CN114058391A - 一种有机质热解装置及热解方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种有机质热解装置及热解方法，包括热解室和回流腔室，回流腔室覆盖壳体的内底且与热解室通过挡板分隔开：热解室被隔板分为低温加热段和微波加热段，前者设有燃气辐射管，后者设有微波发生器，二者顶部均设有热解气出口；壳体内部设有螺旋输送机，进料端位于低温加热段、出料端位于微波加热段，且进料端、出料端分别与壳体物料进口、物料出口相连通，物料进口设有螺旋上料机；燃气辐射管的烟气出口与回流腔室相连通，回流腔室与螺旋上料机的预热用夹层相连通；低温加热段顶部的热解气出口连通有沉降室，其输出口与燃烧器相连通。本发明能够解决含油污泥热解残渣不达标、二次污染严重、易结焦、设备和管道易堵塞、能耗高等问题。

Description

一种有机质热解装置及热解方法

技术领域

本发明涉及一种热解装置及热解方法，具体涉及一种有机质热解装置及热解方法，属于固废处理及资源化利用技术领域。

背景技术

石油的用途非常广泛，被称为经济发展的血液，已成为当今世界举足轻重的战略物资。石油主要被用来作为燃油和汽油，是目前世界上最重要的一次能源之一，同时也是许多化学工业产品如溶液、橡胶、制药、化肥和塑料等的原料。在原油开采、油气集输以及石油炼制等过程不可避免的产生含油污泥。含油污泥产生量巨大，中国石化行业产生的污泥量达到500万t/年。

含油污泥是一种复杂的棕黑色粘稠状固体废弃物，具有黏稠度大、流动性差、油水难分离、易结焦等特点，已被列入《国家危险废物名录》中。随着我国对油泥污染环节问题的重视及环保排放标准的日益严格，未处理的油泥排放收费标准为1000～3000元/吨，这将大大增加企业的生产成本，对含油污泥进行处理具有巨大的市场需求。含油污泥虽然危害大，但是仍含有数量可观的原油和其他可回收资源，有很大的利用价值。如何对油泥进行有价资源回收，从而实现资源化洁净利用，是值得研究的重大课题。目前，代表未来发展方向的含油污泥资源化、无害化的处理技术不成熟，研究积累欠缺。

热解技术是国内外广泛用于含油污泥资源化处理的一种方法，含油污泥在绝氧条件下，加热到一定温度后，油泥中的烃类以及有机物发生热解，产生不凝气体、液相油、泥渣和焦炭的混合物。生成的残渣中含碳量较高，也可以回收利用，同时热解法还可以固定含油污泥中的重金属，降低对环境的污染。相比于焚烧法，处理工艺成本不高，不易产生二次污染物，具有广阔的前景和发展空间。热解法处理含油污泥回收的石油类物质多，随着含油污泥排放指标的严格控制，该工艺因具有处理彻底、速度快、资源回收利用率高等特点，将成为含油污泥处理的重要方式。

发明人经过研究发现，现有含油污泥热解工艺普遍存在残渣含油率不达标、二次污染严重、易结焦、设备及管道易堵塞、能耗高等瓶颈问题，影响了热解装备的正常运行。如各类旋转式热解炉和流化床热解炉虽然物料在炉内传热情况好，但是易产生粉尘(粘性强)，后续反应器及管道易结焦、堵塞，且运动部件多，可靠性差。比如：

申请号201720550705.X的专利提出利用链条炉排实现物料输送和热解的方法，但是油泥粘性大，有一定流动性，还是容易粘接炉排的死区或流至炉排下方形成结焦，使得局部过热，且***密封性差，不适合作为热解使用。

申请号201621367546.1的专利提出了用蓄热式转底炉进行废油泥油渣资源化处理的装置，油泥干化段采用热空气加热，容易导致油泥干化过程中部分低沸点有机气体的析出，有安全隐患，且需配备热空气加热装置。热解段采用转底炉物料混合并不充分，加热不均匀，加热时间长，热效率低，残渣含油率往往难以达标。

申请号为201810889474.4的专利公开了一种含油污泥处理方法及***，把含油污泥的处理分成3个热解段，全程采用辐射管作为热源加热，且安装在热解器顶部，而物料是在热解器底部，随之带来的问题是热解器内温度最高的地方是热源及以上部分，最需要加热的物料区域温度反而是最低的，由此造成了大量的能源浪费，热效率低；此外，由于热解气体自顶部引出，正好经过该处的高温段，局部高温极易引发油气组分的二次反应，导致热解产物缩合碳化，造成油相组分固化的倾向，从而热解气更易结焦而堵塞管道。与此同时，高温环化、重聚、重缩合反应的发生，又会生成多环芳烃等具有显著毒性的物质，从而加大了热解产物环保处理和后续资源化利用的难度。

