專利名稱：使用微波輔助熱解就地轉(zhuǎn)化含碳資源的熱解裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種廢棄物的資源化利用設(shè)備，具體涉及一種使用微波輔助熱解就地轉(zhuǎn)化含碳資源的熱解裝置。本發(fā)明還涉及一種使用微波輔助熱解就地轉(zhuǎn)化含碳資源的方法。
背景技術(shù)：
熱解技術(shù)是含碳資源熱化學(xué)轉(zhuǎn)化方式中的一種，同時也是各種氣化和燃燒技術(shù)中的起始步驟，因而有關(guān)熱解的研究在過去幾十年里受到了全世界廣泛的關(guān)注。熱解是指在隔絕氧氣或有少量氧氣的條件下，通過控制加熱速率、產(chǎn)物停留時間及裂解溫度(200 800°C )，使含碳資源中的有機(jī)高聚物分子斷裂為短鏈分子，最終生成熱解炭、熱解焦油(亦即初級油)和不可冷凝氣體的過程。一般，低溫低速熱解產(chǎn)物以熱解炭為主；高溫快速熱解產(chǎn)物以不可冷凝氣體為主；中溫閃速熱解產(chǎn)物中熱解焦油的含量較高，適宜熱解溫度控制在350 650°C。熱解焦油為棕黑色黏性液體，熱值達(dá)20 22MJ/kg，產(chǎn)率可達(dá)到50 70%。為了最大限度獲得液體產(chǎn)品，需要控制反應(yīng)條件，使熱解炭和不可冷凝氣體降至最低限度。近年來發(fā)展起來的快速熱解技術(shù)能夠?qū)⒌推肺坏暮嘉镔|(zhì)(熱值大約為12 15MJ/kg)轉(zhuǎn)化成易儲存、易運(yùn)輸、能量密度高的燃料油。該技術(shù)具有明顯的優(yōu)點(diǎn)1、熱解產(chǎn)物為燃?xì)?、熱解焦油和熱解?即半焦)，各產(chǎn)物收率可以根據(jù)不同的需要加以調(diào)控；2、可以簡化污染控制，熱解原料在無氧或缺氧條件下時，NOx, SOx等污染物排放少，而且熱解煙氣中灰量小；3、含碳物質(zhì)中的硫、重金屬等有害成分大部分被固定在焦炭中，可以從中回收金屬，進(jìn)一步減少環(huán)境污染；4、可以處理不適于焚燒的物質(zhì)，如有毒有害醫(yī)療垃圾等。微波加熱具有無需傳熱、內(nèi)外同時加熱、沒有熱傳遞過程的散熱損失等特點(diǎn)，與傳統(tǒng)加熱方式相比，微波加熱的選擇性強(qiáng)、熱效率更高。因此，在生活垃圾、高濕含量褐煤或藻泥的處理過程中，可以采用微波加熱來代替?zhèn)鹘y(tǒng)加熱方式使其脫水和干燥。有研究表明，微波加熱可用于機(jī)械脫水后的污水污泥處理，而且效果尤為顯著。傅大放等報道，將污水廠未經(jīng)消化的污泥放入微波爐中加熱45分鐘，直接的效應(yīng)是污泥的含水率降低。經(jīng)過機(jī)械脫水后的污泥用微波進(jìn)行干燥，含水率由75%降低至50%以下，處理成本低，而且時間短，設(shè)備簡單。因此，將微波加熱用于對污泥的干燥處理，在技術(shù)上是可行的。經(jīng)濟(jì)上與傳統(tǒng)方法也有可比性，利用微波加熱處理機(jī)械脫水后的污水污泥，不但可以實(shí)現(xiàn)污泥農(nóng)肥化、袋裝化，而且也為污水廠污泥的資源化利用探索出便捷、高效的新途徑。目前常用的處理污水中有機(jī)污染物的方法是活性炭吸附法，但吸附在活性炭表面的有機(jī)物卻難以處理。而微波輻射能夠有效解吸活性炭表面的有機(jī)物，使活性炭再生并有利于有機(jī)物的消解和回收再利用。有研究表明，利用微波加熱解吸可以消解污水中的有機(jī)物。如G. Chih等采用低能度的微波輻射，可以對污水中及附在粒狀活性炭表面的有機(jī)毒物三氯乙烯、二甲苯、萘以及碳?xì)浠衔锏冗M(jìn)行解吸和消解，其最終分解率達(dá)100%，處理后的水質(zhì)能夠長期保持穩(wěn)定。此外，微波加熱解吸還可回收有機(jī)物。如A. Hamer和P. A. Puschner研制了一種固定床式的微波加熱解吸裝置，用該裝置能夠從活性炭高分子和沸石中解吸回收乙醇和有機(jī)脂。因此，采用微波解吸處理污水中的有機(jī)物，不僅可以消解有機(jī)物，還可以獲得高質(zhì)量的回收產(chǎn)物。微波加熱是利用介質(zhì)的介電損耗而發(fā)熱，在極短的時間內(nèi)使介質(zhì)分子達(dá)到極化狀態(tài)，加劇分子的運(yùn)行與碰撞。由于電磁能量是以波的形式輻射到介質(zhì)內(nèi)部，內(nèi)外同時加熱，加熱無滯后效應(yīng)，體系受熱均勻，因此利用微波加熱可以合成某些分子量均勻的物質(zhì)。由于加熱無滯后效應(yīng)，可以大大加快反應(yīng)速度，縮短反應(yīng)周期。據(jù)報道，李萬捷等利用微波輻射制備聚丙烯酰胺(PAM)，即采用微波加熱丙烯酰胺溶液，只需5分鐘就可合成PAM，而且PAM對洗煤廢水的處理效果與常規(guī)加熱方式相比，煤粉微粒的絮凝吸附能力強(qiáng)，絮團(tuán)沉降速度快，清水回收率高，利用微波輻射法制備PAM絮凝劑，不僅時間短、效率高、反應(yīng)靈敏，而且加熱均勻，分子量分布均一，對洗煤廢水的處理效果好。因此，通過微波加熱可以替代常規(guī)加熱方式來制備污水處理所需的有機(jī)絮凝劑。采用微波技術(shù)能夠用廢物制備活性炭。據(jù)報道，利用微波內(nèi)部加熱，在微波輻照下 用氯化鋅法(將廢物鋸末及烤膠廢料分別與氯化鋅溶液混合浸潰12小時)，只需8分鐘就可生產(chǎn)出鋸末活性炭及烤膠廢料活性炭，其操作性能、吸附容量超過市售一級活性炭，比工業(yè)用活性炭更加優(yōu)越。微波輻照下用氯化鋅法生產(chǎn)活性炭，解決了傳統(tǒng)氯化鋅法的熱能利用率低、勞動強(qiáng)度大的問題，具有節(jié)能快速、加熱易控制、產(chǎn)物性能好等優(yōu)點(diǎn)。因此，采用微波技術(shù)可以高效地用廢物制取活性炭，變廢為寶。微波技術(shù)還可以使建筑垃圾回收再利用。據(jù)報道，美國的Cyclean公司采用微波技術(shù)可以100%地回收利用建筑垃圾，再生舊浙青路面料，其質(zhì)量與新拌浙青路面料相同，而成本可降低1/3，同時節(jié)約了垃圾清運(yùn)和處理等費(fèi)用，大大減輕了城市的環(huán)境污染。利用微波技術(shù)回收建筑垃圾，不僅解決了常規(guī)處理垃圾采用的堆肥、焚燒、填埋所造成的二次污染、投資大、占地面積大等問題，還能夠使廢物資源化。微波輻射還能夠?qū)δ承┕腆w廢棄物進(jìn)行干燥和殺菌處理。丁迎偉等利用微波輻射干燥動物糞便作為農(nóng)業(yè)肥料，并可殺滅病原體，既增加了養(yǎng)殖業(yè)的收入，又減少了農(nóng)業(yè)污染。