CN218345379U - 蓄热加热超导垃圾裂解碳化装置 - Google Patents

Abstract

一种蓄热加热超导垃圾裂解碳化装置，由超导垃圾裂解器，蓄热式加热器两部分组成，其特征是超导垃圾裂解器是一可以360度转动的密闭卧式滚筒，滚筒下边放置高效高温蓄热式加热器，利用蓄热式加热器的高温加热场通过卧式滚筒筒壁上焊接的若干个高效超导传热管、吸热板，内壁焊接的若干散热拨板、超导散热器，为超导垃圾裂解器裂解碳化垃圾提供全方位充足的加热热能，并将供热余热高效利用，从而真正实现垃圾处理装置能源自产自供的良性循环，达到裂解处理垃圾节能化、减量化、无害化、资源化、零排放目的。

Description

蓄热加热超导垃圾裂解碳化装置

技术领域：

本实用新型涉及生活垃圾处理技术，具体讲是一种蓄热加热超导垃圾裂解碳化装置。

背景技术

随着人类文明进步和人口增长，城市生活垃圾产量日益增加，垃圾的成分日趋复杂，有害成分日渐增多，传统的填埋垃圾浪费土地、破坏地下水源将退出历史舞台。目前采用的焚烧垃圾发电排放出大量烟尘有害物、酸性气体、重金属。

为防止焚烧垃圾造成的污染企业投入了大量减污设备、人力和物力，效果并不理想。近几年研发的垃圾热解技术和裂解技术在垃圾减量减排方面有大的突破。热解是在还原性气体氛围下加热有机物质，破坏有机物质的高分子键合状态，将其分解成低分子物质的反应，反应的生成物是二氧化碳、水气及部分可燃气、焦油和焦灰。但热解需通过部分垃圾燃烧来直接提供热解所需的热能，属缺氧燃烧，仍有烟尘、酸性气体、重金属排放。裂解垃圾没有污染，制程为间接加热，垃圾在密闭环境中碳氢化合物分解后重组，将高沸点、巨大分子的有机物质垃圾裂解或分解成为较低分子的可燃气、焦油及碳等高价物质，余热可以发电。裂解垃圾需要外加能源，加热温度至少达450℃～ 600℃才能获得高附加值的燃气供裂解炉自身使用。理论上裂解垃圾产生的可燃性气体除供应垃圾裂解炉自用外还有剩余，但因传统的燃烧机热转换效率低，加之加热过程中部分热量的散失，造成垃圾裂解设备自产气不够使用而需增加外设热源和加热设备的情况。

实用新型内容

为了解决焚烧垃圾发电造成的环境污染，更好的解决垃圾裂解自身能源不够使用，简化垃圾裂解设备的问题，本实用新型提供一种蓄热加热超导垃圾裂解碳化装置，利用超导传热技术和蓄热式余热回收高温空气燃烧技术，将垃圾装在一个封闭旋转的裂解容器中，利用垃圾在裂解过程中产生的可燃气体，通过高效率蓄热式高温空气燃烧系统进行高温燃烧供热裂解垃圾，将供热余热予以充分利用，为垃圾裂解提供充足热能，从而真正实现垃圾处理装置能源自产自供的良性循环，达到裂解处理垃圾节能化、减量化、无害化、资源化、零排放目的。本实用新型通过下述技术方案得以实现：

