CN113355119A - 一种低温裂解炉体及其设计方法 - Google Patents

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赵志安
闫修林
朱伯伦
杨徐烽
丁立平
钱华
陈云
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    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
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Abstract

本发明公开了一种低温裂解炉体设计方法，包括，对炉体进行设计；设置传动，带动物料进行位移；在炉体上开设进出料口；以及，对炉体进行密封和隔热保护；本方法将管型有轴螺旋输送机的壳体设计成双层夹层空心结构，通过高温熔盐液体在夹层中的流过，为经螺旋叶片输送的物料供热加温；用高温熔盐液体作为载热体直接供热，温度最高不会超过熔盐液体的温度，从根本上避免了加热过程中裂解物料出现过热或局部过热的风险。

Description

一种低温裂解炉体及其设计方法
技术领域
本发明涉及的低温裂解炉技术领域，尤其涉及一种低温裂解炉体及其设计方法。
背景技术
裂解是指在无氧或缺氧条件下，利用高温使有机物料中的有机成分发生裂解，将一种样品(主要指高分子化合物)转变成另外几种物质(主要指低分子化合物)，逸出挥发性产物并形成固体焦炭的一种处理技术；其特点是处置彻底、减量减容效果好、二次污染少、资源回收率高，回收方式灵活。无氧低温裂解技术在生活垃圾处理、锂电池资源回收等领域获得广泛应用。
然而在现有的技术中往往存在裂解碳化过程中物料温度过高或局部过热的问题，从而造成部分铝材料等会发生一些反应与改性，造成各组成成分分离困难的问题。
发明内容
本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。
鉴于上述现有低温裂解炉体及其设计方法存在的问题，提出了本发明。
为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种低温裂解炉体设计方法，包括，对炉体进行设计；设置传动，带动物料进行位移；在炉体上开设进出料口；以及，对炉体进行密封和隔热保护。
作为本发明所述低温裂解炉体设计方法的一种优选方案，其中：炉体由两个半径不同、长度相同、轴线重叠的空心的圆柱体，经两端封堵起来组成一个空心夹层容器，夹层用于存放熔盐锅炉提供的高温融化后的熔盐溶液；该夹层的一端开一个孔，并连接管道作为熔盐流入孔；另一端也开一个孔，并连接管道作为熔盐流出孔。
作为本发明所述低温裂解炉体及其设计方法的一种优选方案，其中：沿炉体的轴线放置一个相同长度的螺旋叶片；螺旋叶片的两端通过轴承分别固定在炉体两端的中心位置；螺旋叶片距炉体内表面留有一定的空隙，根据被输送物料的物理性能和外形大小调整该空隙，炉体一端的外部安装减速器，外部马达通过减速器驱动螺旋叶片转动。
作为本发明所述低温裂解炉体及其设计方法的一种优选方案，其中：物料在炉体内的滞留时间(即裂解时间)：物料在炉体内的裂解时间(即输送时间)与螺旋叶片的螺距(即叶片螺旋一圈的距离)、叶片转速以及炉体长度有关，公式为：
T＝L/(V*D)
其中T为时间，V为叶片转速，D为叶片螺距；
炉体长度计算：炉体长度与裂解时间(即输送时间)、叶片转速以及螺旋叶片的螺距有关，公式为
L＝T*V*D
其中L为炉体长度，T为物料输送时间，V为叶片转速，D为叶片螺距；
叶片转速计算：同样可得叶片转速的公式
V＝L/T/D
其中V为叶片转速，L为炉体长度，T为物料输送时间，D为叶片螺距。
