一种船用固废等离子气化熔融系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及一种船用固废等离子气化熔融系统，包括进料装置、等离子气化熔融室、气化燃烧室和烟气换热器，所述进料装置的输出端与等离子气化熔融室的进料口相连，所述等离子气化熔融室的合成气出口与气化燃烧室的合成气入口相连，所述气化燃烧室的烟气出口与烟气换热器的烟气入口相连；在所述等离子气化熔融室的侧壁上沿其周向均匀设置有一组等离子炬，所述等离子气化熔融室设有合成气循环回流装置，所述烟气换热器的预热空气出口通过预热空气管路与设置在进料装置外的外热式干燥装置相连。本发明专利技术的优点是有效抑制了二噁英和NO

【技术实现步骤摘要】
一种船用固废等离子气化熔融系统及方法


[0001]本专利技术属于船舶建造与焚烧
，涉及一种船用固废处理系统，具体涉及一种船用固废等离子气化熔融系统及方法，可以处理穿上多种混合废弃物。

技术介绍

[0002]据了解，船上生活垃圾的处理主要是采用焚烧的方式，传统的船用生活垃圾焚烧存在以下几点问题：一是传统船用生活垃圾焚烧炉需要消耗大量柴油等化石能源辅燃，比如中国专利CN2013103098789提供一种双燃烧室的船用焚烧炉燃烧系统，其中助燃剂就大量使用柴油，而化石燃料的燃烧一方面会增加烟气产生量，另一方面在化石能源告急的情形下，加剧了化石能源的紧缺情况。
[0003]二是根据MEPC 244
‑
66中内容显示，船用焚烧炉只对排放烟气温度，CO含量，排灰量，灰烬中未燃成分等进行规定，并没有对酸性气体，二噁英，重金属等进行规定。目前传统船用焚烧炉内的高温烟气经过空气混合降温后直接排放，并没有进行烟气净化。而船用焚烧炉的预热辅助燃油含硫量较高，辅助燃油和船上固废中的酸性气体、二噁英都会对大气产生二次污染。
[0004]三是传统船用生活垃圾焚烧炉的燃烧温度为850
°
～1000
°
C，燃烧时二噁英分解不完全，残碳和灰渣的燃烧也不完全，未燃尽组分约占据总量的10%。固废的燃烧性能较差，空气过量系数较大，一般为1.8～2.0，燃烧所产生的高温烟气直接混入2～5倍冷空气，会进一步增大烟气排放量。而可燃气体的清洁度和燃烧性能都优于固体垃圾直接焚烧。
[0005]等离子技术自1990年代进入民用后，关于等离子基础研究逐渐兴起。等离子体气化熔融通过引入热等离子体电弧以提高气化炉温度，等离子体气化中心温度可达6000℃，炉内均温1000～1600℃，炉内反应活性高，各类反应物完全裂解；有机物转化为合成气，无机物转变为玻璃体的灰渣。但是等离子技术一直没有在固危废处理工艺上得到广泛推广和应用，其主要原因是由于等离子矩的制造成本和能耗较高。同时由于船舶的特殊环境，船舶并不能存储气体，也不能采用等离子技术处理固体废弃物。

