CN220098916U - 一种利用循环热载体耦合碳渣热能回收的有机固废热解资源化系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种利用循环热载体耦合碳渣热能回收的有机固废热解资源化系统，该系统包括进料装置、热解炉、除尘器、冷凝器、发电装置、热风炉、换热器、出渣炉、水冷出渣机和余热利用装置。该系统利用循环热解气作为气相热载体，在热解炉内同步实现有机固废的干燥预热和热解。热解气燃烬加热循环气相热载体，富余热解气用于发电。该系统副产热解油，热解残炭在出渣炉内充分反应进一步回收热量，产生的热烟气与热解气燃烬产生的热烟气共同进行余热利用，最大程度实现热解产物(特别是热解残炭)热能深度综合利用，显著提升有机固废热解过程的换热效率和热能利用效率。

Description

一种利用循环热载体耦合碳渣热能回收的有机固废热解资源 化系统

技术领域

本实用新型涉及处理有机固废的技术领域，具体涉及一种利用循环热载体耦合碳渣热能回收的有机固废热解资源化系统。

背景技术

有机固废具有来源多，产量大，成分复杂、组成产量不固定且区域差异大的特点。常见的有机固废包括生活垃圾中的厨余物、废纸、废塑料、废织物、农林固废，以及工业固废中的污泥、油泥、药渣、废塑料、废包装制品、废纺织物和皮革边角料等。由于有机固废有机质含量高，具有可燃性，可作为能源回收利用。因此将有机固体废物做到减量化，无害化，资源化具有非常重要的现实意义。

热解技术是利用物料中有机物的热不稳定性，在无氧或缺氧条件下对其加热，使物料中的有机物发生热解，形成利用价值较高的气相(热解气)、液相(热解油)和固相(碳渣)产品，为有机固废的减量化、稳定化、无害化和资源化提供了有效途径。区别于现有规模化的有机物气化技术，热解工艺最大程度保留了有机固废中的有机成分，其产品回收程度/资源化程度更高，具有更高的利用价值。当前有机固废热解工艺主要采用间接加热的方式，换热效率低，设备投资大，从根本上限制了有机固废热解处置产能和规模化应用。

实用新型内容

为了克服现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种利用循环热载体耦合碳渣热能回收的有机固废热解资源化系统，利用循环热解气作为气相热载体为有机固废热解提供热量，在热解炉内同步实现有机固废的干燥预热和热解，换热效率高。

本实用新型的目的采用如下技术方案实现：

一种利用循环热载体耦合碳渣热能回收的有机固废热解资源化系统，包括进料装置、热解炉、除尘器、冷凝器、发电装置、热风炉、换热器、出渣炉、水冷出渣机和余热利用装置；

进料装置与热解炉连接，热解炉分别与除尘器和出渣炉连接，除尘器用于分离碳渣，除尘器分别与冷凝器和出渣炉连接，冷凝器用于分离热解油和热解气；冷凝器分别与换热器、发电装置和热风炉连接，换热器分别与热风炉、余热利用装置和热解炉连接；热风炉用于为换热器提供热量，换热器用于将热解气重新加热后形成气相热载体循环到热解炉中；出渣炉分别与水冷出渣机和余热利用装置连接；水冷出渣机用于将冷却尾渣，余热利用装置用于回收热量。

