CN104560071A - 热解系统及热解方法 - Google Patents

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    • C10B49/02Destructive distillation of solid carbonaceous materials by direct heating with heat-carrying agents including the partial combustion of the solid material to be treated with hot gases or vapours, e.g. hot gases obtained by partial combustion of the charge
    • C10B49/04Destructive distillation of solid carbonaceous materials by direct heating with heat-carrying agents including the partial combustion of the solid material to be treated with hot gases or vapours, e.g. hot gases obtained by partial combustion of the charge while moving the solid material to be treated

Abstract

本发明提出了热解系统和热解方法,其中,热解系统包括:旋转床热解炉、热解固体处理装置、冷却和净化装置、储油罐和蓄热式旋转换热器,旋转床热解炉适于对热解原料进行热解处理,且旋转床热解炉内具有可旋转的、用于盛放热解原料的布料盘,布料盘将旋转床热解炉内分隔成位于布料盘上方的热解腔室、位于布料盘下方的供热腔室,其中,布料盘上具有多个连通热解腔室和供热腔室的通孔,供热腔室具有热气进口,热解腔室具有进料口、出气口和固体出口;蓄热式旋转换热器分别与冷却和净化装置和旋转床热解炉的热气进口相连,用于将不凝气进行加热后用于热解处理。由此采用本发明上述实施例的热解系统可以显著提高热解物料的热解效率和热解程度。

Description

热解系统及热解方法
技术领域
[0001] 本发明涉及热解领域,具体而言,本发明涉及一种热解系统和热解方法。
背景技术
[0002] 热解技术是将有机物在无氧或缺氧的状态下加热至500〜1000°C,使固体含碳物 (煤、生物质、垃圾、废旧轮胎、废旧有机物、有机污泥等),转化为以燃气(热解气)、燃料油 和热解炭为主的贮存性能源。在用气体加热热解技术中,多用高温烟气作为加热载体直接 进入热解炉内穿过物料层实现传热,对于产物热解气回用到热解工艺中作为气体加热载体 的技术少有提及。
发明内容
[0003] 本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此,本发明的 一个目的在于提出一种热解效率高,能耗低的热解系统和利用该系统进行热解的方法。
[0004] 根据本发明实施例的热解系统,包括:旋转床热解炉,所述旋转床热解炉适于对所 述热解原料进行热解处理,且所述旋转床热解炉内具有可旋转的、用于盛放所述热解原料 的布料盘,所述布料盘将所述旋转床热解炉内分隔成位于所述布料盘上方的热解腔室、位 于所述布料盘下方的供热腔室,其中,所述布料盘上具有多个连通所述热解腔室和供热腔 室的通孔,所述供热腔室具有热气进口,所述热解腔室具有进料口、出气口和固体出口;热 解固体处理装置,所述热解固体处理装置与所述固体出口相连;冷却和净化装置,所述冷却 和净化装置与所述出气口相连,以便将所述热解腔室内产生的油气产物进行油气分离得到 油和不凝气;储油罐,所述储油罐与所述冷却和净化装置相连;蓄热式旋转换热器,所述蓄 热式旋转换热器分别与所述冷却和净化装置和所述旋转床热解炉的热气进口相连,用于将 所述不凝气进行加热后用于所述热解处理。
[0005] 根据本发明实施例的热解系统,其中旋转床热解炉采用气体供热的方法,首先热 气从热气进口进入布料盘下部的供热腔室内,其次,热气从布料盘的底部均匀地进入布料 盘上的多个通孔,并穿过布料盘上的热解原料层,与热解原料充分接触换热,由此热解原料 在隔绝氧气的环境下发生热解反应。由此,具有上述结构的旋转床热解炉采用气体加热方 式,且使热气从热解原料层的底部穿透物料层使得热解原料达到热解温度,由此可以使得 热气与热解原料层的层内部原料充分接触,进一步提高热源与热解原料的接触面积,从而 提高热解原料的受热均匀度。因此,采用本发明上述实施例的热解系统可以提高热解物料 的热解效率和热解程度。
