CN111205893A - 一种基于立式固定床的汽车拆解废物热解气化装置和方法 - Google Patents

一种基于立式固定床的汽车拆解废物热解气化装置和方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种基于立式固定床反应器的汽车拆解废物热解气化的装置和方法，热解气化装置包括螺旋进料机、减速搅拌机、平料搅拌机、热解气化炉、出灰炉排装置、出灰搅拌机等主要部件。利用该装置对汽车拆解废物进行热解气化处理的方法如下：预处理过后的物料由送料机传送至进料口，经过螺旋进料机送入热解气化炉中在中高温条件下反应；固体残渣中的半焦或焦炭与气化介质中的氧气发生氧化还原反应；合成气从物料反应层穿过旋转炉排再从位于炉体下半部分中间侧边的区域进入管道，由风机抽入到后续净化单元；炉渣通过出灰炉排装置向下排出，掉入炉体下半部分的炉渣收集区域。本发明能够提高汽车拆解废物处理效率，并实现高效资源化综合利用。

Description

一种基于立式固定床的汽车拆解废物热解气化装置和方法
技术领域
本发明属于环境保护技术领域，涉及汽车拆解废物资源化处理，特别涉及一种基于立式固定床的汽车拆解废物热解气化装置和方法。
背景技术
随着机动车保有量的逐年增加，报废汽车拆解废物的资源化处置引起了社会的广泛关注。报废汽车的处理流程包括回收、拆解、破碎、再制造四个核心过程，对于拆解下来的可回收利用的配件直接进行回收再制造利用，而对于破碎残余物中不能回收利用的可燃有机废物则需要考虑进行资源化处理。
拆解汽车破碎残余物中的可燃有机物即汽车拆解废物的处理方式与固体废弃物的处理技术比较相似，有传统的卫生填埋、焚烧等大规模集中化的传统处理方式，也有热解、气化等小规模分布式的热化学处理方式。无论是传统处理还是热化学处理，最终的目的都是将汽车拆解废物转化成能源产品或者热量。汽车拆解废物具有高挥发分含量、高热值等特点，是一种较为理想的热化学处理原料。
汽车拆解废物热解气化是指原料经过预处理之后在热解气化炉中经过干燥、热解、氧化、还原、重整等过程，将拆解废物中的大分子聚合物裂解生成小分子化合物，进一步获得含氢气、甲烷、一氧化碳的合成气，再对产出的合成气进行净化等处理得到热解较高的可燃合成气。
目前应用在固体废弃物或生物质燃料的热解气化炉主要有流化床反应器和固定床反应器。流化床反应器结构复杂、操作复杂、运行成本高等缺陷，且对于原料的粒径、物性等要求较高，在汽车拆解废物处理中的应用较少。相比之下，固定床反应器具备操作简单、反混小、投资成本低等特点，适合应用于小规模的汽车拆解废物热解气化。
固定床热解气化炉由一个容纳反应物料的炉膛和承托反应物料层的炉排或炉栅。固定床中的物料都要经过加热干燥、热解和氧化还原过程，最后生成可燃的合成气混合物。固定床热解气化炉已经成为传统型的热解气化处理装置，其中比较常见的是上吸式固定床和下吸式固定床，区别在于气化剂进出反应炉膛的方式。上吸式固定床反应器的热效率高、操作简单，但是热解过程中会产生较多的焦油，影响设备的正常的运行；下吸式固定床能够很好地解决焦油的问题，但合成气热值相较于上吸式固定床略低。
发明内容
为了解决上述现有技术热解气化过程中存在的焦油等问题，提高合成气的热值，本发明的目的在于提供一种基于立式固定床的汽车拆解废物热解气化装置和方法，利用该装置在中温条件下制备合成气，以用于后续合成气的深度利用，在无害化、减量化处理汽车拆解废物的同时，充分对其资源化利用。该装置和方法不仅适用于汽车拆解废物，也适用于其它高热值有机固废。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种基于立式固定床的汽车拆解废物热解气化装置，包括热解气化炉炉体8，热解气化炉炉体8底部设置出灰搅拌机13和出灰抽气口14，热解气化炉炉体8内设有热解气化室9和无底的集灰室12，并在侧面设置连接抽风机的气体出口11，气体出口11与集灰室12的底部连通，与气体出口11连接的抽风机抽风在集灰室12中形成负压区域；集灰室12位于热解气化室9的下方，二者之间以出灰炉排装置10分隔，由热解气化室9产生的合成气同灰渣一起通过出灰炉排装置10落入集灰室12，灰渣从底部通过出灰搅拌机13由出灰抽气口14排出，合成气则由抽风机通过气体出口11抽出。
所述热解气化室9为上阔下窄的形状，内置平料搅拌机7，顶部与螺旋进料机2连接，平料搅拌机7通过搅拌减速机3连接平料搅拌电机。
所述热解气化炉炉体8顶部设置有抽气口4、检修口5和视镜观察口6，底部以热解气化炉支架16支撑，出灰搅拌机13通过出灰减速机15连接出灰搅拌电机。
所述出灰炉排装置10包括多个平行的单轴体101，每个单轴体101上设置有炉排块102，各单轴体101通过传动机构连接电机103。
