CN107118788A - 一种粉末状物料热解炉 - Google Patents
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Abstract
一种粉末状物料热解炉，包括炉体，炉体内并排设置加热室和干馏室，加热室和干馏室互不相通，干馏室的上端连通炉体的进料口，干馏室的下端设有排渣口；加热室由下而上分别设置进风口和煤气集气室，进风口通过风道与燃烧器连接，煤气集气室设有抽气管道，加热室设有废气排空管，煤气集气室侧壁上开设与干馏室相通的干馏煤气收集口，炉体上部设置蒸汽出口，蒸汽出口连通炉体外部与干馏室。本发明能够使有机物产生热裂解，形成利用价值较高的气相和固相。本发明能够用于烟煤、褐煤、油页岩等各种低阶煤，能实现低阶煤的清洁高效梯级利用，实现煤炭资源价值利用最大化，对于我国当前大力推广的散煤治理、治污减霾起到很重要的作用。
Description
技术领域
本发明涉及热解炉，具体地说是一种粉末状物料热解炉。
背景技术
现有烟煤沫、褐煤、油页岩沫、化工厂和城市污水厂污泥、被重金属污染的土壤等粉末状物料均通过掩埋处理，但由于物料中重金属元素含量较高，掩埋在土壤中后，重金属元素容易析出，导致对附近土壤的污染。
发明内容
为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种粉末状物料热解炉，使它能够利用加热室对炉体内的物料在无氧条件下加热，使粉末状物料通过热解的方式将重金属固化在残渣中，残渣掩埋在土壤中后，重金属元素不易析出，避免对附近土壤造成污染。
本发明为实现上述目的，通过以下技术方案实现：一种粉末状物料热解炉，包括炉体，炉体内并排设置加热室和干馏室，加热室和干馏室互不相通，干馏室的上端连通炉体的进料口，干馏室的下端设有排渣口；加热室由下而上分别设置进风口和煤气集气室，进风口通过风道与燃烧器连接，煤气集气室设有抽气管道，加热室设有废气排空管，煤气集气室侧壁上开设与干馏室相通的干馏煤气收集口，炉体上部设置蒸汽出口，蒸汽出口连通炉体外部与干馏室，干馏室内设置竖向的翻料装置，翻料装置包括沿竖向排列的数根横向安装的搅拌轴，每根搅拌轴上设置数个搅拌叶片，搅拌轴由电机驱动。
为进一步实现本发明的目的，还可以采用以下技术方案：所述加热室上部设有废气集气室，废气集气室位于煤气集气室上方，废气集气室分别与加热室和废气排空管相通,废气集气室上均匀开设数个进气口。所述煤气集气室的抽气管道上安装引风机。所述的加热室为两个，干馏室位于两个加热室之间。所述的加热室和干馏室均为数个，干馏室位于相邻的加热室之间。所述风道是均风管，均风管的端部位于进风口内。所述的翻料装置下方设置冷却筒，冷却筒内设置绞龙，干馏室的排渣口联通冷却筒的进料口，绞龙两端分别设置冷却风进口和冷却风出口。所述的搅拌轴端部安装链轮，链轮位于炉体外部，数个链轮上配合安装链条，链条与电机连接。所述的搅拌叶片与搅拌轴垂直安装，搅拌叶片与搅拌轴的垂直线夹角α=30°。所述炉体的进料口处安装下料阀，下料阀上安装缓冲筒，缓冲筒上安装上料阀，上料阀上安装料斗。
本发明的优点在于：本发明能够利用加热室对炉体内的物料在无氧条件下加热，使粉末状物料通过热解的方式将重金属固化在残渣中，残渣掩埋在土壤中后，重金属元素不易析出，避免对附近土壤造成污染。翻料装置能够对物料进行快速的搅动，不断的将靠近炉壁的料与中心的料里外置换，使内部和外周的物料不断交换位置，以便于使所有物料均匀与炉壁接触，实现受热均匀以提高换热效率，同时也可以防止物料在下落的过程中发生堵塞现象。本发明能够使有机物产生热裂解，形成利用价值较高的气相和固相。本发明能够用于烟煤、褐煤、油页岩等各种低阶煤，能实现低阶煤的清洁高效梯级利用，实现煤炭资源价值利用最大化，对于我国当前大力推广的散煤治理、治污减霾起到很重要的作用。本发明能够用于城市污水厂污泥的热解，在热解的过程中，无二恶英产生，能把重金属固化在残渣中，真正做到污泥的减量化、稳定化、无害化、资源化处理。本发明还具有结构简单，操作方便等优点。
