CN109652105A - 用于固体有机废弃物的裂解装置和裂解方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了用于固体有机废弃物的裂解装置和裂解方法，其中，裂解装置包括：裂解炉，裂解炉包括：壳体，壳体水平设置且内部限定出裂解腔室，壳体的顶壁上设置有多个裂解油气出口，壳体的侧壁具有夹套，夹套具有热风进口和冷风出口，壳体的一端为进料端，另一端为出料端；旋转轴，旋转轴水平设置在裂解腔室内，旋转轴上沿长度方向固定设置有多个抄板，旋转轴旋转带动抄板做周向运动；密封进料器，密封进料器与壳体的进料端相连；出料部，出料部与壳体的出料端相连，出料部的底壁上设置有出料口。采用该裂解装置可以显著降低能耗，同时可以提高焦油质量和产率。

Description

用于固体有机废弃物的裂解装置和裂解方法

技术领域

本发明属于固体有机废弃物的无害化处理及资源化利用技术领域，具体而言，本发明涉及用于固体有机废弃物的裂解装置和裂解方法。

背景技术

通过固体有机废弃物裂解产生焦油、裂解气及裂解炭不论在废弃物的减量化、无害化、资源化等方面均有良好的效果，被认为是比较有前途的一种固体有机废弃物处置方式。目前最常用的工业化裂解设备即为回转炉。现有的回转炉通常由滚筒、炉头和炉尾组成，其中，炉头和炉尾固定不动地环绕滚筒的两端转动密封连接，与滚筒的两端做动静密封，滚筒通过外部驱动装置进行连续地单一方向的旋转。这样不仅能耗较高，且由于滚筒连续沿单一方向旋转，无法在滚筒外周壁上设置取样口并连接外部设备，只能安装在炉尾，导致滚筒内焦油无法快速逸出而在炉内发生二次裂解，降低焦油质量以及产率。同时，采用热风加热时，热风通常从筒体的一段进入，另一端逸出，因此只能靠控制进口端温度为筒体提供热量，导致进口端温度过高或出口端温度过低，降低裂解效率。

因此，用于固体有机废弃物的裂解设备有待进一步改进。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出用于固体有机废弃物的裂解装置和裂解方法，采用该裂解装置和裂解方法可以显著降低能耗，同时可以提高焦油质量和产率。

根据本发明的一个方面，本发明提出了一种用于固体有机废弃物的裂解装置，根据本发明的实施例，该裂解装置包括：

裂解炉，所述裂解炉包括：

壳体，所述壳体水平设置且内部限定出裂解腔室，所述壳体的顶壁上设置有多个裂解油气出口，所述壳体的侧壁具有夹套，所述夹套具有热风进口和冷风出口，所述壳体的一端为进料端，另一端为出料端；

旋转轴，所述旋转轴水平设置在所述裂解腔室内，所述旋转轴上沿长度方向固定设置有多个抄板，所述旋转轴旋转带动所述抄板做周向运动；

密封进料器，所述密封进料器与所述壳体的进料端相连；

出料部，所述出料部与所述壳体的出料端相连，所述出料部的底壁上设置有出料口。

由此，本发明上述实施例的用于固体有机废弃物的裂解装置可以通过旋转轴旋转，同时带动旋转轴上的抄板旋转，从而实现物料的推进、搅拌和破碎。同时相比传统的回转炉避免了筒体的旋转，显著降低了能耗。另外，本发明的裂解装置通过在壳体上间隔设置多个裂解油气出口，可以有效实现裂解油气的及时逸出，便于后续快速冷却，进而显著提高油气质量。

