CN111692587B - 一种多腔体物料处理系统 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种多腔体物料处理系统。所述系统包括炉体，所述炉体设有处理物料的工作腔和为所述工作腔提供热量的燃烧腔；所述系统还包括将工作腔内固体残料排出的排料装置、以及用于翻动从工作腔内排出的固体残料的翻料装置，所述翻料装置使得固体残料与所述工作腔的外壁接触，将所述固体残料的余热传递给所述工作腔的外壁。通过本申请中的系统，可以大幅提高能源利用率，降低排放。

Description

一种多腔体物料处理系统

技术领域

本申请涉及节能技术领域，具体而言，涉及一种多腔体物料处理系统。

背景技术

能源在当今世界处于紧缺状态，我国又是能源消耗大国。以裂解炉为例，裂解炉应用在多个领域，比如生活垃圾处理领域、工业废料处理领域等，裂解炉加热需要燃烧能源，如果燃烧效率低、燃烧不充分或者加热速率低，就会增大能源的消耗量，提高能源的投入成本。另一方面，在裂解过程中，会排放大量的燃烧废气，废气中含有大量的有毒有害气体，会对环境造成严重污染。

发明内容

有鉴于此，本申请提供一种多腔体物料处理，能够大幅提高能源利用率和降低排放。

具体地，本申请是通过如下技术方案实现的：

一种多腔体物料处理系统，包括炉体，所述炉体设有处理物料的工作腔和为所述工作腔提供热量的燃烧腔；所述系统还包括排出工作腔内固体残料的排料装置、以及翻动从工作腔内排出的固体残料的翻料装置，所述翻料装置使得固体残料与所述工作腔的外壁接触，将所述固体残料的余热传递给所述工作腔的外壁。

可选的，所述翻料装置包括沿着工作腔中心轴线转动的转动部，所述转动部转动后，将所述固体残料翻动至工作腔的顶部。

可选的，所述转动部包括迂回结构或螺旋结构，使得所述固体残料沿迂回路径或螺旋路径接触工作腔的外壁。

可选的，所述系统还包括热交换腔，从所述工作腔内排出的残液被引入热交换腔，所述热交换腔设有与所述燃烧腔连通的管路，在所述热交换腔内通过与残液热交换后获得的热空气通过该管路输入所述燃烧腔。

可选的，所述系统还包括流体流向约束装置，由所述工作腔排出的流体通过流体流向约束装置排出，

所述流体流向约束装置设置于所述工作腔外壁的周围，用以延长流体排放路径，以将余热传递给所述工作腔的外壁。

可选的，所述流体流向约束装置包括约束腔体，所述约束腔体为迂回形约束腔体或螺旋形约束腔体。

可选的，所述系统还包括与所述流体流向约束装置连通的可燃残料回收管路，所述可燃残料回收管路与所述燃烧腔连通，具有可燃性的固体残碳和/或流体通过所述可燃残料回收管路被输送至燃烧腔。

可选的，所述系统还包括搅拌装置，所述搅拌装置用于在燃烧腔内分散固体残料，使得固体残料中的残碳充分燃烧。

可选的，所述系统还包括为所述工作腔加热的多个热源，多个热源间隔分布形成分布式热源。

可选的，还包括控制单元和温度监测单元，所述控制单元和所述温度监测单元电连接，所述控制单元根据所述温度监测单元监测到的温度控制各热源释放的热能。

可选的，所述系统还包括燃烧监测单元和控制单元，所述控制单元与所述燃烧监测单元通信连接，

所述控制单元根据所述燃烧监测单元监测到的数据控制燃烧腔的进气量。

可选的，所述燃烧腔的腔体套设于所述工作腔的腔体外，形成分层嵌套式结构。

可选的，所述工作腔转动设置。

可选的，所述工作腔转动设置，所述转动部设置于所述工作腔的外壁。

可选的，所述系统还包括设置于所述工作腔内的导料装置，所述导料装置用于将部分物料沿前进方向的反方向运动，与其余部分物料的运动方向相向。

本申请提供的技术方案可以达到以下有益效果：

本申请提供了一种多腔体物料处理系统，其中，翻料装置翻动工作腔排出的固体残料与工作腔的外壁接触，将固体残料的余热传递给工作腔的外壁。由于物料处理后固体残料的热量较高，热能作为能源的一种，可以传递给工作腔外壁，为工作腔加热，由此实现能源的循环利用，大幅提高了能源的利用率。

