CN113403093B - 一种用于二噁英抑制和污染物在线监测的集成装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于二噁英抑制和污染物在线监测的集成装置，包括垂直方向布置的给料装置、热解腔以及水平方向上布置的冷凝装置和氯苯实时检测传感器。给料装置固定有变频电机；热解腔布置了三个热电偶可真实测量热解腔中各层温度；热解腔上部设置了三支气管可真实采样热解腔中各层气氛；热解腔中部位置布置了两个进气口；热解腔下部位置布置了一个用于收集热解残渣的落料口；水平方向热解腔右侧布置了冷凝装置，冷凝装置设置了控温热电偶防止焦油凝结。本发明提供的集成装置中，有温度检测装置和较多的采样口，并有集中控制系统控制采集数据，使有机固废热解气化过程更节能、环保、可视化。

Description

一种用于二噁英抑制和污染物在线监测的集成装置
技术领域
本发明涉及环保领域，尤其涉及一种用于有机固废热解气化过程中二噁英抑制和污染物在线监测的集成装置。
背景技术
由于社会经济的快速发展，人民对高品质的生活也产生了更多的需求。然而，民众在享受丰富的物质生活的同时，也在不断的消耗各种自然资源，这就必然会产生大量的废弃物，这些废弃物大多以固体废弃物的形式存在于城市中，而传统的焚烧技术有着诸多限制，如对垃圾热值要求高、NOX和二噁英排放控制难等问题，因而亟需一种新技术来解决这些问题。
目前的城市垃圾处置技术主要有卫生填埋、高温堆肥、直接焚烧、热解气化等，不同的技术适用于不同的处理场合。在众多处置技术中，热解气化技术是目前最有前途的技术。
热解气化技术是通过将生活垃圾直接转化为气、液、固三相的各种产品，拓宽其利用方式，从而提髙了综合利用效率，显著改善了其经济性。热解气化一般在缺氧甚至无氧环境下进行，二噁英的前驱物生成和从头合成都会得到有效抑制，而在垃圾中的重金属则会熔融在灰渣中，相比于焚烧技术有效减少了污染物的排放。不过对于热解气化过程中二噁英的生成机理还有待研究。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种用于二噁英抑制和污染物在线监测的集成装置，解决二噁英排放控制难、污染物难以监测的问题。
为解决技术问题，本发明的解决方案是：一种用于二噁英抑制和污染物在线监测的集成装置，包括热解气化炉，所述热解气化炉包括垂直方向布置的垃圾进料系统和热解腔、水平方向布置的冷凝装置和氯苯实时检测传感器；所述热解腔上端固定连接垃圾进料系统，所述垃圾进料系统包括螺旋给料器，热解腔下端依次设置一个用于灰渣下落的可抽动炉排和出料筒；螺旋给料器下方依次固定连接有给料可视量筒和给料散热器；热解腔外部安装有加热器，所述加热器上安装有控温热电偶，热解腔中部位置具有两个进气口，热解腔右上部具有三个可真实测量热解腔中温度的测温热电偶和三个可真实采样热解腔中气氛的气管。
所述冷凝装置与热解腔通过气管连接，可拆卸安装于热解腔右方，气管上安装有加热器以及用于添加二噁英阻滞剂的粉末进料口；冷凝装置安装有一个气液分离管和一个控温热电偶，所述气液分离管外部安装有加热器，所述控温热电偶用于监测冷凝装置的温度，使冷凝装置中的滤网不凝结焦油；冷凝装置下端具有可拆卸连接的焦油出口和油水桶，便于清理管壁；所述冷凝装置具有用于焦油冷凝的水冷套管，所述水冷套管的两端固定连接有水冷接口用于焦油冷凝。
所述氯苯实时检测传感器位于冷凝装置气体出口处，用于实时检测热解的气体污染物。
进一步地，集成装置还包括温度检测装置，所述温度检测装置为热电偶温度计，包括三个用于测量热解腔中的上、中、下三层温度的测温热电偶和两个用于控温的热电偶。
进一步地，集成装置中垃圾进料系统还包括与螺旋进料器固定连接的变频电机，进料速率由与螺杆相连的变频电机频率控制。螺旋进料器内部设有揽拌装置，可有效防止有机固废在加料过程中出现堆积架桥。螺旋进料器下方的给料可视量筒用于观察垃圾落料情况，给料可视量筒下方的给料散热器用于防止螺杆靠近炉膛的一端在高温的作用下发生变形。