作为本发明所述低温裂解炉体设计方法的一种优选方案，其中：炉体基本水平放置，在靠近炉体一端的上部开一个进料口；该进料口穿过炉体夹层直通中心，待裂解物料借助重力从此口进入炉体内部；进料口与炉体夹层内的熔盐液体隔绝，相对于进料口的另一端，在靠近端部的炉体下部开一个出料口，该出料口穿过炉体夹层直通中心，裂解后的物料借助重力从此口跌出炉体；出料口与炉体夹层内的熔盐液体隔绝。
作为本发明所述低温裂解炉体设计方法的一种优选方案，其中：出气孔穿过炉体夹层直通中心，裂解后的气体从此孔收集后处理；该出气孔与炉体夹层内的熔盐液体隔绝。
作为本发明所述低温裂解炉体设计方法的一种优选方案，其中：进、出料口空气密闭，在炉体内为裂解碳化过程维持充氮无氧微负压环境，炉体外部的保温隔热采用玻璃纤维耐高温保热棉，不会燃烧,具有不燃性、无变形、无脆化,耐高温可达700℃，具有良好的隔热性，有覆盖了熔盐液体的加热温度范围。
作为本发明所述低温裂解炉体设计方法的一种优选方案，其中：裂解炉处理能力计算：单位时间内输送物料进行裂解的数量与螺旋输送机的筒体半径、螺旋叶片转速以及螺旋叶片的螺距有关；炉体内不能挤满物料，需要留出裂解气体的空间，若以6分之一的满负荷输送能力输送物料，则公式为
M＝V*D*3.14*r*r/6
＝L*r*r*3.14/T/6
其中M为单位时间内输送物料的数量，V为叶片转速，r为炉体壳体半径，V为叶片转速，L为炉体长度，D为叶片螺距，T为物料输送时间(即裂解时间)。
根据权利要求1-8所述的一种低温裂解炉体，包括，第一炉体和固定套接于所述第一炉体外侧的第二炉体，所述第一炉体顶部一端开设有进料口，所述第一炉体顶部一端底部一端开设有出料口，所述第一炉体顶部设置有裂解气收集管，所述裂解气收集管贯穿所述第二炉体，且所述裂解气收集管与所述第一炉体内部空间连通。
作为本发明所述低温裂解炉体的一种优选方案，其中：所述第一炉体一侧设置有减速机，所述减速机的输出端固定连接有旋转轴，所述旋转轴贯穿所述第一炉体两端，且所述旋转轴与所述第一炉体两端轴接，所述旋转轴上固定设置有叶片，所述第二炉体一端顶部开设有熔盐流出口，且所述第二炉体一端顶部开设有熔盐注入口。
本发明的有益效果：本方法将管型有轴螺旋输送机的壳体设计成双层夹层空心结构，通过高温熔盐液体在夹层中的流过，为经螺旋叶片输送的物料供热加温；用高温熔盐液体作为载热体直接供热，温度最高不会超过熔盐液体的温度，从根本上避免了加热过程中裂解物料出现过热或局部过热的风险。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例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一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：
图1为本发明低温裂解炉体设计方法的流程示意图。
图2为本发明低温裂解炉体的结构示意图。
图3为本发明低温裂解炉体及其设计方法的旋转轴结构示意图。
图4为本发明低温裂解炉体及其设计方法的物料走向示意图。
图5为本发明低温裂解炉体及其设计方法的熔盐走向结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。
再其次，本发明结合示意图进行详细描述，在详述本发明实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。
实施例1
参照图1，为本发明第一个实施例，提供了一种低温裂解炉体设计方法，包括，对炉体进行设计；设置传动，带动物料进行位移；在炉体上开设进出料口；以及，对炉体进行密封和隔热保护；其中，炉体由两个半径不同、长度相同、轴线重叠的空心的圆柱体，经两端封堵起来组成一个空心夹层容器，夹层用于存放熔盐锅炉提供的高温融化后的熔盐溶液；该夹层的一端开一个孔，并连接管道作为熔盐流入孔；另一端也开一个孔，并连接管道作为熔盐流出孔；沿炉体的轴线放置一个相同长度的螺旋叶片；螺旋叶片的两端通过轴承分别固定在炉体两端的中心位置；螺旋叶片距炉体内表面留有一定的空隙，根据被输送物料的物理性能和外形大小调整该空隙，炉体一端的外部安装减速器，外部马达通过减速器驱动螺旋叶片转动。