Alschuler把下水道排出的糞便放入微波爐內(nèi)，經(jīng)過微波輻射干燥燃燒45分鐘后，一堆糊狀的污物就變成一堆干凈的、粉狀的灰。Ikawa等把一塊受污染的棉布放入微波爐內(nèi)，只需I分鐘，微波殺菌率就能達(dá)到99%。因此，微波技術(shù)用于固體廢棄物的干燥和殺菌處理，不僅方便、省時，而且污染小，效率高。由于醫(yī)療垃圾具有毒性，難以用常規(guī)方法進(jìn)行處理。有研究表明，微波技術(shù)既可用于現(xiàn)場醫(yī)療垃圾的處理，又可用于廢物轉(zhuǎn)移處理。Werner Curt等發(fā)現(xiàn)，許多醫(yī)院在對有毒廢物處理之前，采用微波對其進(jìn)行消毒。在一定的條件下，將醫(yī)療廢物浸濕粉碎之后，用微波對廢物進(jìn)行消毒，毒素會被徹底地消滅，廢物體積也減小了 60 90%。微波處理醫(yī)療垃圾時間短，見效快，比當(dāng)?shù)責(zé)M廢物更好。這種方法雖然一次性投資大，但卻能獲得長期的效益。在微波輔助熱解農(nóng)林廢物制取燃料氣和油方面,西班牙研究人員Dominguez等和葡萄牙人Valente Nabais等利用熱解污泥的單模腔試驗(yàn)系統(tǒng)對咖啡果殼進(jìn)行了不同溫度下的熱解試驗(yàn)，采用占試樣質(zhì)量分?jǐn)?shù)20%的焦炭作為吸收劑，試樣質(zhì)量15g，氮?dú)鉃楸Ｗo(hù)氣，并與常規(guī)電熱爐進(jìn)行了比較。研究結(jié)果表明無論是微波熱解還是常規(guī)熱解，咖啡果殼熱解產(chǎn)物按照質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)，氣體最大，固體次之，油份最少。隨著熱解溫度的升高，氣體產(chǎn)物增加，固體產(chǎn)物減少，而油產(chǎn)率幾乎不受溫度的影響。在所研究的溫度范圍內(nèi)，與常規(guī)熱解相比，微波熱解的氣體產(chǎn)率高而油的產(chǎn)率低，表明微波加熱促進(jìn)了油的二次裂解，使得小分子產(chǎn)物增多。由于在微波加熱時，甲烷的干重整反應(yīng)和碳與CO2的氣化反應(yīng)更易進(jìn)行，使得微波熱解氣中H2和合成氣(CCHH2)的含量(最高分別為4(^01^,72^1% )遠(yuǎn)高于常規(guī)熱解(最高分別為而CO2含量低于常規(guī)熱解。合成氣的含量隨熱解溫度的升高而增加。比較熱解三相產(chǎn)物的熱值發(fā)現(xiàn)微波熱解焦炭熱值約為24MJ/kg，與常規(guī)熱解相當(dāng)，并與褐煤接近；熱解油的熱值約為34MJ/kg，略高于常規(guī)熱解，高于甲醇或乙醇，但低于汽油或柴油；熱解氣的熱值最高時為15. 5MJ/kg，遠(yuǎn)低于天然氣，但與高爐氣或合成煤氣相當(dāng)。盡管油的熱值最高，但是折算成相對于原材料的產(chǎn)物能量儲存分布為氣體>焦炭>油。美國明尼蘇達(dá)大學(xué)Roger Ruan等開展了微波熱解生物質(zhì)的研究，他們系統(tǒng)地研究了微波功率及添加劑對玉米秸桿熱解產(chǎn)物及產(chǎn)率的影響，試樣質(zhì)量50g，顆粒大小200目，微波最大功率為900w。其研究結(jié)果表明玉米秸桿熱解的最終產(chǎn)物為熱解氣、生物油和固體焦炭；玉米秸桿的分解隨微波功率的增大而增強(qiáng)，大功率更易于熱解氣的生成；添加1%的熱解焦炭可以提高液體產(chǎn)物的產(chǎn)率，添加NaOH作為催化劑可以大幅提高熱解氣的產(chǎn)率；熱解氣的主要成份為H2、CH4、C0、C02和其他小分子碳?xì)浠衔?；熱解油中含氧量高，碳?xì)浠衔锖枯^少。文章最后指出，微波熱解可以用于生產(chǎn)熱解氣、液體燃料和活性炭，具有良好的商業(yè)前景。挪威生命科學(xué)大學(xué)(UMB)設(shè)計(jì)建造了一個微波熱解試驗(yàn)工廠，熱解松木、白楊、菜籽餅、城市固體廢棄物和汽車輪胎獲取技術(shù)經(jīng)驗(yàn)。該工廠建造了一套間歇式和一套連續(xù)性系統(tǒng)。該連續(xù)性系統(tǒng)的基本運(yùn)行參數(shù)為最大微波輸入功率3X1. 5kw;設(shè)計(jì)溫度最大5500C ;處理能力最大10kg/h (很大程度上取決于進(jìn)料的特性和含水量)；反應(yīng)器尺寸直徑25cm,長2. 5m ;熱解時間30 90分鐘，投資25萬歐元。潘子榮、馬春元等分別公開了一種微波熱解制備生物質(zhì)油的方法，但只局限于制備液體生物油，而且系統(tǒng)沒有優(yōu)化，必須使用外部能源，無法實(shí)現(xiàn)能源自足。當(dāng)然也就談不上移動式生產(chǎn)。陳漢平等及加拿大西安大略大學(xué)等提出了移動式生物質(zhì)熱解液化系統(tǒng)，但他們都采用流化床反應(yīng)器，需要載氣和細(xì)小顆粒原料，增加了能耗并且稀釋了氣體產(chǎn)物，而且需要較長時間預(yù)熱，開停車不方便。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種使用微波輔助熱解就地轉(zhuǎn)化含碳資源的熱解裝置，它可以將各種低品位含碳資源在原料產(chǎn)地附近就地?zé)峤?，?shí)現(xiàn)回收利用。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明使用微波輔助熱解就地轉(zhuǎn)化含碳資源的熱解裝置的技術(shù)解決方案為包括料倉、微波輔助熱解反應(yīng)器；料倉的出口通過固體輸送裝置連接微波輔助熱解反應(yīng)器；所述微波輔助熱解反應(yīng)器設(shè)置有兩個出口，一個為氣體出口，另一個為固體出口 ；所述反應(yīng)器固體出口連接熱解炭冷卻器的入口，熱解炭冷卻器的出口經(jīng)排渣器連接儲渣器；所述反應(yīng)器氣體出口處設(shè)置有氣固分離器，氣固分離器用于分離熱解蒸汽與固體顆 粒；所述反應(yīng)器氣體出口通過管線連接冷凝器的入口，冷凝器設(shè)置有氣液分離器；冷凝器設(shè)置有兩個出口，一個為氣體出口，另一個為液體出口 ；所述冷凝器氣體出口連接氣體凈化裝置，氣體凈化裝置的出口連接非凝性氣體壓縮機(jī)；所述冷凝器液體出口連接熱解液體循環(huán)泵后，一路連接儲油罐，另一路經(jīng)冷卻介質(zhì)循環(huán)系統(tǒng)返回冷凝器。所述料倉的儲存能力為15 60分鐘，存儲體積不大于I. Om3 ;所述料倉是敞開式料倉或者是密閉式料倉，密閉式料倉的頂部設(shè)置進(jìn)氣口 ；所述料倉是一個或者是多個，多個料倉之間設(shè)置有固體輸送裝置。所述固體輸送裝置是斗式提升機(jī)，或者是螺旋進(jìn)料器，或者是真空吸送裝置；所述固體輸送裝置通過變頻電機(jī)控制，能夠調(diào)節(jié)加料速率。所述微波輔助熱解反應(yīng)器是多級多段微波輔助熱解反應(yīng)器，包括多個相互串聯(lián)的反應(yīng)器，每個反應(yīng)器設(shè)置有多段微波照射區(qū)；每個反應(yīng)器內(nèi)設(shè)置有多個并列的螺旋管，螺旋管的作用在于物料翻轉(zhuǎn)、攪拌和固體物料輸送。所述反應(yīng)器是臥式螺旋反應(yīng)器或者是立式螺旋反應(yīng)器。所述每段微波照射區(qū)的微波磁控管的發(fā)射功率是I. OKff,或者是2. OKff,或者
