CN106015594B - 物料处理装置 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及物料处理装置、物料处理装置组、物料处理系统和沫煤处理方法。物料处理装置包括主体、处理室、至少两个进料斗、拨轮排料阀、电加热器组及排气管，其中所述排气管的进气口设置在所述电加热器组的两侧，以将处理室内产生的气体有效地引出到外面。本申请所涉及的装置和系统主要用于处理沫煤、生活垃圾和工农业生产排放的有机物料，从而提取焦油和煤气且产出无烟煤、灰化物、焦炭等可再利用或无害化的固体。

Description

物料处理装置
技术领域
本发明涉及物料处理装置、物料处理装置组、包括该物料处理装置或物料处理装置组的物料处理系统、以及沫煤处理方法，特别是，处理有机物料使其干馏裂解气化从而产生去污染再生物料且提取可燃气体和焦油的物料处理装置、物料处理装置组、包括该物料处理装置或物料处理装置组的物料处理系统、以及沫煤处理方法。
背景技术
近年来，人们一直努力对生活垃圾和工农业生产排放的物料等进行无害化处理和/或经处理后再利用，以便净化环境，实现节能减排，变废为宝。
本发明申请的发明人多年来一直致力于这样的物料处理研究工作和对物料处理装置的设计工作。近年来获得的与本案相关的专利以及提交的在审查中的专利申请引用列表如下：
1、专利号：ZL201210537632.2
2、专利申请公开号：CN103881737A
上述专利和专利申请通过全文引用结合于此。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种结构简单，便于安装、维护和修理，以及高效节能的物料处理装置、物料处理装置组、包括该物料处理装置或物料处理装置组的物料处理系统、以及沫煤处理方法。
为了解决上述技术问题，根据本发明的一个方面，所提供的物料装置包括：主体，包括矩形的底板、从所述底板的四侧向上垂直延伸的四壁、以及平行于所述底板且连接所述四壁的顶板；处理室，包括上段部分和下段部分，从上至下呈渐缩的四棱台形状，所述上段部分套接在所述主体中，所述下段部分从所述主体的所述底板向下延伸，所述上段部分与所述下段部分的接合面穿过所述主体的所述底板中的开口；至少两个进料斗，其每一个呈现漏斗形状，分别设置在所述主体的所述顶板之上的两侧，所述至少两个进料斗的下端通过所述主体的所述顶板中的开口与所述处理室连通；拨轮排料阀，连接到所述处理室的所述下段部分的下端；电加热器组，设置在所述处理室内，以所述主体的所述顶板的几何中心为中心均匀地设置为从所述顶板向下悬垂；以及排气管，水平地设置在所述主体的所述顶板之下，其中所述排气管的进气口设置在所述电加热器组的两侧，以将处理室内产生的气体有效地引出到外面。
根据本发明的实施例，所述电加热器组可包括多个加热棒，所述多个加热棒分成两组，每一组以矩形矩阵形式布设，所述两组矩阵之间夹设所述排气管。
根据本发明的实施例，所述加热棒的每一个包括横截面为圆柱形状的陶瓷骨架、沿着所述骨架的轴向设置在所述骨架内的线管中而形成回路的加热电阻丝、以及围绕所述陶瓷骨架设置的耐高温护板。
根据本发明的实施例，所述加热棒包括在所述陶瓷骨架内圆周上的6个加热电阻丝，并且每两个加热电阻丝串联电连接到三相电源的一相上，而使三相电负荷一致。
根据本发明的实施例，所述电加热器组包括多个加热板，所述多个加热板分成两组，每一组以矩形矩阵形式布设，所述两组矩阵之间夹设所述排气管。
根据本发明的实施例，所述加热板的每一个包括陶瓷板骨架、沿着所述陶瓷板骨架的一个方向设置在所述骨架内的线管中而形成回路的加热电阻丝、以及敷设在所述陶瓷骨架外侧的耐高温护板，所述加热板弯曲成梳齿形状。
根据本发明的实施例，所述加热板的每一个包括多个形成回路的电阻丝，并且每两个加热电阻丝串联电连接到三相电源的一相上，而使三相电负荷一致。
根据本发明的实施例，所述电加热器组的高度等于所述处理室的所述上段部分高度的三分之一至四分之三。
根据本发明的实施例，所述排气管可包括横截面为圆环或正方形环的管子。
根据本发明的实施例，所述处理室的侧壁与所述主体的侧壁之间填充有热绝缘材料。
根据本发明的实施例，所述处理室的所述下段部分的外周围包括热绝缘材料层。
根据本发明的实施例，所述处理室的所述上段部分的所述四棱台形状包括至少一个四棱台和至少一个四棱柱的组合。
根据本发明的实施例，所述至少两个进料斗包括进口端为一体的关于所述主体的顶板对称设置的两个连体进料斗。
根据本发明的实施例，所述两个连体进料斗的每一个的下端包括横截面为正方形的出料口。
根据本发明的实施例，所述两个连体进料斗的每一个的下端包括横截面为细长矩形的出料口。
根据本发明的实施例，所述至少两个进料斗包括进口端为一体的四个连体进料斗，并且所述四个连体进料斗的每一个的下端包括横截面为正方形的出料口，该出料口关于所述主体的顶板对称设置。
根据本发明的实施例，所述拨轮排料阀包括阀体和可旋转地安装在所述阀体内的阀芯，所述阀芯包括中空体的本体部分和设置在所述本体部分周围的拨料板，通过所述阀芯相对于所述阀体的旋转运动而排放物料。
