CN102816575B - 生物质干馏裂解处理的装置及工艺方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种生物质干馏裂解处理的装置及工艺方法，属于机械产品工业化处理装置结构及工艺的技术领域；包括输入部分，反应釜部分，控制部分和处理输出部分，利用生物质垃圾干馏裂解工艺技术，实现生产过程的能量自平衡；本发明生物质干馏裂解技术具有工艺流程短、设备少、能耗低、操作安全方便、检维修容易等优点。

Description

生物质干馏裂解处理的装置及工艺方法

技术领域

本发明涉及一种生物质干馏裂解处理的装置及工艺方法，属于机械产品工业化处理装置结构及工艺的技术领域，具体说属于可将人类有机废弃物转化为“油”、“气”、“炭”三态能源物质的工业化处理装置的机械产品结构及工艺方法的技术领域。

背景技术

随着人类社会经济的发展，现有的城市生活垃圾处置(生物质的一种)方式已不能适应和满足现代生活对环境和资源循环利用的需求。这种每年要把这数十亿吨垃圾“烧”上天和“烂”入地的处置行为，已使人类社会付出了巨大的环境成本；尤其是在因全球气候恶化而危及人类生存和发展的今天，改变生活垃圾的处置方式，积极开发和发展新技术，将生活垃圾变为资源已成为人类社会经济发展的不二选择。

有机垃圾变能源技术目前已成为全世界研究的热点，2007年5月，美国《自然杂志》刊登了美国科学家的论文，对生物质垃圾裂解技术的未来可行性发展方向和价值作了充分肯定，认为裂解能够减少20％的二氧化碳排放，裂解反应产生的固体产物回到土壤能改善土壤结构，提高肥料的效率和保持度，最终使土壤的生产力得到提升。

2009年，诺贝尔奖得主美国科学家丹卡门在电视片《生态之城垃圾处理新科技》中向我们展示了当今世界处理城市生活垃圾的前沿技术手段及其可能的运用方式。认为实现生活垃圾无氧裂解的“生物焦”技术可将垃圾变成“黑沃土”，使“填埋区消失，焚烧厂关门”，从而把“农业可持续发展、绿色能源和解决地球变暖三方面结合到了一起”，是当今世界最先进的环保技术！

目前国内外有关这方面的技术包括：

1、生物质热解法：主要用于固废焚烧前道处理工序和垃圾焚烧前道处理工序，用喷油或其它直接燃烧方法使固废或垃圾达到有机物热解温度(约500℃-600℃)，热解产生部分可燃气体，在此过程中由于存在有氧的环境，且其中的不完全燃烧将可能生成一定的二噁英等有害物质，需加设后道工序，例如，采用1100℃以上高温焚烧来破坏和分解二噁英等有害物质。

2、生物质裂解转化法：对麦杆粉末、木屑等单一类特征的生物质通过裂解转化来获得生物油等能源产品的实验室和小型试验装置已有报道，国外已有该类技术的小型工业化规模的生产实验装置。但其工艺目的和工况目标仍然存在不完美之处。

环境保护、节能减排、寻找新能源是世界各国面临的共同问题；生物质从阳光中吸取能量，从大气中吸收二氧化碳，如能用无害且又便利的方法提取生物质能，不但能有效降低人类对化石类能源物质的依赖，而且可真正实现“节能减排，，的目标，从根本上实现自然界资源物质的良性大循环。

为了解决人类社会遇到的“资源越来越少，垃圾越来越多，气候越来越坏，环境越来越糟”这几大难题，打通从生物质(垃圾)到资源的循环，使有机废弃物变成人类社会越来越稀缺的能源物质，最终使人类社会“只有资源，没有垃圾”的理想越来越得到人们的重视。

发明内容

本发明提供了一种生物质干馏裂解处理的装置及工艺方法，可有效的解决在无氧环境下通过有机物干馏裂解，实现将生物质中的有机物大分子裂解为小分子的“油”、“气”、“炭”的目的。

为了达到所述的目的本发明的技术方案是：

一种生物质干馏裂解处理装置，包括输入部分，反应釜部分，控制部分和处理输出部分，其中：

所述的输入部分由生物质料仓，物料提升机和锥状结构的料斗组成，该物料提升机上设置有具有提升传输功能的线性传送机构，该生物质料仓位于该物料提升机输入端，该料斗位于该物料提升机输出端，所述的输出端高于所述的输入端；该料斗的底部通过法兰与所述的反应釜部分固定连接；

所述的反应釜部分包括通过隔氧除水计量喂料阀连接成密封导通结构的卧式翻动推进干燥初级脱氧反应釜、卧式翻动推进脱氧预裂解反应釜、卧式翻动推进初级干馏裂解反应釜和卧式翻动推进终极干馏裂解反应釜；

所述的卧式翻动推进干燥初级脱氧反应釜的釜体为中空的圆柱形结构，该釜体一端设置有1#隔氧除水计量喂料阀和与釜体密封连接导通的1#进料口，另一端设置有1#出料口和1#烟道气进口及余热利用管；沿釜体外表面紧固连接有至少一个环形齿环，该环形齿环通过齿轮与1#传动系统齿轮传动连接；所述的1#隔氧除水计量喂料阀的一端与所述料斗的底部紧固连接，另一端与1#进料口紧固连接；该卧式翻动推进干燥初级脱氧反应釜的釜体表面设置有1#烟道气出口；

所述的卧式翻动推进脱氧预裂解反应釜的釜体为中空的圆柱形结构，该釜体一端设置有2#隔氧除水计量喂料阀和与釜体密封连接导通的2#进料口，另一端设置有2#出料口、2#裂解气出口和2#烟道气进口及余热利用管；该釜体内沿轴向设置有一个通过传动轴驱动的第一推进机构，该传动轴与釜体一端机械密封连接固定，并通过齿轮与2#传动系统齿轮传动连接；所述的2#隔氧除水计量喂料阀的一端与所述1#出料口紧固连接，另一端与2#进料口紧固连接；该卧式翻动推进脱氧预裂解反应釜的釜体表面设置有2#烟道气出口；

所述的卧式翻动推进初级干馏裂解反应釜的釜体为中空的圆柱形结构，该釜体一端设置有3#隔氧除水计量喂料阀和与釜体密封连接导通的3#进料口，另一端设置有3#出料口、3#裂解气出口和3#烟道气进口及余热利用管；该釜体内沿轴向设置有一个通过传动轴驱动的第二推进机构，该传动轴与釜体一端机械密封连接固定，并通过齿轮与3#传动系统齿轮传动连接；所述的3#隔氧除水计量喂料阀的一端与所述2#出料口紧固连接，另一端与3#进料口紧固连接；该卧式翻动推进初级干馏裂解反应釜的釜体表面设置有3#烟道气出口；

所述的卧式翻动推进终极干馏裂解反应釜的釜体为中空的圆柱形结构，该釜体一端设置有4#隔氧除水计量喂料阀、与釜体密封连接导通的4#进料口和可燃气进口及加热系统，另一端设置有4#出料口和4#裂解气出口；该釜体内沿轴向设置有一个通过传动轴驱动的第三推进机构，该传动轴与釜体一端机械密封连接固定，并通过齿轮与4#传动系统齿轮传动连接；所述的4#隔氧除水计量喂料阀的一端与所述3#出料口紧固连接，另一端与4#进料口紧固连接；该卧式翻动推进终极干馏裂解反应釜的釜体表面设置有4#烟道气出口和系统安全阀；

所述的4#烟道气出口与该3#烟道气进口及余热利用管密封连通；所述的3#烟道气出口与该2#烟道气进口及余热利用管密封连通；所述的2#烟道气出口与该1#烟道气进口及余热利用管密封连通；所述的1#烟道气出口与烟道气回用排放系统通过烟道尾气输送管道密封连通；

所述的处理输出部分包括重油固体分离器、重油固体分离收集罐、油气水分离罐、轻质油储罐、污水处理池、水下炭粉出料机、炭粉压制成型机和可燃气储罐；该重油固体分离器上设置有裂解气输入端，裂解气输出端和重油炭渣排出口；该油气水分离罐上设置输入端，可燃气输出端，轻质油输出端和污水输出端；

所述的2#裂解气出口、3#裂解气出口和4#裂解气出口分别通过裂解气管道与重油固体分离器的裂解气输入端密封紧固连接，该重油固体分离器的裂解气输出端通过管道与该油气水分离罐的输入端密封紧固连接；所述的重油固体分离器的重油炭渣排出口通过重油炭渣管道与该重油固体分离收集罐密封连通；

所述的油气水分离罐的可燃气输出端通过可燃气管道与可燃气储罐密封紧固连接；该油气水分离罐的轻质油输出端通过轻油管道与该轻质油储罐密封紧固连接；该油气水分离罐的污水输出端通过污水管道与污水处理池连通；

