CN218710189U - 一种含塑垃圾高温热解油气的综合利用装置 - Google Patents

Abstract

一种含塑垃圾高温热解油气的综合利用装置，主要由含塑垃圾进料系统、出料系统、回转式热解炉系统、热力氧化室、喷淋塔、管壳式气液换热器、烟气净化器、油水分离器、配药箱构成，其特征是：所述回转式热解炉系统包括回转滚筒，所述回转滚筒外壁设置有烟气流通室，所述回转滚筒的一端设置有含塑垃圾进料系统，回转滚筒的另一端设置有出料系统，所述烟气流通室外壳的一端设有高温烟气进口，所述烟气流通室外壳的另一端设有热烟气出口。本实用新型采用90℃左右的高沸点盐溶液替代传统的20℃左右的水喷淋，使含塑垃圾高温热解后的油气不至于析出蜡质，便于油、水、渣的分离，而不凝气品质不会降低，可以通过热力燃烧回收热量。

Description

一种含塑垃圾高温热解油气的综合利用装置

技术领域

本实用新型涉及环保技术领域，具体为一种含塑垃圾高温热解油气的综合利用装置。

背景技术

生活垃圾来源于人们日常生活，主要来自家庭和集团性垃圾，比如学校、办公场所和商业、服务业、企业等单位生产和生活所产生的垃圾。生活垃圾的成分主要由泥沙、玻璃等部分无机物，和包装物、秸秆木材、塑料、厨余等有机物组成。随着人们生活水平的逐渐提高，生活垃圾中的有机物比例有不断增加的趋势，尤其伴随着塑料废物的增加。除了特殊的主要含有塑料的场合，在一般性的混合垃圾组分中，塑料成分比例也高达15％以上。

现阶段常用的垃圾处理方法主要有：填埋、堆肥、焚烧及高温热解等工艺。高温热解技术是其中最先进的有机固废处理技术，是指在绝氧(或缺氧)的条件下，采用间接加热回转炉，对垃圾进行间接加热(加热温度可高达400℃-750℃)，使垃圾中有机组分发生化合键断裂、异构化和小分子聚合等反应，将大分子有机物转化为小分子燃料气、燃料油和焦炭等资源进行回收。

对于生活垃圾中所含的塑料组分，高温热解技术首先将其热解变成500℃左右的油气，然后冷凝使其变成油品进行回收。冷凝技术主要采取水喷淋法，不宜堵塞，冷凝效率高，不凝气纯度高。冷凝后最终的油品，是得到大约70％的矿物油、15％的蜡质、15％的沥青、胶质等其它物质。这其中的蜡质，主要就是由于塑料的存在而产生的。矿物油、蜡质、粉尘等混在一起，很难对油品进行各组分的分离，也容易造成设备的堵塞。蜡质混杂的原因，是因为水喷淋采用20℃左右的冷却水，水汽饱和温度在55℃左右，而蜡质的熔点一般在80℃左右，导致蜡质凝固沉积下来。

发明内容

本实用新型的目的在于克服上述不足之处，从而提供一种含塑垃圾高温热解油气的综合利用装置，采用90℃左右的高沸点盐溶液替代传统的20℃左右的水喷淋，使含塑垃圾高温热解后的油气不至于析出蜡质，便于油、水、渣的分离，而不凝气品质不会降低，可以通过热力燃烧回收热量。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种含塑垃圾高温热解油气的综合利用装置，主要由含塑垃圾进料系统、出料系统、回转式热解炉系统、热力氧化室、喷淋塔、管壳式气液换热器、烟气净化器、油水分离器、配药箱构成，其特征是：所述回转式热解炉系统包括回转滚筒，所述回转滚筒外壁设置有烟气流通室，所述回转滚筒的一端设置有含塑垃圾进料系统，回转滚筒的另一端设置有出料系统，所述烟气流通室外壳的一端设有高温烟气进口，所述烟气流通室外壳的另一端设有热烟气出口，烟气流通室外壁依次包裹隔热层、外壳；

所述管壳式气液换热器包括盘管、壳体，盘管放置在壳体内，盘管内通烟气，壳体内容纳水，壳体上设有盘管的烟气进口、盘管的烟气出口、盐溶液进口、高温盐溶液出口，所述热烟气出口通过管道连接烟气进口，烟气进口与盘管连接，烟气出口通过烟气管道连接烟气净化器；

