CN113412394A - 热解设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种热解设备，其尤其包括：a)废气加热进料器，其至少包括：接收料斗(101)；驱动器(103)；光眼传感器或拨动开关(104)；滑动闸门(106)；双螺杆进料器(102)；气动或液压动力系统(121)；和加热环(111)；b)热解反应器，其至少包括：具有双螺纹螺杆的上反应器螺杆(107a)和下反应器螺杆(107b)；燃烧器箱(601)，每个箱具有一个燃烧器(108)；具有用于滚轮支撑推车(605)的扁条平台(606)的管形钢架(608)；c)旋转筛清洁塔，其至少包括：风扇叶轮(705)；旋转叶片(704)；筛板(703)；清洁塔壳体(713)；筛锥形槽(727)；以及带有齿轮箱(706)的电动马达(714)；d)废热燃料清洁器，其至少包括：主壳体(1004)；入口管(1003)；分体式隔热金属包壳(1005)；废气出口和热量入口(1008和1009)；排放阀(1010)；排放储罐(1011)；泵(1001)；分流阀(1027)；排气管道(1013)；冷凝器(1015)；储罐(1021)；致动阀(1006)；传感器(1016/1017)；和止回阀1028；e)碳精炼机，其至少包括：下反应器螺杆(107b)；门控气闸装置，上闸门(1302)；灰排放螺旋钻(1301)；第一料斗(1303)；液位指示器(1304)；驱动器(1305)；中闸门(1306)；下料斗(1307)；下闸门(1308)；在中空驱动轴(1310)中旋转的计量螺杆(1309)；匹配空气开口；导管(1316)；燃烧器鼓风机(1311)；燃烧室(1312)；引燃火焰(1314)；排料口(1322)；马达驱动器(1317)逆变器；填料密封件(1318)；燃烧器鼓风机(1311)；排气管线(1319)；水鼓泡器(1320)；真空源(1321)；分离罐(1323)；液位开关(1325)；立式提升螺旋钻(1328)；开口(1329)；提升管(1331)中的开口(1330)；卧式螺旋钻(1335)；燃烧器箱(601)；冷凝器管线(1334)；卧式螺旋钻(1335)；第一气闸(1336)；旋风分离器(1338)；第二气闸(1339)；离心风扇(1340)；进入袋式过滤器(1341)的废气(1346)；和第三气闸(1343)；以及f)安全燃烧塔，其至少包括：入口阀(1701)；管道(1702)和安全燃烧器壳体基座(1703)；鼓风机(1708)；文丘里喷嘴(1707)；引燃火(1714)；鼓泡室(1719)；具有隔热区域(1711)；计算机(1718)；烟囱(1709)；备用电池(1717)；和液位开关(1705)。

Description

热解设备

技术领域

本发明涉及一种用于处理轮胎屑料以回收例如燃料和焦炭/灰/碳的热解设备。

背景技术

当前使用的轮胎转为燃料的热解设备存在许多问题，主要涉及以下装置。

进料器

生物质进料器系统固有的问题很多。一个标准的问题是能够在螺旋进料器上维持恒定压力而又不会使马达过载。在某些情况下，使用电流传感器来读取马达的安培数，并使马达停止几秒钟，然后重新启动。另一种方式是在马达上设置计时器来打开和关闭马达以防止过载，但这会对马达产生很大磨损。为了补偿其中的一些问题，使用了尺寸过大的马达和变速箱以承受背压和磨损。

热解反应器的内部过程可以是用于负压的，或者可以是用于正压环境的发明，但是本发明是用于正压环境的。无论哪种情况，都必须维持密封以防止氧气进入系统。一些系统使用闸门和阀来密封进料器。通常使用进料斗的分批进料和循环进料和卸料，来允许打开和关闭闸门以维持密封。这种类型的系统允许料斗中的氧气进入热解反应器中。

闸门或阀发明的另一个问题是故障安全问题。在电源完全故障的情况下，闸门或阀必须完全关闭，以防止氧气泄漏到系统中。

热解反应器

热解设备中使用的热解反应器是带有螺旋钻的大型旋转容器或旋转管道。旋转容器的第一个问题是它们缺乏连续填充和排放的能力。这些反应器采用分批填充的概念来插入轮胎屑料，然后在容器已完全密封的情况下加热该材料。他们声称它是连续的，因为它们具有多个单元。当一个容器被填充满时，另一个容器被倒空，因此该过程是材料的连续移动，但是反应器是分批工作的。

旋转容器的问题是密封机构。密封机构会因热量而膨胀，并使氧气泄漏到容器中，有引起火灾的危险。因此，启动时间大大延长，因为在重新启动容器之前需要让反应器冷却，然后在再次加热系统之前排空所有残留的氧气。然后在清洁或打开任何通道门之前，必须再次冷却容器。

现有技术的热解反应器的另一个问题是焦炭、灰和碳的去除，由于开放式清洁的性质，会更麻烦并且非常脏。旋转容器会在壁上收集焦炭/灰/碳，在下一次运行之前必须将其去除。由于加热、冷却和清洁的效率低，这非常耗时且非常昂贵。其他反应器使用在性质上非常相似的槽和料斗。必须将其打开并填充轮胎屑料，然后将其密封，加热，冷却，然后重复清洁过程。这些容器需要较高的机器表面接触才能获得良好的密封。

现有技术的反应器的另一个问题是分批加热和冷却，因为它需要大量的能量来及时地实现热解过程。大部分清洁过程都使用人工劳动。这很昂贵，并且可能对暴露于气载尘埃的员工造成危害。

现有技术的热解反应器的另一个问题是标准管道，该标准管道沿着管道的长度使用燃烧器箱以产生用于反应的热量。典型的反应器在一段管道的周围使用燃烧器箱，并在燃烧器箱之间留出小空间用于外部支撑。

现有技术的热解反应器的另一个问题是与其相关的膨胀。如果蒸气出口或进料系统不在同一端，则膨胀将需要特殊的配件，以允许入口进料器或出口位置的移动。

现有技术的热解反应器的另一个问题是需要中止由于过度处理或标准停工而产生的积聚气体(合成气)。典型地，只是将该气体燃烧掉，其中将其通过管道输送到燃烧烟囱并在外面点燃。典型的燃料燃烧使用的是浓燃料混合物，其中燃料气体仅暴露于大气中进行点燃。

在堆叠反应器的情况下，一根管道落入下方的另一根管道中，单独的燃烧器箱仅用于加热顶部，另一个燃烧器箱用于加热堆叠在相同区域或位置的下部分。两个单独的箱子使用的能量是覆盖两个箱子的一个箱子使用的能量的两倍。上部分将执行所需工作的大约90％，而下部分仅执行10％的剩余工作，并且该数量随着从进料点向下游移动而减少。因此，入口部分位于下出口部分的上方。入口部分使用了所需热量的大部分，因为原料会吸收该热量，而材料(焦炭/碳)位于下燃烧器箱部分中并且只需要阻止燃料在该区域冷凝的热量。

已经达到高温的灰和焦炭将不会吸收该热量。因此，在交叉落入部分(相对端)，每个部分(顶部和底部)的吸热比例(heat ratio absorption)从90％顶部变为10％底部。但是，由于去除了所有吸收液体，材料吸收质量随着其沿着反应器管道向下移动而减少。

在现有技术的热解反应器中，燃料的提取与本发明非常相似，因为燃料被汽化并从反应器中抽出，然后冷凝成液体形式。

清洁塔

已知的现有技术使用蒸气塔从热解反应器中排放生物质燃料。这种设计的一些已知问题是它允许碳颗粒被运送到燃料收集罐。如果燃料处于气态，则碳颗粒将不会收集汽化的燃料。标准清洁塔排放烟囱不会阻止气载碳离开热解反应器。排放蒸气塔的其他问题是其固定高度。生物质燃料蒸气在离开反应器时温度将下降，并在其温度低于沸点时冷凝。因此，标准排放塔的固定高度由于其长度而仅允许一个温降。其他问题还包括如果侧面有重质燃料冷凝，则会在塔内积聚。液体会捕获任何碳并形成积聚物，从而减少塔中的横截面积并增加汽化气体的速度。体积的减少和速度的增加将改变离开塔的燃料类型的动力学。

