一种新型热裂解设备的制作方法

本实用新型涉及生物质热裂解领域，尤其涉及一种新型热裂解设备。

背景技术：

日前，国家发展改革委出台方案，提出到明年，京津冀及周边地区秸秆综合利用率平均达到88％以上，河北省秸秆综合利用率将达到95％。决心很大，现实困难却不小，还有很多挑战。近日，记者在河北唐山、天津宝坻等地走访发现，收割后的农田里升起阵阵浓烟，这是一些农民在焚烧秸秆。尽管两地均全面禁止在露天烧秸秆，但农民此举并非抱着旧习不放手，而多是无奈之举。当地农民称，自己回收秸秆不仅利润少，还存在耽误抢种冬小麦等风险。政府回收秸秆作饲料的模式虽然很受欢迎，但当地养殖场对饲料的需求量有限，大部分秸秆只能被烧掉。在窝洛沽镇附近，农民老许告诉记者，村里人知道烧秸秆污染环境，但回收有几个难题，主要是成本偏高。

治理秸秆问题，必须依靠科学的方法。秸秆没有合理的出路，完全靠行政命令堵是不行的。目前，秸秆的处理方法有几种：(1)将将秸秆粉碎埋在土壤里；(2)作为牲畜饲料；(3)沤肥，生产绿色肥料；(4)秸秆发电。这些处理方法都具有局限性，不能可持续、大规模商业化解决秸秆综合利用问题。这是因为：(1)粉碎掩埋，秸秆中的农业害虫被埋在土壤里，没有进行杀灭，并能够得到很好的繁殖，直接威胁来年农业生产。目前禁止秸秆露天焚烧,但不能禁止农民利用秸秆做取暖，做饭使用。粮食与秸秆的质量比例是1：3～5，京津冀地区庄稼有两季，这样大约每年每亩土地有三四吨的秸秆产生，如此多的秸秆埋在土壤里，掩埋太深，增加秸秆处理成本(本来种粮效益就不高,如果处理成本高于种粮收益,农民就会发生放弃耕地的现象)；掩埋太浅，严重影响庄稼根系的生长。农民为了能够持续种植庄稼，可以将秸秆放在家中采用取暖、做饭方式全部焚烧掉。这样，秸秆的焚烧从短时间，瞬间产生大量产生烟气颗粒的焚烧转变成长时间，少量产生烟气颗粒焚烧，总的烟气、污染物保持不变,秸秆焚烧的雾霾源问题还是得不到治理。(2)作为牲畜饲料，牲畜的生长发育也需要各种营养元素，只喂养秸秆，不添加豆饼、粮食等富含蛋白质的食物，牲畜不爱吃也不爱生长。要想通过饲养牲畜的方法消耗掉如此大规模的秸秆，需要消耗大量的粮食，消耗粮食同时,秸秆数量成倍增加,因此作为牲畜饲料也是不可持续的。(3)沤制农家肥，与作为牲畜饲料一样，发酵的细菌的生长也需要各种营养与环境，细菌生长的食物需要一定的碳氮比，否则纤维(碳)是不能利用的。秸秆中含碳量很高，如果要发酵，必须添加大量鸡粪(鸡粪最好，人粪效果不好)以达到碳氮比平衡，如何寻找如此大量的鸡粪？(4)秸秆发电，我国秸秆发电厂几乎都处于亏损状态，这有许多原因；秸秆发电涉及到秸秆的收集、分选、运输、储存、防腐等诸多问题，收购成本会急剧上升。另外，与传统化石燃料比较，农作物秸秆还具有密度小、体积大等特点，即使重量相同，若其密度较小，运输时就需要较大的容器，收集、运输的成本也会增加。秸秆发电厂使用的秸秆不能超过30公里半径，否则产生的能源还不够收集秸秆所消耗的能源，因此，秸秆发电厂的最大理论功率为3万千瓦。由于秸秆生产的季节性，秸秆发电厂的生产期短，这么小的发电量与短生产期不但没有多少效益，国家电网还需要增加大量的成本来维护电网的稳定。另外，秸秆发电厂投资比燃煤电厂高；我国还没有掌握生产秸秆发电设备的技术等不利因素制约秸秆发电。生物制取燃气是一个很好办法。但目前市场上使用的方法是将空气通入秸秆内做不完全燃烧生成CO可燃气体。这种方法存在两个缺陷：(1)在高温下碳的氧化反应产物CO是稳定状态，低温CO2是稳定状态。比如：高于1000℃的炼铁高炉中，CO占主体，CO2很少，煤炭燃烧都达不到如此高温度，必须使用焦炭。燃烧热值远远不如煤炭的秸秆燃烧是达不到这个温度的，因而这种半燃烧秸秆方法产生的燃气中很大部分是CO2。(2)将空气通入秸秆内，会带入4倍不可燃烧的氮气，更是降低了这种燃气的热值。许多地方建设的秸秆气化站最后都停产了。所以，以上四种处理方法具有经济性、可行性差的缺点，产业很难发展壮大。因此，必须寻找一种环保、大规模、快速、经济地处理生物质秸秆的其他方法。

