固体热解气化系统的制作方法

本公开涉及固体废弃物处理，具体涉及一种固体热解气化系统。

背景技术：

1、生活垃圾、农林废弃物、工业废塑料和橡胶等固体废弃物，目前多采用焚烧方式处理，焚烧后供暖及发电技术使大规模固体废弃物得以减量化、资源化，但也产生二氧化氮、二噁英等二次污染物，二次污染处置成本高。固体废物热解气化在缺氧环境下热反应，几乎不产生二氧化氮、二噁英等污染物。此外，热解气化后的合成气中含较高浓度co、h2，可作为合成甲醇、乙醇、生物煤油的原料，具有较高的经济价值。

2、相关技术中在对固体废弃物进行热解气化处理时，物料反应不均，碳转化率和能源利用率较低。

技术实现思路

1、本公开旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

2、为此，本公开的目的在于提出一种固体热解气化系统，能够有效提升物料反应率、碳转化率和能源利用率，从而使固体废弃物安全、高效地干燥热解、破碎、气化，产生有效气(co+h2)含量高的高品质合成气。

3、为达到上述目的，本公开第一方面实施例提出的固体热解气化系统，包括：进料装置(1)、干燥热解装置(2)、破碎装置(3)、输送系统、气化系统以及换热系统；其中，

4、所述进料装置(1)包括进料斗和双轴破碎机，用于填充固体物料，并将所述固体物料粉碎为第一直径以下的颗粒物；

5、所述干燥热解装置(2)，用于对所述颗粒物进行干燥处理和热解处理，以得到炭化物料和热解气；

6、所述破碎装置(3)，用于接收所述炭化物料，并将其粉碎为第二直径以下的炭粉；

7、所述输送系统，用于接收所述炭粉以形成炭粉流，并将所述炭粉流输送至所述气化系统；

8、所述气化系统，用于接收所述热解气和所述炭粉流进行气化处理，以得到合成气；

9、所述换热系统，用于对所述气化系统和所述干燥热解装置(2)进行换热处理。

10、可选的，一些实施例中，所述干燥热解装置(2)包括干燥段和热解段，所述干燥段与所述热解段长度比2：1，干燥段温度60～100℃，干燥段与热解段过渡段温度100～200℃，热解段温度200～300℃；其中，

11、所述干燥段上端连接所述进料装置的下料口，以接收所述颗粒物，并采用热风或热烟气或热蒸汽进行直接换热；干燥处理至含水率10％左右；

12、所述热解段与所述干燥段相接，所述热解段壳体上安装热水管，所述热水管热辐射形成局部高热环境，所述热解段采用柔性密封和氮气风帘密封，形成局部缺氧环境，干燥后的所述颗粒物在高热、缺氧环境中热解炭化转化为所述炭化物料和所述热解气。

13、可选的，一些实施例中，所述干燥热解装置(2)为卧式干燥热解装置，其中，

14、所述卧式干燥热解装置内部设带导流板的中心轴，所述导流板均布在所述中心轴上，随所述中心轴转动，所述干燥段的导流板类型为直板式、或桨叶式、或螺旋式，所述热解段的导流板类型为螺旋式；

15、当所述干燥段的导流板为直板式或桨叶式时，装置整体从进料端向出料端倾斜放置，倾斜角度为5°～10°；

16、当所述干燥段的导流板为螺旋式时，装置水平放置；

17、每种类型的导流板可为实心或中空，当采用导流板为中空时，中空内部装填导热油、蒸汽等导热介质。

18、可选的，一些实施例中，所述卧式干燥热解装置前端板下部设进风口，所述干燥段末端的壳体上方设出风口，所述干燥段壳体内敷设耐火保温材料，所述导流板与所述壳体之间设置间歇，热风从所述导流板之间流道、所述导流板与所述壳体之间流道经过，带走物料中的水分，从所述干燥段上端出风口流出，所述热解段壳体内径比所述干燥段壳体内径小，所述热解段壳体内敷设耐火保温材料，所述耐火保温材料内部设换热水管，所述热解段壳体下部设换热水进水口，壳体顶部设换热水出水口，所述热解段导流板为渐缩式螺旋式，沿物料方向螺旋直径逐渐缩小。

