阅读说明：本技术 一种有机固废热解及原位改性装置 (Organic solid waste pyrolysis and in-situ modification device ) 是由 戴欣 何曦 周益辉 吴志恒 万飞 于 2019-11-25 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种有机固废热解及原位改性装置,包括热解炉、螺杆进料器、水蒸气产生装置和保护气产生装置；所述热解炉包括炉体和炉管,所述炉体上设置有供热气体通入口和供热气体排出口,所述螺杆进料器包括导料筒和螺杆推送机构,所述导料筒的原料出口与炉管的进料端连通,炉管的出料端设置有排渣口；所述水蒸气产生装置通过水蒸气管道与炉管连通,炉管上设置有热解气排出口,所述保护气产生装置通过保护气管道与导料筒连通,在保护气管道与导料筒的连接处也设置有阀门。该结构的有机固废热解及原位改性装置,采用向炉管内通入水蒸气反应产生氢气作为改性剂的方式,不仅提高了热解产品的品质,而且大大降低了热解产品品质提升的成本。(The invention discloses an organic solid waste pyrolysis and in-situ modification device, which comprises a pyrolysis furnace, a screw feeder, a water vapor generation device and a protective gas generation device; the pyrolysis furnace comprises a furnace body and a furnace tube, a heat supply gas inlet and a heat supply gas outlet are formed in the furnace body, the screw feeder comprises a guide cylinder and a screw pushing mechanism, a raw material outlet of the guide cylinder is communicated with a feeding end of the furnace tube, and a slag discharging port is formed in a discharging end of the furnace tube; the device comprises a guide cylinder, a steam generating device, a protective gas pipeline and a guide cylinder, wherein the guide cylinder is arranged in the guide cylinder, the protective gas pipeline is communicated with the guide cylinder, and a valve is arranged at the joint of the protective gas pipeline and the guide cylinder. The organic solid waste pyrolysis and in-situ modification device with the structure adopts a mode of introducing water vapor into the furnace tube to react to generate hydrogen as a modifier, so that the quality of pyrolysis products is improved, and the cost for improving the quality of the pyrolysis products is greatly reduced.)

一种有机固废热解及原位改性装置

技术领域

本发明涉及废旧轮胎、塑料等有机固废裂解技术领域，具体涉及一种有机固废热解及原位改性装置。

背景技术

众所周知，热解是一种热处理技术，是指在缺氧或无氧的条件下，通过高温，将高分子量的样品转变成低分子量的产品。此技术在石油化工等领域已经得到了较多的应用。近年来，随着有机固体废弃物的处理与处置逐渐受到人们的关注，尤其是对于高分子有机固废，如何实现其资源化，成为目前固废处置领域的重点之一。在此背景下，热解技术在有机固废的处理中开始得到应用。热解技术的优势在于，可以以热解油的形式，实现有机固废的资源化利用。目前，在工业上已经实现了连续热解的工艺，通过连续热解工艺，可以实现稳定、高效的有机固废的处理。以废旧轮胎为例，废旧轮胎的热解产油已经实现工业化，并且成为废旧轮胎的重要处理手段。但是在此过程中，这项技术也面临着诸多的挑战，其中，热解油的质量关系到整个项目的盈利。但是由于轮胎原料组成的复杂，并且有较高的硫含量，因此导致热解油组成复杂，并且含硫量高，因此热解油品质较低，导致难以以高价出售。如何提高热解油的品质，关系到轮胎热解技术的应用。目前，加氢提质是主要的提高油品质的方式，此方法的的主要阻碍在于氢气的售价较为昂贵。