5.OKff ;所述微波磁控管的工作頻率是2450MHz，或者是915MHz。所述氣固分離器是旋風(fēng)分離器；或者是高溫過濾器。所述反應(yīng)器的固體出口設(shè)置有高溫鎖氣閥。所述熱解炭冷卻器采用間壁式換熱冷卻；或者直接噴入液態(tài)水進(jìn)行冷卻；或者就地取材，將高溫?zé)峤馓考尤胪寥篮筮M(jìn)行機(jī)械攪拌。所述冷凝器是噴霧冷凝器，噴霧冷凝器內(nèi)所噴入的液體是水，或者是甲醇，或者是乙醇，或者是經(jīng)冷卻介質(zhì)循環(huán)系統(tǒng)返回的液體熱解油；或者所述冷凝器是間接換熱式冷凝器；或者所述冷凝器是平板式換熱器。所述噴霧冷凝器的出口處設(shè)置有靜電除霧器或捕沫器。所述反應(yīng)器氣體出口與冷凝器的入口之間的管線設(shè)置有保溫或纏以電加熱帶；所述冷凝器的入口處設(shè)置有管道清潔裝置。所述管道清潔裝置是脈沖式?jīng)_擊機(jī)械。所述氣體凈化裝置是捕沫器、靜電除霧器、電捕焦油器、二氧化碳洗氣槽中的一種。所述冷凝器是噴霧冷凝器，噴霧冷凝器連接熱解液體循環(huán)泵后，與儲油罐及冷卻介質(zhì)循環(huán)系統(tǒng)的連接結(jié)構(gòu)如下所述噴霧冷凝器通過一路管線連接儲油罐，管線上設(shè)置有液位調(diào)節(jié)閥門；所述噴霧冷凝器通過另一路管線連接冷卻介質(zhì)循環(huán)泵，冷卻介質(zhì)循環(huán)泵的出口連接空冷器的入口，空冷器的出口經(jīng)液體分配器返回所述噴霧冷凝器；所述噴霧冷凝器與冷卻介質(zhì)循環(huán)泵之間的管線上設(shè)置有過濾裝置；所述液體分配器通過兩路返回所述噴霧冷凝器，一股液體作為初級預(yù)冷噴嘴循環(huán)液，經(jīng)預(yù)冷噴嘴噴入噴霧冷凝器的中部；另一股液體流經(jīng)噴霧冷凝器的頂部噴嘴作為冷卻劑循環(huán)；在冷凝器內(nèi)形成的熱解油，經(jīng)過熱解液體循環(huán)泵的加壓后，一路進(jìn)入儲油罐；另一路經(jīng)過濾裝置的過濾后，通過空冷器返回所述噴霧冷凝器實(shí)現(xiàn)循環(huán)。所述過濾裝置為相互的并聯(lián)兩支路，一開一備；每個支路上分別設(shè)置有過濾器。本發(fā)明還提供一種使用微波輔助熱解就地轉(zhuǎn)化含碳資源的方法，其技術(shù)解決方案為，包括以下步驟第一步，將安裝于拖車上的權(quán)利要求I所述的熱解裝置移動至含碳資源產(chǎn)地的附近；對原料進(jìn)行預(yù)處理；將預(yù)處理之后的原料貯存于熱解裝置的料倉內(nèi)；
所述原料是低品位含碳資源，包括生物質(zhì)、廢舊輪胎、廢棄塑料、褐煤、油田或生活淤泥。所述對原料進(jìn)行預(yù)處理的方法是破碎機(jī)粗碎，或者是顆粒成型；如果原料的含水量大于20wt%，則進(jìn)一步進(jìn)行除濕；除濕的方法是晾曬、加壓過濾或者烘烤；除濕的熱量來源是太陽能、壓縮氣體或者尾氣余熱；如果原料是固體垃圾，包括廢舊輪胎、廢塑料，則進(jìn)行金屬或砂石的分揀 。所述預(yù)處理之后的原料滿足以下要求a、物料顆粒均勻，最大顆粒粒度的直徑小于8厘米；b、物料的形狀是球狀、圓柱狀，或者是塊狀；C、物料的含水量不大于20wt%。第二步，將原料輸送至微波輔助熱解反應(yīng)器中；第三步，使原料在微波輔助熱解反應(yīng)器中進(jìn)行熱解轉(zhuǎn)化反應(yīng)，生成反應(yīng)產(chǎn)物；第四步，使熱解蒸汽冷凝，形成液態(tài)熱解油和非凝性永久氣體；反應(yīng)產(chǎn)物中的熱解蒸汽經(jīng)過氣固分離器的凈化除去固體粒子以后，進(jìn)入冷凝器進(jìn)行冷凝，絕大部分熱解蒸汽經(jīng)過循環(huán)液體的冷卻作用進(jìn)入液相形成液態(tài)熱解油，同時釋放出冷凝潛熱，使循環(huán)液體溫度升高；剩余的熱解蒸汽則為非凝性永久氣體；所形成的液態(tài)熱解油經(jīng)過空冷器移出廢熱，經(jīng)過熱解液體循環(huán)泵推動液體循環(huán)；然后分流出部分液體作為產(chǎn)品進(jìn)入儲油罐，另一部分返回所述冷凝器進(jìn)行液體的循環(huán)利用；第五步，使熱解炭冷卻并排出；反應(yīng)產(chǎn)物中的固體成份匯入微波輔助熱解反應(yīng)器的固體出口，進(jìn)入熱解炭冷卻器冷卻，一部分熱解炭經(jīng)儲渣器移出系統(tǒng)作為副產(chǎn)品或就地成型，制成塊炭產(chǎn)品；另一部分熱解炭作為微波吸收劑與新鮮的原料混合后再次進(jìn)入微波輔助熱解反應(yīng)器，并如此循環(huán)不已；第六步，對非凝性永久氣體進(jìn)行凈化并回收利用；挾帶有少量液滴或霧沫的非凝性永久氣體在氣體凈化裝置內(nèi)得到凈化、干燥，經(jīng)燃?xì)獍l(fā)電機(jī)構(gòu)輸出電力，變送穩(wěn)壓后供自身耗電系統(tǒng)使用；燃燒發(fā)電后的尾氣送入火炬煙囪中排放。本發(fā)明可以達(dá)到的技術(shù)效果是本發(fā)明采用微波加熱，將各種低品位含碳資源(包括生物質(zhì)、廢舊輪胎、廢棄塑料、高濕高灰含量褐煤、油田或生活淤泥等)在原料產(chǎn)地附近就地?zé)峤猓D(zhuǎn)化為液態(tài)原油(或稱初級油)及熱解炭(或稱半焦)。本發(fā)明能夠?qū)⒏鞣N低品位含碳資源，特別是能量密度不高、形狀和組成等理化性質(zhì)差異較大的生物質(zhì)資源，或者是高水份高灰份的褐煤資源以及不便于遠(yuǎn)距離運(yùn)輸和集中儲存的油田污泥等廢棄物，進(jìn)行經(jīng)濟(jì)規(guī)模的收集、儲存和連續(xù)化生產(chǎn)，解決了低品位含碳資源難以大規(guī)模收集、儲存運(yùn)輸不方便、轉(zhuǎn)化過程開停車時間長以及操作維護(hù)成本高的問題。本發(fā)明采用以全體積加熱為特征的微波加熱方式，替代以由表及里的熱傳導(dǎo)為特征的普通加熱方式，在原料產(chǎn)地(供應(yīng)地)附近就地處理，可以靈活組織生產(chǎn)，能夠?qū)崿F(xiàn)資源的有效利用，同時減輕這類資源在轉(zhuǎn)化利用過程中對環(huán)境的負(fù)面影響。
