[实用新型]双级等离子体高温气化设备

说明书

技术领域

本实用新型涉及对可燃物料进行高温气化处理的设备，具体地指一种双级等离子体高温气化设备。

技术背景

随着人口的自然增长和经济的持续发展，作为主要能源来源的常规优质化石燃料却在迅速地减少，导致我国乃至世界都存在长期而巨大的能源需求和供应压力。面对全球一体化的大趋势，我国高耗能、低能效的经济将面临如何在国际竞争中求得生存和发展的严峻考验。在燃煤、生物质、城市固体废物(MSW)等可燃原料的利用问题上，节能降耗已成为促进国家经济、社会可持续发展的最重要和最有效的手段之一。

与可燃物料燃烧获取能源这种相对落后的低级利用形态相比，可燃物料气化所获得的合成气具有更高的价值，其用途也更为广泛。在可燃物料气化技术中，高热值的燃煤气化技术早在二十世纪五十年代就在国外实现了工业化生产，至今已成功开发出了对煤种适用性广、气化压力高、气化效率高、污染少的各种煤气化工艺，其中具有代表性的有固定床气化工艺、流化床气化工艺和气流床气化工艺等。固定床气化工艺采用气-固逆流接触方式，燃料从气化炉顶部加入，气化剂从气化炉底部进入，产生的煤气从炉顶引出，固态或液态灰渣则从炉底排出。流化床气化工艺采用气-固混流接触方式，燃料从气化炉下部给入，气化剂从气化炉底部和下部加入，产生的初煤气由气化炉上部引入气-固分离器分离，产生的灰渣则由炉底排渣管排出。气流床气化工艺采用气-固顺流接触方式，气化剂和燃料同时送入气化炉进行反应，产生的初合成气与灰渣同时排出气化炉。多年的实践证实这些气化工艺对燃煤的气化具有良好的效果，但由于其对燃料的水份、灰份、挥发份以及灰熔点很敏感，同一种气化工艺大都只能适应一种燃料或物理化学性质很相近的燃料，故其应用受到了很大的限制。

生物质和城市固体废物(MSW)等低热值燃料的气化技术则是本世纪出现的一种新能源技术，至今也有了较快的发展，尤其是欧洲和美洲对生物质气化发电技术进行了大量的研究，并取得了相当的成果。近年来，国内很多高等院校和科研院对此也投入了大量的精力，并采用固定床或流化床气化工艺对生物质等低热值燃料进行了大量的气化试验。然而试验结果并不理想，其碳转化率低、气化效率低、合成气有效成份(CO+H₂)的比例低、合成气热值低且不稳定、焦油含量高等的缺陷十分突出。

究其缘由，一方面是因为如前所述的现有固定床或流化床气化炉对燃料的适应性较差、一种气化炉只能适应一种燃料，导致其运行的稳定性较差，碳转化率较低。另一方面是因为生物质和城市固体废物(MSW)等的成份和热值随着收集渠道、季节、气候等自然因素的变化极不稳定，对气化工艺中各项参数的控制要求也很高，而现有固定床或流化床气化炉的气化温度一般在800～1200℃之间，合成气的出口温度一般在500～800℃之间，最高的出口温度也不会超过1000℃，而在该温度区间内的低热值燃料将大量产生焦油，这是气化工艺最难净化的产物之一，焦油过多可造成管道堵塞和设备污染，导致设备难以连续稳定运行，给合成气的后续工业利用带来极大的困难。同时，由于排渣温度低，只能采用固态排渣，气化炉的碳转化率也较低。故对于生物质和城市固体废物(MSW)、市政污泥、劣质煤等的气化，目前国内外尚没有成功商业利用的业绩，特别是生物质燃料的气化利用尚处于研究试验阶段。

发明内容

本实用新型的目的就是要提供一种燃料适应性好、气化效率高、合成气中焦油成份少、有效成份高的双级等离子体高温气化设备。

为实现上述目的，本实用新型所设计的双级等离子体高温气化设备，主要由气化炉、气固分离器和除焦油器三部分构成。其中：

所述气化炉具有一个气化炉壳体，气化炉壳体的顶部或上部侧壁上设置有给料装置，通过给料装置可在气化炉壳体的底部铺设焦炭床层、在焦炭床层的上面铺设燃料床层；气化炉壳体的下部侧壁上设置有一级等离子炬和一次氧化剂喷嘴，一级等离子炬位于焦炭床层与燃料床层的结合处，一次氧化剂喷嘴位于一级等离子炬的上方；气化炉壳体的顶部或上部侧壁上还设置有合成气输出通道；气化炉壳体的底部设有熔渣排出装置。

所述气固分离器具有一个旋风分离筒体，旋风分离筒体的上部气体进口与合成气输出通道相连，旋风分离筒体的下部颗粒料出口通过回料管与气化炉壳体的下部返料口相连。

所述除焦油器具有一个裂解反应壳体，裂解反应壳体的壳壁上设置有二级等离子炬和二次氧化剂喷嘴，裂解反应壳体的进气端与旋风分离筒体的上部气体出口相连。

进一步地，所述一级等离子炬设置有2～6个，沿周向均布在气化炉壳体的下部侧壁上。