现有技术中已知的反应器使用蒸气塔从热解反应器中排放轮胎屑料燃料，由于所使用的发明而存在一些问题。该蒸气塔允许碳颗粒被运送到燃料收集罐。如果燃料处于气态，则碳颗粒将不会收集汽化的燃料。

标准清洁塔排放烟囱不会阻止气载碳离开热解反应器。

现有技术中已知的反应器使用标准的筛子来阻挡材料，由于筛子具有一致的开口尺寸，因此通常会将其堵塞。本发明中的静态筛在两个方向上具有锥形的开口。从较小的开口水平进入，较大的开口有助于材料积聚的清除。筛板的锥形槽开口在底部大于顶部，这也有助于清除任何材料积聚。通常的筛子也会由于小开口而产生背压，如果开口被堵塞，压力将增加。

燃料清洁器

标准的生物质热解反应器利用热量将进入的生物质转化为燃料。在没有氧气的室内加热并汽化生物质。然后，蒸气进入冷凝器和储罐，在其中冷凝成液体。生物燃料系统的最大问题是生产燃料时产生的碳污染物。因此，由于碳微粒与燃料混合，导致产生深黑色的燃料。与燃料混合的碳也将增加粘度。这种受污染的燃料可以在某些过程中使用，但由于碳微粒与燃料一起燃烧，会产生黑烟。此外，烟灰和焦炭也将会从这些燃烧器积聚在排气系统上。典型的，单独的过程从燃料中去除这种碳。

可以将其过滤、离心或蒸馏。过滤器可以捕获很多碳颗粒，但是要基于过滤介质的质量。离心机也可以从燃料中去除碳颗粒，但是过滤器和离心机都将碳分子留在燃料中，产生深色燃料，并在燃烧时产生深色烟。过滤器和离心机系统都需要另外的泵、运输管道和储罐来实现碳的去除。蒸馏系统的确会从燃料以及从热解过程中分离出的不同类型的燃料中去除碳。但蒸馏系统是完全不同于热解过程的另一种过程。在大多数情况下，需要将燃料运输到另一个地点进行蒸馏，从而增加了燃料的总成本。使用燃烧器作为热源的典型热解系统排放燃烧器废气。

安全燃烧器

标准的热解系统将会将生物质转化为燃料，但是合成气是副产物。该气体可以是具有其他气体的混合物的C4至更低级的气体。当任何一种燃料热裂化时，它将把长的碳链断裂成较小的碳链，因此，如果4碳链发生断裂，这种气体在大气温度下将不会凝结。许多生物燃料处理设备将利用这种气体供热，甚至使用催化剂来重整这些链，以制成液体燃料。但是，即使将其用于热解过程中的供热，也必须对其进行管理。

热解反应器需要热量来启动该过程，然后对于分批系统需要长时间维持该热量，而对于连续反应器系统则需要连续维持该热量。在这两种情况下，当过程将停工时，反应器将继续制造合成气，直到冷却至不会裂化所用生物质燃料的温度为止。

因此，必须从反应器中排出这种气体。可以使用储罐，但压力有限。如果罐中的氧气和氢气在压力下都混合在一起，那么松散氢气的存在将会产生问题。由于大多数生物质材料的本质，可能存在氧分子和氢分子。在大多数应用中，使用开放式通风燃烧。标准燃烧使用大气点燃，且燃烧非常浓的假黑烟。

发明内容

本发明的目的是通过一种简单合理的解决方案来克服或至少有效地减少现有技术的问题。根据本发明，提供了一种新的热解设备，其解决了现有技术的问题或使其最小化。

根据本发明的热解设备尤其包括：废气加热进料器，热解反应器，旋转筛清洁塔，废热燃料清洁器，安全燃烧器，碳精炼机，以及作为运行设备所需的管道和阀的辅助装置和所有固定装置。

废气加热进料器

轮胎屑料可以通过气动或机械方式输送到料斗进料器中。气动输送可利用进料的空气分离优势。空气分离将提起轮胎屑料，但允许较重的物体(例如岩石或金属)从拾取口掉落。

一旦将轮胎屑料移入接收料斗中，然后掉入重型螺杆的入口部分，则将屑料向下推，压缩碎屑并形成密封。这是通过使用气动或液压驱动器来完成的，以防止使用电动马达时过载。光眼传感器或拨动开关指示轮胎屑料的高度，众所周知，遮挡开口或触发液位开关将阻止空气将材料输送到料斗或双螺杆进料器中，而不会过度填充。活塞螺杆会将材料推入双螺杆进料器，并有助于密封以防止反应器气体泄漏。出于任何原因，如果没有将材料装载到进料斗中，则可以关闭进料斗下方的滑动闸门，以维持反应器密封。该闸门还用于停止将材料输入双螺杆进料器中，并在需要时允许双螺杆进料器清除其所有材料。如果需要，也可以将料斗驱动器倒转以去除滑动闸门路径中的材料。

然后，该材料被双螺杆进料器推至上反应器螺杆。该双螺杆进料器由同一台燃烧器在下降区旁边加热，该燃烧器向反应器入口提供热量。

来自根据本发明的进料斗的塞压力将消除上述问题。垂直螺杆放置在进料斗中心的内部，并旋转以向下推动轮胎屑料以形成压缩密封。必须始终维持压力以形成密封。螺杆输送机连续从料斗密封下方去除材料，因此维持了平衡压力。

使用气动马达或液压马达消除了上述问题。当用下方的进料螺杆去除轮胎屑料时，在进料斗垂直螺杆上使用气动或液压马达可以提供连续的扭矩。该垂直螺杆的RPM高于下方的进料螺杆输送机，并且能够维持压力以形成密封。

气动或液压动力马达也提供直接的背压读数，并且可以进行调整。可以通过降低RPM来维持扭矩，其中电动马达以较低的RPM降低一些扭矩。

如果发生电源故障，则下方的反应器*进料螺杆*上的垂直料斗螺杆将停止。为了防止压力使螺杆驱动器向后转动而松开密封，使用了蜗轮蜗杆式齿轮箱。蜗轮蜗杆减速器将不允许将齿轮向后推，除非从马达沿正向或反向施加动力。因此，例如在断电的情况下，如果材料(像弹簧一样)不会推动齿轮箱并允许密封压力恢复密封。滑动闸门由弹簧驱动以关闭，并在通电时保持打开。在断电的情况下，闸门将尝试关闭。如果材料受热，将变软并允许闸门将其推动直到关闭。当扭矩反向时，蜗轮蜗杆可防止这种情况发生。料斗下方的滑动闸门将默认关闭。

通常以三种方式来加热反应器进料螺杆，即电加热、燃气或油燃烧器，或通过螺杆内部的材料压缩。电加热和使用单独的燃烧器需要额外的资源，而压缩加热则需要加大进料驱动器和马达的尺寸，以处理产生热量所需的压力。本发明消除了这些问题。使用与燃烧器箱产生的热空气相同的热空气，从而无需额外的外部热源。管道设置在燃烧器的前面，并通过管道输送到环绕反应器进料螺杆的加热环。

安装在通向加热环的导管中的阀控制着反应器进料器的温度。通过将围绕反应器进料器的加热环排出到燃烧器箱的外部，可以消除废气燃烧器的背压，从而使热空气沿着通往燃烧器箱的路径行进。

生物质材料、木材、塑料、混合废料将压缩并维持很大一部分压缩形状。轮胎屑橡胶不会。屑橡胶具有很高的阻力系数C和弹性值，这使其弹回原始形状并抵抗任何传入的压缩压力。这给进料系统带来了问题：双螺杆进料器的螺距必须维持相同或更大的体积，因为它要沿着双螺杆进料器向下行进以消除材料压力的积聚。在176.5℃(350°F)以上对橡胶进行加热，橡胶失去弹性，开始粘结在一起。橡胶变得非常粘，将开始粘附在螺杆输送机的螺纹上。双螺杆的使用消除了这个问题。

在材料被迫与进料器加热器壁接触之前，通过螺纹调节体积，在此过程中，通过增加螺距长度以使其与传入的螺距长度的体积相匹配，从而使材料膨胀。双螺杆进料器用于提供自清洁。一个螺杆是左螺纹，另一个是右螺纹，它们相互交错，因此一个螺纹擦拭另一个反向螺纹的内部。