[0006] 另外,根据本发明的热解系统还具有如下附加技术特征:
[0007] 具体地,所述蓄热式旋转换热器包括:保温壳体,所述壳体内限定有腔室,所述壳 体具有第一入口、第一出口、第二入口和第二出口;隔板,所述隔板设在所述腔室内且将所 述腔室分隔成蓄热腔室和放热腔室;蓄热体,所述蓄热体设在所述放热腔室的中部和蓄热 腔室的中部,所述放热腔室的上部形成所述第二出口,所述放热腔室的下部形成所述第二 入口,所述蓄热腔室的上部形成燃烧腔室,燃烧腔室与第一入口导通,所述蓄热腔室的下部 形成第一出口,其中,所述第一入口与所述冷却和净化装置相连以接收部分所述不凝气,所 述第二入口与冷却和净化装置相连以接受另一部分所述不凝气,所述第二出口与所述热气 进口相连。采用上述蓄热式旋转换热器可以显著提高气体之间的换热效率。
[0008] 进一步地,所述热解系统还包括预处理装置,所述预处理装置适于对待热解物料 进行处理以得到热解原料。
[0009] 进一步地,所述热解系统还包括烟气净化装置和烟囡,所述烟气净化装置与所述 第一出口相连;所述烟囡与所述烟气净化装置相连。由此避免烟气直接排放污染环境。
[0010] 优先地,所述布料盘上的通孔为圆孔和/或翅片状方孔,其中,所述圆孔的直径为 2〜6毫米,所述翅片状方孔的长边为10〜15毫米、宽边为3〜5毫米。由此可以显著提 高热气的穿过通过的效率,进而提高与热解原料的换热效果。
[0011] 在本发明的一些实施例中,所述热解腔室内进行热解处理的温度为480〜800摄 氏度。由此可以显著提高热解效率和热解质量。
[0012] 根据本发明的第二方面,本发明还提出了利用前面所述的热解系统进行热解的方 法,包括:
[0013] 将所述热解原料颗粒从所述旋转床热解炉的热解腔室的所述进料口向所述布料 盘上进行布料,并从所述热气进口向所述供热腔室内通入热气,使所述热解原料颗粒发生 热解,得到固体产物和油气产物;
[0014] 在所述热解固体处理装置内将所述固体产物进行处理和收集;
[0015] 在所述冷却和净化装置内将所述油气产物进行油气分离处理,以便得到油和不凝 气,并将所述油存储于所述储油罐内;
[0016] 在所述蓄热式旋转换热器的燃烧腔室内燃烧部分所述不凝气或外供可燃气放出 的热量对另一部分所述不凝气进行加热处理,并将加热后的所述不凝气用于所述热解。
[0017] 在本发明的一些实施例中,所述蓄热式旋转换热器的燃烧腔室内燃烧后用于加热 不凝气的高温烟气的温度为600〜950摄氏度。
[0018] 在本发明的一些实施例中,加热后的所述不凝气的温度为550〜850摄氏度。
[0019] 在本发明的一些实施例中,所述热解处理是在480〜800摄氏度下进行1〜3小 时。
[0020] 在本发明的一些实施例中,所述待热解物料为煤、生物质、垃圾、废旧轮胎、废旧有 机物和有机污泥的至少一种。
[0021] 在本发明的一些实施例中,所述待热解物料为煤、生物质、垃圾、废旧轮胎、废旧有 机物和有机污泥的至少一种。由此可以进一步提高本发明实施例的热解方法的适用性。
附图说明
[0022] 图1是根据本发明一个实施例的热解系统的结构示意图。
[0023] 图2是根据本发明一个实施例的旋转床热解炉的结构示意图。
[0024] 图3是根据本发明一个实施例的旋转床热解炉中布料盘的结构示意图。
[0025] 图4是根据本发明一个实施例的蓄热式旋转换热器的结构示意图。
[0026] 图5是根据本发明另一个实施例的热解系统的结构示意图。
[0027] 图6是根据本发明另一个实施例的热解方法的流程图。
具体实施方式
[0028] 下面详细描述本发明的实施例,所述实施例的示例在附图中示出,其中自始至终 相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附 图描述的实施例是示例性的,旨在用于解释本发明,而不能理解为对本发明的限制。
[0029] 在本发明的描述中,需要理解的是,术语"中心"、"纵向"、"横向"、"长度"、"宽度"、 "厚度"、"上"、"下"、"前"、"后"、"左"、"右"、"竖直"、"水平"、"顶"、"底" "内"、"外"、"顺时 针"、"逆时针"、"轴向"、"径向"、"周向"等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或 位置关系,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,因此不能理解为对本发明的限制。
