用于固体有机废弃物的热解装置和热解方法与流程

本发明属于固体有机废弃物的无害化处理及资源化利用技术领域，具体而言，本发明涉及用于固体有机废弃物的热解装置和热解方法。

背景技术：

在环保、能源、化工生产中，有些物料的转化过程往往需要经过热解、气化、炭化、活化、反应、冷却等流程，而这些流程一般依靠不同的回转炉来进行。现有的回转炉通常由滚筒、炉头和炉尾组成，其中，炉头和炉尾固定不动地环绕滚筒的两端转动密封连接，与滚筒的两端做动静密封，滚筒通过外部驱动装置进行连续地单一方向的旋转。由于现有的回转炉均为外筒旋转，能耗消耗较高；同时，采用热风加热时，热风通常从筒体的一段进入，另一端逸出，因此只能靠控制进口端温度为筒体提供热量，导致进口端温度过高或出口端温度过低。

因此，用于固体有机废弃物的热解设备有待进一步改进。

技术实现要素：

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出用于固体有机废弃物的热解装置和热解方法，采用该热解装置和热解方法可以显著降低能耗，提高热解效率。

根据本发明的一个方面，本发明提出了一种用于固体有机废弃物的热解装置，其特征在于，包括：

热解炉，所述热解炉包括：

壳体，所述壳体水平设置且内部限定出热解腔室，所述壳体的侧壁具有夹套，所述夹套内间隔设置有多个隔板，所述多个隔板在水平方向上间隔布置并将所述夹套分隔成多个独立的子夹套，每个子夹套分别独立地具有热风进口和冷风出口；所述壳体的一端为进料端，另一端为出料端；

旋转轴，所述旋转轴水平设置在所述热解腔室内，所述旋转轴上沿长度方向固定设置有多个抄板，所述旋转轴旋转带动所述抄板做周向运动；

密封进料器，所述密封进料器与所述壳体的进料端相连；

出料部，所述出料部与所述壳体的出料端相连，所述出料部的顶壁上设置有热解油气出口，底壁上设置有出料口。

由此，本发明上述实施例的用于固体有机废弃物的热解装置可以通过旋转轴旋转，同时带动旋转轴上的抄板旋转，从而实现物料的推进、搅拌和破碎。同时相比传统的回转炉避免了筒体的旋转，显著降低了能耗。另外，本发明通过在夹套内设置隔板，将夹套分割成多个子夹套，并分别配置燃烧器，实现对热解炉内热解腔室的分区控温，进而有效保证热解腔室内的温度均一性，显著提高热解效率。

另外，根据本发明上述实施例的用于固体有机废弃物的热解装置还可以具有如下附加的技术特征：

在本发明的一些实施例中，所述多个隔板中相邻两个隔板之间的间距为1.5-2.5m。

在本发明的一些实施例中，所述多个隔板包括三个，所述三个隔板将所述夹套沿所述进料端至出料端的方向依次分隔为第一子夹套、第二子夹套、第三子夹套和第四子夹套，所述热解腔室内对应与所述第一至第四子夹套的区域分别为热解一区、热解二区、热解三区和热解四区。

在本发明的一些实施例中，所述抄板的末端与所述壳体内壁的距离为1-5mm。

在本发明的一些实施例中，所述多个抄板包括斜向抄板和正向抄板，所述斜向抄板的抄手朝向所述壳体的出料端倾斜设置，所述正向抄板垂直所述旋转轴设置。

在本发明的一些实施例中，所述正向抄板包括抄臂和抄手，所述抄臂上具有通孔，所述通孔沿所述抄臂的运动方向延伸，所述抄手包括多个且平行布置在所述抄臂上。

在本发明的一些实施例中，所述斜向抄板和所述正向抄板间隔设置。

在本发明的一些实施例中，所述热解炉还包括旋转轴支架，所述旋转轴支架设置在所述热解腔室且适于支撑所述旋转轴。

在本发明的一些实施例中，所述密封进料器为推进式密封进料器或螺旋密封进料器，优选推进式密封进料器。

根据本发明的第二方面，本发明还提出了一种利用前面实施例所述的解装置热解固体有机废弃物的方法，根据本发明的实施例，该方法包括：

将固体有机废弃物通入所述热解装置内，启动所述旋转轴带动所述多个抄板推动所述固体有机废弃物，同时进行搅拌和打散；

通过向多个所述子夹套内通入热风，以便对所述热解腔室进行加热，并使得所述固体有机废弃物发生热解产生热解气、焦油和热解炭，使得所述热解气和所述焦油由所述热解油气出口溢出，所述热解炭由所述出料口排出。

