CN108253423A - 固体废弃物的热解方法及专用热解系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及固体废弃物的热解方法，尤其是适用于含有机质的固体废弃物的热解方法，以及实施该方法的专用热解系统。现有的固体废弃物的热解方法，其热解速度、热解效率较低，热解液体产物产量较低，热解设备尺寸大、造价高、最高工作温度高，设备耐用性差。本发明提出了一种新的热解方法，其采用硅碳化合物作为载热体，具有加热效率高、热解效率高，可实现闪速热解，热解液体产物产量高等优点。实施本发明方法的专用热解系统，具有可小型化、最高工作温度低、生产效率高、设备造价低、耐用等优点。

Description

固体废弃物的热解方法及专用热解系统

技术领域

本发明涉及热解技术领域，特别是一种高效率、高产出的固体废弃物的高速热解方法，以及实现这种方法的专用热解系统。

背景技术

热解，又称为热裂解，是在不含氧、绝氧或者缺氧的气氛条件下，加热含有有机质的原料、使其中的有机质大分子分解为较小分子的过程。这些较小分子的成分通常为可燃的气体或液体，以及碳单质，可用作燃料或化工原料。当热解的温度较高时，还称之为“高温裂解”。

与人类活动有关的固体废弃物往往含有较多的成分复杂但特定的有机质成分，因而可采用热解的方法处置。近年来固体废弃物的热解处置作为具有潜在应用前景的处置技术获得了重视。国内外均已公开了众多的相关热解技术，和建立了试验或者工业化的应用装置。例如，中国专利CN99811493、CN200610014998、CN200680015682 、CN200910266270 、CN201310421699、CN201410169770，美国专利US4448589、US5678496、US7878131、US8420875等所公开的处理技术及其应用领域。这些公开的技术及其应用范围也部分地展示了本发明的技术领域或者其应用领域。

固体废弃物的热解过程是吸热过程，其升温和热解需要大量的热，并且大量的热需要在尽可能短的时间内传递给待热解原料。如何将必要的热量在期望的时间内传递给待热解原料，是高效热解技术面临的一项重大挑战。固体废弃物、尤其是混合的固体废弃物，是含多种高度非均相有机材料的复杂混合物或组合物，其由于成分复杂、成分变动性高，几何形态高度不均匀，其不同成分的热解容易程度相差甚大，其热解的传热过程控制难度较大。

通常，使用传热介质，或称载热体，向待热解原料传热是较为普遍选用的热解传热技术路线，其中气体、固体传热介质使用较多。采用气体作为传热介质的，由于气体体积热容量低，需要体积数百上千倍于待热解原料的大量高温气体提供热量，而高温气体往往在接触固废颗粒表面后，迅速使待热解原料表面炭化，产生低价值的热解产物（碳），而且碳在颗粒表面形成隔热层，使得热解无法深入到固废颗粒内部，造成热解速度下降、效率降低、产物价值低。使用很高温度的气体载热体作为热解的传热介质，还带来了控制难度的增大和设备投资的增加，以及运行中设备腐蚀大幅度提高。采用普通的固体热介质，例如砂或石英砂、氧化铝砂、氧化镁砂、热解灰渣、普通陶瓷球，仍然存在着热容量低、换热传热慢、效率低等因素，实践中难以实现“闪速热解”，限制了热解速度的提高、效率的增加和产出物的价值提高；并且，石英砂、氧化铝砂、灰渣、陶瓷球等的再加热耗时较长，加热或者换热效率较低等问题，严重制约了热解反应的可持续性和热解的整体热效率。

例如，美国专利3,853,498提出的一种通过吸热热解将城市废物转化为燃料气体的系统，该系统使用两个含砂流化床，以及在两个床之间传送砂的装置：在一个床中，砂通过放热燃烧反应被加热，在另一个流化床中，加热的砂用于吸热热解反应。这种系统迄今为止未见有成功的商业用途。从全球范围来说，目前，固体废弃物包括市政废弃物的热解方式处置，仍然难以推广应用，无法替代固废的焚烧处置，尽管后者带来巨大的环境安全风险。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种高效率、高价值产出的固体废弃物的高速热解方法，或高速热解处置方法，以及实现这种方法的固体废弃物热解系统。

根据本发明的一种固体废弃物的热解方法，至少包括步骤：将固体载热体加热到较高的第一温度；将较高的第一温度的固体载热体和较低的第二温度的含有可热解成分的固体废弃物在热解区域靠近或接触，使固体废弃物中的可热解成分获得热量而热解，生成可冷凝和不可冷凝的可燃性气体，以及固体热解产物，其特征是，所述的固体载热体包含有硅碳化合物，即碳化硅。

