CN105542807A - 一种固体有机物蓄热式热解活化系统及其处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种固体有机物蓄热式热解活化系统及其处理方法。所述系统包括热解装置，除焦活化装置以及蓄热装置，其中，所述热解装置的热解油气出口与除焦活化装置的热解油气入口相连，所述热解装置的热解炭出口与除焦活化装置的热解炭入口相连。所述蓄热装置包括第一蓄热室，第二蓄热室，第一换向阀，第二换向阀及可燃气储罐，所述可燃气储罐通过所述第一换向阀分别与所述第一蓄热室、所述第二蓄热室相连；所述除焦活化装置通过所述第二换向阀分别与所述第一蓄热室、所述第二蓄热室相连。本发明所述系统能够清洁高效的生产可燃气及活性炭，工艺流程短，能源利用率高，产品品质好，经济效益好，易于进行工业化推广。

Description

一种固体有机物蓄热式热解活化系统及其处理方法
技术领域
本发明涉及一种固体有机物蓄热式热解活化系统及其处理方法，属于固体有机物资源化利用技术领域。
背景技术
目前，固体废弃物热解气化技术以其资源化水平高环保性好受到行业的推崇。国内外主要热解气化工艺多是采用不同炉型以得到不同热解产品。主要工艺包括固定床热解工艺、移动床热解工艺和流化床热解工艺回转窑等。但这些工艺都无法完全实现连续运行，其原因包括：(1)产生的产品热解油粘性大，成分复杂，热值较低，很难进行进一步的利用，同时这些热解油还会堵塞管道，影响生产的正常运行，收集和分离困难。(2)系统整体较复杂，需要设置多种分离净化工序，能源利用效率低；(3)热解产物无法作为产品直接出售，均需要进一步的加工精制，这使得工艺系统实际是一个不完整的体系，无法真正实现工业化生产。
发明内容
本发明的目的是提供一种固体有机物蓄热式热解活化系统及其处理方法。整个系统能够清洁高效的生产可燃气及活性炭，工艺流程短，能源利用率高，产品品质好，经济效益好，易于进行工业化推广。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种固体有机物蓄热式热解活化系统，包括热解装置，除焦活化装置以及蓄热装置，其中，所述热解装置的热解油气出口与除焦活化装置的热解油气入口相连，所述热解装置的热解炭出口与除焦活化装置的热解炭入口相连；
其中，所述蓄热装置包括第一蓄热室，第二蓄热室，第一换向阀，第二换向阀及可燃气储罐，所述可燃气储罐通过所述第一换向阀分别与所述第一蓄热室、所述第二蓄热室相连；
其中，所述除焦活化装置通过所述第二换向阀分别与所述第一蓄热室、所述第二蓄热室相连。
利用本发明提供的所述固体有机物蓄热式热解活化系统能够清洁、高效地生产可燃气及活性炭，且工艺流程短，能源利用率高，产品品质好，经济效益好，易于进行工业化推广。
其中，为了更好的实现第一蓄热室和第二蓄热室的作用交换，本发明所述系统中所述第一换向阀和第二换向阀均采用四通换向阀。
此外，本发明还将所述热解装置的烟气入口与所述除焦活化装置的烟气出口相连，以使所述除焦活化装置中燃烧得到的高温烟气作为热源进入所述热解装置中，从而实现能源的重复利用。
本发明所述固体有机物蓄热式热解活化系统在使用过程中，包括两种状态。状态1为：所述除焦活化装置的高温可燃气出口通过第二四通换向阀与第二蓄热室的进气口相连；所述除焦活化装置的预热可燃气进口通过第二四通换向阀与第一蓄热室的出气口相连；所述可燃气储罐的进气口依次通过风机、第一四通换向阀与第二蓄热室的出气口相连；所述可燃气储罐的出气口通过第一四通换向阀与第一蓄热室的进气口相连；在完成一次步骤(2)至步骤(4)的处理循环后，同时将第一四通换向阀和第二四通换向阀换向，所述系统为状态2：所述除焦活化装置的高温可燃气出口通过第二四通换向阀与第一蓄热室的进气口相连；所述除焦活化装置的预热可燃气进口通过第二四通换向阀与第二蓄热室的出气口相连；所述可燃气储罐的进气口依次通过风机、第一四通换向阀与第一蓄热室的出气口相连；所述可燃气储罐的出气口通过第一四通换向阀与第二蓄热室的进气口相连。
