CN116478711A - 一种固定床有机固废气化炭化反应炉 - Google Patents

Abstract

本发明涉及有机固废气化炭化技术领域，特别是涉及一种固定床有机固废气化炭化反应炉。其包括炉体、中心旋转装置、供气装置和出炭装置；中心旋转装置的顶部伸出炉体外部的一侧设置可燃气出口；炉体的顶部设置进料口，炉体中部依次设置反应区、布风区和排料区；物料由进料口进入反应区，中心旋转装置旋转压实完成干燥和热解，与布风区供气装置输送的气化剂发生气化反应，产生的可燃气经可燃气进口进入空心筒体后从炉体上方的可燃气出口离开，反应后固体产物进入排料区经出炭装置排出。本发明使形状不规则的有机固废物受热均匀，改善气化效果和提高气化效率，且可以提高收集到的可燃气的热值；同时，能够使物料与气化剂充分混合反应，方便物料下落。

Description

一种固定床有机固废气化炭化反应炉

技术领域

本发明涉及有机固废气化炭化技术领域，特别是涉及一种固定床有机固废气化炭化反应炉。

背景技术

有机固废是指在生产和生活中产生的有利用价值但未被利用的有机类固体物质，根据来源分为农业有机固废、工业有机固废以及市政有机垃圾。有机固废气化凭借其广泛的适用性、技术的灵活性以及高效清洁的特点，成为主流的有机固废利用方式之一，发展前景广阔。常用的气化炉主要为固定床和流化床，其中固定床气化炉中气化剂流经物料时物料相对于气化剂处于静止状态。现有固定床气化炉中，上吸式气化炉焦油产生量较高，易造成下游进气管堵塞，下吸式气化炉出口温度较高、燃气中灰分含量较高。而诸如农作物秸秆、医疗废物等有机固废散料由于其形状不规则、灰分含量高、含水量高等因素，直接在固定床气化炉上进行处理较为困难，且气化产生的燃气热值较低，气化效果较差。

发明内容

本发明目的是针对背景技术中存在的问题，提出一种固定床有机固废气化炭化反应炉。

本发明的技术方案，一种固定床有机固废气化炭化反应炉，包括炉体、中心旋转装置、供气装置和出炭装置；

中心旋转装置插入炉体中；中心旋转装置的顶部伸出炉体外部的一侧设置可燃气出口；

炉体的顶部设置进料口，炉体中部依次设置反应区、布风区和排料区；

供气装置安装在布风区；

出炭装置安装在炉体底部；

物料由进料口进入反应区，中心旋转装置旋转压实完成干燥和热解，与布风区供气装置输送的气化剂发生气化反应，产生的可燃气经可燃气进口进入空心筒体后从炉体上方的可燃气出口离开，反应后固体产物进入排料区经出炭装置排出。

作为本发明的进一步优化方案，中心旋转装置包括第一电机、中心转轴、空心筒体、十字梁和上锥形炉排；

空心筒体沿着中心转轴轴向设置，中心转轴通过十字梁连接空心筒体，空心筒体的外周设置第一绞龙叶片；中心转轴上还设置第二绞龙叶片，第二绞龙叶片位于空心筒体下方；上锥形炉排设置在中心转轴的底部；

第一电机驱动中心转轴转动，进而驱动空心筒体及其外侧第一绞龙叶片旋转，带动有机固废物料转动完成布料并压实；并带动其下部外侧的第二绞龙叶片旋转松动物料，使气化反应更加充分并促进物料下落。

作为本发明的进一步优化方案，空心筒体下方开设可燃气进口，筒体底部贯通；可燃气出口相较于炉体固定，空心筒体相较于炉体转动，反应区产生的可燃气从可燃气进口进入并从可燃气出口排出，从而提高可燃气的品质，减小焦油的生成。