进一步的，物料在炉体内的滞留时间(即裂解时间)：物料在炉体内的裂解时间(即输送时间)与螺旋叶片的螺距(即叶片螺旋一圈的距离)、叶片转速以及炉体长度有关，公式为：
T＝L/(V*D)
其中T为时间，V为叶片转速，D为叶片螺距；
炉体长度计算：炉体长度与裂解时间(即输送时间)、叶片转速以及螺旋叶片的螺距有关，公式为
L＝T*V*D
其中L为炉体长度，T为物料输送时间，V为叶片转速，D为叶片螺距；
叶片转速计算：同样可得叶片转速的公式
V＝L/T/D
其中V为叶片转速，L为炉体长度，T为物料输送时间，D为叶片螺距。
进一步的，炉体基本水平放置，在靠近炉体一端的上部开一个进料口；该进料口穿过炉体夹层直通中心，待裂解物料借助重力从此口进入炉体内部；进料口与炉体夹层内的熔盐液体隔绝，相对于进料口的另一端，在靠近端部的炉体下部开一个出料口，该出料口穿过炉体夹层直通中心，裂解后的物料借助重力从此口跌出炉体；出料口与炉体夹层内的熔盐液体隔绝；出气孔穿过炉体夹层直通中心，裂解后的气体从此孔收集后处理；该出气孔与炉体夹层内的熔盐液体隔绝。
进一步的，进、出料口空气密闭，在炉体内为裂解碳化过程维持充氮无氧微负压环境，炉体外部的保温隔热采用玻璃纤维耐高温保热棉，不会燃烧,具有不燃性、无变形、无脆化,耐高温可达700℃，具有良好的隔热性，有覆盖了熔盐液体的加热温度范围；裂解炉处理能力计算：单位时间内输送物料进行裂解的数量与螺旋输送机的筒体半径、螺旋叶片转速以及螺旋叶片的螺距有关；炉体内不能挤满物料，需要留出裂解气体的空间，若以6分之一的满负荷输送能力输送物料，则公式为
M＝V*D*3.14*r*r/6
＝L*r*r*3.14/T/6
其中M为单位时间内输送物料的数量，V为叶片转速，r为炉体壳体半径，V为叶片转速，L为炉体长度，D为叶片螺距，T为物料输送时间(即裂解时间)。
进一步的，炉体使用高温熔盐液体对物料加热，最高温度不会超过熔盐液体的温度；控制锅炉熔盐液体的温度，可以满足了那些对加热温度有严格上限要求的低温裂解碳化炉；熔盐锅炉的熔盐温度能做到200度至600度温度范围，能加热物料至400度温度附近进行裂解，满足低温无氧裂解碳化的要求；炉体旋转叶片最大输送能力远大于单位时间内实际输送的物料；使输送的裂解物料只处于炉体内的底部，炉体中大部分是空的，为裂解气体留有相应存放空间；熔盐液体温度设置在裂解物料所允许的最高温度以下。
进一步的，旋转叶片不仅推送物料，同时搅拌物料使加热均匀；单位时间的实际输送物料数量需远小于最大输送能力，使物料只占炉体的小部分空间，保持物料堆积厚度适当，利于螺旋叶片旋转时对物料堆的搅拌效果；熔盐液体流入孔设置于炉体的最低处，并且炉体微微倾斜放置，使得熔盐液体在停产时能依靠自身重力全部流出，不会冷却后堵塞管道及炉体内；熔盐液体流出孔设置于炉体的最高处，使得熔盐液体在刚开始注入时，依靠自身重力，熔盐在下方气体在上方，经该孔自动排空炉体夹层内的空气；熔盐锅炉高配熔盐泵和熔盐输送管道，增大熔盐液体流量，降低熔盐液体输出与输入炉体夹层时的温度差；物料在炉体内裂解碳化时间可调；优化为在30分钟至60分钟内调整；螺旋叶片的螺旋一周的距离大于裂化物料颗粒大小的5倍以上，以优化叶片推进时对料堆的翻动效果；螺旋叶片的转速需适中；叶片旋转一周推进搅拌物料一次，转速优化为一至二分钟内叶片旋转一周。
实施例2
