CN109899800A - 基于生活垃圾复合热裂解气化处理工艺及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了基于复合热裂解气化处理工艺及系统，所述工艺包括以下步骤：(1)预处理：将垃圾经过破袋处理，再将破袋后的垃圾中的金属去除；(2)破碎：将处理过后的垃圾破碎成小于20mm的物料；(3)固液分离：经过破碎的物料进行固液分离；(4)干燥热裂解：经过固液分离的固体垃圾进入至的不同温度梯度的多级连续真空干燥工艺，将生活垃圾含水率降到适宜进行热裂解气化的状态；经过干燥后的物料进入不同温度梯度连续多级热裂解工艺进行水蒸气热解气化；(5)经过步骤(4)裂解后的残碳，进行残碳燃烧；(6)燃尽的灰渣排除炉外。本发明提供的处理工艺及系统可以大大提高生活垃圾热裂解气化效果，同时能节约能源，节约投资，节约处理成本。

Description

基于生活垃圾复合热裂解气化处理工艺及系统

技术领域

本发明涉及生活垃圾处理技术领域，尤其涉及一种垃圾热解气化处理工艺及系统。

背景技术

随着城市化进程的迅猛发展，城市生活垃圾的处理已经成为制约各城市可持续发展的难题。据统计，国内垃圾主要以填埋、焚烧和堆肥为主。填埋是目前的主要处理方式，占比近一半，焚烧占12％左右，堆肥不到10％，仍有30％的生活垃圾未能处理。这些处理方法缺陷明显，填埋法占用大量土地，易对大气、土壤、水体造成污染，潜伏爆炸隐患。焚烧法运行处理成本高，特别是容易产生二噁英类有害物质，成为新的污染源。堆肥肥料质量达不到肥料质量标准，垃圾中含有的重金属还会对土壤造成新的污染。因此目前的处理方式，制约了大规模的推广应用。一种没有二次污染的，经济适用的处理技术，是目前生活垃圾处理市场急需的。

热解法是利用垃圾中有机物的热不稳定性，在无氧或缺氧条件下对其进行加热蒸馏，使有机物产生裂解，经冷凝后形成各种新的气体、液体和固体，从中提取燃料油、可燃气的过程。热解产率取决于原料的化学结构、物理形态和热解的温度与速度。热解法和焚烧法是两个完全不同的过程。焚烧是一个放热过程，而热解需要吸收大量热量。焚烧的主要产物是二氧化碳和水，而热解的主要产物是可燃的低分子化合物：气态的氢气、甲烷、一氧化碳、液态的甲醇、丙酮、醋酸、乙醛等有机物及焦油、溶剂油等。固态的主要是焦炭和炭黑。

垃圾热解干馏气化技术化的难点：首先垃圾是一种混合物，不同物质的热分解温度不同，热分解行为也不同，所以热分解操作条件的控制十分困难、有时甚至无法进行。其次，垃圾成分、水分经常变化，操作条件不稳定，因此往往实验室阶段很有成效，而一到工业阶段就变得很复杂，处理费用也大幅度增加。再次，如果混合物含水率过大，特别是我国现阶段的垃圾主要是厨房垃圾，水分很高，热分解的热量平衡就比较困难，热分解所能回收的燃料气不仅少，而且热值也低，因此热分解的经济性必须充分注意。最后垃圾中有些塑料或橡胶热解将会产生一些有害气体，这给热分解在技术上带来更大困难。总之，城市垃圾热解处理，在西方发达国家虽有各种研究或试验报告，但由于垃圾成分极为复杂，水分、组成极不稳定的混合废物，要稳定的操作很不容易。投资费、运行费、维护费均高，回收的燃料气有时发热量低，因此利用受到一定的限制。

发明内容

本发明为解决现有技术的缺陷和不足，提供一种基于生活垃圾复合热裂解气化处理工艺及系统，采用该复合热裂解气化处理方法及系统，再配以专门配套的一体化复合热解气化炉后，可以大大提高生活垃圾热裂解气化效果，同时能节约能源，节约投资，节约处理成本。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案是基于复合热裂解气化处理工艺，包括以下步骤：