[0030] 此外,术语"第一"、"第二"仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性 或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有"第一"、"第二"的特征可以明示或 者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中,"多个"的含义是两个或两个以 上,除非另有明确具体的限定。
[0031] 在本发明中,除非另有明确的规定和限定,术语"安装"、"相连"、"连接"、"固定"等 术语应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或成一体;可以是机械连 接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内 部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情 况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0032] 在本发明中,除非另有明确的规定和限定,第一特征在第二特征"上"或"下"可以 是第一和第二特征直接接触,或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且,第一特征在 第二特征"之上"、"上方"和"上面"可是第一特征在第二特征正上方或斜上方,或仅仅表示 第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征"之下"、"下方"和"下面"可以是 第一特征在第二特征正下方或斜下方,或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
[0033] 根据本发明的一个方面,本发明提出了一种热解系统。根据本发明实施例的热解 系统,包括:旋转床热解炉,旋转床热解炉适于对所述热解原料进行热解处理,且旋转床热 解炉内具有可旋转的、用于盛放热解原料的布料盘,布料盘将旋转床热解炉内分隔成位于 布料盘上方的热解腔室、位于布料盘下方的供热腔室,其中,布料盘上具有多个连通热解腔 室和供热腔室的通孔,供热腔室具有热气进口,热解腔室具有进料口、出气口和固体出口; 热解固体处理装置,热解固体处理装置与固体出口相连;冷却和净化装置,冷却和净化装置 与出气口相连,以便将热解腔室内产生的油气产物进行油气分离得到油和不凝气;储油罐, 储油罐与冷却和净化装置相连;蓄热式旋转换热器,蓄热式旋转换热器分别与冷却和净化 装置和旋转床热解炉的热气进口相连,用于将不凝气进行加热后用于热解处理。
[0034] 根据本发明实施例的热解系统,其中旋转床热解炉采用气体供热的方法,首先热 气从热气进口进入布料盘下部的供热腔室内,其次,热气从布料盘的底部均匀地进入布料 盘上的多个通孔,并穿过布料盘上的热解原料层,与热解原料充分接触换热,由此热解原料 在隔绝氧气的环境下发生热解反应。由此,具有上述结构的旋转床热解炉采用气体加热方 式,可以使热气从热解原料层的底部穿透物料层使得热解原料达到热解温度,由此可以使 得热气与热解原料层的层内部原料充分接触,进一步提高热源与热解原料的接触面积,从 而提高热解原料的受热均匀度。因此,采用本发明上述实施例的热解系统可以提高热解物 料的热解效率和热解程度。
[0035] 下面参考图1-图5详细描述本发明上述实施例的热解系统100。采用该热解系统 100可以将含碳废料完全热解成固体物质如炭黑、热解油和热解气等有用产品。
[0036] 根据本发明实施例的热解系统100,如图1所示,包括:旋转床热解炉10,热解固体 处理装置20、冷却和净化装置30、储油罐40、蓄热式旋转换热器50。
[0037] 根据本发明的具体实施例,如图2所示,旋转床热解炉10内具有可旋转的、用于盛 放热解原料的布料盘11,布料盘将旋转床热解炉内分隔成位于布料盘上方的热解腔室12、 位于布料盘下方的供热腔室13。布料盘为水平布置的圆环状结构,供热腔室为水平布置 的圆环状空腔,其中,如图3所示的布料盘11上具有多个连通热解腔室和供热腔室的通孔 111,供热腔室的具有热气进口 14,所述热气进口 14为多个,均匀地分布在供热腔室空腔的 圆环内侧,热解腔室具有进料口(未示出)、出气口 15和固体出口(未示出);热解固体处 理装置20与固体出口(未示出)相连。根据本发明的具体实施例,上述旋转床热解炉10 适于对热解原料进行热解处理。
