CN111040789A - 油气直燃加热垃圾热解装置及垃圾热解方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供了一种油气直燃加热垃圾热解装置，包括热解室、保温层和壁面烟气室，壁面烟气室与热解室室壁相接，热解室和壁面烟气室室壁之外一同包覆保温层；热解室内设置有油气直燃加热室，热解产生的高温热解油气送入油气直燃加热室直燃以加热热解室内的物料，产生的高温烟气送入壁面烟气室中通过换热对热解室内的物料再次加热。该油气直燃加热垃圾热解装置充分利用了热解高温油气显热与潜热，提高了***热效率，实现污染的低排放，改善了热解产物的品质；利用烟气余热同时加热垃圾物料，使物料均匀受热，有效解决了热解反应器内物料结焦的问题。本发明实施例还提供了使用该油气直燃加热垃圾热解装置的垃圾热解方法。

Description

油气直燃加热垃圾热解装置及垃圾热解方法

技术领域

本发明属于垃圾热解处理技术领域，特别涉及一种油气直燃加热垃圾热解装置。本发明还提供了使用上述油气直燃加热垃圾热解装置的垃圾热解方法。

背景技术

目前，全世界都面临着垃圾泛滥的难题，大量的垃圾不仅占用了宝贵的土地资源，还造成了环境污染等问题。生活垃圾作为垃圾的重要组成部分，若处理不当，小则影响居住环境、生态环境和人们的身体健康，大则影响到一个城市乃至国家的形象及经济社会的可持续发展。生活垃圾中含有大量的有机质，例如厨余、塑料、废纸等，具有可回收利用和资源再利用的特点，因此生活垃圾的减量化、资源化和无害化处理尤为重要。

当前生活垃圾的处置方式有很多种，以填埋和焚烧方法为主，但当前诸多处置方式均不能同时实现生活垃圾减量化、资源化和无害化的目的。热解是在缺氧或无氧条件下将有机物分解成可燃性低分子化合物的过程，还可获得包括热解炭、热解油和热解气在内的热解产物，是实现生活垃圾无害化、减量化和资源化利用的一种有效手段。但由于生活垃圾成分具有复杂性，在热解过程中存在一系列问题，如热解***整体热效率尚待进一步提高；采用固体或气体热载体加热，导致产物分离难度加大，并且由于垃圾成分及产物复杂，造成后续油气处理难度大和有机污水处理量大；垃圾物料在热解装置内因受热不均结焦，降低热解效率；热解气与加热烟气混合，造成油气品质差等。有鉴于此，开发新一代的垃圾热解技术，以解决前述有机垃圾热解过程中的诸多问题，具有现实的需求。

发明内容

本发明要解决的是现有技术中生活垃圾有机物在热解过程中存在热解效率低下、后续处理难度大、产物油气品质差等技术问题，提供油气直燃加热垃圾热解装置及垃圾热解方法，热解过程垃圾物料受热均匀，可充分利用热解高温油气显热与潜热，垃圾物料均匀受热，***热效率高，更好的实现了生活垃圾的减量化和资源化利用。

为解决上述技术问题，本发明的实施例提供一种油气直燃加热垃圾热解装置，包括热解室、保温层和壁面烟气室，所述热解室用于垃圾物料在其内发生热解反应，所述保温层包覆于所述热解室室壁之外，起隔热保温作用；所述壁面烟气室设置于所述热解室与所述保温层之间，与所述热解室室壁相接，其中：

