CN107043633B - 热解反应器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种热解反应器，所述热解反应器包括热解反应器本体(4)和用于将物料和热载体预混并将预混后形成的混合物输送到所述热解反应器本体(4)内的预混装置(1)，所述预混装置(1)内具有供所述物料和热载体预混时产生的气体流动的流动空间，所述流动空间与所述热解反应器本体(4)连通，以将所述预混装置(1)内产生的气体连通至所述热解反应器本体(4)内。本发明的热解反应器能够实现固体热载体和物料的均匀混合，并且降低了预混装置的气密性等级，解决了热解气反窜的问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种热解反应器，特别涉及一种带有强制预混的新型热解反应器。
背景技术
热解工艺按加热方式可分为外热式和内热式两类。外热式热效率低，物料(例如煤炭)加热不均，挥发产物的二次分解严重；内热式工艺克服了外热式的缺点，借助热载体把热量直接传递给物料，受热后的物料发生热解反应。根据供热介质不同，内热式工艺可分为气体热载体热解工艺和固体热载体热解工艺。气体热载体热解工艺通常是将燃料燃烧产生的烟气引入热解室来加热物料；固体热载体热解工艺则利用高温半焦或其他的高温固体物料与需要热解的物料在热解室内混合，利用热载体的显热将物料热解。与气体热载体热解工艺相比，固体热载体热解避免了物料热解析出的挥发产物被烟气稀释，同时降低了冷却系统的负荷。比较而言，在能获得高温固体热源的情况下，固体热载体热解工艺优势明显。
现有技术中的固体热载体热解反应器将物料和固体热载体直接输送到热解反应器中，利用热解反应器中的混料、翻料装置混合物料与固体热载体，但采用这种混合方式，导致固体热载体和物料混合不够充分，热解效果不理想。针对这一问题，专利文献CN202823211U公开了一种对混螺旋混料机，如图1所示，包括料筒10’和输送机构。其中，料筒10’包括沿筒长方向依次排列的冷料输送段S1、出料段S2、以及热料输送段S3，其中，冷料输送段S1具有冷料入口11’，出料段S2具有混合料出口12’，热料输送段S3具有热料入口13’。输送机构包括在料筒10’中沿筒长方向设置的传动轴21’、在传动轴21’上设置的与冷料输送段S1对应的第一螺旋叶片22’、以及在传动轴21’上设置对应于热料输送段S3的第二螺旋叶片23’，其中，第一螺旋叶片22’的旋向和第二螺旋叶片23’的旋向相反。冷料输送段S1的末端设有具有过料孔17a的挡板17’，挡板17’与第一螺旋叶片22’的末端之间设有封料间距L1。
该预混装置(对混螺旋混料机)在使用时，物料(冷料)从冷料入口11’进料，固体热载体(热料)从热料入口13’进料，在动力装置的驱动下，物料通过挡板17’的过料孔17a向中间的出料段排料，固体热载体直接向中间的出料段排料，物料和固体热载体在出料段相遇混合后由混合料出口出料。利用该预混装置对物料和固体热载体进行初次混合后，再通过与预混装置的出料口连接的下料管将初步混合后的物料与热载体输送到热解反应器中进行再次混合，从而实现热载体与煤等物料的充分混合，提高物料的热解效果。
但是预混装置在用于热解煤炭等物料时，短时间内便会产生大量热解气(内含有气态煤焦油)，其反应曲线如图2所示。这种现象会导致预混装置内的气压很高，因此对设备压力等级和密封性提出了较高的要求。如在上述的预混装置中，为了提高密封效果，在料筒的冷料输送段和热料输送段上端部分别设有氮气入口32’，在料筒的出料段上设有排气口33’，在工作时充氮气保护冷料，可防止密封不严热解气外漏。同时在传动轴21’与料筒10’之间设有二级密封结构以防止漏气。通过上述结构虽然可提高预混装置的密封性，但也致使该预混装置的生产成本较高。
并且由于热解气和气态煤焦油属于易燃易爆的有毒气体，而预混装置内较高的气压导致热解气可能会从其进料口反窜，进而带来很大的安全隐患。因此在上述预混装置中，通过在挡板17’与第一螺旋叶片22’的末端之间设置封料间距L1，在物料输送过程中，封料间距L1内堆积冷料，形成气封，如此可减少窜入冷料入口的气体量，进一步消除安全隐患，但是采用该结构在料筒10’内压力较大时，热解气也可以从堆积的冷料之间的间隙反窜到冷料入口，产生安全隐患。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种热解反应器，通过设置预混装置，能够实现热载体和物料的均匀混合，并且降低了预混装置的气密性等级，解决了热解气反窜的问题。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种热解反应器，包括热解反应器本体和用于将物料和热载体预混并将预混后形成的混合物输送到所述热解反应器本体内的预混装置，所述预混装置内具有供所述物料和热载体预混时产生的气体流动的流动空间，所述流动空间与所述热解反应器本体连通，以将所述预混装置内产生的气体连通至所述热解反应器本体内。
进一步地，所述预混装置或者所述预混装置的内部空间位于所述热解反应器本体的热场内。
