一种用于热解有机固废的热解系统和热解方法与流程

本技术属于有机固废的资源化领域，具体涉及一种用于热解有机固废的热解系统及其热解方法。

背景技术：

1、有机固废的资源化一直是环境污染治理手段的焦点。传统有机固废的处理手段主要包括填埋、堆肥、焚烧三种技术，这种传统的处理手段产生的新的环境问题日益突显，例如，占地面积大、处理效率低、二噁英二次污染等等。为了解决有机固废的有效资源化，有机固废的热解技术受到了广泛关注和研究。

2、有机固废的热解是使有机固废，例如塑料、轮胎、生物质、废弃锂电池等，在加热状态下进行热解，大分子有机物分解成分子量较小的物质。关于有机固废的热解技术，相关报道有提到回转窑热解、螺旋热解等等，这些技术普遍存在一系列问题，例如：在热解过程中，有机固废热解不充分或不均匀，热解产物中会有产生大量结焦物；结焦产生的传热效率低现象；运行时间和热解效率难以进一步提升；热解固体在热解产物中占据很大比重。其中，结焦物的处理是最为根本的问题，这是因为，结焦物的产生导致诸多方面的不利影响，例如，结焦物阻碍了热解所需热量的及时传递，导致整个工艺的热效率下降；结焦物附着在热解装置的内部器件上，导致热解装置被不断清理、维修等，导致设备维修和管理成本变高；结焦物越多，热解油气的产率就越低，导致热解产物的品质难以提升。

3、为了减少和/或清除热解反应器的器壁上粘附的结焦物，现有技术普遍采取的措施是停炉并进行人工清理，导致热解效率下降，人工成本提高，这样的措施对于工业化连续生产而言并不令人满意。

技术实现思路

1、本技术的目的是提供一种用于热解有机固废的热解系统及其热解方法，利用本技术的热解系统和方法对有机固废进行热解，能够更好地减少和清除热解产生的结焦物，从而提高热解的传热效率，同时提高有机固废热解产物的品质。

2、为实现此目的，本技术提供了一种用于热解有机固废的热解系统，所述热解系统包括依次连通的有机固废进料单元、热解反应器、烟气通道、热解产物分离单元；

3、所述烟气通道用于流通热烟气，为卧式内旋转式热解反应器提供热量；

4、所述烟气通道设置有烟气进口和烟气出口；

5、所述卧式旋转式热解反应器用于发生热解反应，包括进料口、出料口、热解油气出口、旋转轴、连杆、刮板、连接套管；

6、烟气进口设置在出料口一侧，烟气出口设置的在进料口一侧，所述烟气出口布置有温度传感器用于监控烟气的温度；

7、所述旋转轴位于所述热解反应器的中心，能够在外部电机的驱动下转动，所述旋转轴上布置有若干连杆；

8、所述刮板在其板面的中心位置通过所述连接套管与所述连杆连接，以使所述刮板能够以所述连接套管的中心轴为转动轴进行转动；

9、所述刮板一侧的板面上设置有配重，所述配重的重量能够使所述刮板以垂直于其板面的中心线为对称轴而发生失衡摆动；

10、所述连杆的长度为能够使所述刮板在所述旋转轴的带动下转动时，能够在一定角度内接触所述热解反应器的内壁，以刮除内壁上的附着物。

11、在本技术中，附着物可以是堆积在内壁上的物料、因热解而产生的结焦物；

12、在本技术中，失衡摆动是指刮板由于其两端重量不等，而以垂直于刮板的板面的中心线为对称轴发生摆动。

13、在本技术中，烟气通道围绕热解反应器的外壁布置，其中，在烟气管道的侧壁和热解反应器的外壁之间形成空腔，作为烟气通道。

14、在本技术中，热解反应器的内壁是圆筒状。

15、在一个实施方案中，所述有机固废进料单元与所述热解反应器为密封连通，所述有机固废进料单元是螺旋进料机构、传送带进料机构或风送进料机构。

16、在一个实施方案中，所述热解产物分离单元包括依次连接的冷凝器和油水分离器，用于分离热解油和热解气，其中，所述冷凝器与所述热解油气出口连通。

17、在一个实施方案中，所述连杆的长度为能够使所述刮板在所述旋转轴的带动下转动时，所述刮板与所述热解反应器的内壁在30度-360度的角度范围内保持持续接触。

18、在一个实施方案中，所述热解反应器还包括限位挡板，所述限位挡板呈圆弧形，限位挡板的一端连接所述连杆的中部；限位挡板的另一端作为自由端向所述刮板的板面延伸，限位挡板的自由端接触所述刮板的板面后，通过止动控制所述刮板的转动角度β；

