CN206279140U - 一种快速热解反应器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种快速热解反应器。该快速热解反应器包括反应器本体、辐射管和挡板；辐射管为多个，水平同方向间隔排布在反应器本体内的不同高度，相邻高度层的辐射管错列布置；挡板为多个，挡板设置在对应的辐射管的上方，挡板的竖直投影覆盖对应的辐射管。本实用新型提供的快速热解反应器结构简单、占地面积小，而且能有效的热解粉状含碳燃料。
Description
技术领域
本实用新型涉及热解反应器，具体涉及一种快速热解反应器。
背景技术
将含碳燃料(煤、油页岩、生物质等)热解是现代煤化工产业的主要趋势。热解的主要炉型有抚顺炉、三江方炉、大连理工的固体热载体干馏炉、爱沙利亚的Galoter炉和澳大利亚的ATP炉等等。一些干馏炉只能用来热解块状油页岩和煤，小粒径物料无法利用，资源利用率低，粉状物料因无法利用而大量堆积；以气体为热载体的炉型，因冷凝回收系统庞大，热解气热值低，焦油收率低等问题，难以进一步推广示范；以固体为热载体的炉型，则存在原料和热载体均匀混合，分离等问题，而限制了其进一步发展。
实用新型内容
为解决上述问题，本实用新型提供了一种粉状含碳燃料热解用的快速热解反应器。
本实用新型提供的一种快速热解反应器，所述快速热解反应器包括反应器本体、辐射管和挡板；
所述辐射管为多个，水平同方向间隔排布在所述反应器本体内的不同高度，相邻高度层的所述辐射管错列布置；
所述挡板为多个，所述挡板设置在对应的辐射管的上方，所述挡板的竖直投影覆盖对应的辐射管。
进一步地，所述辐射管包括第一辐射管和第二辐射管，所述挡板包括第一挡板和第二挡板；
所述第一辐射管位于所述第二辐射管的上一层，所述第一辐射管与所述第二辐射管位于相邻列上；
所述第一挡板与所述第二辐射管相切，并以角度α1从该相切线向上延伸至所述第一辐射管的底端；
所述第二挡板开口向下，并且有一个顶角α2；所述第一辐射管上方设置有所述第二挡板，所述第一辐射管与所述第二挡板相连。
进一步地，所述角度α1为60°-82.5°。
进一步地，所述顶角α2为60°-90°。
进一步地，所述第二挡板垂直截面的宽度为所述第一辐射管的直径的1.1-1.5倍。
进一步地，所述辐射管包括第三辐射管，所述挡板包括第三挡板；
所述第三辐射管毗邻于所述反应器本体；
所述第三挡板与所述第三辐射管相切，并以角度α3从相切线向上延伸至所述反应器本体的内侧壁。
进一步地，所述角度α3为60°-80°。
进一步地，所述辐射管还包括第四辐射管，所述挡板还包括第四挡板；
所述第四挡板开口向下，并且有一个顶角α4；
所述第四辐射管上方设置有所述第四挡板，所述第四辐射管与所述第四挡板相连。
进一步地，所述顶角α4为60°-90°。
进一步地，所述第四挡板垂直截面的宽度为所述第四辐射管的直径的1.1-1.5倍。
本实用新型提供的快速热解反应器能有效的热解粉状含碳燃料。
本实用新型提供的快速热解反应器采用了蓄热式无热载体辐射管加热技术，无需气、固热载体，提高了热解气的热值，该反应器结构简单、占地面积小，易于工业化。
其次，反应器内设置了挡板，挡板能增加含碳燃料在热解反应器内停留的时间。因此，添加挡板后，反应器的高度可降低。若不改变反应器本体的高度，添加挡板后，可将辐射管的垂直间距加大，从而可减少反应器内辐射管的数量。而且，挡板还能有效地起到保护辐射管不受受到物料冲刷，延长辐射管的使用寿命。此外，挡板还可以起到打散物料的作用，提高含碳燃料的热解效果。
附图说明
图1为实施例中一种快速热解反应器的结构示意图；
图2为图1中A区的局部放大图。
图中：1、进料料斗；2、螺旋进料器；3、螺旋出料器；41、反应器本体；421、第一辐射管；422、第二辐射管；423、第三辐射管；424、第四辐射管；431、第一挡板；432、第二挡板；433、第三挡板；434、第四挡板；44、燃料气进口；45、空气入口；46、烟气出口；47、油气出口。
具体实施方式
以下结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式进行更加详细的说明，以便能够更好地理解本实用新型的方案及其各个方面的优点。然而，以下描述的具体实施方式和实施例仅是说明的目的，而不是对本实用新型的限制。
