CN107750196B - 热解蒸馏方法和热解装置 - Google Patents

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Abstract

铜片(26b)提供热解表面，诸如旋转蒸馏器(26、29)，该铜片由镍合金框架(26a)支撑。热解用于销毁发热废物和/或从发热废物中产生气体。

Description

热解蒸馏方法和热解装置
技术领域
本发明总体涉及热解和气化方法和装置。热解用于销毁发热废物和/或从中产生气体。为避免由于埋藏在垃圾填埋场或海上倾倒而造成的环境破坏，最好能够销毁发热废弃物。然而，某些形式的销毁会产生气体污染和/或二氧化碳，导致环境破坏，并可能增加全球变暖。它还可以用于将含碳原料如褐煤转化为气体。
背景技术
高级热处理(ATT)主要涉及采用热解或气化的技术。ATT在英国政府的环境、食品和农村事务部(DEFRA)制作的题为“Advanced thermal treatment of municipal solidwaste”的简报中进行了讨论(https://www.gov.uk/government/publications/advanced-thermal-treatment-of-mun icipal-solid-waste)。该简报表示常规热解和气化系统的问题是焦油化，其中焦油的堆积可能导致操作问题(例如，如果焦油堆积，会导致阻塞)。
纯热解是材料热化学分解以产生气体的过程，其中不存在氧气。如果存在少量的氧气，气体的产生被称为气化。气化中存在的氧气量不足以使燃烧发生。在本申请中，除非另有说明，热解和气化将具有相同的含义。
气体从进料或“原料”中释放，留下固体物质(炭)作为副产物。本领域的技术人员将理解，在本说明书全篇中使用的术语“原料”涉及具有发热量的任何固体材料。通常在这种情况下设想的原料是废料，诸如生物质、木材或纸、橡胶轮胎、塑料和聚乙烯、或污水固体。它们还包括低质量的化石燃料，诸如褐煤或烟煤。
然后，释放气体(下文中称为合成气体或“合成气”)可用作燃料以在现场或其他地方产生热量或电力。如果使用碳质材料作为原料，则所得固体残余物(“炭”)通常富含碳。该炭也可用作二次燃料源。
通常，常规的热解过程不会导致足够纯以输入到发生器中的合成气。相反，合成气必须首先通过严格的清洁(洗涤)过程，以便从合成气中除去任何剩余的颗粒物质和焦油。焦油和油的保留是温度和停留时间不足的结果。
本领域已知使用CO2气氛可以提高由热解过程产生的合成气的产率。“AnInvestigation into the Syngas Production From Municipal Solid Waste(MSW)Gasification Under Various Pressure and CO2 Concentration”(在2009年5月18日至20日美国弗吉尼亚州尚蒂伊举行的第17届北美废物能源会议上的Kwon等人，Proc第17届北美废物能源会议NAWTEC17，NAWTEC17-2351号文件)公开了CO2注入还能减少炭，并产生显著较高比例的CO。此外，CO2注入降低了多环芳烃(PAH)的水平，这可以与气化过程中的焦油和焦炭形成直接相关。
在常规的热解设备中，与原料物理接触的蒸馏器的一部分将比蒸馏器的剩余部分更冷。在常规布置中，原料落在蒸馏器的底部，这意味着较大部分的蒸馏器表面不与原料接触。因此，仅使用一小部分蒸馏器来传导地加热原料。这造成表面的温度梯度，其降低了加热效率并使蒸馏器内温度的控制变得复杂。
WO2005/116524描述了一种将具有发热量的碳质材料或其它材料转换为气体的装置和方法。WO2005/116524的布置包括主气化器和副气化器。主气化器是由旋转的稍微倾斜的形式为壳体或管的金属蒸馏器组成的旋转窑，其沿其长度输送燃料。来自窑外部的副气化器的废气对管加热。
