[发明专利]一种高温裂解垃圾和生物质制煤气的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高温裂解垃圾和生物质制煤气、或水煤气和裂解气的混和气的方法。

背景技术

目前垃圾处理是困扰我们的一大难题：其一是产生量大；其二是处理十分困难，而且花费大量的人力和物力。目前采用的焚烧方法因产生二噁英致癌物质而被叫停，而填埋方法对环境污染很大。同时，对生物质能开发利用的研究是我国可持续发展技术的重要内容之一，被列入我国21世纪发展议程，生物质能具有可再生性，低污染性，广泛分布性特点。如何利用这些富碳清洁的可再生资源是我国能源可持续发展的一个主要方向。利用垃圾、生物质为原料高温裂解制原料气或燃气的方法是很重要的方法之一。但是这些方法都有一个如何有效提供裂解所需的热量及如何处理气体带出物的问题。

发明内容

本发明的目的是针对背景技术中存在的缺点和问题加以改进和创新，提供一种提供垃圾和生物质高温裂解制煤气所需的热量及防止煤气中带出原料的高温裂解垃圾和生物质制煤气的方法。

本发明采用的技术方案如下：一种高温裂解垃圾和生物质制煤气的方法，其特征在于：将甲、乙两台结构完全相同制气裂解炉，相邻平行垂直地面安装，其炉膛上段用气管连通；用经处理后的垃圾及生物质作为原料，和无烟块煤及同等粒度的石英块从炉顶连续或间歇加入；用蒸汽和氧气或蒸汽和富氧空气为气化剂，气化剂从甲炉底部进入炉并与炉下部的焦、煤进行氧化还原反应生成水煤气或半水煤气，高温的水煤气或半水煤气上行过程中使原料裂解产生裂解气，由上述水煤气和裂解气组成的混合气从甲炉上部出口引出而进入乙炉上部，混合气从上至下通过乙炉的原料层、气化层、灰渣层后从乙炉下部出口引出；同上，乙炉制气从甲炉引出，循环交替进行。

本发明的制气工艺说明如下：

（1）甲炉制气：从甲炉底通入水蒸汽，水蒸汽从炉下部的炉篦气体分布孔吹净炉底煤气，接着向炉底通入氧气（或富氧空气），水蒸汽和氧气（以下间称气化剂）与炉下部原料裂解后炽热剩焦残碳和无烟块煤（或无烟粉煤加工的型煤）反应，生成水煤气（或半水煤气）。高温水煤气所带显热使炉上部的原料裂解，产生的裂解气和水煤气合二为一的混合煤气（简称混合气）从甲炉上部出口管引出经联通管而进入乙炉的上部，混合气沿乙炉从上到下通过乙炉内的裂解层、炽热焦煤层、灰渣层而经乙炉下部的炉篦气体分布孔而从炉底引出乙炉。

甲炉所制的混合气进入乙炉的目的是：

混合气带出的物料在乙炉通过各层时被拦截下来；减少了物料带出。

甲炉来的混合气中的裂解气甲烷含量是较高的，而甲烷是氨、醇合成原料气中不需要的气体，甲烷含量高，产品气体消耗增大；而当混合气通过乙炉高温炽热焦煤层时甲烷气与水蒸汽生成一氧化碳和氢气；因此混合气通过乙炉后甲烷含量会降低；

使乙炉炽热焦煤层温度稳定在一个区间内。因为乙炉在上个循环制气时焦煤层的火层是上移的，而当甲炉所制的混合气从上至下通过乙炉时使已上移的火层下移恢复到原来的区间。使下部碳反应完全。

甲炉出口的混合气通过乙炉炽热焦煤层时混合气中的裂解气含有高分子物质及焦油等会在乙炉炽热焦煤层内继续裂解为简单分子。这里要特别说明的是这样设置流程能有效地防止二恶英的产生。氧气与未裂解的原料不直接接触反应，防止了二恶英的产生；同时甲炉出口的混合气在通过乙炉的高温层时，一切高分子有机物都会分解。

（2）乙炉制气：当甲炉制气时间完成后转入乙炉制气。其过程和甲炉制气完全一样。先用蒸汽从乙炉下部通入，扫尽乙炉下部煤气，然后通入氧气，蒸汽和氧气（或富氧空气）与炉下部原料裂解后炽热剩焦残碳和无烟块煤反应，生成水煤气。高温水煤气所带显热使炉上部的原料裂解，产生裂解气和水煤气的混合气从乙炉上部出口管引出而进入甲炉的上部，混合气沿甲炉从上到下通过甲炉内的裂解层、炽热焦煤层、灰渣层而从甲炉下部的炉篦气体分布孔而从炉底引出甲炉。

上述两步为一循环，步骤（2)完成后转入步骤（1)，进入下一个循环。

上述步骤中的各步时间先人工设定后由电脑执行控制，采用的阀门是自身带油压活塞缸的座板阀，阀门活塞缸与油压机连接，阀门活塞由油压机油流推动的，油压机油流换向阀由电脑控制。炉中安装有温度传感器，传感器把测得数据传给温控器，温控器根据该数据与预先输入的标准值比较后作出调节温度的反应。

在裂解炉中加入垃圾和生物质总质重的0-15%的15-25mm无烟块煤的目的是：

原料裂解要吸收热量，而原料裂后的殘焦炭所制的水煤气量有限，不能完全提供其相应原料裂解所需的热量及系统的热损失的热量。需要加入碳与气化剂反应生成高温水煤气补充热量。