CN107805511A - 有机固废连续干馏热解炭化无害化处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种有机固废连续干馏热解炭化无害化处理方法，包括：分拣、粉碎、烘干脱水、干馏热解炭化、旋风除尘、淋洗降温冷凝分离、水循环冷凝、气液分离、能源回用和外供等步骤。本发明的有机固废连续干馏热解炭化无害化处理方法得到的气态产物可燃成分达到75％以上，热值2700大卡/立方‑4300大卡/立方。

Description

有机固废连续干馏热解炭化无害化处理方法

技术领域

本发明涉及一种有机固废连续干馏热解炭化无害化处理方法，属于环境治理技术领域。

背景技术

随着社会经济发展和人民生活不断提高，有机固废产生量猛增，日益增长的有机固废，已经成为了影响环境污染的主要因素之一。

而目前主要的处理方法是：填埋、生物分解、焚烧、热解炭化等，经过多年的生产实践总结，业内的基本共识是：除部分可无害直接转移利用的有机固废物，其他部分有机固废物要实现无害化、能源资源化较有发展前途方法当属于热解炭化技术，更为理想的是无氧干馏热解炭化。其最大的优点是基建投资很低。

有机固废热解碳化技术90年代初在我国起步较早，但发展较慢，在我国还没有形成行业规模。目前在用的热解技术装备，大多是在汽化炉基础上改进提高，通过控制供氧量实现产炭，称之为炭、气、油联产技术。其实质是通过炉内物料部分燃烧提供热能，还属于氧化还原反应，部分物料属于热解反应，因此该工艺所产生的可燃气二氧化碳含量较高，热值较低，得炭率也较低，但最大的局限是热解温度难以控制，生产过程不稳定。

本申请发明人经多年实践总结，对连续回转干馏热解炭化工艺进行了全流程合理配置和优化设计，具有系统热平衡合理，生产效率高，经济效益好，能源资源化，可规模化生产的有益效果。

发明内容

本申请实施例提供一种有机固废连续干馏热解炭化无害化处理方法，克服现有同类方法设计简陋，无法将气态产物有效分离形成有价商品的问题，可实现规模化的生产。

本发明提供一种有机固废连续干馏热解炭化无害化处理方法，包括如下步骤：

1)分拣：去除物料中金属及砖瓦石块等杂物；

2)粉碎：将物料粉碎至3-20mm；

3)烘干脱水：将粉碎后的物料经密闭螺旋输料机输入连续滚筒烘干脱水设备，脱水温度保持在150-270度，物料烘干至含水率3％；

4)干馏热解炭化：烘干脱水后的物料进入干馏热解炭化炉的进料端后，再经强制进料器按设定进料量进入干馏热解炭化炉；物料在干馏热解炭化炉连续旋转过程中，在炉内螺旋倒料板的推动下，延轴向匀速由进料端向出料端移动，此时干馏热解炭化炉内温度保持在420-750度，物料在隔绝空气状态下物料逐渐热解、炭化，生成不可挥发固体物和可挥发气态物两种产物；物料中不可挥发固体物，即炭产物从干馏热解炭化炉出料端经强制出料器排出炉外进入降温装置，经降温后的炭输送至储料仓或包装机上；物料中的可挥发气态物在热解过程中从干馏热解炭化炉排气口排出；

5)旋风除尘：从排气口排出的气态物在密闭条件下进入除尘装置除尘，除去气态物从炉内带出的粉尘颗粒，去除量90％以上；

6)淋洗降温冷凝分离；经除尘后的可挥发气态物进入一级淋洗降温分离装置，温度将至130-180度，在淋洗降温过程中大部分焦油成分从气态物中凝结分离落入分离装置，分离装置下部设置循环泵，循环泵将下部凝结后的部分焦油喷入淋洗降温装置顶部对气态物进行淋洗降温；部分焦油从底部排出，经过滤后包装，过滤剩余物从新回到干馏热解炭化进行炭化；

