本發(fā)明涉及一種有機(jī)物自供能熱解燃燒分時反應(yīng)裝置及方法，屬于有機(jī)物資源化與環(huán)境技術(shù)領(lǐng)域，特別是對有機(jī)物熱解燃燒分時處理實現(xiàn)有機(jī)物的近零排放，并回收其中蘊(yùn)藏的資源。

背景技術(shù)：

低階煤在世界煤炭資源中占有很大比重，但由于低階煤組分中凝膠化組分相對較高、工業(yè)分析組成中揮發(fā)分較高，其有機(jī)質(zhì)結(jié)構(gòu)中側(cè)鏈較多，直接燃燒或氣化效率低；另一方面造成化學(xué)反應(yīng)性過高，在空氣中極易風(fēng)化和破碎，不適于遠(yuǎn)距離運(yùn)輸和長期儲存，因此就地處理、提質(zhì)改性是低階煤利用的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

隨著工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展和人類物質(zhì)生活的提高，造成了大量有機(jī)廢棄物的產(chǎn)出，包括廢棄輪胎、生活垃圾、含油污泥等有機(jī)垃圾，且產(chǎn)生量日益龐大，有機(jī)廢物進(jìn)行無害化處理難度大、成本高，普通處理方式會造成環(huán)境污染。而且，有機(jī)廢物在回收利用方面具有很大的價值，特別是在世界范圍內(nèi)能源面臨枯竭的情況下，意義更加深遠(yuǎn)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種有機(jī)物自供能熱解燃燒分時反應(yīng)裝置及方法，通過調(diào)整熱解燃燒分時反應(yīng)裝置的整體結(jié)構(gòu)，將熱解與燃燒在同一反應(yīng)器內(nèi)分時進(jìn)行，旨在實現(xiàn)對有機(jī)物近零排放的同時回收其內(nèi)蘊(yùn)含的能源，同時根據(jù)部分有機(jī)物(如低階煤、有機(jī)廢物)呈分布式的特點(diǎn)，采用移動組合式整機(jī)，結(jié)構(gòu)緊湊，使其體積達(dá)到最小，方便由一資源點(diǎn)處理結(jié)束后迅速轉(zhuǎn)移至另一資源點(diǎn)。

本發(fā)明的技術(shù)方案：

一種有機(jī)物自供能熱解燃燒分時反應(yīng)裝置，包括進(jìn)料裝置1、熱解燃燒分時反應(yīng)裝置2、熱解揮發(fā)產(chǎn)物回收裝置3及煙氣凈化裝置4；

進(jìn)料裝置1包含低粘度有機(jī)物進(jìn)料裝置7和高粘度有機(jī)物進(jìn)料裝置8；

低粘度有機(jī)物進(jìn)料裝置7設(shè)有密封閥門A18、密封閥門B19、低粘度有機(jī)物料儲倉20、破碎裝置21和螺旋進(jìn)料裝置22；密封閥門A18設(shè)置于低粘度有機(jī)物料儲倉20的進(jìn)口，低粘度有機(jī)物料儲倉20的物料出口經(jīng)密封閥門B19后與破碎裝置21的入口相連，破碎裝置21的出口與螺旋進(jìn)料裝置22的入口相連，螺旋進(jìn)料裝置22的出口通入熱解燃燒分時反應(yīng)裝置2，低粘度有機(jī)物料依次經(jīng)過低粘度有機(jī)物料儲倉20、破碎裝置21和螺旋進(jìn)料裝置22進(jìn)入熱解燃燒分時反應(yīng)裝置2中；

