CN107384478A - 可燃物热解气化系统及处理方法 - Google Patents

Abstract

一种可燃物热解气化系统及处理方法，该热解系统由热解气化炉、热解气燃烧及增温单元、热解缓冲收集单元、热解回流控制装置、热解气体冷却单元、热解气净化单元和储气罐组成。其中，该热解气回流控制装置用于控制从所述热解缓冲收集单元和所述热解气后处理单元输出的气体返回到所述热解气燃烧及增温单元中进行燃烧的比例。本发明的热解系统实现了热解气缓冲调节，再通过回流控制装置，补充进入热解炉二燃室，实现了进入二燃室热解气气量、成分的稳定性，保证了各热解炉系统内温度的稳定性，避免由于温度的波动以及热解气化炉启动而形成的二噁英等污染物，提高了尾气的达标效率。

Description

可燃物热解气化系统及处理方法

技术领域

本发明涉及可燃固体废物热处理技术领域，更具体地涉及一种生态园区、乡镇、县市等区域的可燃物热解气化系统及处理方法。

背景技术

在可燃固体废物收集、运输、处理等过程中，需要大量的资金，且由于当前的分类、处理技术无法实现对所有可燃固体废物的去除，只能通过随意堆放或填埋进行处理，造成资源浪费和土地紧张。

热解气化基于物质受热发生分解的反应过程，由于热解过程不涉及催化剂，以及其它能量，因此受到研究人员和工程技术人员的重视，将其应用于固体废物的处理处置及资源化中。目前对于热解气化有一些专利申请，但大部分集中于热解炉结构本身，很少考虑热解系统的能量综合利用，即使少数几篇也是仅考虑将热解气进入热解炉外围的燃烧室燃烧，达到补充热解炉的热量，没有综合考虑到由于物质特性的差异，不同物料、不同时间段产生的热解气成分、热量不同，导致炉体内温度波动性大，难以保证热解气的全面达标。

因此，目前亟需研发热解气的综合控制与利用的技术装备，以便针对性解决热解系统运行过程中不同物料、不同时间段产生的热解气量、炉体温度波动等问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种可燃物热解气化系统及处理方法，以期解决上述技术问题中的至少之一。

为了实现上述目的，作为本发明的一个方面，本发明提供了一种可燃物热解气化系统，包括热解气化炉、热解气燃烧及增温单元、热解缓冲收集单元、热解气回流控制装置和热解气后处理单元；其中：

热解气燃烧及增温单元，用于燃烧热解气，产生的热量用于维持或提高所述热解气化炉内的温度；

热解缓冲收集单元，用于对所述热解气化炉排出的热解气进行收集；

热解气回流控制装置，用于控制从所述热解缓冲收集单元和所述热解气后处理单元输出的气体返回到所述热解气燃烧及增温单元中进行燃烧的比例；

热解气后处理单元，用于对从所述热解缓冲收集单元输出的气体进行处理，使其能够再利用。

作为本发明的另一个方面，本发明还提供了一种可燃物热解气化处理方法，其采用如上所述的可燃物热解气化系统，包括以下步骤：

通过热解气化炉对可燃物进行热解气化处理；

当所述热解气化炉中的热解层温度低于900℃，且温度下降速率大于2℃/分钟时，增加所述三通阀和二通阀返回到所述热解气燃烧及增温单元的进气量；当温度高于1000℃，且温度上升速率大于2℃/分钟时，减小所述三通阀和二通阀返回到所述热解气燃烧及增温单元的进气量；其中优先通过控制三通阀，实现热解气缓冲收集单元输出的高温热解气向所述热解气燃烧及增温单元的回流，当从所述热解气缓冲收集单元输出的高温热解气的回流流量小于理论需求量的90％时，再启动所述二通阀，实现从热解气后处理单元输出的气体向所述热解气燃烧及增温单元的回流；当从所述热解气缓冲收集单元输出的高温热解气的回流和从热解气后处理单元输出的气体向所述热解气燃烧及增温单元的回流的总气量大于理论需求量的120％时，优先调节所述二通阀，减少气体回流量。

基于上述技术方案可知，本发明的热解系统及方法具有如下有益效果：本发明采用热解气缓冲回流技术与装置，实现了热解气缓冲调节，再通过回流控制系统与装置，补充进入热解炉二燃室，实现了进入二燃室热解气气量、成分的稳定性和各热解炉系统内温度的稳定性，避免了由于温度的波动以及热解气化炉启动而形成的二噁英等污染物，提高了尾气的达标效率。

