[发明专利]有机固废热解-化学链重整制备清洁合成气装置及方法

说明书

本发明公开了一种有机固废热解‑化学链重整制备清洁合成气装置及方法，涉及环保及化学链应用技术领域，本装置包括电机、热解气管道、化学链重整区、热解气化区和焦炭燃烧区，化学链重整区设有蜂窝式反应器、两个氩气入口和空气出口，同时包括空气反应区和燃料反应区。热解气化区设有焦炭出口、有机固废入口、管口、炉排炉和石英挡板。焦炭燃烧区设有氩气入口、空气入口、斜板和竖直挡板。本发明的装置与传统的有机固废处理装置相比，不仅对有机固废进行了减量化、无害化和能源化的有效处置，同时实现了在处置过程中大大缩减了处置成本。另外，本装置还具有初期投资小，操作难度低等特点，适用于小处理量的场景。

技术领域

本发明涉及环保及化学链应用技术领域，具体涉及一种有机固废热解-化学链重整制备清洁合成气装置及方法。

背景技术

有机固体废物是指人们在生产和生活中产生的具有较高有机质含量的固态、半固态废弃物，随着经济的发展和人民生活水平的提高，有机固体废物(下称“有机固废”)产生量呈逐年增长趋势，如得不到妥善处理，将会对环境造成污染，并进一步威胁人体健康。

目前有机固废的主要处置方式包括卫生填埋、土地利用、建材利用和焚烧。大量研究表明，卫生填埋和土地利用这两种处置方式容易造成有机固废中有毒有害物质的泄露，从而对周围环境造成二次污染。由于有机固废通常富含重金属等成分，采用建材利用的处置方式所制成的建材性能强度较低，制作成本较高，而且出于对重金属浸出风险的考虑，固废建材的使用场景会受到一些限制。总体来看，焚烧技术似乎是实现有机固废减量化、无害化和稳定化的有效技术手段，但是有机固废焚烧过程中产生的含N/S/Cl以及重金属等污染物将对环境造成一定的污染，同时焚烧技术和对焚烧产生的污染物进行有效处理时投资大，占用资金周期长。

热解气化技术是指在无氧或者缺氧条件下，通过高温使有机物发生一系列的化学反应，产生H₂、CH₄、CO、C_nH_m等可燃性气体、焦油和焦炭的过程。大量研究表明，与焚烧技术相比，热解气化技术对有机固废处理后所产生的污染物较少，同时热解气化技术的处理成本远低于焚烧技术。但由于有机固废具有很高的挥发分，从而在热解气化过程中会产生一定量的焦油及N/S/Cl等污染物，造成一定的环境风险。

化学链重整(Chemical Looping Refoming,CLR)是一种新颖的重整技术(如图1所示)，通过固体载氧体(MeO)中的晶格氧在燃料反应器中将燃料氧化成CO、H₂等合成气，反应后的还原态载氧体(Me)在空气反应器中被空气重新氧化恢复晶格氧循环使用的过程。与焚烧技术相比，化学链重整技术避免了燃料与氧气的直接接触，同时将有机固废能源化使其发挥更大的作用。由于有机固废中常有成分复杂的灰分，所以载氧体在反应过程中可能会因为高温烧结和金属部位的氧化等原因而失去活性。因此，探寻一种初期投资少，污染物排放量低以及可将有机固废能源化的有机固废处置技术代替传统的有机固废处置技术，广泛运用于有机固废处置行业具有重要意义。

发明内容

针对现有技术中的不足，本发明提供一种有机固废热解-化学链重整制备清洁合成气装置及方法，其具有污染物排放量低、所产生的废气可以转化成可利用的合成气的特点。

为实现上述目的，本发明可以采用以下技术方案进行：

第一方面，本发明提供一种有机固废热解-化学链重整制备清洁合成气装置，其包括：

壳体；

设置在所述壳体上部的化学链重整区，所述化学链重整区设置有可绕所述壳体的轴心转动的蜂窝式反应器，所述蜂窝式反应器设有若干个通孔，至少部分所述通孔的孔壁面上布置有载氧体，所述化学链重整区的顶部分隔有空气反应区、燃料反应区、上过渡区域和下过渡区域，所述空气反应区、所述上过渡区域和所述下过渡区域的下方设置有扇形挡板；

设置在所述壳体中部的热解气化区；