CN207608525U - 一种旋转床热解炉 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种旋转床热解炉，包括：布料板、炉膛和两层以上的蓄热式辐射管，其中，所述布料板设置于所述炉膛内，随所述热解炉的炉底一起转动；所述炉膛沿圆周方向分为：依次相连的进料区、干燥区、热解区和出料区；所述两层以上的蓄热式辐射管设置于所述炉膛内，位于所述布料板的上方，且交错布置，使得相邻两层蓄热式辐射管中对应错位的蓄热式辐射管的中心线呈有夹角；每层所述蓄热式辐射管包括：多根蓄热式辐射管，其与所述炉膛的内壁相连，且相邻两根蓄热式辐射管之间具有夹角。本实用新型具有热解品质高、使用物料范围广、粒径要求低、热解效率高，并且操作安全可控的特点。

Description

一种旋转床热解炉

技术领域

本实用新型属于物料热解技术领域，具体涉及一种旋转床热解炉。

背景技术

煤炭在隔绝空气条件下进行加热，在不同温度下发生一系列物理变化和化学反应的复杂过程称为煤的干馏。煤干馏可获得半焦、焦油和煤气，其中焦油经加氢处理可得到汽柴油组分，煤气可用作化工原料，实现煤炭的清洁高效分级利用，因此具有重要意义。

低温干馏的方法和类型很多，按供热介质不同可以分为气体热载体、固体热载体和无热载体三种。目前常见的固体热载体热解工艺有：LR工艺、Toscoal工艺、DG工艺；常见的气体热载体热解工艺有：COED工艺、SJ工艺和MRF工艺；而常见的无热载体热解工艺是蓄热式旋转床热解工艺。但是，目前大多数热解技术在利用和改造上述或其他热解工艺时，对热解物料的种类和大小具有限制，并且具有热效率低和操作不安全的技术问题。例如申请号为201310102890.2的专利文献，公开了一种旋转式加热装置，该装置采用上、下炉膛都设置辐射管加热的方式，虽然会增加物料的热解效果，但是在下炉膛中设置辐射管，会使布料板发生热变形导致旋转机械与料板间发生摩擦，严重情况下会导致旋转床热解炉的停工检修。同时，由于辐射管材质的限制，会使下炉膛中辐射管提温范围降低，热效率不高，严重影响了热解气的品质，且维修成本高。

实用新型内容

本实用新型针对现有技术的不足，提出了一种旋转床热解炉，具有热解品质高、使用物料范围广、粒径要求低、热解效率高，并且操作安全可控的特点。

为至少解决上述技术问题之一，本实用新型采取的技术方案为：

本实用新型提出了一种旋转床热解炉，包括：布料板、炉膛和两层以上的蓄热式辐射管，其中，所述布料板设置于所述炉膛内，随所述热解炉的炉底一起转动；所述炉膛沿圆周方向分为：依次相连的进料区、干燥区、热解区和出料区；所述两层以上的蓄热式辐射管设置于所述炉膛内，位于所述布料板的上方，且交错布置，使得相邻两层蓄热式辐射管中对应错位的蓄热式辐射管的中心线呈有夹角；每层所述蓄热式辐射管包括：多根蓄热式辐射管，其与所述炉膛的内壁相连，且相邻两根蓄热式辐射管之间具有夹角。

进一步的，所述布料板通过中心轴与所述炉底相连，用于承载物料。

进一步的，每层所述多根蓄热式辐射管沿所述热解炉的圆周方向均布。

进一步的，所述相邻两层蓄热式辐射管中对应错位的蓄热式辐射管的中心线呈有夹角的角度为0-15°。

进一步的，所述炉膛为环形；所述进料区的圆心角度为5-30°、干燥区的圆心角度为100-130°、热解区的圆心角度为100-250°、出料区的圆心角度为5-30°。

进一步的，每根蓄热式辐射管的长度为2-4m，所述相邻两根蓄热式辐射管之间具有夹角为5-15°。

进一步的，所述两层以上的蓄热式辐射管沿所述热解炉的高度方向分为底层蓄热式辐射管和位于其上方的至少一层的上层蓄热式辐射管。

进一步的，所述蓄热式辐射管分为两层，其中，所述底层蓄热式辐射管距离所述物料的高度为300-600mm，所述上层蓄热式辐射管位于所述底层蓄热式辐射管和热解炉的炉顶之间，且距离下层蓄热式辐射管高度为300-700mm。

