打包进料式熔铁浴气化炉的制作方法 专利技术说明

石油,煤气及炼焦工业设备的制造及其应用技术1.本发明涉及能源技术领域，特别涉及一种打包进料式熔铁浴气化炉。背景技术：2.在有机垃圾固废、生物质废弃物能源化利用方面，与传统工艺相比，熔铁浴气化是一种更为先进的将有害废弃物转变为低碳能源的工艺。熔铁浴气化是将有机固废颗粒高速喷吹进入熔融铁液中，并鼓入气化剂如纯氧气，进行彻底的处理和转化，将碳氢元素转化成洁净合成气(一氧化碳和氢气)，既可作为燃气，也可用于化工合成，如甲烷化制取天然气、费托合成制取汽油柴油等，而无机物则大部分留在浮于表面的熔渣液中，实现减量化、无害化和资源化处理。其实现方式如下：通过在气化炉内预先盛放熔铁液，再把有机固废通过各种方式送到熔铁液内部，同时通入氧气，有机固废裂解-气化过程始终在浸没在1500度左右的液态环境中完成且相当迅速，高温快速裂解-气化，不产生二噁英，重金属及其氧化物(被还原)进入铁液或者沉到铁液下层而回收，整个有机固废处置过程只需要通入氧气(碳氧不完全燃烧为放热反应)，无需额外再加热，低成本、低碳排制取富氢能源。3.传统的熔铁浴气化炉在进行有机固废处理时，先需要将有机固废进行机械破碎，将有机固废破碎成3mm大小甚至更小的颗粒物，然后通过气化炉顶部的物料喷枪将破碎后的有机固废颗粒以较高的速度喷吹至气化炉中的熔融铁液中，使有机固废在在熔融铁液的催化下与氧气发生反应并生成合成气(一氧化碳和氢气)。4.但是这种进料方式，有机固废需要事先进行破碎处理，然后才能通过物料喷枪进行喷吹进料，但是在处理一些轻薄且具有韧性的膜状有机固废(如塑料袋、农用薄膜等)时，这些类型的有机固废难以通过传统的机械破碎方式进行破碎，往往需要通过液氮低温破碎等方式对其进行破碎，破碎处理较为麻烦，且进行低温破碎时，需要用到专门的低温破碎设备，耗能高，导致处理成本较大。技术实现要素：5.本发明的目的是解决现有技术中的不足之处，提供一种打包进料式熔铁浴气化炉。6.本发明的目的是通过如下技术方案实现的：一种打包进料式熔铁浴气化炉，包括液位调节室、底熔池室、左气化室、右气化室、顶部共气室、滚料斜管，底熔池室通过底部连通管与液位调节室连通，液位调节室中装有液态熔融催化剂，左气化室、右气化室的下端与底熔池室连通，左气化室、右气化室的上端与顶部共气室连通，顶部共气室上设有合成气外输管和第一顶氧枪，合成气外输管上设有气流阀门；滚料斜管的下端与底熔池室连通，滚料斜管上设有上落料电磁阀和下落料电磁阀，上落料电磁阀和下落料电磁阀之间设有落料锁斗仓；进料斜管连接第二抽气充气装置，通过第二抽气充气装置用于向滚料斜管、左气化室、右气化室和底熔池室中进行抽气或者充气；液位调节室连接第三抽气充气装置，第三抽气充气装置用于向液位调节室中进行抽气和充气以调节液态熔融催化剂在液位调节室中的液面高度；在固废外包裹铁质包裹层后形成固废打包体，固废打包体的长度大于左气化室和右气化室的水平长度使得固废打包体无法上浮至左气化室和右气化室中。7.作为优选，所述滚料斜管还连接第一抽气充气装置，通过第一抽气充气装置用于对落料锁斗仓中进行抽气和充气。8.作为优选，所述第一抽气充气装置、第二抽气充气装置和第三抽气充气装置的结构相同，第一抽气充气装置、第二抽气充气装置和第三抽气充气装置均包括第二排气管、废气充气管、惰气充气管、惰气储罐、废气储罐，排气管和废气充气管的一端与被抽气或者被充气的腔室连通，排气管和废气充气管的另一端连接废气储罐；排气管上依次设有冷区除尘器、排气阀门、真空泵、废气缓冲罐、增压泵，废气充气管上设有废气充气阀门；惰气充气管的一端与被抽气或者被充气的腔室连通，另一端连接惰气储罐，惰气充气管上设有惰气充气阀门。9.作为优选，所述合成气外输管上设有冷却除尘室。10.作为优选，所述进料斜管上设有档条驱动匣，档条驱动匣上连接有可转动的落料挡条，落料挡条位于下落料电磁阀的下方。11.作为优选，所述底熔池室的底面上设有用于阻挡固废打包体的限位体。12.作为优选，所述液位调节室的上端设有第二顶氧枪、补燃枪和第一排气管，第一排气管上设有排气阀门。13.作为优选，所述第一排气管上设有冷却除尘器。14.作为优选，所述铁质包裹体呈圆筒状。15.作为优选，所述液态熔融催化剂为熔融的铁基合金液，温度为1200-1700℃。16.