CN105368478A - 连续内热式固体有机物裂解炉 - Google Patents

Abstract

连续内热式固体有机物裂解炉为固定卧式圆筒结构，在筒体一端上部连续加料，在筒体另一端下部连续出渣，在筒体上部设有多个出气口。其中转子在筒体内部间壁加热物料的同时旋转推进和搅拌物料，转子由轴筒和螺带组成，螺带为中空结构，高温烟气先进入轴筒、后经导流孔进入螺带内腔，烟气在螺带内腔中随着转筒转动的同时沿着螺带内腔螺旋流动，充分释放热量、加热物料，再进入轴筒排出。烟气与物料逆流间壁传热，温差大，加热面积大，排烟温度低，加热均匀，裂解气排出及时，无二次裂解，产油率高。因此本炉型结构和工艺科学合理，加工能力大，成本低，节能、环保，安全可靠，劳动强度低，避免焚烧二噁英污染，资源得到合理利用，市场推广价值巨大。

Description

连续内热式固体有机物裂解炉

技术领域

本发明涉及一种连续内热式固体有机物裂解炉，属于固体有机物裂解领域，用于固体有机物热裂解或炭化。

背景技术

我国每年都有大量固体有机物需要处理，固体有机物一般包括塑料、橡胶、秸秆、木料、煤粉、渣油等，特别是不断增长的城市垃圾中含有的废旧塑料、废旧橡胶等固体有机物难以降解处理，这些含有固体有机物的一般方法是直接焚烧，焚烧只回收热量，还会产生二噁英等污染物，普遍受到当地老百姓的抵制，造成了资源的不合理利用；同样农村焚烧秸秆污染空气，浪费资源。采用热裂解的方法处理这些固体有机物，热裂解产物有可燃气体、液化气、裂解油即毛油、废渣等，不但可以有效地回收可有用的化工原料；废渣还可以作为残炭再燃烧利用，使资源得到梯级利用，无污染物排放。

国内热裂解大都采用回转窑式间歇操作裂解炉，现有的连续式裂解炉由于存在各种问题，没有得到推广应用。回转窑式裂解炉是一个可以旋转的转筒，在筒外下半部回转加热，待裂解的物料在转筒中翻动加热裂解。物料由转筒的一端封头盖加入，裂解气体通过转筒另一端封头盖的出气口排出，旋转的出气口与固定的导气装置密封相连。每当一炉炉料裂解完成时必须停炉冷却，首先打开转筒一端的封头盖卸渣，然后再装入待裂解新的物料，反复以往，整个过程间歇操作。所以这种裂解炉不断地开停炉致使其能耗高，污染严重，加工能力低、成本高，劳动强度大、存在安全隐患。转筒装一半物料且下半筒外壁加热，加热面积小，物料层厚、传热慢，加热不均匀，裂解气在上半筒空间停留时间长，会产生二次裂解，产油率低。然而，此炉型在全国各地普遍存在，给当地的节能减排和安全生产带来严重危害。

发明内容

本发明的目的是改变现有回转窑式裂解炉采用外部回转加热，间歇操作所导致的能耗高、污染严重，加工能力低、成本高，劳动强度大、存在安全隐患等问题，而提供一种连续内热式固体有机物裂解炉。

为了实现上述目的，开发的连续内热式固体有机物裂解炉分为筒体和转子两部分，筒体卧式固定不动，在筒体一端上部有一个进料口连续进料，在筒体另一端下部有一个出渣口连续出渣，在筒体中间上部有多个的出气口及时排出裂解气体；筒体两端各有一个封头盖，每个封头盖周边通过螺栓与筒体法兰圈相连，每个封头盖中心都有一个圆形轴套，这个圆形轴套由于支撑和密封轴筒，在外筒体下部有基础支架支撑裂解炉，在外筒体和两端封头盖外表面有保温材料，防止整个裂解炉热量散失。

