CN105546975B - 一种两段式回转热解反应器 - Google Patents

一种两段式回转热解反应器 Download PDF

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    • C10B53/06Destructive distillation, specially adapted for particular solid raw materials or solid raw materials in special form of oil shale and/or or bituminous rocks

Abstract

本发明公开了一种两段式回转热解反应器,所述热解反应器包括筒体、窑头罩、热解气出口、隔板、进风管、进料管、第一推料螺旋板、第二推料螺旋板、第一导料管和第二导料管,本发明的两段式回转热解反应器在运行时可以使筒内以内热式的方式进行加热,热效率高;同时,燃烧段内基本仅固相热源经第一导料管进入热解段,可以防止热解气内混入大量杂质烟气,保证热解产品品质,便于后续处理。

Description

一种两段式回转热解反应器
技术领域
[0001]本发明涉及回转式热解设备,特别涉及一种两段式回转热解反应器。
背景技术
[0002]回转反应器是对粉状物料进行热加工的设备,已广泛用于有色冶金、耐火材料、水 泥、化工和造纸等行业。随着非常规能源的技术进步,回转反应器现在也开始应用于油页岩 热解生产页岩油,补充在经济发展中对常规能源的需求。相关产品如北京煤化所开发的外 热式多段回转炉、西安三瑞实业有限公司开发的外热式回转窑反应器。
[0003]以上热解反应器按热解过程所需热量的供给方式又包括:第一种热介质不与原料 接触的外热式,如北京煤化所开发的外热式多段回转炉、西安三瑞实业有限公司开发的外 热式回转窑反应器就属于外热式;第二种是热介质与原料接触的内热式。外热式回转反应 器由于热效率较低,难以实现大规模的工业生产。然而,采用内热式回转反应器虽然热效率 高、易实现工业化,但由于热源物质与热解产品混合,使得热解产品回收困难,极大地限制 了其应用范围,因此,现有技术中存在提高热效率与回收热解产品难以兼顾的问题。
发明内容
[0004]本发明的目的在于提供一种两段式回转热解反应器,以解决现有技术中存在提高 热效率与回收热解产品难以兼顾的问题。
[0005] 为实现上述目的,本发明采用以下技术方案:
[0006] 一种两段式回转热解反应器,所述热解反应器包括筒体和窑头罩,所述窑头罩通 过密封装置可转动地连接至所述筒体的一端,并且上部设有排气口、下部设有排渣口;其 中,所述热解反应器还包括热解气出口、隔板、进风管和进料管,所述热解气出口通过密封 装置可转动地连接至所述筒体的另一端;所述隔板沿所述筒体径向设置于所述筒体内,并 将所述筒体分隔为位于所述隔板与窑头罩之间的燃烧段以及位于所述隔板与热解气出口 之间的热解段;所述进风管从筒体外部穿过所述窑头罩沿所述筒体的轴向延伸至所述燃烧 段内靠近隔板的一端;所述进料管从筒体外部穿过所述进风管和隔板沿所述筒体的轴向延 伸至所述热解段内靠近所述隔板的一端;
[0007] 所述热解反应器还包括第一推料螺旋板、第二推料螺旋板、第一导料管和第二导 料管,所述第一推料螺旋板沿所述燃烧段内壁设置,用于将所述燃烧段内的物料推向窑头 罩一端;所述第二推料螺旋板沿所述热解段内壁设置,用于将所述热解段内的物料推向热 解气出口一端;
[0008] 所述第一导料管呈螺旋状,沿正螺旋方向盘绕,包括第一进料口和第一出料口,所 述第一进料口靠近所述窑头罩一端设置并与所述燃烧段连通,所述第一出料口靠近所述隔 板一端设置并与所述热解段连通;