发明内容

针对上述热解油品质低，油品提质成本高的问题，本发明的目的是提出一种有机固废热解及原位改性装置，以便提高热解产品的品质以及降低热解产品品质提升的成本。

本发明通过以下技术手段解决上述问题：一种有机固废热解及原位改性装置，包括热解炉、螺杆进料器、水蒸气产生装置和保护气产生装置；所述热解炉包括炉体和炉管，所述炉体上设置有供热气体通入口和供热气体排出口，所述炉管的两端均通过密封结构密封，所述螺杆进料器包括导料筒和螺杆推送机构，所述导料筒上设置有原料入口和原料出口，所述原料入口和原料出口处均设置有阀门，所述原料出口与炉管的进料端连通，炉管的出料端设置有排渣口；所述水蒸气产生装置通过水蒸气管道与炉管连通，炉管上设置有热解气排出口，所述保护气产生装置通过保护气管道与导料筒连通，在保护气管道与导料筒的连接处也设置有阀门。

进一步，所述炉体顶部沿炉管进料端至炉管出料端方向设置有多个供热气体通入口，所述供热气体排出口设置在炉体底部，所述水蒸气产生装置通过水蒸气管道与炉管的出料端连通，所述热解气排出口设置在炉管的进料端。

进一步，所述水蒸气管道与炉管连接的一端设置有水蒸气布气管，所述水蒸气布气管包括布气管体和均匀分布在布气管体上的多个布气孔。

进一步，所述排渣口处设置有水封结构。

进一步，所述炉体上均匀设置有多个热电偶。

进一步，所述炉管通过驱动机构驱动转动。

本发明的有益效果：

1、本申请采用向炉管内通入水蒸气反应产生氢气作为改性剂的方式，与直接通入氢气相比，不仅提高了热解油的品质，而且提高了固相产物(热解炭)的品质，同时大大降低了热解产品品质提升的成本，具有很好的经济效益。

2、本申请通过设置多个供热气体通入口，每个供热气体通入口通入不同温度的高温气体，可使炉管内形成温度不同的区域，如在轮胎热解过程中，温度低的区域(400-500℃)进行热解反应，温度高的区域(700℃左右)进行水蒸气反应产生氢气，从而使得热解反应和氢气生成反应均在合理的温度区间进行，保证了两种反应的效率和效果。

3、本申请结合螺杆进料器，实现了系统的连续运行，可以提高整套系统的处理效率以及自动化程度。同时，在原料进入炉管之前，原料在保护气的保护作用下处于惰性氛围，避免了原料在导流筒内发生反应、改变性质而影响热解产品的品质。

4、本申请通过设置热电偶，可以对热解炉整体的温度进行监控。

5、本申请通过在排渣口处设置水封结构，一方面可以避免空气进入热解炉，另一方面也实现了所排渣料的快速降温。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。

图1为本发明的结构示意图。

具体实施方式

下面通过附图和实施例对本发明进一步详细说明。通过这些说明，本发明的特点和优点将变得更为清楚明确。显然,所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例,而不是全部的实施例。

如图1所示，本实施例的有机固废热解及原位改性装置，包括热解炉、螺杆进料器、水蒸气产生装置3和保护气产生装置4。所述热解炉包括炉体101和炉管102，所述炉体101的顶部沿炉管进料端至炉管出料端方向设置有多个供热气体通入口5，炉体的底部设置有供热气体排出口6，炉体由附加的燃烧室或燃烧器燃烧所产生的高热气体供热，高热气体经供热气体通入口5流入炉体内，换热、降温后的气体经供热气体排出口排出，在具体通入热气时，多个供热气体通入口5通入热气的温度呈梯度设置，由炉管102进料端至炉管出料端逐渐升高，这样就可以使炉管内形成温度不同的区域，如在轮胎热解过程中，温度低的区域(400-500℃)进行热解反应，温度高的区域(700℃左右)进行水蒸气反应产生氢气，从而使得热解反应和氢气生成反应均在合理的温度区间进行，保证了两种反应的效率和效果。所述炉管102通过供热气体加热，炉管的两端均通过密封结构密封7，密封结构可以为石墨密封环构件，密封结构可以实现热解炉体在静止与运行状态下均处于密封状态，以便确保热解反应在绝氧环境下进行。优选地，炉管通过驱动机构驱动转动，这样就可以提高热解物料在炉管102内受热的均匀性。优选地，所述炉体101上均匀设置有多个热电偶14，可以对热解炉整体的温度进行监控，结合对供热气体通入口通入热气的温度和流量的控制，可以实现对热解温度的控制。

