[发明专利]自热式垃圾热解气化系统及其运行方法

说明书

本发明公开了一种工艺简单、运行成本低的自热式垃圾热解气化系统及其运行方法。该系统包括依次连接的垃圾给料装置、无氧热解气化炉、催化裂解装置和合成气净化装置，还包括空气预热器，无氧热解气化炉的外周设置蓄热式加热装置，蓄热式加热装置的下部为燃烧室，蓄热式加热装置与无氧热解气化炉之间为与燃烧室连通的烟气通道，运行时，燃烧室的燃烧气来源于合成气净化装置之后的合成气管路，燃烧室的空气来源于与燃烧室生成的烟气发生换热的空气预热器之后的空气管路。该系统通过炉外高温烟气对无氧热解气化炉进行加热，便于热解气化炉内结构布置，炉内温度稳定可控，整套系统自热运行，净化处理集中在合成气净化装置完成，可省略烟气处理装置。

技术领域

本发明涉及垃圾的热解处理技术，尤其是一种生活垃圾无氧热解气化自热运行的系统。

背景技术

城市生活垃圾产生量随着城镇化发展急剧增长而带来占用土地、污染环境等一系列环境问题。现阶段较为成熟的处理垃圾方式主要有填埋、堆肥、焚烧等偏重于末端的处理工艺，这其中垃圾焚烧处理具有减量化大、无害化处理率高、可资源化利用的优点，同时由于现有垃圾填埋场趋于容量饱和（或超负荷运行），新的填埋场选址严苛等原因，垃圾焚烧处理是目前生活垃圾处理的主要发展方向之一。

众所周知，生活垃圾中有大量的氯化苯酚、氯盐等含氯物质，垃圾焚烧过程中在氧化气氛下会产生二噁英，国际癌症研究机构早在1997年就已认定二噁英为致癌风险度第一位。目前垃圾焚烧过程中产生的二噁英需要通过控制“3T+E”和活性炭喷射等多种设备协同控制才能实现减排，环保设施投资代价高；由于二噁英是一种强致癌物质，垃圾焚烧发电项目往往面临周边民众的恐慌和抗议，引发严重的垃圾焚烧避邻效应。

热解气化一般指的是含碳的物质，如煤、生物质以及垃圾等，在一定的温度和压力（加压或常压）下，与气化介质，如空气、纯氧、氢气以及水蒸汽等，发生化学反应后转化为简单的分子如CO，CO₂，H₂和CH₄等气体组成的合成气的技术。其中，无氧热解气化反应中隔绝/减少空气处理，能从机理上抑制二噁英的产生，被认为是焚烧之后的下一代垃圾热化学处理技术。垃圾热解需要消耗较大的热量，目前很多热解处理工艺都采用电加热或者外加热等方式提供热量，耗能较大，工艺设备系统复杂。热解过程产物的热量回收利用方式主要是将热解气与空气预热器换热。

于2017年3月15日公开的公布号为CN106497587A的“一种蓄热式垃圾热解处理系统及其方法”，其利用内置式蓄热式辐射管为热解炉提供热源，通过陶瓷蜂窝体材料的蓄热材料实现空气预热和烟气余热利用，其热解炉两侧的蓄热体按照温度和时间设定间歇工作；并将烟气用于垃圾预热。该装置的内置式辐射管可能造成垃圾在热解炉内的堵塞，或管子沾污影响热传导，其炉体生成的高温半焦、合成气及排出烟气的热量还未得到充分利用，还有值得改进之处。

发明内容

为克服现有垃圾热解系统构造不尽合理的不足，本发明所要解决的技术问题是提供一种工艺简单、运行成本低的自热式垃圾热解气化系统及其运行方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：自热式垃圾热解气化系统，包括依次连接的垃圾给料装置、无氧热解气化炉、催化裂解装置和合成气净化装置，还包括空气预热器，无氧热解气化炉的外周设置蓄热式加热装置，蓄热式加热装置的下部为燃烧室，蓄热式加热装置与无氧热解气化炉之间为与燃烧室连通的烟气通道，燃烧室的燃烧气来源于合成气净化装置之后的合成气管路，燃烧室的空气来源于与燃烧室生成的烟气发生换热的空气预热器之后的空气管路。本系统在热解气化炉外部设置以净化后的合成气作为燃料的蓄热式加热装置，通过炉外高温烟气对无氧热解气化炉进行加热，空气不进入热解气化炉内，实现了垃圾的无氧热解，便于热解气化炉内的原料和产物输送结构的布置，炉内温度稳定可控；可省略燃烧烟气的处理装置，整套系统的净化处理集中在合成气净化装置完成，系统组成简单。