CN113843260B - 一种非量化态的有机废固低温裂解工艺方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种非量化态的有机废固低温裂解工艺方法，包括加热步骤和温度检测步骤；在加热步骤中，利用热气流沿垃圾输送路线逆向运动，从而对经过每个釜体的垃圾进行均匀加热，并且若干单元加热腔呈矩阵化排布；在温度检测步骤中，所有与外加热釜对应的温度检测点呈矩阵化排布，从而全面地监控热气流通道的温度变化状态。在处理有机物垃圾时，通过本实施例中产生的特定热环境，使化学结构不稳定的大分子有机废固物裂解为化学结构稳定的小分子无机物，而非破坏物质，不需对垃圾进行定量化配置。

Description

一种非量化态的有机废固低温裂解工艺方法

技术领域

本发明涉及垃圾处理技术领域，具体来说，是一种非量化态的有机废固低温裂解工艺方法。

背景技术

生活垃圾是混合了多种不同有机材料的典型的非量化生物质。传统的非量化生物质处理方式，例如填埋、焚烧等方式对环境的影响十分显著，因而越来越难以被人们接受。现有的无氧裂解技术使用反应釜对，对通过对多物态有机物混合垃圾进行处理时，通过将反应釜内的温度、压力等参数进行控制的办法，使反应釜内的垃圾处于反应通道内，最终将多物态有机物混合垃圾转化为水、油、可燃气、生物碳等资源和无机质渣。传统的无氧裂解技术存在以下缺点：

1、传统的无氧裂解技术断续工作，效率低，在停机过程中对反应釜内的垃圾有较大影响，因此在再次开始工作时，需要较长的等待时间，总处理时间长，处理效率低；

2、传统的生物质裂解过程以确定的成分为基础，采取定温、定压力、定输出的控制方式，当待裂解物成分不定时，这样的全约束边界使得裂解效率远远低于理想效果；

3、由于所处理的生物质是非量化的(例如生活垃圾是未经分拣的)，每次处理时多物态有机物混合垃圾在反应釜内的反应情况和进程都不相同，将反应釜内温度和压力控制在同一范围是不合适的。

发明内容

本发明的目的是提供一种矩阵布局的非定量蠕变反应系统，以使有机废固物在矩阵化分布的若干加热区域中进行裂解。

本发明的目的是这样实现的：一种非量化态的有机废固低温裂解工艺方法，其工艺设备系统包括内加热釜和处于内加热釜之下的若干外加热釜，上述釜体均为圆筒状；

所述内加热釜处于最高位置，所有外加热釜从上到下依次间隔布置，所述内加热釜和外加热釜均横置，且都内置有用于驱使垃圾沿釜体轴向运动的轴向输送装置；

工艺设备系统配置有物料传输通道，所述物料传输通道的进料端设于内加热釜一轴端的最高位置，其出料端设于最低的外加热釜出料端的最低位置，所述内加热釜和所有外加热釜的内腔均构成物料传输通道的一部分；

最高的外加热釜一轴端通过上方的上料装置与内加热釜的另一轴端下侧接通，所述内加热釜与最高的外加热釜的轴向输送方向相反，任意相邻两个外加热釜的轴向输送方向相反，在任意相邻两个外加热釜中，上方的外加热釜的出料端下侧正对下方的外加热釜的进料端上侧，并通过竖直的物料输送管接通；

工艺设备系统配置有加热装置和热气排出管路；

每个外加热釜均同轴设有圆筒状的外加热筒，所述外加热筒两轴端封闭，所述外加热筒的内径大于外加热釜的外径，所述加热装置设于最低的外加热釜的外加热筒下侧，且沿轴向加热外加热筒,每个外加热釜外周壁与外加热筒内周壁之间形成一圆筒形加热腔，任意相邻两外加热筒的圆筒形加热腔通过通气管接通，所述圆筒形加热腔内沿轴向分为若干轴距相等的单元加热腔，任意相邻两单元加热腔之间用环形的透气隔板隔开，每片透气隔板设有一透气孔，以圆筒形加热腔的轴向视角观察，任意相邻两透气隔板的透气孔分处径向上的两侧位置；

在竖直面上，所有单元加热腔呈矩阵化排列，每个外加热釜均对应一行单元加热腔，在最低的外加热釜的所有单元加热腔中，最靠近物料传输通道出料端的单元加热腔下侧设有与外界空气连通的冷空气入口；

