CN112391177B - 一种裂解系统和裂解工艺 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种裂解系统及裂解工艺，其中，裂解系统包括裂解炉，裂解炉包括裂解筒和燃烧筒，燃烧筒密封套设于裂解筒的外周，裂解筒相对固定设置的燃烧筒做旋转运动；裂解炉还包括设置于裂解筒内的与裂解筒内部隔离的气体连通腔体，气体连通腔体与燃烧筒连通，用于将燃烧筒的加热气体引入气体连通腔体中，气体连通腔体的腔体壁用于与裂解筒内的物料传热；裂解筒内产生的可燃气通过可燃气输送管路连通至燃烧筒内。本申请燃烧筒的加热气体引入到气体连通腔体中，通过气体连通腔体的腔体壁大大增加了裂解筒内部的传热面积，使物料与气体连通腔体的腔体壁和裂解筒的内筒壁同时进行接触传热，提高了传热效率和热能利用率，更有利于裂解反应的进行。

Description

一种裂解系统和裂解工艺

技术领域

本发明涉及有机物裂解技术领域，特别涉及一种裂解系统。本发明还涉及一种基于该裂解系统的裂解工艺。

背景技术

裂解设备是有机物能源再生领域常见的生产设备，用于将生活垃圾、污泥、污油泥、生物质(秸秆类)、煤化工、石油化工、一般工业等有机固废加热裂解，得到需要的物质，如可燃气、焦油、炭等。现有的裂解设备主要包括裂解筒和燃烧筒，燃烧筒套在裂解筒的外周，裂解筒相对固定设置的燃烧筒做旋转运动，有机物料在裂解筒内翻滚移动，燃烧筒产生的热量通过裂解筒的筒壁传递给裂解筒内的有机物料。但该裂解设备的传热效率较低，不利于有机物的裂解。此外，燃烧筒通过燃烧大量不可再生能源物质获得热量，成本较高。

综上所述，如何提高裂解设备的传热效率，降低成本，成为了本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种裂解系统，以提高传热效率，降低成本。

本发明的另一目的在于提供一种基于该裂解系统的裂解工艺，以提高传热效率，降低成本。

为达到上述目的，本发明提供以下技术方案：

一种裂解系统，包括裂解炉，所述裂解炉包括裂解筒和燃烧筒，所述燃烧筒密封套设于所述裂解筒的外周，所述裂解筒相对固定设置的所述燃烧筒做旋转运动；还包括设置于所述裂解筒内的与所述裂解筒内部隔离的气体连通腔体，所述气体连通腔体与所述燃烧筒连通，用于将所述燃烧筒的加热气体引入所述气体连通腔体中，所述气体连通腔体的腔体壁用于与所述裂解筒内的物料传热；所述裂解筒内产生的可燃气通过可燃气输送管路连通至所述燃烧筒内。

优选地，在上述的裂解系统中，所述可燃气输送管路的出口连通于所述燃烧筒的靠近裂解筒的出料端的位置。

优选地，在上述的裂解系统中，还包括设置于所述裂解筒的入料端口处的漏气收集装置，用于收集从入料端口泄漏的可燃气；所述漏气收集装置通过漏气输送管路与所述燃烧筒连通，用于将泄漏的可燃气通入燃烧筒。

优选地，在上述的裂解系统中，所述裂解筒内裂解产生的固体废料通过固体输送管路连通至所述燃烧筒中燃烧。

优选地，在上述的裂解系统中，所述固体输送管的出口连通于所述燃烧筒的靠近裂解筒的出料端的位置。

优选地，在上述的裂解系统中，还包括设置于所述可燃气输送管路上的储气罐，用于存储可燃气。

优选地，在上述的裂解系统中，还包括设置于所述可燃气输送管路上的可燃气净化装置，所述可燃气净化装置设置于所述储气罐的上游，用于净化可燃气。

优选地，在上述的裂解系统中，还包括冷凝装置，所述冷凝装置与所述储气罐的出口连通，用于冷凝可燃气为液态。

优选地，在上述的裂解系统中，还包括干化运输机，所述干化运输机的物料出口与所述裂解筒的入料口连通，用于烘干有机固废并输送至所述裂解筒中。

优选地，在上述的裂解系统中，所述燃烧筒的废气出口与所述干化运输机的干化腔气体进口连通。

优选地，在上述的裂解系统中，所述干化运输机倾斜设置，且所述干化运输机的出料端高于进料端，所述干化腔气体进口设置于所述干化运输机的靠近出料端的位置。

优选地，在上述的裂解系统中，还包括尾气处理设备，所述尾气处理设备与所述燃烧筒的废气出口连通，用于净化废气后排放。

优选地，在上述的裂解系统中，还包括尾气处理设备，所述尾气处理设备与所述燃烧筒的废气出口和/或所述干化运输机的干化腔气体出口连通，用于净化废气后排放。

优选地，在上述的裂解系统中，所述尾气处理设备包括除尘装置、除硫装置、除有机废气装置中的任意一种或多种组合。

优选地，在上述的裂解系统中，还包括撕裂机，用于粉碎有机固废。

优选地，在上述的裂解系统中，还包括废渣排出装置，所述废渣排出装置的进口与所述燃烧筒的废料出口连通。

优选地，在上述的裂解系统中，所述燃烧筒的筒体上设置有观察口、点火口、气体进口、废气出口和废料出口。

优选地，在上述的裂解系统中，还包括设置于所述燃烧筒和/或所述裂解筒中的温度传感器和/或压力传感器。

优选地，在上述的裂解系统中，所述燃烧筒的两端与所述裂解筒的外筒壁之间采用接触摩擦式转动密封连接。

优选地，在上述的裂解系统中，所述气体连通腔体为一组或多组螺旋结构腔体，所述螺旋结构腔体沿所述裂解筒的轴向螺旋延伸，所述螺旋结构腔体的侧壁与所述裂解筒的筒壁形成螺旋物料通道。