旋转允许蒸馏器的较冷部分移出与原料的物理接触，并允许该部分被再加热。可旋转蒸馏器还具有搅动原料的优点，以物理地将其分解成更小的碎片，从而将原料的更大表面积暴露于加热(通过传导、对流和辐射)。当蒸馏器被驱动(例如旋转)以移动原料时，需要在高温下保持其机械强度。
WO 2009/133341涉及此气化器，其中内部叶片附接到旋转容器或蒸馏器，并且以此方式构造使得原料最初落在最靠近纵向轴线的叶片的内表面上。然后，原料通过叶片之间的间隙落下，以到达旋转容器的外室。在向延伸进入蒸馏器内部的增加的表面积提供加热气体时，叶片旨在有助于将进料材料均匀分布在蒸馏器的增加的表面积上。
解决问题的方法
本发明的一个方面是热解结构，其至少一部分由爆炸焊接到具有较高高温强的度框架的高导热材料片构成。优选地，高导热材料是非过渡金属，非常优选地是相对纯的铜(但是另选地是银)。具有较高高温强度的框架可以由镍合金制成。
因此，本发明的此方面的结构具有铜的热传导特性(其为镍合金的30倍)以及镍合金框架的高温强度，其具有铜在升高的热解温度下不足的机械强度。
尽管高导热材料片的热膨胀系数可能与高温强度框架的热膨胀系数不同，其将导致不同的膨胀应力，因为结构在几百度的范围内在使用中被加热和冷却，并且尽管包括蒸汽、气体、焦油和未知污染物的恶劣环境，已经发现爆炸焊接过程保持可靠的接合。US3140539(Holtzman)首次描述了爆炸性(或爆炸)焊接(或粘接)。
因此，随着通过结构的热导性变高，在外部(即施加热量的地方)和内部(发生热解的地方)之间存在变低的温度下降，从而可以将更低的温度施加到结构，以便将热量材料加热至足以进行热解的温度，或者在相同的温度下可以实现更短的停留时间(并且因此更高的废料吞吐量体积和更高的合成气产率)。
在常规的不锈钢或镍合金蒸馏器结构中，通过加热系统施加到蒸馏器结构的一个位置的高温不一定会转移到整个蒸馏器结构中，并且因此由于建筑材料的低传导性不一定会转移到原料。因此，蒸馏器内部存在温度梯度：首先，从加热系统联接到蒸馏器的点起沿其长度，其次，从蒸馏器的外部径向，其中热量被施加到原料所在的内部。材料通过蒸馏器的传输速度越快，跨越蒸馏器的径向温度梯度越陡，并且因此必须由加热系统施加的温度越高，从而达到原料的给定热解温度。不是所有的大量的施加所需热量都可以容易地回收，这降低了方法的热效率。
然而，具有最高热导性的材料-相对纯铜、银和(在较小程度上)金-不能用于和固体废料一起长期使用，由于热解所需的高温下的它们的机械强度太低，和/或它们的蠕变和/或耐疲劳性不足。通过合金化强化这些材料的尝试降低了它们的热导性以改变程度，而最大程度上提高强度的特有添加剂也用于最大程度降低热导性。例如，银在铜中很好地溶解，并且因此比其它元素更少地降低传导性，但是在强度上提供了相对较小的改善。
通过修改微结构的加强将是无效的，因为热解通常在铜的退火温度以上发生(约400开氏度)。因此，根据发明人的知识，迄今为止铜已经不被用作热解表面。
使用铜的高热导性允许本发明的本方面有效地均衡整个蒸馏器结构上施加到蒸馏器结构的温度。因此，通过加热系统施加到蒸馏器结构外部的温度不一定要高到以将足够的热解温度传递到原料。
使用铜作为蒸馏器结构还可以改善蒸馏器结构内的局部热分布，并且因此降低跨越蒸馏器结构的温度变化。这进而降低了在其中相对冷的原料所在的点下面的蒸馏器结构的表面的“热点”的发生。除了这些优点之外，还可以进一步改进蒸馏器结构中的热解过程。例如，所产生的气体可以包括合成气与颗粒物质和焦油。常规的单元可以发送待清洁或纯化的气体。
有利的是，本发明被应用为上述类型的倾斜旋转蒸馏器。在另一个实施方案中，结构可以是其中原料通过的平板。
