CN111518577B - 浆状有机固废热解装置及方法 - Google Patents

浆状有机固废热解装置及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种浆状有机固废热解装置及方法，该装置包括外壳，在外壳的顶端设有进料口，在进料口的下方转动安装加热滚筒；在加热滚筒的两侧装有清焦器；在加热滚筒的下方水平设置上层链板和下层链板，上层链板的输出端与该下层链板的输入端相对应；在上层链板与下层链板之间装有一排水平布置的加热管；在外壳上设有出气口和热解炭出口，该热解炭出口位于该外壳的底部并与该下层链板的输出端相对应。采用上述装置对浆状有机固废进行热解。本发明的有益效果是：浆状有机固废可实现先脱水、油蒸发、初级热解使浆状物料状态变为固态，再经过链板及加热管的高温加热发生高温热解，实现浆状物料的高效热解,有效解决了常规热解装置面临的技术难点。

Description

浆状有机固废热解装置及方法
技术领域
本发明涉及一种浆状有机固废热解装置及方法，用于浆状有机固废(市政污泥、含油污泥、餐厨废弃油脂渣及各种有机泥渣等)的热解处理，属于固废热解处理领域。
背景技术
有机固废包括生活垃圾、市政污泥、含油污泥、餐厨废弃油脂等等，含油有毒有害物质，随意堆放不仅占用了宝贵的土地资源，而且对周围的生态环境和人体健康造成了巨大的潜在危险。因此有机固废的安全处理已经迫在眉睫，直接关系到人民群众的切身利益和社会的持续稳定发展。第一代的固废处理技术“填埋和堆肥”已经无法适应现状，全球第二代的固废处理技术“焚烧发电”存在二噁英及含重金属飞灰的二次污染。
绝氧热解是在缺氧或无氧环境下，有机物高温受热分解形成可燃性低分子化合物的过程，热解产物一般有热解焦、热解油和热解气。将有机固废无害化、减量化处理和资源化利用有机结合起来，是有机固废处理有效手段。目前浆状有机固废包括：市政污泥、含油污泥、餐厨废弃油脂等在热解过程中存在一系列的问题，如：(1)由于具有一定的流动性，有些热解技术无法直接处理浆状有机固废，需要负责的前处理设备；(2)浆状有机固废具有一定的黏结性，在热解装置内无法有效输送；(3)热解过程中受热不均匀，热解效率低。
发明内容
本发明的目的就是提供一种浆状有机固废热解装置及方法，以解决现有技术存在的问题。
为实现上述目的，本发明所采取的技术方案是：
一种浆状有机固废热解装置，包括外壳，在该外壳的顶端设有进料口，在该进料口的下方转动安装加热滚筒，该加热滚筒的一端穿出外壳的一侧，并与电机传动连接；在该加热滚筒的两侧装有清焦器；在该加热滚筒的下方水平设置上层链板和下层链板，该上层链板的输出端与该下层链板的输入端相对应；在该上层链板与下层链板之间装有一排水平布置的加热管；在该外壳上设有出气口和热解炭出口，该热解炭出口位于该外壳的底部，并与该下层链板的输出端相对应。
作为本发明一种优选的具体实施方式，在所述的外壳的顶端对应于每一加热滚筒的轴线处设置有一排多个进料口。
作为本发明一种优选的具体实施方式，所述的加热滚筒包括高温烟气进口、旋转接头、电机、低温烟气出口和折烟板；加热滚筒的两端各通过一个旋转接头主动安装在外壳相对的两侧壁之间；在该加热滚筒的两端分布设有高温烟气进口和低温烟气出口；在该加热管的一端设有燃气烧嘴和高温烟气出口，该高温烟气出口穿出外壳并通过烟气管与该加热滚筒的高温烟气进口连接；在该加热滚筒内设有多个沿轴向间隔分布的折烟板，相邻的折烟板相对交错设置，其平面垂直于加热滚筒的轴向。