优选地，在上述的裂解系统中，所述螺旋结构腔体与所述裂解筒相贴合或共用的筒壁上开设有一个或多个连通孔，多个所述连通孔沿螺旋方向布置。

优选地，在上述的裂解系统中，所述螺旋结构腔体为环形螺旋结构腔体，所述环形螺旋结构腔体的内圈与所述裂解筒的轴线之间存在径向间距。

优选地，在上述的裂解系统中，还包括设置于所述裂解筒的外壁且位于所述燃烧筒内的扬料板。

优选地，在上述的裂解系统中，所述扬料板的扬料板面朝向所述裂解筒的进料端倾斜，使所述燃烧筒内的能源物质的移送方向与所述裂解筒内的有机固废的移动方向相反。

优选地，在上述的裂解系统中，还包括设置于所述裂解筒中的炭剥离装置，随着所述裂解筒的转动，所述炭剥离装置与固体有机物表面裂解生成的炭碰触，将炭剥离下来。

优选地，在上述的裂解系统中，所述炭剥离装置为摆动悬挂于所述裂解筒内的摆动件和/或设置于所述裂解筒内壁的突起物，所述摆动件和所述突起物用于与固体有机物的表面碰撞。

优选地，在上述的裂解系统中，所述摆动件为链状物、条状物、绳状物中的任意一种或多种的组合。

优选地，在上述的裂解系统中，所述裂解筒内靠近出料端的位置设置有翻料导出机构。

优选地，在上述的裂解系统中，所述翻料导出机构包括多个沿圆周方向排布且固定于所述裂解筒的内筒壁上的V形翻料板或弧形翻料板，所述V形翻料板的凹角朝向和所述弧形翻料板的内凹面朝向均与所述裂解筒的旋转方向相同，所述V形翻料板和所述弧形翻料板的一端与所述裂解筒的出料端内端面固定，另一端为自由端。

优选地，在上述的裂解系统中，所述翻料导出机构还包括设置于V形翻料板的凹角处和所述弧形翻料板的内凹处的挡板，用于兜料。

本发明还提供了一种裂解工艺，基于以上任一项所述的裂解系统，燃烧筒的加热气体进入位于裂解筒内的气体连通腔体中，通过所述裂解筒的筒壁和所述气体连通腔体的腔体壁与所述裂解筒中的有机固废传热；所述裂解筒中裂解产生的部分可燃气通入所述燃烧筒中燃烧。

优选地，在上述的裂解工艺中，还包括收集所述裂解筒的入料端口处泄漏的可燃气并通入所述燃烧筒中燃烧。

优选地，在上述的裂解工艺中，还包括将裂解筒中裂解产生的固体废料通入燃烧筒中进行燃烧。

优选地，在上述的裂解工艺中，还包括将所述裂解筒裂解产生的可燃气冷凝为液态。

优选地，在上述的裂解工艺中，还包括将燃烧筒产生的废气直接废气处理后排放或通入干化运输机中烘干有机固废后再进行废气处理排放。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明提供的裂解系统中，裂解炉包括裂解筒和燃烧筒，相对燃烧筒旋转设置的裂解筒内设置有与裂解筒内部隔离的气体连通腔体，气体连通腔体与燃烧筒连通，用于将燃烧筒的加热气体引入气体连通腔体中，气体连通腔体的腔体壁用于与裂解筒内的物料传热，裂解筒内产生的可燃气通过可燃气输送管路连通至燃烧筒内。相比于现有的仅通过裂解筒的筒壁对其中的物料进行加热，本申请燃烧筒的加热气体引入到气体连通腔体中，通过气体连通腔体的腔体壁大大增加了裂解筒内部的传热面积，使物料与气体连通腔体的腔体壁和裂解筒的内筒壁同时进行接触传热，提高了传热效率和热能利用率，更有利于裂解反应的进行。同时，裂解筒内产生的可燃气通过可燃气输送管路连通至燃烧筒内进行燃烧，可以部分替代能源物质，从而减小了能源物质的消耗，降低了成本。

本发明提供的裂解工艺采用本申请中的裂解系统，燃烧筒的加热气体进入位于裂解筒内的气体连通腔体中，通过裂解筒的筒壁和气体连通腔体的腔体壁与裂解筒中的有机固废传热，提高了传热效率和热能利用率；裂解筒中裂解产生的部分可燃气通入燃烧筒中燃烧，部分替代能源物质，从而减小了能源物质的消耗，降低了成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种裂解系统的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的第二种裂解系统的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的第三种裂解系统的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的第四种裂解系统的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的第五种裂解系统的结构示意图；

图6为本发明实施例提供的第六种裂解系统的结构示意图；

图7为本发明实施例提供的一种裂解系统的撕裂机的结构示意图；

图8为本发明实施例提供的一种裂解炉的主视示意图；

图9为本发明实施例提供的一种裂解炉的横截面的结构示意图；

图10为本发明实施例提供的一种裂解筒的筒壁结构示意图；

图11为本发明实施例提供的一种裂解筒的轴向剖面结构示意图；

图12为本发明实施例提供的一种燃烧筒的侧视示意图；

图13为本发明实施例提供的一种燃烧筒的主视示意图；

图14为本发明实施例提供的另一种裂解炉的主视示意图；

图15为图14中的裂解炉的侧视示意图；

图16为本发明实施例提供的一种裂解炉的扬料板的结构示意图；

图17为本发明实施例提供的一种裂解炉的炭剥离装置的布置结构示意图；

图18为本发明实施例提供的另一种裂解炉的炭剥离装置的布置结构示意图。

其中，1为裂解筒、2为燃烧筒、21为气体进出口、22为观察口、23为点火口、24为废料出口、3为气体连通腔体、4为连通孔、5为螺旋物料通道、6为翻料导出机构、61为V形翻料板、62为挡板、7为可燃气输送管、8为可燃气净化装置、9为抽吸和压力装置、10为储气罐、11为入料端口、12为漏气收集装置、13为漏气输送管路、14为干化运输机、15为废气输送管路、16为废气处理装置、17为废渣排出装置、18为撕裂机、19为扬料板、191为弯折部、192为漏料缺口、20为炭剥离装置、201为摆动件、2011为链状物、2012为条状物、202为突起物。

