[发明专利]等离子垃圾气化装备及其气化工艺

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。

然而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，使其不具备商业运行的价值。其二，该方法气化垃圾，后续气体净化过程还需加二噁英处理装置，增加了先期的一次性投入，使其设备成本大幅提高。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。

发明内容

鉴于现有技术所存在的上述严重问题，本发明旨在公开一种等离子垃圾气化装备及其气化工艺，其结构设计简单，能效利用合理，先期投入成本低，耗电率低，尤其可有效地去除气化过程中产生的二噁英等有害物质，增加减容比，变废为宝。

本发明的技术解决方案是这样实现的：

一种等离子垃圾气化装备，包括由输气管道相连接的气化反应室，蒸汽换热器和蒸汽缓冲罐，空气缓冲罐，冷却塔，除硫化氢喷淋器，水环压缩机，气水分离器，燃气储存罐，以及装备的控制系统，其特征在于：

还包括内外双旋风换热除尘器，所述内外双旋风换热除尘器为内外双层立式筒状的一体结构，上部为圆筒状，下部为倒圆台筒状，里层为旋风分离仓，外层为旋风换热仓；所述旋风分离仓自下而上分为集液区、旋风分离区和净化区，其燃气进气口和出气口分别经输气管道与蒸汽换热器的出气口及冷却塔的入气口相连接；所述旋风换热仓设置导流板，所述导流板为不锈钢板呈螺旋状焊接于所述旋风换热仓的内壁上，其水平宽度与所述换热仓的宽度相当；所述旋风换热仓下部设置冷空气进气口，上部设置热空气出气口；

所述气化反应室包括自动上料装置、自动点火装置、初级气化区和等离子反应区；

所述自动上料装置，位于初级气化区的顶部，包括两级闸板阀、一个料仓以及一个高低位料位监测器，所述料仓位于两级闸板阀之间，高低位料位检测器位于其料仓内部；

所述自动点火装置，位于所述初级气化区的反应室侧壁处，包括油枪、点火器和推进系统；