根据本发明的实施例，所述阀体包括中空夹层的壁板，所述中空夹层的壁板的两端分别连接进水管和出水管，并且所述阀芯的本体部分的两端分别连接进水管和出水管，通过对所述阀芯和阀体的冷却水循环而实现所述拨轮排料阀的冷却以及热量回收。
根据本发明的实施例，通过链条传动经由减速器与调速电动机或变频电动机连接。
根据本发明的另一个方面，所提供的物料处理装置组包括：主体，包括矩形的底板、从所述底板的四侧向上垂直延伸的四壁、以及平行于所述底板且连接所述四壁的顶板，所述主体沿着其长度方向分成多个等距离的单元；对应于所述主体的每一个单元还包括：处理室，包括上段部分和下段部分，从上至下呈渐缩的四棱台形状，所述上段部分套接在所述主体的每一个单元中，所述下段部分从所述主体的所述底板向下延伸，所述上段部分与所述下段部分的接合面穿过所述主体的所述底板中的开口；至少两个进料斗，其每一个呈现漏斗形状，分别设置在所述主体的所述顶板之上的两侧，所述至少两个进料斗的下端通过所述主体的所述顶板中的开口与所述处理室连通；拨轮排料阀，连接到所述处理室的所述下段部分的下端；电加热器组，设置在所述处理室内，以所述主体的所述顶板的几何中心为中心均匀地设置为从所述顶板向下悬垂；以及排气管，水平地设置在所述主体的所述顶板之下，其中所述排气管的进气口设置在所述电加热器组的两侧，以将处理室内产生的气体有效地引出到外面。
根据本发明的实施例，所述物料处理装置组还包括设置在所述主体周围以及每个处理室的每个下段部分周围的热绝缘材料层。
根据本发明的实施例，所述排气管的每一个通过检修阀连接到排气总管。
根据本发明的实施例，所述主体的单元数根据所需的物料处理量选择。
根据本发明的实施例，所述拨轮排料阀的每一个的运行根据所述主体内的温度以及预定温度的保持时间通过电动机进行控制。
根据本发明的再一个方面，所提供的物料处理系统包括：如上所述的物料处理装置；干馏气洗涤设备，将来自所述物料处理装置的排气管的气体进行净化处理；以及自洁换热器，对来自所述干馏气洗涤设备的气体进行热交换降温及进一步净化处理。
根据本发明的再一个方面，所提供的物料处理系统包括：如上所述的物料处理装置组；干馏气洗涤设备，将来自所述物料处理装置组的排气管的气体进行净化处理；以及自洁换热器，对来自所述干馏气洗涤设备的气体进行热交换降温及进一步净化处理。
根据本发明又一个方面，提供一种利用物料处理装置处理沫煤的处理方法，所述物料处理装置包括：主体，包括矩形的底板、从所述底板的四侧向上垂直延伸的四壁、以及平行于所述底板且连接所述四壁的顶板，处理室，包括上段部分和下段部分，从上至下呈渐缩的四棱台形状，所述上段部分套接在所述主体中，所述下段部分从所述主体的所述底板向下延伸，所述上段部分与所述下段部分的接合面穿过所述主体的所述底板中的开口，至少两个进料斗，其每一个呈现漏斗形状，分别设置在所述主体的所述顶板之上的两侧，所述至少两个进料斗的下端通过所述主体的所述顶板中的开口与所述处理室连通，拨轮排料阀，连接到所述处理室的所述下段部分的下端，加热器组，设置在所述处理室内，以所述主体的所述顶板的几何中心为中心均匀地设置为从所述顶板向下悬垂，以及排气管，水平地设置在所述主体的所述顶板之下，其中所述排气管的进气口设置在所述加热器组的两侧，以将处理室内产生的气体有效地引出到外面；所述处理方法包括：将沫煤通过进料斗装入到物料处理装置中，至沫煤不再下行为止；通过导通电源使电加热器组工作；在处理室内的温度达到预定的温度后至预定的时间后，打开拨轮排料阀，进入连续工作状态。
根据本发明的实施例，所述预定的温度包括400摄氏度至600摄氏度。
根据本发明的实施例，对于偏重提取焦油的情况，所述预定的温度相对偏低；而对于偏重提取煤气的情况，所述预定的温度相对偏高。
根据本发明的实施例，所述预定的温度通过热电偶测量，并且传输温度信号到温度控制仪而实现自动控制。
根据本发明的实施例，所述拨轮排料阀的旋转速度根据排气管中轻质油和煤气的产出率进行控制。
根据本发明的物料处理装置，采用电加热器组，其设置在处理室内并且以主体的顶板的几何中心为中心均匀地设置为从顶板向下悬垂，排气管的进气口设置在所述电加热器组的两侧，以将处理室内产生的气体有效地引出到外面，因此实现了如下的有益效果。
因为采用密闭处理室和电加热器组加热，所以与通过空气进入量调节燃烧进而控制处理室温度的传统技术相比，解决了传统技术中引入空气助燃而同时带来处理室降温以及影响产出气体质量的问题。同时，处理室的温度控制简单易行、精确度高、温度均匀性好。另外，以处理沫煤为例，所产出的煤气热值高，产油量高而且全部为轻质焦油。
另外，因为电加热器组中心位置与处理室顶部的几何中心重合，所以电加热器组的中心位置是处理室内的温度最高点，并且按照温度梯度原理，不断下行的物料随着下行远离电加热器组而逐步降温。本发明的物料处理室设计为大致的逐渐缩小横截面的管道形状且相对很长，因此物料通过处理室的过程可充分使物料裂解。在物料的裂解过程中，随着物料的下行所产生的煤气自然向温度最高点和几何最高点的电加热器中心聚集，因此排气管的进气口设置在此处。
