一种高效节能的间接热脱附炭化装置的制作方法

本实用新型属于有机固废处理的技术领域，特别涉及一种可以将固废中的可再利用能源进行提取分离并减量化再利用的高效节能的间接热脱附炭化装置。

背景技术：

在我国大多数城市，对城市生活垃圾、医疗废弃物、废弃塑料的处理是采用焚烧方式处理，即高温热处理，还有很多小医院采用小焚烧炉，这种方式存在着焚烧过程中燃料不足等诸多问题，致使这些固体废物不能充分燃烧，极易产生剧毒二恶英，对人们的健康造成很大的危害。在这种条件下很难达到废物无害化、减量化、资源化。另外，危险废物焚烧时，往往需要直接添加燃料，这样会使运行费用增高，也没有达到节能。焚烧过程中产生的危险有害物质也往往产生，若不处理好，易对环境造成二次污染。而热脱附(Pyrolys i s)焚化法能兼顾法规面的符合及操作经济面的要求，能更好的解决此问题的发生。

固体废物的热解与焚烧相比有以下优点:

(1)可以将固体危险废物中的有机物转化为以燃料气、燃料油和炭黑为主的贮存性能源；

(2)由于是缺氧分解，排气量少，有利于减轻对大气环境的二次污染；

(3)废物中的硫、重金属等有害成分大部分被固定在炭黑中；

(4)氮氧化合物的产生量少。

所以与焚烧法相比较，间接热脱附还可以处理那些不准焚烧处理的危险废物：含汞或镉或铅等重金属工业污泥(如氯碱汞盐污泥，油漆含锌底泥，PTA含铬污泥，电池电镀污泥，制革污泥)，多氯联苯含量超过50mg或L的废物，含二恶因的废物等。

公开号为CN2455718的实用新型公开了一种电热脱附炉，其炉体主要由一进料斗、一送料螺杆、一电热管、一出料斗及一导气管等构件所组成，将石化产品废弃物从进料斗送入炉体内，并借助送料螺杆缓缓推送前进，使石化产品废弃物经受电热管的加热而产生分解裂化，较轻的油气可顺着上方导气管导出，从而将其收集、密封及冷却，而剩余较重的焦炭部分可由后端下方的出料斗而将其集中回收，以使各脱附后的物质得以被再利用。

公开号为US7514049B2的实用新型公开了一种间接热脱附装置物料是由进料系统输送到热解装置内。带有保温层的加热炉以天然气或柴油为燃料对解析室间接加热至500℃，同时解析室内绞龙将物料往后推送，在这期间水、有机质或多环芳烃等有机物汽化，与固体热解分离。热解产生的蒸汽混合物通过解析汽冷凝器急冷、后，得到油水混合物和不凝气。不凝气经气相处理后返回至燃烧室补燃，油水混合物进油水分离器产生原油和含油污水，符合油田产品标准的原油可外输，污水进入水处理单元。污水经处理后符合生产要求，部分用于急冷，部分用于出料固相残渣加湿，经出料螺旋系统输出。

公开号为CN104096709A的实用新型公开了一种用于修复汞污染土壤的热脱附装置。该装置包括进料系统、回转窑加热系统、除尘系统、降温冷凝系统、尾气过滤系统、气体排放系统、冷凝液收集系统、沉淀过滤系统、土壤冷却系统和出料系统。此实用新型专为汞污染土壤而设计，从而修复被汞所污染的土壤。

以上三项专利均为现有热脱附(脱附)技术上进行的部分改进，公开号为CN2455718的专利采用二次能源电作为能源用于间接加热，但是具有处置成本高，电热管磨损后更换困难，冷凝器容易污堵(有爆炸隐患)，不凝气体需要单独收集等缺点。公开号为US7514049B2的专利采用天然气或柴油作为加热能源，由于现有装置解析室由钢管制成，在运行时上下管壁温差大产生变形，使得解析室内绞龙极易卡死，绞龙与解析室管内壁直接接触，管壁容易磨损及受到物料腐蚀(无法处理腐蚀性物料)，解析室管在变形及磨损后更换极其麻烦；若不凝气内可燃气体含量过高，返回至燃烧室将无法完全燃烧，造成燃烧烟气排放超标，或无法正常调节加热炉内温度；若出料固相残渣重金属等含量超标，固相残渣内由于含有大量无机炭，增加了后期填埋或二次焚烧费用等缺点。公开号为CN104096709A的专利采用回转窑作为主要热脱附设备，但是采用直接加热需要尾气二次处理，设备复杂、体积庞大，运输和安装不方便、并具有运行成本高、存在二次污染隐患的缺点。

