一种环保型垃圾低温磁化热解炉的制作方法

本实用新型涉及有机垃圾的热解设备，具体的，属于一种带有催化固定床的垃圾低温磁化热解炉，属于环保设备领域。
背景技术：
：随着人们生活水平的不断提高，生活垃圾、餐厨垃圾、工业有机废料、农林有机垃圾、医疗垃圾的量不断上升，有机垃圾(如废塑料、废橡胶、纸屑、木、布、根、叶、草、餐后剩食、医疗垃圾等)在燃烧、热解、干馏、气化中易产生未被完全分解的高分子重烃物质、氮氧化物(nox)和一氧化碳(co)，导致排放的烟气或热解气体中夹带有相当量的烃类、氮氧化物和一氧化碳；焦油或重油严重时阻塞气体管道和阀门，并经常发生超压安全隐患和停产检修的现象，严重地影响生产的正常进行；在cn209672341u《有机垃圾低温磁化裂解设备》和cn210230977u《一种医疗磁化垃圾处理装置》中，公开了有机垃圾在350℃以下低温和通入磁化空气进行燃烧，但是，没有对烟气中所含轻烃(ch)类物质、重油、焦油、氮氧化物(no、no2)和一氧化碳(co)进行无害化处理；空气中含有21％体积比例的氧气，氧气属于一种磁化率很强的顺磁性物质，在外磁场作用下，氧气分子磁矩将随外磁场作用发生变化，磁化的空气能对被处理的垃圾进行间接磁化，磁化空气中的氧气的活化能大大提高，降低了垃圾热解所需的能量，较少量的空气和较低的温度即可维持较彻底的燃烧效果；然而，低温磁化热解炉的垃圾燃烧是缺氧燃烧过程，氧气不足的垃圾燃烧会导致排出的烟气中含有大量轻烃(ch)类物质、氮氧化物(no、no2)和一氧化碳(co)污染大气环境；技术实现要素：本实用新型的目的就是要克服和弥补现有设备的缺陷和不足，提供可用于生活垃圾、餐厨垃圾、农林有机垃圾、工业有机废料、医疗垃圾的无害化热解处理，对气体产物中夹带的轻烃(ch)、重油、焦油、氮氧化物(nox)、一氧化碳(co)进行催化反应转变成无害的水(h2o)、二氧化碳(co2)和氮气(n2)的一种环保型垃圾低温磁化热解炉。本实用新型是按如下方式实现的：一种环保型垃圾低温磁化热解炉，包括：热解炉的炉体，所述炉体的顶部配置加料口和进料机，炉体内有干燥区，裂解区和燃烧区；所述的燃烧区与空气磁化器排出的磁化空气输送管联通，燃烧区的底部配置排灰渣的炉箅子，所述的炉箅子下面配置档灰板，炉体燃烧区的外围配置夹套式催化固定床，夹套式催化固定床内装有颗粒状或蜂窝状催化剂，夹套式催化固定床的上部分别配置催化剂加料口板和气体产物出口，夹套式催化固定床底部配置气体产物进口，颗粒状催化剂的卸料口板配置在夹套式催化固定床侧壁的下部，夹套式催化固定床底部的热解气体产物进口与灰渣缓存室之间配置带孔的催化剂筛孔板以防止催化剂落入灰渣缓存室，但能使气体相通；炉箅子下面是灰渣缓存室，灰渣缓存室的下部配置灰渣出料机，炉箅子与灰渣出料机之间留有一定距离的储灰缓存空间。所述的空气磁化器，是由多个环形永久磁体串联配置的磁性筒体，所述的磁性筒体的内部形成空气通道，磁性筒体直径为5-30厘米，磁性筒体长度为10-100厘米，磁性筒体外围用无磁性的圆柱形管道进行包裹保护；所述磁性筒体的二端设有圆管状的连接件，空气串过磁性筒体内部的磁场后被磁化，成为磁化空气；所述的环形永久磁体，可以选择铁氧磁体、钕铁硼磁体(居里温度为320℃-460℃)、铝镍钴磁体、钐钴磁体或铁铬钴磁体，优选磁能积(bh)maxkj/m3为300-390mgoe(兆高奥)的钕铁硼磁体，磁能积(bh)maxkj/m3是衡量永磁体储存磁能密度的物理量；常见气体的体积磁化率(k×10-6)(c.g..s.m)(0℃)如下表：氧气一氧化氮氮气空气氢气氯甲烷水蒸气氨气 146 53-0.58 30.8-0.16-0.6-1.0-0.58-0.84常见气体的相对磁化率(0℃)氧气一氧化氮氮气空气氢气氯甲烷水蒸气氨气 