热解气化技术在处理生活垃圾上具有减量化速度快、无害化程度高和资源化利用广的特点,已被世界各国重点关注与研究。目前我国只有个别城市建有生活垃圾热解气化处理厂,但主要设备技术是直接从国外引进的。我国自主研制的生活垃圾热解气化设备多数处于小范围试用阶段,但由于设备机构复杂、造价高、运行成本大、处理效率低、无法适应复杂的物料等因素,实际中难以大规模工业化应用。本文项目是以已有的生物质固定床气化炉为基础,研发适合小城镇分散式处理可燃固体废弃物并资源化利用的气化炉。通过可拓创新设计方法对可燃固体废弃物气化炉进行方案设计,利用Aspen Plus模拟软件建立相对应的气化模型进行模拟验证分析,分析气化炉系统工艺全过程,搭建试验平台对气化炉内温度和气化产气情况进行试验分析,确定设计方案的可行性与有效性。本文主要研究内容及结论如下:(1)研究固定床气化炉存在的问题,分析已有固定床生物质气化炉的技术特征和可燃固体废弃物气化炉的设计需求,然后找出已有技术特征和设计需求之间存在的矛盾和不足,为运用可拓设计方法进行问题求解提供依据。(2)运用可拓创新设计方法将气化炉的设计需求与已有技术特征转化为目标基元与条件基元,建立气化炉的可拓模型;通过条件基元和目标基元的拓展分析、相容度计算和技术工艺分析,逐步获得可燃固体废弃物气化炉的可行设计方案。研发的可燃固体废弃物气化炉,增设了一种新型回燃机构,优化了炉体结构,可以直接处理含水率偏高且成分复杂的可燃固体废弃物,余热与可燃气体资源利用,尾气排放达环保标准,满足无害化处理可燃固体废弃物和为工农业生产提供热能的双重目标。(3)根据气化炉设计方案中新型回燃机构可降低炉内物料含水量和将可燃性气体回燃产热的特点,利用Aspen Plus模拟软件构建对应的气化模型进行模拟验证该设计的可行性,并模拟分析回燃气量、气化温度、物料含水率和过量空气系数对物料气化处理效果的影响,得出气化炉的回燃系数为0.2,过量空气系数为0.5,气化温度为800℃时,对含水率30～50%的生活垃圾进行气化处理时的碳转化率最高。(4)结合前面所求气化炉设计方案和进行的建模模拟分析,研究气化炉系统工艺的全过程,搭建试验平台对气化炉内温度和气化产气情况进行试验分析,确定设计方案的有效性和可行性,为大规模工业化生产提供参考信息。