进一步，所述气相热载体为热解气。本实用新型中选用热解气作为热载体，所以后续无需对热载体和热解气进行分离，只需要将热解气和热解油分离即可。

进一步，所述冷凝器包括第一冷凝器和第二冷凝器，所述除尘器与第一冷凝器连接，第一冷凝器分别与第二冷凝器和换热器连接，第二冷凝器分别与发电装置和热风炉连接。

进一步，还包括砖陶系统，所述水冷出渣机与砖陶系统连接。

进一步，还包括水泥系统，所述水冷出渣机与水泥系统连接。

进一步，所述的余热利用装置包括余热锅炉、烘干机和换热器中的一种或两种以上组合。

进一步，所述进料装置包括活塞式进料装置、螺旋式进料装置和回转式进料装置中的一种。

进一步，所述除尘器为布袋除尘器、静电除尘器、旋风除尘器和湿式除尘器中的一种或两种以上组合。

进一步，所述换热器为再沸器。

进一步，所述水冷出渣机为滚筒式水冷出渣机或螺旋式水冷出渣机。

相比现有技术，本实用新型的有益效果在于：

(1)本实用新型的一种利用循环热载体耦合碳渣热能回收的有机固废热解资源化系统，利用循环热解气作为气相热载体，在热解炉内热解气与有机固废直接接触换热，为其提供热量，在热解炉内同步实现有机固废的干燥预热和热解的双功能，无需额外设置干燥或预热装置，减少设备投资和设备尺寸。本实用新型中选用热解气作为热载体，所以后续无需对热载体和热解气进行分离，从热解炉中出来的热解气中包括热载体和热解气，但实际上均为热解气。热解炉排出的热解气经过冷凝器冷凝后，部分送往热风炉，热风炉将燃烬的热烟气重新加热循环气相热载体，富余的热解气运往发电装置用于发电；热解气经过冷凝器后回收热解油；热解炉的热解残炭在出渣炉内充分反应进一步回收热量，出渣炉反应产生的热烟气与热风炉内由热解气燃烬的热烟气共同进入余热利用装置进行余热利用。本实用新型的系统最大程度实现了热解产物(特别是热解残炭)的热能深度综合利用，显著提升有机固废热解过程的换热效率和热能利用效率，实现有机固废无害化处置和资源化能源化利用。

(2)本实用新型的一种利用循环热载体耦合碳渣热能回收的有机固废热解资源化系统中还设置有砖陶系统或水泥系统，出渣炉的尾渣经过水冷出渣机冷却后，可以送往砖陶系统制砖制陶或送往水泥系统制作水泥，减少资源消耗。

(3)本实用新型的系统中的冷凝器包括第一冷凝器和第二冷凝器，第一冷凝器分离出部分液态热解油和热解气(包括不可凝热解气和热解油蒸汽)，然后部分热解气(包括不可凝热解气和热解油蒸汽)作为气相热载体进入换热器，剩余热解气(包括不可凝热解气和热解油蒸汽)进入第二冷凝器，继续分离出剩余液态热解油和热解气(不可凝热解气，不含热解油蒸汽)。所以气相热载体就是一部分的热解气(包括不可凝热解气和热解油蒸汽)。本实用新型设置两个冷凝器是为了分段收集不同馏程的热解油，在第一冷凝器收集馏程较高、碳数分布较大的重质热解油(类似重油)；在第二冷凝器收集馏程较低、碳数分布较小的轻质热解油(类似汽油、柴油)目的是为了分段收集不同组分的热解油。

附图说明

图1为实施例1系统结构示意图；

图2为实施例2系统的结构示意图；

图3为实施例3系统的结构示意图；

图4为实施例4系统的结构示意图。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本实用新型做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。

实施例1

如图1所示，一种利用循环热载体耦合碳渣热能回收的有机固废热解资源化系统，包括进料装置、热解炉、除尘器、冷凝器、发电装置、热风炉、换热器、出渣炉、水冷出渣机和余热利用装置；

进料装置与热解炉连接，热解炉与除尘器连接，除尘器与冷凝器连接，冷凝器分别与换热器、发电装置和热风炉连接；热风炉与换热器连接，换热器与余热利用装置连接，换热器与热解炉连接；出渣炉分别与热解炉和除尘器连接，出渣炉与水冷出渣机连接，出渣炉与余热利用装置连接。本实施例中选用热解气作为热载体，所以后续无需对热载体和热解气进行分离，从热解炉中出来的热解气中包括热载体和热解气，但实际上均为热解气。所以在本实施例中除了热烟气之外，其余所述的热解气均为热解气。冷凝器分离出部分液态热解油和热解气(包括不可凝热解气和热解油蒸汽)，然后部分热解气(包括不可凝热解气和热解油蒸汽)作为气相热载体进入换热器。所以气相热载体就是一部分的热解气(包括不可凝热解气和热解油蒸汽)。

其中，所述进料装置包括活塞式进料装置。所述除尘器为旋风除尘器。所述换热器为再沸器。所述水冷出渣机为滚筒式水冷出渣机。

一种利用循环热载体耦合碳渣热能回收的有机固废热解资源化工艺，基于上述的利用循环热载体耦合碳渣热能回收的有机固废热解资源化系统，包括以下步骤：

1)有机固废原料经进料装置进入热解炉，在热解炉内被循环气相热载体直接接触加热，有机固废在热解炉内加热至550℃停留40min，使得有机固废被热解；热解炉产生的碳渣产物进入出渣炉；热解产生的热解气连同气相热载体的混合气体一同进入除尘器，分离出的碳渣进入出渣炉，除尘后的热解气连同气相热载体的混合气体进入冷凝器；

