CN112619562B - 热裂解系统及热裂解方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种热裂解系统及热裂解方法，热裂解系统包括m个热裂解装置，m个热裂解器依次设置，以使物料依次经过m个热裂解装置，m≥2；其中，m个热裂解装置自其首部的热裂解装置到尾部的热裂解装置，热裂解器的热裂解温度依次增高。通过采用本实施方案，不同的物料依次经过m个热裂解装置时，此时，每个热裂解装置适配相应的物料，从而使相应的物料得到充分的热裂解，可见，本实施例实现了多种物料的热裂解，并避免了热裂解装置的热应力疲劳，热裂解装置的使用寿命得到保证。

Description

热裂解系统及热裂解方法

技术领域

本发明涉及热裂解的技术领域，尤其涉及一种热裂解系统及热裂解方法。

背景技术

针对废弃物、固体燃料等物料的处理，物料的热裂解是本领域常见的处理方法。相关技术中，物料在热解过程中，物料被输送至热解器内，过热蒸汽排入热解器中，从而实现物料的热裂解；为了较佳地实现多种物料的热裂解，在单一热裂解器内进行过热蒸汽温度的改变，从而实现多种物料的热裂解。由于过热蒸汽的温度大幅度改变，例如过热蒸汽的温度自300度改变至700度，所以导致热裂解器的热应力疲劳，进而导致热裂解器使用寿命降低。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种热裂解系统，能够提高热裂解装置的使用寿命。

本发明还提出一种热裂解方法。

根据本发明的第一方面实施例的热裂解系统，包括m个热裂解装置，m个所述热裂解装置依次设置，以使物料依次经过m个所述热裂解装置，m≥2；

其中，m个所述热裂解装置自其首部的热裂解装置到尾部的所述热裂解装置，所述热裂解装置的热裂解温度依次增高。

根据本发明实施例的热裂解系统，至少具有如下有益效果：不同的物料依次经过m个热裂解装置时，此时，每个热裂解装置适配相应的物料，从而使相应的物料得到充分的热裂解，可见，本实施例实现了多种物料的热裂解，并避免了热裂解装置的热应力疲劳，热裂解装置的使用寿命得到保证。

根据本发明的一些实施例，还包括m-1个温度控制模组，分别与前m-1个热裂解装置的出料口相连接，所述温度控制模组包括：称重模组，与所述热裂解装置的出料口相连接，并用于热解渣的重量的监测；第一调节模组，与所述称重模组电连接，并能够根据所述称重模组的监测结果，调节后一个所述热裂解装置的热裂解温度。

根据本发明的一些实施例，所述第一调节模组的温度调节范围在0至200度之间。

根据本发明的一些实施例，还包括m-1个第一破碎装置，m-1个所述第一破碎装置分别设置于所述热裂解器的进料口。

根据本发明的一些实施例，还包括m-1个破碎控制模组，分别设置于所述热裂解装置的出料口，所述破碎控制模组包括：称重模组，置于所述热裂解装置的出料口，用于热解渣的重量的监测；第二调节模组，与所述称重模组电连接，并能够根据所述称重模组的监测结果，调节与所述热裂解装置对应设置的所述第一破碎装置的破碎程度。

根据本发明的一些实施例，还包括:还包括:m-1个第一破碎装置，分别设置于后m-1个所述热裂解器的进料口；m个称重模组，分别设置于所述热裂解装置的出料口，用于热解渣的重量的监测；m-1个第一调节模组，分别与前m-1个所述称重模组电连接，并能够根据所述称重模组的监测结果，调节下一个所述热裂解装置的热裂解温度；m-1个第二调节模组，分别与后m-1个所述称重模组电连接，并能够根据所述称重模组的监测结果，调节与所述热裂解装置对应设置的所述第一破碎装置的破碎程度。

根据本发明的一些实施例，所述热裂解装置包括：热裂解器，限定有热裂解室，用于所述物料的容纳，其中，所述热裂解室的四周具有多个过热蒸汽喷入孔；过热蒸汽机构，与多个所述过热蒸汽喷入孔相连接，以向所述热裂解室喷入过热蒸汽。