具体实施方式

本发明的核心是提供了一种裂解系统，提高了传热效率，降低了成本。

本发明还提供了一种基于该裂解系统的裂解工艺，提高了传热效率，降低了成本。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参考图1-图7，本发明实施例提供了一种裂解系统，包括裂解炉，裂解炉包括裂解筒1和燃烧筒2，燃烧筒2密封套设于裂解筒1的外周，裂解筒1相对固定设置的燃烧筒2做旋转运动；裂解炉还包括设置于裂解筒1内的与裂解筒1内部隔离的气体连通腔体3，气体连通腔体3与燃烧筒2连通，用于将燃烧筒2的加热气体引入气体连通腔体3中，气体连通腔体3的腔体壁用于与裂解筒1内的物料传热；裂解筒1内产生的可燃气通过可燃气输送管路7连通至燃烧筒2内。

该裂解系统工作时，有机固废从入料端口11进入裂解筒1内，随着裂解筒1的旋转，为了保证裂解效果，裂解筒1旋转缓慢，物料在裂解筒1内沿筒壁滑落移动，此过程中，燃烧筒2中的热量通过裂解筒1的筒壁传递至裂解筒1内，物料在裂解筒1内滑落的过程中与筒壁接触传热，同时，燃烧筒2的加热气体引入到气体连通腔体3中，通过气体连通腔体3的腔体壁与物料接触传热，并且通过气体连通腔体3的腔体壁向裂解筒1内辐射热量，相比于现有的仅通过裂解筒1的筒壁对其中的物料进行加热，本申请通过气体连通腔体3的腔体壁大大增加了裂解筒1内部的传热面积，提高了传热效率和热能利用率，更有利于裂解反应的快速进行，节省了反应时间。同时，在燃烧筒2燃烧的过程中，将裂解筒1中裂解产生的可燃气可通过可燃气输送管路7输送至燃烧筒2内进行燃烧，通过裂解炉自身产生的可燃气替代部分外部能源物质，从而降低了成本。

进一步地，在本实施例中，可燃气输送管路7的出口连通于燃烧筒2的靠近裂解筒1的出料端的位置，使可燃气燃烧产生的热量的传递方向与裂解筒1内的物料移送方向相反，从而提高热量的利用率。

如图1所示，在本实施例中，裂解系统还包括设置于可燃气输送管路7上的储气罐10，用于存储可燃气，裂解产生的可燃气通过抽吸和压力装置9送入储气罐10中存储。存储在储气罐10中的可燃气一部分可以用于通入燃烧筒2内进行燃烧或作为助燃剂。

进一步地，在本实施例中，裂解系统还包括设置于可燃气输送管路7上的可燃气净化装置8，可燃气净化装置8设置于储气罐10的上游，用于净化可燃气，可燃气在进入储气罐10之前先进行净化处理。

如图2所示，在本实施例中，裂解系统还包括设置于裂解筒1的入料端口11处的漏气收集装置12，用于收集从入料端口11泄漏的可燃气；漏气收集装置12通过漏气输送管路13与燃烧筒2连通，用于将泄漏的可燃气通入燃烧筒2。漏气收集装置12优选为负压收集装置，由于裂解筒1的入料端口11可能会存在少量的可燃气泄漏，因此，为了避免泄漏的可燃气对外部环境造成污染或危害，通过漏气收集装置12收集泄漏的可燃气，并将其通入燃烧筒2进行燃烧，不仅解决了漏气的危害，并且回收利用了漏气。当然，如果裂解筒1的入料端口不存在可燃气泄漏，则不需要设置漏气收集装置12。

在本实施例中，裂解筒1内裂解产生的固体废料通过固体输送管连通至燃烧筒2中燃烧。由于裂解筒1中的有机固废裂解后产生的固体废料中，有些还可以进行燃烧，因此，将裂解筒1中产生的固体废料通过固体输送管连通至燃烧筒2中进行燃烧，从而进一步替代了外部能源物质，进一步降低了成本。优选地，固体输送管的两端分别与裂解筒1的出料端口和燃烧筒2连通。

作为优化，在本实施例中，固体输送管的出口连通于燃烧筒2的靠近裂解筒1的出料端的位置。使进入燃烧筒2中的固体废料在燃烧筒2内的移动方向与裂解筒1内的物料的移动方向相反，从而进一步提高热量的利用率。当然，固体输送管的出口还可以设置于燃烧筒2的其它位置，只要能够将固体废料通入燃烧筒2即可。

在本实施例中，裂解系统还包括冷凝装置，冷凝装置与储气罐10的出口连通，用于冷凝可燃气为液态。储气罐10中的可燃气除了可以通入燃烧筒2中外，大部分通过冷凝装置冷凝为液态可燃物，作为液态能源物质。当然，可燃气也可以存储在储气罐10中，作为气态能源物质。

如图3所示，在本实施例中，裂解系统还包括干化运输机14，干化运输机14的物料出口与裂解筒1的入料端口11连通，用于烘干有机固废并输送至裂解筒1中。由于有机固废具有一定的水分，如果直接通入裂解筒1中不利于加热裂解，因此，在有机固废进入裂解筒1之前，先通过干化运输机14进行烘干处理，烘干的同时运输至裂解筒1内。

如图4所示，进一步地，在本实施例中，燃烧筒2的废气出口25与干化运输机14的干化腔气体进口连通。通过燃烧筒2的废气余热对干化运输机14中的有机固废进行加热烘干，从而回收利用了废气余热，不需要额外耗费能源对有机固废进行加热，提高了热量利用率。

作为优化，在本实施例中，干化运输机14倾斜设置，且干化运输机14的出料端高于进料端，干化腔气体进口设置于干化运输机14的靠近出料端的位置。如此设置，加热废气由上至下通过干化腔，从而使加热废气充满整个干化腔，且废气的流动方向与有机固废的移送方向相反，进一步提高了传热效率和热量利用率。