所述的可燃气储罐通过可燃气管道分别与燃气发电机组和该可燃气及加热系统连通；

所述的水下炭粉出料机输入端与排出炭粉的4#出料口密封连通，输出端连接该炭粉压制成型机；

所述的控制部分为由中央处理器组成的DCS集散控制系统，该DCS集散控制系统分别与该物料提升机、卧式翻动推进干燥初级脱氧反应釜、卧式翻动推进脱氧预裂解反应釜、卧式翻动推进初级干馏裂解反应釜、卧式翻动推进终极干馏裂解反应釜、重油固体分离器、重油固体分离收集罐、油气水分离罐、轻质油储罐、可燃气储罐通过传感器及信号线和控制线电性连接。

该卧式翻动推进干燥初级脱氧反应釜为生物质热解转化处理釜或为其它裂解转化炉；该卧式翻动推进脱氧预裂解反应釜为生物质热解转化处理釜或为其它裂解转化炉；该卧式翻动推进初级干馏裂解反应釜为生物质热解转化处理釜或为其它裂解转化炉；该卧式翻动推进终极干馏裂解反应釜为生物质热解转化处理釜或为其它裂解转化炉。

该第一推进机构，第二推进机构和第三推进机构为螺旋状或阶梯状的扇叶结构；该1#传动系统，2#传动系统，3#传动系统和4#传动系统均为分别安装了减速机构的单向或双向步进电机。

该可燃气进口及加热系统呈线性排列设置在该卧式翻动推进终极干馏裂解反应釜的底部。

一种使用生物质干馏裂解处理装置进行生物质干馏裂解处理的工艺方法，包括如下步骤：

(一)生物质垃圾前端处理工序

步骤1.登记计量

由相关部门送来的生物质垃圾，进入厂区后经地磅称重计量登记后送入库房备用；

步骤2.分拣破碎

操作人员将送来的生物质垃圾中的大的石块、金属拣出后送入破碎机破碎，破碎后的生物质垃圾长度在150mm至500mm之间，放入生物质料仓备用；

步骤3.臭气、污水的收集和控制

生物质垃圾堆放存储区域采用气幕和负压控制技术，使臭气不外泄，抽出的臭气引入燃烧器作为供氧使用，对生物质垃圾堆放存储过程中产生的污水通过管道收集后送入污水处理系统；

(二)初始化；

裂解工艺的前期初始化需要暖炉，以保证反应釜设备在受热后缓慢变形；约需3-4小时，当温度升至300度时开始缓慢进料以实现装置热启动，当原生态的生物质垃圾进入反应釜后，逐渐加大热量，使系统渐次达到正常生产运行所需温度，并加大进料量建立热场使装置正常运行；初始化期间的启动电流来自于电网；初始化期间加热可采用以下二种方式：

第一，利用前期储存于可燃气储罐的裂解气燃烧加热卧式翻动推进终极干馏裂解反应釜；

第二，燃烧外购的钢瓶液化石油气加热卧式翻动推进终极干馏裂解反应釜；

初始化对反应釜进行梯度加热时，高温烟气的第一梯次温度是600℃左右，最后一个梯次温度是50-120℃；

(三)生物质垃圾干馏裂解

生物质垃圾作为生产原料以半连续方式送入系列干馏裂解反应釜，在封闭无氧环境下采用干馏裂解技术，通过加热生物质垃圾使组成生物质垃圾的有机物大分子裂解转化为小分子的油、气、炭。

该生物质垃圾干馏裂解(三)进一步包括如下步骤：

(301)送料阶段，放入生物质料仓的物料通过生物质料仓输出端经由物料提升机将物料送入料斗；

(302)加热阶段

第一阶段加热，物料经由1#隔氧除水计量喂料阀进入卧式翻动推进干燥初级脱氧反应釜内，反应釜转速为5-120转/分，反应釜内温度范围50-95℃，停留时间0.5-1个小时；

第二阶段加热，物料经由2#隔氧除水计量喂料阀进入卧式翻动推进脱氧预裂解反应釜内，反应釜内带动第一推进机构的传动轴转速为40-60转/分，反应釜内温度范围95-200℃，停留时间1-1.5个小时；

第三阶段加热，物料经由3#隔氧除水计量喂料阀进入卧式翻动推进初级干馏裂解反应釜内，反应釜内带动第二推进机构的传动轴转速为40-60转/分，反应釜内温度范围200-450℃，停留时间1-1.5个小时；

第四阶段加热，物料经由4#隔氧除水计量喂料阀进入卧式翻动推进终极干馏裂解反应釜内，反应釜内带动第三推进机构的传动轴转速为40-60转/分，反应釜内温度范围450-600℃，停留时间1-1.5个小时；

(303)处理储存阶段，处理储存阶段包括烟道尾气处理阶段，裂解气油处理阶段和炭粉处理阶段三个部分；

烟道尾气处理阶段：由于冷态的有机废弃物从装置的上部往下部流动，由燃烧产生的热量及温度较高的烟道尾气由装置的下部往上部扩散，在此过程中发生充分的热交换，有机废弃物温度不断上升，并最终达到裂解所需的温度得到裂解，烟道气温度不断下降，最终排出卧式翻动推进干燥初级脱氧反应釜时仅为50度左右；其步骤为：

步骤1、干馏裂解，烟道尾气由下而上依次顺序经由反应釜的4#烟道气出口进入3#烟道气进口及余热利用管，又从3#烟道气出口进入2#烟道气进口及余热利用管，再从2#烟道气出口进入1#烟道气进口及余热利用管，最后从1#烟道气出口排出通过烟道尾气输送管道进入烟道气回用排放系统内；

步骤2、水相吸收，系统中用于加热的烟道尾气不直接对空排放，进入烟道气回用排放系统后的烟道尾气经水相吸收后排入垃圾储存仓；

裂解气油处理阶段：从反应釜中出来的裂解气经过重油固体分离器后分离得到了重质裂解油、炭渣和水；含轻质裂解油的裂解混合气再进入油气水分离罐分离后，得到了轻质裂解油、裂解气和水；重油固体分离器及油气水分离罐分离和提取裂解油、裂解气的原理为：通过降低裂解混合气的温度，使其中的水蒸气冷凝为水，油蒸汽冷凝为裂解油，剩下的不可凝气体主要为低碳的可燃气；采取的方法为：用冷却水调节和控制重油固体分离器及油气水分离罐的温度，使裂解混合气得以冷凝和分离，步骤如下：

重油固体分离器操作步骤：

a)、将卧式翻动推进脱氧预裂解反应釜、卧式翻动推进初级干馏裂解反应釜、卧式翻动推进终极干馏裂解反应釜上的裂解气出气口与重油固体分离器上的裂解气进气管连接；

b)、将重油固体分离器上冷却水进口与冷却水系统相连接；

c)、将重油固体分离器的重质油、炭渣、污水出口与重油固体分离收集罐的进口相连接；

d)、DCS集散控制系统根据重油固体分离器的温度反馈信号，调节进入重油固体分离器的冷却水温度和水量；

具体过程为：将重油固体分离器的温度控制在50度±3度，温度传感器将温度信号传送至控制室，当温度高于50度时，DCS集散控制系统发出控制信号，加大冷却水进水阀的阀门开度，增加冷却水的进水量，使冷却水水量从0.61立方米/秒加大到1.01立方米/秒；

e)、DCS集散控制系统根据重油固体分离收集罐的料位反馈信号，开启阀门排出重质油、炭渣和污水；

具体过程为：将重油固体分离收集罐的液位控制在80％±5％，液位传感器将液位信号传送至控制室，当液位超过80％时，DCS集散控制系统发出控制信号，打开重油固体分离收集罐下部的阀门，排出重质油、炭渣和污水；

油气水分离罐操作步骤

a)、将重油固体分离器上的裂解气出气口与油气水分离罐上的裂解气进气管连接；

b)、将油气水分离罐上冷却水进口与冷却水系统相连接；

c)、将油气水分离罐的轻质油输出端与轻质油储罐相连接；

d)、将油气水分离罐的污水输出端与污水处理池相连接；

e)、DCS集散控制系统根据油气水分离罐的温度反馈信号，调节进入油气水分离罐的冷却水温度和水量；

具体过程为：将油气水分离罐的温度控制在40度±3度，温度传感器将温度信号传送至控制室，当温度高于40度时，DCS集散控制系统发出控制信号，加大冷却水进水阀的阀门开度，增加冷却水的进水量，使冷却水水量从0.61立方米/秒加大到1.01立方米/秒；

f)、DCS集散控制系统根据轻质油储罐的料位反馈信号，开启阀门排出轻质油；

具体过程为：将轻质油储罐的液位控制在80％4-5％，液位传感器将将液位信号传送至控制室，当液位超过80％时，DCS集散控制系统发出控制信号，打开轻质油储罐下部的阀门，排出轻质油；