高粘度有機(jī)物進(jìn)料裝置8設(shè)有密封閥門C23、高粘度有機(jī)物料儲倉24、水夾套25、推入式注射進(jìn)料裝置26和鎖氣裝置27；密封閥門C23布置于高粘度有機(jī)物料儲倉24頂部，高粘度有機(jī)物料儲倉24的出口經(jīng)鎖氣裝置27連接熱解燃燒分時反應(yīng)裝置2的物料進(jìn)口，推入式注射進(jìn)料裝置26設(shè)置于高粘度有機(jī)物料儲倉24的底部、鎖氣裝置27前，用于將高粘度有機(jī)物料以噴射狀送入熱解燃燒分時反應(yīng)裝置2中，防止高粘度有機(jī)物料在熱解燃燒分時反應(yīng)裝置2內(nèi)積聚，水夾套25設(shè)置于高粘度有機(jī)物料儲倉24外部，水夾套25的厚度為30-50mm；

熱解燃燒分時反應(yīng)裝置2內(nèi)分為熱解和燃燒兩個分時進(jìn)行的反應(yīng)階段，熱解燃燒分時反應(yīng)裝置2內(nèi)設(shè)有熱固載體29，熱固載體內(nèi)部設(shè)有內(nèi)空氣管道30，熱固載體外部設(shè)有外空氣管道31，內(nèi)空氣管30與外空氣管道31上開孔或布有風(fēng)帽，內(nèi)空氣管道30用于提供燃燒熱解渣所用空氣，外空氣管道31用于提供燃燒熱解揮發(fā)產(chǎn)物所用空氣；若熱解燃燒分時反應(yīng)裝置2類型采用流化床型式，內(nèi)空氣管30相當(dāng)于布風(fēng)板；

熱解揮發(fā)產(chǎn)物回收裝置3包含冷凝裝置A12、熱解油回收裝置13及熱解氣回收裝置14；熱解燃燒分時反應(yīng)裝置2的熱解揮發(fā)產(chǎn)物出口35與冷凝裝置A12的熱解揮發(fā)產(chǎn)物進(jìn)口39相連，冷凝裝置A12內(nèi)布有換熱裝置A56，進(jìn)入冷凝裝置A12的熱解揮發(fā)產(chǎn)物與換熱裝置A56內(nèi)的水進(jìn)行間接換熱；冷凝裝置A12下部設(shè)有排油口43，排油口43通入設(shè)置于冷凝裝置A12下方的熱解油回收裝置13，冷凝的熱解油通過排油口43進(jìn)入熱解油回收裝置13進(jìn)行回收；熱解氣回收裝置14布置于冷凝裝置A12的左側(cè)，冷凝裝置A12與熱解氣回收裝置14之間設(shè)置氣體通道，冷凝裝置A12出口熱解氣進(jìn)入熱解氣回收裝置14進(jìn)行回收；

煙氣凈化裝置4包含冷凝裝置B15、除塵裝置16和脫酸裝置17，除塵裝置16及脫酸裝置17依次設(shè)置于冷凝裝置B15的右側(cè)；熱解燃燒分時反應(yīng)裝置2的煙氣出口36與冷凝裝置B15的煙氣進(jìn)口44相連，冷凝裝置B15內(nèi)布有換熱裝置B57，來自于熱解燃燒分時反應(yīng)裝置2的煙氣與換熱裝置B57內(nèi)的蒸汽/水進(jìn)行間接換熱；冷凝裝置B15的冷凝煙氣出口45通入除塵裝置16，除塵裝置16的除塵煙氣出口49通入脫酸裝置17，經(jīng)除塵、脫酸處理合格后的煙氣直接排入大氣；冷凝裝置B15的底部設(shè)有除灰小門54；

