有机垃圾热解系统及其应用

有机垃圾热解系统及其应用
【专利摘要】本发明公开了有机垃圾热解系统和利用该有机垃圾热解系统处理有机垃圾的方法。其中，有机垃圾热解系统包括：热解反应器、气液分离塔、净化器和燃气轮机。该有机垃圾热解系统利用该热解反应器对有机垃圾进行热解，热解反应器中具有搅拌组件，使物料在反应器内分布均匀，更充分的热解，且能够使热解产生的油气更快的释放出，可有效抑制油气的二次裂解，提高热解焦油产率。并且，该热解反应器利用蓄热式辐射管作为加热源，没有热载体。同时，热解产生的热解油气经气液分离塔分离得到焦油和燃气，其中，燃气用于为燃气轮机提供燃料进行发电，实现能源的有效综合利用。
【专利说明】
有机垃圾热解系统及其应用
技术领域
[0001] 本发明涉及有机垃圾热解系统，以及利用该有机垃圾热解系统处理有机垃圾的方 法。
【背景技术】
[0002] 随着我国现代化进程的加速，城市生活垃圾已经成为制约绿色城市快速发展的一 个重要因素。目前，世界各国城市垃圾处理方式主要包括卫生填埋、焚烧、堆肥、热解以及垃 圾综合处理等。而我国相关的垃圾分类、垃圾综合利用技术滞后，目前垃圾的主要处理方式 为卫生填埋为主，焚烧、堆肥等方式为辅。并且，随着科技进步和环保意识的增强，"焚烧法" 和"填埋法"给环境带来的破坏作用及威胁人类的身体健康已越来越被人们认识到。一种新 型的技术以替代"焚烧法"和"填埋法"，以减少温室气体排放和消除二噁英污染问题，正被 迫切需要
[0003] 垃圾热解处理技术是指将垃圾在的无氧或缺氧的状态下加热，使之分解。在热解 过程中，其中间产物趋向于两极化变化:一种是从大分子裂解为小分子的裂解过程、另一种 是小分子聚合为大分子的缩聚过程。随着热解温度的升高，垃圾热解主要经历干燥(室温~ 200°C)、干馏(~500°C)和气体生成（~1200Γ)三个阶段。在低温干燥阶段，垃圾中所含的 外水和毛细结构吸附的水分首先被加热蒸发，其次物质中的结构水受热分解。随着水分的 蒸发和热解干馏温度的升高，垃圾热解进入干馏阶段。干馏阶段只要发生内部水和C0 2的析 出、脱氧、脱硫等反应。随着温度的继续升高，干馏阶段产生的小分子物质发生二次裂解，垃 圾热解进入气体生成阶段，生成二次裂解产物。二次反应主要有裂解、脱氢、缩聚、氢化反 应、桥键反应、水碳反应等。二次裂解反应主要产物包括:H 2、CH4、C0等。
[0004] 由于我国垃圾分类措施不完善，致使垃圾本身成分异常复杂，常含有厨余物、塑 料、废旧电池、电路板等等。同时发现垃圾热解产生的焦油成分亦异常复杂，成分分析发现 焦油中含有上百种中物质，包括各种有机酸、酚类、酮类、醛类、PAHs等，其中氯元素和重金 属元素普遍偏高，含水量大约20 %，热值约13~18MJ/Kg，同时因硫化物含量高而导致恶臭， 综合利用难度大。诸多因素致使我国垃圾热解很难取得重大突破。
[0005] 由此，现有的垃圾热解设备有待改进。

【发明内容】

[0006] 本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的一个目的 在于提出一种有机垃圾热解反应系统，其中，热解反应器中具有搅拌组件，使物料在反应器 内分布均匀，更充分的热解，且能够使热解产生的热解油气更快的释放出，可有效抑制热解 油气的二次裂解，提高热解焦油产率。并且，该热解反应器利用蓄热式辐射管作为加热源， 没有热载体。而热解产生的热解油气经气液分离塔分离得到焦油和燃气，燃气用于为燃气 轮机提供燃料进行发电，实现能源的综合利用。
[0007] 根据本发明的一个方面，本发明提供了一种有机垃圾热解系统。根据本发明的实 施例，该系统包括:热解反应器，所述热解反应器包括:热解垃圾入口、烟气出口和半焦出 口；所述热解垃圾入口位于所述热解反应器的顶部;所述半焦出口位于所述热解反应器的 底部;蓄热式辐射管，所述蓄热式辐射管在所述热解反应器的内部沿着所述热解反应器的 高度方向多层布置，每层具有多根在水平方向上彼此平行的蓄热式辐射管;油气导出管道， 所述油气导出管道的管壁上设置有通孔;搅拌组件，所述搅拌组件包括:可旋转的搅拌轴， 所述搅拌轴由所述半焦出口伸入到所述热解反应器的内部；多个搅拌杆，所述搅拌杆沿所 述搅拌轴的长度分别连接在所述搅拌轴上，所述搅拌杆位于所述蓄热式辐射管的层间；集 气管，所述集气管包括集气总管以及与所述集气总管相连通的集气支管，其中，所述集气总 管竖直地设置在所述热解反应器外部，所述集气支管延伸穿过所述热解反应器的侧壁伸入 到所述热解反应器内且与所述油气导出管道相连通;气液分离塔，所述气液分离塔具有油 气入口、热解油出口和燃气出口，所述油气入口与所述集气管相连;净化器，所述净化器具 有待净化气体入口和净化气体出口，所述待净化气体入口与所述燃气出口相连；以及燃气 轮机，所述燃气轮机具有燃料入口，所述燃料入口与所述净化器的所述净化气体出口相连。