另一方面，本发明提供一种制备热解接触结构的方法，其包括以下步骤：将高导热金属片和第二具有较高高温强度的金属片放置在一起，并爆炸将二金属片焊接在一起。优选地，第二片是连续的，并且该方法还包括铣削掉第二片的区域以暴露第一片，留下具有较高高温强度的金属的框架。
有利的是，本发明可以减少进入垃圾填埋场的废物量，并将废物转化为有用的最终产品。例如，生产的炭可用作加热系统的二次燃料。
通过本发明处理的废物可以转化为合成气和玻璃化炉渣。然后，合成气可用于发电(如上所述)，并且玻璃化炉渣可用于建筑行业。这个过程将废物从垃圾填埋场重新引导；也可以开采现有的垃圾填埋场以提供原料。此外，可以减少用作原料的可回收废物的量，因为该方法不是燃料特异性的，本发明能够处理大范围的原料。此外，本发明的目的是能够通过使用耐腐蚀材料来处理危险废物。
此外，本发明的一些方面能够比常规热解装置和技术更有效地处理与保留焦油和油相关的烃，从而避免了对炼油厂的需求。
为该过程提供的热量优选为(均匀一致性的)热量废物，由该过程产生的所得炭用作为二次燃料源。使用这种燃料类型能够保持过程中正确的能量平衡。所得炭的量有时不足以用作主燃料，因为原料类型可以产生变化体积和最小体积的炭。此外，在某些情况下，可能期望将炭作为燃料产品出售以供其它地方使用。
附图说明
参考附图，下面非限制性地描述本发明的各种实施方案和方面，其中：
图1是根据第一优选实施方案的热解单元的剖面端视图。
图2是该热解单元的剖面侧视图。
图3是该热解单元的侧视图。
图4是表示第一实施方案的热解单元的蒸馏器结构的内部和外部蒸馏器的剖视部分的透视图。
图5是第一实施方案的流程图，其示出了采取原料并将其转化为可用产品的过程。
图6是第一实施方案的蒸馏器结构的侧视图。
图7是第二实施方案的主要元件的分解示意等距视图。
图8示出了第二实施方案的剖面侧视图。
图9是第二实施方案的一部分的分解剖面透视图。
图10是表示第二实施方案的热解单元的蒸馏器结构的内部和外部蒸馏器的剖视部分的透视图。
图11是第二实施方案的蒸馏器结构的侧视图。
图12是图11的蒸馏器沿其线A-A的剖视图。
图13是第三实施方案的热解结构的示意图。
对第一优选实施方案的详细描述
现在将在假设启动过程已经发生的情况下详细描述第一优选实施方案的热解单元。
参考图1和图5，热解单元包括热解蒸馏器进料器1，以允许原料进入热解单元。蒸馏器进料器1成形为将原料漏入到大致垂直的进料管道3中。气锁2可以是双作用气锁，位于朝向进料管道3的顶部，但位于蒸馏器进料器1的下方。气锁2设计成在进料管道3内保持正压，从而防止空气进入进料管道3。
该实施方案的双作用气锁包括串联在进料管道中的第一液压致动叶片和第二液压致动叶片(未示出)，每个液压致动叶片2能够关闭管道并另外作为在电子控制单元(未示出)的控制下对环境的安全屏障。原料落在第一液压致动叶片上。当第二液压致动叶片关闭时，第一液压致动叶片打开以准许原料进入。当第一液压致动叶片再次关闭时，第二液压致动叶片打开以允许原料进入装置。没有同时打开的时候。两者可以一起关闭，以提供双重安全屏障。
侧进料气锁4位于朝向进料管道3的底部。进料管道3可以包括CO2进料供应器8，其可以允许CO2以受控的体积进入在双作用气锁2和侧进料气锁4之间的进料管道3。进料管道3的底部连接到大体水平的管道27，其包括用于将原料朝可旋转的蒸馏器结构输送的螺旋推运器37。用于将原料输送到蒸馏器结构的螺旋推运器37是镍合金的，并由电动机6驱动。螺旋推运器37的直径为12英寸(0.3m)。本实施方案中的进料系统使得均匀一致(特定尺寸)的燃料能够自由流入，这有助于更有效地发生蒸馏器内的热解。
