[發(fā)明專利]固體廢棄物的熱解方法及專用熱解系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201611236914.3
• 申請日: 2016-12-28
• 公開（公告）號: CN108253423A
• 公開（公告）日: 2018-07-06
• 發(fā)明（設計）人: 趙鈞永
• 申請（專利權）人: 趙鈞永
• 主分類號: F23G5/027
• 分類號: F23G5/027;C10B53/00;C10B49/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明涉及固體廢棄物的熱解方法，尤其是適用于含有機質(zhì)的固體廢棄物的熱解方法，以及實施該方法的專用熱解系統(tǒng)。現(xiàn)有的固體廢棄物的熱解方法，其熱解速度、熱解效率較低，熱解液體產(chǎn)物產(chǎn)量較低，熱解設備尺寸大、造價高、最高工作溫度高，設備耐用性差。本發(fā)明提出了一種新的熱解方法，其采用硅碳化合物作為載熱體，具有加熱效率高、熱解效率高，可實現(xiàn)閃速熱解，熱解液體產(chǎn)物產(chǎn)量高等優(yōu)點。實施本發(fā)明方法的專用熱解系統(tǒng)，具有可小型化、最高工作溫度低、生產(chǎn)效率高、設備造價低、耐用等優(yōu)點。

技術領域

本發(fā)明涉及熱解技術領域，特別是一種高效率、高產(chǎn)出的固體廢棄物的高速熱解方法，以及實現(xiàn)這種方法的專用熱解系統(tǒng)。

背景技術

熱解，又稱為熱裂解，是在不含氧、絕氧或者缺氧的氣氛條件下，加熱含有有機質(zhì)的原料、使其中的有機質(zhì)大分子分解為較小分子的過程。這些較小分子的成分通常為可燃的氣體或液體，以及碳單質(zhì)，可用作燃料或化工原料。當熱解的溫度較高時，還稱之為“高溫裂解”。

與人類活動有關的固體廢棄物往往含有較多的成分復雜但特定的有機質(zhì)成分，因而可采用熱解的方法處置。近年來固體廢棄物的熱解處置作為具有潛在應用前景的處置技術獲得了重視。國內(nèi)外均已公開了眾多的相關熱解技術，和建立了試驗或者工業(yè)化的應用裝置。例如，中國專利CN99811493、CN200610014998、CN200680015682 、CN200910266270 、CN201310421699、CN201410169770，美國專利US4448589、US5678496、US7878131、US8420875等所公開的處理技術及其應用領域。這些公開的技術及其應用范圍也部分地展示了本發(fā)明的技術領域或者其應用領域。

固體廢棄物的熱解過程是吸熱過程，其升溫和熱解需要大量的熱，并且大量的熱需要在盡可能短的時間內(nèi)傳遞給待熱解原料。如何將必要的熱量在期望的時間內(nèi)傳遞給待熱解原料，是高效熱解技術面臨的一項重大挑戰(zhàn)。固體廢棄物、尤其是混合的固體廢棄物，是含多種高度非均相有機材料的復雜混合物或組合物，其由于成分復雜、成分變動性高，幾何形態(tài)高度不均勻，其不同成分的熱解容易程度相差甚大，其熱解的傳熱過程控制難度較大。

通常，使用傳熱介質(zhì)，或稱載熱體，向待熱解原料傳熱是較為普遍選用的熱解傳熱技術路線，其中氣體、固體傳熱介質(zhì)使用較多。采用氣體作為傳熱介質(zhì)的，由于氣體體積熱容量低，需要體積數(shù)百上千倍于待熱解原料的大量高溫氣體提供熱量，而高溫氣體往往在接觸固廢顆粒表面后，迅速使待熱解原料表面炭化，產(chǎn)生低價值的熱解產(chǎn)物（碳），而且碳在顆粒表面形成隔熱層，使得熱解無法深入到固廢顆粒內(nèi)部，造成熱解速度下降、效率降低、產(chǎn)物價值低。使用很高溫度的氣體載熱體作為熱解的傳熱介質(zhì)，還帶來了控制難度的增大和設備投資的增加，以及運行中設備腐蝕大幅度提高。采用普通的固體熱介質(zhì)，例如砂或石英砂、氧化鋁砂、氧化鎂砂、熱解灰渣、普通陶瓷球，仍然存在著熱容量低、換熱傳熱慢、效率低等因素，實踐中難以實現(xiàn)“閃速熱解”，限制了熱解速度的提高、效率的增加和產(chǎn)出物的價值提高；并且，石英砂、氧化鋁砂、灰渣、陶瓷球等的再加熱耗時較長，加熱或者換熱效率較低等問題，嚴重制約了熱解反應的可持續(xù)性和熱解的整體熱效率。

例如，美國專利3,853,498提出的一種通過吸熱熱解將城市廢物轉(zhuǎn)化為燃料氣體的系統(tǒng)，該系統(tǒng)使用兩個含砂流化床，以及在兩個床之間傳送砂的裝置：在一個床中，砂通過放熱燃燒反應被加熱，在另一個流化床中，加熱的砂用于吸熱熱解反應。這種系統(tǒng)迄今為止未見有成功的商業(yè)用途。從全球范圍來說，目前，固體廢棄物包括市政廢棄物的熱解方式處置，仍然難以推廣應用，無法替代固廢的焚燒處置，盡管后者帶來巨大的環(huán)境安全風險。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的之一是提供一種高效率、高價值產(chǎn)出的固體廢棄物的高速熱解方法，或高速熱解處置方法，以及實現(xiàn)這種方法的固體廢棄物熱解系統(tǒng)。