根据本发明的一些实施例，所述过热蒸汽机构包括热解气热交换装置，所述热解气热交换装置用于回收热解气和/或热解渣的热量。

根据本发明的第二方面实施例的热裂解方法，包括如下步骤：

S100准备m个热裂解装置，m个所述热裂解装置的热裂解温度依次递增设置；

S200准备待热裂解的物料；

S300将所述物料自最低温度的所述热裂解装置依次经过m个所述热裂解装置。

根据本发明实施例的热裂解方法，至少具有如下有益效果：不同的物料依次经过m个热裂解装置时，此时，不同热裂解温度的热裂解装置适配相应的物料，从而使相应的物料得到充分的热裂解，可见，本实施例避免了不同的物料均在单一热反应器内进行裂解，从而造成了热裂解装置的热应力疲劳。

根据本发明的一些实施例，在步骤S300过程中，所述物料每热裂解一次，根据热解渣的重量，调节后一个所述热裂解装置的热裂解温度，和/或调节相应所述热裂解装置进料口的物料的破碎程度。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明做进一步的说明，其中：

图1为本发明实施例的热裂解系统的整体流程示意图；

图2为本发明实施例的供料机构的流程示意图；

图3位本发明实施例的热裂解系统的结构示意图；

图4为本发明实施例的物料热裂解方法的流程示意图。

附图标记：

热裂解装置100；

第一破碎装置200；

称重模组300。

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，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，若干的含义是一个以上，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。

本发明的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“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一定指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何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

根据本发明实施例的热裂解系统，参照图1至图3，包括m个热裂解装置100，m个热裂解装置100依次设置，以使物料依次经过m个热裂解装置100，m≥2；其中，m个热裂解装置100自其首部的热裂解装置100到尾部的热裂解装置100，热裂解装置100的热裂解温度依次增高。

具体的，物料热裂解过程中，物料自首部的热裂解装置100依次经过m个热裂解装置100，并直至尾部的热裂解装置100，物料裂解完成。由于，m个热裂解装置100自其首部的热裂解装置100到尾部的热裂解装置100，热裂解装置100的热裂解温度依次增高，因此，物料依次经过不同的热裂解装置100进行裂解。

现有技术中，不同的物料在单一热反应器内进行热裂解，单一热反应器内热裂解温度大弧度改变，以对多种物料进行热裂解；然而，通过采用此种方式进行多种物料的热裂解，热裂解温度的大弧度改变，导致了热反应器的热应力疲劳，热反应的使用寿命大弧度降低；基于上述问题，通过采用本实施方案，不同的物料依次经过m个热裂解装置100时，此时，每个热裂解装置100适配相应的物料，从而使相应的物料得到充分的热裂解，可见，本实施例实现了多种物料的热裂解，并避免了热裂解装置100的热应力疲劳，热裂解装置100的使用寿命得到保证。

而且，物料本身具有多种物质，物料在经过m个热裂解装置100过程中，不同热裂解温度的热裂解装置100针对相应的物质进行热裂解，由此方式，m个热裂解装置100分工进行相应物质的热裂解，从而提高物料的热裂解效率；并且，物料热裂解较充分。

此外，通过采用上述方式，不同的物质采用相应的热裂解温度，避免较高的温度热裂解温度需求较低的物质料，例如，避免利用700度的温度热裂解温度需求400度的物料，从而造成热能的浪费；由此，采用多个不同热裂解温度的热裂解装置100，降低了热能的消耗。

在一些实施例中，首部的热裂解装置100的热裂解温度在400度左右，尾部的热裂解装置100的热裂解温度在1000度左右，由此，m个热裂解装置100的热裂解温度在400度至1000度的范围内，物料被充分裂解。

在一些实施例中，热裂解系统还包括m-1个温度控制模组，m-1个温度控制模组分别与前m-1个热裂解装置100的出料口相连接；其中，温度控制模组包括称重模组200和第一调节模组，称重模组200设置于一个热裂解装置100的出料口和相邻一个热裂解装置100的进料口之间，以对热裂解装置100产生的热解渣进行称重；同时，第一调节模组与称重模组200电连接，并与下一个热裂解装置100相连接，由此，第一调节模组可根据称重模组200的称重结果，从而对下一个热裂解装置100的热裂解温度进行控制。

物料热裂解过程中，称重模组200每间隔三分钟进行物料的一次称重，并将相应的信息反馈至第一调节模组，第一调节模组将该信息与上一次测得的信息进行对比，并根据信息的对比结果，调节下一个热裂解装置100的热裂解温度，以使热裂解装置100的热裂解温度刚好与物料相适配，从而较佳的对物料进行热裂解；具体的，热解渣的重量与上一次热解渣的重量相比，热裂解渣的重量变化不大，第一调节模组可较大范围提高下一个热裂解装置100的裂解温度；反之，热裂解渣的重量变化较大，第一调节模组可较小范围提高热裂解装置100的裂解温度。