[0008] 根据本发明实施例的有机垃圾热解系统，利用该热解反应器对有机垃圾进行热 解，热解反应器中具有搅拌组件，使物料在反应器内分布均匀，更充分的热解，且能够使热 解产生的油气更快的释放出，可有效抑制油气的二次裂解，提高热解焦油产率。并且，该热 解反应器利用蓄热式辐射管作为加热源，没有热载体。同时，热解产生的热解油气经气液分 离塔分离得到焦油和燃气，其中，燃气用于为燃气轮机提供燃料进行发电，实现能源的有效 综合利用。
[0009] 另外，根据本发明上述实施例的有机垃圾热解系统还可以具有如下附加的技术特 征：
[0010] 根据本发明的实施例，所述搅拌杆垂直于所述搅拌轴，并且沿所述搅拌轴的长度 间隔分布。
[0011]根据本发明的实施例，所述搅拌杆在所述搅拌轴的同一横截面上的相邻投影呈一 定角度。
[0012]根据本发明的实施例，所述搅拌杆介于所述蓄热式辐射管的层间。
[0013]根据本发明的实施例，所述角度为〇~90度，不含端值。
[0014] 根据本发明的实施例，所述角度为30~90度，不含90度。
[0015] 根据本发明的实施例，所述集气支管为多个，并且沿所述集气总管的长度方向彼 此平行布置。
[0016] 根据本发明的实施例，所述集气支管垂直于所述集气总管。
[0017] 根据本发明的实施例，所述油气导出管道沿所述热解反应器的高度方向多层布 置，每层具有多根在水平方向上彼此平行的油气导出管道。
[0018] 根据本发明的实施例，所述油气导出管道与所述蓄热式辐射管平行布置，且所述 蓄热式辐射管各自的左右两侧对称设置有两根油气导出管道。
[0019] 根据本发明的实施例，所述油气导出管道与邻近的所述蓄热式辐射管的管壁之间 距离为所述油气导出管道管径d的1/2-3倍。
[0020] 根据本发明的实施例，所述油气导出管道的管壁上设置有多个通孔。根据本发明 的优选实施例，所述通孔在所述油气导出管道的长度方向上均匀分布。
[0021] 根据本发明的实施例，同一层所述油气导出管道连通至同一根所述集气支管。
[0022] 根据本发明的实施例，该系统进一步包括：混合装置，所述混合装置具有半焦入 口、煤和石灰石入口和混合物料出口，所述半焦入口与所述热解反应器的所述半焦出口相 连;制粉机，所述具有混合物料入口和粉碎物料出口，其中，混合物料入口与混合物料出口 相连；以及气化熔融炉，所述气化熔融炉具有气化熔融物料入口、气化介质入口、气化气出 口和排渣口，所述气化熔融物料入口与粉碎物料出口相连。
[0023] 根据本发明的实施例，该系统进一步包括:螺旋出料器，所述螺旋出料器具有出料 器入口和出料器出口，所述出料器入口与所述热解反应器的半焦出口相连，所述出料器出 口与所述混合装置的所述半焦入口相连。
[0024] 根据本发明的实施例，该系统进一步包括:破碎机，所述破碎机具有破碎机煤入 口、破碎机石灰石入口以及破碎煤和石灰石出口，所述破碎煤和石灰石出口与所述混合装 置的所述煤和石灰石入口相连。
[0025] 根据本发明的实施例，该系统进一步包括:储油槽，所述储油槽具有热解油入口， 所述热解油入口与所述热解油出口相连。
[0026] 根据本发明的实施例，该系统进一步包括:气体混合装置，所述气体混合装置具有 燃气入口、气化气入口和混合气体出口，所述燃气入口与所述气液分离塔的燃气出口相连， 所述气化气入口与气化熔融炉的所述气化气出口相连，所述混合气体出口与所述待净化气 体入口相连。
[0027] 根据本发明的另一方面，本发明提供了一种利用前述的有机垃圾热解系统处理有 机垃圾的方法。根据本发明的实施例，该方法包括:将有机垃圾供给至热解反应器中进行热 解处理，以便得到热解油气和半焦;将所述热解油气输送至气液分离塔进行油气分离处理， 以便得到热解油和燃气，其中，所述燃气的一部分被输送至所述热解反应器中的蓄热式辐 射管作为燃料，以用于所述热解处理;将部分所述燃气输送至净化器进行净化处理，以便得 到净化后的燃气；以及将所述燃气输送至燃气轮机，所述燃气轮机以所述燃气为燃料进行 发电。
[0028] 根据本发明实施例的处理有机垃圾的方法，利用前述的热解反应器对有机垃圾进 行热解，由于热解反应器中具有搅拌组件，物料在反应器内分布更均匀，热解更充分，热解 产生的油气更快的释放出，可有效抑制油气的二次裂解，提高热解焦油产率。并且，该热解 反应器利用蓄热式辐射管作为加热源，没有热载体，操作简单。同时，热解产生的热解油气 经气液分离塔分离得到焦油和燃气，其中，燃气用于为燃气轮机提供燃料进行发电，实现能 源的有效综合利用。
[0029] 根据本发明的实施例，该方法进一步包括:利用螺旋出料器将所述半焦供给至混 合装置，并与煤粉和石灰石进行混合干燥，以便得到干燥的混合物料;将所述干燥的混合物 料供给至制粉机进行粉碎处理，以便得到物料粉末，所述物料粉末的粒径为200~500μηι ;以 及将所述物料粉末供给至气化熔融炉进行气化熔融处理，以便得到气化气和熔融灰渣。
[0030] 根据本发明的实施例，该方法进一步包括:在所述混合干燥前，利用破碎机将所述 煤粉和所述石灰石进行破碎处理，以便得到破碎后的煤粉和破碎后的石灰石。
