一種固體廢棄物三床聯(lián)用熱解氣化和焦油裂解一體化系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種固體廢棄物三床聯(lián)用熱解氣化和焦油裂解一體化系統(tǒng)，屬于固體廢棄物處理技術(shù)領(lǐng)域。包括固體廢棄物進(jìn)料系統(tǒng)、熱解器、氧化器系統(tǒng)、氧化器旋風(fēng)分離器和旋風(fēng)反應(yīng)器。本發(fā)明使用氣提管和沉降管相結(jié)合的循環(huán)流化床氧化器、鼓泡或湍動(dòng)流化床熱解器、旋風(fēng)反應(yīng)器實(shí)現(xiàn)床料在三床之間的循環(huán)流動(dòng)，利用旋風(fēng)反應(yīng)器實(shí)現(xiàn)熱床料和熱解氣的充分混合從而極大地促進(jìn)了焦油裂解和氣體凈化；且通過氧化器和熱解器結(jié)構(gòu)的優(yōu)化、不同床料混合使用、床料循環(huán)流動(dòng)系統(tǒng)和氣固混合水平的提高以及進(jìn)料系統(tǒng)的改進(jìn)，極大地提高了整體熱解氣化效率和產(chǎn)品氣熱值、減少了產(chǎn)品氣焦油含量，制備出高品質(zhì)的清潔熱解氣/合成氣。
【專利說明】
一種固體廢棄物三床聯(lián)用熱解氣化和焦油裂解一體化系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及固體廢棄物處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及固體廢棄物三床聯(lián)用熱解氣化和焦油裂解一體化系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著社會(huì)的進(jìn)步與經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人類對(duì)能源的需求日益增加，傳統(tǒng)的化石能源由于其不可再生性，面臨著枯竭的問題。生物質(zhì)能，作為可再生的、潛在可持續(xù)的、相對(duì)環(huán)境友好的清潔能源，近些年來受到國(guó)內(nèi)外的重視，是僅次于煤、石油和天然氣處于能源消費(fèi)總量第四位的能源。我國(guó)生物質(zhì)資源儲(chǔ)量豐富，但有效利用率還很低。每年產(chǎn)生的生物質(zhì)總量有50多億噸，其中農(nóng)作物秸桿等廢棄物有7億多噸，除去還田作飼料等還剩3億多噸的量沒有得到有效利用;林業(yè)廢棄物也有1.5-2億噸；而且我國(guó)也有巨大的生活垃圾、市政和河道污泥等生物質(zhì)資源以及各種工業(yè)廢棄物。如何有效地利用固體廢棄物資源，使其轉(zhuǎn)化為清潔能源已經(jīng)成為我國(guó)迫切需要解決的問題。熱解氣化是處理和利用固體廢棄物的非常重要的方式，可以將固體廢棄物轉(zhuǎn)化為高品位熱解氣或合成氣以替代化石燃料用于電力生產(chǎn)、工業(yè)鍋爐窯爐、城鄉(xiāng)生活燃料等方面或用于合成各種燃料和化學(xué)品以及制氫等，不僅可以減少對(duì)化石能源的依賴、改善我國(guó)能源結(jié)構(gòu)、緩解能源供給矛盾、保障國(guó)家能源安全，而且能夠減少污染物及溫室氣體的排放。目前熱解和氣化的主要問題是產(chǎn)品氣熱值低、焦油含量高，妨礙了進(jìn)一步的商業(yè)化推廣和應(yīng)用。國(guó)外的雙流化床氣化爐和化學(xué)循環(huán)燃燒/氣化技術(shù)近年來發(fā)展迅速，借鑒于國(guó)內(nèi)外先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，本項(xiàng)目在流化床的基礎(chǔ)上，使用生物炭、泥炭、灰分、工業(yè)廢物鐵銹(Fe2O3)或電廠脫硫石膏(CaSO4)等經(jīng)濟(jì)性好的物料或廢物為床料，改善床料的循環(huán)模式以最大程度地降低焦油含量，有效減少污染物排放和調(diào)整產(chǎn)品氣的組成，發(fā)展一種適合我國(guó)固體廢棄物的新型高效固體廢棄物三床聯(lián)用熱解氣化和焦油裂解一體化系統(tǒng)。三床熱解和氣化技術(shù)實(shí)現(xiàn)了氮?dú)夂彤a(chǎn)品氣(熱解氣或合成氣)的自然分離，產(chǎn)品氣熱值高，是將低品位的固體廢棄物轉(zhuǎn)化為高品位合成氣、熱解氣、氫氣以及生物天然氣和液體燃料的有效途徑，而且原料適應(yīng)性強(qiáng)、反應(yīng)速度快、強(qiáng)度大，適合工業(yè)化應(yīng)用和推廣，具有非常廣闊的發(fā)展前景。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是提供一種提高產(chǎn)品氣熱值與整體熱解氣化效率以及進(jìn)一步減少產(chǎn)品氣中焦油與污染物的含量的固體廢棄物三床聯(lián)用熱解氣化和焦油裂解一體化系統(tǒng)。