[0038] 根据本发明的具体实施例,上述旋转床热解炉10内布料盘11上的通孔111可以 为圆孔和/或翅片状方孔。根据本发明的具体实施例,圆孔的直径可以为2〜6毫米,翅 片状方孔的长边可以为10〜15毫米、宽边可以为3〜5毫米。因此通过采用具有上述尺 寸的通孔可以防止热解原料漏到供热腔室内,同时可以显著提高热气进入热解腔室内的速 率,进而提尚热气对热解物料的加热效率,提尚热解效率。
[0039] 根据本发明的具体实施例,布料盘优选为具有孔径优选为4毫米的圆孔和孔径为 3毫米*12毫米的翅片状方孔(图中未给出)的不锈钢板。由此更加有利于布料盘底部 550〜800摄氏度的热气通过圆孔和/或翅片状方孔直接与布料盘上的物料接触。布料盘 上通孔孔径大小的选择应有利于气体通过热解原料层并有效地避免热解原料通过此孔落 到布料盘下的供热腔室。因此,布料盘上通孔孔径大小的选择由热解原料颗粒大小所决定, 热解原料颗粒粒径的选择依据是通过实际生产所获得,当物料粒径大于30毫米后物料难 在2小时内热解透,当物料粒径小于5毫米时单层物料热解时间短,但布料厚度受限,因为 较厚的料层使料层气体阻力偏大,不利气体穿过,也不利于上层物料的热解。因此,热解原 料最佳粒径为5〜30毫米,布料厚度优选为50〜400毫米,旋转床热解炉的布料盘上通孔 为4毫米的圆孔和/或孔径为3毫米*12毫米的翅片状方孔最佳。由此可以显著提高热解 效率。
[0040] 根据本发明的具体实施例,提供至供热腔室内的热气的温度可以为550〜850摄 氏度,由此可以对热解原料和热解腔室提供足够的热量,进而提高热解效率。根据本发明 的具体实施例,热解腔室内进行热解处理的温度为480〜800摄氏度。因此,提供温度为 550〜850摄氏度的热气至供热腔室可以有效保证热解原料达到480〜800摄氏度并发生 热解反应。
[0041] 根据本发明的具体实施例,上述旋转床热解炉以热气为热源,并从热解原料的底 部穿过的加热方式,由此可以显著提高热气与热解原料的接触面积,尤其能够与热解原料 层内部的热解原料接触,提高热解原料的受热均匀度,因此,采用具有上述结构特征的旋转 床热解炉可以显著提高热解效率。
[0042] 根据本发明上述实施例的热解系统还可以包括:冷却和净化装置30、储油罐40。 冷却和净化装置30与出气口 15相连,以便将热解腔室内产生的油气产物进行油气分离得 到油和不凝气;储油罐40与冷却和净化装置30相连,用于存储分离得到的油。
[0043] 根据本发明的具体实施例,旋转床热解炉内热解产生的油气产物从热解腔室顶部 的出气口排出进入冷却和净化装置30内,经过降温后油气产物中的油形成了液体油和不 凝气,由此将油气产物进行分离,液体油被存储在储油罐40内。
[0044] 根据本发明的具体实施例,热解系统还可以包括:蓄热式旋转换热器50,蓄热式 旋转换热器50分别与冷却和净化装置30和旋转床热解炉10的热气进口 14相连,用于将 不凝气进行加热后用于热解处理。因此,通过蓄热式旋转换热器50可以对热解产生的不凝 气进行加热后返回用于热解反应。由此采用本发明上述实施例的热解系统可以显著提高能 源利用率,降低热解能耗。
[0045] 根据本发明的具体实施例,如图4所示,上述蓄热式旋转换热器50具体包括下列 组件:保温壳体51,壳体具有第一入口 52、第二入口 53、第一出口 54和第二出口 55,第一入 口 52与冷却和净化装置30相连以接收部分不凝气,第二入口 53与冷却和净化装置40相 连以接受另一部分不凝气,第二出口 55与热气进口 14相连,一对或多对蓄热体56,多对蓄 热体位于壳体51内;燃烧腔室57,燃烧腔室位于所述保温壳体内且临近所述第一入口,且 燃烧腔室适于部分不凝气燃烧。
[0046] 由此,上述蓄热式旋转换热器50的第一入口 52 (高温烟气入口)前端具有燃烧腔 室57,热解产生得到的部分不凝气可直接在燃烧腔室57中燃烧产生高温烟气进入蓄热体 56换热,也可由外界提供可燃气代替不凝气作为燃气在燃烧腔室57中燃烧得到高温烟气, 还可以直接由外界提供高温烟气进入蓄热体56换热。