100 36.3-0.06 21.1-0.11-0.4-0.7-0.4-0.57从上述二个表格看以看出，氧气(o2)的相对磁化率很高，氧气属于一种磁化率很强的顺磁性物质，在外磁场作用下，分子磁矩将随外磁场作用发生变化，外磁场作用力越大，氧气分子的极性越强，磁化空气中的被磁化后的氧气可使被处理的垃圾物料发生间接磁化，降低了热解所需的能量，在磁能的作用下，被处理的垃圾有机组份中的分子间内聚力减小，因而提高了垃圾的热解的效果，垃圾的热解可以在350-400℃实现，提高了垃圾热解的热效率，大大降低二噁英的生成量；所述的带孔的催化剂筛孔板，属于带有孔径在3-9mm的钢质孔板，其孔间距离在2-10mm；所述的催化剂，属于颗粒、条形或其它形状的固体催化剂，包括烃类裂解催化剂和氧化-还原催化剂等二种催化剂，将烃类裂解催化剂和氧化-还原催化剂按照一定重量百分比例进行混合均匀而成：其中，烃类裂解催化剂是zsm-5催化剂、y型催化剂或丝光沸石分子筛；氧化——还原催化剂是附载有金属铂、铑、钯，将其中一种喷涂在载体三氧化二铝或/和二氧化硅上形成的催化剂；在含有金属铂、铑、钯其中之一的氧化催化剂，可以增强co、hc和nox三种气体成分的活性，促使其进行氧化--还原化学反应，其中一氧化碳(co)在高温下氧化成为无色、无毒的二氧化碳(co2)气体，能够使烃类(hc)化合物在高温下氧化成水(h2o)和二氧化碳(co2)，氮氧化物(nox)被还原成氮气(n2)和氧气(o2)，三种有害气体变成无害气体。所述的灰渣出料机，属于常规的螺旋输送机或往复式推料机；所述的炉箅子，可以是常规的固定式炉桥，或是常规的盘式旋转炉排，均具备排灰和通气的双重作用；所述的夹套式催化固定床，属于配置在热解炉燃烧区外围的一个密闭的壳体或密闭的容器，该壳体或容器的催化剂加料口和催化剂卸料出口采用带法兰的钢制蒙板密封；所述的挡灰板，与水平线安装的炉箅子按120度方向垂直配置或是按小于120度的斜面方向配置；所述的热解炉的炉体，属于立式热解炉，主要由耐火材料和保温层构成；本实用新型中所指的垃圾，包括：生活垃圾、餐厨垃圾、农林有机垃圾、工业有机废料和医疗垃圾；本实用新型工作原理是：垃圾原料经过密闭的立式热解炉的顶部加料口，往下依次通过干燥区、裂解区、燃烧区，磁化空气被输送到燃烧区后，原料被热解成为气体和灰渣产物，灰渣和气体产物向下串过炉箅子进入到灰渣缓存室，灰渣落入到灰渣缓存室下部的灰渣出料机中被排出炉体，气体产物向下流动绕过挡灰隔板除去灰尘后，再向上串过带孔的催化剂筛板进入到夹套式催化固定床内，该固定床内配置有使重烃物质(如焦油或重油)发生热分解的颗粒状烃类裂解催化剂，以及配置有使一氧化碳(co)、氮氧化物(nox)和烃类(ch)气体转化成二氧化碳(co2)、氮气(n2)和水(h2o)的颗粒状氧化--还原催化剂；在催化固定床中，气体产物得到净化处理，气体中的重烃物质(如焦油或重油)被深度裂解，变成了小分子烃类气体(h2、c1-c5、co)，消除了后续工段液体焦油或重油对管道阻塞造成的超压安全事故发生，气体产物中的氮氧化物(nox)、一氧化碳(co)和烃类(ch)气体转变成了无害的成二氧化碳(co2)、氮气(n2)和水(h2o)，燃烧区产生的高温热量通过热辐射传给燃烧区外围的催化固定床内的催化剂，给固定床内的催化剂加热，提供催化反应所需热量；特别的，气体串过颗粒状催化剂时，过滤掉或隔离了气体中夹带的灰尘，净化了排放的气体质量，不断地将经过催化固定床处理后的气体排出热解炉；在催化固定床中，同时发生下列二种类型的催化反应：第一种类型是气体中的高分子烃类(重油或焦油)在烃类裂解催化剂作用下，热裂解分解成为小分子烃(h2、c1-c5)气体，有机烃类的裂解属于吸热反应，本实用新型中的烃类(重油