大体水平的管道27的一部分可以位于蒸馏器结构内。原料可以离开大体水平的管道27进入蒸馏器结构中。如图4、图5和图8所示，蒸馏器结构包括内部蒸馏器29。内部蒸馏器在其表面中具有孔，以允许原料从内部蒸馏器29传送到外部蒸馏器26。外部蒸馏器具有比内部蒸馏器更大的横截面直径，从而在两者之间形成环形腔。内部蒸馏器29和外部蒸馏器26是同轴的，其中内部蒸馏器29基本上位于外部蒸馏器26内，并且两者基本上是中空的和圆柱形的。内部蒸馏器29承载面向外的叶片，以及外部蒸馏器26承载面向内的叶片31b，其如上述现有技术中那样起作用以增加炭的停留时间。以下将更详细地讨论叶片31的结构。
内部蒸馏器29和外部蒸馏器26围绕共共的基本上水平的轴线旋转。公共轴线延伸穿过内部蒸馏器和外部蒸馏器的圆形横截面的中心。水平管道27被定位成允许原料进入蒸馏器结构的第一端，并且优选地定位成允许原料进入内部蒸馏器29。
在蒸馏器结构腔内，进行热解过程。气锁2和侧进料气锁4防止或基本上防止空气和其它环境气体进入蒸馏器结构。因此，热解是在CO2气氛中纯热解。
蒸馏器结构以一定角度倾斜以帮助提高原料的吞吐量。在本发明的一个方面，与输入端的倾斜角度比与输出端的倾斜角高1/10(即，与水平方向为6度)。应当理解，尽管轴线先前已经被描述为大体上水平的，但倾斜角将导致轴线与蒸馏器结构一起倾斜。
此外，蒸馏器结构耐受有毒材料和酸腐蚀。因此，本热解单元能够处理有害材料和工业废物。
如上所述，内部蒸馏器结构和外部蒸馏器结构围绕公共轴线旋转。旋转经由驱动齿轮35通过蒸馏器驱动电动机20驱动)。优选地，蒸馏器驱动电动机20能够在控制设备的控制下交替其旋转方向。换句话说，旋转不必限于顺时针旋转或逆时针旋转。优选的是，在一个方向上的给定数量的旋转之后是在相反方向上的多次旋转。例如，四次顺时针旋转后可以跟随单次逆时针旋转。旋转方向的此种交替防止原料、炭和焦油膨胀或在内部蒸馏器29的表面和外部蒸馏器26之间形成桥接。因此，可以增加清洗蒸馏器结构之间的时间，并降低维护成本。
内部蒸馏器29结构和外部蒸馏器26结构至少部分地由铜构成。通常，铜被认为太软而不能用于旋转蒸馏器，该旋转蒸馏器设计成用于较高热解温度(800度至1300度)。然而，关于图10，在本布置中，外部蒸馏器26结构由镍合金圆柱形矩形格网结构26a制成，该结构具有爆炸焊接在该结构的内部的圆柱形重铜板26b。
爆炸焊接金属的过程需要两个同心圆柱形壳(铜在镍内部)隔开一小段距离放置，然后以低于这些材料内的声速通过受控爆炸将其组合在一起。两种金属之间的界面处的压力必须大于金属的屈服强度。以此方式，金属塑性变形，并发生爆炸焊接。
爆炸性(或爆炸)焊接(或粘合)可由美国华盛顿州塞奎市的High Energy Metals公司或美国科罗拉多州博尔德的Dynamic Materials公司进行。
将两个圆柱形壳焊接在一起，在圆柱矩形镍合金格网结构26a内的适当位置，将镍合金矩形的阵列从表面上研磨掉，使下层铜板26b暴露。
爆炸焊接的优点包括保持母体金属(例如镍合金和铜)的性能。在本布置中，形成了蒸馏器，其提供镍合金结构的高温强度和铜板的传导性。这两种材料具有相近的热膨胀系数，因此蒸馏器可承受高温，以及爆炸焊接接头不会在Ni/Cu界面上产生电解作用。这两种金属形成了强界面，其上只有非常有限的互相混合。
再次参考图4、图5和图8，蒸馏器结构位于隔热蒸馏器壳体40内。隔热蒸馏器壳体40优选为长方体，其能够易于构造和运输，并且还有助于热解单元的刚性。蒸馏器结构内的气氛与蒸馏器壳体40内部(但在蒸馏器结构的外部)的气氛隔离。在该实施方案中，至少包括蒸馏器壳体40和蒸馏器结构的热解单元形成刚性复合单元，其能够经由液压装置倾斜为单个单元，诸如与单元的输入端相邻的一对液压活塞，其围绕邻近排出端的枢轴枢转单元。为了有助于刚性，热解单元可以包括衬有耐火陶瓷砖的钢外壳。
