CN205115376U - 基于高含水量有机废弃物的热解系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了基于高含水量有机废弃物的热解系统。该系统包括：脱水装置、第一干燥装置、第二干燥装置、热解炉、第一换热器、第二换热器和热解油气管路。利用本实用新型的热解系统，能够连续、大规模处理高含水量的有机废弃物。第二干燥装置采用降温后的热解油气干燥，同时有机废弃物可以滤去部分重质焦油和灰分，含有重质焦油和灰分的有机废弃物进入到热解系统发生热解反应，不仅可以简化净化单元处理工艺，还可以提高燃气热值，其中，生物炭与烟气换热，得到降温后的生物炭和第一预热烟气，第一预热烟气和热解油气换热得到第二预热烟气和降温后的热解油气，无需添加外部热源，显热回收程度较高，能源的利用效率高。

Description

基于高含水量有机废弃物的热解系统

技术领域

本实用新型涉及化工领域，具体地，涉及基于高含水量有机废弃物的热解系统。

背景技术

我国高含水量的有机废弃物的数量十分巨大，每年约有2.5亿吨以上的高含水量的有机废弃物生成，例如城市污泥、甘蔗渣、中药渣、酒糟、果蔬加工残余物等。由于以上有机废弃物的高含水量，处理耗能较高，而其富含木质素的特性，使得其难以直接降解。

目前，已有的处理方法主要为厌氧消化、焚烧、填埋等。厌氧消化的能源转化率较低，焚烧、填埋均造成能源浪费和环境污染。热化学转化方法是将高含水量的有机废弃物资源综合利用的有效方法之一。有机废弃物含水量高，现有的外加热干燥脱水，再将干燥后的有机废弃物直接热化学转化方法，前期的预处理工艺耗能较高，限制了有机废弃物的利用。

由此，高含水量有机废弃物的热解系统有待改进。

实用新型内容

本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型的一个目的在于提出一种能源利用率高、能耗低的基于高含水量有机废弃物的热解系统。

根据本实用新型的一个方面，本实用新型提供了一种基于高含水量有机废弃物的热解系统。根据本实用新型的实施例，该基于高含水量有机废弃物的热解系统包括：脱水装置，用于对所述高含水量有机废弃物进行脱水处理，以便得到脱水后的有机物和废水；第一干燥装置，所述第一干燥装置与所述脱水装置相连，用于对所述脱水后的有机物进行第一干燥处理，以便得到第一干燥处理后的有机物；第二干燥装置，所述第二干燥装置与所述第一干燥装置相连，用于对所述第一干燥处理后的有机物进行第二干燥处理，以便得到第二干燥处理后的有机物；热解炉，所述热解炉与所述第二干燥装置相连，用于对所述第二干燥处理后的有机物进行热解处理，以便得到生物炭、热解油气以及烟气；第一换热器，所述第一换热器与所述热解炉相连，用于对所述生物炭和所述烟气进行换热处理，以便得到降温后的生物炭和第一预热烟气；第二换热器，所述第二换热器与所述热解炉和所述第一换热器相连，用于对所述热解油气和所述第一预热烟气进行换热处理，以便得到降温后的热解油气和第二预热烟气；以及热解油气管路，所述热解油气管路与所述第二换热器和所述第二干燥装置相连，用于将所述降温后的热解油气输送至所述第二干燥装置中，利用所述降温后的热解油气为所述第二干燥处理提供热量，以便得到所述第二干燥处理后的有机物。

根据本实用新型的实施例，利用本实用新型的热解系统，能够连续、大规模处理高含水量的有机废弃物。第二干燥装置采用降温后的热解油气干燥，同时有机废弃物可以滤去部分重质焦油和灰分，不仅可以简化净化单元处理工艺，还可以提高燃气热值，其中，第二预热烟气和降温后的热解油气为系统内部换热所得，无需添加外部热源，显热回收程度较高，能源的利用效率高。

任选地，该热解系统进一步包括：净化装置，所述净化装置和所述第二干燥装置相连，用于对所述过滤后的热解油气进行净化处理，以便得到生物油和燃气，其中，部分所述燃气为所述热解炉提供燃料。

任选地，该热解系统进一步包括：第一熄焦室，所述第一熄焦室与所述第一干燥装置和所述第一换热器相连，利用所述含水蒸气的烟气对所述降温后的生物炭进行第一熄焦处理，以便得到第一熄焦处理后的生物炭；以及第二熄焦室，所述第二熄焦室与所述第一熄焦室和所述脱水装置相连，利用所述废水对所述第一熄焦处理后的生物炭进行第二熄焦处理，以便得到冷却的生物炭。

