有機廢棄物再生能源轉化工藝及所用設備的製作方法
2023-12-02 09:03:11 1
專利名稱：有機廢棄物再生能源轉化工藝及所用設備的製作方法
技術領域：
本發明屬於能源、環境保護技術領域。特別涉及一種有機廢棄物再生能源轉化工藝及所用設備。主要用於工業有機物廢料，農田秸稈，生活垃圾和醫療垃圾及動物家禽屍體的再生能源轉化工藝技術。
背景技術：
近年來我國經濟保持高速發展，城市化進程加快，城市人口不斷增加，工業不斷擴大，資源與能源需求越來越大。我國是一個資源與能源需求大國，資源與能源的不足直接影響到國家的發展，有些省市拉閘限電的現象時有發生，給企業造成經濟損失，給居民帶來生活的不便。我國每年有上億噸的工業有機物廢料，農田秸稈，生活垃圾和醫療垃圾等固體廢棄物被作為垃圾進行焚燒填埋等處理，這不僅佔用大量的有限的土地資源，還給環境造成汙染，特別是對大氣和水體的汙染，嚴重危害人民的身心健康。如何將這些被當成垃圾處理的有機物廢料轉化為一種再生資源重新利用，是21世紀我國急需解決的問題，也是可持續發展戰略的一個重要的組成部分。
發明內容
本發明的目的是提供一種造價底，不產生二次汙染並能將工業有機廢棄物，農田秸稈，生活垃圾和醫療垃圾及動物與家禽屍體轉化為再生能源的處理工藝。
本發明的另一個目的是提供上述廢棄物轉化為新能源處理工藝所使用的設備。本發明的有機廢棄物再生能源轉化工藝包括將有機廢棄物進行熱裂解，獲取混合氣體和焦化垃圾炭。焦化垃圾炭進入燃燒室燃燒，其溫度控制在850——1100℃。垃圾炭燃燒產生的熱量提供給混合氣體反應裝置，使混合氣體反應裝置局部溫度達到700——1000℃。混合氣體進入混合氣體反應裝置轉化為可燃氣，可燃氣經過冷卻，過濾除硫，淨化後被送到儲氣罐內，為直燃式透平發電機或燃氣鍋爐提供燃料氣。
其中，所述的有機廢棄物進行熱裂解過程，是將有機廢棄物裝在密閉的熱裂解反應裝置內，在缺氧、高溫條件下裂解，裂解所需溫度在500-900℃，裂解時所需要的高溫熱能是垃圾炭在燃燒室燃燒後產生的高溫煙氣。
所述的混合氣體進入混合氣體反應裝置內轉化為可燃氣，其轉化介質，還原劑，催化劑是碳氫化合物廢料炭化後的固體炭和炭化時產生的化合水或用木炭作轉化介質。
本發明的有機廢棄物再生能源轉化工藝所用設備包括密閉式上料裝置，熱裂解反應裝置，燃燒室，混合氣體反應裝置，氣體冷卻罐，過濾除硫罐，過濾穩壓罐，燃氣儲罐，直燃式透平發電機組或燃氣鍋爐等。
其中，所述的密閉式上料裝置包括餵料機，刮板式提升機和液壓式活塞進料器。餵料機中部和下部各安裝一個刮料板，餵料機底部的餵料口與刮板式提升機的進料口連接，刮板式提升機的進料口底部設有汙水排出管。刮板式提升機為全封閉式，內部安裝有消毒滅菌清洗多用途噴管。液壓式活塞進料器的活塞內筒中部有一個裝料倉，活塞外套筒前後有兩個料口，前部的料口是上料口，為上開口；後部的料口是進料口，為下開口，與有機廢棄物熱裂解反應裝置的進料口連接。
所述的熱裂解反應裝置，其上部一端有與液壓式活塞進料器連接的進料口，進料口下部有螺旋推料器，頂部有混合氣體排出管，底部有階梯式往復爐排，階梯式往復爐排分熱解區與燃燒區，熱解區下部有高溫煙氣回收室。燃燒區在混合氣體反應裝置下部的燃燒室內，其下部有空氣室，階梯式往復爐排一端有排渣口。
