CN102827636B - 一种用生物质、城市废弃物制煤气的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用生物质、城市废弃物制煤气的方法，将A、B两台裂解制气炉的炉膛上段分别用气体管道连通，串联运行；生物质和废弃物作为原料从炉顶连续或间歇加入；由气化剂中的氧与裂解残碳反应提供裂解热能。本发明采用2个串联的裂解制气炉；用气化剂与原料裂解后所剩的残碳反应放出热量供裂解生物质和城市废弃物制煤气，具有不用外供热源高温裂解生物质和城市废弃物制煤气，并防止煤气带出原料的优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种用生物质和城市废弃物制煤气的方法。
背景技术
目前城市废弃物的处理是困扰我们的一大难题：其一是产生量大；其二是处理十分困难，而且花费大量的人力和物力。目前采用的焚烧方法因产生二噁英致癌物质而被叫停，而填埋方法对环境污染很大。同时，对生物质能开发利用的研究是我国可持续发展技术的重要内容之一，被列入我国21世纪发展议程，生物质能具有可再生性，低污染性，广泛分布性特点。如何利用这些富碳清洁的可再生资源是我国能源可持续发展的一个主要方向。利用城市废弃物、生物质为原料高温裂解制煤气的方法是很重要的方法之一。但是这些方法都有一个如何有效提供裂解所需的热量及如何处理气体带出物的问题。
发明内容
本发明的目的是针对背景技术中存在的缺点和问题加以改进和创新，提供一种不用外供热源高温裂解生物质和城市废弃物制煤气，并防止煤气带出原料的方法。
本发明采用的技术方案如下：一种用生物质、城市废弃物制煤气的方法，其特征在于：包括如下步骤：
⑵将生物质和废弃物作为原料从炉顶连续或间歇加入，A炉上行通入以纯氧或富氧空气加水蒸汽配成的气化剂，气化剂与裂解后的残碳反应放出热量，原料在高温下裂解产生煤气，与此同时从A炉炉底通入部分煤气；通入A炉的原煤气和新裂解的煤气混合从A炉炉上部出口管出来进入B炉后从上至下通过B炉的原料层，同时B炉下行通入的气化剂与残碳炉篦上的碳气化反应，气体的余热在下行的过程中蓄在炉下段的耐火球蓄热层中；
（3）当A炉炉温达950-1050℃时，转入B炉上行制气，B炉上行通入气化剂，与此同时从B炉炉底通入部分煤气；通入B炉的原煤气和新裂解的煤气混合从B炉炉上部出口管出来进入A炉后从上至下通过A炉的原料层，同时A炉下行通入气化剂与残碳炉篦上的碳气化反应，气体的余热在下行的过程中蓄在炉下段的耐火球蓄热层中；
⑷当B炉炉温达950-1050℃时，转入A炉上行制气，重复上述步骤⑵、（3）。
本发明各步骤中的时间由人工设定后电脑执行控制，采用的阀门是自身带油压活塞缸的座板阀，阀门活塞缸与油压机连接，阀门活塞由油压机油流推动的，油压机油流换向阀由电脑控制。
所述裂解制气炉采用长燃火焰发生器。
本发明的制气工艺详细说明如下：
（1）A炉上行通入气化剂：此气化剂中的氧上行与原料炉篦上的碳反应放出热量供炉上段裂解所需热量。与此同时从炉底通入部分煤气，通入此股煤气的目的是：
（2）每炉都设双层炉篦，上层炉篦为原料炉篦，此炉篦托住原料和颗大粒残碳，只让气体和小颗粒残碳通过；下层为残碳炉篦，此炉篦托住小颗粒残碳，只让灰渣和气体通过。
（3）A炉煤气上行，B炉即为煤气下行。B炉下行通入气化剂，气化剂中的氧与残碳炉篦上碳反应生成一氧化碳、二氧化碳。气体的余热在下行的过程中蓄在炉下段的蓄热层中。