本发明的有益效果是：本发明通过铁质包裹体对固废进行打包并形成固废打包体，固废打包体通过滚料斜管滚落至底部熔池中实现进料过程，处理过程中，固废打包体能够完全浸没在液态熔融催化剂300中，使固废能够充分热解-气化，无需对固废进行粉碎处理，也无需用到专用的破碎设备，解决了传统的轻薄且具有韧性的膜状有机固废破碎难度大、破碎处理能耗高、破碎处理成本大的问题。附图说明17.图1为本发明的结构示意图。18.图2为本发明在处理固废时的示意图。19.图3为图2中固废打包体进入底熔池室中后从a方向的视角图。20.图4为第三抽气充气装置的结构示意图。21.图5为固废打包体的结构示意图。22.图中：100、固废打包体，101、连续上料机，102、滚料斜管，103、进料口，104、落料锁斗仓，105、落料挡条，106、档条驱动匣，110、，上落料电磁阀，120、下落料电磁阀，150、第一抽气充气装置，160、第二抽气充气装置，170、固废，180、铁质包裹体，200、高温合成气，201、底熔池室，202、左气化室，203、右气化室，204、顶部共气室，205、合成气外输管，206、冷却除尘室，207、气流阀门，210、第一排渣口，230、第一顶氧枪，250、限位体，260、液态熔融催化剂，301、底部连通管，302、液位调节室，303、第一排气管，304、冷却除尘器，305、排气阀门，310、第二排渣口，320、排铁口，330、第二顶氧枪，331、补燃枪，350、第三抽气充气装置，351、第二排气管，352、冷区除尘器，353、排气阀门，354、真空泵，355、废气缓冲罐，356、增压泵，357、废气储罐，360、惰气储罐，361、废气充气阀门，362、废气充气管，363、惰气充气阀门，364、惰气充气管，400、待抽气充气容器。具体实施方式23.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。24.本领域技术人员应理解的是，在本发明的揭露中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系是基于附图所示的方位或位置关系，其仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此上述术语不能理解为对本发明的限制。25.可以理解的是，术语“一”应理解为“至少一”或“一个或多个”，即在一个实施例中，一个元件的数量可以为一个，而在另外的实施例中，该元件的数量可以为多个，术语“一”不能理解为对数量的限制。26.如图1-5所示，一种打包进料式熔铁浴气化炉，包括液位调节室302、底熔池室201、左气化室202、右气化室203、顶部共气室204、滚料斜管102、连续上料机101，底熔池室201通过底部连通管301与液位调节室302连通，液位调节室301中装有液态熔融催化剂300。液态熔融催化剂300为熔融的铁基合金液，铁基合金液中的主要成分为铁元素，并包含一定比例的碳元素，铁基合金液的温度为1200-1700℃。27.左气化室202、右气化室203的下端与底熔池室201连通，左气化室202、右气化室203的上端与顶部共气室204连通。顶部共气室204上设有合成气外输管205和第一顶氧枪230，顶部共气室204上设有两个第一顶氧枪230，两个第一顶氧枪230分别对应设置在左气化室202和右气化室203的上方。合成气外输管205上设有气流阀门207和冷却除尘室206。28.滚料斜管102的下端与底熔池室201连通，滚料斜管102与竖直方向呈一定的倾斜角。滚料斜管102的上端为进料口103，连续上料机101用于向进料斜管102中投入固废打包体100。滚料斜管102上设有上落料电磁阀110和下落料电磁阀120，上落料电磁阀110和下落料电磁阀120之间设有落料锁斗仓104。进料斜管102连接第一抽气充气装置150和第二抽气充气装置160，通过第一抽气充气装置150用于对落料锁斗仓104中进行抽气和充气，通过第二抽气充气装置160用于向滚料斜管102、左气化室202、右气化室203和底熔池室201中进行抽气或者充气。液位调节室302连接第三抽气充气装置350，第三抽气充气装置350用于向液位调节室302中进行抽气和充气以调节液态熔融催化剂300在液位调节室302中的液面高度。