所述的混合氣體反應裝置包括炭化區，混合氣體轉化區和燃燒室。炭化區一端的上方有密閉式進料口，與液壓式活塞進料器連接。在密閉式進料口的下部有螺旋推料攪拌器；另一端與混合氣體轉化區上端連接，並位於燃燒室的上方，與燃燒室之間設有導熱隔板。混合氣體轉化區內設有高溫煙氣加熱管，電加熱器，多孔氣體管和多孔隔料板。在多孔隔料板下方設有混合氣體收集室。底部有螺旋排渣機與爐體外部的刮板出渣機連接。混合氣體反應裝置頂部有氣體排出管，混合氣體轉化區與燃燒室之間有耐火隔斷牆。燃燒室與階梯式往復爐排把混合氣體反應裝置和熱裂解反應裝置連在一起。燃燒室一側設有點火燃燒器，上部有數個煙氣排出管。
所述的高溫煙氣加熱管是耐高溫耐腐蝕的不鏽鋼管，其內端與燃燒室上部連通，外端與熱裂解反應裝置階梯式往復爐排熱解區下部的高溫煙氣回收室連通。
所述的電加熱器置於多孔防護管內，在該防護管的一端有與鼓風機連接的空氣管道接口。
所述的可燃氣冷卻罐與過濾除硫罐之間設有引風機，過濾除硫罐內部設有噴淋裝置和百葉窗式隔板，活性炭過濾器及排汙口。
所述的過濾穩壓罐包括罐體，浮筒蓋，燃氣入管，燃氣出管和隔板。在罐體上部的周邊設有水封槽，浮筒蓋的下端插入所述的水封槽內。燃氣入管為∩形並置於罐體內，其一端穿出罐體，燃氣出口的內端位於罐體內的上部，下端穿出罐體。在罐體上設有進水口和排汙口。
本發明有機廢棄物再生能源轉化工藝所用的設備還包括燃氣儲罐和直燃式發電機組或燃氣鍋爐。
本發明有機廢棄物再生能源轉化工藝所用設備還包括引風機，離心風機和防爆燃安全排放管道及循環泵、水箱、汙水泵、鼓風機。
本發明有機廢棄物再生能源轉化工藝的特點為1.將有機廢棄物熱裂解反應裝置與混合氣體反應裝置通過階梯式往復爐排和燃燒室、煙氣排放管道和階梯式往復爐排、混合氣體排出管道與混合氣體收集室連接為一個整體。
2.將有機廢棄物處理過程分為二個工作區有機廢棄物再生能源轉化工作區和可燃氣體淨化輸出工作區。有機廢棄物再生能源轉化工作區的可燃氣體輸出管連接氣體冷卻罐，引風機一端連接氣體冷卻罐，另一端與過濾除硫罐連接，過濾穩壓罐一端連接過濾除硫罐，另一端通過離心風機與燃氣儲罐連接，燃氣儲罐與發電機組或燃氣鍋爐通過管道連接。本發明有機廢棄物再生能源轉化工藝所用設備的優點是1.對工業有機廢棄物，生活垃圾，醫療垃圾包括廢塑料、橡膠、石油汙染物及動物和家禽屍體處理後可獲取新能源，再次利用。
2.對農田秸稈、庭院垃圾、廚餘垃圾處理後可獲取工業用活性炭。
3.用於工業煤炭煉焦和煤炭制氣，具有節約燃料和改善生態環境功能。
設備結構和安裝技術簡單，整套設備為密閉式工作方式，不產生二次汙染，熱能損耗少，運行費用低，社會，環境，經濟效益明顯。
下面結合附圖進一步描述本發明
圖1是本發明的有機廢棄物再生能源轉化工藝的流程2是本發明的有機廢棄物再生能源轉化工藝所用設備流程3是所述熱裂解反應裝置和混合氣體反應裝置的結構示意圖其中，標號1是上料裝置；2是熱裂解反應裝置；3是燃燒室；4是混合氣體反應裝置；5是氣體冷卻罐；6是過濾除硫罐；7是過濾穩壓罐；8是燃氣儲罐；9是發電機組(或燃氣鍋爐)；10是餵料機密封蓋；11是刮料板；12是汙水排管；13是提升機；14是液壓式活塞進料器；15是螺旋推料器；16是混合氣體排出管；17是鼓風機；18是階梯式往復爐