CN112735625A - 一种利用热载体处置有机物的设备及工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及有机固废处理技术领域，具体涉及一种利用热载体处置有机物的设备及工艺。该设备包括料斗、物料干燥器、混料仓、无氧裂解炉、热载体分离装置、热载体输送装置、预热筒、第一除尘器、循环风机、换热装置、余热收集装置、第二除尘器和油气分离装置。该工艺采用无氧加热的方式使有机固废热解气化为裂解气，不生成二噁英等污染物；热载体在混料仓、无氧裂解炉和预热筒之间循环使用，提高裂解效率；利用热载体来加热有机固废，加热过程产生的废气不混入裂解气，提升裂解气品质；预热筒排出的烟气在经过除尘后一部分经过换热装置，送往物料干燥装置，物料干燥装置剩余的烟气由余热收集装置回收热量，提高资源利用率。
Description
技术领域
本发明涉及有机固废处理技术领域，具体涉及一种利用热载体处置有机物的设备及工艺。
背景技术
在人们的生活活动、生产建设和其他活动中产生的在一定时间和地点无法利用而被丢弃的污染环境的固态、半固态废弃物质指的固体废弃物。其中，有机固体废弃物有机物含量占比20％以上。现如今，我国每年生产约62亿吨有机固体废弃物，主要来源于种植业，畜牧业，工业和城市垃圾，约占产生的总固体废物量的60％。常见的有机废弃物有城市生活垃圾中的厨余物、废纸、废塑料、废织物、粪便、园林废物，工业固体废物中的油泥、中草药残渣、纺织印染边角料、皮革工业边角料等。有机固体废弃物具有来源多，产量大，成分复杂、组成产量不固定且区域差异大的特点，且生物质腐败分解后对环境有较大污染。
随着科学技术的飞速发展，矿物资源的日渐枯竭，生物资源之后与人类需求，昨天的废物势必又将成为明天的资源。由于有机固体废物有机质含量高，具有可燃性，又可以作为能源回收利用。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。
有机固体废弃物的主要处理方式有填埋和焚烧。然而，固体废物填埋占用土地面积大，部分废物难以自然降解，在填埋过程会长期存在，同时造成土壤和水体的二次污染；有机固体废物通过焚烧减量化效果明显，同时可回收部分热能，但焚烧会造成严重的环境污染，且产生二噁英、酸性气体、飞灰等有害物质，同时对相关设备造成损坏。随着城市化进程的加快，固体废弃物增加的同时，其结构也发生了变化：有机物增多，可燃物增加，可利用价值增大。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种利用热载体处置有机物的设备，利用外部热源加热热载体，直接与物料接触加热，循环使用，提高裂解效率；本发明的目的之二在于提供一种利用热载体处置有机物的工艺，利用热载体直接与固废接触反应的技术将有机固体废物热解气化成为裂解气，使有机固体废物转化为洁净的裂解气体，同时整个过程不产生二噁英等环境污染问题。
本发明的目的之一采用如下技术方案实现：
一种利用热载体处置有机物的设备，包括料斗、物料干燥器、混料仓、无氧裂解炉、热载体分离装置、热载体输送装置、预热筒、第一除尘器、循环风机、换热装置、余热收集装置、第二除尘器和油气分离装置；料斗的有机固废出口与物料干燥装置的有机固废进口连接，物料干燥装置的有机固废出口与混料仓的有机固废进口连接，混料仓用于将有机固废和从预热仓输送过来的热载体混合；混料仓的混合物出口与无氧裂解炉的混合物进口连接，无氧裂解炉的混合物出口与热载体分离装置的混合物进口连接，无氧裂解炉的裂解气出口与第二除尘器的裂解气进口连接，第二除尘器的裂解气出口与油气分离装置的裂解气进口连接；
