熱解反應裝置及其熱解方法與流程

本發明涉及高溫空氣燃燒技術領域，尤其涉及一種熱解反應裝置及其熱解方法。

背景技術：

相關技術的熱解反應裝置的系統能耗高，并且熱解反應裝置內的物料熱解后的固態產物自身顯熱高，而相關技術的熱解工藝及熱解反應裝置極大地浪費了固態產物的顯熱，從而造成了能量的損失。

技術實現要素：

本發明旨在至少解決現有技術中存在的技術問題之一。為此，本發明提出一種熱解反應裝置，可降低系統的能耗，提高可靠性和熱解焦油的產率。同時結構簡單，能夠在一定程度上減小占地面積，易于工業化。

本發明還提出了一種上述熱解反應裝置的熱解方法。

根據本發明實施例的熱解反應裝置，具有第一進料口和第二進料口，包括：熱解爐體，所述第一進料口設在所述熱解爐體上；加熱管，所述加熱管伸入到所述熱解爐體內以對所述熱解爐體內的物料提供熱解熱量；混合部件，所述混合部件包括多個混合爐體和多個攪拌器，每個所述混合爐體設在所述熱解爐體的下方且與所述熱解爐體連通，每個所述混合爐體設有出料口，所述多個攪拌器和所述多個混合爐體一一對應設置，每個所述攪拌器包括伸入到相應的所述混合爐體內的攪拌軸，所述第二進料口設在所述熱解爐體或者所述混合爐體上，所述第二進料口位于所述加熱管和所述攪拌軸之間，每個所述攪拌軸轉動以混合從所述熱解爐體和所述第二進料口排入到相應的所述混合爐體內的物料。

根據本發明實施例的熱解反應裝置，通過設置混合部件，從而能夠充分地利用熱解爐體內物料熱解后產生的高溫的固態產物自身的顯熱，有效地降低系統的能耗，提高可靠性和熱解焦油的產率。同時結構簡單，能夠在一定程度上減小占地面積，易于工業化。

根據本發明的一些實施例，所述混合爐體為兩個，所述第二進料口為一個且在所述熱解爐體上。從而使熱解反應裝置的結構簡單，制造方便。同時第二進料口的位置設置有利于使從熱解爐體內排出的高溫的固態產物能夠均勻地排入到兩個混合爐體內，進而提高熱解反應裝置的工作效率。

根據本發明的一些實施例，所述攪拌軸包括軸體和多個葉片，每個所述葉片外套在所述軸體上，所述多個葉片沿所述軸體的軸向間隔設在所述軸體上。由此可知，攪拌軸的結構簡單，同時有利于保證攪拌軸的轉動對從熱解爐體和第二進料口排入到每個混合爐體內的物料的混合效果，使從第二進料口排入到混合爐體內的物料充分地利用從熱解爐體內排入到混合爐體內的高溫的固態產物的顯熱，進而提高熱解反應裝置的熱解焦油的產率。

進一步地，所述混合爐體的橫截面形成為圓形，每個所述葉片的直徑與相應的所述混合爐體的內周壁的直徑之間的比值為0.3-0.5。由此，有利于混合爐體內的固態產物從混合爐體和攪拌器之間的間隙移動至出料口以排出熱解反應裝置，為從第二進料口排入到混合爐體內的物料提供熱解的空間，從而在一定程度上保證了混合爐體內熱解焦油的產率，進而提高熱解反應裝置的整體工作效率。

具體地，所述攪拌軸的長度與相應的所述混合爐體的長度的比值為0.5-0.7。由此，能夠進保證從熱解爐體和第二進料口排入到混合爐體內的物料的混合效果，進而保證混合爐體內熱解焦油的產率。

根據本發明的一些實施例，每個所述混合爐體的第一縱向中心軸線與水平面之間的夾角為10°-20°，所述熱解爐體的第二縱向中心軸線垂直于所述水平面。從而能夠在一定程度上控制熱解爐體內的高溫的固態產物排入到混合爐體內的速度及混合爐體內的固態產物從出料口排出的速度，使熱解反應裝置內的物料熱解地更加充分。同時能夠控制從熱解爐體和第二進料口排入到混合爐體內的物料的數量，使混合爐體內物料的填充率在50％～65％之間，從而能夠為混合爐體內物料熱解后產生的油氣的排出提供了有效的空間，進而提高熱解反應裝置的熱解焦油的產率。