附图说明

图1是本发明的可燃物热解气化系统的结构框架示意图；

上述附图中，附图标记含义如下：

1、热解气化炉，2、热解气燃烧炉，3、热解气输出管，4、热解气缓冲收集单元，5、三通阀，6、气体回流控制单元，7、热解气回流管，8、热解气体冷却单元，9、冷却气输送管，10、净化单元，11、净化气输送管，12、储气罐，13、净化气回流管。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明作进一步的详细说明。

本发明用于解决可燃物热解过程中，由于物质特性的差异，不同物料、不同时间段产生的热解气成分、热量不同，导致炉体内温度波动性大，难以保证热解气的全面达标的问题。具体地，本发明公开了一种可燃物热解气化系统，该热解系统包括：热解气化炉、热解气燃烧及增温单元、热解缓冲收集单元、热解气回流控制装置、热解气后处理单元。

其中，热解气化炉用于可燃固体废物的热解气化，炉体处理固体废物的能力为0.5-1000吨/天。

热解气燃烧及增温单元用于燃烧高温热解气，产生的热量用于补充热解气化炉内的温度，从而保证热解气化炉内的温度维持在800℃以上；在一个优选实施方式中，该热解气燃烧及增温单元为热解气燃烧炉；

热解缓冲收集单元，用于对热解气化炉排出的热解气进行收集。

热解气回流控制装置，用于控制从热解缓冲收集单元和热解气后处理单元输出的气体返回到热解气燃烧及增温单元的比例。

热解气后处理单元，用于对从热解缓冲收集单元输出的气体进行例如冷却、净化等后处理，使其能够再利用。

其中，该热解气回流控制装置包括位于热解缓冲收集单元、热解气后处理单元和热解气燃烧及增温单元之间的三通阀，位于热解气后处理单元和热解气燃烧及增温单元之间的二通阀，以及实现自动控制的热解气回流控制单元。该三通阀能够在热解气回流控制单元的控制下控制从热解缓冲收集单元流入到热解气后处理单元和热解气燃烧及增温单元的气体的比例和流量。该二通阀能够在热解气回流控制单元的控制下控制从热解气后处理单元流入到热解气燃烧及增温单元的气体的流量。

其中，该热解气回流控制单元根据所述热解气化炉中的热解层的温度进行自动控制，控制遵循如下原则：

当所述热解层温度低于900℃，且温度下降速率大于2℃/分钟时，增加所述三通阀和二通阀返回到所述热解气燃烧及增温单元的进气量；当温度高于1000℃，且温度上升速率大于2℃/分钟时，减小所述三通阀和二通阀返回到所述热解气燃烧及增温单元的进气量；以及

优先通过控制三通阀，实现热解气缓冲收集单元输出的高温热解气向所述热解气燃烧及增温单元的回流，当从所述热解气缓冲收集单元输出的高温热解气的回流流量小于理论需求量的90％时，再启动所述二通阀，实现从热解气后处理单元输出的气体向所述热解气燃烧及增温单元的回流；当从所述热解气缓冲收集单元输出的高温热解气的回流和从热解气后处理单元输出的气体向所述热解气燃烧及增温单元的回流的总气量大于理论需求量的120％时，优先调节所述二通阀，减少气体回流量。

其中，该热解气后处理单元包括热解气体冷却单元，该热解气体冷却单元首先将进入该单元的高温热解气体用于烘干待进入热解气化炉的固体废物，此过程中达到一次降温，再通过循环水冷却该一次降温的高温热解气体来实现二次降温。增温后的循环水可以用于进一步的能源利用。

其中，该热解气后处理单元还包括热解气净化单元，该热解气净化单元例如包括尾气净化处理装置，实现热解气中硫化物和氮氧化物等废气的去除。

其中，该热解气后处理单元还包括储气罐，与前述系统进行组合使用，实现对热解气体的储存和压缩功能，为后续使用提供支撑。

在一个具体实施方式中，如图1所示，本发明的可燃物热解气缓冲回流系统，由热解气化炉1、热解气燃烧炉2、热解气输出管3、热解气缓冲收集单元4、三通阀5、气体回流控制单元6、热解气回流管7、热解气体冷却单元8、冷却气输送管9、净化单元10、净化气输送管11、储气罐12和净化气回流管13组成，其中：