本發(fā)明能夠提高產(chǎn)品品質(zhì)和能量密度，并改善轉(zhuǎn)化過程的經(jīng)濟(jì)性。本發(fā)明的原料適應(yīng)性廣；加熱啟動快、反應(yīng)迅速，設(shè)備開停車簡單方便；結(jié)構(gòu)緊湊、便于移動；設(shè)備結(jié)構(gòu)緊湊、操作可靠、維護(hù)簡單、易于模塊化生產(chǎn)；系統(tǒng)維持能量自足，無需使用外在能源，對動カ燃料、水源要求低并且環(huán)境污染小。本發(fā)明的技術(shù)優(yōu)勢具體表現(xiàn)在以下幾點(diǎn)I、為分布式的資源轉(zhuǎn)化技術(shù)，不要求原料高度集中，能夠有效減少資源的收集半徑、節(jié)省運(yùn)輸成本、減少環(huán)境污染；并且對原料的適應(yīng)性廣；
2、為エ藝耗能自足的轉(zhuǎn)化系統(tǒng)，能夠利用エ藝過程中產(chǎn)生的燃?xì)獍l(fā)電和供熱，無需外在能源供應(yīng)(如網(wǎng)電)，尤其適合于野外或偏遠(yuǎn)地區(qū)；3、為采用模塊化設(shè)計(jì)的資源轉(zhuǎn)化裝置，各単元相對獨(dú)立，設(shè)備結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積小，移動方便；4、為多功能、多用途的資源轉(zhuǎn)化裝置，產(chǎn)品可以液體熱解油為主(可達(dá)60wt% )，也可以熱解炭為主(可達(dá)35wt%)，或者是它們混合物熱解油漿(可達(dá)70wt%)；5、既可以単獨(dú)實(shí)現(xiàn)資源熱解，也可以單獨(dú)實(shí)現(xiàn)氣化，或者是同時實(shí)現(xiàn)熱解和氣化操作；6、是ー種界面友好、開停車方便，響應(yīng)迅速的資源就地轉(zhuǎn)化裝置；7、為移動式的含碳資源熱解裝置，無需使用載氣，無需使用特別微小的顆粒原料，并且可利用熱解產(chǎn)生的非凝性可燃?xì)怏w就地發(fā)電，實(shí)現(xiàn)能量自足，無需使用外部能源。


下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對本發(fā)明作進(jìn)ー步詳細(xì)的說明圖I是本發(fā)明使用微波輔助熱解就地轉(zhuǎn)化含碳資源的熱解裝置的エ藝流程圖；圖2是本發(fā)明車載臥式微波輔助熱解裝置的示意圖；圖3是本發(fā)明車載立式微波輔助熱解裝置的示意圖；圖4是本發(fā)明的噴霧冷凝器對熱解蒸汽進(jìn)行冷卻的示意圖；圖5是本發(fā)明的微波輔助熱解反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖6是圖5中A-A剖視圖。圖中附圖標(biāo)記說明I為料倉，2為固體輸送裝置，3為ニ級微波輔助熱解反應(yīng)器，4為氣固分離器，5為冷凝器，6為氣液分離器，7為熱解液體循環(huán)泵，8為換熱器，9為熱解炭冷卻器，10為排渣器，11為儲渣器，12為冷卻介質(zhì)循環(huán)泵，13為儲油罐，14為空冷器，15為氣體浄化裝置，16為非凝性氣體壓縮機(jī)，17為燃?xì)獍l(fā)電系統(tǒng)，19為拖車輪胎，20為拖車平板，21為管線，22為電加熱帶，
23為脈沖式管道清潔裝置，24為循環(huán)冷卻介質(zhì)，25為冷凝器入口，26為預(yù)冷噴嘴，28為熱解油液位，29為液位調(diào)節(jié)閥門，30為控制閥，31為過濾器，32為ニ級控制閥，35為閥門，36為液體分配器，38為頂部噴嘴。
具體實(shí)施例方式如圖I至圖3所示，本發(fā)明使用微波輔助熱解就地轉(zhuǎn)化含碳資源的熱解裝置，包括料倉I、微波輔助熱解反應(yīng)器；料倉I的出ロ通過固體輸送裝置(即加料系統(tǒng)2)連接微波輔助熱解反應(yīng)器；為保證整套設(shè)備能夠連續(xù)化組織生產(chǎn)，料倉的儲存能力為15 60分鐘，存儲體積不大于I. Om3 ;料倉可以是敞開式；也可以是密閉式，密閉式料倉的頂部設(shè)置進(jìn)氣ロ，根據(jù)條件或需要可以加入不含氧化性氣氛的(隔絕空氣)載氣或者非凝性循環(huán)熱解氣；料倉I可以是ー個或多個；多個料倉之間也設(shè)置有固體輸送裝置；固體輸送裝置可以是斗式提升機(jī)，也可以是螺旋(或絞龍)輸送機(jī)構(gòu)(如螺旋進(jìn)料器)，還可以是真空吸送裝置；固體輸送裝置通過變頻電機(jī)控制，能夠調(diào)節(jié)加料速率；微波輔助熱解反應(yīng)器可以是多級多段微波輔助熱解反應(yīng)器；微波輔助熱解反應(yīng)器由燃?xì)獍l(fā)電系統(tǒng)17提供動カ；由于包括各種含碳資源在內(nèi)的大多數(shù)材料對微波能的吸收能力一般隨著溫度的升高而增強(qiáng)，待處理的物料中所含主要組分(如半纖維素、纖維素及木質(zhì)素)在不同的溫度區(qū)間其降解或熱分解的行為也不盡相同。為有效控制產(chǎn)物分布，提高特定產(chǎn)物成份的選擇性和收率，本發(fā)明采用多級多段微波輔助熱解反應(yīng)器。微波輔助熱解反應(yīng)器包括兩個相互串聯(lián)的反應(yīng)器，形成ニ級微波輔助熱解反應(yīng)器3 ;反應(yīng)器可以是臥式螺旋反應(yīng)器或者是立式螺旋反應(yīng)器(如圖5、圖6所示)；每個反應(yīng)器可以設(shè)置2 4段微波照射區(qū)；每段微波照射區(qū)的微波磁控管的發(fā)射功率可以是I. OKff,也可以是2. OKff,甚至是高達(dá)5. OKff ;微波磁控管的工作頻率可以是2450MHz，也可以是915MHz。微波磁控管工作頻率的選擇一般與裝置的處理能力相關(guān)，如果單套系統(tǒng)的處理能力在300Kg/h以上，優(yōu)先采用915MHz工作頻率的微波磁控管。在微波輔助熱解反應(yīng)器內(nèi)，微波磁控管產(chǎn)生微波，波導(dǎo)管將微波傳遞給原料顆粒;為保證微波磁控管的工作壽命和安全，需要在反應(yīng)器微波腔的外圍設(shè)置冷卻系統(tǒng)；冷卻系統(tǒng)的介質(zhì)可以是水，也可以是循環(huán)的エ藝氣體；冷卻系統(tǒng)所移出的熱量可以用于預(yù)處理階段的原料除濕。