一种生物质废物热解气化及其余热梯级利用的系统技术方案

本发明专利技术属于生物质废物处理领域，公开了一种生物质废物热解气化及其余热梯级利用的系统，包括：预处理单元、热解单元和余热阶梯利用单元，其中，所述预处理单元，用于将生物质废物分别进行粉碎和干燥处理，并将预处理完毕的生物质废物传送到热解单元；所述热解单元，其对经干燥处理后的生物质废物进行热解燃烧，热解产生的尾气进入余热阶梯利用单元；所述余热阶梯利用单元，包括余热锅炉、节能器、导热油储箱、导热油电加热器，其中，热解炉产生的高温尾气中经过余热锅炉降温后进入节能器，对导热油加热，加热后的导热油进入导热油储箱，所述导热油储箱通过管道将导热油传递到干燥机进行换热。本发明专利技术实现了生物质废物的减量化、无害化和资源化处理。

【技术实现步骤摘要】
一种生物质废物热解气化及其余热梯级利用的系统
本专利技术属于生物质废物处理处置与资源化领域，特别涉及适用于高干脱水生物质废物(城市污水污泥、工业生物质废物和农林废物)热解气化及其余热梯级利用的系统。
技术介绍
我国每年的固体废物产生量超过75亿吨，约70％为生物质废物。生物质废物含水率高、有机物含量高，对环境污染严重，采用传统方式处理会产生恶臭、高浓度渗滤液、温室气体以及二恶英等诸多问题。针对生物质废物有机物转化率低、难以生物降解等问题，生物质废物热解气化技术有一定优势。生物质废物热解，通常是指在无氧或低氧环境下，生物质废物被加热升温引起分子分解产生焦炭、热解油和热解气的过程，是生物质能转化的一种重要利用形式。热解气化技术一方面实现了短时间内生物质废物减量化，另一方面杀死了生物质废物中的病原体等有害化学物质，重金属得到有效包容，基本实现了生物质废物的无害化。热解气化技术的环境友好性远高于焚烧技术。生物质废物在高温缺氧环境下产生的高热值热解气(高温条件下热解油也呈气态)燃烧会产生大量热量，这些热量如果不能有效利用，则会造成资源的浪费和提高生物质废物处理的运营成本。
技术实现思路
生物质废物在高温缺氧环境下产生的高热值热解气(高温条件下热解油也呈气态)燃烧会产生大量热量，可为供生物质热解气化提供热量，而燃烧产生的大量高温尾气经过余热梯级利用，可实现外供蒸汽和为生物质废物干化提供热能，本专利技术的目的是，通过系统流程的设计可以实现大量余热有效利用，在避免能源浪费的同时降低生物质废物处理的运营成本。本专利技术所采用的技术方案如下：一种生物质废物热解气化及其余热梯级利用的系统，所述系统包括：预处理单元、热解单元和余热阶梯利用单元，其中，所述预处理单元，分别连接所述热解单元及余热阶梯利用单元，所述预处理单元包括粉碎机及干燥机，用于将生物质废物分别进行粉碎和干燥处理，并将预处理完毕的生物质废物传送到热解单元；所述热解单元，分别连接所述预处理单元及余热阶梯利用单元，所述热解单元包括一热解炉，其对经干燥处理后的生物质废物进行热解燃烧，热解产生的尾气进入余热阶梯利用单元；所述余热阶梯利用单元，包括余热锅炉、节能器、导热油储箱、导热油电加热器，其中，热解炉产生的高温尾气中经过余热锅炉降温后进入节能器，对导热油加热，加热后的导热油进入导热油储箱，所述导热油储箱通过管道将导热油传递到干燥机进行换热，换热后的导热油温度下降，并经导热油电加热器重新回到节能器。进一步地，所述导热油电加热器内设温度传感器，在导热油初始升温和节能器供热不足时自动开启。导热油电加热器内设有温度传感器，所述温度传感器用于检测导热油温度值，当流经导热油电加热器的导热油温度低于设定的第一温度时，比如140℃，导热油电加热器启动，并控制其内部的阀门自动开启，导热油可正常流通，当检测到导热油温度超过设定的第二温度，比如160℃，所述导热油电加热器内部的阀门关闭，并停止工作。