本發(fā)明涉及熱解，具體涉及一種雙室柔性旋轉式熱解裝置及熱解方法。
背景技術：
1、紙張、輪胎、纖維等有機廢棄物原料在一些工業(yè)、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中需要以條狀形式進行加工，并且紡織品、橡膠制品、塑料制品等在成型前也需要經(jīng)過切割修整產(chǎn)生條狀廢棄物。這些條狀廢棄物如果被隨意丟棄或填埋，不僅污染環(huán)境，還造成大量資源浪費。
2、熱解是處理有機條狀廢棄物的高效手段，與傳統(tǒng)處理方式相比，具有處理周期短、轉化效率高、減容效果明顯、高效固化重金屬以及避免二噁英等有害物質生成等優(yōu)點，同時還能獲得高價值的固液氣三項產(chǎn)物，但是現(xiàn)有的熱解裝置在處理條狀原料時，存在諸多不足。例如，有機原料受熱非常容易軟化粘結，同時由于長條形尺寸較大，不可避免造成熱解裝置內(nèi)部堵塞，引起嚴重的結焦結渣問題，阻礙傳熱并使裝置無法長時間穩(wěn)定運行。如果通過額外的破碎預處理措施粉碎條狀原料，會顯著增加反應裝置的功耗，極大提高處理成本，并導致設備龐大。
3、因此，亟需設計新的熱解反應裝置，在保證條狀廢棄物原料能直接送入熱解反應室進行高效熱解而無需破碎預處理的同時，能及時清理粘連的焦炭和熱解殘留物，避免裝置堵塞，維持熱解過程的穩(wěn)定進行。
技術實現(xiàn)思路
1、(一)要解決的技術問題
2、鑒于現(xiàn)有技術的上述缺點和不足，本發(fā)明提供了一種雙室柔性旋轉式熱解裝置及熱解方法，以解決現(xiàn)有的熱解裝置對于條狀有機廢棄物的處理存在原料易軟化粘結堵塞、結焦結渣嚴重、預處理成本較高的技術問題。
3、(二)技術方案
4、為了達到上述目的，本發(fā)明提供的一種雙室柔性旋轉式熱解裝置，包括水平布置且呈中空圓柱狀的反應室、多個柔性刮板和同軸設置于所述反應室內(nèi)的柔性反應籠；
5、所述反應室內(nèi)以豎直的軸截面為界，一側為分離區(qū)且另一側為反應區(qū)；所述反應室的頂部設有進料口和氣體出口，所述反應室的底部設有出料口；
6、所述柔性反應籠包括同軸設置于所述反應室的相對端面上且呈中空圓柱狀的旋轉滾筒、固定設置在所述旋轉滾筒的內(nèi)表面上的螺旋葉片、在所述旋轉滾筒的外表面上靠近所述反應室兩個端面處分別設置的一組翅桿和連接兩組所述翅桿的自由端的多根柔性絲，每組翅桿均包括沿周向間隔分布的多根翅桿，所述翅桿沿所述旋轉滾筒的徑向向外延伸，所有所述柔性絲共同構成網(wǎng)狀表面；所述旋轉滾筒的旋轉方向滿足：所述柔性反應籠在所述反應區(qū)內(nèi)向下轉動，而在所述分離區(qū)內(nèi)向上轉動；所述旋轉滾筒內(nèi)部能夠流通熱載體以用于給所述反應室供熱；
7、所有的所述柔性刮板均為扁平條狀的彈性結構且在所述反應室的分離區(qū)內(nèi)間隔布置，所述柔性刮板的一端固定于所述反應室的圓周壁的內(nèi)表面上且另一端能夠接觸所述網(wǎng)狀表面。
8、可選地，所述螺旋葉片的徑向寬度小于所述旋轉滾筒的內(nèi)徑。
9、可選地，所述雙室柔性旋轉式熱解裝置還包括能夠給所述旋轉滾筒內(nèi)部提供熱載體的燃燒室。
10、可選地，所述燃燒室上設置有燃料入口、廢渣出口、熱載體入口和熱載體出口；所述出料口與所述燃料入口相連，所述熱載體入口和所述熱載體出口分別與所述旋轉滾筒的兩端相連。
11、可選地，所述旋轉滾筒通過軸承支撐于所述反應室的相對端面上且所述旋轉滾筒穿過所述反應室的端面與驅動系統(tǒng)相連，所述驅動系統(tǒng)能夠帶動整個所述柔性反應籠旋轉。
12、可選地，所有的所述翅桿的長度全部相同或至少有部分不同。
13、可選地，所述進料口設于所述反應室的分離區(qū)的頂部，所述進料口與進料系統(tǒng)相連；所述氣體出口設于所述反應室的反應區(qū)的頂部，所述氣體出口與分離冷凝系統(tǒng)相連；所述出料口設于所述反應室的分離區(qū)的底部。
14、可選地，所述柔性絲為不銹鋼細絲、硅酸鋁纖維絲或芳綸纖維絲；所述柔性刮板為不銹鋼薄片；所述旋轉滾筒內(nèi)部流通的熱載體為固體的石英砂或陶瓷球。
15、可選地，多個所述柔性刮板均勻分布于所述反應室的分離區(qū)的中部，多個所述柔性刮板分布的區(qū)域所對應所述反應室的圓截面上的圓心角為60～150°；在所述反應室的圓周壁的內(nèi)表面上，相鄰的所述柔性刮板之間的間隔至少為10mm。
16、進一步地，本發(fā)明還提供一種熱解方法，所述熱解方法基于上述的雙室柔性旋轉式熱解裝置實施，其包括以下步驟：