因为电加热器组垂悬均布在处理室顶部，所以气体分子的裂解、聚合更加有效。以处理褐煤沫煤为例，现有技术的物料处理装置的产出气体热值在3500kcal/m3左右，甲烷含量为27％左右；根据本发明的物料处理装置在同等条件下的产出气体热值达到4800kcal/m3以上，甲烷含量提升到40％以上。
同样，根据本发明的物料处理装置组、包括物料处理装置和物料处理装置组的物料处理系统以及采用其处理沫煤的沫煤处理方法也实现如上的有益效果。
附图说明
图1是示出根据本发明一个实施例的物料处理装置的主视图；
图2是示出根据本发明一个实施例的物料处理装置的侧视图；
图3是示出根据本发明一个实施例的电热棒的截面图；
图4A、4B是示出根据本发明一个实施例的电热板的截面图；
图5A、5B是示出根据本发明一个实施例的拨轮排料阀的示意图，其中图5A是拨轮排料阀的截面图，而图5B是拨轮排料阀的俯视图；
图6是示出根据本发明一个实施例的物料处理装置组的侧视图；
图7是示出根据本发明一个实施例的包括物料处理装置的物料处理系统的模块图；
图8是示出根据本发明一个实施例的包括物料处理装置组的物料处理系统的模块图；以及
图9是示出采用本发明的物料处理装置处理沫煤的沫煤处理方法的流程图。
应注意，附图不必按比例绘制，其中相同的附图标记通篇表示相同或类似的元件。
具体实施方式
下面，参考附图描述本发明的实施例。描述以下面的顺序进行。
1、第一实施例(物料处理装置的结构)
2、第二实施例(物料处理装置组的结构)
3、第三实施例(包括物料处理装置的物料处理系统)
4、第四实施例(包括物料处理装置组的物料处理系统)
5、第五实施例(沫煤处理的方法)
根据本发明实施例的物料处理系统可用于处理生活垃圾和工农业生产排放物，例如，纸屑、植物秸秆、树枝树叶、酒渣和酒糟、医疗垃圾、煤沫和/或油页岩沫等有机物料。为了便于说明，下面以处理沫煤为例进行描述。对于处理其它物料，本领域的技术人员可在具体实施中根据具体的物料通过适当调整诸如温度和时间的工艺参数而实现。
第一实施例(物料处理装置的结构)
图1是示出根据本发明一个实施例的物料处理装置的主视图；图2是示出根据本发明一个实施例的物料处理装置的侧视图；图3是示出根据本发明一个实施例的电热棒的截面图；如图图4是示出根据本发明一个实施例的电热板的截面图。
首先，参见图1和图2，根据本发明实施例的物料装置100包括主体110、处理室120、至少两个进料斗130、拨轮排料阀140、电加热器组150以及排气管160。
主体110可包括例如矩形的底板111、从底板111的四侧向上垂直延伸的四壁112、113、114和115、以及平行于底板111且连接四壁112、113、114和115的顶板116。然而，本发明不限于此，而是主体100例如可为圆柱形状、正方形横截面的四棱柱形状或者本领域技术人员已知的任何其它适当的形状。为了实现如下所述的物料处理装置组的目的，优选采用上述长方体的主体110。
处理室120例如可包括上段部分121和下段部分122，从上至下呈渐缩的四棱台形状，上段部分121套接在主体110中，下段部分122从主体110的底板111向下延伸，上段部分121与下段部分122的接合面穿过主体110的底板111中的开口。
在另一个实施例中，处理室120的上段部分121与下段部分122可全部套接在主体110中，而不脱离本发明的范围。然而，为了减小主体110的高度且保证处理室120足够高度的目的，优选采用上段部分121与下段部分122两部分的技术方案，本领域的技术人员可根据处理物料的类型确定处理室120的高度，并且决定处理室120的部分或全部套接在主体110中，而不脱离本发明的范围。
为了使处理室120与外界处于热绝缘状态，处理室120的侧壁与主体110的侧壁之间填充有热绝缘材料。作为选择，也可在主体110的外周围设置热绝缘材料。
另外，为了同样的目的，处理室120的下段部分122的外周围包括热绝缘材料层。
再者，处理室120的上段部分121的四棱台形状可包括至少一个四棱台和至少一个四棱柱的组合。具体而言，处理室120的上段部分121从上至下可包括一段四棱台和一段四棱柱，然后与下段部分122光滑连接；当然，也可包括一段四棱柱和一段四棱台，然后与下段部分122光滑连接。本领域的技术人员可根据处理室120的每个截面上的面积以及电加热器组占据的面积之差作为物料通过面积，考虑物料的下行速度的平稳性而进行选择。
至少两个进料斗130的每一个呈现漏斗形状，可分别设置在主体110的顶板116之上的两侧，至少两个进料斗130的下端通过主体110的顶板116中的开口与处理室120连通。然而，本发明不限于此，而是可采用给料泵或本领域技术人员惯常使用的给料手段进行给料，只要保证均匀、连续给料。另外，现有技术的进料斗与处理室之间设有阀门，从而调节料斗的给料量，但是根据本发明实施例的物料处理装置100可省略这样的阀门，其给料量由拨轮排料阀140控制。这样，处理室120内的物料处于连续下行状态，而不是间断的下行状态，从而保证了物料处理的一致性。
另外，至少两个进料斗130可包括进口端为一体的关于主体110的顶板116对称设置的两个连体进料斗130。
