CN109266395B - 一种人造板废弃物同步产出合成气与氨气的系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种人造板废弃物同步产出合成气与氨气的系统，其包括下吸式固定床气化炉、以及顺次连接的齿辊式破碎机和螺旋热解器；所述螺旋热解器的气体出口通过管道顺次连接第一引风机和第一氨气吸收塔，螺旋热解器的固体出口连接下吸式固定床气化炉的进料口；所述螺旋热解器的外壁套设有螺旋管式换热器，下吸式固定床气化炉的出气口与螺旋管式换热器的进气口相连通，螺旋管式换热器的出气口通过管道顺次连接布袋除尘器、第二氨气吸收塔、除水器和第二引风机。该系统能够在减少含氮污染物产生的基础上，制备纯净可燃气的同时获取氨气，有较好的环境友好性和经济性。
Description
技术领域
本发明属于废弃物无害化、资源化利用技术领域，具体涉及一种两步法的人造板废弃物同步产出合成气与氨气的资源化利用系统及方法，它能以较低的尾气处理代价，将其气化制备为纯净的可燃气。
背景技术
随着全球经济的发展，家具与室内装潢建材的需求日益增加，而与此相反，全球可用森林资源正逐渐减少，人造板被大量的制造和广泛的使用。人造板主要以林业副产物、废弃原木家具等为原料，相对于原木家具与原木建材，人造板具有价格低廉、强度高、膨胀收缩率低等优点。人造板主要分为胶合板、刨花板和纤维板三大类产品。据统计，在2010年全世界人造板产量已经达到3亿立方米，其中我国人造板产量约为1.8亿立方米，占世界总量一半以上，我国已经成为人造板产量最高的国家。
人造板在制造、切割、成材过程中会产生大量的废料，人造板的使用寿命约为5~10年，一般达到使用期限后即被废弃。因此，我国每年废弃的人造板总量也在逐年增加。据2007年的统计每年约10%以上的人造板被废弃淘汰。由于人造板在制造过程中加入了大量的高含氮粘合剂，导致其含氮量较高，约为3%~6%。人造板废弃物若直接丢弃于环境之中，会在自然条件下缓慢分解生成甲醛、尿素等化合物，这样就对土壤、水源造成严重的环境污染，甚至会造成人体危害。目前，人造板废弃物的主要处理方式为直接燃烧，但是由于其成分特性，燃烧尾气中含有高浓度的NOx，将会对环境产生不利影响。因此，有必要开发新型的人造板废弃物低污染、高效利用方法。
发明内容
本发明目的在于克服现有技术缺陷，提供一种两步法的人造板废弃物同步产出合成气与氨气的资源化利用系统及方法，其能够在减少含氮污染物产生的基础上，制备纯净可燃气的同时获取氨气，有较好的环境友好性和经济性。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种人造板废弃物同步产出合成气与氨气的系统，其包括下吸式固定床气化炉、以及顺次连接的齿辊式破碎机和螺旋热解器；
所述螺旋热解器的气体出口通过管道顺次连接第一引风机和第一氨气吸收塔，螺旋热解器的固体出口连接下吸式固定床气化炉的进料口；
所述螺旋热解器的外壁套设有螺旋管式换热器，下吸式固定床气化炉的出气口与螺旋管式换热器的进气口相连通，螺旋管式换热器的出气口通过管道顺次连接布袋除尘器、第二氨气吸收塔、除水器和第二引风机。
具体的，所述齿辊式破碎机进口上方设有用以加料的输送带和螺旋进料器，人造板废弃物自输送带送入齿辊式破碎机，CaO自螺旋进料器送入齿辊式破碎机。
本发明还提供了一种采用上述系统进行人造板废弃物同步产出合成气与氨气的方法，其包括如下步骤：
1）将人造板废弃物与CaO加入齿辊式破碎机中混合获得混合原料；
