本發(fā)明涉及化工領(lǐng)域，尤其涉及一種具有內(nèi)置除塵裝置的有機(jī)垃圾催化熱解氣化的系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
：隨著生活水平的不斷提高，生活垃圾的產(chǎn)量也與之俱增，垃圾處理已經(jīng)成為了一個(gè)亟待解決的問(wèn)題。目前，有機(jī)垃圾的處理方式主要以焚燒、堆肥、填埋、回收利用等為主。其中，垃圾焚燒會(huì)產(chǎn)生劇毒物二噁英，二噁英去除成本極高，焚燒法不僅造成一定的環(huán)境和健康問(wèn)題，還造成一定的經(jīng)濟(jì)損失；垃圾堆肥主要適用于餐廚垃圾，由于我國(guó)垃圾未進(jìn)行分類(lèi)，并且垃圾堆肥處理時(shí)間較長(zhǎng)，只能緩解垃圾問(wèn)題；垃圾填埋會(huì)改變土壤性質(zhì)，產(chǎn)生地?zé)幔M(jìn)而導(dǎo)致土壤無(wú)法生長(zhǎng)植物。將有機(jī)垃圾進(jìn)行熱解處理，是實(shí)現(xiàn)有機(jī)垃圾資源化、無(wú)害化、減量化最有效的方式，同時(shí)還無(wú)二噁英產(chǎn)生，具有一定的經(jīng)濟(jì)效益。然而，目前垃圾熱解技術(shù)普遍存在處理量低、含塵量高、能耗高的問(wèn)題。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：鑒于現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明旨在提供一種具有內(nèi)置除塵裝置的有機(jī)垃圾催化熱解氣化的系統(tǒng)和方法。該系統(tǒng)及方法可有效提取有機(jī)垃圾中的能源物質(zhì)，并降低熱解產(chǎn)物的含塵量，具有較高的能源利用效率。本發(fā)明公開(kāi)了一種具有內(nèi)置除塵裝置的有機(jī)垃圾催化熱解氣化的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括：反應(yīng)器、旋風(fēng)分離器、一級(jí)換熱器；所述反應(yīng)器具有有機(jī)垃圾入口、熱解氣出口、熱解炭出口；所述旋風(fēng)分離器具有熱解氣入口，該熱解氣入口用于接收由所述反應(yīng)器的熱解氣出口排出的熱解氣；所述一級(jí)換熱器具有熱解炭入口，該熱解炭入口用于接收由所述反應(yīng)器的熱解炭出口排出的熱解炭；其中，所述反應(yīng)器中具有沿所述反應(yīng)器高度方向布置的隔板，所述隔板將所述反應(yīng)器分隔為熱解區(qū)和除塵區(qū)；所述熱解區(qū)和所述除塵區(qū)底部相通；所述熱解區(qū)頂部設(shè)置有催化劑噴入裝置；所述反應(yīng)器具有相對(duì)布置的側(cè)壁a和側(cè)壁a＇，其中，所述除塵區(qū)包括相對(duì)布置的所述側(cè)壁a和所述隔板；并且，在所述側(cè)壁a和所述隔板上布置有多個(gè)斜板；所述斜板具有端部b和端部b＇，其中端部b固定在所述隔板或所述側(cè)壁a上，端部b＇懸空；兩個(gè)相鄰的斜板的端部b分別固定在所述隔板和所述側(cè)壁a上，使得所述兩個(gè)相鄰的斜板交叉設(shè)置。進(jìn)一步的，所述反應(yīng)器中的斜板與水平方向的夾角為45°～75°。