排；19是高溫煙氣回收室；20是空氣室；21是出渣口；22是點火燃燒器；23是進料口；24是螺旋推料攪拌器；25是導熱隔板；26是高溫煙氣排出口；27是刮板出渣機；28是多孔氣體管；29是螺旋出渣機；30是電加熱器；31是混合氣體收集室；32是多孔隔料板；33是汙水噴管；34是高溫煙氣加熱管；35是可燃氣體排出管；36是水箱；37是引風機；38是循環泵；39是離心風機；40是汙水箱；41是循環水泵；42是汙水泵。
有機廢棄物再生能源轉化工藝，它包括將有機廢棄物進行熱裂解，獲取混合氣體和焦化垃圾炭。焦化垃圾炭進入燃燒室燃燒，其溫度控制在850——1100℃，垃圾炭燃燒產生的熱能提供給混合氣體反應裝置，使混合氣體反應裝置局部溫度達到700——1000℃。混合氣體進入混合氣體反應裝置轉化為可燃氣，可燃氣經過冷卻、過濾除硫、淨化得到符合標準的燃料氣。
其中，所述的有機廢棄物進行熱裂解過程，是將有機廢棄物裝在密閉的熱裂解反應裝置內，在缺氧、高溫條件下裂解。裂解所需的溫度在500——1000℃，裂解時所需要的高溫熱能是垃圾炭在燃燒室燃燒後產生的高溫煙氣。
所述的混合氣體進入混合氣體反應裝置內轉化為可燃氣，其轉化介質、還原劑、催化劑是碳氫化合物廢料炭化後的固體炭和炭化時產生的化合水或用木炭作轉化介質。
上述有機廢棄物再生能源轉化工藝所用設備包括上料裝置1；熱裂解反應裝置2；燃燒室3；混合氣體反應裝置4；氣體冷卻罐5；過濾除硫罐6；過濾穩壓罐7；燃氣儲罐8；發電機組或燃氣鍋爐9。
所述有機廢棄物再生能源轉化工藝所用設備上料裝置餵料機1底部的餵料口與提升機13的進料口連接，提升機13一端的底部設有汙水排出管道12。
所述熱裂解反應裝置2頂部的進料口與液壓式活塞進料器14外套筒一端的出料口連接；底部的階梯式往復爐排18與混合氣體反應裝置4下部的燃燒室3連接；上部的混合氣體排出管16與混合氣體反應裝置4下部的混合氣體收集室31連接；混合氣體反應裝置4內的高溫煙氣加熱管34一端與燃燒室3上部的高溫煙氣排出管26連接；另一端與熱裂解反應裝置2的階梯式往復爐排18下部的高溫煙氣回收室19連接；燃燒室3下部的出渣口21通過刮板出渣機27與混合氣體反應裝置4下部的螺旋出渣機29連接；混合氣體反應裝置4上部的可燃氣體排出管35與氣體冷卻罐5連接；引風機37一端與氣體冷卻罐5連接，另一端與過濾除硫罐6連接；過濾穩壓罐7一端與過濾除硫罐6連接，另一端通過離心風機39與燃氣儲罐8連接；燃氣儲罐8通過管路與發電機(燃氣鍋爐)9連接；氣體冷卻罐5通過循環水泵41管路與水箱36連接；汙水箱40通過汙水泵42與管路和混合氣體反應裝置4下部的汙水噴管33連接。
具體工作過程是有機廢棄物倒入餵料機1內，蓋上密封蓋10，刮料板11向提升機13供料，提升機13把物料輸送到液壓式活塞進料器14的料倉內，液壓式活塞進料器14料倉向前運動，把物料送入熱裂解反應裝置2上部的進料口和混合氣體反應裝置4上部的進料口23，熱裂解反應裝置2的螺旋推料器15把物料推均勻，混合氣體反應裝置4的螺旋推料攪拌器24把物料推平。此時，燃燒室3的點火燃燒器22開始工作。混合氣體反應裝置4的電加熱器30開始工作。熱裂解反應裝置2內的物料和混合氣體反應裝置4內的物料，在高溫、缺氧的條件下開始裂解。有機物分子連開始斷裂和分解，其表面的水分、二氧化碳、甲烷等析出，產生含有甲烷、一氧化碳、二氧化碳、氫、有機酸、焦油、水蒸氣等混合氣體。熱裂解反應裝置2內的物料熱解後，其氣態物通過上部的混合氣體排出管16進入混合氣體反應裝置4的混合氣體收集室31，在通過多孔氣體管28和多孔隔料板32進入混合氣體反應區，混合氣體中許多成分再次進行新的化合反應，最終形成以一氧化碳、甲烷、氫、重烴等為主的燃料氣。