经一级淋洗降温分离装置处理后的气态物进入二级淋洗降温分离装置，二级淋洗降温分离装置与一级淋洗降温装置结构和作用相同，冷凝分离出的凝结物主要是木醋液和少量的焦油，气态物温度降至60度以下，二级淋洗降温分离装置下部设置的循环泵出口为两路管线，其中一路用于自循环淋洗降温，另一通往一级淋洗冷却装置对一级淋洗冷却装置进行冷却液补充；

7)水循环冷凝：经淋洗降温冷凝分离后的气体再进入水循环冷凝器，将气态物温度降至25度以下，进一步将气态物中存留的少量木醋液从气态物中冷凝分离出来；

8)气液分离器：进一步除去气体中的液相成分；

9)能源回用和外供：经上述流程分离后的气态物可燃成分达到75％以上，热值2700大卡/立方-4300大卡/立方，部分气态物返回干馏热解炭化炉用于外加热，部分气态物提纯后输入管网对外供能。

进一步地，所述步骤4)中的干馏热解炭化炉采用外加热方式，物料不与火焰和空气接触，避免物料烧噬，提高得炭率和可燃气热值。

进一步地，所述步骤4)中的分离装置外部加装伴温装置和保温设施。

进一步地，所述步骤6)中还包括与一级淋洗降温分离装置结构和作用相同的N级淋洗降温分离装置，其中N为大于2的自然数。

进一步地，所述的N级淋洗降温分离装置不与前一级淋洗降温分离装置进行联通，独立循环和排液收集。

本发明的有机固废连续干馏热解炭化无害化处理方法，保证了生产过程稳定、连续运行，极大地提高了生产效率；实现了将物料全部进行了能源资源化转化，并且整个生产过程无“三废”排放，所有产物均可实现有价商品化，极大地提高了行业经济效益，为行业持续稳定发展的坚实基础。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种有机固废连续干馏热解炭化无害化处理方法的工艺示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1为本发明有机固废连续干馏热解炭化无害化处理方法的工艺示意图。如图1所示，本发明的方法包括以下步骤：

分拣：去除物料1中金属及砖瓦石块等杂物；

粉碎：将物料粉碎至3-20mm；

烘干脱水：将粉碎后的物料1经密闭螺旋输料机按设定量输入连续滚筒烘干脱水设备2的进料端，此时烘干滚筒内温度(根据物料不同)应保持在150-350度，物料烘干至含水率3％，从连续滚筒烘干设备2出料端出料进入干馏热解炭化炉进料端；烘干脱水过程中产生的气态物质主要是水蒸气，该气态物质经除尘装置3除尘后进入水雾除尘器4，最后进入水循环处理池5。

干馏热炭化：烘干脱水后的物料进入干馏热解炭化炉6的进料端后，再经强制进料器按设定进料量进入干馏热解炭化炉6，物料在干馏热解炭化炉6连续旋转过程中，在炉内螺旋倒料板的推动下，延轴向匀速由进料端向出料端移动，在隔绝空气状态下物料逐渐热解、炭化，此时炉内温度(根据物料不同)应保持在450-750度。物料中不可挥发固体物，即炭产物在炉内螺旋推动下从干馏热解炭化炉出料端经强制出料器排除炉外进入降温装置12，经降温后的炭输送至储料仓14或包装机上13。

