技术领域
[0001] 本
发明涉及一种利用
热解技术、采用城市垃圾为原料制造燃料块的方法，本发明还涉及利用上述方法的专用设备——热解炭化炉。
背景技术
[0002] 有人类从事生产和生活的地方，就会有废弃物产生；有废弃物，就会发生环境问题。随着人类社会的不断发展，社会生产
力迅速提高，工业化和城市化的
进程也逐步加快。时至今日，全球很多国家和地区，已经进入到高度发达的工业化和城市化时期。与此相伴随的是：城市垃圾产出的种类和数量在快速增长，城市垃圾的危害性在逐渐凸显。
[0003] 我国现有30万人口以上的城市668座。每年产出的生活垃圾约1.5亿吨，产出的各种工业有机废弃物、畜禽垃圾约4.5亿吨；全国城市垃圾总产出量，每年高达6亿吨。而且据有关专家估算，平均每年还在以8％的速度递增。据2004年8月公布的城市建设统计年报有关数据，现在全国共有各种类型的城市垃圾处理场575座，垃圾处理总能力可以达到21.9万吨/日，能占全部城市垃圾总产出量的13.3％。
[0004] 根据这些数据分析，我国现在仍有相当数量的中小城市，在城市垃圾的处理手段上，依然停留在露天堆放、简易填埋或就地焚烧的初始时期；但也确有相当数量的大中城市，在城市垃圾的处理手段上，已经发展到安全处理阶段。据了解，在最近几年内，国家利用国债资金已安排建设城市垃圾处理项目359个，项目投资总额已高达245亿元，仅国债资金投入就高达80多亿元。这些城市垃圾处理项目建成投入运营后，可以使我国城市垃圾的处理技术
水平，提高到相当高的历史阶段。
[0005] 我国广大科技工作者在长期从事城市垃圾处理技术的研发过程中，经过对比、筛选和逐步淘汰、改进，现在推广应用比较普遍的城市垃圾安全处理技术，主要有卫生填埋技术、焚烧处理技术和堆肥处理技术。
[0006] 上述技术的缺点具体表现在：
[0007] 1、焚烧处理技术的主要弱点是：建设规模大，建设周期长；设备技术复杂，操作运行困难；投资额度大，运营成本高；仅能适应对有较高热值的可燃性城市垃圾进行处理，适应范围较小；特别是焚烧过程中产生的严重二次污染，治理难度大，达标排放难。
[0008] 2、卫生填埋技术的主要弱点是：占地面积大，占地时间长，土地修复再利用机率较小；工程处理不当，极易对土地、
水体、大气造成严重污染，选址比较困难；垃圾资源化利用率极低。
[0009] 3、堆肥处理技术的主要弱点是：堆肥设备庞大，生产制造困难；工艺技术复杂，操作控制要求严格；建设周期较长，投资额度较大；仅能适应对城市垃圾中的可降解有机物进行处理，适应范围较小。
[0010]
发明人就是根据上述城市垃圾处理现状，在认真分析总结了现在普遍推广应用的各类城市垃圾处理技术装备的优势和弱点以后，结合多年实践经验和专业知识积累，完成了《应用热解技术炭化城市垃圾制造燃料块研究》新技术科研课题，同时完成了城市垃圾热解炭化炉产的设计。该技术产品是实现对城市垃圾进行无害化、减量化、资源化处理目标的新途径，也是对现行普遍推广应用的城市垃圾处理技术的新突破；而且，整体投资额度不大，产品销售应用领域广泛，运营成本
费用不高，经济效益比较可观。
[0011] 热解，是指对有机物在绝
氧条件下加
热分解的过程。热解，是化学科学领域里的基本反应原理之一，在应用科学领域中早已得到广泛应用。
[0012] 在城市垃圾中，含有大量有机物质。城市垃圾中的有机物质，可以分为天然有机物质和人工合成有机物质两大类。天然有机物质包括：木材、
橡胶、
蛋白质、
淀粉、
纤维素、
植物秸杆等等；人工合成有机物质包括：塑料、合成橡胶、合成纤维等等。城市垃圾中这些有机物质分子结构的共同特点是：
碳元素是其主要构成成分；而且这些有机物质的分子结构，都能够在高温加热过程中发生断键、异构化等化学反应，都能够产生重新裂解或聚合的变化；当然也能够通过采取工程技术手段，调节控制热解反应条件，使城市垃圾中的有机物全部形成固态炭。这就是我们研究炭化城市垃圾制造燃料块的科学理论依据。
[0013] 在实际应用的热解技术中，也有因热解反应的特别需要，在热解反应器中通入部分空气、氧气或蒸气等介质作为
气化剂，使有机物发生小部分燃烧。这种与热解定义不完全相符的方法，也是热解技术。采取这种方法，是为了提供热解过程所需的热量或为了补充热量，同时也为了改变各种类型热解产物的产出比例，提高所需热解产物的产出率。