每個反應(yīng)器內(nèi)設(shè)置有多個并列的螺旋管，螺旋管的作用在干物料翻轉(zhuǎn)、攪拌和固體物料輸送；每個反應(yīng)器設(shè)置有兩個出口，一個為氣體出口，另ー個為固體出口 ；每個反應(yīng)器的氣體出口處設(shè)置有氣固分離器4，氣固分離器4用于分離熱解蒸汽(包括可凝性有機(jī)揮發(fā)物蒸汽及非凝性永久氣體，如C02、CO、CH4、H2等)與固體顆粒；氣固分離器4可以是旋風(fēng)分離器，也可以是采用帶反吹的高溫過濾器；每個反應(yīng)器的頂部可以引入一部分循環(huán)的非凝性氣體，富含CO2或H2的氣體可以作為微波高溫氣化(或深度裂解)的氣化介質(zhì)(氣化劑或還原劑)，能夠有效地提高作為燃料氣使用的氣體產(chǎn)物的熱值；每個反應(yīng)器的固體出ロ連接熱解炭冷卻器9的入口，熱解炭冷卻器9的出ロ連接排渣器10的入口，排渣器10的出ロ連接儲渣器11 ;反應(yīng)器的固體出ロ設(shè)置高溫鎖氣閥；熱解炭冷卻器9用于對高溫?zé)峤馓窟M(jìn)行冷卻，熱解炭冷卻器9可以采用間壁式換熱冷卻；也可以直接噴入液態(tài)水進(jìn)行冷卻；或者干脆就地取材，將高溫?zé)峤馓考尤胪翂?，機(jī)械攪拌、混后排出，排出后的熱解炭特別適合用作土壤改良劑或生物肥使用；反應(yīng)器的氣體出口通過管線連接冷凝器5的入口，冷凝器5設(shè)置有氣液分離器6 ; 冷凝器5有兩個出口，一個為氣體出口，另ー個為液體出ロ ；氣體出口連接氣體浄化裝置15，氣體浄化裝置15的出ロ連接非凝性氣體壓縮機(jī)16 ;液體出ロ連接熱解液體循環(huán)泵7的入ロ，熱解液體循環(huán)泵7的出ロ分別連接換熱器8、儲油罐13 ;換熱器8分別連接冷凝器5、冷卻介質(zhì)循環(huán)泵12 ;冷卻介質(zhì)循環(huán)泵12的出ロ連接空冷器14的入口，空冷器14的出口連接換熱器8 ；冷凝器5可以是噴霧冷凝器，噴霧冷凝器的內(nèi)腔頂部設(shè)置有頂部噴嘴38 ;所噴入的液體可以是水、甲醇或こ醇，也可以是冷卻后循環(huán)回來的液體熱解油；噴霧冷凝器能夠進(jìn)行直接冷凝；噴霧冷凝器的出ロ處可以設(shè)置靜電除霧器或捕沫器，用于回收微小液滴；冷凝器5也可以是間接換熱式冷凝器；間接換熱式冷凝器可以采用多級管道(即多級管式換熱器)，各級冷卻溫度可以相同，也可以不同(依據(jù)獲得熱解油的用途及品質(zhì)要求確定)；冷凝器5還可以是平板式換熱器；以上各種冷凝方法各有利弊，噴霧冷凝器由于霧滴比表面積大，換熱迅速，占地面積和空間比較小，但形成的細(xì)小霧滴不易分離，液體收率會有所降低。反應(yīng)器的氣體出口與冷凝器5之間的管線設(shè)置有保溫或纏以電加熱帶(維持溫度不低于300°C )，同時在冷凝器5的入口處加裝管道清潔裝置，管道清潔裝置可以是低速脈動沖擊機(jī)械，通過低速脈動沖擊機(jī)械以一定頻率(O. I I. OHz)來回疏通,用于防止從反應(yīng)器引出的高溫蒸汽在進(jìn)入冷凝器5的管線內(nèi)冷卻掛壁，甚至堵塞管道。氣體浄化裝置15可以是常規(guī)的捕沫器、靜電除霧器、電捕焦油器，或者是采用堿石灰法的ニ氧化碳洗氣槽?？绽淦?4可以是平板換熱器。氣液分離器6可以是初級捕沫器。本發(fā)明的熱解裝置設(shè)置于一臺拖車機(jī)架上，拖車機(jī)架包括拖車輪胎19、拖車平板20、相關(guān)控制機(jī)構(gòu)。本發(fā)明使用微波輔助熱解就地轉(zhuǎn)化含碳資源的方法，包括以下步驟第一歩，將安裝于拖車上的熱解裝置移動至靠近含碳資源產(chǎn)地的附近；對原料進(jìn)行預(yù)處理；將預(yù)處理之后的原料貯存于熱解裝置的料倉I內(nèi)；原料可以是各種低品位含碳資源，包括生物質(zhì)(如農(nóng)作物秸桿或林業(yè)加工剰余物)、廢舊輪胎、廢棄塑料、高濕高灰含量褐煤、油田或生活淤泥等；為保障原料(特別是松散的秸桿類生物質(zhì)等原料)在輸送及微波輔助熱解反應(yīng)器內(nèi)翻轉(zhuǎn)暢通，需要對原料進(jìn)行預(yù)處理；對原料進(jìn)行預(yù)處理的方法可以是破碎機(jī)粗碎，或者是簡單地進(jìn)行顆粒成型；如果原料的含水量過大(大于20wt% )，則在預(yù)處理階段還需要進(jìn)行除濕；除濕的方法可以是晾曬、加壓過濾或者烘烤，除濕的熱量來源可以是太陽能、壓縮氣體或者尾氣余執(zhí).如果原料是廢舊輪胎、廢塑料或其它固體垃圾，則在預(yù)處理階段還需要進(jìn)行金屬或砂石等的分揀；經(jīng)過預(yù)處理之后的物料滿足以下要求 a、物料顆粒均勻、最大顆粒粒度直徑小于8厘米；b、物料的形狀可以是球狀、圓柱狀，也可以是塊狀；C、物料的含水量不大于20wt%。第二步，將原料輸送至微波輔助熱解反應(yīng)器中；通過固體輸送裝置(即加料系統(tǒng)2)，將貯存于料倉I內(nèi)的原料輸送至微波輔助熱解反應(yīng)器中；第三步，使原料在微波輔助熱解反應(yīng)器中進(jìn)行熱解轉(zhuǎn)化反應(yīng)，生成反應(yīng)產(chǎn)物；在微波輔助熱解反應(yīng)器內(nèi)，原料顆粒吸收由微波磁控管產(chǎn)生并經(jīng)波導(dǎo)管傳遞過來的微波能后快速升溫，熱解，生成反應(yīng)產(chǎn)物；反應(yīng)產(chǎn)物中包括三大類產(chǎn)物，分別是固態(tài)的熱解炭(也叫熱解半焦)、液態(tài)熱解油和非凝性永久氣體；第四歩，使熱解蒸汽冷凝，形成液態(tài)熱解油和非凝性永久氣體；反應(yīng)產(chǎn)物中的熱解揮發(fā)份產(chǎn)物(即熱解蒸汽)從微波輔助熱解反應(yīng)器的氣體出ロ經(jīng)過氣固分離器4進(jìn)入冷凝器5，在冷凝器5中進(jìn)行直接或間接冷卻，可凝性揮發(fā)份受冷發(fā)生相變形成液體，即為產(chǎn)物液態(tài)熱解油；而其它非凝性氣體即為產(chǎn)物非凝性永久氣體；第五步，使熱解炭冷卻并排出；反應(yīng)產(chǎn)物中的固體產(chǎn)物(熱解炭)依靠的重力作用，從微波輔助熱解反應(yīng)器的固體出ロ經(jīng)高溫鎖氣閥進(jìn)入熱解炭冷卻器9，經(jīng)過熱解炭冷卻器9的冷卻后落入排渣器10，最后進(jìn)入儲渣器11移出系統(tǒng)作為副產(chǎn)品；或者就地成型，制成塊炭產(chǎn)品；需要說明的是，對于吸波不好的原料，如干燥的微藻藻粉，可以將一部分固體產(chǎn)物(熱解炭)作為微波吸收劑返回反應(yīng)器的入口與新鮮的原料混合后再次進(jìn)入反應(yīng)器，如此循環(huán)不己。