技术实现要素：

针对现有技术中的缺陷，本实用新型提供一种高效节能的间接热脱附炭化装置，可以解决解析室管壁宜变形、宜磨损及不耐腐蚀和不凝气没有完全燃烧等问题；并且可以去除超标固相残渣内无机炭达到进一步减量，降低间接热脱附设备的热量消耗并且减少残渣填埋的处置费用。

本实用新型提供的一种高效节能的间接热脱附炭化装置，包括预热进料系统和物料加热系统；

所述预热进料系统包括带换热夹套的螺旋进料装置和烟囱管道，所述螺旋进料装置的进料端与进料口相连，螺旋进料装置的出料端并联有第一进料锁气器和第二进料锁气器；所述烟囱管道和螺旋进料装置的换热夹套相连，烟囱管道内设有水换热器，加热后的水流入到螺旋进料装置的换热夹套层内，与螺旋进料装置内的物料通过钢板间接换热。

所述物料加热系统包括加热炉、第一解析室和第二解析室，所述加热炉的上侧与烟囱管道相连；烟囱管道上设有空气热交换器，所述空气热交换器的空气入口与空气鼓风机相通，空气热交换器的空气出口与加热炉的燃烧器进气风机入口相通；所述第一解析室和第二解析室均包括进料端集料罩、出料端集料罩和内衬碳化硅材质的耐热钢制圆筒；所述耐热钢制圆筒穿过加热炉内部并且可旋转地安装在进料端集料罩和出料端集料罩之间，第一解析室和第二解析室的耐热钢制圆筒内部相应的设有可旋转地第一绞龙和第二绞龙。

进一步地，为使本实用新型结构更加紧凑，所述第一进料锁气器的出料端与第一解析室的进料端集料罩相连，所述第二进料锁气器的出料端与第二解析室的进料端集料罩相连，第一解析室的进料端集料罩下侧和第二解析室的进料端集料罩下侧相应的与第一出灰锁气器和第二出灰锁气器相连，第一解析室的出料端集料罩下侧和第二解析室的出料端集料罩下侧相应的与第一出料锁气器和第二出料锁气器相连，所述第一出料锁气器和第二出料锁气器的出料端均与出料粉碎机相连，所述出料粉碎机通过返灰泵与第一解析室及第二解析室出料端集料罩上侧的二次进料管道相连。

进一步地，为使本实用新型结构更加紧凑，所述高效节能的间接热脱附炭化装置还包括第一不凝气处理系统和第二不凝气处理系统；所述第一不凝气处理系统包括第一水喷淋冷凝罐、第一破乳罐、第一防爆压缩机、第一水洗罐、第一除雾罐和第一活性炭过滤罐，所述第一水喷淋冷凝罐、第一破乳罐、第一防爆压缩机、第一水洗罐、第一除雾罐、第一活性炭过滤罐之间依次相连且第一活性炭过滤罐与加热炉相连；所述第一解析室的进料端集料罩和出料端集料罩的上侧分别通过抽取管道与第一水喷淋冷凝罐的进气口相连；所述第二不凝气处理系统包括第二水喷淋冷凝罐、第二破乳罐、第二防爆压缩机、第二水洗罐、第二除雾罐和第二活性炭过滤罐，所述第二水喷淋冷凝罐、第二破乳罐、第二防爆压缩机、第二水洗罐、第二除雾罐、第二活性炭过滤罐之间依次相连且第二活性炭过滤罐与加热炉燃烧器相连；所述第二解析室的进料端集料罩和出料端集料罩的上侧分别通过抽取管道与第二水喷淋冷凝罐的进气口相连。

