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CN107191937A - 一种外热式热解燃烧一体化装置及方法 - Google Patents

一种外热式热解燃烧一体化装置及方法 Download PDF

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CN107191937A CN201710541989.0A CN201710541989A CN107191937A CN 107191937 A CN107191937 A CN 107191937A CN 201710541989 A CN201710541989 A CN 201710541989A CN 107191937 A CN107191937 A CN 107191937A
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Abstract

本发明提供了一种外热式热解燃烧一体化装置及方法，属于能源环保技术领域。装置包括原料仓、进料装置、回转窑热解装置、炉排炉燃烧装置、热解渣仓、空气预热器、热解挥发产物回收装置及烟气净化装置，原料仓内的有机物经进料装置送入回转窑热解装置，在回转窑热解装置内有机物进行热解反应，产生热解气、热解油及热解渣，高品质热解气及热解油送入热解挥发产物回收装置进行回收，热解渣经热解渣仓送入炉排炉燃烧装置并用以燃烧，燃烧过程中产生的高温烟气以外热形式对回转窑热解装置内有机物进行间接加热，回转窑热解装置内的有机物再次发生热解反应，换热后的低温烟气送入烟气净化装置，如此反复。

Description

一种外热式热解燃烧一体化装置及方法
技术领域
本发明属于能源环保技术领域，涉及一种外热式热解燃烧一体化装置及方法，特别是对有机物热解燃烧处理实现有机物的近零排放，并回收其中蕴藏的资源。
背景技术
随着工业生产的发展和人类物质生活的提高，造成了大量有机废物的产出，且产生量日益庞大，有机废物进行无害化处理难度大、成本高，普通处理方式会造成环境污染。而且，有机废物在回收利用方面具有很大的价值，特别是在世界范围内能源面临枯竭的情况下，意义更加深远。
发明内容
本发明提供一种外热式热解燃烧一体化装置及方法，将热解与燃烧在不同反应器内同时进行，燃烧过程放出的热量以外热的形式对热解过程提供能量，旨在实现对有机物近零排放的同时回收其内蕴含的能源。
本发明的技术方案：
一种外热式热解燃烧一体化装置，包括原料仓、进料装置、回转窑热解装置5、热解渣仓6、炉排炉燃烧装置7、空气预热器8、热解挥发产物回收装置9和烟气净化装置10；
所述的原料仓包括高粘度有机物原料仓1和低粘度有机物原料仓2；
所述的进料装置包括推射式进料装置3和螺旋式进料装置4，高粘度有机物原料仓1通过推射式进料装置3与回转热解装置5相连，低粘度有机物原料仓2通过螺旋式进料装置4与回转热解装置5相连；其中，高粘度有机物原料仓1的外部设有加热装置17；
所述的回转热解装置5和炉排炉燃烧装置7设置在一个箱体中，炉排炉燃烧装置7位于回转热解装置5下方；
所述的回转热解装置5的热解挥发产物出口22与冷凝装置A11的热解挥发产物进口24相连，有机物热解过程中生成的热解挥发产物进入冷凝装置A11中；回转热解装置5的热解渣出口21通过热解渣仓6与炉排燃烧装置7相连，有机物热解过程中生成的热解渣在热解渣仓6内调整出料比例后，再送入炉排炉燃烧装置7，回转热解装置5外增设有延展受热面42，通过延展受热面42调整热解渣燃烧过程中产生的烟气的走向并保证充分换热；
所述的炉排炉燃烧装置7的烟气出口23与空气预热器8相连，热解渣燃烧过程中生成的烟气经烟气出口23进入空气预热器8进行间壁式或蓄热式加热；炉排炉燃烧装置7的底部设置灰渣出口40，用于排出炉排炉燃烧装置7内的灰渣；
