一种多段式反烧高温裂解气化系统

技术领域

本发明涉及高温裂解技术领域，具体涉及一种多段式反烧高温裂解气化系统。

背景技术

含挥发分碳氢化合物原料是地球上存在的最丰富的可再生资源，如烟煤、石油焦、沥青、农业废弃物、工业废弃物、生活垃圾等，将低能量密度的挥发分CmHn有机生物质转化为高能量密度的气、液、固产品，通过热解和气化技术实现挥发分CmHn有机生物质高值转化是一种非常具有前景的生产工艺。而热解和气化技术是热化学处理技术研究的核心和热点。现有情况是固体挥发分CmHn有机生物质通过外加热，物料与热量逆流接触热解生成气、液、固产品，然后进行气、液、固的单独分离应用。也有用自循环内加热采用固体挥发分CmHn有机生物质与热载气流逆向接触换热进行热解碳化活化一体运行，气固逆流形成的温度场不能满足高值燃气和高性能活性炭的生产要求，产品附加值较低、焦油、醋液产量大，处理困难、环境不友好。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种多段式反烧高温裂解气化系统，能够对热量进行回收利用，且能够净化燃气，对环境更加友好。

本发明提供的一种技术方案是：一种多段式反烧高温裂解气化系统，包括反烧炉、反烧加压机、热量回收装置，所述反烧炉内构造有竖直的反应腔，所述反烧炉的顶部设置有连通所述反应腔的进料组件，所述反烧炉的底部设置有与所述反应腔连通的排料组件，所述反烧炉上还设置有燃烧器，所述反烧炉的顶部还设置有低温燃气出口，所述反烧炉侧壁的上部设置有循环气出口，所述循环气出口和所述低温燃气出口之间设置有分隔筒；所述反烧加压机的入口与所述低温燃气出口相连，所述反烧加压机的出口与所述燃烧器相连；所述热量回收装置的入口与所述循环气出口相连，所述热量回收装置的出口还连接有尾气处理装置。

进一步，所述反烧炉具有四种，分别为第一反烧炉、第二反烧炉、第三反烧炉以及第四反烧炉，所述第一反烧炉为纯氧多层环形燃烧室供能固定床反烧裂解炉，所述第二反烧炉为纯氧环形燃烧器供能多层耙式反烧裂解炉，所述第三反烧炉为空气多层环形燃烧器供能固定床反烧裂解炉，所述第四反烧炉为空气环形燃烧室间接供能固定床反烧裂解炉。

进一步，所述热量回收装置包括由上至下分布的蒸汽过热器、蒸汽发生器和软水加热器。

进一步，所述尾气处理装置为活性炭净化器。

进一步，所述纯氧多层第一环形燃烧室供能固定床反烧裂解炉包括由上至下对接的上炉体、中炉体以及下炉体，在所述上、中、下炉体的外周均设置第一环形燃烧室，所述第一环形燃烧室上设置有多个第一燃烧器，第一燃烧器火焰沿燃烧室外壁旋流进入燃烧室，旋切角按工艺要求进行设置。炉体的外壁对应第一燃烧器设置有烟气通道，烟气通道旋流切线进入炉内，旋切角按工艺要求设置。

进一步，所述纯氧环形燃烧器供能多层耙式反烧裂解炉的内部构造有第一炉腔，所述第一炉腔内呈上下分布有多个分隔层，所述纯氧环形燃烧器供能多层耙式反烧裂解炉的炉体上对应每层所述分隔层均设置有多个第二燃烧器，所述分隔层内外缘间隔设置有落料孔，每个所述分隔层上还设置有拨料耙犁，所述拨料耙犁固定于一转轴上，所述纯氧环形燃烧器供能多层耙式反烧裂解炉的顶部设置有与所述转轴相连的第一电机。

