CN105802643B - 热解装置和热解方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种热解装置和热解方法，所述热解装置包括：炉体、加热装置以及倒料装置，炉体包括中空环形腔体，腔体的底面被设置成可水平旋转的环形铺料板，腔体的侧壁上具有进料口和出料口，出料口的设置高度高于进料口的设置高度，加热装置用于为热解提供热源，倒料装置设在腔体内且包括：第一滚轮、第二滚轮以及提升带，在铺料板的运转方向上，第一滚轮设在进料口的下游侧，第二滚轮设在出料口的下游侧，在竖直方向上，第一滚轮位于进料口的上方且邻近进料口，第二滚轮位于出料口的下方且邻近出料口，提升带紧套在第一滚轮和第二滚轮上循环滚动。根据本发明的热解装置，热解效果好。

Description

热解装置和热解方法

技术领域

本发明涉及有机固体废弃物的资源化利用领域，尤其是涉及一种热解装置和热解方法。

背景技术

固体废弃物热解产物有以下几种：可燃性气体，包括一些低分子碳氢化合物如氢气、甲烷、一氧化碳等，可以作为低热值燃料气使用；热解油，理论上一部分热解油通过精制可作为燃料油使用；热解炭，大部分以炭黑形式存在，可进一步处理作为能源应用，这种混合物包括纯碳、玻璃、土砂、金属等。

热解气化工艺多是采用不同炉型工艺(如固定床热解工艺、移动床热解工艺、流化床热解工艺以及回转窑热解工艺等)以得到不同产品，其中，固定床热解工艺中，热解设备的操作和控制简单，适应能力强，但是炉内物料受热不均匀，存在熔融结焦现象，不能连续运行；移动床热解工艺中，虽然物料在炉内有相对运动，但颗粒间相对运动较小，受热仍然不均匀，且热解效率低；流化床热解工艺中，热解设备虽然可连续运行，利用惰性气体或粒子作为热载体加热物料，传热性能好，易于实现温度控制，熔融结焦情况少，但流态化气体的使用降低了热解气的热值，并且设备复杂，操作困难；回转窑热解工艺中，多采用内热式加热方式，前处理简单，适应面广，传热效果好，但回转窑体积庞大，设备连接件密封困难，固有的结焦结圈问题始终无法有效地解决。

另外，上述几种装置无法完全实现连续运行的原因还包括以下几点：(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，腐蚀设备，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

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明在于提出一种热解装置，所述热解装置的热解效果好，能够连续运行，得到直接出售的产品。

本发明还提出一种热解方法，采用上述热解装置实现。

根据本发明第一方面的热解装置，包括：炉体，所述炉体包括中空环形腔体，所述腔体的侧壁上具有进料口和出料口，所述腔体的底面被设置成铺料板，所述铺料板可水平旋转且用于承接由所述进料口输入所述腔体内的热解原料，在所述铺料板的运转方向上，所述出料口与所述进料口间隔开，所述出料口与所述铺料板之间的最小竖直距离高于所述进料口与所述铺料板之间的最小竖直距离，所述腔体的顶壁上具有出气口，所述出气口位于所述出料口附近；加热装置，所述加热装置设在所述铺料板的上侧或上下两侧且用于为热解提供热源；倒料装置，所述倒料装置设在所述腔体内，所述倒料装置包括：第一滚轮，在所述铺料板的运转方向上，所述第一滚轮设在所述进料口的下游侧，在竖直方向上，所述第一滚轮位于所述进料口的上方且邻近所述进料口；第二滚轮，在所述铺料板的运转方向上，所述第二滚轮设在所述出料口的下游侧，在竖直方向上，所述第二滚轮位于所述出料口的下方且邻近所述出料口；提升带，所述提升带紧套在所述第一滚轮和所述第二滚轮上循环滚动；所述倒料装置用于将来自所述出料口底部的初步热解物提升至进料口的顶部，以便所述初步热解物随所述辅料板的转动再次由所述进料口运动至所述出料口并转化成目标热解物且从所述出料口输出。

根据本发明的热解装置，热解效果好，能够连续运行，得到直接出售的产品。

可选地，所述第一滚轮与所述铺料板的上表面之间的最大竖直距离h1满足：20mm≤h1≤150mm，所述第二滚轮与所述铺料板的上表面之间的最大竖直距离h2满足：0mm≤h2≤10mm。