优选地，所述预混装置设置在所述热解反应器本体的顶部，所述预混装置的底部设置有与所述流动空间连通的连通口，所述热解反应器本体的顶部开设有上开口，所述上开口与所述连通口连接，以使所述预混装置的内部空间位于所述热解反应器本体的热场内。
优选地，所述预混装置包括壳体、设置在所述壳体上的至少一个进料口和至少一个出料口、以及设置在所述壳体上用于将物料和热载体混合并输送到所述出料口的混料装置，所述壳体上还设置有与所述流动空间连通的连通口，所述连通口与所述热解反应器本体连接，以将所述预混装置内产生的气体连通至所述热解反应器本体内。
优选地，所述进料口包括用于向所述混料装置提供固体热载体的第一进料口、用于向所述混料装置提供物料的第二进料口，所述出料口包括用于将物料与固体热载体的混合物排出的第一出料口，所述第一出料口与所述热解反应器本体连通。
优选地，所述混料装置包括固定在所述壳体内向上敞口的U型槽和设置在所述U型槽内的螺旋送混料装置，所述U型槽的顶部与所述壳体之间具有间距，以使所述混料装置与所述壳体间形成所述流动空间，所述第一进料口和第二进料口位于所述U型槽的正上方，所述第一出料口设置在所述U型槽的底部，所述第一出料口的下端开口位于所述连通口内或者所述连通口向上的延伸空间内。
优选地，所述螺旋送混料装置包括可转动地安装在所述U型槽上的转轴和固定于所述转轴外圆周面的第一螺旋叶片，所述转轴与驱动装置传动连接，以驱动所述转轴旋转。
优选地，所述转轴的外圆周面上还固定有第二螺旋叶片，所述第二螺旋叶片沿所述转轴径向的高度小于所述第一螺旋叶片沿所述转轴径向的高度，且所述第二螺旋叶片对物料的推动方向与所述第一螺旋叶片对物料的推动方向不同。
优选地，所述第二螺旋叶片沿所述转轴径向的高度小于所述第一螺旋叶片沿所述转轴径向的高度的一半。
优选地，所述第二螺旋叶片与所述第一螺旋叶片旋向相反。
优选地，所述螺旋送混料装置的数量为至少两个，至少两个所述螺旋送混料装置的转轴相互平行，且每个所述第一螺旋叶片均包括若干间断设置的叶片单元，相邻的两个所述转轴上的叶片单元沿所述转轴的轴线方向交错布置，且相邻的两个所述转轴上的叶片单元沿所述转轴的径向方向的高度之和大于该两个所述转轴之间的距离。
优选地，所述第一进料口位于所述U型槽的一端，所述第一出料口位于所述U型槽的另一端，所述第二进料口位于所述第一进料口和所述第一出料口之间靠近所述第一进料口的位置。
优选地，所述第一出料口与位于所述热解反应器本体内的第一下料管连接，所述第一下料管的下端出口位于热解器转盘的外道的正上方。
优选地，所述壳体上还设置有第三进料口和第二出料口，所述第三进料口位于所述第一出料口的正上方，所述第二出料口位于所述第二进料口的正下方，且所述第三进料口和第二出料口上均可拆卸地封闭有盖板。
优选地，所述第二出料口能够与位于所述热解反应器本体内的第二下料管连接，所述第二下料管的下端出口位于热解器转盘的外道的正上方。
优选地，所述混料装置为板式输送机，所述板式输送机与所述壳体之间的空间为所述流动空间，所述第一进料口和第二进料口的下端开口位于所述板式输送机的正上方，所述第一出料口设置在所述板式输送机的出料端的下方。
优选地，所述壳体内还安装有挡料横板，所述挡料横板位于所述板式输送机的下方且沿着所述板式输送机的物料输送方向向下倾斜，以将所述板式输送机掉落的所述物料和热载体收集并输送至所述第一出料口，所述第一出料口开设在所述挡料横板上，且所述第一出料口的下端开口位于所述连通口内或者所述连通口向上的延伸空间内。
优选地，所述预混装置包括两端敞口的送混料段、分别可转动地连接在所述送混料段的两个敞口端且封闭所述送混料段的第一固定段和第二固定段、以及用于驱动所述送混料段旋转的驱动组件，所述第一固定段上设有至少一个进料口，所述第二固定段的设有至少一个出料口，所述送混料段沿着从第一固定段到第二固定段的方向向下倾斜设置，以使过滤介质能够从所述加热器的进料口向出料口移动。
优选地，所述送混料段的内壁上设置有多个用于翻动热载体和物料的抄板。
相对于现有技术，本发明所述的热解反应器通过设置预混装置，使物料和固体热载体在预混装置内进行初次混合，然后再将混合后的物料与固体热载体输送到解反应器本体中进行再次混合，从而实现热载体与物料的充分混合，提高了物料的热解效果，并且通过在预混装置内设置供气体(如热解气)流动的流动空间，该流动空间与热解反应器本体(热解反应器本体内为微正压)连通，使预混装置内产生的热解气连通至热解反应器本体的内腔内，从而降低了预混装置内的压力，因此可以降低预混装置的气密性等级，并解决热解气反窜的问题。
本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是现有技术的预混装置的结构示意图；
图2是预混装置中产生热解气的曲线图；
图3为本发明实施方式所述的热解反应器的结构示意图(主视)；
图4为本发明实施方式所述的热解反应器的结构示意图(左视)；
图5为本发明实施方式所述的热解反应器的结构示意图(俯视)；
图6为图3中所示的预混装置的结构示意图；