参照图1，为本发明的第二个实施例，该实施例不同于第一个实施例的是：一种低温裂解炉体，包括对待裂解物料进行承载的第一炉体101和对熔盐进行承载的第二炉体102、使得待裂解物料进入第一炉体101的进料口101a、使得裂解完成的物料排出第一炉体101的出料口101b、对物料裂解过程中产生的气体进行收集的裂解气收集管101c、带动旋转轴103a进行旋转的减速机103、跟随减速机103进行旋转的旋转轴103a、对物料进行搅拌和带动物料进行位移的叶片103b、使得熔盐排出第二炉体102的熔盐流出口102a和使得熔盐进入第二炉体102的熔盐注入口102b。
进一步的，通过第一炉体101和第二炉体102对带裂解的物料和熔盐进行分开承载，使得高温熔盐液体第二炉体102中流过，为经过叶片103b输送的物料供热加温；用高温熔盐液体作为载热体直接供热，温度最高不会超过熔盐液体的温度，从根本上避免了加热过程中裂解物料出现过热或局部过热的风险。
具体的，对待裂解物料进行承载的第一炉体101和固定套接于第一炉体101外侧的对熔盐进行承载的第二炉体102，第一炉体101顶部一端开设有使得待裂解物料进入第一炉体101的进料口101a，第一炉体101顶部一端底部一端开设有使得裂解完成的物料排出第一炉体101的出料口101b，第一炉体101顶部设置有对物料裂解过程中产生的气体进行收集的裂解气收集管101c，裂解气收集管101c贯穿第二炉体102，且裂解气收集管101c与第一炉体101内部空间连通；
进一步的，第一炉体101一侧设置有带动旋转轴103a进行旋转的减速机103，减速机103的输出端固定连接有跟随减速机103进行旋转的旋转轴103a，旋转轴103a贯穿第一炉体101两端，且旋转轴103a与第一炉体101两端轴接，旋转轴103a上固定设置有对物料进行搅拌和带动物料进行位移的叶片103b，第二炉体102一端顶部开设有使得熔盐排出第二炉体102的熔盐流出口102a，且第二炉体102一端顶部开设有使得熔盐进入第二炉体102的熔盐注入口102b。
其余结构与实施例1的结构相同。
重要的是，应注意，在多个不同示例性实施方案中示出的本申请的构造和布置仅是例示性的。尽管在此公开内容中仅详细描述了几个实施方案，但参阅此公开内容的人员应容易理解，在实质上不偏离该申请中所描述的主题的新颖教导和优点的前提下，许多改型是可能的(例如，各种元件的尺寸、尺度、结构、形状和比例、以及参数值(例如，温度、压力等)、安装布置、材料的使用、颜色、定向的变化等)。例如，示出为整体成形的元件可以由多个部分或元件构成，元件的位置可被倒置或以其它方式改变，并且分立元件的性质或数目或位置可被更改或改变。因此，所有这样的改型旨在被包含在本发明的范围内。可以根据替代的实施方案改变或重新排序任何过程或方法步骤的次序或顺序。在权利要求中，任何“装置加功能”的条款都旨在覆盖在本文中所描述的执行所述功能的结构，且不仅是结构等同而且还是等同结构。在不背离本发明的范围的前提下，可以在示例性实施方案的设计、运行状况和布置中做出其他替换、改型、改变和省略。因此，本发明不限制于特定的实施方案，而是扩展至仍落在所附的权利要求书的范围内的多种改型。
此外，为了提供示例性实施方案的简练描述，可以不描述实际实施方案的所有特征(即，与当前考虑的执行本发明的最佳模式不相关的那些特征，或于实现本发明不相关的那些特征)。
应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种低温裂解炉体设计方法，其特征在于：包括，
对炉体进行设计；
设置传动，带动物料进行位移；
在炉体上开设进出料口；以及，
对炉体进行密封和隔热保护。
2.根据权利要求1所述的低温裂解炉体设计方法，其特征在于：炉体由两个半径不同、长度相同、轴线重叠的空心的圆柱体，经两端封堵起来组成一个空心夹层容器，夹层用于存放熔盐锅炉提供的高温融化后的熔盐溶液；该夹层的一端开一个孔，并连接管道作为熔盐流入孔；另一端也开一个孔，并连接管道作为熔盐流出孔。
