CN110285423A - 热解气体自焚烧加压推送有机固废热解方法 - Google Patents

Abstract

一种热解气体自焚烧的加压推送有机固废热分解方法，包括将有机固体废料输送到热解室首端内；加压推送：采用活塞式的加压装置将热解室的首端内的固体废料朝尾端方向压入；在活塞返程，向活塞与固体废料之间的间隙注入高压氮气，防止空气进入热解室；热解反应：物料在热解室内从首端到尾端的移动过程中被逐渐加温并热解；经过热解的物料从热解室的尾端的物料出口排出；热解室内部的热解气体从热解室排出，作为热解室的加热能源重复利用；低温气体后处理：加热装置对热解室加热后排放的低温气体送入到后处理系统处理。本发明的优点是：对有机废弃物热分解，对热解出的有机废气作为本装置的燃料，有效降低了能源的消耗，避免了二次污染。

Description

热解气体自焚烧加压推送有机固废热解方法

技术领域

本发明涉及一种热解气体自焚烧加压推送有机固废热解方法，主要用于对工业固体、半固体的有机废弃物进行安全可靠的无害化处理，将含水分的有机化合物、高分子化合物等热解分离后作为资源实现重新利用，并且利用热解气体自焚烧提供热能对有机固废进行热分解。

背景技术

现有的有机固体废弃物热分解的处理方法普遍是指加热升温使化合物分解的过程。高分子材料在热作用下也会产生热分解作用，烃类高分子热分解最终产物是碳和氢及低级的烃类和沥青等。有机废物具有热不稳定性，在有氧或缺氧的条件下使有机物受热分解成分子量较小的气态、液态、固态物质的性质，成为废物的热分解特性。不同的废物类型，不同的热分解反应条件，热解产物都有差异，含塑料、橡胶成分比例大的废物热解产物中含液态油较多，生活垃圾、污泥热解产物则比较少。热解过程产生的可燃气量大，特别是在温度较高的情况下，废物有机成分的50%以上都转化成气态产物，其热值很高。除少数供给热解过程所需的自用热量以外，大部分气体是有价值的可做为燃料或燃气。但是，存在的缺点是由于目前我国的废弃物管理法的相关规定：固体废弃物及处理后所产生的副产品仍属于废弃物的范畴，即必须按照废弃物管理的方法进行管理。如废弃物经过处理后的所产生的副产品如生成为其它的化学品则需要另行申请审批其它化学品生产制造的许可证。因此、利用热解方法处理固体废弃物的过程受到了现行法律法规的众多限制。

发明内容

本发明的目的就是提供一种热解气体自焚烧加压推送有机固废热解方法，以解决现有技术存在的上述问题。

本发明的技术方案是：一种热解气体自焚烧的加压推送有机固废热分解方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）物料输送：将有机固体废料输送到圆筒状的热解室首端的物料入口内；

（2）加压推送：采用活塞式的加压装置将热解室的首端内的固体废料朝尾端方向压入；在活塞返程，向活塞与固体废料之间的间隙注入高压氮气，防止空气进入热解室；

（3）热解反应：物料在热解室内从首端到尾端的移动过程中被逐渐加温并热解，热解室由加热装置加热，内部的最高温度为750-950℃；

（4）物料排出和热解排放气体的再利用：经过热解的物料从热解室的尾端的物料出口排出；热解室内部的热解气体从热解室排出，作为热解室的加热能源在线重复利用；

（5）低温气体后处理：加热装置对热解室加热后排放的低温气体送入到后处理系统处理达标后排放到大气。

所述有热解室包括烟气加热外套、加热内筒和装置外筒，加热内筒和装置外筒同轴设置；在该加热内筒和装置外筒的首端之间装有活塞式的加压装置的推料活塞；在该装置外筒的首端的上面和尾端的下面分别设有物料入口和物料出口，在该物料入口内装有送料螺旋机，在该加热内筒与装置外筒的尾部之间装有无轴出料螺旋机；在该物料入口和物料出口之间的装置外筒的外围设有烟气加热外套，在该烟气加热外套的首端设有用于与后处理系统连接的低温气体出口；在该烟气加热外套的外部设有多处进气口，并分别通过烟气管道与该加热内筒的首端连通；在该加热内筒的尾端装有以燃油或燃气为燃料的燃烧器；在该装置外筒的后半程设有多处热解气出口，并通过热解气管道与该加热内筒的尾端连接；在该装置外筒的首端推料活塞活动的范围内设有高压氮气入口，后者用于与高压氮气源连接。