进一步，所述空气多层环形燃烧器供能固定床反烧裂解炉的炉体上环形设置有多层第三燃烧器，所述第三燃烧器切线进入所述炉体。

进一步，所述空气环形燃烧室火管间接供能固定床反烧裂解炉包括呈上下分布的第一炉体和第二炉体，所述第一炉体和所述第二炉体的外部均设置有第二燃烧室，所述第一炉体和所述第二炉体内还设置有与两个所述第二燃烧室串联贯通的火管，所述第二燃烧室上设置有第四燃烧器，所述第四燃烧器沿第四反烧炉的炉体的切线分布，所述第一炉体的外部设置有与所述火管的上端连通的烟道。

本发明的有益效果为：高温烟气与物料逆流直接辐射、对流、传导高温裂解原料，产生低温裂解气。低温裂解气经反烧加压机加压循环为反烧炉提供燃气燃烧产生高温烟气，为原料温度梯度分层热解提供热能及CO2、H2O等还原剂；产生高纯度合成气和高强度碳基材料(或洁净灰渣)，消除了焦油和醋液。实现自供能、自清洁、低碳环保、现场友好、安全。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1为本发明实施例1的结构示意图；

图2为本发明实施例2中第一反烧炉的结构示意图；

图3为本发明实施例2中第一反烧炉的截面图；

图4为本发明实施例2的结构示意图；

图5为本发明实施例3中第二反烧炉的结构示意图；

图6为本发明实施例4中第三反烧炉的结构示意图；

图7为本发明实施例5中第四反烧炉的结构示意图；

图8为本发明实施例5的结构示意图。

附图标记：反烧炉10、进料组件1、排料组件2、分隔筒3、反烧加压机4、低温燃气出口5、循环气出口6、第四反烧炉100、第二燃烧室110、火管120、第四燃烧器130、烟道150、第一反烧炉200、第一环形燃烧室210、第一燃烧器230、第二反烧炉300、第二燃烧器310、分隔层320、拨料耙犁330、转轴331、第一电机332、第三反烧炉400、第三燃烧器410、热量回收装置500、蒸汽过热器510、蒸汽发生器520、软水加热器530、超重力除尘器600、活性炭净化器700。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。

需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。

实施例1

如图1所示，本实施例提供一种多段式反烧高温裂解气化系统，包括反烧炉10、反烧加压机4、热量回收装置500，反烧炉10内构造有竖直的反应腔，反烧炉10的顶部设置有连通反应腔的进料组件1，反烧炉10的底部设置有与反应腔连通的排料组件2，反烧炉10上还设置有燃烧器，反烧炉10的顶部还设置有低温燃气出口5，反烧炉10侧壁的上部设置有循环气出口6，循环气出口6和低温燃气出口5之间设置有分隔筒3；反烧加压机4的入口与低温燃气出口5相连，反烧加压机4的出口与燃烧器相连；热量回收装置500的入口与循环气出口6相连，热量回收装置500的出口还连接有尾气处理装置。

进一步，热量回收装置500包括由上至下分布的蒸汽过热器510、蒸汽发生器520和软水加热器530。

进一步，尾气处理装置包括超重力除尘器600和活性炭净化器700。

使用时，高温烟气与物料逆流直接辐射、对流、传导高温裂解原料，产生低温裂解气。低温裂解气经反烧加压机4加压循环为反烧炉10提供燃气燃烧产生高温烟气，为原料温度梯度分层热解提供热能及CO2、H2O等还原剂；产生高纯度合成气和高强度碳基材料，消除了焦油和醋液。

低温燃气反烧高温烟气裂解的益处：

①低温燃气出口5排出低温燃气，低温燃气通过反烧加压机4再次进入反烧炉10内燃烧形成高温烟气释放大量热量和还原剂CO2、H20，对入炉原料和热解后的高温炭进行裂解、气化、活化生产高比表面积活性炭(或高强度硬炭)和高质量的合成气，消除了焦油和醋液。