根據本發明的一些實施例，所述攪拌軸的旋轉中心軸線與相應的所述混合爐體的第一縱向中心軸線平行。從而使熱解爐體和第二進料口排入到混合爐體內的物料混合的更加均勻，進而使從第二進料口排入到混合爐體內的物料熱解地更加充分。

可選地，每個所述混合爐體的內周壁上設有保溫材料件。從而有利于避免從熱解爐體排入到混合爐體內的高溫的固態產物的熱量從混合爐體的內周壁向外散出，進而提高了混合爐體的保溫效果，能夠在一定程度上提高混合爐體內物料的熱解焦油的效率。

具體地，所述熱解爐體和每個所述混合爐體之間的長度比為1:1—3:1。由此，能夠保證物料在熱解爐體內自上而下停留6s-9s以熱解地更加充分，進而提高熱解反應裝置的熱解焦油的效率，同時在一定程度上降低系統的能耗。

根據本發明實施例的熱解反應裝置的熱解方法，所述熱解反應裝置為根據權利要求1-10中任一項所述的熱解反應裝置，所述熱解方法包括如下步驟：

s1：通過所述第一進料口將物料輸送至所述熱解爐體內，控制所述加熱管工作以對所述熱解爐體內的物料提供熱解熱量；

s2：在預定時間后通過所述第二進料口將物料輸送至多個所述混合爐體內，控制每個所述攪拌軸轉動以混合從所述熱解爐體和所述第二進料口排入到每個所述混合爐體內的物料；

s3：熱解后的物料通過每個所述混合爐體上的所述出料口排出所述熱解反應裝置。

根據本發明實施例的熱解反應裝置的熱解方法，能夠充分地利用熱解爐體內物料熱解后產生的高溫的固態產物自身的顯熱，有效地降低熱解反應裝置的系統的能耗，提高熱解焦油的產率。

本發明的附加方面和優點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發明的實踐了解到。

附圖說明

本發明的上述和/或附加的方面和優點從結合下面附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中：

圖1是根據本發明實施例的熱解反應裝置的示意圖；

圖2是根據本發明實施例的葉片的示意圖。

附圖標記：

熱解反應裝置100；

第一進料口1；第二進料口2；熱解爐體3；加熱管4；混合部件5；混合爐體51；攪拌器52；攪拌軸521；軸體521a；葉片521b；電機522；出料口6；螺旋進料機7；螺旋輸送機8；燃氣進口9；空氣進口10；煙氣出口11；油氣出口12。

具體實施方式

下面詳細描述本發明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，僅用于解釋本發明，而不能理解為對本發明的限制。

在本發明的描述中，需要理解的是，術語“中心”、“縱向”、“長度”、“上”、“下”、“前”、“水平”、“內”、“外”、“軸向”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，僅是為了便于描述本發明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發明的限制。此外，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隱含地包括一個或者更多個該特征。在本發明的描述中，除非另有說明，“多個”的含義是兩個或兩個以上。

下面參考圖1-圖2描述根據本發明實施例的熱解反應裝置100。

如圖1-圖2所示，根據本發明實施例的熱解反應裝置100具有第一進料口1和第二進料口2，熱解反應裝置100包括：熱解爐體3、加熱管4和混合部件5。

具體而言，第一進料口1設在熱解爐體3上，加熱管4伸入到熱解爐體3內以對熱解爐體3內的物料提供熱解熱量。由此可知，物料通過第一進料口1進入到熱解爐體3內后，熱解爐體3內的加熱管4為物料提供熱量以使物料在熱解爐體3內進行充分的熱解，物料熱解后形成油氣和高溫的固態產物。可以理解的是，熱解爐體3上設有油氣出口12以將物料熱解后產生的油氣快速導出，從而可以避免焦油發生二次裂解，提高熱解焦油的產率。而高溫的固態產物留在熱解爐體3內。

混合部件5包括多個混合爐體51和多個攪拌器52，每個混合爐體51設在熱解爐體3的下方且與熱解爐體3連通，每個混合爐體51上設有出料口6，多個攪拌器52和多個混合爐體51一一對應設置，每個攪拌器52包括伸入到混合爐體51內的攪拌軸521，第二進料口2設在熱解爐體3或者混合爐體51上，第二進料口2位于加熱管4和攪拌軸521之間，每個攪拌軸521轉動以混合從熱解爐體3和第二進料口2排入到相應的混合爐體51內的物料。由此可知，多個混合爐體51的設置還能夠在一定程度上避免熱解爐體3與混合爐體51連接處的物料和固態產物堆積而堵塞熱解反應裝置100的問題的發生，提高熱解反應裝置100的可靠性。