此外，单纯的卧式螺旋输送结构物料停留时间短，往往不能实现完全热解或者固体残渣含油率和污染物超标，与此同时，物料由于减量化质量却很少(减少约80％)且堆积在热解炉底部，空间利用率低，因此***加热效率低。申请号201710129754.0的专利提出了一种含油污泥工业化规模热解处理***和方法，需要对油泥进行预处理，热解机采用卧式螺旋回转推进形式，虽然增加了物料的停留时间，但同时增加了结焦的风险，且多套螺旋机降低了***的可靠性。

微波加热由于其选择性和体积加热的特点，可能使得被加热物料内部温度高于表面温度，传热传质方向相同，加热效率高，使得热解过程更彻底，而且有利于气体产物的析出，液相产物产率和品质高。因此，微波加热在如今的热解过程中已经得到广泛的应用。现有的利用微波加热方式的热解炉设计有不少，但无论是立式还是卧式，热源均全部来自微波辐射，甚至完全利用微波辐射来进行油泥干化，由于初始油泥含水率高(80％左右)，故水分蒸发的能耗占据热解能耗的绝大部分，由此造成整套***能耗高，实际利用价值不大。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的不足，而提供一种有机质热解装置及热解方法。本发明的热解装置能够解决有机质、尤其是含油污泥热解残渣不达标、二次污染严重、易结焦、设备和管道易堵塞、能耗高等问题。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种有机质热解装置，主体为长方体或正方体形状的、封闭的壳体，用于提供热解的空间，其特征在于：

所述的壳体，包括热解室和位于热解室底部的回流腔室，回流腔室覆盖壳体的内底且与热解室通过挡板分隔开；

所述的热解室，前方侧壁上设置有物料进口，后方侧壁上设置有物料出口，热解室底部的挡板上设置有螺旋输送机；所述的螺旋输送机，进料端与物料进口相连通、出料端与物料出口相连通；所述的物料进口连通有螺旋上料机，螺旋上料机位于壳体的外部，输入端低于输出端，输入端配设有料斗、输出端与物料进口相连通；所述的物料出口连通有排渣管，排渣管位于壳体的底端外侧，其排渣口通过管道与料斗相连通；

所述的热解室，内顶向下设置有隔板，隔板的板面与热解室前、后方的侧壁均相互平行，且与螺旋输送机输送物料的方向相垂直；隔板将热解室分隔为低温加热段和位于低温加热段后方的微波加热段；

所述的热解室，其低温加热段内顶设置有燃气辐射管，燃气辐射管配设有燃烧器，燃烧器设置在壳体外部侧壁上；所述的燃烧器通过线路与燃气辐射管前端相连接；所述的燃气辐射管，其烟气出口通过管道与所述的回流腔室相连通；所述的热解室，其微波加热段配设有微波发生器，微波发生器设置在该段壳体外部。

上述技术方案中，所述的螺旋输送机配设有第一电机，第一电机位于壳体的外部，与螺旋输送机同轴连接；所述的螺旋上料机设有第二电机，第二电机位于壳体外部。

上述技术方案中，所述的微波发生器，设置在距离微波加热段壳体1米以外的位置，利用波导将微波导入微波加热段内部。

上述技术方案中，所述的螺旋上料机，其输料管的外侧设置有预热用夹层，预热用夹层设置有的热气进口和冷气出口，热气进口通过管道与所述的回流腔室相连通，冷气出口通过管道与烟气处理装置。从回流腔室流出的高温烟气进入预热夹层中，对螺旋上料机的输料管内的物料(含油污泥)进行预热，从而有效降低物料的粘度，减轻输料过程中发生堵塞的可能；预热完成后，从预热夹层流出的烟气可以进入烟气处理装置进行净化处理后排放。

上述技术方案中，所述的低温加热段、微波加热段，壳体顶部均设置有热解气出口，将各段热解产生的热解气排出。

上述技术方案中，所述的低温加热段顶部的热解气出口优选连通有沉降室，沉降室的输出口通过管道与燃烧器相连通，燃烧器还与外部天然气源相连通。燃烧器产生的高温烟气进入燃气辐射管，燃气辐射管作为高温热源向下面的物料辐射热量，沉降室沉降后的热解气也可以直接通入燃烧器中，为燃烧器的燃烧提供气源。