炭粉处理阶段：

水下炭粉出料机操作步骤

a)、将卧式翻动推进终极干馏裂解反应釜上的炭粉出料口与水下炭粉出料机进口管相连接；

b)、将水下炭粉出料机上的循环水进口与循环水系统相连接；

c)、将水下炭粉出料机上的炭粉浆液送至炭粉堆放库储存待用；

炭粉压制成型机操作步骤

a)、将炭粉堆放库中的炭粉送至炭粉压制成型机上方自带小料斗；

b)、打开炭粉压制成型机电源；

c)、打开小料斗下部阀门；

d)、炭粉压制成型机出口处收集已压制成型的炭块；

e)、将炭块装入周转箱运到指定堆场，向市场销售；

(304)循环使用阶段，生物质干馏裂解整个处理过程在装置启动后不需消耗外部能源，干馏裂解所需热能通过燃烧裂解气来获得，生产装置用电由裂解气所发出的电来提供；

裂解气在干馏裂解过程中自用的实现步骤：

A)干馏裂解混合气通过重油固体分离器后，可燃气得到初步分离；

B)初步分离的可燃气经过油气水分离罐后，得到精制和提纯；

C)精制提纯后的低碳可燃气进入可燃气储罐储存；

D)由管道输入可燃气燃烧加热系统，通过燃烧可燃气加热卧式翻动推进终极干馏裂解反应釜；

裂解气发电自用的实现步骤：

A)干馏裂解混合气通过重油固体分离器后，可燃气得到初步分离；

B)初步分离的可燃气经过油气水分离罐后，得到精制和提纯；

C)精制提纯后的低碳可燃气进入可燃气储罐储存；

D)由管道将低碳可燃气输入燃气发电机组，通过发电给整个生产装置提供电力。

该加热阶段(302)中，所述的第一阶段加热中卧式翻动推进干燥初级脱氧反应釜内温度为80℃；所述的第二阶段加热中卧式翻动推进脱氧预裂解反应釜内温度为200℃；所述的第三阶段加热中卧式翻动推进初级干馏裂解反应釜内温度为400℃；所述的第四阶段加热中卧式翻动推进终极干馏裂解反应釜内温度为600℃。

本发明不同于现有技术的方法，是在无氧环境下通过对混合态的人类有机物废弃物进行干馏裂解，将生物质中的大分子裂解为小分子“油”、“气”、“炭”三态的能源物质。采用本发明技术方案的优点是：运用生物质受热干馏裂解原理，在不产生二次污染的情况下，将人类的有机废弃物转化成“油”、“气”、“炭”三态的能源物质；裂解产生的可燃气可持续作为整个装置的加热热源，部分发电供生产装置使用，实现生产过程的能量自平衡；本生物质干馏裂解工程技术具有工艺流程短、设备少、能耗低、操作安全方便、检维修容易等优点。由于采用的是中低温、常压、低转速的工艺设计，整个生产装置对设备的材质和制造要求较低，生产操作的危险性也较低；生物质干馏裂解处理生产过程流程短、设备少；机械化、自动化程度较高，以集散型自动程序控制为主，人力为辅；生产过程安全可靠，环境整洁。

附图说明

图1为本发明生物质干馏裂解处理装置结构示意图；

图2为图1中卧式翻动推进干燥初级脱氧反应釜结构示意图；

图3为图1中卧式翻动推进脱氧预裂解反应釜结构示意图；

图4为图1中卧式翻动推进初级干馏裂解反应釜结构示意图；

图5为图1中卧式翻动推进终极干馏裂解反应釜结构示意图。

附图标号说明：

1-生物质料仓

2-物料提升机

3-料斗

4-1#隔氧除水计量喂料阀

5-1#进料口

6-卧式翻动推进干燥初级脱氧反应釜

7-1#传动系统

8-1#出料口

9-1#烟道气进口及余热利用管

10-1#烟道气出口

11-烟道气回用排放系统

12-2#隔氧除水计量喂料阀

13-2#进料口

14-卧式翻动推进脱氧预裂解反应釜

15-2#传动系统

16-2#出料口

17-2#裂解气出口

18-2#烟道气进口及余热利用管

19-2#烟道气出口

20-3#隔氧除水计量喂料阀

21-3#进料口

22-卧式翻动推进初级干馏裂解反应釜

23-3#传动系统

24-3#出料口

25-3#裂解气出口

26-3#烟道气进口及余热利用管

27-3#烟道气出口

28-4#隔氧除水计量喂料阀

29-4#进料口

30-卧式翻动推进终极干馏裂解反应釜

31-4#传动系统

32-4#出料口

33-可燃气进口及加热系统

34-4#裂解气出口

35-4#烟道气出口

36-系统安全阀

37-重油固体分离器

38-重油固体分离收集罐

39-油气水分离罐

40-轻质油储罐

41-污水处理池

42-水下炭粉出料机

43-炭粉压制成型机

44-可燃气储罐

45-燃气发电机组

46-DCS集散控制系统。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明如下。

首先对图1中连接线做一简单说明，其中，单画线+3点(即3点画线)连线为烟道尾气输送管道；单长画线+2短画线连线为DCS集散控制系统；单画线+单空心方框连线为裂解气管道；单画线+单空心圆连线为可燃气管道；单画线+1点(即点画线)连线为重油炭渣管道；单画线+2点(即2点画线或双点画线)连线为轻油管道；单长画线+单点+2短画线连线为污水管道。

如图1所示，一种生物质干馏裂解处理装置，包括输入部分，反应釜部分，控制部分和处理输出部分，其中：

所述的输入部分由生物质料仓1，物料提升机2和锥状(可为圆锥状、方锥状或圆台状、方台状结构)结构的料斗3组成，该物料提升机2上设置有具有提升传输功能的线性传送机构(例如传送带机构，螺旋传送机构等)，该生物质料仓1位于该物料提升机2输入端(或下端)，该料斗3位于该物料提升机2输出端(或上端，即物料通过该物料提升机2提升至输出端后可直接落入该料斗3内)，所述的输出端高于所述的输入端；该料斗3的底部(这里的底部为锥状结构的小头)通过法兰与所述的反应釜部分固定连接；

所述的反应釜部分包括通过隔氧除水计量喂料阀连接成密封导通结构的卧式翻动推进干燥初级脱氧反应釜6、卧式翻动推进脱氧预裂解反应釜14、卧式翻动推进初级干馏裂解反应釜22和卧式翻动推进终极干馏裂解反应釜30；实际为卧式翻动推进干燥初级脱氧反应釜6通过2#隔氧除水计量喂料阀12与卧式翻动推进脱氧预裂解反应釜14连接密封导通；卧式翻动推进脱氧预裂解反应釜14通过3#隔氧除水计量喂料阀20与卧式翻动推进初级干馏裂解反应釜22连接密封导通；卧式翻动推进初级干馏裂解反应釜22通过4#隔氧除水计量喂料阀28与卧式翻动推进终极干馏裂解反应釜30连接密封导通；该料斗3通过1#隔氧除水计量喂料阀4与卧式翻动推进干燥初级脱氧反应釜6连接密封导通(如图1)。

该卧式翻动推进干燥初级脱氧反应釜6为生物质热解转化处理釜或为其它裂解转化炉；该卧式翻动推进脱氧预裂解反应釜14为生物质热解转化处理釜或为其它裂解转化炉；该卧式翻动推进初级干馏裂解反应釜22为生物质热解转化处理釜或为其它裂解转化炉；该卧式翻动推进终极干馏裂解反应釜30为生物质热解转化处理釜或为其它裂解转化炉。

如图2，所述的卧式翻动推进干燥初级脱氧反应釜6的釜体为中空的圆柱形结构，该釜体一端设置有1#隔氧除水计量喂料阀4和与釜体密封连接导通的1#进料口5，另一端设置有1#出料口8和1#烟道气进口及余热利用管9；1#出料口8和1#烟道气进口及余热利用管9可相反位置设置在釜体不同表面上；沿釜体外表面紧固连接有至少一个环形齿环，该环形齿环通过齿轮与1#传动系统7齿轮传动连接；所述的1#隔氧除水计量喂料阀4的一端与所述料斗3的底部紧固连接(例如法兰连接)，另一端与1#进料口5紧固连接(例如法兰连接)；该卧式翻动推进干燥初级脱氧反应釜6的釜体表面设置有1#烟道气出口10；

