(chǎn)生的固體殘渣和未完全反應(yīng)的生活垃圾進入到灰渣熔融室；在灰渣熔融室內(nèi)固體殘渣和未完全反應(yīng)的生活垃圾在等離子體炬提供的高溫?zé)嵩聪逻M一步發(fā)生熱解氣化反應(yīng)；
[0022]在灰渣熔融室未反應(yīng)的殘?zhí)康娜急M所需要的空氣通過空氣入口補充；燃盡后剩余的爐渣經(jīng)熔融等離子炬提供的高溫進行熔融，并通過高溫將爐渣中未反應(yīng)的有機物及有害物質(zhì)再次氣化，并除掉爐渣中的二噁英和呋喃，最后成為熔融狀態(tài)的無機物和金屬通過排渣口上的排液孔排出等離子氣化反應(yīng)器。
[0023]灰渣熔融室二次氣化及燃盡產(chǎn)生的合成氣與中間熱解氣化反應(yīng)室產(chǎn)生的合成氣通過合成氣出口排出反應(yīng)器進入到后續(xù)的合成氣利用系統(tǒng)。
[0024]本實用新型的有益效果和優(yōu)點如下:
[0025](I)本實用新型采用一段式整體爐膛結(jié)構(gòu)，爐膛內(nèi)壁由耐火材料分段澆筑成形，其中灰渣熔融室還設(shè)置有可更換的高密度的剛玉內(nèi)襯，剛玉內(nèi)襯由分塊組成，以便于拆卸更換，還可有效解決整體澆注導(dǎo)致的爐膛受熱不均、易破裂的問題，而且便于更換氣化室底部爐膛。
[0026](2)本實用新型采用側(cè)部進料、上部排氣、底部排渣結(jié)構(gòu)使垃圾氣化過程中的有毒有害氣體在重整反應(yīng)室去除掉、熱解氣化后產(chǎn)生的灰渣經(jīng)氣化熔融室被等離子炬產(chǎn)生的高溫熔融變成無害的玻璃態(tài)熔渣，徹底的解決了垃圾焚燒處理過程中有害氣體排放與灰渣需再處理的問題。
[0027](3)本實用新型利用垃圾自身的熱值進行缺氧燃燒熱解氣化，之后對其產(chǎn)生的爐渣進行等離子高溫處理，這樣避免了等離子高溫直接對垃圾進行熱解氣化，大大降低了耗電功率。
【附圖說明】
[0028]圖1為本實用新型的縱向剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029]圖2為圖1中的A-A截面剖視示意圖；
[0030]圖3為圖1中的B-B截面剖視示意圖；
[0031]圖4為圖1中的I局部放大意圖。
[0032]其中，附圖標(biāo)記為:1垃圾入口，2中間熱解氣化反應(yīng)室，2-1耐火襯里，2-2殼體，
2-3保溫層，2-4溫度測口，2-5壓力測口，3下部灰渣熔融室，3-1剛玉內(nèi)襯，3_2耐火襯里，
3-3保溫層，3-4殼體，3-5等離子體炬安裝口，3-6空氣入口，4排渣口，4-1耐火剛玉襯里，
4-2耐火襯里，4-3鋼板，4-4排液蓋，4-5排液孔，5上部封頭，5-1合成氣出口，5-2耐火襯里，6法蘭，7底部封頭，8法蘭。
【具體實施方式】
[0033]下面結(jié)合附圖與【具體實施方式】對本實用新型作進一步詳細(xì)描述:
[0034]如圖1-4所示，一種用于城市