其他热解双螺杆进料器将双螺杆进料器放置在同一中心线上，不允许在螺杆轴上有尾轴承。当这种类型的进料器试图引入轴承时，它必须是特殊合金，以承受热解反应器内部的环境。

通过对主反应器管的顶部上方的热解反应器进料，允许双螺杆进料器通过热解反应器顶部的入口管道、安装的密封件和外部的衬套轴承，在此减少了热量，无需使用特殊合金。尾轴需要填料密封件和衬套轴承。这种设置将它们组合在一起。填料密封件被轴承衬套压缩，从而无需使用外部轴承支撑，可以根据需要从外部进行维修。

如果蒸气出口或入口进料器不在同一端，则反应器管膨胀将需要特殊的配件，以允许入口进料器或出口位置的移动。这种设计在一个区域内将两者组合在一起。该区域固定在钢架上，并且在对热解反应器主管加热时不允许移动。它从该固定点开始膨胀，从而使热解反应器的进料系统和排气系统保持静止。将出口直接设置在入口上方的优点是能够在较轻的燃料离开进料螺杆时将其捕获。

燃料停留在热解加热区域的时间越长，分解成更轻的燃料甚至气体就更多。因此，通过去除双螺杆进料器螺杆产生的燃料，将消除轻质燃料返回热解反应器并再次裂化成短碳链的情况。

该进料器在同一实心螺旋钻部分的末端具有反向螺纹部分，允许材料在与那些螺纹接触时反向。在这一点上，材料将推到一起，除了进入反应器管内没有地方可放。这样可以使双螺杆进料器从头到尾保持清洁。

当废气对该区域进行加热时，双螺杆进料器被加热，轮胎屑料液化并填充到螺旋钻壳体，通过填充轮胎屑料之间的任何空间来形成气闸(airlock)。输入轮胎屑料的连续流动可维持气闸密封。由于熔化的轮胎屑料和固体轮胎屑料处于扭矩压力下，因此在进料器中形成密封，并且停止将空气引入热解反应器中并且不允许任何气体排出。加热区开始液化并仅在燃烧器箱内的加热区中使材料汽化。双螺杆轴上的反向螺纹部分会切掉材料并防止在轴上积聚。

热解反应器

该热解反应器由于其连续使用和较高的热交换效率而克服了一些现有技术的问题。轮胎屑料的连续流将进入热解反应器中，同时排放连续流和收集的燃料、焦炭/灰/碳。从燃烧器施加热量，热量在整个运行过程中都维持在热解反应器上，而不会停下来重新填充或停下来排放焦炭。进料口使用基于材料的压缩密封，排料口使用一系列闸门来形成气闸密封。本发明既可以使用切碎的轮胎屑料，也可以使用大轮胎屑料或小轮胎屑料。

来自进料器的轮胎屑料进入反应器入口并掉入热解反应器中。轮胎屑料和蒸气进入热解反应器中，并沿着具有双螺纹螺杆的上下反应器被拉动，双螺纹螺杆具有切割槽和折叠槽。由于材料在双螺杆进料器内的快速移动，一些轮胎屑料不会汽化。未汽化的轮胎屑料落入反应器管中，并落入下方的双螺纹切割折叠带状反应器螺杆。热解反应器具有燃烧器箱，该燃烧器箱将热量传递通过反应器管道的侧壁，以在输送材料时汽化反应器管内的材料。

轮胎屑料以及任何蒸气将从上反应器落到下反应器，并继续输送到下反应器的末端。所有进入的轮胎屑料中的约90％将在上反应器螺杆中汽化，而剩余10％将在下反应器中汽化。下反应器的相反端有一个开口，在此，所有焦炭/灰/碳都将落入输送机中，该输送机将通过门控料斗气闸系统将其从反应器中去除。此时，焦炭/灰/碳将由碳精炼处理器处理。

这种设计使得将堆叠的反应器管与一个燃烧器箱封闭在一起，每个箱仅使用一个燃烧器。上反应器螺杆在加热时会膨胀，并从进料端移开。同时，下反应器管在相反的方向上膨胀，并由交叉部分固定。由于这种交叉连接，上部分拉动下部分。因此，如果将上下反应器管加热到相同的温度，它们将膨胀相同的量。在一个加热器箱中，就会发生这种情况。

燃烧器箱的内部是隔热的，可减少外皮看到的热量。反过来，燃烧器箱不会发生膨胀来匹配反应器管，因此使用密封滑环将燃烧器箱支撑到反应器管。

在每个燃烧器箱之间存在间隙，在该间隙处可以将滚轮支撑推车附接到反应器管。这些滚轮支撑推车通过可膨胀的夹子固定在反应器管上。滚轮支撑推车的基部使用围绕固定的扁条平台放置的凸轮从动件，以防止在X和Z轴上的移动，同时防止反应器管弯曲。

使用具有双入口的燃烧器来加热热解反应器。一种气体将用于启动，而燃烧器的另一个入口将用于合成气。每个燃烧器使用一个单独的控制箱，但由主PLC进行监控。使用温度探头来将反应器的温度控制到控制箱中的PID设定点。

来自围绕反应器管的箱的热量产生了启动反应的高温。热解反应器的管将由于热量而膨胀，并且由于被加热的进料器锚定而沿一个方向行进。热解反应器的运动是横向的。管形钢架具有用于供滚轮支撑推车行进的扁条平台。滚轮支撑推车具有凸轮从动辊，以阻止热解反应器向上或向侧面移动，从而仅允许在反应器管的长度方向上移动。上反应器与下反应器相连，并由上下反应器之间的连接环固定，并随着其膨胀而拉动下反应器。下反应器在被加热时沿相反的方向膨胀。在相同的温度下，上下反应器管以相同的速度膨胀，以将入口燃烧器箱固定到位。位于反应器管的末端的驱动器也位于滚轮支撑推车上，以允许发生膨胀。焦炭/灰/碳输送机位于滚轮支座上，一旦发生事故，会随着膨胀与热解反应器一起被拉动。二堆叠反应器的巨大优势在于，如果首尾堆叠，则膨胀的组合长度将超过。通过将反应器管一个堆叠在另一个上方，膨胀减少了收集长度的一半。通过减小长度，这也减少了热解反应器内部的螺旋钻上的负荷。

蒸气从热解反应器中排出，并通过旋转筛清洁塔向上排出。

旋转筛清洁塔

真正的速度旋转筛可以通过增加旋转叶片的RPM来增加汽化气体的行进距离。旋转叶片产生线圈效应，使行进长度更长。

负侧壁设计有助于自清洁并有助于排出可能积聚在壁上的材料。负侧壁允许较大直径的塔材顺着侧壳体流下，同时增加表面积，防止排出材料的压缩。这与重力效应一起，有助于对塔壳体进行自清洁。旋转叶片的RPM的增加和减少将改变静态筛上的打开时间量。

根据本发明，旋转筛在旋转轴上具有固定安装的风扇叶轮，旋转叶片安装在旋转轴上。旋转筛旋转越慢，对下方的反应器系统的背压就越小。旋转速度越快，就减小筛孔尺寸，增加背压，但安装在轴的顶部的风扇叶轮通过将蒸气向上吹出塔来补偿背压。塔长度是机械固定的，但是通过改变RPM并为蒸气创建更紧密的盘绕路径，通过筛的蒸气轨迹可以发生变化。

废热燃料清洁器

该设计使用废热连续地清洁生物燃料，而不需要现有技术中的任何额外的清洁步骤。

从热解反应器排出的蒸气行进至废气加热的燃料清洁器，在此去除任何碳颗粒。在低于260℃(500°F)下冷凝的蒸气将冷凝，然后重新沸腾成蒸气，留下较重的燃料。该重质燃料与碳颗粒一起将排回到热解反应器中进行热裂解，并将碳沉积回热解反应器中。

然后，重新沸腾和汽化的燃料进入冷凝器进行冷却。第一个冷凝器安装在储罐的顶部，在149℃(300°F)以上沸腾的碳链收集在该储罐中。然后，剩余的蒸气向上和向外行进，然后向下通过成品罐顶部的冷却冷凝器。成品罐还具有由乙二醇冷却器提供的冷却盘管，该冷却盘管将冷凝剩余的来自C5及以上的碳链。该罐设置在-6、7℃(20°F)左右。现在，剩余的蒸气只是称为合成气体或合成气的不可冷凝气体。然后，合成气通过一组鼓泡器，以从气流中洗涤掉硫和其他可吸收的化学物质。然后，使用清洁后的合成气为燃烧器提供动力，进行碳精炼，还可以为发电机提供动力。