如图5所示，在本实施例中，裂解系统还包括尾气处理设备16，尾气处理设备16与燃烧筒2的废气出口25连通，用于净化废气后排放。

如图4和图5所示，对于使用燃烧筒2的废气对干化运输机14的有机固废进行烘干的情况，尾气处理设备25与燃烧筒2的废气出口25和/或干化运输机14的干化腔气体出口连通，用于净化废气后排放。

具体地，在本实施例中，尾气处理设备16为除尘装置、除硫装置、除有机废气装置中的任意一种或多种组合。通过除尘装置对废气进行除尘处理，通过除硫装置对废气进行除硫处理，通过除有机废气装置清除废气中的有机成分。通过尾气处理设备得到无色、无味、无尘、无毒的气体，以保护环境。

如图6所示，在本实施例中，裂解系统还包括废渣排出装置17，废渣排出装置17的进口与燃烧筒2的废料出口24连通。燃烧筒2中燃烧剩下的废渣通过废料出口24进入废渣排出装置17，废渣排出装置17将废渣冷却后排出。

如图7所示，在本实施例中，裂解系统还包括撕裂机18，用于粉碎有机固废，由于某些有机固废的尺寸较大，不利于进入裂解筒1中直接进行裂解，因此，通过撕裂机18将有机固废粉碎成小尺寸物料。在本实施例中，撕裂机18主要包括电机、两个撕裂齿轮和传动部件，电机通过传动部件带动撕裂齿轮相互咬合，将放入两个撕裂齿轮之间的有机固废粉碎。

如图12和如图13所示，在本实施例中，燃烧筒2的筒体上设置有观察口22、点火口23、气体进口21、废气出口25和废料出口24。燃烧筒2内用于燃烧能源物质，如液体能源物质、固体能源物质等，产生的加热气体通过裂解筒1的筒壁上的连通孔4进入气体连通腔体3中，而燃烧后剩余的废料通过废料出口24排出燃烧筒2。气体进口21用于将裂解筒1中可燃气通入燃烧筒2内，废气出口25用于将燃烧筒2内的废气排出。点火口23用于将燃烧筒2内能源物质点燃。观察口22用于观察燃烧筒2内的燃烧情况。

在本实施例中，裂解系统还包括设置于燃烧筒2和/或裂解筒1中的温度传感器和/或压力传感器，通过温度传感器检测燃烧筒2和/或裂解筒1中的温度，通过压力传感器检测燃烧筒2和/或裂解筒1中的压力，进而根据检测的温度和压力人工或自动控制裂解反应的进行。

在本实施例中，燃烧筒2的两端与裂解筒1的外筒壁之间采用接触摩擦式转动密封连接。由于裂解筒1旋转缓慢，因此可以通过简单的转动结构实现燃烧筒2和裂解筒1的转动密封连接。为了提高转动密封部位的结构强度，在裂解筒1的与燃烧筒2接触摩擦的位置增加裂解筒1的壁厚。当然，燃烧筒2和裂解筒1还可以通过其它转动密封结构进行转动密封连接。

在本实施例中，气体连通腔体3为一个连续的腔体结构或为多个分体的腔体结构。一个连续的腔体结构与燃烧筒2气体连通，或者多个分体的腔体结构分别与燃烧筒2气体连通，只要能够将燃烧筒2中的加热气体引入到气体连通腔体3中即可，以增大裂解筒1内的传热面积，实现物料多方向的受热。

不管气体连通腔体3是一个连续的腔体结构或者是多个分体的腔体结构，其腔体结构的形状和大小不做限制，可以是任意形状，如条形腔体结构、块状腔体结构、异形腔体结构等，还可以任意布置于裂解筒1内，如沿裂解筒1的轴向、横向等布置，只要保证物料能够在裂解筒1内流通，并通过腔体结构传热即可。

在本实施例中，气体连通腔体3和燃烧筒2通过开设于裂解筒1的筒壁的连通孔4保持气体连通。连通孔4能使燃烧筒2内的加热气体进入气体连通腔体3中，且尽量减少或避免燃烧筒2内的固体或液体物料通过连通孔4进入气体连通腔体3中，由于燃烧筒2固定设置，因此，固体或液体物料通常停留在燃烧筒2的底部，不容易进入连通孔4，而燃烧筒2中的加热气体能够扩散并对流通过连通孔4进入气体连通腔体3中，从而进一步保证了加热气体在气体连通腔体3内更好地流通进行传热。

当然，本实施例不对连通孔4的形状、大小和数量进行限定，连通孔4可以是任意形状，如圆形、矩形、椭圆形、梅花形等，只要有利于气体通过即可，连通孔4的大小根据加热需求而定，如果加热需求大，可以设置较大的连通孔4，以保证足够的加热气体的流通，相反，则设置较小的连通孔4。连通孔4的数量同样根据加热需求设定，连通孔4的数量相对越多，气体连通腔体3内的加热气体的流通越顺畅，加热速度越快，反之则加热速度越慢，但同时要保证尽量避免燃烧筒2内的固体和液体物料进入气体连通腔体3中。

进一步地，在本实施例中，气体连通腔体3的一侧腔体壁与裂解筒1的内壁贴合固定或共用，即气体连通腔体3坐落固定于裂解筒1的内筒壁上，气体连通腔体3用于坐落的一侧腔体壁可以是独立的腔体壁，也可以与裂解筒1的内壁共用。连通孔4开设于气体连通腔体3与裂解筒1相贴合或共用的筒壁上，气体连通腔体3和燃烧筒2通过连通孔4保持气体连通。通过将气体连通腔体3坐落固定于裂解筒1的筒壁上，可以使裂解筒1内的物料在裂解筒1内沿筒壁滑落的过程中，增加与气体连通腔体3的腔体壁接触传热的机会，延缓物料移动的速度，从而进一步提高传热效率。