高溫鎖氣閥用于防止高溫?zé)峤庹羝魅肱旁到y(tǒng)，造成結(jié)塊，堵塞管道或損壞排洛螺旋；第六步,氣體凈化及回收利用；經(jīng)第四步所產(chǎn)生的非凝性永久氣體的主要成份包括C02、CO、CH4, H2等，通常還含有少量的焦油等微小液滴；為保證后續(xù)設(shè)備的安全及盡可能回收液體產(chǎn)物，需要對冷凝器5后的氣態(tài)物料加以凈化，浄化的目的在于脫除焦油和/或脫除一部分ニ氧化碳，提高燃?xì)鉄嶂?；熱解蒸汽在冷凝?中進(jìn)行冷卻之后進(jìn)入氣液分離器6，其中的液態(tài)熱解油進(jìn)入熱解液體循環(huán)泵7 ;非凝性永久氣體經(jīng)氣體浄化裝置15進(jìn)入非凝性氣體壓縮機(jī)16 ;非凝性永久氣體在氣體浄化裝置15中進(jìn)行凈化后，在非凝性氣體壓縮機(jī)16中進(jìn)行壓縮； 壓縮后的非凝性永久氣體可以進(jìn)入儲氣罐；也可以一部分先進(jìn)入微波腔外壁換熱后進(jìn)入ニ級微波輔助熱解反應(yīng)器3，完成氣體回路的循環(huán)，實(shí)現(xiàn)能量自足，而大部分氣體作為產(chǎn)物流入儲氣罐，經(jīng)調(diào)壓后進(jìn)入小型或微型燃?xì)獍l(fā)電機(jī)發(fā)電；在有條件的地方，可以結(jié)合微型熱電聯(lián)產(chǎn)裝置(miCTo-CHP)，為熱解系統(tǒng)本身提供自身動カ和能量。如圖4所示，當(dāng)冷凝器5為噴霧冷凝器時，其工作原理如下熱解蒸汽以及循環(huán)冷卻介質(zhì)24 (通常是熱解油)通過冷凝器管線21 (即反應(yīng)器的氣體出ロ與冷凝器5之間的管線)，經(jīng)預(yù)冷噴嘴26噴入冷凝器5的中部，熱解蒸汽進(jìn)入冷凝器5后開始接觸大量細(xì)小的低溫液滴迅速蒸發(fā)和降溫，同時不斷與頂部噴嘴38所滴下的ニ次霧滴換熱，冷凝形成的液體從冷凝器5的底部開始集聚，形成熱解油；由于換熱(接觸)面積大，這種直接接觸降溫冷凝的方法十分有效；冷凝器5的底部通過管線連接儲油罐13，管線上設(shè)置有液位調(diào)節(jié)閥門29，通過控制液位調(diào)節(jié)閥門29的開度，能夠調(diào)節(jié)冷凝器5內(nèi)的熱解油液位28 ；冷凝器5的底部通過過濾管線連接冷卻介質(zhì)循環(huán)泵12 ;過濾管線上串聯(lián)有控制閥30，并且設(shè)置有相互并聯(lián)的兩路(I開I備)過濾裝置，過濾裝置包括串聯(lián)的過濾器31、ニ級控制閥32 ;過濾管線用于分離移出沉降在冷凝器5下部的少量經(jīng)氣流夾帶進(jìn)入冷凝器5的固體顆粒；在冷凝器5內(nèi)形成的熱解油，經(jīng)過熱解液體循環(huán)泵7的加壓后，一路進(jìn)入儲油罐13 ;另一路經(jīng)過濾管線的過濾后，通過冷卻介質(zhì)循環(huán)泵12進(jìn)入平板換熱器14 ;由于經(jīng)過濾管線的過濾凈化后的液體介質(zhì)吸熱溫度升高，平板換熱器14能夠通過強(qiáng)制對流空氣對熱解油進(jìn)行冷卻；冷卻后的液體經(jīng)閥門35進(jìn)入液體分配器36分成兩路，一股液體24作為初級預(yù)冷噴嘴循環(huán)液；另一股液體37流經(jīng)噴霧冷凝器5的頂部噴嘴38作為冷卻劑循環(huán)；管線21上設(shè)置有保溫或纏以電加熱帶22 ；冷凝器5的入口處25設(shè)置有脈沖式管道清潔裝置23 ；熱解蒸汽產(chǎn)物中不可冷凝的非凝性氣體經(jīng)設(shè)置于冷凝器5頂部的初級捕沫器(即氣液分離器)6除去夾帶的大液滴后，進(jìn)入靜電除霧器(即氣體浄化裝置)15，挾帶有少量液滴或霧沫的氣體產(chǎn)物在靜電除霧器15的強(qiáng)大電場作用下能夠得到?jīng)坊⒏稍?；從靜電除霧器15出來的非凝性氣體經(jīng)非凝性氣體壓縮機(jī)16送入儲氣罐，然后經(jīng)燃?xì)獍l(fā)電系統(tǒng)17輸出電カ，變送穩(wěn)壓后供自身耗電系統(tǒng)使用，燃燒發(fā)電后的尾氣送入火炬煙囪中排放。實(shí)施例一玉米秸桿微波輔助熱解將熱解裝置置于一臺農(nóng)用拖車上，進(jìn)入玉米秸桿晾曬現(xiàn)場，將收集到的1200公斤玉米秸桿送入切片機(jī)切片，將滿足一定粒度條件(顆粒特征直徑20毫米以下，盡可能均勻)的顆粒由履帶式傳送機(jī)通過斗式提升機(jī)送入料倉，然后進(jìn)入微波輔助熱解反應(yīng)器；在微波輔助熱解反應(yīng)器內(nèi)，玉米秸桿顆粒吸收由微波磁控管產(chǎn)生并經(jīng)波導(dǎo)管傳遞過來的微波能后快速升溫，熱解； 產(chǎn)生的可凝性蒸汽隨其它氣體及固體顆粒(熱解半焦)一起經(jīng)過旋風(fēng)分離器匯入微波輔助熱解反應(yīng)器的固體出口，進(jìn)入半焦灰斗(即熱解炭冷卻器9)冷卻，一部分半焦經(jīng)儲渣器11移出系統(tǒng)作為副產(chǎn)品或就地成型，制成塊炭產(chǎn)品；另一部分半焦作為微波吸收劑與新鮮的原料混合后再次進(jìn)入微波輔助熱解反應(yīng)器，并如此循環(huán)不已；玉米秸桿熱解蒸汽經(jīng)過旋風(fēng)分離器的浄化除去固體粒子以后，進(jìn)入噴霧冷凝器5進(jìn)行快速冷凝，絕大部分熱解蒸汽經(jīng)過大量循環(huán)的液體燃料油的冷卻作用進(jìn)入液相，同時釋放出冷凝潛熱，使循環(huán)液體溫度升高；為了保護(hù)噴霧冷凝器5中的冷凝噴嘴38，需要用連續(xù)操作的過濾器(即并聯(lián)有兩路過濾裝置的過濾管線)除去液體中少量的固體殘余物；潔凈的液體生物質(zhì)油經(jīng)過平板換熱器14移出廢熱，經(jīng)過熱解液體循環(huán)泵7推動液體循環(huán)；同時分流出部分液體作為產(chǎn)品生物質(zhì)油進(jìn)入儲油罐13 ；挾帶有少量液滴或霧沫的氣體產(chǎn)物在靜電除霧器15的強(qiáng)大電場作用下得到凈化、干燥，經(jīng)燃?xì)獍l(fā)電機(jī)17輸出電力，變送穩(wěn)壓后供自身耗電系統(tǒng)使用；燃燒發(fā)電后的尾氣送入火炬煙囪中排放。整個過程耗時10小時，熱解后的生物油600公斤，熱解半焦240公斤。 