CN202829932U - 旋转加热装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种旋转加热装置，包括：封闭的壳体，壳体的下部开设有环状的布气槽；旋转料床，可旋转地设置在壳体内部，旋转料床上设有固体产物排出口和进气孔隙；入料管，设置在旋转料床上方，用于传送物料到旋转料床；还包括环状进气段，第一端穿过布气槽与进气孔隙连接，第二端与外界连接，以将热气体引入壳体。应用本实用新型的技术方案，旋转加热装置通过设置环形的进气段，使得从旋转加热装置床底引入的热气体能够稳定均匀地穿过反应器中的物料层并达到均匀、稳定的传热，这样热解过程将会变得均匀和稳定，从而使操作变得稳定和可控，使最终产物具有良好的质量。

Description

旋转加热装置

技术领域

本发明涉及固态碳质材料的干燥或热解工艺技术领域，具体而言，涉及一种带有旋转料床的旋转加热装置。

背景技术

在全球油气资源日益短缺的背景下，如何以低成本和环保的方式合理利用煤炭资源，实现煤炭对油气资源的补充甚至替代成为能源行业的一个重要研究课题。中国的褐煤储量占到煤炭总储量的近50％，其水含量高、灰含量高、热值低的特点使其利用受到一定限制。开发新的褐煤高效清洁利用技术是能源领域进行探索的方向之一。

经过多年研究和实验，可以确定，对褐煤进行脱水、提质等综合利用是褐煤利用技术的主流，而对褐煤进行干燥和热解则是基本途径之一。通常，褐煤经过低温干燥脱水至一定水含量后，进入高温热解反应器进行热解，煤热解通常可形成可燃气、焦油、和半焦（或焦炭）三类产物。热解工艺不同，三类产物组成或收率将有较大差异。目前，世界上已开发的煤热解工艺多达30余种，但由于各种工艺都存在着各自的局限性，致使大规模产业化或商业化的煤热解技术并不多。

在固态碳质材料，如煤的热解技术中，干燥和热解装置是其核心部分。热解按传热方式可分为固体热载体热解工艺和气体热载体热解工艺，按物料的运动方式可分为固定床、上行流化床和下行流化床等不同的床型。不同的热解工艺对应于不同结构的干燥和热解装置，也对应于各种不同物料的物理化学性能、运动轨迹、以及混合或分布的不同要求。对于应用固体热载体的流化床工艺，其物料和热载体之间因快速混合而传热较快，物料在瞬间完成热解反应。对于气体热载体热解工艺而言，干燥和热解装置的结构要确保干燥或热解的物料与气体热载体之间实现均匀和稳定的传热，这就要求物料与气体热载体之间的接触要达到均匀和稳定。为了实现这一目的，干燥和热解的物料以及气体热载体在干燥和热解装置中的分布和运动轨迹必须精确地控制，并始终保持稳定，不能出现太大的波动。然而，遗憾的是，在现有技术中，能够达到这一标准的干燥和热解装置少之又少。

例如，现有技术中一种应用的旋转加热装置。其旋转的反应器由位于反应器中心位置的下料管提供支撑，并通过轴承连接实现反应器的旋转。反应气体产物或尾气由料床中的物料排出后，经由反应器上部的中心管汇集后排出系统。该装置的问题在于，热载体气体由反应器底部的数个入口进入，虽然在进入反应器前有气体分布板存在，但是较少的气体入口势必造成气体压力或流量的分布不均，进而影响气体稳定均匀的穿过料床并与物料进行均匀传热。

发明内容

本发明旨在提供一种旋转加热装置，以解决现有技术中的旋转加热装置由于设置的通往料床的气体入口较少造成的气体压力或流量分布不均的问题。

本发明提供了一种旋转加热装置，包括：封闭的壳体，壳体的下部开设有环状的布气槽；旋转料床，可旋转地设置在壳体内部，旋转料床上设有固体产物排出口和进气孔隙；入料管，设置在旋转料床上方，用于传送物料到旋转料床；还包括，环状进气段，第一端穿过布气槽与进气孔隙连接，第二端与外界连接，以将热气体引入壳体。

