垃圾生物质多联产处理的工艺、系统及设备技术方案

垃圾生物质多联产处理的工艺、系统及设备，涉及到垃圾生物质气化、液化处理系统，把垃圾生物质进行气化处理，气体用来生产清洁能源和化工原料，炉渣用来生产建材或肥料，余热用来发电和供热，实现环境友好的处理城市生活垃圾，保护生态环境。系统主要由气相循环气化炉、烟气循环风管、烟气循环风机、除尘／净化塔和合成反应器组成，其特征是把气化炉内的烟气、水蒸汽和热解生成的气态物进行气相循环反应，生成富氢合成气，同时瓦解剧毒物二恶英；富氢合成气通过后级处理，生产城市煤气或甲醇或二甲醚或氢气。本系统固态原料气化完全，无污染物排放，废气排放量极低，容易进行净化处理，设备大小灵活，易于普及。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及垃圾、生物质处理的工艺及系统设备，特别涉及到垃圾、生物质的气化和液化设备。
技术介绍
当前，能源紧张，环保形势严峻，垃圾泛滥成灾。垃圾随着我国国民经济的发展及城市规模的不断扩 大而迅速增加，并且其有害成分的含量也越来越高，如处理不好，将会污染环境，威胁人民的身体健康， 这不仅会制约社会的进步，也影响到国民经济的可持续发展。当前，我国处理城市生活垃圾主要有卫生填 埋技术、堆肥(生化)技术和焚烧技术，大部分地区采用卫生填埋法处理城市生活垃圾，这不但需占用大 量的土地、浪费资源，而且容易污染土地及地下水；釆用堆肥法仅利用40%左右的有机物，还要严格控制 堆肥制品中重金属的含量，防治污染土壤和进入食品链作物，存在堆肥制品的销售问题，需建设配套的焚 烧工艺设备、配套的烟气净化系统，还需要有卫生填场相配套，同样存在二次污染的隐患；采用焚烧发电 法来处理城市生活垃圾，可以做到减量化、资源化处理生活垃圾，但焚烧法处理生活垃圾所追求的主要目 标是把垃圾在焚烧炉内充分燃烧，其次才是能量的回收，由于生活垃圾焚烧烟气具有含水量大、氯化氢浓 度高，对材料有较大的腐蚀性，不能把热能回收装置设置在强辐射区，使热能回收受到影响，所以，垃圾 焚烧发电存在下列缺点1.以处理垃圾为主要目标，能量利用率仅为20%左右；2.烟气、二氧化碳排放 量大，烟气中污染物有粉尘、氯化氢、氟化氢、硫氧化物、氮氧化物、致癌剧毒物(二恶英、呋喃)、重 金属(汞、铅、铬等)，虽有烟气净化系统，但难以完全消除，特别是二恶英、呋喃超标排放，目前还缺 乏技术可靠的NO,和二恶英等的末端净化工艺；3.只能在经济发达的大城市建垃圾焚烧发电厂，中小城市 的垃圾资源量不适宜建垃圾发电厂，因而不能普及应用。综上所述，卫生填埋法、堆肥(生化)法或焚烧 发电法处理城市生活垃圾都存在资源得不到充分利用和二次污染环境问题，还存在处理成本过高，建设项 目和运行要依靠财政拨款，给政府财政造成负担。我国是一个农业大国，生物质资源非常丰富，仅稻草、麦草、芦等、竹子等非木材纤维就年产超过10亿 吨，加上大量木材加工剩余物，都是巨大的能源"仓库"。生物质能在使用过程中几乎不产生污染，没有S02排放，产生的C02气体与植物生长过程中需要吸收的C02在数量上保持平衡，被称之为C02中性的燃料。用生物质能代替化石燃料，不仅可永续利用，而且环保和生态效果突出，对改善大气酸雨环境、 减轻温室效应都有极大的好处。然而，我国目前的农林剩余物质资源浪费惊人，除小部分农村用来发酵生 产沼气外，大部分都被直接燃烧、填埋、腐烂掉了。把垃圾、生物质通过气化或液化的方法转化为清洁的 二次能源，可以取得双重的有益效果， 一是可以解决环境污染问题，二是可以减少对石油煤炭资源的依赖。 