CN107388249B - 一种连续式有机物热解燃烧装置及方法 - Google Patents
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Abstract
一种连续式有机物热解燃烧一体化装置及方法，属于能源环保技术领域。该装置包括原料仓、进料装置、回转热解装置、炉排燃烧装置、钟式传递装置、落料装置、空气预热器、热解挥发产物回收装置及烟气净化装置，有机物在回转热解装置的转动下有机物与热固载体充分均匀混合，进行快速热解反应，产生热解气、热解油及热解渣，热解气及热解油送入热解挥发产物回收装置进行回收，热解渣经落料装置送入炉排燃烧装置，热解渣在炉排燃烧装置内燃烧产生的高温灰渣作为补充热源经钟式传递装置送入回转热解装置，对回转热解装置内原有热固载体进行加热，换热后的高温热固载体用于下批次有机物的热解。本发明具有有机物适用范围广、能量梯级利用等优点。
Description
技术领域
本发明属于能源环保技术领域，涉及一种连续式有机物热解燃烧装置及方法，特别是对有机物热解燃烧处理实现有机物的近零排放，并回收其中蕴藏的资源。
背景技术
随着工业生产的发展和人类物质生活的提高，造成了大量有机废物的产出，包括生活垃圾、脱水污泥、含油污泥等有机垃圾，且产生量日益庞大，有机废物进行无害化处理难度大、成本高，普通处理方式会造成环境污染。而且，有机废物在回收利用方面具有很大的价值，特别是在世界范围内能源面临枯竭的情况下，意义更加深远。
发明内容
本发明提供一种连续式有机物热解燃烧装置及方法，通过调整热解燃烧装置的整体结构，将热解与燃烧在不同反应器内同时进行，旨在实现对有机物近零排放的同时回收其内蕴含的能源。
本发明的技术方案：
一种连续式有机物热解燃烧装置，包括原料仓、进料装置、回转热解装置5、落料装置6、炉排燃烧装置7、钟式传递装置8、热解挥发产物回收装置9、烟气净化装置10和空气预热器46；
所述的原料仓包括高粘度有机物原料仓1和低粘度有机物原料仓2；
所述的进料装置包括推射式进料装置3和螺旋式进料装置4，高粘度有机物原料仓1通过推射式进料装置3与回转热解装置5相连，低粘度有机物原料仓2通过螺旋式进料装置4与回转热解装置5相连；其中，高粘度有机物原料仓1的外部设有加热装置17；
所述的回转热解装置5内布有热固载体21，回转热解装置5上的热解挥发产物出口22与冷凝装置A11上的热解挥发产物进口30相连，有机物热解过程中生成的热解挥发产物进入冷凝装置A11中；回转热解装置5上的热解渣出口通过落料装置6与炉排燃烧装置7相连，有机物热解过程中生成的热解渣经落料装置6送入炉排燃烧装置7；
所述的炉排燃烧装置7上的烟气出口29与空气预热器46相连，热解渣燃烧过程中生成的烟气经烟气出口29进入空气预热器46进行间壁式或蓄热式加热；炉排燃烧装置7的灰渣出口28通过钟式传递装置8与回转热解装置5的灰渣进口20相连，热解渣燃烧过程中生成的灰渣通过钟式传递装置8进入回转热解装置5中；
所述的空气预热器46与冷凝装置B14上的烟气进口37相连，换热后的烟气送入冷凝装置B14内；
所述的落料装置6包括可移动挡板23及旋转卸料阀24，通过可移动挡板23及旋转卸料阀24调整进入炉排燃烧装置7内的热解渣量；
所述的钟式传递装置8包括内圈25、隔板26和外圈27；内圈25固定于灰渣进口20和灰渣出口28之间，不能阻碍灰渣的进、出通道；隔板26固定设置于外圈27的内表面上，位于外圈27和内圈25之间，隔板26与内圈25的径向间距为1～10mm；外圈27可带动隔板26相对于内圈25自转，用于将由底部灰渣出口28收集的灰渣运至顶部，并通过灰渣进口20送入回转热解装置5，钟式传递装置8不与外界空气接触；
