[发明专利]流化床等离子气化垃圾装备及其气化工艺

权利要求书

1.一种流化床气化垃圾装备，包括上料系统，气化炉，回料系统，排渣系统，旋风分离器，冷却塔，吸附塔，布袋式除尘装置，除硫装置，水环压缩机，汽水分离器，储气分气缸，以及装备控制系统，其特征在于：

还包括急冷系统，其位于旋风分离器和冷却塔之间，包括急冷式余热锅炉和急冷塔；所述急冷式余热锅炉内部设有列管式换热器，顶部设有流态化石英砂喷射装置；所述急冷塔内部设有1个以上用于喷出石灰水水雾的喷头；

所述气化炉为等离子气化流化床，包括流化床气化炉，并在流化床顶部排烟口处设置等离子体炬，所述等离子体矩焰心温度达到3000℃以上；

所述流化床气化炉包括炉墙和布风板；所述炉墙由三层结构组成，里层为刚玉浇注料层，中间层为轻质保温浇注料，外层为硅酸铝纤维板保温层；炉膛温度为600-900℃，炉墙外表面温度为40-60℃；

所述排渣系统尾部设有灰渣等离子处理仓，所述灰渣等离子处理仓安装于振动筛尾部，其等离子体矩焰心温度达到3000℃以上；

所述吸附塔为活性炭装置，用以喷射出活性炭粉末。

2.如权利要求1所述的流化床气化垃圾装备，其特征在于：

所述流化床气化炉的炉墙里层为铬刚玉浇注料层。

3.一种如权利要求1所述的流化床气化垃圾装备的气化工艺，包括如下步骤：

(a)混合气体生成

首先流化床炉内床料进行预热，使用油枪直接加温床料，当床料加温至600-900℃时，开始送风，送风温度高于300℃，将床料吹起，布风板外围风压大，中心风压小，使床料在流化床内部形成内循环，之后开始送入原料进行气化；

生活垃圾经预处理作为原料由自动上料系统送入炉内气化，进入炉内后与床料一起进行内循环，并由床料加温至600-900℃，气化过程为缺氧燃烧，供气量为完全燃烧的28-30％，反应过程中释放出大量的混合气，包括CO、H₂、CH₄、C₂H₆、CnHm、N₂、CO₂，与此同时在炉内形成的内循环的顶部送入一定量的蒸汽，使烟气中未反应完全的C与蒸汽再次发生还原反应，生成CO和H₂；

所产生的混合气体由流化床顶部的排烟口流出，在此经等离子体炬加温至1000℃以上，在这个过程中烟气中所含的焦油重组为CO和H₂，并部分消灭随烟气飞出的灰渣表面的二噁英，之后混合气体沿切向进入旋风分离器；

在此过程中，所发生的主要化学反应如下：

C+O₂→CO₂+393.8MJ/kmol

2C+O₂→2CO+231.4MJ/kmol

C+H₂O→CO+H₂-131.5MJ/kmol

C+2H₂O→CO₂+2H₂-90.0MJ/kmol

C+CO₂→2CO-162.4MJ/kmol

C+2H₂→CH₄+74.9MJ/kmol

CO+H₂O→CO₂+H₂+41.0MJ/kmol

焦油分解的化学式如下：

C₁₀H₈+10H₂O＝10CO+14H₂

C₁₀H₈+20H₂O＝10CO₂+24H₂

C₁₀H₈+10H₂O＝2CO+4CO₂+6H₂+4CH₄

(b)排渣与返料

在混合气体产生的过程中，在流化床气化炉内部循环反应完全的灰渣会由四周的排渣口排出，进入冷渣器，由冷渣器内的绞龙将其送出并降温至200℃以下，之后进入振动筛，灰渣直径大于3mm的留在振动筛顶部，由输送机送至灰渣等离子处理仓，经等离子体炬的高温处理，部分消灭表面吸附的二噁英之后，送至灰场；灰渣直径小于3mm的落至振动筛底部由输送机送至返料提升机，再由提升机送入返料器，当返料器中的灰渣积累到一定数量时，阀门开启，将灰渣重新送入炉内，进行进一步的反应；

(c)燃气的净化与过滤

所述自切向进入旋风分离器的混合气体，其中的大颗粒粉尘被离心力分离出来在旋风分离器底部积累，随之混合气体由旋风分离器顶部排出进入急冷式余热锅炉，进行急冷和换热，使混合气体在0.4s内由800℃降至250℃，并置换出3T/h的蒸汽，之后混合气体进入急冷塔，急冷塔中喷出石灰水水雾，使混合气体在0.2s内由250℃降至180℃；在些过程中混合气体在0.6s内自800℃降至180℃，完全避过二噁英的重新聚合区间，同时用石灰水进行除硫除氯；其化学反应如下：

Ca(OH)₂+2HCl＝CaCl₂+2H₂O

Ca(OH)₂+H₂S＝CaS+2H₂O

从急冷塔流出的混合气体进入冷却塔，使温度降至常温，之后进入吸附塔，由喷射出的活性炭粉末吸附混合气体中的残留二噁英及粉尘；进而进入布袋除尘器，对气体中的二噁英及粉尘进一步处理，继而经除硫装置进行除硫，最后经气水分离器进行气水分离，最后得到纯净的混合气体由储气分气缸储存。