在附图中，大体水平的管道27经由气密壳体5进入蒸馏器壳体40。因此，蒸馏器壳体内的气氛可能只通过排放口7逸出。另选地，大体水平的管道27可以位于蒸馏器壳体40内，并且进料管道3可以通过位于蒸馏器壳体40的表面上的气密壳体5进入蒸馏器壳体40。
参考图5，在蒸馏器结构与第一端相对的第二(排放或出口)端处超过炉气扩散器板38处定位蒸馏器出口管道33，以允许气体和颗粒物质的混合物离开蒸馏器结构。蒸馏器出口管道33沿着公共轴线延伸出蒸馏器结构。出口管道33的开孔部分在出口管的整个表面上具有孔，其位于基本垂直延伸的炭管道36上方。通过开孔部分中的孔落下的炭通过气锁落入炭管道36中。此外，孔允许气体和颗粒物质的混合物上升通过位于开孔部分上方和附近的气体管19。气体可以被气体增压风机18推动来行进。进入舱口允许维护访问。
气体管道9的输出端可以形成合成气出口，其可以连接到另一个机器，诸如发生器。另选地，在气体净化操作之后，合成气出口可以连接到诸如气量计的存储容器。
在本方面中组件的创新布置允许减少热解单元的尺寸。例如，本方面的热解单元(其被评为6吨级单元)的宽度可以小于4.8米。因此，此类单元可以通过公路、铁路、海运或空运容易地运输。
现在将描述用于热解单元的加热系统。通常，加热系统包括至少一个热源和加热管道，以将热量从热源传递到隔热蒸馏器壳体的内部。加热系统可以包括额外的热源。本领域的技术人员将理解，多个加热区域可以由单个加热源供应。在该实施方案中，加热系统、蒸馏器结构和蒸馏器壳体40可以在控制单元的控制下通过液压活塞作为单个复合单元一起倾斜。
炉进料器13连接到燃烧控制单元21。燃烧控制单元21也连接到主炉17的燃烧区域。
热管道15附接到主炉17并连接到隔热蒸馏器壳体，使得来自炉的加热气体可以进入隔热蒸馏器壳体，从而加热蒸馏器结构。
离开主炉17的加热气体进入热管道15并朝向蒸馏器壳体40行进。然后，加热的气体进入蒸馏器壳体40，因此蒸馏器结构被加热。
加热系统可在1250℃至1600℃之间运行。这些温度能够将蒸馏器结构加热到800℃至1000℃之间(例如850℃)。
因此，蒸馏器结构的温度能够热化学地分解(“裂解”)位于其中的原料。气体离开原料。
现在将参考图1至图5描述原料的路径。
当原料在蒸馏器结构内进行热解过程时，其会产生炭和气体。然后，炭沿着一条路径，而气体沿着单独的路径。应当理解，尽管路径被描述为分开的，但是它们可以在某些点处互连。
原料进入蒸馏器进料器1，通过双作用气锁2，并通过进料管道3落下。双作用气锁2最小化或防止空气进入蒸馏器结构，从而允许发生纯热解过程。原料通过侧进料气锁4，并通过大体水平的管道27输送到内部蒸馏器29中。蒸馏器结构可以是可变地倾斜的，以便加速或减慢原料通过蒸馏器结构的速率。换句话说，原料在蒸馏器结构内的停留时间可以通过倾倒蒸馏器结构来调节。
如上所述，蒸馏器结构围绕内部蒸馏器29和外部蒸馏器26的公共轴线旋转。这种旋转有助于物理分解原料。能够旋转并反向旋转的蒸馏器进一步防止原料在蒸馏器结构的表面或其上的叶片之间形成桥接。
蒸馏器内的气氛可能富含由C02进料供应器8供给的C02。本领域已知，此种富C02环境(受控体积)在热解过程中为给定原料提供更高质量的增加的合成气产率。该方法还可以以对环境有害的方式潜在地促进温室气体的使用。
在蒸馏器结构内部，气体路径和炭路径偏离。现在将描述气体路径，然后是炭路径。
通过蒸馏器出口管道离开蒸馏器结构的气体是合成气以及一些颗粒物质。颗粒物质可以包括颗粒状炭、焦油液滴或在蒸馏结构中发生的热解过程中未被完全分解的其它物质。
离开系统的合成气和颗粒物质的混合物可以包括油和焦油。仍然存在于混合物中的残留颗粒物质通常不能被蒸馏器结构中的温度进一步分解。常规的热解单元将处理残留的颗粒物质，或者如果残留的颗粒物质含有油和焦油，则将它们送至炼油厂以进行进一步处理。常规的热解单元通过淬火和/或清洁方法除去油和焦油，例如使离开常规热解单元的气体通过淬火喷雾。