熱解爐體3內的物料熱解后產生的高溫的固態產物沿著熱解爐體3排入到多個混合爐體51內后與從第二進料口2進入到多個混合爐體51內的物料在相應的攪拌軸521的攪動下混合，從而排入到每個混合爐體51內的高溫的固態產物釋放自身顯熱以為從第二進料口2進入到相應的每個混合爐體51內的物料提供熱量，使得從第二進料口2進入到多個混合爐體51內的物料在多個混合爐體51內吸收熱量并進行熱解，熱解后形成的固態產物及釋放自身顯熱后的固態產物從多個混合爐體51上的出料口6排出熱解反應裝置100。從而可知，熱解反應裝置100的每個混合爐體51內無外加熱源，充分地利用熱解爐體3內物料熱解后產生的高溫的固態產物自身的顯熱，從而有效地降低了系統的能耗，提高了熱解焦油的產率。同時，熱解反應裝置100的結構簡單，能夠在一定程度上減小占地面積，易于工業化。

根據本發明實施例的熱解反應裝置100，通過設置混合部件5，從而能夠充分地利用熱解爐體3內物料熱解后產生的高溫的固態產物自身的顯熱，有效地降低系統的能耗，提高可靠性和熱解焦油的產率。同時結構簡單，能夠在一定程度上減小占地面積，易于工業化。

根據本發明的一些實施例，混合爐體51為兩個，第二進料口2為一個且在熱解爐體3上。從而使熱解反應裝置100的結構簡單，制造方便。同時第二進料口2的位置設置有利于使從熱解爐體3內排出的高溫的固態產物能夠均勻地排入到兩個混合爐體51內，進而提高熱解反應裝置100的工作效率。

可選地，攪拌器52還包括電機522，電機522與攪拌軸521配合以驅動攪拌軸521轉動。當電機522的轉動速度在20r/min-30r/min時，能夠保證攪拌器52對從熱解爐體3和第二進料口2排入到每個混合爐體51內的物料的混合效果。優選地，電機522的轉動速度為24.5r/min-28.7r/min。

根據本發明的一些實施例，攪拌軸521包括軸體521a和多個葉片521b，每個葉片521b外套在軸體521a上，多個葉片521b沿軸體521a的軸向間隔設在軸體521a上。由此可知，攪拌軸521的結構簡單，同時有利于保證攪拌軸521的轉動對從熱解爐體3和第二進料口2排入到混合爐體51內的物料的混合效果，使從第二進料口2排入到混合爐體51內的物料充分地利用從熱解爐體3內排入到混合爐體51內的高溫的固態產物的顯熱，進而提高熱解反應裝置100的熱解焦油的產率。

進一步地，混合爐體51的橫截面形成為圓形，當每個葉片521b的直徑與相應的混合爐體51的內周壁的直徑之間的比值為0.3-0.5時，有利于混合爐體51內的固態產物從混合爐體51和攪拌器52之間的間隙移動至出料口6以排出熱解反應裝置100，為從第二進料口2排入到混合爐體51內的物料提供熱解的空間，從而在一定程度上保證了混合爐體51內熱解焦油的產率，進而提高熱解反應裝置100的整體工作效率。優選地，每個葉片521b的直徑與混合爐體51的內周壁的直徑之間的比值為0.32-0.46。

具體地，當攪拌軸521的長度與混合爐體51的長度的比值為0.5-0.7時，能夠進保證從熱解爐體3和第二進料口2排入到混合爐體51內的物料的混合效果，進而保證混合爐體51內熱解焦油的產率。進一步地，攪拌軸521的長度與混合爐體51的長度的比值為0.56-0.65。

具體地，當每個混合爐體51的第一縱向中心軸線與水平面之間的夾角為10°-20°，熱解爐體3的第二縱向中心軸線垂直于水平面時，能夠在一定程度上控制熱解爐體3內的高溫的固態產物排入到混合爐體51內的速度及混合爐體51內的固態產物從出料口6排出的速度，使熱解反應裝置100內的物料熱解地更加充分。同時能夠控制從熱解爐體3和第二進料口2排入到混合爐體51內的物料的數量，使混合爐體51內物料的填充率在50％～65％之間，從而能夠為混合爐體51內物料熱解后產生的油氣的排出提供了有效的空間，進而提高熱解反應裝置100的熱解焦油的產率。進一步地，混合爐體51的第一縱向中心軸線與水平面之間的夾角為11.4°-19.2°。

