CN101633847B - 微波加热式裂解炉 - Google Patents

Abstract

微波加热式裂解炉，在生产过程中节约了燃料资源，采用的技术方案是，结构中包括密闭加热的炉体和配套的加热、保压和热解气氛保持机构，采用了热解、炭化、活化一体化结构：结构中包括位于炉顶的滑动密封盖板和炉体两部分，热解炉体结构中包括采用了微波热源的正压、氮气气氛、活动密封式结构的热解炉室、位于热解炉室下方的活化室，热解炉室顶部的滑动密封盖板上设置镶嵌式密封材料的倒V型槽轨道、与热解炉体上端设置的配套的倒V型槽轨道形成滑动密封式摩擦副，结构中包括壳体式机架、由密封隔板II、配套设置在壳体上的弹性密封材料和活动密封偶件相配合将炉体内空间分隔成热解炉室、活化室。整体实现四位一体操作，结构简洁、可靠性强。

Description

微波加热式裂解炉

技术领域

本发明涉及一种以生物质为原料的热解炉和生产活性炭的活化炉，特别涉及一种将热解炉、炭化炉、活化炉集成在一体的微波加热式裂解炉。

背景技术

煤炭、石油、天然气等规化石类能源，为不可再生资源，储量有限。随着经济的发展，能源需求越来越多，导致了常规不可再生能源的价格昂贵，能源短缺与环境污染已成为全球性问题。生物质是唯一可以直接贮存与运输的可再生资源。它具有成本低廉、资源丰富、就地取材、综合效益显著，是一种具有前途的可再生资源，收到了越来越多国家的重视。但是生物质与常规能源相比，具有密度小、分部广泛、能量密度低的特点，当大规模利用时贮存成本高、常规用能设备不能很好的兼容问题。如果能有一种将生物质转换为燃气或生物质炭的装置，就必然能使生物质能源得到广泛的应用。现有的一些炭生产干馏设备，要么投资大、不宜推广，要么设备功能不全，不能对生物质干馏后的产品进行综合利用，这样就造成了能源的浪费和环境的污染。

现在生产活性炭的炭化、活化一体炉采用燃烧煤或者木柴来提供炭化过程中所需的热量，存在一下缺点：(1)能耗高，由于活性炭在炭化过程中全靠优质煤燃烧提供能量，受不完全燃烧、排渣排气等因素的影响，外加能量的30-35％，用于反应过程的能量吸收。(2)炭化过程中由于受热不均，升温过程复杂等因素的制约，大量产生焦油、木醋酸等液体产物，导致固体炭的回收率低，一般不足60％。

现在生产活性炭的炭化、活化一体炉密封性能比较差，并且热解、活化过程中对反应温度和反应环境的气压控制不够准确，使炭的还原不够充分，活性炭的生产效率比较低。

发明内容

本发明提出了一种微波加热式裂解炉，主要是将生物质原料转换为燃气和活性炭的一种综合设备，可服了现有技术的缺点，采用微波辐射、密闭加热，并且在裂解、活化过程中对反应温度和反应环境的气压控制能够准确的控制。

本发明采用的技术方案是：微波加热式裂解炉，结构中包括密闭加热的炉体和配套的加热、保压和热解气氛保持机构，采用了热解、炭化、活化一体化结构：结构中包括位于炉顶的滑动密封盖板和炉体两部分，热解炉体结构中包括采用了微波热源的正压、氮气气氛、活动密封式结构的热解炉室、位于热解炉室下方的活化室，热解炉室顶部的滑动密封盖板上设置镶嵌式密封材料的倒V型槽轨道、与热解炉体上端设置的配套的倒V型槽轨道形成滑动密封式摩擦副，结构中包括壳体式机架、由密封隔板II、配套设置在壳体上的弹性密封材料和活动密封偶件相配合将炉体内空间分隔成热解炉室、活化室。

