[发明专利]一种小型振动式热解炭气化装置及气化工艺

说明书

本发明公开了一种小型振动式热解炭气化装置和基于该装置的热解炭气化工艺。本发明可应用于适合配套于预处理‑烘干‑绝氧热解工艺等产生高温蒸汽、炽热热解炭且热解残渣颗粒不会过于复杂的工艺，特别适合本作者本年度之前申请的《一种低温薄层速热梯级绝氧热解系统及基于该系统的固废热解系统》发明专利。并解决：高温蒸汽、炽热热解炭显热需要污染处理、冷却还浪费能量；炽热热解炭冷却如不保持绝氧和隔热容易引起自燃和火灾、烫伤工人；热解炭减量化等问题。

技术领域

本发明涉及固废处理领域，尤其是涉及一种小型振动式热解炭气化装置和基于该装置的热解炭气化工艺。

背景技术

目前，非生物有机固废的最理想的处理方式是热解技术，因为理论上，热解技术可以实现固废无害化的同时，实现环境污染极低、能源和物质资源回收利用。环境污染极低是因为采用绝氧或缺氧条件，氮氧化物、硫氧化物、氯化氢等有害物质较少，处理过程生成的气体体积少，生成的气体和油可以在低空气比燃烧，硫、金属等大部分固定在炭黑中，三价铬不会氧化成剧毒六价铬；能源和物质资源回收利用是因为，热解产物均有热值，热解过程释放在环境中热不多、浪费的能量不多，且可以用于补充热解本身热量或集中处理热电联产，增加能量利用效率；其中，热解油气的资源化利用较为容易，但是热解炭的处理却面临困境，特别是对于固废热解中最实用的中低温绝氧热解技术，因为虽然中低温热解设备要求低、普适性强，但是会产生较多的温度较高的含碳热解残渣（也叫热解炭）。虽然热解的残渣具有稳定性极高、形态致密、不会腐败、无病毒细菌、满足减量化和稳定化的优点，因此受到国家和专家的推崇，但固废热解残渣终究是需要处理的；而如果对其进行焚烧处理，又相当于走了焚烧的老路，浪费了热解技术的环保优势，还是需要非常严格的焚烧和烟气处理系统而且危废处理价格极贵；另外，炽热的热解炭如不绝氧冷却还会自燃，进行冷却又会需要时间、设备成本，浪费了热解系统大量的热量。热解炭处理的复杂系统性问题处理不当，正是热解技术这样一种好技术目前发展堪忧的原因之一。

热解碳如经过充分的中低温热解，主要含有碳、无机杂质，几乎没有挥发分了，这类似于煤中的焦炭，而无机杂质主要是砂子、金属、粉状灰烬等。总结可以发现，高含碳热解残渣、煤、吸附重金属的活性炭、碳载体的催化剂，这些物质其实是一类对象，而煤炭领域，煤的最佳处理利用是气化，如何借鉴煤炭领域的气化技术来处理含碳热解残渣是打通热解技术的关键之一。块煤常采用固定床反应器，适合低挥发分的媒质，但不断产生的灰烬容易包覆在煤的表面，容易导致反应越来越慢，粉末状煤常采用气流床、流化床等，但不适合灰、杂质较多的媒质。热解残渣碳的组分比例不一，有高有低，杂质常常较多，发明一种适应性强的热解碳气化处理装置和系统工艺势在必行。

其中，CN 206966298 U《一种生活垃圾热解处理系统》实用新型专利虽然利用二段筛分装置、TBS分选机、水煤浆制备装置和水煤浆锅炉将生活垃圾热解残渣做成水煤浆进行气化，但是，事实上，煤的最佳气化方式-水煤浆气化并不适合热解炭的气化，因为这既浪费了热解残渣的显热，也不符合水煤浆对原料灰分等的技术要求，使用过程还会因为品质不达标造成各种问题。CN111635776A《可循环垃圾热解炭化处理系统及方法》 目前申请中的发明专利则采用振动筛进行热解炭的筛选，然而，这是不可能筛分干净的，因为只要存在碳砂比（炭-无机杂质的比值）的热解炭，实际都可分为3种密度形态，即低密度（炭）、中密度（炭砂结合）、高密度（砂等无机杂质），采用本专利则可以在调节后将高密度（砂等无机杂质）热解炭部分排出，而低密度（炭）特别是中密度（炭砂结合）这种二者结合很深的热解炭都控制在气化区域，被加热气化掉；另外筛选操作浪费了大量的热解炭显热。CN103333708A《生物质螺旋振动电磁感应热解反应器及热解处理方法》发明专利则是在热解的过程采用振动，本专利是处理热解后的热解炭采用振动，应用场景、目的、效果均不一样。

发明内容