[0031 ]根据本发明的实施例，该方法进一步包括:在所述净化处理前，将所述气化气输送 至气体混合装置中与所述燃气进行混合，以便得到混合气体。
[0032] 根据本发明的实施例，所述半焦和所述煤粉总质量与所述石灰石的质量比为（5-200) ：1〇
[0033] 根据本发明的实施例，所述干燥的混合物料的温度不高于150Γ，且热值不小于 15GJ/Kg〇
[0034] 根据本发明的实施例，所述气化熔融处理的温度为1100~1500摄氏度。
[0035] 本发明的附加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，或通过本发明的实践了解到。
【附图说明】
[0036] 本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得 明显和容易理解，其中：
[0037]图1显示了根据本发明一个实施例的有机热解反应系统的结构示意图；
[0038] 图2显示了根据本发明一个实施例的热解反应器的结构示意图；
[0039] 图3显示了根据本发明一个实施例的局部热解反应器的结构示意图；
[0040] 图4显示了根据本发明一个实施例的有机热解反应系统的结构示意图；
[0041] 图5显示了根据本发明一个实施例的有机热解反应系统的结构示意图；
[0042]图6显示了根据本发明一个实施例的有机热解反应系统的结构示意图；
[0043]图7显示了根据本发明一个实施例的利用有机垃圾热解系统处理有机垃圾的方法 的流程示意图；
[0044]图8显示了根据本发明一个实施例的利用有机垃圾热解系统处理有机垃圾的方法 的流程示意图；
[0045]图9显示了根据本发明一个实施例的利用有机垃圾热解系统处理有机垃圾的方法 的流程示意图。
【具体实施方式】
[0046] 下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终 相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附 图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
[0047] 在本发明的描述中，术语"纵向"、"横向"、"上"、"下"、"前"、"后"、"左"、"右"、"竖 直"、"水平"、"顶"、"底"等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是 为了便于描述本发明而不是要求本发明必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对 本发明的限制。
[0048]有机垃圾热解系统
[0049] 根据本发明的一个方面，本发明提供了一种有机垃圾热解系统。参考图1，根据本 发明的实施例，对该有机垃圾热解系统进行解释，其中，图中箭头的方向代表物料流动的方 向，该系统包括:热解反应器100、气液分离塔600、净化器800和燃气轮机900。
[0050] 根据本发明的实施例，热解反应器在本文中也简称为"反应器"，参考图2，根据本 发明的实施例，对该反应器的结构进行解释说明，该反应器包括：
[0051 ] 有机垃圾入口 111、烟气出口 114和半焦出口 113，其中，有机垃圾入口 111位于热解 反应器100的顶部，半焦出口 113位于热解反应器100的底部。在本发明的一些实施例中，可 以这样理解，该热解反应器具有壳体110，该壳体内限定热解反应空间，有机垃圾入口 111、 烟气出口 114和半焦出口 113设置在壳体上，其中，有机垃圾入口 111位于壳体110的顶部，半 焦出口 113位于壳体110的底部。由此，有机垃圾入口位于热解反应器的顶部，便于垃圾从热 解反应空间的一端进入，另一端排出，充分进行热解，而半焦出口位于壳体的底部，便于半 焦排出。根据本发明的实施例，该热解反应器100还可以具有助燃气入口 115和燃料气入口 116,为热解处理提供燃料。
[0052]蓄热式辐射管120,在本文中也简称为"辐射管"，该蓄热式辐射管120在热解反应 器内部沿热解反应器的高度方向多层布置，每层具有多根在水平方向上彼此平行的蓄热式 辐射管120。由此，采用辐射管具有蓄热体，将进燃烧室的燃料和空气预热，降低了排烟温 度，热效率高，并且，采用间壁换热工艺，对垃圾的组分变动不敏感，使该热解反应器适于多 种垃圾的热解。
[0053]搅拌组件130,该搅拌组件包括:可旋转的搅拌轴132和多个搅拌杆131，其中，搅拌 轴132由半焦出口 113伸入到热解反应器的内部;搅拌杆131沿搅拌轴132的长度分别连接在 搅拌轴132上，搅拌杆131位于蓄热式辐射管120的层间。由此，物料经有机垃圾入口进入热 解反应器内后，搅拌杆在来回转动的过程中，使得堆积物料得以松动，增大了堆积物料间的 空隙率，降低了热解油气透过物料层的压降，使得产生的热解油气能快速穿过物料层排出。 [0054]油气导出管道140,该油气导出管道140的管壁上设置有通孔。由此，便于油气导 出。