通过使用标准的热交换器壳管式冷凝器将汽化的轮胎屑料冷凝为液体燃料。需要成品罐将蒸气降至-6、7℃(20°F)左右，以将C-4以上的所有碳链冷凝成液体。为了确保所有的蒸气都被冷凝，成品罐在内部的冷却乙二醇浴中具有一组盘绕的路径管。乙二醇不会冻结，在工业中用于冷却。压缩机类型的冷却器系统用于所有冷凝器冷却。

碳精炼机

碳焦炭通过螺旋钻和门控气闸装置从热解过程中排放。当灰排放螺旋钻运行时，上闸门保持打开。焦炭填充第一个下料斗，并触发灰排放螺旋钻。

这将通过切断驱动器的电源并关闭顶闸门来使灰排放螺旋钻停止。中闸门将打开，并将焦炭沉积到另一个下料斗中，然后重新关闭中闸门。上闸门将打开，并再次启动焦炭螺旋钻过程。下闸门将立即打开并向下方的计量螺杆供料，该计量螺杆在壳体中旋转并具有匹配的空气开口。计量螺杆具有中空的驱动轴，以允许空气移动通过。

计量螺杆转动并使焦炭(通过导管)进入由燃烧器鼓风机产生的气流中。该燃烧器鼓风机供应用于燃烧所供应的气体(通过热解过程制成的液态丙烷或合成气)的空气。

碳炭焦连同空气一起进入燃烧室，在燃烧室中被火花塞或引燃火焰点燃。来自鼓风机的力将焦炭与空气混合，当焦炭与火焰接触并赶走所有碳氢化合物时，会将它们与气流中的所有可燃物质一起焚化。室内的计量螺杆会将碳拉到另一端的排料口。

计量螺杆的缓慢绕转延长了焦炭材料在火焰中的暴露时间，并且可以通过使用马达驱动逆变器根据需要进行调整。逆变器或VDF允许手动或通过PLC改变速度。所有驱动器均通过填料密封件支撑和密封。燃烧器鼓风机需要一条用于释放压力的路径，否则背压将使气流停止并使火焰熄灭，因此，排气管线连接到室的相反端。

排气管线通过水鼓泡器，并被真空源拉动以平衡燃烧器鼓风机的背压。排气鼓泡器中的水也会去除任何气载颗粒，并吸收诸如硫的化学物质。重焦炭现在是精炼碳，并被输送到排料口，在此下落到分离罐中。

水位由分离罐中的典型液位开关控制，分离罐允许碳下沉和灰或剩余的焦炭漂浮。下沉的碳被收集在分离罐的底部。

使用立式提升螺旋钻来通过底部的开口将碳从分离罐中抽出，并通过提升管中的开口将来自碳的水排出。然后将碳沉积到卧式螺旋钻中，该螺旋钻穿过燃烧器箱，在此处将热量施加到钻壁上。

这些热量赶走了水，并将其通过冷凝器管线返回到分离罐。冷凝器将水蒸气冷却回水状态。螺旋钻中的干燥碳然后穿过气闸并到达容器。

浮在分离罐内的灰和焦炭从顶部抽真空，并被抽入旋风分离器进行收集。在旋风分离器的排料口处也使用气闸用于去除。

用于抽吸焦炭和灰的真空来自安装在旋风分离器顶部的鼓风机。然后，鼓风机将其废气推入袋式过滤器，在该袋式过滤器中，收集到的所有灰尘都可以被收集并通过气闸排放。

安全燃烧器

系统的停工要求关闭热解反应器的燃烧器但风扇继续运行。空气的输入仅大大减少了冷却时间。但是直到反应器温度降至204℃(400°F)以下，该过程仍在生产合成气。必须存储或消耗合成气，以使热解反应器排出该气体。将需要大容量、低压的罐，或者可以将气体燃烧掉。

安全停工燃烧器将通过使用管道连接到排气燃烧室内的标准调节式燃烧器，而燃烧掉所有排出的合成气。使用空气强制燃烧器来维持燃料与空气的比例，因此可以实现排出的合成气的完全燃烧，当由于热解反应器的冷却而使合成气量下降时，燃烧器将与气体量匹配，以使空气与气体的比例有效。

辅助设备

整个过程由位于主控制面板中的PLC程序进行监控和控制。这是行业标准。要求燃烧器具有独立的控制器，以符合要求的标准。

热解反应需要热量来制造供给至燃烧器的合成气，但是除非储存合成气，否则需要启动气体。液态丙烷非常接近于合成气的相同特性，因此，首选使用购买的瓶装LP气体进行启动。可以使用其他气体，但辅助阀和调节器需要匹配用于启动的燃料。

空气压缩机为所有的气动阀、气缸和闸门提供动力，而液压动力系统为进料斗和双螺杆驱动器提供动力。

整个设备反应器过程受到氮气吹扫系统的保护。在紧急情况下，将氮气通过管道输送到热解反应器中。这是一种惰性气体，它将通过对热解反应器内部的空隙进行加压来置换氧气并防止任何输入的氧气进入热反应器。该气体可用作灭火系统。如果需要，可以将控制阀配置为在电源故障时打开。连接至热解反应器的氮气端口置于热量和蒸气最集中的位置。

附图说明

参考附图，通过作为示例给出的优选实施例的一些形式的以下描述，本发明的优选特征将变得显而易见，所述附图不一定按比例绘制，其中：

图1是废气加热系统进料器的示意性流程的简化图。

图2是构成废气加热进料器的零件的部件等距视图。

图3是废气加热双螺杆进料器、加热环和带有密封件的尾轴承的等距视图以及双螺杆进料器的横截面图。

图4是热解反应器系统的简化图。

图5是反应器系统的等距视图。

图6示出了热解设备燃烧器箱、反应器管和支撑件的等距视图。

图7示出了清洁塔和蒸气盘管的组件的效果。

图8示出了蒸气清洁塔的组件。

图9是用于蒸气清洁塔的筛板的泪滴状膨胀槽和锥度的细节图。

图10是传统的热解转化系统废气加热燃料清洁器的示意性流程的简化图。

图11是构成废气加热燃料清洁器的零件的部件等距视图。

图12是废气加热燃料清洁器部件的组装等距视图。

图13是碳精炼机的示意性流程的简化图。

图14示出了碳精炼机的组件。

图15是碳精炼分离系统的组装等距视图。

图16是碳精炼反应器部分的组装等距视图。

图17示出了安全燃烧器的三个视图，其中第一个视图是组件，第二个视图是部件的等距视图，第三个视图是文丘里(venture)喷嘴区域的细节。

具体实施方式

根据本发明的热解设备尤其包括：废气加热进料器，热解反应器，旋转筛清洁塔，废热燃料清洁器，碳精炼机，安全燃烧器，以及在上述附图中示出的作为运行设备所需的管道和阀的辅助装置和所有固定装置。

废气加热进料器(图1、2、3、4和5)

轮胎屑料可以通过气动或机械503方式输送到料斗进料器系统图1中。气动输送可利用进料的空气分离优势。空气分离将提起轮胎屑料，但允许较重的物体(例如岩石或金属)从拾取口掉落。一旦将轮胎屑料移入接收料斗101中，然后掉入垂直进料斗螺杆105的入口部分，则将碎屑向下推，压缩碎屑并形成密封。这通过使用由液压动力系统121提供动力的气动或液压驱动器103来完成，以防止如果使用电动马达会出现的过载。

光眼传感器或拨动开关104指示轮胎屑料的高度，众所周知，遮挡开口或触发液位开关将阻止空气将材料输送到料斗或螺杆进料器503中，而不会过度填充。活塞螺杆105会将材料推入挤出机入口102，并有助于密封以防止反应器气体泄漏。出于任何原因，如果没有将材料装载到料斗中，则可以关闭料斗下方的滑动闸门106，以维持热解反应器密封。该闸门还用于停止将材料输入双螺杆进料器102中，并在需要时允许双进料螺杆进料器清除所有材料。

然后，该材料被双螺杆进料器102推至反应器的上反应器螺杆107a。该双螺杆进料器102由同一台燃烧器108在下降区旁边加热，该燃烧器向上反应器螺杆107a和下反应器螺杆107b提供热量。