一种蓄热加热超导垃圾裂解碳化装置，由超导垃圾裂解器，蓄热式加热器两部分组成，其特征是超导垃圾裂解器是一个放置在支架四个滚轮上的在动力装置作用下可以360度转动的裂解垃圾的卧式滚筒，卧式滚筒筒壁上焊接若干个高效超导传热管，内壁焊接若干可以散热、拨动滚筒内垃圾的散热拨板，卧式滚筒外壁焊接若干可以吸热的吸热板，卧式滚筒右端是通过连接器连接的进料机，卧式滚筒左边是通过出气管连接的管道转换器、混合气处理系统，关闭出气管和连接器，卧式滚筒内部呈封闭态，出气管上装有卧式滚筒的齿环，齿环与动力电机的输出齿轮啮合构成。动力电机工作，通过输出齿轮、齿环带动卧式滚筒在四个滚轮上360度转动，装在卧式滚筒中的垃圾在散热拨板与高效超导传热管中间翻动，使卧式滚筒中的垃圾均匀受热，得热快速裂解碳化，产生的粗燃气经出气管、连接的管道转换器、净化器、冷凝器后，得到的可燃气经离心机、压缩机进入蓄热式加热器的供气管道。卧式滚筒周围装有固定保温套，卧式滚筒下边与固定保温套之间是蓄热式加热器。蓄热式加热器是一高效蓄热式换热器，由加热室，加热室两端的左烧嘴、右烧嘴，带有左燃气换向阀的左供气管道、带有右燃气换向阀的右供气管道，左蓄热室、右蓄热室，总换向器，可控制总换向器和两个燃气换向阀的控制器、供风机和引风机构成，蓄热式加热器两侧的燃气换向阀和管道对称。进入蓄热式加热器供气管道的可燃气在蓄热式加热器的加热室与高温空气混合燃烧，其高温加热场对转动的超导垃圾裂解器卧式滚筒及受热部件全方位加热，为超导垃圾裂解器裂解垃圾提供充足的热能。

所述加热室与卧式滚筒等长，宽度是卧式滚筒直径的3/4，底部呈弧形，耐火砖砌成，加热室温度分布均匀，无火焰中心，两侧配套的燃气换向阀和管道对称，可燃气和供风机来的空气以间隔1～3min 分别通过各自燃气换向阀和总换向器，经蓄热室的蓄热体换热，将空气预热到1000℃左右，同时进入烧嘴喷出，边混合边燃烧，燃烧产物经过加热室加热场加热卧式滚筒、卧式滚筒筒壁上焊接的若干个高效超导传热管及卧式滚筒外壁焊接的若干可以吸热的吸热板，其高温余热废气进入对面烧嘴，由将另一边蓄热室蓄热体预热，废气温度随之降至150℃以下，低温废气通过总换向器，经引风机排出。1～3min 后控制器发出指令，总换向器和燃气换向阀机构动作，空气、燃气同时换向到另一个相同状态。蓄热式加热器加热室燃烧温度分布均匀，对低热值的垃圾裂解可燃气具有很好的预热助燃作用，经试用可节能 30％～40％，NOX生成量远远低于采用传统的节能技术，蓄热式加热器采用蓄热式高温空气燃烧技术，在助燃空气预热温度高达1000℃的情况下，炉内NOX生成量大大减少，由于蓄热式燃烧是在相对的低氧状态下弥散燃烧，没有火焰中心，因此，不存在大量NOx生成的条件，烟气中NOx含量低，有利于保护环境。低氧燃烧的另一个好处是可降低被加热的金属件卧式滚筒、卧式滚筒筒壁上焊接的若干个高效传热的超导传热管、卧式滚筒外壁焊接的若干可以吸热的吸热板的氧化烧损。此外，蓄热式燃烧还可以提高火焰辐射强度，强化辐射传热，提高垃圾裂解产量。蓄热式加热器的燃料是垃圾裂解碳化装置裂解垃圾生成的可燃性气体。裂解炉启动时使用的燃料是轻油、天然气、液化石油气、甲醇基燃油等各种燃料，垃圾裂解可燃性气生成后，裂解炉启动时使用的燃料停供。

所述的两个蓄热室是一填满蓄热体的室状空间，蓄热室是热烟气和空气流动的通道，是蓄热式加热器高温烟气余热回收的主体，蓄热室分为左蓄热室和右蓄热室，左蓄热室和右蓄热室与加热室之间分别是左烧嘴和右烧嘴，左烧嘴和右烧嘴上边是左供气管道和右供气管道，左供气管道和右供气管道分别加装有左燃气换向阀和右燃气换向阀。蓄热室为余热回收装置，以交替切换热烟气和空气，使之流经蓄热体，达到在最大程度上回收高温烟气的显热，提高助燃空气温度，蓄热室装有高铝陶瓷蓄热球，高铝陶瓷蓄热球表面积为1000m2/m3，蓄热室的温度效率可达到85％以上，热回收率达90％以上。蓄热室的体积比传统的加热器缩小40％，节能50％以上。