通过焚烧处理医疗和生活垃圾，在此过程中会产生大量的二恶英。特别是，在燃烧温度低于300-400℃时容易产生二恶英。聚氯乙烯塑料、纸张、氯气以及某些农药的生产环节、钢铁冶炼、催化剂高温氯气活化等过程都可向环境中释放二恶英。如果二恶英被人体吸收，其在人体中不能降解不能排出,对人体健康有很大威胁的环境污染物。它还有强烈的致癌性，而且能造成畸形，对人体的免疫功能和生殖功能造成损伤。

目前，利用热裂解方法生产生物质炭技术是公认的解决秸秆问题的可行技术措施之一，具有原材料来源广泛、生产成本低、生态安全、无污染、可大面积推广等显著特点。生物质热裂解是指生物质在完全没有氧或缺氧条件下热降解，最终生成生物炭、生物油和不可冷凝气体的过程。三种产物的比例取决于热解工艺的类型和反应条件(热解温度、升温速率和颗粒大小等)。

通过焚烧处理医疗、生活垃圾过程中会产生二恶英。如果利用热裂解的方法，切断氧源，提高炉温，从根本上抑制二恶英的产生。

因此，本领域的技术人员致力于开发一种新型热裂解设备，既能解决环保问题，又能在经济上具有可行性。该新型裂解设备在利用秸秆热裂解制取碳基肥时，能够使制取碳基肥过程运行稳定，节约成本，减少烟尘污染；在热裂解处理医疗和生活垃圾时，能够降低二恶英的产生。

技术实现要素：

有鉴于现有技术的上述缺陷，本实用新型所要解决的技术问题是提供一种设备在利用秸秆热裂解制取碳基肥时能够节约成本并减少烟尘污染，在热裂解处理医疗和生活垃圾时能够降低二恶英的产生。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种新型热裂解设备，包括半燃烧室、燃烧室、热裂解室、进气管道、鼓风机、烟道支管、阀门和热裂解气体管道，其中，所述半燃烧室设置为通过烟道与所述热裂解室相连接，所述燃烧室设置在所述半燃烧室和所述热裂解室中间，所述进气管道和所述烟道设置为穿过所述燃烧室，所述烟道支管自所述烟道而出与自所述热裂解室而出的所述热裂解气体管道合并后进入所述燃烧室。

进一步地，所述新型裂解设备还包括第一进料口、第二进料口、第一出渣口、第二出渣口、第一炉箅子和第二炉箅子，所述第一进料口设置在所述半燃料室顶部，所述第一炉箅子设置在所述半燃烧室内的中下部位，所述第一出渣口设置在所述半燃烧室的左侧且位于所述第一炉箅子之下。