该工艺方法包括加热步骤，在此步骤中形成一整体沿物料传输路线逆向延伸的热气流通道，加热步骤依次包括如下子步骤；

S1、外界空气通过冷空气入口进入最低一行末尾的一个单元加热腔中；

S2、热气流依次进入直至所有单元加热腔充满热气；

S3、热气流通过最上一行出气侧的一个单元加热腔进入热气排出管路；

S4、热气流进入热气排出管路后，沿轴向从内加热釜内部加热内加热釜内的垃圾后，通过热气排出管路的热气出口排出；

其中，在上述S2子步骤中，每一行单元加热腔中，热气流整体沿外加热筒轴向流动并依次通过透气隔板的透气孔充满单元加热腔；

针对任意相邻两行单元加热腔，任意相邻两行单元加热腔的热气流方向相反，下一行出气侧的单元加热腔与上一行进气侧的单元加热腔通过竖直的通气管接通，且通气管的端口与单元加热腔的轴中位置连通。

该方法还有与加热步骤同时进行的温度检测步骤；

在温度检测步骤前，预设若干温度检测点，每一行单元加热腔均设有多个温度检测点，每个温度检测点均布置一个与总控制系统电性连接的温度传感器，每个温度检测点均对应一个单元加热腔；

在竖直面上，所有与外加热釜对应的温度检测点呈矩阵化排布；

在进行温度检测步骤时，所有温度检测点将温度信号反馈给总控制系统，以监测热气流通道的温度变化状态。

本发明的有益效果在于：

1、能够利用热气流沿垃圾输送路线逆向运动，从而对经过每个釜体的垃圾进行均匀加热，并且若干单元加热腔呈矩阵化排布，使得低温裂解过程能够顺利进行；

2、能够对每个釜体在轴向上进行全面加热，使得加热区域能够包围输送中的垃圾；

3、由于配置了若干矩阵化分布的温度检测点，便于全面监测垃圾加热的状态。

附图说明

图1是本发明的系统结构布置图。

图2是本发明的温度检测温点分布示意图。

图3是一号蠕变反应釜的冷空气入口和加热装置的示意图。

图4是釜体的局部的热气传导路线示意图。

图中：

零件的序号：1一号蠕变反应釜，2二号蠕变反应釜，3三号蠕变反应釜，4四号蠕变反应釜，5五号蠕变反应釜，6物料入口管，7上料装置，8物料输送管，9热气出口，10底物料出口管，11液化气输送管，12加热火焰喷嘴，13外加热筒，14透气隔板，15单元加热腔，16冷空气入口，17通气管，18上导气管，19C形管，20热气排出管，21下弯管；

温度检测点的序号：1A1一号釜测温点一，1A2一号釜测温点二,1A3一号釜测温点三,2A1二号釜测温点一,2A2二号釜测温点二,2A3二号釜测温点三,3A1三号釜测温点一,3A2三号釜测温点二,3A3三号釜测温点三,4A1四号釜测温点一,4A2四号釜测温点二,4A3四号釜测温点三，5A1五号釜测温点一,5A2五号釜测温点二。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进一步说明。

如图1-4所示，为执行非定量垃圾低温裂解工艺方法的工艺设备系统，工艺设备系统包括反应釜组、加热装置。

上述反应釜组包括五个釜体，从上到下依次为五号蠕变反应釜5、四号蠕变反应釜4、三号蠕变反应釜3、二号蠕变反应釜2、一号蠕变反应釜1，从四号蠕变反应釜4到一号蠕变反应釜1，均保持接近相等的间距，每个釜体均横置，且为圆筒状，一号蠕变反应釜1到四号蠕变反应釜4保持间距相等，釜体可以微微向上倾斜0-5°以便送料，使得进料端为最高位置，并内设有轴向输送装置(比如受电机驱动的搅拌轴，在搅拌轴上布置若干叶片，以轴向输送垃圾)，以驱使垃圾沿釜体的轴向进行缓慢输送。

上述垃圾传输通道的布置方式如下：

物料入口管6→五号蠕变反应釜5→上料装置7→四号蠕变反应釜4→物料输送管8→三号蠕变反应釜3→物料输送管8→二号蠕变反应釜2→物料输送管8→一号蠕变反应釜1→底物料出口管10。

物料入口管6接通五号蠕变反应釜5的一轴端上侧，用于承接待处理的垃圾，底物料出口管10接通最低的釜体的一轴端下侧，用于排出垃圾处理后产生的各类物料(比如各种品质等级的碳化物，以及无法被裂解的少数硬质杂物，比如金属)，任意相邻两釜体的轴向输送方向相反。

