本发明涉及化工装备技术领域，尤其涉及一种基于分子筛循环的可燃固废零排放资源化方法与装置。
背景技术：
随着社会经济的发展，人类产生的各种固体废弃物日益增多，地球面临严重的环境污染；同时，面对日益加剧的能源危机，实现固废资源化至关重要。对于固废的无害化处理，国内目前最主要的方式为填埋、焚烧、堆肥和热解，相对于其他三种方式，热解的资源利用率最高，污染最小，热解能使得固废中的有机废物在有氧或无氧环境下高温裂解，无害化程度高，同时可以产生大量可利用的能源，响应了节能减排的号召。
但是，热解会产生大量的co2，易使催化剂发生碳中毒，导致催化效率与反应速率下降，严重影响资源回收效率。故需要一种有效的富集热解中产生的co2的手段，以保证热解过程持续稳定进行。同时，现存催化剂的再生能力普遍较差，难以进行二次使用，使得热解成本大大增加，故探索催化剂循环利用的方法是很有必要的。
此外，热解产生的许多可燃气体对装置的安全需求较高，在高温环境下运行的安全隐患较大，故如何防止可燃气体发生爆燃也是值得讨论的问题。若能够对可燃气体通入量进行定量控制，将极大减少爆燃的可能。
技术实现要素：
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点和不足，提供一种基于分子筛循环的可燃固废零排放资源化方法与装置，不仅能够将固废进行连续的规模化、资源化和无害化的处理,还能大大降低生产成本以及co2的排放量。
本发明通过下述技术方案实现：
一种基于分子筛循环的可燃固废零排放资源化装置，包括空气氮氧分离器、热解炉、旋风分离器、燃烧室、换热器、分子筛循环室和用于富集co2的co2富集室,
氮氧分离器包括氮气出口和氧气出口；
热解炉包括载气入口、热解气出口、进料口以及第一出渣口，载气入口与氮氧分离器的氮气出口连通；
旋风分离器包括热解气入口、第二出渣口以及混合气出口，热解气入口与热解炉的热解气出口连通，第二出渣口与热解炉的进料口连通；
燃烧室包括燃气进口、助燃剂进口和第一废气出口，燃气进口与旋风分离器的混合气出口相通，助燃剂进口与氮氧分离器的氧气出口连通；
换热器包括第一热流入口、热废气出口和供热端，第一热流入口与燃烧室的第一废气出口连通，换热器通过供热端向用户供热；
分子筛循环室包括第二热流入口、分子筛进出口和第二废气出口，第二热流入口与燃烧室的第一废气出口相通，分子筛进出口和热解炉的第一出渣口双向流通；
co2富集室与换热器的热废气出口、分子筛循环室的第二废气出口均相通。
进一步地，在燃烧室的燃气进口与旋风分离器的混合气出口之间还设置有用于检测co以及ch4浓度的co/ch4浓度分析仪和用于调节燃气流量的阀门，co/ch4浓度分析仪靠近旋风分离器的混合气出口设置，阀门靠近燃烧室的燃气进口设置。
进一步地，分子筛循环室的分子筛进出口和热解炉的第一出渣口之间通过双向通道实现双向流通。
进一步地，双向通道包括电机和由电机驱动的传送带，传送带的两个传送口分别与分子筛进出口和第一出渣口相通。
进一步地，燃烧室的第一废气出口与两个管道相连，定义为第一管道和第二管道，燃烧室的第一废气出口与换热器的第一热流入口之间通过第一管道连通，燃烧室的第一废气出口与分子筛循环室的第二热流入口之间通过第二管道连通。
进一步地，热解炉内装载有热解原料。
进一步地，燃烧室的壳体材料采用耐热钢。
进一步地，换热器采用管壳式换热器。
进一步地，co2富集室内置熟石灰。
本发明还提供一种基于分子筛循环的可燃固废零排放资源化方法，将可燃固废物和分子筛催化剂置于热解炉中，氮氧分离器中分离出来的纯净氮气通入热解炉中作为载气，氮氧分离器中分离出来的纯净氧气通入燃烧室作为助燃剂；
启动热解炉，进行热解反应，分子筛催化剂捕集热解产生的部分co2并使得分子量较大的有机物发生裂解，产生富含co、ch4以及其他多种小分子有机物的热解气并通过热解气出口通入旋风分离器中，热解反应后的分子筛催化剂进入分子筛循环室；