作为本发明的进一步优化方案，上锥形炉排外侧设置均匀排列一周挡板。

作为本发明的进一步优化方案，中心转轴底部与上锥形炉排连接，驱动上锥形炉排与其外侧设置的挡板转动；使周围物料与气化剂充分接触，并促进物料下落，上锥形炉排底部中心处向上凹陷，下锥形炉排顶部中心处向上凸起，两者之间存在空腔，供气化剂通过进气管从两者中间的空腔均匀进入反应区。

作为本发明的进一步优化方案，空心筒体顶部与炉体接触部位设置第一密封圈。中心转轴与可燃气出口连接处设置第二密封圈。

作为本发明的进一步优化方案，供气装置整体呈圆锥形，炉体内反应区下部布风区呈束腰状结构，有益于物料的下落及其与气化剂的接触。

作为本发明的进一步优化方案，炉体外围炉筒壁均由防火层与隔热层组成；空心筒体外侧设置的第一绞龙叶片宽度小于炉筒壁的内径，第一绞龙叶片处于反应区内干燥层和热解层区域。

作为本发明的进一步优化方案，出炭装置包括第二电机、绞龙轴、绞龙叶片和绞龙筒体；第二电机通过齿轮与绞龙轴连接，驱动其带动螺旋绞龙叶片转动将反应后的物料送出绞龙筒体完成排料。

与现有技术相比，本发明具有如下有益的技术效果：

1、本发明通过炉体内中心旋转装置绞龙叶片的设计，可以使气化炉处理如农作物秸秆、医疗废物等形状不规则的有机固废散料，物料从进料口进入炉内时，上部第一绞龙叶片带动物料旋转实现布料和压实，能够使物料受热均匀，从而使干燥热解更加充分，气化反应更加均匀，不易造成局部结块；下部第二绞龙叶片的旋转实现对物料的松动，促进物料下落。

2、本发明通过中心旋转装置空心筒体与中心转轴的设计，可以从气化炉中心收集有机固废物料气化后产生的可燃气，空心筒体下端处于高温物料区，可燃气通过空心筒体时所含焦油会进一步发生裂解，从而大大减小了气化炉出口焦油含量；空心筒体底部贯通，可以使可燃气中的少量灰尘及焦油下落后随物反应后的物料出炉体。

3、本发明通过上下锥形炉排的设计，气化剂由炉体下方进气管经排料区通入，利用排料区的余热对气化剂进行预热，上锥形炉排与下锥形炉排的独特设计使气化剂能够均匀的通入气化区内，不易造成气化剂出口的堵塞；同时上锥形炉排及其表面挡板的旋转设计，能够使周围物料与气化剂更加充分的接触，加快反应后的物料进入排料区。

附图说明

图1为本发明整体结构示意图；

图2为本发明炉体外壳示意图；

图3为本发明中心旋转装置示意图；

图4为本发明进气装置剖面图；

图5为本发明出炭装置示意图。

附图标记：1、炉体；11、进料口；12、炉筒壁；13、反应区；14、布风区；15、排料区；2、中心旋转装置；21、第一电机；22、中心转轴；23、空心筒体；24、第一绞龙叶片；25、上锥形炉排；26、挡板；27、第二绞龙叶片；28、可燃气进口；29、十字梁；3、供气装置；31、下锥形炉排；32、进气管；4、出炭装置；41、第二电机；42、绞龙轴；43、绞龙叶片；44、绞龙筒体。

