[实用新型]一种等离子体旋转窑气化系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及含碳固体原料气化技术领域，具体涉及一种等离子体旋转窑气化系统。

背景技术

旋转窑气化炉采用一种类似于水泥、石灰、危废处理行业的旋转窑，燃料从上游一端进入慢慢旋转的窑炉，沿程控制空气的供入，当燃料沿窑炉长度方向运动时，翻转促使燃料与空气混合并进行气化。旋转窑炉的诸多优势尤其适用于处理生物质、危废、市政垃圾等，并尤其适用于分布式能源，具有广阔的应用前景，相关企业和研究人员在提高空气供给控制能力、促进原料与气相混合并达到深度气化方面做了大量工作，期望找到最佳平衡，使燃烧最少、合成气最优、操作简便、维护量低、可预测和高可靠性。

含碳原料包括垃圾、生物质、煤炭等。

有代表性的有凯勒特旋转气化炉技术(Callidus Technologies)和HTI旋转窑气化技术。

凯特勒气化系统技术始于1999～2002年，用工厂废料生产蒸汽，用于产品干燥，其可用率达到94.2％，采用的松树皮原料含水量达48％，用量550吨/小时，为控制氧和空气的分配，安装了提升物料促进物料与空气混合的装置，使物料充分气化。

HTI旋转窑气化技术已经应用40多年，新一代旋转窑炉气化技术能够精确控制空气的分配，从而降低排气温度和床温，提高合成气品质，并能处理更宽泛的原料，包含低灰熔点原料。

主要技术点是采用透气的陶瓷耐火材料让空气从床层下部进入窑炉并沿炉长方向分配，而传统上从上部引入空气，将加剧热解气和合成气的燃烧，而不能用于深度气化，这一改变使旋转气化窑炉能够用于深度气化。

此外，美国公开号US 20130119315A1的专利(GAS DISTRIBUTOR FOR A ROTARY KILN)设计了一种旋转空气分配器，能有效提高原料与空气的混合，提高了碳转化率，空气分配喷嘴以不同的角度沿长度和周向进行布置，并在主轴内配有活塞调节装置，使空气可以分布到需要的位置，不需要的位置也不让空气进入。

美国专利号为4647020的(GAS-PERMEABLE ELEMENT OF A REFRACTORY MATERIAL)设计了一种气体分布单元模块，在耐火材料上嵌入金属分配通道，达到均匀布气的效果。

韩国先进科学技术学院机械工程分部的Hookyung Lee和Sangmin Choi发明了一种安装于旋转窑炉壳体上的物料搅动提升装置，使物料不断的被搅起再落下，使物料与气相组分充分接触，增强传热、传质效果。

以上各种技术改进均是围绕着优化空气分配进行的，或者通过优化空气分配满足各段反应的需求，或者通过搅动物料促进气固相的传热传质。但都还存在着各种不足，旋转空气分配器在一定程度上优化了空气分配，但与主床层物料的混合仍不够充分，还是优先与气相空间组分发生反应，提升碳转化率不足，且又额外增加了旋转部件，使密封问题更加突出。耐火材料上嵌入金属分配通道的空气分配技术也在一定程度上促进了混合。现有的气化系统存在以下问题：

(1)用旋转窑炉处理垃圾，则会造成二噁英等污染物的排放；

(2)旋转窑气化炉的还原区域是吸热反应，由于窑炉较长，还原区温度逐渐降低，降低碳转化率；

(3)对于旋转窑气化炉、流化床气化炉等，其飞灰和炉渣含碳量普遍较高，且由于反应活性低，难于处理。

实用新型内容

旋转窑气化炉的还原区域是吸热反应，由于窑炉较长，还原区温度逐渐降低，影响碳转化率，如果提高还原区的温度，就能够提高碳转化率，并有效分解二噁英等污染物质，从而降低二噁英等污染物的排放。

鉴于现有旋转窑气化技术中存在的问题，本实用新型的目的是提供一种等离子体旋转窑气化系统，结合旋转窑式气化炉技术与等离子体辅助气化技术，采用等离子体辅助气化技术对旋转窑的含碳飞灰和含碳炉渣进行燃烧气化处理，熔融成无害的玻璃体，从而降低二噁英等污染物的排放；残炭气化产生合成气，高温的合成气送入旋转窑气化炉，为含碳原料的热解和还原补充热量，达到传统气化方法达不到的高温，能够气化普通气化方法难于气化的原料，从而提高碳转化率；同时充分利用飞灰和炉渣中的碳。

本实用新型提供一种等离子体旋转窑气化系统，包括通过管道连通旋转窑式气化炉、旋风分离器与等离子体辅助气化熔渣炉，等离子体辅助气化熔渣炉用于对旋转窑式气化炉排出的含碳炉渣和/或旋风分离器捕集的含碳飞尘进行熔渣气化

进一步地，等离子体辅助气化熔渣炉生成的合成气被送入旋转窑式气化炉。

进一步地，旋转窑式气化炉包括窑头、筒体与窑尾，筒体能够旋转。