进一步地，集成装置中加热器和热解腔构成加热系统，所述加热器由三段电加热模块组成，分别对热解腔上、中、下层进行加热，热解腔外部固定安装三段电加热模块。
进一步地，集成装置还包括集中控制系统，所述集中控制系统包括用于炉内控温和滤油控温温度控制系统以及温度采集系统、给料速率控制器、冷却水阀控制器和集中控制屏幕；所述温度控制系统用于控制加热器温度，温度采集系统用于采集温度检测装置数据，给料速率控制器用于控制有机固废进料时的速率，冷却水阀控制器控制水冷接口上的水阀，用于热解油冷凝时冷却水的添加，集中控制屏幕用于温度控制系统、温度采集系统、给料速率控制器、冷却水阀控制器操作功能。本发明的有益效果是：本发明提供的一种用于二噁英抑制和污染物在线监测的集成装置中，有多个温度检测装置和气体收集装置，并有集中控制系统控制采集数据，同时热解气化过程中的热解油可冷凝收集，同时收集气、固、液三相分析，使有机固废热解气化过程更节能、环保、可视化。
本发明的集成装置，垃圾经进料系统均匀进料，依次通过干燥层、热解层、燃烬层保证有机固废在热解气化炉中热解气化完全。
本发明的集成装置，有机固废在热解气化炉中热解同时添加二噁英阻滞剂，可有效减少二恶英的生成。
本发明的集成装置，尾气通过氯苯实时检测传感器可实时监测污染物浓度。
本发明的集成装置，采用螺旋进料的方式，炉内垃圾堆料高度可以通过炉体的观察孔观察，选择合适的分层料层，且炉体上有较多的采样口，可以根据需要获得不同的热解参数。
本发明的集成装置，热解焦油经过冷凝装置进入油水桶收集前设置了加热管道，可以收集到较高品质的热解焦油。而且由于其连续进料的特性以及堆料的热解方法的特性可以较好的模拟实际工业生产应用。
附图说明
下面结合附图对本发明进一步说明。
图1是用于二噁英抑制和污染物在线监测的集成装置中热解气化炉、垃圾进料系统、温度检测装置、加热系统和集中控制系统的结构示意图；
图中，1、热解腔，2、冷凝装置，3、氯苯实时检测传感器，4、螺旋给料器，5、出料桶，6、变频电机，7、给料可视量筒，8、给料散热器，9、加热器，10、控温热电偶，11、进气口，12、测温热电偶，13、气管，14、粉末进料口，15、可抽动炉排，16、焦油出口，17、水冷接口，18、油水桶，19、气液分离管，20、滤网，21、温度控制系统，22、温度采集系统，23、给料速率控制器，24、冷却水阀控制器，25、集中控制屏幕。
具体实施方式
以下结合附图对本发明具体实施方式作进一步详细说明。本发明涵盖任何由权利要求定义的在本发明的精髓和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。进一步，为了使公众对本发明有更好的了解，在下文对本发明的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本发明。
如图1所示，本发明提供了一种用于二噁英抑制和污染物在线监测的集成装置，包括热解气化炉，所述热解气化炉包括垂直方向布置的垃圾进料系统和热解腔1、水平方向布置的冷凝装置2和氯苯实时检测传感器3；所述热解腔1上端固定连接垃圾进料系统，所述垃圾进料系统包括螺旋给料器4，热解腔1下端依次设置一个用于灰渣下落的可抽动炉排15和出料筒5；螺旋给料器4下方依次固定连接有给料可视量筒7和给料散热器8；热解腔1外部安装有加热器9，所述加热器9上安装有控温热电偶10，热解腔1中部位置具有两个进气口11，热解腔1右上部具有三个可真实测量热解腔1中温度的测温热电偶12和三个可真实采样热解腔1中气氛的气管13。