所述热解室一端上部设置有盛放垃圾物料的料仓，另一端侧壁设置有通往外部的出气口，所述料仓下端出口通过进料螺旋连通所述热解室送入垃圾物料；所述热解室内水平设置链板，所述链板在电机带动下输运所述热解室内的垃圾物料和固体热解产物，所述链板输运末端位置的所述热解室底部设置有供热解炭排出的出料口；油气直燃加热室水平设置于所述热解室中部，所述油气直燃加热室包括直燃烟气室、烧嘴和直燃室烟气出口；所述烧嘴分布在所述直燃烟气室内的一侧壁上，连通所述出气口输入高温热解油气；所述直燃室烟气出口分布在所述直燃烟气室内与所述烧嘴相对的另一侧壁上，并与所述壁面烟气室相通，将所述直燃烟气室中的高温烟气送入所述壁面烟气室内，所述壁面烟气室设置有通向外部的壁面烟气出口；所述热解室内还设置有除焦器，所述除焦器水平设置于所述油气直燃加热室的上表面和下表面，用于清除所述油气直燃加热室表面的结焦物。

优选地，所述链板设置有两层，两层所述链板输运方向相反，分别位于所述油气直燃加热室的上方和下方。

优选地，所述烧嘴数量为5～10个，在所述直燃烟气室内的侧壁上均匀分布；所述直燃室烟气出口数量为3～5个。

优选地，所述烧嘴外套有隔焰套，该隔焰套可采用碳化硅等耐热材质，隔开高温火焰以避免其与加热室内管体直接接触。

优选地，所述除焦器包括转动滚轮、传动链条和除焦铲，其中：所述转动滚轮带动所述传动链条往复运动，所述除焦铲截面为梯形，梯形较短底边一端与所述传动链条连接，梯形较长底边一端与所述油气直燃加热室的表面接触。

本发明实施例还提供了一种垃圾热解方法，使用前述油气直燃加热垃圾热解装置，包括以下步骤：

1.去除垃圾中的无机物，将分选出的有机垃圾物料通过所述进料螺旋送入所述热解室内；

2.所述热解室内的垃圾物料在所述链板输运下发生热解反应；

3.将所述热解室内热解产生的热解炭排出，将产生的高温热解油气输入所述油气直燃加热室内进行燃烧，燃烧产生高温烟气；

4.将所述油气直燃加热室内的高温烟气送入所述壁面烟气室，高温烟气换热后排出。

优选地，所述步骤1中，所述有机垃圾物料为粒径小于50mm的颗粒。

优选地，所述步骤2中，所述热解室内的反应温度控制在500～800℃。

优选地，所述步骤3中，所述油气直燃加热室中的烟气温度控制在900～1100℃。

优选地，所述步骤4中，所述壁面烟气室中的烟气温度控制在600～700℃。

本发明实施例的上述技术方案，有机垃圾物料经由料仓、进料螺旋送入热解室内的链板上，在链板上进行输送的过程中，由油气直燃加热室和壁面烟气室对垃圾物料进行加热发生热解反应；热解产生的高温热解油气则送入油气直燃加热室内进行燃烧，燃烧产生的高温烟气通入壁面烟气室用以为垃圾物料进行加热，其有益效果如下：

1.采用油气高温直燃热解垃圾，充分利用了热解高温油气显热与潜热，提高了***热效率，且油气高温直燃便于控制烟气温度使其高于二噁英的分解温度，实现污染的低排放；

2.通过高温油气直燃使垃圾无热载体热解，便于分离产物，改善了油气品质，利于生活垃圾的减量化和资源化利用；

3.油气直燃加热室和壁面烟气室同时为热解室内的垃圾物料进行加热，使垃圾物料均匀受热，解决热解反应器内物料结焦问题，实现高效热解；

4.垃圾处理过程中不产生或仅产生少量有机污水，运行成本低。

附图说明

图1为本发明实施例提供的油气直燃加热垃圾热解装置的结构示意图；

图2为图1所示油气直燃加热室的结构示意图；

图3为图1所示除焦器的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的垃圾热解方法步骤流程图。

[主要元件符号说明]

1-热解室；11-料仓；12-进料螺旋；13-链板；14-油气直燃加热室；141-直燃烟气室；142-烧嘴；143-隔焰套；144-直燃室烟气出口；15-除焦器；151-转动滚轮；152-传动链条；153-除焦铲；16-出气口；17-出料口；