[0047] 根据本发明的具体实施例,蓄热式旋转换热器50的具体工作原理如图5所示,蓄 热式旋转换热器50运行时,蓄热体56沿纵向轴旋转转动,其他各设备静止不动,部分不凝 气从第一入口 52进入燃烧腔室57内燃烧并通过蓄热体56时,蓄热体56开始蓄热,蓄热体 56不断升温,当蓄热升温后的蓄热体56旋转到另一侧时,常温的另一部分不凝气从另一侧 第二入口 53进入蓄热体56中,不凝气通过蓄热体56过程中,与蓄热体56进行换热,常温 不凝气不断升温,最终从第二出口 55离开蓄热式旋转换热器50进入旋转床热解炉内用于 热解。随蓄热体56沿纵向轴连续旋转转动,燃烧部分不凝气与另一部常温不凝气达到连续 换热效果。根据本发明的具体实施例,燃烧的部分不凝气也可以由外供高温烟气替代直接 放出热量,或者由外供可燃气体替代,经过燃烧后放出热量。因此,上述蓄热式旋转换热器 50对不凝气进行预热的适应性更强。
[0048] 另外,采用上述蓄热式旋转换热器还可根据要求在蓄热式旋转换热器中加入相应 的催化剂,改变不凝气气体的成分来满足热解要求,也可对烟气直接进行脱硝处理,降低后 段工序投资成本。
[0049] 由此,通过采用上述蓄热式旋转换热器50可以对热解产生的不凝气进行加热,进 而用于旋转床热解炉内的热解原料的热解反应。由此可以将热解系统内产生的不凝气返回 用于热解系统的热源,可以显著降低能耗。
[0050] 根据本发明的具体实施例,热解产生的不凝气中主要是含低碳烃类的还原性气 体,包括一氧化碳、氢气和甲烷等。因此,在蓄热式旋转换热器50的燃烧腔室57内燃烧部 分不凝气可以放出大量热量用于预热另一部分不凝气,由此省去了外供可燃气,节省能耗。 另外,采用热解本身产生的不凝气作为热解反应的热源,不仅不会影响热解反应的进行,也 不会影响不凝气的品质,确保不凝气的热值。根据本发明的具体实施例,采用气体热载体, 热解原料受热均匀,温度平稳,波动范围小,易控制。由此具有本发明上述结构的热解系统 提高了热值利用率,且设备投资少,易于操作。
[0051] 如图5所示,根据本发明的具体实施例,上述热解系统进一步包括:预处理装置 60,预处理装置60适于对待热解物料进行处理以得到热解原料。根据本发明的具体实施 例,预处理装置60可以对待热解物料进行破碎、分选、干燥等一系列前处理,使其粒度和含 水量等可以达到热解要求。因此,采用预处理装置60可以进一步提高热解效率。
[0052] 如图5所示,根据本发明的具体实施例,上述热解系统进一步包括:烟气净化装置 70和烟囡80,烟气净化装置70与蓄热式旋转换热器50的第一出口 54相连;烟囡80与烟 气净化装置70相连。由此可以对蓄热式旋转换热器50内排放的烟气进行净化处理,避免 污染环境。
[0053] 根据本发明的另一方面,本发明还提出了一种利用上述热解系统进行热解的方 法。具体包括下列步骤:将热解原料颗粒从旋转床热解炉的热解腔室的进料口向布料盘上 进行布料,并从热气进口向供热腔室内通入热气,使热解原料颗粒发生热解,得到固体产物 和油气产物;在热解固体处理装置内将固体产物进行处理和收集;在冷却和净化装置内将 油气产物进行油气分离处理,以便得到油和不凝气,并将油存储于所述储油罐内;在蓄热式 旋转换热器的燃烧腔室内燃烧部分不凝气或外供可燃气放出的热量对另一部分不凝气进 行加热处理,并将加热后的不凝气用于热解。
[0054] 根据本发明实施例的热解方法,其中旋转床热解炉采用气体供热的方法,首先热 气从热气进口进入布料盘下部的供热腔室内,其次,热气从布料盘的底部均匀地进入布料 盘上的多个通孔,并穿过布料盘上的热解原料层,与热解原料充分接触换热,由此热解原料 在隔绝氧气的环境下发生热解反应。由此,采用具有上述旋转床热解炉,可以使热气从热解 原料层的底部穿透物料层使得热解原料达到热解温度,由此可以使得热气与热解原料层的 层内部原料充分接触,进一步提高热源与热解原料的接触面积,从而提高热解原料的受热 均匀度。因此,采用本发明上述实施例的热解方法可以提高热解物料的热解效率和热解程 度。
[0055] 下面参考图6详细描述根据本发明实施例的热解方法。
[0056] (1)原料预处理
[0057] 首先,将热解物料经过预处理后得到能作为热解的热解原料。预处理可以包括以 下一项或多项步骤:
[0058] 破碎与分选:将煤块破碎并筛选获得热解原料颗粒。根据本发明的具体实施例,将 热解物料破碎与分选后得到的热解原料颗粒的粒径可以为5〜30毫米,例如5〜30毫米 的煤块。
[0059] 烘干:将已经破碎好的热解原料颗粒在进入旋转床热解炉之前需要进行烘干,烘 干的温度可以为120〜280摄氏度。目前使用比较广泛的固体干燥机为回转干燥器,干燥 的热源可以为来自蓄热式旋转换热器的热烟气,通过逆向与热解原料颗粒直接接触换热, 从而实现原料的干燥。
[0060] 根据本发明的具体实施例,待热解物料并不受特别限制,例如可以为煤、生物质、 垃圾、废旧轮胎、废旧有机物和有机污泥的至少一种。由此可以进一步提高热解方法的适用 性。
[0061] (2)在旋转床热解炉内进行热解处理
