[发明专利]流化床等离子气化垃圾装备及其气化工艺

说明书

技术领域

本发明涉及生活垃圾等离子气化发电技术，尤其涉及一种等离子垃圾气化装备及其气化工艺。

背景技术

我国生活垃圾处理方式主要是填埋和焚烧。填埋不仅侵占大量土地，还污染地下水，是不得已而为之的选择。尽管如此，对于土地资源紧张的地区已没有多少场地可供填埋使用。焚烧法虽然减容比高，并能回收能量，但却因二噁英等污染问题遭到公众强烈反对：生活垃圾等废弃物在燃烧温度低于300～550℃时易产生二噁英；对于含氯塑料的焚烧过程中，焚烧温度低于800℃极易生成二噁英，二噁英毒性巨大，是氰化物的130倍，砒霜的900倍，有“世纪之毒”之称，尤其其具有分子链稳定的特点，在低于800℃时易重新聚合。鉴于此，现急需发展新一代的绿色环保、节能降耗的替代焚烧技术。

等离子体是物质第四态，具有许多异于固态、液态和气态的独特的物理化学性质，如温度和能量密度都很高、可导电和发光、化学性质活泼并能加强化学反应等，环保性能优良。等离子体废物处理技术始于1970年代初期，最初主要用于低放射性废物、化学武器和常规武器销毁，于1990年代进入民用。由于等离子体设备技术含量高，投资巨大，运行成本高，多用于销毁多氯联苯(PCBs)、POPs、废农药、焚烧飞灰和医疗废物等危险废物。近十年来，随着技术的发展，成本逐渐得到控制，且政府对垃圾处理问题的重视和公众环保意识的提高，等离子体处理生活垃圾的技术也逐渐成为国内外的研究热点。

目前全球从事等离子体废物处理技术研究的单位有二十余家，技术还处于商业化的门槛阶段，多数未达到实用化阶段。现阶段所使用的技术都是采用等离子体炬对垃圾进行直接的高温气化，通过电弧放电产生高达7000℃的等离子体，将垃圾加热至很高的温度，从而迅速有效地摧毁废物。可燃的有机成分充分裂解气化，转化成可燃性气体，可以用于发电或作为可燃气，一般称为“合成气”(主要成分是CO+H₂)。不可燃的无机成分经等离子体高温处理后成为无害的渣体。

但现阶段的等离子垃圾气化技术尚有许多不足之处：

首先，用等离子体炬直接气化垃圾需要极大地功率，其耗电率可达其产电能力的30％～45％，由于耗电过高导致运营成本大大增加，从而使其不具备商业运行的价值。

其二，现有的等离子体炬气化垃圾技术，并不能很好地解决二噁英的问题，如果仅仅使用等离子体炬配合后续的吸附塔以及布袋式除尘器，无法使二噁英含量真正低于国家标准。

第三，使用等离子体炬直接气化垃圾，由于其温度场分布不均，使垃圾不能完全被高温处理，排出的废渣中会有大量的二噁英和其他有害物质，致使其废渣的处理又成为一道难题。

另一方面，现有的气化炉多采用固定床，其气化效率低，通常只能达到50-60％，吞吐量小，通常只有0.5T/h，最大不超过3.6T/h。

发明内容

鉴于现有技术所存在的上述问题，本发明旨在公开一种流化床等离子气化垃圾装备及其气化工艺，具有绿色环保、节能降耗的特点。

本发明的技术解决方案是这样实现的：

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、流化床顶部的等离子体炬；

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℃；

所述流化床顶部的等离子体炬安装于流化床顶部排烟口处，所述等离子体矩焰心温度达到3000℃以上；

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。

进一步的，所述流化床气化炉的炉墙里层为铬刚玉浇注料层。

本发明进而公开了所述流化床气化垃圾装置的气化工艺，包括如下步骤：

(a)混合气体生成