附图说明
图1是本发明所述粉末状物料热解炉的结构示意图；图2是沿图1的A-A线剖视图；图3是图1的B向结构示意图；图4是搅拌叶片在搅拌轴上的安装位置结构示意图；图5是图1的C向放大结构示意图；图6是本发明另一种结构示意图，图中有多个加热室和干馏室。
附图标记：1炉体 2加热室 3均风管 4燃烧器 5煤气集气室 6引风机 7废气集气室 8废气排空管 9蒸汽腔 10蒸汽出口 11冷却筒 12绞龙 13冷却风进口 14冷却风出口15插板阀 16皮带机 18干馏煤气收集口 19干燥段 20干馏段 21冷却段 22翻料装置 23搅拌轴 24搅拌叶片 25链轮 26链条 27电机 28料斗 29缓冲筒 30上料阀 31下料阀 32干馏室。
具体实施方式
一种粉末状物料热解炉，如图1所示，包括炉体1，炉体1内并排设置加热室2和干馏室32，加热室2和干馏室32互不相通，干馏室32的上端连通炉体1的进料口，干馏室32的下端设有排渣口；加热室2由下而上分别设置进风口和煤气集气室5，进风口通过风道与燃烧器4连接，煤气集气室5设有抽气管道，加热室2设有废气排空管8。煤气集气室5侧壁上开设与干馏室32相通的干馏煤气收集口18，即煤气集气室5仅通过干馏煤气收集口18与干馏室32相通，而与煤气集气室5不通。炉体1上部设置蒸汽出口10，蒸汽出口10联通炉体1外部与干馏室32，以便干馏室32内产生的蒸汽顺利由蒸汽出口10排出。干馏室32内设置竖向的翻料装置22，翻料装置22包括沿竖向排列的数根横向安装的搅拌轴23，每根搅拌轴23上设置数个搅拌叶片24，搅拌轴23由电机27驱动。这种结构能够利用加热室2对炉体1内的物料在无氧条件下加热，使粉末状物料通过热解的方式将重金属固化在残渣中，残渣掩埋在土壤中后，重金属元素不易析出，避免对附近土壤造成污染。翻料装置22能够对物料进行快速的搅动，不断的将靠近炉壁的料与中心的料里外置换，使内部和外周的物料不断交换位置，以便于使所有物料均匀与炉壁接触，受热均匀，提高换热效率，同时也可以防止物料在下落的过程中发生堵塞现象。炉体1内部空间分为干馏段20和干燥段19，物料进入炉体1后，进入干燥段19干燥，水蒸气与物料分离并通过蒸汽出口10离开炉体1，经过降温除尘后直接排空，物料在干燥段19干燥后进入干馏段20进行干馏，产生的热解气进入热解气净化系统净化后可进行发电或作他用。热解炉的热源由设于炉体的燃烧器4提供，燃料为煤气。燃烧室产生的高温气体经调温室调温制成合适温度的高温气体，然后进入加热室2，高温气体进入加热室后在上升的过程对炉壁加温，以提供干燥干馏所需热量。高温气体在上升过程中逐步降温，到达加热室顶部通过废气集气室7进入废气排空管8，进入后处理工序。这种结构能够使有机物产生热裂解，有机物根据其碳氢比例被裂解，形成利用价值较高的气相（热解气）和固相（固体残渣）。热解的过程根据需要可分为低温500℃以内、中温500-800℃、高温800℃以上。热解还可以将物料中的金属元素通过热解处理后大部分浓缩固定于残渣中。且重金属形态发生了显著的改变。可交换态含量降低，残渣态含量升高，浸出浓度都低于监测标准。如果热解技术用于烟煤、褐煤、油页岩等各种低阶煤，能实现低阶煤的清洁高效梯级利用，实现煤炭资源价值利用最大化。能对于我国当前大力推广的散煤治理、治污减霾起到很重要的作用。如果热解技术用于城市污水厂污泥的热解，在热解的过程中，无二恶英产生，能把重金属固化在残渣中，真正做到污泥的减量化、稳定化、无害化、资源化处理，是真正的节能环保技术，污泥的热解技术做为焚烧的替代技术，是一种很有前途的固废处理方法。干馏室32也可称作热解室。
所述加热室2内的上部设有废气集气室7，废气集气室7位于煤气集气室5上方，废气集气室7分别与加热室2和废气排空管8相通,废气集气室7上均匀开设数个进气口。这种结构能够方便通过废气集气室7上的进气口均匀收集加热室2内的废气并通过废气排空管8排出，防止废气直接由废气排空管8排出导致加热室2热量不均匀，对物料热解产生影响。