進(jìn)一步的，所述斜板在水平方向的投影為所述除塵區(qū)寬度的4/5～9/10；所述斜板的端部b＇與相對(duì)側(cè)的所述隔板或所述側(cè)壁a的垂直距離為所述除塵區(qū)寬度的1/10～1/5。進(jìn)一步的，所述兩個(gè)相鄰的斜板之間的夾角為30°～90°。進(jìn)一步的，所述除塵區(qū)橫截面積為所述熱解區(qū)橫截面積的1/32～1/4。上述的系統(tǒng)中，所述隔板的下部設(shè)置有料位計(jì)；所述料位計(jì)與所述隔板下端的垂直距離為100～500㎜；所述催化劑噴入裝置的上部設(shè)置有進(jìn)料螺旋；所述進(jìn)料螺旋與所述催化劑噴入裝置的垂直距離為200～500㎜；所述熱解區(qū)中自上而下設(shè)置有輻射管；所述輻射管與燃?xì)馊肟诤蜔煔獬隹谶B接。上述的系統(tǒng)中，進(jìn)一步包括熱解氣單元、熱解炭單元、煙氣單元；所述熱解氣單元包括依次連接的反應(yīng)器、旋風(fēng)分離器、二級(jí)換熱器、二級(jí)干燥器、凈化裝置、氣柜、燃?xì)膺M(jìn)口；所述熱解炭單元包括依次連接的反應(yīng)器、一級(jí)換熱器、熄焦室；所述煙氣單元包括依次連接的反應(yīng)器、一級(jí)換熱器、二級(jí)換熱器、一級(jí)干燥器。本發(fā)明還公開(kāi)了一種利用上述系統(tǒng)處理有機(jī)垃圾的方法，所述方法包括以下步驟：將有機(jī)垃圾經(jīng)由所述有機(jī)垃圾入口運(yùn)送至所述反應(yīng)器中，同時(shí)啟動(dòng)所述催化劑噴入裝置，進(jìn)行催化熱解反應(yīng)得到高溫?zé)峤馓亢蜔峤鈿?，所述熱解氣進(jìn)入所述除塵區(qū)進(jìn)行除塵，得到初步除塵的熱解氣；所述初步除塵的熱解氣經(jīng)過(guò)所述熱解氣單元處理后，得到除塵熱解氣；所述高溫?zé)峤馓拷?jīng)過(guò)所述熱解炭單元處理后，得到低溫?zé)峤馓?。上述處理有機(jī)垃圾的方法中，所述有機(jī)垃圾的粒徑為0.1～10㎜；所述催化劑噴入裝置向所述熱解區(qū)中噴入的催化劑為CaO、MgO、Na2CO3、K2CO3中的一種或幾種；所述噴入的催化劑占所述有機(jī)垃圾的百分比為5wt％～20wt％。上述處理有機(jī)垃圾的方法中，所述高溫?zé)峤馓康臏囟葹?00～800℃；所述低溫?zé)峤馓康臏囟葹?00～350℃。本發(fā)明的系統(tǒng)和方法可有效提取有機(jī)垃圾中的能源物質(zhì)，采用內(nèi)置除塵裝置，可有效降低熱解氣的含塵量，大大簡(jiǎn)化了后續(xù)處理工序。本發(fā)明可利用系統(tǒng)內(nèi)部顯熱，對(duì)有機(jī)垃圾進(jìn)行干燥處理，能源利用效率高。催化劑噴入裝置可在向反應(yīng)器中噴入催化劑與有機(jī)垃圾均勻混合的同時(shí)，幫助有機(jī)垃圾實(shí)現(xiàn)均勻布料。本發(fā)明處理規(guī)模大，有利于工業(yè)應(yīng)用。附圖說(shuō)明圖1是本發(fā)明實(shí)施例中具有內(nèi)置除塵裝置的有機(jī)垃圾催化熱解氣化的系統(tǒng)流程示意圖。圖2是本發(fā)明實(shí)施例中熱解反應(yīng)器的裝置示意圖。