根据本发明的上述固体废弃物的热解方法，所述的固体载热体通过直接接触或者靠近固体废弃物，将热量传给所述的固体废弃物，使其热解。其中，直接接触的例子至少包括在热解区域内使固体载热体和固体废弃物直接混合而接触，优选采用颗粒状的固体载热体和/或固体废弃物。其中“靠近”的例子包括利用气流流态化地混合颗粒状的所述的固体载热体和固体废弃物；或者在一定的气氛下，颗粒状的所述的固体载热体和固体废弃物密集地汇聚在同一空间内在相互靠近的同时以任意的初始速度自由下落或沿着某个承载表面下落。在以上例子中，虽然所述的固体载热体和固体废弃物没有直接接触，仍然可以通过其颗粒周围的气体流动、以及承载表面为媒介的传热实现快速传热。

根据本发明的上述固体废弃物的热解方法，所述的含有碳化硅的固体载热体，其中的碳化硅作为本发明的热解方法的主要的载热体，其含量优选占有全部固体载热体较高的重量比例，例如在不考虑不可避免的杂质的情况下，碳化硅含量在90～100%；次优选的方案中碳化硅含量在50%以上，例如50～98%；然而，在不考虑载热体的传热、再加热和热解效率劣化的情况下，低于50%的碳化硅比例的方案也是可以选择的，例如，载热体中碳化硅的比例高于5～10%，例如10～50%之间的任意比例。

根据本发明的上述固体废弃物的热解方法，所述的含有碳化硅的固体载热体，还可以包含有热解催化剂、有害成分吸收剂、抗聚合剂、抗熔融剂、润滑剂、填充剂等，例如，含有钙、镁和钡的碳酸盐和氧化物及其组合物，过渡金属氧化物、锌氧化物、氢氧化钠，白云石、石灰石和大理石，石英砂或硅石，石墨或者碳，陶瓷球或陶瓷颗粒，分子筛、膨润土等等。

根据本发明的上述固体废弃物的热解方法，为使热解能连续不断地进行，以便提供适应于工业化热解处理的效率需要，还包含将热解后的所述的固体载热体和热解产物分离的步骤，以及将分离后的固体载热体再加热到所述的第一温度的步骤。

根据本发明的上述固体废弃物的热解方法，还包含步骤：在所述的固体废弃物和固体载热体在热解区域接触或靠近后，因高温的固体载热体向低温的固体废弃物传热，以及碳化硅作为载热体具有的高传热能力，而很快使固体载热体和固体废弃物达到或者接近热交换平衡，该固体废弃物热解残余物、固体载热体和固体热解产物的温度达到或者接近一致，热解同时完成或接近完成，此时，将该固体废弃物热解残余物、固体载热体和固体热解产物三者中至少任意两种，或者全部，在较短的时间内，例如30秒以内，优选15秒以内，并进一步优选5秒以内，连续地或间歇地移出该热解区域。

根据本发明的上述固体废弃物的热解方法，所述的固体载热体和热解残余物、固体热解产物的分离可以采用筛分、气流分离和其他常规分离方法。由于本发明的固体废弃物高速热解的热解残余物和固体热解产物通常具有较小的尺寸或密度，或呈粉尘状，取适当大小的颗粒碳化硅作为本发明的固体载热体的碳化硅，可以较容易地采用筛分或者气流分离、或者振动加气流分离、或者流态化分离等常规分离方法分离开来。

根据本发明的上述固体废弃物的热解方法，所述的固体载热体在与热解产物分离后的再加热，可以选择原位加热的方法，也可以输送到加热装置或再加热区域进行加热；其加热方法可以根据需要采用直接加热、间接加热，或者利用碳化硅的导电特性直接通电加热。

根据本发明的上述固体废弃物的热解方法，所述的固体载热体在与热解产物分离后的原位加热，优选在热解区域进行通电加热。

根据本发明的上述固体废弃物的热解方法，所述的固体载热体在与热解产物分离后的直接加热，包括例如高温热源体直接接触并加热固体载热体的方法，可以采用高温固体或者高温熔体直接加热，也可以采用高温气体加热，其中，采用高温气体加热时，优选采用非氧化性高温气体，和优选采用流态化加热。

根据本发明的上述固体废弃物的热解方法，所述的固体载热体在传递热解热量后，可将其中至少一部分单独输送出该热解区域，经任选的降温步骤，和第三温度的固体废弃物混合接触或靠近，使第三温度的固体废弃物升温和/或热解，其中，所述的第三温度低于第二温度。该热解方法可利用因热解传热而降温后的固体载热体实现固体废弃物的预热，或者较低温度下的预热解，可以使后续的较高温度的热解更快地实现，或者实现选择性热解。

