CN101597504A - 一种翻转床热固载体热解析装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种翻转床热固载体热解析装置。其特征是该装置主要由调速电机、加热元件，保温层、反应炉和叶片组成。不锈钢转动轴内置于翻转床反应炉中心位置，转动轴一端与调速电机相连接；反应炉内的转动轴上焊接两个或多个叶片，反应炉出口处一侧安装一个高度为反应炉内径2/3的半圆形挡板，转动轴从挡板中穿过，转动轴与反应炉之间密封。电机带动叶片转动，将从进料口进入反应器中的固体有机物与填装在反应器中的固体颗粒物床料搅动混合，从而实现对有固体有机物的热解反应。本发明的效果和益处是：达到并解决了固体有机物与固体颗粒物床料的均匀传热传质，大大降低了翻转及回转运动条件下反应器的设计运行难度。

Description

一种翻转床热固载体热解析装置

技术领域

本发明属于固体有机物热解技术领域，涉及一种固体有机物翻转床热固载体热解析装置。特别涉及到将有机燃料包括油田含油污泥、含油矿物、城市污泥、煤、生物质、普通废弃物、工业有机废物、废塑料、废橡胶、垃圾衍生燃料等固体可燃物进行热化学转化的体热解装置。

背景技术

固体有机物种类繁多，产量巨大，储量丰富，对其进行能源回收具有重要意义。固体有机物的热化学处理方法主要包括干燥、焚烧、热解和气化三大类。热解方法是固体废弃物资源化利用的重要途径之一。其原理是在无氧或缺氧的条件下，通过热化学的方法将固体有机物转化为可燃气体、高值焦油和高热值焦炭的过程。是固体废弃物能源化利用技术之一。

目前固体废物热解析的炉型主要有固定床、流化床、鼓泡床、回转窑等类型，这些炉型的热解析反应器在固体有机物热解析过程中各具优点，也存在很多问题，其主要表现为：固定床虽然具有操作简单等特点，但物料在热解过程中的传热与传质特性较差，热解反应效率较低，热解可燃气体产量小、热值低，焦油产量大，反应不完全，其工业化应用难度大等；流化床与鼓泡床具有物料与床砂接触充分，传热性能好等特点，但由于其在运行过程中需要以气体为介质吹动床料形成流化态，以空气为流化气体不能达到热解析的目的，而以氮气等惰性气体作为流化气源又存在费用高昂等问题，工业上难以实现；回转窑具有传热与翻动性好的特点，但由于回转窑的建造及设备运行过程比较复杂，对反应器的系统性、密封性要求高，建造成本较高。

发明内容

本发明要解决的技术问题目的是提供一种具有良好传热传质性能的翻转床热固载体热解析装置，可以广泛应用于固体有机物热解析热化学转化过程。

本发明所采用的技术方案如下。

翻转床热固载体热解析装置主要由调速电机、加热元件、保温层、不锈钢转动轴、翻转床反应炉和叶片组成。不锈钢转动轴内置于翻转床反应炉中心位置，不锈钢转动轴一端与调速电机相连接；翻转床反应炉内的不锈钢转动轴上焊接单个或多个翻转叶片；翻转床反应炉出口处一侧安装一个高度为翻转床反应炉内径2/3的半圆形挡板，不锈钢转动轴从挡板中穿过，不锈钢转动轴与翻转床反应炉之间密封；两个热电偶分别固定于翻转床反应炉中心位置和出料管上方位置，与温度控制器连接，用以检测炉内温度和出口处温度；整个反应装置用支架支撑。

不锈钢转动轴上安装的翻转叶片形状有两种：一种是梯形外观的实体叶片，另一种是叶片顶部距不锈钢转动轴轴面高度一致，但叶片切线方向与轴心方向形成小于5°的夹角，能够将反应物料向出口方向推动。

不锈钢转动轴和叶片的构造有两种：一种是不锈钢转动轴是实心轴，叶片是实心钢板安装在不锈钢转动轴上；另一种是不锈钢转动轴为空心轴，叶片为空心钢板，不锈钢转动轴与叶片间的空隙相互联通，整个空腔除进出口处外保持密封状态。不锈钢转动轴和叶片外包裹耐高温陶瓷或其他耐火保温材料，从不锈钢转动轴的一端输入冷却介质(气体或者液体)，冷却介质经过不锈钢转动轴和叶片后从不锈钢转动轴另一端出口处排出，对不锈钢转动轴和叶片进行冷却保护，防止温度过高造成不锈钢转动轴和叶片的损坏。冷却介质经过不锈钢转动轴内腔和叶片后从不锈钢转动轴另一端出口处排出。

在翻转床热固载体热解析装置的出口方向的半圆形挡板一侧为固体颗粒物床料，另一侧为反应残渣和部分固体颗粒物床料出口，阻止颗粒物床料流失或过多流失。

该装置的翻转床反应炉外壁面可以安装加热元件，在加热元件外层用保温棉缠绕，形成保温层；如果不采用加热元件，该装置的热量来源方式是通过热态的颗粒物床料带入反应器；对颗粒物床料的加热方式多种多样，如上游反应装置运行过程中对固体颗粒物的加热(如流化床、鼓泡床、回转窑等)、通过其他方法专门加热固体颗粒物或通过对反转床外层壁面加热等等，都可以达到对固体颗粒物预热的效果。