根據本發明的一些實施例，攪拌軸521的旋轉中心軸線與相應的混合爐體51的第一縱向中心軸線平行。從而使熱解爐體3和第二進料口2排入到混合爐體51內的物料混合的更加均勻，進而使從第二進料口2排入到混合爐體51內的物料熱解地更加充分。優選地，攪拌軸521的旋轉中心軸線與相應的混合爐體51的第一縱向中心軸線重合。

可選地，熱解反應裝置100還可以包括兩個螺旋進料機7，兩個螺旋進料機7分別設在第一進料口1和第二進料口2處。由此可知，外界物料通過兩個螺旋進料機7輸送至第一進料口1和第二進料口2，從而便于物料的進料。

可選地，熱解反應裝置100還可以包括多個螺旋輸送機8，多個螺旋輸送機8與多個混合爐體51一一對應設置，螺旋輸送機8設在混合爐體51上的出料口6處。從而可以將出料口6處的固態產物輸送至熱解反應裝置100的外部，在一定程度上避免固態產物在出料口6堆積而堵塞出料口6。

可選地，混合爐體51的內周壁上設有保溫材料件。從而有利于避免從熱解爐體3排入到混合爐體51內的高溫的固態產物的熱量從混合爐體51的內周壁向外散出，進而提高了混合爐體51的保溫效果，能夠在一定程度上提高混合爐體51內物料的熱解焦油的效率。

可選地，加熱管4為蓄熱式輻射管。從而使加熱管4的熱效率高、運行穩定、可靠性高。可以理解的是，當加熱管4為蓄熱式輻射管時，熱解爐體3上還設有燃氣進口9、空氣進口10和煙氣出口11，從而可以保證蓄熱式輻射管內的熱效率和可靠性，進而保證加熱管4為熱解爐體3內的物料提供充分的熱量以熱解。其中蓄熱式輻射管的管壁的溫度通過燃氣調節閥(圖未示出)控制。

可選地，油氣出口12為多個，多個油氣出口12在熱解爐體3和多個混合爐體51的側壁上間隔分布。從而能夠提高油氣出口12導出油氣的效率，更加有效地避免焦油發生二次裂解，提高熱解焦油的產率。優選地，多個油氣出口12外接油氣管道(圖未示出)，多個油氣管道將油氣導向同一個油氣總出口(圖未示出)。從而使熱解反應裝置100的結構簡單，工作效率高。

具體地，當熱解爐體3和每個混合爐體51之間的長度比為1:1-3:1時，能夠保證物料在熱解爐體3內自上而下停留6s-9s以熱解地更加充分，進而提高熱解反應裝置100的熱解焦油的效率，同時在一定程度上降低系統的能耗。

根據本發明實施例的熱解反應裝置100的熱解方法，熱解反應裝置為根據本發明上述實施例的熱解反應裝置100，熱解方法包括如下步驟：

s1：通過第一進料口1將物料輸送至熱解爐體3內，控制加熱管4工作以對熱解爐體3內的物料提供熱解熱量。從而使從第一進料口1進入到熱解爐體3內的物料能夠在熱解爐體3內進行充分的熱解，最終形成油氣和高溫的固態產物。

s2：在預定時間后通過第二進料口2將物料輸送至多個混合爐體51內，控制每個攪拌軸521轉動以混合從熱解爐體3和第二進料口2排入到每個混合爐體51內的物料。從而使從熱解爐體3排入到每個混合爐體51內的高溫的固態產物釋放自身顯熱以為從第二進料口2進入到相應的每個混合爐體51內的物料提供熱量，使得從第二進料口2進入到多個混合爐體51內的物料在多個混合爐體51內吸收熱量并進行熱解。

s3：熱解后的物料通過每個混合爐體51上的出料口3排出熱解反應裝置100。由此可知，熱解后形成的固態產物及釋放自身顯熱后的固態產物從多個混合爐體51上的出料口6排出熱解反應裝置100。