热载体分离装置的热载体出口通过热载体输送装置与预热筒的热载体进口连接；预热筒的热载体出口与混料仓的热载体进口连接；预热筒的烟气出口与第一除尘器的烟气进口连接；第一除尘器的烟气出口通过循环风机与预热筒的烟气进口连接，第一除尘器的烟气出口通过换热装置与物料干燥器的烟气进口连接；物料干燥器的烟气出口与余热收集装置的烟气进口连接。
物料干燥装置用于降低有机固废的含水量，无氧裂解炉采用无氧裂解技术处理有机固废，使其转化为主要成分为H2、CO、CH4和C2H6的裂解气，裂解过程中不会产生二噁英等污染物。裂解气中含有裂解油杂质，将裂解气和裂解油分离后，可用作预热筒的加热源之一，也可贮存备用。
无氧裂解炉中，热载体与有机固废直接接触，加热有机固废，待反应完成后，热载体分离装置将混合物中的热载体分离，然后通过热载体输送装置送至预热筒，预热筒对热载体重新加热，实现了热载体的循环使用。而且在预热筒产生的烟气，一部分自身回用，另一部分烟气经换热装置后送往物料干燥装置，物料干燥装置使用后的烟气送往余热收集装置，余热收集装置的热量可备用或用于发电供各装置使用。其中，预热筒采用外部燃油或燃气加热热载体。
进一步，所述利用热载体处置有机物的设备还包括尾气处理装置，尾气处理装置的烟气进口与所述余热收集装置的烟气出口连接。
再进一步，所述油气分离装置的裂解气出口或裂解油出口与预热筒连接。预热筒可利用裂解气或裂解油作为补充热源加热热载体。
进一步，所述利用热载体处置有机物的设备还包括破碎装置，破碎装置的有机固废出口与所述料斗的有机固废进口连接。干燥前的有机固废需要经过破碎处理，避免尺寸过大影响后续处理。
再进一步，所述热载体输送装置为斗式提升机、气力输送器或刮板输送机中的一种。其中，若选用大颗粒载体(如陶瓷球、钢球和石英砂等)则优选斗式提升机，若选用粉状热载体(如飞灰、细石英砂和水泥等)则优选气力输送装置。所述预热筒的出料阀门为分格轮、翻板阀或闸板阀中的一种。
进一步，所述第二除尘器为旋风除尘器、陶瓷除尘器或金属膜除尘器中的一种。
再进一步，所述预热筒为多级串联的旋风筒、竖式单筒预热筒、竖式多筒预热筒或卧式预热筒中的一种。特别地，若选用粉状热载体，优选多级串联的旋风筒作为预热筒。
本发明的目的之二采用如下技术方案实现：
利用热载体处置有机物的工艺，包括以下步骤：
1)料斗的有机固废输送至物料干燥器，干燥后的有机固废和热载体在混料仓中混合，得到混合物；
2)将混合物送入无氧裂解炉，将反应后的混合物送入热载体分离装置，分离出热载体，无氧裂解炉中反应产生的裂解气先进入第二除尘器，再进入油气分离装置，分离裂解气和裂解油；
3)步骤2)分离得到的热载体通过热载体输送装置送至预热筒，经过预热筒加热后，热载体重新回到混料仓；
4)步骤3)中预热筒加热产生的烟气经第一除尘器除尘处理后，一部分通过循环风机重新回到预热筒，另一部分烟气经过换热装置后送至物料干燥器，从物料干燥器排出的烟气进入余热收集装置。
进一步，步骤1)中，所述热载体为陶瓷球、钢球、石英砂、水泥或飞灰中的一种或两种以上组合物。
再进一步，步骤2)中，所述无氧裂解炉的反应温度为550～650℃。
相比现有技术，本发明的有益效果在于：
(1)利用热载体处置有机物的设备中的混料仓用于混合有机固废和热载体，有机固废和热载体在无氧裂解炉中混合反应，将有机固废热解气化为裂解气；热载体分离装置用于将无氧裂解炉中的热载体和废渣分离，再通过热载体输送装置送往预热筒，经预热筒加热后，热载体重新回到混料仓，实现了热载体的循环使用。