图7为本发明实施方式中的连通口与上开口的连接结构示意图(俯视)；
图8为本发明实施方式中的连通口与上开口的连接结构示意图(左视)；
图9为本发明一种实施方式中设置有两个螺旋送混料装置的结构示意图(俯视方向，进料口不可见)；
图10为本发明一种实施方式中的转轴上设置有第一螺旋叶片和第二螺旋叶片的结构示意图；
图11为本发明中的预混装置的另一种实施方式的结构示意图；
图12为本发明另一种实施方式所述的热解反应器的结构示意图；
图13为本发明再一种实施方式所述的热解反应器的结构示意图；
附图标记说明：
1-预混装置，11-壳体，12-第一进料口，13-第二进料口，14-第一出料口，15-连通口，16-U型槽，17-转轴，18-第一螺旋叶片，19-第二螺旋叶片，20-第三进料口，21-第二出料口；31-板式输送机；32-挡料横板；33-送混料段；34-第一固定段；35-第二固定段；
4-热解反应器本体，41-上开口，42-第一下料管，43-转盘，44-支架，45-顶部平台，46-转盘电机，47-齿圈，48-出料口，49-热解器水封，50-导料板，51-混料板，52-翻料装置，53-外道，54-内道。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
在本发明中，在未作出相反说明的情况下，使用的方位词“上、下”通常指在本发明提供的热解反应器在正常使用情况下定义的，并且与附图3中所示的方向一致。这些方位词是为了便于理解本发明而采用的，因而不应构成对本发明保护范围的限制。
首先需要说明的是，本发明旨在提供一种热解反应器，通过设置内部具有供气体流动的流动空间的预混装置，并将预混装置内的流动空间与热解反应器本体的内腔连通，以将预混装置内产生的气体(如热解气)连通至热解反应器本体内，从而降低了预混装置内的压力，以降低预混装置的气密性等级，并解决热解气反窜的问题。在此技术构思范围内，本发明提供的热解反应器不局限于图3-图13中所示的特定的具体细节结构，例如，预混装置与热解反应器本体可以通过管路连通，也可以将预混装置直接嵌在热解反应器本体上并直接通过连通口连通。这将在下文的具体实施方式的描述中，附带予以简略说明。
为了实现本发明的上述技术目的，本发明基本实施方式的热解反应器可以包括热解反应器本体4和用于将物料和热载体预混并将预混后形成的混合物输送到所述热解反应器本体4内的预混装置1，所述预混装置1内具有供所述物料和热载体预混时产生的气体流动的流动空间，所述流动空间与所述热解反应器本体4连通，以将所述预混装置1内产生的气体及时(小于10秒)连通至所述热解反应器本体4内。
上述的热解反应器在使用时，预混装置1内混合的物料和热载体产生的气体(如热解气)均能够通过流动空间进入到热解反应器本体4内，从而可以解决预混装置内压力过高而出现的气密性问题和热解气反窜问题。
在本发明中，预混装置1内的流动空间可以通过管路与热解反应器本体4连通，或者通过在预混装置1上设置连通口15，直接通过连通口15与热解反应器本体4连通。因此，预混装置1可以相对于热解反应器本体4独立设置，或者预混装置1可以设置在热解反应器本体4上或热解反应器本体4内。采用这些方式均可以解决由于热解气而导致的压力过高的问题。
当预混装置1中产生的气体中含有气态煤焦油等冷凝点较高的气体时，由于预混装置1的体积较小，其内固体热载体数量较少，其温度场不易建立，并且如果预混装置1的局部区域由于保温不好导致温度下降，会使得这些气体冷凝后与灰尘混合产生粘稠的混合物，而堵塞预混装置1的进料或出料口。例如，当预混装置1在用于热解煤炭等物料时，会产生大量热解气，热解气中含有气态煤焦油和大量煤尘，而煤焦油冷凝点较高，会造成煤焦油与煤灰混合而产生粘稠混合物，从而堵塞预混装置1的进料或出料口。
因此，为了解决热解气中含有气态煤焦油等冷凝点较高的气体而导致的这一问题，本发明的优选实施方式中，所述预混装置1位于所述热解反应器本体4的热场内，即将预混装置1整体安装在热解反应器本体4内。由于热解反应器本体4内存在大量的固体热载体，通过上述设置，可以避免煤焦油等物质冷凝而产生粘稠混合物而导致设备堵塞的问题。
当采用将预混装置1整体安装在热解反应器本体4内的方式，会导致热解反应器本体4整体体积变高变大。在对热解反应器本体4的大小有限制的工况下，同时为了避免煤焦油冷凝而产生粘稠混合物堵塞设备，在本发明的优选实施方式中，所述预混装置1的内部空间位于所述热解反应器本体4的热场内，此时，预混装置1装置可以局部镶嵌在热解反应器本体4上，从而可以控制热解反应器本体4的体积，避免煤焦油冷凝而产生粘稠混合物堵塞设备，并且相对上述将预混装置1整体安装在热解反应器本体4内的方式，热解反应器本体4内温度场的保持需要较小的能耗。
具体而言，所述预混装置1设置在所述热解反应器本体4的顶部，所述预混装置1的底部设置有与所述流动空间连通的连通口15，所述热解反应器本体4的顶部开设有上开口41，所述上开口41与所述连通口15连接，以使所述预混装置1的内部空间位于所述热解反应器本体4的热场内。本领域技术人员应当理解，为了使得所述预混装置1的内部空间位于所述热解反应器本体4的热场内，所述连通口15和上开口41的大小应当足够大。连通口15和上开口41的大小，即预混装置1与热解反应器本体4的对接面积的大小，可以根据辐射传热公式经计算后确定。
