一種直接和間接加熱結(jié)合的雙床耦合熱解氣化系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種直接和間接加熱結(jié)合的雙床耦合熱解氣化系統(tǒng)，屬于熱解氣化技術(shù)領(lǐng)域。系統(tǒng)包括氧化器系統(tǒng)、熱解器系統(tǒng)、燃燒器、氧化器旋風(fēng)分離器、氧化器排料旋風(fēng)分離器、固體殘?jiān)占?、固體廢棄物進(jìn)料系統(tǒng)等。使用循環(huán)流化床氧化器、間接和直接加熱結(jié)合的移動(dòng)床熱解器實(shí)現(xiàn)雙床耦合熱解氣化；本發(fā)明通過(guò)氧化器和熱解器結(jié)構(gòu)型式的優(yōu)化設(shè)計(jì)、床料循環(huán)流動(dòng)系統(tǒng)和氣固混合水平的提高及進(jìn)料系統(tǒng)的改進(jìn)，同時(shí)生產(chǎn)合成氣和熱解氣，極大地提高了整體熱解氣化效率及熱解氣熱值，合成氣和熱解氣不含二惡英等污染物，從而有效地制備高品質(zhì)的清潔熱解氣和合成氣。
【專利說(shuō)明】
一種直接和間接加熱結(jié)合的雙床耦合熱解氣化系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種流化床和移動(dòng)床結(jié)合的熱解氣化裝置，特別涉及一種直接和間接加熱結(jié)合的雙床耦合熱解氣化系統(tǒng)，屬于熱解氣化技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展以及人口不斷增加，生活污水和工業(yè)廢水的排放量日益增多，據(jù)統(tǒng)計(jì)，2014年我國(guó)城市污水日處理量為12896萬(wàn)立方米，污水處理率達(dá)到90.2 %。2016年國(guó)家重點(diǎn)監(jiān)控污染企業(yè)名單日前發(fā)布:廢水排放企業(yè)2660家、污水處理廠3812家，其中北京污水處理廠國(guó)家重點(diǎn)監(jiān)控企業(yè)57家。污泥作為廢水處理不可避免的副產(chǎn)品，其產(chǎn)量巨大，一般來(lái)說(shuō)為污水處理量的0.05%-2wt% (質(zhì)量)。根據(jù)調(diào)研結(jié)果顯示，我國(guó)污水處理廠所產(chǎn)生的污泥，有80%沒(méi)有得到妥善處理，污泥隨意堆放及所造成的污染與在污染問(wèn)題已經(jīng)凸現(xiàn)出來(lái)，并引起了社會(huì)的關(guān)注。2014年，我國(guó)全年共產(chǎn)生市政污泥(含水率80%)約3000萬(wàn)噸。我國(guó)在成為一個(gè)水處理大國(guó)的同時(shí)，也在成為一個(gè)污泥的制造大國(guó)，污泥處理刻不容緩。如何科學(xué)地處理產(chǎn)量巨大、成分復(fù)雜的污泥，已成為環(huán)境保護(hù)界廣泛關(guān)注的課題之一。污泥熱解氣化技術(shù)符合污泥處理集中、節(jié)能、資源再利用的發(fā)展方向，而且反應(yīng)速度快、設(shè)備結(jié)構(gòu)緊湊、占地面積少，近年來(lái)發(fā)展迅速。
[0003]污泥種類很多，主要有市政污泥、河道污泥和各種工業(yè)污泥等。污泥根據(jù)其來(lái)源，有著非常大的差異，這些差異主要表現(xiàn)在其粘度、吸濕性、污染物含量和特性、含油率、含水率、有機(jī)質(zhì)和無(wú)機(jī)物比例等多方面，同時(shí)我國(guó)有豐富的農(nóng)林和垃圾等廢棄物的資源，其研發(fā)、技術(shù)推廣和普及有助于減少污染物排放和改善生態(tài)環(huán)境。熱解氣化技術(shù)是較直燃更清潔和高效的一種轉(zhuǎn)化方式，在根本上抑制了二惡英等污染物的產(chǎn)生，是固體廢棄物減量化、無(wú)害化、穩(wěn)定化和資源化的重要技術(shù)手段，有廣闊的應(yīng)用前景。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]本發(fā)明的目的一是:開(kāi)發(fā)一種直接和間接加熱結(jié)合的雙床耦合熱解氣化系統(tǒng)以同時(shí)制備熱解氣和合成氣，并提高熱解氣熱值與整體熱解氣化效率；目的二是:對(duì)固體廢棄物進(jìn)行減量化、無(wú)害化、穩(wěn)定化和資源化處理處置。