[0062] 其次,将上述预处理得到的热解原料颗粒从旋转床热解炉的热解腔室的进料口向 布料盘上进行布料,从热气进口向供热腔室内通入热气,使热解原料颗粒发生热解,得到固 体产物和油气产物。
[0063] 根据本发明的具体实施例,将上述预处理后的热解原料颗粒通过旋转床热解炉 上部进料口进入入口仓,在旋转床热解炉内布料刮板作用下,热解原料颗粒被均匀地布料 在旋转床热解炉布料盘上形成热解原料颗粒层。根据本发明的具体实施例,热解原料颗粒 层的厚度可以根据热解原料颗粒的粒径大小以及布料盘上的通孔大小相关,具体地,应适 当控制三者之间关系,发明人发现,当热解原料最佳粒径为5〜30毫米,布料厚度优选为 50〜400毫米,旋转床热解炉的布料盘上通孔为4毫米的圆孔和/或孔径为3毫米*12毫 米的翅片状方孔。由此可以保证热气穿过通孔和热解原料颗粒层的速率,进而提高与热解 原料颗粒充分接触,提高热解原料颗粒受热均匀度,提高热解效率。
[0064] 根据本发明的具体实施例,上述热解原料反生热解反应的温度为480〜800摄氏 度,并且在该温度下只需要1〜3小时即可热解完全。由此可以显著提高热解效率。
[0065] (3)热源提供方式
[0066] 进一步地,向旋转床热解炉内供给热源进行热解反应。根据本发明的另一具体实 施例,热源可以按照下列方式提供。例如,利用旋转床热解炉内产生的不凝气经过预热后作 为热源,其中,预热可以采用部分不凝气或者外供可燃气和高温烟气进行。
[0067] 根据本发明的具体实施例,利用外供不凝气经过预热后作为热源。首先,在开车起 炉时,外部可燃气在蓄热式旋转换热器的燃烧室内燃烧产生高温烟气,也可直接由外界提 供高温烟气,与常温外部不凝气分别通过蓄热式旋转换热器的高温烟气入口和不凝气入口 反向进入蓄热式旋转换热器,在蓄热式旋转换热器中的旋转蓄热体中进行换热,产生的高 温不凝气进入旋转床热解炉的布料盘底部,通过炉底气体分布器使高温不凝气均匀分布在 布料盘底部的供热腔室内,接着高温不凝气自下至上通过布料盘上的通孔作为气体热载体 穿过布料盘上的热解原料颗粒层,与热解原料直接接触换热,热解原料在隔绝氧气的环境 下进行热解,将粒径为5〜30毫米的物料加热至热解温度480〜800摄氏度(根据不同物 料所需热解温度不同,提供相对应温度的不凝气,物料热解后的温度也有差异。480〜800 摄氏度指热解不同物料对应的温度范围)。将热解原料干馏成气、液、固体含碳产物,被热解 后的固体产物通过旋转床热解炉固体出口离开旋转床热解炉。
[0068] 根据本发明的具体实施例,上述热解方法还包括:将旋转床热解炉内产生的不凝 气在蓄热式旋转换热器内被加热后用于热解。由此可以利用热解产生的不凝气返回用于热 解反应,不仅可以节省能耗,同时不会影响不凝气的成分,确保不凝气可以继续循环利用, 以便最大程度低降低成本。
[0069] 根据本发明的具体实施例,上述热解方法还包括:在蓄热式旋转换热器的燃烧腔 室内燃烧部分不凝气或外供可燃气放出的热量对另一部分不凝气进行加热处理,并将加热 后的不凝气用于热解。由此可以进一步提高不凝气的利用率,同时省去了外供可燃气,节省 能耗。另外,采用热解本身产生的不凝气作为热解反应的热源,不仅不会影响热解反应的进 行,也不会影响不凝气的品质,确保不凝气的热值。根据本发明的具体实施例,采用气体热 载体,热解原料受热均匀,温度平稳,波动范围小,易控制。由此具有本发明上述结构的热解 系统提高了热值利用率,且设备投资少,已于操作。
[0070] 根据本发明的具体实施例,上述作为蓄热式旋转换热器热源的不凝气中,用于燃 烧放热的部分不凝气与另一部分不凝气的气体体积比可以为1:1。特殊情况下可调整两者 气体的体积比1:3。部分不凝气也可由外供可燃气代替不凝气直接在燃烧室中燃烧。
[0071] 根据本发明的具体实施例,蓄热式旋转换热器的燃烧腔室内燃烧后用于加热不凝 气的高温烟气的温度为600〜950摄氏度,经过蓄热体换热后烟气温度降至300摄氏度以 下,上述经过蓄热式旋转换热器得到的用于旋转床热解炉的不凝气热源的温度为550〜 850,由此可以充分地将热解原料加热至480〜800摄氏度发生热解反应。进一步地,降温 后的进入烟气净化单元中,除去烟尘和氮硫化合物,达到排放标准后烟气通过烟囱外排。根 据本发明的另一个具体实施例,蓄热式旋转换热器内燃烧后用于加热不凝气的高温烟气的 温度为600〜850摄氏度,经过蓄热体换热后烟气温度降至300摄氏度以下,上述经过蓄热 式旋转换向器得到的用于旋转床热解炉的不凝气热源的温度为550〜780摄氏度,由此可 以充分地将热解原料加热至480〜750摄氏度发生热解反应。
