CN114921265A - 带前置热解工艺的有机固废熔铁浴制合成气装置及其方法 - Google Patents

带前置热解工艺的有机固废熔铁浴制合成气装置及其方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及带前置热解工艺的有机固废熔铁浴制合成气装置及其方法，该方案包括熔池式气化炉，设有第一进料管和第二进料管以及合成气出口管，且内部设有熔铁液；冷却器，与合成气出口管连通；耙式热解机与冷却器连通；冷凝器与耙式热解机的热解气出口连通；油水分离机与冷凝器连通，并通过高压油泵加压和汽化器汽化后输入至引射器作为一次流高压流体；换热器，与冷凝器的热解不凝气出口和换热蒸汽出口连通；引射器，分别与第二进料管、汽化器及换热器连通。本发明无需将有机固废破碎至3mm之内，显著降低了前期处理成本，混有含水杂质有机固废和含水油泥无须烘干，直接投产，无烘干尾气，全过程无尾气排放，易于实现自动化生产。

Description

带前置热解工艺的有机固废熔铁浴制合成气装置及其方法
技术领域
本发明涉及能源领域，具体涉及带前置热解工艺的有机固废熔铁浴制合成气装置及其方法。
背景技术
目前在有机固废熔铁浴制合成气中，轻薄软质有机固废经过多次破碎至3mm以内，存在破碎能耗高、费时费力的问题。且混有含水杂质的有机固废和含水油泥都要经过烘干去除水分才能投料。如此就会导致整体的处理成本过高，加工效率无法提高。
为此，亟待一种可无需将轻薄软质有机固废经过多次破碎至3mm以内，混有含水杂质有机固废和含水油泥无须烘干，直接投产，无烘干尾气，全过程无尾气排放，易于实现自动化生产的带前置热解工艺的有机固废熔铁浴制合成气装置及其方法。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术中存在的上述问题，提供了带前置热解工艺的有机固废熔铁浴制合成气装置。
为了实现上述发明目的，本发明采用了以下技术方案：带前置热解工艺的有机固废熔铁浴制合成气装置包括：
熔池式气化炉，设有第一进料管和第二进料管以及合成气出口管，且内部设有熔铁液，用于有机固废熔铁浴生产出合成气；
冷却器，与合成气出口管连通，用于将合成气冷却至第一设定温度；
耙式热解机，与冷却器连通，用于以冷却至第一设定温度的合成气作为热源将初破后的有机固废或含水油泥热解产生热解气和热解半焦；
冷凝器，与耙式热解机的热解气出口连通，用于将热解气冷凝形成不凝气和油液混合物；
油水分离机，与冷凝器连通，用于将油液混合物分离成油和水，并通过高压油泵加压和汽化器汽化后输入至引射器作为一次流高压流体；
换热器，与冷凝器的热解不凝气出口和换热蒸汽出口连通，用于以冷凝器的换热蒸汽作为热源将不凝气加热至第二设定温度，并输入至引射器作为二次流低压流体；
引射器，分别与第二进料管、汽化器及换热器连通，用于使一次流高压流体推动二次流低压流体进入熔池式气化炉的熔铁液内再度裂解气化。
工作原理及有益效果：1、与现有技术相比，本申请通过将简单初次破碎后的有机固废或含水油泥热解产生热解气和热解半焦，热源利用冷却后的合成气，如此可无需对有机固废进行多次破碎，也不需要烘干，含水油泥可直接投产，整个过程可循环利用能源，大大降低了能耗和处理成本，也进一步提高了加工效率，从而实现全过程无尾气排放，易于实现自动化生产；
2、与现有技术相比，本申请中耙式热解机、冷凝器及汽化器的热源均来自于处理过程中，实现了循环利用能源，而且通过引射器将一次流高压流体推动二次流低压流体进入熔池式气化炉的熔铁液内再度裂解气化，可彻底对全过程中产生的物质进行能源化处理，需要的合成气有效地保留，从而实现了，无烘干尾气，全过程无尾气排放。
进一步地，汽化器的换热蒸汽入口与冷却器的换热蒸汽出口连通，以利用合成气初次冷却过程中的热能作为气化热源。
进一步地，第一设定温度为500℃。因为有机固废在450℃～500℃温度范围热解，如再提高热解机温度，热解产物中热解不凝气增加，热解油类减少，热解油类越少不越利于后期加压、汽化和引射。故热解机设定500℃。