實(shí)施例ニ 干枯樹枝樹葉微波輔助熱解將熱解裝置置于一臺小型拖車上，進(jìn)入成片森林現(xiàn)場，將收集到的1800公斤干枯樹枝樹葉送入小型顆粒成型機(jī)壓制成顆粒，顆粒特征滿足直徑6 8毫米，長度約25毫米；將滿足要求的顆粒通過斗式提升機(jī)送入料倉，然后進(jìn)入微波輔助熱解反應(yīng)器；在微波輔助熱解反應(yīng)器內(nèi)，木質(zhì)顆粒吸收由微波磁控管產(chǎn)生并經(jīng)波導(dǎo)管傳遞過來的微波能后快速升溫，熱解；產(chǎn)生的可凝性蒸汽隨其它氣體及固體顆粒(熱解半焦)一起經(jīng)過氣固分離器4匯入微波輔助熱解反應(yīng)器的固體出口，進(jìn)入半焦灰斗(即熱解炭冷卻器9)冷卻，一部分半焦經(jīng)儲渣器11移出系統(tǒng)作為副產(chǎn)品或就地成型，制成塊炭產(chǎn)品；另一部分半焦作為微波吸收劑與新鮮的原料混合后再次進(jìn)入微波輔助熱解反應(yīng)器，并如此循環(huán)不已；木質(zhì)顆粒熱解蒸汽進(jìn)入五級管式冷凝器5進(jìn)行冷凝，獲得潔凈的液體生物質(zhì)油，并經(jīng)過空氣冷卻器14移出廢熱；挾帶有少量液滴或霧沫的氣體產(chǎn)物在除霧器15中得到凈化、干燥，經(jīng)燃?xì)獍l(fā)電機(jī)17輸出電力，變送穩(wěn)壓后供自身耗電系統(tǒng)使用；燃燒發(fā)電后的尾氣送入火炬煙囪中排放。整個過程耗時6小時，熱解后的生物油1000公斤，熱解生物炭340公斤。實(shí)施例三廢舊輪胎微波輔助熱解將ー定數(shù)量的廢舊輪胎經(jīng)過切片機(jī)、鋼絲剝離機(jī)進(jìn)行處理后形成廢舊輪胎顆粒，
廢舊輪胎顆粒的特征尺寸不大于20毫米；將廢舊輪胎顆粒送入移動熱解裝置，控制加料速
率及微波輔助熱解反應(yīng)器的功率，收集熱解半焦(炭黒)、熱解油。試驗(yàn)所得產(chǎn)物收率和使
用功率的關(guān)系如下表所不
權(quán)利要求
1.一種使用微波輔助熱解就地轉(zhuǎn)化含碳資源的熱解裝置，其特征在于包括料倉、微波輔助熱解反應(yīng)器；料倉的出口通過固體輸送裝置連接微波輔助熱解反應(yīng)器；所述微波輔助熱解反應(yīng)器設(shè)置有兩個出口，一個為氣體出口，另一個為固體出口 ； 所述反應(yīng)器固體出口連接熱解炭冷卻器的入口，熱解炭冷卻器的出口經(jīng)排渣器連接儲渣器； 所述反應(yīng)器氣體出口處設(shè)置有氣固分離器，氣固分離器用于分離熱解蒸汽與固體顆粒；所述反應(yīng)器氣體出口通過管線連接冷凝器的入口，冷凝器設(shè)置有氣液分離器；冷凝器設(shè)置有兩個出口，一個為氣體出口，另一個為液體出口 ； 所述冷凝器氣體出口連接氣體凈化裝置，氣體凈化裝置的出口連接非凝性氣體壓縮機(jī)； 所述冷凝器液體出口連接熱解液體循環(huán)泵后，一路連接儲油罐，另一路經(jīng)冷卻介質(zhì)循 環(huán)系統(tǒng)返回冷凝器。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的使用微波輔助熱解就地轉(zhuǎn)化含碳資源的熱解裝置，其特征在于所述料倉的儲存能力為15 60分鐘，存儲體積不大于I. Om3 ;所述料倉是敞開式料倉或者是密閉式料倉，密閉式料倉的頂部設(shè)置進(jìn)氣口 ；所述料倉是一個或者是多個，多個料倉之間設(shè)置有固體輸送裝置。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的使用微波輔助熱解就地轉(zhuǎn)化含碳資源的熱解裝置，其特征在于所述固體輸送裝置是斗式提升機(jī)，或者是螺旋進(jìn)料器，或者是真空吸送裝置；所述固體輸送裝置通過變頻電機(jī)控制，能夠調(diào)節(jié)加料速率。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的使用微波輔助熱解就地轉(zhuǎn)化含碳資源的熱解裝置，其特征在于所述微波輔助熱解反應(yīng)器是多級多段微波輔助熱解反應(yīng)器，包括多個相互串聯(lián)的反應(yīng)器，每個反應(yīng)器設(shè)置有多段微波照射區(qū)；每個反應(yīng)器內(nèi)設(shè)置有多個并列的螺旋管，螺旋管的作用在于物料翻轉(zhuǎn)、攪拌和固體物料輸送。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的使用微波輔助熱解就地轉(zhuǎn)化含碳資源的熱解裝置，其特征在于所述反應(yīng)器是臥式螺旋反應(yīng)器或者是立式螺旋反應(yīng)器。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的使用微波輔助熱解就地轉(zhuǎn)化含碳資源的熱解裝置，其特征在于所述每段微波照射區(qū)的微波磁控管的發(fā)射功率是I. OKff,或者是2. OKff,或者5. OKff ;所述微波磁控管的工作頻率是2450MHz，或者是915MHz。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的使用微波輔助熱解就地轉(zhuǎn)化含碳資源的熱解裝置，其特征在于所述氣固分離器是旋風(fēng)分離器；或者是高溫過濾器。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的使用微波輔助熱解就地轉(zhuǎn)化含碳資源的熱解裝置，其特征在于所述反應(yīng)器的固體出口設(shè)置有高溫鎖氣閥。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的使用微波輔助熱解就地轉(zhuǎn)化含碳資源的熱解裝置，其特征在于所述熱解炭冷卻器采用間壁式換熱冷卻；或者直接噴入液態(tài)水進(jìn)行冷卻；或者就地取材,將高溫?zé)峤馓考尤胪寥篮筮M(jìn)行機(jī)械攪拌。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的使用微波輔助熱解就地轉(zhuǎn)化含碳資源的熱解裝置，其特征在于所述冷凝器是噴霧冷凝器，噴霧冷凝器內(nèi)所噴入的液體是水，或者是甲醇，或者是乙醇，或者是經(jīng)冷卻介質(zhì)循環(huán)系統(tǒng)返回的液體熱解油； 或者所述冷凝器是間接換熱式冷凝器；或者所述冷凝器是平板式換熱器。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的使用微波輔助熱解就地轉(zhuǎn)化含碳資源的熱解裝置，其特征在于所述噴霧冷凝器的出口處設(shè)置有靜電除霧器或捕沫器。
