一种垃圾与生物质气化-燃气锅炉和能源利用系统技术方案

本实用新型专利技术涉及的一种垃圾与生物质气化

【技术实现步骤摘要】
一种垃圾与生物质气化
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燃气锅炉和能源利用系统


[0001]本技术涉及一种垃圾与生物质气化
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燃气锅炉和能源利用系统，具体说是一种能够实现垃圾与生物质清洁高效能源利用的垃圾与生物质气化
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燃气锅炉和能源利用系统。

技术介绍

[0002]各种规模城市和城镇每年产生的大量垃圾与秸秆等生物质材料，已经造成日益严重的环境问题和能源资源浪费问题，而现有的垃圾与生物质材料处理方法和过程中存在严重的污染排放问题。由于各类城市垃圾和生物质的来源和成分复杂、数量巨大，对各种规模的城市和城镇造成日益严重的“垃圾围城”现象和环保问题。长期以来垃圾的最终处理方法是垃圾填埋和垃圾焚烧：前者需占用大量土地，同时对大气、土壤、地下水造成严重甚至永久性的污染和破坏，受到土地和自然环境以及环境修复能力的限制，而难以持续；而后者则在垃圾焚烧过程中产生飞灰、剧毒物质二噁暎和其他污染物的排放，受到民众越来越强烈的反对和抵制，而难以推广。这两种垃圾处理方法都不仅不能实现有效清洁处理和消除与日俱增的城市垃圾，还导致严重的大气污染和环境破坏，及能源和资源的浪费；而农村和城镇普遍存在的大量秸秆等生物质材料导致的大范围的无组织焚烧和能源资源的浪费。
[0003]相比较秸秆等生物质材料，城市生活垃圾包括塑料等多种材料，成分复杂，垃圾物态和所含热值不同，其处理方法和相应的能源回收利用难度更高。由于垃圾掩埋处理存在的问题和限制，对于难以进一步通过垃圾分类和回收利用的垃圾材料，只能通过垃圾焚烧的方法进行减量处理来解决“垃圾围城”问题和实现能源利用。但由于垃圾中普遍存在塑料等复杂成分，且热值较低，垃圾通过现有垃圾焚烧处理的“强氧化”过程，虽然可以达到垃圾减量和产热的目的，但其直接焚烧处理会产生二噁暎这样的剧毒物质，以及氮氧化物(NOx)等其他二次污染物，造成严重的二次污染问题并因此在大众中引发“邻避效应”，严重影响城市垃圾问题的解决。
[0004]目前，气化已经成为一种垃圾和生物质材料减量化处理和能源利用方法。然而，由于现有的垃圾气化技术采用传统的燃烧
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半燃烧方法，在气化过程依然存在垃圾燃烧的“强氧化”过程，虽然可以达到垃圾减量和气化的目的，但同时依然产生剧毒物质二噁暎和其他气体污染物，不能完全解决垃圾污染治理问题；采用相同方法的现有生物质气化技术除存在效率和污染问题外，还对生物质材料的预处理和加工有比较高的要求，限制其规模化应用。
[0005]现有垃圾与生物质处理和利用技术及特点
[0006]除垃圾填埋和秸秆等生物质材料直接还田以外，直接焚烧是垃圾与生物质处理和利用的最简单和最基本方式，也是当前普遍采用的一种方式。然而，由于垃圾与生物质的材质和物料特性具有变化范围广和热值低等特点，现有垃圾与生物质焚烧系统存在设备简单、能源效率低、大气污染排放显著、产生剧毒物质二噁暎和其他气体污染物等问题，属于应该被淘汰的垃圾处理方法和技术。
[0007]垃圾与生物质清洁高效气化是实现垃圾与生物质减量处理的有效方法和发展方向，但只能解决环境方面的问题；还需要燃气清洁利用技术和系统才能实现垃圾与生物质的能源利用。现有垃圾与生物质气化及其装置和技术是在现有煤气化技术的基础上，从最初的鲁奇炉技术原理和基本装置结构发展出的垃圾与生物质气化技术和装置，但尚未在现实中得到普及。一般以气化装置压力可分类为，常用气化和加压气化；以气化温度可分类为，低温气化、中温气化、高温气化；以加热方式可分类为，内热式气化和外热式气化；以垃圾材料在气化炉内的移动状态可分类为，固定床、流化床、气流床；以垃圾气化采用的氧化剂可分类为，空气、富氧、纯氧；以气化装置燃气产出位置可分类为，一段式、二段式等。
[0008]现有垃圾与生物质气化技术和装置可以是以上多种分类特点的组合，比如常压固定层间歇式垃圾气化技术、常压固定层垃圾富氧连续气化技术、鲁奇固定床垃圾加压气化技术、流化床垃圾气化技术、两段式垃圾加压气化技术等，但这些气化工艺技术和系统都只能部分实现垃圾与生物质的减量处理，还需要另一个燃气燃烧技术环节和系统将产生的燃气转换成热能或二次能源，实现燃气的清洁高效利用。
[0009]由于垃圾与生物质气化技术仅仅完成垃圾减量处理和含碳氢材料的气化功能，与本技术的垃圾与生物质气化
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燃气锅炉技术不同；同样，垃圾与生物质焚烧技术也与本技术属于不同的垃圾减量处理和能源利用技术。但现有垃圾与生物质气化技术和焚烧技术与本技术具有相同或相似的垃圾与生物质材料运动方式。因此，从材料在气化炉或焚烧炉内的三种运动方式对不同技术进行归纳，并从垃圾与生物质材料气化和热能利用等相关方面综合对比气化装置的功能和作用，特别是气化剂的构成与功能和作用；以及垃圾与生物质焚烧炉的功能和作用。