所述冷凝装置2与热解腔1通过气管连接，可拆卸安装于热解腔1右方，气管上安装有加热器9以及用于添加二噁英阻滞剂的粉末进料口14；冷凝装置2安装有一个气液分离管19和一个控温热电偶10，所述气液分离管19外部安装有加热器9，所述控温热电偶10用于监测冷凝装置2的温度，使冷凝装置2中的滤网20不凝结焦油；冷凝装置2下端具有可拆卸连接的焦油出口16和油水桶18，便于清理管壁；所述冷凝装置2具有用于焦油冷凝的水冷套管，所述水冷套管的两端固定连接有水冷接口17用于焦油冷凝。
所述氯苯实时检测传感器3位于冷凝装置2气体出口处，用于实时检测热解的气体污染物。
为了监控热解气化过程中的温度变化，以便更好地调整工况，本发明装置还包括温度检测装置，所述温度检测装置为热电偶温度计，包括三个用于测量热解腔1中的上、中、下三层温度的测温热电偶12和两个用于控温的热电偶10。
为了使有机固废进料均匀和热解完全，本发明装置中垃圾进料系统还包括与螺旋进料器4固定连接的变频电机6，进料速率由与螺杆相连的变频电机6频率控制。螺旋进料器4内部设有揽拌装置，可有效防止有机固废在加料过程中出现堆积架桥。螺旋进料器4下方的给料可视量筒7用于观察垃圾落料情况，给料可视量筒7下方的给料散热器8用于防止螺杆靠近炉膛的一端在高温的作用下发生变形。
为了使有机固废受热解析，本发明装置中加热器9和热解腔1构成加热系统，所述加热器9由三段电加热模块组成，分别对热解腔上、中、下层进行加热，用于提高热解腔1气氛温度，热解腔1外部固定安装三段电加热模块。
为了控制有机固废热解气化过程中的各项参数，本发明装置还包括集中控制系统，所述集中控制系统包括用于炉内控温和滤油控温温度控制系统21以及温度采集系统22、给料速率控制器23、冷却水阀控制器24和集中控制屏幕25；所述温度控制系统21用于控制加热器9温度，温度采集系统22用于采集温度检测装置数据，给料速率控制器23用于控制有机固废进料时的速率，冷却水阀控制器24控制水冷接口17上的水阀，用于热解油冷凝时冷却水的添加，集中控制屏幕25用于温度控制系统21、温度采集系统21、给料速率控制器23、冷却水阀控制器24操作功能。
本发明提供的用于二噁英抑制和污染物在线监测的集成装置的具体作业过程如下：
作业时，将有机固废置于螺旋给料器4中；通过给料速率控制器23控制进料速率，在垃圾进料系统变频电机6的作用下，垃圾经由热解腔1上部将垃圾运输至热解腔1，同时通过进气口11输送所需配气，生活垃圾通过热解炉1中的上层干燥层去除水分，随后在热解炉1的中层热解层发生热解气化，燃尽的灰渣通过热解炉1的下层燃烬层进入落料口5；热解气通过气管进入冷凝装置2滤除焦油成分，随后通过氯苯实时检测传感器3监测尾气成分；生活垃圾在热解气化的同时，通过粉末进料口14添加二噁英阻滞剂以达到抑制二噁英生成的目的。
作业时，载气通过进气口11输送进热解气化炉，通过三段电加热模块经热解腔1加热至所需热解温度，然后依次经过干燥层、热解层、燃烬层进入落料口5，冷凝的焦油进入油水桶18。
作业时，温度采集系统22会定时采集控温热电偶10和测温热电偶12的温度数据，并反馈给温度控制系统21实现温度控制。
作业时，氯苯实时检测传感器3会实时检测尾气中氯苯浓度。
作业时，通过集中控制屏幕25来控制给料速率控制器23、温度控制系统21和温度采集系统22，后台会记录一定时间热解气化装置的工作参数和温度数据。
本发明的集成装置，垃圾经进料系统均匀进料，依次通过干燥层、热解层、燃烬层保证有机固废在热解气化炉中热解气化完全。
本发明的集成装置，有机固废在热解气化炉中热解同时通过粉末进料口添加二噁英阻滞剂，可有效减少二恶英的生成。
本发明的集成装置，尾气通过氯苯实时检测传感器可实时监测污染物浓度。
本发明的集成装置，采用螺旋进料的方式且炉体上设置有观察孔，炉内垃圾堆料高度可以通过炉体的观察孔观察，选择合适的分层料层，且炉体上有较多的采样口，可以根据需要获得不同的热解参数。
本发明的集成装置，热解焦油经过冷凝装置进入油水桶收集前设置了加热管道，可以收集到较高品质的热解焦油。而且由于其连续进料的特性以及堆料的热解方法的特性可以较好的模拟实际工业生产应用。