所述的活塞式的加压装置包括活塞驱动装置和所述的推料活塞，该推料活塞的外端与活塞驱动装置连接，该活塞驱动装置至少为两个沿加热内筒圆周均布的两个油缸、气缸或电动推杆，油缸、气缸或电动推杆首端的活塞杆顶端通过连接机构与所述的推料活塞的首端连接。

在所述加热内筒的尾端与燃烧器之间装有混风室，在该混风室的尾端装有新风补气口；所述的热解气出口通过热解气管道与该混风室连接。

在所述的烟气管道上装有氧分析仪。

在所述的装置外筒与烟气加热外套之间设有螺旋形的导流板。

所述的加热内筒顶部通过多个内筒吊点吊装在装置外筒顶部。

所述的加热内筒和装置外筒为水平设置或首端略高与尾端。

所述的进气口间隔设置多个，在每一进气口上装有阀门，根据实测加热内筒烟气的温度及加工要求，选择烟气管道通过不同的进气口进入装置外筒，保证对物料加热的温度符合要求。

本发明的优点是：有机废弃物热分解过程是在一个密闭、无氧的空间内对碳、水、有机化合物、高分子化合物等完全分解回收，能够对工业有机废弃物进行安全可靠的无害化处理，并对经过处理的炭素材料经分选后可以得到重新利用；在热分解过程中对废弃物中所热解出的烃类、油类及高分子化合物等转化成气态产物的同时回用于本发明的燃烧系统，直接进行热源的补充使用，既有效降低了能源的消耗，又实现了热解过程不排放有机气体或液体。具有结构简单、体积小、易维护等多项优点。

附图说明

图1是本发明的工艺流程图；

图2是本发明采用的分解装置实施例的轴向结构示意图；

图3是图2中部的横截面示意图。

附图标记说明：

1、（高温燃烧）烟气管道，2、连接机构，3、油缸，4、物料入口，5、低温气体出口（往后处理系统），6、烟气加热外套，7、导流板，8、加热内筒，9、进气口，10、新风补气口，11、燃烧器，12、混风室，13、物料出口，14、热解气出口，15、推料活塞，16、氧分析仪，17、送料螺旋机，18、无轴出料螺旋机，19、高压氮气入口，20、装置外筒，21、内筒吊点，22、热解气管道，23、（新风）流量控制阀门。

具体实施方式

参见图1，本发明一种热解气体自焚烧的加压推送有机固废热分解方法，包括以下步骤：

（1）物料输送：将有机固体废料输送到圆筒状的热解室首端的物料入口内；

（2）加压推送：采用活塞式的加压装置将热解室的首端内的固体废料朝尾端方向压入；在活塞返程，向活塞与固体废料之间的间隙注入高压氮气，防止空气进入热解室；

（3）热解反应：物料在热解室内从首端到尾端的移动过程中被逐渐加温并热解，热解室由加热装置加热，热解室的首端（物料入口一端）的温度最低，热解室尾端附件的温度最高，该区域的最高温度为750-950℃；

