1.本发明属于有机固废热解处理领域，具体涉及一种反向渐进式有机固废热解装置与方法。
背景技术：
2.生活垃圾、废塑料、废弃口罩等有机固废来源广泛、数量众多，兼具污染和资源属性，处理不当不仅会造成资源的浪费，而且会带来严重的环境污染。目前，有机固废的主要处理方式包括卫生填埋、高温焚烧等。然而，卫生填埋不仅占地面积大，存在污染物渗漏危害土壤和水体等问题，而且降解速度慢，是一种不可持续的处理方式。高温焚烧能够实现有机固废的快速处置，就有较好的减量化效果，但在焚烧过程中容易产生大量的no
x
、so
x
、二噁英和飞灰等污染物，处理难度大，环保成本高。
3.热解是在绝氧或缺氧条件下将有机物受热分解形成液体、气体和固体产物的技术。其中液体产物可以用作燃料或者提纯化学品，气体产物可以用作合成气或燃烧供热，而固体产物则可用于制备活性炭等功能碳材料，有助于有机固废的减量化、无害化和资源化利用。目前，国内外已经开发了固定床、流化床和旋转锥等多种热解反应装置，主要用于农林废弃物的热解处置，而难以适用于废弃口罩、废塑料等热敏性物质。这些物质不仅难以破碎，而且在热解过程中容易出现软化和结焦等现象，严重阻碍热解反应和装置的稳定运行。
技术实现要素：
4.本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种反向渐进式有机固废热解装置与方法。
5.根据本发明的一方面，提供了一种反向渐进式有机固废热解装置，该装置包括：
6.料斗、进料系统、反向渐进式热解系统、产物收集系统、气固分离系统、冷凝系统、燃烧供热系统、尾气处置系统；反向渐进式热解系统包括热解室、辐射换热管、反向转轮、传送链板、保温层。
7.其中，热解室为一卧式长方体，其左上方开有进料口，正上方开有热解气管，右下方开有出料口；辐射换热管分布于热解室的上方以及传送链板的中间；反向转轮由工作转轴和转轮盘组成，位于传统链板的上方，用于翻动物料；传送链板由传动轮和链板组成，用于传送物料。
8.所述转轮盘直径为400～1200mm，上有6～12根勾爪；勾爪以所述工作转轴为中心放射状分布；所述勾爪由“j形”钢板组成，厚度为5～10mm，其上设置加强筋，尾端圆弧对应的圆心角为10～20
°
；工作转轴(321)直径50～150mm。
9.料斗的出口与进料系统的物料入口相连输送有机固废；进料系统的物料出口与进料口相连；出料口与产物收集系统的集炭箱的入口相连排出固体反应产物，热解气管输送热解蒸汽经由气固分离系统与冷凝系统的入口相连；气固分离系统下方与集炭箱相连排出固体产物；冷凝系统下方的液体出口与产物收集系统的集油器的入口相连收集液体产物；
冷凝系统上方的气体出口与燃烧供热系统中燃烧室的燃气入口相连输送可燃气；燃烧室的出口与辐射换热管的入口相连，输送高温烟气为热解供热；辐射换热管出口与燃烧换热系统的空气预热器相连，输入次热烟气为燃烧室燃烧所需空气进行预热；空气预热器的烟气出口与进料系统的烟气进口相连，输送低温烟气，干燥物料；进料系统的烟气出口连通尾气净化系统排出冷烟气。空气预热器设置有空气入口和空气出口，空气进口供冷空气输入，空气出口连通燃烧室输送热空气参与燃烧。
10.优选地，热解室宽为800～3000mm，宽长比为1/6～1/9，宽高比为1/1～2/1。
11.优选地，反向转轮外轮廓与传动链板的间距不超过10mm；反向转轮沿热解室长度方向等间距排布，前后反向转轮外轮廓间距不超过10mm。
12.优选地，传动链板沿着热解方向正向传动物料；反向转轮的转动方向与传动链板转动方向相反。
13.优选地，气固分离系统为旋风分离器、陶瓷过滤器、布袋除尘器中的至少一种。
14.根据本发明的另一方面，提供了一种利用上述装置实现反向渐进式有机固废热解的方法，包括以下步骤：
15.s1.将辅助燃料和热空气送入燃烧室，将燃烧产生的高温烟气送入辐射换热管对热解室进行加热；
16.s2.有机固废经料斗进入进料系统，并利用空气预热器烟气出口的低温烟气进行干燥，而后进入反向渐进式热解系统的传动链板上；
17.s3.驱动传动链板和反向转轮，在传动链板的正向传送和反向转轮的翻动下，原料充分发生热解，产生的固体产物经出料口进入集炭箱,热解气则经热解气管进入气固分离系统，分离出的粉尘进入集炭箱；