附圖中的附圖標(biāo)記如下：1、一級(jí)回轉(zhuǎn)窯干燥器；2、二級(jí)回轉(zhuǎn)窯干燥器；3、料倉(cāng)；4、進(jìn)料螺旋；5、熱解反應(yīng)器；5a、熱解區(qū)；5b、除塵區(qū)；5-1、輻射管；5-2、燃?xì)膺M(jìn)口；5-3、熱解氣出口；5-4、斜板；5-5、隔板；5-6、煙氣出口；5-7、料位計(jì)；6、催化劑噴入裝置；7、旋風(fēng)旋風(fēng)分離器；8、灰室；9、出料螺旋；10、一級(jí)換熱器；11、二級(jí)換熱器；12、熄焦室；13、凈化裝置；14、氣柜。具體實(shí)施方式以下結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)行更加詳細(xì)的說(shuō)明，以便能夠更好地理解本發(fā)明的方案以及其各個(gè)方面的優(yōu)點(diǎn)。然而，以下描述的具體實(shí)施方式和實(shí)施例僅是說(shuō)明的目的，而不是對(duì)本發(fā)明的限制。根據(jù)圖1所示的流程示意圖，可以將本發(fā)明具有內(nèi)置除塵裝置的有機(jī)垃圾催化熱解氣化的系統(tǒng)分為三個(gè)單元：熱解氣單元、熱解炭單元、煙氣單元。以下分別結(jié)合該三個(gè)單元的流程圖對(duì)本發(fā)明的系統(tǒng)和方法進(jìn)行詳細(xì)的介紹。①熱解氣單元包括依次連接的反應(yīng)器、旋風(fēng)分離器、二級(jí)換熱器、二級(jí)干燥器、凈化裝置、氣柜、燃?xì)膺M(jìn)口。本發(fā)明實(shí)施例中，上述裝置分別為熱解反應(yīng)器5、旋風(fēng)分離器7、二級(jí)換熱器11、二級(jí)回轉(zhuǎn)窯干燥器2、凈化裝置13、氣柜14、燃?xì)膺M(jìn)口5-2。ⅰ本文首先對(duì)熱解反應(yīng)器5進(jìn)行了介紹：由圖2可見(jiàn)，熱解反應(yīng)器5為方形立式結(jié)構(gòu)，并且頂部和底部的主視剖面圖均為梯形。熱解反應(yīng)器5中設(shè)置有隔板5-5，其沿反應(yīng)器的高度方向布置，將反應(yīng)器縱向分隔為兩個(gè)區(qū)域：熱解區(qū)5a和除塵區(qū)5b。并且，熱解區(qū)5a和除塵區(qū)5b的底部是連通的。本發(fā)明實(shí)施例的反應(yīng)器中具有側(cè)壁a和側(cè)壁a＇。并且，側(cè)壁a和側(cè)壁a＇相對(duì)布置，側(cè)壁a和隔板5-5相對(duì)布置，隔板5-5和側(cè)壁a＇也相對(duì)布置。即在本發(fā)明的方形立式反應(yīng)器中，側(cè)壁a、隔板5-5、側(cè)壁a＇相互平行。并且，除塵區(qū)5b包括側(cè)壁a和隔板5-5，熱解區(qū)5a包括隔板5-5和側(cè)壁a＇。在除塵區(qū)5b的側(cè)壁a和隔板5-5上，自下而上均勻布置有多個(gè)斜板5-4。其在側(cè)壁a和隔板5-5上的數(shù)量分別為m和n。此處，m和n所代表的數(shù)值可以相同也可以不同。每個(gè)斜板5-4都有兩個(gè)端部，分別命名為端部b和端部b＇。其中，端部b固定在側(cè)壁a或隔板5-5上，端部b＇懸空在除塵區(qū)5b中。