可以理解的是，通过采用上述方式，温度控制模组避免下一个热裂解装置100温度过度升高，从而导致热裂解装置100的热应力疲劳及热能消耗较大；同时也避免了热裂解装置100温度过低，导致物料不能较佳地的热裂解。

在一些具体实施例中，第一调节模组的温度调节范围在0至200度之间，具体的，第一调节模组可对热裂解装置100的热裂解温度进行调节，从而使热裂解装置100能够较佳的对物料进行热裂解；并且，热裂解装置100的热裂解温度在该温度范围内改变，热裂解装置100的热应力疲劳仅对热裂解装置100的使用寿命产生微小影响。

在一些实施例中，第一调节模组为PI D控制及MPC控制的一种。

在一些实施例中，热裂解系统还包括m-1个第一破碎装置300，后m-1个热裂解装置100分别设置于第一破碎装置300的出料口，即，一个热裂解装置100的进料口对应设置于一个第一破碎装置300，由此，物料在被输送至热裂解装置100之前，第一破碎装置300对物料进行破碎，以使相应的热裂解装置100能够较佳的对物料进行热裂解；其中，第一破碎装置300为颚式破碎机、反击式破碎机、圆锥破碎机中的一种。

热裂解装置100还包括m-1个破碎控制模组，破碎控制模组包括称重模组200和第二调节模组，m-1个称重模组200分别设置于热裂解装置100的出料口，由此，称重模组200每间隔三分钟对物料进行一次称重；第二调节模组电连接于对应设置的第一破碎装置300与称重模组200之间，从而能够获取称重模组200的承重信息，并根据称重信息，调节与热裂解装置100对应设置的第一破碎装置300的破碎程度。

具体的，第二调节模组根据称重模组200的称重结果，并与上一次所测的热解渣的质量相比，热解渣的质量不变或增大，第二调节模组提高第一破碎装置300的工作频率和功率，第一破碎装置300的破碎程度增大，从而提高对应设置的热裂解装置100的热裂解效果。

在一些实施例中，第二调节模组为PI D控制及MPC控制的一种。

在一些实施例中，热裂解装置100包括m-1个第一破碎装置300、m个称重模组200、m-1个第一调节模组和m-1个第二调节模组，m-1个第一破碎装置300分别设置于后m-1个热裂解装置100的进料口，分别用于向热裂解装置100提供破碎后的物料；m个称重模组200分别设置于热裂解装置100的出料口，分别用于对热裂解装置100的热解渣的重量进行称重；第一调节模组与称重模组200电连接，并与下一个热裂解装置100相连接，由此，第一调节模组可根据称重模组200的称重结果，从而对热裂解装置100的热裂解温度进行控制；第二调节模组电连接于对应设置的第一破碎装置300与称重模组200之间，从而能够获取称重模组200的承重信息，并根据称重信息，调节与热裂解装置100对应设置的第一破碎装置300的破碎程度。

可以理解的是，通过称重模组200的设置，称重模组200每隔三分钟进行热解渣重量的测量，并将热解渣的重量反馈至第一调节模组和第二调节模组，第一调节模组和第二调节模组将获得的热解渣的重量与上一次热解渣的重量对比，从而对第一破碎装置300的破碎程度进行调节，及对下一个热裂解装置100的热裂解温度进行调节。

在一些实施例中，热裂解装置100包括热裂解器和过热蒸汽机构，热裂解器包括壳体和第一螺旋推料器，壳体类似水平设置的套筒，壳体内限定有水平呈圆柱形的热裂解室，壳体一端部的侧壁设置有物料进料口，壳体另一端部的侧壁设置有物料出料口，第一螺旋推料器水平设置于热裂解室内，并在电机的作用，第一螺旋推料器在热裂解室内转动，从而将物料进料口的物料输送至物料出料口；同时，套筒的四周设置有多个过热蒸汽喷入孔，过热蒸汽机构的过热蒸汽管道分别与多个过热蒸汽喷入孔相连接，从而能够在多个位置向热裂解室提供过热蒸汽，从而实现物料的充分裂解。

在一些实施例中，热裂解装置100还包括关风机，关风机连接于壳体的物料进料口和第一破碎装置300的出料口之间，从而使热裂解室为低氧环境下，进而使物料在无氧环境下热裂解。