物料中可挥发分在热解过程中，转化成气态从干馏热解炭化炉任意一侧进入收集分离系统。

物料热解所产生的气态物从干馏热解炭化炉6排气口，在密闭条件下首先进入除尘装置3除尘，经除尘后气态再进入一级淋洗降温分离装置7，在淋洗降温过程中大部分焦油成分从气态物中凝结分离落入分离装置，分离装置下部设置循环泵，循环泵将下部冷凝后的焦油(温度在50-80度)喷入淋洗降温装置顶部循环使用对气态物进行淋洗降温，达到分离焦油目的；分离装置底部设置排污管与排污泵相连，底部聚集的主要是大分子焦油和少量粉尘，通过排污泵将其注入干馏热解炭化炉使其二次热解炭化。经一级淋洗降温装置冷凝分离后的气态物进入二级淋洗降温装置8，二级淋洗降温装置8工作原理与一级淋洗降温装置7相同，只是冷凝分离出的凝结物主要是木醋液和少量的木焦油(两种产物分别封装保存至原料箱16、17中)，气态物温度降至60度以下。装置下部设置的循环泵出口为两路管线，其中一路用于自循环淋洗降温，另一路通往一级淋洗冷却装置7对一级淋洗冷却装置7进行冷却液补充，同时实现木焦油和木醋液的进一步分离和纯化；经二级或多级淋洗降温冷凝分离后的气体再进入水循环冷凝器9，将气态物温度降至25度以下，进一步将气态物中存留的少量木醋液从气态物中冷凝分离出来；经二级淋洗降温冷凝分离后的气体再进入气液分离器10，再存储到储气柜11中，此时经上述流程分离后的气态物可燃成分达到75％以上，热值(根据不同物料)2700大卡/立方-4300大卡/立方，部分用于干馏热解炭化炉外加热，能源自循环用于物料烘干脱水和连续干馏热解炭化炉运行，富余部分用于其他用能单元15供能，或经脱除二氧化碳提纯后输入管网对外供能。

为提高分离质量，本申请可采用多级淋洗降温装置：根据对焦油、木醋液不同纯度品质需要，可在二级淋洗降温装置，工作原理与一、二级相同。但不需要与前一级进行联通，独立循环和排液收集。

为保证热解气态物温度逐级降温，利于不同凝结点物质的分离，在旋风除尘环节加装外保温设施；在淋洗冷却分离环节根据需要，在某几级1/3高度下部设置伴温装置，并加装外保温装置，以符合工艺要求。

以下为采用本发明有机固废连续干馏热解炭化无害化处理方法的具体实施例：

实施例一：

1、分拣：取大米加工所产生的稻壳2000kg，经重力分拣机分检出稻壳中混入的金属物和砂石等无机物。

2、烘干脱水：稻壳含水率20-22％，进入烘干脱水机，烘干脱水机内温度保持在200-220度之间，经烘干脱水后，稻壳含水率≤3％。

3、干馏热解炭化：烘干脱水后的稻壳进入连续回转干馏热解炭化炉，在隔绝空气状态下进行热解炭化，热解温度450度。开启分离系统引风机，将热解气态物引入分离系统进行降温分离。从进料开始20分钟开始连续回转干馏热解炭化炉出料端陆续有炭化料排出。

4、炭产物冷却：将从连续回转干馏热解炭化炉出料端陆续排出的炭化料，经水循环炭产物冷却装置冷却至130度以下，传送到储料仓或包装机上进行装袋。

5、旋风除尘：除去气态物从炉内带出的90％粉尘颗粒。

6、一级淋洗降温分离装置：装置内气态温度控制在150度，95％左右的焦油凝结落入装置下部，满足自淋洗降温循环以外，积余焦油从底部排除，经过滤后包装，过滤剩余物从新回到炭化炉进行炭化。

7、二级淋洗降温装置：装置内温度控制在50度，98％的木醋液和少量的焦油凝结落入装置下部，装置下部设置的循环泵出口为两路管线，其中一路用于自循环淋洗降温，另一通往一级淋洗冷却装置对一级淋洗冷却装置进行冷却液补充，同时实现木焦油和木醋液的进一步分离和纯化，满足对一级淋洗冷却装置补液和自淋洗冷却循环以外，积余部分从底部排出进行包装。

8、水循环冷凝：将气态物温度降至25度以下，进一步将气态物中存留的少量木醋液从气态物中冷凝分离出来；

9、气液分离器：进一步除去气体中的液相成分；

10、能源回用和外供：此时经上述流程分离后的气态物可燃成分达到75％以上，热值2700大卡/立方，产气量480立方，60％回用于连续回转干馏热解炭化炉燃烧室供热，保持热解温度；40％用于烘干脱水供热。

