一种固废脱气热解装置及包括该装置的熔融气化系统的制作方法

1.本发明属于固废处理技术领域，特别涉及一种固废脱气热解装置及包括该装置的熔融气化系统。


背景技术：

2.固废热解技术是指固废在惰性气氛或者隔绝氧化剂(空气、氧气、水)的条件下，加热至400
‑
500℃以上，将固废中的有机大分子进行裂解，分解成小分子，产生可燃气、焦油、固定碳的热化学转化技术。相比传统的可燃固废焚烧技术，热解因其还原性气氛反应条件，no
x
,so
z
污染物的排放低，产生的燃气也可进一步净化之后再进入燃烧等其它工艺等优势。固废直接焚烧或气化会给装置带来一系列的问题，诸如耐材的使用寿命较短、进料系统的密封、系统能耗较大等问题，采用固废热解技术作为前处理手段给较好的克服上述问题。


技术实现要素：

3.本发明的目的是针对现有技术的缺陷，提供一种固废脱气热解装置，并提供包括该装置的熔融气化系统。
4.为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种固废脱气热解装置，用于对固废进行绝氧加热分解成可燃气、焦油、固定碳，包括：固废通道、加热介质通道、保温隔热层；其中所述固废通道的截面呈矩形或圆形，其截面从入口端到出口端逐渐增加；
5.固废通道的外部设置有加热介质通道，热烟气在加热介质通道内为固废通道加热；
6.所述加热介质通道的外部设置有保温隔热层。
7.进一步的，固废通道的截面尺寸，从入口端到出口端增加20～50mm(圆形截面，直径增加20～50mm，矩形截面，长、宽各增加20～50mm)。
8.进一步的，固废通道的入口端和出口端分别通过法兰和外部装置连接。
9.进一步的，固废通道外表面包裹一层蓄热体材料，厚度为30～200mm，并采用耐高温钢材焊接在固废通道外壁上。
10.进一步的，加热介质通道采用螺旋结构或者折流板形式，所述加热介质通道在固废通道出口端设置加热介质入口管，入口端设置加热介质出口管，且加热气体通道截面积为固废通道截面积的1～5倍。
11.进一步的，加热介质入口管和出口管上设置有高温膨胀节，其膨胀位移量为50～100mm。
12.进一步的，保温隔热层采用浇筑轻质浇注料、或包裹陶瓷纤维棉、或采用轻质浇注料和陶瓷纤维棉的组合形式，保温隔热层的密度为260～3000kg/m3，厚度为50～300mm。
13.进一步的，固废通道底部设置有支撑支座，所述支撑支座采用采用蝶簧加滚轮的结构形式，支座底部设置钢轨；所述支撑支座处不设置保温隔热层。
14.进一步的，固废通道内设置有热电偶，对固废通道内部进行实时测温。
15.一种高温熔融气化系统，用于对生物质、垃圾、污泥、危废进行高温熔融处理，包括上述一所述的固废脱气热解装置。
16.由于采用了上述技术方案，本发明所取得的有益效果为：
17.(1)固废通道整体呈喇叭口状结构，前小后大，利于物料的推进和进料系统的高温密封。
18.(2)固废通道外表面包裹一层蓄热体材料可提高物料和加热气体的换热效率，降低能耗。
19.(3)支撑支座采用采用蝶簧加滚轮的结构形式，支座底部设置钢轨的结构形式可以吸收固废脱气热解装置运行过程中在水平和垂直方向的膨胀问题以及安装时的调节问题
附图说明
20.图1是本实施例1固废脱气热解装置的结构示意图。
21.图2是本实施例2高温熔融气化系统的结构示意图。
具体实施方式
22.为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。
23.需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
24.实施例1
25.如图1所示的一种固废脱气热解装置，用于对固废进行绝氧加热分解成可燃气、焦油、固定碳，包括：固废通道1、加热介质通道2、保温隔热层3。
26.其中固废通道的截面呈圆形，其截面从入口端4到出口端5逐渐增加，直径增加20～50mm，固废通道整体呈喇叭口状。进口端与固废压缩机相连接，出口端与固废高温气化炉相连接。压缩机出口与固废脱气热解装置入口采用法兰连接，新压缩出来的固废压块推动前一个压块，使得压块在通道中向气化炉入口移动，固废脱气热解装置出口与炉体入口采用法兰连接。