具体实施方式

实施例1

如图1-5所示，本发明提出的一种固定床有机固废气化炭化反应炉，包括炉体1、中心旋转装置2、供气装置3和出炭装置4；

中心旋转装置2插入炉体1中；中心旋转装置2的顶部伸出炉体1外部的一侧设置可燃气出口6；

炉体1的顶部设置进料口11，炉体1中部依次设置反应区13、布风区14和排料区15；

供气装置3安装在布风区14；

出炭装置4安装在炉体1底部；

炉体1上方设置进料口11，炉体1外围由炉筒壁12构成，炉体1内分为反应区13、布风区14和排料区15；中心旋转装置2由第一电机21驱动，第一电机21通过圆柱齿轮与中心转轴22连接，中心转轴22通过十字梁29连接空心筒体23；空心筒体23外侧设置第一绞龙叶片24，筒体下方设置可燃气进口28，筒体底部贯通；中心转轴22下部外侧设置第二绞龙叶片27，底部设置上锥形炉排25，上锥形炉25排外侧设置均匀排列一周的挡板26；上锥形炉排25下方下锥形炉排31与进气管32连接固定；出炭装置4与炉体1内排料区15底部连接，第二电机41通过齿轮与绞龙轴42连接，驱动其带动螺旋绞龙叶片43转动将反应后的物料送出绞龙筒体44完成排料；空心筒体23顶部与炉体1接触处设置大密封圈5，中心转轴22与可燃气出口6连接处设置小密封圈7。

在本实施例中，炉体1外围炉筒壁12均由防火层与隔热层组成，以满足隔热效果；炉体1顶部中心处设置可燃气出口6，进料口11与可燃气出口6与炉体1相对固定，中心转轴22与上锥形炉排25连接。

在本实施例中，供气装置32整体呈圆锥形，炉体1内反应区13下部布风区14呈束腰状结构；下锥形炉排31的底部位于排料区15上方，上锥形炉排25的顶部位于束腰状结构最窄处上方。

在本实施例中，空心筒体23底部的贯通处与下方的可燃气进口28应处于反应区13内还原层区域，以保证收集到的可燃气有较高的品质与热值；空心筒体23外侧设置的第一绞龙叶片24宽度略小于炉筒壁12的内径，第一绞龙叶片24处于反应区13内干燥层和热解层区域；第一绞龙叶片24应具有一定的厚度，所处理的有机固废物料密度和质量较小，因此第一绞龙叶片24旋转时可以推动物料一同转动并向下压实，使物料受热均匀，改善气化效果。

在本实施例中，上锥形炉排25与下锥形炉排31之间存在一定距离，下锥形炉排31下方与进气管32连接并固定，上锥形炉排25与其上方的中心转轴22连接并随其转动；上锥形炉排25底部中心处向上凹陷，下锥形炉排31顶部中心处向上凸起，下锥形炉排31凸起部分的水平高度高于上锥形炉排25向下凸起部分的水平高度；气化剂通过进气管32进入锥形炉排中间的空腔并沿四周均匀进入反应区13，与物料发生气化反应。

本发明的工作原理为：有机固废物料通过进料口11进入反应区13内，物料在第一绞龙叶片24的作用下缓慢转动完成布料并压实，在此过程中物料在炉内高温环境下均匀受热并完成干燥与热解，随后物料向下进入还原层；气化剂通过进气管32进入上锥形炉排25和下锥形炉排31之间的空腔并沿四周均匀进入反应区2，与物料发生氧化反应，反应后的气体产物向上进入还原层与物料发生还原反应并生成可燃气，燃气通过可燃气进口28进入空心圆筒23内，在可燃气出口6的负压作用下排出炉体1；反应过程中，第二绞龙叶片27的转动确保物料与气化剂反应更充分，不易造成结块；反应后的物料在第二绞龙叶片27和上锥形炉排25周围挡板26的转动作用下进入排料区15，落入出炭装置4，绞龙轴42带动绞龙叶片43旋转并将反应后的物料排出气化炉。

上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于此，在所属技术领域的技术人员所具备的知识范围内，在不脱离本发明宗旨的前提下还可以作出各种变化。

Claims (10)