当然，气体连通腔体3也可以悬置于裂解筒1内，气体连通腔体3的腔体壁不与裂解筒1的内筒壁接触，而是通过支撑结构进悬空固定。相应地，气体连通腔体3通过连通管与裂解筒1的筒壁上的连通孔4连通，实现气体的连通。如此设置，物料在裂解筒1内移动的过程中，可能很少与气体连通腔体3的腔体壁接触，但通过气体连通腔3的腔体壁进行热量辐射加热，同样可以提高传热效率。

如图8、图9和图11所示，进一步地，在本实施例中，气体连通腔体3优选为一组或多组螺旋结构腔体，螺旋结构腔体沿裂解筒1的轴向螺旋延伸，螺旋结构腔体的侧壁与裂解筒1的筒壁形成螺旋物料通道5，多组螺旋结构腔体沿裂解筒1的轴向依次排布，组合形成连续的螺旋物料通道5，螺旋结构腔体内部形成螺旋的气体通道。如此设置后，螺旋结构腔体能够充分利用裂解筒1内的空间，提供了裂解筒1与燃烧筒2之间径向和轴向热对流、热传导、热辐射通道，大大增加了传热面积。工作时，物料由裂解筒1的进料端进入裂解筒1内后，随着裂解筒1的旋转，物料在螺旋物料通道5中逐渐由裂解筒1的进料端向出料端移动，物料被旋转的螺旋结构腔体驱使自动向后移动，因此，裂解筒1可以采用水平放置的形式，不需要使进料端高于出料端倾斜设置。物料在螺旋物料通道5中移动的过程中，物料始终与螺旋结构腔体的侧壁和裂解筒1的筒壁接触传热，且延长了物料的运行路径，提高了物料在裂解筒1内的停留时间，使物料充分加热，进一步提高了传热效率，更有利于裂解反应的进行。

当然，如果气体连通腔体3不采用螺旋结构腔体，为了方便物料由进料端向出料端移动，裂解筒1的进料端高于出料端倾斜设置，利用物料自重和裂解筒1的旋转实现物料的自动移动。

如图10所示，进一步地，在本实施例中，螺旋结构腔体与裂解筒1相贴合或共用的筒壁上开设有一个或多个连通孔4，多个连通孔4沿螺旋方向布置。如果设置一个连通孔4，则利用燃烧筒2内的具有一定压力的加热气体通过该连通孔4进入螺旋结构腔体中，为了使加热气体充满螺旋结构腔体，一个连通孔4设置于螺旋结构腔体的一端，加热气体由螺旋结构腔体的一端逐渐充满整个腔体，连通孔4优选设置在螺旋结构腔体靠近出料端的一端，使加热气体的流向与物料移动的方向相反，以进一步提高传热效率。如果设置多个连通孔4，则多个连通孔4沿螺旋结构腔体的螺旋方向布置，优选地，多个连通孔4均匀分布，以进一步提高气体传热的均匀性。

进一步地，在本实施例中，螺旋结构腔体为环形螺旋结构腔体，环形螺旋结构腔体的内圈与裂解筒1的轴线之间存在径向间距。如此设置，环形螺旋结构腔体的中心部位形成贯通裂解筒1的轴向的空心区域，裂解筒1内裂解产生的气体可以更顺畅地通过空心区域进行流通。

当然，螺旋结构腔体还可以不具有空心区域，则裂解筒1内裂解产生的气体同样能够在螺旋物料通道5中进行螺旋输送，只是气体输送的路径较长。

作为优化，在本实施例中，环形螺旋结构腔体的外圈直径和内圈直径的差值大于5cm，根据加热需要以及裂解筒1内的气体输送需求确定环形螺旋结构腔体的外圈直径与内圈直径的差值。差值的确定需要保证燃烧筒2与裂解筒1之间的温差，使物料能充分裂解的同时，避免快速焦化。

作为优化，在本实施例中，螺旋结构腔体的两个侧壁之间的宽度为1cm～100cm，宽度的大小决定了螺旋结构腔体内部的气体螺旋通道的大小，进而决定了加热量的大小和散热面积大小，以及保证热气流的对流和紊流的产生。更优选地，两个侧壁之间的宽度为50cm左右。

在本实施例中，螺旋结构腔体的螺距为等螺距或变螺距，螺距大于1cm。根据裂解筒1内不同轴向段的温度梯度和碳化需求确定螺距形式和螺距大小。

在本实施例中，裂解筒1通过驱动装置驱动旋转，驱动装置主要包括电机、减速器、齿圈、支撑托轮和转动圈，转动圈优选设置于裂解筒1的两端外周上，转动圈通过下方的支撑托轮转动支撑，电机通过减速器减速后与齿圈配合，齿圈固定于裂解筒1的一端外周，通过电机驱动齿圈旋转，进而驱动裂解筒1旋转。当然，驱动装置还可以为其它结构形式，并不局限于本实施例所列举的形式。

如图11所示，为了方便裂解筒1内的物料出料，在本实施例中，裂解筒1内靠近出料端的位置设置有翻料导出机构6。翻料导出机构6随裂解筒1的旋转不断将位于出料端的物料翻起并导向出料口，避免物料在出料端堆积。

作为优化，在本实施例中，翻料导出机构6包括多个沿圆周方向排布且固定于裂解筒1的内筒壁上的V形翻料板61或弧形翻料板，V形翻料板61的凹角朝向和弧形翻料板的内凹面朝向均与裂解筒1的旋转方向相同，V形翻料板61和弧形翻料板的一端均与裂解筒1的出料端内端面固定，另一端为自由端。其中，V形翻料板61由两个板组合形成V形结构。

以V形翻料板61为例进行说明，其工作原理是：随着裂解筒1的旋转，物料不断进入V形翻料板61的进口端，由于V形翻料板61的凹角朝向与裂解筒1的旋转方向相同，因此，V形翻料板61由低处向高处移动的过程中，将裂解筒1筒壁上的物料提起，使物料向出料端方向移动积聚于凹角处，随着V形翻料板61由高处向低处移动的过程中，积聚于凹角处的物料开始抛洒的同时，物料沿V形翻料板61靠近出料端的一个板移动至出料端的出料口，实现了物料的翻料和导出。