[0004]實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案是:本發(fā)明一種固體廢棄物三床聯(lián)用熱解氣化和焦油裂解一體化系統(tǒng)，包括固體廢棄物進(jìn)料系統(tǒng)(I)、熱解器(2)、氧化器系統(tǒng)(3)、氧化器旋風(fēng)分離器和旋風(fēng)反應(yīng)器;氧化器旋風(fēng)分離器包括氧化器一級(jí)旋風(fēng)分離器(7)和氧化器二級(jí)旋風(fēng)分離器(8)，旋風(fēng)反應(yīng)器包括一級(jí)旋風(fēng)分反應(yīng)器(10)和二級(jí)旋風(fēng)分反應(yīng)器(11);固體廢棄物進(jìn)料系統(tǒng)(I)與熱解器(2)連接，熱解器(2)的輸出口通過非機(jī)械閥管道或機(jī)械閥或螺桿系統(tǒng)與氧化器系統(tǒng)(3)連接;氧化器系統(tǒng)(3)上部的氣體輸出端一部分與氧化器一級(jí)旋風(fēng)分離器(7)的輸入端連接，氧化器一級(jí)旋風(fēng)分離器(7)底部輸出端的一部分與一級(jí)旋風(fēng)分反應(yīng)器
(10)的輸入端連接，一級(jí)旋風(fēng)分反應(yīng)器(10)的下部輸出端與熱解器(2)連通連接，同時(shí)，一級(jí)旋風(fēng)反應(yīng)器(10)的氣體進(jìn)口與熱解器(2)連通;氧化器系統(tǒng)(3)上部的氣體輸出端的另一部分與氧化氣排料旋風(fēng)分離器(9)的輸入端連接，氧化氣排料旋風(fēng)分離器(9)下部的固體輸出端與殘?jiān)占?16)連接，殘?jiān)占?16)的底部安裝有排渣閥，同時(shí)殘?jiān)占?16)設(shè)有回料管和機(jī)械閥或螺桿系統(tǒng)或非機(jī)械閥與氧化器系統(tǒng)(3)連接;氧化器系統(tǒng)(3)還設(shè)有氧化器下料管(6)與熱解器(2)連接;氧化器一級(jí)旋風(fēng)分離器(7)底部輸出端的另一部分通過氧化器一級(jí)旋風(fēng)分離器(7)的下料管(14)與氧化器下料管(6)連通連接，氧化器一級(jí)旋風(fēng)分離器(7)的下料管(14)和氧化器下料管(6)匯合后和熱解器(2)連通連接;氧化器一級(jí)旋風(fēng)分離器(7)頂部輸出端與氧化器二級(jí)旋風(fēng)分離器(8)的輸入端連接，氧化器二級(jí)旋風(fēng)分離器(8)下部輸出端與二級(jí)旋風(fēng)分反應(yīng)器(11)的輸入端連接，二級(jí)旋風(fēng)分反應(yīng)器(11)下部的輸出端與固體廢棄物進(jìn)料系統(tǒng)(I)連接;一級(jí)旋風(fēng)分反應(yīng)器(10)的上部輸出端與二級(jí)旋風(fēng)分反應(yīng)器(I I)連接。
[0005]熱解器的加熱或保溫方式為微波加熱、電磁感應(yīng)加熱、電加熱或施加保溫層，熱解器的外面設(shè)有微波加熱裝置、電磁感應(yīng)加熱裝置、電加熱裝置或施加保溫層。
[0006]更進(jìn)一步的優(yōu)化方案是所述的一種固體廢棄物三床聯(lián)用熱解氣化和焦油裂解一體化系統(tǒng)，所述氧化器系統(tǒng)(3)采用循環(huán)流化床的結(jié)構(gòu)型式，包括提升管(4)、位于提升管
(4)底部的進(jìn)氣系統(tǒng)(18)、熔渣排出口(19)，進(jìn)一步還包括沉降管(5)，沉降管(5)直徑大于提升管(4)直徑，且沉降管(5)套住提升管上部出口，沉降管(5)和提升管(4)不同軸非對(duì)稱即中心軸平行且有間距，沉降管(5)下端設(shè)有顆粒輸出口通過氧化器下料管(6)與熱解器
(2)連接;若氧化器系統(tǒng)(3)不含有沉降管，則顆粒輸出口直接設(shè)在提升管(4)上，顆粒輸出口和氧化器下料管(6)連接，氧化器下料管(6)和熱解器(2)連接;提升管(4)和沉降(5)管直徑不同，并且設(shè)置為非對(duì)稱布置，即提升管(4)偏向設(shè)置在沉降管(5)的一側(cè)，所述沉降管
(5)的顆粒輸出口通過氧化器下料管(6)與熱解器(2)的輸入口連接。氧化器系統(tǒng)(3)采用提升管(4)和沉降管(5)相結(jié)合的循環(huán)流化床結(jié)構(gòu)形式，提升管(4)和沉降管(5)采用非對(duì)稱布置從而使較大的床料顆粒堆積在沉降管(5)下面的一側(cè)，有利于對(duì)大顆粒出料管和下料管