所述集灰室12为上阔下窄的形状，其侧壁与热解气化炉炉体8底部的侧壁平行，气体出口11开在热解气化炉炉体8底部的侧壁的上部位置。
所述热解气化炉炉体8以出灰炉排装置10为分界线，上半部分具有三套冷却循环系统，用于降低反应炉体材料的温度，分别为炉体水冷壁、热解气化炉排中心管路的水冷系统和炉排外廓的水冷系统。
本发明还提供了利用所述基于立式固定床的汽车拆解废物热解气化装置的汽车拆解废物热解气化方法，将经过预处理过后的汽车拆解废物经过螺旋进料机2送入热解气化炉中，同时炉体顶部的抽气口4向热解气化室9中抽送空气，当热解气化室9的温度被加热至600℃以上时，汽车拆解废物进入热解气化过程，生成气体、焦油和固体残渣，焦油在热解气化室9底部继续发生热裂解反应，生成小分子的气体产物，固体残渣中的半焦或焦炭与气化介质中的氧气发生氧化还原反应；
在抽风机的作用下集灰室12形成负压区域，随着反应温度的升高，反应生成的合成气在空气的携带作用下并流向下，与灰渣一起通过出灰炉排装置10落入集灰室12，灰渣因重力作用落入底部，经由炉体底部的出灰搅拌机13掉入炉渣收集区域，进行统一收集，合成气通过搅拌机由出灰口14排出，合成气通过气体出口11由抽风机抽入到后续净化单元。
相比传统有机固废处理方式，本发明的有益效果是：
热解气化能够实现低污染和高能源化处置汽车拆解废物；利用立式固定床反应器操作简单、易于控制、投资成本低等优势，在中高温条件下进行热解气化能够获得高热值合成气；热解气化生成的合成气能够作为后续工艺的原料气应用，可实现下游产品多元化利用。
附图说明
图1为本发明的汽车拆解废物热解气化装置的结构示意图。
图中包括：1、进料口，2、螺旋进料机，3、搅拌减速机，4、抽气口，5、检修口，6、视镜观察口，7、平料搅拌机，8、热解气化炉炉体，9、热解气化室，10、出灰炉排装置，11、气体出口，12、集灰室，13、出灰搅拌机，14、出灰抽气口，15、出灰减速机，16、热解气化炉支架。
图2为本发明出灰炉排装置的俯视图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例详细说明本发明的实施方式。
如图1所示，一种基于立式固定床的汽车拆解废物热解气化装置，包括热解气化炉炉体8，热解气化炉炉体8以热解气化炉支架16支撑，底部设置出灰搅拌机13和出灰抽气口14，出灰搅拌机13通过出灰减速机15连接出灰搅拌电机，顶部中心设置有抽气口4，顶部左右两侧分别设有视镜观察口6和检修口5。
热解气化炉炉体8内设有热解气化室9和无底的集灰室12，并在侧面设置连接抽风机的气体出口11。
热解气化室9为上阔下窄的形状，内置平料搅拌机7，顶部与热解气化炉炉体8前端的螺旋进料机2连接，平料搅拌机7通过搅拌减速机3连接平料搅拌电机，减速搅拌机3也位于热解气化炉炉体8的顶部中心。
集灰室12也为上阔下窄的形状，其侧壁与热解气化炉炉体8底部的侧壁平行，气体出口11开在热解气化炉炉体8底部的侧壁的上部位置，即气体出口11与集灰室12的底部是连通的，但位置高于集灰室12的底部。
集灰室12位于热解气化室9的下方(最好是正下方)，二者之间以出灰炉排装置10分隔，参考图2，出灰炉排装置10包括多个平行的单轴体101，每个单轴体101上设置有炉排块102，各单轴体101通过传动机构连接电机103，在电机103动力的作用下转动将灰渣随同气体带入集灰室12。
热解气化炉炉体8以出灰炉排装置10为分界线，上半部分具有三套冷却循环系统，用于降低反应炉体材料的温度，分别为炉体水冷壁、热解气化炉排中心管路的水冷系统和炉排外廓的水冷系统。
在上述结构的基础上，本发明汽车拆解废物热解气化方法过程如下：
经过预处理过后的汽车拆解废物由送料机传送至进料口1，经过螺旋进料机2送入热解气化炉中，同时炉体顶部的抽气口4往热解气化室9中抽送空气。当热解气化室9的温度被加热至600℃以上时，汽车拆解废物开始进入热解气化过程，生成气体、焦油和固体残渣，焦油在热解气化室9底部继续发生热裂解反应，生成小分子的气体产物，固体残渣中的半焦或焦炭与气化介质中的氧气发生氧化还原反应。
随着反应温度的升高，一系列反应生成的合成气在空气的携带作用下并流向下，可燃的合成气可燃的合成气从物料反应层穿过出灰炉排装置10进入集灰室12的负压区域，再从位于炉体下半部分中间侧边的区域进入气体出口11，由风机抽入到后续净化单元。固态灰渣经由出灰炉排装置10向下排出进入到集灰室12，固态灰渣经由炉体底部的出灰搅拌机13和出灰减速机15掉入炉渣收集区域，进行统一收集，该区域装有旋转刮板机进一步让炉渣落入炉体下部的液封水冷区进行降温，再通过刮板收集到运送车中，统一运往专门区域进行堆放。
综上，本发明能够提高汽车拆解废物热处理效率，实现汽车拆解废物的高效资源化综合利用，为类似的可燃固体废弃物的资源化处理提供装置和方法。

