一种低焦油抑制二噁英生成的生活垃圾热解系统和方法与流程

技术特征：

1.一种低焦油抑制二噁英生成的生活垃圾热解系统，其特征在于：包括垃圾进料斗(1)、变频给料机(2)、变频电动推杆(3)、热解装置(4)、半焦灰斗(5)、半焦给料调节(6)、旋风分离料封装置(7)、料位控制器(8)、气流输送炉(9)、旋风除尘器(10)、焦油裂解反应器(11)、脱氯塔(12)、脱硫塔(13)、焦油聚结器(14)和鼓风机(15)；

所述的垃圾料斗(1)下端的出口与变频给料机(2)上端的进口相连接，变频给料机(2)下端的出口与热解装置(4)的垃圾进料口相连；

所述的变频电动推杆(3)安装于垃圾进料斗(1)的内部，保证垃圾进料颗粒顺利进入热解装置(4)的内部；

所述的旋风分离料封装置(7)下端的出口与料位控制器(8)上端的进口相连，料位控制器(8)下端的出口与热解装置(4)的热载体进料口相连；

所述热解装置(4)下部的半焦出口与半焦灰斗(5)上端的进口相连，半焦灰斗(5)下端的出口与半焦给料调节(6)的进口相连，半焦给料调节(6)的出口与气流输送炉(9)底部的进口相连；

所述的热解装置(4)的热解气出口与旋风除尘器(10)的进口连接；

旋风除尘器(10)、焦油裂解反应器(11)、脱氯塔(12)、脱硫塔(13)、焦油聚结器(14)顺次连接；

所述的鼓风机(15)的出口与气流输送炉(9)的助燃风进口连接。

2.如权利要求1所述的一种低焦油抑制二噁英生成的生活垃圾热解系统，其特征在于：所述的垃圾进料斗(1)、变频给料机(2)和变频电动推杆(3)组成系统的第一重料封，用于利用变频电动推杆(3)往返运动实现垃圾挤压，将垃圾推至变频给料机(2)，通过调节变频给料机(2)的频率实现垃圾热解的顺利进料，同时在变频给料机(2)与热解装置(4)连接管道中形成一定的致密垃圾颗粒高度以实现热解装置(4)与外界的隔绝；

所述半焦灰斗(5)、半焦给料调节(6)组成热解装置(4)的第二重料封；半焦给料调节(6)将产生的半焦和降温后的固体热载体送至气流输送炉(9)；热解装置(4)生成的半焦送入下方半焦灰斗(5)进行暂存，产生的半焦通过半焦给料调节(6)输送给至气流输送炉(9)在炉内燃烧，再次加热固体热载体，高温固体热载体通过气流输送返回旋风分离料封装置(7)；通过调节半焦给料调节(8)的频率，维持半焦灰斗(5)内半焦颗粒高度实现热解装置(4)与气流输送炉(9)隔绝；

所述的旋风分离料封装置(7)、料位控制器(8)组成了热解装置(4)的第三重料封；旋风分离料封装置(7)将来自气流输送炉(9)的高温固体热载体与烟气分离，分离后固体热载体通过料位控制器(8)的调节维持旋风分离料封装置(7)内的颗粒高度，建立起系统的第三重料封；分离后的固体热载体返回热解装置(4)作为热解热源，实现热解装置(4)与气流输送炉(9)隔绝；

通过上述的三重料封实现热解装置(4)与外界环境和气流输送炉(9)的隔绝，保证热解在还原气氛下进行，破坏热解过程中二噁英的生成条件。

3.如权利要求1所述的一种低焦油抑制二噁英生成的生活垃圾热解系统，其特征在于：所述的热解装置(4)内的固体热载体为具有催化作用的固体颗粒。

4.如权利要求3所述的一种低焦油抑制二噁英生成的生活垃圾热解系统，其特征在于：所述的热解装置(4)内的固体热载体为橄榄石、半焦中的一种，降低热解过程中的焦油生成量，减少产生的焦油堵塞后续管道和设备影响系统的连续稳定运行。