由此，通过向多个子夹套内通入热风，以便对热解腔室进行分区域加热，并使得所述固体有机废弃物发生热解产生热解气、焦油和热解炭，使得所述热解气和所述焦油由所述热解油气出口溢出，所述热解炭由所述出料口排出。

在本发明的一些实施例中，所述热解腔室内的温度为400-900摄氏度。在本发明的一些实施例中，所述多个热解油气出口沿所述壳体的长度方向上间隔布置。

附图说明

图1是根据本发明一个实施例的热解装置的结构示意图。

图2是根据本发明另一个实施例的热解装置的结构示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

根据本发明的一个方面，本发明提出了一种用于固体有机废弃物的热解装置。下面参考图1-2对本发明具体实施例的热解装置进行详细描述。

根据本发明的实施例，如图1所示，该热解装置包括：

热解炉100，所述热解炉100包括：

壳体110，所述壳体110水平设置且内部限定出热解腔室111，所述壳体110的一端为进料端112，另一端为出料端113，所述壳体110的侧壁具有夹套114，所述夹套114内间隔设置有多个隔板115，所述多个隔板115在水平方向上间隔布置并将所述夹套分隔成多个独立的子夹套116，每个子夹套116分别独立地具有热风进口117和冷风出口118；

旋转轴120，所述旋转轴120水平设置在所述热解腔室111内，所述旋转轴120上沿长度方向固定设置有多个抄板130，所述旋转轴旋转带动所述抄板做周向运动；

密封进料器200，所述密封进料器200与所述壳体110的进料端112相连；

出料部300，所述出料部300与所述壳体110的出料端113相连，所述出料部300的顶壁上设置有热解油气出口310，底壁上设置有出料口320。

由此，本发明上述实施例的用于固体有机废弃物的热解装置可以通过旋转轴旋转，同时带动旋转轴上的抄板旋转，从而实现物料的推进、搅拌和破碎。同时相比传统的回转炉避免了筒体的旋转，显著降低了能耗。另外，本发明通过在夹套内设置隔板，将夹套分割成多个子夹套，并分别配置燃烧器，实现对热解炉内热解腔室的分区控温，进而有效保证热解腔室内的温度均一性，显著提高热解效率。

下面对本发明具体实施例的热解装置进行详细描述：

根据本发明的具体实施例，热解装置中热解炉100包括：壳体110和旋转轴120，所述壳体110水平设置且内部限定出热解腔室111，所述壳体110的一端为进料端112，另一端为出料端113，所述壳体110的侧壁具有夹套114，所述夹套114内间隔设置有多个隔板115，所述多个隔板115在水平方向上间隔布置并将所述夹套分隔成多个独立的子夹套116，每个子夹套116分别独立地具有热风进口117和冷风出口118；所述旋转轴120水平设置在所述热解腔室111内，所述旋转轴120上沿长度方向固定设置有多个抄板130，所述旋转轴旋转带动所述抄板做周向运动；

因此本发明热解装置的核心部分热解炉100中，首先，壳体110是固定不动的，而设置在热解腔室111内的旋转轴120是旋转的，且旋转轴120上设置的多个抄板可以随着旋转轴120的旋转而做周向运动，进而对物料起到搅拌和打碎的作用。因此，本发明实施例的热解装置相比传统的回转炉避免了筒体的旋转，进而可以显著降低能耗。

根据本发明的具体实施例，热解炉100内热解的热源来自于壳体的夹套，通过向夹套内通入热风实现热解腔室111内温度的控制。发明人发现，传统的热风夹套式的加热方式多存在进口端温度过高或出口端温度过低的现象，进而无法保证整个热解过程中热解温度的需求，热解效率无法得到提高。