所述热力氧化室上设有不凝气进口、高温烟气出口，所述高温烟气进口通过高温烟气管道连接热力氧化室的高温烟气出口，所述热力氧化室通过管道分别连接空气进口、燃气进口；

所述喷淋塔内的中上部设有喷嘴，喷淋塔的顶部设有不凝气出口，不凝气出口通过不凝气管道连接不凝气进口，喷嘴的上方设有除雾器，喷嘴通过高温盐溶液管道连接高温盐溶液出口，喷淋塔的底部设有油水出口，油水出口通过管道连接缓冲箱，缓冲箱通过管道连接油水分离器，油水分离器通过管道连接配药箱，配药箱上设有加水口、加药口、盐溶液出口，盐溶液出口通过盐溶液管道连接盐溶液进口，喷淋塔的底部通过排污管道连接污水处理装置。

进一步的，所述含塑垃圾进料系统包括斗式提升机、料斗、双层翻板阀、溜槽，料斗的出口连接双层翻板阀，双层翻板阀的下部连接溜槽，溜槽的出口连接第一旋转密封。

进一步的，所述出料系统包括出料罐，出料罐上设置有出料罐进口、渣出口和油气出口，出料罐进口连接第二旋转密封，渣出口连接双层出渣阀，双层出渣阀出口连接固渣收集器，油气出口通过油气管道连接喷淋塔的油气进口。

进一步的，所述回转滚筒由齿轮传动装置驱动实现转动。

进一步的，所述烟气管道上设有引风机。

进一步的，所述油水分离器油品出口连接油品回收装置。

进一步的，所述盐溶液管道上设有供液泵。

本实用新型的有益效果是：

(1)、采用90℃左右的高沸点盐溶液进行喷淋。当采用溶解度为40.83％的氯化钙溶液时，常压下的沸点为120℃。采用90℃左右的浓度为40.83％的氯化钙溶液进行喷淋，有效的结果是：

①90℃时，油气中的蜡质成分(熔点一般在80℃左右)不会凝结成固态，仍保持液态并与油水混合，便于油份的整体分离(蜡质与油一起同水分离)；

②考虑到垃圾中含水较多，90℃时，油气中的水蒸气仍然会冷凝成水滴，经除雾器后，不会被不凝气携带走，所以不凝气热值和品位较高，容易自主燃烧；

③根据石油的馏程分析，200℃沸点以下的石油馏分据统计一般只占不到10％，所以90℃的冷凝介质比20℃的水为介质对回收冷凝油品的效率影响可以忽略，而对不凝气的热值和品位提高有利无弊。

(2)、对高温热解后的高品位的不凝气进行了热力氧化燃烧，燃烧的高温热量返回热解炉主体对物料进行辅助加热，最后的高温余热尾气又用来加热高沸点盐溶液到90℃，节能效果显著。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

附图标记说明：

1、含塑垃圾进料系统；11、原料场；12、斗式提升机；13、料斗；14、双层翻板阀；15、溜槽；16、第一旋转密封；

2、出料系统；21、出料罐；22、出料罐进口；23、渣出口；24、油气出口；25、第二旋转密封；26、双层出渣阀；27、固渣收集器；28、油气管道；

3、回转式热解炉系统；31、回转滚筒；32、烟气流通室；33、隔热层；34、外壳；

4、热力氧化室；41、空气进口；42、燃气进口；43、不凝气进口；44、高温烟气出口；45、高温烟气管道；46、不凝气管道；47、高温烟气进口；48、热烟气出口；