上述技术方案中，所述的沉降室，包括至少一段扩径结构。热解产生的热解气从沉降室流出时，流经扩径段时，热解气的流速降低，热解气中携带的灰尘在重力作用下沉降，有利于减轻热解气输送管道的积灰。而燃烧器用来对红外加热管提供高温烟气以提供物料加热热量，气源主要来自有机质自身热解产生的可燃气，不足部分可由天然气等外部气源提供。

上述技术方案中，所述的螺旋输送机，进料端位于热解室的低温加热段，出料端位于热解室的微波加热段。低温加热段内的燃气辐射管对投加至壳体内的有机质进行加热干燥，将燃气热量间接地传递给有机质物料，实现升温、脱水干燥，可以解决全部采用微波加热干燥段能耗高的问题。

上述技术方案中，所述的螺旋输送机，为无轴式螺旋输送机，通过转动实现物料的向前推送，所述的螺旋输送机的材料为耐热钢(0Cr25Ni20，即SUS 310S)。无轴式螺旋输送机有助于防止物料粘连、防缠绕。

上述技术方案中，所述的螺旋输送机，采用渐缩式结构并倾斜式布置，自进料端至出料端螺旋输送机的直径逐渐缩小，即在物料前进的方向上螺旋线逐渐收缩；并且螺旋线底部与挡板水平接触实现物料合理输送。主要是考虑到物料在反应过程中体积会显著收缩，因此随着螺旋输送机的向前推进，物料体积越来越小，甚至最后只剩下一薄层而无法覆盖螺旋线，热源离物料的距离越来越大，加热效率越来越低。渐缩的结构形式不仅更节约材料和设备，还可以将微波加热源与螺旋输送机之间的距离调小，而且更有利于热解段节能降耗。

上述技术方案中，所述的螺旋输送机，在其螺旋线周围沿轴线焊接若干钢板，起到对热解器底部物料进行抄刮的作用，用来翻起物料，更有利于实现物料的均匀加热。类似的，在螺旋上料机中也可以应用本结构，防止粘性强的油泥在管道结块堵塞，影响***正常运行。

上述技术方案中，所述的燃气辐射管，外壁和内壁均涂刷有金属氧化物耐高温涂层；所述的金属氧化物为ZrO₂、NiO、SrZrO₃中的任意一种、两种及以上以任意比例混合而成的混合物。可以减轻热解炉内产生的积碳、粉尘等在燃气辐射管和壳体内壁结焦，减轻受热面的积灰、结焦和腐蚀，使***运行更可靠。

上述技术方案中，所述的燃气辐射管，上方设置有遮热板，遮热板为平板、弧板或其他形式的板体，遮热板选用发射率小的铝合金板。高温的燃气辐射管射向遮热板后又被反射到热解炉下部空间，而阻止向壳体顶部空间的无效辐射，降低顶部温度和相应的耐火层和保温层厚度，***更节能降耗。

上述技术方案中，所述的隔板，数量至少为1个(优选为1个、2个、3个或4个)；所述的隔板，为能够拆卸和安装的隔板；所述的隔板，设置方式为活动式。设置隔板时，可通过在炉膛内不同区域设置的气体湿度计或根据出口烟气参数进行计算后确定，因此隔板位置设置成活动式，便于根据不同物料特性进行适当调节。

上述技术方案中，所述的回流腔室，外侧设置有保温层，防止热量的流失、浪费。燃气辐射管产生的高温烟气流流通至回流腔室中，可以从底部对物料起到一定的加热作用，更容易实现对物料的均匀加热，提高物料的加热效率和热整体能耗。

本发明中，螺旋输送机、螺旋上料机、第一电机、第二电机、燃气辐射管、燃烧器、微波发生器、沉降室均为本领域市售产品或者存在的产品。

本发明还提供一种有机质热解方法，包括以下步骤：

将有机质添加到料斗中，有机质通过螺旋上料机输送至物料进口且进入壳体内，在螺旋输送机的输送下，有机质依次经过低温加热段加热干燥、微波加热段微波加热后进行热解，低温加热段和微波加热段热解后产生的热解气经分离后各自排出；热解后的固体残渣自排渣管的排渣口排放。

上述技术方案中，所述有机质为含油污泥、市政污泥、废轮胎、废塑料或废油，优选为含油污泥。

上述技术方案中，所述的有机质中添加有高岭土，高岭土的添加量为有机质重量的1-5％。添加一定量的高岭土可以增加各类重金属的固化率，降低重金属的浸出率。添加量一般根据有机质中金属含量等确定。

