CN110701615A - 一种高效节能环保型热解炉 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高效节能环保型热解炉。本发明热解炉的主体结构由上至下依次布置进料斗、星型给料机、热解气收集腔、热解腔、炉排和除渣机，热解气收集腔内布置热解气收集管，热解气收集管与燃气管道通过三通阀相连接；热解腔的外围是燃烧腔，燃烧腔内设置气体燃烧器，燃烧腔内设置两个气体燃烧器，每个气体燃烧器分别连接相应的燃气管道、助燃空气管道和烟气管道；助燃空气管道和烟气管道的另一端与回热器连接，回热器布置于热解炉主体之外。本发明的热解炉不仅可以充分利用自身热解的能量，而且可以有效避免物料焚烧产生的污染物质，具有高效、节能、清洁、环保、操作简单、可控性强等优点。

Description

一种高效节能环保型热解炉
技术领域
本发明涉及物料的热处理技术领域，尤其是涉及一种高效节能环保型热解炉。
背景技术
能源与环境是目前备受关注的两个热点研究领域。特别是随着社会经济的快速发展，人类对能源的需求日益增长。当今世界能源消费结构中，清洁可再生能源的应用比重仍然较小，而常规能源(主要是化石燃料)的大规模应用，必然伴随着环境污染问题。
另外，某些物料的焚烧处理，例如垃圾的焚烧不仅会产生大量的有毒有害气体和灰渣，在其热值较低时，还需要外加燃料助燃，造成了能源的巨大浪费。
而热解法也叫裂解法，是把有机废弃物在无氧或贫氧条件下加热到500～1000℃，用热能使化合物的化合键断裂，由大分子量的有机物转化成小分子量的可燃气体、液体燃料和焦碳的过程。这种技术与焚烧法相比有排出废气少、硫及重金属等大都固定在残渣之中的特点，并可回收大量的热能。因此，很多研究者设计了各种各样的热解设备。
但是这些热解设备大多采取物料的燃烧与被加热在一个反应腔内完成，其主要缺点是热解过程不易控制，往往达不到物料热解的目的。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明提出一种燃烧与被加热过程分离的、高效节能环保型热解炉。
本发明采用下述技术方案实现：
一种高效节能环保型热解炉，包括进料斗、星型给料机、热解气收集腔、热解气收集管、燃气管道、助燃空气管道、烟气管道、回热器、热解腔、燃烧腔、气体燃烧器、炉排和除渣机，热解炉的主体结构由上至下依次布置进料斗、星型给料机、热解气收集腔、热解腔、炉排和除渣机，热解气收集腔内布置热解气收集管，热解气收集管与燃气管道通过三通阀相连接；热解腔的外围是燃烧腔，燃烧腔内设置气体燃烧器，燃烧腔内设置两个气体燃烧器，每个气体燃烧器分别连接相应的燃气管道、助燃空气管道和烟气管道；助燃空气管道和烟气管道的另一端与回热器连接，回热器布置于热解炉主体之外。
所述的一种高效节能环保型热解炉，进料斗的形状为倒圆台型。
所述的一种高效节能环保型热解炉，进料斗的下方安装一个可自动旋转且密封较好的星型给料机。
所述的一种高效节能环保型热解炉，物料在热解腔内由上至下分成干燥层、干馏层、还原层和氧化层。
所述的一种高效节能环保型热解炉，热解产生的热解气被布置于热解气收集腔内的热解气收集管输出、再利用。
所述的一种高效节能环保型热解炉，热解气收集管与燃气管道通过三通阀相连接，通过调节三通阀可以选择热解气或者外加燃气进入气体燃烧器。
所述的一种高效节能环保型热解炉，物料靠炉排支撑于热解腔内，热解之后的灰渣透过炉排间隙，落入除渣机被清除。
所述的一种高效节能环保型热解炉，气体燃烧器内燃烧产生的高温烟气用于加热热解腔内的物料之后，流经回热器与助燃空气换热。
本发明的有益积极效果是：
1、本发明一种高效节能环保型热解炉，倒圆台型的进料斗能够充分利用物料自身重力滑落进入热解腔，减少这一过程的熵增。
2、本发明一种高效节能环保型热解炉，进料斗的下方的星型给料机既能保障物料连续不断的进入热解腔，又能把热解气密封在热解气收集腔内，使之不外泄。
3、本发明一种高效节能环保型热解炉，固体物料仅仅存在于热解腔内，而热解气充盈于热解气收集腔内，这种设计有利于热解气的收集。
4、本发明一种高效节能环保型热解炉，物料在热解腔内独特的分层控制工艺(其反应机理见实施例)，可以有效避免有毒有害物质的产生。
5、本发明一种高效节能环保型热解炉，热解腔与燃烧腔分离使得热解炉运行时的可控性增强。
6、本发明一种高效节能环保型热解炉，物料热解所需要的能量由其自身热解产生的可燃气体燃烧供给，不需要外加能源，因此节能效果显著。