2)冷凝器内冷凝的热解油收集储存，未冷凝的部分热解气分为三部分，一部分进入换热器，被热风炉加热至700℃后，重新进入热解炉，实现气相热载体的循环利用；

3)未冷凝的第二部分热解气进入热风炉内燃烬，产生热烟气进入换热器用于加热循环气相热载体，换热后的热烟气进入余热利用装置；从冷凝器出口的富余热解气进入发电装置发电；

4)出渣炉产生的850℃热烟气连同换热器出口的热烟气进入余热利用装置副产蒸汽；

5)反应完全的尾渣从出渣炉的尾渣出口排出进入水冷出渣机，经冷却后得到无机尾渣。

实施例2

如图2所示，一种利用循环热载体耦合碳渣热能回收的有机固废热解资源化系统，包括进料装置、热解炉、除尘器、冷凝器、发电装置、热风炉、换热器、出渣炉、水冷出渣机和余热利用装置；其中，冷凝器包括第一冷凝器和第二冷凝器；所述冷凝器包括第一冷凝器和第二冷凝器；

进料装置与热解炉连接，热解炉与除尘器的热解气进口连接，所述除尘器与第一冷凝器连接，第一冷凝器分别与第二冷凝器和换热器进口连接，第二冷凝器分别与发电装置和热风炉连接；热风炉与换热器进口连接，换热器与余热利用装置连接，换热器与热解炉进口连接；出渣炉分别与热解炉和除尘器连接，出渣炉与水冷出渣机连接，出渣炉与余热利用装置连接。

第一冷凝器分离出部分液态热解油和热解气(包括不可凝热解气和热解油蒸汽)，然后部分热解气(包括不可凝热解气和热解油蒸汽)作为气相热载体进入换热器，剩余热解气(包括不可凝热解气和热解油蒸汽)进入第二冷凝器，继续分离出剩余液态热解油和热解气(不可凝热解气，不含热解油蒸汽)。所以气相热载体就是一部分的热解气(包括不可凝热解气和热解油蒸汽)。

其中，所述进料装置为螺旋式进料装置所述除尘器为布袋除尘器所述换热器为再沸器。所述水冷出渣机为螺旋式水冷出渣机。

一种利用循环热载体耦合碳渣热能回收的有机固废热解资源化工艺，基于上述的利用循环热载体耦合碳渣热能回收的有机固废热解资源化系统，包括以下步骤：

1)有机固废原料经进料装置进入热解炉，在热解炉内被循环气相热载体直接接触加热，有机固废在热解炉内加热至550℃停留40min，使得有机固废被热解；热解炉产生的碳渣产物进入出渣炉；热解产生的热解气连同气相热载体的混合气体一同进入除尘器，分离出的碳渣进入出渣炉，除尘后的热解气进入第一冷凝器；

2)第一冷凝器内冷凝的热解油收集储存，从第一冷凝器出口的热解气温度为200℃，部分未冷凝的部分热解气进入换热器，被热风炉加热至750℃后，重新进入热解炉，实现气相热载体的循环利用；

3)从第一冷凝器出口剩余的热解气进入第二冷凝器，第二冷凝器内冷凝的热解油收集储存，未冷凝的另一部分热解气进入热风炉内燃烬，产生热烟气进入换热器用于加热循环气相热载体，换热后的热烟气进入余热利用装置；从第二冷凝器出口的富余热解气进入发电装置发电；

4)出渣炉产生的800℃热烟气连同换热器出口的热烟气进入余热利用装置副产蒸汽；

5)反应完全的尾渣从出渣炉的尾渣出口排出进入水冷出渣机，经冷却后得到无机尾渣。

实施例3

如图3所示，一种利用循环热载体耦合碳渣热能回收的有机固废热解资源化系统，包括进料装置、热解炉、除尘器、冷凝器、发电装置、热风炉、换热器、出渣炉、水冷出渣机、余热利用装置和砖陶系统；其中，冷凝器包括第一冷凝器和第二冷凝器；所述冷凝器包括第一冷凝器和第二冷凝器；

