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CN111412473A - 一种适用于高湿固废物料的气化燃烧利用方法及系统 - Google Patents

一种适用于高湿固废物料的气化燃烧利用方法及系统 Download PDF

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CN111412473A
CN111412473A CN202010242287.4A CN202010242287A CN111412473A CN 111412473 A CN111412473 A CN 111412473A CN 202010242287 A CN202010242287 A CN 202010242287A CN 111412473 A CN111412473 A CN 111412473A
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王威宇
高健
朱海鹏
郭兴龙
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Jiangsu University
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Abstract

本发明公开了一种适用于高湿固废物料的气化燃烧利用方法和系统，通过对高湿固废物料先进行干燥处理，再将干燥后的固废物料进行气化反应，固废物料气化反应产生的燃气作为能源进行燃烧，对燃烧产生的高温烟气中热量进行热回收；热回收包括对高温烟气中显热的回收和高温烟气中水分潜热的回收；高温烟气中水分潜热的回收通过对高温烟气进行喷淋处理形成蓄热喷淋水；对蓄热喷淋水中的热量进行转换回收；将蓄热喷淋水中回收的热量加热空气形成干燥热空气，将干燥热空气对高湿固废物料进行干燥处理。本发明提供的利用方法及系统，能够解决高湿固废物料气化运行困难以及燃气燃烧产生的烟气因含水量较大携带大量潜热不能充分利用的问题。

Description

一种适用于高湿固废物料的气化燃烧利用方法及系统
技术领域
本发明涉及燃烧热利用技术领域，尤其涉及一种适用于高湿固废物料的气化燃烧利用方法及系统。
背景技术
随着经济的发展和人民生活水平的提高，城市垃圾中可燃物、易燃物含量明显增加，热值显著增大。并且随着国家对垃圾分类政策的推进，垃圾经过分类、分选等预处理后，热值得到进一步提升。因此对垃圾进行合理的处理，可以从垃圾中获得较高的热量。当前对生物质固废的处理方式主要为焚烧，但是生物质固废中往往含有N、S和重金属元素，直接焚烧会产生大量NOx、SOx、重金属和二噁英等环境污染物。
垃圾气化是指在密闭的容器中，将垃圾进行缺氧燃烧，利用空气和蒸汽做为混合气化剂，使垃圾释放出大量的一氧化碳、氢气、甲烷等可燃性的气体，相较于焚烧、填埋等垃圾处理方式，具有污染小、利用率高等优点，能够实现生活垃圾减量化、资源化、无害化处理。
但是由于生活垃圾多属于高湿固废物料，含有较高水分，在进行气化反应时，会导致气化炉炉温降低，气化反应困难；文献(杨晓初.生物质两级热解特性研究[D].华北电力大学,2012.)指出原料初含湿量还与料层厚度共同影响着生物质原料的干燥热解特性，在相同的反应温度下，含湿量高、料层厚的原料失重量最小，水分脱除时间最长，析出挥发份量最少。
同时高湿固废物料气化产物燃烧后排放的烟气中仍含有大量水分，携带过多热量不能够被有效利用；而且由于烟气含水量较高，容易在烟道中冷凝，也会对烟道造成腐蚀。
如专利CN 103968389 A提供了一种生活垃圾热解气化燃烧装置的燃料反馈煅烧系统，在使用常规热解气化燃烧工艺的基础上，将气化产生的燃气分为两部分，一部分送入燃烧系统直接燃烧利用，另一部分经过余热锅炉、换热器、激冷塔换热后进入煅烧炉进行炉渣的燃烧。此专利虽实现了对生活垃圾中热量的有效利用，但是气化燃气通过余热锅炉、换热器进行换热时，易在管道冷凝产生焦油。
专利CN 207514894 U提供了一种复杂混合燃料的气化燃烧系统，通过设置气化装置对燃料进行气化，通过燃烧装置对气化产物进行燃烧，通过在烟道中设置余热回收装置对烟气中的热量进行回收。此专利虽能实现对复杂混合燃料的气化燃烧利用，并能够回收烟气中的热量，但是，对于含湿量较高的复杂混合燃料，直接通入气化装置进行气化，易导致气化装置温度降低，气化反应进行程度降低；同时，烟道中的余热回收装置只使用空气预热器、省煤器、过热器，能够回收烟气显热部分热量，但对于烟气中水分所携带的大量热量难以做到有效回收。
