一种具有可移动气化炉的热解系统及其使用方法

本发明属于固体废弃物处理，涉及一种具有可移动气化炉的热解系统及其使用方法。

背景技术：

1、近年来，全球多地频繁出现极端天气，积极采取碳减排行动，降低气候变化对人类带来的生态危机已成为全人类共同的目标。在“双碳”背景下，有机固废的资源化和能源化利用已成为新的发展趋势。寻求新能源替代化石能源和资源循环利用是我国实现“碳达峰”和“碳中和”(“双碳”)目标的重要途径。有机固废作为固体废弃物的重要组成部分，兼具污染和资源属性。

2、用于河流湖泊流域内污水治理的水生植物和藻泥等环保作物，由于长期自由生长无人管理，会对周遭生态系统造成了不利的影响，如若不能得到妥善处理处置，会对土壤、地表水和地下水生态系统平衡造成破坏，对生态环境和人体健康产生巨大威胁。然而，我国生活源、农业源、工业源等有机固废年产量超过60亿吨，占固体废物总产生量的60％以上，每千克有机固废中含有约15-20mj的能量，如能得到有效利用，对系统解决我国有机固废的污染、实现“双碳”目标和人类社会可持续发展有重大战略意义和现实价值。

3、现有的快速升温热解过程是通过将有机固废样品瞬时推至已达到反应温度的热解腔中实现，为了获得有机固废样品良好的热解效果，需要对有机固废样品进行不同反应温区的加热，而气化炉在温度变化过程中，并未达到有机固废样品所需的反应温度，因此，要避免气化炉温度变化过程依旧对有机固废样品进行加热，此时，在气化炉温度变化之前，需要使有机固废样品退出气化炉热解腔，该过程需要对有机固废样品进行反复装卸，并且有机固废样品在退出气化炉热解腔后，需要等待较长时间，才能再进行热解，使得不同反应温区对有机固废样品加热之间的需要间隔时间较长，衔接性较差，影响有机固废样品热解效果以及热解效率，同时对有机固废样品进行反复装卸操作相对复杂，影响热解工作效率。

4、因此，有必要提供一种具有可移动气化炉的热解系统及其使用方法，优化不反应温区对有机固废样品加热时，温度变换的衔接性，缩短温度变换间隔时间，简化操作，提升有机固废样品热解效果及工作效率。

技术实现思路

1、为了克服背景技术中的问题，本发明通过将第一气化炉、第二气化炉设置在滑轨上滑动，可以快速将第一气化炉以及第二气化炉滑动至有机固废样品所在位置对有机固废样品进行热解，实现有机固废样品热解过程中不同反应温区的快速切换，提高有机固废样品热解产生的气体以及副产物的量，提升有机固废资源再利用率，减少重复降温升温、装卸样品等操作，简化操作，提高工作效率，同时降低热解能耗。

2、为了实现上述目的，本发明一方面提出了一种具有可移动气化炉的热解系统，所述热解系统包括固定床实验平台1、反应器2、第一气化炉3、第二气化炉4、滑轨5、三通阀门10、进气系统、出气系统，所述滑轨5固定安装在固定床实验台1上，所述反应器2可拆卸安装在固定床实验平台1上并且反应器2轴向与滑轨5长度方向平行，所述第一气化炉3、第二气化炉4在滑轨5上滑动并通过卡扣固定，反应器2穿过第一气化炉3、第二气化炉4的热解腔并与第一气化炉3、第二气化炉4滑动密封连接，反应器2的进样口19安装有三通阀门10，所述进气系统通过管道与三通阀门10的进气口8连通，所述出气系统与反应器2出气口通过管道连通。反应器2通常使用外径为10mm，内径为6mm，长为27cm的石英管，并且在热解开始之前，需要预先将石英棉6塞入反应器2中间位置，使得向反应器2中加入有机固废样品之后，有机固废样品可以被石英棉6挡住，而不会因为重力或者气体吹动作用堆积在反应器2的出气口处。

3、同时可以在第一气化炉3与第二气化炉4外侧壁上设置如海绵等缓冲垫层，防止第一气化炉3与第二气化炉4产生刚性碰撞造成损坏或发生安全事故。在样品所在反应区域的滑轨上设置卡扣，以固定热解过程中的第一气化炉3或第二气化炉4。

4、作为优选，所述热解系统还包括样品移动塞9，所述样品移动塞9穿过三通阀门10伸入反应器2中并与三通阀门10密封滑动连接。

5、作为优选，所述滑轨5水平固定安装在固定床实验台1上。

6、作为优选，所述滑轨5竖直固定安装在固定床实验台1上。

7、作为优选，所述进气系统包括预加热装置11、载体气氛流速控制装置15、储气柜16、进气端净化装置17、所述储气柜16通过管道与进气端净化装置17进气口连通，所述进气端净化装置17出气口通过管道与载体气氛流速控制装置15进气口连通，所述载体气氛流速控制装置15出气口通过管道与预加热装置11进气口连通，所述预加热装置11出气口与三通阀门10进气口8通过管道连通。