进一步地，还包括，转动支撑装置，设置在旋转料床下方，承载旋转料床并在壳体的底板上转动。

进一步地，还包括：位于壳体外的进气环形管道，进气环形管道与供热气体进入管道以及环状进气段相连通。

进一步地，环状进气段的外壁与壳体之间设置进气水封，进气水封设置为在内外两侧环绕环状进气段。

进一步地，进气环形管道的容积大于旋转料床的热气体消耗量。

进一步地，布气槽位于壳体的底板，环状进气段的第一端沿旋转加热装置的轴向延伸以连通进气环形管道和布气槽。

进一步地，布气槽位于壳体的侧壁，环状进气段的第一端沿旋转加热装置的径向延伸以连通进气环形管道和环状布气槽。

进一步地，还包括：排气立管，与壳体内部相连通；排气环形管道，连通排气立管，并与尾气排出管道连接。

进一步地，还包括内壳体，旋转料床固定在内壳体中，内壳体可转动地安装于壳体内。

进一步地，内壳体在转动支撑装置的支撑下带动固定在内部的旋转料床绕旋转加热装置的中心轴转动。

进一步地，转动支撑装置包括：环形轨道，设置在外壳的底板上；以及滚动支撑轮，设置在内壳体上，与环形轨道配合。

进一步地，环形轨道的直径为旋转加热装置的直径的75％至90％。

进一步地，驱动装置通过轴承和传动装置连接内壳体，为内壳体提供转动动力。

进一步地，环状进气段分为多个不同直径的环状管道。

进一步地，环状进气段上安装流量控制器。

应用本发明的技术方案，旋转加热装置通过设置环形的进气段，使得从旋转加热装置床底引入的热气体能够稳定均匀地穿过反应器中的物料层并达到均匀、稳定的传热，这样热解过程将会变得均匀和稳定，从而使操作变得稳定和可控，使最终产物具有良好的质量。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了本发明的旋转加热装置的总体结构示意图；

图2示出了图1中A-A截面处的结构示意图；

图3示出了图1中B-B截面处的结构示意图；以及

图4示出了图1中C处的局部放大图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

依据本发明一个实施方式的旋转加热装置为旋转料床提供了合理的支撑结构以提高旋转料床的机械稳定性、改进气体热载体进入干燥器和/或热解器的路径，以提高旋转料床的稳定性及气体热载体分布、流动的可控性，从而达到均匀传热和均匀干燥或热解的目的，以便最终建立起具有较大处理能力的安全、稳定的工业化干燥或热解装置。

本发明旋转加热装置适用于干燥、热解、和激冷固态碳质材料和其它矿物类物质，尤其适合用作单套装置日处理原料量3000～5000吨的大型干燥或热解设备。

如图1所示，本发明的旋转加热装置包括外部壳体（未标号）、位于壳体内部区域的旋转料床30、滚动轮40及环形轨道41、固体物料的投料口10、热气体进入管道61、固体产物排出口70、气体产物或尾气排出管道21和水封80、90。

旋转加热装置包括可旋转的物料料床和静止不动的壳体。壳体为封闭的，位于所述壳体内部空间中旋转料床30上开有进气孔隙用于引入热气体。在壳体的底板50固定有直径约18米的用于支撑旋转料床30的环形轨道41，壳体底部设有热气体的缓冲进气环形管道60，热气体通过进气环形管道60穿过壳体上的布气槽进入反应器，与旋转料床30上的物料进行充分接触和热交换，从而实现物料的干燥或热解反应，在壳体上部，有若干供反应气体产物或尾气排出旋转加热装置的孔道，旋转料床30和壳体之间通过环形水封或沙封进行封闭，保证热气体或反应气体产物不泄露；

入料管10，位于旋转料床30的上方，以便将所述物料直接传送到旋转料床30的床面上；

料床的转动支撑机构，由环形轨道41、滚动轮40、旋转电机等组成。旋转料床30通过滚动轮40与环形轨道41接触和旋转，直径约18米的环形轨道41靠近直径23米的旋转料床30的外部边缘，提供对旋转料床30的强力支撑，能够保证旋转料床30的稳定均匀旋转而不倾覆。

热气体供给机构，为增加热气体的分布均匀性，设计了环形进气装置。依据本发明的一个实施方式，热气体供给机构包括：环状进气段62，第一端通过布气槽与进气孔隙连接相连通，第二端与外界连接，以将热气体引入旋转料床30；和位于壳体外的进气环形管道60，与供热气体进入管道61以及环状进气段62气相连通。环状进气段62两个相对端面大体呈环状。热气体通过进入管道61进入进气环形管道60中进行缓冲和稳定后，通过环状进气段62借助壳体下部开设的环状布气槽引入壳体，并与旋转料床30的进气孔隙相连通。当布气槽位于壳体的底板50上时，环状进气段62的第一端沿旋转加热装置的轴向向上延伸以连通进气环形管道60和布气槽。当布气槽位于壳体的侧壁时，环状进气段62的第一端沿旋转加热装置的径向向内延伸以连通进气环形管道60和环状布气槽。

通过环状进气，可实现气体流量的精确控制，达到热气体的温度均匀性和流动均匀性，期间，物料与经环状进气段62进入的热气体实现充分接触进行热交换，实现物料与上述热气体的均匀反应。优选地，所述环状进气段62分为多个不同直径的环状管道，所述壳体的侧壁或底板上相应地设有多个环状布气槽，以供热气体呈多个环状气带进入壳体，这样旋转料床30下方的热气体温度均匀性和流动均匀性得以进一步提高。