高粘度有機(jī)物進(jìn)料裝置8的水夾套25設(shè)有高溫工質(zhì)入口52及冷水出口53，冷水出口53與冷凝裝置A12上的冷水進(jìn)口41相連，冷水在冷凝裝置A12內(nèi)與熱解揮發(fā)產(chǎn)物經(jīng)過間接換熱后變成熱水，冷凝裝置A12設(shè)有熱水出口42，熱水出口42與冷凝裝置B15的熱水進(jìn)口46相連，換熱后的熱水進(jìn)入冷凝裝置B15與煙氣進(jìn)行間接換熱生成高溫飽和水或水蒸汽，冷凝裝置B15設(shè)有高溫工質(zhì)出口47，高溫工質(zhì)出口47與水夾套25上的高溫工質(zhì)入口52相連，再次換熱后的高溫飽和水/水蒸汽通過管道和高溫工質(zhì)入口52進(jìn)入水夾套25，以此循環(huán)；此外，冷凝裝置A12還設(shè)有補(bǔ)水口55，若整個熱解燃燒過程中有水損失，外界水通過冷凝裝置A12的補(bǔ)水口55送入冷凝裝置A12中進(jìn)行補(bǔ)充；

所述的熱解燃燒分時反應(yīng)裝置可以為回轉(zhuǎn)窯，通過設(shè)備本身轉(zhuǎn)動實現(xiàn)熱固載體與有機(jī)物料的充分混合；也可以為固定床，通過設(shè)備內(nèi)部增加攪拌裝置實現(xiàn)熱固載體與有機(jī)物料的充分混合；也可以為流化床，通過床內(nèi)流化特性實現(xiàn)熱固載體與有機(jī)物料的充分混合。

所述的熱固載體原料為石英砂、灰渣等。

所述的冷凝裝置B15內(nèi)設(shè)置多個橫向和縱向的溫度隔板48，強(qiáng)化換熱的同時增加整體煙氣停留時間。

所述的有機(jī)物自供能熱解燃燒分時反應(yīng)裝置可做成移動式，將熱解燃燒分時反應(yīng)裝置及其配套裝置放入集裝箱A5，將熱解揮發(fā)產(chǎn)物回收裝置及煙氣凈化裝置放入集裝箱B6。

所述的煙氣除塵裝置為布袋除塵器、陶瓷除塵器或電除塵器中，除塵效率＞99.9％。

一種有機(jī)物自供能熱解燃燒分時反應(yīng)方法，步驟如下：

(Ⅰ)進(jìn)料階段：打開密封閥門A，關(guān)閉密封閥門B，低粘度有機(jī)物料經(jīng)低粘度有機(jī)物進(jìn)料裝置頂部的密封閥門A送入低粘度有機(jī)物料儲倉，低粘度有機(jī)物物料達(dá)到給定量后，關(guān)閉密封閥門A，打開密封閥門B及破碎裝置，低粘度有機(jī)物料被破碎至1-5mm后經(jīng)螺旋進(jìn)料裝置送入熱解燃燒分時反應(yīng)裝置。

打開密封閥門C，高粘度有機(jī)物料經(jīng)密封閥門C送入高粘度有機(jī)物料儲倉，高粘度有機(jī)物料達(dá)到給定量后，關(guān)閉密封閥門C，水夾套內(nèi)部的高溫飽和水/水蒸汽將高粘度有機(jī)物料儲倉內(nèi)的高粘度有機(jī)物料熔化，熔化后的高粘度有機(jī)物料經(jīng)推入式注射進(jìn)料裝置呈噴射狀送入熱解燃燒分時反應(yīng)裝置；

(Ⅱ)熱解階段：關(guān)閉熱解燃燒分時反應(yīng)裝置的煙氣出口閥門，送入熱解燃燒分時反應(yīng)裝置內(nèi)的有機(jī)物料與熱固載體充分均勻混合，熱固載體對有機(jī)物進(jìn)行快速加熱，有機(jī)物發(fā)生熱解反應(yīng)，產(chǎn)生熱解渣及熱解揮發(fā)產(chǎn)物，熱解揮發(fā)產(chǎn)物中的重質(zhì)焦油于設(shè)備內(nèi)冷凝吸附，熱解渣及少量熱解揮發(fā)產(chǎn)物存于熱解燃燒分時反應(yīng)裝置內(nèi)；打開熱解揮發(fā)產(chǎn)物出口，大部分熱解揮發(fā)產(chǎn)物送入熱解揮發(fā)產(chǎn)物回收裝置的冷凝裝置A中，熱解揮發(fā)產(chǎn)物與換熱裝置A內(nèi)的冷凝水進(jìn)行間接換熱，熱解揮發(fā)產(chǎn)物中的熱解油由于冷凝液化成液滴狀，通過自身重力經(jīng)排油口進(jìn)入熱解油回收裝置，剩余的熱解氣送入熱解氣回收裝置，換熱裝置A內(nèi)的水經(jīng)換熱后溫度升高，經(jīng)熱水出口送入換熱裝置B熱水進(jìn)口。