同理地，弧形翻料板在由低处向高处移动的过程中，将裂解筒1的筒壁上的物料移动至内凹面处，弧形翻料板在由高处向低处移动的过程中，将内凹面处的物料抛洒并沿弧形翻料板的板面导出至出料口。

进一步地，在本实施例中，V形翻料板61的凹角处挡板还设置有挡板62，用于兜料，通过挡板62更好地积聚物料，将物料提成至高处进行抛洒。同理地，弧形翻料板的内凹处也设置有挡板62，用于兜料。

如图14-图16，在本实施例中，裂解炉还包括设置于裂解筒1的外壁且位于燃烧筒2内的扬料板19。

由于燃烧筒2固定不动，燃烧筒2内的能源物质积聚在燃烧筒2的底部，能源物质燃烧不能充分燃烧，燃烧效率较低，产生的热量缓慢，不能满足裂解筒1内物料的加热需求，因此，在裂解筒1的外壁设置扬料板19，裂解筒1在转动的过程中，扬料板19随裂解筒1一起转动，扬料板19将积聚于燃烧筒2底部的能源物质扬起，使能源物质在燃烧筒2内扩散燃烧，加快了燃烧速度，增大了燃烧范围，使能源物质充分燃烧，节省了能源消耗，产生的热量能够满足加热需求，提高了能源物质的燃烧效率。

在本实施例中，扬料板19的扬料板面平行或倾斜于裂解筒1的轴向，如此设置，扬料板19的扬料板面的翻料面积增大，能够更多、更方便地将燃烧筒2底部的物料扬起抛洒。倾斜设置的扬料板19还能够将能源物质沿轴向抛洒移送，从而便于燃烧筒2内的能源物质由燃烧筒2的进口端向出口端移送。

进一步地，扬料板19的扬料板面朝向裂解筒1的进料端倾斜，使燃烧筒2内的能源物质的移送方向与裂解筒1内的物料的移动方向相反。即燃烧筒2的进口端和出口端的位置与裂解筒1的进料端和出料端的位置相互颠倒，如此设置，保证了燃烧筒2的能源物质燃烧产生的热量与裂解筒1内物料吸收的热量相互平衡，提高热量的利用率。当然，也可以将扬料板19的扬料板面朝向裂解筒1的出料端倾斜，只是热量利用率不如本实施例所列举的情况。

在本实施例中，扬料板19沿裂解筒1的径向延伸，如此设置，可以减小扬料板19的长度。

如图16所示，本实施例提供了一种具体的扬料板19，扬料板19的末端为沿裂解筒1的转动方向弯折的弯折部191，通过弯折部191更容易将燃烧筒2底部积聚的能源物质捞起，并使能源物质短暂地留在弯折部191，有利于扬起抛洒。当然，扬料板19也可以为直板或弧形板，弧形板的内弧面朝向与裂解筒的转动方向相同，扬料板19并不局限于本实施例所列举的结构形式。

进一步地，在本实施例中，扬料板19的弯折部191设置有漏料缺口192，漏料缺口192的数量可以为一个、两个或更多个，漏料缺口192类似于手指缝，能源物质被扬料板19的弯折部191捞起后，在扬料板19升起的过程中能源物质通过漏料缺口192抛洒分散扬起，从而使能源物质扩散更加均匀，使其充分燃烧。

如图17和图18所示，本实施例中的裂解炉还包括设置于裂解筒1中的炭剥离装置20，随着裂解筒1的转动，炭剥离装置20与裂解筒1内的固体有机物表面裂解生成的炭碰触，将炭剥离下来。

经本申请的申请人研究发现，固体有机物裂解效率较低的原因是因为固体有机物表面裂解生成的炭一直包裹在固体有机物的表面，导致固体有机物内部未裂解的部分不能很好的受热，从而影响了裂解反应速度。而本实施例中的回转设备在工作时，随着裂解筒1的转动，固体有机物料在裂解筒1内翻滚移动，固体有机物受热发生裂解反应，最先在固体有机物的表面生成炭，通过裂解筒1的转动，炭剥离装置20与固体有机物表面的炭发生触碰，从而将固体有机物表面的炭剥离下来，露出固体有机物内部没有发生裂解的部分，继续进行裂解，裂解后生成的炭继续被炭剥离装置20剥离下来，从而避免了炭包裹在固体有机物表面，使固体有机物内部快速受热，加快了裂解反应，提高了有机物裂解效率。

进一步地，在本实施例中，炭剥离装置20为摆动悬挂于裂解筒1内的摆动件201和/或设置于裂解筒1内壁的突起物202，摆动件201和突起物202用于与固体有机物的表面碰撞。如图17和图18所示，摆动件201悬挂于裂解筒1内，摆动件201随着裂解筒1的转动而在裂解筒1内摆动，摆动件201在摆动的过程中与裂解筒1内翻滚的固体有机物碰撞，摆动件201将固体有机物表面裂解生成的炭碰撞下来。如图18所示，突起物202设置于裂解筒1的内壁上，裂解筒1转动的过程中，固体有机物料沿裂解筒1内壁滚落的过程中，突起物202与固体有机物的表面碰撞，从而将固体有机物表面裂解生成的炭碰撞下来。相比于固体有机物在裂解筒1内自然翻滚的过程，通过摆动件201和突起物202大大提高了固体有机物表面炭的碰撞脱落的几率，从而提高了固体有机物的裂解效率。

具体地，本实施例提供了一种具体的摆动件201，摆动件201为链状物2011、条状物2012、绳状物等中的任意一种或多种的组合，即裂解筒1中可以只设置链状物2011、条状物2012和绳状物等中的一种，或者裂解筒1中设置有链状物2011、条状物2012和绳状物等中的任意两种，或者链状物2011、条状物2012和绳状物等均设置在裂解筒1内。如图17和图18所示，链状物2011为链条结构，条状物2012为长条结构；绳状物为金属缆绳结构，只要能够在裂解筒1内悬挂摆动即可，摆动件201并不局限于本实施所列举的结构形式。突起物202布满裂解筒1的内壁，突起物202向裂解筒1内突出，突起物202的形状可以是圆柱状、圆锥状、三角锥、蘑菇状等，只要能够对固体有机物表面的炭进行剥离即可，并不局限于本实施例所列举的形状。