辐射传热公式为：
其中：
Q12：任意两灰体表面之间的辐射传热。此次其取值为不小于预混装置外表面散热损失量，因预混装置外表面积和外表面设计温度已确定，故其损失量为常数，即为Q12常数。
C12：灰面1对灰面2的总辐射系数。由于ε，
为常数(见下述)，Cb由选取物质半焦决定，是常数，故为C12常数。
ε1：实际物体辐射能力，ε1＝E/Eb。Eb是常数，E由选取物质半焦决定是常数，故ε1为常数。
A：两灰体接触表面积。此次为所求。
T1：第一物体温度。此由工艺条件确定，是常数。
T2：第二物体温度。此由工艺条件确定，是常数。
综上，只有A是变量，其余为常数，故计算出A的数值变为此次实施例预混装置与热解器接口面积的设计依据。
进一步优选地，如图7、图8所示，所述连通口15和所述上开口41的形状均为矩形，且分别设置有矩形法兰，所述预混装置1通过所述矩形法兰固定在所述热解反应器本体4上。为了保证密封，可以在两个矩形法兰之间设置耐高温密封圈。所述预混装置1与热解反应器本体4之间采用矩形法兰固定连接，可易于预混装置1拆卸，方便设备检修。
在本发明中，所述预混装置1可以采用多种结构，下面将予以具体说明。
适当参见图3-图5，在本发明的一个优选实施方式中，所述预混装置1可以包括壳体11、设置在所述壳体11上的至少一个进料口和至少一个出料口、以及设置在所述壳体11上用于将物料和热载体混合并输送到所述出料口的混料装置，所述壳体11上还设置有与所述流动空间连通的连通口15，所述连通口15与所述热解反应器本体4连接，以将所述预混装置1内产生的热解气连通至所述热解反应器本体4内。
本实施方式中以两个进料口和一个出料口为例，但本发明的保护范围不限于此。
在本实施方式中，所述壳体11上开设有用于向所述混料装置提供固体热载体的第一进料口12、用于向所述混料装置提供物料的第二进料口13和用于将物料与固体热载体的混合物排出的第一出料口14，所述第一出料口14与所述热解反应器本体4连通，以将物料与固体热载体的混合物输送至热解反应器本体4的内腔中，所述壳体11上还设置有连通口15，所述连通口15与所述热解反应器本体4连接，以将所述预混装置1产生的热解气连通至所述热解反应器本体4内。
在上述实施方式中，固体热载体和物料分别通过第一进料口12和第二进料口13送入预混装置，然后通过混料装置使物料和固体热载体进行初次混合，然后再将混合后的物料与固体热载体通过第一出料口14输送到热解反应器本体4中进行再次混合，从而实现物料与固体热载体(如煤炭)的充分混合，提高了物料的热解效果。并且通过在预混装置上设置连通口15与热解反应器本体4连通，从而降低了预混装置内的压力。
本发明所述的混料装置可以采用多种可以实现物料与固体热载体混合的装置，例如可以如图1所示的现有技术中的混料装置。在本发明的一种实施方式中，适当参照图6、图8所示，所述混料装置可以包括固定在所述壳体11内向上敞口的U型槽16和设置在所述U型槽16内的螺旋送混料装置，所述U型槽16的顶部与所述壳体11之间具有间距，以使所述混料装置与所述壳体11之间形成所述流动空间，所述第一进料口12和第二进料口13的下端开口位于所述U型槽16的正上方，所述第一出料口14设置在所述U型槽16的底部。U型槽16可以根据物料重量采取U型槽16的两端与壳体11内壁焊接固定方式或U型槽16的侧壁与外壳体11内壁焊接固定。由于预混装置1内空间与热解反应器本体4的内腔相通，在本实施方式中，预混装置1内的物料与固体热载体接触后发生热解反应生成的热解气通过U型槽16上方敞口和所述流动空间，可以更加顺畅的进入热解反应器本体4内，最后由热解反应器本体4的排气管排出，因此，通过上端敞口的U型槽16结构与连通口15结构相互结合，可更加有效地避免原来存在的预混装置超压导致热解气反窜至前一设备的问题。
与图1所示的现有技术的螺旋送混料装置相类似，本发明的一种实施方式中，所述螺旋送混料装置可包括通过轴承可转动地安装在所述U型槽上的转轴和固定于所述转轴外圆周面的第一螺旋叶片和第二螺旋叶片，第一螺旋叶片和第二螺旋叶片的顶部略低于U型槽的上端，以避免物料在输送过程中从U型槽上端开口中掉出。所述转轴与驱动装置传动连接，以驱动所述转轴旋转。驱动装置可以采用电动机或者液压马达等装置。其中第一进料口位于所述U型槽的横向的一端，所述第一出料口位于所述U型槽的横向的另一端，所述第二进料口位于所述第一进料口和所述第一出料口之间，第一螺旋叶片和第二螺旋叶片的旋向相反，第一螺旋叶片位于第一进料口与第一出料口之间，第二螺旋叶片位于第二进料口与第一出料口之间。通过电动机带动转轴旋转，通过第一进料口和第二进料口输送的物料和固体热载体就可以通过第一螺旋叶片和第二螺旋叶片输送至第一出料口处混合后通过第一出料口排出。