根据本发明的上述固体废弃物的热解方法，所述的固体载热体碳化硅可以采用烧结的陶瓷碳化硅，例如碳化硅板、片、块，也可以采用颗粒状的碳化硅或晶体碳化硅，或者采用粉体碳化硅。其中，颗粒状的碳化硅其颗粒尺寸优选0.01~20mm，并进一步优选0.3~3mm。其中，所述的颗粒尺寸可以是颗粒的最大外径的平均值，或者颗粒的平均直径。较小的颗粒尺寸可增加载热体碳化硅的总面积，提高其传热和再加热的效率。所述的碳化硅可以采用绿碳化硅、黑碳化硅或其他碳化硅。

根据本发明的上述固体废弃物的热解方法，所述的固体废弃物可以以原形态直接热解，也可以加工成任意形状或者颗粒状后再热解。颗粒尺寸可取0.01~100mm，并优选0.3~10mm。较小的颗粒尺寸可增加总面积，提高其传热和再加热的效率。

根据本发明的上述固体废弃物的热解方法，所述的固体废弃物可以经过适当压实后再热解，例如压实后加工成适当尺寸的颗粒，或加工成适当尺寸的颗粒后压实，再热解。压实可以在固体废弃物输送至热解区域时实施，例如利用螺旋输送器的压力压实待热解的固体废弃物颗粒。压实后的固体废弃物可提高其传热的效率，提高热解的均匀性。

根据本发明的上述固体废弃物的热解方法，所述的固体载热体较高的第一温度在500~1400℃之间，优选550~900℃。所述的固体废弃物的较低的第二温度可以在室温~450℃之间，优选70~400℃，进一步优选100～380℃，并进一步优选260～360℃，或者290～330℃。所述的固体废弃物的初始温度作为第三温度。对预先干燥的固体废弃物直接热解，通常选室温作为所述的第二温度和第三温度。固体废弃物刚经干燥处理，其温度可在70～100℃左右，这时可不经降温直接热解，该温度也可作为本发明方法所述的固体废弃物的第三温度。固体废弃物经过预加热或者预热解可升温至100～400℃，也可以作为本发明方法所述的固体废弃物的第二温度。

根据本发明的上述固体废弃物的热解方法，可采用被热解过程中降温了的固体载热体加热所述的较低的第三温度的固体废弃物升温到较高的第二温度。

根据本发明的上述固体废弃物的热解处置方法，所述的固体载热体和固体废弃物混合完成传热后达到的温度是热解温度，作为传热和热解过程的平衡温度，可以在400～1100℃之间，优选450～700℃，或者根据不同的固体废弃物种类而确定的优选热解温度。例如，普通塑料的优选热解温度为450～480℃，腐殖质的优选热解温度为430～470℃，焦油的优选热解温度为600～900℃。热解温度较高时，例如接近或高于700℃时，本发明的固体废弃物处置方法也可称之为“高温裂解”方法。

根据本发明的上述固体废弃物的热解方法，所述的固体载热体较高的第一温度和热解温度之间的差值，优选取低于300℃，进一步优选低于200℃，进一步优选低于100℃，例如取80℃。较低的该温差值可降低热解设备的耐高温要求，并降低固体废弃物热解产物的碳比例。

根据本发明方法的固体废弃物的热解方法，可以是连续的热解方法，也可以是间断的热解方法。连续地提供固体废弃物、连续地提供较高温度（第一温度）的固体载热体、连续地将固体废弃物和固体载热体在热解区域混合、连续地将热解产物和固体热解残余物和/或固体载热体从热解区域移除，采用这些步骤可实现固体废弃物的连续热解。间断地提供固体废弃物，待所提供的固体废弃物热解完成后，再提供新的固体废弃物，这种热解方法可构成本发明的间断的热解方法。

根据本发明的上述固体废弃物的热解方法，所述的固体废弃物的一些例子包括（但不限于）：生活垃圾（例如城镇生活垃圾）、厨余、装饰装潢垃圾、含有机质的工业固体废弃物（例如制药厂、化工厂废弃物）、含有机质的建筑和建设废弃物（例如含沥青的建筑或者道路废弃物）、医疗废弃物、农资废弃物（如地膜、育苗袋）、电器和电子废弃物、废橡胶和废轮胎、废塑料、废树脂、废涂料及粘合剂、渣油或油渣、废油脂、废沥青、废包装物、废纸、废电线电缆、污泥（例如废水、污水处理产生的污泥）、粪便，以及以上一种或多种废弃物的任意混合形成的废弃物。其中，生活垃圾优选陈腐的生活垃圾，其较低的含水率特性和腐化后的有机质更易热解的特性可提高热解的效率和价值。固体废弃物中的有机物可分为天然的和人工合成的有机物两类。天然的有机物至少包括有橡胶、木材、纸张、蛋白质、淀粉、纤维素、麦杆、废油脂和污泥等，人工合成的至少包括塑料、合成橡胶、合成纤维、粘结剂、有机涂料等。由这些材料的不同混合比例构成的各种固体废弃物，都适合采用本发明的方法作热解处置。