[0009] 所述第二导料管呈螺旋状,沿反螺旋方向盘绕,包括第二进料口和第二出料口,所 述第二进料口靠近所述热解气出口一端设置并与所述热解段连通,所述第二出料口靠近所 述隔板一端设置并与所述燃烧段连通。
[0010] 根据本发明的热解反应器,优选地,所述窑头罩在与所述筒体的连接处沿筒体径 向设有环形板,所述环形板的内环与穿过所述内环的进风管之间留有间隔。
[0011] 根据本发明的热解反应器,优选地,所述环形板的内环与进风管之间的间距不小 于所述筒体内半径的1/2;优选为所述筒体内半径的"2〜4/5。
[0012] 根据本发明的热解反应器,优选地,所述第一导料管和第二导料管的螺旋圈数不 小于2个,优选为2〜6个。
[0013] 根据本发明的热解反应器,优选地,所述第一进料口为所述燃烧段的内壁上与所 述第一导料管用于进料的一端的连接处的开口;所述第二进料口为所述热解段的内壁上与 所述第二导料管用于进料的一端的连接处的开口。
[0014] 根据本发明的热解反应器,优选地,所述第一导料管绕所述筒体的内壁盘绕;所述 第二导料管盘绕在所述筒体的外壁上。
[0015] 根据本发明的热解反应器,优选地,所述第一导料管和第二导料管分别设有多个。
[0016] 根据本发明的热解反应器,优选地,所述进料管内设有进料螺旋。
[0017] 根据本发明的热解反应器,优选地,所述热解反应器还包括热风炉,用于通过所述 进风管向所述燃烧段内提供热空气。
[0018] 根据本发明的热解反应器,优选地,所述筒体内还设有抄板,当然本领域技术人员 还可以理解,所述筒体还进一步设有保温层和耐磨层。
[0019] 与现有技术相比,本发明具有以下优点:
[0020] 1、本发明的两段式回转热解反应器在运行时可以使筒内以内热式的方式进行加 热,热效率高;同时,燃烧段内基本仅固相热源经第一导料管进入热解段,可以防止热解气 内混入大量杂质烟气,保证热解产品品质,便于后续处理;另外,热解废渣充分利用,被送入 专门的燃烧段燃烧以回收热量,与从外部引入物料或将窑内物料直接排去外部相比,本发 明中物料由于温度较高其本身所携带的热量并未损失,而是被再利用,提高了热效率;
[0021] 2、在本发明中,通过螺旋状的导料管进行物料输送,由于导料管内始终有输送中 的物料,并且呈螺旋状,因而使得导料管内的物料具有自密封的功能,从而使内筒内的和供 热夹套内的固相物料直接进行交换输送时安全高效。
附图说明
[0022] 图1为本发明的两段式回转热解反应器的一种实施方式的结构示意图;
[0023] 图2为图1中环形板的一种实施方式的示意图;
[0024] 图3为图1中第二导料管在靠近热解气出口端的局部示意图。
具体实施方式
[0025]以下结合附图对本发明进行详细说明,但本发明并不仅限于此。 =〇26]、如图1-3所示,本发明的两段式回转热解反应器,包括筒体丨和窑头罩2,所述窑头 罩2通过密封装置10可转动地连接至所述筒体丨的一端,并且所述窑头罩2的上部设有排气 口21、下部设有排渣口22,以便排气排渣。所述密封装置10可以是回转窑领域常用的密封装 置,例如鱼鳞式密封装置,以防泄漏,上述结构均为本领域所熟知,这里不再赘述。
[0027] 所述热解反应器还包括热解气出口 3、隔板4、进风管5和进料管7,所述热解气出口 3通过密封装置10可转动地连接至所述筒体1的另一端,从而可以在筒体1转动时保持不转 且与筒体1之间保持密封,以便热解气仅经所述热解气出口 3排出而不会在周边泄漏,所述 密封装置10可以是回转窑领域常用的密封装置,例如气缸式密封装置,以防泄漏,为本领域 所熟知,这里不再赘述。