进一步地，第二设定温度为350℃或接近350℃。因为热解不凝气在进入引射器后与一次流高压流体(汽化后的热解油)温度要接近，否则影响引射后压力。而此时的热解油汽化后温度刚好是350℃左右。
进一步地，初破后的有机固废的尺寸为10cm或接近10cm。因为经过多次验证，热解机进料尺寸设置为10cm是比较经济的破碎后尺寸，且不需要对有机固废进行过多的前处理，大大降低了成本。
进一步地，冷却器通过第一风机将第一设定温度的合成气输入至耙式热解机的中空外壁夹层，以作为有机固废或含水油泥热解的热源。
进一步地，耙式热解机的进料口上设有第二进料锁斗，该第二进料锁斗顶部设有第一料斗，侧面通过第二真空泵抽真空，且第二进料锁斗和第一料斗以及第二进料锁斗和进料口之间均设有气动阀。
进一步地，冷凝器通过第二风机将不凝气输入至换热器内进行换热。
进一步地，耙式热解机底部设有热解半焦出口，该热解半焦出口上设有关风机和用于接收热解半焦的第二料斗或物料输送机，该热解半焦从热解半焦出口排出后重新进入熔池式气化炉的第一料斗内再次裂解气化。
带前置热解工艺的有机固废熔铁浴制合成气加工方法，运用上述的带前置热解工艺的有机固废熔铁浴制合成气装置，包括以下步骤：
通过第一进料管上方的第一进料锁斗对熔池式气化炉加入物料；
关闭第一进料锁斗上的第一气动阀和第三气动阀，打开第一真空泵对第一进料锁斗抽真空，直至抽真空完毕；
打开第三气动阀，通过第一进料管上的氧气入口通入氧气，物料送入熔铁液进行裂解气化生成合成气；
通过合成气出口管将合成气输入至冷却器冷却到第一设定温度，并通过第一风机将第一设定温度的合成气送入耙式热解机的中空外壁夹层；
关闭耙式热解机的第一料斗和耙式热解机的第二进料锁斗之间的第四气动阀，打开第二进料锁斗和耙式热解机的进料口之间的第七气动阀，打开第二真空泵对第二进料锁斗和耙式热解机抽真空，直至抽真空完毕；
关闭第七气动阀，打开第四气动阀，通过第二进料锁斗进料，启动耙式热解机；
关闭第四气动阀和第七气动阀，启动第二真空泵再次抽真空，直至抽真空完毕；
打开第七气动阀，以使得抽真空后的物料能够进入耙式热解机进行热解，产生热解气和热解半焦；
通过热解气出口将热解气输入至冷凝器，通过热解半焦出口将热解半焦排出至第二料斗，通过第二料斗将热解半焦加入到第一进料锁斗内；
通过冷凝器冷凝热解气形成不凝气和油液混合物，不凝气通过热解不凝气出口和第二风机输入至换热器进行换热，油液混合物经过油水分离机之间的积液箱进入至油水分离机进行油液分离；
换热器将不凝气加热至第二设定温度，以作为引射器的二次流低压流体；
油水分离机将油液混合物分离成油和水，其中的油类通过高压油泵升压后进入汽化器进行汽化，以作为引射器的一次流高压流体；
通过引射器使一次流高压流体带动二次流低压流体进入熔池式气化炉的熔铁液内再度裂解气化。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明的工艺流程图。
图中，1、第一气动阀；2、第一进料锁斗；3、第二气动阀；4、第一真空泵；5、第三气动阀；6、氧气入口；7、第一进料管；8、熔池式气化炉；9、熔铁液；10、合成气出口管；11、冷却器；12、第一冷却水入口；13、第一换热蒸汽出口；14、第一风机；15、第一料斗；16、第四气动阀；17、第二进料锁斗；18、第二真空泵；19、第五气动阀；20、第七气动阀；21、进料口；22、耙式热解机；23、热解半焦出口；24、第二料斗；25、关风机；26、减速机；27、电机；28、合成气出口；29、热解气出口；30、排水口；31、油水分离机；32、高压油泵；33、积液箱；34、第二冷却水入口；35、冷凝器；36、热解不凝气出口；37、第二风机；38、第二换热蒸汽出口；39、换热器；40、冷凝水出口；41、汽化器；42、换热蒸汽入口；43、冷却水出口；44、引射器；45、第二进料管；46、熔渣液。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本领域技术人员应理解的是，在本发明的披露中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系是基于附图所示的方位或位置关系，其仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此上述术语不能理解为对本发明的限制。