在两个连体进料斗130的情况下，优选地，其每一个的下端可包括横截面为正方形的出料口，或者两个连体进料斗130的每一个的下端可包括横截面为细长矩形的出料口。选择正方形或细长矩形的出料口仅为结构设计的紧凑性考虑，本领域的技术人员根据具体的装置结构布置可选用圆形截面或任何其它已知截面形状的出料口。
再者，优选地，至少两个进料斗130可包括进口端为一体的四个连体进料斗130，并且四个连体进料斗130的每一个的下端可包括横截面为正方形的出料口，该出料口关于主体110的顶板116对称设置。
拨轮排料阀140连接到处理室120的下段部分122的下端。显然，处理室120的下段部分122的下端的开口与拨轮排料阀140的上端开口对应，具有相同的大小和形状，以便于二者通过法兰盘对(未示出)彼此对接。拨轮排料阀140是为本发明的物料处理装置专门设计的装置，将在本文的后面部分进一步详细描述。
电加热器组150设置在处理室120内，以主体110的顶板116的几何中心为中心均匀地设置为从顶板116向下悬垂。电加热器组150的外侧与处理室120的内壁之间形成物料通道，物料从至少两个进料斗130进入处理室120，即经受电加热器组150的直接加热，热传递方式包括热传导和热辐射，当然也包括处理室120内气体流动中的热对流。换言之，物料刚进入处理室120就由电加热器组150促使其进行裂解，并且在物料下行期间直至到拨轮排料阀被排出到外面之前有充分的裂解、聚合等工艺时间。
排气管160水平地设置在主体110的顶板116之下，其中排气管160的进气口161设置在电加热器组150的两侧，以将处理室120内产生的气体有效地引出到外面。
根据本发明的实施例，排气管160可包括横截面为圆环的管子。在另一个实施例中，排气管160可包括横截面为正方形环的管子。然而，本发明不限于此，而是排气管160可采用横截面为矩形或本领域技术人员已知的任何形状的管子，还可采用取气口为矩形且逐步过渡到圆形的管路，本领域的技术人员可根据实际的设计需要酌情选择。
尽管传统技术的物料处理装置也多采用排气管设置在处理室顶部的技术方案，但是给出的教导都是将热源设置在处理室的底部或侧面。本发明的原理与现有技术相比截然不同，因为电加热器组150中心位置与处理室120顶部的几何中心重合，所以电加热器组150的中心位置是处理室内的温度最高点，并且按照温度梯度原理，不断下行的物料随着下行远离电加热器组而逐步降温。本发明的物料处理室120设计为大致的逐渐缩小横截面的管道形状且相对很长，因此物料通过处理室的过程可充分使物料裂解。在物料的裂解的过程中，随着物料的下行所产生的煤气自然向温度最高点和几何最高点的电加热器中心聚集，因此排气管的进气口设置在此处。电加热器组150设置在物料进口附近，处理室120具有足够的长度，并且排气管160的取气口161的设置位置与电加热器组150的中心一致，从而大大提高了物料处理效率和气体取出效率。
根据本发明的一个实施例，电加热器组150例如可包括多个加热棒151，多个加热棒151例如可分成两组，每一组以矩形矩阵形式布设，两组矩阵之间夹设排气管160。
如图3所示，所述多个加热棒151的每一个例如可包括横截面为圆柱形状的陶瓷骨架151a、沿着骨架151a的轴向设置在骨架151a内的线管中而形成回路的加热电阻丝151b、以及围绕陶瓷骨架151a设置的耐高温护板151c。然而，本发明不限于此，例如，陶瓷骨架151a的截面形状可为矩形或本领域技术人员已知的任何其它形状，并且电阻丝151b如何穿线也可根据实际需要确定，而不脱离本发明的范围。
例如，加热棒151包括在陶瓷骨架151a内圆周上的6个加热电阻丝151b，并且每两个加热电阻丝151b串联电连接到三相电源的一相上，而使三相电负荷一致。
根据本发明的另一个实施例，电加热器组150例如可包括多个加热板151，多个加热板151分成两组，每一组以矩形矩阵形式布设，两组矩阵之间夹设排气管160。
如图4所示，加热板151的每一个包括陶瓷板骨架151a、沿着陶瓷板骨架151a的一个方向设置在骨架151a内的线管中而形成回路的加热电阻丝151b、以及敷设在陶瓷骨架151a外侧的耐高温护板151c，加热板151弯曲成梳齿形状。
例如，加热板151包括多个形成回路的电阻丝151b，并且每两个加热电阻丝151b串联电连接到三相电源的一相上，而使三相电负荷一致。
根据本发明的实施例，电加热器的高度等于处理室120上段部分122高度的约三分之一至约四分之三，优选为等于处理室120上段部分122高度的约三分之二。
图5是示出根据本发明一个实施例的拨轮排料阀的示意图，其中图5A是拨轮排料阀的截面图，而图5B是拨轮排料阀的俯视图。
如图5A和图5B所示，根据本发明实施例的拨轮排料阀140包括阀体141和阀芯142。
阀体141包括左端板141a、右端板141b、前壁板141c和后壁板141d以围成六面体箱体形状，其上部开口作为物料进口，其下部开口作为物料出口。
阀芯142具有柱体形状的本体142a，包括均布在本体142a周围纵向设置的多个拨料板142b以及在两个端面向外延伸的同心转轴143，可旋转地安装在阀体141内，两个转轴143分别穿过阀体141的左端板141a和右端板141b中开设的开口且通过固定到左端板141a和右端板141b上的轴承(未示出)与左端板141a和右端板141b可旋转地连接。