如图3，所述的卧式翻动推进脱氧预裂解反应釜14的釜体为中空的圆柱形结构，该釜体一端设置有2#隔氧除水计量喂料阀12和与釜体密封连接导通的2#进料口13，另一端设置有2#出料口16、2#裂解气出口17和2#烟道气进口及余热利用管18；该釜体内沿轴向设置有一个通过传动轴驱动的第一推进机构，该传动轴与釜体一端机械密封连接固定，并通过齿轮与2#传动系统15齿轮传动连接；所述的2#隔氧除水计量喂料阀12的一端与所述1#出料口8紧固连接(例如法兰连接)，另一端与2#进料口13紧固连接(例如法兰连接)；该卧式翻动推进脱氧预裂解反应釜14的釜体表面设置有2#烟道气出口19；

如图4，所述的卧式翻动推进初级干馏裂解反应釜22的釜体为中空的圆柱形结构，该釜体一端设置有3#隔氧除水计量喂料阀20和与釜体密封连接导通的3#进料口21，另一端设置有3#出料口24、3#裂解气出口25和3#烟道气进口及余热利用管26；该釜体内沿轴向设置有一个通过传动轴驱动的第二推进机构，该传动轴与釜体一端机械密封连接固定，并通过齿轮与3#传动系统23齿轮传动连接；所述的3#隔氧除水计量喂料阀20的一端与所述2#出料口16紧固连接(例如法兰连接)，另一端与3#进料口21紧固连接(例如法兰连接)；该卧式翻动推进初级干馏裂解反应釜22的釜体表面设置有3#烟道气出口27；

如图5，所述的卧式翻动推进终极干馏裂解反应釜30的釜体为中空的圆柱形结构，该釜体一端设置有4#隔氧除水计量喂料阀28、与釜体密封连接导通的4#进料口29和可燃气进口及加热系统33，另一端设置有4#出料口32和4#裂解气出口34；该釜体内沿轴向设置有一个通过传动轴驱动的第三推进机构，该传动轴与釜体一端机械密封连接固定，并通过齿轮与4#传动系统31齿轮传动连接；所述的4#隔氧除水计量喂料阀28的一端与所述3#出料口24紧固连接(例如法兰连接)，另一端与4#进料口29紧固连接(例如法兰连接)；该卧式翻动推进终极干馏裂解反应釜30的釜体表面设置有4#烟道气出口35和系统安全阀36；该可燃气进口及加热系统33呈线性排列设置在该卧式翻动推进终极干馏裂解反应釜30的底部。

该隔氧除水计量喂料阀，即1#隔氧除水计量喂料阀4，2#隔氧除水计量喂料阀12，3#隔氧除水计量喂料阀20和4#隔氧除水计量喂料阀28可为计量阀或计量泵。

该第一推进机构，第二推进机构和第三推进机构为螺旋状或阶梯状的扇叶结构；即该第一推进机构的结构为螺旋状或阶梯状的扇叶结构，该第二推进机构的结构为螺旋状或阶梯状的扇叶结构，该第三推进机构的结构为螺旋状或阶梯状的扇叶结构；该1#传动系统7，2#传动系统15，3#传动系统23和4#传动系统31均为分别安装了减速机构的单向或双向步进电机。

所述的4#烟道气出口35与该3#烟道气进口及余热利用管26密封连通；所述的3#烟道气出口27与该2#烟道气进口及余热利用管18密封连通；所述的2#烟道气出口19与该1#烟道气进口及余热利用管9密封连通；所述的1#烟道气出口10与烟道气回用排放系统11通过烟道尾气输送管道密封连通；

使得烟道尾气由下而上依次顺序经由反应釜的4#烟道气出口35进入3#烟道气进口及余热利用管26，又从3#烟道气出口27进入2#烟道气进口及余热利用管18，再从2#烟道气出口19进入1#烟道气进口及余热利用管9，最后从1#烟道气出口10排出通过烟道尾气输送管道进入烟道气回用排放系统11内。

所述的处理输出部分包括重油固体分离器37、重油固体分离收集罐38、油气水分离罐39、轻质油储罐40、污水处理池41、水下炭粉出料机42、炭粉压制成型机43和可燃气储罐44；该重油固体分离器37上设置有裂解气输入端，裂解气输出端和重油炭渣排出口；该油气水分离罐39上设置输入端，可燃气输出端，轻质油输出端和污水输出端；

所述的2#裂解气出口17、3#裂解气出口25和4#裂解气出口34分别通过裂解气管道与重油固体分离器37的裂解气输入端密封紧固连接，该重油固体分离器37的裂解气输出端通过管道与该油气水分离罐39的输入端密封紧固连接；所述的重油固体分离器37的重油炭渣排出口通过重油炭渣管道与该重油固体分离收集罐38密封连通(如图1)；

所述的油气水分离罐39的可燃气输出端通过可燃气管道与可燃气储罐44密封紧固连接；该油气水分离罐39的轻质油输出端通过轻油管道与该轻质油储罐40密封紧固连接；该油气水分离罐39的污水输出端通过污水管道与污水处理池41连通；

所述的可燃气储罐44通过可燃气管道分别与燃气发电机组和该可燃气及加热系统33连通；

所述的水下炭粉出料机42输入端与排出炭粉的4#出料口32密封连通，输出端连接该炭粉压制成型机43；

所述的控制部分为由中央处理器组成的DCS集散控制系统46，DCS是分散控制系统(DistributedControlSystem)的简称，国内一般习惯称为集散控制系统。它是一个由过程控制级和过程监控级组成的以通信网络为纽带的多级计算机系统，综合了计算机(Computer)、通讯(Communication)、显示(CRT)和控制(Control)等4C技术，其有一个工程师站，至少有一个操作员站，至少一个现场控制站，一条系统网络。DCS系统是通过某种通信网络将分布在工业现场附近的现场控制站和控制中心的工程师站及操作员站等连接起来，以完成对现场生产设备的分散控制和集中管理。其基本思想是分散控制、集中操作、分级管理、配置灵活、组态方便。

该DCS集散控制系统46分别与该物料提升机2、卧式翻动推进干燥初级脱氧反应釜6、卧式翻动推进脱氧预裂解反应釜14、卧式翻动推进初级干馏裂解反应釜22、卧式翻动推进终极干馏裂解反应釜30、重油固体分离器37、重油固体分离收集罐38、油气水分离罐39、轻质油储罐40、可燃气储罐44通过传感器及信号线和控制线电性连接。

一种使用生物质干馏裂解处理装置进行生物质干馏裂解处理的工艺方法，包括如下步骤：

(一)生物质垃圾前端处理工序

步骤1.登记计量

由相关部门送来的生物质垃圾，进入厂区后经地磅称重计量登记后送入库房备用；

步骤2.分拣破碎

操作人员将送来的生物质垃圾中的大的石块、金属拣出后送入破碎机破碎，破碎后的生物质垃圾长度在150mm至500mm(mm为毫米)之间，放入生物质料仓1备用；

步骤3.臭气、污水的收集和控制

生物质垃圾堆放存储区域采用气幕和负压控制技术，使臭气不外泄，抽出的臭气引入燃烧器作为供氧使用，对生物质垃圾堆放存储过程中产生的污水通过管道收集后送入污水处理系统；

(二)初始化；

裂解工艺的前期初始化需要暖炉，以保证反应釜设备在受热后缓慢变形；约需3-4小时，当温度升至300度时开始缓慢进料以实现装置热启动，当原生态的生物质垃圾进入反应釜后，逐渐加大热量，使系统渐次达到正常生产运行所需温度，并加大进料量建立热场使装置正常运行；初始化期间的启动电流来自于电网；初始化期间加热可采用以下二种方式：

第一，利用前期储存于可燃气储罐44的裂解气燃烧加热卧式翻动推进终极干馏裂解反应釜30；

第二，燃烧外购的钢瓶液化石油气加热卧式翻动推进终极干馏裂解反应釜30；

初始化对反应釜进行梯度加热时，高温烟气的第一梯次温度是600℃左右，最后一个梯次温度是50-120℃；所谓第一梯次温度应该是指的卧式翻动推进终极干馏裂解反应釜30内的温度，所谓最后一个梯次温度应该是指的卧式翻动推进干燥初级脱氧反应釜6内的温度；

(三)生物质垃圾干馏裂解

生物质垃圾作为生产原料以半连续方式送入系列干馏裂解反应釜，在封闭无氧环境下采用干馏裂解技术，通过加热生物质垃圾使组成生物质垃圾的有机物大分子裂解转化为小分子的油、气、炭。

