CN109959011A - 一种气化物料加热的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种气化物料加热的方法和装置，具体涉及环境保护、化工及资源综合利用领域，气化物料受到两热源的加热，其一来自于穿流过待气化物料的热流体，直接接触加热；其二为流过设置于气化物料中的导热通道的热介质流，其不与气化物料直接接触，通过导热通道的间壁加热。本发明通过使物料受到双重热源的加热，有助于气化过程不用或少用辅助燃料添加，此方法简单高效，且投资低廉。

Description

一种气化物料加热的方法和装置

技术领域

本发明涉及环境保护、化工及资源综合利用领域，涉及一种气化物料加热的方法和装置。

背景技术

有机固态废弃物，包括生活垃圾、产业垃圾、农业废弃物、危险物料的处理处置一直都是敏感而棘手的问题，填埋和焚烧被大规模使用，目前为主流的处理方式。

填埋处理作为第一代固废处理技术，虽然存在处理费用低廉、处理手段不复杂等优势，但是其在无害化、减量化方面的弊端明显。填埋导致地下水体、土壤受到难以恢复的危害，滋生的臭气、蚊蝇等干扰周边居民生活，填埋场严重影响周边土地的利用和开发，其治理修复受到普遍关注，新填埋场的选址受到普遍抵制。

焚烧具有明显的减量化、无害化和资源化优势而得到普遍推广，但是依然存在许多问题，且日渐突出，主要表现在：焚烧厂排出的飞灰作为危险物料，处理成本高，且对于填埋场形成较大压力；焚烧过程产生的二噁英等污染物的危害受到普遍关注；面对日益严格的排放标准，焚烧法产生的污染问题明显突出，污染物超标时有发生；焚烧厂周边居民对于其排放的臭气以及其它污染和影响的容忍持续下降。由于焚烧法的弊端以及其它因素，居民对于焚烧厂的选址非常敏感，新建项目落地困难。

气化技术首先出现在煤化工行业，利用煤的气化生产化工原料，生产合成氨等，之后煤气化技术逐渐发展，广泛用于许多化工领域，也可以制取煤气、焦炭等，用于城市民用或工业。

气化热解技术显然可以较好的克服废物焚烧的弊端，其超低污染物排放等优势得到了业界的普遍重视。此外，通过气化处理，固态废弃物转化为H₂、CO等化工原料，可以较好实现资源化。废物气化后作为化工原料，或作为气态燃料，都有助于减少煤石油天然气等化石燃料的使用。

但是废弃有机物料普遍热值偏低，水分含量高，品质不高，导致气化过程难以顺利进行，为此人们加大物料的前处理过程投入，采用炉外加热器，加大物料预处理，等等。但是由于物料的复杂特性，这些措施投入较大而效果并不理想。也有人采用在物料中添加高热值燃料，或设置燃烧器向炉内添加热量，同样成本加大，增大了气化产物量，且降低了气化产物的质量。如此种种困难，使得固体废弃物的气化处理技术发展收到较大限制，困难重重。

发明内容

本发明旨在针对气化物料，克服其低热值等导致难以气化的问题，给出一种有效的加热和干燥的方法和装置，不用或少量添加辅助燃料，简单高效，且投资低廉。

在本发明专利的加热装置中，气化物料受到两方面的加热，其一来自穿流物料的高温热流体，直接接触加热；其二为流过设置于气化物料中的导热通道的热介质流，其不与气化物料直接接触，通过导热通道的间壁加热；物料与穿过其中的热介质流相对运动，同向、逆向、横向或其它；通过导热通道的间壁加热，热介质流在密闭通道内流动，通过通道外壁面对物料以对流、导热和辐射三种方式加热；实现此功能的装置为独立设备，或者为气化炉等设备的一部分。

间壁加热装置，由进口、出口、加热体三部分组成，加热体，其材质为金属、陶瓷或其它导热材料，为管式、板式等，热介质流通断面为圆、椭圆、矩形或其它多边形，断面不变或变化，也可以加装扩展受热面。

穿过物料的热气流，来自于物料的气化过程。

加热体中流过的热介质，为烟气、空气、N₂、H₂等，或其组合，或气固两相流、导热油、熔盐等，温度300-1800℃，或为含有氧化剂和还原剂的流体，氧化剂和还原剂在加热体中反应，放出热量。