[0005]實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案是:一種直接和間接加熱結(jié)合的雙床耦合熱解氣化系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括固體廢棄物進(jìn)料系統(tǒng)(1)、熱解器系統(tǒng)(2)、氧化器系統(tǒng)(3)、氧化器旋風(fēng)分離器、氧化器排料旋風(fēng)分離器(14)、固體殘?jiān)占?16)，固體廢棄物進(jìn)料系統(tǒng)(I)、熱解器系統(tǒng)(2)、氧化器系統(tǒng)(3)依次連通連接，氧化器旋風(fēng)分離器包括氧化器一級(jí)旋風(fēng)分離器(13)、氧化器二級(jí)旋風(fēng)分離器(15);所述氧化器系統(tǒng)(3)和熱解器系統(tǒng)(2)之間通過(guò)機(jī)械閥或非機(jī)械閥或循環(huán)回料螺桿輸送器(10)連通連接，氧化器系統(tǒng)的提升管(26)的輸出端一部分和氧化器排料旋風(fēng)分離器(14)的輸入端連通連接，氧化器排料旋風(fēng)分離器(14)和固體殘?jiān)占?16)通過(guò)下料管(19)和閥門連通連接，固體殘?jiān)占?16)通過(guò)機(jī)械閥或非機(jī)械閥和氧化器系統(tǒng)(3)的提升管(26)連通連接，氧化器排料旋風(fēng)分離器(14)的氣體輸出端與燃燒器(4)連接或與熱解器系統(tǒng)(2)連接;熱解器系統(tǒng)(2)和熱解氣冷卻單元(5)連通連接;氧化器系統(tǒng)的提升管(26)的輸出端的另一部分依次與氧化器一級(jí)旋風(fēng)分離器(13)、氧化器二級(jí)旋風(fēng)分離器(15)連通連接，同時(shí)氧化器一級(jí)旋風(fēng)分離器(13)、氧化器二級(jí)旋風(fēng)分離器(15)分別與各自下面的下料管(17)和(18)連通連接，氧化器一級(jí)旋風(fēng)分離器(13)和氧化器二級(jí)旋風(fēng)分離器(15)各自的下料管(17)和(18)匯合后與熱解器系統(tǒng)(2)直接連接或通過(guò)機(jī)械閥/非機(jī)械閥連通連接;氧化器二級(jí)旋風(fēng)分離器(15)輸出端的氣體與氧化器排料旋風(fēng)分離器
(14)輸出端氣體匯合后進(jìn)入熱解器系統(tǒng)(2)或與熱解氣冷卻單元(5)的氣體共同進(jìn)入燃燒器(4);熱解氣冷卻單元(5)的氣體進(jìn)入燃燒器(4)或直接進(jìn)入氧化器系統(tǒng)(3)或和氧化器二級(jí)旋風(fēng)分離器(15)與氧化器排料旋風(fēng)分離器(14)輸出端的氣體共同進(jìn)入燃燒器(4);燃燒器(4)的煙氣一部分進(jìn)入氧化器系統(tǒng)，另一部分進(jìn)入熱解器系統(tǒng)。熱解器系統(tǒng)(2)還采用外加熱的形式。
[0006]熱解氣冷卻單元(5)不可凝熱解氣由引風(fēng)機(jī)(30)送入燃燒器(4)和空氣混合燃燒，熱解氣冷卻單元(5)不可凝熱解氣也可直接進(jìn)入氧化器系統(tǒng)(3);從二級(jí)旋風(fēng)分離器(15)來(lái)的氣體進(jìn)入燃燒器(4)或進(jìn)入熱解器系統(tǒng)(2)，燃燒器(4)煙氣和空氣混合后進(jìn)入氧化器系統(tǒng)(3)的提升管(26)底部，同時(shí)空氣單獨(dú)從提升管(26)底部進(jìn)入以調(diào)整提升管入口氣體溫度、提升管的反應(yīng)溫度并對(duì)熱熔渣有冷卻作用以利于其排出。本發(fā)明所述的一種直接和間接加熱結(jié)合的雙床耦合固體廢棄物熱解氣化系統(tǒng)，固體廢棄物進(jìn)料系統(tǒng)(I)包括依次連接的固體廢棄物輸送機(jī)(29)、螺桿輸送擠壓裝置(20)、滾輪輸送擠壓裝置(21)、水平螺桿輸送器(22)，在水平螺桿輸送器(22)對(duì)應(yīng)位置還設(shè)有水平螺桿刮料機(jī)(23)、水平螺桿刮料機(jī)
(23)的下面依次為水漿收集料斗(24)、水封槽(25);依次連接的螺桿輸送擠壓裝置(20)、滾輪輸送擠壓裝置(21)、水平螺桿輸送器(22)將固體廢棄物輸送至熱解器系統(tǒng)(2)并實(shí)現(xiàn)有效料封，螺桿輸送擠壓裝置(20)、滾輪輸送擠壓裝置(21)的擠壓功能也能對(duì)含水濕物料進(jìn)行擠壓脫水。
[0007]本發(fā)明所述的一種直接和間接加熱結(jié)合的雙床耦合固體廢棄物熱解氣化系統(tǒng)，熱解器系統(tǒng)(2)包括螺桿反應(yīng)器(6)、熱解固體產(chǎn)物收集料斗(7)、熱煙氣收集器(8)、螺桿空心軸加熱管(9)、熱煙氣排氣管(27);螺桿反應(yīng)器(6)的外面為主體殼體;熱解器系統(tǒng)(2)的螺桿反應(yīng)器(6)是空心軸，螺桿空心軸加熱管(9)位于螺桿反應(yīng)器(6)的空心軸內(nèi)，從燃燒器