旋风分离器分离热解气中的气体与固体颗粒，将固体颗粒通过第二出渣口送回热解炉，分离后，旋风分离器中包含了n2，co、ch4以及小分子有机物的混合气体通过混合器出口co/ch4浓度分析仪，以检测混合气体中可燃物的含量，阀门根据co/ch4浓度分析仪的检测结果调整混合气体进入燃烧室的量；
混合气体进入燃烧室与氮氧分离器中分离出来的纯净氧气发生燃烧反应，燃烧产生的高温气体一部分通入换热器并经换热器的供热端将热量供给用户，另一部分高温气体通入分子筛循环室以用于分子筛催化剂的再生，再生后的分子筛催化剂回送至热解炉内以实现循环再生，分子筛循环室中废气通入co2富集室；
换热器内换热后，将换热器内包含n2、co2和h2o的废气和分子筛循环室废气通入co2富集室。
与现有技术相比，本发明能够实现的有益效果至少如下：
(1)利用热解气的一部分燃烧热量，加热分子筛，脱除分子筛催化剂已吸收的co2，使分子筛催化剂可循环利用。同时将燃烧产生的的另一部分热量供给到用户端。大大提高了热解的经济性，减少了资源的浪费。
(2)通过热解后的燃烧，将绝大部分气体转化为co2，便于用常规方法进行富集，极大程度上降低了热解过程中co2的排放量。
(3)采用氮氧分离器，分离方便取用的空气，在给热解过程提供载气的同时，也给燃烧室供给了充足的助燃剂。
(4)燃烧室采用了防爆设计，设有co/ch4浓度分析仪和阀门，在co/ch4浓度过高的时候，自动调节阀门，限制燃气进入，大大提高了设备的安全性。
附图说明
图1是本发明的基于分子筛循环的可燃固废零排放资源化装置示意图。
图2是本发明的双向通道示意图。
具体实施方式
为了便于理解，下面结合附图来对本发明实施例提供的一种基于分子筛循环的可燃固废零排放资源化方法及装置进行详细说明。
实施例1
请参阅图1和图2，本实施例提供的一种基于分子筛循环的可燃固废零排放资源化装置，包括空气氮氧分离器1、热解炉2、旋风分离器3、防爆燃烧系统、换热器7、双向通道8、分子筛循环室9、co2富集室10。本实施例中燃烧室6的壳体材料采用耐热钢，换热器7采用管壳式换热器，热解炉2用来装载热解原料和进行热解反应。防爆燃烧系统包括燃烧室6、用于检测co以及ch4浓度的co/ch4浓度分析仪4和用于调节燃气流量的阀门5。
氮氧分离器1分别设置有制造氮气的出口和制造氧气的出口，定义为氮气出口和氧气出口；热解炉2设置有载气入口、热解气出口、进料口以及第一出渣口；旋风分离器3设置有热解气入口、混合气出口以及第二出渣口；燃烧室6设有燃气进口、助燃剂进口以及第一废气出口；换热器7设置有第一热流入口、热废气出口以及供热端；分子筛循环室9设置有第二热流入口、第二废气出口、分子筛进出口和废气进口；co2富集室10设置有进气口和出气口；热解炉2的载气入口与氮氧分离器1的氮气出口连接；旋风分离器3的热解气入口与热解炉2的热解气出口相连接，旋风分离器3的第二出渣口与热解炉2的进料口相连；旋风分离器3的混合气出口经co/ch4浓度分析仪4、阀门5与燃烧室6的燃气进口相连；燃烧室6的助燃剂进口与氮氧分离器1的氧气出口相连，燃烧室6的第一废气出口将废气分为两条通道，通道1通过第一管道与换热室7的第一热流入口相连，通道2通过第二管道与分子筛循环室9的第二热流入口相连；换热器7的热废气出口与co2富集室10的进气口相连，换热器7的供热端与用户相连以给用户供热；分子筛循环室9的分子筛进出口与热解炉2的第二出渣口之间通过双向通道8实现分子筛催化剂的双向传送，从而实现分子筛催化剂的再生循环使用；co2富集室10内置用于吸附co2的熟石灰，co2富集室10的进气口有两个，定义为第一进气口和第二进气口，第二进气口与分子筛循环室9的第二废气出口相连，第二进气口与换热器7的热废气出口相连。
本实施例中，双向通道8包括电机和由电机驱动的传送带，传送带的两个传送口分别与分子筛进出口和第一出渣口相通。电机启动后，带动传送带工作，热解炉2里的分子筛催化剂通过传送带传送至分子筛循环室9中，在分子筛循环室9再生后，传送带将再生后的分子筛催化剂送回热解炉2内，从而实现分子筛催化剂的循环使用。
本实施例中，热解原料为可燃固废物和兼备捕集co2以及热解催化的分子筛催化剂。
