CN105546546B - 一种无害化免分类固体废弃物裂解设备及裂解方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无害化免分类固体废弃物裂解设备及裂解方法，包括依次连接的上料段、裂解设备和下料段；设备包括贯穿上料段、裂解设备和下料段的托架，安装在托架两侧的传动辊，传动辊和链条啮合，传动电机驱动链轮转动，链轮带动与之啮合的链条驱动传动辊转动；裂解设备主体为炉体，为一密闭空间；炉体内设置裂解室和燃烧室，燃烧室所在炉体外侧安装燃烧器，其燃烧气体出口通入燃烧室；裂解室内设置若干过热蒸汽管道，向裂解室内通入过热蒸汽，裂解室顶部设置油气内管路，油气内管路接入裂解室顶部的触媒发生器内，触媒发生器出口接油气外管路；高温无氧裂解，将垃圾中的有机质完全处理，资源转化率高，实现垃圾的无害化、减量化和资源化处理。

Description

一种无害化免分类固体废弃物裂解设备及裂解方法

技术领域

本发明属于固体废弃物处理技术领域，具体涉及到一种无害化免分类固体废弃物裂解设备和裂解方法。

背景技术

目前，国内处理垃圾采用填埋、焚烧、裂解等方法，国内现有的垃圾裂解多采用回转窑式裂解设备其局限性在于：

回转窑能够使垃圾随转窑前进，但是整个运行过程要求对垃圾进行粉碎和脱水处理。

垃圾的破碎需要大功率电机，电能的消耗很高，这对于要求垃圾处理成本，保证垃圾处理行业逐步摆脱政府补贴的要求相差甚远。

设备特点要求垃圾提前进行分选，由于垃圾的不确定性，破碎机不能满足于垃圾中存在大型金属器物和大型的石块。此类设备往往因混入难于破碎的物质造成裂解过程中回转式裂解炉的停机故障，设备本身属于耗能较大设备，一次停机的损失比较大。其次城市垃圾处理不允许停机时间太久，因此此类设备在国内没有广泛应用。

发明内容

本发明提供一种无害化免分类固体废弃物裂解设备，高温无氧裂解，将垃圾中的有机质完全处理，资源转化率高，实现垃圾的无害化、减量化和资源化处理。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：本发明的无害化免分类固体废弃物裂解设备，包括依次连接的上料段、裂解设备和下料段；设备包括贯穿上料段、裂解设备和下料段的托架，安装在托架两侧的传动辊，传动辊和链条啮合，传动电机驱动链轮转动，链轮带动与之啮合的链条驱动传动辊转动；

传动辊上放置料筐，料筐内放置固体废弃物，料筐可沿上料段、裂解设备和下料段移动；

裂解设备主体为炉体，连接上料段和下料段两侧的炉体上设置活动的密封门，沿上料段、下料段延伸的两侧炉壁和顶壁、密封门形成一密闭空间；炉体内设置裂解室和燃烧室，裂解室置于燃烧室上方，燃烧室所在炉体外侧安装燃烧器，其燃烧气体出口通入燃烧室；裂解室内设置若干过热蒸汽管道，外置的过热气体发生装置通过过热蒸汽管道向裂解室内通入过热蒸汽，裂解室顶部设置油气内管路，油气内管路接入裂解室顶部的触媒发生器内，触媒发生器出口接油气外管路。

上述方案中，炉体有外壳体、内壳体和填充在内、外壳体之间的轻质硅酸铝纤维层，轻质硅酸铝纤维层厚度200mm；内壳体、裂解室、燃烧室主体材料选用耐热不锈钢。

托架由S30408型钢焊合骨架。3个料筐放于托架上，每个料筐最大载重量4.5吨。料筐外形尺寸：长3米宽1.5米高1米。料箱底部和底部裙边采用2mmS30408钢板焊接。其余采用1mm冲孔筛网做成，外加∠60X60角钢做骨架，料箱底部设有放料活动插板，加设卸料装置后可连续工作。料筐全部材质：S30408不锈钢。

3个料筐连接放置于托架之上，托架与料筐放于传动辊之上。通过炉外链轮链条的传动带动传动辊将物料送进或送出炉外。炉内设料筐的限位装置。料筐、托架、传动辊均采用S30408材质。

炉体内设置燃烧室和裂解室。裂解室成方形，底部及底部以上厚度在1000毫米以内的炉体，使用材料耐腐蚀材料06Cr25Ni20，厚度在1000毫米以上的使用耐腐蚀材料1Cr18Ni9Ti。保证其能够在1000℃左右的温度中长时间工作，两种耐腐蚀材料保证固废裂解产生的裂解气体不会快速腐蚀裂解室。通过整体焊接确保整体裂解室的密封性。

