一種快速熱解爐及熱解方法與流程

本發明總地涉及熱解領域，具體涉及一種快速熱解爐及熱解方法。

背景技術：

快速熱解可以使含碳高分子迅速發生斷鍵反應，抑制了熱解產物的二次熱解反應和交聯反應，可降低熱解過程中的燃氣和半焦產物，提高焦油產率。從經濟和社會效益來看，快速熱解技術是一種非常適合對含碳物質進行處理的技術。

快速熱解反應器一般開發為流化床、移動床、旋轉床等反應器，并利用氣體或固體熱載體來實現溫度場及升溫速率的要求，但采取熱載體的快速熱解反應器涉及熱載體與原料的均布、混合和反應，以及后續對熱載體與反應半焦的分離、熱載體的再加熱、輸送等一系列的工藝，工藝復雜、流程長，導致故障率增加，影響了系統的連續運行。也有采取間接傳熱的燒蝕床反應器，利用床體的間接加熱實現快速熱解，但間接傳熱效果差，裝置大型化開發困難。

熱解爐是熱解工藝的核心設備。現有的公開的熱解爐相對于煤氣爐和傳統電爐其熱效率有所提高，但是熱效率還是偏低，而且加熱只有每秒幾度到幾十度，且為熱解提供的能量不穩定、不清潔、含有雜質，同時熱解爐高向加熱不均勻，既影響熱解爐的效率又影響熱解產品的收率。

鑒于此，目前的熱解領域急需一種便捷、高效、加熱速度快、高向加熱均勻的新型的熱解裝置，以提高氣熱解的溫升速度及熱解的熱效率。

技術實現要素：

本發明的目的在于提供一種快速熱解爐及熱解方法，以提供高向加熱均勻的新型的熱解裝置及方法，提高氣熱解的溫升速度及熱解的熱效率。

本發明旨在提供一種快速熱解爐，所述熱解爐包括形成中空腔室的熱解室與燃燒室，所述燃燒室由熱解室墻與所述熱解室隔開且環繞所述熱解室的周向設置；所述燃燒室包括多個豎向設置的立火道，所述立火道的底部設有煤氣第一段供入口，所述立火道的中部設有煤氣第二段供入口。

上述的熱解爐，所述立火道為雙聯火道，包括單數立火道和雙數立火道，所述單數立火道和所述雙數立火道通過它們頂部的跨越孔連通。

上述的熱解爐，所述立火道的底部依次連接有斜道區、蓄熱室和小煙道，所述立火道與所述斜道區通過空氣導入口連通，所述小煙道與所述蓄熱室通過箅子磚連通。

上述的熱解爐，所述煤氣第一段供入口和所述煤氣第二段供入口分別連接煤氣總供氣口，所述煤氣總供氣口設置于所述燃燒室的封墻外側。

上述的熱解爐，所述熱解室的上部設有相連的煤料進口與煤料分布器，所述熱解室的側上方設有熱解氣導出口，所述熱解室的底部設有排提質煤裝置。

本發明還提供一種利用上述快速熱解爐的熱解方法，所述方法包括步驟:

將空氣送入所述燃燒室的立火道內；

通過所述煤氣第一段供入口和煤氣第二段供入口向所述燃燒室的立火道內供入煤氣，并使所述空氣與所述煤氣燃燒，提供煤料熱解所需的熱量；

燃燒室加熱分為兩種加熱方式：單數立火道加熱和雙數立火道加熱，這兩種加熱方式交替進行；

將煤料經煤料進口、煤料分布器送入所述快速熱解爐的熱解室；

所述煤料在環向的燃燒室的加熱下快速熱解；

熱解后的煤料變為提質煤，經熱解室的底部設有排提質煤裝置外排；煤料熱解產生的熱解氣從熱解室的側上方設有熱解氣導出口排出到熱解氣凈化系統完成凈化后，外送作為燃氣或化工合成氣。

上述的方法，所述方法還包括：單數立火道加熱和雙數立火道加熱：

單數立火道加熱時：

將空氣輸入單數立火道的小煙道后通過箅子磚分配氣量后進入到單數立火道的蓄熱室，換熱后經單數立火道的斜道區從單數立火道的空氣導入口進入單數立火道燃燒室；

供入煤氣時單數立火道的煤氣第一段供入口和煤氣第二段供入口向單數立火道燃燒室供入煤氣；

空氣與煤氣在單數立火道燃燒室混合燃燒，生成的廢氣通過燃燒室雙聯火道的頂部跨越口進入雙數立火道燃燒室，經雙數立火道的廢氣導出口、斜道進入雙數立火道的蓄熱室，換熱后，降溫后的廢氣經雙數立火道的蓄熱室箅子磚、小煙道排出。