并且，當(dāng)斜板5-4的端部b固定在側(cè)壁a上時(shí)，其相鄰的斜板5-4的端部b均固定在隔板5-5上，使得每?jī)蓚€(gè)相鄰的斜板5-4呈現(xiàn)交叉設(shè)置的方式。本發(fā)明實(shí)施例中，除塵區(qū)5b的寬度為W，除塵區(qū)5b橫截面積為熱解區(qū)5a橫截面積的1/32～1/4。本實(shí)施例中，斜板5-4與水平方向的夾角均為45°～75°。并且，斜板5-4在水平方向的投影均為4/5W～9/10W。斜板5-4的端部b＇與相對(duì)側(cè)的隔板5-5或側(cè)壁a的垂直距離為1/10W～1/5W。每?jī)蓚€(gè)相鄰的斜板5-4之間的夾角的范圍均為30°～90°。在側(cè)壁a上布置的最上端的斜板5-4之上，設(shè)置有熱解油氣出口5-3。熱解區(qū)5a中設(shè)置有多個(gè)輻射管5-1，其在熱解區(qū)5a中自上而下分層分布。輻射管5-1的兩端分別與燃?xì)膺M(jìn)口5-2和煙氣出口5-6連接，并且燃?xì)膺M(jìn)口5-2設(shè)置在熱解區(qū)5a一側(cè)，而煙氣出口5-6設(shè)置在除塵區(qū)5b一側(cè)，且位于底部。本發(fā)明實(shí)施例中，熱解反應(yīng)器5包括料倉(cāng)3、進(jìn)料螺旋4、催化劑噴入裝置6。其中催化劑噴入裝置6位于熱解區(qū)5a的頂部。進(jìn)料螺旋4位于催化劑噴入裝置6的正上方、料倉(cāng)3的下端，與有機(jī)垃圾入口連接。進(jìn)料螺旋4與催化劑噴入裝置6之間的垂直距離為200～500㎜。同時(shí)，料倉(cāng)3依次與二級(jí)回轉(zhuǎn)窯干燥器2、一級(jí)回轉(zhuǎn)窯干燥器1連接。熱解區(qū)5a底部的梯形部分設(shè)置有料位計(jì)5-7，其與隔板5-5下端的垂直距離H為100～500㎜。料位計(jì)5-7下部設(shè)置有出料螺旋9，出料螺旋9與熱解反應(yīng)器5底部的熱解炭出口連接。并且，煙氣出口5-6位于出料螺旋9之上。ⅱ熱解反應(yīng)器5中進(jìn)行的熱解反應(yīng)過(guò)程如下：有機(jī)垃圾原料的粒徑為0.1～10㎜，并且含水率低于50％，將其依次運(yùn)送至一級(jí)回轉(zhuǎn)窯干燥器1、二級(jí)回轉(zhuǎn)窯干燥器2中，進(jìn)行干燥至含水率低于15％。然后將干燥后的有機(jī)垃圾運(yùn)送至料倉(cāng)3中，在進(jìn)料螺旋4的作用下通過(guò)有機(jī)垃圾入口輸送至熱解區(qū)5a中，其中輻射管的溫度為650～800℃。同時(shí)，開(kāi)啟催化劑噴入裝置6，向熱解區(qū)5a中噴入催化劑。有機(jī)垃圾進(jìn)行催化熱解氣化反應(yīng)，得到高溫?zé)峤馓亢蜔峤鈿?。本發(fā)明實(shí)施例中，由催化劑噴入裝置6向熱解區(qū)5a中噴入的催化劑為CaO、MgO、Na2CO3、K2CO3中的一種或幾種。并且催化劑的量占有機(jī)垃圾的百分比為5wt％～20wt％(wt％為質(zhì)量百分比)。催化劑采用噴入的方式，可以實(shí)現(xiàn)催化劑與有機(jī)垃圾的均勻混合。并且，可以幫助有機(jī)垃圾在經(jīng)由進(jìn)料螺旋4下落時(shí)，實(shí)現(xiàn)在熱解區(qū)5a中的均勻布料。