实施例2
与实施例1基本相同，所不同的是，本实施例还提供了实施例1所提供装置的利用方法。
一种基于分子筛循环的可燃固废零排放资源化方法，包括以下步骤(下面的段落前的“第一”、“第二”、“第三”、“第四”不构成对步骤顺序的限制)：
第一：将可燃固废物和分子筛催化剂置于热解炉2中，并通过氮氧分离器1通入纯净氮气以作为载气，纯净氧气则通入燃烧室6作为助燃剂备用，稳定之后启动热解炉2。在热解反应进行时，分子筛催化剂捕集热解产生的部分co2并使得分子量较大的有机物发生裂解，由此产生富含co、ch4以及其他多种小分子有机物的热解气。
第二：热解炉2中热解气通过热解气出口通入旋风分离器3，旋风分离器3分离热解气中的气体与固体颗粒，将固体颗粒通过第一出渣口重新送入热解炉2中进行热解。此时热解炉2中的混合气体的成分为n2，co、ch4以及一些小分子有机物。在混合气体进入燃烧室6前，先经过co/ch4浓度分析仪4和阀门5，以便实时监测混合可燃气中可燃物的含量，防止可燃物因比例不当而在燃烧室6中发生爆炸。经过防爆检测后，燃气与氧气在燃烧室6中充分混合后发生燃烧。
第三：燃烧产生的高温气体一部分通过第一管道通入换热器7并经供热端将热量供给用户，另一部分高温气体通过第二管道通入分子筛循环室9用于分子筛催化剂的再生。热解炉2内反应后的分子筛催化剂(显然，此时热解炉还有供催化反应的分子筛催化剂，不会影响催化反应的进行)通过第一出渣口经传送带送入分子筛循环室9内，分子筛催化剂经燃烧室6出来的高温气体加热，脱除分子筛催化剂所吸附的co2，脱除co2后分子筛催化剂通过分子筛循环室9的分子筛进出口经传送带回收至热解炉2内，从而达到循环再生的目的。
第四：经过换热之后，废气主要成分有n2、co2和h2o，将换热器7内的废气和分子筛循环室9内的废气通入co2富集室10，通过熟石灰的吸附，去除其中的二氧化碳，实现绿色环保的目的，去除二氧化碳后气体从co2富集室10的出气口排出。
其中，初始状态时，热解炉2内装载有热解原料—可燃固废物和兼备捕集co2以及热解催化的分子筛催化剂，热解炉2的初温在500-600℃。热解开始后，产生的热解气中主要包含：n2、ch4、co以及其他一些小分子有机物。
其中，当co/ch4浓度分析仪4显示co以及ch4浓度接近爆炸极限时，阀门5自动调节，限制燃气进入。此外，燃烧室6混合气燃烧后的温度在700-900℃之间。
以上，通过本发明的实施例可知，通过设置热解炉2进行热解反应，将热解反应产生的热解气中的热量作为燃烧能量，在燃烧室中进行充分燃烧以产生高温气体来加热分子筛催化剂，以及时去除分子筛催化剂中吸附的二氧化碳，实现分子筛催化剂的再生和循环利用，在保证催化效率的同时实现了资源的回收利用；且还可以通过换热器将反应过程中多余的热量供给用户使用，提高了资源的利用率；产生的二氧化碳最后经熟石灰吸附去除，有效减少了二氧化碳的排放量；另外，还通过设置防爆燃烧系统来提高利用过程中的安全性，在将包含了可燃气体的热解气送入燃烧前，先对其可燃气体的浓度进行监测，若监测到可燃气体co、ch4浓度接近爆炸极限时，阀门5自动调节，限制燃气进入燃烧室，从而可以有限避免可燃气体发生爆炸。
需要注意的是，上述具体实施例是示例性的，本领域技术人员可以在本发明公开内容的启发下想出各种解决方案，而这些解决方案也都属于本发明的公开范围并落入本发明的保护范围之内。本领域技术人员应该明白，本发明说明书及其附图均为说明性而并非构成对权利要求的限制。本发明的保护范围由权利要求及其等同物限定。
1.一种基于分子筛循环的可燃固废零排放资源化装置，其特征在于:包括空气氮氧分离器(1)、热解炉(2)、旋风分离器(3)、燃烧室(6)、换热器(7)、分子筛循环室(9)和用于富集co2的co2富集室(10),
氮氧分离器(1)包括氮气出口和氧气出口；
热解炉(2)包括载气入口、热解气出口、进料口以及第一出渣口，载气入口与氮氧分离器(1)的氮气出口连通；