（4）B炉上行通入气化剂：A炉上行通入气化剂结束后立刻转入B炉上行通入气化剂。其作用和原理同（1）A炉上行通入气化剂同。A炉下行通入气化剂，与（3）相同。
（5）用改变入炉气化剂的成份和量来调节炉内温度。增加气化剂中氧量，可提高炉温;减少氧量可降低炉温。增加气化剂中水蒸汽量可降低炉温，减少气化剂中水蒸汽量可提高炉温。
（6）设蓄热层回收气体带出的热量。
在炉下部设置的蓄热层是一层耐火球。它的作用是下行煤气加热耐火球，因而气体热量蓄于耐火球中，当炉底通入的煤气通过耐火球上行时，耐火球加热入炉煤气，煤气上行中将热量带给气化层。
（7）用气体带出裂解反应后的灰渣。
生物质裂解后剩下的灰渣为小颗粒粉状物，很容易被气流带走。因此本装置一般情况下不另设排渣装置，而让气体从炉底部带出。
（8）设旋风分离器扑捉气体带出的灰渣
旋风分离器由一圆柱体和一圆锥体组成。气体从圆柱体切线方向进入，气体在圆柱体内以螺旋方向旋转，由于重力和向心力的作用。灰渣被甩向筒壁 ，然后沿筒壁下滑而入锥斗，由锥斗下的灰渣锁间歇排出。分离了灰渣的气体由圆锥体中心引出。
（9）设余热锅炉回收气体余热。余热锅炉是一列管换热器，气体自上而下走管内，管间和蒸汽包构成水汽系统。气体中带的少量灰尘在下部聚集，由灰渣锁间歇排出。
（10）设置冷却洗涤除尘装置。
余热锅炉底部出来的气体温度约为120℃左右，并带有少量小颗粒粉尘，设止逆水封和冷却洗涤塔，气体由止逆水封进入塔下部，与自上而下的冷却水逆流接触，气体在被冷却过程的同时进一步得到了净化。净化后的气体被引入煤气鼓风机送入气柜。
（11）制气炉体设水夹套
为了防止在炉内反应高温区产生高温结焦挂炉现象，在炉高温段炉壁采用水夹套。水夹套与之相应的蒸汽包组成水夹套水汽系统。余热锅炉及水夹套产生的蒸汽用作制气的气化剂。多余蒸汽外供。
（12）炉气化剂分布器下部设长燃火炬。
为了保证入炉气化剂在任何温度情况下都能安全与碳发生气化反应，用专供稳定的氧气和煤气组成一个连续燃烧不灭的长燃火焰发生器。
（13）上述步骤中的各步时间由人工设定后电脑执行控制，采用的阀门是自身带油压活塞缸的座板阀，阀门活塞缸与油压机连接，阀门活塞由油压机油流推动的，油压机油流换向阀由电脑控制。
本发明采用2个串联的裂解制气炉；用气化剂与原料裂解后所剩的残碳反应放出热量供裂解生物质和城市废弃物制煤气，具有不用外供热源高温裂解生物质和城市废弃物制煤气，并防止煤气带出原料的优点。
附图说明
图1为本发明的工艺流程图；
图中：1、下料器；2、下料导筒；3、炉上部气体出口；4、炉体；5、物料炉篦; 6气化剂分布器；7、煤气进口；8、出口；9、炉水夹套；10、长燃火焰发生器；11、残碳炉篦; 12、蓄热耐火球层；13、炉水夹套蒸汽包；14水蒸汽进口阀；15、上行氧气进口阀；16、下行氧气进口阀；17、煤气进口阀；18、旋风分离器；19、旋风分离器排渣锁；20、下行煤气出口阀；21、上行煤气出口阀；22、余热锅炉；23、余热锅炉排渣锁；24、洗气塔；25、洗气塔上水阀；26、洗气塔排水水封；27、煤气鼓风机；28、部份煤气返回入口阀；29、煤气放空阀；30、煤气入气柜阀；31、煤气气柜。
具体实施方式
下面根据附图和具体实施方式对本发明作进一步说明：
本发明采用的方法包括以下步骤：
入炉原料：将可回收废弃物（金属、玻璃、混凝土等建筑废料除外）和生物质分别凉干至无可见水。切割成10-15mm的条块状，然后按比例混合成混合物料。
物料成份及热值如下表1：
| 名称 | 全水份 | CnHm | 固定碳 | 灰份 | 合计 |