(Ⅲ)燃燒階段：熱解反應(yīng)結(jié)束后，關(guān)閉熱解燃燒分時反應(yīng)裝置的熱解氣出口的閥門，熱解燃燒分時反應(yīng)裝置內(nèi)熱固載體溫度下降，向熱解燃燒分時反應(yīng)裝置內(nèi)通入空氣與該裝置內(nèi)部剩余熱解揮發(fā)產(chǎn)物和熱解渣進(jìn)行燃燒反應(yīng)，反應(yīng)2s后開啟煙氣出口的閥門，燃燒過程產(chǎn)生的熱量通過多相傳熱的形式對熱固載體進(jìn)行加熱，被加熱后的熱固載體留在熱解燃燒分時反應(yīng)裝置內(nèi)，為下批次有機(jī)物熱解提供能量，煙氣送入冷凝裝置B內(nèi)，煙氣與換熱裝置B內(nèi)的冷凝水進(jìn)行間接換熱，煙氣被降溫至120-200℃以下后送入除塵裝置，除塵后的煙氣進(jìn)入脫酸裝置進(jìn)行脫除酸性氣體，處理合格后的煙氣排入大氣，換熱裝置B內(nèi)的水經(jīng)換熱后生成高溫飽和水或水蒸汽，高溫飽和水或水蒸汽送入高粘度有機(jī)物進(jìn)料裝置的水夾套的高溫工質(zhì)入口，提供新的高溫?fù)Q熱工質(zhì)；

(Ⅳ)交替循環(huán)階段：燃燒反應(yīng)結(jié)束后，關(guān)閉熱解燃燒分時反應(yīng)裝置的煙氣出口閥門，低粘度有機(jī)物料或高粘度有機(jī)物料再次送入熱解燃燒分時反應(yīng)裝置先進(jìn)行熱解處理，熱解結(jié)束后再進(jìn)行燃燒處理，以此循環(huán)。

所述的有機(jī)物自供能熱解燃燒分時反應(yīng)方法，通過采用催化劑調(diào)整熱解揮發(fā)產(chǎn)物中熱解油及熱解氣的產(chǎn)出率，所用的催化劑為貴金屬、金屬復(fù)合氧化物、鈣鈦礦或尖晶石。

本發(fā)明的有益效果：

(1)利用熱解過程中有機(jī)硫、硫鐵礦硫及燃料氮的賦存形態(tài)及遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律，實現(xiàn)有機(jī)物中有機(jī)硫、硫鐵礦硫內(nèi)含有的硫以H₂S形式脫出，同時實現(xiàn)有機(jī)物中燃料氮以N₂形式排出，尾氣無需除NO_X工藝。

(2)通過熱解燃燒相結(jié)合工藝，并在添加熱固載體的條件下，實現(xiàn)整套工藝的能量自持，并回收其中的熱解油及熱解氣。

(3)采用移動式組合整機(jī)的方式，可實現(xiàn)分布式有機(jī)物內(nèi)部能源的快速回收，同時節(jié)省大量投資及占地。

附圖說明

圖1為本發(fā)明整套裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明熱解燃燒分時反應(yīng)裝置采用回轉(zhuǎn)窯類型時，集裝箱A的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為本發(fā)明熱解燃燒分時反應(yīng)裝置采用回轉(zhuǎn)窯類型時，集裝箱B的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4為本發(fā)明熱解燃燒分時反應(yīng)裝置采用回轉(zhuǎn)窯類型時，集裝箱A的A-A剖面圖。