5、喷淋塔；51、喷嘴；52、除雾器；53、油气进口；54、油水出口；55、缓冲箱；56、不凝气出口；57、高温盐溶液管道；58、污水处理装置；

6、管壳式气液换热器；61、盘管；62、壳体；63、烟气进口；64、烟气出口；65、盐溶液进口；66、高温盐溶液出口；67、引风机；68、烟气管道；

7、烟气净化器；

8、油水分离器；81、油品回收装置；

9、配药箱；91、供液泵；92、加水口；93、加药口；94、盐溶液出口；95、盐溶液管道。

具体实施方式

下面结合具体附图对本实用新型作进一步说明。

如图1所示：本实用新型是一种含塑垃圾高温热解油气的综合利用装置，主要由含塑垃圾进料系统1、出料系统2、回转式热解炉系统3、热力氧化室4、喷淋塔5、管壳式气液换热器6、烟气净化器7、油水分离器8、配药箱9构成，其特征是：所述回转式热解炉系统3包括回转滚筒31，所述回转滚筒31外壁设置有烟气流通室32，所述回转滚筒31的一端设置有含塑垃圾进料系统1，回转滚筒31的另一端设置有出料系统2，所述烟气流通室32外壳的一端设有高温烟气进口47，所述烟气流通室32外壳的另一端设有热烟气出口48，烟气流通室32外壁依次包裹隔热层33、外壳34；

所述管壳式气液换热器6包括盘管61、壳体62，盘管61放置在壳体62内，盘管61内通烟气，壳体62内容纳水，壳体62上设有盘管61的烟气进口63、盘管61的烟气出口64、盐溶液进口65、高温盐溶液出口66，所述热烟气出口48通过管道连接烟气进口63，烟气进口63与盘管61连接，烟气出口64通过烟气管道68连接烟气净化器7；

所述热力氧化室4上设有不凝气进口43、高温烟气出口44，所述高温烟气进口47通过高温烟气管道45连接热力氧化室4的高温烟气出口44，所述热力氧化室4通过管道分别连接空气进口41、燃气进口42；

所述喷淋塔5内的中上部设有喷嘴51，喷淋塔5的顶部设有不凝气出口56，不凝气出口56通过不凝气管道46连接不凝气进口43，喷嘴51的上方设有除雾器52，喷嘴51通过高温盐溶液管道57连接高温盐溶液出口66；喷淋塔5的底部设有油水出口54，油水出口54通过管道连接缓冲箱55，缓冲箱55通过管道连接油水分离器8，油水分离器8通过管道连接配药箱9，配药箱9上设有加水口92、加药口93、盐溶液出口94，盐溶液出口94通过盐溶液管道95连接盐溶液进口65，喷淋塔5的底部通过排污管道连接污水处理装置58。

所述含塑垃圾进料系统1包括斗式提升机12、料斗13、双层翻板阀14、溜槽15，料斗13的出口连接双层翻板阀14，双层翻板阀14的下部连接溜槽15，溜槽15的出口连接第一旋转密封16。

所述出料系统2包括出料罐21，出料罐21上设置有出料罐进口22、渣出口23和油气出口24，出料罐进口22连接第二旋转密封25，渣出口23连接双层出渣阀26，双层出渣阀26出口连接固渣收集器27，油气出口24通过油气管道28连接喷淋塔的油气进口53。

所述回转滚筒31由齿轮传动装置驱动实现转动。

所述烟气管道68上设有引风机67。

所述油水分离器8油品出口连接油品回收装置81。

所述盐溶液管道95上设有供液泵91。

斗式提升机12为常规设备，由于物料是一斗一斗地被输送，不存在传统的螺旋输送物料被挤压而导致的堵塞问题。双层翻板阀14保证物料与空气的隔绝，为炉内热解提供缺氧或无氧气氛，在连续运行过程中，不需要停炉冷却，也不用打开炉门，只需操控双层翻板阀14就可下料，即为物料热进。料斗13具有合适的容积缓存，保证下料和热解的连续式运行；

含塑垃圾从原料场11通过上述斗式提升机11进入料斗13，通过控制双层翻板阀14进行下料操作，随后物料依靠重力降落，通过垂直段，以及内伸段进入热解主体的回转滚筒31内，完成物料的进料流程。旋转密封连接上述下料机构的圆筒和热解主体的回转滚筒31，采用迷宫式交错挡圈加上外缠石棉盘根。进料系统避免了传统的螺旋输送过程中物料与机械之间的堵塞，适应各种物料特性变化，设备简单、安全、可靠。

加热回转热解炉是含塑垃圾高温热解的主要场所，采用天然气或丙烷等燃料间接加热，热解温度高达650℃以上，使垃圾中的各种复杂的有机组分脱附彻底，热解变成500℃左右的油气，从加热回转热解炉的出料端出口进入喷淋塔5进行冷凝，被冷凝的组分成为油水混合物进入缓冲箱55和油水分离器8进行油水分离，回收油品，无法冷凝的组分成为不凝气进入热力氧化室4燃烧以回收热量。