本发明所述的蓄热式热解活化系统中，所述热解装置为间接加热式热解装置。
本发明所述的蓄热式热解活化系统中，所述除焦活化装置为间接加热式装置。
本发明还提供利用上述系统处理固体有机物的方法，包括如下步骤：
(1)将固体有机物送入连续运行的热解装置进行热解反应，并将所得产物热解油气、热解炭分别送入除焦活化装置中；
(2)热解油气和热解炭在除焦活化装置中充分接触，得到活性炭和可燃气；其中，活性炭从除焦活化装置排出收集，调节第二换向阀，使得所述可燃气进入所述第二蓄热室进行蓄热；
(3)调节第一换向阀，使得来自所述第二蓄热室的可燃气进入所述可燃气储罐；之后一部分可燃气被排出，另一部分可燃气经第一换向阀进入第一蓄热室预热；
(4)在所述第二换向阀保持步骤(2)的状态下，来自所述第一蓄热室的可燃气经第二换向阀返回至所述除焦活化装置中进行燃烧；
(5)每完成一次步骤(2)至步骤(4)的处理循环，将第一换向阀和第二换向阀同时换向，重复步骤(2)至步骤(4)，其中各步骤中可燃气走向发生反转，由此第一蓄热室和第二蓄热室的作用发生交换。
本发明所述处理固体有机物的方法中，步骤(1)中，热解温度450-750℃。
本发明所述处理固体有机物的方法中，步骤(2)中，除焦活化温度为900-1050℃。
本发明所述处理固体有机物的方法中，系统内气体流向通过风机控制。
本发明所述处理固体有机物的方法中，所述第一换向阀和第二换向阀同时换向的时间为30s-2min。
本发明所述处理固体有机物的方法中，所述固体有机物选自秸秆生物质、干化污泥。
本发明所述处理固体有机物的方法中，除焦活化后产生的高温可燃气温度大于850℃，通过第二蓄热室保存热量后可燃气温度降至150℃以下；经第一蓄热室预热可燃气到800℃以上，进而作为热解装置和除焦活化装置的热源，实现能量的最大化利用。同时，通过四通换向阀换向，实现状态1和状态2的循环，达到热解可燃气热量的回收。
本发明利用热解炭的催化裂解作用除去热解油气中的焦油，提高热解气中可燃气成分，提高热解气热值，同时在该反应过程中实现热解炭的活化，最终生产出活性炭；而且，通过四通换向阀和蓄热室实现可燃气热量的回收和利用。整个系统能够清洁高效的生产可燃气及活性炭，工艺流程短，能源利用率高，产品品质好，经济效益好，易于进行工业化推广。
附图说明
图1为本发明所述固体有机物蓄热式热解活化系统结构示意图。
图2为本发明所述固体有机物蓄热式热解活化工艺流程图(状态1)。
图3为本发明所述固体有机物蓄热式热解活化工艺流程图(状态2)。
具体实施方式
以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
实施例1一种固体有机物蓄热式热解活化系统
本实施例提供一种固体有机物蓄热式热解活化系统，包括热解装置，除焦活化装置以及蓄热装置，其中，所述热解装置的热解油气出口与除焦活化装置的热解油气入口相连，所述热解装置的热解炭出口与除焦活化装置的热解炭入口相连；
其中，所述蓄热装置包括第一蓄热室，第二蓄热室，第一换向阀，第二换向阀及可燃气储罐，所述可燃气储罐通过所述第一换向阀分别与所述第一蓄热室、所述第二蓄热室相连；
其中，所述除焦活化装置通过所述第二换向阀分别与所述第一蓄热室、所述第二蓄热室相连。
其中，所述第一换向阀和第二换向阀均采用四通换向阀。
此外，将所述热解装置的烟气入口与所述除焦活化装置的烟气出口相连，以使所述除焦活化装置中燃烧得到的高温烟气作为热源进入所述热解装置中，从而实现能源的重复利用。