（4）物料排出和热解排放气体的再利用：经过热解的物料从热解室的尾端的物料出口排出；热解室内部的热解气体从热解室排出，作为热解室的加热能源重复利用。

低温气体后处理：加热装置对热解室加热后排放的低温气体送入到后处理系统处理达标后排放到大气。

参见图2和图3，实施本发明上述方法的装置，包括烟气加热外套6、加热内筒8和装置外筒20，加热内筒8和装置外筒20同轴设置（加热内筒8顶部通过多个内筒吊点21吊装在装置外筒20顶部）；在所述的装置外筒20与烟气加热外套6之间设有螺旋形的导流板7。在该加热内筒8和装置外筒20的首端之间装有推料活塞15，该推料活塞15的外端与活塞驱动装置连接；在该装置外筒20的首端的上面和尾端的下面分别设有物料入口4和物料出口13，在该物料入口4内装有送料螺旋机17，在该加热内筒8与装置外筒20的尾部之间装有无轴出料螺旋机18；在该物料入口4和物料出口13之间的装置外筒20的外围设有烟气加热外套6，在该烟气加热外套6的首端设有用于与后处理系统连接的低温气体出口5；在该烟气加热外套6的尾部设有进气口9，并分别通过烟气管道1与该加热内筒8的首端连通；在所述的加热内筒8的尾端与燃烧器11之间装有混风室12，在该混风室12的尾端装有新风补气口10。在该装置外筒20后半程（即图1中的右半部）设有多处热解气出口14，并通过热解气管道22与该加热内筒8尾端的混风室12连接；在该装置外筒20的首端推料活塞15活动的范围内设有高压氮气入口19，使用时与高压氮气源连接。

所述的活塞驱动装置至少为两个沿加热内筒8圆周均布的两个油缸3，油缸3首端的活塞杆顶端通过连接机构2与所述的推料活塞15的首端连接。

在所述的烟气管道1上（与加热内筒8首端的相邻处）装有氧分析仪16。

本发明热解气体自焚烧的加压推送有机固废热分解装置的工作原理为：有机固废（有机固体废料）的水分蒸发、中温干化、高温碳化等热解处理均在水平方向（或稍有倾斜）的不转动、直径不同的装置外筒20与内加热筒8之间（即热解室）进行。处理过程主要包括：

被处理物料（以下简称“物料”）的推送和出料：物料通过送料螺旋机17从物料入口4送入装置外筒20的首端内，然后利用推料活塞15将物料向尾端加压推送，为了防止推料活塞15在返程时产生的负压造成空气进入热解室，在推料活塞15返程时从高压氮气入口19向热解室内注入高压氮气，以弥补推料活塞15返程产生的空间。高压氮气入口19可设多处，在装置开始预热时即用氮气把热解室填满，以确保热解室高温运行时的无氧状态。

物料移动到尾端的物料已经热解完成，在无轴出料螺旋机18的推动下从物料出口13排出，完成热解处理。

热解室的加热：装置外筒20的外侧与烟气加热外套6之间的夹层为外加热路径，内加热筒8内的中心孔通过由燃烧器11（燃料可采用燃油、天然气、热解气或瓦斯等）产生的热源进行内加热。内加热的热源一部分来自燃烧器11，燃烧器11产生的高温烟气从内加热筒8内从尾端向首端流动，实现热解室的内加热。烟气从内加热筒8首端排出，并经过烟气管道1和多个进气口9进入烟气加热外套6的尾部内，烟气沿着导流板7从尾部向首部流动，从外侧对装置外筒20（热解室）外加热，导流板7的作用是延迟烟气的流动时间，使加热更均匀。烟气将其热量传递给装置外筒20后，最后低温的烟气从低温气体出口5排出。低温气体出口5,也是低温段水分蒸发的出口，由于热解室低温段（靠近首端的部分）水蒸气中会携带少量的有机挥发性气体，需将低温段的水蒸气体引入气体后处理系统进行碱洗净化后达标排放。通过内加热筒8和装置外筒20的热传导，对热解室内行进运动中有机废弃物进行连续式加热，并对含水的有机废弃物中呈混入状态的有机化合物、高分子化合物进行热分解处理，得到炭素材料，从物料出口13排出。

热解气的利用：物料在热解室内的热解反应产生的热解气从装置外筒20尾部的热解气出口14排出，并经过热解气管道22送入热解室的尾端，作为补充热源混合燃烧，利用热解气的自焚烧对为装置提供混合热能。装置配备了至少一个氧分析仪16,实时监控高温烟气中的氧气含量，保证热解气体在高温状态下燃烧充分。如果检测的氧含量过高或过低，可通过调节新风补气口10（其外端安装流量控制阀门23，必要时还可安装风机。未图示），根据氧含量的实际检测值与设定值的差异进行自动调节。

本发明热解室的温压调整控制：对行进运动中物料（污泥）进行连续式热传导、热分解过程中的温度进行在线监测并对热解室内的温度、压力及氧含量实时调整，并且通过利用注入氮气使热解腔内保持无氧状态；其物料进出口带有密封装置，防止炉气外泄。

本发明的低温气体后处理系统，采用常规的处理方法，如利用废气碱洗的方法，对有机废物热分解气燃烧烟气中的可能含有的酸性气体如HCL、SO₂、NOx等 进行碱洗净化后达标排放。