圖5為本發(fā)明熱解燃燒分時反應(yīng)裝置采用回轉(zhuǎn)窯類型時，集裝箱B的B-B剖面圖。

圖6為本發(fā)明熱解燃燒分時反應(yīng)裝置采用回轉(zhuǎn)窯類型時，集裝箱B的C-C剖面圖。

圖中：1進(jìn)料裝置；2熱解燃燒分時反應(yīng)裝置；3熱解揮發(fā)產(chǎn)物回收裝置；4煙氣凈化裝置；5集裝箱A；6集裝箱B；7低粘度有機(jī)物進(jìn)料裝置；8高粘度有機(jī)物進(jìn)料裝置；9齒輪主動傳送裝置；10滾輪從動穩(wěn)定裝置；11支撐裝置；12冷凝裝置A；13熱解油回收裝置；14熱解氣回收裝置；15冷凝裝置B；16除塵裝置；17脫酸裝置；18密封閥門A；19密封閥門B；20低粘度有機(jī)物料儲倉；21破碎裝置；22螺旋進(jìn)料裝置；23密封閥門C；24高粘度有機(jī)物料儲倉；25水夾套；26推入式注射進(jìn)料裝置；27鎖氣裝置；28固定式溢流擋板；29熱固載體；30內(nèi)空氣管道；31外空氣管道；32外表面齒輪；33移動式溢流擋板；34灰渣倉；35熱解揮發(fā)產(chǎn)物出口；36煙氣出口；37空氣閥門；38鼓風(fēng)機(jī)；39熱解揮發(fā)產(chǎn)物進(jìn)口；40熱解氣出口；41冷水入口；42熱水出口；43排油口；44煙氣進(jìn)口；45冷凝煙氣出口；46熱水進(jìn)口；47高溫工質(zhì)出口；48溫度隔板；49除塵煙氣出口；50脫酸煙氣出口；51中性廢棄液出口；52高溫工質(zhì)入口；53冷水出口；54除灰小門；55補(bǔ)水口；56換熱裝置A；57換熱裝置B。

具體實施方式

以熱解燃燒分時反應(yīng)裝置采用回轉(zhuǎn)窯類型為例，結(jié)合附圖對本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步說明。