需要说明的是，本实用新型中的“辐射管”指得是蓄热式无热载体辐射管。其次，术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型，而不是要求本实用新型必须以特定的方位构造和操作，因此，不能理解为对本实用新型的限制。此外，本实用新型中的术语“第一”、“第二”、“第三”或“第四”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或隐含指明所指示的技术特征的数量，由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”或“第四”的特征可以明示或隐含地包括一个或者更多个该特征。
本实用新型提供了一种快速热解反应器(本实用新型中也简称为“反应器”)。参考图1，根据本实用新型的实施例对该快速热解反应器进行解释说明，该反应器包括：反应器本体41、辐射管、挡板、燃料气进口44、空气入口45、烟气出口46、油气出口47、进料口和出料口。辐射管为多个，水平同方向间隔排布在反应器本体41的不同高度，相邻高度层的辐射管错列布置。挡板为多个，挡板设置在对应的辐射管的上方，挡板的竖直投影覆盖对应的辐射管。反应器本体41上设有进料口、出料口、燃料气进口44、空气入口45、烟气出口46和油气出口47。
本实用新型提供的快速热解反应器采用了蓄热式无热载体辐射管加热技术，无需气、固热载体，提高了热解气的热值，该反应器结构简单、占地面积小，易于工业化。
参考图2，根据本实用新型的实施例，辐射管包括第一辐射管421、第二辐射管422、第三辐射管423和第四辐射管424，挡板包括第一挡板431、第二挡板432、第三挡板433和第四挡板434。
为了阐述方便，将图2中所显示的三层辐射管分别记为第一层辐射管、第二层辐射管和第三层辐射管。从图中可见，第一层辐射管包括两个第四辐射管424和一个第一辐射管421，第二层辐射管包括两个第二辐射管422，第三层辐射管包括两个第三辐射管423和一个第一辐射管421。
根据本实用新型的实施例，除了第三辐射管一定是毗邻于反应器本体41的辐射管外，其余的辐射管和挡板的具体位置、形状并不需要特别限定。挡板的材质也并不需要特别限定，优选为金属，金属的热传导性好，采用金属挡板能提高含碳燃料热解的效果。
根据本实用新型的实施例，每层辐射管的种类也并不需要特别限定，辐射管可只有第一辐射管421、第二辐射管422，此时对应的挡板为第一挡板431、第二挡板432。辐射管也可只有第三辐射管423，此时对应的挡板为第三挡板433。在这两种基础上，辐射管还可增加第四辐射管424，对应的挡板为第四挡板434。当然，这四种辐射管和这四种挡板都有是最佳的选择。
参考图2，第一挡板431与第二辐射管422相切，并以角度α1从该相切线向上延伸至第一辐射管421的底端。第二挡板432开口向下，并且有一个顶角α2；第二挡板422位于第一辐射管421的上方，并与第一辐射管421相连；第二挡板422垂直截面的宽度为d1。第三挡板433与第三辐射管423相切，并以角度α3从该相切线向上延伸至反应器本体41的内侧壁。第四挡板434开口向下，并且有一个顶角α4；第四挡板434位于第四辐射管424上方，并与第四辐射管424相连；第四挡板434垂直截面的宽度为d2。
含碳燃料从进料口进入后，开始下落，碰到挡板后，被弹起，然后再下落；含碳燃料每碰到一次挡板，即被弹到一定高度，其下落速度被减缓，因此，增加了含碳燃料在热解反应器内的停留时间。而且，挡板还起到对含碳燃料的引流作用，增加了含碳燃料在反应器本体内移动的距离，这也能增加含碳燃料在热解反应器内的停留时间。
因此，添加挡板后，反应器的高度可降低。若不改变反应器本体的高度，添加挡板后，可将辐射管的垂直间距加大，从而可减少反应器内辐射管的数量。其次，挡板还能有效地起到保护辐射管不受受到物料冲刷，延长辐射管的使用寿命。此外，挡板还可以起到打散物料的作用，提高含碳燃料的热解效果。
根据本实用新型的实施例，α1的角度并不需要特别限定，发明人发现，α1的角度优选为60°-82.5°。α1的角度主要影响第一辐射管421和第二辐射管422之间的间距及含碳燃料在第一挡板431上的停留时间。α1太大，第一辐射管421和第二辐射管422之间的间距很大，一定的空间内的热量少；此外，含碳燃料也容易堆积到第一挡板431上。α1太小，含碳燃料在第一挡板431的停留时间短，热解效果不好。
根据本实用新型的实施例，α2的角度并不需要特别限定，发明人发现，α2的角度优选为60°-90°。α2的角度主要影响含碳燃料在第二挡板432上停留的时间。α2太大，含碳燃料容易堆积到第二挡板432上；α2太小，含碳燃料在第二挡板432上的停留时间短，热解效果不好。