本发明的有益效果是：本发明将热解炉室、破碎室和活化室集成放在一个炉体内，使设备更加的简单，操作性强。采用微波、密闭加热，物料受热均匀，热辐射面积大，升温速度快，物料中的水分在未达到垃圾分选物裂解温度前即以水蒸气形式挥发，不参与裂解过程的反应，从而实现裂解过程不产生液体产物，提高其应用性，使裂解过程中产生的炭化固留物回收率高，氮气环境下裂解时炭化固留物的还原更充分。温度传感器和气体压力传感器的设置使裂解过程中的温度和活化过程中的气压能够更及时、准确地加以控制。

附图说明

图1本发明正剖面结构示意图。

图2本发明侧剖面结构示意图。

其中，A1为热解炉室，A2为破碎室，A3为活化室，1为机架，2为物料床，3为摩擦副，4为微波辐射墙，5为微波墙能源控制线路接口，6顶部盖板，7为水蒸气出口，8为带定位孔的物料压缩板，9为密封隔板I，10为氮气输入管道，11为电动丝杆，12为料床转动支座，13为温度传感器，14为驱动液压连杆，15为气体压力传感器，16为煤气出口，17为不可燃气体出口，18为管式闭风螺旋输送机，19为水蒸气气体进口，20为密封隔板II，21为电机，22为传动皮带，23为炭焦缓冲漏斗，24为破碎齿，25为对辗式出料料斗，26为传动齿轮，27为星形给料机，28为活化仓，29为仓体保温层，30为壳体钢板，31为二氧化碳气体进口，32为固体料床托盘，33为混合气体出口，34为防辐射底盘，35为丝杠螺母副。

具体实施方式

本发明提出了一种微波加热式裂解炉，采用的技术方案是：微波加热式裂解炉，结构中包括密闭加热的炉体和配套的加热、保压和热解气氛保持机构，采用了热解、炭化、活化一体化结构：结构中包括位于炉顶的滑动密封盖板和炉体两部分，热解炉体结构中包括采用了微波热源的正压、氮气气氛、活动密封式结构的热解炉室A1、位于热解炉室A1下方的活化室A3，热解炉室A1顶部的滑动密封盖板上设置镶嵌式密封材料的倒V型槽轨道、与热解炉体上端设置的配套的倒V型槽轨道形成滑动密封式摩擦副3，结构中包括壳体式机架1、由密封隔板II20、配套设置在壳体上的弹性密封材料和活动密封偶件相配合将炉体内空间分隔成热解炉室A1、活化室A3。

本发明实施例的技术方案中，滑动密封盖板的顶部盖板6下方设置有防辐射底盘34、顶部盖板6上设置水蒸气出口7、不可燃气体出口17和两个煤气出口16。

本发明实施例的技术方案中，热解炉室A1位于炉体的上部，结构中包括微波辐射墙4和物料床2，微波辐射墙4吊挂于防辐射底盘34的底面，微波墙能源控制线路接口5由顶部盖板6穿出，物料床2包括带定位孔的物料压缩板8，固体料床托盘32，料床转动支座12和氮气输入管道10，带定位孔的物料压缩板8通过电动丝杆11置于滑动密封盖板的槽钢上面，料床转动支座12位于固体料床托盘32的下方，固定在密封隔板II20上。

本发明实施例的技术方案中，在热解炉室A1和活化室A3之间增加了破碎室A2，破碎室A2的结构中包括炭焦缓冲漏斗23、对辊式破碎机、传送机构、对辗式出料料斗25和驱动物料床2翻转的驱动液压连杆14，对辊式破碎机置于炭焦缓冲漏斗23的下方，对辗式出料料斗25设置于对辊式破碎机的下方，驱动液压连杆14一端铰接在破碎室A2中的竖直密封隔板I9上，另一端铰接在固体料床托盘32的下方。

本发明实施例的技术方案中，活化室A3位于炉体的最下部，结构中包括活化仓28、位于活化仓28顶部的混合气体出口33和侧下面的二氧化碳气体进口31和水蒸气气体进口19。