Claims (7)

1.一种基于立式固定床的汽车拆解废物热解气化装置，包括热解气化炉炉体(8)，热解气化炉炉体(8)底部设置出灰搅拌机(13)和出灰抽气口(14)，其特征在于，热解气化炉炉体(8)内设有热解气化室(9)和无底的集灰室(12)，并在侧面设置连接抽风机的气体出口(11)，气体出口(11)与集灰室(12)的底部连通，与气体出口(11)连接的抽风机抽风在集灰室(12)中形成负压区域；集灰室(12)位于热解气化室(9)的下方，二者之间以出灰炉排装置(10)分隔，由热解气化室(9)产生的合成气同灰渣一起通过出灰炉排装置(10)落入集灰室(12)，灰渣从底部通过出灰搅拌机(13)由出灰抽气口(14)排出，合成气则由抽风机通过气体出口(11)抽出。
2.根据权利要求1所述基于立式固定床的汽车拆解废物热解气化装置，其特征在于，所述热解气化室(9)为上阔下窄的形状，内置平料搅拌机(7)，顶部与螺旋进料机(2)连接，平料搅拌机(7)通过搅拌减速机(3)连接平料搅拌电机。
3.根据权利要求1所述基于立式固定床的汽车拆解废物热解气化装置，其特征在于，所述热解气化炉炉体(8)顶部设置有抽气口(4)、检修口(5)和视镜观察口(6)，底部以热解气化炉支架(16)支撑，出灰搅拌机(13)通过出灰减速机(15)连接出灰搅拌电机。
4.根据权利要求1所述基于立式固定床的汽车拆解废物热解气化装置，其特征在于，所述出灰炉排装置(10)包括多个平行的单轴体(101)，每个单轴体(101)上设置有炉排块(102)，各单轴体(101)通过传动机构连接电机(103)。
5.根据权利要求1所述基于立式固定床的汽车拆解废物热解气化装置，其特征在于，所述集灰室(12)为上阔下窄的形状，其侧壁与热解气化炉炉体(8)底部的侧壁平行，气体出口(11)开在热解气化炉炉体(8)底部的侧壁的上部位置。
6.根据权利要求1所述基于立式固定床的汽车拆解废物热解气化装置，其特征在于，所述热解气化炉炉体(8)以出灰炉排装置(10)为分界线，上半部分具有三套冷却循环系统，用于降低反应炉体材料的温度，分别为炉体水冷壁、热解气化炉排中心管路的水冷系统和炉排外廓的水冷系统。
7.利用权利要求1所述基于立式固定床的汽车拆解废物热解气化装置的汽车拆解废物热解气化方法，其特征在于，将经过预处理过后的汽车拆解废物经过螺旋进料机(2)送入热解气化炉中，同时炉体顶部的抽气口(4)向热解气化室(9)中抽送空气，当热解气化室(9)的温度被加热至600℃以上时，汽车拆解废物进入热解气化过程，生成气体、焦油和固体残渣，焦油在热解气化室(9)底部继续发生热裂解反应，生成小分子的气体产物，固体残渣中的半焦或焦炭与气化介质中的氧气发生氧化还原反应；
在抽风机的作用下集灰室(12)形成负压区域，随着反应温度的升高，反应生成的合成气在空气的携带作用下并流向下，与灰渣一起通过出灰炉排装置(10)落入集灰室(12)，灰渣因重力作用落入底部，经由炉体底部的出灰搅拌机(13)掉入炉渣收集区域，进行统一收集，合成气通过搅拌机由出灰口(14)排出，合成气通过气体出口(11)由抽风机抽入到后续净化单元。
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