目前也有相关技术研究对高湿物料进行干燥处理，如专利CN 1094669904 A给出了一种伸缩式炉排结构的垃圾气化燃烧炉及气化燃烧处理工艺，通过设置伸缩式炉排，实现了向气化燃烧炉内的连续送料，提高了热空气与物料的接触面积；同时使用烟气对物料进行干燥，实现了对烟气中热量的回收利用；但是，由于垃圾气化燃烧产生的烟气含湿量较大，通过直接接触对物料进行干燥，较难达到干燥效果。
通过对现有技术进行研究可知，目前高湿固废物料因含有较高水分，在进行气化反应时，会导致气化炉炉温降低，气化反应困难；同时高湿固废物料气化产物燃烧后排放的烟气中仍含有大量水分，携带过多热量不能够被有效利用，而且容易在烟道中冷凝，会对烟道造成腐蚀。综上所述，针对高湿固废的能源化利用，目前尚缺少有效的方法。
发明内容
本申请通过提供一种适用于高湿固废物料的气化燃烧利用方法及系统，用于解决现有技术中高湿固废物料因含有较高水分，在进行气化反应时，会导致气化炉炉温降低，气化反应困难的问题，同时也为了解决目前湿固废物料气化产物燃烧后排放的烟气中仍含有大量水分，携带过多热量不能够被有效利用，而且容易在烟道中冷凝，会对烟道造成腐蚀的问题，
本申请设计了一种适用于高湿固废物料的气化燃烧利用方法，首先对高湿固废物料先进行干燥处理，再将干燥后的固废物料进行气化反应，固废物料气化反应产生的燃气作为能源进行燃烧，对燃烧产生的高温烟气中热量进行热回收；热回收包括对高温烟气中显热的回收和高温烟气中水分潜热的回收；高温烟气中水分潜热的回收通过使用低温喷淋水对高温烟气进行喷淋处理，析出烟气中的水分，同时捕集烟气中的颗粒物形成蓄热喷淋水，蓄热喷淋水先进行沉淀净化处理，然后对蓄热喷淋水中的热量进行转换回收，净化后的蓄热喷淋水释放热量后生成所述低温喷淋水；将蓄热喷淋水中回收的热量加热空气形成干燥热空气，将干燥热空气对高湿固废物料进行干燥处理。
本申请首先通过在高湿固废物料进行气化反应前先进行干燥处理，降低物料中水分含量，提高气化反应效率，使得固废物料能够充分进行气化反应生成燃气。其次，将固废物料产生的燃气直接进行燃烧处理，通过能量转换的方式，以热水或蒸汽对外提供热能，也解决了现有技术中对燃气进行清洗后供气会冷凝产生焦油的问题。其三，本申请中提出了通过喷淋回收烟气中水分的热量的方式，结合现有技术中对烟气中显热的回收，可以充分回收燃气燃烧后产生的高温烟气中的热量，实现了对烟气所含热量的充分回收利用，也避免了排烟时大量水分在烟道中冷凝造成的烟道腐蚀问题。第四，将蓄热喷淋水中回收的热量加热空气形成干燥热空气，将干燥热空气对高湿固废物料进行干燥处理，完成了对回收的高湿烟气中水分的热量进行回收后的循环利用。干燥热空气对高湿固废物料进行干燥的同时，不仅降低了水分含量，而且对物料进行了加热，有利于维持气化炉的气温，提高气化效率。第五，含热喷淋水提供热量后降温产生的低温喷淋水再参与对高温烟气是喷淋处理。该设计可以达到对喷淋水中热量回收的同时实现对热量媒介-水的循环利用。
进一步的，本申请设计对高湿固废物料进行干燥处理后排出的低温含湿废气经加热后分两部分利用，一部分作为气化剂参与所述固废物料进行气化反应，另一部分作为燃烧氧化剂参与所述燃气的燃烧。
对高湿固废物料进行干燥处理后的低温含湿废气本身会具有较刺鼻的气味，直接排出会造成空气污染。而干燥的固废物料进行气化反应也需要利用空气和水蒸气作为气化剂，燃气燃烧也需要氧气，因此将干燥高湿固废物料后的低温含湿废气加热后分别参与固废物料的气化反应和燃气的燃烧反应，一方面实现了废气的循环利用，同时避免了废气造成的空气污染。
进一步的，本申请设计使用热泵回收净化后的蓄热喷淋水中的热量；使用热泵转化生成的高品质热量加热空气形成干燥热空气。通过热泵回收净化后的蓄热喷淋水中的热量后，再经过热泵进行内部热量转移生成高品质的热量，使用热泵释放的高品质热量加热空气形成干燥热空气。
进一步的，本申请设计高温烟气中显热的回收利用通过高温烟气依次与低温含湿废气、锅炉补水进行热交换；首先，低温含湿废气与高温烟气发生间壁式热交换；然后，锅炉补水与高温烟气发生间壁式热交换，使得所述高温烟气放热，同时高温烟气中的水分冷凝产生蓄热冷凝水，所述蓄热冷凝水与所述蓄热喷淋水一起沉淀净化后流入热泵参与热量的回收。
低温含湿废气与高温烟气进行热交换，低温含湿废气吸收高温烟气的热量加热升温，回收高温烟气的部分热量，同时高温的废气也有利于提高气化炉炉温，提高气化反应效率。此外高温的废气还可以促进燃气的燃烧。
降温后的高温烟气随后与锅炉补水进行热交换，锅炉补吸收高温烟气的热量加热升温，回收高温烟气的热量，烟气降温里面的水分冷凝产生蓄热冷凝水，蓄热冷凝水与蓄热喷淋水一起通过热泵进行热量的回收。