②循环气出口6排出高温合成气，高温合成气对软水加热器530、蒸汽发生器520、蒸汽过热器510依次换热，生产高温蒸汽对裂解炭进行气化反应，生成高质量合成气。对于纯氧助燃高温烟气裂解炭可以完全燃烧气化生产合成气、可以变换提氢做清洁燃气、合成甲烷做高热值燃气与天然气媲美、合成甲醇作车载、船用绿色燃料。

③加入碳酸钾、氢氧化钾等生产刚性硬炭，为钠离子电池提供负极碳材料。

④高温裂解炭也可直接形成高热能、高强度硬炭、钢炭、白炭作为无烟燃料，可以无烟燃烧做环保炭，安全、卫生、环保、健康。

⑤高温裂解的高强度洁净碳，在炉底通入空气和蒸汽进行完全燃烧气化，燃烧释放热能，形成CO2做还原剂，在中炉体还原成CO，提高燃气热值，供采暖做饭，无炭黑产生，环保卫生；在炉底通入纯氧和蒸汽进行完全燃烧气化可以生产高产量、高质量合成气。

⑥对于生活垃圾、医疗垃圾、工业垃圾低温裂解气循环燃烧供热形成高温合成气和洁净碳，高温1200℃完全分解含苯化合物不会二次低温生成二噁英，裂解炭燃烧后形成洁净灰渣。

⑦对于污泥、煤矸石高灰分原料可以生产燃气(合成气)和灰渣做建材利用

该工艺实现自供能、自清洁，无碳排放，能耗低，气体洁净，无需处理焦油、醋液，生产环境友好。

实施例2

如图2-4所示，反烧炉为第一反烧炉200，第一反烧炉200为纯氧多层环形燃烧室供能固定床反烧裂解炉，纯氧多层第一环形燃烧室210供能固定床反烧裂解炉包括由上至下对接的上炉体、中炉体以及下炉体，在上、中、下炉体的外周均设置第一环形燃烧室210，第一环形燃烧室210上设置有多个第一燃烧器230，第一燃烧器230火焰沿燃烧室外壁旋流进入燃烧室，旋切角按工艺要求进行设置。炉体的外壁对应第一燃烧器230设置有烟气通道，烟气通道旋流切线进入炉内，旋切角按工艺要求设置。

实施例3

如图5所示，反烧炉为第二反烧炉300，第二反烧炉300为纯氧环形燃烧器供能多层耙式反烧裂解炉，纯氧环形燃烧器供能多层耙式反烧裂解炉的内部构造有第一炉腔，第一炉腔内呈上下分布有多个分隔层320，纯氧环形燃烧器供能多层耙式反烧裂解炉的炉体上对应每层分隔层320均设置有多个第二燃烧器310，分隔层320内外缘间隔设置有落料孔，每个分隔层320上还设置有拨料耙犁330，拨料耙犁330固定于一转轴331上，纯氧环形燃烧器供能多层耙式反烧裂解炉的顶部设置有与转轴331相连的第一电机332。

实施例4

如图6所示，反烧炉为第三反烧炉400，第三反烧炉400为空气多层环形燃烧器供能固定床反烧裂解炉。进一步，空气多层环形燃烧器供能固定床反烧裂解炉的炉体上环形设置有多层第三燃烧器410，第三燃烧器410切线进入炉体。

实施例5

如图7-8所示，反烧炉为第四反烧炉100，第四反烧炉100为空气环形燃烧室间接供能固定床反烧裂解炉，空气环形燃烧室火管120间接供能固定床反烧裂解炉包括呈上下分布的第一炉体和第二炉体，第一炉体和第二炉体的外部均设置有第二燃烧室110，第一炉体和第二炉体内还设置有与两个第二燃烧室110连通的火管120，第二燃烧室110上设置有第四燃烧器130，第四燃烧器130沿第四反烧炉100的炉体的切线分布，第一炉体的外部设置有与火管120的上端串联贯通的烟道150。

在本申请的描述中，需要理解的是，本申请中的术语仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、系统和技术，以便不模糊对本说明书的理解。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。