进一步地，为使本实用新型结构更加紧凑，所述高效节能的间接热脱附炭化装置还包括冷凝系统，所述冷凝系统包括储油罐、冷却塔和油水分离器，所述油水分离器分别与储油罐和冷却塔相连；所述第一水喷淋冷凝罐和第二水喷淋冷凝罐的回水口均与油水分离器相连。

进一步地，为使本实用新型结构更加紧凑，所述第一解析室的耐热钢制圆筒与加热炉之间以及和第二解析室的耐热钢制圆筒与加热炉之间均设有石墨密封条，第一解析室的耐热钢制圆筒及第二解析室的耐热钢制圆筒与相应的进料端集料罩和出料端集料罩之间通过鱼鳞片密封结构密封。

进一步地，为使本实用新型结构更加紧凑，所述第一绞龙和第二绞龙均通过电机驱动，第一绞龙和第二蛟龙与减速箱采用万向轴连接，第一绞龙和第二绞龙的叶片上均安装有增加物料搅动的扬料片和防止物料粘结的铁链，物料在绞龙叶片以1.0～10rpm转动下向右输送，同时解析圆筒以1.0～2.0rpm转速自转,同时加热炉通过燃料(天然气或柴油)燃烧，对解析圆筒外壁进行加热到500～900℃，通过解析圆桶外壁及碳化硅内衬热传导对圆筒内物料进行无氧环境下的间接加热，使物料发生脱水及有机物热裂解或者碳化。

进一步地，为使本实用新型结构更加紧凑，所述烟囱管道内设有用于检测烟气内氧气浓度的氧气在线检测仪，通过烟气内氧气浓度自动调节燃烧器风机鼓风量，确保烟气内氧气浓度在6％～10％之间。

进一步地，为使本实用新型结构更加紧凑，所述第二不凝气处理系统的末端靠近可燃气进口端设有用于检测可燃气体浓度的可燃气在线检测仪，确保不凝气优先完全燃烧掉，不足部分再由天然气或柴油补燃，可精准控制解析室温度，降低运行成本。

本实用新型的有益效果为：(1)、解决了解析室钢管宜变形造成绞龙卡死、容易磨损及无法处理腐蚀性物料的弊端；(2)、增加了第一解析室和第二解析室的换热面积从而提高物料的裂解速度，从而扩大产能；(3)、通过切换解析气体的抽取方向，利用高温解析气体对进料加热或增加解析气体在高温区停留时间促进进一步裂解；(4)、增加第二解析室，通过鼓入热空气来氧化残渣内无机碳得到进一步减量效果，或者第二解析室也可用于处理进料，扩大产能；(5)、利用高温烟气预热进料，提高能源利用率；(6)、利用高温烟气预热燃烧器进气及第二解析室热空气，提高能源利用率；(7)、通过烟气内氧气浓度自动调节燃烧器风机鼓风量，确保燃料完全燃烧，减少环境污染；(8)、通过调节烟道风机转速可控制加热炉温度及换热效率；(9)、根据可燃气体浓度自动调节燃烧器天然气或柴油流量；确保不凝气优先完全燃烧掉，不足部分再由天然气或柴油补燃，可精准控制解析室温度，降低运行成本。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型中第一解析室和加热炉结构示意图；

附图中：1表示储油罐；2表示冷却塔；3表示油水分离器；4表示空气鼓风机；5表示空气热交换器；6表示第一活性炭过滤罐；7表示第一除雾罐；8表示第一水洗罐；9表示第一防爆压缩机；10表示第一破乳罐；11表示第二活性炭过滤罐；12表示第二除雾罐；13表示第二水洗罐；14表示第二防爆压缩机；15表示第二破乳罐；16表示第一水喷淋冷凝罐；17表示第二水喷淋冷凝罐；18表示烟囱管道；19表示螺旋进料装置；20表示第二进料锁气器；21表示第一进料锁气器；22表示第二出灰锁气器；23表示第一出灰锁气器；24表示加热炉燃烧器；25表示第一解析室；250表示第一绞龙；251表示鱼鳞片密封结构；252表示石墨密封条；253表示圆筒外壁；26表示第二解析室；27表示加热炉；28表示第一出料锁气器；29表示出料粉碎机；30表示返灰泵；31表示第二出料锁气器。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。