(4)來(lái)的熱煙氣進(jìn)入螺桿空心軸加熱管(9);從螺桿反應(yīng)器(6)空心軸出來(lái)的熱煙氣由熱煙氣收集器(8)收集，然后經(jīng)熱煙氣排氣管(27)進(jìn)入固體廢棄物進(jìn)料系統(tǒng)(I)對(duì)滾輪進(jìn)行直接吹掃加熱或間接加熱;水平螺桿輸送器(22)和螺桿反應(yīng)器(6)連接，冷凝液和細(xì)碎顆粒物由水平螺桿刮料機(jī)(23)收集，由水漿收集料斗(24)排出，并在水封槽(25)匯集;水漿收集料斗
(24)下面連接的管道在水封槽(25)的液面以下以實(shí)現(xiàn)液封效果和對(duì)從固體廢棄物進(jìn)料系統(tǒng)(I)排出的氣體進(jìn)行水洗凈化，熱解固體產(chǎn)物收集料斗(7)位于螺桿反應(yīng)器(6)的尾部下端，熱解固體產(chǎn)物收集料斗(7)通過(guò)機(jī)械閥或非機(jī)械閥或循環(huán)回料螺桿輸送器(10)與氧化器系統(tǒng)的提升管(26)連接。
[0008]本發(fā)明所述的一種直接和間接加熱結(jié)合的雙床耦合固體廢棄物熱解氣化系統(tǒng)，氧化器系統(tǒng)(3)為循環(huán)流化床氧化器，包括提升管(26)、提升管下部的進(jìn)氣系統(tǒng)(11)、提升管底部的熔渣排出口。
[0009]熱解器系統(tǒng)(2)外面附加有外加熱裝置對(duì)熱解器系統(tǒng)(2)實(shí)施外加熱的形式，如微波加熱、電加熱、電磁感應(yīng)加熱或保溫層。在熱解器系統(tǒng)(2)主體殼體的外面附加微波設(shè)備、電加熱裝置、電磁感應(yīng)加熱裝置或保溫層。
[0010]本發(fā)明的另一目的是開(kāi)發(fā)一種熱解器的加熱，即微波加熱、電加熱、電磁感應(yīng)加熱或保溫層。及包含加熱裝置的熱解器:在熱解器系統(tǒng)(2)的外面附加微波設(shè)備、電加熱裝置、電磁感應(yīng)加熱裝置或保溫層。
[0011]上述熱解器的主體為螺桿反應(yīng)器，包括單螺桿或多螺桿反應(yīng)器。在單螺桿或多螺桿反應(yīng)器的外面附加微波設(shè)備、電加熱裝置、電磁感應(yīng)加熱裝置或保溫層。
[0012]氧化器系統(tǒng)(3)的提升管(26)、氧化器排料旋風(fēng)分離器(14)、固體殘?jiān)占?16)和機(jī)械閥或非機(jī)械閥(12)形成一個(gè)顆粒閉路循環(huán)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)物料的循環(huán)流動(dòng)以提高轉(zhuǎn)化率，同時(shí)固體殘?jiān)占?16)底部設(shè)有一個(gè)閥門或旋轉(zhuǎn)閥以將固體殘?jiān)懦觥?br>[0013]本發(fā)明所述的一種直接和間接加熱結(jié)合的雙床耦合固體廢棄物熱解氣化系統(tǒng)，熱解器系統(tǒng)(2)的螺桿反應(yīng)器(6)在微負(fù)壓下操作，其壓力由引風(fēng)機(jī)(30)來(lái)控制，冷凝的熱解液或生物油由熱解氣冷卻單元(5)排出，也可做燃燒器(4)或氧化器系統(tǒng)(3)的燃料。
[0014]本發(fā)明所述的一種直接和間接加熱結(jié)合的雙床耦合固體廢棄物熱解氣化系統(tǒng)，更優(yōu)選的方案是:熱解器系統(tǒng)(2)的熱解氣和氧化器系統(tǒng)(3)的合成氣在燃燒器(4)內(nèi)和空氣混合燃燒;熱解氣和合成氣也可在氧化器系統(tǒng)(3)內(nèi)部發(fā)生氧化或部分氧化反應(yīng);氧化器系統(tǒng)(3)底部的進(jìn)氣系統(tǒng)(11)通入空氣和循環(huán)的合成氣、熱解氣或者粉狀燃料(如回收的生物炭或生物質(zhì)粉末)混合燃燒，在氧化器系統(tǒng)(3)底部的徑向中間區(qū)域產(chǎn)生高溫使灰分熔融，熔渣冷卻后落下由氧化器系統(tǒng)(3)底部排出，熔渣除去了固體廢棄物中的重金屬而且熔渣具有再利用價(jià)值;如燃燒發(fā)生在氧化器系統(tǒng)(3)的提升管(26)里面，提升管(26)外面設(shè)有水蒸氣發(fā)生器、下面設(shè)有熔渣排出口。
[0015]本發(fā)明所述的一種直接和間接加熱結(jié)合的雙床耦合固體廢棄物熱解氣化系統(tǒng)，更優(yōu)選的方案是:進(jìn)入氧化器系統(tǒng)(3)的空氣分兩路，一路和熱煙氣混合后進(jìn)入氧化器系統(tǒng)
(3)的提升管(26)，另一路單獨(dú)從提升管(26)底部進(jìn)入以調(diào)整提升管(26)入口氣體溫度、提升管(26)的反應(yīng)溫度并對(duì)熱熔渣有冷卻作用以利于其排出。