2-壁面烟气室；21-壁面烟气出口；

3-保温层。

具体实施方式

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

本发明针对现有的问题，提供油气直燃加热垃圾热解装置及垃圾热解方法，采用热解产生的高温热解油气直燃加热垃圾物料，充分利用热解高温油气显热与潜热，并同时利用直燃产生的高温烟气加热，使垃圾物料受热更加均匀，***热效率高，可更好的实现生活垃圾的减量化和资源化利用。

为了实现上述技术方案，本发明的实施例提供了一种油气直燃加热垃圾热解装置，如图1所示，包括热解室1、保温层3和壁面烟气室2，保温层3包覆于热解室1室壁之外，壁面烟气室2设置于热解室1与保温层3之间并与所述热解室1室壁相接，其中：

热解室1一端上部设置有盛放垃圾物料的料仓11，另一端侧壁设置有通往外部的出气口16，料仓11下端出口通过进料螺旋12连通热解室1送入垃圾物料；热解室1内水平设置链板13，链板13在电机带动下输运热解室1内的垃圾物料和固体热解产物，链板13输运末端位置的热解室1底部设置有供热解炭排出的出料口17；油气直燃加热室14水平设置于热解室1中部，如图2所示，油气直燃加热室14包括直燃烟气室141、烧嘴142和直燃室烟气出口144；烧嘴142分布在直燃烟气室141内的一侧壁上，连通出气口16输入高温热解油气；直燃室烟气出口144分布在直燃烟气室141内与烧嘴142相对的另一侧壁上，并与壁面烟气室2相通，将直燃烟气室141中的高温烟气送入壁面烟气室2内，壁面烟气室2设置有通向外部的壁面烟气出口21；热解室1内还设置有除焦器15，除焦器15水平设置于油气直燃加热室14的上表面和下表面，用于清除油气直燃加热室14表面的结焦物。

实施例1

一种垃圾热解装置，如图1所示，主要由热解室1、保温层3和壁面烟气室2组成，热解室1和壁面烟气室2一同被保温层3包覆在内，其中，热解室1包括料仓11、进料螺旋12、链板13、油气直燃加热室14、除焦器15、出气口16和出料口17，壁面烟气室2包括壁面烟气出口21，具体的：

料仓11位于热解室1一端上部位置，料仓11下端设置有进料螺旋12，有机垃圾物料可由进料螺旋12输送入热解室1内。

链板13位于热解室1内部，为水平布置，可由变频电机带动，起到输送物料的作用；作为更佳的实施方式，本实施例中链板13设置有两层，分别位于油气直燃加热室14的上方和下方，两层链板13输运方向相反。

出气口16位于热解室1侧面，供高温热解油气导出；出料口17设置于热解室底部，本实施例中位于下层链板13末端下方位置，热解生成的热解炭在链板13输运下，直接通过出料口17排出热解室1内。

油气直燃加热室14位于热解室1内部，水平布置，热解室1内热解产生的高温热解油气作为燃料在油气直燃加热室14内燃烧，为热解室1内的物料加热；油气直燃加热室14由烧嘴142、隔焰套143、直燃烟气室141和直燃室烟气出口144组成，其中：烧嘴142通常数量为5～10个，均匀分布于直燃烟气室141一侧壁上；烧嘴142外套有隔焰套143，该隔焰套143可采用碳化硅等耐热材质，隔开高温火焰以避免其与加热室内管体直接接触；直燃室烟气出口144通常数量为3～5个，设置于直燃烟气室141内与烧嘴142相对的侧壁上；如图2所示，本实施例中，烧嘴142数量为7个，直燃室烟气出口144数量为3个。