[0028] 所述隔板4沿所述筒体1径向设置于所述筒体1内,并将所述筒体1分隔为位于所述 隔板4与窑头罩2之间的燃烧段11以及位于所述隔板4与热解气出口 3之间的热解段12。优选 地,所述燃烧段11与热解段12沿筒体1轴向的长度之比为〇 •8〜1.2;例如两者长度之比为1: 1〇
[0029] 所述进风管5从筒体1外部穿过所述窑头罩2沿所述筒体1的轴向延伸至所述燃烧 段12内靠近隔板4的一端,从而可以为所述燃烧段11内的燃烧提供氧气并有利于氧气的充 分燃烧利用;另外,经所述进风管5引入的含氧气流在输送中还可以被燃烧段充分预热,有 利于燃烧进行。优选地,所述热解反应器还包括热风炉51,用于通过所述进风管5向所述燃 烧段11内提供热空气,例如所述热风炉51的出气口与所述进风管5位于筒体之外的一端密 封连接,从而使热风炉51产生的热空气顺利进入燃烧段11。在一个实施例中,所述进风管5 通过十字支撑19固定至筒体1内,为本领域所熟知,这里不再赘述。
[0030] 所述进料管7从筒体1外部穿过所述进风管5和隔板4沿所述筒体1的轴向延伸至所 述热解段12内靠近所述隔板4的一端,从而可以为所述热解段12内的热解反应提供原料(例 如油页岩)并有利于油页岩的充分热解;另外,经所述进料管7引入的热解原料在输送中还 可以被燃烧段充分预热,有利于热解反应充分进行。本领域技术人员理解,为使进料顺利, 所述进料管7内通常还设有辅助进料装置,优选为进料螺旋71,所述进来螺旋71通过转动可 以将进料管7内的物料推入所述热解段12。
[0031]所述热解反应器还包括第一推料螺旋板8、第二推料螺旋板9、第一导料管62和第 二导料管66,所述第一推料螺旋板8沿所述燃烧段11内壁设置,用于将所述燃烧段11内的物 料推向窑头罩2—端,从而可以使物料在燃烧段11内燃烧后经窑头罩2的排渣口 22排出。推 料螺旋板为回转窑内的常见内构件,为本领域熟知,通过改变其螺旋方向,可以将回转窑内 的物料随着回转窑的物料推向回转窑的一端或另一端。所述第二推料螺旋板9沿所述热解 段12内壁设置,用于将所述热解段12内的物料推向热解气出口 3—端,从而可以使经所述进 料管7引入的物料在热解段12内充分热解。
[0032]所述第一导料管62呈螺旋状,沿正螺旋方向盘绕,包括第一进料口和第一出料口 (图中未标出),以便将物料导入、导出;所述第一进料口靠近所述窑头罩2—端设置并与所 述燃烧段11连通,所述第一出料口靠近所述隔板4一端设置并与所述热解段12连通;如此, 当第一进料口随筒体1转至低处时,在第一推料螺旋板8的作用下聚集在所述燃烧段11靠近 窑头罩2—端的物料可以进入第一进料口,并随着筒体1的转动自第一出料口排出,进入热 解段12,为热解供热。在一个优选实施例中,所述第一进料口为所述燃烧段11的内壁上与所 述第一导料管62用于进料一端的连接处的开口,即所述第一进料口位于所述燃烧段11的内 壁上,便于进料。在进一步优选地实施例中,所述第一导料管62绕所述筒体1的内壁盘绕,便 于保温。