筒体内有一个可以旋转的转子，转子主要由轴筒和螺带构成，螺带焊接在中间段轴筒外壁，其螺带长度与筒体内壁长度相同，这段螺带安装在筒体内，轴筒的两端长于螺带，长出部分轴筒的内壁嵌有保温材料。整个螺带内壁为中空结构，中间可以走气体；在每一圈螺带外壁两个径面上焊接有数个搅拌棒，用于径面搅拌螺带间的物料。两端长于螺带的轴筒安装在筒体两端封头盖的圆形轴套内，一侧轴套外端的轴筒通过密封结构与热风炉相连，另一侧轴套外端的轴筒通过密封结构与引风机和烟囱相连，这样一方面在螺带内腔的烟气可以负压流动，另一面外排的烟气可以回到加热炉，以便低氮燃烧或调节温度加热裂解。在这端与烟囱之间的轴套上有齿轮通过减速机与变频电机相连，这样由变频电机通过减速机带动轴筒和螺带构成的转子转动，而筒体、两端封头盖及其轴套固定不动。在两端几圈螺带的轴筒内部各焊接一个圆盘形阻气板，在两端几圈螺带与轴筒之间开设许多导流孔，用于把两端的轴筒内部空间与螺带内部空间连通，这样就形成了热风炉—轴筒—导流孔—螺带内腔—导流孔—轴筒—引风机‐‐烟囱一个完整的气体流通通道，在一端热风炉与轴筒，轴筒与轴套之间由密封结构机械密封，在另一端轴套与轴筒，轴筒与烟囱之间也由密封结构机械密封，其中轴筒、导流孔、螺带、导流孔、轴筒部分在转动的同时内部有气体流动，而热风炉、引风机、烟囱固定不动内部有气体流动。

本发明的有点是连续内热式固体有机物裂解炉为卧式圆筒结构，筒体固定不动，这样可以在筒体一端上部连续加料，在在筒体另一端下部连续出渣，整个过程连续，生产能力大，成本低，节能、环保、安全。在筒体上部设有多个出气口，可以及时排出裂解气体，减少裂解产物在炉内停留时间、避免二次裂解，产油率高。在筒体内部设有可以旋转的转子，转子在间壁加热物料的同时旋转推进和搅拌物料，这种结构径面加热物料，加热面积大，裂解速度快；旋转螺带中的加热烟气与螺带外被物料之间逆向间壁传热，传热温差大，被加热物料的温度逐渐升高，裂解析出的油气没有过度热解，产油率高；同时加热烟气逐步降低，排烟温度低，节约能量；在径面上的搅拌棒旋转搅拌进入螺带之间物料，以减少热阻，使物料受热均匀、充分，提高裂解效率。通过控制热风炉加热气体流量或回炉烟气流量，以及调整变频电机转速，可以方便地调节加热温度和进料速度，使得裂解工艺过程科学合理，利用裂解尾气回炉加热，能源利用合理。因此，连续内热式裂解炉具有加工能力大、成本低，节能、环保，生产安全可靠，劳动强度低，无污染，资源利用合理等优点，市场推广应用价值巨大。

附图说明

图1是连续内热式固体有机物裂解炉结构示意图。

图2是图1中螺带结构局部放大图。

图3是转子位于筒体中的部分的侧视图。

图4是图3的立体结构示意图。

其中：1、筒体，2、封头盖，3、轴套及密封盖，4、进料口，5出料口，6、出气口，7、轴筒，8、螺带，9、回流烟管，10、热风炉，11、烟囱，12、引风机，13、变频电机，14、减速机，15、轴筒密封结构，16、内保温材料，17、阻气板，18、导流孔，19、基础支架，20、保温材料，21、回炉燃气管，8a、螺片，8b螺面，8c、搅拌棒。