当废气对该区域进行加热时，双螺杆进料器被加热，轮胎屑料液化并填充到螺旋钻壳体，通过填充轮胎屑料内的任何空间来形成气闸。输入轮胎屑料的连续流动可维持气闸密封。由于熔化的轮胎屑料和固体轮胎屑料处于扭矩压力下，因此在进料器中形成密封，并且停止将空气引入反应器中并且不允许任何气体排出。

加热区开始液化材料并仅在燃烧器箱601内的加热区中使材料汽化。材料进入反应器入口，并落入上反应器螺杆107a。双螺杆轴上的反向螺纹部分会切掉材料并防止在轴上积聚。由于材料在双螺杆进料器内的快速移动，一些轮胎屑料不会汽化。将未汽化的轮胎屑料落入反应器管中，并落入下方的双螺纹切割折叠带状螺旋钻。

图1所示的废气加热进料器使其非常适合于对热解反应器进行进料。轮胎屑料被放置在进料斗101中，在此将其与垂直螺杆部分105一起向下推至双螺杆进料器102。垂直进料斗螺杆105还具有桥式破碎臂109，以防止轮胎屑料粘在垂直进料斗101内部。

滑动闸门106位于双螺杆进料器102和进料斗101之间，以允许在紧急情况下或停工程序期间关闭。垂直料斗螺杆105将反转方向并提起轮胎屑料，同时下方的双螺杆进料器102将材料排入热解反应器中。垂直进料斗螺杆105的这种反转动作将材料向上拉入料斗中，从而与双螺杆进料器102中的料斗101之间留有间隙，从而滑动闸门106适当地关闭。

双螺杆进料器102将继续运行以去除所有材料，因此材料不会在双螺杆进料器102内冷却和硬化。如果允许留在内部，材料会将双螺杆锁定在一起，并且在冷却后很难重新启动。

轮胎屑料沿双螺杆进料器102向下行进以向反应器入口110进料。轮胎屑料经过双螺杆进料器102，该双螺杆进料器102的一侧具有左螺纹，另一侧具有右螺纹，它们在将材料推入反应器入口110时会互锁并进行自清洁。

双螺杆进料器102中的材料将材料推入燃烧器箱内的加热环111中。从燃烧器箱上的燃烧器108向加热环111提供热量。当加热环111通过反应器入口时，使用阀112来设定其温度。来自燃烧器108的热空气通过导管113到达加热环111，然后围绕双螺杆进料壳体116并从排气管114排出。

双螺杆进料器102内部的轮胎屑料沿螺纹行进直到其与增大部分115的增大中央部分接触，该增大中央部分将材料推向双螺杆进料壳体116以进行快速加热。轮胎屑料由双螺杆进料器102推入反应器入口110，在此处它与反向螺纹部分117的反向螺纹部分接触，在这一点处，材料被迫返回到进入螺纹并产生剪切运动，在此材料落入反应器入口110。

进料斗101和该双螺杆进料器102均由气动或液压驱动器103提供动力，该驱动器根据需要调节扭矩。这些气动或液压驱动器103安装在齿轮减速器118上，以防止在电源故障的情况下产生反向间隙(back lash)。该系统由液位指示器104、温度探头122和压力传感器120控制。

如在图3中可以看到的那样，双螺杆进料器102由左螺纹和右螺纹组成，其中双螺杆进料器102之间的体积与膨胀的增大部分115匹配。这是通过增加螺纹间距空间来完成的。这防止了轮胎屑料的压缩，并且防止了向驱动器施加背压以及将材料压缩在一起。增大部分115还将材料推向更靠近双螺杆进料壳体116。

这允许更快地将热量传递到材料，并且有助于防止材料中的冷停止。改变主轴301的直径来实现该目的。材料被向前推至反应器入口110，在此处与反向螺纹部分117上的反向螺纹接触。该反向螺纹部分117将材料剪回并导致其被剪下并落入下方的热解反应器中。加热环111被焊接到双螺杆壳体116，用于单侧密封。

双螺杆轴穿过反应器入口110，并由外部的一组衬套轴承保持。使用填料密封件来防止加压蒸气的泄漏。衬套201装配在壳体202内，由带五金302/303的面板203推动，以在填料密封材料304上产生压力。使用黄铜垫圈305来防止衬套转动填料密封材料304。

热解反应器(图1、4、5、6、10和13)

轮胎屑料将进入空气压缩机413中，排放连续流和收集的燃料(图10)、焦炭/灰/碳(图13)。从燃烧器108施加热量，热量在整个运行过程中都维持在系统上，而不会停下来重新填充或排放焦炭。进料口(图1)使用基于材料的压缩密封，排料口(图13)使用一系列闸门来形成气闸密封。本发明既可以使用切碎的轮胎屑料，也可以使用大轮胎屑料或小轮胎屑料。

热解反应器具有燃烧器箱601，该燃烧器箱将热量传递通过反应器管602、603的侧壁，以在输送材料时汽化反应器管内的材料。轮胎屑料以及任何蒸气将从上反应器螺杆107a落到下反应器螺杆107b，并继续输送到下反应器的末端。

本发明将蒸气出口和进料系统组合在一个区域。该区域固定在钢架上，并且在对热解反应器主管加热时不允许移动。它从该固定点开始膨胀，从而使热解反应器的进料系统和排气系统保持静止。将出口直接设置在入口上方的优势在于捕获较轻的燃料。

进入反应器端的轮胎屑料和蒸气沿着具有双螺纹螺杆的上反应器螺杆107a和下反应器螺杆107a被拉动，双螺纹螺杆具有切割槽和折叠槽。来自围绕反应器管的燃烧器箱601的热量产生了启动反应的高温。热解反应器的管将由于热量而膨胀，并且由于被加热的进料器锚定而沿一个方向行进(图1)。

这种热解反应器使得将堆叠的反应器管与一个燃烧器箱封闭在一起，每个箱仅使用一个燃烧器。上反应器螺杆107a在加热时会膨胀，并从进料端移开。同时，下反应器螺杆107b在相反的方向上膨胀，并由交叉部分402固定。由于这种交叉连接，上部分拉动下部分。因此，如果将上下反应器管加热到相同的温度，它们将膨胀相同的量。

燃烧器箱的内部是隔热的，可减少外皮看到的热量。反过来，燃烧器箱不会发生膨胀来匹配反应器管，因此使用密封滑环610将燃烧器箱支撑在反应器管上。

在每个燃烧器箱之间存在间隙，在该间隙处可以将滚轮支撑推车605附接到反应器管。这些滚轮支撑推车通过可膨胀的夹子固定在反应器管上。滚轮支撑推车的基部使用围绕固定的扁条平台606放置的凸轮从动件，以防止在X和Z轴上的移动，同时防止反应器管弯曲。

使用具有双入口的燃烧器来加热热解反应器。一种气体将用于启动，而燃烧器的另一个入口将用于合成气。每个燃烧器使用一个单独的控制箱来控制，但由主PLC进行监控。使用温度探头607来将反应器的温度控制到控制箱中的PID设定点。

热解反应器的运动是横向的。管形钢架608具有用于供滚轮支撑推车605行进的扁条平台606。滚轮支撑推车605具有凸轮从动辊611，以阻止热解反应器向上或向侧面移动，从而仅允许在反应器管的纵向方向上移动。上反应器与下反应器相连，并由上下反应器之间的连接环402固定，并随着其膨胀而拉动下反应器。下反应器在被加热时沿相反的方向膨胀。在相同的温度下，上下反应器管以相同的速度膨胀，以将入口燃烧器箱固定到位。

位于反应器管的末端的驱动器501也位于滚轮推车502上，以允许发生膨胀。焦炭/灰/碳输送机系统位于滚轮支座上，一旦发生事故，会随着膨胀与热解反应器一起被拉动。二堆叠反应器发明的巨大优势在于，如果首尾堆叠，则膨胀的组合长度将超过12”。通过将反应器管602/603一个堆叠在另一个上方，膨胀减少了一半。通过减小长度，这也减小了热解内部的上反应器螺杆107a和下反应器螺杆107b上的负荷。

整个系统受到氮气吹扫系统403的保护。在紧急情况下，将氮气通过管道输送到热解反应器中。这是一种惰性气体，它将通过对热解反应器内部的空隙进行加压来置换氧气并防止任何输入的氧气进入热反应器。该气体可用作灭火系统。如果需要，可以将控制阀配置为在电源故障时打开。连接至热解反应器的氮气端口置于热量和蒸气最集中的位置。