[0010]1.固定床：
[0011]固定床垃圾与生物质气化炉或焚烧炉，其下部为炉篦，用以支撑上面的固定垃圾与生物质材料层。通常，材料从气化炉顶部经密闭进料装置加入，而气化剂(氧或空气和水蒸汽)则从炉篦的下部供入，形成气固间的逆向流动。气化剂进入垃圾与生物质气化炉，其中的氧与底部的材料发生燃烧，产生材料气化所需要的热能；通过控制气化剂进入垃圾气化炉的量，在底部形成和维持一个燃烧
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半燃烧层，实现其上方材料层的持续干馏和气化反应。这种垃圾与生物质气化技术的特点是技术和炉体结构简单，可为常压或加压气化，但存在二噁暎毒性物质排放、单位容积的垃圾处理量小、效率低、污染严重、大型化困难等问题。采用相同或类似方式的垃圾与生物质焚烧炉，其具有与气化炉相同的污染物排放和能源效率等问题。
[0012]2.炉排炉：
[0013]炉排炉垃圾与生物质气化炉(或焚烧炉)以转动炉排连续输送垃圾进入气化炉 (或焚烧炉)内，气化剂(氧或空气和水蒸汽)(或氧化剂)则从炉排下部和侧面通入，形成垃圾与生物质材料和气化剂(或氧化剂)的气固间流动。气化剂(或氧化剂)中的氧与炉排上的垃圾与生物质材料发生燃烧，产生气化所需要的热能；通过控制气化剂进入气化炉的量，在底部形成和维持一个垃圾与生物质材料的燃烧
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半燃烧层(或充分燃烧)，实现其上方垃圾与生物质材料层的持续干馏和气化反应 (或氧化反应)。这种垃圾与生物质材料气化(或焚烧)技术的特点是技术和炉体结构简单，可为常压或加压气化(或焚烧)，连续进料和垃圾与生物质材料处理量大、可大型化，但气化与热能利用效率低、污染排放严重和产生毒性物质
二噁暎。
[0014]3.流化床：
[0015]流化床垃圾与生物质气化炉(或焚烧炉)以传动输送方式将垃圾材料加入炉内，在流化床分散板上供给垃圾与生物质材料，气化剂(氧和水蒸汽)(氧化剂)从分散板下送入，使垃圾材料在悬浮状下与气化剂(氧化剂)中的氧发生燃烧，产生垃圾与生物质气化所需要的热能而实现材料的干馏和气化(或氧化)；通过控制气化剂进入气化炉的量，控制和维持燃烧层的燃烧
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半燃烧状态，产生气化所需要的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种垃圾与生物质气化
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燃气锅炉和能源利用系统，其特征在于：所述一种垃圾与生物质气化
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燃气锅炉和能源利用系统的主体由以下相互连接的结构与功能单元和设备系统构成：气化剂发生与布气系统(1)、密闭物料破碎干燥和输送与布料系统(2)、燃气空间(3)、燃气栅与布气系统(4)、燃烧空间(5)、鼓风与布气系统(6)、灰渣空间(7)、密闭出渣系统(8)和实现热能交换的锅炉汽水系统。2.如权利要求1所述的一种垃圾与生物质气化
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燃气锅炉和能源利用系统，其特征在于：其气化剂发生与布气系统(1)由产生气化剂的气化剂发生装置、气化剂输送管道和气化剂布气装置构成，其中气化剂发生装置通过气化剂输送管道与锅炉炉膛内的气化剂布气装置连通；气化剂布气装置位于密闭物料破碎干燥和输送与布料系统(2)的物料输送和分布装置下方，气化剂经过气化剂布气装置的布气出口输送到物料分布装置，使物料分布装置上的物料发生气化反应。3.如权利要求1所述的一种垃圾与生物质气化
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燃气锅炉和能源利用系统，其特征在于：其密闭物料破碎干燥和输送与布料系统(2)由密闭物料破碎与干燥、密闭进料和物料输送分布装置构成，使物料通过密闭物料破碎干燥和输送与布料系统(2)从锅炉外输送并分布到燃气空间(3)底部。4.如权利要求1所述的一种垃圾与生物质气化
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燃气锅炉和能源利用系统，其特征在于：其燃气空间(3)位于密闭物料破碎干燥和输送与布料系统(2)物料输送分布装置与燃气栅与布气系统(4)之间，是物料进行气化反应产生燃气的空间；其燃气栅与布气系统(4)是锅炉炉膛内具有燃气布气功能的栅形结构装置，位于燃气空间(3)和密闭物料破碎干燥和输送与布料系统(2)物料输送分布装置上方，且位于燃烧空间(5...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈晓辉，
申请(专利权)人：陈晓辉，
类型：新型
国别省市：