[发明专利]一种有机废弃物的气化方法及专用气化炉

说明书

技术领域

本发明属于有机废弃物气化处理技术领域，涉及一种有机废弃物的气化方法及专用气化炉。

背景技术

固体燃料的气化过程是一个热化学过程。它是以固体燃料（煤或焦炭等）为原料，以氧气（空气、富氧或纯氧）、水蒸气或氢气等作为气化剂（或称气化介质），在高温条件下通过化学反应将固体燃料转化为气体燃料的过程。气化时所得到的可燃气体称为气化煤气，其有效成分包括一氧化碳、氢气及甲烷等。气化煤气可用作城市燃气、工业燃气和化工原料气。

气化技术以煤气化最为典型，煤的气化过程是在煤气发生炉（又称气化炉）中进行的。气化炉内原料层大致可以分为炉渣层、氧化层、还原层、干馏层和干燥层，其技术原理为将碳氧化时放出的热量作为水蒸气气化的热源，以此实现气化原料的气化。气化过程有逆流操作和顺流操作，前者气化原料由上部加料装置装入炉膛，原料层及炉渣层由下部炉栅支撑，气化剂由下部送风口进入，经炉栅均匀分配，与原料层接触而发生气化反应，产生的气化煤气由原料层上方引出，残存的炉渣由下部灰盘排出；后者气化剂由炉体上部送入，煤气自下部引出。

有机废弃物（城市生活垃圾、有机工业垃圾、污泥和秸秆等）的处置应以资源化、减量化、无害化为原则。将有机废弃物利用焚烧炉焚烧（在燃烧室合理布置换热装置能够得到热风、蒸汽或热水等），虽然能够实现资源化和减量化，但可能会产生少量的二噁英，正是由于二噁英的存在，极大阻碍与限制了焚烧炉的推广与应用；气化技术由于具有还原性气氛而具有显著抑制二噁英的特点，并可产生出高品位燃气产品，特别适合于对有机废弃物的处理，目前正受到业界的普遍青睐。

有机废弃物如城市生活垃圾的组成可能较为复杂、含水率可能较高、热值可能较低，有试验直接依靠气化炉的氧化层燃烧供热，但气化极不稳定、燃气品质极差，在业界未有成功运行报道；有试验先将气化原料造粒烘干后制成垃圾衍生燃料即燃料棒（简称RDF，形状与热值等尽可能接近煤）再应用于气化炉，气化炉的运行得到明显改善，但RDF工艺成本极高且难以稳定运行，使该技术未能得到进一步推广应用；有试验将原料与煤或焦炭一起掺混送往气化炉气化，虽然气化炉能够稳定运行，但首先由于需要添加辅助燃料而造成建厂成本高、运行成本高和维护成本高等，其次由于原料差异性大、排渣含碳量高和热效率低等问题，市场认可度较低，较难推广应用。

有试验在气化炉的氧化段增加辅助燃气或燃油燃烧器（一种直热装置），在炉温低时自动开启燃烧器补充热量，气化炉能够稳定运行，但是大量的烟气混入燃气中，造成燃气热值偏低，甚至无法应用而只能设置二燃室将其燃烧掉，且二燃室需要额外消耗燃油等高品位能源以维持炉温，造成尾气净化工艺复杂庞大，运行成本过高。这样的工艺，产品为在二燃室换热得到的蒸汽或热水，而不能供应合格燃气，造成系统相比较焚烧的优越性极大降低，二噁英的控制也不够理想。

有试验在气化炉的氧化段增加等离子发生装置（一种直热装置），依靠等离子加热气化原料，气化强度高而稳定，气化炉能够稳定运行，燃气品质好，但是存在电耗高、气化炉造价高、维护成本高等缺点，难以推广应用于一般原料的处理，而只能作为危废等特殊原料的处置工具，规模小、适应面窄。

发明内容

本发明的目的是针对现有气化技术的不足，提供一种燃气有效成分高、气化原料适应性强、能耗低、维护成本低、二次污染少的有机废弃物的气化方法及专用气化炉，适用于有机废弃物如城市生活垃圾的气化处理。

本发明方法具体是：

步骤(1).将气化原料通过进料机构送入气化炉上部或顶部的进料口；

所述的气化原料包括煤、焦炭、城市生活垃圾、有机工业垃圾、养殖业废弃物、污泥、秸秆中的一种或多种的混合物；

所述的进料机构为密闭进料机构，采用锁气加料斗、液压推杆进料机或螺旋输送机。

步骤(2).通过搅拌装置将送入到气化炉上部的气化原料均匀分布在气化炉的内部；

所述的搅拌装置为气化炉上部竖直设置的搅拌棒、气化炉内水平设置的搅拌棒中的一种或两种的组合；所述的搅拌棒设置在气化炉进料口的下方，气化炉上部竖直设置的搅拌棒的形状为一字形、十字形或伞形，气化炉内水平设置的搅拌棒的形状为螺旋形或耙齿形。

步骤(3).利用设置在气化炉炉体中部的间热装置对气化炉上部和中部的气化原料进行加热，使气化原料干燥、部分干馏和部分气化；