根據本發明實施例的熱解反應裝置100的熱解方法，能夠充分地利用熱解爐體3內物料熱解后產生的高溫的固態產物自身的顯熱，有效地降低熱解反應裝置100的系統的能耗，提高熱解焦油的產率。

下面參考圖1-圖2對根據本發明一個具體實施例的熱解反應裝置100的結構進行詳細說明。但是需要說明的是，下述的說明僅具有示例性，普通技術人員在閱讀了本發明的下述技術方案之后，顯然可以對其中的技術方案或者部分技術特征進行組合或者替換、修改，這也落入本發明所要求的保護范圍之內。

如圖1-圖2所示，根據本發明實施例的熱解反應裝置100具有第一進料口1、第二進料口2、出料口6、燃氣進口9、空氣進口10、煙氣出口11和油氣出口12。熱解反應裝置100還包括：熱解爐體3、加熱管4、混合部件5、螺旋進料機7和螺旋輸送機8。

具體而言，第一進料口1和第二進料口2均設在熱解爐體3上。螺旋進料機7為兩個且分別設在第一進料口1和第二進料口2處。加熱管4伸入到熱解爐體3內以對熱解爐體3內的物料提供熱解熱量。加熱管4為蓄熱式輻射管，加熱管4的管壁的溫度通過燃氣調節閥控制在900℃-1000℃。

混合部件5包括兩個橫截面為圓形的混合爐體51和兩個攪拌器52。兩個混合爐體51和兩個攪拌器52一一對應設置。

每個混合爐體51設在熱解爐體3的下方且與熱解爐體3連通，每個混合爐體51上設有一個出料口6，每個出料口6處設有一個螺旋輸送機8。每個混合爐體51的內周壁上設有保溫材料件。熱解爐體3和每個混合爐體51之間的長度比為1.2:1。熱解爐體3的第二縱向中心軸線垂直于水平面，每個混合爐體51的第一縱向中心軸線與水平面之間的夾角為20°，從而兩個混合爐體51形成倒v形。

攪拌器52包括伸入到相應的混合爐體51內的攪拌軸521和與攪拌軸521配合以驅動攪拌軸521轉動的電機522，電機522的轉動速度為25r/min。第二進料口2位于加熱管4和兩個攪拌軸521之間。

攪拌軸521的長度與相應的混合爐體51的長度的比值為0.6，每個攪拌軸521的旋轉中心軸線與相應的混合爐體51的第一縱向中心軸線重合。攪拌軸521包括軸體521a和多個葉片521b，每個葉片521b外套在軸體521a上以由軸體521a帶動轉動，多個葉片521b沿軸體521a的軸向間隔設在軸體521a上。每個葉片521b的直徑與混合爐體51的內周壁的直徑之間的比值為0.45。電機522驅動攪拌軸521轉動以混合從熱解爐體3和第二進料口2排入到混合爐體51內的物料。

利用本發明實施例的熱解反應裝置100對印尼褐煤(煤質分析如表1)和溫佳梁長焰煤(煤質分析如表2)進行熱解，其中從第一進料口1進入到熱解爐體3內的物料為印尼褐煤，從第二進料口2排入到兩個混合爐體51內的物料為溫佳梁長焰煤，熱解后得到的熱解焦油的產率分布如表3所示。

表1：印尼褐煤煤質分析

表2：溫佳梁長焰煤煤煤質分析

表3：印尼褐煤和溫佳梁長焰煤熱解產率分布

從表3可以看出，在熱解反應裝置100的熱解爐體3內使印尼褐煤熱解，在兩個混合爐體51內使溫家梁長焰煤熱解，熱解產物焦油產率高達8.2％，是鋁甑含油率的96.5％，系統能耗降低了10-25％。

根據本發明實施例的熱解反應裝置100的其他構成以及操作對于本領域普通技術人員而言都是已知的，這里不再詳細描述。

在本說明書的描述中，參考術語“一個實施例”、“一些實施例”、“示意性實施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結合該實施例或示例描述的具體特征、結構、材料或者特點包含于本發明的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術語的示意性表述不一定指的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特征、結構、材料或者特點可以在任何的一個或多個實施例或示例中以合適的方式結合。

盡管已經示出和描述了本發明的實施例，本領域的普通技術人員可以理解：在不脫離本發明的原理和宗旨的情況下可以對這些實施例進行多種變化、修改、替換和變型，本發明的范圍由權利要求及其等同物限定。