喷淋塔5采用90℃左右的高沸点盐溶液进行喷淋。当采用溶解度为40.83％的氯化钙溶液时，常压下的沸点为120℃。采用90℃左右的浓度为40.83％的氯化钙溶液进行喷淋，有效的结果是：

①90℃时，油气中的蜡质成分(熔点一般在80℃左右)不会凝结成固态，仍保持液态并与油水混合，便于油份的整体分离(蜡质与油一起同水分离)；

②考虑到垃圾中含水较多，90℃时，油气中的水蒸气仍然会冷凝成水滴，经除雾器后，不会被不凝气携带走，所以不凝气热值和品位较高，容易自主燃烧；

③根据石油的馏程分析，200℃沸点以下的石油馏分据统计一般只占不到10％，所以90℃的冷凝介质比20℃的水为介质对回收冷凝油品的效率影响可以忽略，而对不凝气的热值和品位提高有利无弊。

热力氧化室4连接喷淋塔气体出口，对不凝气进行热力氧化燃烧，燃烧后的高温烟气返回到加热回转热解炉的烟气流通室32，为物料提供间接加热的热量。热力氧化室4的功能：一方面是防止不凝气直接排放造成大气污染，另一方面是通过热力燃烧回收热量。

缓冲箱55和油水分离器8，对喷淋塔5底部产生的油水混合物进行收集，和油水分离处理。缓冲箱55和油水分离器8设置保温，保证油水分离前的温度维持在蜡质的熔点80℃以上。

配药箱9的功能，为配制溶解度为40.83％左右的氯化钙溶液。

管壳式气液换热器6，通过供液泵91连接上述的配药箱9，将溶解度为40.83％左右的氯化钙溶液加热到90℃左右。加热所需的热源来自于上述的加热回转热解炉的排放的高温尾气。余热利用之后的废烟气经引风机67、烟气净化器7达标排放。

实施例1：

生活垃圾的成分主要由泥沙、玻璃等部分无机物，和包装物、秸秆木材、塑料、厨余等有机物组成。随着人们生活水平的逐渐提高，生活垃圾中的有机物比例有不断增加的趋势，尤其伴随着塑料废物的增加。除了特殊的主要含有塑料的场合，在一般性的混合垃圾组分中，塑料成分比例也高达15％以上。

垃圾物理组成包括：55.08％厨余、16.5％纸张、15.48％橡塑、7.36％纺织、1.02％木竹、玻璃砖瓦3.3％、金属0.51％、其它0.76％。总含水率65.52％。

对具有上述案例特点的垃圾原料，采用高温热解中试装置进行某次垃圾热解试验，经过传统的水喷淋方式冷凝之后的热解油成分检测如下表：

序号	组分名称	质量百分百(％)
			1	矿物油	69
2	蜡质	14
			3	沥青质	3
4	胶质	3
			5	棕榈酸	3
6	硬脂酸	2
			7	粉尘	2
8	其它	4

检测结果表明，含蜡质成分达到14％，所以其影响不容忽略，而且蜡质与2％的粉尘混杂在一起也不便于回收。

采用本技术方案，利用90℃左右的高沸点盐溶液进行喷淋。当采用溶解度为40.83％的氯化钙溶液时，常压下的沸点为120℃。有效的结果是：

①90℃时，油气中的蜡质成分(熔点一般在80℃左右)不会凝结成固态，仍保持液态并与油水混合，便于油份的整体分离(蜡质与油一起同水分离)；

②考虑到垃圾中含水较多，90℃时，油气中的水蒸气仍然会冷凝成水滴，经除雾器后，不会被不凝气携带走，所以不凝气热值和品位较高，容易自主燃烧；

③根据石油的馏程分析，200℃沸点以下的石油馏分据统计一般只占不到10％，所以90℃的冷凝介质比20℃的水为介质对回收冷凝油品的效率影响可以忽略，而对不凝气的热值和品位提高有利无弊。

而且，高沸点盐溶液加热所需的热源来自于加热回转热解炉排放的高温尾气，属于余热利用，不会增加额外的能耗。

本技术方案可以得到高品位的不凝气，热力氧化燃烧后的高温烟气返回热解炉主体对物料进行辅助加热，最后的高温余热尾气又用来加热高沸点盐溶液到90℃，节能效果显著。

Claims (7)

