一种有机固废热解气化系统及方法与流程

本发明涉及有机固废处理技术领域，尤其涉及一种有机固废热解气化系统及方法。

背景技术：

目前，我国生活源、农业源、工业源等有机固废年产量超过60亿吨，占固体废物总产生量的60%以上。由于我国的有机固废成分相对复杂，包括农业秸秆、污泥、厨余垃圾、餐厨垃圾、中药残渣、废轮胎等等，既有碳氮磷等资源，也有重金属等污染元素，兼具资源属性和污染属性，但科学合理的管理与安全处置技术体系尚未形成。

在城市垃圾方面，产生量急剧增加，资源化利用率低，无害化处置成为城镇化进程的核心制约因素，亟需突破技术瓶颈，提高我国生活垃圾整体消纳能力；在农业有机固废方面，农业秸秆每年产生近10亿吨，焚烧污染严重，综合利用水平低，无法实现大规模消纳；畜禽粪便产量巨大，处置率低，是中国农业非点源污染的主要来源；在工业有机固废方面，产地分散，多以原料加工为主，污染严重；危险废物处置问题亟待解决；政策缩紧，技术瓶颈等问题严重制约行业健康发展。综合可见，有机固废资源化科技创新是当前的重要机遇与挑战。有机固废的资源化、无害化、减量化处理作为目前快速发展的有机固废处理方式，可以做到有机固废体积减少90%，质量减少70%-80%。有机固废（如生活垃圾）焚烧产生的热量可用于发电，能够实现垃圾处理的无害化、减量化、资源化的目的，但有机固废是在过量空气条件下进行剧烈的氧化焚烧，烟气生产量大，有机固废中含氯有机物也将产生二噁英等难以分解的剧毒污染物。

有机固废热解气化是从有机固废中回收热解气的再生能源新技术，具有有机固废的资源利用率高，二噁英生成量低的特点。目前有机固废热解气化技术主要有固定床气化技术、流化床气化技术、回转窑气化技术、管式反应器与固定床气化炉的两步法气化技术。其中：固定床气化技术存在热解气焦油含量高、垃圾水分含量要求低的不足。流化床气化技术存在垃圾需要进行破碎、分级等预处理，热解气焦油含量高等不足。回转窑气化技术存在热解气粉尘含量高、炉渣热灼减率高、焦油含量高等不足。

面对有机固废的无害化、资源化处理现有技术存在的不足，研究开发一种能够适应现有有机固废特性、无二次污染、能源综合利用效率高的技术是非常必要的。

技术实现要素：

本发明的目的在于，为了克服现有回转气化窑热解气化技术存在的不足，提供一种有机固废热解气化处理系统及方法，以减少二噁英生产量、减少热解气粉尘含量、降低炉渣热灼减率、提高有机固废的能源热利用效率。

本发明的技术方案是：一种有机固废热解气化系统包括进料斗、无轴螺旋给料机、回转气化窑、燃烧室、高温空气预热器、冷渣机、高温除尘网、热解气风机、点火助燃油泵、助燃风机、净化系统和储气罐；

所述无轴螺旋给料机的进口与所述进料斗出口相连，所述无轴螺旋给料机的出口与所述回转气化窑的进口相连；所述回转气化窑临近进口端通过管道与所述热解气风机的进口相连，所述回转气化窑的出口与所述燃烧室相连；

所述燃烧室上设有点火助燃油接口、热解气接口和高温空气接口；

所述热解气风机的出口分为两路：一路与所述热解气接口相连，另一路依次与所述净化系统和储气罐相连；

所述燃烧室的底部依次连接有所述高温空气预热器和冷渣机；所述助燃风机依次与所述高温空气预热器和高温空气接口相连；

所述点火助燃油泵与所述点火助燃油接口相连；

所述高温除尘网设置在所述回转气化窑的进口端。

上述方案中，采用回转气化窑与高温除尘网一体化组合热解气化系统，有机固废在回转气化窑产生的热解气，经高温除尘网除尘，可以降低除尘设备投入。且一路送燃烧室燃烧作为有机固废热解气化的热源，有利于提高能源利用效率；一路送净化系统除焦油，只有部分热解气进入净化系统，可以减少热解气净化系统的建设规模，节约投资成本；助燃空气经固废渣高温空气预热器预热，有利于提高热解气化的热效率。