进一步的，在每根蓄热式辐射管上分别设有燃料进气管、助燃空气进气管和排烟管，通过调节燃料和助燃空气量，实现对热解炉的分区控温。

进一步的，所述蓄热式辐射管为一字形、U形或W形，管径为150-300mm。

本实用新型至少包括以下有益效果：

1）本实用新型采用单面双层以上的蓄热式辐射管作为加热装置，可以增强炉内蓄热式辐射管的供热强度，更有利于物料的热解，同时也弥补了单面辐射“加热效率低”的缺陷；另外，在单面双层以上的蓄热式辐射管的布置方式下，个别蓄热式辐射管的损坏不会对炉膛内的温度场造成太大的影响，比起单面单层蓄热式辐射管的布置方式，本实用新型更适宜处理蓄热式辐射管损坏的突发状况；

2）本实用新型通过对蓄热式辐射管的燃料和助燃空气量进行调节，实现了对热解炉的分区精准控温；

3）本实用新型具有热解品质高、使用物料范围广、粒径要求低、热解效率高，并且操作安全可控的特点。

附图说明

图1为本实用新型热解炉的俯视图。

其中，外炉壁1，内炉壁2，蓄热式辐射管3，上层蓄热式辐射管301，底层蓄热式辐射管302，热解气出口4、进料区A、干燥区B、热解区C、出料区D。

具体实施方式

为了使本领域技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面将所述蓄热式辐射管的层数优选为两层，并结合具体实施例对本实用新型作进一步的详细说明。下面描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。实施例中未注明具体技术或条件的，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。

根据本实用新型的实施例，图1为本实用新型热解炉的俯视图，参照图1所示，本实用新型所述热解炉包括：壳体、布料板、炉膛、两层蓄热式辐射管、布料装置和出料装置。

根据本实用新型的实施例，参照图1所示，本实用新型所述热解炉的壳体包括：外炉壁、内炉壁、炉顶和炉底；其中，所述外炉壁和内炉壁形成下端开口的环形炉膛，整个运行过程中，外炉壁、内炉壁和炉顶固定不动；在所述炉顶上设有热解气出口；所述炉底设置于环形炉膛的下端开口处，可水平转动，同时对所述环形炉膛的下端开口进行封闭，使得物料热解在密闭体系中进行。

根据本实用新型的一些实施例，本实用新型所述布料板设置于所述炉膛内的下部，通过中心轴与所述炉底相连，在运行过程中，物料随所述布料板在所述炉底设有的驱动轮的作用下，一起做圆周运动，物料相对布料板静止不动；如此设置，既可以保证所述布料板随所述炉底的转动，又可以有效地避免物料在热解过程中对炉底的腐蚀。

根据本实用新型的实施例，参照图1所示，本实用新型所述炉膛沿圆周方向分为：依次相连的进料区、干燥区、热解区和出料区，由此，随着炉底的转动，物料依次进行入炉、干燥、热解和出料过程；其中，所述进料区的圆心角度α可以为5-30°，所述干燥区的圆心角度β可以为100-130°，所述热解区的圆心角度γ可以为100-250°，所述出料区的圆心角度δ可以为5-30°。根据本实用新型的一些实施例，本实用新型所述进料区和出料区的具体大小取决于布料装置和出料装置的特点，而所述干燥区和热解区的大小是综合考虑原料种类、性质、粒径、料层厚度及工艺条件进行决定，适用范围广。

根据本实用新型的实施例，参照图1所示，本实用新型所述两层蓄热式辐射管沿所述热解炉的高度方向，分为底层蓄热式辐射管和位于其上方的上层蓄热式辐射管，均设置于所述布料板的上方，且不在同一平面上，交错布置，使得所述两层蓄热式辐射管中对应错位的蓄热式辐射管的中心线呈有夹角的角度θ为0-15°；所述底层蓄热式辐射管靠近物料设置且距离所述物料的高度为300-600mm；所述上层蓄热式辐射管位于所述底层蓄热式辐射管和炉顶之间，且距离底层蓄热式辐射管的高度为300-700mm；每层所述蓄热式辐射管包括：多根蓄热式辐射管，其布置在物料上方的炉膛内，且与所述炉膛的内壁相连，且沿所述热解炉的圆周方向均布，同时每层中相邻两根蓄热式辐射管之间具有圆心夹角ε为5-15°。