密封门体同样采用06Cr18Ni11Ti中间使用06Cr19Ni10外侧使用优质Q235型钢焊接整体骨架。密封门内侧钢板材质选用S32168,外侧钢板材质选用Q235-A，中间填充优质轻质硅酸铝。两端密封门4周高温硅橡胶条，密封门采用气缸上下升降，两端密封门落下时通过斜槽自动卡紧密封条，使炉内密封。

S31008炉体内壳体及型钢结构选用S32168，外壳体及型钢结构材质需用Q235B。外壳体和内壳体之间填充优质轻质硅酸铝纤维。燃烧室与裂解室之间壳体材质选用S31008。

进一步地，炉体内设置3条过热蒸汽管路，分别安装在炉体的上部和两侧。分别吹扫3个料箱的上部及两侧。

炉顶设有3支热电偶，与下方料箱对应，作为物料温度显示。

燃烧炉尾气经尾气管路通过炉顶设置的排气风机排出。

进一步完善，炉体为方形，燃烧室剖面为U形，裂解室置于燃烧室的U形凹陷内。

尾气管路上设置热电偶，检测排气温度。

本发明还涉及一种无害化免分类固体废弃物裂解方法，包括如下步骤：

1)第一阶段：料筐装载固体废弃物置于裂解设备的裂解室中，升温至150℃，反应时间：xx小时；

2)第二阶段：升温至600℃，反应时间：xx小时；产生可燃气体、裂解气和固体碳粉；

3)第三阶段：冷却后排出油气混合物和固体粉末。

上述方案中，步骤2)所得裂解气体经化学催化剂反应冷凝后得到包括汽油、柴油和重油的混合油。

进一步地，步骤2)所得可燃气体回收引入燃烧器，提供步骤1)和步骤2)的热源。

城市生活垃圾经过压缩处理后放入裂解炉中，生活垃圾在高温蒸汽氛围中发生热解气化。热解气化的基本过程：在开始阶段，物料被加热、升温和析出水分；当温度升到一定程度时，物料进入激烈的等温分解阶段，开始析出大量挥发性成分，并通过裂解和聚合等复杂的热化学反应过程，生成可燃气、有机液态和固体残留物等；之后，随着有机成分量的减少，反应过程逐步减弱，直至结束。

从裂解炉出来的气体经过催化反应器时，在催化剂的作用下进一步发生化学反应提高产品的质量。最后气体通过冷凝器的冷凝变成液体储存到油罐中。

本发明的无害化免分类固体废弃物裂解方法的化学原理在于：通过过热水蒸气600℃作裂解固废的热传递介质，其他燃料在自主研发的燃烧系统燃烧提供热能，保证裂解温度。在升温150℃开始进行裂解，达到600℃后主动冷却，产生裂解气体，可燃烧气体(CO、H2、CH4、CnHm等)及固体的炭粉。产生的裂解气体经过在触媒反应器中添加化学催化剂后逐步冷凝为混合油(包含汽油、柴油、重油等)，再经过精炼成为符合国Ⅴ标准的汽柴油和重油。

本发明的无害化免分类固体废弃物裂解设备及裂解方法，具有如下效果：

1)固废裂解前无需分选：方形的操作设备满足长时间批量垃圾处理，大型的生产料筐可以盛放各类固废，经过裂解反应后产生碳粉和不可裂解的物质，根据目前的中国的垃圾特点，不可裂解物通常只占裂解前的体积的2％，可裂解的物质已经变成粉末状的碳粉，极大降低了分选的难度，根本上改善了分选的卫生环境。

2)使用过热水蒸气600℃作裂解固废的热传递介质，在几乎无氧的密闭环境下进行裂解。

3)整体裂解设备为方形，裂解室独特的封闭内胆设计，被U型燃烧室包裹，充分利用燃烧室的热能，燃烧室外部是200毫米整体保温层，将传动轴、传动辊、链轮、链条隔离在高温区以外。

4)可调节裂解效果，自动下卸反应剩余的碳粉的料筐，能够盛放标准的垃圾产生的渗滤液，进入裂解室处理，使得设备能够处理垃圾处置技术中的顽疾渗滤液的问题。整体料筐输送机构中，将高温区通过机械机构把料车位置传递到低温的下料段，通过电气设计进行定位和控制。

5)设计耐高温、耐腐蚀的耐高温不锈钢板焊接结构将轻质硅酸铝纤维填充在中间，对裂解室和燃烧室起到密闭和保温的作用，提高燃料利用率并保证满足反应温度。

6)符合燃烧器工作原理的外置燃烧器与U型燃烧室确保辅助热能的供给。

7)不分类固废的料筐设计，可自动向下卸料，可以盛放第二次剩余的渗滤液。

附图说明

图1为本发明的无害化免分类固体废弃物裂解设备立体结构示意图；

图2为图1的A向剖视图；

图3为图2的右视图。

图中：1.上料段；2.裂解设备；3.下料段；4.托架；5.传动辊；6.链条；7.链轮；8.料筐；9.炉体；10.密封门；11.裂解室；12.燃烧室；13.燃烧器；14.过热蒸汽管道；15.油气内管路；16.触媒发生器；17.油气外管路；18.尾气管路；19.排气风机；20.热电偶；21.模块化护栏。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。