所述的热解挥发产物回收装置9包括冷凝装置A11、热解油回收装置12和热解气回收装置13；冷凝装置A11内布有换热装置A35，冷凝装置A11下部设有排油口36，排油口36与热解油回收装置12相连通，冷凝的热解油通过排油口36进入热解油回收装置12进行回收；冷凝装置A11通过热解气出口31与热解气回收装置13相连，冷凝装置A11内的热解气经热解气出口31进入热解气回收装置13进行回收；
所述的烟气净化装置10包括冷凝装置B14、除尘装置15和脱酸装置16；冷凝装置B14内布有换热装置B39，冷凝装置B14的底部设有除灰小门45，冷凝装置B14的冷凝烟气出口38与除尘装置15的入口相连，除尘装置15的除尘烟气出口42与脱酸装置16的入口相连，脱酸装置16上设有脱酸烟气出口43和中性废液出口44，处理合格后的烟气经脱酸烟气出口43排入大气，被脱除的酸性气体以中性废弃液的形式经中性废弃液出口44排出；
所述的钟式传递装置8的形状为圆形、椭圆形或方形；
所述的加热装置17设置于包括过热蒸汽入口18和冷水出口19，冷水出口19与冷凝装置A11上的冷水进口32相连，冷水在冷凝装置A11内与热解挥发产物经过间接换热后变成热水，冷凝装置A11设有热水出口33，热水出口33与冷凝装置B14的热水进口40相连，换热后的热水进入冷凝装置B14与烟气进行间接换热生成过热蒸汽，冷凝装置B14设有过热蒸汽出口41，过热蒸汽出口41与加热装置17上的过热蒸汽入口18相连，换热后的过热蒸汽通过管道和过热蒸汽入口18进入加热装置17提供新的高温换热工质，以此循环；
所述的冷凝装置A11又设有补水口34，当整个热解燃烧过程中有水损失时，外界水通过冷凝装置A11的补水口34送入冷凝装置A11中进行补充；
所述的热解气回收装置13通过补气口47与炉排燃烧装置7相连，当整套工艺能量供给不足时，补气口47开启，热解气回收装置13内的部分可燃气作为补充燃料经补气口47送入炉排燃烧装置7中；
一种连续式有机物热解燃烧的方法，包括以下步骤：
Ⅰ预热阶段：装置开始工作之前，先采用高温空气对回转热解装置5内的热固载体21进行预热，预热至温度介于500-1100℃；
Ⅱ进料阶段：低粘度有机物原料仓2内的低粘度有机物经螺旋式进料装置4送入回转热解装置5；高粘度有机物原料仓1内的高粘度有机物经加热熔化后由推射式进料装置3以喷射状送入回转热解装置5，防止高粘度有机物积聚现象发生；
Ⅲ热解阶段：在回转热解装置5自身不断转动的条件下，送入回转热解装置5内的有机物料与热固载体21充分均匀混合，热固载体21对有机物进行快速加热，有机物发生热解反应，产生热解挥发产物及热解渣，热解挥发产物中的重质焦油冷凝吸附于热解渣表面，剩余高品质热解挥发产物经热解挥发产物出口22送入冷凝装置A11中，热解渣经落料装置6送入炉排燃烧装置7；热解挥发产物与换热装置A35内的冷水进行间接换热，使热解挥发产物迅速降温至50℃以下，热解挥发产物中的热解油由于冷凝液化成液滴状，经排油口36进入热解油回收装置12，剩余的热解气经热解气出口31送入热解气回收装置13，换热装置A35内的水经换热后温度升高，经热水出口33送入换热装置B39热水进口，热解过程中热固载体21温度降低，等待再次预热；