[0014] 由此可知，热解技术与充分供氧、有机物完全燃烧的焚烧技术，有着本质的区别。焚烧是放热过程；热解是吸热过程。
[0015] 热解技术在无氧或近似无氧条件下，使有机物在高温加热作用下，发生断键、异构化等化学反应；经过裂解或聚合变化后，最终转
化成可燃气、油、固态炭等物质形式。在这个过程中，有机物中所蕴藏的潜在
能源因素，以转化成的可燃气、油、固态炭等物质形式被回收，成为便于贮藏、运输和使用的有实用价值的再生能源。
[0016] 炭化城市垃圾，制造燃料块的科学理论依据是：化学科学领域里的热解技术原理。
[0017] 所述的热解技术是在无氧或近似无氧条件下，使有机物在高温加热作用下，发生断键、异构化等化学反应；经过裂解或聚合变化后，最终转化成可燃气、油、固态炭等物质形式。
[0018] 城市垃圾中有机物的热解，是一个复杂、连续的化学反应过程。在反应中包含着复杂的有机物断键、异构化等化学反应；热解过程中的中间产物，既存在着由大分子变成小分子，直至气体的裂解过程，也存在着由小分子聚合成较大分子的聚合过程。
[0019] 在理论上，热解反应过程，可以根据热解
温度逐步升高的不同区段，大体分为四个阶段：
[0020] ①在较低热解温度区段内，是开始脱水阶段：
[0021]
[0022] ②在稍高热解温度区段内，是脱甲基阶段：
[0023]
[0024] ③在较高热解温度区段内，是生成水与架桥部分的分解次甲基键进行反应阶段：
[0025]
[0026]
[0027] ④在更高热解温度区段内，是已生成的多环芳
烃等化合物进行再裂解、脱氢、聚合、氢化等反应阶段。
[0028] 在这个阶段内的具体反应，可归纳为如下反应形式：
[0029] 第一种反应：
[0030]
[0031]
[0032] 第二种反应：
[0033]
[0034] 第三种反应：
[0035]
[0036] 第四种反应：
[0037]
[0038] 根据热解温度逐步升高的区段温度，热解反应虽然可以大体分为上述四个阶段。但是，在这样一个复杂、连续的化学反应过程中，由于受到有机物品种、加热温度、升温速率、保温时间、反应器形式等多种因素的相互影响或作用，实际反应过程并没有十分明显的阶段性，许多反应都是在相互交叉中进行的。
[0039] 城市垃圾中的有机物，在热解过程中的总反应方程式可以表示为：
[0040]
[0041] 从上述热解总反应方程式中可以得知，城市垃圾有机物经热解后的热解产物有三种形态：气体形态、液体形态、固体形态。
[0042] 具体热解产物形态的成分可表示如下：
[0043] 气态热解产物：包括C1-5的烃类、氢、CO、CO2等等。
[0044] 液态热解产物：包括C25的烃类、乙酸、丙
酮、甲醇等等。
[0045] 固态热解产物：包括固态炭、聚合高分子含碳物等等。
[0046] 特别应该说明的是：城市垃圾有机物的不同含量类型，热解反应的不同条件，均能影响热解反应过程；因此而造成热解产物的形态和成分比例，都将有极大差异。
发明内容
[0047] 本发明要解决的技术问题是应用热解技术加热分解城市垃圾中的有机物质，在热解反应过程中，通过恰当的工程技术手段，制造缺氧间接加热条件，严格控制加热温度、升温速率和保温时间等控制因素，使城市垃圾中的有机物质中的碳元素形成固态炭，使炭化后的城市垃圾转化制成燃料块。
[0048] 本发明通过以下技术方案得以实现：
[0049] 本发明是根据化学科学领域里的有机物质热解技术理论，采取独创工程技术手段和自主研发的设备热解炭化炉，对城市垃圾的有机物质和可燃物质进行热解炭化处理，制造成燃料块，替代原
煤成为再生能源。
[0050] 本发明热解炭化处理过程所采用的自主研发设备热解炭化炉包括
炉壳、
钢板
基础、耐火
隔热保温层、电热元件、
传感器、反应器、螺旋搅拌翻捣器、驱动机构、
炉盖、自动操纵控制显示系统、安装基础，所述的炉壳
内衬以耐火隔热保温层，在耐火隔热保温层外敷设有电热元件，并与反应器内的传感器相联接，其炉壳、耐火隔热保温层、电热元件、炉盖和下面设置的钢板基础构成炉壳主体，炉壳主体和安装基础相联结，所述的炉壳主体的内部设置有反应器，炉壳主体与反应器之间预留的狭小间隙，螺旋搅拌翻捣器设置在反应器的内部，在螺旋搅拌翻捣器的下面设置有驱动机构。
