CN113136232A - 一种生活垃圾热解的装置及方法 - Google Patents

Abstract

一种生活垃圾热解的装置，包括热载体加热回转窑，热载体加热回转窑的输出口连接垃圾热解回转窑的输入口与垃圾干燥装置，垃圾干燥装置同样接入垃圾热解回转窑，垃圾热解回转窑的输出端连接热解油气处理系统，热解油气处理系统连接热载体加热回转窑的输入端；垃圾热解回转窑的输出端还连接高温筛分装置，高温筛分装置连接热载体缓冲储仓，热载体缓冲储仓通过两条管路连接热载体加热回转窑的输入端，其中一条管路直接连接热载体加热回转窑的输入端，另一条管路通过送料器连接热载体加热回转窑的输入端。

Description

一种生活垃圾热解的装置及方法

技术领域

本技发明属于固废热解及其能源化应用技术领域，具体涉及一种生活垃圾热解的装置及方法

背景技术

低温热解是垃圾热解的方法之一，就是指在较低的加热温度(500～600℃)并隔绝空气的条件下，使垃圾受热分解为炭，热解气，焦油的过程。

工业上低温热解的方法主要分为外热式、内热式及内外混合式三种。按热载体形式的不同，可分为气体热载体、固体热载体和气-固热载体。外热式热解技术热载体和原料不直接接触，热效率低，且存在传热不均衡现象。而内热式热解技术热载体和原料直接接触，热效率高，传热均衡，原料升温迅速，热解时间短，焦油二次裂解少，油收率高。

就热载体形式而言，气体热载体热解具有内热式和外热式两种工艺。内热式气体热载体热解工艺通常是将垃圾燃烧产生的热烟气直接引入热解炉中，但热解的同时使热解气大幅度稀释，无法获得品质较高的垃圾热解气，且系统除尘负荷较大。固体热载体以物料之间直接混合为换热方式，换热效率高，热解气品质好，受到了领域内的极大关注。一般来说，气体热载体适用于外热式低温热解，固体热载体适用于内热式低温热解。

在热解炉方面，现有热解炉按照炉型分为固定床热解炉、流化床热解炉、回转窑热解炉和气燃式热解炉四大类。其中，回转窑热解炉物料适应性较强的一种热解设备，窑体的回转可使物料充分混合，传热传质效率高，热解充分。仅通过回转窑转速和倾角便可灵活调节物料在窑内的停留时间、混合强度及处理量，热解反应程度容易控制，具有广阔的应用前景。此外，回转窑可适应多种加热方式，具有很好的嵌入性，可与固体热载体法联合开发热解工艺。例如CN 107906529A一种双回转窑热解系统及方法，是用双回转窑热解处理高含水率的有机废物的系统，包括：物料进料装置、蓄热体传送器、一级回转窑、筛分装置、二级回转窑、蓄热器、热解油气收集器、燃料储存罐、热解炭储存器。一级回转窑，为单层回转窑，主要用于对物料的干燥，物料干燥的热源可以为高温蓄热体。二级回转窑为双层回转窑，包括外腔和内腔，热解料在内腔内受热，发生热解，生成热解油气和热解炭。外腔内燃料燃烧产生的高温烟气进入蓄热器，蓄热体与高温烟气换热，获得高温蓄热体和换热烟气。高温蓄热体经蓄热体传送器的输送进入一级回转窑继续干燥物料。

然而现阶段的回转窑与热载体耦合工艺中存在缺陷与不足之处，首先，垃圾热解窑为双层回转窑，外加热的传热效率比较低，使得燃料燃烧释放的热量不能被充分吸收。其二，蓄热体的加热是通过蓄热器与高温烟气进行换热，热损失比较大，其三，在热解的过程中，热解料在回转窑内间接被加热，温度场分布不均匀，而且使加热不均匀，易存在死角，使得不能够完全被高温热解。热解产物分布发生较大改变，整个工艺的经济性不高，使其不能具有较高的商业运行价值。

发明内容

本发明的目的在于：本专利针对回转窑与热载体耦合工艺中存在的缺陷与不足，克服在垃圾热解过程中温度场分布均，热解效率低的缺陷，通过两台内热式回转窑相结合建立垃圾热解系统，利用陶瓷蓄热球作为固体热载体进行低温热解，球状导热体具有热震稳定性好、蓄热量大、强度高、可重复利用。高温蓄热陶瓷球直接与垃圾混合发生热解反应，传热效率更高，操作更简单，运行更稳定，经济性更高，圾热解油气品位更高，并且用热解油气燃烧提供热载体直接加热源，没有外部热源的加入，热解油气燃烧后高温烟气用于干燥含水垃圾。此工艺更能适应城市垃圾含水高的特征，大大降低了生活垃圾处理的成本，真正实现垃圾的变废为宝。