所述的空气预热器8与冷凝装置B14的烟气进口31相连，换热后的烟气送入冷凝装置B14内；
所述的落料装置6包括可移动挡板20及旋转卸料阀21，通过可移动挡板20及旋转卸料阀21调整进入炉排燃烧装置7内的热解渣量；
所述的热解挥发产物回收装置9包括冷凝装置A11、热解油回收装置12和热解气回收装置13；冷凝装置A11内布有换热装置A29，冷凝装置A11下部设有排油口30，排油口30与热解油回收装置12相连通，冷凝的热解油通过排油口30进入热解油回收装置12回收；冷凝装置A11通过热解气出口25与热解气回收装置13相连，冷凝装置A11内的热解气经热解气出口25进入热解气回收装置13进行回收；
所述的烟气净化装置10包括冷凝装置B14、除尘装置15和脱酸装置16；冷凝装置B14内布有换热装置B33，冷凝装置B14的底部设有除灰小门39，冷凝装置B14的冷凝烟气出口32与除尘装置15的入口相连，除尘装置15的除尘烟气出口36与脱酸装置16的入口相连，脱酸装置16上设有脱酸烟气出口37和中性废液出口38，处理合格后的烟气经脱酸烟气出口37排入大气，被脱除的酸性气体以中性废弃液的形式经中性废弃液出口38排出；
所述的加热装置17包括过热蒸汽入口18和冷水出口19，冷水出口19与冷凝装置A11上的冷水进口26相连，冷水在冷凝装置A11内与热解挥发产物经过间接换热后变成热水，冷凝装置A11设有热水出口27，热水出口27与冷凝装置B14的热水进口34相连，换热后的热水进入冷凝装置B14与烟气进行间接换热生成过热蒸汽，冷凝装置B14设有过热蒸汽出口35，过热蒸汽出口35与加热装置17上的过热蒸汽入口18相连，换热后的过热蒸汽通过管道和过热蒸汽入口18进入加热装置17提供新的高温换热工质，以此循环；
所述的冷凝装置A11设有补水口28，当整个热解燃烧过程中有水损失时，外界水通过冷凝装置A11的补水口28送入冷凝装置A11中进行补充。
所述的热解气回收装置13通过供气口41与炉排燃烧装置7相连，当整套工艺能量供给不足时，供气口41开启，热解气回收装置13内的部分可燃气作为补充燃料经供气口41送入炉排燃烧装置7中；
一种外热式热解燃烧一体化的方法，步骤如下：
Ⅰ进料阶段：低粘度有机物原料仓2内的低粘度有机物经螺旋进料装置4送入回转窑热解装置5；高粘度有机物原料仓1内的高粘度有机物经加热熔化后由推射进料装置3以喷射状送入回转窑热解装置5，防止高粘度有机物在回转窑热解装置内部发生积聚现象；
Ⅱ燃烧及热解阶段：经空气预热器8加热后的高温空气送入炉排炉燃烧装置7作为热解渣的燃烧介质，热解渣在炉排炉燃烧装置7中边移动边进行燃烧反应，反应生成高温烟气及灰渣，高温烟气顺着延展受热面导向流动，流动过程中高温烟气对回转窑热解装置5内的有机物进行间接加热，同时回转窑热解装置5自身不断转动保证受热均匀，有机物发生热解反应，产生热解挥发产物及热解渣，热解挥发产物中的重质焦油冷凝吸附于热解渣表面，剩余高品质热解挥发产物送入热解挥发产物回收装置9的冷凝装置A11中，热解渣经热解渣仓6调整出料比例后送入炉排炉燃烧装置7；热解挥发产物与换热装置A29内的冷水进行间接换热，使热解挥发产物迅速降温至50℃以下，热解挥发产物中的热解油由于冷凝液化成液滴状，经排油口进入热解油回收装置12，剩余的热解气经热解气出口25送入热解气回收装置13，换热装置A29内的水经换热后温度升高，经热水出口27送入换热装置B33热水进口34；延展受热面42的出口烟气与换热装置B33内的热水进行间接换热，烟气被降温至120-200℃以下后送入除尘装置15，除尘后的烟气经除尘烟气出口36进入脱酸装置16进行脱除酸性气体，处理合格后的烟气经脱酸烟气出口37排入大气，被脱除的酸性气体以中性废弃液的形式经中性废弃液出口38排出，换热装置B33内的热水经换热后生成过热蒸汽，过热蒸汽送入加热夹套17的过热蒸汽入口18，提供高温换热工质；