所有进入的轮胎屑料中的约90％将在上反应器螺杆107a中汽化，而剩余10％将在下反应器螺杆107b中汽化。下反应器的相反端有一个开口，在此，所有焦炭都将落入灰排放螺旋钻404中，该灰排放螺旋钻404将通过上闸门、中闸门、下闸门1302/1306/1308将其从热解反应器中去除。此时，焦炭/灰/碳将由碳精炼处理器系统处理。

然后，重新沸腾和汽化的燃料进入标准热交换器壳和管式冷凝器407进行冷却。第一个冷凝器安装在储罐的顶部，在149℃(300°F)以上沸腾的碳链收集在该储罐中。然后，剩余的蒸气向上和向外行进，然后向下通过成品罐顶部的冷却冷凝器。成品罐还具有由乙二醇冷却器408提供的冷却盘管，该冷却盘管将冷凝剩余的来自C5及以上的碳链。该储罐设置在-6、7℃(20°F)左右。现在，剩余的蒸气只是称为合成气的不可冷凝气体。然后，合成气通过一组鼓泡器409，以从气流中洗涤掉硫和其他可吸收的化学物质。然后，使用清洁后的合成气为燃烧器108提供动力，还可以为发电机420提供动力。

旋转筛清洁塔(图4、5、7、8和9)

蒸气从热解反应器中排出，并向上通过旋转筛清洁塔，该塔具有多种用途，即通过改变RPM，可以调整燃料的停留时间或冷却时间，以允许增加或减少停留时间。如果旋转叶片704根本不动，则气体蒸气720或721将直接行进通过塔。这将是一个长度相对短的行进。在长度如此短的行进中(约3秒)，蒸气的温度不会降低。与碳颗粒722一起进入系统塔的气体将直接通过。为了改变蒸气的温度以允许进行一些冷凝，必须增加行进长度或停留时间。随着旋转叶片704的旋转，它们使蒸气在筛板703之间循环。在上升到下一个筛板之前，旋转叶片形成了蒸气的盘管路径。通过更快或更慢地转动旋转叶片，增加或减少了气体蒸气720或721的盘管路径长度。这会改变停留时间，从而允许更长的冷却时间，因此，较重的燃料蒸气或碳链会在旋转筛清洁塔内冷凝。这会冷凝蒸气并吸收与之接触的任何碳颗粒722。除了为蒸气路径产生盘管效应外，旋转叶片还产生动能和离心能724。动能迫使旋转叶片704上的冷凝气体蒸气720被推过剩余的气体蒸气720，并使液体燃料与任何气载碳颗粒722的接触时间增加，因此它们被液体吸收。由旋转叶片704产生的离心能使蒸气也旋转。蒸气的离心运动被推到旋转筛外壳713，以使冷凝的燃料沿塔侧713向下流动并返回到下方的反应器728。

旋转叶片704与筛板703一起在塔内部产生背压。在筛子的顶部使用风扇叶轮705将蒸气向上拉，并通过管道730从塔出口702拉出，并进入燃料清洁器901。该风扇叶轮可去除由筛子产生的背压。筛锥形槽727转动得越快，蒸气行进所花费的时间就越多，并且将会产生更多的背压。但是，如果风扇叶轮的大小与筛子的压力匹配，它会以相同的RPM旋转以匹配该压力。清洁器转动得越慢，所需的压力就越小，并且所附接的风扇叶轮与所需的压力相匹配。

标准筛将允许积聚的载碳燃料堵塞其开口。在本发明中，筛板703的顶表面具有跟随旋转叶片路径的筛锥形槽727。筛锥形槽也在从泪滴形状727的较小726a至较大726b的旋转叶片的方向上逐渐变细。这允许膨胀，而不是压缩。当蛋糕状的材料被压缩时，它趋于保持在一起并堵塞开口。另一方面，当膨胀时，它倾向于破裂，这有助于清洁开口。

筛锥形槽727也是从板718的顶部到板的底部进行机械锥形化718的。这也为其提供了膨胀区域，并允许材料从筛板掉出。清洁塔的外壳713也是锥形的。这给了它一个负侧壁。这种形状有助于液体材料和所有捕获的碳一起向下流动并流回气体蒸气721。

大部分冷凝蒸气液体燃料将与壳体壁接触，因为旋转叶片在此处推动它们。筛板沿外壳713的接触点具有一半相同的锥形槽723，以允许材料流过。

带有其捕获的碳颗粒的较重的冷凝燃料将顺着壁向下流动并返回下方的反应器。返回的燃料与碳一起将进入热解反应器并被重新加热。然后，重新加热的燃料将汽化并与碳颗粒分离。

热解反应器对燃料的热效应还将使一些燃料裂解成较短的碳链，使得一定百分比的返回燃料通过清洁塔，而留下碳颗粒722。

旋转筛清洁塔通过电动马达714经由齿轮箱706提供动力。筛锥形槽727通过齿轮箱706附接并向下附接到塔内的最后一个筛板703。筛锥形槽附接有旋转叶片704，并且风扇叶轮705通过螺栓固定在顶部。

筛板具有十字形开口725，该开口允许旋转叶片在安装时通过。风扇叶轮705通过螺栓固定在筛锥形槽727上。本发明允许替换要求与推荐的背压平衡相匹配的风扇叶轮的类型。筛板703通过螺栓固定穿过壳体713壁，因此也可以根据需要用具有更多或更少的筛锥形槽的板代替。

升高马达底座707以减少向齿轮箱706的热传递。弹簧式填料密封件709与大气分离。填料密封件709的壳体焊接到顶部法兰801。使用热电偶712来读取内部入口和出口温度。该温度根据其沸点确定要冷凝的碳链的类型。还使用压差计802来指示筛子上的背压量。这两个指示器向操作员提供反馈以控制清洁器。

废热燃料清洁器(图4、5、10、11和12)

在通过筛清洁塔之后，蒸气行进至图10、11和12所示的去除了所有碳颗粒的废气加热的燃料清洁器。在低于260℃(500°F)下冷凝的蒸气将冷凝，然后重新沸腾成蒸气，留下较重的燃料。该重质燃料与碳颗粒一起将泵1001回到热解反应器1002中进行热裂解，并将碳沉积回热解反应器中。

图11示出了废气加热的燃料清洁器的组件。入口管1003插入主壳体1004中，并向下延伸至分体式隔热金属包壳1005，直到燃料清洁器内部下方的位置。主壳体1004被夹在分体式隔热金属包壳1005之间。控制阀1022安装在过程反应器废气口1007与分体式隔热金属包壳1005之间，以提供热量以重新使燃料沸腾。

使用废气出口1008和热量入口1009来穿透包壳，以使废气加热的空气在主壳体1004内部循环。排放阀1010用螺栓固定在主壳体1004与排放储罐1011之间。排放储罐1011通过管道连接到泵1001，然后通过管道连接到分流阀1027。燃料被泵送至热解反应器1002以进行额外的热裂化，或被转移回清洁器1012以维持液位指示器。排气管道1013安装在主壳体1004与排放储罐1011之间。

出口1014可被引导至冷凝器1015，而剩余的合成气则被引导至管道1032，从而引导至反应器燃烧器箱上的过程燃烧器108。安装传感器以控制温度1017和液位指示器1016。

本发明通过从蒸气流中去除碳颗粒来纠正燃料被污染的问题。蒸气离开热解反应器，并被在热解反应器中积聚的压力推入入口管1003。

蒸气与碳一起沿着入口管1003向下行进，并被推动通过存储的沸腾燃料，并被收集在主壳体1004的下部分。燃料和碳与热的沸腾液体燃料接触，重新沸腾，变成清洁燃料蒸气，并被向上推动并从清洁器中排出。

冷却蒸气的体积减小，蒸气与碳一起与存储在1019以下的液体燃料接触。这使得碳吸收了一些液体，并且比沸腾的燃料重。在那时，它将从蒸气流中移出并被拉入液体中，沉入清洁器壳体存储处的下部区域的底部，在此处存在进入的废热。

进入的蒸气的温度将略微降低，并且一定百分比的蒸气将保持为气态。沸腾的燃料将使所有收集到的冷凝蒸气蒸发，并使它们重新沸腾成蒸气，从而去除碳颗粒。燃料的重量称为C链，将由其沸点温度决定。