本发明实施例的技术方案中，顶部滑动密封盖板下方设置有对其移动起助力作用的丝杠螺母副35，不可燃气体出口17和煤气出口16上配置电磁阀、以上电磁阀按照控制电路的时序指令开启和关闭，微波墙能源控制线路接口5与主管路、线路连接均为软连接，微波辐射墙4与顶部盖板6底部的间隙填有防辐射材料。

本发明实施例的技术方案中，热解炉室A1内设置有测量物料反应温度的温度传感器13，温度传感器13，温度传感器13的采样信号接至控制电路的对应输入端。

本发明实施例的技术方案中，活化室A3中的活化仓28的外壳由壳体钢板30构成，内部设置有仓体保温层29和气体压力传感器15，气体压力传感器15的采样信号接至控制电路的对应输入端。

本发明实施例的技术方案中，设置在活化室A3中的对辗式出料料斗25与活化仓28上方的星形给料机27连通、星形给料机27与活化仓28连通，活化仓28的底部设置有初步活化后的炭产品的出口，下连接管式闭风螺旋输送机18。

参看附图，热解炉室A1的进出料靠顶部滑动密封盖板的滑动及固体料床托盘32的液压翻滚实现。当输入物料时，顶部滑动密封盖板移动后，打开物料进入固体料床托盘32的通道，由于顶部盖板6在炉体滑轨的滑动距离为炉体宽度的2倍，可以实现炉顶的全打开，由抓斗直接给料实现快速加料。同时由于固体料床托盘32内物料的卸除靠其自身的翻转倾倒，炉膛顶部的全开门为其提供了有力条件，同样可以实现快速出料。

物料进入热解炉室A1后，采用密闭、密闭加热。热解炉体的壳体与炉体内的活动部件之间设置有弹性密封材料，热解炉室A1顶部的滑动密封盖板上设置镶嵌式密封材料的倒V型槽轨道、与热解炉体上端设置的配套的倒V型槽轨道形成滑动密封式摩擦副3，这些都为物料的裂解过程所需的密闭环境提供了条件，氮气从氮气输入管道10进入到热解炉室A1，构成热解炉室A1内的氮气环境。微波辐射强通电以后，对物料床2上的物料进行加热，物料微波辐射加热由内而外升温，升温的过程中，水分以水蒸气的形势排除。物料在高温裂解的过程中，产生不可燃气体，水蒸气和二氧化碳气体，可燃气体，通过不可燃气体出口17、氮气通过水蒸气出口7、和两个煤气出口16，由电磁阀控制排出，进行分类收集。温度传感器13的设置，使热解炉室内的温度能更加准确的控制。

固体料床托盘32翻转将经过裂解后的固体炭化物倾倒与破碎室的炭焦缓冲漏斗23内。破碎室A2结构中包括对辊式破碎机、传动机构和进出料机构。传动机构包括电机21、传动皮带22、主轴间的传动齿轮26、，破碎机构包括相对转动的破碎齿24，进出料机构包括炭焦缓冲漏斗23和对辗式出料料斗25，破碎齿24位于炭焦缓冲漏斗23的底部，对辗式出料料斗25的上部。进入炭焦缓冲漏斗23的炭化固留物充分破碎后进入到对辗式出料料斗25。对辗式出料料斗25内的固体炭化物，经星形给料机27进入活化室A3中的活化仓28进行活化。

活化室A3位于炉膛的最下部，星形给料机27与活化仓28连通，在活化过程中采用水蒸气和二氧化碳作为活化剂，通过水蒸气气体进口19和二氧化碳气体进口31向活化仓28内输送气体，仓体保温层29对活化仓28起到了保温作用，活化仓28内部设置有气体压力传感器15，气体压力传感器15的采样信号接至控制电路的对应输入端，使活化仓28内的温度更够更加及时、准确的控制。

活化完成后，通过管式闭风螺旋输送机18输出活性炭初级产品。

本发明将热解炉室A1、破碎室A2、活化室A3有机的结合在一个炉体内，裂解完成后的炭化固留物直接倒进设置于炉膛中部的初级破碎室A2进行破碎，经破碎后的固体碳化物进入到活化室A3进行活化，整体实现四位一体操作，结构简洁、可靠性强。