除焦器15位于油气直燃加热室14上表面和下表面，对垃圾物料热解过程中在油气直燃加热室上下表面形成的结焦物进行清除；如图3所示，本实施例中，除焦器15由转动滚轮151、传动链条152和除焦铲153组成，其中除焦铲153截面为梯形，除焦铲153短底一侧端部与传动链条152连接，长底端部与油气直燃加热室14表面接触，在转动滚轮151转动带动传动链条152往复运动时，除焦铲153刮除油气直燃加热室14上、下表面的结焦物；

壁面烟气室2与热解室1室壁相接，油气直燃加热室14内产生的高温烟气通过直燃室烟气出口144送入壁面烟气室2内，通过换热加热热解室1内的物料，充分利用高温热解油气燃烧产生的高温烟气余热；壁面烟气室2内的高温烟气通过壁面烟气出口21排出。

为了更好地实现上述技术方案，本发明实施例还提供了一种垃圾热解方法，使用上述实施例所述的油气直燃加热垃圾热解装置，如图4所示，步骤包括：

S1.去除垃圾中的无机物，将分选出的有机垃圾物料通过进料螺旋送入热解室内；

S2.热解室内的垃圾物料在链板输运下发生热解反应；

S3.将热解室内热解产生的热解炭排出，将产生的高温热解油气输入油气直燃加热室内进行燃烧，燃烧产生高温烟气；

S4.将油气直燃加热室内的高温烟气送入壁面烟气室，高温烟气换热后排出。

实施例2

某生活垃圾热解处理过程：

某垃圾站的生活垃圾，具体组分如下：

处理过程包括如下步骤：

1.经分选去除生活垃圾中的渣土、金属等无机物，将剩余的垃圾物料送入料仓内，再通过进料螺旋送入油气直燃加热垃圾热解装置的热解室内；

2.在热解室内，使用链板输送垃圾物料，垃圾物料发生热解反应；

3.将热解室内热解产生的热解炭从热解室底部的出料口排出，将热解产生的高温热解油气通过热解室侧壁的出气口送入油气直燃加热室内进行燃烧，燃烧产生高温烟气；

4.将油气直燃加热室内的高温烟气通过直燃室烟气出口送入壁面烟气室，高温烟气加热热解室内的物料后，最终由壁面烟气出口排出。

其中：

步骤1中，有机垃圾可以包括餐厨余物、废塑料、废纸、废织物、竹木、橡胶等，有机垃圾物料为粒径小于50mm的颗粒；

步骤2中，热解室内的反应温度控制在500～800℃。

步骤3中，油气直燃加热室中的烟气温度控制在900～1100℃，高温热解油气直燃有效利用了其显热和潜热，保证燃烧温度大于二噁英的最低分解温度，保证二噁英的分解，大大减少二噁英的排放；

步骤4中，壁面烟气室中的烟气温度控制在600～700℃，避免二噁英的再生成。

最终，热解炭产率8.1％，有机垃圾减量化91.8％，烟气排放达标，其中二噁英排放小于0.5ngTEQ/Nm³。

上述实施例所述的油气直燃加热垃圾热解装置及垃圾热解方法，通过高温热解油气直燃利用高温热解油气的显热和潜热，同时充分利用高温烟气余热，并通过设置的链板、除焦器等装置，保证了垃圾物料的均匀受热，提高***热效率，实现高效热解及污染的低排放，解决了常规垃圾热解装置面临的技术难点。

对于上述的本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识未作过多描述；各实施例采用递进的方式描述，各实施例中所涉及到的技术特征在彼此之间不构成冲突的前提下可以相互组合，各实施例之间相同相似部分互相参见即可。

在本发明的描述中，术语“上”、“中”、“下”、“水平”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发明和简化描述，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，不应理解为对本发明的限制；除非另有明确的规定和限定，术语“连通”、“连接”应做广义理解，例如，可以是直接连接或连通，也可以通过中间媒介间接相连，也可以是两个元件内部相连。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种油气直燃加热垃圾热解装置，包括用于垃圾物料进行热解反应的热解室(1)，其特征在于，还包括壁面烟气室(2)和保温层(3)；所述保温层(3)包覆于所述热解室(1)室壁之外；所述壁面烟气室(2)设置于所述热解室(1)与所述保温层(3)之间，与所述热解室(1)室壁相接，其中：

