CN108753323A

CN108753323A - 一种小型可移动式轻纺垃圾多级分室裂解制燃气系统

Info

Publication number: CN108753323A
Application number: CN201810919695.1A
Authority: CN
Inventors: 李新方
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2018-08-14
Filing date: 2018-08-14
Publication date: 2018-11-06

Abstract

一种小型可移动式轻纺垃圾多级分室裂解制燃气系统，包括含有破碎装置的进料系统、圆筒型连续旋转干燥裂解炉、炉渣收集系统和尾气处理系统；含有破碎装置的进料系统中，物料抓斗处在进料斗的正上方，进料斗则设在破碎装置的上方，破碎装置位于进料室的上方；旋转式连续干燥裂解炉包括顶盖、干燥室、一级裂解室、二级裂解室、出渣室、底部加热盘、底座以及温度和压力控制系统；炉渣收集系统包括灰渣收集仓，出渣室的排渣口与灰渣收集仓相接，灰渣收集仓的上方装有透明玻璃，在灰渣收集仓的底部设有仓门；尾气处理系统包括依次连接的除酸反应器、布袋除尘器和风机及储气罐，排气管与除酸反应器的进口连接。本发明使用灵活、效率高。

Description

一种小型可移动式轻纺垃圾多级分室裂解制燃气系统

技术领域

本发明涉及可燃工业垃圾处理技术领域，特别是涉及一种小型可移动式轻纺垃圾多级分室裂解制可燃合成气系统。

背景技术

随着时代的发展，生活水平的提高，纺织品广泛地运用到了各个领域，但随之也带来了大量的轻纺废料。传统的处理轻纺废料的方法主要有填埋法和焚烧法。填埋处理不仅会占用大量的土地资源，而且轻纺废料中的涤纶、腈纶等等化学纤维很难被自然降解。焚烧处理不仅会消耗大量的煤炭、电力能源，而且会在焚烧过程产生大量的烟尘和有毒气体。这两种方法都造成资源浪费和环境污染。

热裂解处理技术与传统的处理技术相比较具有减容、减量效果；土地占用面积少；以及合理的工艺方式避免了焚烧过程中的有毒气体和挥发性有机化合物排放。同时，裂解后得到的气体可用作供热、发电的燃料，也可以加工成氨气等产品。在高效减量处理垃圾的同时，实现垃圾的资源化利用。由于裂解处理技术的绿色高效，被认为最有发展潜力的垃圾处理技术。

公开号CN107796001A，公开日为2018年3月13号，发明名称为“一种环保型垃圾裂解气化焚烧方法及其焚烧装置”的中国发明专利公开了一种环保型垃圾裂解气化焚烧方法及其焚烧装置。该方法是垃圾在密闭的焚烧炉炉腔内利用侧部布风盘送风进行缺氧燃烧，不可燃物质变成灰渣通过排渣机构排出炉外；产生的高温气体上升加热裂解上部垃圾中的有机物质，最后产生的可燃气体通过上部出口导出；垃圾中未裂解的固定碳和灰份等无机类物质继续下行进行缺氧燃烧。

公开号为CN 104848229A,公开日为2015年8月19日，发明名称为“一种车载式可燃固体废料热解焚烧装置”的中国发明专利公开了一种车载式可燃固体废料热解焚烧装置及方法。该装置由进料系统，热解焚烧炉烟气-空气换热系统风机机组组成。该方法是固体废料通过液压活塞进料设备进入热解焚烧炉的热解气化室。热解气化室为常规设计，在缺氧条件下，依次进行干燥、热解与气化反应生成热解气化气体和灰渣。生产的气体向上进入二燃室，产生的灰渣经炉箅排入灰渣室。

在现有技术中的垃圾处理设备在使用时，存在以下问题：①传统的加热方式存在着传热效率低，耗能大，温度不易控制，造成二次污染等问题。②城市垃圾通过垃圾车运往中转站，在处理时，再将垃圾从中转站运输至焚烧厂对垃圾进行焚烧，再对焚烧后的废渣进行填埋或其他方式进行处理。在此过程中，需要频繁多次搬运垃圾，不仅增加了成本，而且容易造成二次污染。③目前的裂解处理装备设备系统复杂、流程冗长、操作系统复杂，投资成本高，因而对于一些垃圾产生源较分散且产量不是很大情况，无法得到推广。