气化物料为固体废物，如生活垃圾、农林废弃物、污水污泥、产业废弃物或危险废物；也可为可燃物，如煤炭、生物质等；或以上数种固体物料、燃料的混合。

气化过程的发生装置，为移动床、流化床或其它气化、热解或裂解装置，在其中固体物质全部或部分热解气化。

本发明的技术特点：

在本发明中，穿过物料的高温气流直接接触加热物料和流过敷设于物料中导热通道内的热介质非接触间接加热物料，使物料受到双重热源的加热，气化物料得到充分干燥、加热，有助于高水分、低热值气化物料的干燥、加热，促进物料气化过程的顺利实现，不用或少量添加辅助燃料；

本方法的实施装置简单高效，且投资低廉。

附图说明

图1为本发明的一种实施示意图。

图2为本发明的另一种实施示意图。

附图标记为：1出气口、2气化固体物料、3气化物料入口、4连接通道、5间壁加热装置入口、6间壁加热体、7间壁加热装置出口、8外壳、9保温材料、10耐火耐磨层、11气化发生装置(气化炉)、12气化发生区域、13加热装置、14加热区域。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明思想所拓展的实施例，以及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。

实施例1

如图1所示,气化固体物料从气化物料入口3处加入加热装置13，气化发生装置11中产生的热气流从连接通道4进入加热装置13，穿流气化固态物料2，实现对于物料的直接加热，最后从出气口1排出，同时，干燥、加热后的气化物料通过连接通道4进入气化发生装置11。

同时，300-1800℃的热介质，从间壁加热装置入口5进入，流过间壁加热体6，从间壁加热装置出口7导出，热介质在流动过程中，通过间壁加热体6的壁面，对气化物料间接加热。

实施例2

如图2所示，气化物料从气化物料入口3处加入气化炉12，由加热区域14，进入气化发生区域12。气化发生区域12产生的气化热气流穿过加热区域14，到该区域的气化物料2加热，然后由出气口1排出气化炉11。

同时热介质从间壁加热装置入口5进入，流过间壁加热体6，从间壁加热装置出口7导出，热介质在加热体6中通过间壁，对物料加热。

实施例N

在实施例1、2的图示中，穿流热气流与气化物料逆向流动，同时间接加热介质与物料为逆流传热，且间接加热装置为一组。显然不论间接加热装置为一组、二组、或多组，不论间接加热装置与物料为顺流或逆流、横流，也不论穿过物料的热气流与物料是逆向、同向或横向，都是本专利的实施例，都属于本专利的权利范围。

最后：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种对气化物料加热的方法和装置，其特征在于气化物料受到两热源的加热，其一来自于穿流过待气化物料的热流体，直接接触加热；其二为流过设置于气化物料中的导热通道的热介质流，其不与气化物料直接接触，通过导热通道的间壁加热。完成此功能的装置为独立设备，或是如气化炉等设备的一部分。

2.根据权利要求1所述的的间壁加热装置，其特征在于由入口、出口、加热体三部分组成，与气化物料为逆流、顺流、横流或混合交叉流，设置一组、两组或多组。

3.根据权利要求1和2所述的间壁加热装置中流过的热介质，其特征为气固两相流、熔盐、导热油、烟气、空气、H₂O、N₂、H₂等气体或其组合；该热介质也可能是含有氧化剂和还原剂的流体，在本加热装置中发生反应，放出热量，加热气化物料。

4.根据权利要求1和2所述的加热体，其特征在于为管式、板式或其它，热介质流通断面为圆、椭圆、矩形或其它多边形，断面不变或变化，或设有强化传热的措施，如肋片等。

5.根据权利要求1、2和4所述的加热体，其特征在于其材质为金属、陶瓷或其它具有导热性能的材料。

6.根据权利要求1、2、4和5所述的间壁加热装置之加热体，全部或部分置于待气化物料中，气化物料与全部或部分加热体的外壁面直接接触。

7.根据权利要求1所述的被干燥、加热的气化物料，其特征在于静止或定向移动，其与接触加热的穿过热介质接触，且有相对运动。

8.根据权利要求1所述的穿过气化物料的热流体，其特征在于热气流与物料接触，热流体在物料中穿过，来自于物料的气化发生装置或其它装置，其温度较高，对物料直接加热，温度一般在300-1800℃。

9.根据权利要求1和7所述的气化物料，其特征在于可以为固态可燃废弃物，如生活垃圾、农林废弃物、污水污泥、产业废弃物；也可为其它可燃物，如煤、炭、有机污泥、生物质等；或以上数种可燃物、废弃物的混合。

10.根据权利要求8所述的气化过程发生的装置，其特征在于为移动床、流化床或其它气化、热解或裂解装置，在其中固体物质全部或部分热解气化。