如图1所示，本带前置热解工艺的有机固废熔铁浴制合成气装置包括：
熔池式气化炉8，设有第一进料管7和第二进料管45以及合成气出口管10，且内部设有熔铁液9，用于有机固废熔铁浴生产出合成气；
其中，熔池式气化炉8内部设有熔铁液9和位于熔铁液9上的熔渣液46。
其中，第一进料管7上设有氧气入口6，用于通入氧气。
其中，第一进料管7顶部还连接有用于进料的第一进料锁斗2和设于第一进料锁斗2和第一进料管7之间的第三气动阀5，在第一进料锁斗2上设有第一气动阀1、第二气动阀3和第一真空泵4，通过第一真空泵4实现抽真空。
冷却器11，与合成气出口管10连通，用于将合成气冷却至第一设定温度；
其中，冷却器11上还设有第一冷却水入口12和第一换热蒸汽出口13。
耙式热解机22，与冷却器11连通，用于以冷却至第一设定温度(500℃)的合成气作为热源将初破后的有机固废(10cm或接近10cm)或含水油泥热解产生热解气和热解半焦；
其中，因为经过多次验证，热解机进料尺寸设置为10cm是比较经济的破碎后尺寸，且不需要对有机固废进行过多的前处理，大大降低了成本。
其中，因为有机固废在450℃～500℃温度范围分解，再提高热解机温度，热解产物中热解不凝气增加，热解油类减少，热解油类越少不越利于后期加压、汽化和引射。故热解机设定500℃。
在本实施例中，耙式热解机22的进料口21上设有第二进料锁斗17，该第二进料锁斗17顶部设有第一料斗15，侧面通过第二真空泵18抽真空，且第二进料锁斗17和第一料斗15以及第二进料锁斗17和进料口21之间均设有气动阀(第四气动阀16和第七气动阀20)。
在第二真空泵18和第二进料锁斗17之间设有第五气动阀19。
在本实施例中，耙式热解机22底部设有热解半焦出口23，该热解半焦出口23上设有关风机25和用于接收热解半焦的第二料斗24或物料输送机，该热解半焦从热解半焦出口23排出后重新进入熔池式气化炉8的第一料斗15内再次裂解气化。
其中，耙式热解机22通过电机27带动减速机26驱动内部的螺旋结构实现工作，该热解机上也设有合成气出口28，用于排出合成气。
在本实施例中，冷却器11通过第一风机14将500℃的合成气输入至耙式热解机22的中空外壁夹层，以作为有机固废或含水油泥热解的热源。
冷凝器35，与耙式热解机22的热解气出口29连通，用于将热解气冷凝形成不凝气和油液混合物；
其中，通过第二风机37将经过冷凝器35后的不凝气输入至换热器39内进行换热。且冷凝器35上还设有第二冷却水入口34和第二换热蒸汽出口38。
油水分离机31，与冷凝器35连通，用于将油液混合物分离成油和水，其中的油通过高压油泵32加压和汽化器41汽化后输入至引射器44作为一次流高压流体。
其中，油水分离机31上还设有排水口30。
其中，汽化器41的换热蒸汽入口42与冷却器11的换热蒸汽出口连通，以利用合成气初次冷却过程中的热能作为气化热源；而汽化器41上还设有冷却水出口43和换热蒸汽入口42。
换热器39，与冷凝器35的热解不凝气出口36和换热蒸汽出口连通，用于以冷凝器35的换热蒸汽作为热源将不凝气加热至第二设定温度(350℃或接近350℃)，并输入至引射器44作为二次流低压流体；而换热器39上还设有冷凝水出口40。
其中，因为热解不凝气在进入引射器44后与一次流高压流体-汽化后的热解油温度要接近，否则影响引射后压力。而此时的热解油汽化后温度刚好是350℃左右。
引射器44，分别与第二进料管45、汽化器41及换热器39连通，用于使一次流高压流体带动二次流低压流体进入熔池式气化炉8的熔铁液9内再度裂解气化。
实施例2
带前置热解工艺的有机固废熔铁浴制合成气加工方法，运用上述的带前置热解工艺的有机固废熔铁浴制合成气装置，包括以下步骤：