优选地，进气环形管道60的体积要远大于环状进气段62排出气体的体积，气体进入进气环形管道60后能够进行缓冲和稳定。气体进入料床反应器底部后分成N股环状气流进入反应器的N个环状平面，更优选地，每个环状气流还有一个流量控制器，用于控制或调节气流在旋转料床30每个平面中的流量。其间，物料与经旋转料床30上的进气孔隙与所述物料实现充分接触的干燥气体或热解加热气体进行热交换，从而被所述气体干燥或热解。通常，进入本发明旋转加热装置中的物料粒径约为6毫米至50毫米。

在本发明一个优选实施方式中，在旋转料床的床底下方还有至少一个气体分布器，以使干燥气体或热解加热气体在与所述物料充分接触时均匀分布。

在壳体的顶部设有气体产物或尾气的排出机构，其包括若干个与壳体内部相连通的排气立管22，N个排气立管22在壳体外汇集到环状的排气环形管道20后，通过尾气排出管道21排出反应系统。优选地，N个气体出口均匀分布，且汇集于上方的环形管道中，更优选地，环形管道的体积远大于气体排出的体积。任选地，排出机构也可采用与热气体供给机构相同或相类似的结构，在次不再重复叙述。

物料由投料口10落到旋转料床30上面后，随旋转料床30的旋转向料床中心移动，最终固体产物由排出口70排出壳体。旋转料床30可沿固定在壳体底板上的环形轨道41顺时针或逆时针旋转，热气体进入进气环形管道60缓冲后由环状进气段62进入壳体中，旋转料床上的物料与之接触换热，干燥或热解后的固体产物由旋转料床30中心的排出口70排出到下一工序，干燥或热解的气体产物或尾气进入反应器上部的N个排气立管22汇集到排气环形管道20后通过尾气排出管道21排出系统，上文所指的N为大于1的整数，例如8-14，优选是10-12。

作为本发明一个优选实施方式，封闭壳体包括具有平顶的壳体和与壳体相连接的内壳体，其中，壳体和内壳体之间设有水封80。壳体内压力可维持为大气压或微正压。内壳体内部空间容纳旋转加热装置30。壳体是固定的，而内壳体在转动轮40的支撑下可以转动。中心转轴（固体产物排出管）70沿壳体的中心线设置，并向下延伸穿出下底板50。

在本发明一个优选实施方式中，旋转料床30固定在内壳体内，内壳体下部装有N个滚动轮40，通过滚动轮40与固定在壳体的底板50上的环形轨道41连接提供对内壳体的支撑，通过轴承（未图示）和传动装置（未图示）连接提供转动动力。环形轨道41具有较大的直径，优选为旋转料床30直径的75-90％，在旋转料床30旋转时提供稳定支撑。例如，直径约18米的环形轨道处于直径23米的内壳体的周向边缘，提供对内壳体的支撑，且能够保证内壳体中旋转料床30的稳定旋转而不倾覆。

进气环形管道60和环状进气段62固定于底板50上，环状进气段62与内壳体间设有进气水封90，防止热气体泄漏到内壳体与壳体之间的空间，并维持内壳体内部的常压或微正压操作。

在本发明一个优选实施方式中，温度适当的热气体进入环形管道60中，经缓冲后由环形立管62进入反应器30中。环形管道60的体积远大于气体的消耗量，起到气体缓冲罐的作用。环状进气段62固定在支撑底板50上，可旋转的内壳体沿轨道41进行旋转，固定的环状进气段62与旋转的内壳体间设有进气水封90，防止气体的泄露。气体进入内壳体底部后通过气体分布器进入旋转料床的床层加热固体物料。需要说明的是，虽然在本发明的一个实施例中，进气环形管道60的横截面为不封闭的圆形，然后，其截面形状不限于此，任何截面为不封闭的规则形状的环状管道均可实现气体缓冲功能，例如截面为一边不封闭的六边形、长边未封闭的圆角长方形等。

从以上的描述中，可以看出本发明上述的实施例实现了以下技术效果中的至少一个或全部：

1、旋转加热装置的内壳体可转动，而壳体不可转动，内壳体带动其内的旋转料床转动，使得物料逐渐由进料口向排料口移动，且移动速度与转速相关，故可以通过调整旋转加热装置的转速实现物料在炉内停留时间的精确控制；

2、旋转加热装置通过N个滚动轮与固定在壳体上的大直径轨道连接，实现对旋转料床的支撑与旋转，轨道直径为旋转料床直径的75-90％，使得在物料重量增加或存在偏析时旋转料床仍具有良好的稳定性和可控性，这有利于将设备放大至工业规模和商业化规模；