为此，根据本发明实施例热解装置，通过在壳体的夹套114内设置有隔板115，所述多个隔板115在水平方向上间隔布置并将所述夹套分隔成多个独立的子夹套116，每个子夹套116分别独立地具有热风进口117和冷风出口118。由此通过设置多个隔板将夹套分隔成多个子夹套，进而间接地将热解腔室划分为多个热解区，并分别配置燃烧器，实现分阶段进行热量补偿，避免通体末端温度过低，热解不完全。另外，分段分区加热后可分别控温，从而降低传统设备入口端的温度，进而降低设备材质的要求，降低设备投资。因此，通过对壳体夹套进行改进，可以显著提高固体有机废弃物的热解效率。

根据本发明的具体实施例，上述多个隔板中相邻两个隔板之间的间距为1.5-2.5m。由此，相当于为将热解腔室的每个热解区都独立进行供热，且重新供热间距为1.5-2.5m，可以有效保证整体热解腔室内的温度的均一性，进而显著提高热解效率。

根据本发明的具体实施例，上述多个隔板具体可以为三个，该三个隔板将所述夹套沿所述进料端至出料端的方向依次分隔为第一子夹套、第二子夹套、第三子夹套和第四子夹套，进而热解腔室内对应与所述第一至第四子夹套的区域分别为热解一区、热解二区、热解三区和热解四区。由此，将热解腔室分区单独进行控温，可以有效保证整体热解腔室内的温度的均一性，进而显著提高热解效率。

根据本发明的具体实施例，每个子夹套上的热风进口都设置在该子夹套的上游端，冷风出口都设置在该子夹套的下游端。另外，在在整体夹套的外层壳体的内壁上可以设置保温层，进而减少壳体散热，对热解炉100进行保温，降低能耗。

根据本发明的具体实施例，上述第一至第四子夹套可以分别配置一套热风炉，热风炉包括燃烧器和二燃室；燃料配一次风在燃烧器内燃烧后进入二燃室，与热解气混合并配二次风进一步燃烧产生高温热风；高温热风与干化系统产生的冷风进行配风后作为干馏热风。

根据本发明的具体实施例，热解炉100内设置有旋转轴120，旋转轴120上沿长度方向固定设置有多个抄板130，旋转轴120旋转带动抄板130做周向运动，实现固体有机废弃物的搅拌、打碎。上述抄板130可以由钢板制成，在热解过程中，抄板也会被加热成高温钢板。因此，物料经打散后落到抄板上再次被加热，进一步增大加热速率。

根据本发明的具体实施例，旋转轴120上设置的多个抄板的末端距离壳体110内壁的距离为1-5mm，以尽可能的保证物料被抄起，增大换热面积。

根据本发明的具体实施例，如图2所示，上述多个抄板130包括斜向抄板131和正向抄板132，所述斜向抄板131的抄手朝向所述壳体110的出料端113倾斜设置，正向抄板132垂直旋转轴120设置。通过设置斜向抄板131可以达到搅拌和打碎固体有机废弃物的同时，可以推进固体有机废弃物向出料端移动。

根据本发明的具体实施例，上述正向抄板132包括抄臂133和抄手134，所述抄臂133上具有通孔135，所述通孔135沿所述抄臂133的运动方向延伸，所述抄手134包括多个且平行布置在所述抄臂133上。斜向抄板131的作用是推动物料向出料端流动，正向抄板132上抄手的作用是将物料抄起并不断打散，不断更换换热面积，提高换热效率。而正向抄板132的抄臂133上设置的通孔135可以帮助搅拌，提高搅拌效率。

根据本发明的具体实施例，上述斜向抄板和正向抄板可以间隔设置，如图2所示。因此，通过旋转旋转轴120带动斜向抄板和正向抄板运转，进而可以有效地推进物料进并不断的打散物料，提高传热效率。另外，相邻两个抄板的延伸方向不同，具体可以为相邻两个抄板在旋转轴长度方向上的投影不重合。由此可以进一步提高搅拌效率。更具地，所有抄板在旋转轴长度方向上的投影中，相邻两个投影的夹角为30-90度。

根据本发明的具体实施例，所述斜向抄板131的长度为所述壳体内径的1/3-2/3，所述正向抄板的抄臂的长度为所述壳体内径的1/3-2/3，所述正向抄板的抄手末端离内筒壁的距离为1-5mm，所述抄臂上抄手的数量为4-6个，以保证物料尽可能的被抄起打散，增大受热面积，并避免刮蹭。