发明内容

为了克服传统加热方式传热效率低、耗能大，易造成二次污染，设备系统投资高等问题，本发明提供一种使用灵活、高效率的小型可移动轻纺废料垃圾多级分室裂解制燃气系统。该设备装置利用自身炉体的转动，采用底部电加热使物料在旋转过程完成干燥、裂解、再裂解、出渣等一系列处理过程，达到减量化、资源化处置目标。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种小型可移动式轻纺垃圾多级分室裂解制燃气系统，包括含有破碎装置的进料系统、圆筒型连续旋转干燥裂解炉、炉渣收集系统和尾气处理系统；

所述含有破碎装置的进料系统中，物料抓斗处在进料斗的正上方，进料斗则设在破碎装置的上方，破碎装置位于进料室的上方；

所述旋转式连续干燥裂解炉包括顶盖、干燥室、一级裂解室、二级裂解室、出渣室、底部加热盘、底座以及温度和压力控制系统，所述干燥室、两级的裂解室、出渣室整体外形呈圆柱体，所述圆柱体的底部布置底部加热盘和底座，所述圆柱体的顶部设置顶盖；所述一级裂解室、二级裂解室的排气孔与排气管连接；

所述炉渣收集系统包括灰渣收集仓，所述出渣室的排渣口与灰渣收集仓相接，所述灰渣收集仓的上方装有透明玻璃，在灰渣收集仓的底部设有仓门；

所述尾气处理系统包括依次连接的除酸反应器、布袋除尘器和风机及储气罐，所述排气管与除酸反应器的进口连接。

进一步，所述裂解制燃气系统还包括控制系统，该控制系统为PLC系统。旋转式连续干燥裂解炉中的温度、压力等各个参数可以在显示屏上面显示出来，操作者可以通过调节来改变各个参数，从而实现对整个系统的控制与参数调节。同时，显示屏上还有一系列操作指令，可以对进料系统的进料速度，进料口与出料口的开与关，各室停留时间及风机组的功率大小等等进行控制。

再进一步，所述物料抓斗选择采用多瓣液压型，液压缸直接驱动爪瓣实现开闭动作，由380V交流电压驱动，有手动控制和半自动控制两种控制方式。

更进一步，所述破碎装置选用双轴撕碎机，由破碎机主体、动刀/定刀、轴承、刀轴、减速机、电动机及电路控制机构构成，在破碎腔的上方有一个漏斗形的过渡腔；撕碎机采用行星齿轮减速机驱动，刀片采用高强度合金钢制成，进料室与干燥裂解炉的顶盖紧密连接。

所述圆柱体是由4个单独的1/4圆柱体组成，分别将干燥裂解炉等分为四块单独区域，作为4个室，各室对应的区域分别为干燥区、一级低温裂解区、二级高温裂解室、灰渣收集区；在中心转轴的带动下，四个室相对于顶盖与底座绕传动轴间歇性转动，在四个室的底部为加热板层，加热板层是固定不动的，加热板层也分为四个区域，分别为干燥加热区、低温裂解加热区、高温裂解加热区、灰渣收集区，与上面各室一一对应；根据各室所需要的温度不同，在不同的加热区装有数量不同的硅碳棒作为电热元件进行加热；炉体加热板层下部是固定底座，安装有避震稳定装置；干燥区的顶盖与进料室是一体的，低温裂解室与高温裂解室上部顶盖均设有一个排气孔，连接的排气管内部做防酸碱腐蚀处理，且在出口管道处装有压力控制仪表，用以实时监测各室内部压力情况，当压力较高时能做出调整将室内压力控制在常压水平。