8、作为优选，所述出气系统包括冷凝装置13、出气端净化装置14，所述冷凝装置13进气口通过管道与反应器2出气口连通，所述冷凝装置13出气口通过管道与出气端净化装置14连通。

9、作为优选，所述热解系统还包括气相色谱仪18，所述气相色谱仪18通过管道与出气端净化装置14连通进行气体检测。

10、作为优选，所述热解系统还包括气化炉温度控制装置12，所述气化炉温度控制装置12分别与第一气化炉3、第二气化炉4电连接，所述第一气化炉3、第二气化炉4热解腔内设置有保温层7。

11、本发明另一方面提出了一种热解系统的使用方法，所述的使用方法包括以下步骤：

12、步骤一：向干净无污染的反应器中部塞入石英棉6，然后将经过研磨至合适粒径的有机固废样品送入反应器2内，安装好三通阀门10，并将三通阀门10与进气系统连接好，将反应器2出气口与出气系统连接好，之后使用泡沫水进行气密性检测，防止管道内气体逸散；

13、步骤二：将第一气化炉3向三通阀门10所在位置滑动，将第二气化炉4向反应器2出气口所在位置滑动，直到反应器2装有石英棉6以及有机固废样品的中间部分露出，不再位于第一气化炉3或第二气化炉4热解腔中时，通过卡扣将第一气化炉3、第二气化炉4固定；

14、步骤三：打开进气系统，同时调节气体流速至热解要求数值，反应气氛进入反应器，通气30-40min将反应器以及管道内杂气吹脱干净；

15、步骤四：根据热解实验要求，利用气化炉温度控制装置12，设置第一气化炉3和第二气化炉的加热速率。气化炉的热解腔需要升温的温度，根据需要热解何种有机固废样品确定即可。

16、步骤五：待所述第一气化炉3热解腔内温度达到有机固废样品热解的第一个反应温区温度且所述第二气化炉4热解腔内温度达到有机固废样品的第二个反应温区温度后，解除第一气化炉3卡扣固定并将第一气化炉3沿滑轨5滑动至反应器2中有机固废样品所在位置，通过卡扣将第一气化炉3固定，使有机固废样品位于第一气化炉3的热解腔内进行热解，并开启出气系统，待有机固废样品在第一气化炉3热解腔内完成热解后，继续保持第一气化炉3停留一定时间后，解除第一气化炉3的卡扣固定，将第一气化炉沿滑轨5滑动回初始位置并通过卡扣进行固定，之后立即解除第二气化炉4卡扣固定，将第二气化炉4沿滑轨5滑动至有机固废样品所在位置，通过卡扣将第二气化炉4固定，使有机固废样品位于第二气化炉4的热解腔内继续进行热解，待有机固废样品在第二气化炉4热解腔内完成热解后，继续保持第二气化炉4停留一定时间后，解除第二气化炉4卡扣固定，将第二气化炉4沿滑轨5滑动回初始位置并通过卡扣进行固定。

17、步骤六：重复步骤一至步骤五操作，直至获得完整产气量后，结束热解。重复操作一方面是为了让热解更加完全，获得更多气体及副产物，另一方面获得数量更多的气体、焦油可以进行更多检测工作，从而可以对有机固废样品热解后的气体及副产物多次检测，获取更加丰富完整的检测数据，降低检测误差，更加准确地判断热解后的气体及副产物质量情况，从而更加准确判断热解后的气体及副产物是否能进行资源再利用以及预计资源再利用效果。

18、步骤一到步骤六的使用过程中，需确保气路不存在泄露和污染。

19、作为优选，所述步骤四中，第一气化炉3、第二气化炉4的加热速率设置为20-60℃/min；所述步骤五中，第一气化炉3、第二气化炉4对有机固废样品的热解时间为10-40min，第一气化炉3、第二气化炉4热解后停留时间20-40min。

20、本发明的有益效果：

21、1.本发明通过第一气化炉与第二气化炉在滑轨上滑动，可以实现有机固废样品热解过程中，不同反应温区的快速切换，提高了有机固废样品热解气体及副产物产量，从而提升了有机固废资源再利用率。

22、2.本发明简化了有机固废样品热解操作复杂度，有助于提升有机固废热解工作效率，降低能耗。

23、3.本发明通过样品移动塞在反应器中滑动，可以将附着在反应器内壁上的有机固废样品刮至反应器中间位置，让更多的有机固废样品被加热发生热解，减少有机固废样品浪费。

24、4.本发明通过设置进气端净化装置与出气端净化装置，对进入反应器以及有机固废热解后排出的气体进行净化，降低杂气对热解过程以及对热解产物判断的影响。

25、5.本发明通过设置冷凝装置，通过冷凝作用使热解气体中掺杂的焦油冷却后，留在冷凝装置中，不随气体进入后续管道以及出气端净化装置、气相色谱仪，避免焦油造成管道阻塞、加速设备老化、造成设备损坏等问题。