(1)预处理：将垃圾经过破袋处理，再将破袋后的垃圾中的金属去除；

(2)破碎：将处理过后的垃圾破碎成小于20mm的物料；

(3)固液分离：经过破碎的物料进行固液分离；

(4)干燥热裂解：经过固液分离的固体垃圾进入至不同温度梯度的多级连续真空干燥工艺，经过干燥后的物料进入不同温度梯度连续多级热裂解工艺进行水蒸气热解气化；

(5)经过步骤(4)裂解后的残碳，进行残碳燃烧；

(6)燃尽的灰渣排除炉外。

针对生活垃圾水分含量高的问题，本发明采用不同温度梯度连续多级干燥的方法，将生活垃圾含水率降到适宜进行热裂解气化的状态。针对生活垃圾成分复杂的特点，本发明采用不同温度阶梯热裂解的方法可实现垃圾有效的处理。

作为本发明复合热裂解气化处理工艺的优选实施方式，所述所述多级连续真空干燥工艺采用至少两级干燥，所述的连续多级热裂解工艺采用至少两级热裂解。

作为本发明复合热裂解气化处理工艺的优选实施方式，所述多级连续真空干燥工艺采用三级连续真空干燥，第一级干燥的的温度为250℃，第二级干燥的温度为300℃，第三级干燥的温度为350℃～450℃；所述的连续多级热裂解工艺采用连续三级热裂解，第一级热裂解的温度为450℃～650℃，第二级热裂解的温度为650℃～750℃，第三级热裂解的温度750℃～850℃。其中，各级裂解工艺的温度由物料中残余的碳物质燃烧所产生的热量与被气化的物料的量的比例控制。本发明通过设有不同温度梯度的干燥工艺，可解决生活垃圾水分含量高的问题，实现将生活垃圾含水率降到适宜进行热裂解气化的状态。同时，由于垃圾是一种混合物，不同物质的热分解温度不同，热分解行为也不同，因此，本发明采用三级(高、中、低)不同温度的阶梯热裂解工艺。

作为本发明复合热裂解气化处理工艺的优选实施方式，所述残碳燃烧温度为850℃～950℃。燃烧温度由物料中残余的碳物质的质量与供氧的量的比例控制。

作为本发明复合热裂解气化处理工艺的优选实施方式，所述步骤(4)中的干燥热裂解与步骤(5)中的残碳燃烧均在一体式热裂解系统中进行；所述一体式热裂解系统包括炉体，所述炉体上设有燃烧室和至少一组干燥裂解设备，

所述燃烧室设有进口端、排气端和灰渣输出端，所述燃烧室安装有气化器，

所述干燥裂解设备包括至少两个上下并行排布的干燥器和至少两个上下并行排布的裂解器，各所述裂解器均位于各所述干燥器的下方，所述燃烧室设置在炉体的底部且位于各所述裂解器的下方；

上下相邻的两个所述干燥器相连通，上下相邻的两个所述裂解器相连通，靠近所述裂解器的所述干燥器与靠近所述干燥器的所述裂解器相连通，

位于最上方的干燥器上设有进料口，位于最下方的裂解器上设有出料口，所述出料口与所述进口端相连通，各所述干燥器和各所述裂解器上均设有排气口。

本发明的干燥热裂解以及残碳燃烧均在一体式热裂解系统中进行，其中，物料进入炉内与上升的和热解气体对流，达到物料干燥，干燥后的物料下降到气化层，被水蒸气离子汽化；热解气上升，从排气口排出炉体；残炭下降被燃烧器喷出的燃气燃烧，产生高温，燃烧产生的高温维持炉内的能量消耗；热解气被引入燃烧器燃烧，实现了能量循环。可以大大提高生活垃圾热裂解气化效果，同时能节约能源，节约投资，节约处理成本。

作为本发明复合热裂解气化处理工艺的优选实施方式，所述步骤(1)与(2)之间还包括步骤(1a)发酵：垃圾进入垃圾储仓，经过2～4天的酸化发酵；，经过3天的快速酸化发酵，垃圾变得柔软，减轻了对设备磨损。并且易于进行固液分离。

所述步骤(4)中干燥产生的水蒸气，排入蒸汽发生系统，进一步加热；裂解产生的裂解气体一部分进入残碳燃烧室燃烧，产生的热量供热裂解使用另一部分进入多级热交换器，排入气体净化系统，净化后发电等另作他用。

本发明还提供了基于复合热裂解气化处理系统，按处理方向依次包括预处理系统Ⅰ、一体式热解炉系统Ⅱ、辅助系统Ⅲ；所述一体式热解炉系统Ⅱ包括炉体，所述炉体上设有燃烧室和至少一组干燥裂解设备，