(6)實(shí)現(xiàn)有效的料封，這些大顆粒直接被輸送到熱解器(2)，避免了在旋風(fēng)分離器和中的磨損。
(0007)更進(jìn)一步的優(yōu)化方案是所述的一種固體廢棄物三床聯(lián)用熱解氣化和焦油裂解一體化系統(tǒng)，熱解器(2)采用流化床熱解器，所述流化床熱解器的物料進(jìn)料端為水平的螺桿進(jìn)料器，熱解器(2)的主體可以是鼓泡或湍動(dòng)流化床反應(yīng)器或?yàn)榈装寰哂衅露鹊牧骰卜磻?yīng)器，流化床反應(yīng)器底板上具有孔，所述流化床熱解器的加熱或保溫方式可為微波加熱、電磁感應(yīng)加熱、電加熱或施加高效保溫層。
(0008)熱解器(2)的床料中除了包括生物炭和灰分外，進(jìn)一步床料還包括載熱體、催化劑、載氧體等中的一種或幾種。
(0009)更進(jìn)一步的優(yōu)化方案是所述的一種固體廢棄物三床聯(lián)用熱解氣化和焦油裂解一體化系統(tǒng)，所述一級(jí)旋風(fēng)分反應(yīng)器(10)設(shè)置在熱解器(2)的內(nèi)部或外部，當(dāng)一級(jí)旋風(fēng)反應(yīng)器
(10)設(shè)置在熱解器(2)外部時(shí)，一級(jí)旋風(fēng)反應(yīng)器(10)的輸出端與熱解器(2)連通連接。一級(jí)旋風(fēng)反應(yīng)器(10)置于流化床熱解器里面時(shí)可以提高傳熱效率。
[0010]更進(jìn)一步的優(yōu)化方案是所述的一種固體廢棄物三床聯(lián)用熱解氣化和焦油裂解一體化系統(tǒng)，固體廢棄物進(jìn)料系統(tǒng)(I)包括螺桿進(jìn)料器，固體廢棄物進(jìn)料系統(tǒng)(I)采用旋轉(zhuǎn)閥密封、雙閥閉鎖料斗密封、螺桿輸送擠壓密封、氣封等一種或多種密封方式的有機(jī)結(jié)合實(shí)現(xiàn)物料進(jìn)料系統(tǒng)和反應(yīng)器的有效隔離和密封。
[0011]本發(fā)明是一種固體廢棄物三床聯(lián)用熱解氣化和焦油裂解一體化系統(tǒng)，三床相互作用可以實(shí)現(xiàn)氧化、部分氧化、氣化和熱解、焦油裂解等過程制備高品質(zhì)產(chǎn)品氣。本發(fā)明使用熱解器、氧化器、旋風(fēng)反應(yīng)器實(shí)現(xiàn)三床聯(lián)用的熱解、氣化和焦油裂解;旋風(fēng)反應(yīng)器實(shí)現(xiàn)熱床料和熱解氣的劇烈混合以充分裂解重整焦油、脫除污染物。
[0012]固體廢棄物進(jìn)料系統(tǒng)(I)(尤其螺桿進(jìn)料器)將固體廢棄物和床料混合物輸送到熱解器(2)，熱解器(2)主體是流化床，流化介質(zhì)是水蒸氣或其它氣體。熱解固體產(chǎn)物通過機(jī)械閥或非機(jī)械閥管道(如循環(huán)回料管(15))和吹送氣進(jìn)入氧化器系統(tǒng)(3)。氧化器(3)的沉降管
(5)下端的氧化器下料管(6)可將較大顆粒的床料通過非機(jī)械閥和氣封氣送氣吹掃直接輸送到熱解器(2)。氧化器系統(tǒng)(3)底部的進(jìn)氣系統(tǒng)(18)通入空氣和合成氣、熱解氣或者粉狀燃料(如生物炭或生物質(zhì)粉狀顆粒)，混合燃燒產(chǎn)生高溫區(qū)域使灰分熔融，熔渣冷卻后落下由氧化器系統(tǒng)(3)底部的熔渣排出口(19)排出；從二級(jí)旋風(fēng)反應(yīng)器(11)出來的熱解氣可去下游或返回到氧化器系統(tǒng)(3)的進(jìn)氣系統(tǒng)(18)作燃料用。氧化器排料旋風(fēng)分離器(9)氣固分離后氣體和氧化器二級(jí)旋風(fēng)分離器(8)出來的氣體混合，固體流入殘?jiān)占?16)，殘?jiān)占?16)里面一部分物料通過機(jī)械閥或螺桿系統(tǒng)或非機(jī)械閥和吹掃氣進(jìn)入氧化器系統(tǒng)(3)以延長(zhǎng)部分物料的停留時(shí)間和提高碳轉(zhuǎn)化率;其它殘?jiān)?jīng)過一個(gè)旋轉(zhuǎn)閥排出。
[0013]所述氧化器一級(jí)旋風(fēng)分離器(7)的輸出端通過非機(jī)械閥連接一級(jí)旋風(fēng)反應(yīng)器
(10)，所述氧化器二級(jí)旋風(fēng)分離器(8)的輸出端通過非機(jī)械閥連接二級(jí)旋風(fēng)反應(yīng)器(11)后，再與二級(jí)旋風(fēng)反應(yīng)器的下料管(17)的輸入端連接，二級(jí)旋風(fēng)反應(yīng)器的下料管(17)和固體廢棄物進(jìn)料系統(tǒng)(I)的螺桿進(jìn)料器直接連通連接或通過閥門連通，下料管(17)里面的熱床料對(duì)螺桿進(jìn)料器里面的物料有預(yù)干燥的作用，從而提高了整體熱解氣化效率。。所述氧化器二級(jí)旋風(fēng)分離器(8)的輸出端也可和熱解器(2)直接連接。