18.s4.净化后的热解气进入冷凝系统，冷凝产生的液体产物进入集油器，不可冷凝的可燃气则送入燃烧室参与燃烧；
19.s5.辐射换热管烟气出口排出的次热烟气输入空气预热器的烟气进口用以加热冷空气，将热空气输送至燃烧室用于燃烧供氧，将换热后的低温烟气输入至进料系统为原料干燥供热，进料系统排出的冷烟气送入尾气处置系统净化后排空。
20.作为步骤s3的优选，反向转轮的转速为5～30r/min，传动链板的传送速度为2～20m/min，热解的反应温度为400～800℃。
21.作为步骤s5的优选，空气预热器预热后的空气温度为200～300℃，进料系统的干燥温度为150～200℃。
22.本发明所述的反向渐进式有机固废热解多联产装置，其核心为反向渐进式热解反应器，通过传动链板的正向转动和反向转轮的反向转动强化传热过程，从而促进有机固废的高效热解。本发明的有益效果主要包括：
23.(1)结构紧凑：采用传动链板正向传动和转轮反向转动相结合，能够有效提高物料在热解室的停留时间，有利于缩短传动链板长度，使结构更加紧凑，减少占地面积。
24.(2)热解效率高：反向转轮能够有效加强物料翻动，强化传热传质，避免物料结焦成团，确保物料充分热解。
25.(3)装置自清洁：通过控制反向转轮之间以及反向转轮与传动链板的间距，能够有效刮除粘在勾爪和链板上的物料，实现装置的自清洁，确保设备的稳定运行，延长设备使用
寿命。
26.(4)能量梯级利用：采用不可冷凝的可燃气为系统供热，不仅可以满足物料热解供热需求，而且能够预热助燃空气和干燥物料，实现了高温烟气能量的梯度和高效利用。
27.(5)不需使用载气：采用传动链板传送物料热解，不需要使用载气，不仅避免了载气预热和冷却过程带来的能量损失，而且避免了载气带来的可燃气热值偏低等问题。
28.(6)原料使用性强：不仅广泛应用于生活垃圾、废塑料、废橡胶、废口罩等多源有机固废，而且原料可不经破碎直接热解，大大降低了原料预处理成本。
附图说明
29.图1是本发明的反向渐进式热解装置的整体结构示意图。
30.图2是本发明的反向渐进式热解系统的结构示意图。
31.图中标号：
[0032]1‑
料斗；
[0033]2‑
进料系统；
[0034]3‑
反向渐进式热解系统；
[0035]
31
‑
热解室；311
‑
进料口；312
‑
热解气管；313
‑
出料口；32
‑
反向转轮；321
‑
工作转轴；322
‑
转轮盘；33
‑
辐射换热管；34
‑
传送链板；341
‑
传动轮；342
‑
链板；35
‑
保温层；
[0036]4‑
产物收集系统；
[0037]
41
‑
集炭箱；42
‑
集油器；
[0038]5‑
气固分离系统；
[0039]6‑
冷凝系统；
[0040]7‑
燃烧供热系统；
[0041]
71
‑
燃烧室；72
‑
空气预热器；
[0042]8‑
尾气处置系统。
具体实施方式
[0043]
本发明提供了一种反向渐进式有机固废热解装置与方法，下面结合具体实施方式对本发明作进一步说明。
[0044]
实施例1
[0045]
参见图1
‑
图2，本发明提供的一种反向渐进式热解装置，包括料斗1、进料系统2、反向渐进式热解系统3、产物收集系统4、气固分离系统5、冷凝系统6、燃烧供热系统7、尾气处置系统8。反向渐进式热解系统3包括热解室31、反向转轮32、辐射换热管33、传送链板34、保温层35，其中：
[0046]
热解室31为一卧式长方体，其左上方开有进料口311，正上方开有热解气管312，右下方开有出料口313；辐射换热管分布于热解室31的上方以及传送链板34的中间；反向转轮32由工作转轴321和转轮盘322组成，位于传统链板34的上方，用于翻动物料；传送链板34由传动轮341和链板342组成，用于传送物料；
[0047]
料斗1的出口与进料系统2的物料入口相连输送有机固废；进料系统2的物料出口与进料口311相连；出料口313与产物收集系统4的集炭箱41的入口相连排出固体反应产物，