[0016]本發(fā)明所述的一種直接和間接加熱結(jié)合的雙床耦合固體廢棄物熱解氣化系統(tǒng)，更優(yōu)選的方案是:氧化器系統(tǒng)(3)可采用氣化器模式或燃燒器模式;熱解器系統(tǒng)(2)采用微波加熱時(shí)，其螺桿采用強(qiáng)化石墨、金屬或陶瓷材質(zhì)，熱解器系統(tǒng)的主體殼體采用陶瓷或石英管材質(zhì);熱解器系統(tǒng)也可采用電加熱、電磁感應(yīng)加熱或高效保溫層。
[0017]本發(fā)明所述的一種直接和間接加熱結(jié)合的雙床耦合固體廢棄物熱解氣化系統(tǒng)，更優(yōu)選的方案是:固體廢棄物進(jìn)料系統(tǒng)(I)也可以采用閉鎖料斗系統(tǒng)，兩個(gè)閥門交替開(kāi)閉，保證反應(yīng)系統(tǒng)的密封并能實(shí)現(xiàn)連續(xù)進(jìn)料;或采用旋轉(zhuǎn)閥實(shí)現(xiàn)進(jìn)料和料封。
[0018]本發(fā)明具有積極的效果:(I)熱解氣和合成氣可以在同一裝置兩個(gè)反應(yīng)器內(nèi)同時(shí)生成，提高了熱解氣化效率。物料是在無(wú)氧或貧氧的環(huán)境下被熱解和氣化的，在穩(wěn)定操作時(shí)不會(huì)像焚燒那樣產(chǎn)生二噁英等有害物質(zhì)，且不會(huì)造成二次污染;載熱體/催化劑/載氧體/微波吸波劑、生物炭和灰分等的協(xié)同作用可以最大程度的減少焦油和污染物排放量并調(diào)整熱解產(chǎn)品分布與其組成；(2)熱解器系統(tǒng)中的螺桿反應(yīng)器采用螺桿移動(dòng)床的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，螺桿有攪拌和輸送的雙重功能，床層孔隙率比較均勻，固-固接觸好，便于加入床料(如微波吸收劑、催化劑等)，氣-固接觸也比較好，這些都有利于熱解反應(yīng)的進(jìn)行;熱解器加熱可采用微波、電磁感應(yīng)、電加熱或高效保溫層;通過(guò)調(diào)整輸入功率、螺桿轉(zhuǎn)速以及惰性氣體種類和氣速靈活地調(diào)整反應(yīng)器溫度和氣固相停留時(shí)間，便于調(diào)節(jié)熱解產(chǎn)品的分布和組成；(3)氧化器底部的進(jìn)氣系統(tǒng)可通入空氣和循環(huán)的合成氣、熱解氣或者粉狀燃料(如回收的生物炭或生物質(zhì)粉末)，在氧化器底部的徑向中間區(qū)域燃燒產(chǎn)生高溫使灰分熔融，熔渣冷卻后落下由氧化器底部排出，熔渣除去了固體廢棄物中的重金屬而且熔渣具有再利用價(jià)值;燃燒器也可設(shè)置在氧化器的外面；(4)空氣也可分兩路進(jìn)入氧化器系統(tǒng):一路和燃燒熱煙氣混合后進(jìn)入提升管，另一路單獨(dú)從提升管底部進(jìn)入以調(diào)整提升管入口氣體溫度、提升管的反應(yīng)溫度并對(duì)熱熔渣有冷卻作用以利于其排出，氧化器的燃燒段外面可設(shè)有蒸汽發(fā)生器以利用其熱量產(chǎn)生水蒸氣，同時(shí)利于熔渣的冷卻和排出。
[0019]本發(fā)明使用循環(huán)流化床氧化器、間接和直接加熱結(jié)合的移動(dòng)床熱解器實(shí)現(xiàn)雙床耦合熱解氣化;本發(fā)明通過(guò)氧化器和熱解器結(jié)構(gòu)型式的優(yōu)化設(shè)計(jì)、床料循環(huán)流動(dòng)系統(tǒng)和氣固混合水平的提高及進(jìn)料系統(tǒng)的改進(jìn)，同時(shí)生產(chǎn)合成氣和熱解氣，極大地提高了整體熱解氣化效率及熱解氣熱值，產(chǎn)品氣不含二惡英等污染物，從而有效地制備高品質(zhì)的清潔熱解氣和合成氣。
【附圖說(shuō)明】
[0020]為了使本發(fā)明的內(nèi)容更容易被清楚地理解，下面根據(jù)具體實(shí)施例并結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明，其中
[0021]圖1為本發(fā)明氧化器操作在氣化器模式并和熱解器耦合的一個(gè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]圖2為本發(fā)明氧化器操作在燃燒器模式并和熱解器耦合的一個(gè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]圖3為本發(fā)明氧化器操作在氣化器模式并和熱解器耦合的一個(gè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]其中