具体实施方式

如图1、2所示，一种连续内热式固体有机物裂解炉，其特征在于该裂解炉包括由支架19支撑的水平放置的筒体1，和在筒体1内旋转的转子，

所述筒体1一端上部有一个用于连续进料的进料口4，筒体1另一端下部有一个用于连续出渣的出渣口5，在筒体1中间上部有多个出气口6以及时排出裂解气体；

筒体1两端各有一个封头盖2，每个封头盖2边缘通过螺栓与筒体1端部的法兰圈相连，每个封头盖2中心都有一个圆环形的轴套3，

所述的转子包括螺带8和两端长于筒体1的轴筒7，其中轴筒7位于筒体1轴线上，且轴筒7由上述圆环形的轴套3进行支撑和密封，所述的螺带8长度与筒体1内腔长度相同、并以呈螺旋状的结构焊接在所述轴筒7的外壁，所述的轴筒7两端位于筒体1以外部分的内壁嵌有保温材料16；

所述轴筒7的其中一端通过密封结构15连接于烟囱11的底部，烟囱11设有引风机12，所述轴筒7在该端的轴套封盖3与密封结构15之间的位置设有变频电机13；所述轴筒7的另一端通过密封结构15与热风炉10相连，

整个螺带8为中空结构，所述轴筒7两端的侧壁上分别开有多个导流孔18，所述的导流孔18使得上述中空螺带8的内腔与轴筒7的内筒相连通，螺带8中空的内腔可以进出来自轴筒7的烟气；在位于筒体1内部的轴筒7两端靠近每一端轴套3的位置分别设有阻气板17，所述的阻气板17位于轴筒7内筒，从而使得来自热风炉10的烟气遇到阻气板17被迫自螺带8一端的导流孔18进入至该螺带8中空的内腔，以加热来自进料口4的位于转子和筒体1之间的物料，避免了该烟气沿直线通过轴筒7内筒而从烟囱11直接排出，从而形成了热风炉10—轴筒7进气端—前端导流孔18—螺带8内腔—后端导流孔18—轴筒7出气端—引风机12‐‐烟囱11一个完整的气体流通通道；

即来自热风炉10的烟气首先进入轴筒7进气端、被阻气板17阻流后通过前端的导流孔18进入螺带8内腔，在螺带8内腔中，烟气在随着转筒7转动的同时沿着螺带8内腔螺旋流动，充分释放热量、加热物料，再通过后端的导流孔18、进入轴筒7的出气端，然后进入烟囱11通过引风机12外排。

如图3、4，上述中空的螺带8具有以下结构：所述的螺带8由两条相互平行的螺片8a以及位于两条螺片8a外侧边缘的一条螺面8b合围而成，其中在所述轴筒7外壁以螺旋状结构的方式焊接有两条相互平行的螺片8a，在所述两条相互平行的螺片8a的外侧边缘焊接一条螺面8b从而使整个螺带8构成封闭的中空式结构。

如图1，在靠近烟囱11底部的轴套封盖3与密封结构15之间的位置先设置减速机14，该减速机14一侧通过联轴器与所述的变频电机13相连，另一侧通过齿轮与轴筒7上的齿轮连接，从而实现变频电机13通过减速器14对轴筒7的驱动，以调节物料在裂解炉中的推进速度。

如图1，所述引风机12出口与热风炉10之间通过回流烟管9相连，且回流烟管9上设有调节阀，这样一方面在螺带8内腔的烟气可以负压流动，另一面外排的烟气可以回到热风炉10，回流管9烟气用来调节热风炉烟气温度，以便低氮燃烧或调节温度加热裂解物料。