所述的焊接在卧式滚筒筒壁上的若干个高效超导传热管，由处于卧式滚筒筒壁外的蒸发端、处于卧式滚筒内的冷凝端、装在蒸发端内的相变工质、焊接在蒸发端的菊型吸热板、焊接在冷凝端上的散热板构成，冷凝端和散热板与卧式滚筒内的垃圾接触，卧式滚筒下边的蓄热式加热器的加热场的热量通过若干个高效超导传热管、蒸发端的菊型吸热板和若干可以吸热的吸热板迅速传导给卧式滚筒内的垃圾，使垃圾快速裂解。装在若干个高效超导传热管蒸发端内的相变工质为活化的液态金属合金，相变工质占超导传热管蒸发端25％容积。

所述的卧式滚筒周围装有固定保温套，固定保温套是导热系数在 0.05W/(m.K)以下，耐热温度大于1000℃的无机绝热保温材料，如硅酸铝多晶纤维棉，绝热层厚度大于20cm。

蓄热加热超导垃圾裂解碳化装置是一种无污染无公害高效垃圾处理技术，是利用蓄热式加热器高温加热场对360度滚动的圾裂解器卧式滚筒全方位加热，通过卧式滚筒筒壁上若干个高效传热的超导传热管、若干可以吸热的吸热板、筒内壁焊接的若干可以散热、拨动垃圾的散热拨板，将蓄热式加热器燃烧自产气的热量充分均匀传导给卧式滚筒中的垃圾实施垃圾有机物在卧式滚筒中由固态变气态过程，垃圾无害化裂解处理彻底，产生的余热热回收率达90％节能55％，有效的解决了垃圾裂解设备自产气不够使用而需争加外设热源的问题。所述的由控制器采用PLC控制系统，控制的总换向器和燃气换向阀换向时间仅为1～3min，因换向时间短蓄热室传热效率高，与普通加热设备相比较，由于该加热炉的废气排放温度仅为150℃左右，几乎达到了能源利用的极限值，因此节能效果显著，另外由于燃烧完全，热耗降低，减少了CO2排放，这将极大地改变环境。同时，高效蓄热燃烧，烟气的排放温度低于150℃，不仅减少排烟的热效应而且噪声减小，环境清洁，这对保护环境是一大贡献。

附图说明

图1是蓄热加热超导垃圾裂解碳化装置结构示意图

图2是超导垃圾裂解器与蓄热式加热器结构示意图

图中1、超导垃圾裂解器 2、蓄热式加热器 3、支架 4、滚轮 5、动力装置 6、卧式滚筒 7、高效超导传热管 8、散热拨板 9、吸热板 10、连接器 11、进料机 12、出气管 13、管道转换器 14、齿环 15、动力电机 16、输出齿轮 17、垃圾 18、供气管道 19、固定保温套 20、加热室 21、左烧嘴 22、右烧嘴 23、左燃气换向阀 24、左供气管道 25、右供气管道 26、左蓄热室 27、右蓄热室 28、总换向器 29、控制器 30、供风机 31、引风机 32、左高铝陶瓷蓄热球 33、右高铝陶瓷蓄热球 34、右燃气换向阀 35、蒸发端 36、冷凝端 37、相变工质 38、菊型吸热板 39、菊型散热板 40、净化器 41、冷凝器 42、离心机 43、压缩机