在一些实施例中，壳体的外壁包裹有保温层，例如岩棉等保温材料，由此，保温层防止热裂解室的温度快速丧失，从而影响物料的热裂解。

在一些实施例中，壳体的中部设置有紧急卸料口，由此，壳体的出料口堵塞后，可利用紧急出料口进行卸料，以使热裂解装置100使用安全。

在一些具体实施例中，过热蒸汽机构包括供过热蒸汽炉、上述中的过热蒸汽管道和过热蒸汽回流管道，过热蒸汽管道与过热蒸汽炉相连通，并与多个过热蒸汽喷入孔相连通，从而向热裂解室内提供过热蒸汽；过热蒸汽回流管道与热裂解室的出气口相通，过热蒸汽回流管道与热裂解室相连通，从而将过热蒸汽室内的残余热蒸汽进行回收。

在一些进一步实施例中，进一步实现热解气中余热的回收，过热蒸汽机构还包括热解气热交换装置，热解气热交换装置具有第一管道和第二管道，第一管道供热解气的通过，第二管道的一端连接有水源，第二管道另一端连接过热蒸汽炉；由此，热解气对第一管道进行加热，第一管道对第二管道进行加热，第二管道对冷却水进行加热，加热后的冷却水回收至过热蒸汽炉，从而实现热解气中余热的回收。

需要说明的是，热解气在余热回收过程中，热解气变成热解油和烟气，热解油被回收利用；同时，第二管道的末端连接有旋风烟气处理装置，旋风烟气处理装置用于烟气的处理。

在一些具体实施例中，旋风处理装置由进气口、筒体、筛网、出气口及排尘口组成，进气口设置于筒体的侧部，烟气侧向进入筒体，形成旋流，加长气流路径，降低气流速度，利用重力沉降；其中，筒体没有孔洞，减少颗粒逃逸；筛网过滤烟气中的残余颗粒物，保证颗粒物的二次高效脱除；抽拉式排尘口防止颗粒物的逃逸，方便除尘装置排尘。

在一些实施例中，进一步实现热解气中余热的回收。过热蒸汽机构还包括热解渣热交换装置，热解渣热交换装置利用水洗热解渣，由此将热解渣的余热交换至冷却水中，加热后的冷却水对上述中的第二管道进行加热，从而实现热解渣热量的回收。

在一些实施例中，参照图1和图2，进一步使首部的热裂解装置100能够较佳的对物料进行热裂解，热裂解系统还包括烘干机构，烘干机构的出料口与首部的热裂解装置100的进料口相连接，由此，烘干机构将物料烘干完成后，物料被输送至首部的热裂解装置100，从而提高首部的热裂解装置100的热裂解效果。

在一些具体实施例中，烘干机构包括n个第二破碎装置和n个烘干装置，n个第二破碎装置和n个烘干装置依次交错设置，即，一个第二破碎装置的出料口与一个烘干燥装置的进料口相连接，烘干装置的出料口与下一个第二破碎装置的进料口相连接，且首部的第二破碎装置的进料口为烘干机构的进料口，尾部的烘干装置的出料口为烘干机构的出料口；由此，物料进入首部的热裂解装置100之前，物料通过破碎和烘干，以使物料中的水分充分被去除；其中，n≥1。

可以理解的是，针对部分物料，例如污泥，物料一次烘干完成后，物料产生凝结，且物料中的水分仍无法较佳的被去除；基于上述问题，通过设置多个破碎装置和多个烘干装置，从而实现物料往复的破碎和烘干，进而使物料中的水分充分被去除。

在一些实施例中，第二破碎装置与对应的烘干装置之间设置有水分控制控制模组，水分控制模组包括水分监测模组和第三调节模组，水分监测模组设置干燥装置上，以监测干燥装置的水分含量情况；第三调节模组电连接于水分监测模组和第二破碎装置之间，并能够接受水分监测模组发出的监测的反馈结果，并根据反馈结果调整第二破碎装置的功率，以控制物料的破碎程度；例如，烘干装置内的水分增加，对应第二破碎装置的功率增加，以提高物料的破碎程度，从而增加烘干装置的烘干效果。

在一些具体实施例中，第三调节模组为PI D控制及MPC控制的一种。

在一些实施例中，干燥装置为螺旋传输干燥机，螺旋传输干燥机为热介质加热夹层式干燥器，螺旋传输干燥机内部圆管截面流通部分负责固体燃料流动，干燥热介质从内管与外管夹层处流通，干燥热介质为锅炉烧出的过热蒸汽、利用热解油或热解渣产生的余热蒸汽或烟气等。螺旋传输干燥机的外壁由保温层包裹，保温层由岩棉等保温材料制成。螺旋传输干燥机热介质流通夹层处装有多个压力、温度监测器，保障系统稳定。此外，螺旋传输干燥机还拥有一个紧急固体燃料出料口，用于生产的安全进行。