该生物质垃圾干馏裂解(三)进一步包括如下步骤：

(301)送料阶段，放入生物质料仓1的物料通过生物质料仓1输出端经由物料提升机2将物料送入料斗3；

(302)加热阶段

第一阶段加热，物料经由1#隔氧除水计量喂料阀4进入卧式翻动推进干燥初级脱氧反应釜6内，反应釜转速为5-120转/分，反应釜内温度范围50-95℃，较佳为80℃，停留时间0.5-1个小时；

第二阶段加热，物料经由2#隔氧除水计量喂料阀12进入卧式翻动推进脱氧预裂解反应釜14内，反应釜内带动第一推进机构的传动轴转速为40-60转/分，反应釜内温度范围95-200℃，较佳为200℃，停留时间1-1.5个小时；

第三阶段加热，物料经由3#隔氧除水计量喂料阀20进入卧式翻动推进初级干馏裂解反应釜22内，反应釜内带动第二推进机构的传动轴转速为40-60转/分，反应釜内温度范围200-450℃，较佳为400℃，停留时间1-1.5个小时；

第四阶段加热，物料经由4#隔氧除水计量喂料阀28进入卧式翻动推进终极干馏裂解反应釜30内，反应釜内带动第三推进机构的传动轴转速为40-60转/分，反应釜内温度范围450-600℃，较佳为600℃，停留时间1-1.5个小时；

(303)处理储存阶段，处理储存阶段包括烟道尾气处理阶段，裂解气油处理阶段和炭粉处理阶段三个部分；

烟道尾气处理阶段：由于冷态的有机废弃物从装置(主要指的反应釜部分)的上部往下部流动，由燃烧产生的热量及温度较高的烟道尾气由装置(主要指的反应釜部分)的下部往上部扩散，在此过程中发生充分的热交换，有机废弃物温度不断上升，并最终达到裂解所需的温度得到裂解，烟道气温度不断下降，最终排出卧式翻动推进干燥初级脱氧反应釜6时仅为50度左右；其步骤为：

步骤1、干馏裂解，烟道尾气由下而上依次顺序经由反应釜的4#烟道气出口35进入3#烟道气进口及余热利用管26，又从3#烟道气出口27进入2#烟道气进口及余热利用管18，再从2#烟道气出口19进入1#烟道气进口及余热利用管9，最后从1#烟道气出口10排出通过烟道尾气输送管道进入烟道气回用排放系统11内；

步骤2、水相吸收，系统中用于加热的烟道尾气不直接对空排放，进入烟道气回用排放系统11后的烟道尾气经水相吸收后排入垃圾储存仓；

裂解气油处理阶段：从反应釜中出来的裂解气经过重油固体分离器37后分离得到了重质裂解油、炭渣和水；含轻质裂解油的裂解混合气再进入油气水分离罐39分离后，得到了轻质裂解油、裂解气和水；重油固体分离器37及油气水分离罐39分离和提取裂解油、裂解气的原理为：通过降低裂解混合气的温度，使其中的水蒸气冷凝为水，油蒸汽冷凝为裂解油，剩下的不可凝气体主要为低碳的可燃气；采取的方法为：用冷却水调节和控制重油固体分离器37及油气水分离罐39的温度，使裂解混合气得以冷凝和分离，步骤如下：

重油固体分离器37操作步骤：

a)、将卧式翻动推进脱氧预裂解反应釜14、卧式翻动推进初级干馏裂解反应釜22、卧式翻动推进终极干馏裂解反应釜30上的裂解气出气口与重油固体分离器37上的裂解气进气管连接；

b)、将重油固体分离器37上冷却水进口与冷却水系统相连接；

c)、将重油固体分离器37的重质油、炭渣、污水出口与重油固体分离收集罐38的进口相连接；

d)、DCS集散控制系统46根据重油固体分离器37的温度反馈信号，调节进入重油固体分离器37的冷却水温度和水量；

具体过程为：将重油固体分离器37的温度控制在50度±3度，温度传感器将温度信号传送至控制室，当温度高于50度时，DCS集散控制系统46发出控制信号，加大冷却水进水阀的阀门开度，增加冷却水的进水量，使冷却水水量从0.61立方米/秒加大到1.01立方米/秒；

e)、DCS集散控制系统46根据重油固体分离收集罐38的料位反馈信号，开启阀门排出重质油、炭渣和污水；

具体过程为：将重油固体分离收集罐38的液位控制在80％±5％，液位传感器将液位信号传送至控制室，当液位超过80％时，DCS集散控制系统46发出控制信号，打开重油固体分离收集罐38下部的阀门，排出重质油、炭渣和污水；

油气水分离罐39操作步骤

a)、将重油固体分离器37上的裂解气出气口与油气水分离罐39上的裂解气进气管连接；

b)、将油气水分离罐39上冷却水进口与冷却水系统相连接；

c)、将油气水分离罐39的轻质油输出端与轻质油储罐40相连接；

d)、将油气水分离罐39的污水输出端与污水处理池41相连接；

e)、DCS集散控制系统46根据油气水分离罐39的温度反馈信号，调节进入油气水分离罐39的冷却水温度和水量；

具体过程为：将油气水分离罐39的温度控制在40度±3度，温度传感器将温度信号传送至控制室，当温度高于40度时，DCS集散控制系统46发出控制信号，加大冷却水进水阀的阀门开度，增加冷却水的进水量，使冷却水水量从0.61立方米/秒加大到1.01立方米/秒；

f)、DCS集散控制系统46根据轻质油储罐40的料位反馈信号，开启阀门排出轻质油；

具体过程为：将轻质油储罐40的液位控制在80％±5％，液位传感器将将液位信号传送至控制室，当液位超过80％时，DCS集散控制系统46发出控制信号，打开轻质油储罐40下部的阀门，排出轻质油；

炭粉处理阶段：

水下炭粉出料机42操作步骤

a)、将卧式翻动推进终极干馏裂解反应釜30上的炭粉出料口与水下炭粉出料机42进口管相连接；

b)、将水下炭粉出料机42上的循环水进口与循环水系统相连接；

c)、将水下炭粉出料机42上的炭粉浆液送至炭粉堆放库储存待用；

炭粉压制成型机43操作步骤

a)、将炭粉堆放库中的炭粉送至炭粉压制成型机43上方自带小料斗；

b)、打开炭粉压制成型机电源；

c)、打开小料斗下部阀门；

d)、炭粉压制成型机43出口处收集已压制成型的炭块；

e)、将炭块装入周转箱运到指定堆场，向市场销售；

(304)循环使用阶段，生物质干馏裂解整个处理过程在装置启动后不需消耗外部能源，干馏裂解所需热能通过燃烧裂解气来获得，生产装置用电由裂解气所发出的电来提供；

裂解气在干馏裂解过程中自用的实现步骤：

A)干馏裂解混合气通过重油固体分离器37后，可燃气得到初步分离；

B)初步分离的可燃气经过油气水分离罐39后，得到精制和提纯；

C)精制提纯后的低碳可燃气进入可燃气储罐44储存；

D)由管道输入可燃气燃烧加热系统(即可燃气进口及加热系统33)，通过燃烧可燃气加热卧式翻动推进终极干馏裂解反应釜30；

裂解气发电自用的实现步骤：

A)干馏裂解混合气通过重油固体分离器37后，可燃气得到初步分离；

B)初步分离的可燃气经过油气水分离罐39后，得到精制和提纯；

C)精制提纯后的低碳可燃气进入可燃气储罐44储存；

D)由管道将低碳可燃气输入燃气发电机组45，通过发电给整个生产装置提供电力。

综上所述，请参阅图1、图2、图3、图4、图5所示，本发明由生物质料仓、物料提升系统、卧式翻动推进干燥初级脱氧反应釜、卧式翻动推进脱氧预裂解反应釜、卧式翻动推进初级干馏裂解反应釜、卧式翻动推进终极干馏裂解反应釜、隔氧除水计量喂料系统、干馏裂解气体油气水分离系统、干馏裂解固体产物炭粉的水下出料系统、炭粉压制成块系统、干馏裂解气储存及回用系统、干馏裂解气发电系统、DCS集散控制系统、污水处理系统组成，包括：生物质料仓1、物料提升机2、烟道气回用排放系统11、卧式翻动推进干燥初级脱氧反应釜6、卧式翻动推进脱氧预裂解反应釜14、卧式翻动推进初级干馏裂解反应釜22、卧式翻动推进终极干馏裂解反应釜30、1#隔氧除水计量喂料阀4、2#隔氧除水计量喂料阀12、3#隔氧除水计量喂料阀20、4#隔氧除水计量喂料阀28、重油固体分离器37、重油固体分离收集罐38、油气水分离罐39、轻质油储罐40、污水处理池41、水下炭粉出料机42、炭粉压制成型机43、可燃气储罐44、燃气发电机组45、DCS集散控制系统46、其中：