Ⅳ燃烧阶段：经空气预热器46加热后的高温空气送入炉排燃烧装置7作为热解渣的燃烧介质，热解渣在炉排燃烧装置7中边移动边进行燃烧反应，反应生成高温烟气和灰渣，炉排移动至最末端时，高温灰渣顺着灰渣出口28送入钟式传递装置8，再由钟式传递装置8送入回转热解装置5，同时高温灰渣对回转热解装置5内部的热固载体21进行加热，被加热的热固载体21为下批次有机物热解提供能量；烟气送入冷凝装置B14内，烟气与换热装置B39内的热水进行间接换热，烟气被降温至120-200℃以下后送入除尘装置15，除尘后的烟气进入脱酸装置16进行脱除酸性气体，处理合格后的烟气经脱酸烟气出口43排入大气，被脱除的酸性气体以中性废弃液的形式经中性废弃液出口44排出，换热装置B39内的水经换热后生成过热蒸汽，过热蒸汽送入加热装置17的过热蒸汽入口18，提供新的高温换热工质；
Ⅴ连续运行阶段：重复Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ步骤，实现整套装置的连续运行。
所述的一种连续式有机物热解燃烧的方法，当整套工艺能量供给不足时，补气口47开启，热解气回收装置13内部分可燃气作为补充燃料经补气口47送入炉排燃烧装置7。
本发明的有益效果：
(1)利用热解过程中有机硫、硫铁矿硫及燃料氮的赋存形态及迁移转化规律，实现有机物中有机硫、硫铁矿硫内含有的硫以H2S形式脱出，同时实现有机物中燃料氮以N2形式排出，尾气无需除NOX工艺。
(2)通过热解燃烧相结合工艺，并在添加热固载体的条件下，实现整套工艺的能量自持，并回收其中的高品质热解油及热解气。
附图说明
图1为连续式有机物热解燃烧装置的结构示意图。
图2为钟式传递装置的剖面图。
图中：1高粘度有机物原料仓；2低粘度有机物原料仓；3推射式进料装置；
4螺旋式进料装置；5回转热解装置；6落料装置；7炉排燃烧装置；
8钟式传递装置；9热解挥发产物回收装置；10烟气净化装置；11冷凝装置A；
12热解油回收装置；13热解气回收装置；14冷凝装置B；15除尘装置；
16脱酸装置；17加热装置；18过热蒸汽入口；19冷水出口；20灰渣进口；
21热固载体；22热解挥发产物出口；23可移动挡板；24旋转卸料阀；
25内圈；26隔板；27外圈；28灰渣出口；29烟气出口；
30热解挥发产物进口；31热解气出口；32冷水进口；33热水出口；
34补水口；35换热装置A；36排油口；37烟气进口；38冷凝烟气出口；
39换热装置B；40热水进口；41过热蒸汽出口；42除尘烟气出口；
43脱酸烟气出口；44中性废液出口；45除灰小门；46空气预热器；
47补气口。
具体实施方式
以下结合附图和技术方案，进一步说明本发明的具体实施方式。
一种连续式有机物热解燃烧的方法，包括以下步骤：
Ⅰ预热阶段：装置开始工作之前，先采用高温空气对回转热解装置5内的热固载体21进行预热，预热至温度为800℃；
Ⅱ进料阶段：低粘度有机物原料仓2内的低粘度有机物经螺旋式进料装置4送入回转热解装置5；高粘度有机物原料仓1内的高粘度有机物经加热熔化后由推射式进料装置3以喷射状送入回转热解装置5，防止高粘度有机物积聚现象发生；
Ⅲ热解阶段：在回转热解装置5自身不断转动的条件下，送入回转热解装置5内的有机物料与热固载体21充分均匀混合，热固载体21对有机物进行快速加热，有机物发生热解反应，产生热解挥发产物及热解渣，热解挥发产物中的重质焦油冷凝吸附于热解渣表面，剩余高品质热解挥发产物经热解挥发产物出口22送入冷凝装置A11中，热解渣经落料装置6送入炉排燃烧装置7；热解挥发产物流通于换热装置A35外，冷水流通于换热装置A35内，热解挥发产物与换热装置A35内的冷水进行间接换热，使热解挥发产物迅速降温至50℃以下，热解挥发产物中的热解油由于冷凝液化成液滴状，经排油口36进入热解油回收装置12，剩余的热解气经热解气出口31送入热解气回收装置13，换热装置A35内的水经换热后温度升高，经热水出口33送入换热装置B39热水进口，热解过程中热固载体21温度降低，等待再次预热；