1.一种固定床有机固废气化炭化反应炉，其特征在于，包括炉体(1)、中心旋转装置(2)、供气装置(3)和出炭装置(4)；

中心旋转装置(2)插入炉体(1)中；中心旋转装置(2)的顶部伸出炉体(1)外部的一侧设置可燃气出口(6)；

炉体(1)的顶部设置进料口(11)，炉体(1)中部依次设置反应区(13)、布风区(14)和排料区(15)；

供气装置(3)安装在布风区(14)；

出炭装置(4)安装在炉体(1)底部；

物料由进料口(11)进入反应区(13)，中心旋转装置(2)旋转压实完成干燥和热解，与布风区(14)供气装置(3)输送的气化剂发生气化反应，产生的可燃气经可燃气进口(28)进入空心筒体(23)后从炉体上方的可燃气出口(6)离开，反应后固体产物进入排料区(15)经出炭装置(4)排出。

2.根据权利要求1所述的一种固定床有机固废气化炭化反应炉，其特征在于：中心旋转装置(2)包括第一电机(21)、中心转轴(22)、空心筒体(23)、十字梁(29)和上锥形炉排(25)；

空心筒体(23)沿着中心转轴(22)轴向设置，中心转轴(22)通过十字梁(29)连接空心筒体(23)；空心筒体(23)的外周设置第一绞龙叶片(24)；中心转轴(22)上还设置第二绞龙叶片(27)，第二绞龙叶片(27)位于空心筒体(23)下方；上锥形炉排(25)设置在中心转轴(22)的底部；

第一电机(21)驱动中心转轴(22)转动，进而驱动空心筒体(23)及其外侧第一绞龙叶片(24)旋转，带动有机固废物料转动完成布料并压实；并带动其下部外侧的第二绞龙叶片(27)旋转松动物料，使气化反应更加充分并促进物料下落。

3.根据权利要求2所述的一种固定床有机固废气化炭化反应炉，其特征在于：空心筒体(23)下方开设可燃气进口(28)，筒体底部贯通；可燃气出口(8)相较于炉体(1)固定，空心筒体(23)相较于炉体转动，反应区(13)产生的可燃气从可燃气进口(28)进入并从可燃气出口(6)排出。

4.根据权利要求3所述的一种固定床有机固废气化炭化反应炉，其特征在于：上锥形炉排(25)外侧设置均匀排列一周挡板(26)。

5.根据权利要求4所述的一种固定床有机固废气化炭化反应炉，其特征在于：中心转轴(22)底部与上锥形炉排(25)连接，驱动上锥形炉排(25)与其外侧设置的挡板(26)转动；上锥形炉排(25)底部中心处向上凹陷，下锥形炉排(31)顶部中心处向上凸起，两者之间存在空腔，供气化剂通过进气管(32)从两者中间的空腔均匀进入反应区(13)。

6.根据权利要求2所述的一种固定床有机固废气化炭化反应炉，其特征在于，空心筒体(23)顶部与炉体(1)接触部位设置第一密封圈(5)。

7.根据权利要求2所述的一种固定床有机固废气化炭化反应炉，其特征在于，中心转轴(22)与可燃气出口(6)连接处设置第二密封圈(7)。

8.根据权利要求1所述的一种固定床有机固废气化炭化反应炉，其特征在于，炉体(1)外围炉筒壁(12)均由防火层与隔热层组成；空心筒体(23)外侧设置的第一绞龙叶片(24)宽度小于炉筒壁(12)的内径，第一绞龙叶片(24)处于反应区(13)内干燥层和热解层区域。

9.根据权利要求1所述的一种固定床有机固废气化炭化反应炉，其特征在于，出炭装置包括第二电机(41)、绞龙轴(42)、绞龙叶片(43)和绞龙筒体(44)；第二电机(41)通过齿轮与绞龙轴(42)连接，驱动其带动螺旋绞龙叶片(43)转动将反应后的物料送出绞龙筒体(44)完成排料。

10.根据权利要求1所述的一种固定床有机固废气化炭化反应炉，其特征在于，供气装置(3)整体呈圆锥形，炉体(1)内反应区(13)下部布风区(14)呈束腰状结构。