所述煤气集气室5的抽气管道上安装引风机6。这种结构能够方便抽取干馏室32内产生的煤气。
所述的加热室2为两个，干馏室32位于两个加热室2之间。这种结构能够扩大产能，一次性处理大量物料。
如图6所示，所述的加热室2和干馏室32均为数个，干馏室32位于相邻的加热室2之间。这种结构能够扩大产能，节省成本，方便高效处理大量物料。优选的任一干馏室32位于相邻的加热室2之间。由于空间或尺寸限制，干馏室32也可位于加热室2和炉壁之间。
所述风道是均风管3，均风管3的端部位于进风口内。均风管3为上部均匀开设通孔的、一端闭合的管道，管道另一端与燃烧器4连接。
所述的翻料装置22下方设置冷却筒11，冷却筒11内设置绞龙12，干馏室32的排渣口联通冷却筒11的进料口，冷却筒（11）两端分别设置冷却风进口13和冷却风出口14。冷却筒11的内部空间为冷却段21，干馏完毕的物料进入冷却段，向外输送的过程中进行冷却，以便于收集和运输残渣。标号16是皮带机，皮带机16位于绞龙12的出料口下方，便于输送绞龙12输出的残渣。
所述的搅拌轴23端部安装链轮25，链轮25位于炉体1外部，数个链轮25上配合安装链条26，链条26与电机27连接。这种结构能够使搅拌轴23有链条26带动同步转动，方便物料均匀翻转和向下输送。
所述的搅拌叶片24与搅拌轴23垂直安装，搅拌叶片24与搅拌轴23的垂直线夹角α=30°。这种结构能够在减少物料阻力的同时，实现高效搅拌，以使物料与加热室2和炉体1内壁均匀接触。
所述炉体1的进料口处安装下料阀31，下料阀31上安装缓冲筒29，缓冲筒29上安装上料阀30，上料阀30上安装料斗28。绞龙12的出料口设置插板阀15。上料阀30和下料阀31交替打开，以保证下料过程中实现封闭式运行，避免未经处理的煤气及蒸汽逸散至外界造成污染，还能够对炉内实现微正压或微负压运行，方便根据不同物料进行调整。
所述的炉体1与加热室2内壁上均设置保温层。这种结构能够隔离热量，使热量停留在炉体1内，防止热量散发，并避免对炉体1周围造成影响。所述引风机6通过输气管与燃烧器4的进燃气口联通。这种结构能够将干馏得到的煤气循环利用，以节省资源和成本。所述的炉体1内壁上沿竖向设置数个温度计，温度计能够方便人们精准控制炉内各个区域的温度。炉体1顶部设置料位计，料位计能在炉体1封闭的情况下，将炉体1内部料位传输给外界，方便控制料位。温度计和料位计均未在图内示出。
图中标号9是蒸汽腔，蒸汽腔9是下落堆积的锥形物料与炉体1围成的空腔，蒸汽腔9与蒸汽出口10相通，方便蒸汽流出炉体1。图2中炉体1上部虚线表示堆积成锥形的物料。
本发明技术采用对热解粉料间接加热的方式，利用3个箱体组合，两边箱体为加热室、中间为物料热解室，自上而下分为干燥段、干馏段、底部为一横向冷却管，所用钢材为耐热钢。由备料工段运来的粉料经提升机提升至热解炉的顶部料仓，被热解的物料自顶部靠自身重力缓慢下落，由设在冷却段的绞龙的转速控制出料口的产量，从而控制被热解的粉料在热解室的下料速度。
被热解的粉料自料仓下落首先进入干燥段，热量由加热室通过炉壁传导至粉料，在干燥段的上部侧面有一个蒸汽收集室，物料受热蒸发的水蒸汽上升进入蒸汽收集室，通过和外部联接的管道，进入其它后处理设备。干燥段上部的料仓还起到料封的作用，保证蒸汽不会通过料仓排到空气中，从而实现敞口进料。被热解的粉料经干燥段脱去一定的水分后进入干馏段热解。热量仍由加热室通过炉壁传导到物料中。被热解的物料在干馏段分离出挥发份、焦油。含碳氧氮化合物分解，沥青类物质裂解成耐热物质，烯烃芳香族形成。热解气由位于干馏段上部一侧的热解气收集室收集，通过和外部联接的管道排入后处理工序。在干馏形成的固态产物如半焦粉、污泥残渣等继续下落进入横向冷却管冷却，将高温物料冷却至常温后由出料口排出落入出料皮带运至货场。