另外，从动轮144键接在两个转轴143之一上以接受来自主动轮(未示出)的驱动力。阀芯142是中空体，两个转轴143是空心的，以使空心的转轴143与中空体的阀芯142流体相通地连接，从转轴143的一个进入阀芯142的水与经过的物料通过阀芯壁进行热交换，并且通过转轴143的另一个输送到外面而得到再利用。
再者，拨轮排料阀140还可包括可旋转密封连接的进水管接头145和可旋转密封连接的出水管接头146，流体相通地连接到两个空心转轴143。
此外，尽管拨料板142b可为简单的金属板，但是根据本发明的实施例，拨料板142b可优选包括从阀芯142的本体142a径向向外突出的横截面为三角形的空心体，也可优选包括从阀芯142的本体142a径向向外突出的横截面为梯形的空心体，还可优选包括从阀芯142的本体142a径向向外突出的横截面为抛物线形的空心体，进一步可优选包括从阀芯142的本体142a径向向外突出的横截面为半椭圆形的空心体。通过使拨料板设计为空心的，使其与阀芯142的本体142a的空心体相通，从而扩大了阀芯内空心体的体积，从而提高了阀芯142内的冷却水与物料的热交换效率。
图5A示出了阀芯142包括8个三角形截面的拨料板142b，但本发明不限于此，而是优选可包括5至10个拨料板142b，更优选包括8个拨料板142b。拨料板142b的数量可根据物料的密度确定，密度越大，拨料板142b的数量越多，反之亦然。
为了进一步改善对拨轮排料阀140的冷却，阀体141的前壁板141c可包括空心夹层，前壁板141c的外壁上侧设有冷却水进口，并且前壁板141c的外壁下侧设有冷却水出口。同样，阀体141的后壁板141d可包括空心夹层，后壁板141d的外壁上侧设有冷却水进口，并且后壁板141d的外壁下侧设有冷却水出口。这样，实现了对拨轮排料阀140的阀体141的冷却。
阀芯142和阀体141的冷却水二者都可通过回收而得到再利用。
如图5A所示，前壁板141c和后壁板141d的内壁与拨料板142b旋转配合的部分可包括向外凸起的圆弧段。这样，可减少或避免物料通过相邻拨料板142b之间转动间隙而泄漏。
阀体141和阀芯142可由金属材料制造，优选由不锈钢制造，以便适应导热、耐热和耐腐蚀。
从动轮144例如可包括皮带轮或链轮，皮带轮通过三角带与由电动机驱动的减速箱的主动轮连接。链轮通过链条与由电动机驱动的减速箱的主动轮连接。然而，本发明不限于此，而是可采用齿轮与减速箱的齿轮啮合。驱动拨轮排料阀140的电动机可包括调速电动机或变频电动机。这样，拨轮排料阀140的排料速度调节可根据来自中控室的指令通过改变电动机的转速而实现。
根据本发明的物料处理装置，采用电加热器组150，其设置在处理室120内并且以主体110的顶板116的几何中心为中心均匀地设置为从顶板116向下悬垂，排气管160的进气口161设置在电加热器组150的两侧，以将处理室120内产生的气体有效地引出到外面，因此实现了如下的有益效果。
因为采用密闭处理室120和电加热器组150加热，所以与通过空气进入量调节燃烧进而控制处理室120温度的传统技术相比(以沫煤为例，该技术气体热值大于1500kcal/m3左右，产出油品主要为重质焦油，该方式可参考本公司专利ZL201210537632.2)，解决了传统技术中引入空气助燃而同时带来处理室120降温以及影响产出气体质量的问题。同时，处理室120的温度控制简单易行、精确度高、温度均匀性好。另外，以处理沫煤为例，所产出的煤气热值高，产油量高。
另外，因为电加热器组150中心位置与处理室120顶部的几何中心重合，所以电加热器组150的中心位置是处理室120内的温度最高点，并且按照温度梯度原理，不断下行的物料随着下行远离电加热器组150而逐步降温。本发明的物料处理室120设计为大致的逐渐缩小横截面的管道形状且相对很长，因此物料通过处理室120的过程可充分使物料裂解。在物料的裂解的过程中，随着物料的下行所产生的煤气自然向温度最高点和几何最高点的电加热器中心聚集，因此排气管160的进气口161设置在此处。
与我公司的在先专利申请公开号：CN103881737A(该技术同样为炉内采用电加热棒的形式，但为炉内下部各加热隔离干馏室内水平或垂直放置，在炉内上部设有布料装置，同时该布料装置还兼有煤气集气伞的作用，出气口设在布料装置的下部空间内，因炉内上下两端各设有出料阀和进料阀，所以炉内物料处理过程为隔绝空气状态，与将空气引入炉内而调节温度的方式相比，以沫煤为例，其气体热值提高到了3500kcal/m3左右，甲烷含量达到了27％，产出油品大部分为轻质焦油，少部分为重质焦油)相比，取消了布料装置，将电加热器组150垂直均布穿过因沫煤的流动特点结合本装置结构而自然形成的出气口附近的上部无料空间，也就是炉内裂解和聚合段，使得气体、轻质焦油分子的裂解和聚合更加有效。以沫煤为例，该装置使气体热值提高到了4800kcal/m3以上，甲烷含量达到了40％以上，且产出油品全部为轻质焦油。在大量处理物料的情况下，可采用多个上述物料处理装置并列使用，但是，会造成占地面积较大的问题。为此，下面描述一种物料处理装置组来解决这样的问题。