为了使物料与固体热载体在预混装置中更加充分的混合，本发明的另一种实施方式中，适当参见图6所示，所述螺旋送混料装置可包括通过轴承可转动地安装在所述U型槽16上的转轴17和固定于所述转轴17外圆周面的第一螺旋叶片18，第一螺旋叶片18的顶部略低于U型槽16的上端，以避免物料在输送过程中从U型槽16上端开口中掉出。所述转轴17与驱动装置通过联轴器传动连接，以驱动所述转轴17旋转，驱动装置可以为电动机或者液压马达等设备。所述第一进料口12位于所述U型槽16的一端，所述第一出料口14位于所述U型槽16的另一端，所述第二进料口13位于所述第一进料口12和所述第一出料口14之间靠近所述第一进料口12的位置。在本实施方式中，通过将第二进料口13设置在第一进料口12和第一出料口14之间靠近第一进料口12的位置，物料和固体热载体可以在通过第一螺旋叶片18输送的初期就相互混合，因此可以混合的更加充分。
进一步优选地，所述转轴17的外圆周面上还固定有第二螺旋叶片19，所述第二螺旋叶片19沿所述转轴17径向的高度小于所述第一螺旋叶片18沿所述转轴17径向的高度，且所述第二螺旋叶片19对物料和固体热载体的推动方向与所述第一螺旋叶片18对物料和固体热载体的推动方向不同。通过在转轴17上设置第二螺旋叶片19，能够在第一螺旋叶片18输送物料和固体热载体的同时，搅动物料与固体热载体，进一步使二者混合更加充分。在本实施方式中，所述第二螺旋叶片19沿所述转轴17径向的高度优选小于所述第一螺旋叶片18沿所述转轴17径向的高度的一半，以使物料与固体热载体充分混合的同时，保证物料与固体热载体的输送效率。
在本实施方式中，所述第二螺旋叶片19对物料的推动方向与所述第一螺旋叶片18对物料的推动方向不同可以理解为第二螺旋叶片19对物料的推动方向与所述第一螺旋叶片18对物料的推动方向具有一定的夹角，如15度夹角，为了达到物料与固体热载体之间的最好的混合效果，如图10所示，所述第二螺旋叶片19与所述第一螺旋叶片18旋向优选为相反。
在本发明的另一个实施方式中，适当参见图8、图9所示，所述螺旋送混料装置的数量为至少两个，至少两个所述螺旋送混料装置的转轴17相互平行，且每个所述第一螺旋叶片18均包括若干间断设置的叶片单元，相邻的两个所述转轴17上的叶片单元沿所述转轴17的轴线方向交错布置，且相邻的两个所述转轴17上的叶片单元沿所述转轴17的径向方向的高度之和大于该两个所述转轴17之间的距离。通过使至少两个第一螺旋叶片18的叶片单元交错布置，可以在输送物料和固体热载体的同时，搅动物料和固体热载体，从而使物料与固体热载体混合更加充分。进一步优选地，也可以在本实施方式中的每个所述转轴17的外圆周面上均固定第二螺旋叶片19，以进一步使物料与固体热载体混合更加充分。所述第二螺旋叶片19沿所述转轴17径向的高度小于所述第一螺旋叶片18沿所述转轴17径向的高度，且所述第二螺旋叶片19对物料的推动方向与所述第一螺旋叶片18对物料的推动方向不同。第二螺旋叶片19也可以包括若干间断设置的叶片单元，第二螺旋叶片19形成的叶片单元与相邻的第一螺旋叶片18的叶片单元对齐设置，且二者之间存在间距，以免发生干涉。
在本发明的另一种实施方式中，参考图12所示，所述混料装置可以为板式输送机31。所述板式输送机31与所述壳体11之间的空间为所述流动空间，所述第一进料口12和第二进料口13的下端开口位于所述板式输送机31的正上方，所述第一出料口14设置在所述板式输送机31的出料端的下方。
板式输送机31是利用固接在牵引链上的一系列板条在水平或倾斜方向输送物料的输送机，以单片钢板铰接成环带作为运输机的牵引和承载构件。本发明通过将混料装置设置为板式输送机31，可以实现物料和热载体在预混装置1内初步混合与输送的作用。
当板式输送机31输送物料和热载体时，有些物料和热载体可能会从板式输送机31上掉落，为了将这些可能掉落的物料和热载体输送至热解反应器本体4内，优选地，在所述壳体11内还安装有挡料横板32，所述挡料横板32位于所述板式输送机31的下方且沿着所述板式输送机31的物料输送方向向下倾斜(图12中示意性的示出挡料横板的倾斜角度)，以将所述板式输送机31掉落的所述物料和热载体收集并输送至所述第一出料口14，所述第一出料口14开设在所述挡料横板32上，且所述第一出料口14的下端开口位于所述连通口15内或者所述连通口15向上的延伸空间内。
其中挡料横板32的横截面(即垂直于板式输送机物料输送方向的截面)形状可以为向上开口的V字形，以便于收集可能掉落的物料和热载体，挡料横板32的沿长度方向(即板式输送机物料输送方向)的两端通过螺栓或者焊接等方式固定在壳体11上，挡料横板32另外的两个侧边与壳体11之间具有间距，以便于形成所述流动空间，从而可以将物料和热载体混合时产生的热解气输送至热解反应器本体4内。本领域技术人员应当知晓，所述挡料横板32的倾斜角度(即挡料横板与水平面的夹角)应当大于物料和热载体的静态休止角，以使物料和热载体能够在挡料横板32上沿着其倾斜方向向下滑动。