上述技术方案中，所述的有机质中添加有金属催化剂，金属催化剂为CaO、MgO、NiO中的任意一种、两种及以上以任意比例混合而成的混合物；金属催化剂的添加量为不超过有机质重量的10％。添加有利于产氢的催化剂(如金属催化剂)等实现富氢气体的制备等，添加量一般根据产生的气体成分确定。

上述技术方案中，所述的低温加热段，控制加热干燥的温度为100～250℃；所述微波加热段，控制微波加热的温度为250-550℃。

上述技术方案中，所述的螺旋输送机，输送速度为0.1-1m/min。

上述技术方案中，低温加热段产生的高温的热解气还能导送至壳体底部的回流腔室中对物料进行加热。

上述技术方案中，回流腔室中流出的高温的热解气还能导送至螺旋上料机的输料管外侧的预热夹层中，对物料进行预热。

上述技术方案中，固体残渣还能通过壳体的物料进口循环输送回壳体内部。

发明人在研究过程中试验了在整个热解过程中均采用燃气辐射管的加热方式，但是发明人发现，虽然燃气辐射管在有机质(尤其在含油污泥)前段的干燥阶段具有较好的干燥效率，且具有较低的能耗，但是在对有机质干燥后的热解阶段，燃气辐射管一般需要设置在含油污泥的上方(如壳体的顶部)，这样就使得燃气辐射管对其周围的空间的加热效果明显，导致含油污泥上方的气体空间温度在热解炉内是最高的，含油污泥热解产生的热解油气在此处高温条件下发生二次反应生成多环芳烃，降低热解油气的质量；同时，热解油气在高温条件下容易产生高温缩合炭化，造成壳体内部和热解气输送管道的结焦和积碳。而含油污泥由于与燃气辐射管的距离较远，影响了含油污泥的热解效率。由于该种加热方式的热解环境整体温度高，且因炉内水蒸汽和热解油气没有实现有效分离而混在一起，容易发生水蒸汽与油气分子的气化反应生成不凝气体产物，致使不凝气体产率高而油气产率低，经济性相对较差。此外，燃气辐射管是朝四面加热，容易造成能量的浪费。

发明人尝试将含油污泥干燥后的热解阶段采用微波加热，由于微波加热可以直接作用于物料本身，使得壳体内最高温度区域在物料所在的热解炉底部，容易达到较高的热解温度，使热解更彻底，残渣含油率更低，且热解总时间缩短50％以上。与此同时，热解炉上部气体空间温度较低，这样热解油气经过此区域排出***时可大幅降低发生二次反应生成多环芳烃的可能性，同时也减轻了发生高温缩合炭化的倾向，对减轻热解炉内部壳体及热解气输送管道结焦和积炭非常有利，由此使工艺更环保，设备更可靠。此外，由于相比传统方式，微波热解反应整体温度降低，大大减少了水蒸气与油气分子的气化反应，进而使得热解产物中不凝气体减少而出油率高，而回收具有更高附加值的油品对于提高***经济效益更有利。且采用隔板将干燥段与热解段适当分隔，对两个阶段产生的气体产物进行适当隔离，有利于提高后续产物的分离和利用效率。

由上述内容可知，本发明具有以下有益效果：

(1)油泥热解炉采用传统的加热和微波联合加热的方式，在前段的脱水干燥段，采用传统加热，在后段的热解炭化段采用微波加热。采用了两种加热方式的优点，既避免了能耗较高的脱水干燥段采用微波加热的方式，弥补了传统的微波热解油泥***整体能耗高的问题，实现了不同能量方式的有机匹配，能量利用效率大幅提高。又比单独的常规热解***温度低，且大幅缩短反应时间，综合来看更节能。

(2)在油泥脱水干燥段，燃气辐射管的上部设置遮热板，有效降低了红外加热管向顶部的无效热辐射，***更节能。

(3)通过在热解炭化段采用微波加热，大幅降低了该段物料上方空间的整体温度，降低了高温油气产物发生二次反应生成焦炭等固体产物的可能性，从而大幅减轻***结焦现象，同时也减轻了生成多环芳烃等毒性物质的程度，实现高效、无害化热解。

(4)随着油泥热解炭化段采用微波加热，该区域温度相比传统加热方式更低，使得油泥热解产物中不凝气体产物减少而具有更高经济价值的油产率升高，且油品中的芳香族化合物含量显著降低，更有利于提高液相产物品质，同时提高热解***经济性。