1.一种含塑垃圾高温热解油气的综合利用装置，主要由含塑垃圾进料系统(1)、出料系统(2)、回转式热解炉系统(3)、热力氧化室(4)、喷淋塔(5)、管壳式气液换热器(6)、烟气净化器(7)、油水分离器(8)、配药箱(9)构成，其特征是：所述回转式热解炉系统(3)包括回转滚筒(31)，所述回转滚筒(31)外壁设置有烟气流通室(32)，所述回转滚筒(31)的一端设置有含塑垃圾进料系统(1)，回转滚筒(31)的另一端设置有出料系统(2)，所述烟气流通室(32)外壳的一端设有高温烟气进口(47)，所述烟气流通室(32)外壳的另一端设有热烟气出口(48)，烟气流通室(32)外壁依次包裹隔热层(33)、外壳(34)；

所述管壳式气液换热器(6)包括盘管(61)、壳体(62)，盘管(61)放置在壳体(62)内，盘管(61)内通烟气，壳体(62)内容纳水，壳体(62)上设有盘管(61)的烟气进口(63)、盘管(61)的烟气出口(64)、低温盐溶液进口(65)、高温盐溶液出口(66)，所述热烟气出口(48)通过管道连接烟气进口(63)，烟气进口(63)与盘管(61)连接，烟气出口(64)通过烟气管道(68)连接烟气净化器(7)；

所述热力氧化室(4)上设有不凝气进口(43)、高温烟气出口(44)，所述高温烟气进口(47)通过高温烟气管道(45)连接热力氧化室(4)的高温烟气出口(44)，所述热力氧化室(4)通过管道分别连接空气进口(41)、燃气进口(42)；

所述喷淋塔(5)内的中上部设有喷嘴(51)，喷淋塔(5)的顶部设有不凝气出口(56)，不凝气出口(56)通过不凝气管道(46)连接不凝气进口(43)，喷嘴(51)的上方设有除雾器(52)，喷嘴(51)通过高温盐溶液管道(57)连接高温盐溶液出口(66)，喷淋塔(5)的底部设有油水出口(54)，油水出口(54)通过管道连接缓冲箱(55)，缓冲箱(55)通过管道连接油水分离器(8)，油水分离器(8)通过管道连接配药箱(9)，配药箱(9)上设有加水口(92)、加药口(93)、盐溶液出口(94)，盐溶液出口(94)通过盐溶液管道(95)连接盐溶液进口(65)，喷淋塔(5)的底部通过排污管道连接污水处理装置(58)。

2.根椐权利要求1所述的一种含塑垃圾高温热解油气的综合利用装置，其特征是：所述含塑垃圾进料系统(1)包括斗式提升机(12)、料斗(13)、双层翻板阀(14)、溜槽(15)，料斗(13)的出口连接双层翻板阀(14)，双层翻板阀(14)的下部连接溜槽(15)，溜槽(15)的出口连接第一旋转密封(16)。

3.根椐权利要求1所述的一种含塑垃圾高温热解油气的综合利用装置，其特征是：所述出料系统(2)包括出料罐(21)，出料罐(21)上设置有出料罐进口(22)、渣出口(23)和油气出口(24)，出料罐进口(22)连接第二旋转密封(25)，渣出口(23)连接双层出渣阀(26)，双层出渣阀(26)出口连接固渣收集器(27)，油气出口(24)通过油气管道(28)连接喷淋塔的油气进口(53)。

4.根椐权利要求1所述的一种含塑垃圾高温热解油气的综合利用装置，其特征是：所述回转滚筒(31)由齿轮传动装置驱动实现转动。

5.根椐权利要求1所述的一种含塑垃圾高温热解油气的综合利用装置，其特征是：所述烟气管道(68)上设有引风机(67)。

6.根椐权利要求1所述的一种含塑垃圾高温热解油气的综合利用装置，其特征是：所述油水分离器(8)油品出口连接油品回收装置(81)。

7.根椐权利要求1所述的一种含塑垃圾高温热解油气的综合利用装置，其特征是：所述盐溶液管道(95)上设有供液泵(91)。

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