根据本发明的固体废弃物的热解方法，所述的固体废弃物在热解前，通常还任选进行整备和/或预处理，以及采用其他现有固废热解采用的处理步骤处理，包括但不限于分选、分类、破碎、脱盐、干燥、绝干、分类、低温脱氯、低温脱硫、脱氟等；热解后获得的热解产物可经降温、除尘、精制、催化裂解精制、净化、脱氯脱硫、脱水处理等等，以获得可销售的产品，例如液体、气体和固体燃料、其他固体产品等。

根据本发明的上述固体废弃物的热解方法，所述的固体废弃物在热解前的预处理，还可包括将所述的固体废弃物进行分选和分类，包括将固体废弃物分为两类或两类以上分别热解，例如，将生活垃圾分类为可热解的轻质垃圾和重质垃圾分别热解，或者例如分选分类为塑料、非塑料类分别热解，或者分选、分类为无机垃圾、塑料和纺织纤维等轻质有机垃圾、橡胶和木材及腐殖质等重质有机质垃圾后，只热解有质垃圾，等等各种常规的固体废弃物分选分类处理。分类分别热解固体废弃物，可降低热解产物的复杂性，降低后续处理成本。例如，将废塑料和腐殖质分别热解，前者主要液体产物为汽油柴油组分，后者主要液体产物为生物油或者含氧的低热值油。

采用本发明的方法，由于碳化硅的高导热性、高的高温热容，高密度，固体废弃物可实现较为均匀的、彻底的高速热解，并可降低载热体的使用量，降低热载体的温度；碳化硅的优异的研磨性也促进了混合和热解过程中固体废弃物的破碎而提高热解能力。例如适当大小的固体废弃物颗粒可在与本发明的颗粒载热体以适当的比例混合接触后，在短于1秒内完成热传导并实现热解，固体废弃物颗粒升温速率超过500℃/s，迅速热解，实现“闪速”热解，从而实现高效率热解、热解更彻底和更高的液体热解产物产出量。通常，液体燃料市场价格高，更高比例的液体热解产物将提高热解处置的获利能力。例如，通常采用石英砂、氧化铝等载热体，低于100℃的传热温差下，载热体或者热解原料需要破碎成0.3mm以下颗粒才可能闪速热解，而采用本发明的方法，颗粒在1mm以上仍能闪速热解，提高传热效率10～30倍，大幅提高热解效率。碳化硅具有的稳定性、抗热震性、抗氧化性和高硬度，也使得本发明的载热体的使用寿命较长，具有良好的经济性。

本发明还提出了实施以上本发明的热解方法的一种固体废弃物热解专用系统，包含有至少一个热解仓（腔），所述的固体废弃物在该热解仓和载热体进行热交换而热解，其中，该热解仓内载热体的承载部位至少设置有一组电极，用于热解系统工作时将加热电流施加到所述的载热体上，使电流通过所述的载热体的碳化硅而加热碳化硅并进而加热载热体或包含有的其他成分。

本发明还提出了实施以上本发明的热解方法的再一种固体废弃物热解专用系统，包含有至少一个载热体加热仓（腔）或再加热部位，所述的经过热解换热后的载热体在此被再加热，其中，该加热仓（腔）或再加热部位至少设置有一组电极，用于将加热电流施加到所述的载热体上，使电流通过所述的载热体的碳化硅而加热碳化硅并进而加热载热体或有的其他成分。

本发明还提出了实施以上本发明的热解方法的再一种固体废弃物热解专用系统，其中，构成所述的热解系统的热解仓、载热体加热部位、载热体输送通道三者中与载热体接触的部位，至少有一个包含有碳化硅材料，工作时载热体可接触该碳化硅材料。本发明的热解系统，由于含有该碳化硅材料构成的部位，具有很高的热稳定性、耐磨性、高温热容、高热导率，可降低使用碳化硅作为主要成分的热载体在热解、输送和再加热过程中对热解系统的设备的磨损，提高热解和传热效率。

应该指出，本发明的热解或者裂解方法中，为实现固体废弃物的快速加热，还可以辅助采用内燃烧或者现有热解或者高温裂解方法中所用的其他加热方法，例如，采用可燃气直接在热解仓或邻近区域燃烧来加热固体废弃物，或者直接燃烧部分固体废弃物，或者通入高温烟气，直接加热固体废弃物，等等。但是，这些辅助方法往往会降低热解气体产物的热值，并因为向热解设备内引入含氧气体而降低热解设备的使用寿命，以及可能产生污染物例如二噁英，因而不是本发明的优选的方案。