所述燃烧室设有进口端、排气端和灰渣输出端，所述燃烧室安装有气化器，

所述干燥裂解设备包括至少两个上下并行排布的干燥器和至少两个上下并行排布的裂解器，各所述裂解器均位于各所述干燥器的下方，所述燃烧室设置在炉体的底部且位于各所述裂解器的下方；

上下相邻的两个所述干燥器相连通，上下相邻的两个所述裂解器相连通，靠近所述裂解器的所述干燥器与靠近所述干燥器的所述裂解器相连通，

位于最上方的干燥器上设有进料口，位于最下方的裂解器上设有出料口，所述出料口与所述进口端相连通，各所述干燥器和各所述裂解器上均设有排气口。

优选地，所述干燥裂解设备包括三个干燥器，分别为第一干燥器、第二干燥器和第三干燥器，所述第一干燥器位于所述第二干燥器的上方，所述第二干燥器位于所述第三干燥器的上方，

所述干燥裂解设备包括三个裂解器，分别为第一裂解器、第二裂解器和第三裂解器，所述第一裂解器设置在所述第三干燥器的下方且位于所述第二裂解器的上方，所述第二裂解器位于所述第三裂解器的上方，所述第三裂解器位于所述燃烧室的上方。

优选地，第一干燥管的工作温度为250℃，第二级干燥管的工作温度为300℃，第三级干燥管的工作温度为350℃～450℃，第一级热裂解器的工作温度为450℃～650℃，第二级热裂解器的工作温度为650℃～750℃，第三级热裂解器的工作温度为750℃～850℃。

优选地，所述辅助系统Ⅲ包括多级热交换器、水蒸汽发生器、可燃气净化系统，富氧系统；所述各个干燥器干燥产生的水蒸气进入蒸汽发生器进一步加热，各个热解器产生的可燃气体进入多级热交换器中，经过多级热交换器、水蒸汽发生器处理后的气体进入至可燃气净化系统中；所述富氧系统用于给燃烧室中的残碳提供氧气；

优选地，经过可燃气净化系统净化后的气体进入发电系统Ⅳ；燃烧室燃尽的灰渣排除炉外，输送给后续资源化利用系统Ⅴ。

本发明的有益效果：本发明提供的基于生活垃圾复合热裂解气化处理工艺及系统，本发明采用的复合热裂解气化工艺，采用不同温度梯度连续多级干燥的方法，将生活垃圾含水率降到适宜进行热裂解气化的状态，针对生活垃圾成分复杂的特点，本发明采用不同温度阶梯热裂解的方法可实现垃圾有效的处理。本发明的提供的复合热裂解气化处理系统采用一体化复合热解气化炉后，可以大大提高生活垃圾热裂解气化效果，同时能节约能源，节约投资，节约处理成本。

附图说明

图1为本发明的复合热裂解气化处理流程图；

图2为本发明一体式热解炉系统Ⅱ的结构示意图；

图3为本发明一体式热解炉系统Ⅱ的横截面结构示意图；

图4为本发明一体式热解炉系统Ⅱ的侧视图；

图5为本发明的一体式热解炉系统Ⅱ与辅助系统Ⅲ的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步地详细的说明，这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，本具体实施的方向以图1方向为标准。

实施例1

本发明的基于生活垃圾复合热裂解气化处理系统的一种实施例，如图1所示，所述热裂解气化处理系统包括预处理系统Ⅰ、一体式热解炉系统Ⅱ、辅助系统Ⅲ，发电系统Ⅳ，及后续资源化利用系统Ⅴ。

预处理系统Ⅰ包括生活垃圾卸车平台、生活垃圾破袋机、强磁自动卸料除铁器、垃圾储仓、行车抓斗、破碎机、固液分离机；首先装满垃圾的垃圾运输车开上卸车平台，翻倒卸车，将垃圾经过生活垃圾破袋机，将混装垃圾的塑料袋破袋，使垃圾平铺在传送带上，垃圾经传送带输送，经过强磁自动卸料除铁器下方，垃圾中的铁器被自动除铁器去除，而后铁器输送到专用存储箱，进行钢铁回收。

垃圾进入垃圾储仓，本实施例的垃圾储仓为固态厌氧发酵舱，垃圾在此停留时间为2～4天，优选为3天，经过3天的快速酸化发酵，垃圾变得柔软，从而可减轻对设备磨损，并且易于进行固液分离，经过酸化处理的垃圾，经由行车抓斗，输送至破碎机，破碎成小于20mm的物料。经过破碎的物料进入固液分离机，进行固液分离。分离后的液体，一部分回喷至垃圾储仓，一部分进入液体肥料系统。

