[实用新型]一种热解及气化两用的速冷式固定床实验装置

说明书

技术领域

本实用新型属于可燃固体废弃物热态处理技术领域，具体涉及热解与气化实验运行控制、产物收集的装置。

背景技术

随着经济社会的快速发展和城市化道路进程的不断推进，城市固体废弃物产量与日俱增。大量的建筑垃圾、生活垃圾、医疗垃圾、电子垃圾、农林业废弃物等由于处置方法不当和处理能力不足，对人们正常生活产生不利的影响。有研究表明我国固体废弃物中可燃物和不可燃物的平均值分别为81.64％和18.36％，且可燃固体废弃物中含量最大的组分依次为餐厨废弃物、塑料、纸张等。可燃固体废弃物热解和气化处理方法同属于热化学方法，该方法克服了传统固体废弃物处理方法占地多、对大气及地下水造成污染等弊端，将可燃固体废弃物资源化利用的同时实现了减量化和无害化的固体废弃物处理“三化”目标。

热解法是指在无氧或缺氧的条件下加热，利用物料中热不稳定的有机物，使其分解，得到热解碳、热解液和非凝性气体的处理工艺，其产物中气体含量较少。热解法的流程归纳如下：原料粉碎和干燥阶段、预加热和干燥阶段、预热解阶段、固体分解阶段、残炭分解阶段、产物分离收集阶段。气化法是指可燃固体废弃物为原料，以氧气、水蒸气、空气等为气化剂，在高温不完全燃烧的条件下，使得相对分子质量较高的碳氢化合物链裂解并与气化剂发生复杂的氧化反应与还原反应(气化反应)而生成相对分子质量较小的一氧化碳、氢气、甲烷等可燃气体的过程。气化法的流程如下：原料干燥和粉碎阶段、预加热和干燥阶段、热解阶段、氧化还原反应(气化反应)阶段、产物分离收集阶段。对比热解法和气化法的处理工艺流程可知，热解过程是气化反应可持续进行的基础条件。

基于可燃固体废弃物热解及气化工艺流程相似的特点，可尝试提出采用同一套装置，通过调整反应条件，分别完成热解和气化两种实验研究内容的实验装置和方法。热解及气化技术中，固定床的热解气化技术研究较早。而且，固定床具有给料适应性好，气化效率高，处理量适中等特点。给热解和气化两用实验装置的开发提供了理论支持与现实依据。但是，目前采用的固定床实验炉普遍存在着实验周期长、有效容积小以及实验功能单一的缺陷。现有的热解或气化反应炉一般设置有庞大的固定保温措施，而且仅依赖于炉体内部向外导热的方式冷却，冷却时间长，实验周期较长。为实现炉体的快速冷却，南京某公司研制的不锈钢内胆气氛炉在炉体周围设置了风冷和水冷的冷却系统，此类措施在实现快速冷却的同时，增加了系统的复杂程度，增加系统初投资。同时，固定床实验炉多数采用了通过载物容器(瓷方舟)将原料送入热解环境的进料方式。由于载物容器和加热炉体的结构限制，要求送入原料的粒径不能过大，并使得单次实验的有效体积十分有限。并且，现有的固定床实验炉通常仅能进行热解实验或气化实验中的一种实验，少数实验台可以实现热解和无气化剂的气化实验，但是一般并不支持加入气化剂的气化实验。而对于适用于加入指定气化剂的固定床实验炉，由于其设有复杂的进料系统、鼓风机、引风机等装置，使其系统复杂而且反应炉体温度分布不均匀，导致其并不适合用于可燃固体废弃物的热解实验。

实用新型内容

为了解决现有技术中存在的问题，本实用新型提供一种热解及气化两用的速冷式固定床实验装置，克服现有技术中实验炉体功能单一，实验装置使用频度低，投资高的问题。

本实用新型所采用的技术方案是：

一种热解及气化两用的速冷式固定床实验装置，包括热解气化反应炉，设置于热解气化反应炉周围的活动式加热保温炉，热解气化反应炉依次与热解气冷凝器和高压电捕焦油器相连通；所述活动式加热保温炉分为对称的两部分，通过底部滑轮在设有轨道的实验台进行相向和反向的移动；所述热解气化反应炉内部设置有气体分布器。

所述热解气化反应炉包括炉体和炉盖，所述炉盖和炉体采用螺柱连接，连接处采用高温密封圈进行密封，气体接入管直接连接到气体分布器的下层空间，炉体内还设置有紧急泄压管路，并按照高低顺序设置三组热电偶探测管。

所述活动式加热保温炉炉体由加热层和保温层构成，加热层安装有数量可调的加热电阻丝，加热层内壁表面均匀设置有利于热对流的孔洞，活动式加热保温炉两部分相互接触时能够良好密闭，且两部分加热层的加热速率和加热温度由同一套温度监测与控制系统控制。

所述热解气冷凝器、高压电捕焦油器均设置有热解液回收杯。

所述热解气化反应炉与热解气冷凝器、高压电捕焦油器出入口连通的管线均设有保温措施。

所述气体分布器材质根据实验温度选择耐高温多孔介质。