(2)利用热载体处置有机物的工艺采用无氧加热的方式使有机固废热解气化为裂解气，不生成二噁英等污染物，回收裂解气，达到有机固废资源化回收的目的；热载体在混料仓、无氧裂解炉和预热筒之间循环使用，提高裂解效率；利用热载体来加热有机固废，加热过程产生的废气不混入裂解气，提升裂解气品质；预热筒排出的烟气在经过除尘后一部分经过换热装置，送往物料干燥装置，物料干燥装置剩余的烟气由余热收集装置回收热量，提高资源利用率。
附图说明
图1为实施例1的装置连接图；
图2为实施例2中预热筒的示意图。
具体实施方式
下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述，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，本发明提供一种利用热载体处置有机物的设备，包括破碎装置、料斗、物料干燥器、混料仓、无氧裂解炉、热载体分离装置、热载体输送装置、预热筒、第一除尘器、循环风机、换热装置、余热收集装置、尾气处理装置、第二除尘器和油气分离装置；
破碎装置的有机固废出口与所述料斗的有机固废进口连接；料斗的有机固废出口与物料干燥装置的有机固废进口连接，物料干燥装置的有机固废出口与混料仓的有机固废进口连接，混料仓用于将有机固废和热载体混合；混料仓的混合物出口与无氧裂解炉的混合物进口连接，无氧裂解炉的混合物出口与热载体分离装置的混合物进口连接，无氧裂解炉的裂解气出口与第二除尘器的裂解气进口连接，第二除尘器的裂解气出口与油气分离装置的裂解气进口连接；
热载体分离装置的热载体出口通过热载体输送装置与预热筒的热载体进口连接；预热筒的热载体出口与混料仓的热载体进口连接；预热筒的烟气出口与第一除尘器的烟气进口连接；第一除尘器的烟气出口通过循环风机与预热筒的烟气进口连接，第一除尘器的烟气出口通过换热装置与物料干燥器的烟气进口连接；物料干燥器的烟气出口与余热收集装置的烟气进口连接；尾气处理装置的烟气进口与所述余热收集装置的烟气出口连接。所述油气分离装置的裂解气出口或裂解油出口与预热筒连接。预热筒可利用裂解气或裂解油作为补充热源加热热载体。
其中，所述热载体选用尺寸为10mm的陶瓷球，热载体输送装置为斗式提升机。所述预热筒为卧式预热筒，预热筒的出料阀门为双层闸板阀。所述第二除尘器为旋风除尘器。余热收集装置为余热锅炉，换热装置为空气换热器。预热筒选用外部燃气或燃油加热，裂解生成的裂解气或裂解油可作为补充燃料加热与预热筒中的热载体。
利用热载体处置有机物的工艺，包括以下步骤：
1)有机固废通过皮带机运往破碎装置，将有机固废破碎成20mm，破碎后再由皮带机输送到料斗缓存，料仓中的物料由定量皮带机输送物料干燥器，干燥后的有机固废和热载体在混料仓中混合，得到混合物；
2)进料推杆把混合料推入无氧裂解炉，所述无氧裂解炉的反应温度为550～650℃，将反应后的混合物送入热载体分离装置，分离出热载体，无氧裂解炉中反应产生的裂解气先进入第二除尘器，再进入油气分离装置，分离裂解气和裂解油；
3)步骤2)分离得到的热载体通过热载体输送装置送至预热筒，经过预热筒加热至650℃后，热载体重新回到混料仓；
4)步骤3)中预热筒加热产生的烟气经第一除尘器除尘处理后，一部分通过循环风机重新回到预热筒，另一部分烟气经过换热装置后送至物料干燥器，从物料干燥器排出的烟气进入余热收集装置，余热收集装置回收多余热量后，烟气送往在尾气处理装置中净化后排放。
实施例2