合成气和残留颗粒物质的混合物在压缩机10内被压缩。蒸馏器壳体内的温度可能足以将蒸馏器结构的温度升高到800℃-1000℃之间；在一个实施方案中，蒸馏器结构的温度为约850℃。
现在将参考图1至图5描述炭路径。应当注意，尽管气体路径在基本上无氧的环境中操作，但是炭路径可以暴露于空气中。
经由蒸馏器出口管道离开蒸馏器结构后，炭通过炭管道36落下并到达输送机23上。输送机将炭输送到料斗进料器14的底座，其继而又将炭输送到料斗进料器14的顶部。螺旋推运器(未示出)可以包括在料斗进料器14中以完成此种输送。从料斗进料器14的顶部将炭沉积在炉进料器13中。进入炉进料器13的炭可以与额外的燃料混合，诸如化石燃料或其它原料。另选地，炭可以单独进入炉进料器13。应当理解，虽然本文已描述了重力进料，但向炉进给炭和/或额外燃料的其它方法也在本发明的范围内。
具体参考图3，在通过炉进料器13之后，炭进入加热系统。加热系统可在约1600℃的温度下运行。加热系统内的温度足以燃烧炭，炭成为热气和炉渣。热气被朝向热管道15引导。炉渣被朝向出渣处11引导。
热气可以经由排气口7离开蒸馏器壳体40。包括多于一个的排气口7是在本发明的范围内的。排气口7优选地包括柔性接头和/或限制性喉部，使得排气口是可控制的。此控制允许本发明方面的多级热解单元符合多个国家的不同的官方规定。
对第二优选实施方案的详细描述
在本实施方案中，在下面没有讨论的范围内，具有与第一实施方案相同的附图标记的特征如上所述并且不需要进一步的说明。
蒸馏器的操作如第一实施方案中所述。外部蒸馏器26的内半径约为0.71m，内部蒸馏器的内半径约为0.43m，在外部蒸馏器26的内部和内部蒸馏器29的外部之间留有约0.25-0.3m的间隙。一对镍合金或不锈钢端盖将外部蒸馏器的圆柱形壁在一端安装到蒸馏器驱动齿轮35和在另一端安装到轴承。因此，外部蒸馏器26支撑其自身的重量，并且当它被驱动以由电动机20以交替的旋转感测旋转时经受周期性的负载载荷，该负载由镍框架承载。
内部蒸馏器29的圆柱形壁通过沿其长度支撑不锈钢分隔器而在端盖处安装在外部蒸馏器内。由于内部蒸馏器29的圆柱形壁不承受任何扭转或重力负载，所以不需要与外部蒸馏器相同的强度，并且因此可以在没有镍加固的情况下由更便宜的铜制造。同样，在两个蒸馏器上承载的叶片31可以仅由铜制成。
通常，在使用中，当蒸馏器外部的温度保持在约850℃时，由于通过新输入的原料冷却，内部蒸馏器29内部的温度将为约700℃。然后，原料通过目前在底部的部分内部蒸馏器29的壁中的孔或槽(最好参见图5和图8)落下进入两个蒸馏器之间的空间，其中其停留时间通过叶片31增加，直到其能够沿着蒸馏器的长度返回到内部蒸馏器29等中。
图12最清楚地显示了，叶片31的横截面为T形，每个叶片由沿着蒸馏器表面纵向行进的翅片构成，在其外端处具有板。不管旋转方向如何，对称的横截面允许蒸馏器以相同的方式操作。从外部蒸馏器向内突出的叶片和从内部蒸馏器向外突出的叶片的远端位于大致相同的圆柱形表面上。因此，当焦化的固体物质从外部叶片脱落时，它将落入内部叶片中，反之亦然。
合成气流出至进给宽直径管道的歧管，通过该歧管合成气传递到第二热回收蒸汽发生器(HRSG)45a，其中合成气经由管道通过锅炉传递以产生用于驱动蒸汽涡轮机50的蒸汽。然后，在冷却之后，将其送入提取杂质的常规型洗涤器。
显然，装置具有许多优点。首先，装置用于破坏固体废物，否则其将导致环境破坏。在没有氧气的二氧化碳气氛中进行热解产生真正的纯热解环境，与现有废物焚化和气化系统不同并更为清洁。在符合当前有效的所有规定和要求时，单元可以在所有碳质产品上运行，包括生物质、城市固体废物、危险废物、轮胎和污水等。