雙數立火道加熱時：

將空氣輸入雙數立火道的小煙道后通過箅子磚分配氣量后進入到雙數立火道的蓄熱室，換熱后經雙數立火道的斜道區從雙數立火道的空氣導入口進入雙數立火道燃燒室；

供入雙數立火道的煤氣經第一段供入口和煤氣第二段供入口向雙數立火道燃燒室供入煤氣；

空氣與煤氣在雙數立火道燃燒室混合燃燒，生成的廢氣通過燃燒室雙聯火道的頂部跨越口進入單數立火道燃燒室，經單數立火道的廢氣導出口、斜道進入單數立火道的蓄熱室，換熱后，降溫后的廢氣經單數立火道的蓄熱室箅子磚、小煙道排出。

上述的方法，所述方法還包括：單數立火道加熱和雙數立火道加熱，交替進行的時間間隔為10～20分鐘。

上述的方法，單數立火道加熱和雙數立火道加熱，交替進行的時間間隔優選15分鐘。

上述的方法，煤氣供氣采用側入方式進入燃燒室立火道內煤氣與空氣同步交換。

本發明的有益效果在于，本發明提供了一種分段加熱的快速熱解爐及其加熱方法，可有效改善快速熱解爐高向加熱均勻性，同時能夠降低燃燒室底部及頂部燃燒溫度和燃燒強度，降低高溫點溫度，從而降低NO_x的生成，更利于環保。此外，本發明的熱解爐操作方便、氣流流量可調，有利于提高熱解效率和熱工效率。

附圖說明

圖1為本發明分段加熱的快速熱解爐正視示意圖；

圖2為本發明分段加熱的快速熱解爐剖視示意圖；

圖3為本發明加熱系統交換過程流程結構示意圖；以及

圖4為本發明分段加熱流程示意圖。

具體實施方式

以下結合附圖和實施例，對本發明的具體實施方式進行更加詳細的說明，以便能夠更好地理解本發明的方案以及其各個方面的優點。然而，以下描述的具體實施方式和實施例僅是說明的目的，而不是對本發明的限制。

如圖1所示，本發明提供的燃燒室分段加熱的快速熱解爐，快速熱解爐上部設有煤料進口7、煤料分布器8，中部設有熱解室1，熱解室1為中空腔室；下部設有排提質煤裝置9，熱解室1的側上方設有熱解氣導出口10，熱解室1的周圍設有加熱系統。

加熱系統包括：燃燒室2、斜道3、蓄熱室4、爐頂6和小煙道5。

熱解室1高向居中布置，熱解室1由熱解室墻、煤料分布器8和排提質煤裝置9合圍組成。

如圖2所示，燃燒室2環繞熱解室1一圈，其包括若干個立火道21。再如圖1所示，燃燒室2通過斜道3與蓄熱室4相連。蓄熱室4的一端通過斜道3與燃燒室2相通，另一端與小煙道5相連。爐頂6位于燃燒室和蓄熱室的上部，小煙道5位于蓄熱室4的底部。

如圖3所示，所述燃燒室立火道底部設有煤氣第一段供入口2122，燃燒室立火道中部設有煤氣第二段供入口2123。

所述的燃燒室的立火道采用雙聯設置，分為單數立火道211和雙數立火道212。從1開始每一對相連的奇數和偶數火道為一組。當燃燒氣流在單數立火道211組上升時在雙數立火道212組下降。或燃燒氣流在雙數立火道212組上升時在單數立火道211組下降。