经过固液分离的固态垃圾，输送至一体式热解系统Ⅱ中，如图2～4所示，一体式热解炉系统Ⅱ包括炉体1，炉体1上设有燃烧室2和至少一组干燥裂解设备，燃烧室2设有进口端21、排气端22和灰渣输出端23，燃烧室2安装有气化器27，干燥裂解设备包括至少两个上下并行排布的干燥器4和至少两个上下并行排布的裂解器5，各裂解器5均位于各干燥器4的下方，燃烧室2设置在炉体1的底部且位于各裂解器5的下方，上下相邻的两个干燥器4相连通，上下相邻的两个裂解器5相连通，靠近裂解器5的干燥器4与靠近干燥器4的裂解器5相连通，位于最上方的干燥器4上设有进料口411，位于最下方的裂解器5上设有出料口532，出料口532与进口端21相连通，各干燥器4和各裂解器5上均设有排气口6。

经过固液分离的固态垃圾从进料口411进入位于最上方的干燥器4中干燥后，物料中的水分被蒸发，干燥产生的水蒸气，从干燥器4上的排气口6排出，排入蒸汽发生系统，进一步加热。因上下相邻两个干燥器4相连通，物料从位于最上方的干燥器4掉入下一个干燥器4中，被二次干燥，水分被进一步蒸发，同样通过排气口6排出。如此反复直至物料从最后一个干燥器4中掉入裂解器5中，发生热裂解反应。干燥器4按不同温度梯度，温度从低至高向下排列，各裂解器5可按不同的温度梯度，从温度低至高依次排列在各干燥器4的下方。物料中的低温热解物质在与干燥器4连通的裂解器5中热裂解，产生的可燃气体从该裂解器5上的排气口6进入辅助系统Ⅲ中的多级热交换器，在本实施例中，也可用管道连通该排气口6至燃烧室2中，便于热解气的循环使用，增加了燃烧的热值，节约能源，又解决了烟气排放的污染问题。物料在被多次干燥后发生多次热裂解反应。裂解器5热裂解产生的可燃气体，一部分返回燃烧室2燃烧，产生的热量供热裂解使用。一部分可以净化后发电等另作他用。当物料掉入位于最下方的裂解器5且发生热裂解反应后。物料顺着出料口532进入燃烧室2中。残炭下降被燃烧器喷出的燃气燃烧，产生高温，燃烧产生的高温维持炉内的能量消耗。燃烧室2中设有气化器27，气化器27能促进物料气化，具有提高热值、增加火力强度、节能环保的使用效果。在本实施例中，气化器27优选为等离子气化器，可产生纯度高、洁净的可燃气体。燃烧产生的二氧化碳从排气端22排出，优选地，排气端22设置在炉体1的顶部。燃烧室2的两侧安装有燃烧器24，便于将物料中的残余碳物质充分燃烧，燃烧后的残渣从灰渣输出端23排出，使用者可在灰渣输出端23放置小车3，用于装载残渣。

本发明的一体式热解系统Ⅱ主要反应如下：

(1)水蒸气转化反应

C+H₂O＝CO+H₂-132KJ/mol；

(2)水煤气变换反应

CO+H₂O＝CO₂+H₂+42KJ/mol；

(3)部分氧化反应

C+0.5O₂＝CO+111KJ/mol；

(4)甲烷化反应

CO+2H₂＝CH₄+74KJ/mol；

(5)Boudouard反应

C+CO₂＝CO-172KJ/mol。

本发明的热解系统运行后无需添加辅助燃料，即可维持正常运行。

本发明的一体式热解系统Ⅱ结构简单，缩小了设备的体积，尤其适用于垃圾的热解气化工艺，针对生活垃圾水分含量高的问题，采用两级以上连续干燥的方法，将生活垃圾含水率降到适宜进行热裂解气化的状态。针对生活垃圾成分复杂的特点，采用不同温度阶梯的裂解器5进行热裂解工艺。本发明提供的热裂解气化炉结构简单，干燥器4设置在裂解器5的上方，裂解器5需要的工作温度较高，干燥器4需要的工作温度较低。在炉体1工作时，热量从下往上升，干燥器4可以吸收裂解器5传递过来的热能，高度利用了垃圾热氧化产生的热值，减少热量的浪费。采用两个以上的干燥器4和两个以上的裂解器5对物料进行多次干燥和热解，提高了热解气体的热值，增大了物料热解的效率，加强了热裂解气化效果。在实际生产中，可在进料口411处放置一个带有密闭功能的上料装置，该炉体1仅有一个进料口411，该进料口411位于最上方的干燥器4上，裂解气以及其他干燥器4几乎接触不到外界的空气，减少氧气进入其他干燥器4或裂解器5中的可能性，从而减少反应时产生二噁英等有害物质的可能性。