本发明的技术方案如下：一种生活垃圾热解的装置，包括热载体加热回转窑，热载体加热回转窑的输出口连接垃圾热解回转窑的输入口与垃圾干燥装置，垃圾干燥装置同样接入垃圾热解回转窑，垃圾热解回转窑的输出端连接热解油气处理系统，热解油气处理系统连接热载体加热回转窑的输入端；

垃圾热解回转窑的输出端还连接高温筛分装置，高温筛分装置连接热载体缓冲储仓，热载体缓冲储仓通过两条管路连接热载体加热回转窑的输入端，其中一条管路直接连接热载体加热回转窑的输入端，另一条管路通过送料器连接热载体加热回转窑的输入端。

固体热载体加热回转窑为内热式单层回转窑。

一种生活垃圾热解装置的热解方法，包括以下步骤：

S1：将热载体加热回转窑加热；

S2：经S1加热后的高温热载体从固体热载体加热回转窑的输出口排入垃圾热解回转窑；同时原生垃圾也从垃圾干燥装置进入垃圾热解回转窑中，固体热载体与原生垃圾直接接触，在垃圾热解回转窑的旋转下，进行混合、传热，完成热解反应，产生热解油气和残碳；

S3：S2中热解反应产生的热解油气，首先进入热解油气处理系统进行进一步的油气分离和脱硫脱酸处理，分离后的热解气体一部分进入热载体加热回转窑，直接燃烧用于固体热载体加热回转窑中固体热载体的加热；

S4：S2中热解反应产生的残碳和热载体的混合物由垃圾热解回转窑输出口排出至高温筛分装置进行筛分分离，其中的固体热载体进入热载体缓冲储仓中进行缓存并由送料器送回固体热载体加热回转窑循环被加热使用；

S5：S1中产生的高温烟气进入垃圾干燥装置干燥原生垃圾。

所述S1中，采用高效陶瓷蓄热球作为高温热载体。

所述S1中，将热载体加热回转窑加热到800～900℃；热到产生高温烟气。

所述S3中，多余部分存入气柜中用于其他外部燃料。

所述S4中，重复上述过程；热解残碳被筛分出后，经进一步处理做活性炭使用；热载体缓冲储仓中设置热量回收装置，用于产生热解气燃烧的助燃热风。

所述S4中，降温后的烟气直接排放。

所述S1中，将热载体加热回转窑(1)加热到850℃。

所述S1中，将热载体加热回转窑(1)加热到860℃。

本发明的显著效果在于：

1.热载体加热回转窑1与垃圾热解回转窑2两台内热式回转窑联合联合组成垃圾热解系统，热载体加热回转窑1中热载体直接被加热，热吸收效率高；垃圾热解回转窑2中热载体在与物料直接混合运动过程中，增强了与物料的接触面积，促进了传热，保证了热解效率。

2.热载体加热回转窑1，高温筛分装置4，热载体缓冲储仓5，送料器6组成循环系统，使温蓄热体能够循环使用，且热载体缓冲储仓5带有余热回收装置，用于热载体加热，提高了热效率，节约运行成本，。

3.通过垃圾干燥装置3对物料的干燥，大大降低了热解过程的能耗；

4.热解料在垃圾热解回转窑2热解处理过程中，避免了燃烧过程二噁英等有机有害污染物的产生，实现有机废物处理的无害化。

附图说明

图1为本发明所述的生活垃圾热解的装置示意图；

图中：1-热载体加热回转窑；2-垃圾热解回转窑；3-垃圾干燥装置；4-高温筛分装置；5-热载体缓冲储仓；6.送料器；7热解油气处理系统；

具体实施方式

一种生活垃圾热解的装置，包括热载体加热回转窑1，热载体加热回转窑1的输出口连接垃圾热解回转窑2的输入口与垃圾干燥装置3，垃圾干燥装置3同样接入垃圾热解回转窑2，垃圾热解回转窑2的输出端连接热解油气处理系统7，热解油气处理系统7连接热载体加热回转窑1的输入端；

垃圾热解回转窑2的输出端还连接高温筛分装置4，高温筛分装置4连接热载体缓冲储仓5，热载体缓冲储仓5通过两条管路连接热载体加热回转窑1的输入端，其中一条管路直接连接热载体加热回转窑1的输入端，另一条管路通过送料器6连接热载体加热回转窑1的输入端；