19、可选的，一些实施例中，其中，

20、所述热解段首端的第一螺旋直径与所述热解段壳体内径一致，并在螺旋与壳体接触部加装柔性密封材料；

21、所述第一螺旋进料流道上设置氮气喷口，使氮气流束形成风帘密封，同时在末端设置氮气喷口，以形成热解段的缺氧环境；

22、所述热解段尾部上端设热解气出口，所述热解气出口的集气段向下斜开口，斜开口面向进料端，尾部下端设炭化物料出料口。

23、可选的，一些实施例中，所述干燥热解装置(2)为立式干燥热解装置，其中，

24、所述立式干燥热解装置壳体内敷设耐火浇筑料，内部设错层导流板，导流板类型为链条式、或带式、或刮板式，每层所述导流板设水平驱动，带动物料水平移动后逐层跌落；

25、所述干燥段顶端设进料口，每层均布热风进风口，热风与物料在流道里换热并带走物料中的水分，从干燥段顶端出风口排出；

26、所述立式干燥热解装置中热解段壳体宽度尺寸比干燥段小，所述热解段壳体内敷设耐火保温材料，耐火保温材料以内，腔体侧敷设换热水管，所述热解段壳体上部设换热水出水口，壳体下部设换热水进水口，所述热解段首端的第一导流板与壳体之间间歇小，以形成局部缺氧环境，间歇处设拨料装置，所述热解段在每层设置热解气出口，间隔层设置氮气进口。

27、可选的，一些实施例中，其中，

28、所述干燥热解装置(2)的下端出料口连接破碎装置(3)，两装置之间采用管道相连，并在管道上设双密封阀；

29、所述破碎装置(3)接收炭化物料后进一步磨成炭粉，粉粒径为3mm以下；

30、所述破碎装置(3)下端连接缓冲斗(4)，所述缓冲斗(4)为上大下小结构，下部设氮气进口；

31、所述缓冲斗(4)下端出口连接所述输送系统。

32、可选的，一些实施例中，所述输送系统包括螺旋输送机(5)和文丘里装置(6)；其中，

33、所述螺旋输送机(5)接收从缓冲斗(4)下落的炭粉，所述螺旋输送机(5)下端链接与所述文丘里装置(6)上端进口相连，所述文丘里装置(6)的侧向进口与压缩空气管相连，从所述螺旋输送机(5)自重落料的均匀炭粉流，进入所述文丘里装置(6)后获得速度和压力，形成流速快、压力高的炭粉流后输送至气化炉(7)a段的炭粉喷头(8)和炭粉喷头(9)中，炭粉流的体积浓度大于70％。

34、可选的，一些实施例中，所述气化系统包括气化炉(7)、渣锁气器(10)、灰锁气器(11)、渣返料系统和灰输送机(12)；其中，

35、所述气化炉(7)分为a、b两段炉体，a段上部连接b段上部，连接通道为倒v形，连接通道与b段采用偏心设置，连接通道上部b段炉内设向下倾斜30°挡板(13)，炉体外壳为耐热金属，壳体内部浇筑耐火材料，a/b炉中部耐火材料内侧布置换热水冷壁；

36、所述气化炉(7)a段下部为圆锥形、中上部为圆筒形，顶部侧连接倒v形连接通道，出口连接所述气化炉(7)b段上部；

37、所述气化炉(7)a段下部设环形中空布风板(14)、主燃烧器(15)、圆形出渣口(16)和电动钉耙式扒渣器(17)，布风板面均匀布置风孔，带压介质如空气、氧气、水蒸汽等进入所述环形中空布风板(14)后，从风孔均匀喷出，所述环形中空布风板(14)下部壳体上设主燃烧器(15)，采用低氮燃烧结构，所述气化炉(7)a段下部底部设圆形出渣口(16)，所述出渣口(16)安装横条炉箅，炉箅下方设电动钉耙式扒渣器(17)，沿着横条方向前后移动扒渣，设周期运行，炉箅下端连接所述渣锁气器(10)；

38、所述气化炉(7)a段中部设炭粉喷头(8)和炭粉喷头(9)、平衡风管进口、灰渣喷头(18)和热解气燃烧器(19)，所述灰渣喷头(18)与所述炭粉喷头(8)在同一层，水平面上呈120°夹角，喷头喷口垂直方向上角度根据流场调整0～60°之间，喷嘴形式为圆形、或扇形、或环形；平衡风管进口在所述灰渣喷头(18)下，平衡风管安装具体位置根据炉膛内流场和压力确定；热解气燃烧器(19)在所述灰渣喷头(18)与所述炭粉喷头(8)上，并与上述喷头在水平面上呈120°夹角，所述气化炉(7)a段中部壳体内布置水冷壁。