其中，各干燥器4和各裂解器5的形状均为管状，各干燥器4和各裂解器5均水平穿设于炉体1上。干燥器4和裂解器5的管状设计有利于保持干燥器4或裂解器5内较高的温度，达到较好的传热效果，加速物料干燥和促进热解反应的进行。

特别地，干燥裂解设备包括三个干燥器4，分别为第一干燥器41、第二干燥器42和第三干燥器43，第一干燥器41位于第二干燥器42的上方，第二干燥器42位于第三干燥器43的上方，干燥裂解设备包括三个裂解器5，分别为第一裂解器51、第二裂解器52和第三裂解器53，第一裂解器51设置在第三干燥器43的下方且位于第二裂解器52的上方，第二裂解器52位于第三裂解器53的上方，第三裂解器53位于燃烧室2的上方。在本实施例中，第一干燥器41的工作温度为250℃，第二干燥器42的工作温度为300℃，第三干燥器43的工作温度为350℃～450℃，第一裂解器51的工作温度为450℃～650℃，第二裂解器52的工作温度为650℃～750℃，第三裂解管工作温度750℃～850℃，燃烧室2的工作温度为850℃～950℃。其中，各裂解器5的温度由物料中残余的碳物质燃烧所产生的热量与被气化的物料的量的比例控制，燃烧室2的燃烧温度由物料中残余的碳物质的质量与供氧的量的比例控制。在实际应用中，使用者可以根据需要设定干燥器4和裂解器5的数量。本发明通过设有不同温度梯度的干燥器，可解决生活垃圾水分含量高的问题，实现将生活垃圾含水率降到适宜进行热裂解气化的状态。同时，由于垃圾是一种混合物，不同物质的热分解温度不同，热分解行为也不同，因此，本发明采用三级(高、中、低)不同温度的阶梯热裂解工艺。

进一步的，第一干燥器41、第二干燥器42、第三干燥器43、第一裂解器51、第二裂解器52和第三裂解器53均具有左右两个端部，进料口411位于第一干燥器41的左右两个端部的其中一端的上侧，第一干燥器41的另一端的下侧设有第一出口412，第二干燥器42与第一出口412位置对应的一端的上侧设有第一进口421，第一出口412与第一进口421相连通，以实现第一干燥器41与第二干燥器42相连通，第二干燥器42的另一端的下侧设有第二出口422，第三干燥器43与第二出口422位置对应的一端的上侧设有第二进口431，第二出口422与第二进口431相连通，以实现第二干燥器42与第三干燥器43相连通，第三干燥器43的另一端的下侧设有第三出口432，第一裂解器51与第三出口432位置对应的一端的上侧设有第三进口511，第三出口432与第三进口511相连通，以实现第三干燥器43与第一裂解器51相连通，第一裂解器51的另一端的下侧设有第四出口512，第二裂解器52与第四出口512位置对应的一端的上侧设有第四进口521，第四出口512与第四进口521相连通，以实现第一裂解器51与第二裂解器52相连通，第二裂解器52的另一端的下侧设有第五出口522，第三裂解器53与第五出口522位置对应的一端的上侧设有第五进口531，第五出口522与第五进口531相连通，以实现第二裂解器52与第三裂解器53相连通，出料口532位于第三裂解器53的另一端的下侧。

被破碎的物料从进料口411进入第一干燥器41，物料中的水分被加热形成水蒸气，从第一干燥器41的排气口6排出，物料被干燥后从第一出口412经第一进口421进入第二干燥器42中被二次干燥，同样的，物料中的水分被进一步蒸发，从第二干燥器42的排气口6排出。物料从第二出口422排出，经第二进口431进入第三干燥器43中，物料中的水分被彻底蒸发，从第三干燥器43的排气口6排出。绝干的物料从第三出口432经第三进口511进入第一裂解器51中，物料中的低温热解物质在被热裂解，产生可燃气体，使用者可用管道将各个裂解器5的排气口6与燃烧室2相连通，从而将可燃气体引入燃烧室2中燃烧，充分利用热解气增强燃烧室2的燃烧效果。物料从第四出口512经第四进口521进入第二裂解器52中实现中温裂解，随后从第五出口522经第五进口531进入第三裂解器53中实现高温裂解。经过三级热裂解的残余的物料从出料口532排出，从进口端21进入燃烧室2中被充分燃烧。干燥器4和裂解器5的进口和出口分设于两端，使得物料要经过整个干燥器4或整个裂解器5才能被排出，有利于物料的充分干燥或充分热解。