如图1，后端阻气板17到烟囱11的密封结构15之间的轴筒7的内壁嵌有内保温材料16，同样前端阻气板17到热风炉10的之间的轴筒7的内壁嵌有内保温材料16。

如图1，上述螺带8在其每一圈外壁前后两个径向面上，焊接有数个轴向的搅拌棒8c，搅拌棒8c与筒体1轴线平行，用于径面搅拌螺带8间的物料，以使物料加热均匀。

如图1，所述热风炉10连接有回炉燃气管21，所述回炉燃气管21向热风炉10提供可燃气体，该可燃气体是裂解炉筒体1的出气口6裂解析出的油气经过冷凝冷却、净化、压缩处理后的可燃气体。裂解炉筒体1内物料完全裂解所需要的热量来自于热风炉10，即热风炉10燃烧的烟气通过轴筒7内筒、导流孔18进入螺带8内腔释放热量、加热物料；而热风炉10所需的加热气体是通过回炉燃气管21供应，而回炉燃气管21内的燃气来自于本裂解炉筒体1上出气口6的裂解尾气，也就是由筒体1上出气口6裂解析出的裂解气体，经过冷凝冷却、净化、压缩处理后的可燃气体。

本发明的使用方法

需要裂解的固体有机物物料，例如：胶粉物料从筒体一端上部的进料口加入，进入筒体内部螺带之间的物料在旋转的螺带作用下向前推进，同时受螺带搅拌棒的径面搅拌作用下上下翻动物料，使物料受热均匀，螺带之间受到间壁加热的物流发生热裂解，裂解的碳氢化合物气体通过筒体上部的出气口排出，不能裂解的固体残炭物质则通过螺带的推动作用，从筒体另一端下部的出料口排出，作为燃料回收利用，避免了直接燃烧给环境带来的污染。

在裂解炉体外，首先裂解气通过冷凝冷却回收毛油，毛油再经过净化、加工生产柴油和汽油等；其次不凝气体经过净化去除杂质，再通过压缩回收液化气；最后不可压缩可燃气体则回炉加热，裂解过程不需要外供能量，所以固体有机物资源得到梯级合理利用可以做到零排放，处理成本低。裂解过程连续进料、连续出渣，没有间歇停炉散热造成的热量损失，没有开、关炉门物料散落造成的污染和炉体混入空气产生的不安全因素，因此，整个过程节能、环保、安全。

加热炉燃烧产生的高温烟气由筒体一端的轴筒内通过导流孔，进入螺带内间壁加热螺带外部筒体内的物料，释放热量的烟气再通过导流孔进入另一端的轴筒内，最后通过引风机抽吸经过烟囱排放。在引风机后可以把一部分低温烟气引入加热炉，这样实现低氮燃烧或低温加热裂解，另外引风机可以使螺带中的烟气可以负压流动。高温烟气在经过螺带时流速降低，充分释放热量径面间壁逆流加热螺带外的物料，同时旋转推进和搅拌中的物料间壁吸收螺带内的热量而发生裂解反应，裂解产生的裂解气体通过出气口迅速排出，由于裂解炉气体在炉体内停留时间短，避免过度受热二次热解，所以这种裂解炉裂解产物产油率高。

本发明结构设计高温烟气与物料是沿螺带内、外径面间壁逆流换热，传热温差，能量利用合理；螺带径面加热，传热面积远远大于转筒下半筒面积；螺带间距可以根据物料导热系调整设计，可以避免转筒下半筒物料厚度大，物料传热系数低的缺点；搅拌棒可以使物料搅拌充分，克服转筒物料滚动，物料加热不均匀问题；筒体上设多出气口，物料充满螺带间，裂解气及时排出，可以避免转筒上半筒裂解气停留时间长，温度高而产生的二次裂解、产油率低。与回转窑技术相比，这种裂解炉环保、节能、连续，产量大，产油率高。与焚烧技术相比，固体有机物热裂解可以使资源得到梯级利用，无二噁英等污染物产生，实现固体有机物资源化、减量化、无害化。

Claims (7)

1.一种连续内热式固体有机物裂解炉，其特征在于该裂解炉包括由支架(19)支撑的水平放置的筒体(1)，和在筒体(1)内旋转的转子，

所述筒体(1)一端上部有一个用于连续进料的进料口(4)，筒体(1)另一端下部有一个用于连续出渣的出渣口(5)，在筒体(1)中间上部有多个出气口(6)以及时排出裂解气体；