27.固废通道外表面包裹一层蓄热体材料6，厚度为30～200mm，并采用耐高温钢材焊接在固废通道外壁上。蓄热体材料的外部设置有加热介质通道，蓄热体材料位于加热介质通道底部，是空气/烟气换热的媒介，蓄热体优选陶瓷蜂窝体，热烟气进入加热介质通道，陶瓷蜂窝体被逐渐加热，之后加热固废通道。
28.加热气体通道为螺旋结构盘旋在固废通道的加热段长度上，热烟气在通道内螺旋前进进行加热。或气体加热通道为管壳程换热器中折流板形式，热烟气在通道内上下折流
进行加热，且加热气体通道截面积为固废通道截面积的1～5倍。加热介质通道在固废通道出口端设置加热介质入口管7，入口端设置加热介质出口管8，加热介质入口管和出口管上设置有高温膨胀节，其膨胀位移量为50～100mm。
29.高温合成气循环风机系统或热风炉为加热气体通道提供热烟气，与固废脱气热解装置烟气入口法兰连接。
30.加热介质通道的外部设置有保温隔热层。保温隔热层采用浇筑轻质浇注料、或包裹陶瓷纤维棉、或采用轻质浇注料和陶瓷纤维棉的组合形式，保温隔热层的密度为260～3000kg/m3，厚度为50～300mm。
31.固废通道底部设置有支撑支座9，支撑支座采用采用蝶簧加滚轮的结构形式，支座底部设置钢轨的结构形式。
32.固废通道内设置有热电偶10，对固废通道内部进行实时测温。
33.实施例2
34.固废脱气热解装置的结构和实施例1相同。一种高温熔融气化系统如图2所示，用于对生物质、垃圾、污泥、危废进行高温熔融处理，包括：压缩机11、固废脱气热解装置和气化炉12。气化炉产生的高温气体作为加热气体通道的导热介质热烟气。
35.通过下面步骤实现固废脱气热解的物料热解过程:
36.步骤1，固废脱气热解装置的初始进料：
37.选用低位热值在2000～8000kj/kg的废固，或者经过废固物料的配比使得去热值出于某一稳定区间内。固废通过抓斗投入到压块机的料斗内，经压缩机压缩后，是废固的体积压缩比为2～20。并连续推入5～10块物料，沿通道长度方向上物料的总长度约为2米，其初始的密封作用，防止高温其他反串回压块机内。
38.步骤2，固废脱气热解装置的加热过程：
39.如图2所示右侧为固废通道的入口端和加热介质通道的出口，左侧为固废通道的出口端和加热介质通道的入口。待气化炉炉温上升后，出口合成气通过高温管道引入固废脱气热解装置加热气体通道入口端，待固废脱气热解装置出口端处温度升至550～600℃后开始连续进料。被压缩的固废物料在压块机推杆的作用下，沿固废脱气热解装置内部物料腔体逐步往气化炉口移动，越靠近气化炉入口端温度越高，物料在通道中的停留时间为30～180分钟。
40.步骤3，物料热解过程：
41.固废压块在通道中主要采用热传导的方式加热，在通道出口端即采用热传导同时也采用高温辐射的方式进行加热，呈喇叭口状的通道结构类似填料函密封防止高温热解气回窜到入口段，在出口端热解后的气体成分进入高温气化炉上部，固体部分落入气化炉熔融区,最终通过均质化后、再经水淬分选出金属和玻璃态无机矿物质。
42.针对某城市生活垃圾热解后再进行高温气化所得合成气的成分分析如下：
43.名称h2coch4co2n2体积比(％)32～3629～38≤0.123～292.8～5.0
44.可见解热中可燃成分很高，具有较高的利用价值。
45.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描
述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
46.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是点连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
47.本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明的精神所作的举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。