如图18所示，进一步地，在本实施例中，当摆动件201悬挂于螺旋物料通道5时，优选地，分别悬挂固定于螺旋物料通道5的两个侧壁上的相邻两个摆动件201中，其中一个摆动件201的悬挂点位于螺旋物料通道5靠近裂解筒1内壁的位置，另一个摆动件201的悬挂点位于螺旋物料通道5远离裂解筒1内壁的位置，且相邻两个摆动件201在周向上错开设置，相邻两个摆动件201在摆动过程中存在交叠。在实际的运行过程中，裂解筒1转动到某一位置时，螺旋物料通道5的两个侧壁上的相邻两个摆动件201会进行相反方向的摆动，从而实现两个摆动件201的交叠，交叠的摆动件201对夹在其中的固体有机物进行揉搓，类似于两个手的揉搓动作，从而更有利于固体有机物表面炭的剥离。

基于以上任一实施例所描述的裂解系统，本发明实施例还提供了一种裂解工艺，燃烧筒的加热气体进入位于裂解筒内的气体连通腔体中，通过裂解筒的筒壁和气体连通腔体的腔体壁与裂解筒中的有机固废传热；裂解筒中裂解产生的部分可燃气通入燃烧筒中燃烧。

由于燃烧筒的加热气体进入位于裂解筒内的气体连通腔体中，通过裂解筒的筒壁和气体连通腔体的腔体壁与裂解筒中的有机固废传热，大大提高了传热面积，提高了传热效率和热能利用率；且裂解筒中裂解产生的部分可燃气通入燃烧筒中燃烧，部分替代能源物质，从而减小了能源物质的消耗，降低了成本。

进一步地，在本实施例中，裂解工艺还包括收集裂解筒的入料端口处泄漏的可燃气并通入燃烧筒中燃烧。如果裂解筒的入料端口存在少量可燃气泄漏，则将泄漏的可燃气收集并通入燃烧筒中进行燃烧，既避免了漏气存在的危害，也回收利用了漏气。

在本实施例中，裂解工艺还包括将裂解筒中裂解产生的固体废料通入燃烧筒中进行燃烧。充分利用裂解筒中的固体废料，部分替代外部能源物质，进一步降低了成本。

在本实施例中，裂解工艺还包括将裂解筒裂解产生的可燃气冷凝为液态，将可燃气冷凝为液态便于存储和运输。

在本实施例中，裂解工艺还包括将燃烧筒产生的废气直接废气处理后排放或通入干化运输机中烘干有机固废后再进行废气处理排放。当用于干化运输机的烘干加热时，充分回收了废气的余热，提高了热量利用率。通过进行废气处理，得到无色、无味、无尘和无毒的气体，保护了环境。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (34)

1.一种裂解系统，包括裂解炉，所述裂解炉包括裂解筒（1）和燃烧筒（2），所述燃烧筒（2）密封套设于所述裂解筒（1）的外周，所述裂解筒（1）相对固定设置的所述燃烧筒（2）做旋转运动；其特征在于，所述裂解炉还包括设置于所述裂解筒（1）内的与所述裂解筒（1）内部隔离的气体连通腔体（3），所述气体连通腔体（3）与所述燃烧筒（2）连通，用于将所述燃烧筒（2）的加热气体引入所述气体连通腔体（3）中，增大所述裂解筒（1）内的传热面积，所述气体连通腔体（3）的腔体壁用于与所述裂解筒（1）内的物料传热；所述裂解筒（1）内产生的可燃气通过可燃气输送管路（7）连通至所述燃烧筒（2）内，所述气体连通腔体（3）坐落固定于所述裂解筒（1）的筒壁上，使所述裂解筒（1）内的物料在所述裂解筒（1）内沿筒壁滑落的过程中，增加与所述气体连通腔体（3）的腔体壁接触传热的机会，延缓物料移动的速度；所述气体连通腔体（3）与所述裂解筒（1）相贴合或共用的筒壁上开设有一个或多个连通孔（4），所述气体连通腔体（3）和所述燃烧筒（2）通过所述连通孔（4）保持气体连通。

2.根据权利要求1所述的裂解系统，其特征在于，所述可燃气输送管路（7）的出口连通于所述燃烧筒（2）的靠近所述裂解筒（1）的出料端的位置。

3.根据权利要求1所述的裂解系统，其特征在于，还包括设置于所述裂解筒（1）的入料端口（11）处的漏气收集装置（12），用于收集从所述入料端口（11）泄漏的可燃气；所述漏气收集装置（12）通过漏气输送管路（13）与所述燃烧筒（2）连通，用于将泄漏的可燃气通入所述燃烧筒（2）。

4.根据权利要求1所述的裂解系统，其特征在于，所述裂解筒（1）内裂解产生的固体废料通过固体输送管连通至所述燃烧筒（2）中燃烧。

5.根据权利要求4所述的裂解系统，其特征在于，所述固体输送管的出口连通于所述燃烧筒（2）的靠近所述裂解筒（1）的出料端的位置。

6.根据权利要求1所述的裂解系统，其特征在于，还包括设置于所述可燃气输送管路（7）上的储气罐（10），用于存储可燃气。

7.根据权利要求6所述的裂解系统，其特征在于，还包括设置于所述可燃气输送管路（7）上的可燃气净化装置（8），所述可燃气净化装置（8）设置于所述储气罐（10）的上游，用于净化可燃气。