Ⅳ燃烧阶段：经空气预热器46加热后的高温空气送入炉排燃烧装置7作为热解渣的燃烧介质，热解渣在炉排燃烧装置7中边移动边进行燃烧反应，反应生成高温烟气和灰渣，炉排移动至最末端时，高温灰渣顺着灰渣出口28送入钟式传递装置8，再由钟式传递装置8送入回转热解装置5并对其内部热固载体21进行加热，被加热的热固载体21为下批次有机物热解提供能量；烟气送入冷凝装置B14内，水流通于换热装置B 39内，烟气流通于换热装置B 39外，烟气与换热装置B39内的热水进行间接换热，烟气被降温至200℃以下后送入除尘装置15，除尘后的烟气进入脱酸装置16进行脱除酸性气体，处理合格后的烟气经脱酸烟气出口43排入大气，被脱除的酸性气体以中性废弃液的形式经中性废弃液出口44排出，换热装置B39内的水经换热后生成过热蒸汽，过热蒸汽送入加热装置17的过热蒸汽入口18，提供新的高温换热工质；
Ⅴ连续运行阶段：低粘度有机物/高粘度有机物连续送入回转热解装置5内进行热解处理，热解过程中回收热解挥发产物排出热解渣，热解渣在炉排燃烧装置7内进行燃烧处理，不断提供高温灰渣用于加热热固载体21，以此循环，实现整套装置的连续运行。
所述的一种连续式有机物热解燃烧的方法，当整套工艺能量供给不足时，补气口47开启，热解气回收装置13内部分可燃气作为补充燃料经补气口47送入炉排燃烧装置7。
以上所述只是本发明连续式有机物热解燃烧装置及方法的实施方式之一，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以采用其他类型的反应器做出替换，这些替换也应视为本发明的保护范围。
本连续式有机物热解燃烧装置物料适用范围广，如生物质、化石燃料等，特别是对目前难处理的诸如低阶煤、生活垃圾、含油污泥有良好的处理效果。
Claims (10)
1.一种连续式有机物热解燃烧装置，其特征在于，所述的连续式有机物热解燃烧装置包括原料仓、进料装置、回转热解装置(5)、落料装置(6)、炉排燃烧装置(7)、钟式传递装置(8)、热解挥发产物回收装置(9)、烟气净化装置(10)和空气预热器(46)；
所述的原料仓包括高粘度有机物原料仓(1)和低粘度有机物原料仓(2)；
所述的进料装置包括推射式进料装置(3)和螺旋式进料装置(4)，高粘度有机物原料仓(1)通过推射式进料装置(3)与回转热解装置(5)相连，低粘度有机物原料仓(2)通过螺旋式进料装置(4)与回转热解装置(5)相连；其中，高粘度有机物原料仓(1)的外部设有加热装置(17)；
所述的回转热解装置(5)内布有热固载体(21)，回转热解装置(5)上的热解挥发产物出口(22)与冷凝装置A(11)上的热解挥发产物进口(30)相连，有机物热解过程中生成的热解挥发产物进入冷凝装置A(11)中；回转热解装置(5)上的热解渣出口通过落料装置(6)与炉排燃烧装置(7)相连，有机物热解过程中生成的热解渣经落料装置(6)送入炉排燃烧装置(7)；
所述的炉排燃烧装置(7)上的烟气出口(29)与空气预热器(46)相连，热解渣燃烧过程中生成的烟气经烟气出口(29)进入空气预热器(46)进行间壁式或蓄热式加热；炉排燃烧装置(7)的灰渣出口(28)通过钟式传递装置(8)与回转热解装置(5)的灰渣进口(20)相连，热解渣燃烧过程中生成的灰渣通过钟式传递装置(8)进入回转热解装置(5)中；