[0055] 集气管150,该集气管包括集气总管152以及与集气总管152相连通的集气支管 151，其中，集气总管152竖直地设置在热解反应器外部，也可以理解为竖直地设置在壳体 110外部，集气支管151延伸穿过热解反应器的侧壁，即壳体110的侧壁，伸入到热解反应器 的热解反应空间内，也可以理解为壳体110内，且与油气导出管道140相连通。由此，利用集 气管将热解油气快速导出，可有效抑制油气的二次反应，提高焦油产率。
[0056] 根据本发明的具体实施例，每层辐射管120包括多个平行并且均匀分布的辐射管 120且每个辐射管120与相邻上下两层辐射管120中的每一个辐射管120平行并且沿反应器 本体高度方向错开分布。由此，可以显著提高物料的热解效率，进而提高热解油产率。
[0057] 根据本发明的实施例，蓄热式辐射管120是由蓄热式蜂窝体和辐射管构成的。由 此，利用蓄热式蜂窝体将进燃烧室的燃料和空气预热，降低了排烟温度，热效率高。
[0058] 根据本发明的具体实施例，油气导出管道140沿热解反应器的高度方向多层布置， 每层具有多根在水平方向上彼此平行的油气导出管道140,油气导出管道140的表面上设置 有通孔;油气导出管道140与集气管150连通，集气管150与油气出口相连通。由此，通过在辐 射管下端布置油气导出管道减少焦油在炉膛内的停留时间，避免焦油的二次裂解，提高焦 油产率。根据本发明的具体实施例，油气导出管道140与辐射管120平行布置，且辐射管120 的左右两侧对称设置有两根油气导出管道140。由此，通过在辐射管的两侧布置油气导出管 道减少了焦油在炉膛内的停留时间，避免焦油的二次裂解，提高焦油产率。
[0059] 根据本发明的实施例，油气导出管道140左右对称设置在每个蓄热式辐射管120的 下方。由此，便于油气导出，减少了焦油在炉膛内的停留时间，避免焦油的二次裂解，提高焦 油产率。
[0060] 根据本发明的实施例，油气导出管道140与油气出口 112的连接方式不受特别的限 制，根据本发明的具体实施例，同一层的油气导出管道140连接至同一个油气出口 112。根据 本发明的一些具体实施例，相邻两层或更多层的油气导出管道140连接至同一个油气出口 112。由此，可以将油气汇集，简化工艺并提高焦油产率，同时可以便于油气导出。
[0061] 根据本发明的具体实施例，油气导出管道140与邻近的辐射管120的管壁之间距离 为油气导出管道120管径d的1/2-3倍。由此，可以将立刻导出产生的焦油，避免焦油裂解，提 高焦油产率。
[0062] 根据本发明的实施例，集气管150包括:集气支管151和集气总管152,其中，集气总 管152通过多个集气支管151与多层油气导出管道140相连。由此，热解产生的热解油气经集 气管和集气总管导出，可有效抑制油气的二次反应，提高焦油产率。
[0063] 根据本发明的具体实施例，搅拌组件130包括搅拌轴132和连接在搅拌轴132上的 多个搅拌杆131，搅拌轴132带动搅拌杆131旋转。根据本发明的具体实施例，搅拌轴132可以 在电机的驱动下旋转。根据本发明的具体实施例，搅拌轴132可旋转地从半焦出口 112伸入 到热解反应器100的反应空间内。由此，通过在热解反应器内设置搅拌组件，搅拌杆在来回 转动的过程中，使得堆积物料得以松动，增大了堆积物料间的空隙率，降低了热解油气透过 物料层的压降，使得产生的热解油气能快速穿过物料层排出。
[0064]根据本发明的一个具体实施例，多个搅拌杆131垂直于搅拌轴132,并且沿搅拌轴 132的长度间隔分布。由此，可以使得搅拌杆有效地松动反应器内部物料，从而可以显著提 高热解油气的导出率。
[0065] 根据本发明的再一个具体实施例，在搅拌轴132的轴截面上，多个搅拌杆131的投 影在搅拌轴132的长度间隔开分布。由此，可以使得搅拌杆有效地松动反应器内部物料，从 而进一步提尚热解油气的导出率。
[0066] 根据本发明的又一个具体实施例，如图3所示，搅拌杆131在搅拌轴132的同一横截 面上的投影呈一定角度，该角度为〇~90度(不含端值），优选30~90度(不含90度）。由此，可 以使得搅拌杆有效地松动反应器内部物料，从而进一步提高热解油气的导出率。根据本发 明的又一个具体实施例，在搅拌轴132的轴截面上，多个搅拌杆131的投影在搅拌轴132的周 向上均匀地间隔开分布。根据本发明的具体示例，在搅拌轴132的轴截面上，多个搅拌杆131 的投影中，相邻的两个搅拌杆131之间的夹角Θ可以为0~90度(不含端值），优选30~90度 (不含90度）。由此，可以使得搅拌杆有效地松动反应器内部物料，从而进一步提高热解油气 的导出率。
[0067]根据本发明的一些具体实施例，搅拌轴132的长度可为l-18m，可拆卸搅拌杆131垂 直间距可以为0.4-lm，搅拌杆131的层数可以为11-26层。