五号蠕变反应釜5的另一轴端下侧通过上料装置7(是垃圾压缩上料装置)与四号蠕变反应釜4的一轴端上侧接通，五号蠕变反应釜5的轴向输送方向与四号蠕变反应釜4的轴向输送方向相反，四号蠕变反应釜4的与五号蠕变反应釜5接通的轴端处于五号蠕变反应釜5的另一轴端下侧正下方的位置。

下面的四号蠕变反应釜4、三号蠕变反应釜3、二号蠕变反应釜2、一号蠕变反应釜1依次接通，接通位置均在轴端位置，从四号蠕变反应釜4到一号蠕变反应釜1，任意相邻两个釜体的轴向输送方向相反，上方的釜体的出料端下侧正对下方的釜体的进料端上侧，并通过竖直的物料输送管8接通。

本实施例的热气通道布局如下。

首先是加热方案：四号蠕变反应釜4、三号蠕变反应釜3、二号蠕变反应釜2、一号蠕变反应釜1的外侧均设有与其同轴的、圆筒状的外加热筒13，外加热筒13两轴端封闭，可以从外部加热这些反应釜，因此可将这些反应釜统一称为外加热釜，加热装置设于一号蠕变反应釜1的外加热筒13之下，并沿轴向均匀加热一号蠕变反应釜1的外加热筒13。加热装置包括：一沿最低的外加热筒13的轴向延伸的液化气输送管11，液化气输送管11接通液化气罐组；若干沿液化气输送管11长度方向等间距排布的加热火焰喷嘴12，从而使得一号蠕变反应釜1的外加热筒13能够在轴向上均匀受热。在进行加热步骤前的准备阶段中，所有加热火焰喷嘴12同时喷射加热火焰，沿最低外加热筒13轴向加热最低外加热筒13下侧。

其二是针对每个外加热筒13，在外加热筒13的内周壁与釜体的外周壁之间形成圆筒形加热腔，在圆筒形加热腔中设有若干片沿釜体轴向等间距排布的环形透气隔板14，透气隔板14的外圆边固定连接外加热筒13的内周壁，透气隔板14的内圆边固定连接釜体的外周壁，透气隔板14将圆环形热气腔分隔为若干轴距相等的单元加热腔15，每片透气隔板14均开设有一个接通相邻两单元加热腔15的透气孔，以釜体的轴向视角看，任意相邻两透气隔板14的透气孔在径向上错开并处于径向上两相反的位置，如此布置，可使得热气流全部充满一个单元加热腔15后，才会进入下一个单元加热腔15，如此往复，可使得釜体的对应垃圾的外周壁部分均能受热，从而形成圆柱形的加热带，使得轴向输送的垃圾能够在轴向、径向全面受热，充分保障裂解过程的顺利进行。

任意相邻两外加热筒13通过通气管17接通，任意相邻两外加热筒13的热气流方向相反。

其三是热气流的顺序，如下：

在通气管17的引导下，热气流从一号蠕变反应釜1的外加热筒13逐层向上，直到四号蠕变反应釜4的外加热筒13的最后一个单元加热腔15，然后热气流依次通过上导气管18、C形管19、热气排出管20、下弯管21后，从下弯管21的热气出口9排出。热气通道用于引导热气流上升，使热气流路线沿物料输送路线延伸且方向相逆。

其中，一号蠕变反应釜1的外加热筒13轴端下侧接通有冷空气入口16，冷空气入口16靠近底物料出口管10，外界新鲜的空气可以不断地从冷空气入口16进入热气通道，下弯管21的热气出口9则设为热气通道的出气口，从而保障热气通道内形成持续流动的热气流。

五号蠕变反应釜5设有与其同轴的、且沿其轴向横穿而过的、导热的热气排出管20，热气排出管20一端设为热气出口9，热气流在通过热气排出管20时，能够沿轴向加热进入五号蠕变反应釜5的垃圾，相当于在垃圾内部进行加热，五号蠕变反应釜5可以被称为内加热釜。

总体来说，本实施例中在进行加热步骤时，形成一整体沿物料传输路线逆向延伸的热气流通道，加热步骤依次包括如下子步骤；

S1、外界空气通过冷空气入口16进入最低一行末尾的一个单元加热腔15中；

S2、热气流依次进入直至所有单元加热腔15充满热气；

S3、热气流通过最上一行出气侧的一个单元加热腔15进入热气排出管路；

S4、热气流进入热气排出管路后，沿轴向从五号蠕变反应釜5内部加热垃圾后，通过热气排出管路的热气出口9排出。

其中，在上述S2子步骤中，每一行单元加热腔15中，热气流整体沿外加热筒13轴向流动并依次通过透气隔板14的透气孔充满单元加热腔15，从而可以实现渐进式升温，在处理有机物垃圾时，优势明显，可以通过低温裂解的方式(400摄氏度左右)，让垃圾在逐步加热的过程中脱氧、碳化，通过本实施例中产生的特定热环境，使化学结构不稳定的大分子物质裂解为化学结构稳定的小分子物质-无机物(比如碳化物)，而非破坏物质，最后形成的碳化物可以通过底物料出口管10排出，以便回收利用；对待处理的垃圾不需要进行定量化配置。

