CN106457198A - 用于热解离心反应器的转子 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于热解离心反应器的转子,所述转子包括:转子本体,该转子本体有纵向中心轴线;以及至少一个枢轴转动安装的叶片,该叶片用于在转子本体绕纵向中心轴线旋转的作用下绕枢轴轴线枢轴转动。而且,本发明还涉及一种应用该转子的热解离心反应器。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于热解离心反应器(PCR)的转子。特别是,本发明涉及一种适合在低转速下操作的转子。而且,本发明的转子能够处理具有不同尺寸颗粒的固体供料,例如生物物质。
背景技术
多年来已经提出了多种用于PCR的转子设计。在US7625532中提出了一种转子设计,其中,特别是图4和5表示了提出的转子的详情。
下面参考US7625532的图4,转子鼓37提供了合适表面,叶片28附接在该表面上。叶片28以45度间隔通过螺栓连接在转子鼓37上,这样,有环绕转子鼓37定位的8个等间距叶片28。各叶片28在它的第一端处通过机械支承件28a而安装在转子鼓37上,各叶片在图4中基本在反应容器20的整个长度上延伸。在图5中,叶片28沿反应容器20的长度轴向间隔开。
各叶片28有自由的第二端,该第二端与反应容器20的内壁间隔开大约1mm或更小,该内壁形成烧蚀表面20a。各叶片28在它的第一端和第二端之间有弯曲前表面28b。在所示实施例中,叶片28以预定角度永久性地固定,以便给出离烧蚀表面20a的固定空隙。在所述实施例的变化形式中,叶片可以提供有校正螺钉,该校正螺钉允许调节叶片角度和/或空隙,参考第3栏最后一句。不过,在PCR的操作过程中,叶片角度和/或空隙是固定的。
在US7625532中所示的装置的缺点是,叶片角度和/或空隙的固定(即叶片28相对于烧蚀表面20a的固定位置)使得只能够处理具有特定颗粒尺寸的生物物质。在US7625532所示的装置中,较小颗粒将不会压靠烧蚀表面20a。而且,较大颗粒可能在叶片28和烧蚀表面20a之间或楔入至叶片28和烧蚀表面20a之间。
可以知道,本发明实施例的一个目的是提供一种用于PCR的转子,该转子能够在低转速下操作。
可以知道,本发明实施例的还一目的是提供PCR,该PCR能够将具有不同颗粒尺寸的固体供料处理成碳、焦油和煤气。
发明内容
在第一方面,上述目的通过提供一种用于热解离心反应器的转子来实现,所述转子包括:
转子本体,该转子本体有纵向中心轴线;以及
至少一个枢轴转动安装的叶片,该叶片用于在转子本体绕纵向中心轴线旋转的作用下绕枢轴轴线枢轴转动,其中,该至少一个枢轴转动安装的叶片定位在形成于转子本体的周边表面中的凹口内。
本发明的转子设计提供了优于已知系统的多个优点。首先,枢轴转动安装的转子叶片使得不同尺寸的固体供料颗粒得以处理。第二,转子设计使得该转子能够在较低转速下操作,同时还保持足够的生产率。这样的原因是当固体供料颗粒压靠在反应器壳体的内壁上时,该至少一个枢轴转动安装的叶片的总重量向固体供料颗粒提供了压力。
第三,该枢轴转动安装的转子叶片定位在凹口中将保证转子本体的尺寸(例如直径)可以相对于反应容器优化,该反应容器形成于转子本体的周边表面和相关反应器壳体的内表面之间。这里,术语优化应当理解为转子本体具有例如较大直径,以使得反应器容器的容积能够因此减小。反应器容器的减小容积保证煤气在反应器容器内的停留时间最小,因此煤气相聚合和裂化也减至最小。这保证在煤气冷却后的液体生产率最大。这里,术语相对较短应当理解为通常比2秒更短的时间。
枢轴轴线可以基本平行于纵向中心轴线。