7、本发明一种高效节能环保型热解炉，热解炉排出的高温烟气通过回热器加热助燃空气，极大的提高了热解炉的热效率。
附图说明
图1：本发明实施例所述的一种高效节能环保型热解炉系统原理图。
图中：1为进料斗，2为星型给料机，3为三通阀，4为热解气收集腔，5为热解气收集管，6为燃气管道，7为助燃空气管道，8为烟气管道，9为回热器，10为热解腔，11为燃烧腔，12为气体燃烧器，13为炉排，14为除渣机。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
如图1所示，本实施例包括进料斗1、星型给料机2、三通阀3、热解气收集腔4、热解气收集管5、燃气管道6、助燃空气管道7、烟气管道8、回热器9、热解腔10、燃烧腔11、气体燃烧器12、炉排13、除渣机14；热解炉的顶端自上而下依次布置进料斗1、星型给料机2、热解气收集腔4；热解气收集腔4内布置热解气收集管5，热解气收集管5与燃气管道6通过三通阀3相连接；热解气收集腔4的下方是热解腔10，物料在热解腔10内由上至下分成干燥层、干馏层、还原层和氧化层；热解腔10的底部为炉排13；炉排13的下方设置除渣机14；热解腔10的外围是燃烧腔11；燃烧腔11内设置两个气体燃烧器12，每个气体燃烧器12分别连接燃气管道6、助燃空气管道7和烟气管道8；助燃空气管道7和烟气管道8的另一端与回热器9连接(三通阀、热解气收集管、燃气管道、助燃空气管道和烟气管道、回热器，上述组件都是二个)。
热解炉运行伊始，首先启动星型给料机2，则暂存于进料斗1内的物料在星型给料机2的旋转作用下，缓慢滑落进入热解腔10；当物料充满整个热解腔10或者少于这个量值(但是绝对不允许物料充溢到热解气收集腔4)时，关停星型给料机2，此时的星型给料机2仅仅充当密封热解气的角色；调控三通阀3使外加的可燃气体通过燃气管道6进入布置于燃烧腔11内的气体燃烧器12，与此同时启动气体燃烧器12；燃气燃烧产生的热量用以加热热解腔10内的物料；物料在热解腔10内由上至下分成干燥层、干馏层、还原层和氧化层，各个层之间没有明显的物理界面，但是通过控制其反应过程，可以达到本发明装置独特的工艺流程：①在干燥层中，使物料实现预热的目的；②干燥后的物料中的有机成分在干馏层内干馏产生气态CnHm(主要成分CH4)及焦油和焦碳等；③焦碳下落到还原层，发生反应C+H2O＝CO+H2和C+CO2＝2CO；④未完全反应的焦碳进一步下落到氧化层，发生反应C+O2＝CO2，燃烧产生的热量供给物料热解所需的能量，生成的CO2可以支持还原层的反应生成燃气；热解反应产生的热解气慢慢逸出热解腔10，进入热解气收集腔4；调控三通阀3使热解气通过热解气收集管5进入气体燃烧器12内燃烧，此时则不需要外加可燃气体；热解气体燃烧产生的高温烟气充分加热热解腔10内的物料后，进入回热器9加热助燃空气，实现余热的回收利用；反应完全的物料，透过炉排13的缝隙，落入除渣机14，排出热解炉另作他用(例如制砖)；随着热解反应的进行，适时开启、关闭星型给料机2，可以实现该热解炉连续不断的运行。
以上实施方式仅用以说明本发明而并非局限于本发明所描述的技术方案，但本发明不局限于上述具体实施方式，任何对本发明进行修改或等同替换，而与本发明的基本原理相似的设备及方案，均在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种高效节能环保型热解炉，其特征是，包括进料斗、星型给料机、热解气收集腔、热解气收集管、燃气管道、助燃空气管道、烟气管道、回热器、热解腔、燃烧腔、气体燃烧器、炉排和除渣机，热解炉的主体结构由上至下依次布置进料斗、星型给料机、热解气收集腔、热解腔、炉排和除渣机，热解气收集腔内布置热解气收集管，热解气收集管与燃气管道通过三通阀相连接；热解腔的外围是燃烧腔，燃烧腔内设置气体燃烧器，燃烧腔内设置两个气体燃烧器，每个气体燃烧器分别连接相应的燃气管道、助燃空气管道和烟气管道；助燃空气管道和烟气管道的另一端与回热器连接，回热器布置于热解炉主体之外。
2.根据权利要求1所述的一种高效节能环保型热解炉，其特征是，进料斗的形状为倒圆台型。
3.根据权利要求1所述的一种高效节能环保型热解炉，其特征是，物料在热解腔内由上至下分成干燥层、干馏层、还原层和氧化层。
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