其次，从它们中产生了一些有用的终端产品。作为固体，玻璃状炉渣可用作建筑材料。所产生的炭可以如上所述用作装置本身中的燃料。然而，此外，如果废物燃料的木材含量高，则炭形成清洁的木炭状燃料，其可以出售用于代替化石燃料使用，如煤块或碳化颗粒(参见Anna Austin“Glorified,Torrified&Cofired”，Biomass Power&Thermal，2011年9月，pp 29-33)。
作为气体，氢气和合成气都是有用的燃料。尽管根据实施方案生产的合成气可能在某些情况下具有与天然气不同的热含量，但是它可以用作适当修改的替换品，并且其足够干净以运行往复式发动机或燃气涡轮机，以产生与天然气给出的排放物相比相同或更少的排放物。如果由实施方案产生的合成气作为燃料出售，则合成气的热含量可以通过维持废物燃料材料的适当混合物来控制。各种固体废物的发热值是众所周知的，但在http://www.pyromex.com/waste％20types/values_asc.htm找到了方便的表。通常，干燥的污水和一些农业材料(诸如按重具有较低的能含量的干草)，和塑料具有高达2-3倍的能含量。
优选实施方案的单元可以极为快速地安装，并且可以被轻松地拆卸并移动到替代位置。它们能够从相对较小和紧凑的单元获得高能量产出，其满足当前的所有环境问题和要求，并且也通过使用较高气体温度和可变停留时间来解决由来已久的焦油和PAH议题的问题。
其它方面、实施方案和修改
在前述实施方案中，已经描述了圆柱形旋转蒸馏器。然而，在其它实施方案中，可以采用不同的形状。例如，横截面不需要在蒸馏器的整个长度上是恒定的-它可以向下扩展或变窄。
同样，尽管圆形横截面便于制造，但可以使用非圆形横截面；在某些情况下，椭圆形横截面增加了在可能有用的蒸馏器的某些部分上的停留时间。可以使用许多其它横截面，尽管尖锐拐角可能倾向于捕获材料。所采用的旋转同样可以使用椭圆形齿轮或其它装置来提供以在每个旋转内改变旋转速度，以便控制在蒸馏器的不同扇区上的停留时间。
虽然已经描述了单向或双向的旋转，但是可以在反转蒸馏器之前将蒸馏器转动小于整个转弯-换句话说，应使用旋转振荡。在这种情况下，蒸馏器不需要被封闭，而是可以是凹形的，例如半圆形的表面。
最后，如图13所示，可以提供与圆筒形蒸馏器的“展开”状态相对应的平片26而不用蒸馏器容器。优选地，平片26和由镍合金或不锈钢的平面框架支撑的上层平面铜片爆炸焊接在一起。平片稍微倾斜，并且驱动装置被连接以振荡平片，使得其作为振动式输送机(例如在GB148844或US3191763中所公开的)。先前的实施方案不利用蒸馏器的整个表面积，因为原料将倾向于落入蒸馏器的底部并堆积在那里。在该实施方案中，原料可以更均匀地覆盖铜表面的较大部分，其中可以发生热解。可以从上方和/或下方施加热量。如果采用合适的驱动装置，其中每个振动的向后部分比向前部分更快，则平片不必倾斜，并且在这种情况下，如本领域中已知的，可以在片上设置肋以帮助防止向后运动。
本文中的术语“水平”和“垂直”是参考装置的主轴。应当理解，整个装置在使用中倾斜于水平面，并且因此本文中的“水平”和“垂直”不参考地球表面使用。无论是否与单词“大体”一起使用，本文中的“水平”和“垂直”分别旨在意味“比垂直更水平”和“比水平更垂直”，而不是几何精度的术语。
回收在加热蒸馏器中消耗的热量以及上述方法的副产物的发热量是可能的。本发明的蒸馏器可能能够气化某些类型的原料而无需进一步处理。然而，也可以提供预处理阶段；和/或后处理阶段。这些可以各自为如上所述的进一步的蒸馏器，但是在全文以引用方式并入的我们的共同未决申请中描述了此类前处理阶段和后处理阶段以及能量回收过程和结构的一些优选实施方案，该共同未决申请在本申请GB1503765.8的优先权申请的同一天提交，并具有以下名称和申请号：