进料装置热解炉连接，热解炉与除尘器连接，所述除尘器与第一冷凝器连接，第一冷凝器分别与第二冷凝器和换热器连接，第二冷凝器分别与发电装置和热风炉连接；热风炉与换热器连接，换热器与余热利用装置连接，换热器的与热解炉连接；出渣炉分别与热解炉和除尘器连接，出渣炉与水冷出渣机连接，出渣炉与余热利用装置连接；水冷出渣机与砖陶系统连接。

第一冷凝器分离出部分液态热解油和热解气(包括不可凝热解气和热解油蒸汽)，然后部分热解气(包括不可凝热解气和热解油蒸汽)作为气相热载体进入换热器，剩余热解气(包括不可凝热解气和热解油蒸汽)进入第二冷凝器，继续分离出剩余液态热解油和热解气(不可凝热解气，不含热解油蒸汽)。所以气相热载体就是一部分的热解气(包括不可凝热解气和热解油蒸汽)。

其中，所述进料装置为回转式进料装置。所述除尘器为静电除尘器。所述换热器为再沸器。所述水冷出渣机为滚筒式水冷出渣机。

一种利用循环热载体耦合碳渣热能回收的有机固废热解资源化工艺，基于上述的利用循环热载体耦合碳渣热能回收的有机固废热解资源化系统，包括以下步骤：

1)有机固废原料经进料装置进入热解炉，在热解炉内被循环气相热载体直接接触加热，有机固废在热解炉内加热至600℃停留30min，使得有机固废被热解；热解炉产生的碳渣产物进入出渣炉；热解产生的热解气连同气相热载体的混合气体一同进入除尘器，分离出的碳渣进入出渣炉，除尘后的热解气进入第一冷凝器；

2)第一冷凝器内冷凝的热解油收集储存，从第一冷凝器出口的热解气温度为250℃，部分未冷凝的部分热解气进入换热器，被热风炉加热至650℃后，重新进入热解炉，实现气相热载体的循环利用；

3)从第一冷凝器出口剩余的热解气进入第二冷凝器，第二冷凝器内冷凝的热解油收集储存，未冷凝的另一部分热解气进入热风炉内燃烬，产生热烟气进入换热器用于加热循环气相热载体，换热后的热烟气进入余热利用装置；从第二冷凝器出口的富余热解气进入发电装置发电；

4)出渣炉产生的600℃热烟气连同换热器出口的热烟气进入余热利用装置副产蒸汽；

5)反应完全的尾渣从出渣炉的尾渣出口排出进入水冷出渣机，经冷却后得到无机尾渣，无机尾渣进入砖陶系统制砖制陶。

实施例4

如图4所示，一种利用循环热载体耦合碳渣热能回收的有机固废热解资源化系统，包括进料装置、热解炉、除尘器、冷凝器、发电装置、热风炉、换热器、出渣炉、水冷出渣机、余热利用装置和水泥系统；其中，冷凝器包括第一冷凝器和第二冷凝器；所述冷凝器包括第一冷凝器和第二冷凝器；

进料装置与热解炉连接，热解炉与除尘器连接，所述除尘器与第一冷凝器连接，第一冷凝器分别与第二冷凝器和换热器连接，第二冷凝器分别与发电装置和热风炉连接；热风炉与换热器连接，换热器与余热利用装置连接，换热器与热解炉连接；出渣炉分别与热解炉和除尘器连接，出渣炉与水冷出渣机连接，出渣炉与余热利用装置连接；水冷出渣机与水泥系统连接。

第一冷凝器分离出部分液态热解油和热解气(包括不可凝热解气和热解油蒸汽)，然后部分热解气(包括不可凝热解气和热解油蒸汽)作为气相热载体进入换热器，剩余热解气(包括不可凝热解气和热解油蒸汽)进入第二冷凝器，继续分离出剩余液态热解油和热解气(不可凝热解气，不含热解油蒸汽)。所以气相热载体就是一部分的热解气(包括不可凝热解气和热解油蒸汽)。