进一步的，本申请设计所述锅炉补水与高温烟气热交换后温度升高形成待加热的水，所述燃气燃烧产生热量对待加热的水加热生成热水/蒸汽。燃气燃烧加热待加热的水产生热水/蒸汽，以热水/蒸汽的形式向外部用户提供热能，达到对高湿固废物料进行气化燃烧利用的目的。
进一步的，为实现和利用上述高湿固废物料的气化燃烧利用方法本申请提供了一种适用于高湿固废物料的气化燃烧利用系统，包括干燥器、气化炉、燃气锅炉、余热回收装置；
所述干燥器开设有进料口和出料口，所述干燥器在进料口一侧开设有空气进口，所述空气进口内设置有空气加热器，用于对进入干燥器的空气进行加热；所述出料口与气化炉物料进口相连接，干燥后的固废物料经出料口进入气化炉进行气化反应。
气化炉还开设有燃气出口，燃气出口与燃气锅炉的燃气进口相连接，气化反应后产生的燃气通过燃气出口排出再通过燃气进口进入到燃气锅炉中。燃气锅炉还开设有第一烟气出口和热水/蒸汽出口，燃气在燃气锅炉中燃烧，加热锅炉中的水，转换为热水或水蒸气通过热水/蒸汽出口排出，为外部提供热能；燃烧产生的高温烟气通过第一烟气出口排出。
所述余热回收装置包括空气预热器、冷凝器、喷淋塔、蓄热水箱和热泵，所述第一烟气出口与空气预热器第一烟气进口相连接，所述空气预热器还包括第二烟气出口，所述冷凝器包括第二烟气进口和第三烟气出口，所述第二烟气出口与第二烟气进口相连接；所述喷淋塔包括喷淋塔进气口、喷淋水入口和喷淋水出口，所述第三烟气出口与喷淋塔进气口相连接，所述喷淋水出口与蓄热水箱入水口相连接，所述蓄热水箱还包括蓄热水箱出水口，所述热泵包括热泵吸热端和热泵供热端，热泵吸热端包括热泵吸热端进水口和热泵吸热端出水口，所述蓄热水箱出水口与热泵吸热端进水口相连接，并在连接管路上设置有第一循环水泵，热泵吸热端出水口与所述喷淋水入口相连接。
热泵供热端与所述空气加热器相连接，所述热泵供热端包括热泵供热端出水口和热泵供热端进水口，所述空气加热器包括空气加热器进水端和空气加热器出水端，所述空气加热器进水端和热泵供热端出水口相连接，所述空气加热器出水端与热泵供热端进水口相连接。
进一步的，本申请设计空气预热器还包括废气进口和第二废气出口，气化炉还包括气化剂进口，燃气锅炉还包括氧化剂进口；干燥器上设置有第一废气出口，废气进口与第一废气出口相连接，并在连接管路上设置有第一引风机，第二废气出口分别通过第一进气阀与氧化剂进口相连接、通过第二进气阀与气化剂进口相连接。
进一步的，本申请设计热泵为电驱动热泵或吸收式热泵中的任意一种。电驱动热泵由电能驱动，吸收式热泵由高质量热能驱动。
进一步的，本申请设计所述喷淋塔还包括喷淋水入口；
当热泵为电驱动式热泵时，热泵吸热端为电驱动式热泵蒸发端，所述热泵供热端为电驱动式热泵冷凝端，蓄热水箱出水口与电驱动式热泵蒸发端进水口相连接，电驱动式热泵蒸发端出水口与喷淋塔的喷淋水入口相连接；电驱动式热泵冷凝端出水口与空气加热器进水端相连接，并在连接管路上设置有第二循环水泵，电驱动式热泵冷凝端入水口与空气加热器出水端相连接。
喷淋回收的烟气中水分潜热热量以蓄热喷淋水的形式经过蓄热水箱进入电驱动式热泵的蒸发端，电驱动式热泵的蒸发端和冷凝端进行热交换回收热量，蒸发端降温后的冷水从电驱动式热泵蒸发端的出水口再流到喷淋水入口，完成热量的回收的同时也形成了水的循环利用。回收的热量在电驱动式热泵冷凝端以热水的形式流经空气加热器，对干燥高湿固废物料的空气进行加热，完成了对回收热量的利用，也避免了需要消耗现有的能源去干燥高湿固废物料的矛盾。
当热泵为吸收式热泵时，所述热泵吸热端为吸收式热泵低温热源输入端，热泵供热端为吸收式热泵中温热输出端，所述蓄热水箱出水口与吸收式热泵低温热源输入端进水口相连接，吸收式热泵低温热源输入端出水口与所述喷淋塔的喷淋水入口相连接；吸收式热泵中温热输出端出水口与所述空气加热器进水端相连接，并在连接管路上设置有第二循环水泵，吸收式热泵中温热输出端入水口与所述空气加热器出水端相连接。当热泵为吸收式热泵时，除连接部位不一致，对水的循环和热量的利用方式是一致的。
吸收式热泵高温驱动热源输入端的进气口与所述燃气锅炉的热水/蒸汽出口相连接，连接管道中设置有第一蒸汽阀；吸收式热泵高温驱动热源输入端的出水口与所述燃气锅炉进水口相连接。吸收式热泵通过利用燃烧锅炉产生的热水或热蒸汽的高质量热源驱动，充分利用系统内部的热量，避免了对外部热能的消耗。
进一步的，本申请设计冷凝器还包括锅炉补水入口、锅炉补水出口和第一冷凝水出水口，燃气锅炉还包括锅炉进水口，锅炉补水出口与锅炉进水口相连接，第一冷凝水出水口与蓄热水箱入水口相连接。冷凝器中的锅炉补水与高温烟气热交换后形成待加热的水，通过锅炉进水口进入锅炉；锅炉补水与高温烟气热交换，使得高温烟气放热冷凝产生水，通过第一冷凝水出水口流出然后通过蓄热水箱入水口流入蓄热水箱，作为高温烟气中待回收的一部分热量来源。
有益效果