[0014]氧化器系統(tǒng)(3)里面有燃燒、部分氧化、氣化等反應(yīng)發(fā)生，可以是燃燒器，其產(chǎn)物是煙氣，也可以是氣化器，產(chǎn)品氣是合成氣；當(dāng)氧化器系統(tǒng)(3)是氣化器時(shí)，氧化器系統(tǒng)(3)的合成氣和熱解器(2)的熱解氣可以返回到氧化器系統(tǒng)(3)入口處的氧化器進(jìn)氣系統(tǒng)(18)和空氣混合燃燒;熱解器(2)可以是無氧熱解器，產(chǎn)品氣是熱解氣，如通入一些空氣、氧氣或加入一些載氧體到熱解器，其產(chǎn)品氣也可以是合成氣。
[0015]氧化器系統(tǒng)(3)底部通入空氣和燃?xì)饣蚍勰罟腆w燃料，發(fā)生燃燒和部分氧化反應(yīng)產(chǎn)生高溫;高溫氣體在氧化器系統(tǒng)(3)底部徑向中間的位置進(jìn)入，熔渣由其下面的熔渣排出口(19)排出，空氣和燃料加入系統(tǒng)通過管道和氧化器系統(tǒng)(3)連接。
[0016]本發(fā)明采用壓力傳感器和控制閥，通過控制氧化器出口氣體或氧化器入口空氣流量和壓力及空氣燃料比來調(diào)整氧化器和熱解器的壓力使之均衡，有效確保兩個(gè)反應(yīng)器之間物料循環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定操作。
[0017]熱解器(2)的主體為流化床反應(yīng)器或?yàn)榈装寰哂衅露鹊姆磻?yīng)器，流化床反應(yīng)器底板上具有孔;熱解器的加熱或保溫方式為微波加熱、電磁感應(yīng)加熱、電加熱或施加保溫層，熱解器的外面設(shè)有微波加熱裝置、電磁感應(yīng)加熱裝置、電加熱裝置或施加保溫層。
[0018]本發(fā)明具有積極的效果:(1)本發(fā)明是固體廢棄物三床聯(lián)用熱解氣化和焦油裂解一體化系統(tǒng)，不僅提高了熱解氣化效率，而且減少了焦油和污染物排放，產(chǎn)品氣不含二惡英等污染物，載熱體、催化劑和生物炭等的協(xié)同作用以最大程度的減少焦油和污染物排放含量。
[0019](2)熱解器采用鼓泡或湍動(dòng)流化床結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，采用螺桿輸送、重力輸送和流化相結(jié)合的顆粒流動(dòng)模式，增加了熱解系統(tǒng)穩(wěn)定性和操作的靈活性，提高了對(duì)灰分熔融粘結(jié)的適應(yīng)性。熱解器的產(chǎn)品氣是熱解氣，如通入一些空氣、氧氣或加入一些載氧體到熱解器，其產(chǎn)品氣可以是合成氣。
[0020](3)從氧化器系統(tǒng)來的熱床料一處加入到旋風(fēng)反應(yīng)器，一處加入到熱解器床層，旋風(fēng)反應(yīng)器的一部分熱料加入到進(jìn)料系統(tǒng)的螺桿進(jìn)料器，有利于預(yù)干燥物料，也利于熱解器床層溫度的均勻分布和提高熱解氣化效率，而且熱床料在旋風(fēng)反應(yīng)器內(nèi)和含有焦油的熱解氣充分混合從而最大程度地減少了熱解氣焦油含量和污染物排放，提高了熱解氣化效率。旋風(fēng)反應(yīng)器可置于熱解器里面以提高傳熱效率。
[0021](4)其中氧化器系統(tǒng)可采用直徑一致的單管反應(yīng)器，也可采用直徑不一致的提升管和沉降管相結(jié)合的流化床結(jié)構(gòu)形式，流化床提升管和沉降管采用非對(duì)稱布置從而使較大的床料顆粒堆積在沉降管下面的一側(cè)，有利于對(duì)大顆粒出料管和下料管實(shí)現(xiàn)有效的料封，這些大顆粒直接被輸送到熱解器，避免了在旋風(fēng)分離器中的磨損。
[0022](5)氧化器系統(tǒng)底部的進(jìn)氣系統(tǒng)通入空氣和合成氣、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，熔渣具有再利用價(jià)值。循環(huán)流化床氧化器系統(tǒng)底部通入的空氣分兩路，一路用于燃燒，一路用于熔渣冷卻。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。氧化器里面的有完全氧化(燃燒)、部分氧化、氣化和熱解反應(yīng)發(fā)生，其氣體產(chǎn)物是可以是煙氣，也可以是合成氣。
【附圖說明】
[0023]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)的說明，其中