[0068]根据本发明的一些实施例，搅拌杆131介于蓄热式辐射管120的层间。由此，可以有 效地松动反应器内部物料，从而进一步提高热解油气的导出率，同时避免在蓄热式辐射管 上结焦，保证设备正常运行。
[0069]参考图5,根据本发明的实施例，该系统包括气液分离塔600,该气液分离塔600具 有油气入口601、热解油出口603和燃气出口 602，其中，油气入口601与热解反应器100的集 气管的油气出口相连，该气液分离塔600用于分离热解油气中的燃气和热解油，其中，分离 得到的部分燃气返回热解反应器100,为热解处理提供燃料，节约成本，降低该系统对外部 燃料的依赖。
[0070] 根据本发明的实施例，该系统包括净化器800。该净化器800具有待净化气体入口 801和净化气体出口802，其中，待净化气体入口801与燃气出口相连，净化器800用于对待净 化气体进行净化处理，得到净化后的混合气体。由此，通过净化处理，去除气体中的杂质，防 止杂质堵塞装置，影响装置的稳定性和安全性。
[0071] 根据本发明的实施例，该系统包括燃气轮机900,该燃气轮机900具有燃料入口 901，其中，燃料入口901与净化器800的净化气体出口802相连。燃气轮机900以该净化后的 燃气为燃料，进行工作运转，实现能源的有效综合利用。
[0072] 参考图4,根据本发明的实施例，该系统进一步包括:储油槽1300,该储油槽1300具 有热解油入口，该热解油入口与气液分离塔600的热解油出口 603相连，用于储存分离得到 的热解油。
[0073] 参考图5,根据本发明的一些实施例，该系统进一步包括螺旋出料器1000,该螺旋 出料器1000具有出料器入口和出料器出口，其中，出料器入口与热解反应器100的半焦出口 113相连。由此，利用螺旋出料器将热解产生的半焦排出。
[0074]参考图5，根据本发明的一些实施例，该系统进一步包括:气体混合装置700，该气 体混合装置700具有燃气入口 701、气化气入口 703和混合气体出口 702，其中，燃气入口 701 与气液分离塔600的燃气出口 602相连，气化气入口 703与气化熔融炉400的气化气出口 404 相连，混合气体出口 702与净化器800的待净化气体入口 801相连，用于将燃气和气化气混 合，作为燃料供给燃气轮机，不仅燃料的燃烧效果好，而且实现了能源的综合高效利用。 [0075]参考图5,根据本发明的实施例，该系统进一步包括:混合装置200、制粉机300和气 化熔融炉400。具体地，混合装置200具有半焦入口 201、煤和石灰石入口 203和混合物料出口 202，其中，半焦入口 201与螺旋出料器600的出料器出口相连，螺旋出料器600将半焦输送至 混合装置200,在混合装置200内与煤粉和石灰石混合，得到混合物料，在混合过程中，煤粉 和半焦换热，煤自身的水分析出干燥。而石灰石则可以在气化时固硫，降低气化气中的硫含 量，在原料中加入石灰石比高温气体脱硫的成本低，同时在气化时加入石灰石可以降低灰 熔点，降低气化温度，提高气化系统的能量效率。制粉机300具有混合物料入口 301和破碎物 料出口 302，其中，混合物料入口 301与混合装置200的混合物料出口 202相连，用于对混合物 料进行破碎处理，得到物料粉末，混合物料的粒径减小，便于后续的气化熔融处理，降低气 化熔融处理的温度和时间；气化熔融炉400具有气化熔融物料入口 403、气化介质入口 401、 氧化剂入口 402、气化气出口 404，其中，气化熔融物料入口 403与制粉机300的破碎物料出口 302相连，利用垃圾渗滤浓缩液和部分空气作为气化介质，以上述混合物料为原料，进行气 化熔融反应，生产气化气和熔融灰渣。由此，实现废物的充分利用。
[0076]参考图6，根据本发明的实施例，该系统进一步包括:破碎机500，该破碎机500具有 破碎机煤入口 501、破碎机石灰石入口 502以及破碎煤和石灰石出口 503，其中，破碎煤和石 灰石出口 503与混合装置200的煤和石灰石入口 203相连。用于将大块的煤和石灰石进行破 碎处理，得到煤和石灰石颗粒，破碎后的颗粒平均直径为8-12mm，便于后续的制粉处理。 [0077]参考图6,根据本发明的具体实施例，该系统进一步包括:料斗1100和螺旋进料器 1200。料斗1100具有进料口和出料口，料斗1100用于存放有机垃圾;螺旋进料器1200具有进 料器入口和进料器出口，其中，进料器入口与出料口相连，进料器入口与热解反应器100的 热解垃圾入口 111相连，螺旋进料器900用于将料斗中的垃圾输送至热解反应器。
[0078]处理有机垃圾的方法
[0079] 根据本发明的另一方面，本发明提供了一种利用前述的有机垃圾热解系统处理有 机垃圾的方法。参考图7,根据本发明的实施例，对该处理有机垃圾的方法进行解释说明，该 方法包括：
[0080] S100热解处理