通过第一进料管7上方的第一进料锁斗2对熔池式气化炉8加入物料；
关闭第一进料锁斗2上的第一气动阀1和第三气动阀5，打开第一真空泵4对第一进料锁斗2抽真空，直至抽真空完毕；
打开第三气动阀5，通过第一进料管7上的氧气入口6通入氧气，物料送入熔铁液9进行裂解气化生成合成气；
通过合成气出口管10将合成气输入至冷却器11冷却到500℃，并通过第一风机14将500℃的合成气送入耙式热解机22的中空外壁夹层；
关闭耙式热解机22的第一料斗15和耙式热解机22的第二进料锁斗17之间的第四气动阀16，打开第二进料锁斗17和耙式热解机22的进料口21之间的第七气动阀20，打开第二真空泵18对第二进料锁斗17和耙式热解机22抽真空，直至抽真空完毕；
关闭第七气动阀20，打开第四气动阀16，通过第二进料锁斗17进料，启动耙式热解机22；
关闭第四气动阀16和第七气动阀20，启动第二真空泵18再次抽真空，直至抽真空完毕；
打开第七气动阀20，以使得抽真空后的物料能够进入耙式热解机22进行热解，产生热解气和热解半焦；
通过热解气出口29将热解气输入至冷凝器35，通过热解半焦出口23将热解半焦排出至第二料斗24，通过第二料斗24将热解半焦加入到第一进料锁斗2内；
通过冷凝器35冷凝热解气形成不凝气和油液混合物，不凝气通过热解不凝气出口36和第二风机37输入至换热器39进行换热，油液混合物经过油水分离机31之间的积液箱33进入至油水分离机31进行油液分离；
换热器39将70℃不凝气加热至350℃左右，以作为引射器44的二次流低压流体；
油水分离机31将油液混合物分离成油和水，其中的油通过高压油泵32升压后进入汽化器41进行汽化，以作为一次流高压流体；
通过引射器44使一次流高压流体带动二次流低压流体进入熔池式气化炉8的熔铁液9内再度裂解气化。
本发明未详述部分为现有技术，故本发明未对其进行详述。
可以理解的是，术语“一”应理解为“至少一”或“一个或多个”，即在一个实施例中，一个元件的数量可以为一个，而在另外的实施例中，该元件的数量可以为多个，术语“一”不能理解为对数量的限制。
尽管本文较多地使用了第一气动阀1、第一进料锁斗2、第二气动阀3、第一真空泵4、第三气动阀5、氧气入口6、第一进料管7、熔池式气化炉8、熔铁液9、合成气出口管10、冷却器11、第一冷却水入口12、第一换热蒸汽出口13、第一风机14、第一料斗15、第四气动阀16、第二进料锁斗17、第二真空泵18、第五气动阀19、第七气动阀20、进料口21、耙式热解机22、热解半焦出口23、第二料斗24、关风机25、减速机26、电机27、合成气出口28、热解气出口29、排水口30、油水分离机31、高压油泵32、积液箱33、第二冷却水入口34、冷凝器35、热解不凝气出口36、第二风机37、第二换热蒸汽出口38、换热器39、冷凝水出口40、汽化器41、换热蒸汽入口42、冷却水出口43、引射器44、第二进料管45、熔渣液46等术语，但并不排除使用其他术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。
本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上做任何变化，凡是具有与本申请相同或相近似的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.带前置热解工艺的有机固废熔铁浴制合成气装置，其特征在于，包括：
熔池式气化炉，设有第一进料管和第二进料管以及合成气出口管，且内部设有熔铁液，用于有机固废熔铁浴生产出合成气；
冷却器，与所述合成气出口管连通，用于将合成气冷却至第一设定温度；
耙式热解机，与所述冷却器连通，用于以冷却至第一设定温度的合成气作为热源将初破后的有机固废或含水油泥热解产生热解气和热解半焦；
冷凝器，与所述耙式热解机的热解气出口连通，用于将所述热解气冷凝形成不凝气和油液混合物；