具体实施方式

下面结合附图1、图2对本实用新型的内容加以详细说明。

如图1所示，一种蓄热加热超导垃圾裂解碳化装置，由超导垃圾裂解器1，蓄热式加热器2两部分组成，其特征是超导垃圾裂解器1 是一个放置在支架3四个滚轮4上的在动力装置5作用下可以360度转动的裂解垃圾的卧式滚筒6，卧式滚筒6筒壁上焊接若干个高效超导传热管7，内壁焊接若干可以散热、拨动滚筒内垃圾的散热拨板8，卧式滚筒6外壁焊接若干可以吸热的吸热板9，卧式滚筒6右端是通过连接器10连接的进料机11，卧式滚筒6左边是通过出气管12连接的管道转换器13、混合气处理系统，关闭出气管12和连接器10，卧式滚筒6内部呈封闭态，出气管12上装有卧式滚筒的齿环14，齿环14与动力电机15的输出齿轮16啮合构成。动力电机15工作，通过输出齿轮16、齿环14带动卧式滚筒6在四个滚轮4上360度转动，装在卧式滚筒6中的垃圾17在散热拨板8与高效超导传热管7中间翻动，使卧式滚筒6中的垃圾17均匀受热，得热快速裂解碳化，产生的粗燃气经出气管12、连接的管道转换器13、净化器40、冷凝器 41后，得到的可燃气经离心机42、压缩机43进入蓄热式加热器2的供气管道18。卧式滚筒6周围装有固定保温套19，卧式滚筒6下边与固定保温套19之间是蓄热式加热器2。蓄热式加热器2是一高效蓄热式换热器，由加热室20，加热室20两端的左烧嘴21、右烧嘴 22，带有左燃气换向阀23的左供气管道24、带有右燃气换向阀34 的右供气管道25，左蓄热室26、右蓄热室27，总换向器28，可控制总换向器28和两个燃气换向阀的控制器29、供风机30和引风机 31构成，蓄热式加热器2两侧的燃气换向阀和管道对称。进入蓄热式加热器2供气管道的可燃气在加热室20与高温空气混合燃烧，其高温加热场对转动的超导垃圾裂解器卧式滚筒6及受热部件全方位加热，为超导垃圾裂解器1裂解垃圾提供充足的热能。

所述的加热室20与卧式滚筒6等长，宽度是卧式滚筒6直径的 3/4，底部呈弧形，耐火砖砌成，加热室20温度分布均匀，无火焰中心，两侧配套的燃气换向阀和管道对称，裂解炉可燃气和供风机30 来的空气以间隔1～3min分别通过各自燃气换向阀和总换向器28，经蓄热室的蓄热体换热，将空气预热到1000℃左右，同时进入烧嘴喷出，边混合边燃烧，燃烧产物经过加热室20加热场加热卧式滚筒 6、卧式滚筒筒壁上焊接的若干个高效超导传热管7及卧式滚筒外壁焊接的若干可以吸热的吸热板9，将热量传导给卧式滚筒6中的垃圾 17使其裂解碳化。同时高温余热废气进入对面烧嘴，将另一边蓄热室蓄热体预热，废气温度随之降至150℃以下，低温废气通过总换向器28，经引风机31排出。1～3min后控制器29发出指令，总换向器 28和燃气换向阀机构动作，空气、可燃气同时换向到另一个相同工作状态。蓄热式加热器加热室燃烧温度分布均匀，对低热值的垃圾裂解可燃气具有很好的预热助燃作用，经试用可节能40％，NOX生成量远远低于采用传统的加热器节能技术。蓄热式加热器采用蓄热式高温空气燃烧技术，在助燃空气预热温度高达1000℃的情况下，炉内NOX 生成量大大减少，由于蓄热式燃烧是在相对的低氧状态下弥散燃烧，没有火焰中心，因此，不存在大量NOx生成的条件，烟气中NOx含量低，有利于保护环境。低氧燃烧的另一个好处是可降低被加热的金属件卧式滚筒、卧式滚筒筒壁上焊接的若干个高效传热的超导传热管、卧式滚筒外壁焊接的若干可以吸热的吸热板的氧化烧损。此外，蓄热式燃烧还可以提高火焰辐射强度，强化辐射传热，提高垃圾裂解产量。蓄热式加热器的燃料是垃圾裂解碳化装置裂解垃圾生成的可燃性气体。

所述的两个蓄热室是一填满蓄热体高铝陶瓷蓄热球的室状空间，蓄热室是热烟气和空气流动的通道，是蓄热式加热器高温烟气余热回收的主体，蓄热室分为左蓄热室26和右蓄热室27，由耐火装砌成，左蓄热室26和右蓄热室27与加热室之间分别是左烧嘴21和右烧嘴 22，左烧嘴21和右烧嘴22上边是左供气管道24和右供气管道25，左供气管道24和右供气管道25分别加装有左燃气换向阀23和右燃气换向阀34。蓄热室为余热回收装置，以交替切换热烟气和空气，使之流经蓄热体，达到在最大程度上回收高温烟气的显热，提高助燃空气温度，左蓄热室26装有左高铝陶瓷蓄热球32，右蓄热室27装有右高铝陶瓷蓄热球33，高铝陶瓷蓄热球比表面积为1000m2/m3，蓄热室的温度效率可达到85％以上，热回收率达90％以上。蓄热室的体积比传统的加热器缩小40％，节能50％。

