固废物料的热解气化方法及固废进料和热解装置与流程

背景技术：

1、固废热解处理技术是指固废在惰性气氛或者隔绝氧化剂(空气、氧气、水)的条件下，加热至400-500℃以上，将固废中的有机大分子进行裂解，分解成小分子，产生可燃气、焦油、固定碳的热化学转化技术。相比传统的可燃固废焚烧技术，热解因其还原性气氛反应条件，nox,so2污染物的排放低，产生的燃气也可进一步净化之后再进入燃烧或作为化工行业的原料使用等优势。

2、目前的常用的固废热解技术主要有固定床热解、流化床热解及旋转窑热解等技术，这些技术普遍存在热解温度不易控制(当温度低时，容易产生焦油进而堵塞管道)、固废需要预处理，热量损失大，热解后的固体废弃物与烟气不易分离造成烟气中带走大量粉尘。固废处理中渗滤液、泥碳及飞灰等不易处理等缺点。

3、cn112961692a公开了一种固废压缩脱气碳化方法、装置及包括该装置的系统，通过多层级的高压力将固废等散料连续压缩成型，再经过无氧脱气将压缩后的固废块料进行干燥、无氧热解、碳化，最终生成碳粉及热解气，可用作于固体废弃物的焚烧、气化等深度热处理工艺的前处理工艺，提高固废热转化效率，实现深度减量化、资源化、无害化处理。该方法仍存在以下问题：

4、1)其记载了“固废块料在脱气室内，被脱气室外围间接加热夹套层中的热介质连续间接加热，固废块料温度从脱气室入口到出口的0.2～2小时中，由50℃以下(含50℃)逐渐升温至450℃以上(含450℃)形成阶梯式温升，继而逐渐升温并发生干燥、无氧热解、碳化反应的过程。但是在实际运行中发现，压缩物料在脱气室中仍然存在受热不均、内部热解不完全，导致未充分热解的物料直接进入气化炉的问题发生。

5、2)热介质(通常为热风炉的烟气)在通过加热夹套层时，存在积灰严重的问题，大量灰尘附着在夹套上，导致热阻大幅上升，进一步影响均匀换热和有效热解。

6、3)当压机出现故障时，热解通道内的固体物料长时间经受气化炉高温热辐射的作用，热解后的物料由脱气室送入气化室时，固废会发生熔融，熔融的物料会沿气化炉炉膛壁面流入气化炉下部，高温固废熔融物料沿着气化炉壁面向下流动，不可避免的会与气化炉耐火材料接触，冲刷耐火衬里，严重缩短气化炉耐火衬里寿命。

7、目前为止尚无更好的办法解决上述技术问题。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了解决上述技术问题，提供一种方法简单、物料在热解通道内换热均匀、热解效果好、设备使用寿命长、设备投资和运行成本低的固废物料的热解气化方法。

2、本发明还提供一种结构简单、使用寿命长、热解效果好的用于上述方法的固废进料和热解装置。

3、本发明固废进料和热解装置，包括设有烟气进、出口的壳体和位于壳体内的热解通道、以及位于壳体和热解通道之间的加热腔体，其特征在于，所述热解通道由进口端至出口端为渐大的喇叭口，所述加热腔体内设有螺旋导流板。

4、所述螺旋导流板为单螺旋或双螺旋板，所述单螺旋或双螺旋板下方的壳体上设有v形收集灰及排灰装置。所述喇叭口的扩口角度为3∽8度。

5、所述螺旋导流板的螺旋的升角为45∽60度。

6、所述热解通道的外表面沿周向布置蓄热层。

7、所述壳体外壁设有保温隔热层。

8、所述热解通道的出口端连接有进料导板。

9、所述进料导板的伸出长度控制在伸入气化炉进口50～200mm。

10、所述进料导板为内部设有冷却水通道的管屏，所述管屏上设有耐高温耐腐蚀合金层。

11、所述热解通道的出口端与所述气化炉的进口之间还设有弹性连接件；所述壳体的底部设有弹性支撑件。

12、本发明固废物料的热解气化方法，包括以下步骤：

13、热风炉产生的热烟气经烟气进口送入所述的固废进料和热解装置的加热腔体中，在螺旋导流板的引导下以热解通道为中心通过螺旋方式穿过加热腔体，最后由加烟气口排出回送热风炉，通过热传导的方式对热解通道内的固废进行加热；