旋风分离器(3)包括热解气入口、第二出渣口以及混合气出口，热解气入口与热解炉(2)的热解气出口连通，第二出渣口与热解炉(2)的进料口连通；
燃烧室(6)包括燃气进口、助燃剂进口和第一废气出口，燃气进口与旋风分离器(3)的混合气出口相通，助燃剂进口与氮氧分离器(1)的氧气出口连通；
换热器(7)包括第一热流入口、热废气出口和供热端，第一热流入口与燃烧室(6)的第一废气出口连通，换热器(7)通过供热端向用户供热；
分子筛循环室(9)包括第二热流入口、分子筛进出口和第二废气出口，第二热流入口与燃烧室(6)的第一废气出口相通，分子筛进出口和热解炉(2)的第一出渣口双向流通；
co2富集室(10)与换热器(7)的热废气出口、分子筛循环室(9)的第二废气出口均相通。
2.根据权利要求1所述的一种基于分子筛循环的可燃固废零排放资源化装置，其特征在于:在燃烧室(6)的燃气进口与旋风分离器(3)的混合气出口之间还设置有用于检测co以及ch4浓度的co/ch4浓度分析仪(4)和用于调节燃气流量的阀门(5)，co/ch4浓度分析仪(4)靠近旋风分离器(3)的混合气出口设置，阀门(5)靠近燃烧室(6)的燃气进口设置。
3.根据权利要求1所述的一种基于分子筛循环的可燃固废零排放资源化装置，其特征在于:分子筛循环室(9)的分子筛进出口和热解炉(2)的第一出渣口之间通过双向通道(8)实现双向流通。
4.根据权利要求3所述的一种基于分子筛循环的可燃固废零排放资源化装置，其特征在于:双向通道(8)包括电机和由电机驱动的传送带，传送带的两个传送口分别与分子筛进出口和第一出渣口相通。
5.根据权利要求1所述的一种基于分子筛循环的可燃固废零排放资源化装置，其特征在于:燃烧室(6)的第一废气出口与两个管道相连，定义为第一管道和第二管道，燃烧室(6)的第一废气出口与换热器(7)的第一热流入口之间通过第一管道连通，燃烧室(6)的第一废气出口与分子筛循环室(9)的第二热流入口之间通过第二管道连通。
6.根据权利要求5所述的一种基于分子筛循环的可燃固废零排放资源化装置，其特征在于:热解炉(2)内装载有热解原料。
7.根据权利要求1所述的一种基于分子筛循环的可燃固废零排放资源化装置，其特征在于:燃烧室(6)的壳体材料采用耐热钢。
8.根据权利要求1所述的一种基于分子筛循环的可燃固废零排放资源化装置，其特征在于：换热器(7)采用管壳式换热器。
9.根据权利要求1-8任一所述的一种基于分子筛循环的可燃固废零排放资源化装置，其特征在于：co2富集室(10)内置熟石灰。
10.一种基于权利要求1-9任一所述基于分子筛循环的可燃固废零排放资源化装置的利用方法，其特征在于，步骤如下：
将可燃固废物和分子筛催化剂置于热解炉(2)中，氮氧分离器(1)中分离出来的纯净氮气通入热解炉(2)中作为载气，氮氧分离器(1)中分离出来的纯净氧气通入燃烧室(6)作为助燃剂；
启动热解炉(2)，进行热解反应，分子筛催化剂捕集热解产生的部分co2并使得分子量较大的有机物发生裂解，产生富含co、ch4以及其他多种小分子有机物的热解气并通过热解气出口通入旋风分离器(3)中，热解反应后的分子筛催化剂进入分子筛循环室(9)；
旋风分离器(3)分离热解气中的气体与固体颗粒，将固体颗粒通过第二出渣口送回热解炉(2)，分离后，旋风分离器(3)中包含了n2，co、ch4以及小分子有机物的混合气体通过混合器出口co/ch4浓度分析仪(4)，以检测混合气体中可燃物的含量，阀门(5)根据co/ch4浓度分析仪(4)的检测结果调整混合气体进入燃烧室(6)的量；
混合气体进入燃烧室(6)与氮氧分离器(1)中分离出来的纯净氧气发生燃烧反应，燃烧产生的高温气体一部分通入换热器(7)并经换热器(7)的供热端将热量供给用户，另一部分高温气体通入分子筛循环室(9)以用于分子筛催化剂的再生，再生后的分子筛催化剂回送至热解炉(2)内以实现循环再生，分子筛循环室(9)中废气通入co2富集室(10)；
换热器(7)内换热后，将换热器(7)内包含n2、co2和h2o的废气和分子筛循环室(9)废气通入co2富集室(10)。
技术总结