作为本发明一种优选的具体实施方式，在所述的烟气管上串联有烟气室。
作为本发明一种优选的具体实施方式，所述清焦器包括T形的固定板和弧形的清焦器刮头，在该固定板对称的两端各连接一个清焦器刮头，该固定板的另一端与外壳的顶部连接；两个该清焦器刮头的弧面分别与相邻的两个该加热滚筒的外周面相配合，两者的间距为2mm～5mm。
作为本发明一种优选的具体实施方式，在所述的外壳的外侧设有保温层。
本发明进一步提供了一种应用所述的装置实施的浆状有机固废热解方法，包括如下步骤：
(1)在加热管内，燃气经燃气烧嘴进行燃烧，产生高温烟气，高温烟气由高温烟气出口导出，并经烟气管送入加热滚筒，对加热滚筒加热，高温烟气最终由热滚筒的低温烟气排出口排出；
(2)浆状有机固废经进料口送入装置内的加热滚筒的表面，形成物料层，在加热滚筒的加热条件下进行生脱水、油蒸发、初级热解；
(3)经加热滚筒的加热后的物料呈固体状态，粘附于加热滚筒表面的结焦物由清焦器刮下并落入上层链板，并由上层链板输送至下层链板；
(4)落入下层链板的有机固废呈固体状态，在加热管的加热条件下进行高温热解，产生的高温热解蒸汽由出气口导出，热解炭由热解炭出口导出。
作为本发明一种优选的具体实施方式，所述的步骤(1)中，所述的加热滚筒(2)内烟气的温度为700℃～900℃，所述的加热管(5)内烟气的温度为900℃-1100℃。
作为本发明一种优选的具体实施方式，所述的步骤(2)中；加热滚筒周围的温度(低温加热段)控制在200℃～400℃；步骤(4)中，所述的加热管周围的温度(高温热解段)温度控制在500～700℃。
本发明的有益效果是：
(1)装置内置加热滚筒可实现浆状有机固废可直接进入热解装置，无需复杂的前处理设备，浆状有机固废受热更加均匀；
(2)加热滚筒薄层加热，浆状有机固废快速加热生物，实现有机物的快速释放，减少了二次裂解反应的发生，油产率更高；
(3)经过低温处理后的浆状有机固废变为固体后，采用链板热解，物料与链板相对静止，避免了物料的剧烈翻滚，油气夹带的粉尘量少，热解油品质更高；
(4)采用加热管对浆状有机固废进行加热，并且分段控制加热温度，热解效率更高。
附图说明
图1是本发明实施例的整体结构示意图；
图2是图1的A-A剖视图；
图3是图1中清焦器的放大图；
图4是图3的左视图。
附图标记说明：1、进料口；2、加热滚筒；21、高温烟气进口；22、旋转接头；23、电机；24、低温烟气出口；25、折烟板；3、清焦器；31、清焦刮板；32、固定板；4、上层链板(输送机)；5、加热管；51、燃气烧嘴；52、加热管高温烟气出口；6、出气口；7、热解炭出口；8、外壳； 9、烟气室；10、烟气管；11、下层链板(输送机)。
具体实施方式
参见图1-图3，本发明一种浆状有机固废热解装置，包括外壳8，在该外壳8的顶端设有进料口1，在该进料口1的下方转动安装加热滚筒2，该加热滚筒2的一端穿出外壳8的一侧，并与电机传动连接；在该加热滚筒2的两侧装有清焦器3；在该加热滚筒2的下方水平设置上层链板4和下层链板 11，该上层链板4的输出端与该下层链板11的输入端相对应；在该上层链板 4与下层链板11之间装有一排水平布置的加热管5；在该外壳8上设有出气口6和热解炭出口7，该热解炭出口7位于该外壳8的底部，并与该下层链板11的输出端相对应。
所述的进料口1在外壳8的顶端均匀布置4～8个，即在每一加热滚筒2 的正上方设置一排多个进料口1。