根据本实用新型的实施例，第二挡板432垂直截面的宽度d1并不需要特别限定，只要大于第一辐射管421的直径即可。发明人发现，d1的长度最佳为第一辐射管421的直径的1.1-1.5倍，过长会影响辐射管热量的有效利用，过短对分散物料的作用不大。
根据本实用新型的实施例，α3的角度并不需要特别限定，发明人发现，α3的角度优选为60°-80°。α3的角度主要影响第三辐射管423与反应器本体41之间的距离及含碳燃料在第三挡板433上停留的时间。α3太大，第三辐射管423与反应器本体41之间的距离很大，一定的空间内的热量少；此外，含碳燃料也容易堆积到第三挡板433上。α3太小，含碳燃料在第三挡板433上的停留时间短，热解效果不好。
根据本实用新型的实施例，α4的角度并不需要特别限定，发明人发现，α4的角度优选为60°-90°。α4的角度主要影响含碳燃料在第四挡板434上停留的时间。α4太大，含碳燃料容易堆积到第四挡板434上；α2太小，含碳燃料在第四挡板434上的停留时间短，热解效果不好。
根据本实用新型的实施例，第四挡板434垂直截面的宽度d2并不需要特别限定，只要大于第四辐射管424的直径即可。发明人发现，d2的长度最佳为第四辐射管424的直径的1.1-1.5倍，过长会影响辐射管热量的有效利用，过短对分散物料的作用不大。
参考图1，根据本实用新型的实施例，反应器的进料口和螺旋进料器2的一端相连，螺旋进料器2的另一端与进料料斗1相连；反应器的出料口与螺旋出料器3相连。进料料斗1和螺旋进料器2用于将粉状含碳燃料送入反应器中，螺旋出料器3用于将含碳燃料热解后产生的固体产物运送至下一工段。进料料斗1、螺旋进料器2和螺旋出料器3并不是必要装置，可视现场情况和具体的工艺决定是否要添加。
根据本实用新型的实施例，辐射管的直径及形状并不需要限定，公称直径为200-300mm的圆形管是最佳选择。
根据本实用新型的实施例，左右相邻的两辐射管的水平间距也不需要限定，其最佳间距为200-400mm。
根据本实用新型的实施例，上下相邻的两辐射管的竖直间距也不需要限定，其最佳间距为500-1200mm。
根据本实用新型的实施例，反应器本体41的最佳高度为5-20m、最佳宽度(其内壁的宽度)为2-6m、最佳长度(其内壁的长度)为5-15m，反应器本体41中辐射管的最佳层数为10-25层。燃料气进口44和空气入口45分别与辐射管相连。
下面参考具体实施例，对本实用新型进行说明。下述实施例中所取工艺条件数值均为示例性的，其可取数值范围如前述实用新型内容中所示。下述实施例所用的检测方法均为本行业常规的检测方法。
实施例
用本实用新型提供的快速热解反应器对秸秆进行热解，该秸秆的成分分析如表1所示，所用的快速热解反应器的结构示意图如图1所示。其中，α1为70°，α2为80°，α3为70°，α4为80°，d1为330mm，d2为330mm，辐射管均为是公称直径为300mm的圆形管，左右相邻的两辐射管的水平间距为400mm，上下相邻的两辐射管的竖直间距为1200mm。反应器本体41的高度为20m、内壁的宽度为6m、内壁的长度为15m，有25层辐射管。
秸秆热解的具体过程如下：
将秸秆送入进料料斗1中，经螺旋进料器2进入反应器中。每根辐射管单独控温，反应器自上而下设有三个区：干燥脱水区、热解反应区和半焦生成区。往辐射管中分别通入燃料气和空气，将干燥脱水区的温度控制在700℃、热解反应区的温度在控制600℃，半焦成熟区的温度控制在550℃。秸秆自上而下依次通过干燥脱水区、热解反应区和半焦生成区，完成热解过程。热解产生的热解气和焦油从油气出口47中排出反应器本体41外并被进一步处理，产生的半焦通过螺旋出料器3送入下一个工序。热解还会产生烟气，烟气从烟气出口46中排出反应器本体1外，烟气与空气换热后会降温至200℃左右。将降温后的烟气用于干燥进入反应器的秸秆。
表2为反应器内各区温度分布及热解产物的产量。
表1秸秆的成分分析
| Mad/％ | Vad/％ | Aad/％ | Fcad/％ |
| 5.6 | 75.6 | 1.2 | 17.6 |
表2反应器内各区温度分布及热解产物的产量
从表2可知，本实用新型提供的快速热解反应器能有效的热解粉状含碳燃料。
上述实施例中，干燥脱水区的温度设置得比较高，这样有利于速脱去入炉的含碳燃料所含的水分，而且还能减少干燥脱水区的所占用的空间。此外，将降温后的烟气用于干燥进入反应器的含碳燃料，这样能进一步提高反应器效率和燃烧效率。
综上可知，本实用新型提供的快速热解反应器采用了蓄热式无热载体辐射管加热技术，无需气、固热载体，提高了热解气的热值，该反应器结构简单、占地面积小，易于工业化。