[0025]I固體廢棄物進(jìn)料系統(tǒng)、2熱解器系統(tǒng)、3氧化器系統(tǒng)、4燃燒器、5熱解氣冷卻單元、6螺桿反應(yīng)器、7熱解固體產(chǎn)物收集料斗、8熱煙氣收集器、9螺桿空心軸加熱管、10循環(huán)回料螺桿輸送器、11氧化器的進(jìn)氣系統(tǒng)、12固體殘?jiān)占骱脱趸髦g的非機(jī)械閥、13氧化器一級(jí)旋風(fēng)分離器、14氧化器排料旋風(fēng)分離器、15氧化器二級(jí)旋風(fēng)分離器、16固體殘?jiān)占鳌?7氧化器一級(jí)旋風(fēng)分離器下料管、18氧化器二級(jí)旋風(fēng)分離器下料管、19氧化器排料旋風(fēng)分離器的下料管、20螺桿輸送擠壓裝置、21滾輪輸送擠壓裝置、22水平螺桿輸送器、23水平螺桿刮料機(jī)、24水漿收集料斗、25水封槽、26提升管、27熱煙氣排氣管、28熱煙氣冷卻單元、29固體廢棄輸送機(jī)、30引風(fēng)機(jī)。
【具體實(shí)施方式】
[0026]下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明，但本發(fā)明并不限于以下實(shí)施例。
[0027]實(shí)施例1
[0028]見(jiàn)圖1，本系統(tǒng)包括固體廢棄物進(jìn)料系統(tǒng)1、熱解器系統(tǒng)2、氧化器系統(tǒng)3、燃燒器4、氧化器旋風(fēng)分離器、氧化器排料旋風(fēng)分離器14、固體殘?jiān)占?6，系統(tǒng)生合成氣和熱解氣，所述熱解器系統(tǒng)2和氧化器系統(tǒng)3之間通過(guò)機(jī)械閥或非機(jī)械閥或循環(huán)回料螺桿輸送器10連通連接，氧化器系統(tǒng)3的輸出端和氧化器旋風(fēng)分離器的輸入端通過(guò)管道連通連接，氧化器系統(tǒng)的提升管26的輸出端和氧化器排料旋風(fēng)分離器14的輸入端通過(guò)管道連通連接，氧化器排料旋風(fēng)分離器14和固體殘?jiān)占?6通過(guò)下料管19和閥門連通連接，固體殘?jiān)占?6通過(guò)機(jī)械閥或非機(jī)械閥12和氧化器系統(tǒng)3的提升管26連通連接，熱解器系統(tǒng)2通過(guò)熱解固體產(chǎn)物收集料斗7和管道連接連通循環(huán)回料螺桿輸送器10，循環(huán)回料螺桿輸送器10將返回物料送入氧化器系統(tǒng)3的提升管26并通過(guò)螺桿的輸送擠壓和吹送氣吹掃實(shí)現(xiàn)料封和氣封。熱解器系統(tǒng)2和熱解氣冷卻單元5連通連接，引風(fēng)機(jī)30將不可凝熱解氣送入燃燒器4和空氣混合燃燒，從氧化器系統(tǒng)3來(lái)的合成氣也進(jìn)入燃燒器4，燃燒器煙氣和空氣混合后進(jìn)入氧化器系統(tǒng)的提升管26底部，另一路空氣單獨(dú)從提升管26底部進(jìn)入氧化器系統(tǒng)3以調(diào)整提升管入口氣體溫度、提升管的反應(yīng)溫度并對(duì)熱熔渣有冷卻作用以利于其排出。
[0029]固體廢棄物進(jìn)料系統(tǒng)I包括固體廢棄輸送機(jī)29、螺桿輸送擠壓裝置20、滾輪輸送擠壓裝置21、水平螺桿輸送器22、水平螺桿刮料機(jī)23、水漿收集料斗24、水封槽25;固體廢棄物進(jìn)料系統(tǒng)I和熱解器系統(tǒng)2連通連接，螺桿輸送擠壓裝置20、滾輪輸送擠壓裝置21、水平螺桿輸送器22將固體廢棄物輸送至熱解器系統(tǒng)2并實(shí)現(xiàn)有效料封，螺桿輸送擠壓裝置20、滾輪輸送擠壓裝置21的擠壓功能也能對(duì)含水濕物料進(jìn)行擠壓脫水。
[0030]熱解器系統(tǒng)2包括雙螺桿反應(yīng)器6、熱解氣冷卻單元5、熱解固體產(chǎn)物收集料斗7、熱煙氣收集器8、螺桿空心軸加熱管9、熱煙氣排氣管27;熱解器系統(tǒng)2的螺桿反應(yīng)器6是空心軸，螺桿空心軸加熱管9深入到螺桿空心軸里面，螺桿空心軸加熱管9里面是從燃燒器4來(lái)的熱煙氣;從螺桿反應(yīng)器6空心軸出來(lái)的熱煙氣由熱煙氣收集器8收集，經(jīng)熱煙氣排氣管27進(jìn)入固體廢棄物進(jìn)料系統(tǒng)I對(duì)滾輪進(jìn)行直接吹掃加熱或間接加熱;冷凝液和細(xì)碎顆粒物由水平螺桿刮料機(jī)23收集，由水漿收集料斗24排出，并在水封槽25匯集;水漿收集料斗24下面連接的管道在水封槽25的液面以下以實(shí)現(xiàn)液封效果和對(duì)從固體廢棄物進(jìn)料系統(tǒng)排出的氣體進(jìn)行水洗凈化。