生物质料仓1输出端经由物料提升机2将物料送入料斗3；料斗3出口经由1#隔氧除水计量喂料阀4与卧式翻动推进干燥初级脱氧反应釜6的1#进料口5相连接，连接方式为法兰连接；卧式翻动推进干燥初级脱氧反应釜6的1#出料口8经由2#隔氧除水计量喂料阀12与卧式翻动推进脱氧预裂解反应釜14的2#进料口相连接，连接方式为法兰连接；卧式翻动推进脱氧预裂解反应釜14的2#出料口16经由3#生物质隔氧除水计量喂料阀20与卧式翻动推进初级干馏裂解反应釜22的3#进料口21相连接，连接方式为法兰连接；卧式翻动推进初级干馏裂解反应釜22的3#出料口24经由4#隔氧除水计量喂料阀28与卧式翻动推进终极干馏裂解反应釜30的4#进料口29相连接，连接方式为法兰连接；卧式翻动推进脱氧预裂解反应釜14的2#裂解气出口17、卧式翻动推进初级干馏裂解反应釜22的3#裂解气出口25、卧式翻动推进终极干馏裂解反应釜30的4#裂解气出口34与重油固体分离器37的输入端相连接，连接方式为法兰连接；重油固体分离器37的裂解气输出端与油气水分离罐39的输入端相连接，连接方式为法兰连接；重油固体分离器37分离出的重油炭渣输入到重油固体分离收集罐38；油气水分离罐39的可燃气输出端与可燃气储罐44相连接，连接方式为法兰连接；油气水分离罐39的轻质油输出端与轻质油储罐40相连接；油气水分离罐39的污水输出端与污水处理池41相连接；可燃气储罐44的可燃气输出分为二路，一路与燃气发电机组相连接，连接方式为法兰连接，另一路与卧式翻动推进终极干馏裂解反应釜30的可燃气进口及加热系统33相连接，连接方式为法兰连接；水下炭粉出料机42排出炭粉后经由炭粉压制成型机43压制成型，将炭粉制成炭块储存后外售。卧式翻动推进初级干馏裂解反应釜22有管道与系统安全阀36相连接，连接方式为法兰连接；DCS集散控制系统46与物料提升机2、卧式翻动推进干燥初级脱氧反应釜6、卧式翻动推进脱氧预裂解反应釜14、卧式翻动推进初级干馏裂解反应釜22、卧式翻动推进终极干馏裂解反应釜30、重油固体分离器37、油气水分离罐39、可燃气储罐44有信号线相连接，反馈和发出控制信号。

釜体6、14、22、30与传动轴间为机械密封连接；传动系统7与釜体6、传动系统15与釜体14、传动系统23与釜体22、传动系统31与釜体30之间为齿轮传动连接。

所述的生物质干馏裂解处理装置的系列干馏裂解反应釜6、14、22、30或为生物质转化处理高效湿热釜或为其它炼制转化炉。

本发明的基本工艺特点及主要技术经济优势有：

1、裂解可燃气的自用和发电技术：

生物质干馏裂解整个处理过程不需消耗外部能源，干馏裂解所需热能通过燃烧裂解气来获得，生产装置用电由裂解气所发出的电来提供。

2、热量综合利用与低能耗技术：

本生物质干馏裂解工程技术具有工艺流程短、设备少的特点，并采用梯度加热技术和系统节能工艺，合理配置不同等级强度的加热条件，充分利用烟道气余热，最终实现热量的充分综合利用与系统的低能耗。流程短、设备少、热量充分利用能耗低是本技术能获得成功的最关键因素。

3、避免二次污染产生的工艺技术

干馏裂解，在无氧环境下采用干馏裂解技术，使生物质裂解转化为油”、气”、“炭”。由于系统无氧，生物质干馏裂解处理过程中有效杜绝了“二噁英”和含重金属离子污染的粉尘的基本生成条件，从源头上控制了污染产生。水相吸收，系统中用于加热的烟道尾气不直接对空排放，进入烟道气回用排放系统后经水相吸收后对外排放；废水综合利用，生物质干馏裂解处理产生的废水采用生化、人工湿地等综合技术进行处理，处理后的水质达到三级标准全部进入生产系统回用，富裕部分作绿化中水用，废水不对外排放；

4、生物质干馏裂解处理的计算机控制技术

生物质干馏裂解处理生产装置采用DCS计算机集散控制系统，生产过程以集散型自动程序控制为主，人力为辅。

5、生物质干馏裂解物炭粉的水下出料及压制成型技术

生物质经干馏裂解后的最终产物炭粉(含金属、无机物杂质)混合物由水下炭粉出料机分别排出炭粉、金属、石块等无机物，炭粉经炭粉压制成型机压制成块后，替代煤作为能源产品外售，分选出的金属和石块等也可作为产品外售。

本发明的优点是：运用生物质受热干馏裂解原理，在不产生二次污染的情况下，将人类的有机废弃物转化成“油”、“气”、“炭”三态的能源物质；裂解产生的可燃气作为整个装置的加热热源，部分发电供生产装置使用，实现生产过程的能量自平衡；本工程技术具有工艺流程短、设备少、能耗低、操作安全方便、检维修容易等优点。由于采用中低温、常压、低转速的工艺设计，整个生产装置对设备的材质和制造要求较低，生产操作的危险性也较低；机械化、自动化程度较高，以集散型自动程序控制为主，人力为辅；生产过程安全可靠，环境整洁。

本生物质(垃圾)干馏裂解工艺为成套工业化技术，一般工厂的配置要求为：

1、生物质(垃圾)前端处理工序：主要包括有称重计量系统、卸车平台、大件垃圾分拣仓、储存库房、破碎工段、物料输送系统、臭气及污水收集系统等。

2、干馏裂解系统：主要包括有系列干馏裂解反应釜、烟道气回用排放系统、隔氧除水计量喂料阀、重油固体分离器、重油固体分离收集罐、油气水分离罐、生产辅助机/泵/塔/罐等。

3、裂解气储存回用系统：主要包括有湿式浮顶气罐、缓冲罐、污水收集系统、防爆型罗茨风机等。

4、裂解气自用和发电系统：主要包括有燃气发电机组、变配电设施、裂解气燃烧加热系统、以及必要的生产辅助机/泵/塔/罐等。

5、干馏裂解产品系统：主要包括水下炭粉出料机、炭粉压制成型机、以及必要的生产辅助机/泵/塔/罐等。

6、变配电站：主要包括内外网变压、稳压、配电、供电及自发电切换设施等。

7、中央控制系统：主要包括计算机集中控制系统(DCS/PLC)、现场仪表、门警系统、INTERLOCKING系统、视频监控系统等。

8、给排水系统：主要包括有循环水系统、污水收集系统、雨水收集排放系统、集中水泵站等。

9、消防系统：主要包括有消防报警系统、可燃气探测报警系统、灭火及喷淋系统、高压水泵站等。

10、污水处理：主要包括污水收集池、污水处理设施等。

11、生产生活管理部分：主要包括生产管理综合办公楼、食堂、浴室、宿舍、仓库等。

12、厂区整体部分：主要包括厂区围墙、门卫、道路、绿化等。

工厂基本建设条件及生产要素概况

本生物质(垃圾)干馏裂解处理装置属甲/丙类混合生产型，有一定的生产危险性，工程设计时按石油化工联合装置类考虑。处理能力为200吨/日的标准工厂总投资约为8000万元人民币，占地约为50亩。建设周期约为12个月。

本生物质(垃圾)干馏裂解处理装置的基本设计及生产条件为：

1、每公斤垃圾平均热值约为1000大卡。

2、工厂需有外来供水水源，供水管道尺寸为DN150。生活用水量为约为15吨/天。

3、工厂周边需有必要的雨排水管网。

4、工厂需配置500KVA电源供备用，正常生产时可发电自用，不需外电。

生物质(垃圾)干馏裂解生产装置处理结果及分析

根据工业化实验示范装置的生产试运行，本生物质(垃圾)干馏裂解生产装置的产出数据如下：

1、生物质(垃圾)带来的水：

约500公斤/吨

2、裂解油：

约10～30公斤/吨生物质(垃圾)

3、裂解气：

约50～120立方米/吨生物质(垃圾)

4、炭粉：

约200～300公斤/吨生物质(垃圾)

由于生物质(垃圾)的组成存在着多变和不确定性，上述结果只是参考性指标。

Claims (5)