如图1至图2所示，本实用新型提供的一种高效节能的间接热脱附炭化装置，包括预热进料系统、物料加热系统、第一不凝气处理系统、第二不凝气处理系统和冷凝系统。

所述预热进料系统包括带换热夹套的螺旋进料装置19和烟囱管道18，所述螺旋进料装置19的进料端与进料口相连，物料在经物理破碎成粒径小于40mm的颗粒状后由图1所示的A处进入螺旋进料装置19，螺旋进料装置19的出料端并联有第一进料锁气器21和第二进料锁气器20，第一进料锁气器21和第二进料锁气器20由图1所示的C处填充氮气；所述烟囱管道18和螺旋进料装置19的换热夹套相连，烟囱管道的末端与图1所示的B处相连用于排气；烟囱管道18内设有水换热器，加热后的水流入到螺旋进料装置19的换热夹套层内，与螺旋进料装置19内的物料通过钢板间接换热；所述物料加热系统包括加热炉27、第一解析室25和第二解析室26，所述加热炉27的上侧与烟囱管道18相连；烟囱管道18上设有空气热交换器5，所述空气热交换器5的空气入口与空气鼓风机4相通，空气鼓风机4的进气端与图1所示的G处相连；空气热交换器5的空气出口与加热炉27的燃烧器进气风机入口相通；所述第一解析室25和第二解析室26均包括进料端集料罩、出料端集料罩和内衬碳化硅材质的耐热钢制圆筒；所述耐热钢制圆筒穿过加热炉27内部并且可旋转地安装在进料端集料罩和出料端集料罩之间，第一解析室25的耐热钢制圆筒与加热炉27之间以及和第二解析室26的耐热钢制圆筒与加热炉27之间均设有石墨密封条252，第一解析室25的耐热钢制圆筒及第二解析室26的耐热钢制圆筒与相应的进料端集料罩和出料端集料罩之间通过鱼鳞片密封结构251密封。第一解析室25和第二解析室26的耐热钢制圆筒内部相应的设有可旋转地第一绞龙250和第二绞龙，所述第一绞龙250和第二绞龙均通过电机驱动，第一绞龙250和第二蛟龙与减速箱采用万向轴连接，第一绞龙250和第二绞龙的叶片上均安装有增加物料搅动的扬料片和防止物料粘结的铁链，物料在绞龙叶片以1.0～10rpm转动下向右输送，同时解析圆筒以1.0～2.0rpm转速自转,同时加热炉27通过燃料(天然气或柴油)燃烧，对解析圆筒外壁253进行加热到500～900℃，通过解析圆桶外壁及碳化硅内衬热传导对圆筒内物料进行无氧环境下的间接加热，使物料发生脱水及有机物热裂解或者碳化。所述第一进料锁气器21的出料端与第一解析室25的进料端集料罩相连，所述第二进料锁气器20的出料端与第二解析室26的进料端集料罩相连，第一解析室25的进料端集料罩下侧和第二解析室26的进料端集料罩下侧相应的与第一出灰锁气器23和第二出灰锁气器22相连，第一出灰锁气器23和第二出灰锁气器22最后与图1所示的D处相连排出无机盐，第一解析室25的出料端集料罩下侧和第二解析室26的出料端集料罩下侧相应的与第一出料锁气器28和第二出料锁气器31相连，所述第一出料锁气器28和第二出料锁气器31的出料端均与出料粉碎机29相连，所述出料粉碎机29通过返灰泵30与第一解析室25及第二解析室26出料端集料罩上侧的二次进料管道相连，出料粉碎机出料端与图1所示的F处相连。所述第一不凝气处理系统包括第一水喷淋冷凝罐16、第一破乳罐10、第一防爆压缩机9、第一水洗罐8、第一除雾罐7和第一活性炭过滤罐6，所述第一水喷淋冷凝罐16、第一破乳罐10、第一防爆压缩机9、第一水洗罐8、第一除雾罐7、第一活性炭过滤罐6之间依次相连且第一活性炭过滤罐6与加热炉27相连；所述第一解析室25的进料端集料罩和出料端集料罩的上侧分别通过抽取管道与第一水喷淋冷凝罐16的进气口相连；所述第二不凝气处理系统包括第二水喷淋冷凝罐17、第二破乳罐15、第二防爆压缩机14、第二水洗罐13、第二除雾罐12和第二活性炭过滤罐11，所述第二水喷淋冷凝罐17、第二破乳罐15、第二防爆压缩机14、第二水洗罐13、第二除雾罐12、第二活性炭过滤罐11之间依次相连且第二活性炭过滤罐11与加热炉燃烧器24相连；所述第二解析室26的进料端集料罩和出料端集料罩的上侧分别通过抽取管道与第二水喷淋冷凝罐17的进气口相连。所述冷凝系统包括储油罐1、冷却塔2和油水分离器3，所述油水分离器3分别与储油罐1和冷却塔2相连；所述第一水喷淋冷凝罐16和第二水喷淋冷凝罐17的回水口均与油水分离器3相连。