可燃氣通過混合氣體反應裝置4頂部的可燃氣體排出管路35進入氣體冷卻罐5，可燃氣被冷卻後，其焦油、雜質等被分離出來，並通過下部的管路被排放到汙水箱40內，再通過汙水泵42將其送入混合氣體反應裝置4內的汙水噴管33，使其再次反應生成可燃氣。去除焦油和雜質後的可燃氣在引風機37的作用下，被送入過濾除硫罐6內，進行脫硫處理，脫硫後的可燃氣進入過濾穩壓罐7內再次洗滌，較為純淨的可燃氣在離心風機39的作用下，被輸送到燃氣儲罐8內，向直燃式發電機(燃氣鍋爐)9提供燃料。
熱裂解反應裝置2內的物料裂解後的固態物為焦化的垃圾炭，在階梯式往復爐排18的作用下，垃圾炭被送到燃燒室3內，此時鼓風機17開始工作，向燃燒室3下部的空氣室20供風，點火燃燒器22和電加熱器30停止工作。焦化的垃圾炭燃燒後的熱能作為新加入垃圾熱解熱源，這一過程循環進行。垃圾炭燃燒後的殘渣通過出渣口21排出。
混合氣體反應裝置4內的物料熱解後，其氣態物通過混合氣體反應裝置4頂部的可燃氣體排出管35排出，而以碳元素為主的固態物作為混合氣體轉化介質，其不可轉化的殘渣通過下部的螺旋出渣機29排出。氣體冷卻罐5通過循環水泵41實現與水箱36內的冷水進行循環。
權利要求
1.有機廢棄物再生能源轉化工藝，其特徵是包括將有機廢棄物進行熱裂解，獲得混合氣體和焦化垃圾炭。焦化垃圾炭進入燃燒室燃燒，其溫度控制在850℃——1100℃。垃圾炭燃燒產生的熱量提供給混合氣體反應裝置。使混合氣體反應裝置局部溫度達到700℃——1000℃。混合氣體進入混合氣體反應裝置，在此轉化為可燃氣。可燃氣經過冷卻，過濾除硫，淨化後被轉送到儲氣罐內為直燃式透平發電機或燃氣鍋爐提供燃料氣。
2.如權利要求1所述的有機廢棄物再生能源轉化工藝其特徵是所述的有機廢棄物進行熱裂解過程，是將有機廢棄物裝在密閉的熱裂解反應裝置內，在缺氧、高溫條件下裂解，裂解溫度在500℃-900℃。裂解所需的高溫熱能是垃圾炭在燃燒室燃燒後產生的高溫煙氣。
3.如權利要求1所述的有機廢棄物再生能源轉化工藝，其特徵是所述的混合氣體進入混合氣體反應裝置內轉化為可燃氣，其轉化介質，還原劑，催化劑，是碳氫化合物廢料炭化後的固體炭和炭化時產生的化合水，或用木炭作轉化介質。
4.如權利要求1-3所述的有機廢棄物再生能源轉化工藝所用的設備，其特徵是包括密閉式上料裝置，有機廢棄物熱裂解反應裝置，混合氣體反應裝置，可燃氣冷卻罐，過濾除硫罐，過濾穩壓罐及燃氣儲罐與直燃式發電機(或燃氣鍋爐)。
5.如權利要求4所述的設備，其特徵是所述的密閉式上料裝置包括餵料機，刮板式提升機，液壓式活塞進料器，餵料機的中部和下部各安裝一個刮料板，餵料機底部的餵料口與刮板式提升機的進料口連接，進料口底部設有汙水排出管，刮板式提升機為全封閉式，內部安裝有消毒滅菌清洗多用途噴管，液壓式活塞進料器的活塞筒中部有一個裝料倉，活塞外套筒前後有兩個料口，前部的料口是上料口，為上開口；後部的料口是進料口，為下開口，與有機廢棄物熱裂解反應裝置的進料口相結合。