5.如权利要求1所述的一种低焦油抑制二噁英生成的生活垃圾热解系统，其特征在于：所述的焦油裂解反应器(11)，内部装填催化剂，催化剂为白云石、石灰石中的一种。

6.如权利要求1所述的一种低焦油抑制二噁英生成的生活垃圾热解系统，其特征在于：通过外置电加热、烟气加热两种加热方式之一，控制焦油裂解反应器(11)内部温度。

7.如权利要求6所述的一种低焦油抑制二噁英生成的生活垃圾热解系统，其特征在于：控制焦油裂解反应器(11)内部维持温度为700℃～850℃。

8.如权利要求1所述的一种低焦油抑制二噁英生成的生活垃圾热解系统，其特征在于：所述的气流输送炉(9)燃烧产生的半焦重新加热固体热载体，提供热解装置(4)中垃圾颗粒热解所需的热量，将固体热载体上的积碳烧掉重新活化固体热载体的催化作用。

9.如权利要求1所述的一种低焦油抑制二噁英生成的生活垃圾热解系统，其特征在于：所述的垃圾进料斗(1)、变频给料机(2)和变频电动推杆(3)组成系统的第一重料封，用于利用电动推杆(3)往返运动实现垃圾挤压，将垃圾推至变频给料机(2)，通过调节变频给料机(2)的频率实现垃圾热解的顺利进料，同时在变频给料机(2)与热解装置(4)连接管道中形成一定的致密垃圾颗粒高度以实现热解装置(4)与外界的隔绝；

所述半焦灰斗(5)、半焦给料调节(6)组成热解装置(4)的第二重料封；半焦给料调节(6)将产生的半焦和降温后的固体热载体送至气流输送炉(9)；热解装置(4)生成的半焦送入下方半焦灰斗(5)进行暂存，产生的半焦通过半焦给料调节(6)输送给至气流输送炉(9)在炉内燃烧，再次加热固体热载体，高温固体热载体通过气流输送返回旋风分离料封装置(7)；通过调节半焦给料调节(8)的频率，维持半焦灰斗(5)内半焦颗粒高度实现热解装置(4)与气流输送炉(9)隔绝；

所述的旋风分离料封装置(7)、料位控制器(8)组成了热解装置(4)的第三重料封；旋风分离料封装置(7)将来自气流输送炉(9)的高温固体热载体与烟气分离，分离后固体热载体通过料位控制器(8)的调节维持旋风除尘器(10)内的颗粒高度，建立起系统的第三重料封；分离后的固体热载体返回热解装置(4)作为热解热源，实现热解装置(4)与气流输送炉(9)隔绝；

通过上述的三重料封实现热解装置(4)与外界环境和气流输送炉(9)的隔绝，保证热解在还原气氛下进行，破坏热解过程中二噁英的生成条件；

所述的热解装置(4)内的固体热载体为具有催化作用的固体颗粒；

所述的热解装置(4)内的固体热载体为橄榄石、半焦中的一种，降低热解过程中的焦油生成量，减少产生的焦油堵塞后续管道和设备影响系统的连续稳定运行；

所述的焦油裂解反应器(11)，内部装填催化剂，催化剂为白云石、石灰石中的一种；

通过外置电加热、烟气加热两种加热方式之一，控制焦油裂解反应器(11)内部维持温度为700℃～850℃；

所述的气流输送炉(9)燃烧产生的半焦重新加热固体热载体，提供热解装置(4)中垃圾颗粒热解所需的热量，将固体热载体上的积碳烧掉重新活化固体热载体的催化作用。

10.一种基于权利要求1-9所述的低焦油抑制二噁英生成的生活垃圾热解系统的生活垃圾热解方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤一，原生垃圾通过分选出无机物，破碎，熟化脱水后送至垃圾进料斗(1)、中、利用电动推杆(3)往返运动将垃圾颗粒推入调节变频给料机(2)，通过调节变频给料机(2)的频率将垃圾送入热解装置(4)中；由三重料封提供热解装置(4)中垃圾颗粒热解需要的绝氧环境；