在本发明中，所述热解反应器本体4可以为现有的热解反应器，在本实施方式中，优选为盘式热解反应器，参考图3-5所示，热解反应器本体4包括支架44、转动地支撑在支架44上的转盘43和固定在支架44上方的顶部平台45。在支架44上固定安装有驱动装置，例如转盘电机46，转盘电机46的输出轴上安装有齿轮，在转盘43的外圆周面上固定有齿圈47，所述齿轮与齿圈47啮合，从而能够通过转盘电机46推动转盘43旋转。在转盘43的中间位置设置有用于输出热解后物料的出料口48。在转盘43的内表面上安装有耐火材料，如耐火砖，以保证转盘43在高温环境下能够正常工作。所述顶部平台45盖在所述转盘43的上端开口上，在顶部平台45和转盘43之间设置有环形的热解器水封49，以在顶部平台45和转盘43之间形成密封的空间。所述顶部平台45上设置有与预混装置1的连通口15连接的上开口41，并且在顶部平台45上安装有导料板50、混料板51和翻料装置52。导料板50相对于转盘43的径向倾斜设置，当转盘43转动时，导料板50对物料和固体热载体形成径向向内的推力，以能够把物料和固体热载体从环形的外道53引导至与外道53相邻的内道54中，最终将物料和固体热载体引导至出料口48内。混料板51为钉耙结构，起到混料作用。翻料装置52能够将同一个环形轨道内(如内道或者外道内)的物料和固体热载体进行翻动，以进一步使物料和固体热载体混合均匀，翻料装置52可以采用如图5所示的犁形结构，以提高翻料效果。
参考图6所示，作为一种优选的结构形式，所述第一出料口14的下端开口位于所述连通口15内或者所述连通口15向上的延伸空间内。采用上述预混装置1和热解反应器本体4的连接方式，形成了上述的局部异形内嵌式结构，将预混装置1与热解反应器本体4连接使其整合为一体，节省了连接预混装置1与热解反应器本体4的下料管(用于输送物料和固体热载体)的高度，从而能进一步降低装置框架高度，节省投资。
在本实施方式中，为了保证物料和固体热载体能够在热解反应器本体4内充分混合，所述第一出料口14与位于所述热解反应器本体4内的第一下料管42连接，所述第一下料管42的下端出口位于热解器转盘43的外道53的正上方。
以上对具有两种不同的所述混料装置的预混装置1分别通过一些实施方式进行了说明，在上述的实施方式中，通过混料装置，可以实现物料和热载体的预混和输送。
与上述设置单独混料装置的结构不同，在本发明的一个实施方式中，参考图13所示，所述预混装置1可以包括两端敞口的送混料段33、分别可转动地连接在所述送混料段33的两个敞口端且封闭所述送混料段33的第一固定段34和第二固定段35、以及用于驱动所述送混料段33旋转的驱动组件，所述第一固定段34上设有至少一个进料口，所述第二固定段35设有至少一个出料口，所述送混料段33沿着从第一固定段34到第二固定段35的方向向下倾斜设置，以使过滤介质能够从所述加热器的进料口向出料口移动。
其中第一固定段34和第二固定段35均通过支架固定在地基上，第一固定段34在第二固定段35的上方，以与倾斜设置的送混料段33相适应。所述送混料段33也通过设置有滑动轴承的轴承座支撑在地基上，所述第一固定段34和第二固定段35与送混料段33之间可以通过耐高温的动密封结构密封连接，如使用碳纤维填充PTFE构成的耐高温密封圈。所述驱动组件可以包括固定套装在所述送混料段33上的齿圈、与所述齿圈啮合的齿轮和驱动所述齿轮旋转的减速电机。通过减速电机驱动齿轮旋转，驱动所述齿圈转动，从而带动所述送混料段33转动，以使物料和热载体在送混料段33内混合和向下移动。
本实施方式中以在第一固定段34上设置有两个进料口、在第二固定段35上设置一个第一出料口为例进行说明，但本发明的保护范围不限于此。在本实施方式中，通过设置在第一固定段34上的第一进料口输送物料，第二进料口输送固体热载体，通过设置在第二固定段35上的第一出料口与热解反应器本体4连通，所述第一出料口与热解反应器本体4上的上开口的大小应当足够大(图13中仅示意性的示出了第一出料口的大小，本实施方式中的第一出料的大小应当满足热解气的流通需求)，以使预混装置1的内部空间位于所述热解反应器本体4的热场内。同样地，本实施方式中，第一出料口和上开口的大小可以根据辐射传热公式经计算后得到。
在本实施方式中，优选地，所述第一进料口和第二进料口的底部均可以连接落料管以将物料和固体热载体直接输送至送混料段33内。
进一步地，所述送混料段33的内壁上设置有多个用于翻动热载体和物料的抄板，从而使得物料和热载体能够充分混合。并且所述抄板可以设置为螺旋状分布，以进一步提供物料和热载体朝着第一出料口移动的动力。
下面对本发明的一个优选的实施方式进行具体说明：
如图3-5所示，包括热解反应器本体4和预混装置1，所述预混装置1包括壳体11、以及设置在壳体11内用于将物料和热载体进行混合的混料装置。
如图7、图8所示，所述预混装置1设置在所述热解反应器本体4的顶部，在所述壳体11的底部开设有连通口15，所述热解反应器本体4的顶部开设有与所述连通口15连接的上开口41，所述连通口15和所述上开口41的形状均为矩形，且分别设置有矩形法兰，所述预混装置1通过所述矩形法兰固定在所述热解反应器本体4上，在两个矩形法兰之间安装有耐高温密封圈。