可选地，所述铺料板转过α1角度后，所述铺料板上的任一点均可由与所述进料口的中心竖直正对的位置运动至与所述第一滚轮的中心竖直正对的位置，其中，5°≤α1≤15°，所述铺料板转过α2角度后，所述铺料板上的任一点均可由与所述出料口的中心竖直正对的位置运动至与所述第二滚轮的中心竖直正对的位置，其中，5°≤α2≤15°。

可选地，所述铺料板旋转时长T后，所述铺料板上的任一点均可由与所述进料口的中心竖直正对的位置运动至与所述出料口的中心竖直正对的位置，其中，0.5h≤T≤2h。

可选地，所述提升带上设有在所述提升带的滚动方向上均匀间隔开分布的多个提升板。

可选地，所述倒料装置进一步包括：刮料板，在所述铺料板的运转方向上，所述刮料板设在所述第一滚轮的下游侧，所述刮料板由所述腔体的顶壁向下延伸且所述刮料板的下端与所述铺料板之间的竖直距离可调节。

可选地，所述热解装置进一步包括：进料装置，所述进料装置设在所述进料口处以将热解原料由所述进料口输送至所述铺料板上。

可选地，所述热解装置进一步包括：出料装置，所述出料装置设在所述出料口处以将与所述出料口高度相当的目标热解物由所述出料口输出。

可选地，所述加热装置包括多个辐射加热装置，所述多个辐射加热装置在所述腔体的周向上间隔开分布。

根据本发明第二方面的热解方法，采用根据本发明第一方面的热解装置实现，所述热解方法包括以下步骤：将待热解的原料预处理成热解原料；将热解原料通过所述进料口连续铺设在旋转的铺料板上；随所述铺料板的旋转，热解原料第一次由所述进料口运动至所述出料口的过程中转化成初步热解物；初步热解物由所述倒料装置提升至所述进料口的顶部并连续铺设在由所述进料口同时输入的热解原料上；随所述铺料板的旋转，铺设在上层的初步热解物第二次由所述进料口运动至所述出料口的过程中转化成目标热解物，并由从所述出料口输出。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

图1是根据本发明实施例的热解装置的正面局部展开示意图；

图2是图1中所示的热解装置的俯面剖视图。

附图标记：

热解装置100；

炉体1；腔体11；进料口12；进料装置120；出料口13；出料装置130；

出气口14；气体收集管道140；加热装置2；

倒料装置3；第一滚轮31；第二滚轮32；提升带33；刮料板34；铺料板5。

具体实施方式

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。

下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本发明。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。此外，本发明提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的可应用于性和/或其他材料的使用。

下面，参考图1和图2描述根据本发明第一方面实施例的热解装置100。

如图1所示，根据本发明第一方面实施例的热解装置100，包括：炉体1、加热装置2以及倒料装置3。

如图2所示，炉体1包括中空环形腔体11，也就是说，腔体11的横截面为环形，例如，腔体11形成为等截面的圆环柱体，且其中心轴线竖直设置。腔体11的底面被设置成可水平旋转的铺料板5，也就是说，铺料板5为水平设置的环形平板，铺料板5的内环边缘与腔体11的内环侧壁的底端密封相接，铺料板5的外环边缘与腔体11的外环侧壁的底端密封相接，铺料板5可以以自身的中心轴线为旋转轴线作水平自转运动以与腔体11的侧壁发生相对运动。

参照图1，加热装置2设在铺料板5的上侧或者上下两侧用于为热解提供热源。也就是说，加热装置2可以设置在腔体11内，加热装置2还可以同时设在腔体11外，例如设在腔体11的下方，从而可以有效地对腔体11进行加热，以使腔体11内的物料有效地发生热解。优选地，加热装置2包括多个辐射加热装置，且多个辐射加热装置可以在腔体11的周向上均匀地间隔开分布，从而可以实现无接触加热，提高热解效果。这里，需要说明的是，“辐射加热装置”应为本领域技术人员所熟知，这里不再详述。

参照图1，腔体11的侧壁上具有进料口12，例如进料口12可以形成在腔体11的外环侧壁上，从而方便进料。这样，由于进料口12形成在腔体11的侧壁上，而铺料板5构成腔体11的底面，从而在竖直方向上，进料口12的设置高度必然高于铺料板5的上表面，即进料口12的最低点与铺料板5的最高点之间的竖直距离大于等于零，从而铺料板5可以用于承接由进料口12输入腔体11内的热解原料，换言之，从进料口12注入腔体11内的热解原料可以落在铺料板5上。由此，铺料板5自转的过程中，从进料口12输入铺料板5上的热解原料可以跟随铺料板5沿腔体11的周向作圆周运动。