[0081] 根据本发明的实施例，将有机垃圾供给至热解反应器中进行热解处理，，得到热解 油气和半焦，其中，热解气的一部分被输送至热解反应器中的蓄热式辐射管作为燃料，以为 热解提供热量。利用前述的热解反应器对有机垃圾进行热解，由于热解反应器中具有搅拌 组件，物料在反应器内分布更均匀，热解更充分，热解产生的油气更快的释放出，可有效抑 制油气的二次裂解，提高热解焦油产率。并且，该热解反应器利用蓄热式辐射管作为加热 源，没有热载体，操作简单。
[0082] S200油气分离处理
[0083] 根据本发明的实施例，将热解油气输送至气液分离塔进行油气分离处理，以便得 到热解油和燃气，其中，该燃气的一部分被输送至热解反应器中的蓄热式辐射管作为燃料， 以用于热解处理，节约成本，降低该系统对外部燃料的依赖。
[0084] S300净化处理
[0085] 根据本发明的实施例，将部分燃气输送至净化器进行净化处理，以便得到净化后 的燃气。由此，通过净化处理，去除气体中的杂质，防止杂质堵塞装置，影响装置的稳定性和 安全性。
[0086]根据本发明的实施例，该方法进一步包括:在净化处理前，将气化气输送至气体混 合装置中与燃气进行混合，得到混合气体。由此，将燃气和气化气混合，作为燃料供给燃气 轮机，不仅燃料的燃烧效果好，而且实现了能源的综合高效利用。
[0087] S400供给燃气轮机
[0088] 根据本发明的实施例，将燃气输送至燃气轮机，燃气轮机以燃气为燃料进行发电。 由此，以热解得到的燃气为燃气轮机提供燃料，实现能源的综合有效利用。
[0089] 根据本发明实施例的处理有机垃圾的方法，利用前述的热解反应器对有机垃圾进 行热解，由于热解反应器中具有搅拌组件，物料在反应器内分布更均匀，热解更充分，热解 产生的油气更快的释放出，可有效抑制油气的二次裂解，提高热解焦油产率。并且，该热解 反应器利用蓄热式辐射管作为加热源，没有热载体，操作简单。同时，热解产生的热解油气 经气液分离塔分离得到焦油和燃气，其中，燃气用于为燃气轮机提供燃料进行发电，实现能 源的有效综合利用。
[0090] 参考图8,根据本发明的实施例，该方法进一步包括：
[0091] S500混合干燥
[0092] 根据本发明的实施例，利用螺旋出料器将半焦供给至混合装置，并与煤粉和石灰 石进行混合干燥，以便得到干燥的混合物料，同时有效利用半焦热量。由此，在混合装置内 与煤粉和石灰石混合，得到混合物料，在混合过程中，煤粉和半焦换热，煤自身的水分析出 干燥，混合物料降温。而石灰石则可以在气化时固硫，降低气化气中的硫含量，在原料中加 入石灰石比高温气体脱硫的成本低，同时在气化时加入石灰石可以降低灰熔点，降低气化 温度，提高气化系统的能量效率。
[0093]根据本发明的实施例，半焦和煤粉总质量与石灰石的质量比可以根据半焦和煤粉 的硫含量以及灰熔点进行调整。根据本发明的一些实施例，半焦和煤粉总质量与石灰石的 质量比为(5-200) :1。根据本发明的实施例，添加石灰石使得灰渣熔点低，对气化炉的使用 寿命和能量效率都是有益的，同时，气化气中硫含量低，气化气的品质更佳。
[0094]根据本发明的实施例，煤粉的粒径为8-12mm。根据本发明的优选实施例，煤粉的粒 径为l〇mm。
[0095] 根据本发明的实施例，石灰石的粒径为8-12_。根据本发明的优选实施例，石灰石 的粒径为l〇mm。
[0096] 根据本发明的实施例，干燥的混合物料的温度不高于150°C，且热值不小于15GJ/ Kg。干燥的混合物料温度不高于150摄氏度，可以有效地防止物料着火，保证生产的安全性， 而热值不低于15GJ/Kg，有利于为后续气化熔融提供足够的能量。
[0097] S600粉碎处理
[0098] 根据本发明的实施例，将干燥的混合物料供给至制粉机进行粉碎处理，得到物料 粉末，该物料粉末的粒径为200~500μπι。由此，对混合物料进行破碎处理，物料的粒径减小， 便于后续的气化熔融处理，降低气化熔融处理的温度和时间。
[0099] S700气化熔融处理
[0100] 根据本发明的实施例，将物料粉末供给至气化熔融炉进行气化熔融处理，得到气 化气和熔融灰渣。
[0101] 根据本发明的实施例，气化熔融处理的温度为1100~1500摄氏度。由此，气体熔融 处理的温度低，节能能源。
[0102] 参考图9,根据本发明的实施例，该方法进一步包括：
[0103] S800破碎处理
[0104] 根据本发明的实施例，在混合干燥前，利用破碎机将煤粉和述石灰石进行破碎处 理，以便得到破碎后的煤粉和破碎后的石灰石。根据本发明的一些实施例，破碎后的煤粉和 破碎后的石灰石的平均直径为8-12_，便于后续的制粉处理。
[0105] 下面参考具体实施例，对本发明进行说明，需要说明的是，这些实施例仅仅是说明 性的，而不能理解为对本发明的限制。
[0106] 实施例1
[0107] 以某城市生活垃圾和福建天湖山煤为原料，对该生活垃圾进行处理，其中，生活垃 圾的成分分析如下表1所示，垃圾含水量为46%，福建天湖山煤的成分分析如下表2所示，具 体处理方法如下：
[0108] 表1
[0109]
[0110] 表2
[0111]