进一步地，所述粉碎机将生物质废物粉碎为小块状，进入传热介质为导热油的干燥机中，干燥温度设定为170～190℃，块状的生物质废物在干燥机内停留15～30min，使得生物质废物呈颗粒状且含水率在15～25％之间，并进一步将块状的生物质废物形成颗粒状。进一步地，所述干燥机还连接除尘器，所述除尘器连接风机，所述风机连接尾气处理装置，所述风机将干燥机中含大量水蒸气的气体抽出经除尘器处理后进入到所述尾气处理装置。进一步地，经所述干燥机处理后的所述颗粒状生物质废物通过提升机提升至热解炉的料斗仓中，所述热解炉包括一燃烧室，所述燃烧室内斜向安装有一螺杆热解管，所述生物质废物在所述螺杆热解管内进行绝氧热解反应，其中，产生的热解气通过一导管回流至燃烧室内。进一步地，热解炉产生的尾气经除尘器后温度降至550～750℃，尾气进入余热锅炉，尾气温度降至250～300℃，尾气进入节能器，对导热油进行加热至200～210℃，使得尾气温度降至200℃以下，并经风机抽出至尾气处理装置。进一步地，加热至200℃～210℃的导热油通过导热油泵进入导热油储箱，导热油储箱为干燥机提供传热介质，换热后的导热油温度降至160℃以下，经所述导热油电加热器后回到节能器加热。进一步地，所述燃烧室底部安装有燃烧器入口，用于向燃烧室供热，其中，设定的燃烧室内温度在800～1000℃之间，热解管内温度在750～950℃之间，产生的尾气温度在700～900℃之间。与现有技术相比，本专利技术所提供的一种生物质废物热解气化及其余热梯级利用的系统，通过“热解气化+热解气燃烧+余热锅炉换热+导热油换热+导热油干化”处理，实现了生物质废物的减量化、无害化和资源化处理。与常规热解气化系统相比，本专利技术的热利用效率大大提高，共有四级余热利用：(1)热解管中的热解气不冷却直接回流至负压的燃烧室直接燃烧为热解管供热，一方面避免了焦油副产物的产生，并将这部分热量充分利用，另一方面大大减少了传热损失，确保了热解反应在较高温度下进行。(2)700-900℃的高温烟气在余热锅炉中会产生大量蒸汽，蒸汽可供外用。(3)250-300℃的余热锅炉的尾气可以将导热油从160℃加热至200℃。(4)200℃左右的导热油作为桨叶干燥机的传热介质，能有效实现生物质废物的干化。附图说明图1为本专利技术实施例所述的生物质废物热解气化及其余热梯级利用的系统的结构原理图。具体实施方式以下结合附图对本专利技术作进一步详细说明，但不作为对本专利技术的限定。参照图1所示，本专利技术实施例所公开的一种生物质废物热解气化及其余热梯级利用的系统，包含三个单元，预处理单元Ⅰ，热解单元Ⅱ，余热梯级利用单元Ⅲ，通过三个单元的配合，实现生物质废物过程中的余热的有效利用。各单元的设备及工艺流程说明如下：(1)预处理单元预处理单元Ⅰ，分别连接所述热解单元ⅡⅢ及余热阶梯利用单元，所述预处理单元包括粉碎机及干燥机，用于将生物质废物分别进行粉碎和干燥处理，并将预处理完毕的生物质废物传送到热解单元，以及所述干燥机接收从所述余热阶梯利用单元传输的导热介质给干燥机加热。具体来说，经过压滤或离心等脱水操作的高干脱水生物质废物1(含水率30-50％)呈饼状或块状，经过粉碎机2粗粉碎后生物质废物呈小块状，进入传热介质为导热油的桨叶干燥机3中，干化机内温度180℃左右，比如170℃～190℃之间，生物质废物根据含水率的不同在桨叶干燥机中停留15-30min，使得生物质废物含水率降至15-25％左右，生物质废物呈颗粒状。