所述的焊接在卧式滚筒筒壁上的若干个高效超导传热管7是一高效热传导装置，由处于卧式滚筒6筒壁外的蒸发端35、处于卧式滚筒6内的冷凝端36、装在蒸发端35内的相变工质37、焊接在蒸发端35的菊型吸热板38、焊接在冷凝端36上的菊型散热板39构成，冷凝端36和菊型散热板39与卧式滚筒6内的垃圾接触，卧式滚筒6 下边的蓄热式加热器2的加热场的热量通过若干个高效超导传热管 7、蒸发端35的菊型吸热板38和若干可以吸热的吸热板9迅速传导给卧式滚筒6内的垃圾17，使垃圾快速裂解。装在若干个高效超导传热管蒸发端35内的相变工质37为活化的液态金属合金，相变工质 37占超导传热管蒸发端25％容积。

所述的卧式滚筒周围装有固定保温套19，固定保温套19是导热系数在0.05W/(m.K)以下，耐热温度大于1000℃的无机绝热保温材料，如硅酸铝多晶纤维棉，绝热层厚度大于20cm。

蓄热加热超导垃圾裂解碳化装置是一种无污染无公害高效垃圾处理技术，垃圾由进料机11进入蓄热式加热器2后，利用蓄热式加热器2高温加热场对360度滚动的圾裂解器卧式滚筒6全方位加热，通过卧式滚筒6筒壁上若干个高效传热的超导传热管7、若干可以吸热的吸热板9、筒内壁焊接的若干可以散热、拨动垃圾的散热拨板8，将蓄热式加热器2燃烧自产气的热量充分均匀高效率传导给卧式滚筒6中的垃圾17，实施垃圾有机物在卧式滚筒6中由固态变气态和碳化过程，产生的可燃气体通过出气管12、管道转换器13、净化器 40、冷凝器41后，得到的可燃气经离心机42、压缩机43、供气管道 18进入蓄热式加热器2的加热室20，与经供风机30、总换向器28 在蓄热室加温成的高温空气一同通过喷嘴在加热室20混合燃烧，其高温加热场除对转动的超导垃圾裂解器卧式滚筒6及受热部件全方位加热，余热通过蓄热式加热器得到充分利用，余热热回收率达90％以上，节能50％以上，有效的解决了垃圾裂解设备自产气不够使用而需增加外设热源的问题。蓄热式加热器2由控制器29采用PLC系统控制，控制总换向器28和燃气换向阀换向时间为1～3min，因蓄热室传热效率高和换向时间短，蓄热式加热器排烟温度低于150℃，因此，废气余热得到接近极限的回收，节能效果显著。另外由于燃烧完全，热耗降低，减少了CO2排放，这将极大地改变环境。同时，高效蓄热燃烧，烟气的排放温度低于150℃，不仅减少排烟的热效应而且噪声减小，环境清洁，这对保护环境是一大贡献。

Claims (7)

1.一种蓄热加热超导垃圾裂解碳化装置，由超导垃圾裂解器(1)、蓄热式加热器(2)两部分组成，其特征是，超导垃圾裂解器(1)是一放置在支架(3)四个滚轮(4)上的在动力装置(5)作用下可以360度转动的裂解垃圾的卧式滚筒(6)，卧式滚筒(6)筒壁上焊接若干个高效超导传热管(7)，内壁焊接若干个散热拨板(8)，卧式滚筒(6)外壁焊接若干个吸热板(9)，卧式滚筒(6)右端是通过连接器(10)连接的进料机(11)，卧式滚筒(6)左边是通过出气管(12)连接的管道转换器(13)、混合气处理系统，关闭出气管(12)和连接器(10)，卧式滚筒(6)内部呈封闭态，出气管(12)上装有卧式滚筒的齿环(14)，齿环(14)与动力电机(15)的输出齿轮(16)啮合，动力电机(15)工作，通过输出齿轮(16)、齿环(14)带动卧式滚筒(6)在四个滚轮(4)上转动，装在卧式滚筒(6)中的垃圾(17)在散热拨板(8)与高效超导传热管(7)中间翻动，垃圾(17)均匀受热，得热快速裂解碳化构成，裂解产生的粗燃气经出气管(12)、管道转换器(13)、净化器(40)、冷凝器(41)后，得到可燃气经离心机(42)、压缩机(43)进入蓄热式加热器(2)的供气管道(18)；卧式滚筒(6)周围装有固定保温套(19)，卧式滚筒(6)下边与固定保温套(19)之间是蓄热式加热器(2)，蓄热式加热器(2)是高效蓄热式换热器，由加热室(20)，加热室(20)两端的左烧嘴(21)、右烧嘴(22)，带有左燃气换向阀(23)的左供气管道(24)，带有右燃气换向阀(34) 的右供气管道(25)，左蓄热室(26)、右蓄热室(27)，总换向器(28)，可控制总换向器(28)和两个燃气换向阀的控制器(29)、供风机(30)和引风机(31)构成，蓄热式加热器(2)两侧的燃气换向阀和管道对称，进入蓄热式加热器(2)供气管道的可燃气在加热室(20)与高温空气混合燃烧，形成高温加热场。