所述螺杆进料器包括导料筒201和螺杆推送机构202，所述导料筒201上设置有原料入口203和原料出口204，所述原料入口和原料出口处均设置有阀门8，阀门可以为电磁阀、气动插板阀等。所述原料出口204与炉管102的进料端连通，炉管102的出料端设置有排渣口9，所述排渣口处设置有水封结构15。通过在排渣口处设置水封结构，一方面可以避免空气进入热解炉，另一方面也实现了所排渣料的快速降温。

所述水蒸气产生装置3通过水蒸气管道10与炉管102的出料端连通，炉管102的进料端设置有热解气排出口11，在水蒸气管道10与炉管102连接的一端设置有水蒸气布气管13，所述水蒸气布气管包括布气管体和均匀分布在布气管体上的多个布气孔，所述布气管体径向横跨在炉管内。采用该种结构设计，可以确保水蒸气均匀的通入炉管内。

所述保护气产生装置4通过保护气管道12与导料筒连通，在保护气管道12与导料筒201的连接处也设置有阀门。保护气可以为氮气或惰性气体。采用该种结构设计，在原料进入炉管之前，原料在保护气的保护作用下处于惰性氛围，避免了原料在导流筒内发生反应、改变性质而影响热解产品的品质。

下面以热解废旧轮胎为例详述具体的热解反应过程：

燃烧器内通过燃料的燃烧，产生高温气体，高温气体由供热气体通入口5通入炉体内，高热气对炉管102加热，使炉管内形成不同温度的反应区域，其中温度低的区域(400-500℃)进行废旧轮胎热解反应，温度高的区域(700℃左右)进行水蒸气反应产生氢气。待炉管内温达到目标温度时，开始准备进料，进料时，打开原料入口203处的阀门，关闭原料出口204处的阀门，粉碎的废旧轮胎原料进入导料筒201中。进料结束后，关闭原料入口203处阀门，打开保护气管道12的阀门，向导料筒201中充入保护气体，使原料处于惰性氛围中，之后，打开原料出口204处阀门，通过螺杆推送机构202将原料经原料出口推送入炉管内的热解区进行热解。

随着热解反应的进行，热解炉的产气量逐渐趋于稳定，当热解反应趋于稳定后，开始通入水蒸气，一方面，水蒸气通过与气相或固相产物的反应，生成氢气，炉管中氢气的含量逐渐增加，最大可以达到40％左右，氢气作为改性剂，通过气相反应，降低了热解气的氧元素和硫元素的含量，实现了热解气的重整，热解气经冷凝后，所生成的热解油的燃料品质大大提升，从而实现了热解油的提质。另一方面，水蒸气可以与固相产物(热解炭)发生气固反应。通常工艺中所生产的固相产物，在其表面通常附着着高分子量的油状有机物，不利于其资源化，而本工艺中，通过水蒸气与固相产物的气固反应，固相产物表面附着的有机物大量减少，同时孔隙结构也变得更为发达，有利于固相产物的高价值的资源化利用。同时，通过控制热解炉的温度，以及通入的水蒸气的量可以控制氢气的生成量，从而可相对精确的调控热解过程中各相产物的产率以及热解产品的品质。

热解气由热解气排出口11排出热解炉，经后续冷凝装置，以及液气分离、油水分离装置后，可以得到热解油产品。在具体热解过程中，需要对连接热解气排出口与冷凝装置的管线进行保温处理，以防止热解油在管路中冷凝。不冷凝气体可通入燃烧器焚烧，为整套系统供热。焚烧尾气主要含有SO₂等酸性气体，经过适当处理后排放。

废旧轮胎热解后的残渣，通过排渣口9排出，排渣口处设置有水封结构15，一方面可以防止空气涌入热解炉，另一方面也可以实现热解残渣的快速降温，从而方便储存或后续处理工艺。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。