本申请实施例中提供了一种适用于高湿固废物料的气化燃烧利用方法及系统，有效解决了目前现有技术中高湿固废物料因含有较高水分，在进行气化反应时，会导致气化炉炉温降低，气化反应困难的问题，同时也解决了目前湿固废物料气化产物燃烧后排放的烟气中含有大量水分，携带过多热量不能够被有效利用，而且容易在烟道中冷凝，会对烟道造成腐蚀的问题，进而达到了如下技术效果：
1、本申请中通过在高湿固废物料气化前先通过干燥热空气进行干燥处理，降低高湿固废物料中的水分，并对物料进行加热，有利于维持气化炉的温度，使得物料能够进行充分的气化反应。
2、本申请通过对高温烟气进行喷淋处理，回收了烟气中水分中的热量，并将吸热的喷淋水净化后通过循环水泵送入热泵，由热泵进行热量的交换，回收的热量用于加热干燥高湿固废物料的空气，放热后的冷水重新输送回喷淋塔中，实现了系统内部的水循环和热量的回收利用。
3、本申请通过对高温烟气进行喷淋处理，在回收热量的同时，对烟气中的颗粒物及气态污染物进行了脱除，实现了对烟气的净化处理，降低了大气污染物的排放。
4、本申请通过对干燥高湿固废物料后的低温含湿废气进行再加热并分别输送至气化炉和燃气锅炉中，一方面提供了气化炉所需的气化剂和燃气锅炉所需的氧气，另一方面也解决了废气直接排放会造成的大气污染问题。
5、此外本申请还通过设置空气预热器和冷凝器回收高温烟气中的显热，高温烟气在空气预热器中以热传递的方式加热低温含湿废气，在冷凝器中以热交换的方式加热锅炉补水，高温烟气中的水汽降温液化的冷凝水流入蓄热水箱中，实现了系统内热量的回收和利用。
应当理解，前述构思以及在下面更加详细地描述的额外构思的所有组合只要在这样的构思不相互矛盾的情况下都可以被视为本公开的发明主题的一部分。
结合附图从下面的描述中可以更加全面地理解本发明教导的前述和其他方面、实施例和特征。本发明的其他附加方面例如示例性实施方式的特征和/或有益效果将在下面的描述中显见，或通过根据本发明教导的具体实施方式的实践中得知。
附图说明
附图不意在按比例绘制。在附图中，在各个图中示出的每个相同或近似相同的组成部分可以用相同的标号表示。为了清晰起见，在每个图中，并非每个组成部分均被标记。现在，将通过例子并参考附图来描述本发明的各个方面的实施例，其中：
图1为本发明中热泵为电驱动热泵时的系统示意图；
图2为本发明中热泵为吸收式热泵时的系统示意图。
1、热水/热蒸汽；2、燃气锅炉；3、第一进气阀；4、第二进气阀；5、气化炉；6、第一引风机；7、干燥器；8、高湿固废；9、空气加热器；10、空气；11、第二循环水泵；12、电驱动热泵；13、第一循环水泵；14、蓄热水箱；15、排污阀；16、第二补水泵；17、烟囱；18、第二引风机；19、喷淋塔；20、第一补水泵；21、冷凝器；22、空气预热器；23、第二热水/蒸汽阀；24、第一热水/蒸汽阀；25、吸收式热泵中温热输出端；26、吸收式热泵高温驱动热源输入端；27、吸收式热泵；28、吸收式热泵低温热源输入端。
具体实施方式
在本公开中参照附图来描述本发明的各方面，附图中示出了许多说明的实施例。本公开的实施例不必定义在包括本发明的所有方面。应当理解，上面介绍的多种构思和实施例，以及下面更加详细地描述的那些构思和实施方式可以以很多方式中任意一种来实施，这是因为本发明所公开的构思和实施例并不限于任何实施方式。另外，本发明公开的一些方面可以单独使用，或者与本发明公开的其他方面的任何适当组合来使用。
为解决目前现有技术中高湿固废物料8因含有较高水分，在进行气化反应时，会导致气化炉5炉温降低，气化反应困难的问题，同时也为了解决目前湿固废物料气化产物燃烧后排放的烟气中仍含有大量水分，携带过多热量不能够被有效利用，而且容易在烟道中冷凝，会对烟道造成腐蚀的问题，本申请首先通过在高湿固废物料8进行气化反应前先进行干燥处理，降低物料中水分含量，提高气化反应效率，使得固废物料能够充分进行气化反应生成燃气。其次，将固废物料产生的燃气直接进行燃烧处理，通过能量转换的方式，以热水或蒸汽对外提供热能，也解决了现有技术中对燃气进行清洗后供气会冷凝产生焦油的问题。第三通过喷淋回收烟气中水分的潜热形成蓄热喷淋水，并对蓄热喷淋水中的热量进行转换回收，同时放热后重新生成低温喷淋水再重复用于对高温烟气的喷淋，同时实现对热量媒介-水的循环利用；将蓄热喷淋水中回收的热量加热空气形成干燥热空气，用干燥热空气对高湿固废物料8进行干燥处理。实现了高湿固废物料8的气化燃烧后高温烟气中水分潜热的回收，并对回收的热量进行了内部循环利用，也解决了固废物料前期干燥需要耗能的问题。具体的，本申请提供了如下两种实施例：
实施例1，如图1所示:
具体实施时，本申请提供了一种适用于高湿固废物料8的气化燃烧利用方法，首先对高湿固废物料8先进行干燥处理，再将干燥后的固废物料进行气化反应，固废物料气化反应产生的燃气作为能源进行燃烧，对燃烧产生的高温烟气中热量进行热回收；热回收包括对高温烟气中显热的回收和高温烟气中水分潜热的回收；高温烟气中水分潜热的回收通过使用低温喷淋水对高温烟气进行喷淋处理，析出烟气中的水分，同时捕集烟气中的颗粒物形成蓄热喷淋水，对蓄热喷淋水先进行沉淀净化处理，然后对蓄热喷淋水中的热量进行转换回收，净化后的蓄热喷淋水释放热量后再重新生成低温喷淋水；将蓄热喷淋水中回收的热量加热空气形成干燥热空气，将干燥热空气对高湿固废物料8进行干燥处理。
首先通过在高湿固废物料8进行气化反应前先进行干燥处理，降低物料中水分含量，提高气化反应效率，使得固废物料能够充分进行气化反应生成燃气。其次，将固废物料产生的燃气直接进行燃烧处理，通过能量转换的方式，以热水或蒸汽对外提供热能，也解决了现有技术中对燃气进行清洗后供气会冷凝产生焦油的问题。其三，本申请中提出了通过喷淋回收烟气中水分的热量的方式，结合现有技术中对烟气中显热的回收，可以充分回收燃气燃烧后产生的高温烟气中的热量，实现了对烟气所含热量的充分回收利用，也避免了排烟时大量水分在烟道中冷凝造成的烟道腐蚀问题。第四，将蓄热喷淋水中回收的热量加热空气形成干燥热空气，将干燥热空气对高湿固废物料8进行干燥处理，完成了对回收的高湿烟气中水分的热量进行回收后的循环利用。干燥热空气对高湿固废物料8进行干燥的同时，不仅降低了水分含量，而且对物料进行了加热，有利于维持气化炉5的气温，提高气化效率。第五，含热喷淋水提供热量后降温产生的低温喷淋水再参与对高温烟气是喷淋处理。该设计可以达到对喷淋水中热量回收的同时实现对热量媒介-水的循环利用。
具体实施时，本申请设计对高湿固废物料8进行干燥处理后排出的低温含湿废气经加热后分两部分利用，一部分作为气化剂参与所述固废物料进行气化反应，另一部分作为燃烧氧化剂参与所述燃气的燃烧。
对高湿固废物料8进行干燥处理后的低温含湿废气本身会具有较刺鼻的气味，直接排出会造成空气污染。而干燥的固废物料进行气化反应也需要利用空气和水蒸气作为气化剂，燃气燃烧也需要氧气，因此将干燥高湿固废物料8后的低温含湿废气加热后分别参与固废物料的气化反应和燃气的燃烧反应，一方面实现了废气的循环利用，同时避免了废气造成的空气污染。
本申请中干燥器7加热空气的量应与气化炉气化剂及燃气锅炉氧化剂所需量相同，并通过调整干燥器7所提供热空气的温度，控制干燥器7干燥效果。
具体实施时，本申请设计使用热泵回收净化后的蓄热喷淋水中的热量；使用热泵转化生成的高品质热量加热空气形成干燥热空气。首先先通过热泵回收净化后的蓄热喷淋水中的热量后，再经过热泵进行内部热量转移生成高品质的热量，使用热泵释放的高品质热量加热空气形成干燥热空气。
具体实施时，本申请设计高温烟气中显热的回收利用通过高温烟气依次与低温含湿废气和锅炉补水进行热交换；首先，低温含湿废气与高温烟气发生间壁式热交换；然后，锅炉补水与高温烟气发生间壁式热交换，使得高温烟气放热冷凝产生蓄热冷凝水，蓄热冷凝水与蓄热喷淋水一起沉淀净化后流入热泵中参与热量的回收利用。
低温含湿废气与高温烟气热交换，低温含湿废气吸收高温烟气的热量加热升温，回收高温烟气的部分热量，同时高温的废气也有利于提高气化炉5炉温，提高气化反应效率。此外高温的废气还可以促进燃气的燃烧。
降温后的高温烟气随后与锅炉补水进行热交换，锅炉补水吸收高温烟气的热量加热升温，回收高温烟气的热量，烟气降温里面的水分液化产生蓄热冷凝水，蓄热冷凝水与蓄热喷淋水一起沉淀净化后流入热泵中参与热量的回收利用。。
具体实施时，本申请设计锅炉补水与高温烟气热交换后温度升高形成待加热的水，所述燃气燃烧产生热量对待加热的水加热生成热水/蒸汽。燃气燃烧加热待加热的水产生热水/蒸汽，以热水/蒸汽的形式向外部用户提供热能，达到了对高湿固废物料8进行气化燃烧利用的目的。
为实现和利用上述高湿固废物料8的气化燃烧利用方法，具体实施时，本申请提供了一种适用于高湿固废物料8的气化燃烧利用系统，包括干燥器7、气化炉5、燃气锅炉2、余热回收装置；
所述干燥器7开设有进料口和出料口，所述干燥器7在进料口一侧开设有空气进口，所述空气进口内设置有空气加热器9，用于对进入干燥器7的空气10进行加热；所述出料口与气化炉5物料进口相连接，干燥后的固废物料经出料口进入气化炉5进行气化反应。
气化炉5还开设有燃气出口，燃气出口与燃气锅炉2的燃气进口相连接，气化反应后产生的燃气通过燃气出口排出再通过燃气进口进入到燃气锅炉2中。燃气锅炉2还开设有第一烟气出口和热水/蒸汽出口，燃气在燃气锅炉2中燃烧，加热锅炉中的水，转换为热水或水蒸气通过热水/蒸汽出口排出，为外部提供热能；燃烧产生的高温烟气通过第一烟气出口排出。