第二实施例(物料处理装置组的结构)
根据本发明的另一个方面的物料处理装置组100’是将多个根据第一实施例的物料处理装置100组合在一起而形成的物料处理装置组100’，因此，在下面的描述中，与上述第一实施例重复的部分将适当省略图示和描述。
图5是示出根据本发明一个实施例的物料处理装置组100’的侧视图。
如图5所示，根据本发明实施例的物料处理装置组100’包括沿着其长度方向分成多个等距离的单元的主体110，并且对应于主体110的每一个单元还包括处理室120、至少两个进料斗130、拨轮排料阀140、电加热器组150和排气管160。
主体110包括矩形的底板111、从底板111的四侧向上垂直延伸的四壁、以及平行于底板111且连接四壁的顶板116。
处理室120包括上段部分121和下段部分122，从上至下呈渐缩的四棱台形状，上段部分121套接在主体110的每一个单元中，下段部分122从主体110的底板111向下延伸，上段部分121与下段部分122的接合面穿过主体110的底板111中的开口。
至少两个进料斗130的每一个呈现漏斗形状，分别设置在主体110的顶板116之上的两侧，至少两个进料斗130的下端通过主体110的顶板116中的开口与处理室120连通。
拨轮排料阀140连接到处理室120的下段部分122的下端。
电加热器组150设置在处理室120内，以主体110的顶板116的几何中心为中心均匀地设置为从顶板116向下悬垂。
排气管160水平地设置在主体110的顶板116之下，其中排气管160的进气口161设置在电加热器组150的两侧，以将处理室120内产生的气体有效地引出到外面。
物料处理装置组100’还可包括设置在主体110周围以及每个处理室120的每个下段部分122周围的热绝缘材料层。
排气管160的每一个可通过检修阀连接到排气总管。检修阀例如可为闸阀、截止阀、球阀等。在物料处理装置组100’中的一个物料处理装置100检修时可通过关闭检修阀而与其它物料处理装置切断。
根据本发明的实施例，主体110的单元数根据所需的物料处理量选择。
根据本发明的实施例，拨轮排料阀140的每一个的运行根据主体110内的温度以及预定温度的保持时间通过电动机进行控制。
上述第一实施例和第二实施例中的各特征在不冲突的情况下可结合使用。
第二实施例可实现如第一实施例相同的有益效果。另外，第二实施例中将第一实施例的物料处理装置合理地结合在一起。例如，在四个物料处理装置结合在一起而形成的物料处理装置组中，减少了四个主体的端面侧壁板，相应地减少了保温面积。更重要的是，因为几个物料处理装置集合在一起，所以减少了装置占地面积。这对于大型物料处理厂来说更加重要。
第三实施例(包括物料处理装置的物料处理系统)
上述物料处理装置或物料处理装置组所产出的固体物料部分可能变为新的工业原料或农业生产资料，例如，处理后的沫煤变为了无烟煤，成为无害燃料；秸秆被灰化或易于降解的焦炭固体物料，可回收农用或其它用途。然而，所产出的气体部分还是混合气体，其成分包括甲烷、氢气、碳氢化合物、一氧化碳及微量氮、氧气等多种成分的混合，需要进一步处理才能进行工业使用或民用。为此，本发明提供一种物料处理系统。
图6是示出根据本发明一个实施例的包括物料处理装置的物料处理系统的模块图。图6是多个图2所示的装置并列在一起，因此第一单元由图2的图形表示，出于简化目的几个方框U2至U7分别代表该装置。
如图6所示，根据本发明的物料处理系统1000包括：如上的物料处理装置100；干馏气洗涤设备200，将来自物料处理装置100的排气管160的气体进行净化处理；以及自洁换热器300，对来自干馏气洗涤设备的气体进行热交换降温及进一步净化处理。
为了简便起见，对物料处理装置100不再重复描述，并且将专利(专利号：ZL201210537632.2)和专利(专利申请公开号：CN103881737A)通过全文引用结合于此，而在此省略对干馏气洗涤设备200和自洁换热器300的描述。
根据本发明的物料处理系统中的干馏气洗涤设备200和自洁换热器300不限于此，而是可采用任何其它的干馏气洗涤设备和换热设备。
第四实施例(包括物料处理装置组的物料处理系统)
图7是示出根据本发明一个实施例的包括物料处理装置组的物料处理系统的模块图。
根据本发明物料处理系统2000包括：如上的物料处理装置组100’；干馏气洗涤设备200，将来自物料处理装置组100’的排气管160的气体进行净化处理；以及自洁换热器300，对来自干馏气洗涤设备的气体进行热交换降温及进一步净化处理。
为了简便起见，对物料处理装置组100’不再重复描述，并且将专利(专利号：ZL201210537632.2)和专利(专利申请公开号：CN103881737A)通过全文引用结合于此，而在此省略对干馏气洗涤设备200和自洁换热器300的描述。
根据本发明的物料处理系统中的干馏气洗涤设备200和自洁换热器300不限于此，而是可采用任何其它的干馏气洗涤设备和换热设备。
第五实施例(沫煤处理的方法)
图9是示出采用本发明的物料处理装置处理沫煤的沫煤处理方法的流程图。