或焦油)裂解所需热量主要来自热解炉燃烧区产生的高温辐射热，以及气体产物中的一氧化碳(co)和氮氧化物(nox)被氧化--还原反应转变成二氧化碳(co2)、氮气(n2)和水(h2o)时放出的热量；第二种类型是气体中的一氧化碳(co)、氮氧化物(nox)，以及小分子碳氢烃类(ch)，在氧化--还原催化剂作用下转变成了无害的成二氧化碳(co2)、氮气(n2)和水(h2o)，该氧化--还原反应属于放热反应，但在常温或低温下不发生催化反应，其催化剂必须加热到一定温度才具有氧化或还原的能力，通常催化反应的起始温度在350℃左右，正常工作温度一般在400-800℃，催化反应发生时会放出大量的热，温度超过1000℃对催化固定床壳体有热熔坏的影响，必须有效的控制催化固定床中的温度；在上述催化固定床内，上述二种催化反应具有好的热量优势相补利用，相互加速催化反应速度的优点，这，是本实用新型的基本特征之一。垃圾在低温磁化和缺氧燃烧中产生大量的难溶于水的一氧化碳(co)和氮氧化物(nox)，常规的碱液喷淋不能除去和遏制它们对大气的污染，通过氧化--还原的催化反应最终将一氧化碳(co)和氮氧化物(nox)转变成无害的二氧化碳、氮气和水，消除一氧化碳(co)和氮氧化物(nox)对大气的污染，这是本实用新型的基本特征之一。垃圾在低温磁化和缺氧燃烧中产生大量的重烃物质(如重油或焦油)，通过烃类裂解催化剂先将重烃物质转变成小分子的烃类气体，小分子烃类气体在氧化--还原催化剂作用下最终转变成无害的二氧化碳和水，消除和克服重油或焦油阻塞生产设备的管道，遏制烃类物质污染大气，这是本实用新型的基本特征之一。依据化学反应平衡原理，在上述催化固定床中，一氧化碳(co)和小分子烃类(ch)被氧化变成了二氧化碳(co2)和水，以及氮氧化物(nox)被还原变成氮气(n2)的氧化--还原反应属于放热反应，降低温度，有利于反应向着生成物二氧化碳(co2)、水和氮气(n2)的方向进行；而高分子烃类重油变成为小分子烃(h2、c1-c5)的裂解过程属于吸热反应，提高反应温度和给催化固定床加热，有利重油的快速热解；因此，上述二种催化反应中，小分子碳氢烃类(ch)、一氧化碳(co)和氮氧化物(nox)发生氧化--还原反应放出的热量及时的供给重油发生催化裂解反应所需热量，或者是重油裂解中需要吸收大量热量，这控制和限制了小分子碳氢烃类(ch)，一氧化碳(co)和氮氧化物(nox)在氧化--还原时放出的热量超过1000℃对催化固定床壳体造成热熔破坏的影响；本实用新型的有益效果是：1.采用磁化空气和小于350℃低温环境进行垃圾的热分解，使得二噁英无法产生，克服了传统的垃圾在高温下焚烧产生二恶因的弊病；2.采用烃类裂解催化剂，将气体产物中的碳氢重烃物质(重油或焦油))转变成小分子的烃类气体，小分子烃类气体在氧化--还原催化剂作用下最终转变成无害的二氧化碳和水，消除和克服重油或焦油阻塞生产设备的管道，遏制烃类物质污染大气；3.采用氧化--还原催化剂，将气体产物中的一氧化碳(co)和氮氧化物(nox)转变成无害的二氧化碳、氮气和水，消除了一氧化碳(co)和氮氧化物(nox)对大气的污染；4.在实用新型的二种催化反应中，小分子碳氢烃类(ch)、一氧化碳(co)和氮氧化物(nox)发生氧化--还原反应放出的热量及时的供给重油发生催化裂解反应所需热量，上述二种催化反应具有好的热量优势相补利用，相互加速催化反应速度的优点；5.利用热解炉燃烧区产生的热辐射，供给催化反应所需要的热量，提高了原料产生热能的利用率，降低了能耗成本；6.