所述余热回收装置包括空气预热器22、冷凝器21、喷淋塔19、蓄热水箱14和电驱动热泵12，所述第一烟气出口与空气预热器22第一烟气进口相连接，所述空气预热器22还包括第二烟气出口，所述冷凝器21包括第二烟气进口和第三烟气出口，所述第二烟气出口与第二烟气进口相连接；所述喷淋塔19包括喷淋塔进气口、喷淋水入口和喷淋水出口，所述第三烟气出口与喷淋塔进气口相连接，所述喷淋水出口与蓄热水箱入水口相连接，所述蓄热水箱14还包括蓄热水箱出水口，蓄热水箱出水口与电驱动热泵蒸发端进水口相连接，并在连接管路上设置有第一循环水泵13；电驱动热泵蒸发端出水口与喷淋塔19的喷淋水入口相连接；喷淋塔19还包括第四烟气出口，第四烟气出口与烟囱17相连接，并在连接管路上设置第二引风机18；
电驱动热泵冷凝端与空气加热器9相连接，空气加热器9包括空气加热器进水端和空气加热器出水端，电驱动热泵冷凝端出水口与空气加热器进水端相连接，并在连接管路上设置有第二循环水泵11，电驱动热泵冷凝端入水口与空气加热器出水端相连接。
喷淋回收的烟气中水分潜热热量以蓄热喷淋水的形式经过蓄热水箱14进入电驱动热泵12的蒸发端，电驱动热泵12的蒸发端和冷凝端进行热交换回收热量，蒸发端降温后的冷水从电驱动热泵蒸发端的出水口再流到喷淋水入口，完成热量的回收的同时也形成了水的循环利用。回收的热量在电驱动热泵冷凝端以热水的形式流经空气加热器9，对干燥高湿固废物料8的空气10进行加热，完成了对回收热量的利用，也避免了需要消耗现有的能源去干燥高湿固废物料8的矛盾。
具体实施时，本申请设计空气预热器22还包括废气进口和第二废气出口，气化炉5还包括气化剂进口，燃气锅炉2还包括氧化剂进口；干燥器7上设置有第一废气出口，废气进口与第一废气出口相连接，并在连接管路上设置有第一引风机6，第二废气出口分别通过第一进气阀3与氧化剂进口相连接、通过第二进气阀4与气化剂进口相连接。
对高湿固废物料8进行干燥处理后的低温含湿废气本身会具有较刺鼻的气味，直接排出会造成空气污染。而干燥的固废物料进行气化反应也需要利用空气和水蒸气作为气化剂，燃气燃烧也需要氧气，因此将干燥高湿固废物料8后的低温含湿废气从干燥器7的第一废气出口排出后在第一引风机6的作用下通过空气预热器22的废气进口进入空气预热器22，低温含湿废气在与高温烟气进行热交换加热升温后通过第二废气出口排出。
加热后的废气在第一进气阀3和第二进气阀4的控制下分别进入燃气锅炉2和气化炉5，参与固废物料的气化反应和燃气的燃烧反应。一方面实现了废气的循环利用，同时也避免了废气直接排放造成的空气污染。
具体实施时，本申请设计冷凝器21还包括锅炉补水入口、锅炉补水出口和第一冷凝水出水口，锅炉补水入口与第一补水泵20相连接，燃气锅炉2还包括锅炉进水口，锅炉补水出口与锅炉进水口相连接，第一冷凝水出水口与蓄热水箱入水口相连接。冷凝器21中的锅炉补水与高温烟气热交换后形成待加热的水，通过锅炉进水口进入锅炉；锅炉补水与高温烟气热交换，使得高温烟气放热冷凝产生水，通过第一冷凝水出水口流出然后通过蓄热水箱入水口流入蓄热水箱14，作为高温烟气中待回收的一部分热量来源。
具体实施时，蓄热水箱14设置有第二补水泵16和排污口，并通过设置排污阀15控制蓄热水箱14的排污量。
实施例2，如图2所示:
具体实施时本申请提供的适用于高湿固废物料8的气化燃烧利用方法与实施例与实施例1相同，为利用上述方法而提供的适用于高湿固废物料8的气化燃烧利用系统与实施例1的不同之处为本实施例中的电驱动热泵12更换为吸收式热泵27，具体实施如下：
本申请提供了一种适用于高湿固废物料8的气化燃烧利用系统，包括干燥器7、气化炉5、燃气锅炉2、余热回收装置；
所述干燥器7开设有进料口和出料口，所述干燥器7在进料口一侧开设有空气进口，所述空气进口内设置有空气加热器9，用于对进入干燥器7的空气10进行加热；所述出料口与气化炉5物料进口相连接，干燥后的固废物料经出料口进入气化炉5进行气化反应。
气化炉5还开设有燃气出口，燃气出口与燃气锅炉2的燃气进口相连接，气化反应后产生的燃气通过燃气出口排出再通过燃气进口进入到燃气锅炉2中。燃气锅炉2还开设有第一烟气出口和热水/蒸汽出口，燃气在燃气锅炉2中燃烧，加热锅炉中的水，转换为热水或水蒸气通过热水/蒸汽出口排出，为外部提供热能；燃烧产生的高温烟气通过第一烟气出口排出。
余热回收装置包括空气预热器22、冷凝器21、喷淋塔19、蓄热水箱14和吸收式热泵27，第一烟气出口与空气预热器22第一烟气进口相连接，空气预热器22还包括第二烟气出口，冷凝器21包括第二烟气进口和第三烟气出口，第二烟气出口与第二烟气进口相连接；喷淋塔19包括喷淋塔进气口和喷淋水出口，第三烟气出口与喷淋塔进气口相连接，喷淋水出口与蓄热水箱入水口相连接，蓄热水箱14还包括蓄热水箱出水口，蓄热水箱出水口与吸收式热泵低温热源输入端28进水口相连接，并在连接管路上设置有第一循环水泵13；吸收式热泵低温热源输入端28出水口与喷淋塔19的喷淋水入口相连接；喷淋塔19还包括第四烟气出口，第四烟气出口与烟囱17相连接，并在连接管路上设置第二引风机18；