14、固废被压缩机压缩成块，压缩成块的固废经密封段被推入所述的固废进料和热解装置的热解通道的入口端，当热解通道的出口端温度达到550～600℃时，将成块的固废连续由入口端推入热解通道中，充分热解，热解气体和固体由热解通道的出口端排出进入气化炉，其中，固体部分通过进料导板落入气化炉下段，热解气上升进入气化炉上段。由所述烟气出口排出的烟气部分回送热风炉循环加热，其余部分经空气预热气与空气换热后送入气化炉入口。

15、压缩成块的固废在热解通道内的停留时间为30-180分钟。

16、所述固废的低位热值在2000-8000kj/kg。

17、所述固废被压缩机压缩成块后体积为原来的1/2-1/20。

18、固废存储及处理过程中产生的渗滤液、泥碳和飞灰收集后送入气化炉入口。

19、针对背景技术中存在的问题，发明人进行了如下改进：

20、1)申请人发现引入热风炉的烟气后，极易存在积灰的问题，现有技术有设置折流板以提高烟气在壳体内的停留，但这样虽然提高了热效率，但也使积灰问题更为严重；为此发明人在加热腔体内设置螺旋导流板，一方面螺旋导流板可以增加烟气在加热腔内的行程，提高换热效率；第二方面以热解通道为中心的螺旋进风方式，也能使热解通道外表面传热均匀，配合热解通道的外表面沿周向布置的蓄热层，使通道内的块状物料均匀高效受热；第三方面，这种结构的导流板也能避免死角，有效解决积灰问题，使烟气中的灰尘随螺旋烟气带出壳体，避免壳体内积灰导致的种种问题，提高设备使用寿命和检修维护的成本；另外，螺旋板下部设有v形收集灰及排灰装置，可以通过离心作用高效收集含灰量特别大的烟气中的灰并定期排除。

21、2)进一步的，本发明优选螺旋导流板结构为矩形夹套结构，夹套内、外部之间设置单螺旋或双螺旋导流板。这种结构的螺旋导流板较传统结构具有流动速度分布均匀，有利于降低流体在管道内的阻力，压力稳定性好、提高流体传热效率的特点。考虑到清灰的需要，优选控制螺旋导流板的螺旋升角为45∽60度，风速为8∽11m/s。

22、3)为了保护后续的气化效果，希望压缩成块的固废在热解通道中充分热解，至出口端时能形成热解完全的骨架结构，这种骨架结构物料进入气化炉内能够充分与氧气、蒸汽接触，起到燃烧和气化的效果。为此发明人经过深入研究发现，控制热解通道出口端的温度非常重要，应限定热解通道的出口端温度达到550～600℃时，才能进行连续进料和出料，实验证明，温度过高会导致能耗过大，而温度过低，可能导致压缩成块的固废受热不均、或者热解不充分。

23、4)热解通道出口端的部分物料灰熔点低，在气化炉入口长时间高温辐射下会发生熔融，增设进料导板，使熔融的物料经伸入气化炉内的进料导板下落至炉膛下部，全程不接触炉壁的耐火衬里，避免了固废熔融物料沿气化炉壁面流动并与耐火材料接触而冲刷耐火衬里，从而延长了气化炉耐火衬里寿命。优选的，所述进料导板伸出的长度应控制在伸入气化炉进口50～200mm为好。所述进料导板可以为各种耐高温耐腐蚀材料制造，优选为内部设有冷却水通道的管屏，有利于移走局部热量，所述管屏上设有耐高温耐腐蚀合金层，提高耐高温和耐腐蚀性能。另一方面，正是因为增设有进料导板，解决了局部高温熔融物料对气化炉耐火衬里寿命不利影响，因此可将热解通道的出口端提高到550～600℃，满足了充分热解的需要。

24、5)所述滑动弹性支撑采用蝶簧或弹簧支架、滚轮或滑轨的结构形式或者是它们的组合。滑动弹性支撑可以吸收装置运行过程中在水平和垂直方向的膨胀问题以及安装时的调节问题；所述出口弹性连接件可为膨胀节或密封填料函等，优选为耐高温的膨胀节连接件。出口弹性连接件可以使装置与气化炉之间不存在不当的作用力。所述保温隔热层壳体外壁，采用浇筑轻质浇注料或者包裹陶瓷纤维棉、或采用轻质浇注料和陶瓷纤维棉的组合形式。

25、本发明装置结构简单、受热均匀、热解效率高、设备不易积灰，有效延长维保周期；本发明方法简单、物料在热解通道内换热均匀、设备使用寿命长、设备投资和运行成本低。