[0033]所述第二导料管66呈螺旋状,沿反螺旋方向盘绕,包括第二进料口 64和第二出料 口,所述第二进料口 64靠近所述热解气出口 3—端设置并与所述热解段12连通,所述第二出 料口靠近所述隔板4一端设置并与所述燃烧段11连通;如此,当第二进料口64随筒体1转至 低处时,在第二推料螺旋板9的作用下聚集在所述热解段12靠近热解气出口 3—端的物料可 以进入第二进料口64,并随着筒体1的转动自第二出料口排出,进入燃烧段12,进行燃烧。在 一个优选实施例中,所述第二进料口64为所述热解段12的内壁上与所述第二导料管66用于 进料一端的连接处的开口,即所述第二进料口 64位于所述热解段12的内壁上,便于进料。在 进一步优选地实施例中,所述第二导料管66盘绕在所述筒体1的外壁上,便于物料输送。 [0034]本领域技术人员理解,所述第一导料管62和第二导料管66的螺旋圈数不应小于1 个,在一个优选实施例中,所述第一导料管62和第二导料管66的螺旋圈数不小于2个,进一 步优选为2〜6个,以更好地实现导料时的自密封。进一步优选地,所述第一导料管62和第二 导料管66分别设有多个,以提高导料效率。
[0035]需要说明的是,在本发明中,所述“正螺旋方向”是指随着热解反应器的正常转动, 可以促使物料向远离窑头罩的方向移动的螺旋方向;所述“反螺旋方向”是指随着热解反应 器的正常转动,可以促使物料向接近窑头罩的方向移动的螺旋方向。
[0036]在本发明中,所述第一导料管62和第二导料管66的横截面可以是圆形、椭圆形、矩 形等形状,优选为矩形,以利于物料进入导料管和自密封。
[0037] 在一个优选实施方式中,所述窑头罩2在与所述筒体1的连接处沿筒体径向设有环 形板61,所述环形板61的内环63与穿过所述内环63的进风管5之间留有间隔,以便于渣料顺 利进入窑头罩2排出。优选地,所述环形板61的内环63与进风管5之间的间距不小于所述筒 体1内半径的1/2,进一步优选为所述筒体1内半径的1/2〜4/5,更优选为所述筒体1内半径 的2/3〜3/4;如此,由于环形板61的内环63与筒体1之间具有一定的宽度d,当筒体1内的物 料输送至此处时,部分物料会被环形板61挡住,由于第一进料口靠近所述环形板61设置,因 此挡住的物料便于进入第一进料口,其余部分可从内环63中穿过,继续前进。至于所述的靠 近,例如可以理解为所述第一进料口与环形板61之间的距离不大于10cm,优选不大于5cm, 本领域技术人员理解,只要可以保证挡住的物料可顺利进入第一进料口即可。
[0038] 本领域技术人员可以理解,为使筒体1内的粉料分布良好,所述筒体1内还可以设 有抄板18 (也称为扬料板);另外,所述热解反应器操作温度较高,因此还可以设置保温层; 此外,为防止磨损,所述筒体内还应设置耐磨层,以上均为本领域所熟知,这里不再赘述。 [0039]以下以粉状油页岩为例,对本发明的运行情况进行说明。
[0040]运行时,待热解的油页岩自窑头端经进料管7穿过窑头罩2和隔板4送入热解段12; 所述燃烧段11内燃烧形成的高温尾渣在经第一推料螺旋板8的作用移动至靠近窑头罩2的 一端,并在第一导料管62的输送下自第一出料口进入热解段12。进入热解段12的油页岩与 高温尾渣在热解段12内混合,混合物料在第二推料螺旋板9的作用下移动至靠近热解气出 口3的一端,其间,在抄板18的搅动下油页岩均匀受热并产生热解油气和油页岩半焦,所述 热解油气仅热解气出口3引出,所述热解半焦与尾渣的混合物经第二导料管66的输送自第 二出料口导入燃烧段11。
[0041]进入燃烧段11油页岩半焦与来自热风炉51产生的高温空气在靠近隔板4的一端发 生燃烧作用和无害化处理,油页岩半焦燃烧除去固定碳转化为油页岩高温尾渣,高温尾渣 经第一推料螺旋8推至靠近窑头罩2的一端,其中部分经第一导料管62送入热解段12,为油 页岩热解提供热量,其余部分与燃烧段11的高温烟气进入窑头罩2,高温烟气经窑头罩2的 排气口 21排出,高温尾渣从窑头罩2的排渣口 22排出。