[0051] 所述的炉壳被设计成敞开式圆桶形，炉壳下端和钢板基础连接，炉壳上端设计成全敞开式，通过反应器上的全开启式鼓形炉盖封闭。
[0052] 所述的反应器被设计成可以全开启也可以封闭式的圆桶形，反应器顶端为全开启式鼓形炉盖，炉盖上装有带气
锁装置的与烟气治理系统的吸
风口相联接的排气口，反应器下端设计成锥体形，在反应器底端带有出料口，传感器被设置在反应器内的适应
位置，与自动操纵控制显示系统及电热元件相联接。
[0053] 所述的螺旋搅拌翻捣器由钢管轴和螺旋
叶片构成，被安装在反应器内，并通过
支撑架联接固定在反应器内，螺旋搅拌翻捣器的轴下端，与安装在反应器外部的驱动机构相联接，所述的驱动机构由
电动机、减速器、驱动大
齿轮等部件组成。
[0054] 所述的自动操纵控制显示系统选择配备的是计算机自动操纵控制显示系统，能按应用热解技术需要的规范热解环境和可控反应条件设置的控制程序和运行参数，统一操作调控热解炭化炉的各种机、电、液
工件元件，完成设定的指令，同时完成显示成打字记录。
[0055] 本发明炭化城市垃圾制造燃料的方法是通过分选处理、热解炭化处理、配料搅拌处理、成型烘干处理等四个工艺步骤来实现，具体内容如下：
[0056] 分选处理：
[0057] a、通过严格分选处理，剔除城市原生垃圾中含有的砖石、渣土地、玻璃、陶瓷、金属等无机物质；
[0058] b、通过严格分选处理，剔除城市原生垃圾中含有的塑料类人工合成有机物质；
[0059] 其具体步骤是：
[0060] (1)、将城市原生垃圾送入捡拾分选
输送机，在捡拾分选输送机上用人工方法把混在城市原生垃圾中的大块金属及危险废弃物分选出来；
[0061] (2)、将经工人分选后的城市原生垃圾，送入中径
粉碎机中进行粉碎，平均粉碎粒径≤40mm；
[0062] (3)、将经粉碎后的城市原生垃圾送入磁力分选机中，把城市原生垃圾中含有的金属分选出来；
[0063] (4)、将经过
磁选后的城市原生垃圾送入滚筒式气流分选机中，利用各种物质在等级量气流作用下
沉降速度不同的原理，把城市原生垃圾中含有较大
密度和较大重量的砖石、渣土、玻璃、陶瓷等无机物质分选出来；
[0064] (5)、将经过剔除了重质无机物质后的城市垃圾，送入水平式气流分选机中，利用各种物质在等级量气流作用下沉降速度不同的原理，把城市垃圾中含有的塑料、纸张、织物等轻飘物质分选出来；
[0065] (6)、经过上述严格分选处理后，已经剔除了砖石、渣土地、玻璃、陶瓷、金属、塑料类物质的城市垃圾中的有机物质、可燃物质通过“带式输送机”送入热解炭化炉中，进行热解炭化处理。
[0066] 热解炭化处理
[0067] 城市原生垃圾经过严格分选处理以后的适于进行热解炭化处理的有机物质和可燃物质，经过“带式输送机”装入热解炭化炉以后，全部热解炭化反应处理过程，均在热解炭化炉中封闭运行完成，最后全部转化成固态碳；
[0068] 所述的热解炭化处理过程是采用上述热解炭化炉，根据热解技术理论，在缺氧环境中利用间接加热方式实现城市垃圾热解炭化制取固态碳；
[0069] 热解时炭化的加热温度、升温速率及保温时间设定：
[0070] (1)、加热温度：
[0071] 热解炭化的装料初始炉温，采取季节常温或
前炉出料后余温装料，其加热温度共设计四个温度区段；
[0072] 第一加温区段：从季节常温或前炉出料后余温开始，最高加热温度达到250度±15度；
[0073] 第二加温区段：从第一加温区段最高温度250度开始，最高加热温度达到480度±10度；
[0074] 第三加温区段：从第二加温区段最高温度480度开始，保持在480度±18度稳定温度线上较长时间不变；
[0075] 第四加温区段：从第三加温区段最高温度480度开始，采取断电停止加热，靠自然冷却方式逐步降温；待炉内热解物质温度降至140度以下后出炉；
[0076] (2)、升温速率：
[0077] 热解炭化炉的升温速率，共设计有两个升温区间；
[0078] 第一个升温区间：在第一加温区段内，从季节常温或前炉出料后余温开始，在30分钟时间内用较快升温速率迅速把加热温度升高到250度，升温速率为7.5度/分±0.3度/分；