进一步地，所述第二进料口设置在所述热裂解室顶部，所述第二炉箅子设置在所述裂解室内的中下部位，所述第二出渣口设置在所述热裂解室的右侧且位于所述第二炉箅子之下。

进一步地，所述进气管道一端为空气入口，另一端连接在所述半燃烧室右侧且设置在所述第一炉箅子下方，所述鼓风机安装在所述进气管道上位于所述进气管道的空气入口端。

进一步地，所述热裂解气体管道与所述热裂解室相连接的一端位于所述第二炉箅子下方。

进一步地，所述阀门设置在所述烟道支管上，用于控制进入所述烟道支管的烟气量。

进一步地，所述阀门采用止回阀或者截止止回阀。

进一步地，所述进气管道穿过所述燃烧室且与所述烟道平行的部分设置在所述烟道上方。

进一步地，所述第一炉箅子和第二炉箅子为活动炉箅子。

进一步地，所述半燃烧室的燃料为煤炭或秸秆，所述热裂解室内的物料为秸秆、医疗垃圾或生活垃圾。

本实用新型的半燃烧室用于产生低氧或者无氧的中低温烟气，其在经过烟道时被燃烧室再次加温，然后进入热裂解室热裂解物料。当处理秸秆时，半燃烧室的燃料为秸秆，由鼓风机带入空气，部分秸秆燃烧，产生二氧化碳和一氧化碳，空气中氧气被消耗掉，烟气温度可达400℃，烟气经燃烧室再加热后进入热裂解室热裂解秸秆。裂解后的裂解气体进入燃烧室被燃烧用于加热进入半燃烧室的空气和半燃烧室产生的烟气，该过程节能环保，经济上可行，便于操作，同时可以生成生物炭。

生物炭是有机碳含量高、多孔性、碱性、吸附能力强、多用途的材料。生物炭施入土壤能够提高土壤有机碳含量，改善土壤保水、保肥性能，减少养分损失，有益于土壤微生物栖息和活动，特别是茵根真菌，是良好的土壤改良剂。生物炭延缓肥料在土壤中的养分释放，降低养分损失，提高肥料养分利用率，生物炭是肥料的增效栽体。生物炭在土壤中极为稳定，可长期将碳固定于土壤，是固碳的潜力载体。

生物炭可以稳定地将碳元素锁住长达数百年，其中的碳元素被矿化后很难再分解。热裂解生成的生物炭几乎是纯碳，埋到地下后可以有几百至上千年不会消失，等于把碳封存进了土壤。生物炭富含微孔，不但可以补充土壤的有机物含量，还可以有效地保存水分和养料，提高土壤肥力。事实上，之所以东北肥沃的土壤大都呈现黑色，就是因为含碳量高的缘故。

同时，大气中的C02和地面上的水经光合作用产生用来形成生物质的碳水化合物，如将生物质燃烧利用，则大气中的氧和生物质的碳相互作用生成C02和水，这个过程是循环的，故而生物质同时是一种可再生资源，可视为取之不尽的永久能源，其利用过程中没有增加大气中C02的含量，从而实现了C02零排放。为缓解“温室效应”做出了重要贡献。

在热裂解医疗或生活垃圾时，本实用新型半燃烧室的燃料为煤炭，可以保证进入热裂解室的烟气温度高于二恶英的分解温度，同时保证烟气中没有了氧气，从根本上抑制了二恶英的产生，成本低，且运行稳定。

以下将结合附图对本实用新型的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。

附图说明

图1为本实用新型的一个较佳实施例的平面布置图；

图2为本实用新型的一个较佳实施例的炉箅子示意图。

其中，1-半燃烧室，2-热裂解室，3-燃烧室，4-烟道，5-进气管道，6-热裂解气体管道，7-烟道支管，8-第一进料口，9-第二进料口，10-第一炉箅子，11-第二炉箅子，12-第一出渣口，13-第二出渣口，14-鼓风机，15-阀门，16-温度测量仪，17-固定炉条，18-活动炉条，19-转动手柄。

具体实施方式

以下参考说明书附图介绍本实用新型的多个优选实施例，使其技术内容更加清楚和便于理解。本实用新型可以通过许多不同形式的实施例来得以体现，本实用新型的保护范围并非仅限于文中提到的实施例。

在附图中，结构相同的部件以相同数字标号表示，各处结构或功能相似的组件以相似数字标号表示。附图所示的每一组件的尺寸和厚度是任意示出的，本发明并没有限定每个组件的尺寸和厚度。为了使图示更清晰，附图中有些地方适当夸大了部件的厚度。