[0072] (4)固体产物处理
[0073] 根据本发明的具体实施例,在热解固体处理装置内将固体产物进行处理和收集。 具体地,在旋转床热解炉中被热解后的固体产物在出料螺旋的作用下通过下料口进入热解 固体处理装置进行冷却。固体产物的冷却过程可以通过喷雾熄焦或是带水冷夹套螺旋冷 却,将固体产物由450°C -750摄氏度降温至80摄氏度以下,冷却后产物进入固体产物收集 仓中储存。冷却得到的高温蒸汽送至余热锅炉系统回收利用。
[0074] (5)油气产物处理
[0075] 根据本发明的具体实施例,将旋转床热解炉内产生的油气产物在冷却和净化装置 内进行油气分离处理,以便得到油和不凝气,并将油存储于储油罐内。根据本发明的具体实 施例,进入冷却和净化单元中后油气产物的温度被降至28摄氏度以下,部分气体冷凝成液 体。液体分离后获得的油品可进一步深加工或是直接外售,经过冷却净化后得到的不凝气 经过预热后可以用于蓄热式旋转换热器的热源。由此可以显著降低能耗。
[0076] 实施例1
[0077] 粒度5毫米〜30毫米的煤样(煤质分析数据见表1),以3t/h连续送入旋转床热 解炉中,与温度为580°C左右的不凝气直接接触换热并发生热解,加热煤块到530°C,生成 热半焦、焦油蒸汽和煤气,得到的热半焦温度为500°C左右进入冷却系统进行冷却回收热 量,冷却后的半焦送入储料仓中。产生的油气和供热的不凝气混合后温度约520°C,通过旋 转床热解炉顶部多个油气出口引出旋转床热解炉,油气出口位置不同,出口油气温度有一 定差异。各油气出口油气通过油气总管汇合后进入冷却和净化单元中。
[0078] 煤料含水率低,冷却后的煤气量较高,根据具体情况不凝气以7 :18 :25分成三部 分,第一部分用于外送,供给余热锅炉使用;第二部分作为蓄热式旋转换热器燃烧气源;最 后一部分用于蓄热式旋转换热器的不凝气换热用,换热后循环至旋转床热解炉作为煤料热 解热源气。
[0079] 本发明所述工艺方法可长期平稳操作,所得到的热解产物的产率和主要性质见表 2〇
[0080] 表1原煤分析结果
[0081]
Figure CN104560071AD00121
[0082] 实施例2
[0083] 本实施例所采用的原料煤粒度5毫米〜30毫米的煤样,以2. 6t/h连续送入旋转 床热解炉中,与温度为650°C左右的不凝气直接接触换热并发生热解,加热煤块到600°C, 生成热半焦、焦油蒸汽和煤气,得到的热半焦温度为580°C左右进入冷却系统进行冷却回收 热量,冷却后的半焦送入储料仓中。产生的油气和供热的不凝气混合后温度约590°C,通过 旋转床热解炉顶部多个油气出口引出旋转床热解炉,油气出口位置不同,出口油气温度有 一定差异。各油气出口油气通过油气总管汇合后进入冷却和净化单元中。
[0084] 煤料含水率较高,冷却后的煤气量偏低,根据具体情况不凝气以1:1分成二部分, 第一部分作为蓄热式旋转换热器燃烧气源;第二部分用于蓄热式旋转换热器的不凝气换热 用,换热后循环至旋转床热解炉作为煤料热解热源气。
[0085] 本发明所述工艺方法可长期平稳操作,所得到的热解产物的产率和主要性质见表 2〇
[0086] 实施例3
[0087] 粒度5毫米〜120毫米的某地区秋季生活垃圾,以I. 3t/h连续送入旋转床中,与 温度为800°C左右的不凝气直接接触换热并在700°C发生热解,生成热固体含炭物、焦油蒸 汽和可燃气,得到的热固体含炭物温度为680°C左右进入冷却系统进行冷却回收热量,冷却 后的固体含炭物送入储料仓中。产生的油气和供热的不凝气混合体通过旋转床顶部多个油 气出口引出旋转床,产生的高温油气与不凝气混合后温度为690°C,通过油气总管将各油气 出口油气汇合进入冷却和净化系统中。
[0088] 某地区秋季生活垃圾含水率略高,冷却后的气量较低,根据具体情况不凝气以1 : (1〜2. 2)分成两部分,第一部分作为蓄热式旋转换热器燃烧气源;第二部分用于蓄热式旋 转换热器的不凝气换热用,换热后循环至旋转床作为垃圾料热解热源气。
[0089] 本发明所述工艺方法可长期平稳操作,所得到的热解产物的产率和主要性质见表 2〇
[0090] 表2数据结果
[0091]
Figure CN104560071AD00131