[0079] 第二升温区间：在第二加温区段内，从第一加温区段同高温度250度开始，在90分钟时间内，用较缓慢的升温速率，把加热温度升高到480度，升温速率为2.56度/分±0.2度/分；
[0080] (3)、保温时间：
[0081] 热解炭化的保温时间，设计在加热温度最高限值480度的温度线上，保持稳定120分钟±20分；
[0082] 城市垃圾有机物质和可燃物质，在热解炭化炉中经热解炭化处理后转化成的固态碳，成粉末状或中粒径块状的固态形式，发热值≥4800大卡，灰份量≤3％，水份量≤0.9％；
[0083] 配料搅拌处理
[0084] 配料搅拌处理具体步骤如下：
[0085] (1)、将经
过热解炭化处理后得到的固态碳，通过“
螺旋输送机”，送入“
电子称重器”的固态碳储料仓中；
[0086] (2)、将制造燃料块所需的各种添加物料，包括：精
煤粉、化学助燃剂、煤矸石粉，分别装入“电子称重器”的各自储料仓中；
[0087] (3)、通过“电子称重器”，按制造燃料块所需要的全部组料配方比重，分别对固态碳、上述各种添加物料进行称重计量；
[0088] (4)、通过“混合配料机”，对经过电子称重计量后的各种组料，进行掺混、搅拌等组成性混合。
[0089] (5)、通过“
搅拌机”，在经过组成性混合后的组料中，加入适量的
固化剂、水等介质后，搅拌成适于成型的软泥状组料，然后再通过“带式输送机”，送入成型烘干工序进行成型烘干处理。
[0090] 成型烘干处理
[0091] 成型烘干处理的具体步骤是：
[0092] (1)、将经过配料搅拌处理后适于成型的软泥状组料，送入成型烘干工序的“
液压成型机”中；
[0093] (2)、通过“液压成型机”，根据不同用户对燃料块形状、尺寸的要求，把适于成型的软泥状组料，
挤压成型；
[0094] (3)、通过“烘干输送机”，把
挤压成型的燃料块，在从液压成型机向外输送的过程中，采用
通风加热烘干的混合技术手段，对已经挤压成型的燃料块，进行烘干定型处理，使其能增加强度，便于保管运输。然后再直接送入产品成品库，存放待销。
[0095] 所述的制造燃料块的组料配方比重确定方法根据供热、发电、制砖、
水泥等不同用户，对所需燃料发热值及燃烧特性的不同需要，确定不同用户所需燃料的最低发热值；
[0096] 用“氧弹测热仪”分别测试出制造燃料块所用各种组料的单位重量发热值；
[0097] 根据不同用户所需燃料的最低发热值，用“比例求和”法，分别计算出所用各种组料在燃料块中应配入的重量，并实现成本效益最大化。
[0098] 本发明的积极效果是：
[0099] 1、应用热解技术，炭化城市垃圾，制造成燃料块，替代原煤成为再生能源，是一项具有新颖性、创造性和实用性的科技新成果。采用这项科技新成果处理城市垃圾，与国内外现在普通推广应用的卫生填埋技术、焚烧处理技术、堆肥处理技术相比，在建设投资额度、技术可靠性、操作安全性、二次污染同步治理难度、投资风险性等方面，特别是在资源化利用程度、运营经济效益等方向，都有着十分明显的优势。
[0100] 2、在新建城市垃圾热解炭化处理场的应用。
[0101] 应用热解技术理论，炭化城市垃圾，制造成燃料块，取代燃煤成为再生能源是新技术科研成果；实现新技术的核心技术装备——城市垃圾热解炭化炉是一项具有新颖性、创造性、实用性的发明
专利产品。应用新技术科研成果和发明专产品，新建城市垃圾热解炭化处理场，是实现对城市垃圾进行无害化、减量化、资源化处理目标的新途径，是对现行普遍推广应用的城市垃圾处理技术的新突破。新建城市垃圾热解炭化处理场，极具市场推广样板示范作用，有广泛应用前景。
[0102] 3、在改造现有城市垃圾处理场中的应用。
[0103] 我国现在城市垃圾处理场约575座，其中有相当数量运行困难；特别是有些焚烧处理场和堆肥处理场，都分别因为运营成本费用过高、产品销售困难等不同原因，勉强维持。如能充分利用这些垃圾处理场的现有设备设施，引进使用热解炭化城市垃圾新技术和发明专利产品，改造现有城市垃圾处理场，可以在技术进步和经济效益等多方面得到较大回报，应用前景也比较广泛。
[0104] 4、应用发明专利产品单独处理特殊固体有机废弃物。