其中固体热载体加热回转窑1为内热式单层回转窑

一种生活垃圾热解的方法，包括以下步骤：

S1：采用高效陶瓷蓄热球作为高温热载体，在热载体加热回转窑1加热到800～900℃；热到产生高温烟气

S2：经S1加热后的高温热载体从固体热载体加热回转窑1的输出口排入垃圾热解回转窑2；同时原生垃圾也从垃圾干燥装置3进入垃圾热解回转窑2中，固体热载体与原生垃圾直接接触，在垃圾热解回转窑2的旋转下，进行充分的混合、传热，完成热解反应，产生热解油气和残碳；

S3：S2中热解反应产生的热解油气，首先进入热解油气处理系统7进行进一步的油气分离和脱硫脱酸处理，分离后的热解气体一部分进入热载体加热回转窑1，直接燃烧用于固体热载体加热回转窑1中固体热载体的加热，多余部分存入气柜中用于其他外部燃料；

S4：S2中热解反应产生的残碳和热载体的混合物由垃圾热解回转窑2输出口排出至高温筛分装置4进行筛分分离，其中的固体热载体进入热载体缓冲储仓5中进行缓存并由送料器6送回固体热载体加热回转窑1循环被加热使用；重复上述过程；热解残碳被筛分出后，经进一步处理做活性炭使用；热载体缓冲储仓5中设置热量回收装置，用于产生热解气燃烧的助燃热风

S5：S1中产生的高温烟气进入垃圾干燥装置3干燥原生垃圾，降温后的烟气直接排放。

Claims (10)

1.一种生活垃圾热解的装置，其特征在于：包括热载体加热回转窑(1)，热载体加热回转窑(1)的输出口连接垃圾热解回转窑(2)的输入口与垃圾干燥装置(3)，垃圾干燥装置(3)同样接入垃圾热解回转窑(2)，垃圾热解回转窑(2)的输出端连接热解油气处理系统(7)，热解油气处理系统(7)连接热载体加热回转窑(1)的输入端；

垃圾热解回转窑(2)的输出端还连接高温筛分装置(4)，高温筛分装置(4)连接热载体缓冲储仓(5)，热载体缓冲储仓(5)通过两条管路连接热载体加热回转窑(1)的输入端，其中一条管路直接连接热载体加热回转窑(1)的输入端，另一条管路通过送料器(6)连接热载体加热回转窑(1)的输入端。

2.根据权利要求1所述的一种生活垃圾热解的装置，其特征在于：固体热载体加热回转窑(1)为内热式单层回转窑。

3.一种应用如权利要求2所述的生活垃圾热解装置的热解方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1：将热载体加热回转窑(1)加热；

S2：经S1加热后的高温热载体从固体热载体加热回转窑(1)的输出口排入垃圾热解回转窑(2)；同时原生垃圾也从垃圾干燥装置(3)进入垃圾热解回转窑(2)中，固体热载体与原生垃圾直接接触，在垃圾热解回转窑(2)的旋转下，进行混合、传热，完成热解反应，产生热解油气和残碳；

S3：S2中热解反应产生的热解油气，首先进入热解油气处理系统(7)进行进一步的油气分离和脱硫脱酸处理，分离后的热解气体一部分进入热载体加热回转窑(1)，直接燃烧用于固体热载体加热回转窑(1)中固体热载体的加热；

S4：S2中热解反应产生的残碳和热载体的混合物由垃圾热解回转窑(2)输出口排出至高温筛分装置(4)进行筛分分离，其中的固体热载体进入热载体缓冲储仓(5)中进行缓存并由送料器(6)送回固体热载体加热回转窑(1)循环被加热使用；

S5：S1中产生的高温烟气进入垃圾干燥装置(3)干燥原生垃圾。

4.根据权利要求3所述的一种生活垃圾热解方法，其特征在于：所述S1中，采用高效陶瓷蓄热球作为高温热载体。

5.根据权利要求3所述的一种生活垃圾热解方法，其特征在于：所述S1中，将热载体加热回转窑(1)加热到800～900℃；热到产生高温烟气。

6.根据权利要求3所述的一种生活垃圾热解方法，其特征在于：所述S3中，多余部分存入气柜中用于其他外部燃料。

7.根据权利要求3所述的一种生活垃圾热解方法，其特征在于：所述S4中，重复上述过程；热解残碳被筛分出后，经进一步处理做活性炭使用；热载体缓冲储仓(5)中设置热量回收装置，用于产生热解气燃烧的助燃热风。

8.根据权利要求3所述的一种生活垃圾热解方法，其特征在于：所述S4中，降温后的烟气直接排放。

9.根据权利要求3所述的一种生活垃圾热解方法，其特征在于：所述S1中，将热载体加热回转窑(1)加热到850℃。

10.根据权利要求3所述的一种生活垃圾热解方法，其特征在于：所述S1中，将热载体加热回转窑(1)加热到860℃。

Images