1.一种使用生物质干馏裂解处理装置进行生物质干馏裂解处理的工艺方法，其特征在于，包括如下步骤：

(一)生物质垃圾前端处理工序

步骤1.登记计量

由相关部门送来的生物质垃圾，进入厂区后经地磅称重计量登记后送入库房备用；

步骤2.分拣破碎

操作人员将送来的生物质垃圾中的大的石块、金属拣出后送入破碎机破碎，破碎后的生物质垃圾长度在150mm至500mm之间，放入生物质料仓(1)备用；

步骤3.臭气、污水的收集和控制

生物质垃圾堆放存储区域采用气幕和负压控制技术，使臭气不外泄，抽出的臭气引入燃烧器作为供氧使用，对生物质垃圾堆放存储过程中产生的污水通过管道收集后送入污水处理系统；

(二)初始化；

裂解工艺的前期初始化需要暖炉，以保证反应釜设备在受热后缓慢变形；需3-4小时，当温度升至300℃时开始缓慢进料以实现装置热启动，当原生态的生物质垃圾进入反应釜后，逐渐加大热量，使系统渐次达到正常生产运行所需温度，并加大进料量建立热场使装置正常运行；初始化期间的启动电流来自于电网；初始化期间加热可采用以下二种方式：

第一，利用前期储存于可燃气储罐(44)的裂解气燃烧加热卧式翻动推进终极干馏裂解反应釜(30)；

第二，燃烧外购的钢瓶液化石油气加热卧式翻动推进终极干馏裂解反应釜(30)；

初始化对反应釜进行梯度加热时，高温烟气的第一梯次温度是600℃，最后一个梯次温度是50-120℃；所述第一梯次温度是指卧式翻动推进终极干馏裂解反应釜(30)内的温度，所述最后一个梯次温度是指卧式翻动推进干燥初级脱氧反应釜(6)内的温度；

(三)生物质垃圾干馏裂解

生物质垃圾作为生产原料以半连续方式送入系列干馏裂解反应釜，在封闭无氧环境下采用干馏裂解技术，通过加热生物质垃圾使组成生物质垃圾的有机物大分子裂解转化为小分子的油、气、炭；

该生物质垃圾干馏裂解(三)进一步包括如下步骤：

(301)送料阶段，放入生物质料仓(1)的物料通过生物质料仓(1)输出端经由物料提升机(2)将物料送入料斗(3)；

(302)加热阶段

第一阶段加热，物料经由1#隔氧除水计量喂料阀(4)进入卧式翻动推进干燥初级脱氧反应釜(6)内，反应釜转速为5-120转/分，反应釜内温度范围50-95℃，停留时间0.5-1个小时；

第二阶段加热，物料经由2#隔氧除水计量喂料阀(12)进入卧式翻动推进脱氧预裂解反应釜(14)内，反应釜内带动第一推进机构的传动轴转速为40-60转/分，反应釜内温度范围95-200℃，停留时间1-1.5个小时；

第三阶段加热，物料经由3#隔氧除水计量喂料阀(20)进入卧式翻动推进初级干馏裂解反应釜(22)内，反应釜内带动第二推进机构的传动轴转速为40-60转/分，反应釜内温度范围200-450℃，停留时间1-1.5个小时；

第四阶段加热，物料经由4#隔氧除水计量喂料阀(28)进入卧式翻动推进终极干馏裂解反应釜(30)内，反应釜内带动第三推进机构的传动轴转速为40-60转/分，反应釜内温度范围450-600℃，停留时间1-1.5个小时；

(303)处理储存阶段，处理储存阶段包括烟道尾气处理阶段，裂解气油处理阶段和炭粉处理阶段三个部分；

烟道尾气处理阶段：由于冷态的有机废弃物从装置的上部往下部流动，由燃烧产生的热量及温度较高的烟道尾气由装置的下部往上部扩散，在此过程中发生充分的热交换，有机废弃物温度不断上升，并最终达到裂解所需的温度得到裂解，烟道气温度不断下降，最终排出卧式翻动推进干燥初级脱氧反应釜(6)时仅为50℃；其步骤为：

步骤1、干馏裂解，烟道尾气由下而上依次顺序经由反应釜的4#烟道气出口(35)进入3#烟道气进口及余热利用管(26)，又从3#烟道气出口(27)进入2#烟道气进口及余热利用管(18)，再从2#烟道气出口(19)进入1#烟道气进口及余热利用管(9)，最后从1#烟道气出口(10)排出通过烟道尾气输送管道进入烟道气回用排放系统(11)内；

步骤2、水相吸收，系统中用于加热的烟道尾气不直接对空排放，进入烟道气回用排放系统(11)后的烟道尾气经水相吸收后排入垃圾储存仓；

裂解气油处理阶段：从反应釜中出来的裂解气经过重油固体分离器后分离得到了重质裂解油、炭渣和水；含轻质裂解油的裂解混合气再进入油气水分离罐分离后，得到了轻质裂解油、裂解气和水；重油固体分离器及油气水分离罐分离和提取裂解油、裂解气的原理为：通过降低裂解混合气的温度，使其中的水蒸气冷凝为水，油蒸汽冷凝为裂解油，剩下的不可凝气体主要为低碳的可燃气；采取的方法为：用冷却水调节和控制重油固体分离器及油气水分离罐的温度，使裂解混合气得以冷凝和分离，步骤如下：

重油固体分离器操作步骤：

a)、将卧式翻动推进脱氧预裂解反应釜、卧式翻动推进初级干馏裂解反应釜、卧式翻动推进终极干馏裂解反应釜上的裂解气出气口与重油固体分离器上的裂解气进气管连接；

b)、将重油固体分离器上冷却水进口与冷却水系统相连接；

c)、将重油固体分离器的重质油、炭渣、污水出口与重油固体分离收集罐的进口相连接；

d)、DCS集散控制系统根据重油固体分离器的温度反馈信号，调节进入重油固体分离器的冷却水温度和水量；

具体过程为：将重油固体分离器的温度控制在50℃±3℃，温度传感器将温度信号传送至控制室，当温度高于50℃时，DCS集散控制系统发出控制信号，加大冷却水进水阀的阀门开度，增加冷却水的进水量，使冷却水水量从0.61立方米/秒加大到1.01立方米/秒；

e)、DCS集散控制系统根据重油固体分离收集罐的料位反馈信号，开启阀门排出重质油、炭渣和污水；

具体过程为：将重油固体分离收集罐的液位控制在80％±5％，液位传感器将液位信号传送至控制室，当液位超过80％时，DCS集散控制系统发出控制信号，打开重油固体分离收集罐下部的阀门，排出重质油、炭渣和污水；

油气水分离罐操作步骤

a)、将重油固体分离器上的裂解气出气口与油气水分离罐上的裂解气进气管连接；

b)、将油气水分离罐上冷却水进口与冷却水系统相连接；

c)、将油气水分离罐的轻质油输出端与轻质油储罐相连接；

d)、将油气水分离罐的污水输出端与污水处理池相连接；

e)、DCS集散控制系统根据油气水分离罐的温度反馈信号，调节进入油气水分离罐的冷却水温度和水量；

具体过程为：将油气水分离罐的温度控制在40℃±3℃，温度传感器将温度信号传送至控制室，当温度高于40℃时，DCS集散控制系统发出控制信号，加大冷却水进水阀的阀门开度，增加冷却水的进水量，使冷却水水量从0.61立方米/秒加大到1.01立方米/秒；

f)、DCS集散控制系统根据轻质油储罐的料位反馈信号，开启阀门排出轻质油；

具体过程为：将轻质油储罐的液位控制在80％±5％，液位传感器将将液位信号传送至控制室，当液位超过80％时，DCS集散控制系统发出控制信号，打开轻质油储罐下部的阀门，排出轻质油；

炭粉处理阶段：

水下炭粉出料机操作步骤

a)、将卧式翻动推进终极干馏裂解反应釜上的炭粉出料口与水下炭粉出料机进口管相连接；

b)、将水下炭粉出料机上的循环水进口与循环水系统相连接；

c)、将水下炭粉出料机上的炭粉浆液送至炭粉堆放库储存待用；

炭粉压制成型机操作步骤

a)、将炭粉堆放库中的炭粉送至炭粉压制成型机上方自带小料斗；

b)、打开炭粉压制成型机电源；

c)、打开小料斗下部阀门；

d)、炭粉压制成型机出口处收集已压制成型的炭块；

e)、将炭块装入周转箱运到指定堆场，向市场销售；

(304)循环使用阶段，生物质于馏裂解整个处理过程在装置启动后不需消耗外部能源，干馏裂解所需热能通过燃烧裂解气来获得，生产装置用电由裂解气所发出的电来提供；

裂解气在干馏裂解过程中自用的实现步骤：

A)干馏裂解混合气通过重油固体分离器后，可燃气得到初步分离；

B)初步分离的可燃气经过油气水分离罐后，得到精制和提纯；

C)精制提纯后的低碳可燃气进入可燃气储罐储存；

D)由管道输入可燃气进口及加热系统，通过燃烧可燃气加热卧式翻动推进终极干馏裂解反应釜；

裂解气发电自用的实现步骤：

A)干馏裂解混合气通过重油固体分离器后，可燃气得到初步分离；

B)初步分离的可燃气经过油气水分离罐后，得到精制和提纯；

C)精制提纯后的低碳可燃气进入可燃气储罐储存；

D)由管道将低碳可燃气输入燃气发电机组，通过发电给整个生产装置提供电力；

所述生物质干馏裂解处理装置，包括输入部分，反应釜部分，控制部分和处理输出部分，

所述的输入部分由生物质料仓(1)，物料提升机(2)和锥状结构的料斗(3)组成，该物料提升机(2)上设置有具有提升传输功能的线性传送机构，该生物质料仓(1)位于该物料提升机(2)输入端，该料斗(3)位于该物料提升机(2)输出端，所述的输出端高于所述的输入端；该料斗(3)的底部通过法兰与所述的反应釜部分固定连接；