由于生活垃圾的特点是含水率高、热值低、含氯物多易生成剧毒物二恶英，因此，对生活垃圾的焚烧处理 技术要求高，工艺及设备复杂，而生物质同样存在含水率高、热值低的特点，用一般的工艺设备只能生产 热值不高的合成气或生物油，再把这种低热值的合成气或生物油进行提炼成满足使用要求的产品，将会使 生产成本大幅提高，过高的生产成本限制了垃圾生物质转化项目的商业化应用。二甲醚作为燃料应用是最近几年提出来的，二甲醚很容易液化，稍加压即为液体易贮存，作为民用燃 料及车用燃油的替代燃料，二甲醚液化气的性质比石油液化气优越，二甲醚其自身含氧，能够充分燃烧不 冒黑烟，不析碳、无残液，在使用过程中没有S02排放，污染物及C02排量低、对臭氧层无损害，是一种 理想的清洁燃料。当前，石油液化气的使用已相当普及，作为汽车燃料和民用燃料替代领域，二甲醚有着 非常美好的市场前景。当前，国内外生产二甲醚主要由煤、天然气等不可再生能源转化而来，仍没有摆脱 对煤炭、天然气等化石能源的依赖，在转换过程中浪费了近一半的能量，未来煤或天然气的消耗压力将会 加大，从而无法从根本上解决能源问题。如用垃圾、生物质为原料生产二甲醚，就可以取得双重的有益效 果， 一是可以解决环境污染问题，减少大气中二氧化碳含量，从而减轻温室效应；二是能代替化石燃料， 可以减少对石油煤炭资源的依赖。针对当前能源紧张、环保形势严峻的局面，我国政府的相关部门及科技工作者都致力于可再生新能源的研发，生物质能的开发应用及城市垃圾的资源化应用成为研发的热点，并有许多成果问世，但都是单一 化的处理工艺，存在资源不能充分利用、处理成本过高、目标产物品位不高的缺点，还存在废气、废水、 废渣的处理问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是要克服现有垃圾、生物质处理技术的缺点，提出一种垃圾、生物质多联产处理的工艺、 系统及设备，垃圾生物质原料气化的气体用来生产清洁能源和化工原料，包括生产城市煤气、氢气、甲醇、 二甲醚、碳酸氢钾或二氧化碳产品；炉渣用来生产建材或肥料；余热用来发电，发电后的废汽用来供暖和 生活热水；实现环境友好的处理城市生活垃圾，保护生态环境。所述的垃圾原料包括城市生活垃圾、医疗 垃圾和工业高分子废弃物，所述的生物质原料包括农业废弃物、林业废弃物、木材加工废弃物、水生植物、 野生植物以及建筑装璜工地的木基质废料，把上述的废弃物进行多联产处理，包括跨企业、跨行业多联产 处理系统，实现资源合理使用与环境保护的和谐协调。为了达到上述目的，本专利技术采取的垃圾、生物质多联产处理工艺，包括垃圾、生物质、煤的气化技术 和间接液化技术，其特征是把垃圾、生物质或煤作为气化原料送入气相循环气化炉内进行烘干、热解、还 原和残炭氧化燃烬，同时把氧气或空气或水蒸汽作为氧化剂及气化剂送入炉内，控制氧化区的温度 在1000 1600'C，还原区的温度在700 1000°C，热解区的温度在500 800°C,烘干区的温度》120'C， 烟/气/汽出口处和烘干区的操作压力为负压20 30Pa;对炉内产生的烟气、水蒸汽、氢气、 一氧化碳、二 氧化碳、甲烷、气态烃和气态焦油混合的气态物通过循环回路返回到炉内的氧化区进行循环处理，用氧化 区燃烧残炭产生的1000 1600°C高温来裂解混合气态物中的气态烃和焦油、化解烟气、瓦解剧毒物二恶英， 用还原区700 1000'C的高温把二氧化碳还原为一氧化碳，用热解区500 80(TC的温度使固态原料中的挥 发分逸出，用气化反应余热把进入炉内的原料进行烘干，烘出的水蒸汽作为反应所需的气化剂，通过气相 循环反应，把固态原料转化为富氢合成气或富甲垸合成气。