所述的加热滚筒2包括高温烟气进口21、旋转接头22、电机23、低温烟气出口24和折烟板25，加热滚筒2的两端各通过一个旋转接头22主动安装在外壳8相对的两侧壁之间；在该加热滚筒2的两端分布设有高温烟气进口21和低温烟气出口24；在该加热管5的一端设有燃气烧嘴51和高温烟气出口52，该高温烟气出口52穿出外壳8，并通过烟气管10与该加热滚筒2 的高温烟气进口21连接。
在该加热滚筒2内设有多个沿轴向间隔分布的折烟板25，相邻的折烟板 25相对交错设置，其平面垂直于加热滚筒2的轴向。
在所述的烟气管10上串联有烟气室9。
所述清焦器3包括T形的固定板32和弧形的清焦器刮头31，在该固定板32对称的两端各连接一个清焦器刮头31，该固定板32的另一端与外壳8 的顶部连接；两个该清焦器刮头31的弧面分别与相邻的两个该加热滚筒2 的外周面相配合，两者的间距为2mm～5mm。清焦器刮头31的长度与加热滚筒2的长度相等。
在所述的外壳8的外侧是有保温层未图示。
参考图1-图3，本发明一种采用所述的装置实施的浆状有机固废热解方法(也是上述装置的工作过程)，包括如下步骤：
1、在加热管5内，燃气经燃气烧嘴51进行燃烧，产生高温烟气，高温烟气由高温烟气出口52导出，并经烟气管10送入加热滚筒2，对加热滚筒2 加热，高温烟气最终由热滚筒2的低温烟气排出口24排出；
2、浆状有机固废经进料口1送入装置内的加热滚筒2的表面，形成物料层，在加热滚筒2的加热条件下进行生脱水、油蒸发、初级热解；
3、经加热滚筒2的加热后的物料呈固体状态，粘附于加热滚筒2表面的结焦物由清焦器3刮下并落入上层链板，并由上层链板4输送至下层链板11；
4、落入下层链板11的有机固废呈固体状态，在加热管5的加热条件下进行高温热解，产生的高温热解蒸汽由出气口6导出，热解炭由热解炭出口 7导出.
本发明在工作时，所述的加热滚筒2内烟气的温度为700℃～900℃，所述的加热管5内烟气的温度为900℃-1100℃。外壳8内的上部(亦即加热滚筒2的周围为低温加热段)温度控制在200℃～400℃。外壳8内的下部(亦即加热管5周围)的温度(即高温热解温度)控制在500～700℃。
采用本发明对下表所示成分的一种餐厨废弃油脂渣进行热解处理，餐厨废弃油脂渣的具体组分如表1：
表1
项目 单位 数值 备注
有机质含量 ％ 32.2 收到基
水含量 ％ 62.1 收到基
渣含量 ％ 5.7 收到基
具体的处理方法的流程为：
(1)在加热管5内，燃气经燃气烧嘴进行燃烧，产生高温烟气，高温烟气由高温烟气出口52导出经烟气室9从高温烟气进口21送入送入加热滚筒内，最终由低温烟气排出口24排出；
(2)浆状有机固废经进料口1送入装置内的加热滚筒2表面，形成物料层，在加热滚筒2内烟气加热条件下进行生脱水、油蒸发、初级热解等；
(3)经低温加热段加热后的物料呈固体状态，落入上层链板4，并由上层链板4输送至下层链板11，粘附与加热滚筒2表面的结焦物由清焦器3 进行刮除；
(4)落入下层链板11的有机固废呈固体状态，在加热管5加热条件下进行高温热解，产生高温热解蒸汽由出气口6导出，热解炭由热解炭出口7 导出；
所述加热管5内烟气的温度在900℃℃，加热滚筒2排出烟气的温度在 500℃℃；加热滚筒2外围的温度控制在400℃；所述的加热管5(外围)加热物料发生高温热解的物料温度控制在600℃。
统计产物分布情况如下：热解油产率20.76％，热解气产率11.56％，渣产率5.81％，其中气体成分以H2、CO、CH4、H2、C2H6、C2H4为主，热值达5800kcal/Nm3。

Claims (7)