其中，所述进料装置包括螺旋式进料装置，所述除尘器为湿式除尘器所述换热器为再沸器。所述水冷出渣机为螺旋式水冷出渣机。

一种利用循环热载体耦合碳渣热能回收的有机固废热解资源化工艺，基于上述的利用循环热载体耦合碳渣热能回收的有机固废热解资源化系统，包括以下步骤：

1)有机固废原料经进料装置进入热解炉，在热解炉内被循环气相热载体直接接触加热，有机固废在热解炉内加热至600℃停留30min，使得有机固废被热解；热解炉产生的碳渣产物进入出渣炉；热解产生的热解气连同气相热载体的混合气体一同进入除尘器，分离出的碳渣进入出渣炉，除尘后的热解气进入第一冷凝器；

2)第一冷凝器内冷凝的热解油收集储存，从第一冷凝器出口的热解气温度为180℃，部分未冷凝的部分热解气进入换热器，被热风炉加热至750℃后，重新进入热解炉，实现气相热载体的循环利用；

3)从第一冷凝器出口剩余的热解气进入第二冷凝器，第二冷凝器内冷凝的热解油收集储存，未冷凝的另一部分热解气进入热风炉内燃烬，产生热烟气进入换热器用于加热循环气相热载体，换热后的热烟气进入余热利用装置；从第二冷凝器出口的富余热解气进入发电装置发电；

4)出渣炉产生的900℃热烟气连同换热器出口的热烟气进入余热利用装置副产蒸汽；

5)反应完全的尾渣从出渣炉的尾渣出口排出进入水冷出渣机，经冷却后得到无机尾渣，无机尾渣进入水泥系统用于制备水泥。

上述实施方式仅为本实用新型的优选实施方式，不能以此来限定本实用新型保护的范围，本领域的技术人员在本实用新型的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本实用新型所要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种利用循环热载体耦合碳渣热能回收的有机固废热解资源化系统，其特征在于，包括进料装置、热解炉、除尘器、冷凝器、发电装置、热风炉、换热器、出渣炉、水冷出渣机和余热利用装置；

进料装置与热解炉连接，热解炉分别与除尘器和出渣炉连接，除尘器用于分离碳渣，除尘器分别与冷凝器和出渣炉连接，冷凝器用于分离热解油和热解气；冷凝器分别与换热器、发电装置和热风炉连接，换热器分别与热风炉、余热利用装置和热解炉连接；热风炉用于为换热器提供热量，换热器用于将热解气重新加热后形成气相热载体循环到热解炉中；出渣炉分别与水冷出渣机和余热利用装置连接；水冷出渣机用于将冷却尾渣，余热利用装置用于回收热量。

2.如权利要求1所述的利用循环热载体耦合碳渣热能回收的有机固废热解资源化系统，其特征在于，所述气相热载体为热解气。

3.如权利要求1所述的利用循环热载体耦合碳渣热能回收的有机固废热解资源化系统，其特征在于，所述冷凝器包括第一冷凝器和第二冷凝器，除尘器与第一冷凝器连接，第一冷凝器分别与第二冷凝器和换热器连接；第二冷凝器分别与发电装置和热风炉连接。

4.如权利要求1所述的利用循环热载体耦合碳渣热能回收的有机固废热解资源化系统，其特征在于，还包括砖陶系统，所述水冷出渣机与砖陶系统连接。

5.如权利要求1所述的利用循环热载体耦合碳渣热能回收的有机固废热解资源化系统，其特征在于，还包括水泥系统，所述水冷出渣机与水泥系统连接。

6.如权利要求1所述的利用循环热载体耦合碳渣热能回收的有机固废热解资源化系统，其特征在于，所述的余热利用装置包括余热锅炉、烘干机和换热器中的一种或两种以上组合。

7.如权利要求1所述的利用循环热载体耦合碳渣热能回收的有机固废热解资源化系统，其特征在于，所述进料装置包括活塞式进料装置、螺旋式进料装置和回转式进料装置中的一种。

8.如权利要求1所述的利用循环热载体耦合碳渣热能回收的有机固废热解资源化系统，其特征在于，所述除尘器为布袋除尘器、静电除尘器、旋风除尘器和湿式除尘器中的一种或两种以上组合。

9.如权利要求1所述的利用循环热载体耦合碳渣热能回收的有机固废热解资源化系统，其特征在于，所述换热器为再沸器。

10.如权利要求1所述的利用循环热载体耦合碳渣热能回收的有机固废热解资源化系统，其特征在于，所述水冷出渣机为滚筒式水冷出渣机或螺旋式水冷出渣机。