本发明的技术构思为：设计一个小型可移动式轻纺废料垃圾多级分室裂解炉。本发明提出一种小型可移动用来进行轻纺废料裂解制燃气系统：加热方式采用电加热，升温速率快，加热效率高，而且在电加热过程中，产生的废气、残余物和烟尘少，可保持被加热物体的洁净，不污染环境；对于不同的热处理方式，各室设置温度也都不同，而且可以通过控制系统调节施加在硅碳棒两侧的压力，来实现对各室温度的调节控制，大大降低了能源消耗；裂解气化炉分成四个区域，分别为干燥区、低温裂解区、高温裂解区和灰渣收集区。炉内各室可旋转，因此废料以此在这几个室中完成干燥-低温裂解-高温裂解等过程，四个室连续轮流进行，可实现连续不停止进料，相对小型的垃圾裂解装置，其日处理量较高；分室旋转式连续干燥裂解炉的设计也使得整个系统的占地面积小；多级裂解使得垃圾组分中有机挥发分裂解得更加彻底，小分子可燃气体产率更高，而尾气中有机污染物含量相应的降低，最终达到裂解处理轻纺废料的目的。

本发明的有益效果主要表现在：利用自身炉体的转动，采用底部电加热使物料在旋转过程完成干燥、裂解、再裂解、出渣等一系列处理过程，达到减量化、资源化处置目标；使用灵活、高效率。

附图说明

图1为小型可移动轻纺废料垃圾多级分室裂解制燃气系统的示意图。

其中，1、抓斗；2、双轴撕碎机；21、进料斗；22、进料室；3、干燥裂解炉顶盖；4、中心转轴；5、干燥裂解炉炉体；6、加热板层；7、硅碳棒；8、炉体底座；9、压力控制仪表；10、低温裂解气排气管；11、高温裂解气排气管；12、排渣口；13、灰渣收集仓；14、温度和压力控制系统；15、除酸反应器；16、布袋除尘器；17、引风机；18、容量和压力控制装置；19、储气罐；20、整体处理系统底座。

图2为旋转式连续干燥裂解炉的结构示意图。

其中，22、进料室；3、干燥裂解炉顶盖；5、干燥裂解炉炉体；51、外层保护筒；52、内层金属筒；53、密封圈；6、加热板层；8、炉体底座；10、低温裂解气排气管；11、高温裂解气排气管。

图3、图4是旋转式连续干燥裂解炉顶盖的结构示意图。

其中，22、进料室；10、低温裂解气排气管；11、高温裂解气排气管。

图5是旋转式连续干燥裂解炉底部加热板层的结构示意图。

其中，6、加热板层；71、干燥区硅碳棒；72、低温裂解区硅碳棒；73、高温裂解区硅碳棒；8、炉体底座。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。

参照图1～图5，一种小型可移动式轻纺垃圾多级分室裂解制燃气系统，包括含有破碎装置的进料系统、圆筒型连续旋转干燥裂解炉、炉渣收集系统和尾气处理系统；

含有破碎装置的进料系统，垃圾物料由抓斗送入进料斗，物料抓斗处在进料斗的正上方，进料斗则设在破碎装置的上方，破碎装置位于进料室的上方。物料抓斗选择采用多瓣液压型，液压缸直接驱动爪瓣实现开闭动作，由380V交流电压驱动，有手动控制和半自动控制两种控制方式，操作人员可以通过控制系统，调整一定的抓斗容积，实现抓斗的抓料和投料等。破碎装置，选用双轴撕碎机，主要由破碎机主体、动刀/定刀、轴承、刀轴、减速机、电动机及电路控制机构等构成。在破碎腔的上方有一个漏斗形的过渡腔，由抓斗投入的轻纺废料，直接投入到过渡腔内，然后进入破碎腔内进行破碎。撕碎机采用行星齿轮减速机驱动，刀片采用高强度合金钢制成，有较强的耐磨性和较高的强度等特点，轴间差速运转，有撕扯、挤压、咬合等功能。破碎后的轻纺废料通过下方的进料室，进入到干燥裂解炉，进料室与干燥裂解炉的顶盖紧密链接的。此双轴撕碎机适用于各类废旧衣服、布料、废旧皮革、帆布、纤维、旧鞋、地毯等，出料大小可按用户要求调整，设启动、停止、反转及超载自动反转控制功能，具有结构简单紧凑占地面积小，低速、低噪音等特点。