筒体(1)两端各有一个封头盖(2)，每个封头盖(2)边缘通过螺栓与筒体(1)端部的法兰圈相连，每个封头盖(2)中心都有一个圆环形的轴套(3)，

所述的转子包括螺带(8)和两端长于筒体(1)的轴筒(7)，其中轴筒(7)位于筒体(1)轴线上，且轴筒(7)由上述圆环形的轴套(3)进行支撑和密封，所述的螺带(8)长度与筒体(1)内腔长度相同、并以呈螺旋状的结构焊接在所述轴筒(7)的外壁，所述的轴筒(7)两端位于筒体(1)以外部分的内壁嵌有保温材料(16)；

所述轴筒(7)的其中一端通过密封结构(15)连接于烟囱(11)的底部，烟囱(11)设有引风机(12)，所述轴筒(7)在该端的轴套封盖(3)与密封结构(15)之间的位置设有变频电机(13)；所述轴筒(7)的另一端通过密封结构(15)与热风炉(10)相连，

整个螺带(8)为中空结构，所述轴筒(7)两端的侧壁上分别开有多个导流孔(18)，所述的导流孔(18)使得上述中空螺带(8)的内腔与轴筒(7)的内筒相连通，螺带(8)中空的内腔可以进出来自轴筒(7)的烟气；在位于筒体(1)内部的轴筒(7两端靠近每一端轴套(3)的位置分别设有阻气板(17)，所述的阻气板(17)位于轴筒(7)内筒，从而使得来自热风炉(10)的烟气遇到阻气板(17)被迫自轴筒(7)一端的导流孔(18)进入至该螺带(8)中空的内腔，以加热来自进料口(4)的位于转子和筒体(1)之间的物料。

2.如权利要求1所述的连续内热式固体有机物裂解炉，其特征在于上述中空的螺带(8)具有以下结构：所述的螺带(8)由两条相互平行的螺片(8a)以及位于两条螺片(8a)外侧边缘的一条螺面(8b)合围而成，其中在所述轴筒(7)外壁以螺旋状结构的方式焊接有两条相互平行的螺片(8a)，在所述两条相互平行的螺片(8a)的外侧边缘焊接一条螺面(8b)从而使整个螺带(8)构成封闭的中空式结构。

3.如权利要求1或2所述的连续内热式固体有机物裂解炉，其特征在于在靠近烟囱(11)底部的轴套封盖(3)与密封结构(15)之间的位置先设置减速机(14)，该减速机(14)一侧通过联轴器与所述的变频电机(13)相连，另一侧通过齿轮与轴筒(7)上的齿轮连接，从而实现变频电机(13)通过减速器(14)对轴筒(7)的驱动，以调节物料在裂解炉中的推进速度。

4.如权利要求1或2所述的连续内热式固体有机物裂解炉，其特征在于所述引风机(12)出口与热风炉(10)之间通过回流烟管(9)相连，且回流烟管(9)上设有调节阀。

5.如权利要求1或2所述的连续内热式固体有机物裂解炉，其特征在于后端阻气板(17)到烟囱(11)的密封结构(15)之间的轴筒(7)的内壁嵌有内保温材料(16)，同样前端阻气板(17)到热风炉(10)的之间的轴筒(7)的内壁嵌有内保温材料(16)。

6.如权利要求1或2所述的连续内热式固体有机物裂解炉，其特征在于上述螺带(8)在其每一圈外壁前后两个径向面上，焊接有数个轴向的搅拌棒(8c)，搅拌棒(8c)与筒体(1)轴线平行，用于径面搅拌螺带(8)间的物料，以使物料加热均匀。

7.如权利要求1或2所述的连续内热式固体有机物裂解炉，其特征在于所述热风炉(10)连接有回炉燃气管(21)，所述回炉燃气管(21)向热风炉(10)提供可燃气体，该可燃气体是裂解炉筒体(1)的出气口(6)裂解析出的油气经过冷凝冷却、净化、压缩处理后的可燃气体。