所述热解室(1)一端上部设置有盛放垃圾物料的料仓(11)，另一端侧壁设置有通往外部的出气口(16)，所述料仓(11)下端出口通过进料螺旋(12)连通所述热解室(1)送入垃圾物料；所述热解室(1)内水平设置链板(13)，所述链板(13)在电机带动下输运所述热解室(1)内的垃圾物料和固体热解产物，所述链板(13)输运末端位置的所述热解室(1)底部设置有供热解炭排出的出料口(17)；

油气直燃加热室(14)水平设置于所述热解室(1)中部，所述油气直燃加热室(14)包括直燃烟气室(141)、烧嘴(142)和直燃室烟气出口(144)；所述烧嘴(142)分布在所述直燃烟气室(141)内的一侧壁上，连通所述出气口(16)输入高温热解油气；所述直燃室烟气出口(144)分布在所述直燃烟气室(141)内与所述烧嘴(142)相对的另一侧壁上，并与所述壁面烟气室(2)相通，将所述直燃烟气室(141)中的高温烟气送入所述壁面烟气室(2)内，所述壁面烟气室(2)设置有通向外部的壁面烟气出口(21)；

所述热解室(1)内还设置有除焦器(15)，所述除焦器(15)水平设置于所述油气直燃加热室(14)的上表面和下表面，用于清除所述油气直燃加热室(14)表面的结焦物。

2.根据权利要求1所述的垃圾热解装置，其特征在于，所述链板(13)设置有两层，两层所述链板(13)输运方向相反，分别位于所述油气直燃加热室(14)的上方和下方。

3.根据权利要求1所述的垃圾热解装置，其特征在于，所述烧嘴(142)数量为5～10个，在所述直燃烟气室(141)内的侧壁上均匀分布；所述直燃室烟气出口(144)数量为3～5个。

4.根据权利要求1所述的垃圾热解装置，其特征在于，所述烧嘴(142)外套有材质为碳化硅的隔焰套(143)。

5.根据权利要求1至4任一项所述的垃圾热解装置，其特征在于，所述除焦器(15)包括转动滚轮(151)、传动链条(152)和除焦铲(153)，其中：所述转动滚轮(151)带动所述传动链条(152)往复运动，所述除焦铲(153)截面为梯形，梯形较短底边一端与所述传动链条(152)连接，梯形较长底边一端与所述油气直燃加热室(14)的表面接触。

6.一种使用权利要求1至5任一项所述油气直燃加热垃圾热解装置的垃圾热解方法，其特征在于，包括以下步骤：

①去除垃圾中的无机物，将分选出的有机垃圾物料通过所述进料螺旋送入所述热解室内；

②所述热解室内的垃圾物料在所述链板输运下发生热解反应；

③将所述热解室内热解产生的热解炭排出，将产生的高温热解油气输入所述油气直燃加热室内进行燃烧，燃烧产生高温烟气；

④将所述油气直燃加热室内的高温烟气送入所述壁面烟气室，高温烟气换热后排出。

7.根据权利要求6所述的垃圾热解方法，其特征在于，所述步骤①中，所述有机垃圾物料为粒径小于50mm的颗粒。

8.根据权利要求6所述的垃圾热解方法，其特征在于，所述步骤②中，所述热解室内的反应温度控制在500～800℃。

9.根据权利要求6所述的垃圾热解方法，其特征在于，所述步骤③中，所述油气直燃加热室中的烟气温度控制在900～1100℃。

10.根据权利要求6所述的垃圾热解方法，其特征在于，所述步骤④中，所述壁面烟气室中的烟气温度控制在600～700℃。

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