热解炉的热源由设于炉体的燃烧室提供，燃料为煤气。燃烧室产生的高温气体经调温室调温制成合适温度的高温气体，分成2个管道从干馏段中下部进入热解室两侧的加热室，高温气体进入加热室后在上升的过程对炉壁加温，以提供干燥干馏所需热量。高温气体在上升过程中逐步降温，到达加热室顶部进入废气排空管，进入后处理工序。在热解室由上而下有规律的设置了若干搅拌器，由一根链条带动作同步旋转，对物料进行快速的搅动，靠近炉壁的料与中心的料里外置换，提高换热效率，同时也可以防止物料在下落的过程中发生堵塞现象。
在干燥段产生的水蒸汽经过降温除尘后直接排空，在干馏段产生的热解气进入热解气净化系统，分离出焦油，煤气出风机鼓入燃烧室燃烧，以提供干馏需热量，剩余气体可以去发电或作它用。以果以沫煤干馏得到的残渣为半焦沫产品，半焦沫可以直接去汽化或作它用。如果以污泥干馏得到的残渣化学性能稳定，污泥中的重金属被固定在残渣中，很难再次析出，符合填埋的标准。
一个热解室为一个单元，如果扩大产能，可把相同的几个单元并列，各种管道有机的串在一起，单元间共同一个下料仓、出料皮带，搅拌器共同一套驱动系统，根据生产能力可以随意组合。
本发明装置结构简单，易于操作，可适应热解的粉料广泛，可应用于烟煤、褐煤、油页岩沫、污泥、被重金属、油污染土壤的修复。
本发明的技术方案并不限制于本发明所述的实施例的范围内。本发明未详尽描述的技术内容均为公知技术。
Claims (10)
1.一种粉末状物料热解炉，其特征在于：包括炉体（1），炉体（1）内竖向并排设置加热室（2）和干馏室（32），加热室（2）和干馏室（32）互不相通，干馏室（32）的上端联通炉体（1）的进料口，干馏室（32）的下端设有排渣口；加热室（2）由下而上分别设置进风口和煤气集气室（5），进风口通过风道与燃烧器（4）连接，煤气集气室（5）设有抽气管道，加热室（2）设有废气排空管（8），煤气集气室（5）侧壁上开设与干馏室（32）相通的干馏煤气收集口（18），炉体（1）上部设置蒸汽出口（10），蒸汽出口（10）联通炉体（1）外部与干馏室（32），干馏室（32）内设置竖向的翻料装置（22），翻料装置（22）包括沿竖向排列的数根横向安装的搅拌轴（23），每根搅拌轴（23）上设置数个搅拌叶片（24），搅拌轴（23）由电机（27）驱动。
2.根据权利要求1所述的一种粉末状物料热解炉，其特征在于：所述加热室（2）内的上部设有废气集气室（7），废气集气室（7）位于煤气集气室（5）上方，废气集气室（7）分别与加热室（2）和废气排空管（8）相通,废气集气室（7）上均匀开设数个进气口。
3.根据权利要求1所述的一种粉末状物料热解炉，其特征在于：所述煤气集气室（5）的抽气管道上安装引风机（6）。
4.根据权利要求1所述的一种粉末状物料热解炉，其特征在于：所述的加热室（2）为两个，干馏室（32）位于两个加热室（2）之间。
5.根据权利要求1所述的一种粉末状物料热解炉，其特征在于：所述的加热室（2）和干馏室（32）均为数个，干馏室（32）位于相邻的加热室（2）之间。
6.根据权利要求1-5任意一项所述的一种粉末状物料热解炉，其特征在于：所述风道是均风管（3），均风管（3）的端部位于进风口内。
7.根据权利要求1所述的一种粉末状物料热解炉，其特征在于：所述的翻料装置（22）下方设置冷却筒（11），冷却筒（11）内设置绞龙（12），干馏室（32）的排渣口联通冷却筒（11）的进料口，冷却筒（11）两端分别设置冷却风进口（13）和冷却风出口（14）。
8.根据权利要求1所述的一种粉末状物料热解炉，其特征在于：每根所述的搅拌轴（23）端部各安装一个链轮（25），链轮（25）位于炉体（1）外部，数个链轮（25）上配合安装链条（26），链条（26）与电机（27）连接。
9.根据权利要求1所述的一种粉末状物料热解炉，其特征在于：所述的搅拌叶片（24）与搅拌轴（23）垂直安装，搅拌叶片（24）与搅拌轴（23）的垂直线夹角α=30°。
10.根据权利要求1所述的一种粉末状物料热解炉，其特征在于：所述炉体（1）的进料口处安装下料阀（31），下料阀（31）上安装缓冲筒（29），缓冲筒（29）上安装上料阀（30），上料阀（30）上安装料斗（28）。
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