[0024]圖1為本發(fā)明包含沉降管且一級(jí)旋風(fēng)反應(yīng)器位于熱解器內(nèi)部的一體化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖2是本發(fā)明包含沉降管且一級(jí)旋風(fēng)反應(yīng)器位于熱解器外部的一體化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖3本發(fā)明不包含沉降管且一級(jí)旋風(fēng)反應(yīng)器位于熱解器內(nèi)部的一體化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0027]附圖標(biāo)記:1、固體廢棄物進(jìn)料系統(tǒng)，2、熱解器，3、氧化器系統(tǒng)，4、提升管，5、沉降管，6、氧化器下料管，7、氧化器一級(jí)旋風(fēng)分離器，8、氧化器二級(jí)旋風(fēng)分離器，9、氧化器排料旋風(fēng)分離器，10、一級(jí)旋風(fēng)反應(yīng)器，U、二級(jí)旋風(fēng)反應(yīng)器，12、氧化器一級(jí)旋風(fēng)分離器下端非機(jī)械閥，13、一級(jí)旋風(fēng)反應(yīng)器下料管，14、氧化器一級(jí)旋風(fēng)分離器下料管，15、循環(huán)回料管，16、殘?jiān)占蓿?7、二級(jí)旋風(fēng)反應(yīng)器下料管，18、氧化器進(jìn)氣系統(tǒng)，19、熔渣排出口。
【具體實(shí)施方式】
[0028]下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明，但本發(fā)明并不限于以下實(shí)施例。
[0029]實(shí)施例1
[0030]見圖1所示，本發(fā)明是一種固體廢棄物三床聯(lián)用熱解氣化和焦油裂解一體化系統(tǒng)，具有固體廢棄物進(jìn)料系統(tǒng)1、熱解器2、氧化器系統(tǒng)3、氧化器旋風(fēng)分離器和旋風(fēng)反應(yīng)器，其中固體廢棄物進(jìn)料系統(tǒng)I與熱解器2連通連接;熱解器2的底部輸出口通過機(jī)械閥或螺桿輸送系統(tǒng)或非機(jī)械閥管道(如循環(huán)回料管15)與氧化器系統(tǒng)3連接;氧化器系統(tǒng)3的輸出端與氧化器旋風(fēng)分離器的輸入端連接，氧化器旋風(fēng)分離器的輸出端通過非機(jī)械閥與旋風(fēng)反應(yīng)器的輸入端連接，旋風(fēng)反應(yīng)器10與熱解器2連通連接。
[0031]氧化器系統(tǒng)3是循環(huán)流化床燃燒器，產(chǎn)品氣是煙氣；熱解器2是采用鼓泡或湍動(dòng)流化床反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，產(chǎn)品氣是熱解氣;旋風(fēng)反應(yīng)器出來的產(chǎn)品氣是合成氣。氧化器系統(tǒng)3底通入空氣和燃?xì)饣蚍勰罟腆w燃料，發(fā)生燃燒和部分氧化反應(yīng)產(chǎn)生高溫;高溫氣體在氧化器系統(tǒng)3底部徑中間的位置進(jìn)入，熔渣由其下面的熔渣排出口 19排出，空氣和燃料加入系統(tǒng)通過管道和循環(huán)流化床氧化器系統(tǒng)3連接。
[0032]其中氧化器旋風(fēng)分離器包括一級(jí)旋風(fēng)分離器7、二級(jí)旋風(fēng)分離器8和氧化器排料旋風(fēng)分離器9，所述旋風(fēng)反應(yīng)器包括一級(jí)旋風(fēng)反應(yīng)器10和二級(jí)旋風(fēng)反應(yīng)器11，所述氧化器一級(jí)旋風(fēng)分離器7的輸出端通過非機(jī)械閥連接一級(jí)旋風(fēng)反應(yīng)器10，所述氧化器二級(jí)旋風(fēng)分離器8的輸出端通過非機(jī)械閥連接二級(jí)旋風(fēng)反應(yīng)器11后，再與二級(jí)旋風(fēng)反應(yīng)器的下料管17的輸入端連接，下料管17和固體廢棄物進(jìn)料系統(tǒng)I的螺桿進(jìn)料器直接連通連接或通過閥門連通，氧化器一級(jí)旋風(fēng)分離器7的下料管14與氧化器下料管6連通連接，下料管14和6匯合后和熱解器連通連接。氧化器一級(jí)旋風(fēng)分離器7出來的氣體進(jìn)入二級(jí)旋風(fēng)分離器8，氧化器排料旋風(fēng)分離器9氣固分離后，氣體和氧化器二級(jí)旋風(fēng)分離器8出來的氣體混合，固體進(jìn)入殘?jiān)占?6，殘?jiān)占?6里面一部分物料通過機(jī)械閥或螺桿系統(tǒng)或非機(jī)械閥和吹掃氣進(jìn)入循環(huán)流化床氧化器系統(tǒng)3以延長(zhǎng)部分物料的停留時(shí)間和提高碳轉(zhuǎn)化率;其它物料經(jīng)過一個(gè)旋轉(zhuǎn)閥排出。所述氧化器二級(jí)旋風(fēng)分離器8的輸出端也可和流化床熱解器2直接連接。