另外，根据本发明上述实施例的用于固体有机废弃物的裂解装置还可以具有如下附加的技术特征：

在本发明的一些实施例中，所述多个裂解油气出口沿所述壳体的长度方向上间隔布置。

在本发明的一些实施例中，相邻两个所述裂解油气出口之间的距离为1.5-2.5米。

在本发明的一些实施例中，所述夹套内设置有隔板，所述隔板将所述夹套分隔成两个独立的子夹套，每个子夹套分别独立地具有所述热风进口和所述冷风出口。

在本发明的一些实施例中，所述热风进口设置在所述子夹套的上游端，所述冷风出口设置在所述子夹套的下游端。

在本发明的一些实施例中，所述抄板的末端与所述壳体内壁的距离为1-5mm。

在本发明的一些实施例中，所述多个抄板包括斜向抄板和正向抄板，所述斜向抄板朝向所述壳体的出料端倾斜设置，所述正向抄板垂直所述旋转轴设置。

在本发明的一些实施例中，所述正向抄板包括抄臂和抄手，所述抄臂上具有通孔，所述通孔沿所述抄臂的运动方向延伸，所述抄手包括多个且平行布置在所述抄臂上。

在本发明的一些实施例中，所述斜向抄板和所述正向抄板间隔设置。

在本发明的一些实施例中，所述密封进料器为推进式密封进料器或螺旋密封进料器。

根据本发明的第二方面，本发明还提出了一种利用前面实施例所述的解装置裂解固体有机废弃物的方法，根据本发明的实施例，该方法包括：

将固体有机废弃物通入所述裂解装置内，启动所述旋转轴带动所述多个抄板推动所述固体有机废弃物，同时进行搅拌和打散；

通过向所述夹套内通入热风，以便对所述裂解腔室进行加热，并使得所述固体有机废弃物发生裂解产生裂解气、焦油和裂解炭，使得所述裂解气和所述焦油由所述裂解油气出口溢出，所述裂解炭由所述出料口排出。

在本发明的一些实施例中，所述裂解腔室内的温度为400-700摄氏度。

附图说明

图1是根据本发明一个实施例的裂解装置的结构示意图。

图2是根据本发明另一个实施例的裂解方法的流程示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

根据本发明的一个方面，本发明提出了一种用于固体有机废弃物的裂解装置。下面参考图1对本发明具体实施例的裂解装置进行详细描述。

根据本发明的实施例，如图1所示，该裂解装置包括：

裂解炉100，所述裂解炉100包括：

壳体110，所述壳体110水平设置且内部限定出裂解腔室111，所述壳体110的一端为进料端112，另一端为出料端113，所述壳体110的顶壁上设置有多个裂解油气出口114，所述壳体110的侧壁具有夹套115，所述夹套115具有热风进口116和冷风出口117，

旋转轴120，所述旋转轴120水平设置在所述裂解腔室111内，所述旋转轴120上沿长度方向固定设置有多个抄板130，所述旋转轴旋转带动所述抄板做周向运动；

密封进料器200，所述密封进料器200与所述壳体110的进料端112相连；

出料部300，所述出料部300与所述壳体110的出料端113相连，所述出料部300的底壁上设置有出料口310。

由此，本发明上述实施例的用于固体有机废弃物的裂解装置可以通过旋转轴旋转，同时带动旋转轴上的抄板旋转，从而实现物料的推进、搅拌和破碎。同时相比传统的回转炉避免了筒体的旋转，显著降低了能耗。另外，本发明的裂解装置通过在壳体上间隔设置多个裂解油气出口，可以有效实现裂解油气的及时逸出，便于后续快速冷却，进而显著提高油气质量。

下面对本发明具体实施例的裂解装置进行详细描述：

根据本发明的具体实施例，裂解装置中裂解炉100包括：壳体110和旋转轴120，其中，壳体110水平设置且内部限定出裂解腔室111，所述壳体110的一端为进料端112，另一端为出料端113，所述壳体110的顶壁上设置有多个裂解油气出口114，所述壳体110的侧壁具有夹套115，所述夹套115具有热风进口116和冷风出口117；旋转轴120水平设置在所述裂解腔室111内，所述旋转轴120上沿长度方向固定设置有多个抄板130，所述旋转轴旋转带动所述抄板做周向运动。

