[发明专利]一种低温热解方法及系统

说明书

本发明公开了一种无明火低温热解技术。根据热解炉内不同区域的温度，通过控制热解炉的进气总量和热解炉内各区域的进气量，调节热解炉内的物料的温度场，形成动态控制，实现热解炉内的物料无明火热解和对烟气温度的控制，可避免局部高温，杜绝明火，实现无明火热解，并使各区域保持大致相同的反应进程，提高物料的处理效率。本发明实现对烟气温度的有效控制，避免局部高温引起烟气温度过高而产生二噁英，同时将进气总量分配到各区域，避免局部区域大的进气量导致产生含铜离子的飞灰并与烟气发生反应产生二噁英。

技术领域

本发明涉及低温热解技术领域，特别是涉及一种低温热解方法及系统。

背景技术

热解是将含有有机质可燃物的物质在缺氧或完全无氧的条件下加热，使有机物化学键断裂，产生小分子物质(气态和液态)及固体残渣的过程。。通过对固体废弃物的热解，可从中提取燃料油、油脂和燃料气。应用热解技术处理垃圾，具有较高的能源利用率和较低的二次污染排放，被认为是垃圾焚烧技术的下一代垃圾热化学处理技术。

根据热解过程操作温度的高低可分为低温、中温和高温热解,在500℃以内的为低温热解,500℃-800℃为中温热解,800℃以上的为高温热解。生活中的有机固废处理通常采用低温热解。低温热解的一种方式是将物料堆放在热解炉内，通过点火使物料升温，然后扑灭明火，将热解炉封闭，物料在缺氧条件下通过闷烧使物料中的有机物进行氧化、还原，利用干馏热能使有机物的化合键断裂，由大分子量的有机物转变为小分子量的CO、H₂、CH₄、焦油、挥发气等制得可燃气体，该可燃气体被称为烟气。在固废处理领域，二噁英的排放指标是垃圾处理工艺中非常重要的大气污染物排放指标。二噁英合成的烟气温度在300℃-400℃之间，与此对应的热解温度在600℃-800℃之间，该热解温度是指进行热解的物料处的温度，对于低温热解来说，操作温度为平均温度，在物料进行氧化还原反应时产生的不均匀温度场极易达到二噁英产生的温度，难以进行控制。

在低温热解过程中，物料在热解炉内的状态从上到下分别为干燥层、炭化层、灰化层,干燥层的热量来源是炭化层发生氧化反应所产生的热量将物料中的水气蒸发,炭化层发生的热解反应是氧化还原反应，此处的氧化反应是指物料在无明火自燃的条件下维持炭化过程所需要的热量的反应，还原反应是指将物料的大分子链裂解还原成气态，液态及固态小分子的过程,当炭化后物料的主要成分只剩下C(炭),炭进一步氧化就变成CO2或CO被负压风机抽走,最终只剩下灰份,灰份是微量元素的化合物。因此，这种方式的低温热解的热量来源是物料炭化层的氧化还原反应。为了促进物料的氧化反应，在热解过程中，需要向热解炉内进气，主要是氧气，而进气量是氧化过程快慢的关键因素,炭化层的温度高低或是否起明火是其外面表现形式，且烟气温度与炭化过程的剧裂程度有关系，因此，热解炉进气量大，物料炭化过程剧烈，物料炭化层的温度高，烟气温度高；进气量小，物料炭化过程缓慢，物料炭化层的温度低，烟气温度低。当烟气温度达到300℃以上，容易产生二噁英。在垃圾焚烧时，处于热解炉内的垃圾物料的成分复杂，氧化反应的快慢均不同，导致仅仅通过控制热解炉的进气总量是无法控制物料炭化层各位置的温度的，从而也无法控制烟气温度，导致容易产生二噁英。另外，现有的低温热解技术是通过在热解炉设置一个进气口进气，导致靠近进气口的物料氧量充足，反应快且剧烈，该位置的温度较高，产生的烟气温度高，容易产生二噁英；而距离进气口较远的物料氧量不足，反应慢，该位置的温度低，导致物料炭化层各位置的反应效率不同，延长了物料反应的时间，影响物料处理的效率。并且，热解炉的进气总量仅仅通过一个进气口进气，气体进入的冲力较大，容易冲击物料产生扬尘，使含铜离子的飞灰与烟气反应产生二噁英。