附图说明

图1是本申请一示例性实施例示出的多腔体物料处理的示意图。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置和方法的例子。

在本申请使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。除非另作定义，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本申请说明书以及权利要求书中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”或者“一”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“多个”或者“若干”表示两个及两个以上。除非另行指出，“前部”、“后部”、“下部”和/或“上部”、“顶部”、“底部”等类似词语只是为了便于说明，而并非限于一个位置或者一种空间定向。“包括”或者“包含”等类似词语意指出现在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“包含”后面列举的元件或者物件及其等同，并不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而且可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。

请参考图1，本申请提供了一种多腔体物料处理系统(以下简称系统)，包括炉体、排料装置和翻料装置。其中，炉体设有处理物料的工作腔和为工作腔提供热量的燃烧腔，在物料处理的过程中，工作腔通过燃烧腔被加热到预设工作温度。根据物料处理方式的不同，预设工作温度可以有所不同，本申请对此不做限定。

排料装置用于排出工作腔内的固体残料，使固体残料被排放至工作腔的外部，翻料装置用于翻动工作腔外部的固体残料，并使得固体残料与工作腔的外壁接触，从而将固体残料的余热传递给工作腔的外壁。

在物料处理过程中，炉体内产生的固体残料往往温度很高，带有温度的固体残料也是能源的一种，可以作为热能向外界输出。因此，本申请提出，在物料处理的过程中，可以对从工作腔内排出的固体残料加以利用，将固体残料的余热传递给工作腔，为工作腔加温或保温，实现对固体残料的循环利用，从而可以起到降低能耗的作用。

一种可选择的实施方式中，翻料装置可以包括沿着工作腔中心轴线转动的转动部，转动部可以在动力装置(例如，电机)的带动下转动，使得固体残料与工作腔的外壁接触。固体残料从工作腔内排出后，在重力作用下下落，转动部设置成沿工作腔中心轴线转动，由此可以带动堆积在工作腔下方的固体残料向上运动，到达工作腔的顶部，从而可以更加充分地与工作腔的外壁接触。

被翻动至工作腔顶部的固体残料与工作腔外壁接触后也可以自由散落下来，此时，散落下来的固体残料会沿着工作腔外壁的轮廓滑落，由此可以增加固体残料与工作腔外壁的接触面积，保证工作腔均匀受热。

一种方式，转动部可以设置成以3～10r/min的速度转动，这样，固体残料就可以持续地与工作腔外壁接触，提高余热利用率。

进一步，转动部还可以包括迂回结构或螺旋结构，由此使得固体残料沿迂回路径或螺旋路径被翻动至工作腔的顶部，与工作腔的外壁接触。迂回路径或螺旋路径会大大延长固体残料与工作腔外壁的接触时间和接触面积，由此进一步增加热传递的效率，提高余热利用率。

对于螺旋结构而言，当转动部转动，螺旋结构使得固体残料沿螺旋路径运动并环绕于工作腔外壁周围，实现了固体残料与工作腔外壁360°全方位的接触，这种方式显著增加了固体残料与工作腔外壁的接触面积和接触时间，进而使得余热利用率显著提高。

另一方面，物料在工作腔内受热后，产生的残液同样携带有热量，因此，本申请中的系统还可以对残液进行利用。基于此，该系统还可以包括热交换腔，热交换腔可以实现热交换，将工作腔内的热量以热交换的形式输送出来，以被循环再利用。具体的，热交换腔可以与工作腔连通，从工作腔内排出的残液被引入热交换腔。热交换腔设有与该燃烧腔连通的管路，在热交换腔内，室温空气通过与残液热交换后获得的热空气可以通过该管路输入燃烧腔，该热空气可以作为燃烧时的助燃剂。此方案中，将残液中的热量传递给室温空气，室温空气受热后通入燃烧腔，为燃烧腔补风给氧，此方案一方面可以降低能耗，另一方面可以减少高温排放。

