本发明专利技术涉及一种热解气化焦油转化利用装置及方法。所述装置包括反应腔体（1）、气流混合器（2）、换热单元（15）和出渣单元（16）；反应腔体为截面渐扩式并内设孔板（11），孔板沿着反应腔体管壁向下延伸；反应腔体的一侧上端设置布朗气通道（12）和布朗气喷嘴（13）；气流混合器设置在布朗气通道下方，气流混合器包括待处理气体入口、氧化剂入口和混合气体出口；所述孔板后端设置折流板（14），折流板随着孔板向下延伸；所述折流板和反应腔体的另一侧侧壁之间设置换热单元（15）；反应腔体的另一侧下端连接出渣单元（16）。本发明专利技术能克服热解气化气中焦油不易脱除净化的问题，并能降低热解气化气的焦油含量并提高能量利用率。量并提高能量利用率。量并提高能量利用率。
【技术实现步骤摘要】
热解气化焦油转化利用装置及方法
[0001]本专利技术涉及工业气体净化装置，特别涉及一种热解气化焦油转化利用装置及方法。
技术介绍
[0002]热解气化（Pyrogasification）技术是继填埋、堆肥和焚烧之后的新一代固体废弃物处置技术。热解（Pyrolysis）是指在缺氧或无氧条件下，利用热能破坏含碳高分子化合物元素间的化学键，使各种含碳化合物分解或者进行化学重组的过程，热解过程中有机物会析出大量气态可燃气体成分，诸如一氧化碳（CO）、甲烷（CH4）、氢气（H2）等小分子或者分子量稍大的C
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等。气化（Gasification）是指在还原性气氛下，固体或液体燃料通过与气化剂发生化学反应从而转化为气体燃料的化学过程。气化过程中游离氧或结合态氧与燃料中的炭、碳进行一系列热化学反应，生成可燃气体，主要成分包括CO、H2、CH4等气态小分子物质。由于热解和气化有很多相似之处，两者常混淆在一起使用，但实际上两者最本质不同在于：气化需要供氧，物料发生部分燃烧，是一个“自热维持”的热分解过程；而热解不需要氧，物料不发生燃烧，但需外界供给分解过程中所需热量。目前对“热解”和“气化”的概念一般不作严格区分，因而可把两者综合起来作如下定义：热解气化是指在无氧或缺氧条件下，使物料中的有机成分在高温下分解、氧化，最终转化为可燃气、液态油、固体炭的热化学过程。
[0003]通过热解气化过程，可把固体废弃物中蕴藏的能量以可燃气、液态油、固体炭等形式贮留起来，从而把固体废物转化成可贮藏、便于运输的有价值燃料。可供热解气化的原料有很多，如城市生活垃圾、污泥、工业固体废弃物（如塑料、废旧轮胎）以及农业加工过程中的剩余物（如作物秸秆、畜禽粪便）等。然而实际应用中热解气化面临的关键问题是处理过程中残存的焦油容易导致管路堵塞，影响下游设备的正常运行，而且焦油和飞灰（包括碳粒、粉尘）中含有相当一部分能量物质，由此能量转化效率损失可达10%以上，降低了固体原料（燃料）碳的转化利用率，并且焦油问题如果处理不当，会带来严重的二次污染问题。
[0004]焦油是热解气化过程中产生的一种大分子多核芳香类化合物，固体废弃物受热达到分解温度时，有机物分子中部分化学键发生断裂，产生小的分子为非凝性气体（永久气体），而大一些的可凝性气态分子为初次焦油（或称一次焦油）。初次焦油一般都是原始原料结构中的一些片段，在热解气化温度条件下，初次焦油并不稳定，会进一步发生聚合或裂解反应成为二次焦油。随着温度进一步升高，部分焦油还会向三次焦油转化。焦油的成分相当复杂，其中含有的有机物质估计有1000种以上。据研究，基于分子量和沸程可将焦油分为5 类：（1）重焦油；（2）杂环芳烃类焦油，含有N和O等杂原子，通常为吡啶、酚、甲酚、喹啉和异喹啉等；（3）轻芳香烃（单环）类焦油，一般为甲苯、乙苯、二甲苯和苯乙烯等；（4）轻多环芳烃（2～3环）类焦油，通常为茚、萘、甲基萘、联苯、苊烯、芴、菲和蒽等；（5）重多环芳烃(（4～7环）类焦油。其中，第1、2、5类属于重焦油范畴，危害很大，但易去除；第4类属于中度焦油，不能通过冷却法去除（室温下不凝结），这类物质是焦油净化的重点和难点；第3类属于轻焦油，危害小，但一般方法无法去除，需深度处理。焦油的危害包括：温度低于200℃时逐渐凝结成
粘稠状液体，与水、飞灰颗粒等杂质结合形成难以清理的混合物，附着在设备及管道内壁，堵塞管道并损害设备；焦油中酸性成分易对用气设备及输气管道造成腐蚀；焦油成分中含量较高的酚、醛、多环芳香烃具有毒性，易对接触人员造成危害。