29.其中，第一抽气充气装置150、第二气充气装置160和第三气充气装置350的结构相同，第一抽气充气装置150、第二气充气装置160和第三气充气装置350的结构均包括排气管351、废气充气管362、惰气充气管364、惰气储罐360、废气储罐357，排气管351和废气充气管362的一端与被抽气或者被充气的腔室400连通，排气管351和废气充气管362的另一端连接废气储罐357；排气管351上依次设有冷却除尘器352、排气阀门353、真空泵354、废气缓冲罐355、增压泵356，废气充气管362上设有废气充气阀门361。惰气充气管364的一端与被抽气或者被充气的腔室400连通，另一端连接惰气储罐360，惰气充气管364上设有惰气充气阀门363。其中，第一抽气充气装置150所连接的被抽气或者被充气的腔室400即为落料锁斗仓104，第二抽气充气装置160所连接的被抽气或者被充气的腔室400为落料锁斗仓104即为滚料斜管102、左气化室202、右气化室203和底熔池室201所连通的腔室，第三抽气充气装置350所连接的被抽气或者被充气的腔室400为落料锁斗仓104即为液位调节室302。惰气储罐364中储存有氮气或者二氧化碳。30.第一抽气充气装置150、第二抽气充气装置160和第三抽气充气装置350的使用方法如下：在对被抽气或者被充气的腔室400进行抽气时，打开排气阀门353，并关闭废气充气阀门361和惰气充气阀门363，启动真空泵354和增压泵356，被抽气或者被充气的腔室400中的气体通过排气管351被抽至废气储罐357中；在向被抽气或者被充气的腔室400中充气惰性气体时，打开惰气充气阀门363，并关闭废气充气阀门361和排气阀门353，通过惰气储罐360向被抽气或者被充气的腔室400中充入惰性气体。若有需要，可在废气储罐357中储存可燃废气，可通过打开废气充气阀门361并向被抽气或者被充气的腔室400中通入可燃废气。31.进料斜管102上设有档条驱动匣106，档条驱动匣106内部设有电机，档条驱动匣106上连接有可转动的落料挡条105，落料挡条105的旋转有档条驱动匣106内部的电机带动；落料挡条105位于下落料电磁阀120的下方。落料挡条105用于控制固废打包体100的下落节奏；当落料挡条105向上转动至阻挡位时，进料斜管102中的固废打包体100被挡住，无法下落至底熔池室201中；当落料挡条105向下转动至开放位时，固废块100便可以从落料挡条105的位置处通过，从而落入底熔池室201中。底熔池室201的底面上设有用于阻挡固废打包体100的限位体250。32.液位调节室302上端设有第二顶氧枪330、补燃枪331和第一排气管303，第一排气管303上设有冷却除尘器304和排气阀门305。第二顶氧枪330和补燃枪331用于对液态熔融催化剂300进行补热；当液态熔融催化剂300温度过低时，关闭气流阀门207，通过第二抽气充气装置160向滚料斜管102、左气化室202、右气化室203和底熔池室201中充气，使滚料斜管102、左气化室202、右气化室203和底熔池室201内的气压升高，从而使左气化室202、右气化室203和底熔池室201内的液态熔融催化剂300退回至液位调节室302，同时打开排气阀门305；补燃枪331向液态熔融催化剂300喷吹天然气、石油气或者合成气等可燃气体，同时第二顶氧枪330喷吹氧气，氧气与可燃气体混合后并点燃，从而对液态熔融催化剂300进行加热，使其温度上升直至达到所需的温度；可燃气体燃烧后的尾气通过第一排气管303排出。33.固废打包体100的结构如图5所示，通过在固废170外包裹铁质包裹层180后形成固废打包体100，铁质包裹体180呈圆筒状，固废打包体的长度大于左气化室和右气化室的水平长度使得固废打包体无法上浮至左气化室和右气化室中。本发明中，铁质包裹体180为薄铁皮或者薄钢板。34.底熔池室201的侧面设有第一排渣口210，液位调节室302的侧面设有第二排渣口310，液位调节室的底部侧面设有排铁口320。35.本发明在使用时，方法如下：36.通过铁质包裹体180将固废170包裹起来，形成固废包裹体100，被包裹起来的固废170可以是轻薄且具有韧性的膜状有机固废(如塑料袋、农用薄膜等)；37.