旋转式连续干燥裂解炉由顶盖、干燥室、一级裂解室、二级裂解室、出渣室、底部加热盘、底座以及温度和压力控制系统等组成。该干燥室、两级的裂解室、出渣室整体外形呈圆柱一体，分别各占1/4体积，由外层保护筒和内层金属筒构成，外层保护筒采用保温隔热材料；内层金属筒和外层保护筒之间是不互相接触的，外筒主要起到防止内筒热量向外散失的作用，外层保护筒始终固定不动，而内层金属筒可以在中心转轴的带动下随着中心转轴做同步旋转运动，两者分别由顶盖将其固定住。整体来看，该炉的外筒、顶盖、加热板层和底座是固定不动的，只有内层金属筒随着中心转轴在做同心旋转，顶盖与外筒体和内筒体之间通过密封圈密封，同时采用润滑处理。圆柱筒体是由4个单独的1/4圆柱体组成，分别将干燥裂解炉等分为四块单独区域，作为4个室，各室对应的区域分别为干燥区、一级低温裂解区、二级高温裂解室、灰渣收集区。在中心转轴的带动下，四个室相对于顶盖与底座绕传动轴间歇性转动，各室在相应区域的停留时间根据落下的轻纺废料的量、含水率等，通过控制系统来进行调节。在四个室的底部为加热板层，加热板层是固定不动的。加热板层也分为四个区域，分别为干燥加热区、低温裂解加热区、高温裂解加热区、灰渣收集区，与上面各室一一对应。根据各室所需要的温度不同，在不同的加热区装有数量不同的硅碳棒作为电热元件进行加热。炉体加热板层下部是固定底座，安装有避震稳定装置。干燥区的顶盖与进料室是一体的，低温裂解室与高温裂解室上部顶盖均设有一个排气孔，连接的排气管内部做防酸碱腐蚀处理，且在出口管道处装有压力控制仪表，用以实时监测各室内部压力情况，当压力较高时能做出调整将室内压力控制在常压水平。

炉渣收集系统，最后一级裂解室的下一室即为收渣室。收渣室对应的底部不设加热装置，且其右侧设有灰渣收集仓，经过焚烧后的轻纺废料灰渣排到灰渣收集仓，该收集仓的上方装有透明玻璃，操作者可以通过该透明玻璃窗观察灰渣收集仓内的情况，亦可向外打开。在收集仓的底部设有仓门，可以手动打开，用于仓内灰渣的定期清理。

尾气处理系统，由除酸反应器、布袋除尘器，风机及储气罐组成。低温裂解室和高温裂解室产生的可燃合成气需要进行净化处理，主要包括脱酸和除尘处理，最后进入储气罐中储存起来备用。

所述裂解制燃气系统还包括控制系统，该控制系统可使用PLC系统，旋转式连续干燥裂解炉中的温度、压力等各个参数可以在显示屏上面显示出来，操作者可以通过调节来改变各个参数，从而实现对整个系统的控制与参数调节。同时，显示屏上还有一系列操作指令，可以对进料系统的进料速度，进料斗与排渣口的开与关，各室停留时间及风机组的功率大小等等进行控制。

本实施例的工作过程为：

第一步，将轻纺废料，堆积在指定地点，然后通过控制台14操作抓斗1抓取轻纺废料，将其输送至双轴撕碎机2的上方进料斗21进行投料，进料斗21呈漏斗形，这样设计可以起到暂时存放轻纺废料的作用，在自身重力作用下轻纺废料进入双轴撕碎机2进行破碎。

第二步，经过双轴撕碎机2破碎后的轻纺废料，由进料室22进入到下方旋转式连续干燥裂解炉的干燥室中，废料干燥温度设置在105℃左右。干燥一段时间后，由控制系统14设定各个室的停留时间等，处于干燥区域的干燥室转动到低温裂解区域，温度也由相应的干燥温度调节为低温裂解所需的温度，一般温度设置范围可在250℃-500℃，废料在该区域发生裂解反应，产生可燃气体CO、CH₄、H₂、CO₂等，半焦，焦油和焦炭，生成的气体由上部顶盖排气管道10排出。与此同时抓斗1向当时位于干燥区域的室中投放下一批轻纺废料，废料的处理过程同前，由此实现废料的不间断处理。再经一段时间后处于低温裂解区的室转动到高温裂解区，此时由下方的高温裂解供热区进行供热，一般温度设置范围可在550℃-850℃。经低温裂解的废料进行二次高温裂解，这样做的目的是让室内可能残余的焦油、焦炭进一步裂解，使其产生更多的可燃气体,产生的可燃气体也由上部顶盖排气管道11排出送入净化设备。再经一段间隔时间，处于高温裂解的室旋转至灰渣收集区。