在本发明的一个优选实施例中，热解装置100进一步包括：进料装置120，进料装置120设在进料口12处以将热解原料由进料口12输送至腔体11内，甚至输送至铺料板5上。由此，可以使得热解装置100自动化，减少人力劳动，方便投入生产。优选地，进料装置120可以为螺旋给料器或挤压式给料器等，从而方便获得和实现，且进料效果好。

参照图1，腔体11的侧壁上还具有出料口13，例如出料口13可以形成在腔体11的外环侧壁上，从而方便出料。其中，出料口13与铺料板5之间的最小竖直距离高于进料口12与铺料板5之间的最小竖直距离，也就是说，在竖直方向上，出料口13的最低点的设置高度高于进料口12的最低点的设置高度。

进一步地，出料口13的最低点设置高度高于从进料口12输入到铺料板5上的热解原料的铺料厚度。这样，当热解原料从进料口12输入到铺料板5上并随着铺料板5周向运动到出料口13处时，由于原料的厚度低于出料口13的最低点的设置高度，从而原料无法触及出料口13以从出料口13输出，这样，原料就只能随着铺料板5继续作圆周运动。优选地，热解原料从进料口12输入到铺料板5上的厚度为20mm-150mm，由此，可以确保热解反应的有效进行，且提高热解效率。

在本发明的一个优选实施例中，热解装置100进一步包括：出料装置130，出料装置130设在出料口13处以将与出料口13高度相当的目标热解物由出料口13取出，也就是说，通过设置出料装置130，与出料口13设置高度大体持平的目标热解物运动到出料口13处时，可以由出料装置130取出。由此，可以使得热解装置100自动化，减少人力劳动，方便投入生产。优选地，出料装置130可以为包括螺旋给料器的出料装置等，从而方便获得和实现，且出料效果好。

在铺料板5的运转方向上，出料口13与进料口12间隔开。优选地，铺料板5旋转时长T后，铺料板5上的任一径向线均可由与进料口12的中心竖直正对的位置运动至与出料口13的中心竖直正对的位置，其中，0.5h≤T≤2h。也就是说，热解原料由进料口12落在铺料板5上，随铺料板5转动时长T后可以运动至与出料口13上下正对的位置，此时热解原料可以完成初步热解、转化成初步热解物。由此，可以确保热解反应的有效进行。

进一步地，腔体11的顶壁上还可以设置出气口14，且出气口14位于出料口13附近，也就是说，出气口14与出料口13之间的最小距离、小于出气口14与进料口12之间的最小距离，以方便热解气的排出。另外，出气口14处还可以设置气体收集管道140，以更好地收集热解气。

如图1和图2所示，腔体11内设有倒料装置3，倒料装置3用于将来自出料口13底部(例如图1中所示的A2处)的初步热解物提升至进料口12的顶部(例如图1中所示的A3处)，并铺盖在进料口12此时新进的热解原料(例如图1中所示的A1处的物料)上，以使被提升的初步热解物(例如图1中所示的A3处的物料)跟随热解原料(例如图1中所示的A1处的物料)和铺料板5的转动由进料口12运动至出料口13(例如图1中所示的A4处)，在此过程中同时转化成目标热解物，使得目标热解物(例如图1中所示的A4处的物料)最终能够从出料口13输出。这里，需要说明的是，本段中所述的“顶部”当作广义理解，即包括上方和斜上方，本段中所述的“底部”当作广义理解，即包括下方和斜下方。

下面，参照图1，更加具体地描述热解过程。

由进料口12输送到铺料板5上的热解原料(例如图1中所示的A1处的物料)随铺料板5的正向自转(简称正转)首先运动至出料口13处(例如图1中所示的A2处)，并在此运动过程中因受热而热解成初步热解物，由于此时初步热解物(例如图1中所示的A2处的物料)的厚度低于出料口13的设置高度，因此初步热解物无法从出料口13输出，但是，初步热解物(例如图1中所示的A2处的物料)可以通过倒料装置3的导向作用，沿着铺料板5的正转方向被输导至进料口12处的顶部(例如图1中所示的A3处)且铺盖在进料口12此时新进的热解原料(例如图1中所示的A1处的物料)上。