另外，各干燥器4和各裂解器5均设有用于推动物料前进的物料推进装置。由于干燥器4和裂解器5均为管状结构，物料的前进需要物料推进装置的推动，方可进入下一级干燥器4或裂解器5或燃烧室2中。物料推进装置包括驱动装置、传动装置8和推进器7，驱动装置的输入端与外接电源电连接，驱动装置的输出端与传动装置8的输入端相连接，传动装置8的输出端与推进器7相连接，在工作状态下，驱动装置驱动传动装置8转动，以带动推进器7转动，以推动物料前进。接通电源后，驱动装置驱动传动装置8转动，使得推进器7工作，推动物料前进。在本实施例中，驱动装置为电机，传动装置8可以是减速机，推进器7为螺旋叶片，电机的输出端与减速机的输入端连接，减速机的输出端与螺旋叶片的中心连接。在其他实施例中，还可以通过皮带轮传动、液压传动或气动等方式传动，传动装置8有多种，不限于此例，推进器7可以是螺带或桨叶等，推进器7的材质必须为耐高温材质。

优选地，燃烧室2设有水蒸气气化喷嘴25。水蒸气气化喷嘴25将水蒸气喷入充分燃烧的物质中，促进物料发生进一步的气化反应，产生的一氧化碳和氢气可通过管道引入燃烧器24中以强化燃烧。更优选地，可使用管道将各干燥器4上的排气口6与水蒸气气化喷嘴25连通，充分利用物料中被蒸发的水分，环保节能。

燃烧室2内设有炉排26，物料均匀分布在炉排26上，燃烧室2每次能燃烧更多的物料，保证物料的充分燃烧。

值得一提的是，如图3所示，干燥裂解设备的数量为两组。在本实施例中，两组干燥裂解设备均设有三个干燥器4和三个裂解器5。两组干燥裂解设备可以同时运行，也可以错开时间运行。当其中一组干燥裂解设备需要维修时，另一组干燥裂解设备可处于工作状态，保证在设备维护时不停机，使垃圾处理工作可以如常进行。

此外，干燥器4的材质为能承受500℃以上高温的耐腐蚀金属材料，裂解器5的材质为能承受1000℃以上高温的耐腐蚀金属材料。考虑到垃圾具有腐蚀性，因此优选用耐腐蚀的材料。干燥器4最高的工作温度为450℃，采用能承受500℃以上高温的金属材料能满足干燥器的运行温度要求，同样的，裂解器最高的工作温度为950℃，因此选用能承受1000℃以上高温的金属材料。在本实施例中，干燥管4选用304不锈钢无缝管，裂解管4选用2520耐高温不锈钢管，其壁厚为16mm，2520不锈钢管可耐高温至1300℃，可长期在1150℃的环境下工作。304不锈钢管和2520不锈钢管价格实惠，能降低热裂解气化炉的成本。

如图5所示，辅助系统Ⅲ包括多级热交换器90、水蒸汽发生器91、可燃气净化系统，富氧系统，其中，各个干燥器4的干燥产生的水蒸气通过排气口6进入蒸汽发生器91进一步加热，各个热解器5产生的可燃气体从该裂解器5上的排气口6进入多级热交换器91中，优选地，通过气化器27物料气化的气体可通过管道连接多级热交换器91，且燃烧产生的二氧化碳从排气端22进入至多级热交换器91中，经过多级热交换器90、水蒸汽发生器91处理后的气体进入至可燃气净化系统中；可燃气净化系统包括废气吸收装置92、汽水分离器93、离子净化器94，可燃气体首先进入至废气吸收装置92，废气吸收装置92含有有机溶剂，用于吸收气体中的废气，经过处理后的气体进入汽水分离器92中实现汽水分离，去除多余的水分，可燃气体进入离子净化器94进行进一步净化，从而产生纯度高、洁净的可燃气体，产生的可燃气体用于发电，采用燃气发电机发电，避免了高昂的蒸汽锅炉发电的高压，低效问题。富氧系统用于给燃烧室2提供氧气，残碳采用富氧燃烧，极大减少了烟气的产生量，本发明的富氧系统采用三级膜法制氧工艺，可极大的降低制氧成本。