通过连续上料机101将固废打包体100提升至进料口103处；进料时，先通过第一抽气充气装置150将落料锁斗仓104中的废气抽除，并通入惰性气体平衡落料锁斗仓104内的气压；接着打开上落料电磁阀110，使固废打包体100落入落料锁斗仓104中，然后关闭上落料电磁阀110；接下来打开下落料电磁阀120，使固废打包体100向下滚动并被落料挡条105托住；38.进料前，关闭气流阀门207，通过第二抽气充气装置160向滚料斜管102、左气化室202、右气化室203和底熔池室201中充气，使滚料斜管102、左气化室202、右气化室203和底熔池室201内的气压升高，从而使左气化室202、右气化室203和底熔池室201内的液态熔融催化剂300全部退回至液位调节室302以及底部连通管301中；39.进料时，落料挡条105向下转动使固废块打包体100落到底熔池室201中；当固废块打包体100落入底熔池室201中后，打开气流阀门207，然后通过第三抽气充气装置350向液位调节室302中充入惰性气体，使得液位调节室302中的液态熔融催化剂300在气压作用下流入底熔池室201、左气化室202和右气化室203中；由于固废块打包体100的整体密度是小于液态熔融催化剂300的，故固废块打包体100随着液位的上升而上升，直至顶住左气化室202和右气化室203的下端并不再上升；而由于液态熔融催化剂300液面的持续上升，使得固废块打包体100最终完全浸没在液态熔融催化剂300中，在这过程中，第一顶氧枪向左气化室202和右气化室203中喷吹氧气；包裹在固废块打包体100外侧的铁质包裹体180首先熔化成铁水并融入液态熔融催化剂300中，由于铁质包裹体180的主要成分为铁，成分与液态熔融催化剂300接近，故熔化后的铁质包裹体180可作为液态熔融催化剂300的补充；外侧的铁质包裹体180完全熔化后，内部的固废170便与液态熔融催化剂300充分接触，并在高温的液态熔融催化剂300的催化作用下发生裂解反应，固废170热解-气化并生成以一氧化碳和氢气为主要成分的高温合成气200，高温合成气200穿过上方的液态熔融催化剂300最终从合成气外输管205排出，通过合成气外输管205上的冷却除尘室206对的高温合成气200进行冷却除尘；40.当前批次的固废打包体100完全热解-气化后，通过第二抽气充气装置160向底熔池室201、左气化室202和右气化室203中充气并使底熔池室201、左气化室202和右气化室203中的液态熔融催化剂300全部退回至液位调节室302以及底部连通管301中，然后向底熔池室201中放入新一批次的固废打包体100，并以相同的方式进行下一批固废打包体的处理。41.由于在处理固废的过程中，液态熔融催化剂300的液面上方会形成一层熔渣，当熔渣过多时，需要进行排渣；在排渣时，只需通过第二抽气充气装置160向底熔池室201、左气化室202和右气化室203中充气使得液态熔融催化剂300全部退回至液位调节室302以及底部连通管301中，并使熔渣刚好留在底熔池室201中，然后采用开堵眼机钻开第一排渣口210并排出部分多余的熔渣；排渣完成后重新利用耐材将第一排渣口210堵上。42.在处理过程中，由于固废打包体100外侧的铁质包裹体180不断地熔化并融入液态熔融催化剂300中，使得液态熔融催化剂300的量不断增加，故需要定期排出部分液态熔融催化剂300，液态熔融催化剂300通过排铁口320定期向外排出。43.本发明通过铁质包裹体对固废进行打包并形成固废打包体，固废打包体通过滚料斜管滚落至底部熔池中实现进料过程，处理过程中，固废打包体能够完全浸没在液态熔融催化剂300中，使固废能够充分热解-气化，无需对固废进行粉碎处理，也无需用到专用的破碎设备，解决了传统的轻薄且具有韧性的膜状有机固废破碎难度大、破碎处理能耗高、破碎处理成本大的问题。44.本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本技术相同或相近似的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。









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