[实用新型]一种分段式有机固废气化系统

说明书

本实用新型涉及有机固废利用技术领域，尤其是一种分段式有机固废气化系统，包括燃烧反应器、固废烘焙区、热解反应炉、氧化还原炉、旋风除尘器、焦油催化反应器、热管换热器、空气分离器和燃气后续净化与压缩单元；燃烧反应器烟气出口与热解反应炉外炉的烟气入口相连通，热解反应炉外炉的烟气出口与固废烘焙区烟气入口相连；热解反应炉内部中央为热解气化反应区、底部设有布风板、下方设有气体燃烧室；热解反应炉的上部侧壁通过燃气管道与氧化还原炉的顶部相连，氧化还原炉上部为喉口部、中部为碳床，氧化还原炉下部设有炭仓；氧化还原炉炉体中部通过管道依次与旋风除尘器、焦油催化反应器、热管换热器、燃气后续净化与压缩单元、燃气储罐相连通。

技术领域

本实用新型涉及有机固废清洁利用技术领域，具体领域为一种分段式有机固废气化系统。

背景技术

(一)有机固废综合利用

固废分为有机固废和无机固废。有机固废是含碳元素的固废，广泛存在于生活、生产周围，最具有能源化应用的价值。其又分为绿色有机固废和危险有机固废，前者指未受到任何污染的有机固废，大多是一些生物质废物，如畜禽粪便、木材工业的副产品、来自市政污水处理厂的没有污染的新鲜污泥、食品生产过程中的废物等；后者指含有害物质对环境有污染的有机固废，如化工厂污水处理后污泥、医疗固废、工业废渣、塑料垃圾等。

无机固废是不含碳元素的无机盐等固废。

常规处理技术有焚烧与填埋两种方式，填埋需要占用大量土地，资源化水平极低，含有各种有毒有害物质，侵蚀、渗漏、污染地下水环境，以水土恶化、国土侵占、资源浪费为重大代价，形成不可逆的大范围生态系统长期污染，引发渗滤液、病原菌、恶性气体、重金属等问题，另外还存在因自生沼气导气困难而导致燃气爆炸等安全隐患。焚烧是有机固废处置中减量缩容效果较好的处置方案，我国一般采用循环流化床技术，该技术具有强烈的湍流、较长的气体停留、均匀的温度分布、能在相对较低的温度和较少的过剩空气下进行高效率的焚烧等特点，但废物需破碎及炉内压力损失较大造成动力消耗大。

热解是利用有机固废的热不稳定性，在无氧或缺氧条件下热分解成小分子的过程。完整的工艺过程分3个阶段：干燥、热解、气化。最终的产物是高品质的可燃热解气(CH₄、CO、CO₂、H₂等)及少量焦油和焦炭。以污泥为例，干燥阶段温度达到350～400℃，完成污泥中水分的蒸发；热解阶段温度达到570～770℃，完成高分子有机物裂解；气化阶段温度高于770℃，固态碳和液态有机物转变成稳定的气态氢、碳的氧化物、碳酸和CH₄。

除在系统启动时需要外加能源输入外，热值高的有机固废的热解工艺完全可以实现整个系统的能量自给。系统在稳定运行时，能量消耗小于能量产出，即实现能量平衡并富裕；热值低湿度大的有机固废，需要系统持续外加输入能量以支持热解工艺。

(二)有机固废气化脱焦

焦油问题是影响有机固废热解气化技术发展的瓶颈问题。焦油泛指存在的所有有机成分，包括气态烃类(C1-C4)和苯类化合物。焦油的存在不仅危害环境和人类健康，也对气化系统造成影响，降低原料气化效率，堵塞和腐蚀系统管道，影响后续产品的使用。

热解焦油的成分非常复杂，并且随着原料和气化过程的变化，它的组成也会发生变化。根据其化学、冷凝和溶解性，将焦油成分划分为以下五类：

焦油的去除与转化方法：

(1)物理法

物理法主要包含过滤、水洗、旋风除尘和静电除尘等方法，这些方法都是通过捕集固相和液相颗粒物质，从而去除产品气中的焦油和杂质。物理法的焦油去除率较高，但是其运行成本高，并且直接脱除焦油也会同时降低系统能量转化率，造成资源的浪费。

(2)非催化法