(5)排渣口中排出的残渣中含有大量的炭，将其作为强的吸波介质重新添加于有机质(尤其是含油污泥)中，可以提高物料热解阶段的物料整体吸波能力；同时，也利用热解残渣自身的余热对物料进行预热升温，使***更节能。由于油泥热解炭化段采用固体残渣的循环加热，既显著提高了干化物料的微波吸热效果，提升***加热效率，又使得固体残渣中的重金属含量得以反复高温焚烧固化，试验发现经过微波多次热解后的残渣固体中重金属浸出率远低于相关标准，而传统的热解工艺由于油泥结块加热温度不均匀导致的重金属固化效果并不理想。

(6)螺旋输送机采用减缩式结构并倾斜式布置，充分考虑了物料在热解过程中的体积收缩特性，既节约了螺旋输送装置的材料和成本，又提高了***加热效率。

(7)热解炉内的螺旋输送机的螺旋线周围沿轴线焊接若干钢板，起到对热解器底部物料进行抄刮的作用以翻起物料，更有利于实现物料的均匀加热。

(8)热解器顶部的热解气出口设置成变径结构实现惯性除尘，从而减少燃气携带的灰尘量，有利于减轻管道积灰。

(9)热解炉底部设置一个夹层，燃烧出口烟气通过夹层后对***进行保温，有利于降低整体***的能耗。

(10)烟气离开夹层后，进一步进入油泥上料***，在油泥螺旋上料***底部沿输料管方向设置油泥预热夹层，离开热解炉夹层的烟气流经该夹层后对夹层上方的油泥进行预热，从而有效降低物料黏度，减轻输料过程发生堵塞的可能性。

(11)有机质自身热解产生的可燃气通过进入燃烧器燃烧为***提供热量，降低了外部气源消耗，提高了***的经济性。

附图说明

图1为本发明有机质热解装置的整体结构示意图；

其中，1、料斗，2、遮热板，3、燃气辐射管，4、隔板，5、沉降室，6、燃烧器，7、螺旋输送机，8、排渣口，9、回流腔室，10、第一电机，11、预热用夹层，12、第二电机。

具体实施方式

以下对本发明技术方案的具体实施方式详细描述，但本发明并不限于以下描述内容：

本发明提供一种有机质热解装置，主体为长方体或正方体形状的、封闭的壳体，用于提供热解的空间，如图1所示：

所述的壳体，包括热解室和位于热解室底部的回流腔室9，回流腔室覆盖壳体的内底且与热解室通过挡板分隔开；

所述的热解室，前方侧壁上设置有物料进口，后方侧壁上设置有物料出口，热解室底部的挡板上设置有螺旋输送机7；所述的螺旋输送机，进料端与物料进口相连通、出料端与物料出口相连通；所述的物料进口连通有螺旋上料机，螺旋上料机位于壳体的外部，输入端低于输出端，输入端配设有料斗1、输出端与物料进口相连通；所述的物料出口连通有排渣管8，排渣管位于壳体的底端外侧，其排渣口通过管道与料斗1相连通；

所述的热解室，内顶向下设置有隔板4，隔板的板面与热解室前、后方的侧壁均相互平行，且与螺旋输送机7输送物料的方向相垂直；隔板将热解室分隔为低温加热段和位于低温加热段后方的微波加热段；所述的隔板，数量至少为1个(优选为1个、2个、3个或4个)；所述的隔板，为能够拆卸和安装的隔板；

所述的低温加热段内顶设置有燃气辐射管3，燃气辐射管配设有燃烧器6，燃烧器设置在壳体外部侧壁上；所述的燃烧器通过线路与燃气辐射管前端相连接；所述的燃气辐射管，其烟气出口通过管道与所述的回流腔室9相连通；

所述的微波加热段配设有微波发生器，微波发生器设置在该段壳体外部(设置在距离微波加热段壳体1米以外的位置，利用波导将微波导入微波加热段内部)；

所述的螺旋输送机配设有第一电机10，第一电机位于壳体的外部，与螺旋输送机同轴连接；所述的螺旋上料机设有第二电机12，第二电机位于壳体外部；

所述的低温加热段、微波加热段，壳体顶部均设置有热解气出口，将各段热解产生的热解气排出；

所述的螺旋输送机7，进料端位于热解室的低温加热段，出料端位于热解室的微波加热段；

本发明的一个实施例中，所述的螺旋上料机，其输料管的外侧设置有预热用夹层11，预热用夹层设置有的热气进口和冷气出口，热气进口通过管道与所述的回流腔室)相连通，冷气出口通过管道与烟气处理装置。