干燥引风机16将桨叶干燥机3中含大量水蒸气的气体抽出经过旋风除尘器15后进入尾气处理装置12，达标排放。(2)热解单元所述热解单元，分别连接所述预处理单元及余热阶梯利用单元，所述热解单元包括一热解炉，其对经干燥处理后的生物质废物进行热解燃烧，热解产生的尾气进入余热阶梯利用单元。热解单元主要完成热解气化及热解气燃烧两个过程。具体来说，颗粒状生物质废物通过提升机4提升至间壁加热式绝氧热解炉5的料斗仓中，生物质废物通过螺旋进料器进入热解管中进行绝氧热解反应，热解管斜向置于燃烧室中，产生的热解气回流至负压的燃烧室燃烧为热解反应供热，在热解炉升温或热解气热值不足时，天然气6为热解炉燃烧室供热。热解后的生物质废物以热解炭7的形式被人工收集后，根据原料的不同做后续的处置本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种生物质废物热解气化及其余热梯级利用的系统，其特征在于，所述系统包括：预处理单元、热解单元和余热阶梯利用单元，其中，所述预处理单元，分别连接所述热解单元及余热阶梯利用单元，所述预处理单元包括粉碎机及干燥机，用于将生物质废物分别进行粉碎和干燥处理，并将预处理完毕的生物质废物传送到热解单元；所述热解单元，分别连接所述预处理单元及余热阶梯利用单元，所述热解单元包括一热解炉，其对经干燥处理后的生物质废物进行热解燃烧，热解产生的尾气进入余热阶梯利用单元；所述余热阶梯利用单元，包括余热锅炉、节能器、导热油储箱、导热油电加热器，其中，热解炉产生的高温尾气中经过余热锅炉降温后进入节能器，对导热油加热，加热后的导热油进入导热油储箱，所述导热油储箱通过管道将导热油传递到干燥机进行换热，换热后的导热油温度下降，并经导热油电加热器重新回到节能器。

【技术特征摘要】
1.一种生物质废物热解气化及其余热梯级利用的系统，其特征在于，所述系统包括：预处理单元、热解单元和余热阶梯利用单元，其中，所述预处理单元，分别连接所述热解单元及余热阶梯利用单元，所述预处理单元包括粉碎机及干燥机，用于将生物质废物分别进行粉碎和干燥处理，并将预处理完毕的生物质废物传送到热解单元；所述热解单元，分别连接所述预处理单元及余热阶梯利用单元，所述热解单元包括一热解炉，其对经干燥处理后的生物质废物进行热解燃烧，热解产生的尾气进入余热阶梯利用单元；所述余热阶梯利用单元，包括余热锅炉、节能器、导热油储箱、导热油电加热器，其中，热解炉产生的高温尾气中经过余热锅炉降温后进入节能器，对导热油加热，加热后的导热油进入导热油储箱，所述导热油储箱通过管道将导热油传递到干燥机进行换热，换热后的导热油温度下降，并经导热油电加热器重新回到节能器。2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述导热油电加热器内设温度传感器，在导热油初始升温和节能器供热温度不足时自动开启。3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述粉碎机将生物质废物粉碎为小块状，进入传热介质为导热油的干燥机中，干燥温度设定为170～190℃，块状的生物质废物在干燥机内停留15～30min，使得生物质废物呈颗粒状且含水率在15～25％之间，并进一步将块状的生物质废物形成颗...

【专利技术属性】
技术研发人员：王伟，王一迪，沈威，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京,11