Ⅲ连续运行阶段：重复Ⅰ、Ⅱ步骤，实现整套装置的连续运行。
所述的，当整套工艺能量供给不足时，供气口41开启，热解气回收装置13内部分可燃气作为补充燃料经供气口41送入炉排炉燃烧装置7。
本发明的有益效果：
(1)利用热解过程中有机硫、硫铁矿硫及燃料氮的赋存形态及迁移转化规律，实现有机物中有机硫、硫铁矿硫内含有的硫以H2S形式脱出，同时实现有机物中燃料氮以N2形式排出，尾气无需除NOX工艺。
(2)通过热解燃烧相结合工艺，实现整套工艺的能量自持，并回收其中的高品质热解油及热解气。
附图说明
图1为外热式热解燃烧一体化装置的结构示意图。
图中：1高粘度有机物原料仓；2低粘度有机物原料仓；3推射进料装置；
4螺旋进料装置；5回转窑热解装置；6热解渣仓；7炉排炉燃烧装置；
8空气预热器；9热解挥发产物回收装置；10烟气净化装置；11冷凝装置A；
12热解油回收装置；13热解气回收装置；14冷凝装置B；15除尘装置；
16脱酸装置；17加热夹套；18过热蒸汽入口；19冷水出口；20可移动挡板；
21热解渣出口；22热解挥发产物出口；23烟气出口；24热解挥发产物进口；
25热解气出口；26冷水进口；27热水出口；28补水口；29换热装置A；
30排油口；31烟气进口；32冷凝烟气出口；33换热装置B；34热水进口；
35过热蒸汽出口；36除尘烟气出口；37脱酸烟气出口；38中性废液出口；
39除灰小门；40灰渣出口；41供气口；42延展受热面。
具体实施方式
以下结合附图和技术方案，进一步说明本发明的具体实施方式。
整套装置工作开始阶段，将高温空气通入炉排炉燃烧装置7中，将待处理的有机物放入回转窑热解装置5中，高温空气在炉排炉燃烧装置7中边移动边进行燃烧反应，反应生成高温烟气及灰渣，高温烟气顺着延展受热面42导向流动，流动过程中高温烟气对回转窑热解装置5内的有机物料进行间接加热，同时回转窑热解装置自身不断转动保证受热均匀，有机物发生热解反应，产生热解挥发产物及热解渣，热解挥发产物中重质焦油于回转窑热解装置5内冷凝并吸附于热解渣表面，其余高品质热解挥发产物经热解挥发产物出口22送入冷凝装置A11，冷凝装置A11内布有换热装置A29，热解挥发产物流通于换热装置A29外，冷水流通于换热装置A29内，通过间接换热形式冷水将热解挥发产物迅速降温至50℃以下，热解挥发产物中的热解油由于冷凝液化成液滴状并通过自身重力送入热解油回收装置12，剩余热解气经热解气出口25送入热解气回收装置13，换热装置A29内的冷水经换热后温度升高由热水出口27送入冷凝装置B 14；由可移动挡板20调整热解渣在回转窑热解装置5内的停留时间，热解渣由热解渣出口21送入热解渣仓6，经热解渣仓6调整出料比例后送入炉排炉燃烧装置7，热解渣在炉排炉燃烧装置7中进行燃烧反应，反应生成高温烟气及灰渣，高温烟气可为回转窑热解装置5内有机物热解过程连续提供能量，灰渣由灰渣出口40排出；换热后的高温烟气先送入空气预热器8对空气进行预热，再送入冷凝装置B 14，冷凝装置B 14内布有换热装置B 33，水流通换热装置B33内，烟气流通于换热装置B 33外，通过间接换热的形式烟气被降温至200℃以下后送入除尘装置15，除尘后的烟气经除尘烟气出口36进入脱酸装置16进行脱除酸性气体，处理合格后的烟气经脱酸烟气出口37排入大气，被脱除的酸性气体以中性废弃液的形式经中性废弃液出口38排出，换热装置B 33内的水经换热后生成过热蒸汽，经过热蒸汽出口35送入加热夹套17，提供新的高温换热工质；低粘度有机物/高粘度有机物连续送入回转窑热解装置5内进行热解处理，热解过程中再次回收热解挥发产物排出热解渣，热解渣在炉排炉燃烧装置7内又进行燃烧处理，不断提供高温烟气，以此循环。若整套工艺能量供给不足时，供气口40开启，热解气回收装置13内部分可燃气作为补充燃料经供气口41送入炉排炉燃烧装置7。