油水分离机，与所述冷凝器连通，用于将所述油液混合物分离成油和水，并通过高压油泵加压和汽化器汽化后输入至引射器作为一次流高压流体；
换热器，与所述冷凝器的热解不凝气出口和换热蒸汽出口连通，用于以所述冷凝器的换热蒸汽作为热源将不凝气加热至第二设定温度，并输入至引射器作为二次流低压流体；
引射器，分别与所述第二进料管、所述汽化器及所述换热器连通，用于使所述一次流高压流体推动所述二次流低压流体进入所述熔池式气化炉的熔铁液内再度裂解气化。
2.根据权利要求1所述的带前置热解工艺的有机固废熔铁浴制合成气装置，其特征在于，所述汽化器的换热蒸汽入口与所述冷却器的换热蒸汽出口连通，以利用所述合成气初次冷却过程中的热能作为气化热源。
3.根据权利要求1所述的带前置热解工艺的有机固废熔铁浴制合成气装置，其特征在于，所述第一设定温度为500℃。
4.根据权利要求1所述的带前置热解工艺的有机固废熔铁浴制合成气装置，其特征在于，所述第二设定温度为350℃或接近350℃。
5.根据权利要求1所述的带前置热解工艺的有机固废熔铁浴制合成气装置，其特征在于，所述初破后的有机固废的尺寸为10cm或接近10cm。
6.根据权利要求1所述的带前置热解工艺的有机固废熔铁浴制合成气装置，其特征在于，所述冷却器通过第一风机将第一设定温度的合成气输入至所述耙式热解机的中空外壁夹层，以作为有机固废或含水油泥热解的热源。
7.根据权利要求1所述的带前置热解工艺的有机固废熔铁浴制合成气装置，其特征在于，所述耙式热解机的进料口上设有第二进料锁斗，该第二进料锁斗顶部设有第一料斗，侧面通过第二真空泵抽真空，且所述第二进料锁斗和所述第一料斗以及所述第二进料锁斗和所述进料口之间均设有气动阀。
8.根据权利要求1所述的带前置热解工艺的有机固废熔铁浴制合成气装置，其特征在于，所述冷凝器通过第二风机将不凝气输入至所述换热器内进行换热。
9.根据权利要求1-8任意一项所述的带前置热解工艺的有机固废熔铁浴制合成气装置，其特征在于，所述耙式热解机底部设有热解半焦出口，该热解半焦出口上设有关风机和用于接收所述热解半焦的第二料斗或物料输送机，该热解半焦从所述热解半焦出口排出后重新进入所述熔池式气化炉的第一料斗内再次裂解气化。
10.带前置热解工艺的有机固废熔铁浴制合成气加工方法，其特征在于，运用权利要求1-9任意一项所述的带前置热解工艺的有机固废熔铁浴制合成气装置，包括以下步骤：
通过第一进料管上方的第一进料锁斗对熔池式气化炉加入物料；
关闭第一进料锁斗上的第一气动阀和第三气动阀，打开第一真空泵对第一进料锁斗抽真空，直至抽真空完毕；
打开第三气动阀，通过第一进料管上的氧气入口通入氧气，物料送入熔铁液进行裂解气化生成合成气；
通过合成气出口管将合成气输入至冷却器冷却到第一设定温度，并通过第一风机将第一设定温度的合成气送入耙式热解机的中空外壁夹层；
关闭耙式热解机的第一料斗和耙式热解机的第二进料锁斗之间的第四气动阀，打开第二进料锁斗和耙式热解机的进料口之间的第七气动阀，打开第二真空泵对第二进料锁斗和耙式热解机抽真空，直至抽真空完毕；
关闭第七气动阀，打开第四气动阀，通过第二进料锁斗进料，启动耙式热解机；
关闭第四气动阀和第七气动阀，启动第二真空泵再次抽真空，直至抽真空完毕；
打开第七气动阀，以使得抽真空后的物料能够进入耙式热解机进行热解，产生热解气和热解半焦；
通过热解气出口将热解气输入至冷凝器，通过热解半焦出口将热解半焦排出至第二料斗，通过第二料斗将热解半焦加入到第一进料锁斗内；
通过冷凝器冷凝热解气形成不凝气和油液混合物，不凝气通过热解不凝气出口和第二风机输入至换热器进行换热，油液混合物经过油水分离机之间的积液箱进入至油水分离机进行油液分离；
换热器将不凝气加热至第二设定温度，以作为引射器的二次流低压流体；
油水分离机将油液混合物分离成油和水，通过高压油泵升压后进入汽化器进行汽化，以作为一次流高压流体；
通过引射器使一次流高压流体推动二次流低压流体进入熔池式气化炉的熔铁液内再度裂解气化。
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