根据本发明的具体实施例，如图2所示，热解炉100还包括旋转轴支架140，所述旋转轴支架140设置在热解腔室111且适于支撑所述旋转轴120。具体地，旋转轴支架140可以包括多个，旋转轴支架140的底端可以固定在壳体110内壁的底部，上端与旋转轴通过轴承连接，进而可以保证旋转轴120的正常运转，同时还可以达到支撑和限位循环轴的目的，进而保证在长期工作下，旋转轴出现弯曲或者错位，保证装置的运转可靠性。

根据本发明的具体实施例，连接裂解炉100的进料端112的密封进料器200可以根据物料的特性选择推进式密封进料器或螺旋密封进料器。根据本发明的具体示例，上述密封进料器200优选推进式密封进料器。具体地，如图1所示，推进式进料器包括进料口210、压料轴220、推进轴230以及料筒240。所述压料轴220以及推进轴230由液压系统控制。

根据本发明的第二方面，本发明还提出了一种利用前面实施例所述的解装置热解固体有机废弃物的方法。

根据本发明的实施例，该方法包括：将固体有机废弃物通入所述热解装置内，启动所述旋转轴带动所述多个抄板推动所述固体有机废弃物，同时进行搅拌和打散；通过向多个所述子夹套内通入热风，以便对所述热解腔室进行加热，并使得所述固体有机废弃物发生热解产生热解气、焦油和热解炭，使得所述热解气和所述焦油由所述热解油气出口溢出，所述热解炭由所述出料口排出。由此，通过采用本发明上述实施例的热解方法可以显著节省能耗，提高热解效率。

根据本发明的具体实施例，首先，固体有机废弃物可以包括污泥、垃圾筛上物、油泥、废旧轮胎、废塑料、农林废物物、沼渣等富含有机质的固体废弃物。固体废弃物在热解前需要进行干燥处理，以使得含水率低于30质量％。

其次，固体有机废弃物进入热解炉后随旋转轴的旋转以及旋转轴连接抄板的推动下不断前进，完成热解，产生热解气、焦油和热解炭。

根据本发明的具体实施例，固体有机废弃物进入热解炉后随旋转轴的旋转以及旋转轴连接抄板的推动下不断前进，完成热解，产生热解气、焦油和热解炭。其中，热解气和焦油可以直接作为替代燃料进入燃烧器燃烧，为热解炉提高热量。

根据本发明的具体实施例，由于夹套114内设置了多个隔板115将夹套114分隔成了多个子夹套116。具体地隔板115优选包括三个，进而分隔出四个子夹套116，分别为第一至第四子夹套。进而热解腔室内对应与所述第一至第四子夹套的区域分别为热解一区、热解二区、热解三区和热解四区。根据本发明的具体示例，热解一区、热解二区、热解三区、热解四区内的温度可以分别独立地为400-900摄氏度，具体也可按照热解要求在400-900摄氏度之间进行调节。有效保证固体有机废弃物热解充分。

根据本发明的具体实施例，可通过控制旋转轴旋转速率，控制物料在筒体内的旋转时间，具体可以为45-90min。

根据本发明的具体实施例，热解产生的热解气和焦油的混合油气排出热解炉后可以经过快速冷却进入油气净化分离系统，获得高附加值的油品和热解气；热解气作为替代燃料进入燃烧器燃烧，进而为热解炉提供热风；热解炭经出料口可以进入带有冷却夹套的螺旋出料机，冷却后进入炭仓储存。

本发明提出的用于固体有机废弃物的热解装置和热解方法，可以实现热解炉的分模块精确控温。另外，该热解装置和热解方法还具有以下有益效果：

(1)温度控制准确：通过为热解炉的多个区域分别配置燃烧器或热风炉，可准确控制多个热解区内的热解温度，并可根据不同热解区的温度要求进行温度分配，更加合理的设置热解温度；

(2)时间控制准确：可通过控制旋转轴旋转速率，控制物料在筒体内的旋转时间；

(3)热效率高：旋转轴上设置不同类型的抄板，物料在前进过程中不断被打碎，同时接受来自筒体热传导或辐射加热以及高温抄板的直接接触加热；

(4)设备材质要求低：分段加热后可分别控温，从而降低传统设备入口端的温度，降低设备材质的要求，降低设备投资。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。