以上所述只是本发明外热式热解燃烧一体化装置及方法的实施方式之一，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以采用其他类型的反应器做出替换，这些替换也应视为本发明的保护范围。
本外热式热解燃烧一体化装置物料适用范围广，如生物质、化石燃料等，特别是对目前难处理的诸如低阶煤、生活垃圾、含油污泥有良好的处理效果。

Claims (7)

1.一种外热式热解燃烧一体化装置，其特征在于，所述的外热式热解燃烧一体化装置包括原料仓、进料装置、回转窑热解装置(5)、热解渣仓(6)、炉排炉燃烧装置(7)、空气预热器(8)、热解挥发产物回收装置(9)和烟气净化装置(10)；
所述的原料仓包括高粘度有机物原料仓(1)和低粘度有机物原料仓(2)；
所述的进料装置包括推射式进料装置(3)和螺旋式进料装置(4)，高粘度有机物原料仓(1)通过推射式进料装置(3)与回转热解装置(5)相连，低粘度有机物原料仓(2)通过螺旋式进料装置(4)与回转热解装置(5)相连；其中，高粘度有机物原料仓(1)的外部设有加热装置(17)；
所述的回转热解装置(5)和炉排炉燃烧装置(7)设置在一个箱体中，炉排炉燃烧装置(7)位于回转热解装置(5)下方；
所述的回转热解装置(5)的热解挥发产物出口(22)与冷凝装置A(11)的热解挥发产物进口(24)相连，有机物热解过程中生成的热解挥发产物进入冷凝装置A(11)中；回转热解装置(5)的热解渣出口(21)通过热解渣仓(6)与炉排燃烧装置(7)相连，有机物热解过程中生成的热解渣在热解渣仓(6)内调整出料比例后，再送入炉排炉燃烧装置(7)，回转热解装置(5)外增设有延展受热面(42)，通过延展受热面(42)调整热解渣燃烧过程中产生的烟气的走向并保证充分换热；
所述的炉排炉燃烧装置(7)的烟气出口(23)与空气预热器(8)相连，热解渣燃烧过程中生成的烟气经烟气出口(23)进入空气预热器(8)进行间壁式或蓄热式加热；炉排炉燃烧装置(7)的底部设置灰渣出口(40)，用于排出炉排炉燃烧装置(7)内的灰渣；
所述的空气预热器(8)与冷凝装置B(14)的烟气进口(31)相连，换热后的烟气送入冷凝装置B(14)内；
所述的落料装置(6)包括可移动挡板(20)及旋转卸料阀(21)，通过可移动挡板(20)及旋转卸料阀(21)调整进入炉排燃烧装置(7)内的热解渣量；
所述的热解挥发产物回收装置(9)包括冷凝装置A(11)、热解油回收装置(12)和热解气回收装置(13)；冷凝装置A(11)内布有换热装置A(29)，冷凝装置A(11)下部设有排油口(30)，排油口(30)与热解油回收装置(12)相连通，冷凝的热解油通过排油口(30)进入热解油回收装置(12)回收；冷凝装置A(11)通过热解气出口(25)与热解气回收装置(13)相连，冷凝装置A(11)内的热解气经热解气出口(25)进入热解气回收装置(13)进行回收；
所述的烟气净化装置(10)包括冷凝装置B(14)、除尘装置(15)和脱酸装置(16)；冷凝装置B(14)内布有换热装置B(33)，冷凝装置B(14)的底部设有除灰小门(39)，冷凝装置B(14)的冷凝烟气出口(32)与除尘装置(15)的入口相连，除尘装置(15)的除尘烟气出口(36)与脱酸装置(16)的入口相连，脱酸装置(16)上设有脱酸烟气出口(37)和中性废液出口(38)，处理合格后的烟气经脱酸烟气出口(37)排入大气，被脱除的酸性气体以中性废弃液的形式经中性废弃液出口(38)排出。