| 质量（%） | 13.63 | 62.20 | 13.09 | 8.08 | 100 |
表1
入炉原料热值为22397kj/kg，粒度为10-15mm。
2，制气：
从图1可知，由加料器1向两炉内加一定高度的物料，正常开车时，开启两炉长燃火焰发生器10，保持A、B两炉长燃火焰燃烧正常不熄灭，用两炉长燃火焰燃烧气置换系统的设备管道和气柜。然后从A炉开始循环，应开的阀门是：氧气进口阀15A、水蒸汽进口阀14A、上行煤气出口阀21A、下行煤气出口阀20B、煤气进口阀17A。气化剂中的氧气入炉后与原料炉篦上的碳反应，放出热量。煤气鼓风机来向A炉返回的煤气入A炉下部，经过蓄热层12时被预热，通过气化反应层时进一步被加热，此高温气体（煤气和气化反应气混合气）在向上行中与原料接触，使原料裂解，裂解产生的气体与混合气合并一齐上升从A炉上部，从带有过滤装置的出口8出来经过21A煤气阀门而入炉B上部，混合气体所带物料被拦截在A炉内。气体从B炉上部向下通过料层。由14B水蒸汽阀和16B下行氧气进口阀加入B炉的气化剂与使B炉内在残碳炉篦11上的碳反应生成一氧化碳、二氧化碳和氢气。气体最后通过B炉蓄热层12，气体热量传给蓄热层，然后经旋风分离器18B分离灰尘后经下行煤气出口阀20B入余热锅炉22、洗气塔24、煤气鼓风机27、入煤气气柜31。
当A炉炉温达950-1050℃时，转入B炉上行制气。关下列阀门：氧气进口阀15A、下行氧气进口阀16B、上行煤气出口阀21A、下行煤气出口阀20B，煤气进口阀17A。与此同时应开的阀门：氧气进口阀15B、水蒸汽进口阀14 B、上行煤气出口阀21B、下行煤气出口阀20A、煤气进口阀17 B。氧气入B炉后与原料炉篦上的碳反应，放出热量。经煤气进口阀17 B返回的煤气入B炉下部，经过蓄热层12时被预热，通过气化反应层时进一步被加热，此高温气体（煤气和气化反应气混合气）在向上行中与原料接触，使原料裂解，裂解产生的气体与混合气合并一齐上升从B炉上部，从带有过滤装置的出口8出来经过21B煤气阀门而入炉A上部，混合气体所带物料被拦截在B炉内。气体从A炉上部向下通过料层。加入A炉的气化剂与使A炉内在残碳炉篦上的碳反应生成一氧化碳、二氧化碳和氢气。气体最后通炉蓄热层，气体热量传给蓄热层。然后经旋风分离器18A分离灰尘后经下行煤气出口阀20A入余热锅炉22、洗气塔24、煤气鼓风机27、入气柜31。
当B炉炉温达950-1050℃时，关下列阀门：氧气进口阀15B、上行煤气出口阀21B、下行煤气出口阀20A；煤气进口阀17B. 立即转入A炉循环。
每炉炉蓄热层出来的气体温度降至200℃左右。然后通过下行煤气出口阀20进入旋风分离器分离灰渣后进入余热锅炉22，气体温度降至120℃左右，然后洗气塔水封进入洗气塔24，经洗气塔24除尘降温，后入煤气鼓风机27，小部分返回，大部分送入煤气气柜31。
洗气塔开上水阀25常开、部份煤气返回入口阀28常开、煤气入气柜阀30常开，煤气鼓风机27常开。煤气放空阀29常关。
旋风分离器下部的灰渣由旋风分离器排渣锁排出。余热锅炉下部的灰尘由余热锅炉排渣锁排出。
炉运行正常后由手动转入计算机自动控制，系统正式投入运行。运行时系统保持压力4000Pa（表压）。洗气塔的水及残渣通过安全溢流水封排出，送去水处理系统，冷却沉淀后循环使用。
如前所述的原料，每100kg原料，制热值为11853kj/标准立方米的煤气180标准立方米，其CO+H2≥80％（干基）。.