[0033]氧化器系統(tǒng)3包括提升管4、沉降管5、位于其底部的進(jìn)氣系統(tǒng)18、熔渣排出口19和設(shè)置在循環(huán)流化床氧化器系統(tǒng)3管壁外的蒸汽發(fā)生器。提升管4和沉降管5直徑不同，并且徑向?yàn)榉菍?duì)稱布置，提升管4偏向設(shè)置在沉降管5的一側(cè)，沉降管5的下料管6通過非機(jī)械閥與流化床熱解器2的輸入口連接，較大的床料顆粒通過下料管6進(jìn)入流化床熱解器2。
[0034]其工作過程為:氧化器系統(tǒng)3的進(jìn)氣系統(tǒng)18通入的空氣和下游循環(huán)來的熱解氣(或粉末狀固體燃料)與流化床熱解器2傳送過來的殘?zhí)及l(fā)生完全氧化反應(yīng)(燃燒)，燃燒產(chǎn)生的高溫使灰分融化形成熔渣由底部排出；氧化產(chǎn)生的氣體主要是高溫的C02、H20和N2。此煙氣可用于產(chǎn)生蒸汽，部分蒸汽返回?zé)峤馄?和循環(huán)流化床氧化器系統(tǒng)3作為流化介質(zhì)。
[0035]氧化器系統(tǒng)3采用提升管4和沉降管5相結(jié)合的流化床結(jié)構(gòu)形式，提升管4和沉降管5采用非對(duì)稱布置從而使較大的床料顆粒堆積在沉降管5下面的一側(cè)，有利于對(duì)大顆粒出料管和氧化器下料管6實(shí)現(xiàn)有效的料封，這些大顆粒通過非機(jī)械閥和吹送氣直接被輸送到流化床熱解器2中，避免了在氧化器一級(jí)旋風(fēng)分離器7和二級(jí)旋風(fēng)分離器8中的磨損。循環(huán)流化床氧化器系統(tǒng)3來的熱床料經(jīng)過氧化器一級(jí)旋風(fēng)分離器7和氧化器二級(jí)旋風(fēng)分離器8的氣固分離后進(jìn)入一級(jí)旋風(fēng)反應(yīng)器10和二級(jí)旋風(fēng)反應(yīng)器11內(nèi)，熱床料和含有焦油的熱解氣充分混合從而最大程度的減少了熱解氣焦油含量和污染物排放，也提高了系統(tǒng)熱解氣化效率。從一級(jí)旋風(fēng)反應(yīng)器10和二級(jí)旋風(fēng)反應(yīng)器11分離出來的熱床料分別進(jìn)入流化床熱解器2和固體廢棄物進(jìn)料系統(tǒng)I的螺桿進(jìn)料器，二級(jí)旋風(fēng)反應(yīng)器11分離出來的熱床料進(jìn)入螺桿進(jìn)料器，對(duì)螺桿進(jìn)料器里面的物料起到預(yù)干燥的作用，從而提高了整體的熱解氣化效率。一級(jí)旋風(fēng)反應(yīng)器10置于流化床熱解器2里面以提高傳熱效率，一級(jí)旋風(fēng)反應(yīng)器10分離出的固體床料經(jīng)過下料管13和一個(gè)料封機(jī)構(gòu)進(jìn)入流化床熱解器2里面;一級(jí)旋風(fēng)反應(yīng)器10氣固分離后的熱解氣進(jìn)入二級(jí)旋風(fēng)反應(yīng)器11，二級(jí)旋風(fēng)反應(yīng)器11氣固分離后的熱解氣進(jìn)入下游的氣體冷卻和凈化系統(tǒng)。
[0036]固體廢棄物由進(jìn)料系統(tǒng)進(jìn)入流化床熱解器2，進(jìn)料系統(tǒng)采用螺桿輸送擠壓、星型閥或閉鎖料斗、氣封結(jié)合的密封方式。鼓泡或湍動(dòng)流化床熱解器2采用螺桿輸送、重力作用和流化(底板有孔)相結(jié)合的顆粒流動(dòng)模式，增加了熱解系統(tǒng)穩(wěn)定性和操作的靈活性，提高了對(duì)灰分熔融粘結(jié)的適應(yīng)性。通過熱解反應(yīng)器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的改善和床料循環(huán)系統(tǒng)的改進(jìn)，床料中的生物炭、灰分和催化劑可以將大部分焦油裂解，從而大幅度降低熱解氣中焦油含量。流化床熱解器2產(chǎn)生的生物炭和其它床料溢流至循環(huán)流化床氧化器系統(tǒng)3。其中流化床熱解器2用微波加熱、電磁感應(yīng)加熱、電加熱或設(shè)置高效保溫層的方式提高或維持熱解溫度，從而改善熱解產(chǎn)品分布和組成。
[0037]除了生物炭和灰分外，進(jìn)一步床料還包括載熱體、催化劑和載氧體等，這些床料協(xié)同作用可以以最大程度的減少焦油含量和污染物排放。通過熱解和氧化反應(yīng)器進(jìn)料系統(tǒng)的改進(jìn)、氧化器和熱解器結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)、不同床料混合使用、床料循環(huán)流動(dòng)和氣固混合水平的提尚，本系統(tǒng)可生廣尚品質(zhì)廣品氣，極大地提尚了整體熱解氣化效率、提尚了廣品氣熱值、減少了產(chǎn)品氣焦油含量和污染物排放，從而有效地制備高品質(zhì)的清潔產(chǎn)品氣。采用市政污泥或農(nóng)林廢棄物等為原料，產(chǎn)品氣低位熱值>10MJ/kg。