转子可以包括多个枢轴转动安装的叶片。枢轴转动安装的叶片的数目可以进行选择,以便满足给定要求。因此,枢轴转动安装的叶片的数目可以是2、3、4、5、6、7、8或者甚至更多。该多个枢轴转动安装的叶片各自可以用于在转子本体的旋转作用下绕相关枢轴轴线枢轴转动。实际上,该多个枢轴转动安装的叶片各自可以自由地在内部位置和外部位置之间枢轴转动。这使得具有不同尺寸颗粒的固体供料得以处理。可以处理的颗粒尺寸大至几毫米,例如2、3、4、5、6、8、10或者甚至50mm。还有,具有尺寸例如8x150mm的细长颗粒也可以进行处理。
转子本体可以采取柱形形状,该多个枢轴转动安装的叶片可以定位在形成于柱形转子本体的周边表面中的相应凹口内。凹口的形状可以确定自由枢轴转动叶片的内部位置。在该内部位置处,枢轴转动安装的叶片可以完全隐藏在它的凹口内。各枢轴转动安装的叶片可以实现为单个相干的结构。也可选择,各枢轴转动安装的叶片可以实现为多个结构,这些结构沿叶片的纵向方向彼此相邻地布置。形成单个叶片的结构可以相互完全独立地枢轴转动。
转子还可以包括转子轴,所述转子轴与转子本体的纵向轴线重合。转子轴用于与固定在反应器壳体上的一组轴承接合,转子用于安装在该反应器壳体内。
在第二方面,本发明涉及一种热解离心反应器,它包括:
反应器壳体,该反应器壳体有中心轴线;以及
转子本体,该转子本体有纵向中心轴线,该纵向中心轴线与该中心轴线基本重合,所述转子包括至少一个枢轴转动安装的叶片,该叶片用于在转子本体绕纵向中心轴线旋转的作用下绕枢轴轴线枢轴转动,所述枢轴轴线基本平行于纵向中心轴线,其中,该至少一个枢轴转动安装的叶片定位在形成于转子本体的周边表面中的凹口内。
关于转子所述的优点也适用于反应器,其中,反应器使用根据本发明第一方面的转子设计。如后面所述,转子以这样的方式布置在反应器壳体内部,以使得转子的中心轴线与反应器壳体的中心轴线重合。
通常,转子可以如结合第一方面所述来实施。因此,转子可以包括多个枢轴转动安装的叶片。该多个枢轴转动安装的叶片各自可以用于在转子本体的旋转作用下自由地绕相关枢轴轴线枢轴转动。枢轴转动安装的叶片的数目可以选择为适应某些预定要求。
转子本体可以采取柱形形状,该多个枢轴转动安装的叶片各自可以定位在形成于柱形转子本体的周边表面中的相应凹口内。用于处理固体供料的反应容器可以形成于转子本体的周边表面和柱形反应器壳体的内表面之间。因此,反应器壳体和转子本体可以以同心的方式布置成具有重合的中心轴线。
该多个枢轴转动安装的叶片用于在内部位置和外部表面之间枢轴转动,该内部位置由转子本体中的凹口的形状来给出,该外部表面由反应器壳体的内表面来给出。还可以提供用于加热反应器壳体的内表面的合适加热装置。该合适加热装置可以布置在反应器壳体的外部,不过与该反应器壳体热连接,以便能够根据特殊要求来加热反应器壳体的内表面。通常,处理温度(即反应器壳体的内表面的温度)可以在300℃至750℃的范围内。
反应器壳体可以包括进口和出口,以便分别使得固体供料导入反应器容器内和从该反应器容器出来。合适形成的轨道可以形成于反应器壳体的内表面中或内表面上,以便引导固体供料从进口至出口。
反应器容器的容积可以通过改变在反应器壳体的内表面和转子本体之间的距离而改变。距离越大,可以处理的固体供料颗粒越大。因此,反应器容器可以适合要处理的固体供料颗粒的尺寸。
自由枢轴转动的叶片使得固体供料能够在转子以相对较慢转速(即rpm)旋转时进行处理。因此,本发明的转子用于在小于6000rpm下旋转,例如小于5000rpm,例如小于4000rpm,例如小于3000rpm,例如小于2000rpm,例如小于1000rpm。
附图说明
下面将参考附图详细介绍本发明,附图中:
图1表示了具有根据本发明的转子的PCR的三维视图;
图2表示了具有根据本发明的转子的PCR的正视图;
图3表示了根据本发明的转子,其中没有端部轴承;以及
图4表示了根据本发明的转子,其中有端部轴承。
尽管本发明容易有多种变化和可选形式,但是在附图中通过实例表示了特殊实施例,并将在这里详细介绍。不过,应当知道,本发明将并不局限于所述的特殊形式。而且,本发明覆盖落在由附加权利要求确定的本发明精神和范围内的所有变化形式、等效物和可选形式。
具体实施方式
在最普通的方面,本发明涉及一种包括转子的PCR,该转子可以在相对较低转速下操作,同时还保持足够的生产率。相对较低转速的意思是通常低于5000rpm的转速。而且,本发明的PCR转子的设计能够处理具有不同颗粒尺寸的固体供料。
因此,本发明的转子用于将固体供料(例如生物物质、废物或者化石固体燃料)按压至具有在300℃和750℃之间的温度的热管表面上,还输送固体供料和固体产品通过管形反应器,从而能够将固体供料转变成碳、焦油和煤气。
下面参考图1,图中表示了PCR 100,该PCR 100具有反应器部件101,该反应器部件101封装转子,该转子有布置在转子轴102上的转子本体103。要处理的固体供料通过进口106而进入反应器部件内,并通过出口(未示出)而离开反应器部件。用于加热PCR的装置(未示出)布置成与反应器部件的外部连接。
在所示实施例中,在转子本体103和内部反应器壁108之间的空隙为大约5mm。该空隙使得具有5mm大的颗粒的固体供料能够在PCR中进行处理。
多个枢轴转动安装的叶片104(这里总共3个)安装在形成于转子本体103的表面中的相关凹口107内。各叶片104能够自由地环绕由枢轴105确定的轴线旋转。当转子本体103旋转时,叶片104不仅在离心力的影响下旋转,而且还在机械力的作用下旋转。存在于转子本体103和反应器壁108之间的固体供料颗粒因此压靠在反应器壁108上,同时从固体供料进口106向出口(未示出)运动。
如前所述,将枢轴转动安装的转子叶片定位在它们的相应凹口中将方便使得转子本体103的直径能够相对于反应容器优化,该反应容器形成于转子本体103和反应器壁108之间。这里,术语优化应当理解为转子本体103具有较大直径,以使得反应器容器的容积能够因此减小,从而,煤气只在反应器容器内停留相对较短时间(通常小于2秒)。
在图1中,没有表示用于将枢轴转动安装的叶片104保持就位的转子轴承。而且,没有表示用于使得转子鼓103相对于反应器部件101对齐的两个反应器轴承。这些反应器轴承将固定(例如通过螺栓连接)在反应器凸缘109、110上。
图2表示了PCR 200的正视图,该PCR 200包括反应器部件201和转子,该转子有布置在转子轴202上的转子本体203。也没有表示用于将枢轴转动安装的叶片204保持就位的转子轴承以及用于使得转子鼓203相对于反应器部件201对齐的反应器轴承。三个枢轴转动安装的叶片204表示在这样的位置,其中,它们都抵靠反应器部件201的反应器壁。还表示了确定枢轴轴线的枢轴205。
图3表示了根据本发明的PCR转子300。如图3中所示,转子包括转子本体301,该转子本体301固定在中心定位的转子轴302上。转子本体301和转子轴302可以形成整体部件,或它们可以分别制造和随后装配。转子轴302的截面形状可以沿它的纵向方向变化,以便与相关轴承的尺寸匹配,用于使得PCR转子相对于PCR壳体对齐。
总共三个可旋转叶片303、305、307布置在形成于转子本体301中的相应凹口内。在PCR转子的旋转作用下,叶片303、305、307能够自由地绕相应枢轴304、306、308旋转。因此,在转子本体301的旋转作用下,叶片303、305、307能够在内部位置和外部位置之间自由地旋转。内部位置由转子本体/凹口自身给出,外部位置是叶片抵靠反应器壁内部的位置。显然,枢轴转动安装的叶片的数目可以不同于3个。因此,转子叶片的数目可以是1、2、4、5、6、7、8或者甚至更多。