所述的空气预热器(46)与冷凝装置B(14)上的烟气进口(37)相连，换热后的烟气送入冷凝装置B(14)内；
所述的落料装置(6)包括可移动挡板(23)及旋转卸料阀(24)，通过可移动挡板(23)及旋转卸料阀(24)调整进入炉排燃烧装置(7)内的热解渣量；
所述的钟式传递装置(8)包括内圈(25)、隔板(26)和外圈(27)；内圈(25)固定于灰渣进口(20)和灰渣出口(28)之间，不能阻碍灰渣的进、出通道；隔板(26)固定设置于外圈(27)的内表面上，位于外圈(27)和内圈(25)之间，隔板(26)与内圈(25)的径向间距为1～10mm；外圈(27)可带动隔板(26)相对于内圈(25)自转，用于将由底部灰渣出口(28)收集的灰渣运至顶部，并通过灰渣进口(20)送入回转热解装置(5)，钟式传递装置(8)不与外界空气接触；
所述的热解挥发产物回收装置(9)包括冷凝装置A(11)、热解油回收装置(12)和热解气回收装置(13)；冷凝装置A(11)内布有换热装置A(35)，冷凝装置A(11)下部设有排油口(36)，排油口(36)与热解油回收装置(12)相连通，冷凝的热解油通过排油口(36)进入热解油回收装置(12)进行回收；冷凝装置A(11)通过热解气出口(31)与热解气回收装置(13)相连，冷凝装置A(11)内的热解气经热解气出口(31)进入热解气回收装置(13)进行回收；
所述的烟气净化装置(10)包括冷凝装置B(14)、除尘装置(15)和脱酸装置(16)；冷凝装置B(14)内布有换热装置B(39)，冷凝装置B(14)的底部设有除灰小门(45)，冷凝装置B(14)的冷凝烟气出口(38)与除尘装置(15)的入口相连，除尘装置(15)的除尘烟气出口(42)与脱酸装置(16)的入口相连，脱酸装置(16)上设有脱酸烟气出口(43)和中性废液出口(44)，处理合格后的烟气经脱酸烟气出口(43)排入大气，被脱除的酸性气体以中性废弃液的形式经中性废弃液出口(44)排出。
2.根据权利要求1所述的连续式有机物热解燃烧装置，其特征在于，所述的加热装置(17)设置于包括过热蒸汽入口(18)和冷水出口(19)，冷水出口(19)与冷凝装置A(11)上的冷水进口(32)相连，冷水在冷凝装置A(11)内与热解挥发产物经过间接换热后变成热水，冷凝装置A(11)设有热水出口(33)，热水出口(33)与冷凝装置B(14)的热水进口(40)相连，换热后的热水进入冷凝装置B(14)与烟气进行间接换热生成过热蒸汽，冷凝装置B(14)设有过热蒸汽出口(41)，过热蒸汽出口(41)与加热装置(17)上的过热蒸汽入口(18)相连，换热后的过热蒸汽通过管道和过热蒸汽入口(18)进入加热装置(17)提供新的高温换热工质，以此循环。
3.根据权利要求1或2所述的连续式有机物热解燃烧装置，其特征在于，所述的冷凝装置A(11)又设有补水口(34)，当整个热解燃烧过程中有水损失时，外界水通过冷凝装置A(11)的补水口(34)送入冷凝装置A(11)中进行补充。
4.根据权利要求1或2所述的连续式有机物热解燃烧装置，其特征在于，所述的热解气回收装置(13)通过补气口(47)与炉排燃烧装置(7)相连，当整套工艺能量供给不足时，补气口(47)开启，热解气回收装置(13)内的部分可燃气作为补充燃料经补气口(47)送入炉排燃烧装置(7)中。