[0042]上述实施例仅供说明本发明之用,而非是对本发明的限制,有关技术领域的普通 技术人员,在不脱离本发明的主旨和范围的前提下,还可以做出各种变化和变形,因此所用 等同的技术方案也应属于本发明的范畴,本发明的保护范围应该由各权利要求限定。

Claims (12)

  1. I. 一种两段式回转热解反应器,所述热解反应器包括筒体和窑头罩,所述窑头罩通过 密封装置可转动地连接至所述筒体的一端,并且上部设有排气口、下部设有排渣口;其特征 在于,所述热解反应器还包括热解气出口、隔板、进风管和进料管,所述热解气出口通过密 封装置可转动地连接至所述筒体的另一端;所述隔板沿所述筒体径向设置于所述筒体内, 并将所述筒体分隔为位于所述隔板与窑头罩之间的燃烧段以及位于所述隔板与热解气出 口之间的热解段;所述进风管从筒体外部穿过所述窑头罩沿所述筒体的轴向延伸至所述燃 烧段内靠近隔板的一端;所述进料管从筒体外部穿过所述进风管和隔板沿所述筒体的轴向 延伸至所述热解段内靠近所述隔板的一端; 所述热解反应器还包括第一推料螺旋板、第二推料螺旋板、第一导料管和第二导料管, 所述第一推料螺旋板沿所述燃烧段内壁设置,用于将所述燃烧段内的物料推向窑头罩一 端;所述第二推料螺旋板沿所述热解段内壁设置,用于将所述热解段内的物料推向热解气 出口 一端; 所述第一导料管呈螺旋状,沿正螺旋方向盘绕,包括第一进料口和第一出料口,所述第 一进料口靠近所述窑头罩一端设置并与所述燃烧段连通,所述第一出料口靠近所述隔板一 端设置并与所述热解段连通; 所述第二导料管呈螺旋状,沿反螺旋方向盘绕,包括第二进料口和第二出料口,所述第 二进料口靠近所述热解气出口一端设置并与所述热解段连通,所述第二出料口靠近所述隔 板一端设置并与所述燃烧段连通。
  2. 2.根据权利要求1所述的两段式回转热解反应器,其特征在于,所述窑头罩在与所述筒 体的连接处沿筒体径向设有环形板,所述环形板的内环与穿过所述内环的进风管之间留有 间隔。
  3. 3.根据权利要求2所述的两段式回转热解反应器,其特征在于,所述环形板的内环与进 风管之间的间距不小于所述筒体内半径的1/2。
  4. 4. 根据权利要求3所述的两段式回转热解反应器,其特征在于,所述环形板的内环与进 风管之间的间距为所述筒体内半径的1/2〜4/5。
  5. 5. 根据权利要求1所述的两段式回转热解反应器,其特征在于,所述第一导料管和第二 导料管的螺旋圈数不小于2个。
  6. 6. 根据权利要求5所述的两段式回转热解反应器,其特征在于,所述第一导料管和第二 导料管的螺旋圈数为2〜6个。
  7. 7. 根据权利要求5所述的两段式回转热解反应器,其特征在于,所述第一进料口为所述 燃烧段的内壁上与所述第一导料管用于进料的一端的连接处的开口;所述第二进料口为所 述热解段的内壁上与所述第二导料管用于进料的一端的连接处的开口。
  8. 8. 根据权利要求1〜7中任一项所述的两段式回转热解反应器,其特征在于,所述第一 导料管绕所述筒体的内壁盘绕;所述第二导料管盘绕在所述筒体的外壁上。
  9. 9. 根据权利要求8所述的两段式回转热解反应器,其特征在于,所述第一导料管和第二 导料管分别设有多个。
  10. 10. 根据权利要求1〜7中任一项所述的两段式回转热解反应器,其特征在于,所述进料 管内设有进料螺旋。 II. 根据权利要求10所述的两段式回转热解反应器,其特征在于,所述热解反应器还包 括热风炉,用于通过所述进风管向所述燃烧段内提供热空气。
  11. 12.根据权利要求11所述的两段式回转热解反应器,其特征在于,所述筒体内还设有抄 板。
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