如图9所示，本发明提供一种利用物料处理装置处理沫煤的处理方法，该物料处理装置包括：主体110，包括矩形的底板111、从底板111的四侧向上垂直延伸的四壁、以及平行于底板111且连接四壁的顶板116，处理室120，包括上段部分121和下段部分122，从上至下呈渐缩的四棱台形状，上段部分121套接在主体110中，下段部分122从主体110的底板111向下延伸，上段部分121与下段部分122的接合面穿过主体110的底板111中的开口，至少两个进料斗130，其每一个呈现漏斗形状，分别设置在主体110的顶板116之上的两侧，至少两个进料斗130的下端通过主体110的顶板116中的开口与处理室120连通，拨轮排料阀140，连接到处理室120的下段部分122的下端，加热器组，设置在处理室120内，以主体110的顶板116的几何中心为中心均匀地设置为从顶板116向下悬垂，以及排气管160，水平地设置在主体110的顶板116之下，其中排气管160的进气口161设置在加热器组的两侧，以将处理室120内产生的气体有效地引出到外面；该处理方法包括：S1将沫煤通过进料斗130装入到物料处理装置中，至沫煤不再下行为止；S2通过导通电源使加热器工作；S3在处理室120内的温度达到预定的温度后至预定的时间后，打开拨轮排料阀140，进入连续工作状态。
上述预定的温度可包括400摄氏度至600摄氏度，其中对于偏重提取焦油的情况，预定的温度相对偏低；而对于偏重提取煤气的情况，预定的温度相对偏高。预定的温度通过热电偶测量，并且传输温度信号到温度控制仪而实现自动控制。
另外，拨轮排料阀140的旋转速度可根据排气管160中轻质油和煤气的产出率进行控制。
第二至第五实施例的物料处理装置组、包括物料处理装置和物料处理装置组的物料处理系统以及采用其处理沫煤的沫煤处理方法也可实现如上第一实施例相同的有益效果。
另外，通过采用本发明的物料处理系统处理后的产出的气体，可以将物料中的焦油、灰尘等杂质分离出来，并进行脱油、脱水、脱硫、脱萘，并得到洁净气体，最终可以得到洁净气体，可以达到工业及民用可燃气使用标准。在上述有机物料处理系统和方法中，可以最大程度无污染地利用现有例如垃圾、沫煤等的有机物料，以最大程度地充分利用该有机物料。
本领域的技术人员应当理解的是，在所附权利要求或其等同方案的范围内，根据设计需要和其他因素，可以进行各种修改、结合、部分结合和替换。

Claims (31)

1.一种物料处理装置，包括：
主体，包括矩形的底板、从所述底板的四侧向上垂直延伸的四壁、以及平行于所述底板且连接所述四壁的顶板；
处理室，包括上段部分和下段部分，从上至下呈渐缩的四棱台形状，所述上段部分套接在所述主体中，所述下段部分从所述主体的所述底板向下延伸，所述上段部分与所述下段部分的接合面穿过所述主体的所述底板中的开口；
至少两个进料斗，其每一个呈现漏斗形状，分别设置在所述主体的所述顶板之上的两侧，所述至少两个进料斗的下端通过所述主体的所述顶板中的开口与所述处理室连通；
拨轮排料阀，连接到所述处理室的所述下段部分的下端；
电加热器组，设置在所述处理室内，以所述主体的所述顶板的几何中心为中心均匀地设置为从所述顶板向下悬垂；以及
排气管，水平地设置在所述主体的所述顶板之下，
其中所述排气管的进气口设置在所述电加热器组的两侧，以将处理室内产生的气体有效地引出到外面。
2.如权利要求1所述的物料处理装置，其中所述电加热器组包括多个加热棒，所述多个加热棒分成两组，每一组以矩形矩阵形式布设，两组加热棒之间夹设所述排气管。
3.如权利要求2所述的物料处理装置，其中所述加热棒的每一个包括横截面为圆柱形状的陶瓷骨架、沿着所述骨架的轴向设置在所述骨架内的线管中而形成回路的加热电阻丝、以及围绕所述陶瓷骨架设置的耐高温护板。
4.如权利要求3所述的物料处理装置，其中所述加热棒包括在所述陶瓷骨架内圆周上的6个加热电阻丝，并且每两个加热电阻丝串联电连接到三相电源的一相上，而使三相电负荷一致。
5.如权利要求1所述的物料处理装置，其中所述电加热器组包括多个加热板，所述多个加热板分成两组，每一组以矩形矩阵形式布设，两组加热板之间夹设所述排气管。
6.如权利要求5所述的物料处理装置，其中所述加热板的每一个包括陶瓷板骨架、沿着所述陶瓷板骨架的一个方向设置在所述骨架内的线管中而形成回路的加热电阻丝、以及敷设在所述陶瓷骨架外侧的耐高温护板，所述加热板弯曲成梳齿形状。
7.如权利要求6所述的物料处理装置，其中所述加热板的每一个包括多个形成回路的电阻丝，并且每两个加热电阻丝串联电连接到三相电源的一相上，而使三相电负荷一致。
8.如权利要求1所述的物料处理装置，其中所述电加热器组的高度等于所述处理室的所述上段部分高度的三分之一至四分之三。
9.如权利要求1所述的物料处理装置，其中所述排气管包括横截面为圆环的管子。
10.如权利要求1所述的物料处理装置，其中所述排气管包括横截面为正方形环的管子。
11.如权利要求1所述的物料处理装置，其中所述处理室的侧壁与所述主体的侧壁之间填充有热绝缘材料。
12.如权利要求1所述的物料处理装置，其中所述处理室的所述下段部分的外周围包括热绝缘材料层。