优选的，所述高温除尘网固定在所述回转气化窑的筒体上，且所述高温除尘网与所述回转气化窑以相同的转速旋转。

优选的，还包括电动振动锤；所述高温除尘网上固定有框架，且在该框架上设有伸出所述回转气化窑外侧的外伸梁，所述电动振动锤在所述回转气化窑外侧并临近所述外伸梁设置。

优选的，所述外伸梁的数量为多个，在所述高温除尘网上均布设置，所述电动振动锤能在多个所述外伸梁之间移动。

优选的，所述无轴螺旋给料机的出口伸入至所述回转气化窑内，且超过所述高温除尘网端面100mm~200mm。

优选的，所述高温除尘网采用316l不锈钢材质的金属毡，耐热温度为480℃。

优选的，所述回转气化窑的进口端高于出口端，其倾斜度为1%~5%。

优选的，所述回转气化窑采用变频电动驱动，所述回转气化窑的转速在1~20r/min范围内调节

优选的，还包括在所述热解气风机与所述热解气接口之间设置的燃烧调节门，和在所述热解气风机与净化系统之间设置的净化调节门。

本发明还提供一种利用上述的有机固废热解气化系统进行有机固废热解气化系统的方法，包括以下步骤：

1）有机固废自所述进料斗落入至所述无轴螺旋给料机中，并通过所述无轴螺旋给料机送入至所述回转气化窑内；

2）所述回转气化窑旋转，有机固废在其内完成干燥、热解气化全过程，并产生热解气；

3）热解气在所述回转气化窑的进口端通过热解气风机分两路输出：一路经所述热解气接口送入燃烧室内燃烧，并产生800℃~900℃的高温烟气进入所述回转气化窑内；另一路送入所述净化系统进行除焦油处理，净化后的热解气为精热解气，其送入至所述储气罐中；

有机固废热解气化产生的固废渣从所述燃烧室底部排入所述高温空气预热器，所述高温空气预热器将所述助燃风机送入的空气加热后再自高温空气接口送入至所述燃烧室内；

4)所述高温空气预热器中的固废渣排入冷渣机中冷却并待回收。

与相关技术相比，本发明的有益效果为：

一、采用回转气化窑进行有机固废的热解气化，有利于满足不同类型的有机固废进行热解气化无害化处理，系统适用范围广；

二、将回转气化窑与高温除尘网实现一体化组合，且热解气分两路实施分类使用，可以有效降低热解气净化系统的投资成本；

三、采用高温空气预热器回收有机固废渣的热量预热助燃空气，可以有效改善热解气的燃烧效率，提高能源利用热效率。

附图说明

图1为本发明提供的有机固废热解气化系统的结构示意图。

附图中，1-进料斗、2-无轴螺旋给料机、3-回转气化窑、4-燃烧室、5-高温空气预热器、6-冷渣机、7-高温除尘网、8-电动振动锤、9-热解气风机、10-点火助燃油泵、11-助燃风机、12-燃烧调节门、13-净化调节门、14-净化系统、15-储气罐、16-外伸梁。

具体实施方式

以下将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。为叙述方便，下文中如出现“上”、“下”、“左”、“右”字样，仅表示与附图本身的上、下、左、右方向一致，并不对结构起限定作用。

如图1所示，本实施例提供的一种有机固废热解气化系统包括进料斗1、无轴螺旋给料机2、回转气化窑3、燃烧室4、高温空气预热器5、冷渣机6、高温除尘网7、电动振动锤8、热解气风机9、点火助燃油泵10、助燃风机11、燃烧调节门12、净化调节门13、净化系统14和储气罐15。