如图3中所示,转子叶片的总体长度基本等于转子本体301的长度。原则上,转子叶片的总体长度可以与转子本体的长度不同。枢轴转动安装的叶片303、305、307通过两个轴承板309(图3中只表示了一个板)而保持就位,这两个轴承板309在转子本体301的各端部通过螺栓连接在转子本体301上。
完全装配的PCR转子400在图4中表示。如图所示,PCR转子包括转子本体401,该转子本体401固定在转子轴402上或者与该转子轴402成一体。转子本体401保持多个枢轴转动安装的叶片403,该叶片403通过轴承板404和405来保持就位。
Claims (15)
1.一种用于热解离心反应器的转子,所述转子包括:
转子本体,该转子本体有纵向中心轴线;以及
至少一个枢轴转动安装的叶片,该叶片用于在转子本体绕纵向中心轴线旋转的作用下绕枢轴轴线枢轴转动,其中,该至少一个枢轴转动安装的叶片定位在形成于转子本体的周边表面中的凹口内。
2.根据权利要求1所述的转子,其中:枢轴轴线基本平行于纵向中心轴线。
3.根据权利要求1或2所述的转子,其中:转子包括多个枢轴转动安装的叶片。
4.根据权利要求3所述的转子,其中:该多个枢轴转动安装的叶片各自用于在转子本体的旋转作用下绕相关枢轴轴线枢轴转动。
5.根据权利要求3或4所述的转子,其中:转子本体为柱形形状。
6.根据权利要求5所述的转子,其中:该多个枢轴转动安装的叶片定位在形成于柱形转子本体的周边表面中的相应凹口内。
7.根据前述任意一项权利要求所述的转子,还包括:转子轴,所述转子轴与转子本体的纵向轴线重合。
8.一种热解离心反应器,包括:
反应器壳体,该反应器壳体有中心轴线;以及
转子本体,该转子本体有纵向中心轴线,该纵向中心轴线与该中心轴线基本重合,所述转子包括至少一个枢轴转动安装的叶片,该叶片用于在转子本体绕纵向中心轴线旋转的作用下绕枢轴轴线枢轴转动,所述枢轴轴线基本平行于纵向中心轴线,其中,该至少一个枢轴转动安装的叶片定位在形成于转子本体的周边表面中的凹口内。
9.根据权利要求8所述的反应器,其中:转子包括多个枢轴转动安装的叶片,该多个枢轴转动安装的叶片各自用于在转子本体的旋转作用下绕相关枢轴轴线枢轴转动。
10.根据权利要求9所述的反应器,其中:反应器本体为柱形形状,该多个枢轴转动安装的叶片各自定位在形成于柱形转子本体的周边表面中的相应凹口内。
11.根据权利要求10所述的反应器,还包括:反应容器,该反应容器形成于转子本体的周边表面和反应器壳体的内表面之间。
12.根据权利要求11所述的反应器,其中:该多个枢轴转动安装的叶片用于在转子的旋转作用下在内部位置和由反应器壳体给出的外部表面之间枢轴转动。
13.根据权利要求11或12所述的反应器,还包括:在反应器壳体中的进口和出口。
14.根据权利要求8-13中任意一项所述的反应器,其中:转子用于在小于6000rpm下旋转,例如小于5000rpm,例如小于4000rpm,例如小于3000rpm,例如小于2000rpm,例如小于1000rpm。
15.一种使用根据权利要求8-13中任意一项所述的热解离心反应器的方法,其中,转子在小于6000rpm的转速下旋转,例如小于5000rpm,例如小于4000rpm,例如小于3000rpm,例如小于2000rpm,例如小于1000rpm。
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