2000kg稻壳炭化全部完成用时2小时，产生稻壳炭：1000kg,含炭量35％；可燃气：480方；

焦油：30kg；木醋液：360kg，有机质含量10％，PH3.7；

实施例二：

1、分拣：取木材成材余料、修剪枝丫混合粉碎料2000kg,经重力分拣机粉检出混入的金属物和砂石等无机物。

2、烘干脱水：混合粉碎料含水率20-25％，进入烘干脱水机，烘干脱水机内温度保持在220-240度之间，经烘干脱水后，稻壳含水率≤3％。

3、干馏热解炭化：烘干脱水后的混合粉碎料进入连续回转干馏热解炭化炉，在隔绝空气状态下进行热解炭化，热解温度500度。开启分离系统引风机，将热解气态物引入分离系统进行降温分离。从进料开始22分钟开始连续回转干馏热解炭化炉出料端陆续有炭化料排出。

4、炭产物冷却：将从连续回转干馏热解炭化炉出料端陆续排出的炭化料，经水循环炭产物冷却装置冷却至130度以下，传送到储料仓或包装机上进行装袋。

5、旋风除尘：除去气态物从炉内带出的90％粉尘颗粒。

6、一级淋洗降温分离装置：装置内气态温度控制在180度，95％左右的焦油凝结落入装置下部，满足自淋洗降温循环以外，积余焦油从底部排除，经过滤后包装，过滤剩余物从新回到炭化炉进行炭化。

7、二级淋洗降温装置：装置内温度控制在100度，98％的醋液和少量的焦油凝结落入装置下部，装置下部设置的循环泵出口为两路管线，其中一路用于自循环淋洗降温，另一通往一级淋洗冷却装置对一级淋洗冷却装置进行冷却液补充，同时实现木焦油和木醋液的进一步分离和纯化，满足对一级淋洗冷却装置补液和自淋洗冷却循环以外，积余部分从底部排出进行包装。

8、三级淋洗降温装置：装置内温度控制在50度，本级装置不需要与前一级进行联通，独立循环和排液收集。

9、水循环冷凝：将气态物温度降至25度以下，进一步将气态物中存留的少量木醋液从气态物中冷凝分离出来；

10、气液分离器：进一步除去气体中的液相成分；

11、能源回用和外供：此时经上述流程分离后的气态物可燃成分达到75％以上，热值3300大卡/立方，产气量540立方，50％回用于连续回转干馏热解炭化炉燃烧室供热，保持热解温度；30％用于烘干脱水供热。

2000kg混合粉碎料炭化全部完成用时1小时20分钟。产生木质炭：640kg,含炭量45％；可燃气：540立方；焦油：40kg；醋液：360kg，有机质含量10％，PH3.5。

实施例三、

1、分拣：取木材成材余料、修剪枝丫混合粉碎料2000kg,经重力分拣机粉检出稻壳中混入的金属物和砂石等无机物。

2、烘干脱水：混合粉碎料含水率20-25％，进入烘干脱水机，烘干脱水机内温度保持在220-240度之间，经烘干脱水后，稻壳含水率≤3％。

3、干馏热解炭化：烘干脱水后的混合粉碎料进入连续回转干馏热解炭化炉，在隔绝空气状态下进行热解炭化，热解温度600度。开启分离系统引风机，将热解气态物引入分离系统进行降温分离。从进料开始20分钟开始连续回转干馏热解炭化炉出料端陆续有炭化料排出。

4、炭产物冷却：将从连续回转干馏热解炭化炉出料端陆续排出的炭化料，经水循环炭产物冷却装置冷却至130度以下，传送到储料仓或包装机上进行装袋。

5、旋风除尘：除去气态物从炉内带出的90％粉尘颗粒。

6、一级淋洗降温分离装置：装置内气态温度控制在200度，95％左右的焦油凝结落入装置下部，满足自淋洗降温循环以外，积余焦油从底部排除，经过滤后包装，过滤剩余物从新回到炭化炉进行炭化。

7、二级淋洗降温装置：装置内温度控制在120度，98％的醋液和少量的焦油凝结落入装置下部，装置下部设置的循环泵出口为两路管线，其中一路用于自循环淋洗降温，另一通往一级淋洗冷却装置对一级淋洗冷却装置进行冷却液补充，同时实现木焦油和木醋液的进一步分离和纯化，满足对一级淋洗冷却装置补液和自淋洗冷却循环以外，积余部分从底部排出进行包装。