吸收式热泵中温热输出端25与空气加热器9相连接，空气加热器9包括空气加热器进水端和空气加热器出水端，吸收式热泵中温热输出端25出水口与空气加热器进水端相连接，并在连接管路上设置有第二循环水泵11，吸收式热泵中温热输出端25入水口与空气加热器出水端相连接。喷淋回收的烟气中水分潜热热量以蓄热喷淋水的形式经过蓄热水箱14进入吸收式热泵低温热源输入端28，吸收式热泵低温热源输入端28和吸收式热泵中温热输出端25进行热交换回收热量，蒸发端降温后的冷水从吸收式热泵低温热源输入端28的出水口再流到喷淋水入口，完成热量的回收的同时也形成了水的循环利用。回收的热量在吸收式热泵中温热输出端25以热水的形式流经空气加热器9，对干燥高湿固废物料8的空气10进行加热，完成了对回收热量的利用，也避免了需要消耗现有的能源去干燥高湿固废物料8的矛盾。
吸收式热泵高温驱动热源输入端26的进气口与燃气锅炉2的热水/蒸汽出口相连接，连接管道上设置有第一热水/蒸汽阀24，燃气锅炉2的热水/蒸汽出口处还通过设置第二热水/蒸汽阀23用于向外部提供热能；吸收式热泵高温驱动热源输入端26的出水口与所述燃气锅炉进水口相连接。吸收式热泵27通过利用燃烧锅炉产生的热水或热蒸汽的高质量热源驱动，充分利用系统内部的热量，避免了对外部热能的消耗。
具体实施时，本申请设计空气预热器22还包括废气进口和第二废气出口，气化炉5还包括气化剂进口，燃气锅炉2还包括氧化剂进口；干燥器7上设置有第一废气出口，废气进口与第一废气出口相连接，并在连接管路上设置有第一引风机6，第二废气出口分别通过第一进气阀3与氧化剂进口相连接、通过第二进气阀4与气化剂进口相连接。
对高湿固废物料8进行干燥处理后的低温含湿废气本身会具有较刺鼻的气味，直接排出会造成空气污染。而干燥的固废物料进行气化反应也需要利用空气和水蒸气作为气化剂，燃气燃烧也需要氧气，因此将干燥高湿固废物料8后的低温含湿废气从干燥器7的第一废气出口排出后在第一引风机6的作用下通过空气预热器22的废气进口进入空气预热器22，低温含湿废气在与高温烟气进行热交换加热升温后通过第二废气出口排出。
加热后的废气在第一进气阀3和第二进气阀4的控制下分别进入燃气锅炉2和气化炉5，参与固废物料的气化反应和燃气的燃烧反应。一方面实现了废气的循环利用，同时也避免了废气直接排放造成的空气污染。
具体实施时，本申请设计冷凝器21还包括锅炉补水入口、锅炉补水出口和第一冷凝水出水口，锅炉补水入口与第一补水泵20相连接，燃气锅炉2还包括锅炉进水口，锅炉补水出口与锅炉进水口相连接，第一冷凝水出水口与蓄热水箱入水口相连接。冷凝器21中的锅炉补水与高温烟气热交换后形成待加热的水，通过锅炉进水口进入锅炉；锅炉补水与高温烟气热交换，使得高温烟气放热冷凝产生水，通过第一冷凝水出水口流出然后通过蓄热水箱入水口流入蓄热水箱14，作为高温烟气中待回收的一部分热量来源。
具体实施时，蓄热水箱14设置有第二补水泵16和排污口，并通过设置排污阀15控制蓄热水箱14的排污量。
显然所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。除非另作定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。
本发明专利申请说明书以及权利要求书中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一个”“一”或者“该”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。

Claims (10)

1.一种适用于高湿固废物料的气化燃烧利用方法，其特征在于：
对高湿固废物料先进行干燥处理，再将干燥后的固废物料进行气化反应，固废物料气化反应产生的燃气作为能源进行燃烧，对燃烧产生的高温烟气中热量进行热回收；
所述热回收包括对高温烟气中显热的回收和高温烟气中水分潜热的回收；所述高温烟气中水分潜热的回收通过使用低温喷淋水对高温烟气进行喷淋处理，析出烟气中的水分，同时捕集烟气中的颗粒物，生成蓄热喷淋水；蓄热喷淋水先进行沉淀净化处理，然后回收净化后的蓄热喷淋水中的热量，所述净化后的蓄热喷淋水释放热量后生成所述低温喷淋水；
从净化后的蓄热喷淋水中回收的热量加热空气形成干燥热空气，利用干燥热空气对高湿固废物料进行干燥处理。
