[发明专利]一种物料热解气化工艺、系统及应用

说明书

本发明提供一种物料热解气化工艺、系统及应用，属于固废/生物质热解领域，包括进料装置、热解炉、半焦破碎机和气化炉。进料装置用于将混合物料送入热解炉；热解炉顶部连接有热解气输送管道，用于将热解气送出，夹套内通入加热烟气，用于垃圾的干燥热解；热解半焦经冷却后制成半焦粉，经水蒸气送入气化炉与气化剂发生反应，生成热值较高的产出气。本发明的工艺，可实现垃圾热解气化过程中能量的自给，并产生综合热值较高的燃气以及附加值较高的有机产品，可与燃气锅炉/燃气轮机进行耦合，充分回收能量的同时，满足热解气化过程中对水蒸气的消耗，具有气化效率高、燃气综合热值高、能量利用效率高的等显著优势。

技术领域

本发明涉及固废/生物质热解，具体涉及一种城市生活垃圾热解气化工艺及应用。

背景技术

生活垃圾处理技术包括填埋、堆肥、热处置三大技术。热处置技术可分为直接焚烧和热解气化两种，从污染物排放角度分析，由于直接焚烧的不充分性所引起的二次污染，特别是二噁英的排放问题，严重制约着该技术的推广及应用，而热解气化过程是在贫氧或缺氧气氛下进行的，从原理上减少了二噁英的生成，同时大部分的重金属会在热解气化过程中溶入灰渣，减少了重金属的排放量。

然而，国内现有的生活垃圾热解气化技术主要采用内热式热解气化，由于内热式热解气化过程中会有大量空气进入炉内，和垃圾焚烧一样容易产生二噁英污染。同时，热解产出气中含有的N₂和CO₂占很大一部分比例，明显降低了燃气的热值，增大了其利用局限性。另一方面，垃圾热解是强吸热反应，尤其是生活垃圾中含有大量的水分，需要外加热源对垃圾进行加热干燥、热解，如采用煤加热，则易产生二次污染；采用电和煤气加热，则成本较高。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于：提供一种城市生活垃圾热解气化工艺及系统，主要解决当前城市垃圾热解气化燃气热值不高，存在二次污染风险以及成本高的问题。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案予以实现：

一种物料热解气化工艺，该工艺依次包括预热、干燥、热解、气化以及热量回收，所述预热所需热源由干燥后的大于250℃的中温烟气提供；所述干燥以及热解所需热源由气化后的大于750℃中温烟气通过外部供热的形式提供；所述气化所需热源由气化产生的可燃气燃烧形成的大于1000℃高温烟气提供；气化后的大于750℃中温烟气进行热量回收后产出大于100℃的低温烟气，低温烟气经气固分离后，气体部分净化成为可燃气，固体部分混合造粒产生有机复合肥；气化所需气化介质包括干燥及热解过程产出的水蒸气、热解过程产生的热解产出气和热量回收时产生的中温蒸汽。

另外，本发明的工艺，热解前排出的过热蒸汽用于热解半焦粉的气化，热解完的半焦冷却后，进行筛分、破碎制成半焦粉；半焦粉制备过程产生的过热水蒸气作为输送介质将半焦粉输送进行气化；所述半焦粉的颗粒粒径为50-100目；半焦粉在气化过程停留时间在0.5-2.0s之间；水蒸气与物料热解半焦的质量比为0.2-1.0。

此外，本发明还提供一种城市生活垃圾热解气化系统，包括预热单元、干燥单元、热解单元、气化单元和热量回收单元，热解单元包括热解炉，气化单元包括气化炉；所述预热单元所需热源由干燥单元产生的大于250℃的中温烟气提供；所述干燥单元以及热解炉所需热源由气化炉气化后的大于750℃中温烟气通过外部供热的形式提供；所述气化炉所需热源由气化产生的可燃气燃烧形成的大于1000℃高温烟气提供；气化炉产生的大于750℃中温烟气进行热量回收后产出大于100℃的低温烟气，低温烟气经气固分离后，气体部分净化成为可燃气，固体部分混合造粒产生有机复合肥；气化炉气化所需气化介质包括干燥单元及热解炉产出的水蒸气、热解炉产生的热解产出气和热量回收时产生的中温蒸汽。