17、s1、驅動旋轉滾筒，帶動柔性反應籠按照設定轉速旋轉，同時通過螺旋葉片帶動旋轉滾筒內(nèi)的熱載體沿軸向運動，將反應室內(nèi)部加熱至設定溫度；
18、s2、原料由進料口送入最上層的反應室內(nèi)并落在柔性反應籠上，隨著溫度升高，原料軟化粘結在柔性絲上并發(fā)生熱解；
19、s3、柔性反應籠在旋轉滾筒的帶動下持續(xù)轉動，使位于該反應室上方的原料在反應區(qū)內(nèi)跟隨柔性反應籠運動到反應室下方，熱解程度逐漸提高，產(chǎn)生熱解氣；
20、s4、隨著柔性反應籠繼續(xù)轉動，原料進入反應室的分離區(qū)，柔性刮板與柔性反應籠的柔性絲發(fā)生間歇性碰撞，剝離粘結在柔性反應籠上熱解殘留的焦炭和廢渣，并在重力作用下穿過柔性反應籠從出料口排入燃燒室；
21、s5、高溫的熱載體在旋轉滾筒內(nèi)流通而過對反應室進行加熱后變成低溫的熱載體；低溫的熱載體回到燃燒室與包含焦炭的燃料混合后，燃料進行燃燒對熱載體進行加熱，再次變成高溫的熱載體，并被送入旋轉滾筒實現(xiàn)循環(huán)換熱；
22、s6、產(chǎn)生的熱解氣通過氣體出口排出，經(jīng)過冷凝與分離，收集目標產(chǎn)物，目標產(chǎn)物包括液體產(chǎn)物和不可冷凝氣體中的高價值成分；篩選出所需目標產(chǎn)物進一步利用，而剩余產(chǎn)物同樣送入燃燒室中，與包含焦炭的燃料一起燃燒用于加熱熱載體。
23、(三)有益效果
24、本發(fā)明技術方案提供了一種雙室柔性旋轉式熱解裝置，其能夠對大尺寸條狀有機廢棄物進行直接高效熱解，核心是帶有柔性反應籠和柔性刮板。高溫的熱載體通過螺旋葉片帶動在旋轉滾筒內(nèi)部沿軸向移動，加熱各層的反應室至設定溫度；條狀廢棄物進入反應室，隨著溫度升高受熱軟化后，纏繞并粘結在柔性反應籠的柔性絲上開始發(fā)生熱解；柔性反應籠在旋轉滾筒的帶動下持續(xù)轉動，使原料穿過反應區(qū)運動到反應室下方，熱解程度逐漸提高；隨著柔性反應籠繼續(xù)轉動，原料進入分離區(qū)，柔性刮板與柔性絲發(fā)生間歇性碰撞，產(chǎn)生彈性高頻振動，通過柔性絲的間歇振動與柔性刮板的刮蹭作用，利用振動與刮蹭作用從柔性絲上剝離熱解殘留的焦炭和廢渣，并排入燃燒室；在旋轉滾筒內(nèi)換熱后的低溫的熱載體回到燃燒室與焦炭、分離剩余的熱解氣等燃料混合后，燃料進行燃燒對熱載體進行加熱，再次變成高溫的熱載體參與熱解裝置的循環(huán)換熱。正是由于采用了上述技術方案，本發(fā)明具有以下效果：
25、1、裝置運行穩(wěn)定：作為原料的條狀廢棄物在柔性反應籠上進行熱解反應，原料受熱軟化能自發(fā)粘結固定在柔性絲上，同時保證原料與柔性絲的接觸面積小，使熱解剩余物在柔性刮板的間歇碰撞作用下容易自發(fā)脫離，有效防止柔性反應籠堵塞，確保裝置能夠連續(xù)運行。
26、2、傳熱效率高：柔性刮板能夠在熱解過程中有效地刮除柔性反應籠表面粘結的焦炭和熱解殘留物，有利于熱量的傳輸，提高熱解效率；同時，用于加熱的旋轉滾筒布置在反應室內(nèi)部，由內(nèi)向外部柔性反應籠加熱，減少了熱量的耗散損失。
27、3、熱量自持：通過驅動旋轉滾筒旋轉，在帶動柔性反應籠旋轉熱解的同時，通過螺旋葉片使得高溫的熱載體自發(fā)沿旋轉滾筒軸向移動，持續(xù)加熱反應室；熱解產(chǎn)生的固體焦炭以及分離目標產(chǎn)物后剩余的氣、液產(chǎn)物(非高價值成分)可以在燃燒室中燃燒加熱熱載體，實現(xiàn)裝置的自供熱。
28、4、反應調控方便，原料適應性廣：根據(jù)原料特性與目標產(chǎn)物種類，可以更換具有不同間隙和連接方式的柔性絲以及不同尺寸和布局的柔性刮板，同時靈活地控制裝置的進料速度、旋轉滾筒轉速、熱解溫度等參數(shù)調節(jié)熱解反應過程，有針對性的實現(xiàn)不同原料的高效熱解過程。
29、5、自動排渣：熱解剩余的焦炭與廢渣會在柔性刮板與重力作用下自動從出料口排出。
30、6、結構簡單，容易維護：柔性刮板為有彈性的扁平條狀結構，翅桿連接在兩個端板上，翅桿外緣由柔性絲相互連接，旋轉構件方便更換，易于裝置維護。
31、7、空間利用率高：大尺寸的條狀原料能直接送入反應室中進行熱解，無需破碎為顆粒，可以省去額外的預處理、攪拌、除焦等設備，提高裝置整體的空間利用率。
32、8、有效脫氯、清潔排放：熱解為無氧過程，可以產(chǎn)生h2、co等還原性組分，并且溫度較低，能從源頭有效抑制二噁英等有害物質的生成，實現(xiàn)高效脫氯。