值得说明的是，利用热空气用作助燃剂时，可以减少燃烧腔内的氧气，从而减少氮氧化物的形成。

此外，本申请提供的系统还可以对工作腔排出的流体(例如废气、流化粉尘等)进行利用，具体的，该系统还包括流体流向约束装置，由工作腔排出的流体通过流体流向约束装置排出。流体流向约束装置设置于工作腔外壁的周围，可以用来延长废气的排放路径，在废气流过流体流向约束装置的过程中，同时将余热传递给工作腔的外壁。由此可知，流体流向约束装置限制了流体的排放路径，增加了流体与工作腔外壁的接触时间，对流体进行合理地最大化地利用。

一种实施例，流体流向约束装置可以包括约束腔体，约束腔体可以设置为迂回形约束腔体或螺旋形约束腔体。其中，迂回形约束腔可以是波浪形腔或方波形腔等，螺旋形约束腔环绕工作腔的外壁设置。传热方式可以是热传递或热辐射，优选前者。

对于包含有机物质的物料而言，在物料处理的过程中，有机物质受热后会被碳化，碳也可以作为一种能源，可以用作燃料加以利用。基于此，该系统还可以包括与流体流向约束装置相连通的可燃残料回收管路，可燃残料回收管路与燃烧腔连通，具有可燃性的固体残料、流体可以通过可燃残料回收管路被输送至燃烧腔。这样一来，由工作腔排出的包含残碳的固体残料、包含碳黑的流体的余热被利用后，还可以进一步引入为工作腔加热的燃烧腔，在燃烧腔内，固体残料中的残碳、流体中的碳黑进一步用作燃料被烧掉，为工作腔加热，实现了残余物的再利用，进一步节约了能耗和提高了能源的利用率，实现能源的最大化利用。

进一步，对于固体残料而言，残碳容易被包裹或夹杂在无机物料内，此时，分散固体残料这一步骤显得尤为重要，分散固体残料可以使碳有更多的机会裸露出来，由此可以使得碳能够被充分地燃烧和利用。

本申请中，该系统还包括搅拌装置，搅拌装置设置于燃烧腔内，用于分散固体残料，使得包含残碳的固体残料以及包含碳黑的气流被充分燃烧。

此外，为了使工作腔体均匀受热，该系统包括多个热源，多个热源间隔排布，形成分布式热源。热源可以是燃烧机，设置在燃烧腔内。

通常来说，腔体的尺寸较大，单点加热会导致工作腔受热不均，且加热速率低，因此，设置多个热源可以有效解决上述问题。进一步，还可以设置控制单元和温度监测单元，控制单元与温度监测单元电连接，温度监测单元用于监测工作腔的温度，控制单元根据温度监测单元监测到的温度控制热源释放热能，一方面降低耗能，另一方面确保工作腔的温度始终保持在预设的工作温度范围之内。

本申请提供的系统还包括燃烧监测单元和控制单元，控制单元与燃烧监测单元通信连接，控制单元根据燃烧监测单元监测到的数据控制燃烧腔的进气量。也就是说，通过设置燃烧监测单元，可以实现合理配置燃烧腔内的固气比，使得在燃烧腔内获得较为理想的燃烧工况。这一方案可以降低燃烧腔内的压损，进而节约能源。

具体而言，控制单元根据燃烧腔内的燃料重量计算气体用量，并根据气体用量控制进入燃烧腔内的气体通入量。一种可选择的实施方式中，固气比可以在3～11的范围内选取。

一方面，通过控制单元可以控制燃烧腔内的进气量，另一方面，控制单元还可以控制向每个热源输送的进气量，以保证给每个热源合理配风。

本申请提供的多腔体物料处理系统，燃烧腔的腔体可以套设于工作腔的腔体外，形成分层嵌套式结构。该方案一方面可以减小该系统的体积，减少占地面积；另一方面，可以使得工作腔受热均匀，确保工作腔温度在预设工作温度，同时，可以有效的对处理后的物料进行合理的余热利用，对包含残碳的固体残料和碳黑的流体进行能源的二次利用等。

进一步，为了增加工作腔内物料的动能，使其快速实现碳剥离，该系统还可以包括导料装置，导料装置设置于工作腔内，用于将部分物料沿前进方向的反方向运动，与其余部分物料的运动方向相向。这样设置后，加强了工作腔内物料之间的相互碰撞，使得物料可以通过碰撞获得更多的动能，加速实现碳剥离。

进一步，工作腔的腔体可以转动设置，也就是说，在物料处理的过程中，通过工作腔的腔体转动，可以带动物料在工作腔内翻滚，从而可以起到搅拌物料的作用，由此可以实现对物料表面形成的碳化层进行碳剥离，同时可以分散物料，避免物料的堆积。