接着初步热接触物(例如图1中所示的A3处的物料)随着其底部的热解原料(例如图1中所示的A1处的物料)以及铺料板5的正转再次运转到出料口13处(例如图1中所示的A4处)，且在此期间，热解原料顶部的初步热解物转化成目标热解物(例如图1中所示的A3处的初步热解物运动至A4处时转化成目标热解物)，初步热解物底部的热解原料转化成初步热解物(例如图1中所示的A1处的热解原料运动至A2处时转化成初步热解物)。

由于此时目标热解物(例如图1中所示的A4处的物料)位于初步热解物(例如图1中所示的A2处的物料)的顶部，从而目标热解物(例如图1中所示的A4处的物料)的高度可以与出料口13的设置高度大体平齐以从出料口13输出，而初步热解物(例如图1中所示的A2处的物料)的高度低于出料口13的设置高度，无法从出料口13输出，但是，可以通过倒料装置3的导向作用再次运动至进料口12的顶部(例如图1中所示的A3处)以实现前述热解动作的循环。

由此，根据本发明实施例的热解装置100，可以使热解原料充分热解，实现理想的热解效果。具体而言，根据本发明实施例的热解装置100，可以采用辐射热解炉，并通过出料装置130和进料装置120在高处和低处分别进行出料和进料，同时通过倒料装置3将高低位置之间的物料进行重新布料，具体是将第一圈热解的初步热解物(如热解炭)覆盖在后续进入炉体11内的热解原料上，利用初步热解物的催化作用对新进的热解原料的高温油气进行催化，去除其中的焦油，得到可燃气含量高的洁净燃气和低品质的目标热解物(如活性炭)，从而实现生物质的高效热解和资源化回收利用，该热解装置100的工艺简单易行，能源利用率高，产品市场接受程度高，经济效益好。

这样，根据本发明实施例的热解装置100可以有效地解决：热解处理过程中产生的可燃气含油量大、油气分离工序复杂、产生的热解油难以利用的问题；同时解决了相关技术中热解气化装置得到的热解产品品质差、无法形成可被市场利用的产品的问题。从而本发明实施例的热解装置100可以有效地提高热解整体工艺的经济效益，工业化推广效果好。

下面，参照图1和图2，简要描述根据本发明一个具体实施例的倒料装置3的具体构 成。

如图1所示，倒料装置3包括：第一滚轮31、第二滚轮32以及提升带33。其中，在铺料板5的运转方向上，第一滚轮31设在进料口12的下游侧，第二滚轮32设在出料口13的下游侧。

其中，“第一滚轮31设在进料口12的下游侧”的含义是：腔体11侧壁上的任一径向线从与进料口12的中心竖直正对的位置出发，按照铺料板5的正转方向，沿着腔体11的周向运动不到180°时就能达到与第一滚轮31竖直正对的位置。优选地，铺料板5正转过α1角度后，铺料板5上的任一径向线均可由与进料口12的中心竖直正对的位置运动至与第一滚轮31的中心竖直正对的位置，可选地，5°≤α1≤15°，例如，α1可以为5°、10°、15°等。由此，可以确保倒料装置3的工作效果可靠，且可以确保热解原料的热解效果。

同理，“第二滚轮32设在出料口13的下游侧”的含义是，腔体11侧壁上的任一径向线从与出料口13的中心竖直正对的位置出发，按照铺料板5的正转方向，沿着腔体11的周向运动不到180°时就能达到与第二滚轮32竖直正对的位置。优选地，铺料板5正转过α2角度后，铺料板5上的任一径向线均可由与出料口13的中心竖直正对的位置运动至与第二滚轮32的中心竖直正对的位置，可选地，5°≤α2≤15°，例如，α2可以为5°、10°、15°等。由此，可以确保倒料装置3的工作效果可靠，且可以确保热解原料的热解效果。

进一步地，如图1所示，在竖直方向上，第一滚轮31位于进料口12的上方且邻近进料口12。优选地，第一滚轮31与铺料板5的上表面之间的最大竖直距离为h1，也就是说，第一滚轮31的最高点与铺料板5的水平上表面之间的距离为h1，h1满足：20mm≤h1≤150mm，例如h1可以为20mm、40mm、60mm、80mm、100mm、120mm、150mm等。由此，可以确保倒料装置3的工作效果可靠，且方便加工和安装。