8、三级淋洗降温装置：装置内温度控制在60度，本级装置不需要与前一级进行联通，独立循环和排液收集。

9、水循环冷凝：将气态物温度降至25度以下，进一步将气态物中存留的少量木醋液从气态物中冷凝分离出来；

10、气液分离器：进一步除去气体中的液相成分；

11、能源回用和外供：此时经上述流程分离后的气态物可燃成分达到75％以上，热值4000大卡/立方，产气量600立方，40％回用于连续回转干馏热解炭化炉燃烧室供热，保持热解温度；20％用于烘干脱水供热。

2000kg混合粉碎料炭化全部完成用时1小时20分钟。产生木质炭：530kg,含炭量62％；可燃气：600立方；

焦油：50kg；醋液：400kg，有机质含量12％，PH3.1；

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (5)

1.一种有机固废连续干馏热解炭化无害化处理方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)分拣：去除物料中金属及砖瓦石块等杂物；

2)粉碎：将物料粉碎至3-20mm；

3)烘干脱水：将粉碎后的物料经密闭螺旋输料机输入连续滚筒烘干脱水设备，脱水温度保持在150-270度，物料烘干至含水率3％；

4)干馏热解炭化：烘干脱水后的物料进入干馏热解炭化炉的进料端后，再经强制进料器按设定进料量进入干馏热解炭化炉；物料在干馏热解炭化炉连续旋转过程中，在炉内螺旋倒料板的推动下，延轴向匀速由进料端向出料端移动，此时干馏热解炭化炉内温度保持在420-750度，物料在隔绝空气状态下物料逐渐热解、炭化，生成不可挥发固体物和可挥发气态物两种产物；物料中不可挥发固体物，即炭产物从干馏热解炭化炉出料端经强制出料器排出炉外进入降温装置，经降温后的炭输送至储料仓或包装机上；物料中的可挥发气态物在热解过程中从干馏热解炭化炉排气口排出；

5)旋风除尘：从排气口排出的气态物在密闭条件下进入除尘装置除尘，除去气态物从炉内带出的粉尘颗粒，去除量90％以上；

6)淋洗降温冷凝分离；经除尘后的可挥发气态物进入一级淋洗降温分离装置，温度降至130-180度，在淋洗降温过程中大部分焦油成分从气态物中凝结分离落入分离装置，分离装置下部设置循环泵，循环泵将下部凝结后的部分焦油喷入淋洗降温装置顶部对气态物进行淋洗降温；部分焦油从底部排出，经过滤后包装，过滤剩余物从新回到干馏热解炭化进行炭化；

经一级淋洗降温分离装置处理后的气态物进入二级淋洗降温分离装置，二级淋洗降温分离装置与一级淋洗降温装置结构和作用相同，冷凝分离出的凝结物主要是木醋液和少量的焦油，气态物温度降至60度以下，二级淋洗降温分离装置下部设置的循环泵出口为两路管线，其中一路用于自循环淋洗降温，另一通往一级淋洗冷却装置对一级淋洗冷却装置进行冷却液补充；

7)水循环冷凝：经淋洗降温冷凝分离后的气态物再进入水循环冷凝器，将气态物温度降至25度以下，进一步将气态物中存留的少量木醋液从气态物中冷凝分离出来；

8)气液分离：从水循环冷凝器出来的气态物通过气液分离器进一步除去气体中的液相成分；

9)能源回用和外供：经上述流程分离后的气态物可燃成分达到75％以上，热值2700大卡/立方-4300大卡/立方，部分气态物返回干馏热解炭化炉用于外加热，部分气态物提纯后输入管网对外供能。

2.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述步骤4)中的干馏热解炭化炉采用外加热方式，物料不与火焰和空气接触，避免物料烧噬，提高得炭率和可燃气热值。

3.根据权利要求1或2所述方法，其特征在于，所述步骤4)中的分离装置外部加装伴温装置和保温设施。

4.根据权利要求1-3之一所述方法，其特征在于，所述步骤6)中还包括与一级淋洗降温分离装置结构和作用相同的N级淋洗降温分离装置，其中N为大于2的自然数。

5.根据权利要求4所述方法，其特征在于，所述的N级淋洗降温分离装置不与前一级淋洗降温分离装置进行联通，独立循环和排液收集。