在加热垃圾过程中，可以利用管路接通靠下的釜体，以便排出垃圾裂解过程中产生的油、气、液等物质，进行回收利用，此为公知常识，在此不作赘述。

针对任意相邻两行单元加热腔15，任意相邻两行单元加热腔15的热气流方向相反，下一行出气侧的一个单元加热腔15与上一行进气侧的一个单元加热腔15通过竖直的通气管17接通，且通气管17的端口与单元加热腔15的轴中位置连通。

其四，若干单元加热腔15在竖直排布面上呈均匀的矩形阵列化排布，相当于提供了矩形阵列化的若干加热点，给垃圾制造充分裂解的环境。

为了全面监控加热过程，在执行加热步骤的同时，执行温度检测步骤，本实施例设置若干温度检测点，每个温度检测点均配置一个温度传感器(比如热电偶)，均与总控制系统连接，以全面反馈加热状态，可以配置大屏幕显示所有温度数据，便于控制人员能够全面监测加热状态，以监测热气流通道的温度变化状态。

如图2所示，若干温度检测点的布局如下：

针对一号蠕变反应釜1，设置一号釜测温点一1A1、一号釜测温点二1A2、一号釜测温点三1A3，依照热气流的方向，一号釜测温点一1A1、一号釜测温点二1A2、一号釜测温点三1A3沿外加热筒13轴向依次等间距分布，且等高设置，一号釜测温点二1A2设于外加热筒13的轴中位置，一号釜测温点一1A1和一号釜测温点三1A3分别靠近外加热筒13的两轴端位置，一号釜测温点一1A1相对接近冷空气入口16；

针对二号蠕变反应釜2，设置二号釜测温点一2A1、二号釜测温点二2A2、二号釜测温点三2A3，依照热气流的方向，二号釜测温点三2A3、二号釜测温点二2A2、二号釜测温点一2A1沿外加热筒13轴向依次等间距分布，且等高设置，二号釜测温点二2A2设于外加热筒13的轴中位置，二号釜测温点一2A1和二号釜测温点三2A3分别靠近外加热筒13的两轴端位置；

针对三号蠕变反应釜3，设置三号釜测温点一3A1、三号釜测温点二3A2、三号釜测温点三3A3，依照热气流的方向，三号釜测温点一3A1、三号釜测温点二3A2、三号釜测温点三3A3沿外加热筒13轴向依次等间距分布，且等高设置，三号釜测温点二3A2设于外加热筒13的轴中位置，三号釜测温点一3A1和三号釜测温点三3A3分别靠近外加热筒13的两轴端位置；

针对四号蠕变反应釜4，设置四号釜测温点一4A1、四号釜测温点二4A2、四号釜测温点三4A3，依照热气流的方向，四号釜测温点三4A3、四号釜测温点二4A2、四号釜测温点一4A1沿外加热筒13轴向依次等间距分布，且等高设置，四号釜测温点二4A2设于外加热筒13的轴中位置，四号釜测温点一4A1、四号釜测温点三4A3分别靠近外加热筒13的两轴端位置；

针对五号蠕变反应釜5，设置五号釜测温点一5A1、五号釜测温点二5A2，依照热气流的方向，五号釜测温点一5A1、五号釜测温点二5A2分别设于热气排出管20的进气端、出气端。

其中，一号蠕变反应釜1至四号蠕变反应釜4的温度检测点呈均匀矩阵化排布，从而便于全面监测垃圾加热的状态。

以上是本发明的优选实施例，本领域普通技术人员还可以在此基础上进行各种变换或改进，在不脱离本发明总的构思的前提下，这些变换或改进都应当属于本发明要求保护范围之内。

Claims (5)

1.一种非量化态的有机废固低温裂解工艺方法，其工艺设备系统包括内加热釜和处于内加热釜之下的若干外加热釜，上述釜体均为圆筒状；

所述内加热釜处于最高位置，所有外加热釜从上到下依次间隔布置，所述内加热釜和外加热釜均横置，且都内置有用于驱使垃圾沿釜体轴向运动的轴向输送装置；

工艺设备系统配置有物料传输通道，所述物料传输通道的进料端设于内加热釜一轴端的最高位置，其出料端设于最低的外加热釜出料端的最低位置，所述内加热釜和所有外加热釜的内腔均构成物料传输通道的一部分；