本发明的一个实施例中，所述的低温加热段顶部的热解气出口优选连通有沉降室5，沉降室的输出口通过管道与燃烧器6相连通，燃烧器还与外部天然气源相连通。所述的沉降室5，包括至少一段扩径结构。

本发明的一个实施例中，所述的螺旋输送机7，为无轴式螺旋输送机，通过转动实现物料的向前推送，所述的螺旋输送机的材料为耐热钢(0Cr25Ni20，即SUS 310S)；所述的螺旋输送机7，采用渐缩式结构并倾斜式布置，自进料端至出料端螺旋输送机的直径逐渐缩小，即在物料前进的方向上螺旋线逐渐收缩；并且螺旋线底部与挡板水平接触实现物料合理输送。

本发明的一个实施例中，所述的螺旋输送机7，在其螺旋线周围沿轴线焊接若干钢板，起到对热解器底部物料进行抄刮的作用，用来翻起物料，更有利于实现物料的均匀加热。

本发明的一个实施例中，所述的燃气辐射管3，外壁和内壁均涂刷有金属氧化物耐高温涂层；所述的金属氧化物为ZrO2、NiO、SrZrO3中的任意一种、两种及以上以任意比例混合而成的混合物。

本发明的一个实施例中，所述的燃气辐射管3，上方设置有遮热板2，遮热板为平板、弧板或其他形式的板体，遮热板选用发射率小的铝合金板。

本发明的一个实施例中，所述的回流腔室9，外侧设置有保温层，防止热量的流失、浪费。

本发明还提供一种有机质热解方法，包括以下步骤：将有机质添加到料斗中，有机质通过螺旋上料机输送至物料进口且进入壳体内，在螺旋输送机的输送下，有机质依次经过低温加热段加热干燥、微波加热段微波加热后进行热解，低温加热段和微波加热段热解后产生的热解气经分离后各自排出；热解后的固体残渣自排渣管的排渣口排放。

下面结合具体的实施例，对本发明进行阐述：

本发明的以下实施例中，所用的辐射加热管属于自制或根据所选燃烧器功率由厂家配套,燃烧器功率范围很大，根据炉体所需热量确定，一般50kW一套；所述的微波发生器型频率可以为2450MHz或915MHz，一套功率为50kW或100kW，根据不同物料选择不同的功率。

实施例1：

一种有机质热解装置，主体为长方体或正方体形状的、封闭的壳体，用于提供热解的空间，如图1所示：

所述的壳体，包括热解室和位于热解室底部的回流腔室9，回流腔室覆盖壳体的内底且与热解室通过挡板分隔开；所述的回流腔室9，外侧设置有保温层；

所述的热解室，前方侧壁上设置有物料进口，后方侧壁上设置有物料出口，热解室底部的挡板上设置有螺旋输送机7；所述的螺旋输送机，进料端与物料进口相连通、出料端与物料出口相连通；所述的物料进口连通有螺旋上料机，螺旋上料机位于壳体的外部，输入端低于输出端，输入端配设有料斗1、输出端与物料进口相连通；所述的物料出口连通有排渣管8，排渣管位于壳体的底端外侧，其排渣口通过管道与料斗1相连通；所述的螺旋输送机配设有第一电机10，第一电机位于壳体的外部，与螺旋输送机同轴连接；所述的螺旋上料机设有第二电机12，第二电机位于壳体外部；

所述的热解室，内顶向下设置有一块隔板4，隔板的板面与热解室前、后方的侧壁均相互平行，且与螺旋输送机7输送物料的方向相垂直；隔板将热解室分隔为低温加热段和位于低温加热段后方的微波加热段；所述的隔板，为能够拆卸和安装的隔板；

所述的低温加热段内顶设置有燃气辐射管3，燃气辐射管配设有燃烧器6，燃烧器设置在壳体外部侧壁上；所述的燃烧器通过线路与燃气辐射管前端相连接；所述的燃气辐射管，其烟气出口通过管道与所述的回流腔室9相连通；所述的微波加热段配设有微波发生器，微波发生器设置在该段壳体外部(设置在距离微波加热段壳体1米以外的地方，利用波导将微波导入微波加热段内部)；