本发明所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行的描述，并非对本发明构思和范围进行限定，在不脱离本发明设计思想的前提下，本领域中工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变型和改进，均应落入本发明的保护范围，本发明请求保护的技术内容，已经全部记载在权利要求书中。
Claims (3)
1.一种用生物质、城市废弃物制煤气的方法，其特征在于：包括如下步骤：
⑴将A、B两台结构完全相同的制气炉，相邻平行垂直地面安装，其炉上段用两根装有阀门的气体管道连通，每炉都设双层炉篦，上层炉篦为原料炉篦，下层为残碳炉篦，制气炉底部设有耐火球蓄热段，炉上段气体出口设过滤器；从煤气风机出口引出两条用阀门控制的煤气管分别与两炉下部连接；其中制气炉采用长燃火焰发生器，长燃火焰发生器安装在炉气化剂分布器的下部；
⑵将生物质和废弃物作为原料从炉顶连续或间歇加入，A炉上行通入以纯氧或富氧空气加水蒸汽配成的气化剂，气化剂与原料炉篦上的碳反应放出热量，原料在高温下裂解产生煤气，与此同时从A炉炉底通入部分煤气；通入A炉的原煤气和新裂解的煤气混合从A炉炉上部出口管出来进入B炉后从上至下通过B炉的原料层，同时B炉下行通入气化剂与残碳篦炉上的碳气化反应，气体的余热在下行的过程中蓄在炉下段的蓄热层中；
⑶当A炉炉温达950-1050℃时，转入B炉上行制气，B炉上行通入气化剂，与此同时从B炉炉底通入部分煤气；通入B炉的原煤气和新裂解的煤气混合从B炉炉上部出口管出来进入A炉后从上至下通过A炉的原料层，同时A炉下行通入气化剂与残碳篦炉上的碳气化反应，气体的余热在下行的过程中蓄在炉下段的蓄热层中；
⑷当B炉炉温达950-1050℃时，转入A炉上行制气，重复上述步骤⑵、⑶。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述各步骤中的时间由人工设定后电脑执行控制，采用的阀门是自身带油压活塞缸的座板阀，阀门活塞缸与油压机连接，阀门活塞由油压机油流推动的，油压机油流换向阀由电脑控制。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述裂解制气炉的高温段炉壁设水夹套，水夹套与之相应的蒸汽包组成水夹套水汽系统。
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| ASS | Succession or assignment of patent right |
Owner name: SHENZHEN LEBAITAI NEW ENERGY EQUIPMENT CO., LTD. Free format text: FORMER OWNER: CHENG PEISHENG Effective date: 20150720 |
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| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20150720 Address after: 518000 Guangdong city of Shenzhen province Futian District Lotus Street, Kamei Chihiroko garden podium 203-5 Patentee after: Shenzhen city Baitai new energy equipment Co.,Ltd. Address before: 414000 Hunan City, Yueyang province Yueyang Tower District Nanhu Avenue Municipal Drug Administration Patentee before: Cheng Peisheng |
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Granted publication date: 20140219 Termination date: 20210906 |
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