13.如权利要求1所述的物料处理装置，其中所述处理室的所述上段部分还包括一个四棱柱。
14.如权利要求1所述的物料处理装置，其中所述至少两个进料斗包括进口端为一体的关于所述主体的顶板对称设置的两个连体进料斗。
15.如权利要求14所述的物料处理装置，其中所述两个连体进料斗的每一个的下端包括横截面为正方形的出料口。
16.如权利要求14所述的物料处理装置，其中所述两个连体进料斗的每一个的下端包括横截面为细长矩形的出料口。
17.如权利要求1所述的物料处理装置，其中所述至少两个进料斗包括进口端为一体的四个连体进料斗，并且所述四个连体进料斗的每一个的下端包括横截面为正方形的出料口，该出料口关于所述主体的顶板对称设置。
18.如权利要求1所述的物料处理装置，其中所述拨轮排料阀包括阀体和可旋转地安装在所述阀体内的阀芯，所述阀芯包括中空体的本体部分和设置在所述本体部分周围的拨料板，通过所述阀芯相对于所述阀体的旋转运动而排放物料。
19.如权利要求18所述的物料处理装置，其中所述阀体包括中空夹层的壁板，所述中空夹层的壁板的两端分别连接进水管和出水管，并且所述阀芯的本体部分的两端分别连接进水管和出水管，通过对所述阀芯和阀体的冷却水循环而实现所述拨轮排料阀的冷却以及热量回收。
20.如权利要求19所述的物料处理装置，其中通过链条传动经由减速器与调速电动机或变频电动机连接。
21.一种物料处理装置组，包括：
主体，包括矩形的底板、从所述底板的四侧向上垂直延伸的四壁、以及平行于所述底板且连接所述四壁的顶板，所述主体沿着其长度方向分成多个等距离的单元；
对应于所述主体的每一个单元还包括：
处理室，包括上段部分和下段部分，从上至下呈渐缩的四棱台形状，所述上段部分套接在所述主体的每一个单元中，所述下段部分从所述主体的所述底板向下延伸，所述上段部分与所述下段部分的接合面穿过所述主体的所述底板中的开口；
至少两个进料斗，其每一个呈现漏斗形状，分别设置在所述主体的所述顶板之上的两侧，所述至少两个进料斗的下端通过所述主体的所述顶板中的开口与所述处理室连通；
拨轮排料阀，连接到所述处理室的所述下段部分的下端；
电加热器组，设置在所述处理室内，以所述主体的所述顶板的几何中心为中心均匀地设置为从所述顶板向下悬垂；以及
排气管，水平地设置在所述主体的所述顶板之下，
其中所述排气管的进气口设置在所述电加热器组的两侧，以将处理室内产生的气体有效地引出到外面。
22.如权利要求21所述的物料处理装置组，还包括设置在所述主体周围以及每个处理室的每个下段部分周围的热绝缘材料层。
23.如权利要求21所述的物料处理装置组，其中所述排气管的每一个通过检修阀连接到排气总管。
24.如权利要求21所述的物料处理装置组，其中所述主体的单元数根据所需的物料处理量选择。
25.如权利要求21所述的物料处理装置组，其中所述拨轮排料阀的每一个的运行根据所述主体内的温度以及预定温度的保持时间通过电动机进行控制。
26.一种物料处理系统，包括：
如权利要求1至20任何一项所述的物料处理装置；
干馏气洗涤设备，将来自所述物料处理装置的排气管的气体进行净化处理；以及
自洁换热器，对来自所述干馏气洗涤设备的气体进行热交换降温及进一步净化处理。
27.一种物料处理系统，包括：
如权利要求21至25任何一项所述的物料处理装置组；
干馏气洗涤设备，将来自所述物料处理装置组的排气管的气体进行净化处理；以及
自洁换热器，对来自所述干馏气洗涤设备的气体进行热交换降温及进一步净化处理。
28.一种利用物料处理装置处理沫煤的处理方法，所述物料处理装置包括：
主体，包括矩形的底板、从所述底板的四侧向上垂直延伸的四壁、以及平行于所述底板且连接所述四壁的顶板，
处理室，包括上段部分和下段部分，从上至下呈渐缩的四棱台形状，所述上段部分套接在所述主体中，所述下段部分从所述主体的所述底板向下延伸，所述上段部分与所述下段部分的接合面穿过所述主体的所述底板中的开口，
至少两个进料斗，其每一个呈现漏斗形状，分别设置在所述主体的所述顶板之上的两侧，所述至少两个进料斗的下端通过所述主体的所述顶板中的开口与所述处理室连通，
拨轮排料阀，连接到所述处理室的所述下段部分的下端，
电加热器组，设置在所述处理室内，以所述主体的所述顶板的几何中心为中心均匀地设置为从所述顶板向下悬垂，以及
排气管，水平地设置在所述主体的所述顶板之下，
其中所述排气管的进气口设置在所述电加热器组的两侧，以将处理室内产生的气体有效地引出到外面；
所述处理方法包括：
将沫煤通过进料斗装入到物料处理装置中，至沫煤不再下行为止；
通过导通电源使电加热器组工作；
在处理室内的温度达到预定的温度后至预定的时间后，打开拨轮排料阀，进入连续工作状态。
29.如权利要求28所述的处理方法，其中所述预定的温度包括400摄氏度至600摄氏度。
30.如权利要求28所述的处理方法，其中所述预定的温度通过热电偶测量，并且传输温度信号到温度控制仪而实现自动控制。
31.如权利要求28所述的处理方法，其中所述拨轮排料阀的旋转速度根据排气管中轻质油和煤气的产出率进行控制。
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