所述的低温加热段、微波加热段，壳体顶部均设置有热解气出口，微波加热段热解产生的热解气排出，低温加热段顶部的热解气出口连通有沉降室5，沉降室的输出口通过管道与燃烧器6相连通，燃烧器还与外部天然气源相连通；所述的沉降室5，包括一段扩径结构；

所述的螺旋上料机，其输料管的外侧设置有预热用夹层11，预热用夹层设置有的热气进口和冷气出口，热气进口通过管道与所述的回流腔室相连通，冷气出口通过管道与烟气处理装置；

所述的螺旋输送机7，进料端位于热解室的低温加热段，出料端位于热解室的微波加热段；所述的螺旋输送机7，为无轴式螺旋输送机，通过转动实现物料的向前推送，螺旋输送机的材料为耐热钢(0Cr25Ni20，即SUS 310S)；螺旋输送机7采用渐缩式结构并倾斜式布置，自进料端至出料端螺旋输送机的直径逐渐缩小，即在物料前进的方向上螺旋线逐渐收缩；并且螺旋线底部与挡板水平接触实现物料合理输送；在螺旋输送机螺旋线周围沿轴线焊接若干钢板；

所述的燃气辐射管3，外壁和内壁均涂刷有金属氧化物耐高温涂层；所述的金属氧化物为ZrO₂；所述的燃气辐射管3，上方设置有遮热板2，遮热板为平板，选用发射率小的铝合金板。

实施例2：

一种有机质热解方法，利用实施例1中的装置进行热解，包括以下步骤：

将含油污泥添加到料斗中，有机质通过螺旋上料机输送至物料进口且进入壳体内，在螺旋输送机的输送下，有机质依次经过加热段加热干燥、微波加热段微波加热后进行热解；加热段产生的高温的热解气导送至壳体底部的回流腔室中对物料进行加热，微波加热段产生的热解气经分离后排出；回流腔室中流出的高温的热解气还能导送至螺旋上料机的输料管外侧的预热夹层中，对物料进行预热；热解后的固体残渣还能通过壳体的物料进口循环输送回壳体内部。

本实施例中，所述的螺旋输送机，输送速度为0.1m/min，控制加热干燥的温度为150℃，控制微波加热的温度为450℃。

本实施例中，所述的微波发生器型频率可以为915MHz，一套功率为50kW。

本实施例中：含油污泥的热解率达到90％；残渣中的重金属As、Cr、Pb、Cd的含量分别为5.67、0.46、6.89、1.24mg/L；热解气体中CO₂、H₂、CH₄的含量分别为30％、15％和10％。

实施例3：

一种有机质热解方法，与实施例1基本相同，不同的是，所述的有机质中添加有高岭土，高岭土的添加量为有机质重量的1％。

本实施例中，含油污泥的热解率达到90％；残渣中的重金属As、Cr、Pb、Cd的含量分别为0.22、0.16、1.35、0.36mg/L，均低于相应的废弃物控制标准；热解气体中CO₂、H₂、CH₄的含量分别为30％、15％和10％。

实施例4：

一种有机质热解方法，与实施例1基本相同，不同的是，所述的有机质中添加有金属催化剂，金属催化剂为CaO，添加量为10％。

本实施例中，含油污泥的热解率达到92％；残渣中的重金属As、Cr、Pb、Cd的含量分别为0.03、0.12、1.23、0.32mg/L；热解气体中CO₂、H₂、CH₄的含量分别为10％、31％和21％。

本实施例通过添加CaO催化剂后，热解气体中的氢气纯度和燃气热值大幅提升，气体中的CO₂含量由之前的30％降低到10％，H₂、CH₄等含氢组分含量提升50％。

上述实例只是为说明本发明的技术构思以及技术特点，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明的实质所做的等效变换或修饰，都应该涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种有机质热解方法，其特征在于，包括以下步骤：将有机质添加到料斗中，有机质通过螺旋上料机输送至物料进口且进入壳体内，在螺旋输送机的输送下，有机质依次经过低温加热段加热干燥、微波加热段微波加热后进行热解，低温加热段和微波加热段热解后产生的热解气经分离后各自排出；热解后的固体残渣自排渣管的排渣口排放。

2.根据权利要求1所述的有机质热解方法，其特征在于，所述有机质为含油污泥、市政污泥、废轮胎、废塑料或废油；所述的有机质中添加有高岭土，高岭土的添加量为有机质重量的1-5％，和/或所述的有机质中添加有金属催化剂，金属催化剂为CaO、MgO、NiO中的任意一种、两种及以上以任意比例混合而成的混合物，金属催化剂的添加量为不超过有机质重量的10％。

