CN218188938U - 一种生活垃圾热解气净化和利用系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种生活垃圾热解气净化和利用系统，包括通过管路依次连接的旋风除尘器、催化裂化‑再生装置、余热回收装置、喷淋塔、脱硫塔、活性炭吸附塔、引风机、气柜、内燃机及SCR脱硝反应器，其中，催化裂化‑再生装置为高低并列式结构，其包括提升管反应器和与提升管反应器并列连接的再生器，余热回收装置通过管路与提升管反应器的出气口连接，旋风除尘器设有供生活垃圾热解气进入的进气口，旋风除尘器的出气口通过管路与提升管反应器的下端进气口连接。本实用新型可提高生活垃圾热解气的热值，有效利用生活垃圾热解气余热；整个系统可连续运行，通过再生的催化剂补充热量，解决了生活垃圾热解气温度低于催化剂最佳反应温度的问题。

Description

一种生活垃圾热解气净化和利用系统

技术领域

本实用新型涉及生活垃圾处理技术领域，具体涉及一种生活垃圾热解气净化和利用系统。

背景技术

生活垃圾是指居民日常生活中产生的废弃物或丢弃物，主要包括有机物和无机物两大类。有机物包括厨余物、废纸、木块、塑料、橡胶、果皮等，而无机物包括灰土、玻璃、陶瓷、金属、砖块等。近年来全球生活垃圾的年产量增长速度高达8.42％，每年产生的生活垃圾达到10亿多吨，其中美国垃圾产量人均每天达到2kg，英国、法国、荷兰、日本四国的垃圾人均年产量分别为329、270、210及500kg。2005年我国生活垃圾产量为1.5602亿吨，2014年达到1.786亿吨，我国的生活垃圾量正在高速增长，预计到2030年我国的生活垃圾量将增至3.2亿吨。

生活垃圾日处理量<300t/d时，目前广泛推行的生活垃圾处理方式之炉排炉焚烧因投资、运行成本较高，不占优势。另一种较为成熟的生活垃圾处理方式之一为热解法，是指在无氧或缺氧条件下，高温加热垃圾中的有机成分，使其分解为燃气、焦油和半焦的化学过程，产生的热解气净化处理后可用于内燃机发电。该热解法的优势在于：1)、反应在缺氧氛围下进行，污染物初始排放低，可降低运行成本；2)发电效率较高，可提高收益，在小型化市场具备一定优势。但是也不可避免地存在着以下问题：1)、大部分焦油被从热解气中直接脱除，热解气热值较低，影响内燃机发电效率；2)、热解气余热没有被利用；以上两点都会导致整个工艺能量利用效率不够高。

专利CN109576001A公开了一种有机危废热解气净化系统，其包括通过管道依次连接的旋风除尘器、陶瓷滤芯除尘器、催化裂化塔、脱硫塔、引风机等。其中，催化裂化塔是固定床式的，催化剂不能在线再生，所以热解气经过旋风除尘器初步除尘后还需要采用陶瓷滤芯除尘器精细除尘，以延长系统连续运行时间，同时还需要定期更换催化剂；陶瓷滤芯除尘器本身投资、运行要求也较高。因此，该热解气净化系统并不适用于生活垃圾热解气的净化。

实用新型内容

本实用新型的目的之一在于提供一种生活垃圾热解气净化和利用系统，可以提高生活垃圾热解气的热值，有效利用生活垃圾热解气余热。

本实用新型的目的之二在于提供一种生活垃圾热解气净化和利用系统，采用催化裂化-再生装置对初步除尘后的生活垃圾热解气进行催化裂化，该催化裂化-再生装置对碳粉、灰尘等颗粒物耐受性强，便于连续运行；通过再生的催化剂补充热量，解决了生活垃圾热解气温度低于催化剂最佳反应温度的问题。

为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：

提供一种生活垃圾热解气净化和利用系统，包括通过管路依次连接的旋风除尘器、催化裂化-再生装置、余热回收装置、喷淋塔、脱硫塔、活性炭吸附塔、引风机、气柜、内燃机及SCR(Selective Catalytic Reduction)脱硝反应器，其中，所述催化裂化-再生装置为高低并列式结构，其包括提升管反应器和与所述提升管反应器并列连接的再生器，所述余热回收装置通过管路与所述提升管反应器的出气口连接，所述旋风除尘器设有供生活垃圾热解气进入的进气口，所述旋风除尘器的出气口通过管路与所述提升管反应器的下端进气口连接。

作为生活垃圾热解气净化和利用系统的一种优选方案，所述余热回收装置包括一个第一换热器和至少一个第二换热器，所述第一换热器分别通过管路与所述提升管反应器的出气口和所述第二换热器的进气口连接，所述第二换热器的出气口通过管路与所述喷淋塔的进气口连接。