19、配重10设置在刮板6的板面上，用于调节刮板6的失衡程度。

20、在一个实施方案中，限位挡板的一端固定在所述连杆长度的1/2处。

21、在一个实施方案中，限位挡块的弧度为π/2～π2/3。

22、在一个实施方案中，所述刮板的转动角度β为6-15°。

23、在一个实施方案中，所述热解系统在运行20天以上，所述烟气出口处的温度波动幅度控制在10℃以内。

24、本技术还提供了一种有机固废的热解方法，所述热解方法是采用本技术的热解系统实施的，所述热解方法包括以下步骤：

25、对有机固废进行预处理后，通过有机固废进料单元将物料送入热解反应器进行热解反应，产生热解固体和热解油气，其中，所述热解固体经所述热解反应器的出料口排出，所述热解油气经所述热解反应器的热解油气出口排出；热解油气经热解产物分离单元分离，得到热解油和热解气；

26、其中，所述热解反应器由烟气通道中的热烟气进行间接加热，其中，通过温度传感器监控所述烟气通道的烟气出口处的温度，所述烟气出口处的温度波动幅度控制在10℃以内。

27、在一个实施方案中，烟气管道中的烟气流量为4000nm3/h-5000nm3/h。

28、在一个实施方案中，烟气出口处的温度波动幅度在8℃以内、在7℃以内、在4℃以内。

29、在一个实施方案中，所述有机固废选自厨余垃圾、生物质、橡胶、锂电池中的一种或多种。

30、在一个实施方案中，所述刮板的转动角度β为10°。

31、在一个实施方案中，刮板的重量为w1，所述刮板的宽度为m，配重的重量为w2，所述配重与所述刮板的板面的连接点距离所述连接套管的距离为l，这些参数满足：(w2×l+0.5w1×0.5m)/(0.5w1×0.5m)＝2～3。

32、在一个实施方案中，在旋转轴的同一轴向截面，布置两根连杆，两根连杆在所述轴向截面上呈180°夹角。与连杆连接的刮板各自设置有配重；所述配重的设置位置为：当两根连杆处于水平位置时，两个配重处于水平线的同一侧。

33、在一个实施方案中，刮板与热解反应器内壁接触的末端是扇形，以与热解反应器的内壁实现持续接触。

34、在一个实施方案中，刮板在旋转轴长度方向的宽度总和是热解反应器长度的0.5-0.9倍，优选0.7-0.9倍。

35、在一个实施方案中，刮板在与热解反应器的内壁处于接触状态时，刮板与内壁的夹角为30-60°，优选30-45°。此时的夹角不宜过大，这是因为，刮板和热解反应器内壁之间的抵靠力的作用方向与刮板的旋转方向是相反的，如果抵靠力过大，则会增大旋转驱动力的负荷，甚至导致旋转无法正常运行，搅拌杆在过载反作用力下存在变形的风险。此时的夹角也不宜过小，这是因为过小的夹角导致抵靠力不足，影响内部附着物的刮除效果。

36、在一个实施方案中，在旋转轴不同圆周截面上布置的连杆，各连杆与所述旋转轴的夹角ɑ各自独立的为45-90°，优选75-85°。

37、在一个实施方案中，热烟气在烟气通道的流通方向与有机固废在热解反应器中的输送方向相反。

38、本技术的有益效果在于，本技术用于热解有机固废的热解系统包括了具有特定结构的热解反应器，有机固废在所述热解反应器中发生热解反应时，通过连杆、刮板、配重的配合，能够清除热解反应内壁上的附着物，从而提高热解反应的传热效率，同时提高有机固废热解产品的品质，热解系统能够在长时间内保持连续运行，停炉频率降低，从而提高了热解效率。

39、此外，本技术刮板的设计能够更频繁、长时间地与热解反应器的内壁接触，从而能够及时清除壁面上的附着物，同时还可抄起物料使物料进行翻滚均匀受热，并将物料向出料口方向推进。

40、采用本技术的热解系统和方法对有机固废进行热解，热解系统的处理效率可以达到900-1500kg/小时。

41、采用本技术的热解系统和方法对有机固废进行热解，热解系统在运行5天以上、7天以上、9天以上、11天以上、18天以上、20天以上，热解系统的温度基本稳定，温度波动在10℃以内、在8℃以内、在7℃以内、在4℃以内。

42、采用本技术的热解系统和方法对有机固废进行热解，热解系统在运行5天以上、7天以上、9天以上、11天以上、18天以上、20天以上，热解固体的产率低于20重量％、低于18重量％、低于15重量％。