[0038]實(shí)施例2
[0039]見圖1所示，與實(shí)施I的區(qū)別之處在于所述循環(huán)流化床氧化器系統(tǒng)3采用空氣供應(yīng)不足、燃燒不充分的模式，即部分氧化的運(yùn)行模式，氣化器的產(chǎn)品氣是合成氣，其依次包括提升管4、沉降管5和位于其底部的進(jìn)氣系統(tǒng)18。
[0040]實(shí)施例3
[0041]見圖1所示，與實(shí)施I的區(qū)別之處在于所述流化床熱解器2的床料中加入了廉價(jià)的工業(yè)廢物鐵銹(Fe203)、電廠脫硫石膏(CaSO4)等載氧體，載氧體所含晶格氧的釋放促進(jìn)了熱解器的部分氧化，從而提高了熱解器的溫度，流化床熱解器2操作在氣化器的運(yùn)行模式，其產(chǎn)品氣是合成氣。循環(huán)流化床氧化器系統(tǒng)3操作在完全燃燒模式。
[0042]實(shí)施例4
[0043]見圖2所示，與實(shí)施I的區(qū)別之處在于所述旋風(fēng)反應(yīng)器10置于流化床熱解器2的外面，旋風(fēng)反應(yīng)器10分離出來的固體床料通過非機(jī)械閥和吹送氣返回到流化床熱解器2。
[0044]實(shí)施例5
[0045]見圖3所示，與實(shí)施I的區(qū)別之處在于所述循環(huán)流化床氧化器系統(tǒng)3采用相同直徑的單管反應(yīng)器，其依次包括提升管4、位于其底部的進(jìn)氣系統(tǒng)18、熔渣排出口 19和設(shè)置在循環(huán)流化床氧化器系統(tǒng)3管壁外的蒸汽發(fā)生器(沒有圖示)。流化床熱解器2采用底板有傾角坡度的分布板。
[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)】
1.一種固體廢棄物三床聯(lián)用熱解氣化和焦油裂解一體化系統(tǒng)，其特征在于，包括固體廢棄物進(jìn)料系統(tǒng)(I)、熱解器(2)、氧化器系統(tǒng)(3)、氧化器旋風(fēng)分離器和旋風(fēng)反應(yīng)器;氧化器旋風(fēng)分離器包括氧化器一級(jí)旋風(fēng)分離器(7)和氧化器二級(jí)旋風(fēng)分離器(8)，旋風(fēng)反應(yīng)器包括一級(jí)旋風(fēng)分反應(yīng)器(10)和二級(jí)旋風(fēng)分反應(yīng)器(11);熱解器(2)的輸出口通過非機(jī)械閥管道或機(jī)械閥或螺桿系統(tǒng)與氧化器系統(tǒng)(3)連接;氧化器系統(tǒng)(3)上部的氣體輸出端一部分與氧化器一級(jí)旋風(fēng)分離器(7)的輸入端連接，氧化器一級(jí)旋風(fēng)分離器(7)底部輸出端的一部分與一級(jí)旋風(fēng)分反應(yīng)器(10)的輸入端連接，一級(jí)旋風(fēng)分反應(yīng)器(10)的下部輸出端與熱解器(2)連通連接，同時(shí)，一級(jí)旋風(fēng)反應(yīng)器(10)的氣體進(jìn)口與熱解器(2)連通;氧化器系統(tǒng)(3)上部的氣體輸出端的另一部分與氧化器排料旋風(fēng)分離器(9)的輸入端連接，氧化器排料旋風(fēng)分離器(9)下部的固體輸出端與殘?jiān)占?16)連接，殘?jiān)占?16)的底部安裝有排渣閥，殘?jiān)占?16)設(shè)有回料管和機(jī)械閥或非機(jī)械閥與氧化器系統(tǒng)(3)連接;氧化器系統(tǒng)(3)設(shè)有氧化器下料管(6)與熱解器(2)連接;氧化器一級(jí)旋風(fēng)分離器(7)底部輸出端的另一部分通過氧化器一級(jí)旋風(fēng)分離器(7)的下料管(14)與氧化器下料管(6)連通連接，氧化器一級(jí)旋風(fēng)分離器(7)的下料管(14)和氧化器下料管(6)匯合后和熱解器(2)連通連接；；氧化器一級(jí)旋風(fēng)分離器(7)頂部輸出端與氧化器二級(jí)旋風(fēng)分離器(8)的輸入端連接，氧化器二級(jí)旋風(fēng)分離器(8)下部輸出端與二級(jí)旋風(fēng)分反應(yīng)器(11)的輸入端連接，二級(jí)旋風(fēng)分反應(yīng)器(11)下部的輸出端與固體廢棄物進(jìn)料系統(tǒng)(I)連接;一級(jí)旋風(fēng)分反應(yīng)器(10)的上部輸出端與二級(jí)旋風(fēng)分反應(yīng)器(11)連接;熱解器的加熱或保溫方式為微波加熱、電磁感應(yīng)加熱、電加熱或施加保溫層。