作为生活垃圾热解气净化和利用系统的一种优选方案，还包括第三换热器，所述第三换热器的进气口通过管路与所述内燃机的烟气出口连接，所述第三换热器的出气口通过管路与所述SCR脱硝反应器的进气口连接。

作为生活垃圾热解气净化和利用系统的一种优选方案，所述再生器的烟气出口通过管路与所述第三换热器的进气口连接。

本实用新型中，再生器具有空气入口和燃气入口，作为生活垃圾热解气净化和利用系统的一种优选方案，所述气柜的出气口还通过管路与所述再生器的燃气入口连接。

作为生活垃圾热解气净化和利用系统的一种优选方案，所述提升管反应器的出气口和所述再生器的出气口分别设有用以截留催化剂的旋风分离器。

本实用新型的有益效果：

1、生活垃圾热解气中的焦油被转化为气态，提高生活垃圾热解气的热值，提高能量转化效率；

2、参照石化行业，采用催化裂化-再生装置，对碳粉、灰尘等颗粒物耐受性强，便于连续运行；通过催化剂补充热量，解决生活垃圾热解气温度低于催化剂最佳反应温度的问题；

3、高温除尘脱焦后，可回收大部分热解气余热；

4、采用常温固态脱硫，无高浓含盐废水排放，运维简便；

5、活性炭吸附作为最后一道安全过滤装置，保证生活垃圾热解气品质。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对本实用新型实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型实施例所述的生活垃圾热解气净化和利用系统的示意图。

图中：

1、旋风除尘器；2、催化裂化-再生装置；21、提升管反应器；22、再生器；3、余热回收装置；31、第一换热器；32、第二换热器；4、喷淋塔；5、脱硫塔；6、活性炭吸附塔；7、引风机；8、气柜；9、内燃机；10、SCR脱硝反应器；11、第三换热器。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。

其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本专利的限制；为了更好地说明本实用新型的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

本实用新型实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本实用新型的描述中，需要理解的是，若出现术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”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，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“连接”等指示部件之间的连接关系，该术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个部件内部的连通或两个部件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

如图1所示，本实施例提供一种生活垃圾热解气净化和利用系统，包括通过管路依次连接的旋风除尘器1、催化裂化-再生装置2、余热回收装置3、喷淋塔4、脱硫塔5、活性炭吸附塔6、引风机7、气柜8、内燃机9及SCR脱硝反应器10，其中，所述催化裂化-再生装置2为高低并列式结构，其包括提升管反应器21和与所述提升管反应器21并列连接的再生器22，所述余热回收装置3通过管路与所述提升管反应器21的出气口连接，所述旋风除尘器1设有供生活垃圾热解气进入的进气口，所述旋风除尘器1的出气口通过管路与所述提升管反应器21的下端进气口连接。

其中，生活垃圾热解气为650-700℃左右，含尘、焦油，经旋风除尘器1除尘后进入催化裂化-再生装置2的提升管反应器21，在提升管反应器21中的催化剂作用下进行催化裂化反应，反应温度750℃左右，可有效利用生活垃圾热解气中的水分。再生器22作为催化剂再生装置，通过补充燃气提高去除积碳的效果，同时提高催化剂温度至800℃，进而提高提升管反应器21的温度。采用常规催化剂例如镍基催化剂等，工作温度700℃以上时焦油转化效率可以达到90％以上；当其他新型中低温催化剂成熟后，生活垃圾热解气出口温度和催化裂化反应器温度可相应下调。再生器22中所需要使用到的燃气也可以采用净化后的生活垃圾热解气来代替。本实施例中，催化裂化-再生装置2自带旋风分离器，即提升管反应器21的出气口和再生器22的出气口分别自带用以截留催化剂的旋风分离器(图中未示出)，该旋风分离器为多级旋风分离器，为石化行业中高低并列式结构的催化裂化-再生装置2的标配。

本实施例中的高低并列式结构的催化裂化-再生装置2，为石化行业的常规技术手段(炼油工艺学-第十章第六节，催化裂化反应-再生系统)，具体不再赘述。本实施例将该催化裂化-再生装置2应用于生活垃圾热解气净化和利用系统，该催化裂化-再生装置2对碳粉、灰尘等颗粒物耐受性强，便于连续运行，进入催化裂化-再生装置2仅需旋风除尘器1除尘即可；通过再生后的催化剂补充热量，解决了生活垃圾热解气温度低于催化剂最佳反应温度的问题；高温除尘脱焦后，通过余热回收装置3回收大部分生活垃圾热解气余热，同时焦油被转化为气态小分子，提高了生活垃圾热解气的热值，提高能量转化效率；喷淋塔4一般采用水，进一步去除催化裂化后的生活垃圾热解气中的可溶杂质、焦油、粉尘，脱硫塔5为干法脱硫塔，采用常温固态脱硫，可用氧化铁等脱硫剂，常温反应，脱硫剂可再生，经济性好，并且脱硫过程中无高浓含盐废水排放，运维简便；活性炭吸附塔6作为最后一道安全过滤装置，可保证生活垃圾热解气的品质；脱硫后的生活垃圾热解气通过引风机7存储于气柜8中，用于内燃机9发电。