[0031]循環(huán)流化床氧化器包括提升管26、下部的進(jìn)氣系統(tǒng)11、底部的熔渣排出口；氧化器旋風(fēng)分離器包括相連接的氧化器一級(jí)旋風(fēng)分離器13、氧化器二級(jí)旋風(fēng)分離器15和氧化器排料旋風(fēng)分離器14。氧化器一級(jí)旋風(fēng)分離器13連接提升管的頂部，其底部通過(guò)下料管17和非機(jī)械閥或機(jī)械閥連接熱解器，氧化器二級(jí)旋風(fēng)分離器15的底部下料管18連接氧化器一級(jí)旋風(fēng)分離器的下料管17，氧化器排料旋風(fēng)分離器14氣固分離的氣體和從氧化器二級(jí)旋風(fēng)分離器15分離出的氣體匯合到一起后進(jìn)入燃燒器。
[0032]循環(huán)流化床氧化器系統(tǒng)的提升管26、氧化器排料旋風(fēng)分離器14、固體殘?jiān)占?6和機(jī)械閥或非機(jī)械閥12形成一個(gè)顆粒閉路循環(huán)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)物料的循環(huán)流動(dòng)以提高轉(zhuǎn)化率，同時(shí)固體殘?jiān)占?6底部設(shè)有一個(gè)閥門或旋轉(zhuǎn)閥以將固體殘?jiān)懦觯谎趸飨到y(tǒng)3的提升管26、氧化器一級(jí)旋風(fēng)分離器13、氧化器二級(jí)旋風(fēng)分離器15、熱解器系統(tǒng)2的螺桿反應(yīng)器6、熱解固體產(chǎn)物收集料斗7、循環(huán)回料螺桿輸送器10形成一個(gè)熱解器和氧化器之間的顆粒流動(dòng)循環(huán)系統(tǒng)從而將提升管26里面的熱床料從氧化器輸送到需要熱量的熱解器達(dá)到一個(gè)質(zhì)量和能量的平衡;熱解器和氧化器之間的密封通過(guò)非機(jī)械閥、機(jī)械閥或循環(huán)回料螺桿輸送器10以及吹送氣的氣封來(lái)實(shí)現(xiàn)。
[0033]熱解器系統(tǒng)2下游設(shè)有引風(fēng)機(jī)30，熱解器系統(tǒng)的螺桿反應(yīng)器6在微負(fù)壓下操作，其壓力由引風(fēng)機(jī)30來(lái)控制，熱解氣冷卻產(chǎn)生的熱解液或生物油由熱解氣冷卻單元5收集排出。氧化器系統(tǒng)3采用氣化器模式;熱解器系統(tǒng)可采用微波加熱、電加熱、電磁感應(yīng)加熱或高效保溫層。采用市政或河道污泥作為原料，污泥減量化大于80v%，熱解氣熱值大于10MJ/kg。
[0034]實(shí)施例2
[0035]見(jiàn)圖2，本實(shí)施例與實(shí)施例1的區(qū)別之處為:燃燒器設(shè)在氧化器內(nèi)部，氧化器操作在燃燒器模式，產(chǎn)品氣不是實(shí)施例1中的合成氣，而是煙氣，熱煙氣的能量回收和熱解器的直接與間接加熱系統(tǒng)同實(shí)施例1;循環(huán)流化床氧化器系統(tǒng)3底部的進(jìn)氣系統(tǒng)11通入空氣和上游循環(huán)來(lái)的熱解氣或者粉狀燃料(如回收的生物炭或生物質(zhì)粉末)發(fā)生混合燃燒，在氧化器系統(tǒng)3提升管26底部的徑向中間區(qū)域產(chǎn)生高溫使灰分熔融，熔渣冷卻后落下由氧化器底部排出，熔渣除去了固體廢棄物中的重金屬而且熔渣具有再利用價(jià)值;提升管26外面設(shè)有水蒸氣發(fā)生器、下面設(shè)有熔渣排出口；另一路空氣單獨(dú)從提升管26底部進(jìn)入氧化器以調(diào)整提升管入口氣體溫度、提升管的反應(yīng)溫度并對(duì)熱熔渣有冷卻作用以利于其排出；熱解氣冷卻單元5產(chǎn)生的熱解液或生物油作為燃料進(jìn)入氧化器系統(tǒng)3進(jìn)行燃燒;燃燒器也可設(shè)在提升管26底部的外部，燃燒器4和提升管26底部通過(guò)管道連接，且通入提升管26足夠的空氣量使氧化器里面的殘?zhí)汲浞秩紵?，即氧化器操作在燃燒器模式?br>[0036]實(shí)施例3
[0037]見(jiàn)圖3，本實(shí)施例與實(shí)施例1的區(qū)別之處為:熱解器系統(tǒng)2的雙螺桿熱解反應(yīng)器和熱解氣冷卻單元5連通連接，引風(fēng)機(jī)30將不可凝熱解氣送入燃燒器4和空氣混合燃燒，從氧化器系統(tǒng)3來(lái)的合成氣也進(jìn)入燃燒器4，燃燒器熱煙氣經(jīng)過(guò)冷卻到300-400°C后，由引風(fēng)機(jī)30輸送和空氣混合后進(jìn)入氧化器系統(tǒng)的提升管26底部；熱煙氣冷卻產(chǎn)生的水蒸氣可通入熱解器、氧化器或用于其它用途。