其中在氧化区以垃圾生物质残炭与氧气进行 氧化放热反应为主，同时伴有水蒸汽与炭进行水煤气反应、水蒸汽与甲烷重整反应及水蒸汽与焦油重整反 应，生成一氧化碳和氢气；在还原区进行以炭与二氧化碳还原反应为主，并伴有水煤气反应和一氧化碳变 换反应；在热解区除固态原料分解出挥发分外，还伴有一氧化碳变换反应。气化炉内固态物流程和气态物 的流程是固态原料由喂料口进入气相循环气化炉内，固态物料充满自喂料口至氧化区的炉腔，固态物料 在炉内以自身重力进行垂直运动或由喂料机推送进行横向运动，通过烘干、热解、还原和残炭氧化，燃烬 的灰渣排入水封式渣仓；氧气/空气由鼓氧/鼓风接口进入气相循环气化炉内的风室，再由风室进入氧化区， 或水蒸汽通过等离子体喷枪喷入炉内的氧化区，炉内氧化生成的热能、二氧化碳本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种垃圾生物质多联产处理的工艺，包括垃圾、生物质、煤的气化技术和间接液化技术，其特征是把垃圾、生物质或煤作为气化原料送入气相循环气化炉内进行烘干、热解、还原和残炭氧化，同时把氧气或空气或水蒸汽作为氧化剂及气化剂送入炉内，控制氧化区的温度在１０００～１６００℃，还原区的温度在７００～１０００℃，热解区的温度在５００～８００℃，烘干区的温度≥１２０℃，烟／气／汽出口处和烘干区的操作压力为负压２０～３０Ｐａ；对炉内产生的烟气、水蒸汽、氢气、一氧化碳、二氧化碳、甲烷、气态烃和气态焦油混合的气态物通过循环回路返回到炉内的氧化区进行循环处理，用氧化区燃烧残炭产生的１０００～１６００℃高温来裂解混合气态物中的气态烃和焦油、化解烟气、瓦解剧毒物二恶英，同时进行水煤气反应，用还原区７００～１０００℃的高温把二氧化碳还原为一氧化碳，同时伴有水煤气反应和一氧化碳变换反应，用热解区５００～８００℃的温度使固态原料中的挥发分逸出，用反应余热把进入炉内的原料进行烘干，烘出的水蒸汽作为反应所需的气化剂，通过气相循环反应，把固态原料转化为富氢合成气或富甲烷合成气；其中：固态原料由喂料口进入气相循环气化炉内，固态物料充满自喂料口至氧化区的炉腔，固态物料在炉内以自身重力进行垂直运动或由喂料机推送进行横向运动，通过烘干、热解、还原和残炭氧化，燃烬的灰渣排入水封式渣仓；氧气／空气由鼓氧／鼓风接口进入气相循环气化炉内的风室，再由风室进入氧化区，或水蒸汽通过等离子体喷枪喷入炉内的氧化区，炉内氧化生成的热能、二氧化碳、一氧化碳和热解产生的氢气、甲烷、气态烃、气态焦油、烟气和水蒸汽混合的气态物通过固态物料间的空隙与固态原料逆向而行，由氧化区依次向还原区、热解区、烘干区运行，然后由烟气出口经炉外的烟气循环回路返回到炉内的氧化区进行气相循环处理，生成以氢气、一氧化碳为主要成分的富氢合气或以甲烷、一氧化碳、氢气为主要成分的富甲烷合成气，把富氢合成气或富甲烷合成气从气相循环气化炉的热解区与还原区结合部位抽出；　从气相循环气化炉抽出的富氢合成气或富甲烷合成气通过下列工序中的一种或几种进行后级处理：　把富氢合成气或富甲烷合成气直接送入锅炉、窑炉，输入氧气或空气进行燃烧；　把富氢合成气或富甲烷合成气通过除尘／净化处理，送入锅炉或窑 炉或内燃机作燃料使用；　把富氢合成气或富甲烷合成气通过余热锅炉降温、除尘／净化处理后，再经过压缩，贮存在气柜内，作为城市煤气使...

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：周开根，
申请(专利权)人：周开根，
类型：发明
国别省市：33[中国|浙江]