热解气化炉1，用于可燃固体废物的热解气化，外壳截面为椭圆形、圆形、长方形或其它多边形，其中，优选为圆形或椭圆形，整体为空心圆柱或椭圆柱结构，炉体处理固体废物的能力为0.5-1000t/d，炉体由上至下分为干燥层、气化层、燃烧层和灰烬层，且每层的炉壁上均设置有温度探头，干燥层上连接有循环热解气进口，且设置有热解层气固分离器，固体废物通过固体燃料给料机加至热解气化炉的干燥层，通过气化层传递上来的热量，使干燥层物料中的水份蒸发，从而降低物料的含水率，且可根据物料的含水率高低，设置固体废物在干燥层的含水率，使物料的含水率下降到可热解的范围内；

热解气燃烧炉2，位于热解气化炉的下端，用于热解气的燃烧，产生的温度用于补充热解气化炉的温度，同时能够盛放热解气化炉产生的废渣，该热解气燃烧炉2的外壳截面为梯形、方形等结构，优选梯形，高度为热解气化炉的20-30％；

热解气输出管3，用于将热解气化炉产生的热解气输送到热解气缓冲收集单元4；

热解气缓冲收集单元4，收集热解气化炉产生的高温热解气，其外壳截面为圆形、方形及两端半圆与中间方形的组合结构(跑道形状)，其中优选两端半圆与中间方形的组合结构，该热解气缓冲收集单元4的容积为热解气化炉1的20-80％，优选20-30％，温度耐受能力大于1500℃；

三通阀5，用于控制经热解气缓冲收集单元4缓冲混匀的热解气进入热解气冷却单元8或热解气回流管7；

气体回流控制单元6，为自动化控制系统，该系统与热解气化炉1中的温度探头相连接，通过对干燥层、气化层、燃烧层和灰烬层的温度综合分析，确定燃烧室的进气量，其中控制过程中，优先根据热解层的温度进行自动控制。当热解层温度低于900℃，且温度下降速率大于2℃/分钟时，增加进气量；当温度高于1000℃，且温度上升速率大于2℃/分钟时，减小进气量；且优选通过控制三通阀5，实现热解气缓冲收集单元4输出的高温热解气回流，当热解气回流管7中的流量小于理论需求量的90％时，再启动位于净化气回流管13上的控制阀，实现净化气的回流；当热解气回流管7和净化气回流管13回流的总气量大于理论需求量的120％时，优先调节位于净化气回流管13上的控制阀，减少气体回流量；

热解气回流管7，用于将经热解气缓冲收集单元4混匀的热解气回流输送进入热解气燃烧炉2；

热解气体冷却单元8，用于冷却由热解气缓冲收集单元4输送的高温热解气，使高温气体冷却到常温状态；

冷却气输送管9，该冷却气输送管9集成设置了入气口、气体混匀层、喷淋层、悬浮液回收层、液体出口，用于将经热解气体冷却单元8冷却的热解气输送到热解气净化单元10，使进入气体在进入喷淋层前分布均匀，可实现悬浮液回收率达95％以上。

净化单元10，该净化单元10集成了电除尘、脱硫、脱硝等技术装置，用于热解气的净化，尤其是对热解气中的小颗粒炭的去除；

净化气输送管11，用于将经净化单元10净化的气体，输送进入储气罐12；

储气罐12，设置有净化气入口、净化气出口和净化气回流口，其中净化气出口与净化气输送管11相连通，用于输入净化的热解气，净化气出口用于输出多余的热解气进行能源利用，净化气回流口与净化气回流管13相连通，由气体回流控制单元6控制是否回流净化气以及回流量；

净化气回流管13，两端分别与储气罐12和热解气燃烧炉2相连通，其设置有阀门，阀门由气体回流控制单元6控制，根据理论回流量回流净化气。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种可燃物热解气化系统，包括热解气化炉、热解气燃烧及增温单元、热解缓冲收集单元、热解气回流控制装置和热解气后处理单元；其中：