39、可选的，一些实施例中，所述气化炉(7)b段中部和下部形成上大下小的锥形收缩结构，上部为圆筒形，b段顶部为圆筒形出烟管(20)，出烟管(20)出口设电动出气控制阀(21)，阀门开度与所述气化炉(7)内压力进行联锁，开度在0～100％内可调；

40、b段中部壳体设灰渣喷头(22)，喷头数量1～4只，环形均布，喷头喷口垂直方向上角度根据流场调整0～60°之间，喷嘴形式为圆形、或扇形、或环形；

41、b段下部壳体设辅助燃烧器(23)、风孔，其中，燃烧器数量为2～4只，环形均布，风孔4～8只，环形均布；

42、b段下部流道中部设平衡吸风口1-3只，环形均布，b段下部底部设圆形出灰口(24)，出灰口安装横条炉箅，炉箅下方设电动钉耙式扒灰器(25)，沿着横条方向前后移动扒灰，设周期运行，炉箅下端连接所述灰锁气器(11)；

43、b段平衡吸风口与a段平衡出风口之间连接平衡风机(26)。

44、可选的，一些实施例中，a段渣锁气器(10)出口设所述渣返料系统，所述渣返料系统包括文丘里装置(27)、灰渣喷头(18)和灰渣喷头(22)，渣锁气器(10)下端出口与文丘里装置(27)上端进口相连，文丘里装置(27)的侧向进口与蒸汽管相连，从渣锁气器(10)自重落料的渣粉流，进入文丘里装置(27)后获得速度和压力，形成流速快、压力高的渣粉流后输送至气化炉a段中部和b段中部的灰渣喷头中，渣粉流的体积浓度大于70％，文丘里装置(27)、输送管及灰渣喷头设置蒸汽加热外套，维持渣返料系统温度在300℃以上；

45、b段灰锁气器(11)出口与灰输送机(12)相连，灰输送机(12)采用间接水冷，内部结构为刮板式、或螺旋输送式。

46、可选的，一些实施例中，所述换热系统包括循环水泵(28)、换热水冷管、间接换热装置(29)、风机(30)、净化装置(31)；其中，

47、换热水冷管中的冷水介质从净化装置(31)中经循环水泵(28)输出，经灰输送机(12)的外套水冷管、烟气换热管、气化炉(7)b段中部壳体水冷壁、气化炉(7)a段中部壳体水冷壁、干燥热解装置(2)热解段换热管后进入间接换热装置(29)，在间接换热装置(29)中与风机(30)鼓入的自然风/烟气/低品质蒸汽间接换热后，进入净化装置(31)；

48、净化装置(31)采用离子交换、过滤等工艺去除水体中的杂质、易结垢盐等，净化装置(31)内设存水箱，储存并缓冲换热系统的水介质；

49、循环水泵(28)一用一备，水泵变频调节，水泵流量与气化炉(7)炉内温度、干燥热解装置(2)热解段温度形成联锁。

50、本公开提供的固体热解气化系统，包括：进料装置(1)、干燥热解装置(2)、破碎装置(3)、输送系统、气化系统以及换热系统；其中，进料装置(1)，包括进料斗和双轴破碎机，用于填充固体物料，并将固体物料粉碎为颗粒物；干燥热解装置(2)，用于对颗粒物进行干燥处理和热解处理，以得到炭化物料和热解气；破碎装置(3)，用于接收炭化物料，并将其粉碎为炭粉；输送系统，用于接收炭粉以形成炭粉流，并将炭粉流输送至气化系统；气化系统，用于接收热解气和炭粉流进行气化处理，以得到合成气；换热系统，用于对气化系统和干燥热解装置(2)进行换热处理。基于本公开的系统，能够有效提升物料反应率、碳转化率和能源利用率，从而使固体废弃物安全、高效地干燥热解、破碎、气化，产生有效气(co+h2)含量高的高品质合成气。

51、本公开附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本公开的实践了解到。