[0105] 应用热解技术理论，炭化有机物质，在应用科学领域中早已得到广泛应用。发明专利产品——热解炭化炉，已经具备了独立完成全部热解炭化技术的各种功能，不仅能应用于城市垃圾处理领域，还可以得到更广泛的应用；特别是对当前一些数量较多、影响较大、极难找到恰当处理方法的特殊固体有机废弃物，更有比较广泛的应用前景。比如，对中原地区普遍存在的麦稻作物秸杆野外就地焚烧引发的严重影响环境、交通、飞行安全等问题，如能应用发明专利产品进行集中简单热解炭化处理，必将使多方受益。
附图说明
[0106] 图1为炭化城市垃圾制造燃料块的工艺流程
框图。
[0107] 图2为本发明专用设备热解炭化炉整体结构示意图。
[0108] 图3为本发明热解炭化炉运行参数控制曲线图。
具体实施方式
[0109] 本发明炭化城市垃圾制造燃料的方法是通过分选处理、热解炭化处理、配料搅拌处理、成型烘干处理等四个工艺步骤来实现。
[0110] 1、分选处理
[0111] 主要包括两方面内容：
[0112] 第一方面是：通过严格分选处理，剔除城市原生垃圾中含有的砖石、渣土地、玻璃、陶瓷、金属等无机物质。
[0113] 上述这些无机物质，均不可热解炭化。如果不能通过严格分选处理剔除，继续裹夹在城市原生垃圾中同步参加热解处理，必然要大大增加对城市原生垃圾进行热解处理的总数量负担，占用热解炭化炉的有限工作容积；结果也必然要增加热解能源消耗，减少热解产物产量，提高运行成本。而且，这些无机物质经过热解处理后，也不会发生炭化；如果继续裹夹在热解产物中，只能增加热解产物的“灰份含量”，降低热值，影响产品
质量。
[0114] 第二方面是：通过严格分选处理，剔除城市原生垃圾中含有的塑料类人工合成有机物质。
[0115] 塑料类人工合成有机物质，虽然是可热解的有机物质，但在本发明专利中设计的热解类炭化炉的可控反应条件下，尚不能完成脱水、脱甲基和裂解等反应，也不能形成固态炭。如果提高热解炭化炉的设计加热温度，虽然能使塑料类人工合成有机物质发生热解反应，但同时也能够使热解中间产物发生再次裂解、氢化、聚合及脱氢等反应；而且在此热解温度区间内产生的热解产物，绝大多数都将以液态或气态形式出现，已不能形成固态碳。这种结果，从根本上违背了发明专利原设计的目标。
[0116] 另外，这些虽可热解的塑料类人工合成有机物质，经过高温热解后，必然要产生氯化氢、二噁英、多环芳烃等极易造成二次污染的有毒有害或致癌物质；如果不能通过严格分选处理剔除，继续裹夹在城市垃圾中同步参与热解处理，从设计
角度出发，必然要对热解炭化炉相应增加同步治理二次污染的工程技术手段。这样，就必然要大大增加热解炭化炉的结构复杂程度，大大增加生产制造难度，提高制造成本。
[0117] 分选处理的的具体工艺安排如下：
[0118] (1)、将城市原生垃圾送入捡拾分选输送机。在捡拾分选输送机上用人工方法把混在城市原生垃圾中的大块金属及危险废弃物分选出来。
[0119] (2)、将经工人分选后的城市原生垃圾，送入中径粉碎机中进行粉碎；平均粉碎粒径≤40mm。
[0120] (3)、将经粉碎后的城市原生垃圾送入磁力分选机中，利用金属含磁原理，把城市原生垃圾中含有的金属分选出来。经分选处理后得到的金属，可以直接形成废金属资源化产品。
[0121] (4)、将经过磁选后的城市原生垃圾送入滚筒式气流分选机中，利用各种物质在等级量气流作用下沉降速度不同的原理，把城市原生垃圾中含有较大密度和较大重量的砖石、渣土、玻璃、陶瓷等无机物质分选出来。
[0122] (5)、用经分选处理后得到的砖石、渣土地、玻璃、陶瓷等无机物质做原料，可以选用国内已批量生产的制造建筑用免烧多孔砖成套设备，通过粉碎、配料、搅拌、成型等工程技术手段，制造成建筑用免烧多孔砖，形成另一种资源化产品。
[0123] (6)、将经过剔除了重质无机物质后的城市垃圾，送入水平式气流分选机中，利用各种物质在等级量气流作用下沉降速度不同的原理，把城市垃圾中含有的塑料、纸张、织物等轻飘物质分选出来。
[0124] (7)、将经过分选后得到的轻飘物质再一次送入静电分选机中，利用各种物质在带电
电场中
热电效应的差异，把混杂在轻飘物质中的塑料类物质单独分选出来。