在装置内部的翻转床反应炉中，以颗粒物床料作为热固载体介质，固体有机物从进料口连续或间歇式进入反应炉内进行反应。由于颗粒物床料本身特有的蓄热性，在经过加热元件加热后，颗粒物床料可维持在一个稳定的高温区，固体有机物经过进料口进入，在叶片的搅动作用下，固体有机物与高温颗粒物床料充分混合，发生热解反应，产生成分为H₂、CO、CO₂、CH₄、C₂-C₃以及多碳的大分子气态物质，这些气态物质通过出气口管排出反应器，经过冷凝、分离后形成焦油和可燃气体。热解反应形成的焦炭类物质在叶片的搅拌作用下，从挡板上方溢出，逐渐经出料管排出系统。在热解反应过程中，颗粒物床料的温度稳定控制在400-750℃之间，通过调整电机的转速，实现对固体废物不同工况条件下的热解析。

本发明的效果和益处是：翻转床热固载体热解析装置具有结构简单、布局紧凑、操作简单、安全高效以及蓄热性好，物料混合均匀，反应效率高等优点。通过翻转叶片对固体颗粒物床料和固体有机物混合物的搅动，达到并解决了在固定式炉型条件下固体有机物与床料的均匀传热传质，大大降低了翻转及回转运动条件下，反应器的设计运行难度。

附图说明

附图是翻转床热固载体热解析装置示意图。

图中：1调速电机；2出气口管；3热电偶；4挡板；5温度控制器；6叶片；7进料口；8反应炉；9保温层外壁面；10转动轴；11出料管；12法兰；13加热元件；14保温层；15支架。

具体实施方式

以下结合技术方案和附图详细说明本发明的具体实施例。

本发明的翻转床热固载体热解析装置由电机1、加热层，保温层14、反应炉8、叶片6组成。不锈钢转动轴10内置于翻转床反应炉8中心位置，转动轴10一端与调速电机1相连接，反应炉8内的转动轴10上焊接两个或多个叶片6，反应炉8出口处一侧安装一个高度为反应器内径2/3的半圆形挡板4，转动轴10从挡板4中穿过；转动轴10与反应炉8之间密封；反应物料从进料口7进入炉内进行反应；反应炉8外壁面安装加热元件13，两个热电偶3分别固定于反应炉8中心位置处和出料管11上方位置，用以检测炉内温度和出口处温度，热电偶与温度控制器5连接；在加热元件外层用保温棉缠绕，形成保温层14。整个反应装置用支架15支撑。反应生成的可燃气体通过出气口管2排出系统，反应生成的焦炭和反应过程中部分的固体颗粒物从挡板4上方溢出，经出料管排出。

根据温度控制仪显示的热解析反应温度，调节进料量和电机转速，保持翻转炉内固体颗粒物温度稳定于在400-800℃范围之间的某一温度。反应炉内转动轴和叶片采用耐高温不锈钢材料，可耐受最高800℃的高温。整个反应炉应具有良好的保温性能，防止热量损失造成反应温度下降。

Claims (5)

1.一种翻转床热固载体热解析装置，其特征在于：该装置包括调速电机(1)、加热元件(13)，保温层(14)、不锈钢转动轴(10)、翻转床反应炉(8)和叶片(6)组成；不锈钢转动轴(10)内置于翻转床反应炉(8)中心位置，不锈钢转动轴(10)一端与调速电机(1)相连接；翻转床反应炉(8)内的不锈钢转动轴(10)上焊接单个或多个翻转叶片(6)，翻转床反应炉(8)出口处一侧安装一个高度为翻转床反应炉(8)内径2/3的半圆形挡板(4)，不锈钢转动轴(10)从挡板(4)中穿过，不锈钢转动轴(10)与翻转床反应炉(8)之间密封；两个热电偶(3)分别固定于翻转床反应炉(8)中心位置和出料管上方位置，与温度控制器(5)连接；整个反应装置用支架(15)支撑；

在翻转床热固载体热解析装置的出口方向的半圆形挡板(4)一侧为固体颗粒物床料，另一侧为反应残渣和部分固体颗粒物床料出口。

2.如权利要求1所述的一种翻转床热固载体热解析装置，其特征还在于：叶片(6)的形状是梯形外观或叶片(6)的形状是叶片顶部距轴面高度一致，但叶片切线方向与轴心方向形成小于5o的夹角。

3.如权利要求1所述的一种翻转床热固载体热解析装置，其特征还在于：不锈钢转动轴(10)和叶片(6)构造有两种：一种是不锈钢转动轴(10)是实心轴，叶片(6)是实心钢板安装在不锈钢转动轴(10)上；另一种是不锈钢转动轴(10)为空心轴，叶片(6)为空心钢板，不锈钢转动轴(10)与叶片(6)间的空隙相互联通，整个空腔除进出口处外保持密封状态；不锈钢转动轴(10)和叶片(6)外包裹耐高温陶瓷或其他耐火保温材料，从不锈钢转动轴(10)的一端输入冷却介质，冷却介质经过不锈钢转动轴(10)和叶片(6)后从不锈钢转动轴(10)另一端出口处排出。

4.如权利要求1至3任一所述的一种翻转床热固载体热解析装置，其特征还在于：该装置的翻转床反应炉外壁面安装加热元件，在加热元件外层用保温棉缠绕，形成保温层。

5.如权利要求1至3任一所述的一种翻转床热固载体热解析装置，其特征还在于：不采用加热元件，该装置的热量来源方式是通过热态的颗粒物床料带入反应器。

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