进一步地，如图1所示，在竖直方向上，第二滚轮32位于出料口13的下方且邻近出料口13。优选地，第二滚轮32与铺料板5的上表面之间的最大竖直距离h2，也就是说，第二滚轮32的最高点与铺料板5的水平上表面之间的距离为h2，h2满足：0mm≤h2≤10mm，例如h2可以为0mm、2mm、4mm、6mm、8mm、10mm等。由此，可以确保倒料装置3的工作效果可靠，且方便加工和安装。

进一步地，倒料装置3进一步包括：提升带33，提升带33紧套在第一滚轮31和第二滚轮32上循环滚动。也就是说，倒料装置3实际上与现有技术中的传送带机构大体相似，随着第一滚轮31和第二滚轮32的滚动，提升带33可以循环滚动，从而起到将初步热解物料从第二滚轮32处连续不断输送到第一滚轮31处的作用，也就是说，将初步热解物料从图1中所示的A2处连续不断提升到图1中所示的A3处的作用。由此，倒料装置3的结构简单、便于实现。

优选地，提升带33上设有在提升带33的滚动方向上均匀间隔开分布的多个提升板(图未示出)。也就是说，当提升带33展平为一条长带时，提升板在提升带33的长度方向上均匀地间隔开。由此，在提升带33提升初步热解物的过程中，提升板可以防止初步热解物向下滑落的问题，从而提高倒料装置3的倒料可靠性。而且，提升板还可以起到将初步热解物(例如图1中所示的A2处的物料)铲到提升带33上的作用，进一步提高倒料装置3的倒料可靠性。

在本发明的一个实施例中，如图1所示，倒料装置3进一步还可以包括：刮料板34，在铺料板5的运转方向上，刮料板34设在第一滚轮31的下游侧，在竖直方向上，刮料板34位于进料口12的上方且刮料板34的下端与铺料板5之间的竖直间距可调节，例如，刮料板34可以由腔体11的顶壁向下延伸且可上下移动调整。

优选地，刮料板34下端的设置高度被调整至、与被提升的初步热解物料(例如图1中所示的A3处物料)的上端面平齐，这样，当初步热解物料连续导送到热解原料顶部(例如图1中所示的A3处)、且随着铺料板5带动热解原料和初步热解物(例如图1中所示的A1处和A3处的物料)转动时，刮料板34可以将初步热解物(例如图1中所示的A3处的物料)刮平，从而提高热解效果。由此，图1中所示的A2处的初步热解物(如热解炭)可以由提升板铲到提升带33上，并由提升带33的导送作用和刮料板34的刮料作用，均匀地铺盖在图1中所示的A1处的热解原料上，从而实现可靠且有效地倒料作用。

下面，简要描述一种热解方法，本实施例描述的热解方法采用上述热解装置100实 现，具体地，热解方法包括以下步骤：

步骤一、将待热解的原料(如生物质、生活垃圾、污泥等)预处理成热解原料。例如，可以将秸秆、木屑、生活垃圾、污泥、禽畜粪便等有机固体废弃物进行预处理，最终形成热解原料，其中，预处理方式包括分选、破碎、干燥至含水率低于30％等。

步骤二、将热解原料通过进料口12连续铺设在自转的铺料板5上(例如图1中所示的A1处)，随铺料板5的自转，热解原料由进料口12运动至出料口13(例如图1中所示的A2处)并转化成初步热解物。例如，热解原料可以通过进料装置120直接铺于铺料板5上(例如图1中所示的A1处)，随铺料板5旋转大体一圈后运动至出料口13处(例如图1中所示的A2处)且在此过程中同时反应生成热解气及热解炭，其中，热解炭可以视为初步热解物。

步骤三、初步热解物(例如图1中所示的A2处的物料)由倒料装置3提升至进料口12的顶部(例如图1中所示的A3处)并连续铺设在由进料口12同时输入的热解原料(例如图1中所示的A1处的物料)上，随铺料板5的自转，铺设在热解原料上的初步热解物由进料口12运动至出料口13(例如图1中所示的A4处)并转化成目标热解物以从出料口13输出。