最高的外加热釜一轴端通过上方的上料装置(7)与内加热釜的另一轴端下侧接通，所述内加热釜与最高的外加热釜的轴向输送方向相反，任意相邻两个外加热釜的轴向输送方向相反，在任意相邻两个外加热釜中，上方的外加热釜的出料端下侧正对下方的外加热釜的进料端上侧，并通过竖直的物料输送管(8)接通；

其特征在于：工艺设备系统配置有加热装置和热气排出管路；

每个外加热釜均同轴设有圆筒状的外加热筒(13)，所述外加热筒(13)两轴端封闭，所述外加热筒(13)的内径大于外加热釜的外径，所述加热装置设于最低的外加热釜的外加热筒(13)下侧，且沿轴向加热外加热筒(13),每个外加热釜外周壁与外加热筒(13)内周壁之间形成一圆筒形加热腔，任意相邻两外加热筒(13)的圆筒形加热腔通过通气管(17)接通，所述圆筒形加热腔内沿轴向分为若干轴距相等的单元加热腔(15)，任意相邻两单元加热腔(15)之间用环形的透气隔板(14)隔开，每片透气隔板(14)设有一透气孔，以圆筒形加热腔的轴向视角观察，任意相邻两透气隔板(14)的透气孔分处径向上的两侧位置；

在竖直面上，所有单元加热腔(15)呈矩阵化排列，每个外加热釜均对应一行单元加热腔(15)，在最低的外加热釜的所有单元加热腔(15)中，最靠近物料传输通道出料端的单元加热腔(15)下侧设有与外界空气连通的冷空气入口(16)；

该工艺方法包括加热步骤，在此步骤中形成一整体沿物料传输路线逆向延伸的热气流通道，加热步骤依次包括如下子步骤；

S1、外界空气通过冷空气入口(16)进入最低一行末尾的一个单元加热腔(15)中；

S2、热气流依次进入直至所有单元加热腔(15)充满热气；

S3、热气流通过最上一行出气侧的一个单元加热腔(15)进入热气排出管路；

S4、热气流进入热气排出管路后，沿轴向从内加热釜内部加热内加热釜内的垃圾后，通过热气排出管路的热气出口(9)排出；

其中，在上述S2子步骤中，每一行单元加热腔(15)中，热气流整体沿外加热筒(13)轴向流动并依次通过透气隔板(14)的透气孔充满单元加热腔(15)；

针对任意相邻两行单元加热腔(15)，任意相邻两行单元加热腔(15)的热气流方向相反，下一行出气侧的一个单元加热腔(15)与上一行进气侧的一个单元加热腔(15)通过竖直的通气管(17)接通，且通气管(17)的端口与单元加热腔(15)的轴中位置连通。

2.根据权利要求1所述的一种非量化态的有机废固低温裂解工艺方法，其特征在于：还包括与加热步骤同时进行的温度检测步骤；

在温度检测步骤前，预设若干温度检测点，每一行单元加热腔(15)均设有多个温度检测点，每个温度检测点均布置一个与总控制系统电性连接的温度传感器，每个温度检测点均对应一个单元加热腔(15)；

在竖直面上，所有与外加热釜对应的温度检测点呈矩阵化排布；

在进行温度检测步骤时，所有温度检测点将温度信号反馈给总控制系统，以监测热气流通道的温度变化状态。

3.根据权利要求2所述的一种非量化态的有机废固低温裂解工艺方法，其特征在于：所述热气排出管路至少包括一热气排出管(20)，所述热气排出管(20)沿内加热釜的轴线穿透内加热釜。

4.根据权利要求3所述的一种非量化态的有机废固低温裂解工艺方法，其特征在于：在热气排出管(20)的出气端和进气端设置温度检测点，在进行温度检测步骤时，通过热气排出管(20)的两个温度检测点向总控制系统实时反馈温度数值。

5.根据权利要求1所述的一种非量化态的有机废固低温裂解工艺方法，其特征在于：所述加热装置包括一平行于最低外加热筒(13)轴向的液化气输送管(11)，以及若干与液化气输送管(11)接通的加热火焰喷嘴(12)，所有加热火焰喷嘴(12)沿液化气输送管(11)的长度方向等间距排布；

所述加热步骤还包括先于S1子步骤进行的准备阶段，在准备阶段中，所有加热火焰喷嘴(12)同时喷射加热火焰，沿最低外加热筒(13)轴向加热最低外加热筒(13)下侧。

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