如圖1-圖6所示，集裝箱A 5內(nèi)裝有熱解燃燒分時反應(yīng)裝置2及其配套裝置，熱解燃燒分時反應(yīng)裝置2的配套裝置包含其頂部的進(jìn)料裝置1及底部的齒輪主動傳送裝置9、滾輪從動穩(wěn)定裝置10和支撐裝置11；集裝箱B內(nèi)裝有熱解揮發(fā)產(chǎn)物回收裝置3及煙氣凈化裝置4；整套裝置開始工作之前，先采用輔助燃料對熱解燃燒分時反應(yīng)裝置2內(nèi)的熱固載體29進(jìn)行預(yù)熱，預(yù)熱至溫度介于500-1100℃后送入有機(jī)物料：齒輪主動傳送裝置9通過外表面齒輪32帶動熱解燃燒分時反應(yīng)裝置2低速轉(zhuǎn)動，同時滾輪從動穩(wěn)定裝置10在支撐熱解燃燒分時反應(yīng)裝置2的同時保證其平穩(wěn)轉(zhuǎn)動，固定式溢流擋板28防止熱固載體與有機(jī)物料掉落，熱解燃燒分時反應(yīng)裝置2在轉(zhuǎn)動的過程中其內(nèi)部的有機(jī)物料與熱固載體29充分均勻混合，進(jìn)行快速熱解反應(yīng)，快速熱解反應(yīng)的過程中，產(chǎn)生熱解揮發(fā)產(chǎn)物及熱解渣，熱解揮發(fā)產(chǎn)物中重質(zhì)焦油于設(shè)備內(nèi)冷凝吸附，其余熱解揮發(fā)產(chǎn)物經(jīng)熱解揮發(fā)產(chǎn)物出口35送入冷凝裝置A 12，冷凝裝置A 12內(nèi)布有換熱裝置A 56，熱解揮發(fā)產(chǎn)物流通于換熱裝置A 56外，冷凝水流通于換熱裝置A 56內(nèi)，通過間接換熱形式冷凝水將熱解揮發(fā)產(chǎn)物迅速降溫至80℃以下，熱解揮發(fā)產(chǎn)物中的熱解油由于冷凝液化成液滴狀并通過自身重力送入熱解油回收裝置13，剩余熱解氣送入熱解氣回收裝置14，在熱解的過程中，熱解燃燒分時反應(yīng)裝置的煙氣出口36側(cè)閥門始終處于關(guān)閉狀態(tài)；熱解反應(yīng)結(jié)束后，熱解揮發(fā)產(chǎn)物出口35側(cè)閥門關(guān)閉，內(nèi)空氣管30及外空氣管31右側(cè)空氣閥門37及鼓風(fēng)機(jī)38均開啟，空氣經(jīng)內(nèi)空氣管30及外空氣管31管壁上的孔道進(jìn)入熱解燃燒分時反應(yīng)裝置2，空氣與熱解燃燒分時反應(yīng)裝置2內(nèi)剩余的熱解揮發(fā)產(chǎn)物及熱解渣進(jìn)行燃燒反應(yīng)，反應(yīng)2s后煙氣出口36閥門開啟，燃燒過程產(chǎn)生的熱量通過多向傳熱的形式對熱固載體29快速加熱至500-1100℃，換熱后的煙氣送入冷凝裝置B15，冷凝裝置B 15內(nèi)布有換熱裝置B 57，水流通換熱裝置B 57內(nèi)，煙氣流通于換熱裝置B 57外，通過間接換熱的形式煙氣被降溫至120-200℃以下后送入除塵裝置16，除塵后的煙氣經(jīng)除塵煙氣出口49進(jìn)入脫酸裝置17進(jìn)行脫除SO₂等酸性氣體，處理合格后的煙氣經(jīng)脫酸煙氣出口50排入大氣，脫除的酸性氣體以中性廢棄液的形式經(jīng)中性廢棄液出口51排出，換熱裝置B 57內(nèi)的水經(jīng)換熱后生成高溫飽和水/水蒸汽，高溫飽和水/水蒸汽經(jīng)高溫工質(zhì)出口47送入水夾套25的高溫工質(zhì)入口52，提供新的高溫?fù)Q熱工質(zhì)；在燃燒的過程中，移動式溢流擋板33逐漸向右移動，保證燃燒過程產(chǎn)生的灰渣排至灰渣倉34進(jìn)而回收用于制造微晶玻璃；燃燒反應(yīng)結(jié)束后，移動式溢流擋板33移動至其滑道最左端，煙氣出口36閥門關(guān)閉，低粘度有機(jī)物料/高粘度有機(jī)物料再次送入熱解燃燒分時反應(yīng)裝置2內(nèi)先進(jìn)行熱解處理，熱解結(jié)束后再進(jìn)行燃燒處理，以此循環(huán)。

以上所述只是本發(fā)明熱解燃燒分時反應(yīng)裝置及方法的實施方式之一，應(yīng)當(dāng)指出，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明技術(shù)原理的前提下，還可以采用其他類型的反應(yīng)器做出替換，這些替換也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。

本有機(jī)物熱解燃燒分時反應(yīng)裝置物料適用范圍廣，如生物質(zhì)、化石燃料等，特別是對目前難處理的諸如低階煤、生活垃圾、含油污泥有良好的處理效果。