熱解氣的溫度為450～550℃，其經(jīng)熱解區(qū)5a和除塵區(qū)5b底部相通的位置經(jīng)由熱解區(qū)5a運(yùn)行至除塵區(qū)5b中。熱解氣不斷的與除塵區(qū)5b中的斜板5-4發(fā)生碰撞，其中的粉塵就會(huì)降落至熱解反應(yīng)器5底部，從而可對(duì)熱解氣進(jìn)行初步的除塵。熱解反應(yīng)器5中內(nèi)置的除塵區(qū)5b對(duì)熱解氣的除塵效率≥85wt％。初步除塵的熱解氣經(jīng)由熱解氣出口5-3排出，并運(yùn)送至旋風(fēng)分離器7中，進(jìn)行進(jìn)一步的分離除塵。沉積在底部的粉塵排出至灰室8中。上層除塵后的熱解氣經(jīng)由旋風(fēng)分離器7上部的出氣口排出至二級(jí)換熱器11中，與其中的煙氣進(jìn)行換熱。換熱后的熱解氣經(jīng)由二級(jí)換熱器11的出氣口被運(yùn)送至二級(jí)回轉(zhuǎn)窯干燥器2中，對(duì)其中的有機(jī)垃圾原料進(jìn)行二級(jí)干燥。同時(shí)，有機(jī)垃圾原料還可以對(duì)熱解氣進(jìn)行過(guò)濾處理。然后，熱解氣由二級(jí)回轉(zhuǎn)窯干燥器2的出氣口被運(yùn)送至凈化裝置13中。凈化后的熱解氣儲(chǔ)存在氣柜14中，可經(jīng)由燃?xì)膺M(jìn)口5-2被運(yùn)送至輻射管5-1中，為熱解反應(yīng)器5提供熱量。由于熱解氣溫度較高并且具有腐蝕性，因此，斜板5-4的材料選擇的是耐高溫且耐腐蝕的不銹鋼。同時(shí)，隔板5-5是由耐熱且易傳熱的不銹鋼材料制作而成的，使得熱解區(qū)5a的熱量可以傳遞到除塵區(qū)5b中，避免熱解氣在除塵區(qū)5b中冷凝。②熱解炭單元包括依次連接的反應(yīng)器、一級(jí)換熱器、熄焦室。本發(fā)明實(shí)施例中，上述各裝置分別為熱解反應(yīng)器5、一級(jí)換熱器10、熄焦室12。上述①中熱解反應(yīng)得到的高溫?zé)峤馓繙囟葹?00～800℃，隨著熱解反應(yīng)的進(jìn)行逐漸堆至熱解反應(yīng)器5底部。當(dāng)堆積的高溫?zé)峤馓扛叨冗_(dá)到料位計(jì)5-7上部時(shí)，啟動(dòng)出料螺旋9；直到高溫?zé)峤馓扛叨冉档椭亮衔挥?jì)5-7下部時(shí)，關(guān)閉出料螺旋9，停止出料。高溫?zé)峤馓拷?jīng)由出料螺旋9出料后，被運(yùn)送至一級(jí)換熱器10中，并且與其中的低溫?zé)煔膺M(jìn)行換熱，導(dǎo)致高溫?zé)峤馓繙囟冉档?，得?00～350℃的低溫?zé)峤馓?，然后?chǔ)存在熄焦室12中。③煙氣單元包括依次連接的反應(yīng)器、一級(jí)換熱器、二級(jí)干燥器、一級(jí)干燥器。本發(fā)明實(shí)施例中，上述裝置分別為熱解反應(yīng)器5、一級(jí)換熱器10、二級(jí)換熱器11、一級(jí)回轉(zhuǎn)窯干燥器1。由輻射管5-1的煙氣出口5-6排出的低溫?zé)煔鉁囟葹?0～150℃。低溫?zé)煔庖来伪贿\(yùn)送至一級(jí)換熱器10、二級(jí)換熱器11中，分別與一級(jí)換熱器10中的高溫?zé)峤馓亢投?jí)換熱器11中的熱解氣進(jìn)行換熱，得到升溫后煙氣，其溫度為150～210℃。然后，將升溫后煙氣輸送至回一級(jí)轉(zhuǎn)窯干燥器1中對(duì)其中的有機(jī)垃圾原料進(jìn)行一級(jí)干燥處理。