热解气管312输送热解蒸汽经由气固分离系统5与冷凝系统6的入口相连；气固分离系统5下方与集炭箱41相连排出固体产物；冷凝系统6下方的液体出口与产物收集系统4的集油器42的入口相连收集液体产物；冷凝系统6上方的气体出口与燃烧供热系统7中燃烧室71的燃气入口相连输送可燃气；燃烧室71的出口与辐射换热管32的入口相连，输送高温烟气为热解供热；辐射换热管32出口与燃烧换热系统7的空气预热器72相连，输入次热烟气为燃烧室71燃烧所需空气进行预热；空气预热器72的烟气出口与进料系统2的烟气进口相连，输送低温烟气，干燥物料；进料系统2的烟气出口连通尾气净化系统8排出冷烟气。空气预热器72设置有空气入口和空气出口，空气进口供冷空气输入，空气出口连通燃烧室71输送热空气参与燃烧。
[0048]
气固分离系统5为旋风分离器。
[0049]
传动链板34沿着热解方向正向传动物料；反向转轮32的转动方向与传动链板34转动方向相反。
[0050]
参考图1
‑
图2，本发明一种采用所述的装置实施的有机固废热解方法(也是上述装置的工作过程)，包括如下步骤：
[0051]
1.将辅助燃料和热空气送入燃烧室71，将燃烧产生的高温烟气送入辐射换热管32对热解室31进行加热；
[0052]
2.有机固废经料斗1进入进料系统2，并利用空气预热器72烟气出口的低温烟气进行干燥，而后进入反向渐进式热解系统3的传动链板34上；
[0053]
3.驱动传动链板34和反向转轮32，在传动链板34的正向传送和反向转轮32的翻动下，原料充分发生热解，产生的固体产物经出料口313进入集炭箱41,热解气则经热解气管312进入气固分离系统5，分离出的粉尘进入集炭箱41；
[0054]
4.净化后的热解气进入冷凝系统6，冷凝产生的液体产物进入集油器42，不可冷凝的可燃气则送入燃烧室71参与燃烧；
[0055]
5.辐射换热管32烟气出口排出的次热烟气输入空气预热器72的烟气进口用以加热冷空气，将热空气输送至燃烧室71用于燃烧供氧，将换热后的低温烟气输入至进料系统2为原料干燥供热，进料系统2排出的冷烟气送入尾气处置系统2净化后排空。
[0056]
以含水率10％的废塑料为原料，热解室31宽为800mm，宽长比为1/6，宽高比为1/1，勾爪钢板厚度为5mm，勾爪尾端圆弧对应的圆心角为20
°
；工作转轴直径为50mm；反向转轮32外轮廓与传动链板34的间距为6mm，前后反向转轮32外轮廓间距为8mm；反向转轮32的转速为5r/min，传动链板34的传送速度为2m/min，热解的反应温度为600℃；空气预热器72预热后的空气温度为300℃，进料系统2的干燥温度为200℃；热解产物经气固分离与热解气冷凝后获得焦炭、液体和可燃气三相热解产物的各自产率为12.0％，33.6％和54.4％。
[0057]
实施例2
[0058]
利用与实施例1中基本相同的装置实现有机固废热解，仅将气固分离系统改为陶瓷过滤器。
[0059]
以含水率20％的生活垃圾为原料，热解室31宽为3000mm，宽长比为1/6，宽高比为1/2，勾爪钢板厚度为10mm，勾爪尾端圆弧对应的圆心角为10
°
；工作转轴直径为150mm；反向转轮32外轮廓与传动链板34的间距为10mm，前后反向转轮32外轮廓间距为10mm；反向转轮33的转速为30r/min，传动链板34的传送速度为20m/min，热解的反应温度为400℃；空气预
热器72预热后的空气温度为200℃，进料系统2的干燥温度为150℃；热解产物经气固分离与热解气冷凝后获得焦炭、液体和可燃气三相热解产物的各自产率为48.1％，40.6％和11.3％。
[0060]
实施例3
[0061]
利用与实施例1中基本相同的装置实现有机固废热解，仅将气固分离系统改为布袋除尘器。
[0062]
以含水率15％的废口罩为原料，热解室31宽为1000mm，宽长比为1/4，宽高比为1/1.5，勾爪钢板厚度为8mm，勾爪尾端圆弧对应的圆心角为15
°
；工作转轴直径为100mm；反向转轮32外轮廓与传动链板34的间距为8mm，前后反向转轮32外轮廓间距为10mm；反向转轮33的转速为15r/min，传动链板34的传送速度为10m/min，热解的反应温度为800℃；空气预热器72预热后的空气温度为270℃，进料系统2的干燥温度为170℃；热解产物经气固分离与热解气冷凝后获得焦炭、液体和可燃气三相热解产物的各自产率为22.1％，27.3％和50.6％。