所述固体有机物蓄热式热解活化系统在使用过程中，包括两种状态。状态1为：所述除焦活化装置的高温可燃气出口通过第二四通换向阀与第二蓄热室的进气口相连；所述除焦活化装置的的预热可燃气进口通过第二四通换向阀与第一蓄热室的出气口相连；所述可燃气储罐的进气口依次通过风机、第一四通换向阀与第二蓄热室的出气口相连；所述可燃气储罐的出气口通过第一四通换向阀与第一蓄热室的进气口相连；在完成一次步骤(2)至步骤(4)的处理循环后，同时将第一四通换向阀和第二四通换向阀同时换向，所述系统为状态2：所述除焦活化装置的高温可燃气出口通过第二四通换向阀与第一蓄热室的进气口相连；所述除焦活化装置的预热可燃气进口通过第二四通换向阀与第二蓄热室的出气口相连；所述可燃气储罐的进气口依次通过风机、第一四通换向阀与第一蓄热室的出气口相连；所述可燃气储罐的出气口通过第一四通换向阀与第二蓄热室的进气口相连。
所述热解装置为间接加热式热解装置。所述除焦活化装置为间接加热式装置。
实施例2一种处理固体有机物的方法
本实施例提供一种利用上述实施例1所述系统处理固体有机物(以秸秆生物质作为原料)的方法，包括如下步骤：
1)秸秆送入连续运行的热解装置进行热解反应，该热解装置为间接加热式热解装置，加热热源为来自除焦活化装置的高温烟气，热解温度为500℃，加热后的热解烟气通过排烟通道净化排放，热解产物为热解油气及热解炭，热解油气通过油气收集管收集后直接送入除焦活化装置，这样可以利用油气的温度为除焦活化装置加热，热解炭出料后也送入除焦活化装置。
2)除焦活化装置的作用是使热解油气和热解炭充分接触，发挥热解炭的催化裂解作用除去热解油气中的焦油，提高热解气中可燃气成分，提高热解气热值，同时在该反应过程中能够实现热解炭的活化，最终生产出活性炭。该除焦活化装置为连续运行装置，除焦活化温度为1000℃，采用间接加热，热源来自系统自身产生的可燃气的燃烧。将燃烧产生的高温烟气用作热解装置的热源，实现了能量的最大化利用。除焦活化后产生的高温可燃气温度为950℃，设置蓄热室和四通换向阀用于这部分热量的回收。
当所述系统处于状态1时，除焦活化装置产生的高温可燃气通过第二四通换向阀的2号口进入，3号口流出，最终进入第二蓄热室蓄热，这类可燃气的热量被保存下来，蓄热后的可燃气温度降至150℃以下，通过第一四通换向阀的3号口进入，2号口流出后进入可燃气储罐储存。可燃气储罐内的可燃气一部分作为除焦活化装置的燃气使用，该可燃气通过第一四通换向阀的1号口进入，4号口流出，通过第一蓄热室的预热作用可将燃气加热到800℃以上，预热可燃气经过第二四通换向阀的4号口进入、1号口流出，进入除焦活化装置燃烧，系统气体流向通过位于可燃气储罐和第一四通换向阀之间的风机控制；
经过一段时间的蓄热后，第一四通换向阀和第二四通换向阀同时换向，这时系统处于状态2，第一蓄热室蓄积热量，第二蓄热式加热可燃气。通过状态1和状态2的循环，达到热解可燃气热量的回收。每次换向时间为1min。
实施例3一种处理固体有机物的方法
本实施例提供一种利用上述实施例1所述系统处理固体有机物(以干化污泥作为原料)的方法，包括如下步骤：
1)将污泥送入连续运行的热解装置进行热解反应，该热解装置为间接加热式热解装置，加热热源为来自除焦活化装置的高温烟气，热解温度为650℃，加热后的热解烟气通过排烟通道净化排放，热解产物为热解油气及热解炭，热解油气通过油气收集管收集后直接送入除焦活化装置，这样可以利用油气的温度为除焦活化装置加热，热解炭出料后也送入除焦活化装置。
2)除焦活化装置的作用是使热解油气和热解炭充分接触，发挥热解炭的催化裂解作用除去热解油气中的焦油，提高热解气中可燃气成分，提高热解气热值，同时在该反应过程中能够实现热解炭的活化，最终生产出活性炭。该除焦活化装置为连续运行装置，除焦活化温度为1050℃，采用间接加热，热源来自系统自身产生的可燃气的燃烧。将燃烧产生的高温烟气用作热解装置的热源，实现了能量的最大化利用。除焦活化后产生的高温可燃气温度980℃，设置蓄热室和四通换向阀用于这部分热量的回收。