技术实现思路

[0006]本专利技术所要解决的技术问题是，克服现有技术的缺点，提供一种船用固废等离子气化熔融系统及方法，该系统通过将气化技术与等离子矩结合，只需消耗电源即可解决燃烧化石燃料问题，等离子矩提供高温缺氧环境，将有机物生成合成气，无机物熔融成玻璃体，并且缺氧可抑制酸性气体和二噁英的产生，合成气具有良好的燃烧性能，可进一步减少烟气排放量少和污染物浓度，再通过回收利用部分合成气可减少等离子炬的能耗。
[0007]为了解决以上技术问题，本专利技术提供一种船用固废等离子气化熔融系统，包括进料装置、等离子气化熔融室、气化燃烧室和烟气换热器，所述进料装置的输出端与等离子气化熔融室的进料口相连，所述等离子气化熔融室的合成气出口与气化燃烧室的合成气入口
相连，所述气化燃烧室的烟气出口与烟气换热器的烟气入口相连；在所述等离子气化熔融室的侧壁上沿其周向均匀设置有一组第一等离子炬，并且所述等离子气化熔融室设有合成气循环回流装置，所述烟气换热器的预热空气出口通过预热空气管路与设置在进料装置外的外热式干燥装置相连，通过部分可燃气燃烧释放热量来补充系统气化熔融需要的能耗。
[0008]本专利技术的系统将热解气化技术与等离子炬的高热能相结合，将船上固体废弃物先气化成可燃合成气，合成气再进行充分燃烧，灰渣和残碳在等离子炬高温作用下熔融，通过合成气回流和等离子炬提供本专利技术所需要的能耗，减少柴油等化石能源的消耗。热解气化需要在空气当量系数为0～0.3的缺氧环境下进行反应，缺氧环境可以有效抑制NO
X
的生成，等离子炬在高压下起弧释放热能，为气化熔融室提供1100
°
～1600
°
C高温。在此高温下，有机物裂解成可燃合成气，无机物熔融成玻璃体，二噁英在此高温下全部瞬间分解，灰渣热灼减小率远小于船用标准的10%。产生的合成气燃烧性能良好，空气过量系数较小，约为1.2～1.4，可在气化燃烧室充分燃烧。本系统的全部能耗来自电能，无化石能源消耗。
[0009]本专利技术的船用固废处理装置是以洁净处理为主要目的，回收部分合成气和高温烟气余热，其合成气热值高达6000～15000KJ/m3，因此可以通过高热值合成气的燃烧和高温烟气的余热的利用，减少等离子炬系统能耗。
[0010]本专利技术进一步优化的技术方案如下：进一步的，所述等离子气化熔融室分为气化区和灰渣熔融区两部分，所述进料装置、合成气循环回流装置设置在气化区，所述灰渣熔融区的底部设有排渣口。
[0011]上述结构中，等离子气化熔融室上部的合成气通过合成气循环回流装置，分为两部分，一部分回流到等离子气化熔融室的气化区，其中的CO、H2、CH4燃烧释放反应所需热量，能够减少热解气化所需电耗，而回流合成气中的水蒸气作为气化剂补充到气化区，相较于纯的空气作为气化剂，水蒸气无氮气带入，可以提高合成气的热值和纯度；另一部分合成气通入气化燃烧室进行二次完全燃烧。本专利技术的系统所需能耗来自等离子炬电加热和合成气部分燃烧热量，无需采用柴油、煤、天然气等其他辅助热源，减少了化石能源消耗和由此产生的烟气量。
[0012]进一步的，在所述灰渣熔融区与气化区之间的交接处倾斜安装有2～4个第一等离子炬，在所述气化区的侧壁上倾斜安装有2～4个一次空气入口。
[0013]上述结构中，第一等离子炬和一次空气入口均切向安装，使得空气和等离子炬电流充分混合，形成更好的气旋。
[0014]进一步的，所述第一等离子炬、一次空气入口的倾斜安装角度均为35
°
，并且所述第一等离子炬的输出功率为50～500KW，所述一次空气入口设有第一调节阀门。
[0015]进一步的，所述合成气循环回流装置包括合成气回流管，所述合成气回流管上设有比例流量阀，所述合成气回流管连接合成气回流泵，所述合成气回流管的进口与气化区的上部合成气出口相连，出口与气化区的下部合成气进口相连。
[0016]这样，气化区上部的部分合成气通过合成气回流管流向气化区下部进行氧化反应，以释放气化熔融需要的部分热量，并提供气化剂—水蒸气。气化区剩余的合成气通过合成气出口进入气化燃烧室进行焚烧。在热解气化反应中，水和空气混合作为气化剂所产生的合成气在品质、洁净度、合成效率等方面都优于只用空气作为气化剂，因为空气气化剂会带入79%的N2，稀释合成气的热值和洁净度。
[0017]进一步的，所述进料装置包括料仓、螺旋推料器和进料溜槽，所述料仓的下部连接螺旋推料器，所述螺旋推料器的尾部连接进料溜槽，所述螺旋推料器外设有外热式干燥装置，推料器采用外热方式对物料进行干燥，加热所采用的高温烟气的温度约为600℃，高温烟气来自烟气换热器，所述进料溜槽与气化熔融室之间具有35～55
°
的夹角。
[0018]进一步的，所述外热式干燥装置包括呈圆筒状的壳体，所述壳体设置在螺旋推料器外部，所述壳体的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种船用固废等离子气化熔融系统，其特征在于：包括进料装置、等离子气化熔融室、气化燃烧室和烟气换热器，所述进料装置的输出端与等离子气化熔融室的进料口相连，所述等离子气化熔融室的合成气出口与气化燃烧室的合成气入口相连，所述气化燃烧室的烟气出口与烟气换热器的烟气入口相连；在所述等离子气化熔融室的侧壁上沿其周向均匀设置有一组第一等离子炬，并且所述等离子气化熔融室设有合成气循环回流装置，所述烟气换热器的预热空气出口通过预热空气管路与设置在进料装置外的外热式干燥装置相连。2.根据权利要求1所述一种船用固废等离子气化熔融系统，其特征在于：所述等离子气化熔融室分为气化区和灰渣熔融区两部分，所述进料装置、合成气循环回流装置设置在气化区，所述灰渣熔融区的底部设有排渣口。3.根据权利要求2所述一种船用固废等离子气化熔融系统，其特征在于：在所述灰渣熔融区与气化区之间的交接处倾斜安装有2～4个第一等离子炬，在所述气化区的侧壁上倾斜安装有2～4个一次空气入口。4.根据权利要求3所述一种船用固废等离子气化熔融系统，其特征在于：所述第一等离子炬、一次空气入口的倾斜安装角度均为35
°
，并且所述第一等离子炬的输出功率为50～500KW，所述一次空气入口设有第一调节阀门。5.根据权利要求2所述一种船用固废等离子气化熔融系统，其特征在于：所述合成气循环回流装置包括合成气回流管，所述合成气回流管上设有比例流量阀，所述合成气回流管连接合成气回流泵，所述合成气回流管的进口与气化区的上部合成气出口相连，出口与气化区的下部合成气进口相连。6.根据权利要求2所述一种船用固废等离子气化熔融系统，其特征在于：所述进料装置包括料仓、螺旋推料器和进料溜槽，所述料仓的下部连接螺旋推料器，所述螺旋推料器的尾部连接进料溜槽，所述螺旋推料器外设有外热式干燥装置。7.根据权利要求6所述一种船用固废等离子气化熔融系统，其特征在于： 所述外热式干燥装置包括呈圆筒状的壳体，所述壳体设置在螺旋推料器外部，所述壳体的进口通过预热空...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵秀红，周永贤，张永良，王小峰，张长富，胡孙，
申请(专利权)人：南京中船绿洲环保有限公司，
类型：发明
国别省市：