所述的反应釜部分包括通过隔氧除水计量喂料阀连接成密封导通结构的卧式翻动推进干燥初级脱氧反应釜(6)、卧式翻动推进脱氧预裂解反应釜(14)、卧式翻动推进初级干馏裂解反应釜(22)和卧式翻动推进终极干馏裂解反应釜(30)；

所述的卧式翻动推进干燥初级脱氧反应釜(6)的釜体为中空的圆柱形结构，该釜体一端设置有1#隔氧除水计量喂料阀(4)和与釜体密封连接导通的1#进料口(5)，另一端设置有1#出料口(8)和1#烟道气进口及余热利用管(9)；沿釜体外表面紧固连接有至少一个环形齿环，该环形齿环通过齿轮与1#传动系统(7)齿轮传动连接；所述的1#隔氧除水计量喂料阀(4)的一端与所述料斗(3)的底部紧固连接，另一端与1#进料口(5)紧固连接；该卧式翻动推进干燥初级脱氧反应釜(6)的釜体表面设置有1#烟道气出口(10)；

所述的卧式翻动推进脱氧预裂解反应釜(14)的釜体为中空的圆柱形结构，该釜体一端设置有2#隔氧除水计量喂料阀(12)和与釜体密封连接导通的2#进料口(13)，另一端设置有2#出料口(16)、2#裂解气出口(17)和2#烟道气进口及余热利用管(18)；该釜体内沿轴向设置有一个通过传动轴驱动的第一推进机构，该传动轴与釜体一端机械密封连接固定，并通过齿轮与2#传动系统(15)齿轮传动连接；所述的2#隔氧除水计量喂料阀(12)的一端与所述1#出料口(8)紧固连接，另一端与2#进料口(13)紧固连接；该卧式翻动推进脱氧预裂解反应釜(14)的釜体表面设置有2#烟道气出口(19)；

所述的卧式翻动推进初级干馏裂解反应釜(22)的釜体为中空的圆柱形结构，该釜体一端设置有3#隔氧除水计量喂料阀(20)和与釜体密封连接导通的3#进料口(21)，另一端设置有3#出料口(24)、3#裂解气出口(25)和3#烟道气进口及余热利用管(26)；该釜体内沿轴向设置有一个通过传动轴驱动的第二推进机构，该传动轴与釜体一端机械密封连接固定，并通过齿轮与3#传动系统(23)齿轮传动连接；所述的3#隔氧除水计量喂料阀(20)的一端与所述2#出料口(16)紧固连接，另一端与3#进料口(21)紧固连接；该卧式翻动推进初级干馏裂解反应釜(22)的釜体表面设置有3#烟道气出口(27)；

所述的卧式翻动推进终极干馏裂解反应釜(30)的釜体为中空的圆柱形结构，该釜体一端设置有4#隔氧除水计量喂料阀(28)、与釜体密封连接导通的4#进料口(29)和可燃气进口及加热系统(33)，另一端设置有4#出料口(32)和4#裂解气出口(34)；该釜体内沿轴向设置有一个通过传动轴驱动的第三推进机构，该传动轴与釜体一端机械密封连接固定，并通过齿轮与4#传动系统(31)齿轮传动连接；所述的4#隔氧除水计量喂料阀(28)的一端与所述3#出料口(24)紧固连接，另一端与4#进料口(29)紧固连接；该卧式翻动推进终极干馏裂解反应釜(30)的釜体表面设置有4#烟道气出口(35)和系统安全阀(36)；

所述的4#烟道气出口(35)与该3#烟道气进口及余热利用管(26)密封连通；所述的3#烟道气出口(27)与该2#烟道气进口及余热利用管(18)密封连通；所述的2#烟道气出口(19)与该1#烟道气进口及余热利用管(9)密封连通；所述的1#烟道气出口(10)与烟道气回用排放系统(11)通过烟道尾气输送管道密封连通；

所述的处理输出部分包括重油固体分离器(37)、重油固体分离收集罐(38)、油气水分离罐(39)、轻质油储罐(40)、污水处理池(41)、水下炭粉出料机(42)、炭粉压制成型机(43)和可燃气储罐(44)；该重油固体分离器(37)上设置有裂解气输入端，裂解气输出端和重油炭渣排出口；该油气水分离罐(39)上设置输入端，可燃气输出端，轻质油输出端和污水输出端；

所述的2#裂解气出口(17)、3#裂解气出口(25)和4#裂解气出口(34)分别通过裂解气管道与重油固体分离器(37)的裂解气输入端密封紧固连接，该重油固体分离器(37)的裂解气输出端通过管道与该油气水分离罐(39)的输入端密封紧固连接；所述的重油固体分离器(37)的重油炭渣排出口通过重油炭渣管道与该重油固体分离收集罐(38)密封连通；

所述的油气水分离罐(39)的可燃气输出端通过可燃气管道与可燃气储罐(44)密封紧固连接；该油气水分离罐(39)的轻质油输出端通过轻油管道与该轻质油储罐(40)密封紧固连接；该油气水分离罐(39)的污水输出端通过污水管道与污水处理池(41)连通；

所述的可燃气储罐(44)通过可燃气管道分别与燃气发电机组(45)和该可燃气进口及加热系统(33)连通；

所述的水下炭粉出料机(42)输入端与排出炭粉的4#出料口(32)密封连通，输出端连接该炭粉压制成型机(43)；

所述的控制部分为由中央处理器组成的DCS集散控制系统(46)，该DCS集散控制系统(46)分别与该物料提升机(2)、卧式翻动推进干燥初级脱氧反应釜(6)、卧式翻动推进脱氧预裂解反应釜(14)、卧式翻动推进初级干馏裂解反应釜(22)、卧式翻动推进终极干馏裂解反应釜(30)、重油固体分离器(37)、重油固体分离收集罐(38)、油气水分离罐(39)、轻质油储罐(40)、可燃气储罐(44)通过传感器及信号线和控制线电性连接。

2.如权利要求1所述的使用生物质干馏裂解处理装置进行生物质干馏裂解处理的工艺方法，其特征在于该卧式翻动推进干燥初级脱氧反应釜(6)为生物质热解转化处理釜或为其它裂解转化炉；该卧式翻动推进脱氧预裂解反应釜(14)为生物质热解转化处理釜或为其它裂解转化炉；该卧式翻动推进初级干馏裂解反应釜(22)为生物质热解转化处理釜或为其它裂解转化炉；该卧式翻动推进终极干馏裂解反应釜(30)为生物质热解转化处理釜或为其它裂解转化炉。

3.如权利要求1所述的使用生物质干馏裂解处理装置进行生物质干馏裂解处理的工艺方法，其特征在于该第一推进机构，第二推进机构和第三推进机构为螺旋状或阶梯状的扇叶结构；该1#传动系统(7)，2#传动系统(15)，3#传动系统(23)和4#传动系统(31)均为分别安装了减速机构的单向或双向步进电机。

4.如权利要求1所述的使用生物质干馏裂解处理装置进行生物质干馏裂解处理的工艺方法，其特征在于该可燃气进口及加热系统(33)呈线性排列设置在该卧式翻动推进终极干馏裂解反应釜(30)的底部。

5.如权利要求1所述的使用生物质干馏裂解处理装置进行生物质干馏裂解处理的工艺方法，其特征在于，生物质干馏裂解处理的工艺方法的加热阶段(302)中，所述的第一阶段加热中卧式翻动推进干燥初级脱氧反应釜(6)内温度为80℃；所述的第二阶段加热中卧式翻动推进脱氧预裂解反应釜(14)内温度为200℃；所述的第三阶段加热中卧式翻动推进初级干馏裂解反应釜(22)内温度为400℃；所述的第四阶段加热中卧式翻动推进终极干馏裂解反应釜(30)内温度为600℃。