一种氨辅助有机固废热解资源化利用装置及方法

本发明属于节能环保领域，涉及一种热解装置，具体涉及一种氨辅助有机固废热解资源化利用装置及方法。

背景技术：

1、有机固废产量大、种类多、分布广，富含有机质因此具有易燃性，在高温条件下极易发生分解燃烧，并伴有大量烟气产生。有机固废包括生物质废弃物、橡塑废物等，处理方式主要有材料再生、填埋、降解－醇解、焚烧、热裂解和水热技术。材料再生可实现资源化利用，但对工艺要求过高且品种受限、品质低；填埋技术降解速度慢、耗时长；降解－醇解技术相对不成熟，且存在二次污染风险；焚烧减量化效果明显，但二次污染严重，资源化程度低。

2、热解技术是在惰性氛围下通过外源加热实现大分子聚合物裂解产生小分子化合物，获得热解油、可燃气和热解碳三种产品。热解技术可通过参数优化定向制备目标产品，灵活性强，资源化程度高，是未来橡塑类废物处理的主要技术方向。

3、在现有技术中通过氮气等惰性气体气氛下热解，该气氛下原料会在一定的温度、压力、停留时间、气体流速等条件下在反应器内被转化为燃油、燃气和炭黑，其中氮气气氛起到隔绝空气的作用，该方法成功实现了有机固废的快速、绿色处理与部分能量回收。但氮气热解活性、产物品质均较低，与提供热量的碳基燃料成本投入不对等，原料潜力发掘不充分还会造成能量浪费。例如氮气气氛、600℃下热解有机固废1h获得了较低的油产量且主要为重油。

4、目前已有多项专利公开了有机固废热解的方法与装置，如黄群星公开了一种传热强化耦合碾磨功能的废橡塑高效热解装置，实现了内外同时加热强化废橡塑传热热解以提高废橡塑的热解效率；nguyentt公开了一种连续热解技术，利用回转窑系统将橡塑废弃物间接连续热解制得炉油(fo)-r油。但是这些现有技术直接热解获得的燃油品质较低，难以直接利用，且热解技术普遍采用氮气作为背景气，橡塑废物热解气热值偏低，难以满足热解耗能，往往需要引入天然气等辅助燃料共燃为热解装置提供热量。

技术实现思路

1、为了解决上述问题，本发明旨在提供一种氨辅助有机固废热解资源化利用装置及方法。

2、为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案：

3、一种氨辅助有机固废热解资源化利用装置，包括：

4、储氨罐，所述储氨罐用于存储氨水或液氨；

5、喷氨系统，所述喷氨系统通过输送管道与所述储氨罐连接，所述喷氨系统用于将所述储氨罐提供的氨水或液氨进行雾化生成雾化氨；

6、热解装置，所述热解装置与所述喷氨系统连接，所述热解装置用于对有机固废和所述喷氨系统雾化后的氨水或液氨进行热解处理生成热解碳、热解油和热解气；

7、二燃炉，所述二燃炉与所述热解装置连接，所述二燃炉具有二燃室，所述热解装置中产生的所述热解气与未反应的雾化氨一起进入所述二燃室燃烧，生成高温烟气；其中，所述二燃室内燃烧所述热解气与未反应的雾化氨时产生的一部分热量为所述热解装置供能，换热后经急冷系统将高温烟气温度降至250℃以下；燃烧所述热解气与未反应的雾化氨时产生的另一部分热量为园区内需热设备供能；

8、烟气净化系统，所述烟气净化系统与所述二燃炉连接，所述烟气净化系统将所述高温烟气进行烟气净化。

9、进一步地，所述热解装置为热解炉。

10、进一步地，所述储氨罐内液氨的纯度等于或大于97％。

11、进一步地，所述有机固废包括橡塑固废和废生物质。

12、进一步地，所述热解炉为双排连续进料式卧式炉、螺旋进料式回转窑或间歇式回转窑中的一种。

13、进一步地，所述热解气在所述二燃室中的停留时间在2s以上。

14、进一步地，所述二燃室内的温度在1000～1200℃之间。

15、进一步地，所述热解碳为富氮碳材料；所述热解油为富氮燃油，所述富氮燃油的成分为n-cxhy；所述热解气为富氮燃气，所述富氮燃气的成分为nh3、h2、co和cxhy。

16、进一步地，所述热解炉中的热解处理温度为500-900℃，升温速率为6-20℃/min，热解处理时间为30—90min。

17、进一步地，一种氨辅助有机固废热解资源化利用方法，采用所述的氨辅助有机固废热解资源化利用装置，所述方法包括以下步骤：

18、s1、将储氨罐中的氨水或液氨经管道输送至喷氨系统，喷氨系统将氨水或液氨雾化后与补充氮气混合经喷枪喷入热解炉中，将有机固废进行预处理后通过进料装置送至热解炉，有机固废和雾化的氨水或液氨在热解炉中生成热解碳、热解油与热解气；