所述燃燒室2的底部經斜道3與蓄熱室4的氣道相連，燃燒室2的頂部設有跨越孔2124實現上升氣流立火道與下降氣流立火道連通。

所述的奇數火道組是指：第1、第3、第5、第7、第9立火道等。

所述的偶數火道組是指：第2、第4、第6、第8、第10立火道等。

所述的燃燒室2是指燃燒氣體在在立火道21內燃燒，每間隔一定時間如每10分鐘單數立火道211與雙數立火道212換向燃燒一次。

所述的蓄熱室4和小煙道5之間設有篦子磚，可實現氣流的均勻分布。

本發明燃燒室分段加熱的熱解爐的熱解方法，其流程結構如圖4所示，燃燒過程包括如下步驟：

單數立火道加熱(交換過程一)，如圖3所示，供入空氣進入下降氣流蓄熱室底部的小煙道51，通過箅子磚分配氣量后進入到下降氣流蓄熱室41，與格子磚換熱到1000℃以上后，經斜道3從燃燒室2底部空氣導入口2111進入燃燒室單數立火道211。供單數立火道211的煤氣第一段供入口2112和煤氣第二段供入口2113開啟向燃燒室2的單數立火道211內供入煤氣(煤氣第一段供入口2112位于立火道底部、煤氣第二段供入口2113位于立火道中部)。

空氣與煤氣在燃燒室單數立火道211內混合燃燒，生成的廢氣通過燃燒室雙聯火道頂部跨越孔2124進入燃燒室雙數立火道212內，經廢氣導出口2121、斜道3進入上升氣流蓄熱室42，與格子磚換熱后，降溫到270℃以下后的廢氣經上升氣流蓄熱室箅子磚、小煙道52、廢氣交換開閉器和煙道彎管到達分煙道，最后匯集到總煙道并送往煙囪進行排放。

雙數立火道加熱(交換過程二)，依然如圖3所示，供入空氣進入上升氣流蓄熱室底部的小煙道52，通過箅子磚分配氣量后進入到上升氣流蓄熱室42，與格子磚換熱到1100℃以上后，經斜道3從燃燒室底部空氣導入口2121進入燃燒室雙數立火道212。供雙數立火道212的煤氣第一段供入口2122和煤氣第二段供入口2123開啟向燃燒室雙數立火道212內供入煤氣(煤氣第一段供入口2122位于立火道底部、煤氣第二段供入口2123位于立火道中部)，空氣與煤氣在燃燒室雙數立火道212內混合燃燒，生成的廢氣通過燃燒室雙聯火道頂部跨越孔2124進入燃燒室單數立火道211內，經廢氣導出口2111、斜道3進入下降氣流的蓄熱室41，與格子磚換熱后，降溫到270℃以下后的廢氣經下降氣流的蓄熱室箅子磚、小煙道51、廢氣交換開閉器和煙道彎管到達分煙道，最后匯集到總煙道并送往煙囪進行排放。

在上述燃燒過程中，煤氣第一段供入口2122處形成煤氣第一次燃燒點2125，煤氣第二段供入口2123處形成煤氣第二次燃燒點2126。

在同一通道中空氣導入口與廢氣導出口為為同一裝置，空氣導入口與廢氣導出口在交換過程一和交換過程二中因作用不同而相互轉換；上交換過程一與交換過程二交替進行，完成熱解爐燃燒室的加熱過程。

所述煤氣第一段供入口和煤氣第二段供入口分別連接煤氣總供氣口，總供氣口設置在燃燒室封墻外側，煤氣供氣采用側入方式進入燃燒室立火道。

所述的熱解爐，可采用貧煤氣或混合煤氣兩種類型燃料供熱。

熱解時，將煤料送入所述快速熱解爐的熱解室。所述煤料在環向的燃燒室的加熱下快速熱解。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：燃燒室分段加熱可有效改善熱解爐高向加熱均勻性，以提高熱解室高度為目標，實現熱解爐的大型化發展。

進一步地，燃燒室分段加熱能夠降低燃燒室底部及頂部燃燒溫度和燃燒強度，降低高溫點溫度，從而降低NO_x的生成，更利于環保。

進一步地，本發明的熱解爐具有操作方便、氣流流量可調，有利于提高生產效率和熱工效率。

實施例

按照上述實施方式中的熱解爐進行熱解的過程如下所述。

粉碎至粒度小于0.5mm的無水煤料，經煤料進口7進入快速熱解爐，經煤料分布器8均勻分布到熱解室1內，煤料在熱解爐內自上而下的沉降過程中完成熱解，熱解時間5秒。

如圖1所示，快速熱解所需的熱量由快速熱解爐的加熱系統提供，加熱系統包括：燃燒室2、斜道3、蓄熱室4、爐頂6和小煙道5；燃燒室2環繞熱解室1一圈。

該實施例包括32個立火道。燃燒室2通過斜道3與蓄熱室4相連。蓄熱室4一端通過斜道3與燃燒室2相通，另一端與小煙道5相連。爐頂6位于燃燒室2和蓄熱室4的上部，小煙道5位于蓄熱室4底部。