所述无轴螺旋给料机2的进口与所述进料斗1出口相连，所述无轴螺旋给料机2的出口与所述回转气化窑3的进口相连。

所述回转气化窑3临近进口端通过管道与所述热解气风机9的进口相连，所述回转气化窑3的出口与所述燃烧室4相连。所述燃烧室4上设有点火助燃油接口41、热解气接口42和高温空气接口43。

所述热解气风机9的出口分为两路：一路通过所述燃烧调节门12与所述热解气接口42相连，另一路通过所述净化调节门依次与所述净化系统14和储气罐15相连。

所述燃烧调节门12用于调节进入燃烧室4的热解气流量，控制燃烧室3的温度在800℃~900℃。所述热解气风机9采用防爆型耐高温风机，最高使用温度为350℃。

所述燃烧室4的底部依次连接有所述高温空气预热器5和冷渣机6。所述助燃风机11依次与所述高温空气预热器5和高温空气接口43相连。所述点火助燃油泵10与所述点火助燃油接口41相连。所述高温空气预热器5用于加热助燃风机11出口的空气，加热后的高温空气温度为250℃~350℃。

所述高温除尘网7在所述回转气化窑3的进口端设置，所述高温除尘网7固定在所述回转气化窑3的筒体上，且所述高温除尘网7与所述回转气化窑3以相同的转速旋转。所述高温除尘网7采用316l不锈钢材质的金属毡，耐热温度（指耐热最高温度）为480℃。

所述回转气化窑3的进口端高于出口端，其倾斜度为1%~5%。所述回转气化窑3采用变频电动驱动，所述回转气化窑3的转速在1~20r/min范围内调节。

所述高温除尘网7上固定有框架，且在该框架上均匀设有三根伸出所述回转气化窑3外侧的外伸梁16。所述外伸梁16伸出所述回转气化窑3外壁的长度为30mm~50mm。所述电动振动锤8在所述回转气化窑3外侧并临近所述外伸梁16设置，且所述电动振动锤8能在三个所述外伸梁16之间移动。

所述无轴螺旋给料机2的出口伸入至所述回转气化窑3内，且超过所述高温除尘网7端面100mm~200mm。

本实施例还提供一种利用上述有机固废热解气化系统进行有机固废热解气化的方法，包括以下步骤：

1）有机固废自所述进料斗1落入至所述无轴螺旋给料机2中，并通过所述无轴螺旋给料机2送入至所述回转气化窑3内。

2）所述回转气化窑3旋转，有机固废在其内完成干燥、热解气化全过程，并产生温度150℃~250℃热解气。

3）热解气经过材质为316l不锈钢的高温除尘网7进行除尘，将热解气中粉尘含量降低到低于50mg/m³。

4）热解气在所述回转气化窑3的进口端通过热解气风机9分两路输出：一路经燃烧调节门12自所述热解气接口42送入燃烧室4内燃烧，并产生800℃~900℃的高温烟气进入所述回转气化窑3内，为有机固废热解气化全过程提供热量。另一路经净化调节门13送入所述净化系统14进行除焦油处理。净化后的热解气为精热解气，其送入至所述储气罐15中。

有机固废热解气化产生的固废渣从所述燃烧室4底部排入所述高温空气预热器5，所述高温空气预热器5将所述助燃风机11送入的空气加热后再自高温空气接口43送入至所述燃烧室4内，用于热解气燃烧所需的空气。

5）所述高温空气预热器5中的固废渣排入冷渣机6进一步冷却至70℃以下回收综合利用。

需要说明的是，经净化系统14净化前的热解气为粗热解气，净化后的则为精热解气。本发明提供的热解气化系统中各设备可直接采购，本发明的改进点在于将现有的这些设备组合形成一套新的热解气化系统。

本发明采用回转气化窑与高温除尘网一体化组合热解气化系统，有机固废在回转气化窑产生的热解气，经高温除尘网除尘，可以降低除尘设备投资，且一路送燃烧室燃烧作为有机固废热解气化的热源，有利于提高能源利用效率；一路送净化系统除焦油，只有部分热解气进入净化系统，可以减少热解气净化系统的建设规模，节约投资成本；助燃空气经固废渣高温空气预热器预热，有利于提高热解气化的热效率。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。