[0125] (8)、用经分选处理后得到的塑料类物质做原料，选用国内已批量生产的再生塑料颗粒成套设备，通过清洗、冷冻、
磨碎、加温、分解、再生、选粒，形成另一种资源化产品。
[0126] (9)、将经过严格分选处理，已经剔除了砖石、渣土地、玻璃、陶瓷、金属、塑料类物质的城市垃圾中的有机物质、可燃物质通过“带式输送机”送入热解炭化炉中，进行热解炭化处理。
[0127] 2、热解炭化处理
[0128] 本发明专利的热解炭化处理过程是采用自主研发的设备热解炭化炉，根据热解技术理论，采取独创的工程技术手段，将城市垃圾热解炭化制取固态碳。
[0129] 如附图2所示：本发明专用设备热解炭化炉包括炉壳1、钢板基础2、耐火隔热保温层3、电热元件4、传感器5、反应器6、螺旋搅拌翻捣器7、驱动机构8、炉盖9、自动操纵控制显示系统10、安装基础11，所述的炉壳1内衬以耐火隔热保温层3，在耐火隔热保温层3外敷设有电热元件4，并与反应器6内的传感器5相联接，其炉壳1、耐火隔热保温层3、电热元件4、炉盖9和下面设置的钢板基础2构成炉壳主体12，炉壳主体12和安装基础11相联结，所述的炉壳主体12的内部设置有反应器6，炉壳主体12与反应器6之间预留的狭小间隙13，螺旋搅拌翻捣器7设置在反应器6的内部，在螺旋搅拌翻捣器7的下面设置有驱动机构8。
[0130] 所述的炉壳1被设计成敞开式圆桶形，用普通钢板焊成，炉壳1下端和钢板基础2连接，炉壳1上端设计成全敞开式，通过反应器6上的全开启式鼓形炉盖9封闭。
[0131] 所述的反应器被设计成可以全开启也可以封闭式的圆桶形，反应器顶端，设计成全开启式鼓形炉盖，炉盖上装有带气锁装置的与烟气治理系统的吸风口相联接的排气口，反应器下端设计成锥体形，传感器被设置在反应器内的适应位置，与自动操纵控制显示系统及电热元件相联接。通过螺旋输送器与配料搅拌工序相联接。
[0132] 所述的反应器6被设计成可以全开启也可以封闭式的圆桶形，用耐
腐蚀不锈钢板焊成，为了装填热解物料方便，反应器6顶端为全开启式鼓形炉盖9，炉盖9上装有带气锁装置的与烟气治理系统的吸风口相联接的排气口14，为了出料干净、方便，反应器6下端设计成锥体形，反应器
底板用耐腐蚀不锈钢板焊成
基座，以便与螺旋搅拌翻捣器、炉壳基座相联接，在反应器6底端带有出料口15，传感器5被设置在反应器6内的适应位置，与自动操纵控制显示系统10及电热元件4相联接。
[0133] 所述的螺旋搅拌翻捣器7由耐腐蚀不锈钢管轴16和螺旋叶片17
焊接组成，被安装在反应器6内，并通过支撑架18联接固定在反应器6相应部位，螺旋搅拌翻捣器7的轴16下端与安装在反应器6外部的驱动机构8相联接，所述的驱动机构8由电动机19、减速器20、驱动大齿轮21等部件组成。
[0134] 所述的自动操纵控制显示系统10选择配备的是计算机自动操纵控制显示系统，能按应用热解技术需要的规范热解环境和可控反应条件设置的控制程序和运行参数，统一操作调控热解炭化炉的各种机、电、液工件元件，完成设定的指令，同时完成显示成打字记录。
[0135] 热解炭化炉的规范热解环境设计：根据热解技术理论，对有机物质进行热解炭化的规范环境要求是：有机物质的热解炭化反应必须在缺氧环境中接受间接加热方式下进行。
[0136] 为使热解炭化炉能够满足这种规范的热解环境要求，在结构设计上采取两项工程技术手段。
[0137] 第一项是把装有准备进行热解炭化处理的城市垃圾的反应器，设计成可以全开启也可以全封闭式的圆桶形。方法是：通过由液电联动操纵机构，将全开启式鼓形炉盖盖好后，就能使反应器成为密封容器，并能在全封闭状态下完成对城市垃圾进行全部热解炭化反应的所有过程；热解反应产生的烟气，可以通过设置在鼓形炉盖上的带气锁装置的排气口排出，而反应器外的含氧空气却无法进入反应器中，这样，装在反应器的城市垃圾在进行热解炭化反应处理时，就具备了缺氧进行环境。
[0138] 第二项是把装在反应器中准备进行热解炭化处理的城市垃圾的加热方式设计成靠
辐射受热的间接加热方式。方法是：通过设置在保温层外敷设的电发热元件通电发热，利用保温层与反应器之间预留的狭小间隙，向反应器辐射传导
热能，这样，装在反应器中的城市垃圾在进行热解炭化反应处理时，就具备了间接加热运行环境。