19、s2、将热解碳进行造孔改性生成高值碳；将热解油通过提质利用作为化学品；将热解气直接送至二燃炉中的二燃室混燃，生成高温烟气；所述二燃室内燃烧所述热解气时产生的一部分热量进入所述热解装置中为所述热解装置供能，换热后经急冷系统将高温烟气温度降至250℃以下；燃烧所述热解气时产生的另一部分热量为园区内需热设备供能；

20、s3、将完成换热后的高温烟气送至烟气净化系统进行烟气净化。

21、有益效果：

22、(1)本发明利用较为活泼的氨气取代或部分取代惰性氮气作为热解背景气，活泼的氨气更易参与热解过程，有效提高热解反应效率，氨气富氢的特点促进分子断裂的同时实现加氢提质，燃油加氢分解产生更多小分子碳氢化合物，因此可以提高燃气产率和热值。氨气辅助热解不仅可以减少高压氮气的费用，同时未反应氨气与热解尾气混燃可避免天然气等辅助燃料的使用，减少天然气费用，尤其是氨能源的燃烧可实现零碳燃料使用，有益实现碳减排目标。

23、(2)传统热解油提质需经过额外的催化加氢反应，本发明提出的氨辅助热解避免了氢气的使用，氨气作为氢气的载体，更易存储与运输，为热解油加氢提供了一种替代氢源。

24、(3)本发明利用氨气热解，热解尾气富含氢气、甲烷、一氧化碳等可燃成分，这些成分与未反应氨气表现出更优的燃烧性能，解决单一氨气燃烧火焰传播速度低、燃烧强度弱等缺陷，且利用氨气热解，最终燃烧烟气脱硝过程无需投加额外氨源即可实现选择性催化还原高效脱硝。

技术特征：

1.一种氨辅助有机固废热解资源化利用装置，特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的氨辅助有机固废热解资源化利用装置及方法，其特征在于，所述热解装置为热解炉。

3.根据权利要求1所述的氨辅助有机固废热解资源化利用装置，其特征在于，所述储氨罐内液氨的纯度等于或大于97％。

4.根据权利要求1所述的氨辅助有机固废热解资源化利用装置，其特征在于，所述有机固废包括橡塑固废和废生物质。

5.根据权利要求1所述的氨辅助有机固废热解资源化利用装置，其特征在于，所述热解炉为双排连续进料式卧式炉、螺旋进料式回转窑或间歇式回转窑中的一种。

6.根据权利要求1所述的氨辅助有机固废热解资源化利用装置，其特征在于，所述热解气在所述二燃室中的停留时间在2s以上。

7.根据权利要求1所述的氨辅助有机固废热解资源化利用装置，其特征在于，所述二燃室内的温度在1000～1200℃之间。

8.根据权利要求1所述的氨辅助有机固废热解资源化利用装置，其特征在于，所述热解碳为富氮碳材料；所述热解油为富氮燃油，所述富氮燃油的成分为n-cxhy；所述热解气为富氮燃气，所述富氮燃气的成分为nh3、h2、co和cxhy。

9.根据权利要求1所述的氨辅助有机固废热解资源化利用装置，其特征在于，所述热解炉中的热解处理温度为500-900℃，升温速率为6-20℃/min，热解处理时间为30—90min。

10.一种氨辅助有机固废热解资源化利用方法，其特征在于，采用权利要求1至8任一项所述的氨辅助有机固废热解资源化利用装置，所述方法包括以下步骤：

技术总结
本发明公开了一种氨辅助有机固废热解资源化利用装置及方法，属于节能环保领域，包括：储氨罐，储氨罐用于存储氨水或液氨；喷氨系统通过输送管道与储氨罐连接，喷氨系统用于将储氨罐提供的氨水或液氨进行雾化生成雾化氨；热解装置与喷氨系统连接，热解装置用于对有机固废和喷氨系统雾化后的氨水或液氨进行热解处理生成热解碳、热解油和热解气；二燃炉与热解装置连接，二燃炉具有二燃室，热解装置中产生的热解气与未反应的雾化氨一起进入二燃室燃烧，生成高温烟气；烟气净化系统与二燃炉连接，烟气净化系统将高温烟气进行烟气净化。本发明利用氨气作为热解背景气，有效提高热解和水热反应效率，氨能源的燃烧可实现零碳燃料使用。

技术研发人员：林法伟,陈冠益,邵嘉铭,李涌涛,颜蓓蓓,程占军,崔孝强,李宁
受保护的技术使用者：天津大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16