[0092] 在本说明书的描述中,参考术语"一个实施例"、"一些实施例"、"示例"、"具体示 例"、或"一些示例"等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特 点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不 必针对的是相同的实施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一 个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外,在不相互矛盾的情况下,本领域的技术 人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合 和组合。
[0093] 尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例,可以理解的是,上述实施例是示例 性的,不能理解为对本发明的限制,本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述 实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1. 一种热解系统,其特征在于,包括: 旋转床热解炉,所述旋转床热解炉适于对所述热解原料进行热解处理,且所述旋转床 热解炉内具有可旋转的、用于盛放所述热解原料的布料盘,所述布料盘将所述旋转床热解 炉内分隔成位于所述布料盘上方的热解腔室、位于所述布料盘下方的供热腔室, 其中,所述布料盘上具有多个连通所述热解腔室和供热腔室的通孔, 所述供热腔室具有热气进口, 所述热解腔室具有进料口、出气口和固体出口; 热解固体处理装置,所述热解固体处理装置与所述固体出口相连; 冷却和净化装置,所述冷却和净化装置与所述出气口相连,以便将所述热解腔室内产 生的油气产物进行油气分离得到油和不凝气; 储油罐,所述储油罐与所述冷却和净化装置相连; 蓄热式旋转换热器,所述蓄热式旋转换热器分别与所述冷却和净化装置和所述旋转床 热解炉的热气进口相连,用于将所述不凝气进行加热后用于所述热解处理。
2. 根据权利要求1所述的热解系统,其特征在于,所述蓄热式旋转换热器包括: 保温壳体,所述壳体内限定有腔室,所述壳体具有第一入口、第一出口、第二入口和第 二出口; 隔板,所述隔板设在所述腔室内且将所述腔室分隔成蓄热腔室和放热腔室; 蓄热体,所述蓄热体设在所述放热腔室的中部和蓄热腔室的中部,所述放热腔室的上 部形成所述第二出口,所述放热腔室的下部形成所述第二入口,所述蓄热腔室的上部形成 燃烧腔室,燃烧腔室与第一入口导通,所述蓄热腔室的下部形成第一出口, 其中,所述第一入口与所述冷却和净化装置相连以接收部分所述不凝气,所述第二入 口与冷却和净化装置相连以接受另一部分所述不凝气,所述第二出口与所述热气进口相 连。
3. 根据权利要求1或2所述的热解系统,其特征在于,进一步包括:预处理装置,所述 预处理装置适于对待热解物料进行处理以得到热解原料。
4. 根据权利要求1-3任一项所述的热解系统,其特征在于,进一步包括: 烟气净化装置,所述烟气净化装置与所述第一出口相连; 烟囱,所述烟囡与所述烟气净化装置相连。
5. 根据权利要求1-4任一项所述的热解系统,其特征在于,所述布料盘上的通孔为圆 孔和/或翅片状方孔,其中,所述圆孔的直径为2〜6毫米,所述翅片状方孔的长边为10〜 15毫米、宽边为3〜5毫米。
6. 利用权利要求1-5任一项所述的热解系统进行热解的方法,其特征在于,包括: 将所述热解原料颗粒从所述旋转床热解炉的热解腔室的所述进料口向所述布料盘上 进行布料,并从所述热气进口向所述供热腔室内通入热气,使所述热解原料颗粒发生热解, 得到固体产物和油气产物; 在所述热解固体处理装置内将所述固体产物进行处理和收集; 在所述冷却和净化装置内将所述油气产物进行油气分离处理,以便得到油和不凝气, 并将所述油存储于所述储油罐内; 在所述蓄热式旋转换热器的燃烧腔室内燃烧部分所述不凝气或外供可燃气放出的热 量对另一部分所述不凝气进行加热处理,并将加热后的所述不凝气用于所述热解。
7. 根据权利要求6所述热解的方法,其特征在于,所述蓄热式旋转换热器的燃烧腔室 内燃烧后用于加热不凝气的高温烟气的温度为600〜950摄氏度。
8. 根据权利要求6或7所述热解的方法,其特征在于,加热后的所述不凝气的温度为 550〜850摄氏度。
9. 根据权利要求6-8任一项所述热解的方法,其特征在于,所述热解是在480〜800摄 氏度下进行1〜3小时。
10. 根据权利要求6-9任一项所述热解的方法,其特征在于,所述热解原料颗粒由煤、 生物质、垃圾、废旧轮胎、废旧有机物和有机污泥的至少一种形成。
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