采用本发明的方法，由于所用的固体载热体的高导热系数、高热容，传热和热解可迅速完成、产物或载热体可迅速移出热解区域，在相同的热解通量下，不仅显著提高了热解效率，减少了固体载热体的用量，更能大幅降低热解系统及其构成设备的体积、降低造价，并使热解系统及设备小型化、微型化成为可行。同时，本发明的方法适合对热解仓间歇进料的间歇式热解和连续进料的连续热解。此外，由于密度高、传热快，本发明还可大幅降低载热体加热所需的换热面积，由此降低热解系统成本。

具体实施方式

实施例1，本发明的一种生活垃圾的热解方法：取1份重量份的经干燥处理、且拣除了大部分无机质和金属、并破碎到0～3mm大小的生活垃圾，置于一个预加热装置内，用热氮气预热到110℃的第二温度备用；取粒径0.8～2.2mm的20～25份重量份的碳化硅，在一个加热装置内加热到550～570℃的第一温度；将加热后的碳化硅与待热解的温度较低的生活垃圾按20～25：1的通量比例、以均匀的通量（流量）快速、匀速地送入一个氮气气氛、保温450～470℃左右的固定床热解装置的热解仓内，并使其在热解仓的热解区域快速混合，在完全混合后的1秒钟内，生活垃圾从碳化硅获得热量而热解，释放出高温可燃性气体、碳，以及主要是无机质成分的热解残余物。收集该高温气体，通过一个气-液热交换器快速降温到350℃以下，再经过旋流除尘器除尘，继续冷却，部分气体冷凝成可燃性液体成分。

本实施例中，碳化硅可以取黑碳化硅，或者绿碳化硅，或者绿碳化硅和黑碳化硅的组合物。

本实施例中，碳化硅颗粒尺寸还可取0.5～50mm，优选1～3mm，还可以含有碳化硅粉末。

本实施例中，5～50 mm的较大尺寸的碳化硅颗粒可以是烧结聚合的晶体碳化硅团块，也可以是碳化硅陶瓷颗粒，而1～3mm的碳化硅优选晶体碳化硅。晶体碳化硅提供更好的导热和传热能力。

本实施例中，生活垃圾可以是取自市政垃圾收集站的生活垃圾，也可以是取自垃圾填埋场的生活垃圾。热解前将生活垃圾干燥，能提高热解效率、降低热解气体的含水率、降低碳化硅载热体的消耗量。热解前将生活垃圾破碎，例如破碎至50mm以下，或者10mm以下，可以提高热解效率。

实施例2，本发明的一种生活垃圾的热解方法，其中，将实施例1中的第一温度的颗粒碳化硅和破碎后的生活垃圾在一个流化床热解装置的流化床上以流态化混合，生活垃圾从碳化硅获得热量而热解，获得可燃气体、可燃液体和碳，以及热解残余物。

实施例3，本发明的一种生活垃圾的热解方法，其中，将实施例1中的第一温度的颗粒碳化硅和破碎后的生活垃圾从一个具有垂直热解腔的热解装置的热解腔上端送入热解腔，使其均匀混合下落，下落的过程中，生活垃圾获得热量而热解。其中，生活垃圾和颗粒碳化硅下落的速度可利用在热解腔设置的上升气流的流速来调整，或者利用生活垃圾和碳化硅的颗粒尺寸调整，使得生活垃圾到达热解腔底部时实现充分热解。本实施例中，调整热解的速度，和热解腔的横截面积，使热解产生的上升热解气流改变，也可调整垃圾和载热体碳化硅下落的速度。

实施例4，本发明的一种生活垃圾的热解方法，其中，使用在热解腔内设置有至少一个倾斜导热板的热解设备，将实施例1中的第一温度的颗粒碳化硅和破碎后的生活垃圾均匀混合送入倾斜导热板的上端，使其沿导热板下移，在下移的过程中，热量从颗粒碳化硅直接和间接传递给生活垃圾颗粒而实现生活垃圾的热解。

实施例5，本发明的一种生活垃圾的热解方法，其中，将实施例1中的第一温度的颗粒碳化硅载热体替换成含70～80%碳化硅、2～10%的氧化镁、2～10%的氧化铝、2～10%的铁氧化物、1～5%的锌氧化物、2～10%的氧化钙或者碳酸钙、2～10%的白云石、2～10%的石英砂的混合颗粒物。

实施例6，本发明的一种生活垃圾的热解方法，其中，在实施例1～5中任选的一个实施例中，将热解腔内热解区域后端的固体热解产物、热解残余物和热解后低温的载热体连续地移出热解区域，同时，将生活垃圾和高温的载热体按不变的通量比例连续地送入热解区域的前端混合，并连续地向后端推送混合物料，实现了生活垃圾的连续热解。其中，可以采用在热解腔内设置倾斜板的方式，使混合物料沿倾斜板的倾斜表面滑下而实现混合物料的推送，也可以利用在热解腔内设置的螺旋送料器推送混合物料和热解产物等混合物。其中，混合物料从进入热解腔到该部分物料的热解产物等混合物移出的时间，优选在30秒以内，例如15秒，进一步优选5～10秒，最短时间短于2秒，例如1秒以内。

