[发明专利]一种煤与固体废弃物共热解气化反应装置和方法及应用

说明书

本发明涉及一种煤与固体废弃物共热解气化反应装置和方法及应用，所述装置包括顺序连接的热解炉、汽提炉和气化炉；包含煤与固体废弃物的原料进入热解炉后得到包含有粗热解气和粗半焦的产物，所述粗半焦进入汽提炉后得到置换气和活化半焦，所述活化半焦进入气化炉后得到合成气、高温半焦和粗渣，部分所述高温半焦返回进入热解炉底部，部分所述合成气作为循环合成气返回热解炉。本发明的反应装置和方法可应用于煤与固体废弃物共利用领域，提高了碳转化率及有效气含量，碳转化率达到98％以上，能有效提高焦油产率及其品质。

技术领域

本发明涉及共热解气化技术领域，更具体地涉一种煤与固体废弃物共热解气化反应装置、反应方法及其应用。

背景技术

固体废弃物处理是通过物理的手段(如粉碎、压缩、干燥、蒸发、焚烧等)或生物化学作用(如氧化、消化分解、吸收等)和热解气化等化学作用以缩小其体积、加速其自然净化的过程。通常也指人们在生产和生活活动中丢弃的固体和泥状物质，包括废塑料、废橡胶和干垃圾等固体废弃物。其中，以热解气化方式处理固体废弃物可以达到无害化，减量化和资源化循环利用等而备受推崇。

固体废弃物的热解是在无氧或缺氧条件下加热固体废物使其分解，转化为气体燃料、燃料油等可贮存、易运输的能源，或回收资源性产物(如热解液体产物作化工原料)的技术措施。由于热解在无氧或缺氧条件下进行，其排气量小于焚烧处理的排气量。主要应用于城市生活垃圾、污泥、废塑料、废橡胶等废物的处理利用。而有机固体废弃物与煤的共资源化利用因其不需要增加设备投资，又可以节省煤炭资源，还可解决废弃物的资源化问题，是实施能源多元化战略的一条新途径。

目前，煤与固体废弃物共热解的处理还局限在焦炉干馏和实验室探索研究阶段，而煤与固体废弃物共热解再共气化的报道更少。专利CN104232129A提出了一种有机废弃物与煤共热解制取半焦及焦油的方法，在直立干馏炉中先将有机废弃物与煤混合进行干燥预热，再依次将预热后的物料进行低温干馏和中温干馏得到低挥发分的半焦和煤气，接着进行半焦、焦油的回收，最后进行煤气净化。专利CN107057730A中公开了一种固体废弃物与煤共热解的方法，固体废弃物与煤经干燥后，在卧式回转窑炉中进行干馏热解反应，分离后得到半焦、焦油和煤气，其中部分煤气作为提供混合料热解的热源。但是现有通常处理煤与固体废弃物共热解气化反应的干馏炉、回转炉和固定床等装置及其方法存在混合不均匀、传热传质效果差、反应速率慢等缺点，从而导致焦油收率低、转化率低和处理量小等问题，因此，我们针对上述问题提出了改进。

发明内容

鉴于上述现有技术中存在的固体废弃物利用难、焦油收率低、碳转化率低等问题，本发明的目的之一在于提供煤与固体废弃物共热解气化反应装置，采用热解炉、汽提炉和气化炉组合，较好地解决了上述问题，可应用于煤与固体废弃物共利用领域。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：

一种煤与固体废弃物共热解气化反应装置，包括顺序连接的热解炉、汽提炉和气化炉；包含煤与固体废弃物的原料进入热解炉后得到包含有粗热解气和粗半焦的产物，所述粗半焦进入汽提炉后得到置换气和活化半焦，所述活化半焦进入气化炉后得到合成气、高温半焦和粗渣，部分所述高温半焦返回进入热解炉底部，部分所述合成气作为循环合成气返回热解炉。

进一步优选地：

上述技术方案中，所述热解炉顶部设置有原料进口和产物出口，底部设置有高温半焦返料进口和循环合成气进口；所述汽提炉顶部设置有置换气出口，中上部设置有粗半焦返料进口，底部设置有活化半焦出口；所述气化炉顶部设置有气体出口，中上部设置有高温半焦出口，中下部设置有活化半焦返料进口，底部分别设置有灰渣出口和气化剂进口。

上述技术方案中，所述热解炉产物出口设置有热解炉旋风分离器，所述热解炉旋风分离器上方设置有粗热解气出气口，所述热解炉旋风分离器下方设置有粗半焦出口，并通过粗半焦返料装置与所述汽提炉粗半焦返料进口相连。