[0112] (1)进场垃圾预处理，经进场后的垃圾中含有的大粒径渣土、玻璃和金属等不易热 解或者不能热解的物质先行剔除；
[0113] (2)将剔除不易热解物后的垃圾直接送至垃圾堆积场压缩脱水后送至垃圾热解 炉，进行热解，控制热解炉燃烧室内的燃烧温度，保证热解室内温度为750 °C左右，控制垃圾 热解炉底部出料螺旋转速，使得垃圾平均停留时间~lh，热解得到的垃圾热解炭经底部出 料螺旋排出热解炉；
[0114] (3)将垃圾热解炭、福建天湖山无烟煤、石灰石以比例59.1:32.4:8.5的比例混合 制粉，制得的混合料平均粒径~300μηι;
[0115] (4)将混合料送入气化熔融炉气化，气化剂采用垃圾渗滤液和部分空气，气化熔融 炉温度1380°C，在气化熔融炉内，垃圾炭、煤与气化剂发生气化反应，生成气化气和液态玻 璃体灰渣，其中，液态灰渣经回收贵金属后建筑用砂；
[0116] (5)热解炉热解产生的热解油气经油气分离后，得高品质热解焦油，~70%的热解 气进热解炉燃烧为热解提供能力，~30 %的热解气和气化气经混合和初步净化后进燃气轮 机燃烧发电。
[0117] 灰渣分析:急冷熔渣中的二噁英含量未1.3ng-TEQ/kg，Pb浸出毒性值为0.2013mg/ L，Cr浸出毒性值为0.387mg/L，Cd浸出毒性值为0.147mg/L，其余未检出，符合关于危险废物 浸出毒性鉴别标准。
[0118] 实施例2
[0119]以某城市生活垃圾和福建天湖山煤为原料，对该生活垃圾进行处理，其中，生活垃 圾的成分分析如下表3所示，垃圾含水量为53%，福建天湖山煤的成分分析如下表4所示，具 体处理方法如下：
[0124] (1)进场垃圾预处理，经进场后的垃圾中含有的大粒径渣土、玻璃和金属等不易热 解或者不能热解的物质先行剔除；
[0125] (2)将剔除不易热解物后的垃圾直接送至垃圾堆积场压缩脱水后送至垃圾热解 炉，进行热解，控制热解炉燃烧室内的燃烧温度，保证热解室内温度为700 °C左右，控制垃圾 热解炉底部出料螺旋转速，使得垃圾平均停留时间~lh，热解得到的垃圾热解炭经底部出 料螺旋排出热解炉；
[0126] (3)将热解炭、山西阳泉无烟煤、石灰石以比例53.2:37.9:8.9的比例混合制粉，制 得的混合料平均粒径~400μηι;
[0127] (4)将混合料送入气化熔融炉气化，气化剂采用垃圾渗滤液和部分空气，气化熔融 炉温度1420°C，在气化熔融炉内，垃圾炭和煤发生气化反应，生成气化气和液体灰渣，液态 灰渣经回收贵金属后建筑用砂；
[0128] (5)热解炉热解产生的热解油气经油气分离后，得高品质热解焦油，~80%的热解 气进热解炉燃烧为热解提供能力，~20 %的热解气和气化气经混合和初步净化后进燃气轮 机燃烧发电。
[0129] 灰渣分析:急冷熔渣中的二噁英含量未1. lng-TEQ/kg，Pb浸出毒性值为0.2375mg/ L，Cr浸出毒性值为0 · 409mg/L，Cd浸出毒性值为0 · 185mg/L，Hg浸出毒性值为0 · 024mg/L，其 余未检出，符合关于危险废物浸出毒性鉴别标准。
[0130] 在本说明书的描述中，参考术语"一个实施例"、"一些实施例"、"示例"、"具体示 例"、或"一些示例"等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特 点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不 一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何 的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
[0131]尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解:在不 脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本 发明的范围由权利要求及其等同物限定。
【主权项】
1. 一种有机垃圾热解系统，其特征在于，包括： 热解反应器，所述热解反应器包括： 热解垃圾入口、烟气出口和半焦出口； 所述热解垃圾入口位于所述热解反应器的顶部;所述半焦出口位于所述热解反应器的 底部； 蓄热式辐射管，所述蓄热式辐射管在所述热解反应器的内部沿着所述热解反应器的高 度方向多层布置，每层具有多根在水平方向上彼此平行的蓄热式辐射管； 油气导出管道，所述油气导出管道的管壁上设置有通孔； 搅拌组件，所述搅拌组件包括： 可旋转的搅拌轴，所述搅拌轴由所述半焦出口伸入到所述热解反应器的内部； 多个搅拌杆，所述搅拌杆沿所述搅拌轴的长度分别连接在所述搅拌轴上，所述搅拌杆 位于所述蓄热式辐射管的层间； 集气管，所述集气管包括集气总管以及与所述集气总管相连通的集气支管，其中，所述 集气总管竖直地设置在所述热解反应器外部，所述集气支管延伸穿过所述热解反应器的侧 壁伸入到所述热解反应器内且与所述油气导出管道相连通； 气液分离塔，所述气液分离塔具有油气入口、热解油出口和燃气出口，所述油气入口与 所述集气管相连； 净化器，所述净化器具有待净化气体入口和净化气体出口，所述待净化气体入口与所 述燃气出口相连；以及 燃气轮机，所述燃气轮机具有燃料入口，所述燃料入口与所述净化器的所述净化气体 出口相连。