具体而言，热解原料随铺料板5转过一圈后转化成初步热解物(如热解碳)和热解油气，其中，热解油气上升，使得初步热解物(如热解炭)的厚度薄于始落在铺料板5上的热解原料的铺料厚度。

同时，热解产生的高温热解油气向上运动，与铺盖在新进的热解原料顶层的初步热解物(例如图1中所示的A3处的热解炭)接触，从而发生催化裂解反应，热解油气中的焦油进一步裂化，分解为分子更小的热解气，去除其中的焦油，同时初步热解物(例如图1中所示的A3处的热解炭)与热解油气接触的过程中，可进一步活化得到目标热解物(例如图1中所示的A4处的中孔发达的活性炭)。具体地，高温热解油气继续上升且当穿过辐射加热装置时，可以进一步增加二次裂解反应，提高气体产率，得到的热解气可以通过位于炉体1顶部的出气口14(例如通过出气口14处的气体收集管道140)收集，经过净化冷凝得到洁净的热解气，其中，净化主要是为了脱除热解气中的酸性气体如H2S、HCl等。

简言之，热解原料随铺料板5第一次由进料口12运动至出料口13后(即随铺料板5先转大体一圈)可以转化为初步热解物，然后通过倒料装置3铺设在由进料口12后续输入在铺料板5上的热解原料上，之后随着铺料板5第二次由进料口12运动至出料口13后(即随铺料板5再转大体一圈)可以转化为目标热解物，接着从出料口13出料。也就是说，热解原料在腔体11内第二次达到出料口13处时、即大体转动两圈后可以转化成目标热解物，以从出料口13出料。

具体地，目标热解物(例如图1中所示的A4处的经熄焦冷却得到的活性炭)可以由出料装置130出料。其中，出料装置130的设置高度可以与(图1中所示的A1处的)热解原料的铺料厚度(如上文所述的20mm-150mm)相同，由于(图1中所示的A1处的)热解原料转化成(图1中所示的A2处的)的初步热解物时，厚度变薄了一些，从而如此设置的出料装置130就能可靠地刮出(图1中所示的A4处的)目标热解物，而不会将(图1中所示的A2处的)初步热解物刮出。进一步地，出料口13的设置高度可以与出料装置130的设置高度相同，也就是说，出料口13的设置高度也可以与(图1中所示的A1处的)热解原料的铺料厚度(如上文所述的20mm-150mm)相同，从而进一步方便出料。

综上所述，根据本发明实施例的热解装置100和热解方法，采用辐射热解炉，通过对辐射管旋转床进行改造，使炉内物料采用不同装置根据位置高低分别出料和重新布料，将第一圈热解的产物炭覆盖在新入物料上，利用其催化作用对新物料的高温油气进行催化，去除其中的焦油，得到可燃气含量高的洁净燃气和低品质活性炭，实现生物质的高效热解和资源化回收利用，该装置工艺简单易行，能源利用率高，产品市场接受度高，经济效益好。由此，解决了热解气中含油量大，分离净化困难的问题；解决了热解产品热解油、热解气、热解炭无法直接利用，经济效益差的问题；解决了若提高热解炭利用价值需要出炉另行处置增加运行成本和能耗的问题；在同一套装置内实现了热解产物的高值化利用，经济性更优。

下面，简要描述根据本发明两个具体实施例的热解装置100及热解方法。

实施例一、

本实施例的热解装置100为辐射热解炉，包括：炉体1、进料装置120、出料装置130、气体收集管道140、铺料板5、加热装置2以及倒料装置3等。

具体地，炉体1大体形成为横截面为圆环形的筒体，包括：炉体内周壁、炉体外周壁、炉体顶壁和炉体底壁，其中，炉体内周壁和炉体外周壁均形成为圆筒形，且炉体外周壁套设在炉体内周壁内，炉体顶壁和炉体底壁均形成为圆环形，且炉体顶壁固定连接在炉体外周壁与炉体内周壁的顶端之间，炉体底壁可水平转动地连接在炉体内周壁与炉体外周壁的底端之间。

铺料板5形成为圆环形且水平设在炉体1内，铺料板5将炉体1内的空间分成为位于其上侧的腔体11和位于其下侧的腔室，铺料板5和炉体底壁相连以跟随炉体底壁相对炉体外周壁、炉体内周壁和炉体顶壁旋转，其中，炉体底壁和铺料板5均通过密封装置与炉体内周壁和炉体外周壁相连，以保证炉内的绝氧气氛。加热装置2为通过辐射方式对物料进行加热的辐射加热装置，辐射加热装置可以设在铺料板5上方的腔体11内以及铺料板5下方的腔室内。