[0038]實(shí)施例4
[0039]本實(shí)施例與實(shí)施例1的區(qū)別之處為:進(jìn)料系統(tǒng)采用閉鎖料斗系統(tǒng)，兩個(gè)閥門交替開(kāi)閉，保證反應(yīng)系統(tǒng)的密封并能實(shí)現(xiàn)連續(xù)進(jìn)料;或采用旋轉(zhuǎn)閥系統(tǒng)和吹掃氣來(lái)實(shí)現(xiàn)進(jìn)料與料封和氣封效果;其他系統(tǒng)組成與實(shí)施例1相同。
[0040]實(shí)施例5
[0041]本實(shí)施例與實(shí)施例1的區(qū)別之處為:熱解器采用單螺桿反應(yīng)器，熱解器采用電磁感應(yīng)加熱和保溫，熱解器的殼體和螺桿是金屬的，其中熱解器殼體是鐵質(zhì)金屬或碳鋼;其他系統(tǒng)組成與實(shí)施例1相同。
[0042]實(shí)施例6
[0043]本實(shí)施例與實(shí)施例1的區(qū)別之處為:熱解器采用單螺桿反應(yīng)器，熱解器采用微波加熱和保溫，熱解器的殼體是石英或陶瓷的，螺桿是加強(qiáng)石墨或金屬的；其他系統(tǒng)組成與實(shí)施例I相同。
[0044]實(shí)施例7
[0045]本實(shí)施例與實(shí)施例1的區(qū)別之處為:熱解器采用雙螺桿反應(yīng)器，熱解器外面采用電加熱和保溫，熱解器的殼體和螺桿是金屬的;其他系統(tǒng)組成與實(shí)施例1相同。
[0046]以上所述的具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種直接和間接加熱結(jié)合的雙床耦合熱解氣化系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括固體廢棄物進(jìn)料系統(tǒng)(I)、熱解器系統(tǒng)(2)、氧化器系統(tǒng)(3)、氧化器旋風(fēng)分離器、氧化器排料旋風(fēng)分離器(14)、固體殘?jiān)占?16)，固體廢棄物進(jìn)料系統(tǒng)(I)、熱解器系統(tǒng)(2)、氧化器系統(tǒng)(3)依次連通連接，氧化器旋風(fēng)分離器包括氧化器一級(jí)旋風(fēng)分離器(13)、氧化器二級(jí)旋風(fēng)分離器(15);所述氧化器系統(tǒng)(3)和熱解器系統(tǒng)(2)之間通過(guò)機(jī)械閥或非機(jī)械閥或循環(huán)回料螺桿輸送器(10)連通連接，氧化器系統(tǒng)的提升管(26)的輸出端一部分和氧化器排料旋風(fēng)分離器(14)的輸入端連通連接，氧化器排料旋風(fēng)分離器(14)和固體殘?jiān)占?16)通過(guò)下料管(19)和閥門連通連接，固體殘?jiān)占?16)通過(guò)機(jī)械閥或非機(jī)械閥(12)和氧化器系統(tǒng)的提升管(26)連通連接，熱解器系統(tǒng)(2)和熱解氣冷卻單元(5)連通連接;氧化器系統(tǒng)的提升管(26)的輸出端的另一部分依次與氧化器一級(jí)旋風(fēng)分離器(13)、氧化器二級(jí)旋風(fēng)分離器(15)連通連接，同時(shí)氧化器一級(jí)旋風(fēng)分離器(13)、氧化器二級(jí)旋風(fēng)分離器(15)分別與各自下面的下料管連通連接，氧化器一級(jí)旋風(fēng)分離器(13)和氧化器二級(jí)旋風(fēng)分離器(15)各自的下料管匯合后與熱解器系統(tǒng)(2)直接連接或通過(guò)機(jī)械閥/非機(jī)械閥連通連接；；氧化器二級(jí)旋風(fēng)分離器(15)輸出端的氣體與氧化器排料旋風(fēng)分離器(14)輸出端氣體匯合后進(jìn)入熱解器系統(tǒng)(2)或與熱解氣冷卻單元(5)的氣體共同進(jìn)入燃燒器(4);熱解氣冷卻單元(5)的氣體進(jìn)入燃燒器(4)或直接進(jìn)入氧化器系統(tǒng)(3)或和氧化器二級(jí)旋風(fēng)分離器(15)與氧化器排料旋風(fēng)分離器(14)輸出端的氣體共同進(jìn)入燃燒器(4);燃燒器(4)的煙氣一部分進(jìn)入氧化器系統(tǒng)，另一部分進(jìn)入熱解器系統(tǒng);熱解器系統(tǒng)(2)還采用外加熱的形式。2.按照權(quán)利要求1所述的一種直接和間接加熱結(jié)合的雙床耦合熱解氣化系統(tǒng)，其特征在于，熱解氣冷卻單元(5)不可凝熱解氣由引風(fēng)機(jī)(30)送入燃燒器(4)和空氣混合燃燒，熱解氣冷卻單元(5)不可凝熱解氣或直接進(jìn)入氧化器系統(tǒng)(3);從二級(jí)旋風(fēng)分離器(15)來(lái)的氣體進(jìn)入燃燒器(4)或進(jìn)入熱解器系統(tǒng)(2)，燃燒器煙氣和空氣混合后進(jìn)入氧化器系統(tǒng)(3)的提升管(26)底部，同時(shí)空氣單獨(dú)從提升管(26)底部進(jìn)入以調(diào)整提升管入口氣體溫度、提升管的反應(yīng)溫度并對(duì)熱熔渣有冷卻作用以利于其排出。