沸腾的燃料的设定点将使低于设定点温度的所有碳链汽化。该重新沸腾的蒸气将通过出口1014从清洁器中被推出，进入冷凝器1015和储罐1021，在此，温度下降并将蒸气变回没有碳颗粒的液体。不可凝气体被推动通过系统，并被引入到燃烧器108中，从而为热解设备产生热量。

如果温度设定点高于液体的沸点，则所储存的清洁器燃料将沸腾，从而在清洁器燃料中产生较低的体积水平。如果温度设定点低于大多数存储的清洁器燃料，则会发生相反的情况。这将在燃料清洁器存储区域内形成高于推荐水平的积聚。传递至清洁器的热量是由过程反应器废气口1007提供的。废气可高达1093.3℃(2000°F)，因此使用控制阀1022和热电偶1017以及控制器1023和执行器阀1006来调节所需的热废气以维持设定点温度。

热空气1025从燃烧器箱通过过程反应器废气口1007控制的导管进入分体式隔热金属包壳1005，并在分体式隔热金属包壳1005周围行进，然后排出。隔热壁1024阻止热空气1025绕过分体式隔热金属包壳，从而为清洁器产生均匀的热量。清洁器内部的沸腾燃料具有刚好超过入口管1003底部的高度。这使进入的蒸气具有鼓泡效应，该鼓泡效应使气体蒸气在发生分离的情况下暴露于液体燃料。

该燃料具有基于碳链值的燃料重量的自然分离。较重的燃料将趋于下沉，而较轻的燃料将趋于上升，此时，较高的热量会将其汽化。较重的燃料将与碳一起沉入底部，在那里将被去除，并返回热解反应器进行重新裂化和碳分离。

从来自液位探头1026的设定点触发液位开始，排放的燃料通过排放阀1010离开清洁器，并进入排放储罐1011。当达到液位时，泵1001将排出的重质燃料与碳颗粒一起推至热解反应器1002或推回到清洁器1012，以根据需要通过使用分流阀1027来调节液位。

排气管道1013通过管道连接在排放储罐1011与主壳体1004之间，并由止回阀1028引导。液位指示器1016用于维持沸腾的清洁器燃料的高度。该液位指示器触发，以使装置略微排干或重新填充废弃燃料。沸腾燃料在入口管1003上方的高度对于进行适当的清洁至关重要。

入口管1003浸入沸腾的清洁器燃料中的深度越深，暴露液体中的暴露时间越长，则具有要吸收的碳的暴露时间就越长。但这在热解反应器上产生了更高的背压。因此，基于所需的背压，与沸腾的清洁器燃料的本发明有关的入口管1003的本发明是至关重要的。入口管在液体下的深度在热解反应器内部产生了压力。蒸气气体需要压力才能被推动通过液体。入口管越深，使气体通过液体所需的压力就越大。

主壳体1004由高热且低腐蚀性的材料制成。顶部、底部和出口都有用于密封连接的焊接法兰。吸热翅片1033焊接到主壳体的下部，热量被施加在下部。液位指示器1016、返回燃料(return fuel)和热耦合探头1017附接有联轴器1030。入口管1003具有匹配的法兰以与主壳体1004配合。入口管1003长度设置成允许足够浸入清洁燃料中。

具有高R值安装件1031的分体式隔热金属包壳1005用螺栓固定在内部，并夹在分体式隔热金属包壳1005周围，并将分隔壁1024保持在适当的位置。分体式隔热金属包壳1005既作为热量入口1009又作为废气出口1008，用于热解反应器燃烧器排气系统进入和离开。致动阀/控制阀1006/1022安装在热量入口1009中，以控制主壳体内部的热量。计算机控制排放阀1010用螺栓固定到主壳体1004的底部。排放储罐1011用螺栓固定到排放阀1010。

使用液位指示器1026来控制排放储罐1011内部的液位。泵1001根据需要去除所收集的燃料。分流阀1027安装在泵之后，并选择排放燃料的方向。

碳精炼机(图4、5、13、14、15和16)

碳焦炭通过下反应器螺杆107b和门控气闸装置从热解过程中排放。当灰排放螺旋钻1301运行时，上闸门1302保持打开。焦炭填充下方的第一料斗1303，并触发灰排放螺旋钻404。

这将通过切断驱动器1305的电源并关闭上闸门1302来使灰排放螺旋钻404停止。中闸门1306将打开，并将焦炭沉积到另一个下料斗1307中，然后重新关闭中闸门。上闸门将打开，并再次启动焦炭螺旋钻过程。现在，下闸门1308将打开并向下方的计量螺杆1309供料，该计量螺杆在中空的驱动轴1310中旋转并具有匹配的空气开口。计量螺杆1309具有中空的驱动轴1310，以允许空气移动通过。

计量螺杆1309转动并使焦炭(通过导管1316)进入由燃烧器鼓风机1311产生的气流中。该燃烧器鼓风机供应用于燃烧所供应的气体1313(通过热解过程制成的液态丙烷或合成气)的空气。

碳焦炭连同空气一起进入燃烧室1312，在燃烧室中被火花塞或引燃火焰1314点燃。来自鼓风机的力将焦炭与空气混合，当焦炭与火焰接触并赶走所有碳氢化合物时，会将它们与气流中的所有可燃物质一起焚化。室内的计量螺杆1309会将碳拉到另一端的排料口1322。

盘管计量螺杆的缓慢绕转延长了焦炭材料在火焰中的暴露时间，并且可以通过使用马达驱动1317逆变器根据需要进行调整。所有驱动器均通过填料密封件1318支撑和密封。燃烧器鼓风机1311需要一条用于释放压力的路径，否则背压将使气流停止并使火焰熄灭，因此，排气管线1319连接到室的相反端。

排气管线1319通过水鼓泡器1320，并被真空源1321拉动以平衡燃烧器鼓风机1311的背压。排气鼓泡器中的水也会去除任何气载颗粒，并吸收诸如硫的化学物质。重焦炭现在是精炼碳，并被输送到排料口1322，在此下落到分离罐1323中。

水位1324由分离罐1323中的典型液位开关1325控制，分离罐1323允许重碳1326下沉和灰或剩余的焦炭1327漂浮。下沉的碳被收集在分离罐1323的底部。

使用立式提升螺旋钻1328来通过开口1330处的开口1329将碳从分离罐中抽出，并通过提升管1331中的开口1330将来自碳的水排出。然后将碳沉积1333到卧式螺旋钻1335中，该螺旋钻1335穿过燃烧器箱601，在此处将热量施加到钻壁上。

这些热量赶走了水，并将其通过冷凝器管线1334返回到分离罐1323。冷凝器将水蒸气冷却回水状态。卧式螺旋钻1335中的干燥碳然后穿过第一气闸1336并到达容器。

浮在分离罐1323内的灰和焦炭1337从顶部抽真空，并被抽入旋风分离器1338进行收集。在旋风分离器的排料口处也使用第二气闸1339用于去除。

用于抽吸焦炭和灰的真空来自安装在旋风分离器1338顶部的鼓风机1340。然后，鼓风机将其废气1346推入袋式过滤器1341，在该袋式过滤器中，收集到的所有灰尘1342都可以被收集并通过第三气闸1343排放。

安全燃烧塔(图4和17)

系统的停工要求关闭反应器108的燃烧器但风扇继续运行。空气的输入仅大大减少了冷却时间。但是直到反应器温度降至204℃(400°F)以下，该过程仍在生产合成气。必须存储410或消耗合成气，以使热解反应器排出该气体。

将需要大容量、低压的罐，或者可以将气体燃烧掉(图17)。安全停工燃烧器将通过使用管道连接到排气燃烧室内的标准调节式燃烧器，而燃烧掉所有排出的合成气。当由于热解反应器的冷却而使合成气体积下降时，燃烧器会匹配气体量，使空气与气体的比例有效。

标准燃烧器使用标准双燃烧器中的工艺气体。气体通过管道输送到塔管内，在塔管中火焰与大气隔绝。燃烧器将火焰向上推向塔内，并维持焚烧所需的热量。设置空气与气体的混合物以允许工艺气体完全燃烧。气体排放物现在只是标准燃烧器废气，没有任何可见的排放物。