2.根据权利要求1所述的外热式热解燃烧一体化装置，其特征在于，所述的加热装置(17)包括过热蒸汽入口(18)和冷水出口(19)，冷水出口(19)与冷凝装置A(11)上的冷水进口(26)相连，冷水在冷凝装置A(11)内与热解挥发产物经过间接换热后变成热水，冷凝装置A(11)设有热水出口(27)，热水出口(27)与冷凝装置B(14)的热水进口(34)相连，换热后的热水进入冷凝装置B(14)与烟气进行间接换热生成过热蒸汽，冷凝装置B(14)设有过热蒸汽出口(35)，过热蒸汽出口(35)与加热装置(17)上的过热蒸汽入口(18)相连，换热后的过热蒸汽通过管道和过热蒸汽入口(18)进入加热装置(17)提供新的高温换热工质，以此循环。
3.根据权利要求1或2所述的外热式热解燃烧一体化装置，其特征在于，所述的冷凝装置A(11)设有补水口(28)，当整个热解燃烧过程中有水损失时，外界水通过冷凝装置A(11)的补水口(28)送入冷凝装置A(11)中进行补充。
4.根据权利要求1或2所述的外热式热解燃烧一体化装置，其特征在于，所述的热解气回收装置(13)通过供气口(41)与炉排燃烧装置(7)相连，当整套工艺能量供给不足时，供气口(41)开启，热解气回收装置(13)内的部分可燃气作为补充燃料经供气口(41)送入炉排燃烧装置(7)中。
5.根据权利要求3所述的外热式热解燃烧一体化装置，其特征在于，所述的热解气回收装置(13)通过供气口(41)与炉排燃烧装置(7)相连，当整套工艺能量供给不足时，供气口(41)开启，热解气回收装置(13)内的部分可燃气作为补充燃料经供气口(41)送入炉排燃烧装置(7)中。
6.一种外热式热解燃烧一体化的方法，其特征在于，步骤如下：
Ⅰ进料阶段：低粘度有机物原料仓(2)内的低粘度有机物经螺旋进料装置(4)送入回转窑热解装置(5)；高粘度有机物原料仓(1)内的高粘度有机物经加热熔化后由推射进料装置(3)以喷射状送入回转窑热解装置(5)，防止高粘度有机物在回转窑热解装置内部发生积聚现象；
Ⅱ燃烧及热解阶段：经空气预热器(8)加热后的高温空气送入炉排炉燃烧装置(7)作为热解渣的燃烧介质，热解渣在炉排炉燃烧装置(7)中边移动边进行燃烧反应，反应生成高温烟气及灰渣，高温烟气顺着延展受热面导向流动，流动过程中高温烟气对回转窑热解装置(5)内的有机物进行间接加热，同时回转窑热解装置(5)自身不断转动保证受热均匀，有机物发生热解反应，产生热解挥发产物及热解渣，热解挥发产物中的重质焦油冷凝吸附于热解渣表面，剩余高品质热解挥发产物送入热解挥发产物回收装置(9)的冷凝装置A(11)中，热解渣经热解渣仓(6)调整出料比例后送入炉排炉燃烧装置(7)；热解挥发产物与换热装置A(29)内的冷水进行间接换热，使热解挥发产物迅速降温至50℃以下，热解挥发产物中的热解油由于冷凝液化成液滴状，经排油口进入热解油回收装置(12)，剩余的热解气经热解气出口(25)送入热解气回收装置(13)，换热装置A(29)内的水经换热后温度升高，经热水出口(27)送入换热装置B(33)热水进口(34)；延展受热面(42)的出口烟气与换热装置B(33)内的热水进行间接换热，烟气被降温至120-200℃以下后送入除尘装置(15)，除尘后的烟气经除尘烟气出口(36)进入脱酸装置(16)进行脱除酸性气体，处理合格后的烟气经脱酸烟气出口(37)排入大气，被脱除的酸性气体以中性废弃液的形式经中性废弃液出口(38)排出，换热装置B(33)内的热水经换热后生成过热蒸汽，过热蒸汽送入加热夹套(17)的过热蒸汽入口(18)，提供高温换热工质；
Ⅲ连续运行阶段：重复Ⅰ、Ⅱ步骤，实现整套装置的连续运行。
7.根据权利要求6所述的外热式热解燃烧一体化的方法，其特征在于，当整套工艺能量供给不足时，供气口(41)开启，热解气回收装置(13)内部分可燃气作为补充燃料经供气口(41)送入炉排炉燃烧装置(7)。
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