一种高热解传热效率的固废处理系统

本发明涉及固体废弃物资源化处理，尤其是涉及一种高热解传热效率的固废处理系统。

背景技术：

1、为了更好的实现生活垃圾的处置，2019年7月上海率先开始施行生活垃圾分类，分类后的干垃圾由于含水率大幅下降更有利于进行高品质资源化利用。热解技术是实现生活垃圾高品质资源化处置利用的有效手段，能够将固态的垃圾转化为高热值的气体和液态油，能量回收率高而污染排放低。由于城市生活垃圾成分复杂，形状各异、粒度较大，同时生活垃圾的典型组分(废塑料、生物质、织物、纸类和厨余)都是热的不良导体，在常用的热解设备固定床和回转窑内物料处于堆积状态，存在料层升温慢、物料颗粒内升温慢、传热效率低等问题。

2、鉴于此，亟需研究者解决传统热解过程中料层温差大、传热效率低的问题。

技术实现思路

1、本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种高热解传热效率的固废处理系统，提出采用微波加热耦合传统加热的方式，使物料能够同时实现由外而内和由内而外的加热，对于提高大粒径物料的热解过程中的传热效率有重要的意义。

2、申请人在构思伊始时认为，传统的热传导、热对流和热辐射是由外向内的加热过程，及加热过程中，物料的表面首先升温，然后在物料的内部传递。微波是位于300mhz至300ghz频率范围内的电磁频谱的一部分，相应的波长为1m至1mm。微波热解是通过产生分子摩擦并将其转化为热能来产生热量，能够实现由内而外的加热。因此采用微波加热耦合传统加热的方式，使物料能够同时实现由外而内和由内而外的加热，对于提高大粒径物料的热解过程中的传热效率有重要的意义。

3、本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

4、本发明提供一种高热解传热效率的固废处理系统，包括微波加热单元、热解单元、冷却单元、燃烧单元、烟气净化单元，其中具体地：

5、微波加热单元用于输出微波能量；

6、热解单元设于所述微波加热单元内部，用于有机固体废料的微波热解反应；

7、冷却单元与所述热解单元连接，用于对热解单元输出的气液混合物进行分离，得到热解气和热解油；

8、燃烧单元分别与所述冷却单元和微波加热单元连接，用于将所述热解气燃烧产热，并将燃烧得到的烟气输送至微波加热单元中，实现对热解单元的加热；

9、烟气净化单元与所述微波加热单元连接，用于换热后烟气的净化。

10、进一步地，所述固废处理系统还包括供气组件，所述供气组件与热解单元连接，用于向热解单元中提供惰性气体。

11、进一步地，所述供气组件包括以此连接的氮气瓶、气体流量计、气体阀门，所述气体阀门与所述热解单元连接。

12、进一步地，所述微波加热单元包括壳体和设于壳体中的至少一个微波发生器。

13、进一步地，所述热解单元为连续反应器或间歇反应器。

14、进一步地，所述热解单元的材质为陶瓷材料。

15、进一步地，所述冷却单元包括一个间壁式冷却器或多个串联的间壁式冷却器，冷却介质为循环水或循环制冷剂，通过间壁式换热实现气液混合物的充分气液分离。

16、进一步地，所述燃烧单元为有空气通入的燃烧器。

17、进一步地，所述烟气净化单元包括至少一个烟气吸收器和至少一个烟气过滤器。

18、进一步地，所述微波加热单元还包括控制器，所述控制器与微波发生器连接。

19、进一步地，所述控制器为单片机或x86架构、arm架构、risc-v架构处理器中的一种。

20、在具体运行过程中，参见图2，热解单元置于微波加热单元内部，其产生的挥发分经冷却单元冷凝后，不凝气体进入燃烧单元燃烧，产生的高温烟气通入微波加热单元为物料提供热量。微波加热单元根据有机固体废料主要成分的吸波特性来设置频率加热物料。两种不同的加热方式使物料迅速升温热解，本发明解决了大粒径多组分有机固废在热解过程中料层升温慢、物料颗粒内升温慢、传热效率低等问题。

21、与现有技术相比，本发明具有以下技术优势：

22、①可以减少料层温差，解决物料堆积较厚产生的温度不均匀的问题；②提高传热效率，解决物料由于粒径大，完全热解所需时间长，反应器尺寸大的问题；③设备组合简单，设备维护和管理简单，便于对现有热解设备上进行改造。

技术特征：

1.一种高热解传热效率的固废处理系统，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种高热解传热效率的固废处理系统，其特征在于，所述固废处理系统还包括供气组件，所述供气组件与热解单元(4)连接，用于向热解单元(4)中提供惰性气体。

3.根据权利要求2所述的一种高热解传热效率的固废处理系统，其特征在于，所述供气组件包括以此连接的氮气瓶(1)、气体流量计(2)、气体阀门(3)，所述气体阀门(3)与所述热解单元(4)连接。

4.根据权利要求1所述的一种高热解传热效率的固废处理系统，其特征在于，所述微波加热单元(5)包括壳体和设于壳体中的至少一个微波发生器。

5.根据权利要求1所述的一种高热解传热效率的固废处理系统，其特征在于，所述热解单元(4)为连续反应器或间歇反应器。

6.根据权利要求1所述的一种高热解传热效率的固废处理系统，其特征在于，所述热解单元(4)的材质为陶瓷材料。

7.根据权利要求1所述的一种高热解传热效率的固废处理系统，其特征在于，所述冷却单元(6)包括一个间壁式冷却器或多个串联的间壁式冷却器，冷却介质为循环水或循环制冷剂，通过间壁式换热实现气液混合物的充分气液分离。

8.根据权利要求1所述的一种高热解传热效率的固废处理系统，其特征在于，所述燃烧单元(7)为有空气通入的燃烧器。

9.根据权利要求1所述的一种高热解传热效率的固废处理系统，其特征在于，所述烟气净化单元(8)包括至少一个烟气吸收器和至少一个烟气过滤器。

10.根据权利要求4所述的一种高热解传热效率的固废处理系统，其特征在于，所述微波加热单元(5)还包括控制器，所述控制器与微波发生器连接。

技术总结
本发明涉及一种高热解传热效率的固废处理系统，包括微波加热单元、热解单元、冷却单元、燃烧单元、烟气净化单元，其中热解单元设于所述微波加热单元内部，用于有机固体废料的微波热解反应；冷却单元与所述热解单元连接，用于对热解单元输出的气液混合物进行分离，得到热解气和热解油；燃烧单元分别与所述冷却单元和微波加热单元连接，用于将所述热解气燃烧产热，并将燃烧得到的烟气输送至微波加热单元中，实现对热解单元的加热；烟气净化单元与所述微波加热单元连接。与现有技术相比，本发明采用微波加热耦合传统加热的方式，使物料能够同时实现由外而内和由内而外的加热，对于提高大粒径物料的热解过程中的传热效率有重要的意义。

技术研发人员：尹丽洁,王萌,陈德珍,钱柯贞
受保护的技术使用者：同济大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16