任选地，所述热解炉为蓄热式旋转床热解炉。蓄热式旋转床热解炉是环形炉，通过蓄热式燃气辐射管燃烧器加热，即通过燃烧可燃气以热辐射的方式提供热解所需热量。待热解物料布置在环形炉的环形炉底上，该炉底是可水平转动的，蓄热式燃气辐射管燃烧器布置于环形炉的环形炉壁上，辐射管内的烟气与环形炉内的气氛隔绝。

任选地，所述第一干燥装置和所述第二干燥装置均为回转窑干燥器。

任选地，该热解系统进一步包括：烟气管路，所述烟气管路与所述第二换热器和所述第一干燥装置相连，用于将所述第二预热烟气输送至所述第一干燥装置中，利用所述第二预热烟气为所述第一干燥处理提供热量，以便得到所述第一干燥处理后的有机物和含水蒸气的烟气。

任选地，该热解系统进一步包括：净化装置，所述净化装置和所述第二干燥装置相连。

本实用新型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，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1显示了根据本实用新型一个实施例的基于高含水量有机废弃物的热解系统的结构示意图；

图2显示了根据本实用新型一个实施例的基于高含水量有机废弃物的热解系统的结构示意图；

图3显示了根据本实用新型一个实施例的基于高含水量有机废弃物的热解系统的结构示意图；

图4显示了根据本实用新型一个实施例的对高含水量有机废弃物进行热解的方法的流程示意图；

图5显示了根据本实用新型一个实施例的对高含水量有机废弃物进行热解的方法的流程示意图；

图6显示了根据本实用新型一个实施例的对高含水量有机废弃物进行热解的方法的流程示意图。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，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，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型而不是要求本实用新型必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

需要说明的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，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。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。进一步地，在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

根据本实用新型的一个方面，本实用新型提供了一种基于高含水量有机废弃物的热解系统。参考图1，根据本实用新型的实施例，对该基于高含水量有机废弃物的热解系统1000进行解释说明，该系统1000包括：脱水装置100、第一干燥装置200、第二干燥装置300、热解炉400、第一换热器1200、第二换热器500和热解油气管路700。根据本实用新型的实施例，脱水装置100用于对高含水量有机废弃物进行脱水处理，得到脱水后的有机物和废水。第一干燥装置200与脱水装置100相连，用于对脱水后的有机物进行第一干燥处理，得到第一干燥处理后的有机物；第二干燥装置300与第一干燥装置200相连，用于对第一干燥处理后的有机物进行第二干燥处理，以便得到第二干燥处理后的有机物；热解炉400与第二干燥装置300相连，用于对第二干燥处理后的有机物进行热解处理，得到生物炭、热解油气以及烟气；第一换热器1200与热解炉400相连，用于对生物炭和烟气进行换热处理，得到降温后的生物炭和第一预热烟气；第二换热器500与热解炉400和第一换热器1200相连，用于对热解油气和第一预热烟气进行换热处理，得到降温后的热解油气和第二预热烟气；热解油气管路800与第二换热器500和第二干燥装置300相连，用于将降温后的热解油气输送至第二干燥装置300中，利用降温后的热解油气为第二干燥处理提供热量，得到第二干燥处理后的有机物和冷却的热解油气。

根据本实用新型的实施例，利用本实用新型的热解系统，能够连续、大规模处理高含水量的有机废弃物。通过对热解得到生物炭和烟气进行换热处理，得到降温后的生物炭和第一预热烟气，第一预热烟气与热解油气进行换热处理，得到降温后的热解油气和第二预热烟气，其中，第二干燥装置采用降温后的热解油气干燥，热解油气对有机废弃物进行预热干燥，同时有机废弃物可以滤去部分重质焦油和灰分，不仅可以简化净化单元处理工艺，还可以提高燃气热值。并且，烟气与生物炭换热，不仅可以实现显热回收，还可以降低生物炭的温度，降低熄焦处理的损耗；经过换热的第一预热烟气与热解油气换热，避免热解油气冷凝于二级换热器中，同时回收热解油气的部分显热，降低热解油气的温度；第二预热烟气和降温后的热解油气为系统内部换热所得，无需添加外部热源，显热回收程度较高，能源的利用效率高。