气体产物串过颗粒状催化剂过滤除去气体中夹带的灰尘，极大地改善了气体的达标排放质量；附图说明下面结合附图对本实用新型作进一步说明图1是本实用新型的结构示意图；图2是实用新型中的磁化空气器结构示意图；在图1和图2中，1-进料机，2-热解炉的炉体，3-耐火保温层，4-催化剂加料孔板，5-催化剂卸料孔板，6-颗粒状催化剂，7-带孔的催化剂筛板，8-磁化空气输送管，9-磁化空气器的出气管，10-磁化空气器，11-环形永久磁体，12-磁化空气器的进气管，13-鼓风机，14-灰渣出料机，15-灰渣出口，16-挡灰板，17-燃烧后的灰渣，18-炉箅子，19-气体出口，20-灰渣缓存室，21-夹套式催化固定床。具体实施方式一种环保型垃圾低温磁化热解炉，包括：热解炉的炉体(1)，炉体(1)的顶部配置加料口和进料机(1)，炉体(1)内有干燥区，裂解区和燃烧区，燃烧区与空气磁化器(10)排出的磁化空气输送管(8)联通，燃烧区的底部配置排灰渣的炉箅子(18)，炉箅子(18)下面配置档灰板(16)，炉体(1)燃烧区的外围配置夹套式催化固定床(21)，夹套式催化固定床(21)内装有颗粒状催化剂(6)，夹套式催化固定床(21)的上部分别配置催化剂加料孔板(4)和催化反应后的气体出口(19)，催化剂卸料孔板(5)配置在夹套式催化固定床(21)侧壁的下部，夹套式催化固定床(21)底部与灰渣缓存室(20)之间配置带孔的催化剂筛板(7)以防止催化剂落入灰渣缓存室(20)，但能使热解气体能进入到夹套式催化固定床(21)的内部，炉箅子(18)下面是灰渣缓存室(20)，灰渣缓存室(20)的下部配置灰渣出料机(14)，炉箅子(18)与灰渣出料机(14)之间留有一定距离的储灰缓存空间和热解气体缓存空间；工作时，垃圾原料通过进料机(1)加入到热解炉的炉体(1)内，原料最初在物料的最上层，即处在干燥区内，在干燥区由于受下部裂解区的热辐射，吸收热量，蒸发出原料内的水分，变成干物料；之后随着物料的消耗向下移动到裂解区，由于裂解区的温度高，达到了挥发和分解的温度，因而原料开始裂解，挥发性燃气开始产生，干物料逐渐分解为炭、挥发性燃气、焦油或重油等，而生成的炭随着物料的消耗而继续下移落入燃烧区(或氧化区)；鼓风机(13)将空气输送到磁化空气器(10)内对空气进行磁化，从磁化空气器(10)排出的磁化空气(包含磁化的氧气)经过磁化空气输送管(8)后进入炉体(1)燃烧区内；在燃烧区，由裂解区生成的炭与磁化空气器(10)排出的磁化空气进行燃烧反应生成二氧化碳、一氧化碳和水，并放出大量的热能，这些热能保证了原料热解全过程的顺利进行；燃烧产生的灰渣向下串过炉箅子(18)落入炉体(1)底部的灰渣出料机(14)中，经过灰渣出口(15)排出；在热解炉的炉体(1)内，气流是向下流动的，通过炉箅子(18)进入到灰渣缓存室(20)，干燥区生成的水蒸气和在裂解区分解出的气相产物向下流经燃烧区，在燃烧区(即氧化区和还原区)主要发生炽热炭的氧化--还原反应(如c o2--co2和c h2o--co h2)，进入灰渣缓存室(20)的热解气体绕过挡灰板(16)除去灰尘后，进一步串过带孔的催化剂筛板(7)进入到夹套式催化固定床(21)内，热解气体与夹套式催化固定床(21)内的颗粒状裂解催化剂和颗粒状氧化还原催化剂直接接触发生催化反应，在夹套式催化固定床(21)中，热解气体中夹带的高分子重烃物质(如焦油或重油)在颗粒状裂解催化剂作用下被裂解成小分子的烃类(ch)，热解气体中的一氧化碳(co)，氮氧化物(nox)和小分子烃类(ch)在颗粒状氧化还原催化剂作用下变成无害的二氧化碳(co2)、氮气(n2)和水(h2o)；裂解催化反应所需要的热量来自炉体(1)燃烧区热辐射散发的高温热量，以及来自氧化还原反应放出的热量；特别地，气体串过颗粒状催化剂(6)时，过滤掉或隔离了气体中夹带的灰尘，净化了气体，提高到气体的质量，不断地将催化和过滤后的气体从夹套式催化固定床(21)的气体出口(19)排出。当前第1页12