Claims (9)

1.一种热解气体自焚烧的加压推送有机固废热分解方法，其特征在于，包括以下步骤：

物料输送：将有机固体废料输送到圆筒状的热解室首端的物料入口内；

加压推送：采用活塞式的加压装置将热解室的首端内的固体废料朝尾端方向压入；在活塞返程，向活塞与固体废料之间的间隙注入高压氮气，防止空气进入热解室；

热解反应：物料在热解室内从首端到尾端的移动过程中被逐渐加温并热解，热解室由加热装置加热，热解室内的最高温度为750-950℃；

物料排出和热解排放气体的再利用：经过热解的物料从热解室的尾端的物料出口排出；热解室内部的热解气体从热解室排出，作为热解室的加热能源重复利用；

低温气体后处理：加热装置对热解室间接加热后排放的低温气体送入到后处理系统处理达标后排放到大气。

2.如权利要求1所述的热解气体自焚烧的加压推送有机固废热分解方法，其特征在于，所述有热解室包括烟气加热外套（6）、加热内筒（8）和装置外筒（20），加热内筒（8）和装置外筒（20）同轴设置；在该加热内筒（8）和装置外筒（20）的首端之间装有活塞式的加压装置的推料活塞（15）；在该装置外筒（20）的首端的上面和尾端的下面分别设有物料入口（4）和物料出口（13），在该物料入口（4）内装有送料螺旋机（17），在该加热内筒（8）与装置外筒（20）的尾部之间装有无轴出料螺旋机（18）；在该物料入口（4）和物料出口（13）之间的装置外筒（20）的外围设有烟气加热外套（6），在该烟气加热外套（6）的首端设有用于与后处理系统连接的低温气体出口（5）；在该烟气加热外套（6）的外部设有多处进气口（9），并分别通过烟气管道（1）与该加热内筒（8）的首端连通；在该加热内筒（8）的尾端装有以燃油或燃气为燃料的燃烧器（11）；在该装置外筒（20）后半程设有多处热解气出口（14），并通过热解气管道（22）与该加热内筒（8）的尾端连接；在该装置外筒（20）的首端推料活塞（15）活动的范围内设有高压氮气入口（19），后者用于与高压氮气源连接。

3.如权利要求2所述的热解气体自焚烧的加压推送有机固废热分解方法，所述的活塞式的加压装置包括活塞驱动装置和所述的推料活塞（15），该推料活塞（15）的外端与活塞驱动装置连接，该活塞驱动装置至少为两个沿加热内筒（8）圆周均布的两个油缸、气缸或电动推杆（3），油缸、气缸或电动推杆（3）首端的活塞杆顶端通过连接机构（2）与所述的推料活塞（15）的首端连接。

4.如权利要求2所述的热解气体自焚烧的加压推送有机固废热分解方法，在所述加热内筒（8）的尾端与燃烧器（11）之间装有混风室（12），在该混风室（12）的尾端装有新风补气口（10）；所述的热解气出口（14）通过热解气管道（22）与该混风室（12）连接。

5.如权利要求2所述的热解气体自焚烧的加压推送有机固废热分解方法，其特征在于，在所述的烟气管道（1）上装有氧分析仪（16）。

6.如权利要求2所述的热解气体自焚烧的加压推送有机固废热分解方法，其特征在于，在所述的装置外筒（20）与烟气加热外套（6）之间设有螺旋形的导流板（7）。

7.如权利要求2所述的热解气体自焚烧的加压推送有机固废热分解方法，其特征在于，所述的加热内筒（8）顶部通过多个内筒吊点（21）吊装在装置外筒（20）顶部。

8.如权利要求2所述的热解气体自焚烧的加压推送有机固废热分解方法，其特征在于，所述的加热内筒（8）和装置外筒（20）为水平设置或首端略高与尾端。

9.如权利要求1所述的热解气体自焚烧的加压推送有机固废热分解方法，其特征在于，所述的进气口（9）间隔设置多个，在每一进气口上装有阀门，根据实测加热内筒（8）烟气的温度及加工要求，选择烟气管道（1）通过不同的进气口（9）进入装置外筒（20），保证对物料加热的温度符合要求。