[0005]通常，热解气化产物脱除焦油的方法可大致分为两类：物理方法和化学方法。物理方法主要包括湿法去除和干法去除。湿法去除是最常见方法之一，又称水洗法，即以水来清洗含有焦油的工业气体，从而将生成的热解气化焦油溶解到水内。湿法去除虽方法简单且成本低，但只能在低温环境下进行，而且处理后气体中携带有雾滴，还需外接干燥装置以去除水分，且吸收了焦油的废水溶液也需进一步净化处理。干法去除，又称过滤法，是针对湿法去除得到的废水溶液难以处理而提出的，其原理是通过吸附或过滤装置对工业气体进行处理，从而去除其中的焦油。干法去除的缺点是净化效率低，在实际工业生产中较少单独应用，通常与其它净化装置联用。这两种物理方法后续都需要采用其它方法作进一步处理，否则其形成的废液仍将造成环境污染，故实际上并不能从根本上解决问题。化学方法主要包括高温裂解和催化裂解。高温裂解是在高于1000℃高温下进行，将一次裂解生成的大分子焦油蒸汽进一步二次裂解为不凝气体，从而与一次裂解生成的合成气相混合。高温裂解能够有效去除大部分热解气化焦油并提高合成气的质量与产量，气化效率较高，但高温环境条件不仅要求气化设备的制造材料具有耐高温特性，而且设备本身也需具有良好的保温措施，需要使用的材料和设备成本较高，然而固体废弃物一般为低品位能源，故该方法经济性实际上并不高。催化裂解是在反应炉床内设置催化环节，利用能够促进焦油裂解的催化剂，降低其反应活化能，从而加快反应速率，使得焦油在相对较低的温度环境下即可去除。催化裂解能在一定程度上节约设备成本，提高经济性，但是固体废弃物中大多含有对固体催化剂的有毒有害物质，因而常规的固体催化剂难以应用。
[0006]综上所述，在热解气化技术的应用场合中，焦油在相当程度上影响了设备及系统运行的稳定性，因此亟需一种能够有效脱除热解气化产物中焦油的装置和方法。
技术实现思路
[0007]本专利技术的目的在于提供一种热解气化焦油转化利用装置及方法，基于截面渐扩式反应腔体，利用布朗气燃烧过程中提供的高温环境和水蒸汽及活性物质，能克服热解气化产物中焦油不易脱除净化的问题，有效降低热解气化产物中的焦油含量，并提高固体废弃物处理的能量转化效率。
[0008]本专利技术是这样实现的：一种热解气化焦油转化利用装置，包括反应腔体、气流混合器、换热单元和出渣单元；所述反应腔体为截面渐扩式，反应腔体内设置孔板，孔板沿着反应腔体管壁向下延伸，孔板的前端靠近反应腔体的一侧设置，孔板的后端靠近反应腔体的另一侧设置；所述反应腔体的一侧上端设置布朗气通道，布朗气通道的入口外接布朗气发生器，布朗气通道的出口连接布朗气喷嘴，布朗气喷嘴对准孔板前端，布朗气喷嘴处设置电子打火器；所述气流混合器设置在布朗气通道下方，气流混合器包括待处理气体入口、氧化剂入口和混合气体出口，待处理气体入口外接热解气化炉的气体出口，氧化剂入口用于通入氧化剂，混合气体出口经反应腔体的一侧上端连通至反应腔体内；
所述孔板的后端设置折流板，折流板随着孔板向下延伸并靠近反应腔体的另一侧下端；所述折流板和反应腔体的另一侧侧壁之间设置换热单元，换热单元的入口靠近折流板的下端设置，换热单元的出口设置在反应腔体的另一侧上端侧壁上；所述反应腔体的另一侧下端连接出渣单元，出渣单元设置出渣口。
[0009]所述氧化剂入口设置比例调节阀。
[0010]所述氧化剂为空气或纯氧。
[0011]所述换热单元为省煤器。
[001本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种热解气化焦油转化利用装置，其特征在于：包括反应腔体（1）、气流混合器（2）、换热单元（15）和出渣单元（16）；所述反应腔体（1）为截面渐扩式，反应腔体（1）内设置孔板（11），孔板（11）沿着反应腔体（1）管壁向下延伸，孔板（11）的前端靠近反应腔体（1）的一侧设置，孔板（11）的后端靠近反应腔体（1）的另一侧设置；所述反应腔体（1）的一侧上端设置布朗气通道（12），布朗气通道（12）的入口外接布朗气发生器，布朗气通道（12）的出口连接布朗气喷嘴（13），布朗气喷嘴（13）对准孔板（11）前端，布朗气喷嘴（13）处设置电子打火器；所述气流混合器（2）设置在布朗气通道（12）下方，气流混合器（2）包括待处理气体入口、氧化剂入口和混合气体出口，待处理气体入口外接热解气化炉的气体出口，氧化剂入口用于通入氧化剂，混合气体出口经反应腔体的一侧上端连通至反应腔体（1）内；所述孔板（11）的后端设置折流板（14），折流板（14）随着孔板（11）向下延伸并靠近反应腔体（1）的另一侧下端；所述折流板（14）和反应腔体（1）的另一侧侧壁之间设置换热单元（15），换热单元（15）的入口靠近折流板（14）的下端设置，换热单元（15）的出口设置在反应腔体（1）的另一侧上端侧壁上；所述反应腔体（1）的另一侧下端连接出渣单元（16），出渣单元（16）设置出渣口。2.根据权利要求1所述的热解气化焦油转化利用装置，其特征在于：所述氧化剂入口设置比例调节阀（21）。3.根据权利要求1所述的热解气化焦油转化利用装置，其特征在于：所述氧化剂为空气或纯氧。4...
【专利技术属性】
技术研发人员：王小泉，席玉明，刘传江，斯信忠，莫龙庭，徐良，
申请(专利权)人：上海市机电设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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