[0139] 热解时炭化炉的可控反应条件设计：根据热解技术理论，要使有机物质经过热解炭化反应处理后转化成固态碳，就必须严格控制加热温度，升温速率及保温时间等三项能够直接影响控制热解炭化结果的反应条件。
[0140] 为使热解炭化炉能够把城市垃圾有机物质可燃物质基本上全部转化成固态碳，在研究确定热解炭化炉的各种运行技术参数时，根据热解技术理论数据和大量试验结果，经科学匹配优化后，特别精确设计了加热温度、升温速率及保温时间的反应条件具体数值(见附图3所示)。
[0141] 加热温度：热解炭化炉的装料初始炉温，采取季节常温或前炉出料后余温装料。加热温度，共设计四个温度区段：
[0142] 第一加温区段：从季节常温或前炉出料后余温开始，最高加热温度达到250度(变化幅度允许±15度)。选择确定使用此数值，是因为在此温区内，热解物料能够充分彻底脱水，而且能够使热解物料的大分子开始裂解成中、小分子。
[0143] 第二加温区段：从上温区最高温度250度开始，最高加热温度达到480度(变化幅度允许±10度)。选择确定使用此数值，是国为在此温区内，热解物料的大分子能够完成充分裂解成中、小分子，而且能够脱甲基。但是，在此温区内，热解物料裂解后生成水与架桥部分的分解次甲基键尚不能进行聚合反应，更不能再次进行裂解、脱氢、聚合、氢化等再反应。因此，在此温区内，能够基本保持热解物料的初始固态形状。
[0144] 第三加温区段：从上温区最高温度480度开始，保持在480度(变化幅度允许±18度)稳定温度线上有较长时间不变。选择确定使用此数值，是因为在较长时间内保持稳定加热温度不变，能够确保热解物料不仅可以充分热解炭化，而且可以保持热解物料的初始固态形状得到稳定，达到使城市垃圾有机物质可燃物质基本上全部转化成固态碳的目的。
[0145] 第四加温区段：从上温区最高温度480度开始，采取断电停止加热，靠自然冷却方式逐步降温；待炉内热解物质温度降至140度以下后出炉。选择确定使用此数据，是为了确保已经形成的固态碳，不会因自身温度过高，在出炉时遇氧或明火而燃烧，造成事故。
[0146] 升温速率：
[0147] 热解炭化炉的升温速率，共设计有两个升温区间。
[0148] 第一个升温区间：在第一加温区段内，从季节常温或前炉出料后余温开始，在30分钟时间内用较快升温速率迅速把加热温度升高到250度，升温速率为7.5度/分(变化幅度允许±0.3度/分)。选择确定使用上数据，是因为用较快升温速率，能使热解物料迅速彻底脱水，并能开始脱甲基步裂解，为下步热解炭化反应奠定基础条件。
[0149] 第二升温区间：在第二加温区段内，从上温区同高温度250度开始，在90分钟时间内，用较缓慢的升温速率，把加热温度升高到480度；升温速率为2.56度/分(变化幅度允许±0.2度/分)。选择确定使用此数据，是因为用较缓慢的升温速率，能使热解物料最大程度上保持初始固态形状，尽最大可能阻止热解物料产生气态或液态产物出现，以便达到使城市垃圾有机物质可燃物质基本上全部转化成固态碳的目的。
[0150] 保温时间：
[0151] 热解炭化炉的保温时间，设计在加热温度最高限值480度的温度线上，保持稳定120分钟(变化幅度允许±20分)。选择确定使用此数据，是因为在此时间内，能够使热解物料应该发生的脱水、脱甲基、裂解等热解炭化反应，都能得到充分彻底进行；而且还能够使热解物料的初始固态形状得到充分炭化和稳定。
[0152] 可控反应条件的实现
[0153] 热解炭化炉对加热温度、升温速率及保温时间等三项能够直接影响控制热解炭化结果的可控反应条件的实现，是通过自动操纵控制显示系统，统一操纵调控热解炭化炉的机、电、液等工作元件及传感器、显示器等，按精确设定的加热温度、升温速率及保温时间的反应条件具体数值和允许变化幅度，指令热解炭化炉按规定程序和数值正确运行，形成热解炭化处理的可控反应条件。
[0154] 热解炭化炉的保温及热传导设计
[0155] 热解炭化炉的保温及热传导，不仅直接影响热解炭化炉的运行质量，而且还将直接影响热解炭化产物的产品质量。为此，在热解炭化炉的结构设计中，采取以下四项工程技术手段：
[0156] 第一项：在热解炭化炉炉壳的钢板内，衬以高科技含量的耐火隔热保温材料，形成有效保温层；能够有效阻止电发热元件产生的热能向炉外传导，提高热能有效利用率，确保热解炭化炉的运行质量。