炉体外周壁上形成有进料口12和出料口13，炉体顶壁上形成有出气口14，进料装置120设在炉体外周壁上的进料口12处，以用于将热解原料送入炉体1内，其中，进料装置120可以为螺旋进料器，出料装置130设在炉体外周壁上的出料口13处，以用于将目标热解物(如活性炭)输出到炉体1外；其中，出料装置130可以由横向切板、出料机以及挡板构成，其中横向切板可以水平设在炉体1内，且其设置高度可以与热解原料的铺料厚度相同，挡板可以竖直设在炉体1内且与横向切板的下游边缘相接，以防止目标热解物滑出横向切板，出料机可以为螺旋出料器且设在横向切板上，以将运动至横向切板上的物料由出料口13输出；其中气体收集管道140位于炉体1顶部的出气口14处，以用于收集得到的热解气。

倒料装置3位于炉体1内且设在铺料板5的上方，以用于将出料口13处的初步热解物导运并铺盖在进料口12处的热解原料之上，倒料装置3包括具有提升板的提升带33、第一滚轮31、第二滚轮32以及刮料板34，在铺料板5的运转方向上，第二滚轮32位于出料装置130的下游侧，第一滚轮31位于进料装置120的下游侧，刮料板34竖直设在第一滚轮31的下游侧且其下端设置高度与热解原料和初步热解物的叠加厚度大体平齐，提升带33紧套在第一滚轮31和第二滚轮32上循环滚动。

下面，简要介绍采用本实施例一的热解装置100对秸秆原料进行热解的方法，具体过程如下：

(1)将秸秆通过破碎、干燥预处理成热解原料，热解原料的粒度优选为30mm、含水率优选为15％。

(2)将热解原料通过进料装置120输入炉体1内且直接铺盖在铺料板5上，可选地，热解原料的铺料厚度100mm，铺料板5随炉体底壁旋转两圈后出料，其中，铺料板5每转一圈的时间为1.5h。

具体地，铺料板5随炉体底壁旋转第一圈的过程中，热解原料完成热解反应转化成初步热解物、如热解炭。初步热解物由倒料装置3从出料口13处输送至进料口12处且铺盖在后续输入的热解原料上，也就是说，铺料板5上的底层物料为热解原料，顶层物料为转过一圈后的初步热解物，由于热解原料转化成初步热解物后，有一部分热解成热解油气，因此铺盖在顶层的初步热解物的厚度小于底层的热解原料的厚度。

铺料板5随炉体底壁旋转第二圈的过程中，顶层的初步热解物作为催化剂使用，转化成目标热解物、如活性炭。具体而言，热解产生的高温油气向上运动，与直接铺于热解原料上层的初步热解物(如热解炭)接触，发生催化裂解反应，热解油气中的焦油进一步裂化，分解为分子更小的热解气，去除其中的焦油，同时在与热解油气的接触过程中，热解炭可进一步活化得到中空发达的活性炭、即目标热解物。

(3)顶层的目标热解物、即活性炭由出料装置130输出，并经熄焦冷却得到活性炭产品。而底层的初步热解物、即热解炭则由出料装置130下游侧的倒料装置3转运到进料口12处，以铺盖在热解原料上，由此，实现热解过程的循环。

(4)高温油气继续上升并穿过位于上方的辐射加热装置，这样可以进一步增加二次裂解反应，提高气体产率，得到的热解气通过位于热解炉顶的气体收集管道140收集，经过净化冷凝得到洁净的热解气，其中，净化主要是为了脱除热解气中的酸性气体如H2S、HCl等。

实施例二、

本实施例二的热解装置与实施例一的热解装置100的结构基本相同，不同之处在于，本实施例二中的热解装置中的进料装置120不是螺旋进料器而是条状挤压式进料器。

下面，简要介绍采用本实施例二的热解装置对市政污泥原料进行热解的方法。

具体而言，本方法与上述采用实施例一的热解装置100对秸秆原料进行热解的方法基本相同，不同之处在于：获得热解原料的过程中，将市政污泥通过干燥预处理，得到含水率为30％的热解原料；热解原料输入到铺料板5上的铺料厚度为50mm；铺料板5转动一圈的时间为1h。