根据本实用新型的一些实施例，高含水量有机废弃物的含水量为50～75％。由此，本实用新型的热解系统适于热解高含水量的有机废弃物。

根据本实用新型的一些实施例，第一干燥装置和第二干燥装置均采用螺旋进料器将干燥后的有机物输送至下一级装置。由此，第一干燥装置和第二干燥装置保证严格密封，热量利用率高。

参考图2，根据本实用新型的实施例，该热解系1000进一步包括：烟气管路600与第二换热器500和第一干燥装置200相连，用于将第二预热烟气输送至第一干燥装置200中，利用第二预热烟气为第一干燥处理提供热量，到所述第一干燥处理后的有机物和含水蒸气的烟气。第一干燥装置采用换热得到的第二预热烟气进行干燥，不仅实现了第二预热烟气的合理利用，而且第二预热烟气温度适中，有机物干燥效果较佳。参考图3，根据本实用新型的一些实施例，该热解系统1000进一步包括：净化装置800，该净化装置800和第二干燥装置300相连，用于对冷却的热解油气进行冷凝净化处理，得到生物油和燃气，其中，部分燃气为热解炉提供燃料。由此，通过对热解油气进行净化处理，得到高经济价值的生物油和燃气，燃气还能为热解炉提供燃料，实现能源的充分利用。根据本实用新型的实施例，生物油储存在生物油储柜1300中，燃气储存在气柜1400中。

参考图3，根据本实用新型的实施例，该热解系进一步包括：第一熄焦室900，该第一熄焦室900与第一干燥装置200和第一换热器1200相连，利用含水蒸气的烟气对降温后的生物炭进行第一熄焦处理，得到第一熄焦处理后的生物炭；和第二熄焦室1100，该第二熄焦室1100与第一熄焦室900和脱水装置100相连，利用所述废水对第一熄焦处理后的生物炭进行第二熄焦处理，以便得到冷却的生物炭。由此，利用第一干燥处理产生的废弃的含水蒸气的烟气进行第一熄焦处理，利用脱水处理产生的废水对第一熄焦处理后的生物炭进行第二熄焦处理，对废弃产物进行有效地再利用，节约能源。根据本实用新型的实施例，冷却后的生物炭储存在生物炭仓1500中。

根据本实用新型的一些实施例，热解炉400为蓄热式旋转床热解炉。由此，热解产生的热解气为热解提供热量，由蓄热式旋转床热解炉排出的烟气可以对生物炭和热解油气进行换热处理，便于生物炭和热解油气的下一步处理，实现了能源的合理利用，显著地节约了能源。根据本实用新型的一些实施例，热解炉400的热解温度500～700℃，料层厚度200～500mm。由此，热解效果好，热解产率高。根据本实用新型的一些实施例，第一干燥装置和第二干燥装置均为回转窑干燥器。由此，干燥均匀，效果好。

为了便于理解本实用新型的基于高含水量有机废弃物的热解系统，参考图4，根据本实用新型的实施例，对采用该系统对高含水量有机废弃物进行热解的方法进行解释说明，该方法包括：

S100脱水处理

根据本实用新型的一些实施例，将高含水量有机废弃物进行脱水处理，得到脱水后的有机物和废水。由此，通过脱水处理降低含水量有机废弃物的含水量，方法简单，易操作。

S200第一干燥处理

根据本实用新型的一些实施例，将所述脱水后的有机物进行第一干燥处理，得到第一干燥处理后的有机物，其中，利用烟气管路将所述第二预热烟气输送至所述第一干燥装置中，利用所述第二预热烟气为所述第一干燥处理提供热量，以便得到所述第一干燥处理后的有机物和含水蒸气的烟气。根据本实用新型的实施例，第一干燥处理采用换热得到的第二预热烟气进行干燥，第二预热烟气温度适中，有机物干燥效果较佳。

S300第二干燥处理

根据本实用新型的一些实施例，将所述第一干燥处理后的有机物进行第二干燥处理，得到第二干燥处理后的有机物。由此，第二干燥处理采用换热得到的热解油气干燥，热解油气对有机废弃物进行进一步预热干燥，同时有机废弃物可以滤去部分重质焦油和灰分，不仅可以简化净化单元处理工艺，还可以提高燃气热值。