因此本发明裂解装置的核心部分裂解炉100中，首先，壳体110是固定不动的，而设置在裂解腔室111内的旋转轴120是旋转的，且旋转轴120上设置的多个抄板可以随着旋转轴120的旋转而做周向运动，进而对物料起到搅拌和打碎的作用。因此，本发明实施例的裂解装置相比传统的回转炉避免了筒体的旋转，进而可以显著降低能耗。其次，在壳体110的顶壁上设置有多个裂解油气出口114，由此可以使得固体有机废弃物裂解产生的裂解油气可以得到及时排出，进而避免在裂解炉100内发生二次裂解，降低焦油质量和产率。

根据本发明的具体实施例，上述多个裂解油气出口114沿所述壳体110的长度方向上间隔布置。由此可以使得固体有机废弃物在裂解的全过程产生的裂解油气均可得到及时排出，进而显著提高加油质量和产率。

具体地，上述多个裂解油气出口114相邻两个裂解油气出口之间的距离可以为1.5-2.5米。由此可以保证裂解油气得到及时排出的同时，不会造成裂解炉内热量的损失。

根据本发明的具体实施例，上述裂解油气出口114外接间冷设备(未示出)，进而将逸出的裂解油气快速冷凝，避免焦油的进一步裂解，同时避免焦油在炉外管道内的凝结，造成管路堵塞。

根据本发明的实施例，裂解炉100内裂解的热源来自于壳体的夹套，通过向夹套内通入热风实现裂解腔室111内温度的控制。发明人发现，传统的热风夹套式的加热方式多存在进口端温度过高或出口端温度过低的现象，进而无法保证整个裂解过程中裂解温度的需求，裂解效率无法得到提高。

为此，根据本发明实施例裂解装置，通过在壳体的夹套115内设置有隔板118，所述隔板130将所述夹套115分隔成两个独立的子夹套，每个子夹套分别独立地具有所述热风进口和所述冷风出口。由此通过对夹套进行分段供热，即将环腔分割为两部分，并分别配置燃烧器，实现中间热量补偿，避免通体末端温度过低，裂解不完全。另外，分段分区加热后可分别控温，从而降低传统设备入口端的温度，降低设备材质的要求，降低设备投资。因此，通过对壳体夹套进行改进，可以显著提高固体有机废弃物的裂解效率。

根据本发明的具体实施例，上述热风进口设置在子夹套的上游端，冷风出口设置在子夹套的下游端。另外，在夹套的外层壳体的内壁上可以设置保温层，进而减少壳体散热，对裂解炉100进行保温，降低能耗。

根据本发明的具体实施例，上述两个子夹套可以分别配置一套热风炉，热风炉包括燃烧器和二燃室；燃料配一次风在燃烧器内燃烧后进入二燃室，与裂解气混合并配二次风进一步燃烧产生高温热风；高温热风与干化系统产生的冷风进行配风后作为干馏热风。

根据本发明的具体实施例，裂解炉100内设置有旋转轴120，旋转轴120上沿长度方向固定设置有多个抄板130，旋转轴120旋转带动抄板130做周向运动，实现固体有机废弃物的搅拌、打碎。上述抄板130可以由钢板制成，在裂解过程中，抄板也会被加热成高温钢板。因此，物料经打散后落到抄板上再次被加热，进一步增大加热速率。

根据本发明的具体实施例，旋转轴120上设置的多个抄板的末端距离壳体110内壁的距离为1-5mm，以尽可能的保证物料被抄起，增大换热面积。

根据本发明的具体实施例，如图1所示，上述多个抄板130包括斜向抄板131和正向抄板132，所述斜向抄板131的抄手朝向所述壳体110的出料端113倾斜设置，正向抄板132垂直旋转轴120设置。通过设置斜向抄板131可以达到搅拌和打碎固体有机废弃物的同时，可以推进固体有机废弃物向出料端移动。