·GB1503766.6“热解方法和装置”
·GB1503760.9“热解或气化装置和方法”
·GB1503772.4“高级热处理装置和方法中的温度分布”
·GB1503770.8“高级热处理装置”
·GB1503769.0“高级热处理方法和装置”
本领域的技术人员将理解，除了上述和上述共同未决申请之外，还可以使用各种类型的热源和其使用的燃料。
许多其它变型和实施方案对本领域的读者而言是显而易见的，无论是否由所提出的权利要求所涵盖，所有这些变型和实施方案都意图落入本发明的范围内。寻求对本文公开的任何和所有新颖主题及其组合的保护。

Claims (26)

1.一种热解装置，包括外部蒸馏器结构，所述外部蒸馏器结构构造成高导热金属片的至少部分在所述高导热金属片的第一侧直接附在具备较高高温强度的金属框架上，所述具备较高高温强度的金属框架具有贯穿开口；其中所述高导热金属片的第一侧通过所述开口暴露，其中所述高导热金属片爆炸焊接到所述具备较高高温强度的金属框架上。
2.根据权利要求1所述的热解装置，其中所述高导热金属包括铜。
3.根据权利要求2所述的热解装置，其中所述高导热金属是高纯度铜。
4.根据权利要求1所述的热解装置，其中所述具备较高高温强度的金属是镍合金。
5.根据权利要求1所述的热解装置，其中所述具备较高高温强度的金属是不锈钢。
6.根据权利要求1所述的热解装置，其包括可旋转蒸馏器。
7.根据权利要求6所述的热解装置，其中所述蒸馏器具有圆形横截面。
8.根据权利要求7所述的热解装置，其中所述蒸馏器是圆柱形的。
9.根据权利要求6至权利要求8中任一项所述的热解装置，其包括共同旋转的内部主体和外部主体中的第一主体。
10.根据权利要求9所述的热解装置，其中所述第一主体是所述外部主体。
11.根据权利要求10所述的热解装置，其还包括所述共同旋转的内部主体和外部主体中的第二主体，所述第二主体由高导热金属构成。
12.根据权利要求11所述的热解装置，其中所述高导热金属包括铜。
13.根据权利要求9所述的热解装置，其中所述内部主体包含允许颗粒材料从其通过的孔。
14.根据权利要求9所述的热解装置，其中所述内部主体和所述外部主体承载叶片以保持颗粒材料。
15.根据权利要求14所述的热解装置，其中所述叶片是对称的。
16.根据权利要求15所述的热解装置，其中所述叶片具有T形横截面。
17.根据权利要求14所述的热解装置，其中所述叶片由高导热金属构成。
18.根据权利要求17所述的热解装置，其中所述高导热金属包括铜。
19.根据权利要求6所述的热解装置，其还包括能够旋转所述蒸馏器的可旋转驱动器。
20.根据权利要求19所述的热解装置，其中所述驱动器是可逆的并且是可控制的，以周期性交替所述蒸馏器的旋转方向。
21.一种气化器，其包括根据前述权利要求中任一项所述的热解装置和加热系统，所述热解装置包封在隔热壳体内。
22.根据权利要求21所述的气化器，其还包括用于改变热解装置的倾斜度的机构。
23.根据权利要求22所述的气化器，其中所述热解装置的可变倾斜由液压布置提供。
24.一种制备用于在高于800oC的高温下气化原料的热解装置中外部蒸馏器结构的方法，所述方法包括：
提供第一高导热金属片；
提供第二具备较高高温强度的金属片；
将第一片和第二片爆炸焊接在一起；以及
贯穿所述第二片形成开口，以使所述第一高导热金属片的至少部分通过所述第二片上形成的开口暴露。
25.根据权利要求24所述的方法，其还包括铣削掉部分所述第二片以使所述第一片暴露。
26.根据权利要求24或权利要求25所述的方法，其中所述第一片和所述第二片呈圆柱形。
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