S400热解处理

根据本实用新型的一些实施例，将所述第二干燥处理后的有机物进行热解处理，得到生物炭、热解油气以及烟气。由此，干燥后的有机物含水量低，热解产率高，产物的质量好。

S500第一换热处理

根据本实用新型的一些实施例，将生物炭和烟气进行第一换热处理，得到降温后的生物炭和第一预热烟气。由此，将热解处理得到的生物炭和烟气进行第一换热处理，利用生物炭热量加热烟气，使烟气升温的同时，生物炭进行降温处理，便于后续的生物炭熄焦处理。根据本实用新型的一些实施例，生物炭温度450～600℃，降温后的生物炭温度250～350℃，烟气温度120～150℃，第一预热烟气温度150～200℃。由此，通过换热处理，生物炭温度显著下降，烟气温度的温度显著升高，换热效果好，此外，生物炭温度的降低简化了后续熄焦单元的损耗。

S600第二换热处理

将所述热解油气和所述第一预热烟气进行第二换热处理，以便得到降温后的热解油气和所述第二预热烟气。由此，采用第一预热烟气与热解油气换热，避免热解油气冷凝于二级换热器中，回收热解油气部分显热，同时通过换热处理，对热解油气进行降温处理，避免热解油气温度过高无法对有机废弃物进行二级干燥。根据本实用新型的一些实施例，热解油气温度450～600℃，降温后的热解油气温度250～350℃，第一预热烟气温度150～200℃，第二预热烟气温度200～250℃。由此，通过换热处理，热解油气的温度显著下降，一级换热烟气温度的温度显著升高，换热效果好，降温后的热解油气便于对有机废弃物进行二级干燥处理。

根据本实用新型的一些实施例，利用所述第二预热烟气为所述第一干燥处理提供热量，以便得到所述第一干燥处理后的有机物和含水蒸气的烟气。由此，换热得到的二级换热烟气温度适中，适于对有机物进行干燥处理，并且实现了能源的有效合理利用。

参考图5，根据本实用新型的一些实施例，该方法进一步包括：

S700净化处理

根据本实用新型的一些实施例，将所述对有机废弃物经过过滤处理的热解油气进行净化处理，以便得到生物油和燃气，其中，部分所述燃气为所述热解处理提供燃料。由此，通过对热解油气进行净化处理，得到高经济价值的生物油和燃气，燃气还能为热解炉提供燃料，实现能源的充分利用。

参考图5，根据本实用新型的实施例，该方法进一步包括：利用含水蒸气的烟气对降温后的生物炭进行第一熄焦处理，得到第一熄焦处理后的生物炭；和利用废水对第一熄焦处理后的生物炭进行第二熄焦处理，得到冷却的生物炭。由此，利用第一干燥处理产生的废弃的含水蒸气的烟气进行第一熄焦处理，利用脱水处理产生的废水对第一熄焦处理后的生物炭进行第二熄焦处理，对废弃产物进行有效地再利用，节约能源。

S800第一熄焦处理

根据本实用新型的一些实施例，利用含水蒸气的烟气对降温后的生物炭进行第一熄焦处理，得到第一熄焦处理后的生物炭。由此，利用第一干燥处理产生的废弃的含水蒸气的烟气进行第一熄焦处理，对废弃产物进行有效地再利用，节约能源。

S900第二熄焦处理

利用废水对第一熄焦处理后的生物炭进行第二熄焦处理，得到冷却的生物炭。由此，利用脱水处理产生的废水对第一熄焦处理后的生物炭进行第二熄焦处理，对废弃产物进行有效地再利用，节约能源。

下面参考具体实施例，对本实用新型进行说明，需要说明的是，这些实施例仅仅是说明性的，而不能理解为对本实用新型的限制。

实施例1

本实施例中，利用本实用新型的热解系统，该热解系统的示意图如图3所示，以中药渣为原料进行热解，其中，中药渣的含水率为70％，热解的过程如图6所示，具体如下：

(1)将中药渣输送至螺旋挤压式脱水机进行脱水，脱水后中药渣含水率为50％。

(2)将中药渣输送至一级回转窑干燥器中，以第一预热烟气(250℃)进行预热干燥。

(3)干燥后的中药渣输送至二级回转窑干燥器中以降温后的热解油气(400℃)进行二次干燥。

(4)二次干燥后的中药渣进入蓄热式旋转床热解设备进行热解反应，其中，热解温度为600℃，料层厚度为300mm，烟气由蓄热式旋转床辐射管排出，温度仅为120℃。

(5)烟气与生物炭(500℃)进行第一换热，得到第一预热烟气和降温后的生物炭。

(6)热解得到的热解油气与第一预热烟气进行第二换热后，得到降温后的热解油气和第二预热烟气，第二预热烟气输送至一级回转窑干燥器中对中药渣进行一次预热干燥，热解油气输送至二级回转窑干燥器中对中药渣进行二次预热干燥后直接进入净化单元得到生物油和清洁燃气，清洁燃气输送至蓄热式旋转床热解设备，为热解反应提供热量。