如图1所示，本实用新型的一个较佳实施例的一种新型热裂解设备的平面布置图。该新型裂解设备包括半燃烧室1、热裂解室2、燃烧室3、烟道4、进气管道5、热裂解气体管道6、烟道支管7、第一进料口8、第二进料口9、第一炉箅子10、第二炉箅子11、第一出渣口12、第二出渣口13、鼓风机14和阀门15。半燃烧室1通过烟道4与热裂解室2相连接，烟道4设置在半燃烧室1和热裂解室2的侧面顶部位置。燃烧室3设置在半燃烧室1和热裂解室2中间，进气管道5和烟道4设置为穿过燃烧室3，烟道支管7一端开口设置在烟道4上，热裂解气体管道6自热裂解室2而出，与烟道支管7合并后进入燃烧室3。如图2所示，本实用新型的一个较佳实施例的一种新型热裂解设备的炉箅子示意图，该炉箅子包括固定炉条17、活动炉条18和转动手柄19。

在本实用新型的第一个实施例中，以秸秆为例，将秸秆经第一进料口8进入半燃烧室1，经第二进料口9进入热裂解室2。由鼓风机14通过进气管道5向半燃烧室1鼓入空气，并使送来的空气比秸秆少，部分秸秆燃烧，产生二氧化碳和一氧化碳，空气中的氧气被消耗掉，这时烟气温度可达400℃。在设备运行过程中，由于第一进料口8、第二进料口9、第一出渣口12和第二出渣口13都密闭，烟气只能从半燃烧室1上部的烟道4排出。烟道4上有一烟道支管7，将部分烟气排出，被排出的烟气量通过阀门15控制。从烟道支管7出来的烟气进入燃烧室3燃烧，提高烟道4内的烟气温度。燃烧室3燃烧的烟气首先加热烟道4内的烟气温度，然后加热进入鼓风机14的空气温度(图1中进气管道5与烟道4平行的部分在烟道4的上面，表示火焰先加热烟道4内烟气然后加热进气管道5内空气，进气管道5与烟道4没有交集，空气与烟气不发生交混)。鼓风机14设置在燃烧室3的前端，被鼓风机14吸入的空气流经进气管道5在燃烧室3的部分被加热。经过两次的换热，进入热裂解室2的烟气温度大大提升，而且烟气内几乎或者没有氧气。高温烟气进入热裂解室2后与从热裂解室2的第二进料口9进入的秸秆发生热化学反应，秸秆被迅速热裂解，裂解后的气体经过热裂解气体管道6进入燃烧室3燃烧，燃烧后的烟气加热从半燃烧室1来的烟气和鼓风机14的进口空气后通过燃烧室3的排气管道排入大气。热裂解室2上安装有温度测量仪16，温度测量仪16可以随时检测和显示热裂解室2内的温度，从而可以通过调节阀门15来控制进入热裂解室2内的烟气温度。热裂解室2内的秸秆裂解后的炭经第二炉箅子11从第二出渣口13排除，炭的排出方式灵活，可以不用局限这种出渣方式。第一炉箅子10和第二炉箅子11是可以活动的，第一炉箅子10和第二炉箅子11均包括固定炉条17、活动炉条18和转动手柄19，通过操作转动手柄19可以移走燃烧后的灰烬和裂解碳。该设备简单，便于移动，大大降低了秸秆的收集储存成本。

在本实用新型的另一个实施例中，以燃烧生活和医疗垃圾为例，半燃烧室1内的燃料除了秸秆还可以是煤炭，热裂解室2内放置的物料为生活或者医疗垃圾。鼓风机14带入的空气穿过第一炉箅子10向上流动，与放置在第一炉箅子10上的煤炭充分接触反应，空气中的氧气被完全除去。由于煤炭的燃烧热值比秸秆高许多，这时烟气的温度较秸秆的情况下要高，再经过燃烧室3二次加热，最终进入热裂解室2的烟气温度大大超过了二恶英的分解温度，且烟气中没有氧气，从根本上抑制了二恶英的产生。经过热裂解后的生活或医疗垃圾从第二炉箅子11上的孔漏下，或者旋转第二炉箅子11的转动手柄18使热裂解后的生活或医疗垃圾脱离第二炉箅子11，将热裂解后的生活或医疗垃圾运走。该设备成本低，运行稳定。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。