本发明上述提到的多级热交换器90、水蒸汽发生器91、可燃气净化系统，富氧系统均采用现有技术实现，在此不做过多的描述。

发电系统Ⅳ由燃气发电机及配电系统组成。通过离子净化器94净化后的可燃气体，用于发电，采用燃气发电机发电。后续资源化利用系统Ⅴ由建材制作系统(制砖)和液体肥料系统组成。燃烧室2燃尽的灰渣排除炉外，输送给辅助制建材(制砖)系统。经过固液分离器分离得到的渗滤液，以及辅助系统Ⅲ的渗滤液进入后续液体肥料系统，将渗滤液首先经电化学絮凝系统将重金属脱出，再经生物技术处理，制成液态肥料。

实施例2

本发明的基于生活垃圾复合热裂解气化处理工艺的一种实施例，包括以下步骤：

(1)预处理：将垃圾经过破袋处理，将混装垃圾的塑料袋破袋，破袋后的经传送带输送，经过强磁自动卸料除铁器下方，垃圾中的铁器被自动除铁器去除，而后铁器输送到专用存储箱，进行回收处理；

(2)发酵：垃圾进入垃圾储仓，并在此停留时间为2～4天，经过2～4天的快速酸化发酵，垃圾变得柔软，从而可减轻对设备磨损，并且易于进行固液分离；

(3)破碎：经过酸化处理的垃圾，经由行车抓斗，输送至破碎机，破碎成小于20mm的物料；

(4)固液分离：经过破碎的物料进入固液分离机，进行固液分离，分离后的液体，一部分回喷至垃圾储仓，一部分进入液体肥料系统。

(5)干燥热裂解：经过固液分离的固体垃圾进入至的不同温度梯度的多级连续真空干燥工艺，将生活垃圾含水率降到适宜进行热裂解气化的状态；经过干燥后的物料进入不同温度梯度连续多级热裂解工艺进行水蒸气热解气化；

(6)经过步骤(5)裂解后的残碳，排入残碳燃烧室，同时步骤(5)干燥产生的水蒸气，排入蒸汽发生系统，进一步加热；裂解产生的裂解气体一部分进入残碳燃烧，产生的热量供热裂解使用，另一部分进入多级热交换器，排入气体净化系统；

(7)燃尽的灰渣排除炉外，净化后的可燃气输入至发电系统。

所述步骤(5)中的干燥热裂解均在本发明实施1中的一体式热解系统Ⅱ中进行；所述多级连续真空干燥工艺采用至少两级干燥，本实施例采用三级连续真空干燥，第一级干燥的的温度为250℃，第二级干燥的温度为300℃，第三级干燥的温度为350℃～450℃，所述的连续多级热裂解工艺采用至少两级热裂解，本实施例采用连续三级热裂解工艺，第一级热裂解的温度为450℃～650℃，第二级热裂解的温度为650℃～750℃，第三级热裂解的温度750℃～850℃；

所述(6)中的残碳燃烧与步骤(5)中干燥热裂解均在一体式热解系统Ⅱ中进行，残碳燃烧的工作温度为850℃～950℃。所述残碳燃烧工艺采用富氧燃烧，可极大减少烟气的产生量。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。

Claims (10)

1.基于复合热裂解气化处理工艺，其特征在于，包括以下步骤：

(1)预处理：将垃圾经过破袋处理，再将破袋后的垃圾中的金属去除；

(2)破碎：将处理过后的垃圾破碎成小于20mm的物料；

(3)固液分离：经过破碎的物料进行固液分离；

(4)干燥热裂解：经过固液分离的固体垃圾进入至不同温度梯度的多级连续真空干燥，经过干燥后的物料进入不同温度梯度连续多级热裂解工艺进行水蒸气热解气化；

(5)经过步骤(4)裂解后的残碳，进行残碳燃烧；

(6)燃尽的灰渣排除炉外。

2.根据权利要求1所述的复合热裂解气化处理工艺，其特征在于，所述所述多级连续真空干燥工艺采用至少两级干燥，所述的连续多级热裂解工艺采用至少两级热裂解。

3.根据权利要求2所述的复合热裂解气化处理工艺，其特征在于，所述多级连续真空干燥工艺采用三级连续真空干燥，第一级干燥的的温度为250℃，第二级干燥的温度为300℃，第三级干燥的温度为350℃～450℃；所述的连续多级热裂解工艺采用连续三级热裂解，第一级热裂解的温度为450℃～650℃，第二级热裂解的温度为650℃～750℃，第三级热裂解的温度750℃～850℃。