2.根据权利要求1所述的一种蓄热加热超导垃圾裂解碳化装置，其特征是所述的加热室(20)与卧式滚筒(6)等长，宽度是卧式滚筒(6)直径的3/4，底部呈弧形，耐火砖砌成，加热室(20)温度分布均匀，无火焰中心，其两侧配套的燃气换向阀和管道对称，裂解炉的可燃气和供风机(30)来的空气可分别通过各自燃气换向阀、总换向器(28)、蓄热室的蓄热体、烧嘴进入加热室(20)加热卧式滚筒(6)，将热量传导给卧式滚筒(6)中的垃圾(17)使其裂解碳化。

3.根据权利要求1所述的一种蓄热加热超导垃圾裂解碳化装置，其特征是所述的两个蓄热室是填满蓄热体高铝陶瓷蓄热球的室状空间，蓄热室是热烟气和空气流动的通道、高温烟气余热回收的主体，蓄热室分为左蓄热室(26)和右蓄热室(27)，由耐火装砌成，左蓄热室(26)和右蓄热室(27)与加热室之间分别是左烧嘴(21)和右烧嘴(22)，左烧嘴(21)和右烧嘴(22)上边是左供气管道(24)和右供气管道(25)，左供气管道(24)和右供气管道(25)分别加装有左燃气换向阀(23)和右燃气换向阀(34)，蓄热室回收高温烟气显热，使助燃空气温度提高至1000℃。

4.根据权利要求1所述的一种蓄热加热超导垃圾裂解碳化装置，其特征是所述的焊接在卧式滚筒筒壁上的若干个高效超导传热管(7)是一高效热传导装置，由处于卧式滚筒(6)筒壁外的蒸发端(35)、处于卧式滚筒(6)内的冷凝端(36)、装在蒸发端(35)内的相变工质(37)、焊接在蒸发端(35)的菊型吸热板(38)、焊接在冷凝端(36)上的菊型散热板(39)构成，冷凝端(36)和菊型散热板(39)与卧式滚筒(6)内的垃圾接触，卧式滚筒(6)下边的蓄热式加热器(2)的加热场的热量通过若干个高效超导传热管(7)、蒸发端(35)的菊型吸热板(38)和若干可以吸热的吸热板(9)迅速传导给卧式滚筒(6)内的垃圾(17)，使垃圾快速裂解，装在若干个高效超导传热管蒸发端(35)内的相变工质(37)为活化的液态金属合金，相变工质(37)占超导传热管蒸发端25％容积。

5.根据权利要求1所述的一种蓄热加热超导垃圾裂解碳化装置，其特征是所述的控制器(29)采用PLC控制系统，控制的总换向器(28)和燃气换向阀换向时间为1～3min。

6.根据权利要求1所述的一种蓄热加热超导垃圾裂解碳化装置，其特征是所述的左蓄热室(26)装有左高铝陶瓷蓄热球(32)，右蓄热室(27)装有右高铝陶瓷蓄热球(33)，高铝陶瓷蓄热球比表面积为1000m²/m³。

7.根据权利要求1所述的一种蓄热加热超导垃圾裂解碳化装置，其特征是所述的卧式滚筒周围装有固定保温套(19)，固定保温套(19)是导热系数在0.05W/(m.K)以下，耐热温度大于1000℃的无机绝热保温材料，绝热层厚度大于20cm。

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