實(shí)施例選用粒徑≤3㎜、含水率為48wt％的有機(jī)垃圾作為原料，將有機(jī)垃圾依次運(yùn)送到一級(jí)回轉(zhuǎn)窯干燥器1、二級(jí)回轉(zhuǎn)窯干燥2中進(jìn)行干燥，干燥后的有機(jī)垃圾含水率為15wt％。將干燥后的有機(jī)垃圾輸送至料倉(cāng)3中，由進(jìn)料螺旋4運(yùn)送至熱解區(qū)5a中，其中輻射管5-1的溫度為700℃。同時(shí)，開(kāi)啟催化劑噴入裝置6向熱解區(qū)5a中噴入CaO粉末，噴入量占有機(jī)垃圾量的10wt％。有機(jī)垃圾進(jìn)行催化熱解氣化反應(yīng)，得到高溫?zé)峤馓亢蜔峤鈿?。高溫?zé)峤馓慷逊e至熱解反應(yīng)器5底部，通過(guò)料位計(jì)5-7控制出料，由出料螺旋9排出至一級(jí)換熱器10中。熱解氣溫度為550℃，由熱解區(qū)5a運(yùn)行至除塵區(qū)5b中進(jìn)行初步除塵，然后依次經(jīng)由旋風(fēng)分離器7、二級(jí)換熱器11、二級(jí)回轉(zhuǎn)窯干燥器2、凈化裝置13處理，得到的熱解氣儲(chǔ)存在氣柜14中。熱解氣可經(jīng)由燃?xì)膺M(jìn)口5-2運(yùn)送至輻射管5-1中，用于提供熱量。輻射管5-1排出的溫度為120℃的低溫?zé)煔?，依次被運(yùn)送至一級(jí)換熱器10、二級(jí)換熱器11中，分別與其中高溫?zé)峤馓?、熱解氣進(jìn)行換熱升溫，得到升溫后煙氣，溫度為200℃。高溫?zé)峤馓拷?jīng)換熱降溫后儲(chǔ)存在熄焦室12中。升溫后煙氣運(yùn)送至一級(jí)回轉(zhuǎn)窯干燥器1中對(duì)有機(jī)垃圾進(jìn)行一級(jí)干燥。熱解氣用于在二級(jí)回轉(zhuǎn)窯干燥器2中，對(duì)經(jīng)過(guò)一級(jí)干燥的有機(jī)垃圾進(jìn)行二級(jí)干燥。該實(shí)施例取得的有益效果見(jiàn)如下各表。表1產(chǎn)物分布熱解氣/％熱解炭/％熱解水/％50.826.522.7(備注：％為質(zhì)量百分?jǐn)?shù))表2除塵前后熱解氣含塵量對(duì)比除塵前熱解氣含塵量除塵后熱解氣含塵量144g/Nm315g/Nm3由表1和表2可知，本發(fā)明實(shí)施例可有效提取有機(jī)垃圾中的能源物質(zhì)，并且具有較優(yōu)的除塵效果。需要說(shuō)明的是，以上參照附圖所描述的各個(gè)實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明而非限制本發(fā)明的范圍，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的前提下對(duì)本發(fā)明進(jìn)行的修改或者等同替換，均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。此外，除上下文另有所指外，以單數(shù)形式出現(xiàn)的詞包括復(fù)數(shù)形式，反之亦然。另外，除非特別說(shuō)明，那么任何實(shí)施例的全部或一部分可結(jié)合任何其它實(shí)施例的全部或一部分來(lái)使用。當(dāng)前第1頁(yè)1 2 3