实施例2与实施例1的不同之处在于：实施例2的热载体选用尺寸为20～120μm的飞灰，热载体输送装置为气力输送器。如图2所示，所述预热筒为三级串联的旋风筒。热载体在三个旋风筒的内部被加热。
上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。
Claims (10)
1.一种利用热载体处置有机物的设备，其特征在于，包括料斗、物料干燥器、混料仓、无氧裂解炉、热载体分离装置、热载体输送装置、预热筒、第一除尘器、循环风机、换热装置、余热收集装置、第二除尘器和油气分离装置；料斗的有机固废出口与物料干燥装置的有机固废进口连接，物料干燥装置的有机固废出口与混料仓的有机固废进口连接，混料仓用于将有机固废和从预热仓输送过来的热载体混合；混料仓的混合物出口与无氧裂解炉的混合物进口连接，无氧裂解炉的混合物出口与热载体分离装置的混合物进口连接，无氧裂解炉的裂解气出口与第二除尘器的裂解气进口连接，第二除尘器的裂解气出口与油气分离装置的裂解气进口连接；
热载体分离装置的热载体出口通过热载体输送装置与预热筒的热载体进口连接；预热筒的热载体出口与混料仓的热载体进口连接；预热筒的烟气出口与第一除尘器的烟气进口连接；第一除尘器的烟气出口通过循环风机与预热筒的烟气进口连接，第一除尘器的烟气出口通过换热装置与物料干燥器的烟气进口连接；物料干燥器的烟气出口与余热收集装置的烟气进口连接。
2.如权利要求1所述的利用热载体处置有机物的设备，其特征在于，所述利用热载体处置有机物的设备还包括尾气处理装置，尾气处理装置的烟气进口与所述余热收集装置的烟气出口连接。
3.如权利要求1所述的利用热载体处置有机物的设备，其特征在于，所述油气分离装置的裂解气出口或裂解油出口与预热筒连接。
4.如权利要求1所述的利用热载体处置有机物的设备，其特征在于，所述利用热载体处置有机物的设备还包括破碎装置，破碎装置的有机固废出口与所述料斗的有机固废进口连接。
5.如权利要求1所述的利用热载体处置有机物的设备，其特征在于，所述热载体输送装置为斗式提升机、气力输送器或刮板输送机中的一种。
6.如权利要求1所述的利用热载体处置有机物的设备，其特征在于，所述第二除尘器为旋风除尘器、陶瓷除尘器或金属膜除尘器中的一种。
7.如权利要求1所述的利用热载体处置有机物的设备，其特征在于，所述预热筒为多级串联的旋风筒、竖式单筒预热筒、竖式多筒预热筒或卧式预热筒中的一种。
8.权利要求1～7任一项所述的利用热载体处置有机物的工艺，其特征在于，包括以下步骤：
1)料斗的有机固废输送至物料干燥器，干燥后的有机固废和热载体在混料仓中混合，得到混合物；
2)将混合物送入无氧裂解炉，将反应后的混合物送入热载体分离装置，分离出热载体，无氧裂解炉中反应产生的裂解气先进入第二除尘器，再进入油气分离装置，分离裂解气和裂解油；
3)步骤2)分离得到的热载体通过热载体输送装置送至预热筒，经过预热筒加热后，热载体重新回到混料仓；
4)步骤3)中预热筒加热产生的烟气经第一除尘器除尘处理后，一部分通过循环风机重新回到预热筒，另一部分烟气经过换热装置后送至物料干燥器，从物料干燥器排出的烟气进入余热收集装置。
9.如权利要求8所述的利用热载体处置有机物的工艺，其特征在于，步骤1)中，所述热载体为陶瓷球、钢球、石英砂、水泥或飞灰中的一种或两种以上的组合物。
10.如权利要求8所述的利用热载体处置有机物的工艺，其特征在于，步骤2)中，所述无氧裂解炉的反应温度为550～650℃。
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