[0157] 第二项：热解炭化炉的电发热元件敷设在保温层外，但在电发热元件与保温层之间，加装一层高科技含量的隔热反射板，使电发热元件发出的热能经过隔热反射板的反射后，能以最大比率向反应器方向辐射，以便提高热能的有效利用率。
[0158] 第三项：在保温层外敷设电发热元件；电发热元件通电发热后，只能通过保温层与反应器之间预留的狭小间隙，直接反应器辐射传导热能，使反应器里的热解炭化物料能够顺畅、快捷、高效率接受辐射热能加热。
[0159] 第四项：因装填在反应器内的城市垃圾有机物可燃物本身导热性能极低，再加上不便通过工程技术手段设置热解炭化物料之间的导热间隙，造成热解炭化物料的热传导极其困难。为此，热解炭化炉在反应器内设计安装了螺旋搅拌翻捣器。在对城市垃圾有机物质可燃物质进行热解炭化处理过程中，通过设置在反应器外的驱动机构，带动设置在反应器内的螺旋搅拌翻捣器不停转动，使热解炭化物料在螺旋叶片作用下，不仅能不断进行自位翻动，而且还能进行被提升到反应器顶端后，再沿反应器内壁滑落到底部的整体反复升降运动。这种独创的工程技术手段，能够较好地解决城市垃圾有机物质的热能传导困难问题，确保其能够在热解炭化处理过程中，快速接受热能，全部均匀受热，充分进行热解炭化反应。
[0160] 热解炭化处理的运行安排设计
[0161] 城市原生垃圾经过严格分选处理以后的适于进行热解炭化处理的有机物质和可燃物质，经过“带式输送机”装入热解炭化炉以后，全部热解炭化反应处理过程，均在热解炭化炉中封闭运行完成，最后全部转化成固态碳。然后，通过出料口把固态碳经过“螺旋输送机”，送入配料搅拌工序进行配料搅拌处理。
[0162] 城市垃圾有机物质和可燃物质，在热解炭化炉中经热解炭化处理后转化成的固态碳，成粉末状或中粒径块状的固态形式；发热值≥4800大卡；灰份量≤3％；水份量≤0.9％。
[0163] 热解炭化炉在设计上具有一次性能够封闭完成全部热解炭化处理工艺任务的功能；热解炭化炉在运行上采取单炉间歇式轮番进行投料出料的生产加工方式运行。
[0164] 热解炭化炉的配置数量，根据城市垃圾处理场日收处理城市原生垃圾数量，城市原生垃圾中有机物质和可燃物质含量比例，热解炭化炉设计单炉有效处理容积及热解炭化处理过程全部运行时间等因素，经计算后确定。
[0165] 3、配料搅拌处理
[0166] 1)配料搅拌处理的工艺安排：
[0167] 将经过热解炭化处理后得到的固态碳，通过“螺旋输送机”，送入“电子称重器”的固态碳储料仓中。
[0168] 将制造燃料块所需的各种添加物料(包括精煤粉、化学助燃剂、煤矸石粉等)，分别装入“电子称重器”的各自储料仓中。
[0169] 通过“电子称重器”，按制造燃料块所需要的全部组料配方比重，分别对固态碳、各种添加物料进行称重计量。
[0170] 通过“混合配料机”，对经过电子称重计量后的各种组料，进行掺混、搅拌等组成性混合。
[0171] 通过“搅拌机”，在经过组成性混合后的组料中，加入适量的固化剂、水等介质后，搅拌成适于成型的软泥状组料。然后再通过“带式输送机”，送入成型烘干工序进行成型烘干处理。
[0172] 2)制造燃料块的组料配方比重确定方法：
[0173] 根据供热、发电、制砖、水泥等不同用户，对所需燃料发热值及燃烧特性的不同需要，确定不同用户所需燃料的最低发热值；
[0174] 用“氧弹测热仪”，分别测试出制造燃料块所用各种组料的单位重量发热值；
[0175] 根据不同用户所需燃料的最低发热值，用“比例求和”法，分别计算出所用各种组料在燃料块中应配入的重量，并实现成本效益最大化。
[0176] 4、成型烘干处理
[0177] 成型烘干处理的工艺安排是：
[0178] 将经过配料搅拌处理后适于成型的软泥状组料，送入成型烘干工序的“液压成型机”中；
[0179] 通过“液压成型机”，根据不同用户对燃料块形状、尺寸的要求，把适于成型的软泥状组料，挤压成型；
[0180] 通过“烘干输送机”，把挤压成型的燃料块，在从液压成型机向外输送的过程中，采用通风加热烘干等混合技术手段，对已经挤压成型的燃料块，进行烘干定型处理，使其能增加强度，便于保管运输。然后再直接送入产品成品库，存放待销。