2）混合原料在螺旋热解器中向右移动并受热发生热解反应；
3）反应结束后，热解反应产出的气体在第一引风机的抽吸下输送至第一氨气吸收塔，热解反应中产出的NH3被吸收保存；热解反应产出的固体产物进入下吸式固定床气化炉中发生气化反应，气化反应后的固体残渣自下吸式固定床气化炉的排渣口排出，气化反应产生的高温气体进入螺旋管式换热器与螺旋热解器发生热交换为热解反应供热，热交换后的低温气体在第二引风机的抽吸下，顺次经布袋除尘器除去粉尘、氨气吸收塔除去NH3、除水器除水后排出、收集获得合成气。
具体的，步骤1）中，所述人造板废弃物与CaO的质量比在1: 0.05－1:0.6，其中优选1:0.1。
具体的，步骤2）中，所述热解反应的温度在200℃以上（其中优选200－400℃），热解反应的时间在15min以上（其中优选15－40min）。
和现有技术相比，本发明的有益效果如下：
1）本发明能够在将人造板废弃物实现无害化处理的同时，产出合成气与氨气，产物价值较高；
2）相对于传统的燃烧法处理人造板废弃物，本发明产出的氮氧化物极低，污染物整体较少；
3）本发明系统整体设计时需要保证热解时间达到25min以上，热解温度处于260℃以上，才能将人造板废弃物中的大部分含氮粘合剂（60%以上）转化为氨；
4）本发明系统中原料人造板废弃物与CaO混合后，进行热解、气化反应，能够使热解过程中原料中的氮元素更多的向NH3转化（如若不添加CaO，则会有部分HCN产生。加入CaO后HCN产出较少，且气化产出的有害物质焦油更少），并且使气化过程中不容易产生灰渣结焦（也叫结渣，就是气化灰渣结成团）现象。CaO进料量由人造板废弃物进料量决定，二者质量比在0.1:1以上为宜；
5）螺旋热解器安装时需向右上方倾斜3~10度，以保证产出气体可在第一引风机的吸引下输送至第一氨气吸收塔。
附图说明
图1为本发明所述人造板废弃物同步产出合成气与氨气的系统的结构示意图。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明的技术方案作进一步地详细介绍，但本发明的保护范围并不局限于此。
实施例1
一种人造板废弃物同步产出合成气与氨气的系统，其包括下吸式固定床气化炉5、以及顺次连接的齿辊式破碎机3和螺旋热解器4；
所述齿辊式破碎机3进口上方设有用以加料的输送带1和螺旋进料器2，所述螺旋热解器4的气体出口通过管道顺次连接第一引风机6和第一氨气吸收塔7，螺旋热解器4的固体出口连接下吸式固定床气化炉5的进料口；
所述螺旋热解器4的外壁套设有螺旋管式换热器8，下吸式固定床气化炉5的出气口与螺旋管式换热器8的进气口相连通，螺旋管式换热器8的出气口通过管道顺次连接布袋除尘器9、第二氨气吸收塔10、除水器11和第二引风机12。
本发明系统的创新点在于各部件的连接关系，系统中涉及的下吸式固定床气化炉、齿辊式破碎机、螺旋热解器、螺旋进料器、螺旋管式换热器等部件的结构采用本领域的常规技术即可，此处不再赘述。
一种采用上述系统进行人造板废弃物同步产出合成气与氨气的方法，其具体包括如下步骤：
1）将人造板废弃物自输送带1送入齿辊式破碎机3进行粉碎，与此同时螺旋进料器2按一定速率推进CaO并送入齿辊式破碎机3，人造板废弃物与CaO按质量比1：0.1在齿辊式破碎机3中混合获得混合原料；
2）混合原料在螺旋热解器中向右移动并受热发生热解反应，保持热解时间30min，热解温度处于280℃左右；