本实施例中，为减少载热体的用量，还可以进一步分选移出热解腔的混合物，将密度较小、颗粒较小或呈粉体的固体热解产物、热解残余物和载热体分开，再将载热体再次加热，循环使用。本实施例中，利用滚筒筛分选出载热体。

实施例7，本发明的一种生活垃圾的热解方法，其中，在实施例6中，将从热解部位移出并分选出来的颗粒载热体送至一个加热室，该加热室设置有至少一个加热板，该加热板具有一个倾斜的表面，载热体颗粒被从上方连续、均匀地送至该倾斜表面的上端，使得载热体颗粒沿着该倾斜表面下移，在此过程中，外部送至加热板的热量，通过载热体颗粒与加热板接触的表面传递给载热体颗粒，使其达到或者超过较高的第一温度。

实施例8，本发明的一种生活垃圾的热解方法，其中，在实施例6中，将从热解部位移出并分选出来的颗粒载热体送至一个流化床加热器，颗粒载热体在流化床中被高温气体和床底传来的热量加热。

实施例9，本发明的一种生活垃圾的热解方法，其中，在实施例6中，将从热解部位移出并分选出来的颗粒载热体送至一个旋流分离器，在该分离器中，颗粒载热体被通入的高温氮气加热，随后分离出来，再送至热解仓循环使用。

实施例10，本发明的一种生活垃圾的热解方法，其中，在实施例6中，将从热解部位移出并分选出来的颗粒载热体连续地送入一个固定床加热室的加热床上，并沿加热床移动，该加热床在颗粒载热体覆盖的部位设置有一组电极，该电极将低压电流加载到颗粒载热体上，使碳化硅载热体通电产生电阻热而升高到预定温度，随后被连续地移出加热室，送至热解仓循环使用。

实施例11，本发明的一种生活垃圾的热解方法，其中，在实施例1中，所述的热解仓的热解部位设置有加热板，该加热板与由生活垃圾和载热体颗粒构成的热解混合物接触的表面由碳化硅陶瓷板构成，来自外部的热源（600～900℃）持续传递热量到加热板，并透过加热板的碳化硅表面传递给热解混合物。本实施例中，热解混合物中的生活垃圾吸收载热体和加热板的热量而热解，生成碳粉、少量热解残渣和气态热解产物。采用一定流速的气流将碳粉和少量热解残渣移出热解部位。本实施例中，破碎成较小尺寸的生活垃圾被连续地加入到热解部位，与热解部位的碳化硅载热体通过搅拌充分混合并迅速吸收热量，实现持续的“闪速”热解。该方法特别适合含有较多废塑料和废化纤的生活垃圾的热解处置，也适合含有大量塑料成分的医疗废弃物的热解处置。

实施例12，本发明的一种生活垃圾的热解方法，其中，在实施例11中，所述的热解仓的加热板由碳化硅载热体覆盖的部位还设有至少一组石墨电极，石墨电极与加热板保持高阻抗接触或绝缘，将电流施加到覆盖石墨电极的颗粒碳化硅载热体上，辅助加热碳化硅载热体。

实施例13，本发明的一种生活垃圾的热解方法，其中，在实施例6中，将从热解部位移出并分选出来的部分颗粒载热体通过一个降温导热板降温后，送入一个预热加热仓，在该预热加热仓内，处于较低的第三温度的生活垃圾和颗粒载热体混合，被加热到较高的第二温度，随后，处于较高的第二温度的生活垃圾被送入热解仓热解。本实施例中，传热给第三温度的生活垃圾后的颗粒载热体和生活垃圾一并送入热解仓。本实施例中，所述的第三温度的一个例子是20～50℃之间的任意数值，所述的第二温度的一个例子是70～130℃之间的任意数值。

实施例14，本发明的一种生活垃圾的热解方法，其中，在实施例6中，将从热解部位移出并分选出来的部分颗粒载热体通过一个降温导热板降温后，送入一个预热解加热室，在该预热解加热室内，处于较低的第三温度的生活垃圾和颗粒载热体混合，被加热到较高的第二温度并预热解，随后，处于较高的第二温度的已预热解的生活垃圾被送入热解仓热解。本实施例中，传热给第三温度的生活垃圾后的颗粒载热体和生活垃圾一并送入热解仓。本实施例中，所述的第三温度的一个例子是70～130℃之间的任意数值，所述的第二温度的一个例子是260～350℃之间的任意数值。预热解中，生活垃圾含有的少量水分被蒸发出来，部分成分例如氯同时热解挥发出来。

实施例15，本发明的一种生活垃圾的热解方法，其中，在实施例1～14中任选的一个实施例中，干燥和破碎后的生活垃圾以薄层的方式被辊压压实，然后做后续步骤处理、送入热解仓进行热解。

