热解气化燃烧协同电滤耦合电催化尾气净化热解装置

1.本发明涉及一种热解气化燃烧协同电滤耦合电催化尾气净化热解装置，属于有机固废处理领域。

背景技术：

2.热解通常是在无氧或者缺氧的条件下进行的，将垃圾的干燥、高温分解、气化、燃耗分别置于不同的单一反应容器中进行操作。这种热解处理相比于一般常规的层燃式垃圾焚烧技术，热解处理技术所产生的烟气量较小，并且需要的净化装置规模也小于传统的垃圾处理装置。热解处理技术可以在450～600℃下通过热解气化反应和含碳残渣在1300℃以上的熔融燃烧两个过程，也因此，热解处理技术也被称之为二十一世纪最新型的垃圾处理技术。垃圾热解技术可以处理包括生活垃圾在内的多种类型固体废物，并且热解系统可以通过模块化实现，安装简单易于平移，作为新型的垃圾处理技术是具有高效性的，同时适用于农村等偏远地区，对于当地环境较为友好不会产生多余的代谢污染。垃圾热解过程是通过利用高温、缺氧的条件，垃圾中的有机物由于其含碳的原因产生热化学分解，并且生成气体和液体颜料。垃圾热解是将垃圾中的有机成分在还原剂的反应下生成为可燃气体和焦油、灰渣，最终焦油和灰渣作为热解处理的衍生物排出。随着有机固废种类的逐渐增多和环保要求越来越严格，热解设备的要求也越来越高，一方面要达到热解温度的要求，降低热解成本的同时尾气实现无害化处理。
3.为提高有机废物的热解效率，武汉天颖环境工程股份有限公司发明一种生物质旋转推进热解装置，专利号为：cn201710169319.0，包括热解装置，热解装置与旋转装置相连接，热解装置包括进料管（1）、出料管（8）和若干个热解管（4），进料管（1）的出口分别与若干个热解管（4）的进口相连接固定，若干个热解管（4）的出口分别与出料管（8）进口相连接固定，进料管（1）中设置有进料螺旋叶片（2），出料管（8）中设置有出料螺旋叶片（9），热解管（4）中设置有热解螺旋叶片（5），此处的若干个为一个或一个以上，提高的有机物的热解效率。大连理工大学公开了一种废轮胎整胎快速热解装置及方法，专利号为cn201910544896.2，将废轮胎于胎侧位置对称开孔，开孔后的废轮胎送入回折式上料装置，途经水封段隔绝空气后送入整胎式快速热解装置中下部，来自熔融盐加热回流装置的高温熔融盐为废轮胎催化快速热解提供能量，热解过程中产生热解挥发产物及炭黑，炭黑由伸缩式密封刮板送入炭黑回收装置收集，热解挥发产物送入热解挥发产物回收装置收集，同时热解过程中析出的钢丝由拉丝装置拉提出整胎式快速热解装置，热解过程中熔融盐温度不断降低，由熔融盐泵抽回至熔融盐加热回流装置进行蓄热，蓄好热量的熔融盐再次返回至整胎式快速热解装置，但是该方法只适用于轮胎的热解，并不适用于其他的有机废物。现有的技术和设备往往主要关注热解效率，热解气体的处理和后续的尾气净化经常被忽略。