3.按照權(quán)利要求2所述的一種直接和間接加熱結(jié)合的雙床耦合熱解氣化系統(tǒng)，其特征在于，熱解器系統(tǒng)下游設(shè)有引風(fēng)機(jī)(30)，熱解器系統(tǒng)(2)的螺桿反應(yīng)器(6)在微負(fù)壓下操作，其壓力由引風(fēng)機(jī)(30)來(lái)控制，熱解氣冷卻產(chǎn)生的熱解液或生物油由熱解氣冷卻單元(5)排出。4.按照權(quán)利要求1所述的一種直接和間接加熱結(jié)合的雙床耦合熱解氣化系統(tǒng)，其特征在于，固體廢棄物進(jìn)料系統(tǒng)(I)包括依次連接的固體廢棄物輸送機(jī)(29)、螺桿輸送擠壓裝置(20)、滾輪輸送擠壓裝置(21)、水平螺桿輸送器(22)，在水平螺桿輸送器(22)對(duì)應(yīng)位置還設(shè)有水平螺桿刮料機(jī)(23)，水平螺桿刮料機(jī)(23)的下面依次為水漿收集料斗(24)、水封槽(25);依次連接的螺桿輸送擠壓裝置(20)、滾輪輸送擠壓裝置(21)、水平螺桿輸送器(22)將固體廢棄物輸送至熱解器系統(tǒng)(2)并實(shí)現(xiàn)有效料封。5.按照權(quán)利要求1所述的一種直接和間接加熱結(jié)合的雙床耦合熱解氣化系統(tǒng)，其特征在于，熱解器系統(tǒng)(2)包括螺桿反應(yīng)器(6)、熱解固體產(chǎn)物收集料斗(7)、熱煙氣收集器(8)、螺桿空心軸加熱管(9)、熱煙氣排氣管(27);螺桿反應(yīng)器(6)的外面為其主體殼體;熱解器系統(tǒng)的螺桿反應(yīng)器(6)是空心軸，螺桿空心軸加熱管(9)位于螺桿反應(yīng)器(6)的空心軸內(nèi)，從燃燒器(4)來(lái)的熱煙氣進(jìn)入螺桿空心軸加熱管(9)；從螺桿反應(yīng)器空心軸出來(lái)的熱煙氣由熱煙氣收集器(8)收集，然后經(jīng)熱煙氣排氣管(27)進(jìn)入固體廢棄物進(jìn)料系統(tǒng)(I)對(duì)滾輪進(jìn)行直接吹掃加熱或間接加熱，熱解固體產(chǎn)物收集料斗(7)位于螺桿反應(yīng)器(6)的尾部下端，熱解固體產(chǎn)物收集料斗(7)通過(guò)機(jī)械閥或非機(jī)械閥或循環(huán)回料螺桿輸送器(10)與氧化器系統(tǒng)的提升管(26)連接;在熱解器系統(tǒng)(2)主體殼體的外面附加微波設(shè)備、電加熱裝置、電磁感應(yīng)加熱裝置或保溫層。6.按照權(quán)利要求1所述的一種直接和間接加熱結(jié)合的雙床耦合熱解氣化系統(tǒng)，其特征在于，氧化器系統(tǒng)(3)為循環(huán)流化床氧化器，包括提升管(26)、提升管下部的進(jìn)氣系統(tǒng)(11)、提升管底部的熔渣排出口。7.按照權(quán)利要求1所述的一種直接和間接加熱結(jié)合的雙床耦合熱解氣化系統(tǒng)，其特征在于，氧化器一級(jí)旋風(fēng)分離器(13)連接提升管(26)的頂部，氧化器一級(jí)旋風(fēng)分離器(13)底部下料管(17)和熱解器系統(tǒng)(2)直接連接或非機(jī)械閥連接或機(jī)械閥連接，氧化器二級(jí)旋風(fēng)分離器(15)的底部下料管(18)連接氧化器一級(jí)旋風(fēng)分離器(13)的下料管(17)。8.按照權(quán)利要求1所述的一種直接和間接加熱結(jié)合的雙床耦合熱解氣化系統(tǒng)，其特征在于，氧化器排料旋風(fēng)分離器(14)的氣體輸出端與燃燒器(4)連接或與熱解器系統(tǒng)(2)連接。9.一種對(duì)熱解器進(jìn)行加熱的應(yīng)用，其特征在于，即對(duì)熱解器采用微波加熱、電加熱、電磁感應(yīng)加熱或保溫層;在熱解器的外面附加微波設(shè)備、電加熱裝置、電磁感應(yīng)加熱裝置或保溫層。10.按照權(quán)利要求9所述的一種對(duì)熱解器進(jìn)行加熱的應(yīng)用，其特征在于，熱解器的主體為螺桿反應(yīng)器，包括單螺桿或多螺桿反應(yīng)器。
【文檔編號(hào)】C10B51/00GK105885951SQ201610341937
【公開(kāi)日】2016年8月24日
【申請(qǐng)日】2016年5月20日
【發(fā)明人】代建軍, 李晶
【申請(qǐng)人】北京化工大學(xué)