实施例16，本发明的一种生活垃圾的热解方法，其中，在实施例1～15中任选的一个实施例中，所述的固体载热体被加热到较高的第一温度550℃，与较低的预热解后的第二温度300℃的生活垃圾以及部分第二温度的固体载热体的混合物相混合，混合后的平衡热解温度为470℃，生活垃圾在此温度完成闪速热解。

实施例17，本发明的一种焦油的裂解方法，其中，将焦油与焦油裂解催化剂混合，制成颗粒，预热到150～300℃，与高温的碳化硅载热体在热解腔内混合，达到平衡裂解温度700～900℃，完成焦油的闪速裂解。

实施例18，本发明的一种废轮胎的热解方法，其中，主要包含有碳化硅颗粒的载热体在固定床热解装置的热解腔内的热解床上，被位于热解床底部的导热体加热到530～560℃并保持该温度，将废轮胎投入到所述的热解床上的碳化硅颗粒上，随着热量逐步从碳化硅颗粒传递给废轮胎与碳化硅接触的部位，该部位热解，生成碳粉和热解气体。使用高温热解气体或氮气将生成的碳粉吹离热解床，直到废轮胎全部热解完成。分离出热解残余物，送入下一批次废轮胎进行热解。

实施例19，本发明的一种固体废弃物的热解方法，其中，在实施例1～18中任选的一个实施例中，将所述的固体废弃物替换成以下一组固体废弃物的任意一种或任意组合：厨余、装饰装潢垃圾、含有机质的工业固体废弃物（例如制药厂、化工厂废弃物）、含有机质的建筑和建设废弃物（例如含沥青的建筑或者道路废弃物）、医疗废弃物、农资废弃物（如地膜、育苗袋）、电器和电子废弃物、废橡胶和废轮胎、废塑料、废树脂、废涂料及粘合剂、渣油或油渣、废油脂、废沥青、废包装物、废纸、废电线电缆、污泥（例如废水、污水处理产生的污泥）、粪便。

实施例20，实施本发明的废塑料热解方法的专用热解系统，包含有原料预处理系统、管式原料预热仓、热解仓、载热体电热器、热解气降温换热器、高温引风机、旋流除尘器、热解气冷凝器、储油罐、储气罐、收尘罐、氮气源等。其中，原料预处理系统可将废塑料干燥至含水率低于1%、并制成直径1～5mm、厚度0.1～0.5mm的薄片，送入预热仓的螺旋进料器的进料口，由螺旋进料器推送入预热仓。预热仓的出料端设有进气口，可通入100~110℃的氮气，将废塑料预热至100～110℃。预热仓出口侧设有螺旋给料器，可将预热的废塑料送入连接在出口端的热解仓进料口，使其穿过一个布料器均匀落到位于热解仓内的载热体承载部位；该载热体承载部位设置有一组石墨加热电极，电极穿过热解仓壁，通过电缆与设在热解仓外的200kw调压供电电源相连，构成载热体电热器，可向覆盖在电极上的碳化硅载热体通电而使其发热。热解仓近载热体承载部位还设有氮气进气口，经由热解仓外的进气阀连接到换热器的氮气出口。工作时，预热仓出口侧的螺旋给料器保持110℃以下；通电给加热电极，将碳化硅载热体加热到500～600℃并保持，例如保持在575℃；将预热后的废塑料以适当的流量送入热解仓使其均匀落到载热体上，此时，废塑料闪速热解，生成热解气和极少量的碳粉（渣）；热解气被高温引风机的吸力从热解仓上方的排气口引出，送入连接于排气口的热解气降温换热器降温；其中，降温介质使用冷氮气，升温后的氮气分别用于原料干燥、预热和通过气阀送入热解仓，通过任选设置的布气盘通入载热体部位，用于维持热解仓预设的压力、和产生适当的气流搅拌和除尘作用，以排出载热体附近热解生成的碳粉；初步降温后的热解气体依次送入旋流除尘器除尘、冷凝器冷凝出液体；获得的液体送入储油罐，其余气体送入储气罐；连接在旋流除尘器出尘口处的收尘罐收集解热碳粉和少量热解渣。其中，所述的载热体优选颗粒碳化硅，也可用碳化硅板。

实施例21，实施本发明的废塑料热解方法的专用热解系统，其中，在实施例20的热解系统的基础上，其热解仓底部的载热体承载部位，还包含有导热体，以及与导热体热连接的燃气加热器，该燃气加热器可通过燃烧热解气体加热导热体，传递热量给载热体承载部位，配合载热体电热器的使用，使载热体的温度保持在预订的范围。