3、热气体进入环状管道进行缓冲，反应气体产物/尾气经由排气立管汇集于环形管道后排出系统，体积较大的环状管道对气体起到缓冲和稳定的作用，使得从旋转加热装置床底引入的热气体能够稳定均匀地穿过反应器中的物料层并达到均匀、稳定的传热，这样热解/干燥过程将会变得均匀和稳定，从而使操作变得稳定和可控，使最终产物具有良好的质量；

4、环形进气管道中的热气体经由环形立管进入反应器床底，通过气体分布器进入物料中反应，较大的环形立管面积使得热气体能够更加均匀的分布于反应器底部，从而有利于气体稳定均匀的穿过床层物料，进一步提高物料受热的均匀度；

5、在内壳体和壳体间设有密封水槽，解决了转动部件与静止部件间的连接与密封问题。旋转加热装置内部维持常压或微正压操作状态且压力变化较小，有利于反应条件的控制；

6、本发明旋转加热装置可直接或稍加改造后用于各种固态碳质材料的热解、干燥、和/或冷却工艺，在本说明书中，固态碳质材料是一个宽泛的概念，其可包括：煤、煤直接液化残渣、重质渣油、焦、石油焦、油砂、页岩油、碳质工业废料或尾料、生物质、合成塑料、合成聚合物、废轮胎、市政固体垃圾、城市污泥、沥青和/或它们的混合物。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (15)

1.一种旋转加热装置，包括：

封闭的壳体，所述壳体的下部开设有环状的布气槽；

旋转料床（30），可旋转地设置在所述壳体内部，所述旋转料床（30）上设有固体产物排出口和进气孔隙；

入料管（10），设置在所述旋转料床（30）上方，用于传送物料到所述旋转料床（30）；

其特征在于，还包括，环状进气段（62），第一端通过所述布气槽与所述进气孔隙相连通，第二端与外界连接，以将热气体引入所述壳体。

2.根据权利要求1所述的旋转加热装置，其特征在于，还包括：

转动支撑装置，设置在所述旋转料床（30）下方，承载所述旋转料床（30）并在所述壳体的底板（50）上转动。

3.根据权利要求1所述的旋转加热装置，其特征在于，还包括：

位于壳体外的进气环形管道（60），所述进气环形管道（60）与供热气体进入管道（61)以及所述环状进气段（62）相连通。

4.根据权利要求1所述的旋转加热装置，其特征在于，所述环状进气段（62）的外壁与所述壳体之间设置进气水封（90），所述进气水封（90）设置为在内外两侧环绕所述环状进气段（62）。

5.根据权利要求3所述的旋转加热装置，其特征在于，所述进气环形管道（60）的容积大于所述旋转料床（30）的热气体消耗量。

6.根据权利要求3所述的旋转加热装置，其特征在于，所述布气槽位于所述壳体的底板（50），所述环状进气段（62）的第一端沿所述旋转加热装置的轴向延伸以连通所述进气环形管道（60）和所述布气槽。

7.根据权利要求3所述的旋转加热装置，其特征在于，所述布气槽位于所述壳体的侧壁，所述环状进气段（62）的第一端沿所述旋转加热装置的径向延伸以连通所述进气环形管道（60）和所述环状布气槽。

8.根据权利要求1所述的旋转加热装置，其特征在于，还包括：

排气立管（22），与所述壳体内部相连通；

排气环形管道（20），连通所述排气立管（22），并与尾气排出管道（21）连接。

9.根据权利要求1-8中任何一项所述的旋转加热装置，其特征在于，还包括内壳体，所述旋转料床固定在所述内壳体中，所述内壳体可转动地安装于所述壳体内。

10.根据权利要求9所述的旋转加热装置，其特征在于，所述内壳体在所述转动支撑装置的支撑下带动固定在内部的所述旋转料床（30）绕所述旋转加热装置的中心轴转动。

11.根据权利要求9所述的旋转加热装置，其特征在于，所述转动支撑装置包括：环形轨道（41），设置在所述外壳的底板（50）上；以及滚动支撑轮（40），设置在所述内壳体上，与所述环形轨道配合。

12.根据权利要求11所述的旋转加热装置，其特征在于，所述环形轨道（41）的直径为所述旋转料床（30）直径的75％至90％。

13.根据权利要求9所述的旋转加热装置，其特征在于，驱动装置通过轴承和传动装置连接所述内壳体，为所述内壳体提供转动动力。

14.根据权利要求1-13中任何一项所述的旋转加热装置，其特征在于，所述环状进气段（62）分为多个不同直径的环状管道。

15.根据权利要求1-13中任何一项所述的旋转加热装置，其特征在于，所述环状进气段（62）上安装流量控制器。

Images