6.如權利要求4所述的設備，其特徵是有機廢棄物熱裂解反應裝置，其上部一端有與液壓式活塞進料器連接的進料口，進料口下部有螺旋推料器。頂部有混合氣體排出管，底部有階梯式往復爐排。階梯式往復爐排分熱解區和燃燒區，熱解區下部有高溫煙氣回收室，燃燒區在混合氣體反應裝置下部的燃燒室內，其下部有空氣室，一端有排渣口。
7.如權利要求4所述的設備，其特徵是所述的混合氣體反應裝置包括炭化區，混合氣體轉化區和燃燒室。炭化區一端的上方有密封式進料口與液壓式活塞進料器連接，在密封式進料口下部有螺旋推料攪拌器，另一端與混合氣體轉化區上端連接，並位於燃燒室的上方，與燃燒室之間設有導熱隔板。混合氣體轉化區內設有高溫煙氣加熱管，電加熱器，多孔氣體管和多孔隔料板。在多孔隔料板下方設有混合氣體收集室，底部有螺旋排渣機與爐體外的刮板出渣機連接。混合氣體反應裝置頂部有氣體排出管，混合氣體轉化區與燃燒室之間有耐火隔斷牆。燃燒室與階梯式往復爐排把混合氣體反應裝置和熱裂解反應裝置連在一起。燃燒室的一側設有點火燃燒器，上部設有數個煙氣排出管。
8.如權利要求7所述的設備，其特徵是所述混合氣體反應裝置內設有的高溫煙氣加熱管是耐高溫耐酸腐蝕的不鏽鋼管。其內端與所述的燃燒室上部連通；其外端與所述有機廢棄物熱裂解反應裝置階梯式往復爐排熱解區下部的高溫煙氣回收室連通。
9.如權利要求7所述的設備，其特徵是所述混合氣體反應裝置內設的電加熱器置於多孔防護管內，在該防護管的一端有與鼓風機連接的空氣管道接口。
10.如權利要求4所述的設備，其特徵是所述的可燃氣冷卻罐與過濾除硫罐之間設有引風機。可燃氣冷卻罐下部設有汙水收集箱並通過排汙管與混合氣體反應裝置內的汙水噴管連接。
11.如權利要求7所述的設備，其特徵是所述的過濾穩壓罐包括罐體，浮筒蓋，燃氣入管，燃氣出管和隔板，在罐體上部的周邊設有水封槽，浮筒蓋的下端插入所述的水封槽內。燃氣入管為∩形並置於罐體內，其一端穿出罐體，燃氣出口內端位於罐體內的上部，下端穿出罐體，在罐體上設有進水口和排汙口。
12.如權利要求4所述的設備，其特徵是所述的過濾除硫罐內部設有噴淋裝置和百葉窗式隔板，活性炭過濾器及排汙口。
13.如權利要求4所述的設備，其特徵還包括儲氣罐，直燃式發電機或燃氣鍋爐。
14.如權利要求4所述的設備，其特徵還包括水箱循環水泵汙水泵離心氣泵和鼓風機。
全文摘要
本發明為有機廢棄物再生能源轉化工藝及所用設備。其工藝過程是密封的上料系統與物料熱裂解裝置連接，同時也與混合氣體反應裝置的進料口連接。物料熱裂解反應裝置下部的階梯式往復爐排與燃燒室連接，燃燒室與混合氣體反應裝置為一體。本發明的特點是，將有機廢物轉化為燃料氣、燃料油等，其使用的設備結構簡單，佔地面積小，可處理多種固體廢棄物和危險廢棄物並處理量大，能源回收率高，運行成本低，不產生二次汙染，經濟，社會，環保綜合效益好。
文檔編號C10B53/02GK1706916SQ20041004635
公開日2005年12月14日 申請日期2004年6月7日 優先權日2004年6月7日
發明者徐浩, 徐長忠 申請人:徐浩, 徐長忠