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。

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。

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。

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须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。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种热解装置，其特征在于，包括：

炉体，所述炉体包括中空环形腔体，所述腔体的侧壁上具有进料口和出料口，所述腔体的底面被设置成铺料板，所述铺料板水平设置且可水平旋转且用于承接由所述进料口输入所述腔体内的热解原料，在所述铺料板的运转方向上，所述出料口与所述进料口间隔开，所述出料口与所述铺料板之间的最小竖直距离高于所述进料口与所述铺料板之间的最小竖直距离，所述腔体的顶壁上具有出气口，所述出气口位于所述出料口附近；

加热装置，所述加热装置设在所述铺料板的上侧或上下两侧且用于为热解提供热源；

倒料装置，所述倒料装置设在所述腔体内，所述倒料装置包括：

第一滚轮，在所述铺料板的运转方向上，所述第一滚轮设在所述进料口的下游侧，在竖直方向上，所述第一滚轮位于所述进料口的上方且邻近所述进料口；

第二滚轮，在所述铺料板的运转方向上，所述第二滚轮设在所述出料口的下游侧，在竖直方向上，所述第二滚轮位于所述出料口的下方且邻近所述出料口；

提升带，所述提升带紧套在所述第一滚轮和所述第二滚轮上循环滚动；

所述倒料装置用于将来自所述出料口底部的初步热解物提升至进料口的顶部，以便经提升的所述初步热解物随所述铺料板的转动由所述进料口运动至所述出料口并转化成目标热解物且从所述出料口输出。

2.根据权利要求1所述的热解装置，其特征在于，倒料所述第一滚轮与所述铺料板的上表面之间的最大竖直距离h1满足：20mm≤h1≤150mm，所述第二滚轮与所述铺料板的上表面之间的最大竖直距离h2满足：0mm≤h2≤10mm。

3.根据权利要求1所述的热解装置，其特征在于，

所述铺料板转过α1角度后，所述铺料板上的任一径向线均可由与所述进料口的中心竖直正对的位置运动至与所述第一滚轮的中心竖直正对的位置，其中，5°≤α1≤15°，

所述铺料板转过α2角度后，所述铺料板上的任一径向线均可由与所述出料口的中心竖直正对的位置运动至与所述第二滚轮的中心竖直正对的位置，其中，5°≤α2≤15°。

4.根据权利要求1所述的热解装置，其特征在于，

所述铺料板旋转时长T后，所述铺料板上的任一径向线均可由与所述进料口的中心竖直正对的位置运动至与所述出料口的中心竖直正对的位置，其中，0.5h≤T≤2h。

5.根据权利要求1所述的热解装置，其特征在于，所述提升带上设有在所述提升带的滚动方向上均匀间隔开分布的多个提升板。

6.根据权利要求1所述的热解装置，其特征在于，所述倒料装置进一步包括：

刮料板，在所述铺料板的运转方向上，所述刮料板设在所述第一滚轮的下游侧，所述刮料板由所述腔体的顶壁向下延伸且所述刮料板的下端与所述铺料板之间的竖直距离可调节。

7.根据权利要求1所述的热解装置，其特征在于，进一步包括：进料装置，所述进料装置设在所述进料口处以将热解原料由所述进料口输送至所述铺料板上。

8.根据权利要求1所述的热解装置，其特征在于，进一步包括：出料装置，所述出料装置设在所述出料口处以将与所述出料口高度相当的目标热解物由所述出料口输出。

9.根据权利要求1所述的热解装置，其特征在于，所述加热装置包括多个辐射加热装置，所述多个辐射加热装置在所述腔体的周向上间隔开分布。

10.一种热解方法，其特征在于，采用根据权利要求1-9中任一项所述的热解装置实现，所述热解方法包括以下步骤：

将待热解的原料预处理成热解原料；

将所述热解原料通过所述进料口连续铺设在旋转的铺料板上；

随所述铺料板的旋转，所述热解原料由所述进料口运动至所述出料口的过程中转化成初步热解物；

所述初步热解物由所述倒料装置提升至所述进料口的顶部并连续铺设在由所述进料口同时输入的新进热解原料上；

随所述铺料板的旋转，铺设在所述新进热解原料上层的所述初步热解物由所述进料口运动至所述出料口的过程中转化成目标热解物、并从所述出料口输出。