8.根据权利要求6所述的裂解系统，其特征在于，还包括冷凝装置，所述冷凝装置与所述储气罐（10）的出口连通，用于冷凝可燃气为液态。

9.根据权利要求1所述的裂解系统，其特征在于，还包括干化运输机（14），所述干化运输机（14）的物料出口与所述裂解筒（1）的入料端口（11）连通，用于烘干有机固废并输送至所述裂解筒（1）中。

10.根据权利要求9所述的裂解系统，其特征在于，所述燃烧筒（2）的废气出口（25）与所述干化运输机（14）的干化腔气体进口连通。

11.根据权利要求10所述的裂解系统，其特征在于，所述干化运输机（14）倾斜设置，且所述干化运输机（14）的出料端高于进料端，所述干化腔气体进口设置于所述干化运输机（14）的靠近出料端的位置。

12.根据权利要求1所述的裂解系统，其特征在于，还包括尾气处理设备（16），所述尾气处理设备（16）与所述燃烧筒（2）的废气出口（25）连通，用于净化废气后排放。

13.根据权利要求10所述的裂解系统，其特征在于，还包括尾气处理设备（16），所述尾气处理设备（16）与所述燃烧筒（2）的废气出口（25）和/或所述干化运输机（14）的干化腔气体出口连通，用于净化废气后排放。

14.根据权利要求12或13所述的裂解系统，其特征在于，所述尾气处理设备（16）包括除尘装置、除硫装置、除有机废气装置中的任意一种或多种组合。

15.根据权利要求1所述的裂解系统，其特征在于，还包括撕裂机（18），用于粉碎有机固废原料。

16.根据权利要求1所述的裂解系统，其特征在于，还包括废渣排出装置（17），所述废渣排出装置（17）的进口与所述燃烧筒（2）的废料出口（24）连通。

17.根据权利要求1所述的裂解系统，其特征在于，所述燃烧筒（2）的筒体上设置有观察口（22）、点火口（23）、气体进口（21）、废气出口（25）和废料出口（24）。

18.根据权利要求1所述的裂解系统，其特征在于，还包括设置于所述燃烧筒（2）和/或所述裂解筒（1）中的温度传感器和/或压力传感器。

19.根据权利要求1所述的裂解系统，其特征在于，所述燃烧筒（2）的两端与所述裂解筒（1）的外筒壁之间采用接触摩擦式转动密封连接。

20.根据权利要求1所述的裂解系统，其特征在于，所述气体连通腔体（3）为一组或多组螺旋结构腔体，所述螺旋结构腔体沿所述裂解筒（1）的轴向螺旋延伸，所述螺旋结构腔体的侧壁与所述裂解筒（1）的筒壁形成螺旋物料通道（5）。

21.根据权利要求20所述的裂解系统，其特征在于，所述螺旋结构腔体为环形螺旋结构腔体，所述环形螺旋结构腔体的内圈与所述裂解筒（1）的轴线之间存在径向间距。

22.根据权利要求1-13、15-21任一项所述的裂解系统，其特征在于，还包括设置于所述裂解筒（1）的外壁且位于所述燃烧筒（2）内的扬料板（19）。

23.根据权利要求22所述的裂解系统，其特征在于，所述扬料板（19）的扬料板面朝向所述裂解筒（1）的进料端倾斜，使所述燃烧筒（2）内的能源物质的移送方向与所述裂解筒（1）内的有机固废的移动方向相反。

24.根据权利要求1-13、15-21任一项所述的裂解系统，其特征在于，还包括设置于所述裂解筒（1）中的炭剥离装置（20），随着所述裂解筒（1）的转动，所述炭剥离装置（20）将炭剥离下来。

25.根据权利要求24所述的裂解系统，其特征在于，所述炭剥离装置（20）为摆动悬挂于所述裂解筒（1）内的摆动件（201）和/或设置于所述裂解筒（1）内壁的突起物（202），所述摆动件（201）和所述突起物（202）用于与固体有机物的表面碰撞。

26.根据权利要求25所述的裂解系统，其特征在于，所述摆动件（201）为链状物（211）、条状物（212）、绳状物中的任意一种或多种的组合。

27.根据权利要求1-13、15-21任一项所述的裂解系统，其特征在于，所述裂解筒（1）内靠近出料端的位置设置有翻料导出机构（6）。

28.根据权利要求27所述的裂解系统，其特征在于，所述翻料导出机构（6）包括多个沿圆周方向排布且固定于所述裂解筒（1）的筒壁上的V形翻料板（61）或弧形翻料板，所述V形翻料板（61）的凹角朝向和所述弧形翻料板的内凹面朝向均与所述裂解筒（1）的旋转方向相同，所述V形翻料板（61）和所述弧形翻料板的一端与所述裂解筒（1）的出料端内端面固定，另一端为自由端。

29.根据权利要求28所述的裂解系统，其特征在于，所述翻料导出机构（6）还包括设置于V形翻料板（61）的凹角处和所述弧形翻料板的内凹处的挡板（62），用于兜料。

30.一种裂解工艺，其特征在于，基于权利要求1-29任一项所述的裂解系统，燃烧筒（2）的加热气体进入位于裂解筒（1）内的气体连通腔体（3）中，通过所述裂解筒（1）的筒壁和所述气体连通腔体（3）的腔体壁与所述裂解筒（1）中的有机固废传热；所述裂解筒（1）中裂解产生的部分可燃气通入所述燃烧筒（2）中燃烧。

31.根据权利要求30所述的裂解工艺，其特征在于，还包括收集所述裂解筒（1）的入料端口（11）处泄漏的可燃气并通入所述燃烧筒（2）中燃烧。

32.根据权利要求30所述的裂解工艺，其特征在于，还包括将裂解筒（1）中裂解产生的固体废料通入燃烧筒（2）中进行燃烧。

33.根据权利要求30所述的裂解工艺，其特征在于，还包括将所述裂解筒（1）裂解产生的可燃气冷凝为液态。

34.根据权利要求30所述的裂解工艺，其特征在于，还包括将燃烧筒（2）产生的废气直接废气处理后排放或通入干化运输机（14）中烘干有机固废后再进行废气处理排放。