1.一种浆状有机固废热解装置，其特征在于，包括外壳(8)，在该外壳(8)的顶端设有进料口(1)，在该进料口(1)的下方转动安装加热滚筒(2)，该加热滚筒(2)的一端穿出外壳(8)的一侧并与电机传动连接；在该加热滚筒(2)的两侧装有清焦器(3)；在该加热滚筒(2)的下方水平设置上层链板(4)和下层链板(11)，该上层链板(4)的输出端与该下层链板(11)的输入端相对应；在该上层链板(4)与下层链板(11)之间装有一排水平布置的加热管(5)；在该外壳(8)上设有出气口(6)和热解炭出口(7)，该热解炭出口(7)位于该外壳(8)的底部，并与该下层链板(11)的输出端相对应；
所述的加热滚筒(2)包括高温烟气进口(21)、旋转接头(22)、电机(23)、低温烟气出口(24)和折烟板(25)，加热滚筒(2)的两端各通过一个旋转接头(22)主动安装在外壳(8)相对的两侧壁之间；在该加热滚筒(2)的两端分布设有高温烟气进口(21)和低温烟气出口(24)；在该加热管(5)的一端设有燃气烧嘴(51)和高温烟气出口(52)，该高温烟气出口(52)穿出外壳(8)，并通过烟气管(10)与该加热滚筒(2)的高温烟气进口(21)连接。
2.根据权利要求1所述的浆状有机固废热解装置，其特征在于，在所述的外壳(8)的顶端对应于每一加热滚筒(2)的轴线处设置有一排多个该进料口(1)。
3.根据权利要求1所述的浆状有机固废热解装置，其特征在于，在该加热滚筒(2)内设有多个沿轴向间隔分布的折烟板(25)，相邻的折烟板(25)相对交错设置，其平面垂直于加热滚筒(2)的轴向。
4.根据权利要求1所述的浆状有机固废热解装置，其特征在于，在所述的烟气管(10)上串联有烟气室(9)。
5.根据权利要求1所述的浆状有机固废热解装置，其特征在于，所述清焦器(3)包括T形的固定板(32)和弧形的清焦器刮头(31)，在该固定板(32)对称的两端各连接一个清焦器刮头(31)，该固定板(32)的另一端与外壳(8)的顶部连接；两个该清焦器刮头(31)的弧面分别与相邻的两个该加热滚筒(2)的外周面相配合，两者的间距为2mm～5mm。
6.根据权利要求1所述的浆状有机固废热解装置，其特征在于，在所述的外壳(8)的外侧设有保温层。
7.一种采用权利要求1-6任何一项所述的装置实施的浆状有机固废热解方法，其特征在于，包括如下步骤：
(Ⅰ)在加热管(5)内，燃气经燃气烧嘴(51)进行燃烧，产生高温烟气，高温烟气由高温烟气出口(52)导出，并经烟气管(10)送入加热滚筒(2)，对加热滚筒(2)加热，高温烟气最终由热滚筒(2)的低温烟气排出口(24)排出；
(Ⅱ)浆状有机固废经进料口(1)送入装置内的加热滚筒(2)的表面，形成物料层，在加热滚筒(2)的加热条件下进行生脱水、油蒸发、初级热解；
(Ⅲ)经加热滚筒(2)的加热后的物料呈固体状态，粘附于加热滚筒(2)表面的结焦物由清焦器(3)刮下并落入上层链板，并由上层链板(4)输送至下层链板(11)；
(Ⅳ)落入下层链板(11)的有机固废呈固体状态，在加热管(5)的加热条件下进行高温热解，产生的高温热解蒸汽由出气口(6)导出，热解炭由热解炭出口(7)导出；
所述的步骤(Ⅰ)中，所述的加热滚筒(2)内烟气的温度为700℃～900℃，所述的加热管(5)内烟气的温度为900℃-1100℃；
所述的步骤(Ⅱ)中；加热滚筒(2)周围的温度控制在200℃～400℃；步骤(Ⅳ)中，所述的加热管(5)周围的温度控制在500～700℃。
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