如图6所示，所述壳体11上开设有用于向所述混料装置提供固体热载体的第一进料口12、用于向所述混料装置提供物料的第二进料口13和用于将物料与固体热载体的混合物排出的第一出料口14。所述第一出料口14与位于所述热解反应器本体4内的第一下料管42连接，所述第一下料管42的下端出口位于热解器转盘43的外道的正上方。
所述混料装置包括固定在所述壳体11内向上敞口的U型槽16和设置在所述U型槽16内的螺旋送混料装置，所述第一进料口12和第二进料口13的下端开口位于所述U型槽16的正上方，所述第一出料口14设置在所述U型槽16的底部。所述第一进料口12位于所述U型槽16的一端，所述第一出料口14位于所述U型槽16的另一端，所述第二进料口13位于所述第一进料口12和所述第一出料口14之间靠近所述第一进料口12的位置。所述螺旋送混料装置包括通过轴承转动地安装在所述U型槽16上的转轴17和固定于所述转轴17外圆周面的第一螺旋叶片18，所述转轴17与电动机传动连接，以驱动所述转轴17旋转。所述U型槽16的顶部略高于第一螺旋叶片18的上端，以保证螺旋间的物流不溢出。所述螺旋送混料装置的数量为两个，两个所述螺旋送混料装置的转轴17相互平行，且每个所述第一螺旋叶片18均包括若干间断设置的叶片单元，相邻的两个所述转轴17上的叶片单元沿所述转轴17的轴线方向交错布置，且相邻的两个所述转轴17上的叶片单元沿所述转轴17的径向方向的高度之和大于该两个所述转轴17之间的距离。所述转轴17的外圆周面上还固定有第二螺旋叶片19，所述第二螺旋叶片19沿所述转轴17径向的高度小于所述第一螺旋叶片18沿所述转轴17径向的高度，所述第二螺旋叶片19与所述第一螺旋叶片18旋向相反。
在本实施方案中，由于热解反应器本体4上的上开口41使U型槽16的第一螺旋叶片18之间物料与热解反应器本体4内的物料连通，预混装置1内的物料和固体热载体接触后产生的热解气从U型槽16的上方进入热解反应器本体4的空腔内，然后由热解反应器本体4上设置的排气口进入下一个单元。预混装置1内的物料和固体热载体则由第一螺旋叶片18和第二螺旋叶片19旋转初步混合后，推送至U型槽16上设置的第一出料口14落入热解反应器本体4内进行进一步混合热解，以提高热解效率。
在本发明中，在预混装置的螺旋送混料装置出现问题而不能使用时，为了使固体热载体反应器仍然能够使用，在所述壳体11上还设置有第三进料口20和第二出料口21，所述第三进料口20位于所述第一出料口14的正上方，所述第二出料口21位于所述第二进料口13的正下方，且所述第三进料口20和第二出料口21上均可拆卸地封闭有盖板。所述第一出料口14和第二出料口21的下端开口均位于所述连通口15内或者所述连通口15向上的延伸空间内。进一步的，为了保证物料和固体热载体能够在热解反应器本体4内充分热解，所述第一出料口14与位于所述热解反应器本体4内的第一下料管42连接，所述第一下料管42的下端出口位于热解器转盘43的外道的正上方，所述第二出料口21能够与位于所述热解反应器本体4内的第二下料管连接，所述第二下料管的下端出口也位于热解器转盘43的外道53的正上方。
在这种情况下，将预混装置1的第一进料口12用盲板封堵，第三进料口20和第二出料口21上的盖板拆除，将螺旋送混料装置移除，并将壳体11上穿过转轴17处的开口处进行密封封堵。此时，高温热载体物料可以从预混装置1的第三进料口20进入，并直接从预混装置1的第一出料口14下落，物料(如煤炭)仍然从预混装置1的第二进料口13进入，并直接从预混装置1的第二出料口21处下落。从而避免预混装置出现故障时固体热载体反应器无法运转的状况。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (16)
1.一种热解反应器，包括热解反应器本体(4)和用于将物料和热载体预混并将预混后形成的混合物输送到所述热解反应器本体(4)内的预混装置(1)，其特征在于，所述预混装置(1)内具有供所述物料和热载体预混时产生的气体流动的流动空间，所述流动空间与所述热解反应器本体(4)连通，以将所述预混装置(1)内产生的气体连通至所述热解反应器本体(4)内；
所述预混装置(1)或者所述预混装置(1)的内部空间位于所述热解反应器本体(4)的热场内；
所述预混装置(1)设置在所述热解反应器本体(4)的顶部，所述预混装置(1)的底部设置有与所述流动空间连通的连通口(15)，所述热解反应器本体(4)的顶部开设有上开口(41)，所述上开口(41)与所述连通口(15)连接，以使所述预混装置(1)的内部空间位于所述热解反应器本体(4)的热场内；
所述预混装置(1)包括壳体(11)、设置在所述壳体(11)上的至少一个进料口和至少一个出料口、以及设置在所述壳体(11)上用于将物料和热载体混合并输送到所述出料口的混料装置，所述壳体(11)上还设置有与所述流动空间连通的连通口(15)，所述连通口(15)与所述热解反应器本体(4)连接，以将所述预混装置(1)内产生的气体连通至所述热解反应器本体(4)内。