Claims (4)

1.微波加热式裂解炉，结构中包括密闭加热的炉体和配套的加热、保压和热解气氛保持机构，其特征在于：采用了热解、炭化、活化一体化结构：结构中包括位于炉顶的滑动密封盖板和炉体两部分，热解炉体结构中包括采用了微波热源的正压、氮气气氛、活动密封式结构的热解炉室（A1）、位于热解炉室（A1）下方的活化室（A3），热解炉室（A1）顶部的滑动密封盖板上设置镶嵌式密封材料的倒V型槽轨道、与热解炉体上端设置的配套的倒V型槽轨道形成滑动密封式摩擦副（3），结构中包括壳体式机架(1)、由密封隔板II(20)、配套设置在壳体上的弹性密封材料和活动密封偶件相配合将炉体内空间分隔成热解炉室（A1）、活化室（A3）；

    微波加热式裂解炉结构中采用：滑动密封盖板的顶部盖板(6)下方设置有防辐射底盘(34)、顶部盖板(6)上设置水蒸气出口(7)、不可燃气体出口(17)和两个煤气出口(16)；

热解炉室（A1）位于炉体的上部，结构中包括微波辐射墙(4)和物料床(2)，微波辐射墙(4)吊挂于防辐射底盘(34)的底面，微波墙能源控制线路接口(5)由顶部盖板(6)穿出，物料床(2)包括带定位孔的物料压缩板(8)，固体料床托盘(32)，料床转动支座(12)和氮气输入管道(10)，带定位孔的物料压缩板(8)通过电动丝杆(11)置于滑动密封盖板的槽钢上面,料床转动支座(12)位于固体料床托盘(32)的下方，固定在密封隔板II(20)上；在热解炉室（A1）和活化室（A3）之间增加了破碎室（A2），破碎室（A2）的结构中包括炭焦缓冲漏斗（23）、对辊式破碎机、传送机构、对辗式出料料斗（25）和驱动物料床 (2)翻转的驱动液压连杆(14)，对辊式破碎机置于炭焦缓冲漏斗（23）的下方，对辗式出料料斗(25) 设置于对辊式破碎机的下方，驱动液压连杆(14)一端铰接在破碎室（A2）中的竖直密封隔板I(9)上，另一端铰接在固体料床托盘(32)的下方；

活化室（A3）位于炉体的最下部，结构中包括活化仓（28）、位于活化仓（28）顶部的混合气体出口（33）和侧下面的二氧化碳气体进口(31)和水蒸气气体进口(19)；

热解炉室（A1）内设置有测量物料反应温度的温度传感器（13），温度传感器（13），温度传感器(13)的采样信号接至控制电路的对应输入端。

2.根据权利要求1所述的微波加热式裂解炉，其特征在于：顶部滑动密封盖板下方设置有对其移动起助力作用的丝杠螺母副(35)，不可燃气体出口(17)和煤气出口(16)上配置电磁阀、以上电磁阀按照控制电路的时序指令开启和关闭，微波墙能源控制线路接口(5)与主管路、线路连接均为软连接，微波辐射墙(4)与顶部盖板（6）底部的间隙填有防辐射材料。

3.根据权利要求1所述的微波加热式裂解炉，其特征在于：活化室（A3）中的活化仓(28)的外壳由壳体钢板（30）构成，内部设置有仓体保温层(29)和气体压力传感器（15），气体压力传感器（15）的采样信号接至控制电路的对应输入端。

4.根据权利要求1所述的微波加热式裂解炉，其特征在于：设置在破碎室（A2）中的对辗式出料料斗(25) 与活化仓(28)上方的星形给料机（27）连通、星形给料机(27)与活化仓(28)连通，活化仓(28)的底部设置有初步活化后的炭产品的出口，下连接管式闭风螺旋输送机(18)。

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