使用具有变速控制的过滤后的1716鼓风机1708来匹配气体与空气的比例。用于测量进入气体的传感器将信息传输到计算机1718，该计算机1718计算该比例并调节鼓风机速度。进入气体通过入口阀1701并通过管道1702进入，然后进入到鼓泡室1719下方并进入安全燃烧器壳体基座1703，在此处在鼓泡室1719下鼓泡。该鼓泡室1719吸收硫并用作阻火器。然后，合成气往上鼓泡进入水位(water line)上方的鼓泡室1721，在鼓泡室通过文丘里喷嘴1707合成气被拉入鼓风机1708气流中。引燃火1714放置在文丘里喷嘴1707出口上方，混合物在此处被点燃。产生的火焰在隔热区域1711内，在此处允许热量爬升至2000°F以上并完全焚烧。排放废气类似于标准丙烷燃烧器废气。没有烟从安全燃烧器烟囱排出。

为了启动安全燃烧器，关闭入口阀1701，将压缩空气通过端口1720泵入鼓泡室1721，迫使所有可燃气体进入文丘里喷嘴1707，在此处鼓风机1708的空气速度会使其进入气流中。清洁空气将运行90秒，以吹扫烟囱1709和鼓泡室1721。压缩空气将停止并且入口阀1701将打开，从而允许合成气立即鼓泡通过并与鼓风机空气混合。引燃火1714将点燃混合物，火焰传感器1710将确认点燃。如果未点燃混合气，则将重复吹扫过程。

使用标准工艺设备来维持水位，液位开关1705和观察镜1706以及排水阀和补水阀1704。在火焰区域内使用防火隔热件1711，使用安装在外部的排气帽1712来防止雨雪进入安全燃烧器。

标准工业点火器1715控制燃烧器，而PLC监控安全燃烧器系统的值。

液态丙烷1713或天然气可用于引燃火焰。

辅助设备(图4、5、6和17)

整个过程由位于主控制面板411中的PLC程序进行监控和控制。这是行业标准。要求燃烧器108具有独立的控制器609，以符合要求的标准。

热解反应需要热量来制造供给至燃烧器的合成气，但是除非储存合成气，否则需要启动气体。液态丙烷412非常接近于合成气的相同特性，因此，首选使用购买的瓶装LP气体进行启动。可以使用其他气体，但辅助阀和调节器需要匹配用于启动的燃料。

通过使用标准的热交换器壳管式冷凝器407将汽化的轮胎屑料冷凝为液体燃料。需要成品罐将蒸气降至-6、7℃(20°F)左右，以将C-4以上的所有碳链冷凝成液体。为了确保所有的蒸气都被冷凝，成品罐在内部的冷却乙二醇浴中具有一组盘绕的路径管。乙二醇不会冻结，在工业中用于冷却。压缩机类型的冷却器系统408用于所有冷凝器冷却。

空气压缩机413为所有的气动阀、气缸和闸门提供动力，而液压动力系统121为进料斗和双螺杆驱动器提供动力。

如果发生电源故障，燃烧气体的能力至关重要。因此，提供了备用电池1717，以确保在热解冷却时，可以安全地去除积聚的合成气。出于相同的原因，还使用了附有备用电池的计算机1718。

整个设备受到氮气吹扫系统403的保护。在紧急情况下，将氮气通过管道输送到热解反应器中。这是一种惰性气体，它将通过对热解反应器内部的空隙进行加压来置换氧气并防止任何输入的氧气进入热反应器。该气体可用作灭火系统。如果需要，可以将控制阀配置为在电源故障时打开。连接至热解反应器的氮气端口置于热量和蒸气最集中的位置。

尽管本发明在此描述并公开了与优选实施例的联系。该描述无意将本发明限制为如本文所示和所描述的特定实施例，本发明旨在覆盖落入由本文包括的权利要求书所限定的发明的精神和范围内的所有替代实施例和修改以及所公开和要求保护的发明的任何等同物。

Claims (5)

1.一种热解设备，尤其包括废气加热进料器、热解反应器、旋转筛清洁塔、废热燃料清洁器、碳精制机和安全燃烧器，其特征在于：

a)所述废气加热进料器至少包括：接收料斗(101)，其具有垂直料斗螺杆(105)和桥式破碎臂(109)；气动或液压驱动器(103)；(液位指示器)光眼传感器或拨动开关(104)；滑动闸门(106)；双螺杆进料器(102)，其具有双螺杆壳体(116)和左右螺纹；气动或液压动力系统(121)，其具有齿轮减速器(118)；加热环(111)；

b)所述热解反应器至少包括：具有切割槽和折叠槽的带有双螺纹螺杆的上反应器螺杆(107a)和下反应器螺杆(107b)；燃烧器箱(601)，每个箱具有一个燃烧器(108)，将所述燃烧器箱支撑到反应器管(602/603)的密封滑环(610)，滚轮支撑推车(605)，具有双入口的燃烧器(108)；具有用于滚轮支撑推车的扁条平台(606)的管形钢架(608)，所述滚轮支撑推车(605)具有凸轮从动辊；以及滚轮推车(502)上的驱动器(501)；

c)旋转筛清洁塔至少包括：风扇叶轮(705)；旋转叶片(704)；具有筛锥形槽(727)的筛板(703)，所述筛锥形槽在从泪滴形状(727)的较小(726a)至较大(726b)的旋转叶片的方向上逐渐变细；清洁塔壳体(713)；筛锥形槽(727)；以及带有齿轮箱(706)的电动马达(714)；

d)所述废热燃料清洁器至少包括：主壳体(1004)；入口管(1003)；分体式隔热金属包壳(1005)；废气出口和热量入口(1008和1009)；排放阀(1010)；排放储罐(1011)；泵(1001)；分流阀(1027)；排气管道(1013)；冷凝器(1015)；储罐(1021)；致动阀(1006)；传感器(1016/1017)；以及止回阀1028；

e)所述碳精炼机至少包括：下反应器螺杆(107b)和门控气闸装置；上闸门(1302)；灰排放螺旋钻(404)；第一料斗(1303)；液位指示器(1304)；驱动器(1305)；中闸门(1306)；下料斗(1307)；下闸门(1308)；在中空驱动轴(1310)中旋转的计量螺杆(1309)；匹配空气开口；中空驱动轴(1310)；导管(1316)；燃烧器鼓风机(1311)；燃烧室(1312)；引燃火焰(1314)；排料口(1322)；马达驱动器(1317)；填料密封件(1318)；排气管线(1319)；水鼓泡器(1320)；真空源(1321)；分离罐(1323)；液位开关(1325)；立式提升螺旋钻(1328)；开口(1329)；提升管(1331)中的开口(1330)；卧式螺旋钻(1335)；燃烧器箱(601)；冷凝器管线(1334)；卧式螺旋钻(1335)；第一气闸(1336)；旋风分离器(1338)；第二气闸(1339)；鼓风机(1340)；进入袋式过滤器(1341)的废气(1346)；以及第三气闸(1343)；

f)所述安全燃烧塔至少包括：入口阀(1701)；管道(1702)；具有鼓泡室(1721)的安全燃烧器壳体基座(1703)；鼓风机(1708)；文丘里喷嘴(1707)；引燃火(1714)；鼓泡室(1719)；具有隔热区域(1711)；计算机(1718)；烟囱(1709)；备用电池(1717)；以及液位开关(1705)。

2.根据权利要求1所述的热解设备，其特征在于，所述废气加热进料器包括：齿轮减速器(118)；温度探头；压力传感器(120)；一组衬套轴承(201)；面板(203)；黄铜垫圈(305)；垂直螺杆部分(105)；桥式破碎臂(109)；滑动闸门(106)；以及温度探头(122)。

3.根据权利要求1或2所述的热解设备，其特征在于，所述双螺杆进料器(102)包括：两个轴，第一螺纹具有恒定的直径，这些直径在第二螺纹中增加，然后在第三螺纹中减小；加热环(111)；阀(112)；导管(113)；双螺杆进料壳体(116)；增大部分(115)的增大中央部分；以及在所述第三螺纹中的反向螺纹部分(117)。

4.根据权利要求1所述的热解设备，其特征在于，所述燃烧器(108)供应热空气以加热所述双螺杆进料器(102)。

5.根据前述权利要求中任一项所述的热解设备，其特征在于，所述设备由氮气吹扫系统(403)保护。

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