2.根据权利要求1所述的热解反应器，其特征在于，所述进料口包括用于向所述混料装置提供固体热载体的第一进料口(12)、用于向所述混料装置提供物料的第二进料口(13)，所述出料口包括用于将物料与固体热载体的混合物排出的第一出料口(14)，所述第一出料口(14)与所述热解反应器本体(4)连通。
3.根据权利要求2所述的热解反应器，其特征在于，所述混料装置包括固定在所述壳体(11)内向上敞口的U型槽(16)和设置在所述U型槽(16)内的螺旋送混料装置，所述U型槽(16)的顶部与所述壳体(11)之间具有间距，以使所述混料装置与所述壳体(11)之间形成所述流动空间，所述第一进料口(12)和第二进料口(13)位于所述U型槽(16)的正上方，所述第一出料口(14)设置在所述U型槽(16)的底部，所述第一出料口(14)的下端开口位于所述连通口(15)内或者所述连通口(15)向上的延伸空间内。
4.根据权利要求3所述的热解反应器，其特征在于，所述螺旋送混料装置包括可转动地安装在所述U型槽(16)上的转轴(17)和固定于所述转轴(17)外圆周面的第一螺旋叶片(18)，所述转轴(17)与驱动装置传动连接，以驱动所述转轴(17)旋转。
5.根据权利要求4所述的热解反应器，其特征在于，所述转轴(17)的外圆周面上还固定有第二螺旋叶片(19)，所述第二螺旋叶片(19)沿所述转轴(17)径向的高度小于所述第一螺旋叶片(18)沿所述转轴(17)径向的高度，且所述第二螺旋叶片(19)对物料的推动方向与所述第一螺旋叶片(18)对物料的推动方向不同。
6.根据权利要求5所述的热解反应器，其特征在于，所述第二螺旋叶片(19)沿所述转轴(17)径向的高度小于所述第一螺旋叶片(18)沿所述转轴(17)径向的高度的一半。
7.根据权利要求5所述的热解反应器，其特征在于，所述第二螺旋叶片(19)与所述第一螺旋叶片(18)旋向相反。
8.根据权利要求4所述的热解反应器，其特征在于，所述螺旋送混料装置的数量为至少两个，至少两个所述螺旋送混料装置的转轴(17)相互平行，且每个所述第一螺旋叶片(18)均包括若干间断设置的叶片单元，相邻的两个所述转轴(17)上的叶片单元沿所述转轴(17)的轴线方向交错布置，且相邻的两个所述转轴(17)上的叶片单元沿所述转轴(17)的径向方向的高度之和大于该两个所述转轴(17)之间的距离。
9.根据权利要求3所述的热解反应器，其特征在于，所述第一进料口(12)位于所述U型槽(16)的一端，所述第一出料口(14)位于所述U型槽(16)的另一端，所述第二进料口(13)位于所述第一进料口(12)和所述第一出料口(14)之间靠近所述第一进料口(12)的位置。
10.根据权利要求9所述的热解反应器，其特征在于，所述第一出料口(14)与位于所述热解反应器本体(4)内的第一下料管(42)连接，所述第一下料管(42)的下端出口位于热解器转盘(43)的外道(53)的正上方。
11.根据权利要求9所述的热解反应器，其特征在于，所述壳体(11)上还设置有第三进料口(20)和第二出料口(21)，所述第三进料口(20)位于所述第一出料口(14)的正上方，所述第二出料口(21)位于所述第二进料口(13)的正下方，且所述第三进料口(20)和第二出料口(21)上均可拆卸地封闭有盖板。
12.根据权利要求11所述的热解反应器，其特征在于，所述第二出料口(21)能够与位于所述热解反应器本体(4)内的第二下料管连接，所述第二下料管的下端出口位于热解器转盘(43)的外道(53)的正上方。
13.根据权利要求2所述的热解反应器，其特征在于，所述混料装置为板式输送机(31)，所述板式输送机(31)与所述壳体(11)之间的空间为所述流动空间，所述第一进料口(12)和第二进料口(13)的下端开口位于所述板式输送机(31)的正上方，所述第一出料口(14)设置在所述板式输送机(31)的出料端的下方。
14.根据权利要求13所述的热解反应器，其特征在于，所述壳体(11)内还安装有挡料横板(32)，所述挡料横板(32)位于所述板式输送机(31)的下方且沿着所述板式输送机(31)的物料输送方向向下倾斜，以将所述板式输送机(31)掉落的所述物料和热载体收集并输送至所述第一出料口(14)，所述第一出料口(14)开设在所述挡料横板(32)上，且所述第一出料口(14)的下端开口位于所述连通口(15)内或者所述连通口(15)向上的延伸空间内。
15.根据权利要求1所述的热解反应器，其特征在于，所述预混装置(1)包括两端敞口的送混料段(33)、分别可转动地连接在所述送混料段(33)的两个敞口端且封闭所述送混料段(33)的第一固定段(34)和第二固定段(35)、以及用于驱动所述送混料段(33)旋转的驱动组件，所述第一固定段(34)上设有至少一个进料口，所述第二固定段(35)设有至少一个出料口，所述送混料段(33)沿着从第一固定段(34)到第二固定段(35)的方向向下倾斜设置，以使含有热载体和物料的混料能够从所述进料口向出料口移动。
16.根据权利要求15所述的热解反应器，其特征在于，所述送混料段(33)的内壁上设置有多个用于翻动热载体和物料的抄板。
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