根据本发明的具体实施例，上述正向抄板132包括抄臂133和抄手134，所述抄臂133上具有通孔135，所述通孔135沿所述抄臂133的运动方向延伸，所述抄手134包括多个且平行布置在所述抄臂133上。斜向抄板131的作用是推动物料向出料口流动，正向抄板132上抄手的作用是将物料抄起并不断打散，不断更换换热面积，提高换热效率。而正向抄板132的抄臂133上设置的通孔135可以帮助搅拌，提高搅拌效率。

根据本发明的具体实施例，上述斜向抄板和正向抄板可以间隔设置。如图1所示，可以设置为每两个斜向抄板之间设置一个正向抄板。因此，通过旋转旋转轴120带动斜向抄板和正向抄板运转，进而可以有效地推进物料进并不断的打散物料，提高传热效率。另外，相邻两个抄板的延伸方向不同，具体可以为相邻两个抄板在旋转轴长度方向上的投影不重合。由此可以进一步提高搅拌效率。更具地，所有抄板在旋转轴长度方向上的投影中，相邻两个投影的夹角为30-90度。

根据本发明的具体实施例，所述斜向抄板131的长度为所述壳体内径的1/3-2/3，所述正向抄板的抄臂的长度为所述壳体内径的1/3-2/3，所述正向抄板的抄手末端离内筒壁的距离为1-5mm，所述抄臂上抄手的数量为4-6个，以保证物料尽可能的被抄起打散，增大受热面积，并避免刮蹭。

根据本发明的具体实施例，连接裂解炉100的进料端112的密封进料器可以根据物料的特性选择推进式密封进料器或螺旋密封进料器。

根据本发明的第二方面，本发明还提出了一种利用前面实施例所述的解装置裂解固体有机废弃物的方法，根据本发明的实施例，该方法包括：将固体有机废弃物通入上述实施例的裂解装置内，启动旋转轴带动所述多个抄板推动所述固体有机废弃物，同时进行搅拌和打散；通过向所述夹套内通入热风，以便对所述裂解腔室进行加热，并使得所述固体有机废弃物发生裂解产生裂解气、焦油和裂解炭，使得所述裂解气由所述裂解油气出口溢出，所述焦油和裂解炭由所述出料口排出。由此，通过采用本发明上述实施例的裂解方法可以显著节省能耗，提高焦油质量和产率。

根据本发明的具体实施例，首先，固体有机废弃物可以包括污泥、垃圾筛上物、油泥、废旧轮胎、废塑料、农林废物物、沼渣等富含有机质的固体废弃物。固体废弃物在裂解前需要进行干燥处理，以使得含水率低于30质量％。

其次，固体有机废弃物进入裂解炉后随旋转轴的旋转以及旋转轴连接抄板的推动下不断前进，完成裂解，产生裂解气、焦油和裂解炭。

根据本发明的具体实施例，所述裂解温度通过夹套两端热风温度控制。如图2所示，进料端热风进口温度为600-700℃；所述中间段热风进口温度为700-800℃；所述对应出口热风温度分别为250-300℃和300-400℃。由此可以保证裂解炉内裂解温度的均匀分布，提高裂解效率。根据本发明的具体示例，所述裂解腔室内的温度为400-700摄氏度。由此可以有效地满足固体有机废弃物裂解所需温度。

根据本发明的具体实施例，可通过控制旋转轴旋转速率，控制物料在筒体内的旋转时间，具体可以为45-90min。

根据本发明的具体实施例，如图2所示，裂解产生的裂解油气出裂解炉快速冷却后可以进入油气净化分离系统，获得高附加值的油品和裂解气；裂解气作为替代燃料进入燃烧器燃烧，进而为裂解炉提供热风；裂解炭经出料口可以进入带有冷却夹套的螺旋出料机，冷却后进入炭仓储存。

