[发明专利]一种垃圾气化及焦油催化气化装置

说明书

本发明公开了一种垃圾气化及焦油催化气化装置，在高温部位布置了焦油催化层，可适用市面上所有焦油催化剂，比如石灰石、白云石、橄榄石、菱镁矿、碱金属、生物炭等；催化剂的存在既可以降低气化合成气中的焦油含量，也可以调整可燃组分的含量比重、提高气化合成气的品质。中的气化装置对气化剂进行多级分配，一级气化剂直接和垃圾进行气化反应，二级气化剂布置在焦油催化层下方，促使焦油催化裂解；气化炉所使用的气化剂包括空气、富氧、水蒸气、二氧化碳等，依据垃圾品质、焦油催化剂和气化合成气共同决定所使用的气化剂。垃圾气化及焦油催化气化装置，对垃圾进行热化学处理‑‑垃圾气化，将垃圾蕴藏的能源高效、清洁、无害化利用，有效规避重金属、二噁英等污染问题。

技术领域

本发明属于垃圾处理技术领域，涉及一种垃圾气化及焦油催化气化装置。

背景技术

随着经济的快速增长，我国对能源需求量日益增多，目前面临传统化石能源逐渐匮乏和环境污染的严峻形势，开发可再生、绿色可持续的新能源是能源领域亟待解决的重大问题。随着城市化进度加深，城市生活垃圾年产生量急剧增大，在2015年全国城市生活垃圾产生量达到1.91419亿万吨。我国各大城市生活垃圾主要组分大体一致，有机质组分高达80％以上，餐厨垃圾所占比例高达50～60％。生活垃圾中，有机可燃物组分的挥发分含量都很高，均在70％以上，属于含有较多可燃C、H元素的可再生资源，各有机可燃组分的热值基本是标准煤的一半。因此，有效利用生活垃圾中的热能是开发蕴含垃圾中能量资源的合理方法。

目前我国生活垃圾的处理方法主要有填埋法、堆肥法和焚烧法，在无害化处理中，卫生填埋占64％，焚烧占34％，堆肥和其他占2％；但均无法实现生活垃圾无害化处理及资源化利用的要求。其一，填埋法。我国填埋处理垃圾占垃圾处理总量的85％以上，极易产生富含富含CH₄的填埋气，填埋场产生的垃圾渗漏液中含有重金属、有毒有害的有机化学污染物、病菌病原菌等，渗入地下后造成水资源严重污染。其二，堆肥法。堆肥法可实现垃圾的资源化利用，但是堆肥处理时间长、处理量少和占地面积大，而且由于垃圾分类不彻底使得垃圾肥料的肥效远低于化肥。其三，焚烧法。焚烧可以有效地利用垃圾的中热能，但是焚烧过程产生剧毒性致癌物质“二噁英”，并且飞灰中含有挥发性重金属，导致严重的二次污染。

常规气化炉主要包括流化床气化炉和固定床气化炉。流化床气化炉混合均匀，反应速率快，气固接触面积大，传质、传热系数高，反应温度均匀，但热效率较低，设备复杂，维修成本高，且对生物质燃料粒径要求严格。流化床气化相对于固定床气化炉而言，气化温度均匀，气化强度高，原料粒度要求高，燃料粒度细小，可连续运转，气化温度较低，但气化合成气中焦油含量高，杂质含量也高，燃气净化系统复杂，系统投资、运行及维修成本高昂，气流流速大，床壁容易磨损。常规固定床气化炉结构简单、气化温度高、处理量小，适用于中、小规模的工业化应用；但是在连续反应过程中，反应温度、停留时间及气化剂流量控制困难。固定床气化炉容易出现气化物料堆积现象，气化物料本身携带水分，水分的存在致使受热不均、进而影响物料热解过程中挥发分的析出、热解焦炭与气化剂有效接触进行气化过程。除此之外，气化原料的组分种类越复杂，气化过程越复杂，产生的焦油越多，使用单一气化剂越加不能使得焦油进行高效气化效果。目前，气化炉普遍使用一级空气气化，有较少部分使用水蒸汽气化，而能够在热解气化过程之前进行预热、并且多级气化剂使得焦油有效进行气化的固定床气化炉则基本没有报导。

因此，开发出一种在热解气化之前进行对物料进行预热、并且多级气化剂对焦炭和焦油实现高效气化的固定床气化炉，对于垃圾热解气化能源化利用具有重要意义。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种垃圾气化及焦油催化气化装置，该装置结构设计合理，能够实现对垃圾进行气化反应并且在气化过程加强对气化合成气中焦油的催化，提高气化合成气的品质，使垃圾得到彻底无害化、资源化、减量化处理及利用。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：