3）反应结束后，热解反应产出的气体在第一引风机的抽吸下输送至第一氨气吸收塔，热解反应中产出的NH3被吸收保存；热解反应产出的固体产物进入下吸式固定床气化炉中发生气化反应，气化反应后的固体残渣自下吸式固定床气化炉的排渣口排出，气化反应产生的高温气体进入螺旋管式换热器与螺旋热解器发生热交换为热解反应供热，热交换后的低温气体在第二引风机的抽吸下，顺次经布袋除尘器除去粉尘、氨气吸收塔除去NH3（NH3被吸收保存）、除水器除水后排出、收集获得合成气。第一引风机、第二引风机为系统提供抽吸负压。
使用本发明系统进行人造板废弃物同步产出合成气与氨气时，可预先在下吸式固定床气化炉中放入生物质颗粒、木块或煤炭等，通过这些原料的燃烧产生300~400℃左右的高温气体，从而进入螺旋管式换热器作为热源供给螺旋热解器，给螺旋热解器内的热解反应提供反应所需的热量，此为本领域常规方法，故此不再详述。
实验效果验证：
实验原料：人造板废弃物粉碎至2~5目，烘干备用；
实验装置：采用实施例1所述人造板废弃物同步产出合成气与氨气的系统；
实验条件：螺旋热解器中热解反应温度约260度，热解时间25分钟，每公斤人造板废弃物原料添加100g CaO。实验开始时，先将木块放入气化炉中燃烧，气化炉中气化温度为600度左右，当气化炉达到正常温度且产生的高温气体使热解反应可以发生时，开始放入人造板废弃物和CaO。产出的各种气体量如下表所示。
本发明整个系统也可以将下吸式固定床气化炉更换成其它类型气化炉，或者换成锅炉、炉排炉等燃烧器用于产热。若要更换成燃烧器，则同时将第二氨气吸收塔10替换为脱硝塔即可，并且脱硝塔所需的氨水可由第一氨气吸收塔7提供。
最后所应说明的是：上述实施例仅用于说明而非限制本发明的技术方案，任何对本发明进行的等同替换及不脱离本发明精神和范围的修改或局部替换，其均应涵盖在本发明权利要求保护的范围之内。
Claims (1)
1.一种进行人造板废弃物同步产出合成气与氨气的方法，其特征在于，该方法采用人造板废弃物同步产出合成气与氨气的系统，所述系统包括下吸式固定床气化炉、以及顺次连接的齿辊式破碎机和螺旋热解器；
所述螺旋热解器的气体出口通过管道顺次连接第一引风机和第一氨气吸收塔，螺旋热解器的固体出口连接下吸式固定床气化炉的进料口；
所述螺旋热解器的外壁套设有螺旋管式换热器，下吸式固定床气化炉的出气口与螺旋管式换热器的进气口相连通，螺旋管式换热器的出气口通过管道顺次连接布袋除尘器、第二氨气吸收塔、除水器和第二引风机；
所述齿辊式破碎机进口上方设有用以加料的输送带和螺旋进料器；
所述方法包括如下步骤：
1）将人造板废弃物与CaO加入齿辊式破碎机中混合获得混合原料；
2）混合原料在螺旋热解器中向右移动并受热发生热解反应；
3）反应结束后，热解反应产出的气体在第一引风机的抽吸下输送至第一氨气吸收塔，热解反应中产出的NH3被吸收保存；热解反应产出的固体产物进入下吸式固定床气化炉中发生气化反应，气化反应后的固体残渣自下吸式固定床气化炉的排渣口排出，气化反应产生的高温气体进入螺旋管式换热器与螺旋热解器发生热交换为热解反应供热，热交换后的低温气体在第二引风机的抽吸下，顺次经布袋除尘器除去粉尘、氨气吸收塔除去NH3、除水器除水后排出、收集获得合成气；
步骤1）中，所述人造板废弃物与CaO的质量比在1: 0.05－1:0.6；
步骤2）中，所述热解反应的温度在200℃以上，热解反应的时间在15min以上。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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