2. 根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述搅拌杆垂直于所述搅拌轴，并且沿所 述搅拌轴的长度间隔分布， 任选地，所述搅拌杆在所述搅拌轴的同一横截面上的相邻投影呈一定角度， 任选地，所述搅拌杆介于所述蓄热式辐射管的层间， 任选地，所述角度为O~90度，不含端值， 任选地，所述角度为30~90度，不含90度。3. 根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述集气支管为多个，并且沿所述集气 总管的长度方向彼此平行布置， 任选的，所述集气支管垂直于所述集气总管。4. 根据权利要求1-3中任一项所述的系统，其特征在于，所述油气导出管道沿所述热解 反应器的高度方向多层布置，每层具有多根在水平方向上彼此平行的油气导出管道， 任选的，所述油气导出管道与所述蓄热式辐射管平行布置，且所述蓄热式辐射管各自 的左右两侧对称设置有两根油气导出管道， 任选地，所述油气导出管道与邻近的所述蓄热式辐射管的管壁之间距离为所述油气导 出管道管径d的1/2-3倍， 任选的，所述油气导出管道的管壁上设置有多个通孔，优选地，所述通孔在所述油气导 出管道的长度方向上均匀分布， 任选的，同一层所述油气导出管道连通至同一根所述集气支管。5. 根据权利要求1-4中任一项所述的系统，其特征在于，进一步包括： 混合装置，所述混合装置具有半焦入口、煤和石灰石入口和混合物料出口，所述半焦入 口与所述热解反应器的所述半焦出口相连； 制粉机，所述具有混合物料入口和粉碎物料出口，其中，混合物料入口与混合物料出口 相连；以及 气化熔融炉，所述气化熔融炉具有气化熔融物料入口、气化介质入口、气化气出口和排 渣口，所述气化熔融物料入口与粉碎物料出口相连。6. 根据权利要求1-5中任一项所述的系统，其特征在于，进一步包括： 螺旋出料器，所述螺旋出料器具有出料器入口和出料器出口，所述出料器入口与所述 热解反应器的半焦出口相连，所述出料器出口与所述混合装置的所述半焦入口相连， 任选地，所述系统进一步包括： 破碎机，所述破碎机具有破碎机煤入口、破碎机石灰石入口以及破碎煤和石灰石出口， 所述破碎煤和石灰石出口与所述混合装置的所述煤和石灰石入口相连， 任选地，所述系统进一步包括： 储油槽，所述储油槽具有热解油入口，所述热解油入口与所述气液分离塔的所述热解 油出口相连。7. 根据权利要求1-6中任一项所述的系统，其特征在于，进一步包括： 气体混合装置，所述气体混合装置具有燃气入口、气化气入口和混合气体出口，所述燃 气入口与所述气液分离塔的燃气出口相连，所述气化气入口与气化熔融炉的所述气化气出 口相连，所述混合气体出口与所述待净化气体入口相连。8. -种利用权利要求1-7任一项所述的有机垃圾热解系统处理有机垃圾的方法，其特 征在于，包括： 将有机垃圾供给至热解反应器中进行热解处理，得到热解油气和半焦； 将所述热解油气输送至气液分离塔进行油气分离处理，得到热解油和燃气，其中，所述 燃气的一部分被输送至所述热解反应器中的蓄热式辐射管作为燃料，为热解炉垃圾热解提 供热量； 将部分所述燃气输送至净化器进行净化处理，得到净化后的燃气；以及 将所述燃气输送至燃气轮机，所述燃气轮机以所述燃气为燃料进行发电。9. 根据权利要求8所述的方法，其特征在于，进一步包括： 利用螺旋出料器将所述半焦供给至混合装置，并与煤粉和石灰石进行混合干燥，以便 得到干燥的混合物料； 将所述干燥的混合物料供给至制粉机进行粉碎处理，以便得到物料粉末，所述物料粉 末的粒径为200~500μπι;以及 将所述物料粉末供给至气化熔融炉进行气化熔融处理，以便得到气化气和熔融灰渣， 任选地，所述方法进一步包括： 在所述混合干燥前，利用破碎机将所述煤粉和所述石灰石进行破碎处理，以便得到破 碎后的煤粉和破碎后的石灰石， 任选地，所述方法进一步包括： 在所述净化处理前，将所述气化气输送至气体混合装置中与所述燃气进行混合，以便 得到混合气体。10.根据权利要求8或9所述的方法，其特征在于，所述半焦和所述煤粉总质量与所述石 灰石的质量比为(5-200): 1， 任选地，所述干燥的混合物料的温度不高于150°C，且热量不小于15GJ/Kg， 任选地，所述气化熔融处理的温度为1100~1500摄氏度。
【文档编号】C10J3/66GK105885884SQ201610252359
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2016年4月21日
【发明人】梅磊, 陈水渺, 薛逊, 肖磊, 吴道洪
【申请人】北京神雾环境能源科技集团股份有限公司