技术实现要素：

4.热解技术由于其具有高附加值资源化处理的前景，成为有机固废处理的主流技
术，但是现有的热解技术仍然存在热解效率低、成本高、无法大规模的消纳、容易造成有机气体污染等问题，为解决这些问题，本发明提出了一种热解气化燃烧协同电滤耦合电催化尾气净化热解装置，该装置采用热解和气化燃烧相结合，利用气化燃烧产生的热量为热解提供能量，热解产生的可燃性气体和焦油等物质为燃烧提供燃料，形成一个闭合循环的热解气化燃烧设备。
5.本发明装置包括壳体，多孔圆筒状负电极设置在壳体内中心处，将壳体内腔体分隔为气化燃烧室和位于气化燃烧室外的热解室，负电极外壁上设置有螺旋片，旋转盘通过轴承活动设置在壳体顶部，负电极顶部固定在轴承内环上并由旋转盘带动旋转，旋转盘固定在电机的输出轴上，旋转盘上开有尾气排放口并与气化燃烧室连通，负电极内上部设置有催化剂层，针状正电极一端固定在催化基层中，另一端设置在气化燃烧室内中心处；壳体底部设置有炉箅子，灰斗固定在壳体下端，壳体上部一侧开有进料口，燃气进气管一端设置在壳体外，另一个端设置在气化燃烧室内底部且其上装有燃气布气口；空气进气管一端设置在壳体外，另一端设置在气化燃烧室内底部且其上装有空气布气口，燃气布气口一侧设置有打火器，正电极和负电极分别与电源连接。
6.所述壳体外设置有保温层，保温层材质为岩棉板、挤塑聚苯板、膨胀聚苯、玻璃棉、聚氨酯发泡材料、珍珠岩中的一种；进料口内设置有单向板。
7.所述燃气用于启动时提供热量，燃气为天然气、液化石油气、沼气中的一种。
8.所述负电极材质为镍基合金、石墨中的一种，其上孔的孔径为1~10mm，正电极材料石墨、cr-mo钢系、pt-ag合金、ni－cr－co合金、ni3al合金中的一种。
9.所述热解物质主要有生活垃圾、农业秸秆、枯枝落叶、医疗垃圾、污泥等有机固废，含水率低于15%。
10.所述电场电压为110v~360v。
11.所述催化剂层中的催化剂为常规用于燃烧烟气净化的催化剂，例如蜂窝式状或者颗粒状的钒-钨-钛催化剂、铂-钛-钒催化剂、铂-铜催化剂、铁-钕催化剂以及络合铁催化剂。
12.有机固废从进料口进入，首先对热解反应进行启动，燃气从燃气进气管进入气化燃烧室，同时空气从空气进气管通入，打火器点燃燃气，气化燃烧室燃烧的热量为外部的热解室热解提供热量，有机固废的热解时间和速度可以通过螺旋片旋转速度控制，螺旋片也是有机固废进料的推进装置，待气化燃烧室产生的热量能够提供有机固废热解所需的热量时，关闭燃气的通入。有机物热解气通过多孔圆筒状耐高温负电极上的孔进入气化燃烧室进行燃烧，为燃烧提供燃气，热解产生的焦油的液态燃料会在温度的作用下通过多孔圆筒状耐高温负电极极漏至气化燃烧室中进行燃烧，燃烧进一步为热解室提供所需的热量。热解和气化燃烧产生的灰渣下漏至灰斗，热解产生的热解气和焦油等物质进入气化燃烧室进行燃烧为热解提供热量，气化燃烧室内设有电场，催化燃烧的同时，产生大量的自由基、等离子体等对气体净化具有显著的效果，同时气化燃烧产生的灰尘在电场作用下在负极上富集去除；燃烧后的烟气通过催化剂层，将电场未处理完全的烟气进一步催化净化，催化剂均为负载高活性稀贵金属的蜂窝状或颗粒状的耐高温材料，燃烧烟气如so2、nox、voc气体等通过催化剂层时，首先会被快速吸附，在高活性稀贵金属的作用下催化转化为so3、n2等可资源化利用或者无害成分，实现尾气的高效催化净化处理。
13.该装备利用热解气燃烧向热解提供热量，不需要持续的提供燃气，大大降低热解处理成本，同时采用电滤耦合电催化尾气净化，实现了尾气的除尘和气体净化处理，降低环保风险，采用旋转盘将气化燃烧室带动旋转，精准控制了进料和热解速度，使其热量分布更加均匀，减少有害物质的产生。
附图说明
14.图1为本发明装置结构示意图；图中：1-旋转盘；2-进料口；3-单向板；4-保温层；5-燃气布气口；6-燃气进气管；7-灰斗；8-炉箅子；9-空气进气管；10-空气布气口；11-负电极；12-螺旋片；13-正电极；14-催化剂层；15-尾气排放口。
具体实施方式
15.下面通过实施例对本发明作进一步详细说明，但本发明保护范围不局限于所述内容。
16.实施例1：本实施例装置包括壳体，壳体外设置有保温层4，多孔圆筒状负电极11设置在壳体内中心处，将壳体内腔体分隔为气化燃烧室和位于气化燃烧室外的热解室，负电极11外壁上设置有螺旋片12，旋转盘1通过轴承活动设置在壳体顶部（轴承外环固定在壳体顶部开口处，旋转盘固定在轴承内环上，轴承内外环之间封闭），负电极11顶部固定在轴承内环下方并由旋转盘带动旋转，旋转盘1固定在电机的输出轴上，旋转盘1上开有尾气排放口15并与气化燃烧室连通，负电极11内上部设置有催化剂层14，针状正电极13一端固定在催化基层中，另一端设置在气化燃烧室内中心处；壳体底部设置有炉箅子8，灰斗7固定在壳体下端，壳体上部一侧开有进料口2，进料口内设置有单向板3，燃气进气管6一端设置在壳体外，另一个端设置在气化燃烧室内底部且其上装有燃气布气口5；空气进气管9一端设置在壳体外，另一端设置在气化燃烧室内底部且其上装有空气布气口10，燃气布气口5一侧设置有打火器，其中保温层材质为岩棉板，燃气为天然气，多孔圆筒状负电极材质为镍基合金，其孔径为1mm，针状正电极材料为石墨，处理含水率8%的医疗垃圾，电场电压为110v，催化剂层的催化剂为络合铁催化剂。
17.医疗垃圾从进料口2进入，首先对热解反应进行启动，将燃气从燃气进气管6通入气化燃烧室，同时空气从空气进气口9通入，打火器点燃燃气，气化燃烧室燃烧的热量为其外部的热解室热解提供热量，医疗垃圾的热解时间和速度可以通过螺旋片的旋转速度控制，螺旋片12也是医疗垃圾的推进装置，待气化燃烧室产生的热量能够提供医疗垃圾热解所需的热量时，关闭燃气的通入，医疗垃圾热解气通过多孔圆筒状负电极11进入气化燃烧室进行燃烧，为燃烧提供燃气，为热解室提供所需的热量，热解产生的焦油等液态燃料会在温度的作用下通过多孔圆筒状负电极11渗漏至气化燃烧室进行燃烧，进一步为为热解室提供所需的热量。热解和气化燃烧产生的灰渣下漏至灰斗7，热解产生的热解气和焦油等物质进入气化燃烧室进行燃烧为热解提供热量，气化燃烧室设由电场，催化燃烧的同时，产生大量的自由基、等离子体等对气体净化具有显著的效果，同时气化燃烧产生的灰尘在电场作用下在负极上富集去除；燃烧后烟气通过催化剂层14净化后外排；结果：热解1吨医疗垃圾产生的灰渣为20kg，尾气排放nox浓度为20mg/m3，so2浓度
为11mg/m3，颗粒物浓度为10mg/m3。
18.实施例2：本实施例装置结构同实施例1，不同在于保温层材质为膨胀聚苯，燃气为液化石油气，多孔圆筒状负电极材质为石墨，其孔径为10mm；针状正电极极料为pt-ag合金；电场电压为360v，催化剂层的催化剂为铁-钕催化剂。
19.上述装置用于处理含水率10%的生活垃圾，方法同实施例1，结果：热解1吨生活垃圾产生的灰渣为40kg，尾气排放nox浓度为10mg/m3，so2浓度为8mg/m3，颗粒物浓度为15mg/m3。
20.实施例3：本实施例装置结构同实施例1，不同在于：保温层材质为聚氨酯发泡材料，燃气为沼气，多孔圆筒状负电极材质为镍基合金，其孔径为5mm，针状正电极材料为ni-cr-co合金，电场电压为220v，催化剂层的催化剂为铂-铜催化剂。
21.利用上述装置处理含水率5%的秸秆，方法同实施例1，结果：热解1吨农业农村秸秆产生的灰渣为15kg，尾气排放nox浓度为5mg/m3，so2浓度为6mg/m3，颗粒物浓度为8mg/m3。