上述实施例用来解释说明本发明，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明公开内容做出的修改和改变，均应认为是本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种用于二噁英抑制和污染物在线监测的集成装置，其特征在于，包括热解气化炉，所述热解气化炉包括垂直方向布置的垃圾进料系统和热解腔(1)、水平方向布置的冷凝装置(2)和氯苯实时检测传感器(3)；所述热解腔(1)上端固定连接垃圾进料系统，所述垃圾进料系统包括螺旋给料器(4)，热解腔(1)下端依次设置一个用于灰渣下落的可抽动炉排(15)和出料筒(5)；螺旋给料器(4)下方依次固定连接有给料可视量筒(7)和给料散热器(8)；热解腔(1)外部安装有加热器(9)，所述加热器(9)上安装有控温热电偶(10)，热解腔(1)中部位置具有两个进气口(11)，热解腔(1)右上部具有三个可真实测量热解腔(1)中温度的测温热电偶(12)和三个可真实采样热解腔(1)中气氛的气管(13)；
所述冷凝装置(2)与热解腔(1)通过气管连接，可拆卸安装于热解腔(1)右方，气管上安装有加热器(9)以及用于添加二噁英阻滞剂的粉末进料口(14)；冷凝装置(2)安装有一个气液分离管(19)和一个控温热电偶(10)，所述气液分离管(19)外部安装有加热器(9)，所述控温热电偶(10)用于监测冷凝装置(2)的温度，使冷凝装置(2)中的滤网(20)不凝结焦油；冷凝装置(2)下端具有可拆卸连接的焦油出口(16)和油水桶(18)，便于清理管壁；所述冷凝装置(2)具有用于焦油冷凝的水冷套管，所述水冷套管的两端固定连接有水冷接口(17)用于焦油冷凝；
所述氯苯实时检测传感器(3)位于冷凝装置(2)气体出口处，用于实时检测热解的气体污染物。
2.根据权利要求1所述的用于二噁英抑制和污染物在线监测的集成装置，其特征在于，该装置还包括温度检测装置，所述温度检测装置为热电偶温度计，包括三个用于测量热解腔(1)中的上、中、下三层温度的测温热电偶(12)和两个用于控温的热电偶(10)。
3.根据权利要求1所述的用于二噁英抑制和污染物在线监测的集成装置，其特征在于，该装置中垃圾进料系统还包括与螺旋进料器(4)固定连接的变频电机(6)，进料速率由与螺杆相连的变频电机(6)频率控制；螺旋进料器(4)内部设有搅拌装置，可有效防止有机固废在加料过程中出现堆积架桥；螺旋进料器(4)下方的给料可视量筒(7)用于观察垃圾落料情况，给料可视量筒(7)下方的给料散热器(8)用于防止螺杆靠近炉膛的一端在高温的作用下发生变形。
4.根据权利要求1所述的用于二噁英抑制和污染物在线监测的集成装置，其特征在于，该装置中加热器(9)和热解腔(1)构成加热系统，所述加热器(9)由三段电加热模块组成，分别对热解腔上、中、下层进行加热，热解腔(1)外部固定安装三段电加热模块。
5.根据权利要求2所述的用于二噁英抑制和污染物在线监测的集成装置，其特征在于，该装置还包括集中控制系统，所述集中控制系统包括用于炉内控温和滤油控温温度控制系统(21)以及温度采集系统(22)、给料速率控制器(23)、冷却水阀控制器(24)和集中控制屏幕(25)；所述温度控制系统(21)用于控制加热器(9)温度，温度采集系统(22)用于采集温度检测装置数据，给料速率控制器(23)用于控制有机固废进料时的速率，冷却水阀控制器(24)控制水冷接口(17)上的水阀，用于热解油冷凝时冷却水的添加，集中控制屏幕(25)用于温度控制系统(21)、温度采集系统(21)、给料速率控制器(23)、冷却水阀控制器(24)操作功能。
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