[发明专利]一种固废气化系统及其气化方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种固废气化系统及其气化方法，尤其是涉及一种基于高温过热蒸汽强化反应的固废气化系统及其气化方法。

背景技术

固体废弃物，简称固废，是指人类在生产、消费、生活和其他活动中产生的固态、半固态废弃物质，通俗地说，就是“垃圾”，主要包括固体颗粒、垃圾、炉渣、污泥、废弃的制品、破损器皿、残次品、动物尸体、变质食品、人畜粪便等。有些国家把废酸、废碱、废油、废有机溶剂等高浓度的液体也归为固体废弃物。

通常按照固体废弃物的来源分为城市生活固体废弃物、工业固体废弃物和农业废弃物；按其组成可分为有机废物和无机废物；按其污染特性可分为有害废物和一般废物等；在我国《固体废弃物污染环境防治法》中将其分为城市固体废弃物、工业固体废物和有害废物。

固废处理的目的是达到无害化、减量化和资源化，目前比较成熟的技术为焚烧技术。

固废焚烧是使固废中的可燃成分在高温下氧化分解成为灰渣。焚烧法具有减容和减重率高、处理速度快和余热利用等优点，但也存在如下不足：

(1)二噁英排放问题：固废焚烧产生二噁英的认知和事实，是引起“邻避主义”的主要因素之一，也由此造成了固废焚烧厂选址难、群体冲突事件不断；世界各国的固废焚烧污染控制标准也有进一步提高的趋势，目前我国的二噁英排放限值已经由1ngTEQ/Nm³提升到0.1ngTEQ/Nm³；二噁英在废气净化处理过程中，一部分经活性炭和飞灰吸附被除尘器捕集下来，少部分随着烟囱排放，造成二次污染；

(2)恶臭排放问题：固废送入焚烧炉焚化，由于固废的含水率波动、性状多样性、含有恶臭类物质等特性，造成部分有机挥发性气体焚化不彻底，烟气排放含有臭味，特别是在低气压的阴雨天，厂区周围弥漫着难闻的臭味，时常引起周边居民的投诉，也是引起“邻避主义”的主要因素之一；

(3)飞灰处置问题：被除尘器捕集下来的飞灰，是二噁英和重金属的“汇”，明确纳入2016年版的《国家危险废物名录》中的HW18焚烧处置残渣废物类别；具体包含：废物代码772-002-18的“生活垃圾焚烧飞灰”；废物代码772-003-18的“危险废物焚烧、热解等处置过程产生的底渣、飞灰和废水处理污泥(医疗废物焚烧处置产生的底渣除外)”；废物代码772-004-18的“危险废物等离子体、高温熔融等处置过程产生的非玻璃态物质和飞灰”；废物代码772-005-18的“固体废物焚烧过程中废气处理产生的废活性炭”。飞灰的无害化处理目前常用技术为固化填埋、水泥窑协同处置和熔融固化等，各种方法成本均极其高昂。

常压移动床(又叫固定床)气化技术是以空气、空气-水蒸气、氧气-水蒸气等作为气化剂，将固体燃料转化成煤气的过程，固体燃料主要有褐煤、长焰煤、烟煤、无烟煤、焦炭等。整个气化过程是在常压下进行的；燃料由移动床上部的加煤装置加入，当炉料装好进行气化时，炉内料层可分为六个层带，自上而下分别为：空层、干燥层、干馏层、还原层、氧化层、灰渣层；向底部通入气化剂，燃料与气化剂逆向流动，在气化炉内，固体燃料随着反应时间的延长，燃料逐渐下移，经过前述的干燥、干馏、还原和氧化等各个阶段，最后以灰渣的形式不断排出；操作方法有间歇法和连续气化法；气化剂中的空气或富氧空气，用来和碳反应提供热量，水蒸气则利用该热量和碳反应，自身分解为氢气、一氧化碳、二氧化碳和甲烷等气体；气化生成煤气的有效成分主要有H₂、CO和少量CH₄，工业煤气一般分为空气煤气、混合煤气(发生炉煤气)、水煤气、半水煤气和中热值煤气。

由于常压移动床气化技术的炉内呈还原性气氛，有助于二噁英的抑制，以及高温氧化层的存在，有助于重金属的烧结固化，该工艺特点越来越引起环保专家们的注意，并不断在固废处置行业尝试，但问题很多：

(1)固废含水率往往高于煤和焦炭，仅仅依靠干馏层、还原层和氧化层的上升热燃气的显热往往不够，导致氧化层不稳定，燃气热值低，在燃气锅炉中难以稳焰燃烧；

(2)常压移动床气化技术，氧化层温度高达1000～1200℃，还原层、干馏层和干燥层温度逐层递减，导致气化炉还原反应和氧化反应速度快于干燥反应和干馏反应，从而导致固废在干馏层未及充分干馏就下移到还原层和氧化层，破坏还原层和氧化层的床层结构稳定性，燃气热值下降；

(3)由于炉底布风不匀，结焦现象时有发生，运行人员打焦操作强度大，影响正常生产甚至停炉，炉渣热灼减率高，不符合固废行业规范低于5％的要求；