本发明提出的用于固体有机废弃物的裂解装置和裂解方法，可以有效实现裂解炉内油气的分段逸出，快速冷却，为固体有机废弃物裂解制油提供一种高效的裂解设备和方法。另外，该裂解装置和裂解方法还具有以下有益效果：

(1)油品质量高：通过设置多段取样口，实现油气的快速逸出和冷凝，减少焦油在炉体内的停留时间，避免焦油的进一步裂解，同时避免焦油在炉外管道内的凝结，造成管路堵塞；

(2)温度控制合理：通过将裂解炉的热风通道分为两段，并采取中间加入高温热风的方式，实现中间补热，确保物料在裂解炉内保持相对恒定的温度，直至完全裂解；

(3)时间控制准确：可通过控制旋转轴旋转速率，控制物料在筒体内的旋转时间；

(4)热效率高：旋转轴上设置不同类型的抄板，物料在前进过程中不断被打碎，同时接受来自筒体热传导或辐射加热以及高温抄板的直接接触加热；

(5)设备材质要求低：分段加热后可分别控温，从而降低传统设备入口端的温度，降低设备材质的要求，降低设备投资。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种用于固体有机废弃物的裂解装置，其特征在于，包括：

裂解炉，所述裂解炉包括：

壳体，所述壳体水平设置且内部限定出裂解腔室，所述壳体的顶壁上设置有多个裂解油气出口，所述壳体的侧壁具有夹套，所述夹套具有热风进口和冷风出口，所述壳体的一端为进料端，另一端为出料端；

旋转轴，所述旋转轴水平设置在所述裂解腔室内，所述旋转轴上沿长度方向固定设置有多个抄板，所述旋转轴旋转带动所述抄板做周向运动；

密封进料器，所述密封进料器与所述壳体的进料端相连；

出料部，所述出料部与所述壳体的出料端相连，所述出料部的底壁上设置有出料口。

2.根据权利要求1所述的裂解装置，其特征在于，所述多个裂解油气出口沿所述壳体的长度方向上间隔布置，

任选地，相邻两个所述裂解油气出口之间的距离为1.5-2.5米。

3.根据权利要求2所述的裂解装置，其特征在于，所述夹套内设置有隔板，所述隔板将所述夹套分隔成两个独立的子夹套，每个子夹套分别独立地具有所述热风进口和所述冷风出口。

4.根据权利要求3所述的裂解装置，其特征在于，所述热风进口设置在所述子夹套的上游端，所述冷风出口设置在所述子夹套的下游端。

5.根据权利要求1所述的裂解装置，其特征在于，所述抄板的末端与所述壳体内壁的距离为1-5mm。

6.根据权利要求5所述的裂解装置，其特征在于，所述多个抄板包括斜向抄板和正向抄板，所述斜向抄板朝向所述壳体的出料端倾斜设置，所述正向抄板垂直所述旋转轴设置。

7.根据权利要求6所述的裂解装置，其特征在于，所述正向抄板包括抄臂和抄手，所述抄臂上具有通孔，所述通孔沿所述抄臂的运动方向延伸，所述抄手包括多个且平行布置在所述抄臂上。

8.根据权利要求7所述的裂解装置，其特征在于，所述斜向抄板和所述正向抄板间隔设置，

任选地，所述密封进料器为推进式密封进料器或螺旋密封进料器。

9.一种利用权利要求1-8任一项所述裂解装置裂解固体有机废弃物的方法，其特征在于，包括：

将固体有机废弃物通入所述裂解装置内，启动所述旋转轴带动所述多个抄板推动所述固体有机废弃物，同时进行搅拌和打散；

通过向所述夹套内通入热风，以便对所述裂解腔室进行加热，并使得所述固体有机废弃物发生裂解产生裂解气、焦油和裂解炭，使得所述裂解气和所述焦油由所述裂解油气出口溢出，所述裂解炭由所述出料口排出。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述裂解腔室内的温度为400-700摄氏度。