热解气燃烧及增温单元，用于燃烧热解气，产生的热量用于维持或提高所述热解气化炉内的温度；

热解缓冲收集单元，用于对所述热解气化炉排出的热解气进行收集；

热解气回流控制装置，用于控制从所述热解缓冲收集单元和所述热解气后处理单元输出的气体返回到所述热解气燃烧及增温单元中进行燃烧的比例；

热解气后处理单元，用于对从所述热解缓冲收集单元输出的气体进行处理，使其能够再利用。

2.根据权利要求1所述的可燃物热解气化系统，其特征在于，所述热解气回流控制装置包括位于所述热解缓冲收集单元、热解气后处理单元和热解气燃烧及增温单元之间的三通阀，位于所述热解气后处理单元和热解气燃烧及增温单元之间的二通阀，以及实现自动控制的热解气回流控制单元；

其中，所述三通阀能在所述热解气回流控制单元的控制下控制从热解缓冲收集单元流入到热解气后处理单元和热解气燃烧及增温单元的气体的比例和流量；所述二通阀能在所述热解气回流控制单元的控制下控制从热解气后处理单元流入到热解气燃烧及增温单元的气体的流量。

3.根据权利要求2所述的可燃物热解气化系统，其特征在于，所述热解气回流控制单元根据所述热解气化炉中的热解层的温度进行自动控制；其中，控制遵循如下原则：

当所述热解层温度低于900℃，且温度下降速率大于2℃/分钟时，增加所述三通阀和二通阀返回到所述热解气燃烧及增温单元的进气量；当温度高于1000℃，且温度上升速率大于2℃/分钟时，减小所述三通阀和二通阀返回到所述热解气燃烧及增温单元的进气量；以及

优先通过控制三通阀，实现热解气缓冲收集单元输出的高温热解气向所述热解气燃烧及增温单元的回流，当从所述热解气缓冲收集单元输出的高温热解气的回流流量小于理论需求量的90％时，再启动所述二通阀，实现从热解气后处理单元输出的气体向所述热解气燃烧及增温单元的回流；当从所述热解气缓冲收集单元输出的高温热解气的回流和从热解气后处理单元输出的气体向所述热解气燃烧及增温单元的回流的总气量大于理论需求量的120％时，优先调节所述二通阀，减少气体回流量。

4.根据权利要求1所述的可燃物热解气化系统，其特征在于，所述热解气后处理单元包括热解气体冷却单元，所述热解气体冷却单元首先将进入该单元的高温热解气体用于烘干待进入热解气化炉的固体废物，此过程中达到一次降温，再通过循环水冷却所述一次降温的高温热解气体来实现二次降温。

5.根据权利要求1所述的可燃物热解气化系统，其特征在于，所述热解气后处理单元还包括热解气净化单元，所述热解气净化单元包括尾气净化处理装置，实现热解气中硫化物和氮氧化物废气的去除。

6.根据权利要求1所述的可燃物热解气化系统，其特征在于，所述热解气后处理单元还包括储气罐，用于对热解气体进行储存和压缩。

7.根据权利要求1所述的可燃物热解气化系统，其特征在于，所述热解气缓冲收集单元4的容积为所述热解气化炉的20-80％，优选为20-30％，所述热解气缓冲收集单元4的温度耐受能力大于1500℃。

8.根据权利要求1所述的可燃物热解气化系统，其特征在于，所述热解气燃烧及增温单元为与所述热解气化炉配合使用的热解气燃烧炉。

9.根据权利要求1所述的可燃物热解气化系统，其特征在于，所述热解气化炉处理固体废物的能力为0.5-1000吨/天。

10.一种可燃物热解气化处理方法，其采用如权利要求3所述的可燃物热解气化系统，包括以下步骤：

通过热解气化炉对可燃物进行热解气化处理；

当所述热解气化炉中的热解层温度低于900℃，且温度下降速率大于2℃/分钟时，增加所述三通阀和二通阀返回到所述热解气燃烧及增温单元的进气量；当温度高于1000℃，且温度上升速率大于2℃/分钟时，减小所述三通阀和二通阀返回到所述热解气燃烧及增温单元的进气量；其中优先通过控制三通阀，实现热解气缓冲收集单元输出的高温热解气向所述热解气燃烧及增温单元的回流，当从所述热解气缓冲收集单元输出的高温热解气的回流流量小于理论需求量的90％时，再启动所述二通阀，实现从热解气后处理单元输出的气体向所述热解气燃烧及增温单元的回流；当从所述热解气缓冲收集单元输出的高温热解气的回流和从热解气后处理单元输出的气体向所述热解气燃烧及增温单元的回流的总气量大于理论需求量的120％时，优先调节所述二通阀，减少气体回流量。