(7)经一级回转窑干燥器和螺旋挤压式脱水机得到的含水蒸气的烟气和水分别于一级熄焦室和二级熄焦室对生物炭进行熄焦。

利用本实施例的热解系统能够连续、大规模热解处理含水量高达70％的中药渣。并且采用两级回转窑干燥器对高水含量有机废弃物进行预热干燥。一级回转窑干燥器中采用第二预热烟气干燥，二级回转窑干燥器中采用降温后的热解油气干燥，同时有机废弃物可以滤去部分重质焦油和灰分，简化净化单元处理工艺同时提高燃气热值；其中，第二预热烟气为烟气依次与生物炭、热解油气换热所得；降温后的热解油气为第一预热烟气与热解油气换热所得；无需添加外部热源，较高程度上实现显热回收，提高能源的利用效率。此外，采用两级熄焦方法，一级熄焦室采用含水蒸气的低温烟气熄焦，二级熄焦采用螺旋挤压式脱水机脱除的水熄焦，减少水的损耗。

实施例2

本实施例中，利用本实用新型的热解系统，该热解系统的示意图如图3所示，以酒糟为原料，其中，酒糟的含水率为75％，热解的过程如图6所示，具体如下：

(1)将酒糟输送至螺旋挤压式脱水机进行脱水，脱水后酒糟含水率为52％。

(2)将酒糟输送至一级回转窑干燥器中，以第二预热烟气(240℃)进行预热干燥。

(3)干燥后的酒糟输送至二级回转窑干燥器中以降温后的热解油气(380℃)进行二次干燥。

(4)二次干燥后的酒糟进入蓄热式旋转床热解设备进行热解反应，其中，热解温度为550℃，料层厚度为350mm。烟气由蓄热式旋转床辐射管排出，温度仅为130℃。

(5)烟气分别与生物炭(450℃)、热解油气(500℃)依次换热后输送至一级回转窑干燥器。

(6)热解得到的热解油气经第二换热器换热后，输送至二级回转窑干燥器中对中药渣进行二次预热干燥后直接进入净化单元得到生物油和清洁燃气，清洁燃气输送至蓄热式旋转床热解设备，为热解反应提供热量。

(7)经一级回转窑干燥器和螺旋挤压式脱水机得到的含水蒸气的烟气和水分别于一级熄焦室和二级熄焦室对生物炭进行熄焦。

利用本实施例的的热解系统能够连续、大规模热解处理含水量高达75％的酒糟。并且采用两级回转窑干燥器对高水含量有机废弃物进行预热干燥。一级回转窑干燥器中采用第二预热烟气干燥，二级回转窑干燥器中采用降温后的热解油气干燥，同时有机废弃物可以滤去部分重质焦油和灰分，简化净化单元处理工艺同时提高燃气热值；其中，第二预热烟气为烟气与热解油气和生物炭依次换热所得；降温后的热解油气为第一预热烟气与热解油气换热所得；无需添加外部热源，较高程度上实现显热回收，提高能源的利用效率。此外，采用两级熄焦方法，一级熄焦室采用含水蒸气的低温烟气熄焦，二级熄焦采用螺旋挤压式脱水机脱除的水熄焦，减少水的损耗。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“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实用新型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。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (5)

1.一种基于高含水量有机废弃物的热解系统，其特征在于，包括：

脱水装置；

第一干燥装置，所述第一干燥装置与所述脱水装置相连；

第二干燥装置，所述第二干燥装置与所述第一干燥装置相连；

热解炉，所述热解炉与所述第二干燥装置相连；

对生物炭和烟气进行第一换热处理的第一换热器，所述第一换热器与所述热解炉相连；

对热解油气和第一预热烟气进行第二换热处理的第二换热器，所述第二换热器与所述热解炉和所述第一换热器相连；

热解油气管路，所述热解油气管路与所述第二换热器和所述第二干燥装置相连；以及

烟气管路，所述烟气管路与所述第二换热器和所述第一干燥装置相连。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，进一步包括：

第一熄焦室，所述第一熄焦室与所述第一干燥装置和所述第一换热器相连；以及

第二熄焦室，所述第二熄焦室与所述第一熄焦室和所述脱水装置相连。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述热解炉为蓄热式旋转床热解炉。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一干燥装置和所述第二干燥装置均为回转窑干燥器。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，进一步包括：

净化装置，所述净化装置与所述第二干燥装置相连。