当所述系统处于状态1时，除焦活化装置产生的高温可燃气通过第二四通换向阀的2号口进入，3号口流出，最终进入第二蓄热室蓄热，这类可燃气的热量被保存下来，蓄热后的可燃气温度降至150℃以下，通过第一四通换向阀的3号口进入，2号口流出后进入可燃气储罐储存。可燃气储罐内的可燃气一部分作为除焦活化装置的燃气使用，该可燃气通过第一四通换向阀的1号口进入，4号口流出，通过第一蓄热室的预热作用可将燃气加热到800℃以上，预热可燃气经过第二四通换向阀的4号口进入、1号口流出，进入除焦活化装置燃烧，系统气体流向通过位于可燃气储罐和第一四通换向阀之间的风机控制；
经过一段时间的蓄热后第一四通换向阀和第二四通换向阀同时换向，这时系统处于状态2，第一蓄热室蓄积热量，第二蓄热式加热可燃气。通过状态1和状态2的循环，达到热解可燃气热量的回收。每次换向时间为30s。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (9)

1.一种固体有机物蓄热式热解活化系统，其特征在于，包括热解装置，除焦活化装置以及蓄热装置，其中，所述热解装置的热解油气出口与除焦活化装置的热解油气入口相连，所述热解装置的热解炭出口与除焦活化装置的热解炭入口相连；
所述蓄热装置包括第一蓄热室，第二蓄热室，第一换向阀，第二换向阀及可燃气储罐，所述可燃气储罐通过所述第一换向阀分别与所述第一蓄热室、所述第二蓄热室相连；
所述除焦活化装置通过所述第二换向阀分别与所述第一蓄热室、所述第二蓄热室相连。
2.根据权利要求1所述的固体有机物蓄热式热解活化系统，其特征在于，所述热解装置的烟气入口与所述除焦活化装置的烟气出口相连。
3.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述热解装置为间接加热式热解装置。
4.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述除焦活化装置为间接加热式装置。
5.一种利用权利要求1-4任一所述系统处理固体有机物的方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将固体有机物送入连续运行的热解装置进行热解反应，并将所得产物热解油气、热解炭分别送入除焦活化装置中；
(2)热解油气和热解炭在除焦活化装置中充分接触，得到活性炭和可燃气；其中，活性炭从除焦活化装置排出收集，调节第二换向阀，使得所述可燃气进入所述第二蓄热室进行蓄热；
(3)调节第一换向阀，使得来自所述第二蓄热室的可燃气进入所述可燃气储罐；之后一部分可燃气被排出，另一部分可燃气经第一换向阀进入第一蓄热室预热；
(4)在所述第二换向阀保持步骤(2)的状态下，来自所述第一蓄热室的可燃气经第二换向阀返回至所述除焦活化装置中进行燃烧；
(5)每完成一次步骤(2)至步骤(4)的处理循环，将第一换向阀和第二换向阀同时换向，重复步骤(2)至步骤(4)，其中各步骤中可燃气走向发生反转，由此第一蓄热室和第二蓄热室的作用发生交换。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述除焦活化装置中燃烧得到的高温烟气进入所述热解装置作为热源再次利用。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，热解温度450-750℃。
8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤(2)中，除焦活化温度为900-1050℃。
9.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述第一换向阀和第二换向阀同时换向的时间为30s-2min。
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