3.根据权利要求1所述的有机质热解方法，其特征在于，.所述的螺旋输送机，输送速度为0.1-1m/min；所述的低温加热段，控制加热干燥的温度为100～250℃；所述微波加热段，控制微波加热的温度为250-550℃。

4.根据权利要求1所述的有机质热解方法，其特征在于，低温加热段产生的高温的热解气还能导送至壳体底部的回流腔室中对物料进行加热；回流腔室中流出的高温的热解气还能导送至螺旋上料机的输料管外侧的预热夹层中，对物料进行预热；固体残渣还能通过壳体的物料进口循环输送回壳体内部。

5.一种有机质热解装置，主体为长方体或正方体形状的、封闭的壳体，用于提供热解的空间，其特征在于：

所述的壳体，包括热解室和位于热解室底部的回流腔室(9)，回流腔室覆盖壳体的内底且与热解室通过挡板分隔开；

所述的热解室，前方侧壁上设置有物料进口，后方侧壁上设置有物料出口，热解室底部的挡板上设置有螺旋输送机(7)；所述的螺旋输送机，进料端与物料进口相连通、出料端与物料出口相连通；所述的物料进口连通有螺旋上料机，螺旋上料机位于壳体的外部，输入端低于输出端，输入端配设有料斗(1)、输出端与物料进口相连通；所述的物料出口连通有排渣管(8)，排渣管位于壳体的底端外侧，其排渣口通过管道与料斗(1)相连通；

所述的热解室，内顶向下设置有隔板(4)，隔板的板面与热解室前、后方的侧壁均相互平行，且与螺旋输送机(7)输送物料的方向相垂直；隔板将热解室分隔为低温加热段和位于低温加热段后方的微波加热段；所述的低温加热段、微波加热段，壳体顶部均设置有热解气出口，将各段热解产生的热解气排出；

所述的热解室，其低温加热段内顶设置有燃气辐射管(3)，燃气辐射管配设有燃烧器(6)，燃烧器设置在壳体外部侧壁上；所述的燃烧器通过线路与燃气辐射管前端相连接；所述的燃气辐射管，其烟气出口通过管道与所述的回流腔室(9)相连通；所述的热解室，其微波加热段配设有微波发生器，微波发生器设置在该段壳体的外部；

所述的螺旋上料机，其输料管的外侧设置有预热用夹层(11)，预热用夹层设置有的热气进口和冷气出口，热气进口通过管道与所述的回流腔室(9)相连通，冷气出口通过管道与烟气处理装置；

所述的螺旋输送机配设有第一电机(10)，第一电机位于壳体的外部，与螺旋输送机同轴连接；所述的螺旋上料机设有第二电机(12)，第二电机位于壳体外部。

6.根据权利要求5所述的有机质热解装置，其特征在于：所述的低温加热段顶部的热解气出口连通有沉降室(5)，沉降室的输出口通过管道与燃烧器(6)相连通，燃烧器还与外部天然气源相连通；所述的沉降室(5)，包括至少一段扩径结构。

7.根据权利要求5所述的有机质热解装置，其特征在于：所述的螺旋输送机(7)，进料端位于热解室的低温加热段，出料端位于热解室的微波加热段；所述的螺旋输送机(7)，为无轴式螺旋输送机，通过转动实现物料的向前推送，螺旋输送机的材料为耐热钢。

8.根据权利要求5所述的有机质热解装置，其特征在于：所述的螺旋输送机(7)，采用渐缩式结构并倾斜式布置，自进料端至出料端螺旋输送机的直径逐渐缩小，即在物料前进的方向上螺旋线逐渐收缩，并且螺旋线底部与挡板水平接触；所述的螺旋输送机(7)，在其螺旋线周围沿轴线焊接若干钢板。

9.根据权利要求5所述的有机质热解装置，其特征在于：所述的燃气辐射管(3)，外壁和内壁均涂刷有金属氧化物耐高温涂层；所述的金属氧化物为ZrO₂、NiO、SrZrO₃中的任意一种、两种及以上以任意比例混合而成的混合物；所述的燃气辐射管(3)，上方设置有遮热板(2)，遮热板为平板、弧板或其他形式的板体，遮热板选用发射率小的铝合金板。

10.根据权利要求5所述的有机质热解装置，其特征在于：所述的隔板，数量至少为1个，隔板为能够拆卸和安装的隔板，隔板设置方式为活动式；所述的回流腔室(9)，外侧设置有保温层。

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