步骤二，垃圾颗粒进入热解装置(4)后与来自旋风分离料封装置(7)的高温固体热载体直接接触；热解装置(4)内的反应温度为700℃～850℃；垃圾颗粒首先脱除水分，然后利用有机物在高温状态下的不稳定，产生大分子断裂、异构化，主要的热解产物有半焦、可燃气和焦油；由于热解反应为吸热反应，需要外界提供固体物料升温，水分蒸发，热解反应等需要的热量；本发明采用具有催化作用的固体颗粒如橄榄石，半焦等作为固体热载体，通过固体热载体与垃圾物料的直接接触加热热解垃圾颗粒，同时作为催化剂防止热解焦油的产生；这些固体热载体的表面具有极性活化位，而焦油中含有许多带负电性π电子体系的稠环化合物；它们在活化位上被吸附后，π电子云被破坏而失去稳定性，使c—c键、c—h键容易发生断裂，从而降低了裂解活化能；同时这种固体热载体还促进裂解后的碳氢化合物与h2o和co2重整反应；降温后的固体热载体在催化热解过程中有少量的积碳而引起固体热载体的催化活性降低；这样60％以上的焦油将在热解装置(4)内实现焦油进一步裂解催化；

步骤三，从热解装置(4)出来的含少量焦油的高温热解气经过旋风除尘器(10)进一步除尘后被送至焦油裂解反应器(11)；焦油裂解反应器(11)内装填白云石或者石灰石等催化剂，通过外置电加热或者烟气加热，保证焦油裂解反应器(11)内部维持温度为700℃～850℃，在白云石或者石灰石等催化剂的作用下，焦油进一步分解生成小分子的热解气体；

步骤四，催化裂解后的热解气被送至脱氯塔(12)进行hcl脱除；脱氯塔(12)采用水洗对hcl进行洗涤，其目的在于脱除燃气中的hcl，避免热解气在后续有氧燃烧条件下不提供二恶英生成条件中的cl源，抑制二恶英的生成；脱除hcl的燃气送入脱硫塔(13)，塔内装填fe2o3用于脱除h2s，最后燃气经过焦油聚结器(14)除去燃气中的油雾；净化后的燃气热值高，焦油含量可以低于10mg/nm³，可以外送作为燃料或者化工原料；由于系统对h2s、hcl的脱除，避免了热解气作为燃料燃烧带来的后续烟气系统的腐蚀；

步骤五：热解装置(4)中热解生成的半焦和降温后的固体热载体送入下方半焦灰斗(5)进行暂存，产生的半焦和降温后的固体热载体通过半焦给料调节(6)输送给至气流输送炉(9)，半焦在气流输送炉(9)内燃烧，燃烧和气流输送的需要的空气由鼓风机(15)提供；作为热解装置(4)中催化剂的固体热载体在气流输送炉(9)中由于表面的积碳会被高温烧掉，重而实现了固体热载体的活化和重新加热；

步骤六：高温烟气携带活化后的固体热载体进入热载体分离料封装置(7)；旋风分离料封装置(7)将来自气流输送炉(9)的高温固体热载体与烟气分离，分离后固体热载体重新返回热解装置(4)中提供垃圾颗粒热解需要的热量，同时再次作为焦油催化剂抑制减少热解装置(4)中热解过程中的焦油产量。

技术总结
本发明属于垃圾处理领域，具体涉及一种低焦油抑制二噁英生成的生活垃圾热解系统和方法。一种低焦油抑制二噁英生成的生活垃圾热解系统，包括垃圾进料斗、变频给料机、变频电动推杆、热解装置、半焦灰斗、半焦给料调节、旋风分离料封装置、料位控制器、气流输送炉、旋风除尘器、焦油裂解反应器、脱氯塔、脱硫塔、焦油聚结器和鼓风机。通过本发明提供的三重连续料封实现热解反应器的绝氧环境，实现垃圾连续绝氧热解，同时对热解气中HCL进行脱除，避免热解和燃烧过程中二噁英的生成。该工艺避免了二噁英的生成条件，同时大大降低了焦油的产生，降低了热解气水洗脱HCl产生的废水处理费用，实现了系统连续稳定运行。

技术研发人员：张彦军;宋小飞;杜闰萍;于丹;丁建亮
受保护的技术使用者：北京航天石化技术装备工程有限公司
技术研发日：2020.01.21
技术公布日：2021.08.06