12.根據(jù)權(quán)利要求I所述的使用微波輔助熱解就地轉(zhuǎn)化含碳資源的熱解裝置，其特征在于所述反應(yīng)器氣體出口與冷凝器的入口之間的管線設(shè)置有保溫或纏以電加熱帶；所述冷凝器的入口處設(shè)置有管道清潔裝置。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的使用微波輔助熱解就地轉(zhuǎn)化含碳資源的熱解裝置，其特征在于所述管道清潔裝置是脈沖式?jīng)_擊機(jī)械。
14.根據(jù)權(quán)利要求I所述的使用微波輔助熱解就地轉(zhuǎn)化含碳資源的熱解裝置，其特征在于所述氣體凈化裝置是捕沫器、靜電除霧器、電捕焦油器、二氧化碳洗氣槽中的一種。
15.根據(jù)權(quán)利要求I所述的使用微波輔助熱解就地轉(zhuǎn)化含碳資源的熱解裝置，其特征在于所述冷凝器是噴霧冷凝器，噴霧冷凝器連接熱解液體循環(huán)泵后，與儲油罐及冷卻介質(zhì)循環(huán)系統(tǒng)的連接結(jié)構(gòu)如下 所述噴霧冷凝器通過一路管線連接儲油罐，管線上設(shè)置有液位調(diào)節(jié)閥門；所述噴霧冷凝器通過另一路管線連接冷卻介質(zhì)循環(huán)泵，冷卻介質(zhì)循環(huán)泵的出口連接空冷器的入口，空冷器的出口經(jīng)液體分配器返回所述噴霧冷凝器； 所述噴霧冷凝器與冷卻介質(zhì)循環(huán)泵之間的管線上設(shè)置有過濾裝置； 所述液體分配器通過兩路返回所述噴霧冷凝器，一股液體作為初級預(yù)冷噴嘴循環(huán)液，經(jīng)預(yù)冷噴嘴噴入噴霧冷凝器的中部；另一股液體流經(jīng)噴霧冷凝器的頂部噴嘴作為冷卻劑循環(huán)； 在冷凝器內(nèi)形成的熱解油，經(jīng)過熱解液體循環(huán)泵的加壓后，一路進(jìn)入儲油罐；另一路經(jīng)過濾裝置的過濾后，通過空冷器返回所述噴霧冷凝器實(shí)現(xiàn)循環(huán)。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的使用微波輔助熱解就地轉(zhuǎn)化含碳資源的熱解裝置，其特征在于所述過濾裝置為相互的并聯(lián)兩支路，一開一備；每個支路上分別設(shè)置有過濾器。
17.一種使用微波輔助熱解就地轉(zhuǎn)化含碳資源的方法，其特征在于包括以下步驟 第一步，將安裝于拖車上的權(quán)利要求I所述的熱解裝置移動至含碳資源產(chǎn)地的附近；對原料進(jìn)行預(yù)處理；將預(yù)處理之后的原料貯存于熱解裝置的料倉內(nèi)； 第二步，將原料輸送至微波輔助熱解反應(yīng)器中； 第三步，使原料在微波輔助熱解反應(yīng)器中進(jìn)行熱解轉(zhuǎn)化反應(yīng)，生成反應(yīng)產(chǎn)物； 第四步，使熱解蒸汽冷凝，形成液態(tài)熱解油和非凝性永久氣體； 反應(yīng)產(chǎn)物中的熱解蒸汽經(jīng)過氣固分離器的凈化除去固體粒子以后，進(jìn)入冷凝器進(jìn)行冷凝，絕大部分熱解蒸汽經(jīng)過循環(huán)液體的冷卻作用進(jìn)入液相形成液態(tài)熱解油，同時釋放出冷凝潛熱，使循環(huán)液體溫度升高；剩余的熱解蒸汽則為非凝性永久氣體； 所形成的液態(tài)熱解油經(jīng)過空冷器移出廢熱，經(jīng)過熱解液體循環(huán)泵推動液體循環(huán)；然后分流出部分液體作為產(chǎn)品進(jìn)入儲油罐，另一部分返回所述冷凝器進(jìn)行液體的循環(huán)利用；第五步，使熱解炭冷卻并排出； 反應(yīng)產(chǎn)物中的固體成份匯入微波輔助熱解反應(yīng)器的固體出口，進(jìn)入熱解炭冷卻器冷卻，一部分熱解炭經(jīng)儲渣器移出系統(tǒng)作為副產(chǎn)品或就地成型，制成塊炭產(chǎn)品；另一部分熱解炭作為微波吸收劑與新鮮的原料混合后再次進(jìn)入微波輔助熱解反應(yīng)器，并如此循環(huán)不已；第六步，對非凝性永久氣體進(jìn)行凈化并回收利用； 挾帶有少量液滴或霧沫的非凝性永久氣體在氣體凈化裝置內(nèi)得到凈化、干燥，經(jīng)燃?xì)獍l(fā)電機(jī)構(gòu)輸出電力，變送穩(wěn)壓后供自身耗電系統(tǒng)使用；燃燒發(fā)電后的尾氣送入火炬煙囪中排放。
18.根據(jù)權(quán)利要求I所述的使用微波輔助熱解就地轉(zhuǎn)化含碳資源的方法，其特征在于所述第一步中的原料是低品位含碳資源，包括生物質(zhì)、廢舊輪胎、廢棄塑料、褐煤、油田或生活淤泥。
19.根據(jù)權(quán)利要求I所述的使用微波輔助熱解就地轉(zhuǎn)化含碳資源的方法，其特征在于所述第一步中對原料進(jìn)行預(yù)處理的方法是破碎機(jī)粗碎，或者是顆粒成型； 如果原料的含水量大于20wt%，則進(jìn)一步進(jìn)行除濕；除濕的方法是晾曬、加壓過濾或者烘烤；除濕的熱量來源是太陽能、壓縮氣體或者尾氣余熱； 如果原料是固體垃圾，包括廢舊輪胎、廢塑料，則進(jìn)行金屬或砂石的分揀。
20.根據(jù)權(quán)利要求I所述的使用微波輔助熱解就地轉(zhuǎn)化含碳資源的方法，其特征在于所述第一步中預(yù)處理之后的原料滿足以下要求 a、物料顆粒均勻，最大顆粒粒度的直徑小于8厘米； b、物料的形狀是球狀、圓柱狀，或者是塊狀； C、物料的含水量不大于20wt%。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種使用微波輔助熱解就地轉(zhuǎn)化含碳資源的熱解裝置，包括微波輔助熱解反應(yīng)器，反應(yīng)器的固體出口連接熱解炭冷卻器的入口，熱解炭冷卻器的出口經(jīng)排渣器連接儲渣器；反應(yīng)器的氣體出口通過管線連接冷凝器的入口，冷凝器設(shè)置有氣液分離器；所述冷凝器氣體出口連接氣體凈化裝置，氣體凈化裝置的出口連接氣體壓縮機(jī)；所述冷凝器液體出口連接熱解液體循環(huán)泵后，一路連接儲油罐，另一路經(jīng)冷卻介質(zhì)循環(huán)系統(tǒng)返回冷凝器。本發(fā)明能夠?qū)⒏鞣N低品位含碳資源進(jìn)行經(jīng)濟(jì)規(guī)模的收集、儲存和連續(xù)化生產(chǎn)。本發(fā)明還公開了一種使用微波輔助熱解就地轉(zhuǎn)化含碳資源的方法。
文檔編號C10J1/213GK102718383SQ201210184848
公開日2012年10月10日 申請日期2012年6月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月6日
發(fā)明者孫予罕, 廖波, 王小泉 申請人:上海中科高等研究院