实施例1

参见图1-图3，本发明的无害化免分类固体废弃物裂解设备2，包括依次连接的上料段1、裂解设备2和下料段3；设备包括贯穿上料段1、裂解设备2和下料段3的托架4，安装在托架4两侧的传动辊5，传动辊5和链条6啮合，传动电机驱动链轮7转动，链轮7带动与之啮合的链条6驱动传动辊5转动；

传动辊5上放置料筐8，料筐8内放置固体废弃物，料筐8可沿上料段1、裂解设备2和下料段3移动；

裂解设备2主体为炉体9，连接上料段1和下料段3两侧的炉体9上设置活动的密封门10，沿上料段1、下料段3延伸的两侧炉壁和顶壁、密封门10形成一密闭空间；炉体9内设置裂解室和燃烧室12，裂解室置于燃烧室12上方，燃烧室12所在炉体9外侧安装燃烧器13，其燃烧气体出口通入燃烧室12；裂解室内设置若干过热蒸汽管道14，外置的过热气体发生装置通过过热蒸汽管道14向裂解室内通入过热蒸汽，裂解室顶部设置油气内管路15，油气内管路15接入裂解室顶部的触媒发生器16内，触媒发生器16出口接油气外管路17。触媒发生器16安装在炉顶的模块化护栏21内。

炉体9由外壳体、内壳体和填充在内、外壳体之间的轻质硅酸铝纤维层构成，轻质硅酸铝纤维层厚度200mm；内壳体、裂解室、燃烧室12主体材料选用耐热不锈钢。

炉体9内设置3条过热蒸汽管路，分别安装在炉体9的上部和两侧。分别吹扫3个料箱的上部及两侧。

炉顶设有3支热电偶20，与下方料箱对应，作为物料温度显示。

燃烧炉尾气经尾气管路18通过炉顶设置的排气风机19排出。

炉体9为方形，燃烧室12剖面为U形，裂解室置于燃烧室12的U形凹陷内。

尾气管路18上设置热电偶20，检测排气温度。

实施例2

本实施例的无害化免分类固体废弃物裂解方法，包括如下步骤：

1)第一阶段：料筐8装载固体废弃物置于裂解设备2的裂解室中，升温至150℃，反应时间：xx小时；

2)第二阶段：升温至600℃，反应时间：xx小时；产生可燃气体、裂解气和固体碳粉；

3)第三阶段：冷却后排出油气混合物和固体粉末。

步骤2)所得裂解气体经化学催化剂反应冷凝后得到包括汽油、柴油和重油的混合油。

步骤2)所得可燃气体回收引入燃烧器13，提供步骤1)和步骤2)的热源。

Claims (6)

1.一种无害化免分类固体废弃物裂解设备，其特征在于，包括依次连接的上料段、裂解设备和下料段；设备包括贯穿上料段、裂解设备和下料段的托架，安装在托架两侧的传动辊，传动辊和链条啮合，传动电机驱动链轮转动，链轮带动与之啮合的链条驱动传动辊转动；传动辊上放置料筐，料筐内放置固体废弃物，料筐可沿上料段、裂解设备和下料段移动；裂解设备主体为炉体，连接上料段和下料段两侧的炉体上设置活动的密封门，沿上料段、下料段延伸的两侧炉壁和顶壁、密封门形成一密闭空间；炉体内设置裂解室和燃烧室，裂解室置于燃烧室上方，燃烧室所在炉体外侧安装燃烧器，其燃烧气体出口通入燃烧室；裂解室内设置若干过热蒸汽管道，外置的过热气体发生装置通过过热蒸汽管道向裂解室内通入过热蒸汽，裂解室顶部设置油气内管路，油气内管路接入裂解室顶部的触媒发生器内，触媒发生器出口接油气外管路。

2.根据权利要求1所述的无害化免分类固体废弃物裂解设备，其特征在于：所述炉体有外壳体、内壳体和填充在内、外壳体之间的轻质硅酸铝纤维层，轻质硅酸铝纤维层厚度200mm；内壳体、裂解室、燃烧室主体材料选用耐热不锈钢。

3.根据权利要求1或2所述的无害化免分类固体废弃物裂解设备，其特征在于：所述炉体内设置3条过热蒸汽管路，分别安装在炉体的上部和两侧。

4.根据权利要求3所述的无害化免分类固体废弃物裂解设备，其特征在于：所述炉体内燃烧室中的尾气经尾气管路通过炉顶设置的排气风机排出。

5.根据权利要求4所述的无害化免分类固体废弃物裂解设备，其特征在于：所述炉体为方形，燃烧室剖面为U形，裂解室置于燃烧室的U形凹陷内。

6.根据权利要求4所述的无害化免分类固体废弃物裂解设备，其特征在于：所述尾气管路上设置热电偶，检测排气温度。