第三步，从低温裂解室排出的气体和高温裂解室排出的气体经管道送入除酸反应器15，再经布袋除尘器16除去气体中的灰渣颗粒，最终进入储气罐19收集起来保存。储气罐上部安有容量和压力控制装置18，可以保证最后收集在储气罐中的气体压力不会过高，合成气储量也不会超过负荷。从排渣口12排出的灰渣进入灰渣收集仓13，收集仓的上方装有透明玻璃，操作者可以通过该透明玻璃窗观察灰渣收集仓13内的情况。每隔一定时间，即可打开收集仓13底部的仓门，定期清理灰渣。

综上所述，本发明提出一种小型可移动用来进行轻纺废料多级分室裂解制燃气系统，采用电加热，干燥裂解炉各室可旋转的设计，在每一个室中完成干燥、低温裂解、高温裂解等过程，四个室轮流进行，可实现连续进料，达到裂解轻纺废料的目的。该系统结构紧凑、自动化程度高、可靠性高，撬装式的设计更使其灵活性好，便于迁移。另一方面通过两级裂解，轻纺废料得以彻底裂解，可燃气的品质也变高了，是一种高效灵活的轻纺废料裂解制燃气的新方案。

Claims

1.一种小型可移动式轻纺垃圾多级分室裂解制燃气系统，其特征在于，包括含有破碎装置的进料系统、圆筒型连续旋转干燥裂解炉、炉渣收集系统和尾气处理系统；

所述旋转式连续干燥裂解炉包括顶盖、干燥室、一级裂解室、二级裂解室、出渣室、底部加热盘、底座以及温度和压力控制系统，所述干燥室、两级的裂解室、出渣室整体外形呈圆柱体，所述圆柱体的底部布置加热盘和底座，所述圆柱体的顶部设置顶盖；所述一级裂解室、二级裂解室的排气孔与排气管连接；

2.如权利要求1所述的一种小型可移动式轻纺垃圾多级分室裂解制燃气系统，其特征在于，所述裂解制燃气系统还包括控制系统，该控制系统为PLC系统。

3.如权利要求1或2所述的一种小型可移动式轻纺垃圾多级分室裂解制燃气系统，其特征在于，所述物料抓斗选择采用多瓣液压型，液压缸直接驱动爪瓣实现开闭动作，由380V交流电压驱动。

4.如权利要求1或2所述的一种小型可移动式轻纺垃圾多级分室裂解制燃气系统，其特征在于，所述破碎装置选用双轴撕碎机，由破碎机主体、动刀/定刀、轴承、刀轴、减速机、电动机及电路控制机构构成，在破碎腔的上方有一个漏斗形的过渡腔；撕碎机采用行星齿轮减速机驱动，刀片采用高强度合金钢制成，进料室与干燥裂解炉的顶盖紧密连接。

5.如权利要求1或2所述的一种小型可移动式轻纺垃圾多级分室裂解制燃气系统，其特征在于，所述圆柱体是由4个单独的1/4圆柱体组成，分别将干燥裂解炉等分为四块单独区域，作为4个室，各室对应的区域分别为干燥区、一级低温裂解区、二级高温裂解室、灰渣收集区；在中心转轴的带动下，四个室相对于顶盖与底座绕传动轴间歇性转动，在四个室的底部为加热板层，加热板层是固定不动的，加热板层也分为四个区域，分别为干燥加热区、低温裂解加热区、高温裂解加热区、灰渣收集区，与上面各室一一对应；根据各室所需要的温度不同，在不同的加热区装有数量不同的硅碳棒作为电热元件进行加热；炉体加热板层下部是固定底座，安装有避震稳定装置；干燥区的顶盖与进料室是一体的，低温裂解室与高温裂解室上部顶盖均设有一个排气孔，连接的排气管内部做防酸碱腐蚀处理，且在出口管道处装有压力控制仪表，用以实时监测各室内部压力情况，当压力较高时能做出调整将室内压力控制在常压水平。