2.按照權(quán)利要求1所述的一種固體廢棄物三床聯(lián)用熱解氣化和焦油裂解一體化系統(tǒng)，其特征在于，氧化器系統(tǒng)(3)采用循環(huán)流化床的結(jié)構(gòu)型式，包括提升管(4)、位于提升管底部的進(jìn)氣系統(tǒng)(18)、熔渣排出口(19)，還包括沉降管(5)，沉降管(5)直徑大于提升管(4)直徑，且沉降管(5)套住提升管上部出口，沉降管(5)和提升管(4)不同軸非對(duì)稱即中心軸平行且有間距，沉降管(5)下端設(shè)有顆粒輸出口通過氧化器下料管(6)與熱解器(2)連通連接。3.按照權(quán)利要求1所述的一種固體廢棄物三床聯(lián)用熱解氣化和焦油裂解一體化系統(tǒng)，其特征在于，所述循環(huán)流化床氧化器系統(tǒng)(3)包括提升管(4)、位于提升管底部的進(jìn)氣系統(tǒng)(18)、熔渣排出口(19)，在提升管(4)上設(shè)有顆粒輸出口，顆粒輸出口和氧化器下料管(6)連通，氧化器下料管(6)和熱解器(2)連通。4.按照權(quán)利要求1所述的一種固體廢棄物三床聯(lián)用熱解氣化和焦油裂解一體化系統(tǒng)，其特征在于，所述一級(jí)旋風(fēng)分反應(yīng)器(10)設(shè)置在熱解器(2)的內(nèi)部或外部，當(dāng)一級(jí)旋風(fēng)反應(yīng)器設(shè)置在熱解器外部時(shí)，一級(jí)旋風(fēng)反應(yīng)器(10)的輸出端與熱解器(2)連通連接。5.按照權(quán)利要求1所述的一種固體廢棄物三床聯(lián)用熱解氣化和焦油裂解一體化系統(tǒng)，其特征在于，熱解器(2)的主體為流化床，是鼓泡或湍動(dòng)流化床反應(yīng)器或?yàn)榈装寰哂衅露鹊牧骰卜磻?yīng)器，流化床反應(yīng)器底板上具有孔。6.按照權(quán)利要求1所述的一種固體廢棄物三床聯(lián)用熱解氣化和焦油裂解一體化系統(tǒng)，其特征在于，固體廢棄物進(jìn)料系統(tǒng)(I)采用旋轉(zhuǎn)閥密封、雙閥閉鎖料斗密封、螺桿輸送擠壓密封、氣封中的一種或多種密封方式的有機(jī)結(jié)合實(shí)現(xiàn)物料進(jìn)料系統(tǒng)和反應(yīng)器的有效隔離與密封。7.按照權(quán)利要求1所述的一種固體廢棄物三床聯(lián)用熱解氣化和焦油裂解一體化系統(tǒng)，其特征在于，氧化器一級(jí)旋風(fēng)分離器(7)的輸出端通過非機(jī)械閥(12)連接一級(jí)旋風(fēng)反應(yīng)器(10)，所述氧化器二級(jí)旋風(fēng)分離器(8)的輸出端通過非機(jī)械閥連接二級(jí)旋風(fēng)反應(yīng)器(11)后，再與二級(jí)旋風(fēng)反應(yīng)器的下料管(17)的輸入端連接，二級(jí)旋風(fēng)反應(yīng)器的下料管(17)和固體廢棄物進(jìn)料系統(tǒng)(I)直接連通或通過閥門連通，氧化器一級(jí)旋風(fēng)分離器(7)的下料管(14)與氧化器下料管(6)連通連接，氧化器一級(jí)旋風(fēng)分離器(7)的下料管(14)和氧化器下料管(6)匯合后和熱解器(2)連通連接;所述氧化器排料旋風(fēng)分離器(9)輸出端和殘?jiān)占?16)輸入端連通連接，殘?jiān)占?16)通過回料管和機(jī)械閥或非機(jī)械閥和氧化器系統(tǒng)(3)連通連接，殘?jiān)占?16)通過一個(gè)排渣閥排出固體殘?jiān)?.按照權(quán)利要求1所述的一種固體廢棄物三床聯(lián)用熱解氣化和焦油裂解一體化系統(tǒng)，其特征在于，所述氧化器二級(jí)旋風(fēng)分離器(8)的輸出端替換為和熱解器(2)直接連接或通過機(jī)械閥/非機(jī)械閥連接。9.按照權(quán)利要求1所述的一種固體廢棄物三床聯(lián)用熱解氣化和焦油裂解一體化系統(tǒng)，其特征在于，熱解器(2)的床料中除了包括生物炭和灰分外，還包括載熱體、催化劑、載氧體中的一種或幾種。10.一種對(duì)熱解器進(jìn)行加熱的應(yīng)用，其特征在于，熱解器的主體為流化床反應(yīng)器或?yàn)榈装寰哂衅露鹊姆磻?yīng)器，流化床反應(yīng)器底板上具有孔，熱解器的加熱或保溫方式為微波加熱、電磁感應(yīng)加熱、電加熱或施加保溫層;在熱解器的外面附加微波設(shè)備、電磁感應(yīng)加熱裝置、電加熱裝置或保溫層。
【文檔編號(hào)】C10B53/02GK105885950SQ201610341931
【公開日】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)