[发明专利]一种双熔浴有机固废喷吹气化装置

说明书

本发明公开了一种双熔浴有机固废喷吹气化装置，属于有机固废无害化、减量化、资源化、能源化处置消纳领域，也属于有机物超高温单原子裂解气化制取合成气的范畴。液面调节炉与气化炉底部连通，内部盛有1200‑1700℃的熔融铁基合金液，其上覆盖有熔融液态渣层，液面调节炉上方气体压力或液量增加，使得气化炉内熔体液面上升，浸没物料喷枪，向熔浴中浸没喷吹待气化有机物颗粒，同时向熔体鼓入气化剂氧气、富氧空气等，有机物气化成为富含CO和氢气的合成气，无机物大部分进入到熔渣中，随着渣液的积累而定期排出。熔铁液始终保持不增不减。能够将绝大多数有机废弃物气化为洁净可燃气体，用作燃料气或者化工产品合成气。

技术领域

本发明属于化工领域，分类号为C10J3，具体涉及一种双熔浴有机固废喷吹气化装置。

背景技术

人类社会进入工业化以来，社会生活以及生产过程排出的垃圾、废弃物以惊人的数量不断增长和积累，已经成为人类社会必须面对的重大生态环境难题。虽然人们使用填埋、焚烧、堆肥等多种手段来处理垃圾固废，特别是其中的有机物，但目前常用的处理手段要么处理的速度和数量难以适应固废飞速增长的节奏，要么是在处理过程中容易产生新的二次污染，要么是处理的成本高企，或者是受到土地容量等的限制而难以为继。世界各国都不同程度存在垃圾围城、垃圾固废侵占人类生存空间、垃圾固废导致生态环境恶化的难题。

从现代钢铁冶金、有色金属冶金的冶炼过程中，利用喷枪将高速气体射流吹向金属液或者渣液，形成激烈的气液混合流动，带来熔池的激烈搅拌，构成了反应动力学上良好的混合条件，对于金属与渣液熔池的动量传递、热能传递、质量传递具有良好的作用，行业内称之为“过程强化”手段，这也是现代冶金科学技术着力发展的一种提高效率、提高产率的技术路径。

更进一步，将高速气体射流浸没喷吹入金属液或者渣液，以及用高速气体射流作为载气，将固相粒子喷吹进入到熔融金属液、熔融渣液内部，构成了所谓的熔铁浴、熔渣浴的反应条件，气固液三相在气体射流的动能搅拌下，得到充分混合，反应的总速率进一步快速提升，特别是固相粒子比起块状固体，具有更大的比表面积，与气泡、熔池的接触更为良好，反应效率大为提高。

在钢铁冶金的鱼雷罐铁水预处理、高炉炼铁、转炉炼钢、熔融还原炼铁，以及有色重金属铅锌铜镍锡等的熔池熔炼的工业实践中，将燃料、脱硫剂粉体、矿粉等喷吹入金属液熔池、渣液熔池构成了熔铁浴反应、熔渣浴反应，已经是相当成熟的单元操作，体现出速度和效率方面的极大优势。

下面仅以钢铁冶金熔炼过程来详细阐述。钢铁工业有三个重要功能。首先是生产钢铁制品，这是为全社会所熟知的。还有两大功能往往并不为公众所知，那就是处理消纳社会和其他工业大宗固体废弃物的功能，以及因此而来的能源转化功能。这后两个功能是紧密相关的。德国、日本等国的钢铁工业，从1980年代开始，即有意识地处理社会固体废弃物，例如高炉喷吹废旧塑料代替喷煤，取得很好的效果，尽管高炉喷吹废旧塑料，并不是熔铁浴、熔渣浴的处理方式，但是已经具有了钢铁工业实现第二功能的雏形。至于第三功能，钢铁企业为周边的社区提供煤气、电力、供暖等，已经持续了数十年以上。这个阶段钢铁工业对废弃物的消纳处理，以及将煤炭能源以另外一种气体燃料、热蒸汽、热水、电力等方式提供给社会，其主要功能—生产钢铁产品，并没有被冲淡，也只是一种协同式发挥其环境功能。更为彻底的做法是：放弃钢铁的生产，只是利用钢铁冶金中比较成熟的熔铁浴、熔渣浴反应工艺和装备，借鉴其成熟的单元操作，用高效的双熔浴方式，将有机物固体废弃物高速喷吹进入熔浴中，并鼓入气化剂，进行彻底处理和转化，将其中碳氢元素转化为洁净合成燃气，而无机物大部分进入到渣中，实现减量化、无害化处置，合成气体既可以作为燃料气体，也可以通过适度变换其中的H/C比例，为下一步的化工合成提供合格原料气，由此将能够对人类环境状况、能源格局带来革命性的影响。