2.如权利要求1所述的适用于高湿固废物料的气化燃烧利用方法，其特征在于：
对高湿固废物料进行干燥处理后排出的低温含湿废气经加热后分两部分利用，一部分作为气化剂参与所述固废物料进行气化反应，另一部分作为燃烧氧化剂参与所述燃气的燃烧。
3.如权利要求2所述的适用于高湿固废物料的气化燃烧利用方法，其特征在于：使用热泵回收净化后的蓄热喷淋水中的热量；使用热泵转化生成的高品质热量加热空气形成干燥热空气。
4.如权利要求3所述的适用于高湿固废物料的气化燃烧利用方法，其特征在于：所述高温烟气中显热的回收利用通过高温烟气依次与所述低温含湿废气、锅炉补水进行热交换；其中：
第一步，所述低温含湿废气与高温烟气发生间壁式热交换；
第二步，所述锅炉补水与高温烟气发生间壁式热交换，使得所述高温烟气放热，同时高温烟气中的水分冷凝产生蓄热冷凝水，所述蓄热冷凝水与所述蓄热喷淋水一起参与所述热泵对热量的回收。
5.如权利要求4所述的适用于高湿固废物料的气化燃烧利用方法，其特征在于：所述锅炉补水与高温烟气热交换后，温度升高，形成待加热的水，所述燃气燃烧产生热量对待加热的水加热产生热水/蒸汽，热水/蒸汽向用户输送热能。
6.一种适用于高湿固废物料的气化燃烧利用系统，其特征在于：包括干燥器、气化炉、燃气锅炉、余热回收装置；
所述干燥器开设有进料口和出料口，所述干燥器在进料口一侧开设有空气进口，所述空气进口内设置有空气加热器；所述出料口与气化炉物料进口相连接；
所述气化炉还开设有燃气出口，所述燃气出口与燃气锅炉的燃气进口相连接；所述燃气锅炉还开设有第一烟气出口和热水/蒸汽出口；
所述余热回收装置包括空气预热器、冷凝器、喷淋塔、蓄热水箱和热泵，所述第一烟气出口与空气预热器第一烟气进口相连接，所述空气预热器还包括第二烟气出口，所述冷凝器包括第二烟气进口和第三烟气出口，所述第二烟气出口与第二烟气进口相连接；所述喷淋塔包括喷淋塔进气口、喷淋水入口和喷淋水出口，所述第三烟气出口与喷淋塔进气口相连接，所述喷淋水出口与蓄热水箱入水口相连接，所述蓄热水箱还包括蓄热水箱出水口，所述热泵包括热泵吸热端和热泵供热端，所述热泵吸热端包括热泵吸热端进水口和热泵吸热端出水口，所述蓄热水箱出水口与热泵吸热端进水口相连接，并在连接管路上设置有第一循环水泵，所述热泵吸热端出水口与所述喷淋水入口相连接；
热泵供热端与所述空气加热器相连接，所述热泵供热端包括热泵供热端出水口和热泵供热端进水口，所述空气加热器包括空气加热器进水端和空气加热器出水端，所述空气加热器进水端和热泵供热端出水口相连接，所述空气加热器出水端与热泵供热端进水口相连接。
7.如权利要求6所述的适用于高湿固废物料的气化燃烧利用系统，其特征在于：所述空气预热器还包括废气进口和第二废气出口，所述气化炉还包括气化剂进口，所述燃气锅炉还包括氧化剂进口；
所述干燥器上设置有第一废气出口，所述废气进口与第一废气出口相连接，并在连接管路上设置有第一引风机，所述第二废气出口分别通过第一进气阀与氧化剂进口相连接、通过第二进气阀与气化剂进口相连接。
8.如权利要求7所述的适用于高湿固废物料的气化燃烧利用系统，其特征在于：所述热泵为电驱动热泵或吸收式热泵中的任意一种。
9.如权利要求8所述的适用于高湿固废物料的气化燃烧利用系统，其特征在于：
当热泵为电驱动式热泵时，所述热泵吸热端为电驱动式热泵蒸发端，所述热泵供热端为电驱动式热泵冷凝端，所述蓄热水箱出水口与电驱动式热泵蒸发端进水口相连接，电驱动式热泵蒸发端出水口与所述喷淋塔的喷淋水入口相连接；电驱动式热泵冷凝端出水口与所述空气加热器进水端相连接，并在连接管路上设置有第二循环水泵，电驱动式热泵冷凝端入水口与所述空气加热器出水端相连接；
当热泵为吸收式热泵时，所述热泵吸热端为吸收式热泵低温热源输入端，热泵供热端为吸收式热泵中温热输出端，所述蓄热水箱出水口与吸收式热泵低温热源输入端进水口相连接，吸收式热泵低温热源输入端出水口与所述喷淋塔的喷淋水入口相连接；吸收式热泵中温热输出端出水口与所述空气加热器进水端相连接，并在连接管路上设置有第二循环水泵，吸收式热泵中温热输出端入水口与所述空气加热器出水端相连接；
吸收式热泵高温驱动热源输入端的进气口与所述燃气锅炉的热水/蒸汽出口相连接，连接管道中设置有第一蒸汽阀；吸收式热泵高温驱动热源输入端的出水口与所述燃气锅炉进水口相连接。
10.如权利要求9所述适用于高湿固废物料的气化燃烧利用系统，其特征在于：所述冷凝器还包括锅炉补水入口、锅炉补水出口和第一冷凝水出水口，所述燃气锅炉还包括锅炉进水口，所述锅炉补水出口与所述锅炉进水口相连接，所述第一冷凝水出水口与所述蓄热水箱入水口相连接。
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