本实用新型的烟囱管道18内设有用于检测烟气内氧气浓度的氧气在线检测仪，通过烟气内氧气浓度自动调节燃烧器风机鼓风量，确保烟气内氧气浓度在6％～10％之间。

本实用新型的第二不凝气处理系统的末端靠近可燃气进口端图1所示的E处设有用于检测可燃气体浓度的可燃气在线检测仪，确保不凝气优先完全燃烧掉，不足部分再由天然气或柴油补燃，可精准控制解析室温度，降低运行成本。

本实用新型的工作原理是：第一解析室25的解析气体将被第一防爆压缩机9负压抽至第一喷淋冷凝罐，第一喷淋冷凝罐上层出口与两个串联的第一破乳罐10入口相通，经过第一防爆压缩机9进一步压缩后再一次冷凝，经过第一水洗罐8及第一除雾罐7除雾后进入两个串联的第一活性炭过滤罐6吸附气体中有害大分子气体后，然后送至加热炉燃烧器24处。

第一喷淋冷凝罐和第二喷淋冷凝罐下部的油水混合物在重力作用下流入油水分离器3，分离出来的裂解油将进入油储罐用于外售或与柴油混合后用作加热炉27的燃料；油水分离器3分离出来的污水在经过冷却塔2冷却至60℃以内后通过循环水泵打回至第一喷淋冷凝罐和第二喷淋冷凝罐；油水分离器3的沉淀淤泥将被污泥泵不定期的打至第一解析室25的进料口，与物料混合后再次发生裂解。

物料在裂解后被推送到第一解析室25最右端，经过带有氮气填充的第一出料锁气器28后进入粉碎机，如果出料残渣重金属含量超标的话，将通过返灰泵30与高温预热后的热空气一同送入第二解析室26的左侧，第二解析室26的筒内温度也将达到500～900℃，残渣内的无机碳在高温下与空气中的氧气，二氧化碳发生化学反应，生产CO2及CO等气体；同时可以通过调节第二解析室26内第二绞龙的转速及方向来控制残渣的停留时间，使之可以完全氧化得到进一步的减量；第二解析室26内的气体通过提取管道后进入第二不凝气处理系统，由于第二解析室26内的提取气体中可燃气体含量很低，在经过活性碳吸附后直接进入加热炉27喷射在燃烧器的火焰上，使之充分燃烧掉。

加热炉27的烟气出口与空气换热器的高温烟气入口相通，经过过滤的空气换热器出来的高温空气用于加热炉27上燃烧器进气空气和返灰泵30进气；之后高温烟气进入进料螺旋输送机的换热夹套用于预热进料，之后再风机的作用下通过烟囱管道18排到大气中去；系统可以通过调节烟道风机转速可控制加热炉27温度及换热效率及通过烟气内氧气浓度自动调节燃烧器风机鼓风量，确保燃料完全燃烧，减少环境污染。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求和说明书的范围当中。