燃燒室立火道底部設煤氣第1段供入口，燃燒室立火道中部設煤氣第2段供入口。

立火道采用雙聯設置，分為單數立火道和雙數立火道。從1開始每一對相連的奇數和偶數火道為一組；其中：奇數火道組氣流上升、偶數火道組氣流下降；或偶數火道組氣流上升、奇數火道組氣流下降。

所述燃燒室的底部經斜道與蓄熱室的氣道相連，燃燒室的頂部設有跨越孔實現上升氣流立火道與下降氣流立火道連通。

所述的奇數火道組是指：第1、3、5、7、9等直至31。

所述的偶數火道組是指：2、4、6、8、10等直至32。

所述的燃燒氣流在立火道內燃燒，每10分鐘換向一次。

所述的蓄熱室和小煙道之間設有篦子磚，可實現氣流的均勻分布。

該燃燒室分段加熱的熱解爐的加熱方法，包括如下步驟：

單數立火道加熱(交換過程一)，供入空氣進入下降氣流蓄熱室底部的小煙道，通過箅子磚分配氣量后進入到下降氣流蓄熱室，與格子磚換熱到1000℃以上后，經斜道區從燃燒室底部空氣導入口I進入燃燒室1、3、5、7、9┄31立火道；供單數立火道的煤氣第1段供入口和煤氣第2段供入口開啟向燃燒室1、3、5、7、9┄31立火道內供入煤氣(煤氣第一段供入口位于立火道底部、煤氣第二段供入口位于立火道中部)；空氣與煤氣在燃燒室1、3、5、7、9┄31立火道內混合燃燒，生成的廢氣通過燃燒室雙聯火道頂部跨越口進入燃燒室2、4、6、8、10┄32立火道內，經廢氣導出口I、斜道進入上升氣流蓄熱室，與格子磚換熱后，降溫到270℃以下后的廢氣經上升氣流蓄熱室箅子磚、小煙道、廢氣交換開閉器和煙道彎管到達分煙道，最后匯集到總煙道并送往煙囪進行排放。

雙數立火道加熱(交換過程二)，供入空氣進入上升氣流蓄熱室底部的小煙道，通過箅子磚分配氣量后進入到上升氣流蓄熱室，與格子磚換熱到1100℃以上后，經斜道區從燃燒室底部空氣導入口進入燃燒室2、4、6、8、10┄32立火道；供雙數立火道的煤氣第一段供入口和煤氣第二段供入口開啟向燃燒室2、4、6、8、10┄32火道內供入煤氣(煤氣第一段供入口位于立火道底部、煤氣第二段供入口位于立火道中部)，空氣與煤氣在燃燒室2、4、6、8、10┄32火道內混合燃燒，生成的廢氣通過燃燒室雙聯火道頂部跨越孔進入燃燒室1、3、5、7、9┄31立火道內，經廢氣導出口II、斜道進入下降氣流的蓄熱室，與格子磚換熱后，降溫到270℃以下后的廢氣經下降氣流的蓄熱室箅子磚、小煙道、廢氣交換開閉器和煙道彎管到達分煙道，最后匯集到總煙道并送往煙囪進行排放。

所述空氣導入口與廢氣導出口在同一通道中為同一裝置，在交換過程一和交換過程二中因作用不同而相互轉換。所述交換過程一與所述交換過程二交替進行，完成熱解爐燃燒室的加熱過程。

所述煤氣第一段供入口和煤氣第二段供入口分別連接煤氣總供氣口，總供氣口設置在燃燒室封墻外側，煤氣供氣采用側入方式進入燃燒室立火道。

本發明利用燃燒廢氣的預熱對助燃空氣進行預熱，實現了煤氣的蓄熱式燃燒，能源利用率提高了5％-10％。

最后應說明的是：顯然，上述實施例僅僅是為清楚地說明本發明所作的舉例，而并非對實施方式的限定。對于所屬領域的普通技術人員來說，在上述說明的基礎上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這里無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。而由此所引申出的顯而易見的變化或變動仍處于本發明的保護范圍之中。