5.根据权利要求3所述的连续式有机物热解燃烧装置，其特征在于，所述的热解气回收装置(13)通过补气口(47)与炉排燃烧装置(7)相连，当整套工艺能量供给不足时，补气口(47)开启，热解气回收装置(13)内的部分可燃气作为补充燃料经补气口(47)送入炉排燃烧装置(7)中。
6.根据权利要求1、2或5所述的连续式有机物热解燃烧装置，其特征在于，所述的钟式传递装置(8)的形状为圆形、椭圆形或方形。
7.根据权利要求3所述的连续式有机物热解燃烧装置，其特征在于，所述的钟式传递装置(8)的形状为圆形、椭圆形或方形。
8.根据权利要求4所述的连续式有机物热解燃烧装置，其特征在于，所述的钟式传递装置(8)的形状为圆形、椭圆形或方形。
9.一种连续式有机物热解燃烧的方法，其特征在于，步骤如下：
Ⅰ预热阶段：装置开始工作之前，先采用高温空气对回转热解装置(5)内的热固载体(21)进行预热，预热至温度介于500-1100℃；
Ⅱ进料阶段：低粘度有机物原料仓(2)内的低粘度有机物经螺旋式进料装置(4)送入回转热解装置(5)；高粘度有机物原料仓(1)内的高粘度有机物经加热熔化后由推射式进料装置(3)以喷射状送入回转热解装置(5)，防止高粘度有机物积聚现象发生；
Ⅲ热解阶段：在回转热解装置(5)自身不断转动的条件下，送入回转热解装置(5)内的有机物料与热固载体(21)充分均匀混合，热固载体(21)对有机物进行快速加热，有机物发生热解反应，产生热解挥发产物及热解渣，热解挥发产物中的重质焦油冷凝吸附于热解渣表面，剩余高品质热解挥发产物经热解挥发产物出口(22)送入冷凝装置A(11)中，热解渣经落料装置(6)送入炉排燃烧装置(7)；热解挥发产物与换热装置A(35)内的冷水进行间接换热，使热解挥发产物迅速降温至50℃以下，热解挥发产物中的热解油由于冷凝液化成液滴状，经排油口(36)进入热解油回收装置(12)，剩余的热解气经热解气出口(31)送入热解气回收装置(13)，换热装置A(35)内的水经换热后温度升高，经热水出口(33)送入换热装置B(39)热水进口，热解过程中热固载体(21)温度降低，等待再次预热；
Ⅳ燃烧阶段：经空气预热器(46)加热后的高温空气送入炉排燃烧装置(7)作为热解渣的燃烧介质，热解渣在炉排燃烧装置(7)中边移动边进行燃烧反应，反应生成高温烟气和灰渣，炉排移动至最末端时，高温灰渣顺着灰渣出口(28)送入钟式传递装置(8)，再由钟式传递装置(8)送入回转热解装置(5)，同时高温灰渣对回转热解装置(5)内部的热固载体(21)进行加热，被加热的热固载体(21)为下批次有机物热解提供能量；烟气送入冷凝装置B(14)内，烟气与换热装置B(39)内的热水进行间接换热，烟气被降温至120-200℃以下后送入除尘装置(15)，除尘后的烟气进入脱酸装置(16)进行脱除酸性气体，处理合格后的烟气经脱酸烟气出口(43)排入大气，被脱除的酸性气体以中性废弃液的形式经中性废弃液出口(44)排出，换热装置B(39)内的水经换热后生成过热蒸汽，过热蒸汽送入加热装置(17)的过热蒸汽入口(18)，提供新的高温换热工质；
Ⅴ连续运行阶段：重复Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ步骤，实现整套装置的连续运行。
10.根据权利要求9所述的一种连续式有机物热解燃烧的方法，其特征在于，当整套工艺能量供给不足时，补气口(47)开启，热解气回收装置(13)内部分可燃气作为补充燃料经补气口(47)送入炉排燃烧装置(7)。
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