技术特征：

1.一种热解气化燃烧协同电滤耦合电催化尾气净化热解装置，其特征在于：包括壳体，多孔圆筒状负电极（11）设置在壳体内中心处，将壳体内腔体分隔为气化燃烧室和位于气化燃烧室外的热解室，负电极（11）外壁上设置有螺旋片（12），旋转盘（1）通过轴承活动设置在壳体顶部，负电极（11）顶部固定在轴承内环上并由旋转盘带动旋转，旋转盘（1）固定在电机的输出轴上，旋转盘（1）上开有尾气排放口（15）并与气化燃烧室连通，负电极（11）内上部设置有催化剂层（14），针状正电极（13）一端固定在催化基层中，另一端设置在气化燃烧室内中心处；壳体底部设置有炉箅子，灰斗（7）固定在壳体下端，壳体上部一侧开有进料口（2），燃气进气管（6）一端设置在壳体外，另一个端设置在气化燃烧室内底部且其上装有燃气布气口（5）；空气进气管（9）一端设置在壳体外，另一端设置在气化燃烧室内底部且其上装有空气布气口（10），燃气布气口（5）一侧设置有打火器。2.根据权利要求1所述的热解气化燃烧协同电滤耦合电催化尾气净化热解装置，其特征在于：壳体外设置有保温层（4），进料口内设置有单向板（3）。3.根据权利要求1所述的热解气化燃烧协同电滤耦合电催化尾气净化热解装置，其特征在于：燃气为天然气、液化石油气、沼气中的一种。4.根据权利要求1所述的热解气化燃烧协同电滤耦合电催化尾气净化热解装置，其特征在于：负电极材质为镍基合金、石墨中的一种，其上孔的孔径为1~10mm。5.根据权利要求1所述的热解气化燃烧协同电滤耦合电催化尾气净化热解装置，其特征在于：正电极材料石墨、cr-mo钢系、pt-ag合金、ni－cr－co合金、ni3al合金中的一种。6.根据权利要求1所述的热解气化燃烧协同电滤耦合电催化尾气净化热解装置，其特征在于：催化剂为蜂窝式状或颗粒状的钒-钨-钛催化剂、铂-钛-钒催化剂、铂-铜催化剂、铁-钕催化剂、络合铁催化剂中的一种。

技术总结

本发明公开了一种热解气化燃烧协同电滤耦合电催化尾气净化热解装置，其包括壳体，多孔圆筒状负电极设置在壳体内中心处，将壳体内腔体分隔为气化燃烧室和位于气化燃烧室外的热解室，负电极外壁上设置有螺旋片，旋转盘通过轴承活动设置在壳体顶部，负电极顶部固定在轴承内环上并由旋转盘带动旋转，旋转盘固定在电机的输出轴上，旋转盘上开有尾气排放口并与气化燃烧室连通，负电极内上部设置有催化剂层，针状正电极一端固定在催化基层中；该装置利用热解气燃烧向热解提供热量，不需要持续的提供燃料气，大大降低热解处理成本，同时采用电滤耦合电催化尾气净化，实现了尾气的除尘和气体净化处理，降低环保风险。降低环保风险。降低环保风险。