其次，反应器本体上添加了挡板，挡板能增加含碳燃料在热解反应器内停留的时间。因此，添加挡板后，反应器的高度可降低。若不改变反应器本体的高度，添加挡板后，可将辐射管的垂直间距加大，从而可减少反应器内辐射管的数量。而且，挡板还能有效地起到保护辐射管不受受到物料冲刷，延长辐射管的使用寿命。此外，挡板还可以起到打散物料的作用，提高含碳燃料的热解效果。
需要说明的是，以上参照附图所描述的各个实施例仅用以说明本实用新型而非限制本实用新型的范围，本领域的普通技术人员应当理解，在不脱离本实用新型的精神和范围的前提下对本实用新型进行的修改或者等同替换，均应涵盖在本实用新型的范围之内。此外，除非特别说明，那么任何实施例的全部或一部分可结合任何其它实施例的全部或一部分来使用。
Claims (10)
1.一种快速热解反应器，其特征在于，所述快速热解反应器包括反应器本体、辐射管和挡板；
所述辐射管为多个，水平同方向间隔排布在所述反应器本体内的不同高度，相邻高度层的所述辐射管错列布置；
所述挡板为多个，所述挡板设置在对应的辐射管的上方，所述挡板的竖直投影覆盖对应的辐射管。
2.根据权利要求1所述的快速热解反应器，其特征在于，所述辐射管包括第一辐射管和第二辐射管，所述挡板包括第一挡板和第二挡板；
所述第一辐射管位于所述第二辐射管的上一层，所述第一辐射管与所述第二辐射管位于相邻列上；
所述第一挡板与所述第二辐射管相切，并以角度α1从该相切线向上延伸至所述第一辐射管的底端；
所述第二挡板开口向下，并且有一个顶角α2；所述第一辐射管上方设置有所述第二挡板，所述第一辐射管与所述第二挡板相连。
3.根据权利要求2所述的快速热解反应器，其特征在于，所述角度α1为60°-82.5°。
4.根据权利要求2所述的快速热解反应器，其特征在于，所述顶角α2为60°-90°。
5.根据权利要求2所述的快速热解反应器，其特征在于，所述第二挡板垂直截面的宽度为所述第一辐射管的直径的1.1-1.5倍。
6.根据权利要求1所述的快速热解反应器，其特征在于，所述辐射管包括第三辐射管，所述挡板包括第三挡板；
所述第三辐射管毗邻于所述反应器本体；
所述第三挡板与所述第三辐射管相切，并以角度α3从相切线向上延伸至所述反应器本体的内侧壁。
7.根据权利要求6所述的快速热解反应器，其特征在于，所述角度α3为60°-80°。
8.根据权利要求2-7中任一所述的快速热解反应器，其特征在于，所述辐射管还包括第四辐射管，所述挡板还包括第四挡板；
所述第四挡板开口向下，并且有一个顶角α4；
所述第四辐射管上方设置有所述第四挡板，所述第四辐射管与所述第四挡板相连。
9.根据权利要求8所述的快速热解反应器，其特征在于，所述顶角α4为60°-90°。
10.根据权利要求8所述的快速热解反应器，其特征在于，所述第四挡板垂直截面的宽度为所述第四辐射管的直径的1.1-1.5倍。
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Address after: 102200 Beijing City, Changping District science and Technology Park Chang Huai Lu No. 155 Patentee after: Shenwu Technology Group Co.,Ltd. Address before: 102200 Beijing City, Changping District science and Technology Park Chang Huai Lu No. 155 Patentee before: BEIJING SHENWU ENVIRONMENT AND ENERGY TECHNOLOGY Co.,Ltd. |
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Denomination of utility model: Fast pyrolysis reactor Effective date of registration: 20180322 Granted publication date: 20170627 Pledgee: The Bank of Beijing Limited by Share Ltd. Anwar Road Branch Pledgor: Shenwu Technology Group Co.,Ltd. Registration number: 2018990000210 |
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