3.根据权利要求1或2所述的低温裂解炉体设计方法，其特征在于：沿炉体的轴线放置一个相同长度的螺旋叶片；螺旋叶片的两端通过轴承分别固定在炉体两端的中心位置；螺旋叶片距炉体内表面留有一定的空隙，根据被输送物料的物理性能和外形大小调整该空隙，炉体一端的外部安装减速器，外部马达通过减速器驱动螺旋叶片转动。
4.根据权利要求3所述的低温裂解炉体设计方法，其特征在于：物料在炉体内的滞留时间(即裂解时间)：物料在炉体内的裂解时间(即输送时间)与螺旋叶片的螺距(即叶片螺旋一圈的距离)、叶片转速以及炉体长度有关，公式为：
T＝L/(V*D)
其中T为时间，V为叶片转速，D为叶片螺距；
炉体长度计算：炉体长度与裂解时间(即输送时间)、叶片转速以及螺旋叶片的螺距有关，公式为
L＝T*V*D
其中L为炉体长度，T为物料输送时间，V为叶片转速，D为叶片螺距；
叶片转速计算：同样可得叶片转速的公式
V＝L/T/D
其中V为叶片转速，L为炉体长度，T为物料输送时间，D为叶片螺距。
5.根据权利要求4所述的低温裂解炉体及其设计方法，其特征在于：炉体基本水平放置，在靠近炉体一端的上部开一个进料口；该进料口穿过炉体夹层直通中心，待裂解物料借助重力从此口进入炉体内部；进料口与炉体夹层内的熔盐液体隔绝，相对于进料口的另一端，在靠近端部的炉体下部开一个出料口，该出料口穿过炉体夹层直通中心，裂解后的物料借助重力从此口跌出炉体；出料口与炉体夹层内的熔盐液体隔绝。
6.根据权利要求5所述的低温裂解炉体及其设计方法，其特征在于：出气孔穿过炉体夹层直通中心，裂解后的气体从此孔收集后处理；该出气孔与炉体夹层内的熔盐液体隔绝。
7.根据权利要求6所述的低温裂解炉体及其设计方法，其特征在于：进、出料口空气密闭，在炉体内为裂解碳化过程维持充氮无氧微负压环境，炉体外部的保温隔热采用玻璃纤维耐高温保热棉，不会燃烧,具有不燃性、无变形、无脆化,耐高温可达700℃，具有良好的隔热性，有覆盖了熔盐液体的加热温度范围。
8.根据权利要求7所述的低温裂解炉体及其设计方法，其特征在于：裂解炉处理能力计算：单位时间内输送物料进行裂解的数量与螺旋输送机的筒体半径、螺旋叶片转速以及螺旋叶片的螺距有关；炉体内不能挤满物料，需要留出裂解气体的空间，若以6分之一的满负荷输送能力输送物料，则公式为
M＝V*D*3.14*r*r/6
＝L*r*r*3.14/T/6
其中M为单位时间内输送物料的数量，V为叶片转速，r为炉体壳体半径，V为叶片转速，L为炉体长度，D为叶片螺距，T为物料输送时间(即裂解时间)。
9.根据权利要求1-8所述的一种低温裂解炉体，其特征在于：包括，
第一炉体(101)和固定套接于所述第一炉体(101)外侧的第二炉体(102)，所述第一炉体(101)顶部一端开设有进料口(101a)，所述第一炉体(101)顶部一端底部一端开设有出料口(101b)，所述第一炉体(101)顶部设置有裂解气收集管(101c)，所述裂解气收集管(101c)贯穿所述第二炉体(102)，且所述裂解气收集管(101c)与所述第一炉体(101)内部空间连通。
10.根据权利要求9所述的低温裂解炉体及其设计方法，其特征在于：所述第一炉体(101)一侧设置有减速机(103)，所述减速机(103)的输出端固定连接有旋转轴(103a)，所述旋转轴(103a)贯穿所述第一炉体(101)两端，且所述旋转轴(103a)与所述第一炉体(101)两端轴接，所述旋转轴(103a)上固定设置有叶片(103b)，所述第二炉体(102)一端顶部开设有熔盐流出口(102a)，且所述第二炉体(102)一端顶部开设有熔盐注入口(102b)。
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