实施例22，实施本发明的废塑料热解方法的专用热解系统，其中，在实施例20或者21的热解系统的基础上，在预热仓和热解仓之间，还设有一个预热解仓，或者称之为脱氯热解仓，和一个含氯化氢热解气处理装置。预热解仓将来自预热仓的废塑料加热到270~330℃，使其部分热解，脱除至少部分氯生成氯化氢，通过预热解仓的排气口排出，送入一个含氯化氢热解气处理装置，以便脱除其中的氯化氢；然后将预热解后获得的熔体废塑料送入热解仓热解。

实施例23，实施本发明的固体废弃物热解方法的专用热解系统，其中，在实施例20～22的热解系统的基础上，还设有一个载热体加热仓，以及将载热体从热解仓热解部位分离、输送至载热体加热仓，和从加热仓输送至载热体热解仓的载热体分离输送系统，所述的载热体加热仓设置有载热体电热器，由设置在加热仓外的调压供电电源、电极电缆和设置在加热仓的载热体承载部位的一组石墨电极构成。该热解系统工作时，以碳化硅为主体的载热体和固体废弃物在热解仓的热解部位混合、使后者热解后，降温后的碳化硅被分离、输送至载热体加热仓，经载热体电热器通电加热后，再输送至热解仓，从而可以循环利用载热体。

实施例24，实施本发明的固体废弃物热解方法的专用热解系统，其中，在实施例20～23的热解系统中，热解仓的热解部位、载热体加热仓的载热体承载部位和载热体分离输送系统中的载热体承载部位中，至少有一个包含有碳化硅陶瓷板。

本发明的说明书和实施例只是示例性的，考虑到说明书以及实践本文中披露的发明精神，本领域的技术人员显而易见，在不偏离本发明的范围或构思的情况下，可以对所披露的方案和方法以及实施例做出各种修改和变化。

Claims (10)

1.一种固体废弃物的热解方法，至少包括步骤：将固体载热体加热到较高的第一温度；将较高的第一温度的固体载热体和较低的第二温度的含有可热解成分的固体废弃物在热解区域靠近、接触，使固体废弃物中的可热解成分获得热量而热解，生成可冷凝和不可冷凝的可燃性气体，以及固体热解产物，该可燃性气体任选经进一步精制、裂解精制、净化、冷凝，可获得液体和气体燃料，其特征是，所述的固体载热体包含有硅碳化合物。

2.根据权利要求1所述的热解方法，其特征是，所述的固体废弃物和固体载热体在热解区域靠近、接触后，该固体废弃物热解残余物、固体载热体和固体热解产物三者中至少任意两种，在30秒以内，优选15秒以内，并进一步优选5秒以内，被移出该热解区域。

3.根据权利要求1～2所述的热解方法，其中，所述的固体载热体在传递热解热量后再被加热，其特征是，加热所述的固体载热体的方式，包括直接通电给固体载热体而使其产生电热而加热。

4.根据权利要求1～2所述的热解方法，其特征是，所述的固体载热体在传递热解热量后，其至少部分被单独输送出该热解区域，经任选的降温步骤，和第三温度的固体废弃物接触，使第三温度的固体废弃物升温和/或热解，其中，所述的第三温度低于第二温度。

5.根据权利要求1~4所述的热解方法，其中，所述的碳化硅固体载热体是颗粒状晶体或陶瓷碳化硅，颗粒尺寸优选0.01~50mm，并进一步优选0.3~3mm。

6.根据权利要求1～5所述的热解方法，其特征是，所述的固体废弃物为选自以下一组固体废弃物中的任意一种或其任意组合：生活垃圾、厨余、装饰装潢垃圾、含有机质的工业固体废弃物、含有机质的建筑和建设废弃物、医疗废弃物、农资废弃物、电器和电子废弃物、废橡胶和废轮胎、废塑料、废树脂、废涂料及粘合剂、渣油或油渣、废油脂、废沥青、废包装物、废纸、废电线电缆、污泥、粪便。

7.根据权利要求1~6所述的热解方法，其特征是，所述的碳化硅占载热体质量比的50%以上，优选60～98%。

8.根据权利要求1～7所述的热解方法，其特征是，所述的固体载热体的第一温度不超过600℃，优选500～575℃，进一步优选550℃。

9.一种固体废弃物热解专用系统，包含有至少一个热解仓，以及任选的含有加热部位的载热体再加热装置，所述的固体废弃物在该热解仓和载热体进行热交换而热解，以及热解传热后的载热体在载热体再加热装置的加热部位被加热，在其特征是，该热解仓内或载热体再加热装置的载热体的承载部位至少设置有一组电极，用于在工作时将加热电流施加到所述的载热体上以加热载热体。

10.一种固体废弃物热解专用系统，包含有至少一个热解仓、以及任选的载热体加热部位、载热体输送部位，其特征是，该热解仓、载热体加热部位、载热体输送部位中与载热体接触的部位，至少有一个包含有碳化硅材料构成的接触面，工作时载热体可接触该碳化硅接触面。