其中，术语“通过管路依次连接”指的是上游装置的出气口通过管路与下游装置的进气口连接。例如，喷淋塔4的出气口通过管路与脱硫塔5的进气口连接。

进一步地，所述余热回收装置3包括一个第一换热器31和至少一个第二换热器32，所述第一换热器31分别通过管路与所述提升管反应器21的出气口和所述第二换热器32的进气口连接，所述第二换热器32的出气口通过管路与所述喷淋塔4的进气口连接。其中，第一换热器31作为一级余热回收装置，可以使生活垃圾热解气温度由700℃降至300℃，此时剩余少量焦油主要为气态，基本不会凝结在第一换热器31上；第二换热器32作为二级余热回收装置，可以使生活垃圾热解气温度由300℃降至100℃，第二换热器32内存在部分凝结物，因此，优选地，第二换热器32的数量为两个，两个第二换热器32并联，可以定期切换清洗，使生活垃圾热解气净化和利用系统可以连续运行。

具体地，第一换热器31和第二换热器32对于生活垃圾热解气换热的温度可以通过在管路上安装流量计以及在各换热器上安装温度传感器并通过PLC控制器来实现自动控制，具体不再赘述。

进一步地，内燃机9燃烧发电后产生的烟气还可以进行余热回收，以有效利用生活垃圾热解气。具体地，生活垃圾热解气净化和利用系统还包括第三换热器11，所述第三换热器11的进气口通过管路与所述内燃机9的烟气出口连接，所述第三换热器11的出气口通过管路与所述SCR脱硝反应器10的进气口连接。

优选地，所述再生器22的烟气出口通过管路与所述第三换热器11的进气口连接，即再生器22产生的烟气与内燃机9发电后产生的烟气合并后一并进行余热回收、脱硝净化等。

进一步地，所述气柜8的出气口还通过管路与所述再生器22的燃气入口连接，以实现生活垃圾热解气的充分利用。

本实施例中，本领域技术人员按照本申请的记载，可以根据实际需求在对应的管路上安装阀门、流量计等，具体不再赘述。

需要声明的是，上述具体实施方式仅仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员应该明白，还可以对本实用新型做各种修改、等同替换、变化等等。但是，这些变换只要未背离本实用新型的精神，都应在本实用新型的保护范围之内。另外，本申请说明书和权利要求书所使用的一些术语并不是限制，仅仅是为了便于描述。

Claims (6)

1.一种生活垃圾热解气净化和利用系统，其特征在于，包括通过管路依次连接的旋风除尘器、催化裂化-再生装置、余热回收装置、喷淋塔、脱硫塔、活性炭吸附塔、引风机、气柜、内燃机及SCR脱硝反应器，其中，所述催化裂化-再生装置为高低并列式结构，其包括提升管反应器和与所述提升管反应器并列连接的再生器，所述余热回收装置通过管路与所述提升管反应器的出气口连接，所述旋风除尘器设有供生活垃圾热解气进入的进气口，所述旋风除尘器的出气口通过管路与所述提升管反应器的下端进气口连接。

2.根据权利要求1所述的生活垃圾热解气净化和利用系统，其特征在于，所述余热回收装置包括一个第一换热器和至少一个第二换热器，所述第一换热器分别通过管路与所述提升管反应器的出气口和所述第二换热器的进气口连接，所述第二换热器的出气口通过管路与所述喷淋塔的进气口连接。

3.根据权利要求1所述的生活垃圾热解气净化和利用系统，其特征在于，还包括第三换热器，所述第三换热器的进气口通过管路与所述内燃机的烟气出口连接，所述第三换热器的出气口通过管路与所述SCR脱硝反应器的进气口连接。

4.根据权利要求3所述的生活垃圾热解气净化和利用系统，其特征在于，所述再生器的烟气出口通过管路与所述第三换热器的进气口连接。

5.根据权利要求1所述的生活垃圾热解气净化和利用系统，其特征在于，所述气柜的出气口还通过管路与所述再生器的燃气入口连接。

6.根据权利要求1所述的生活垃圾热解气净化和利用系统，其特征在于，所述提升管反应器的出气口和所述再生器的出气口分别设有用以截留催化剂的旋风分离器。

Images