4.根据权利要求1所述的复合热裂解气化处理工艺，其特征在于，所述残碳燃烧温度为850℃～950℃。

5.根据权利要求1所述的复合热裂解气化处理工艺，所述步骤(4)中的干燥热裂解与步骤(5)中的残碳燃烧均在一体式热裂解系统中进行；所述一体式热裂解系统包括炉体，所述炉体上设有燃烧室和至少一组干燥裂解设备，

所述燃烧室设有进口端、排气端和灰渣输出端，所述燃烧室安装有气化器，

所述干燥裂解设备包括至少两个上下并行排布的干燥器和至少两个上下并行排布的裂解器，各所述裂解器均位于各所述干燥器的下方，所述燃烧室设置在炉体的底部且位于各所述裂解器的下方；

上下相邻的两个所述干燥器相连通，上下相邻的两个所述裂解器相连通，靠近所述裂解器的所述干燥器与靠近所述干燥器的所述裂解器相连通，

位于最上方的干燥器上设有进料口，位于最下方的裂解器上设有出料口，所述出料口与所述进口端相连通，各所述干燥器和各所述裂解器上均设有排气口。

6.根据权利要求1所述的复合热裂解气化处理工艺，其特征在于，所述步骤(1)与(2)之间还包括步骤(1a)发酵：垃圾进入垃圾储仓，经过2～4天的酸化发酵；

所述步骤(4)中干燥产生的水蒸气，排入蒸汽发生系统，进一步加热；裂解产生的裂解气体一部分进入残碳燃烧，产生的热量供热裂解使用，另一部分进入多级热交换器，排入气体净化系统。

7.基于复合热裂解气化处理系统，其特征在于，按处理方向依次包括预处理系统Ⅰ、一体式热解炉系统Ⅱ、辅助系统Ⅲ；所述一体式热解炉系统Ⅱ包括炉体，所述炉体上设有燃烧室和至少一组干燥裂解设备，

所述燃烧室设有进口端、排气端和灰渣输出端，所述燃烧室安装有气化器，

所述干燥裂解设备包括至少两个上下并行排布的干燥器和至少两个上下并行排布的裂解器，各所述裂解器均位于各所述干燥器的下方，所述燃烧室设置在炉体的底部且位于各所述裂解器的下方；

上下相邻的两个所述干燥器相连通，上下相邻的两个所述裂解器相连通，靠近所述裂解器的所述干燥器与靠近所述干燥器的所述裂解器相连通，

位于最上方的干燥器上设有进料口，位于最下方的裂解器上设有出料口，所述出料口与所述进口端相连通，各所述干燥器和各所述裂解器上均设有排气口。

8.根据权利要求7所述的基于复合热裂解气化处理系统，其特征在于，所述干燥裂解设备包括三个干燥器，分别为第一干燥器、第二干燥器和第三干燥器，所述第一干燥器位于所述第二干燥器的上方，所述第二干燥器位于所述第三干燥器的上方，

所述干燥裂解设备包括三个裂解器，分别为第一裂解器、第二裂解器和第三裂解器，所述第一裂解器设置在所述第三干燥器的下方且位于所述第二裂解器的上方，所述第二裂解器位于所述第三裂解器的上方，所述第三裂解器位于所述燃烧室的上方。

9.根据权利要求8所述的基于复合热裂解气化处理系统，其特征在于，第一干燥管的工作温度为250℃，第二级干燥管的工作温度为300℃，第三级干燥管的工作温度为350℃～450℃，第一级热裂解器的工作温度为450℃～650℃，第二级热裂解器的工作温度为650℃～750℃，第三级热裂解器的工作温度为750℃～850℃。

10.根据权利要求7所述的基于复合热裂解气化处理系统，其特征在于，所述辅助系统Ⅲ包括多级热交换器、水蒸汽发生器、可燃气净化系统，富氧系统；所述各个干燥器干燥产生的水蒸气进入蒸汽发生器进一步加热，各个热解器产生的可燃气体进入多级热交换器中，经过多级热交换器、水蒸汽发生器处理后的气体进入至可燃气净化系统中；所述富氧系统用于给燃烧室中的残碳提供氧气；

优选地，经过可燃气净化系统净化后的气体进入发电系统Ⅳ；燃烧室燃尽的灰渣排除炉外，输送给后续资源化利用系统Ⅴ。