一种具体的实施例中，转动部可以连接于工作腔的外部，随同工作腔的转动而转动，从而起到翻动固体残料的作用。另一种实施例，转动部也可以空套于工作腔的外壁，当工作腔转动，转动部在离心力的作用下转动，同样可以起到翻动固体残料的作用。本申请对转动部的具体设置方式不做限定。

下面通过实验数据对比本申请提供的系统与现有炉体关于物料处理的相关参数，请详见表1。

表1

通过分析表1可知，采用本申请提供的系统，余热利用率达到95％-98％，较现有技术中的60％-70％提高50％以上。

以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请保护的范围之内。

Claims (15)

1.一种多腔体物料处理系统，包括炉体，所述炉体设有处理物料的工作腔和为所述工作腔提供热量的燃烧腔；其特征在于：所述系统还包括排出工作腔内固体残料的排料装置、以及翻动从工作腔内排出的固体残料的翻料装置，所述翻料装置使得固体残料与所述工作腔的外壁接触，将所述固体残料的余热传递给所述工作腔的外壁。

2.根据权利要求1所述的多腔体物料处理系统，其特征在于：所述翻料装置包括沿着工作腔中心轴线转动的转动部，所述转动部转动后，将所述固体残料翻动至工作腔的顶部。

3.根据权利要求2所述的多腔体物料处理系统，其特征在于：所述转动部包括迂回结构或螺旋结构，使得所述固体残料沿迂回路径或螺旋路径接触工作腔的外壁。

4.根据权利要求1所述的多腔体物料处理系统，其特征在于：所述系统还包括热交换腔，从所述工作腔内排出的残液被引入热交换腔，所述热交换腔设有与所述燃烧腔连通的管路，在所述热交换腔内通过与残液热交换后获得的热空气通过该管路输入所述燃烧腔。

5.根据权利要求1所述的多腔体物料处理系统，其特征在于：所述系统还包括流体流向约束装置，由所述工作腔排出的流体通过流体流向约束装置排出，

所述流体流向约束装置设置于所述工作腔外壁的周围，用以延长流体排放路径，以将余热传递给所述工作腔的外壁。

6.根据权利要求5所述的多腔体物料处理系统，其特征在于：所述流体流向约束装置包括约束腔体，所述约束腔体为迂回形约束腔体或螺旋形约束腔体。

7.根据权利要求5所述的多腔体物料处理系统，其特征在于：所述系统还包括与所述流体流向约束装置连通的可燃残料回收管路，所述可燃残料回收管路与所述燃烧腔连通，具有可燃性的固体残碳和/或流体通过所述可燃残料回收管路被输送至燃烧腔。

8.根据权利要求1所述的多腔体物料处理系统，其特征在于：所述系统还包括搅拌装置，所述搅拌装置用于在燃烧腔内分散固体残料，使得固体残料中的残碳充分燃烧。

9.根据权利要求1所述的多腔体物料处理系统，其特征在于：所述系统还包括为所述工作腔加热的多个热源，多个热源间隔分布形成分布式热源。

10.根据权利要求1所述的多腔体物料处理系统，其特征在于：还包括控制单元和温度监测单元，所述控制单元和所述温度监测单元电连接，所述控制单元根据所述温度监测单元监测到的温度控制各热源释放的热能。

11.根据权利要求1所述的多腔体物料处理系统，其特征在于：所述系统还包括燃烧监测单元和控制单元，所述控制单元与所述燃烧监测单元通信连接，所述控制单元根据所述燃烧监测单元监测到的数据控制燃烧腔的进气量。

12.根据权利要求1所述的多腔体物料处理系统，其特征在于：所述燃烧腔的腔体套设于所述工作腔的腔体外，形成分层嵌套式结构。

13.根据权利要求1所述的多腔体物料处理系统，其特征在于：所述工作腔转动设置。

14.根据权利要求2所述的多腔体物料处理系统，其特征在于：所述工作腔转动设置，所述转动部设置于所述工作腔的外壁。

15.根据权利要求1所述的多腔体物料处理系统，其特征在于：所述系统还包括设置于所述工作腔内的导料装置，所述导料装置用于将部分物料沿前进方向的反方向运动，与其余部分物料的运动方向相向。

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