还包括熔融装置，熔融装置包括热裂解装置100、燃烧装置和空气分离装置，热裂解装置100用于所述物料的裂解，并产生热解气和热解渣；燃烧装置限定有燃烧室，用于所述热解渣的燃烧；空气分离装置与所述燃烧装置向连接，用于向所述燃烧室提供氧气。

常见的，热解渣含有较多的，且未固定的热解渣，热解渣普通燃烧处理过程中，热解渣仍含有较多的、且未固定的重金属灰渣，因此，燃烧处理后的热解渣埋入土壤中，燃烧渣存在二次释放的风险，从而导致污染环境；基于上述问题，通过空气分离装置的设置，空气分离装置向热裂解装置100提供氧气，以使燃烧室处于富养的环境，由此，热解渣在该富养环境下充分熔融燃烧，热解渣生产玻璃态残渣，从而充分固定重金属，避免热解渣二次释放，进而解决的重金属烟气问题。

根据本发明实施例的热裂解方法，参照图3和图4，包括如下步骤：

S100准备m个热裂解装置100，m个所述热裂解装置100的热裂解温度依次递增设置；

S200准备待热裂解的物料；

S300将所述物料自最低温度的所述热裂解装置100依次经过m个所述热裂解装置100。

通过采用上述方案，不同的物料依次经过m个热裂解装置100时，此时，不同热裂解温度的热裂解装置100适配相应的物料，从而使相应的物料得到充分的热裂解，可见，本实施例避免了不同的物料均在单一热反应器内进行裂解，从而造成了热裂解装置100的热应力疲劳。

在一些具体实施例中，在步骤S300过程中，所述物料每热裂解一次，根据热解渣的重量，调节后一个所述热裂解装置100的热裂解温度，和/或调节相应所述热裂解装置100进料口的物料的破碎程度。

通过采用上述方案，热裂解系统可根据物料的热裂解效果，进行物料的破碎程度和热裂解的温度进行控制，从而使物料的热裂解达到较佳的效果。

上面结合附图对本发明实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。此外，在不冲突的情况下，本发明的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

Claims (6)

1.热裂解系统，其特征在于，包括:

m个热裂解装置，m个所述热裂解装置依次设置，以使物料依次经过m个所述热裂解装置，m≥2；其中，m个所述热裂解装置自其首部的热裂解装置到尾部的所述热裂解装置，所述热裂解装置的热裂解温度依次增高；

m-1个称重模组,与前m-1个所述热裂解装置的出料口相连接，用于间隔监测所述热裂解装置获得的热解渣的重量;

第一调节模组，与所述称重模组电连接，并能够根据所述称重模组的监测结果，对比相邻两次获得的热解渣的重量，调节后一个所述热裂解装置的热裂解温度。

2.根据权利要求1所述的热裂解系统，其特征在于，所述第一调节模组的温度调节范围在0至200度之间。

3.根据权利要求1所述的热裂解系统，其特征在于，还包括m-1个第一破碎装置，m-1个所述第一破碎装置分别设置于后m-1个所述热裂解器的进料口。

4.根据权利要求3所述的热裂解系统，其特征在于，所述称重模组为m个，分别设置于m个所述热裂解装置的出料口，用于间隔监测所述热裂解装置获得的热解渣的重量；

所述热裂解系统还包括第二调节模组，所述第二调节模组与所述称重模组电连接，并能够根据所述称重模组的监测结果，调节与所述热裂解装置对应设置的所述第一破碎装置的破碎程度；其中，所述第一调节模组与所述第二调节模组共用m-1个所述称重模组。

5.根据权利要求1所述的热裂解系统，其特征在于，所述热裂解装置包括：

热裂解器，限定有热裂解室，用于所述物料的容纳，其中，所述热裂解室的四周具有多个过热蒸汽喷入孔；

过热蒸汽机构，与多个所述过热蒸汽喷入孔相连接，以向所述热裂解室喷入过热蒸汽。

6.根据权利要求5所述的热裂解系统，其特征在于，所述过热蒸汽机构还包括热解气热交换装置，所述热解气热交换装置用于回收热解气和/或热解渣的热量。

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