可以理解的是，本实用新型所述炉膛的内壁包括：外炉壁的内壁和内炉壁的外壁，即本实用新型所述的蓄热式辐射管可以单独设置在外炉壁的内壁同一侧或者和所述内炉壁的外壁同一侧上，也可以分别在外炉壁的内壁和内炉壁的外壁上设置。

根据本实用新型的一些实施例，本实用新型通过采用单面双层蓄热式辐射管的布置方式，可以增强炉内蓄热式辐射管的供热强度，更有利于物料的热解，同时也弥补了单面辐射“加热效率低”的缺陷；另外，在单面双层蓄热式辐射管的布置方式下，个别蓄热式辐射管的损坏不会对炉膛内的温度场造成太大的影响，比起单面单层蓄热式辐射管的布置方式更适宜处理蓄热式辐射管损坏的突发状况。

根据本实用新型的一些实施例，本实用新型所述蓄热式辐射管的总数优选为38-172根，每根蓄热式辐射管的长度为2-4m，管径为150-300mm，其具体管型不受限制，可以采用一字形、U形、W形或其他形式。

根据本实用新型的一些实施例，在每根蓄热式辐射管上分别设有燃料进气管、助燃空气进气管和用于排出燃烧废气的排烟管，燃料采用燃气，即燃气和空气分别通过燃料进气管和助燃空气进气管进入蓄热式辐射管中发生燃烧反应，由此产生的热量主要以辐射的方式将热量传递给热解炉中的物料，使其发生热解反应生产油气炭三相产物，燃烧后产生的烟气从蓄热式辐射管的排烟管排出。所述蓄热式辐射管内的燃气流动系统与热解炉产生的油气流动系统彼此隔绝，不会影响热解产生的油气品质。同时，本实用新型可以单独调节每一根蓄热式辐射管的燃气和空气进入流量，实现对每一根蓄热式辐射管的单独控温，由此可以实现对热解炉的分区精准控温，例如：位于所述干燥区的蓄热式辐射管温度控制在300-400℃，主要目的是将物料干燥预热，在单面双层辐射管的加热作用下，位于布料板上物料的表面和底面首先受热升温，然后热量向物料中间传递，在此过程中，物料中的水分逐渐汽化，从物料中逸出；位于所述热解区的蓄热式辐射管温度控制在700-1000℃，主要目的是使物料快速升温热解，由于蓄热式辐射管位于物料上方，所以位于布料板上物料的表面受热升温，先达到热解温度，发生热解反应生成高温油气，同时，通过传热和导热作用，热量逐渐向中下层传递，于是中下层物料逐渐发生热解反应生成高温油气，另外，只在炉膛内的上部设置蓄热式辐射管，可以根据热解要求，增加蓄热式辐射管的温度范围，从而使物料快速热解，产生油气；同时又可以避免蓄热式辐射管温度过高造成布料板底部变形等问题。

可以理解的是，本实用新型所述干燥区和热解区的具体温度不受限制，根据物料原料种类、性质、粒径、料层厚度及工艺条件进行决定。

根据本实用新型的一些实施例，本实用新型所述布料装置为布料板入口仓，其设置在所述热解炉上部的进料口处，通过在所述布料板入口仓的布料挡板作用下，物料均匀布料在炉膛内的布料板上。

根据本实用新型的一些实施例，本实用新型和出料装置优选为螺旋出料机，其设置在所述热解炉下部的出料口处。

根据本实用新型的另一些实施例，当所述蓄热式辐射管的层数为三层以上时，描述参见上述层数为两层时的描述，此处不再赘述。

根据本实用新型的一些实施例，本实用新型所述热解炉的工作过程具体如下所述。

(1) 原料的预处理：将物料根据热解的要求进行破碎，破碎至粒径小于100mm。

(2) 置换及气密性检测：在整个热解炉正式投运以前，通入一定量的氮气，将整个热解炉内部置换2-3次，排掉热解炉内空气，然后关上热解炉的放气阀，确保整个热解炉的气密性良好。在整个热解过程中，热解炉处于隔氧条件下进行。

(3) 装入物料：将物料通过热解炉上部进料口加入布料板入口仓，在布料挡板作用下，物料均匀布料在布料板上，料层厚度小于400mm。

(4) 物料干燥：调节蓄热式辐射管的温度，升温加热，物料在密闭空间内逐渐被加热，具体的，将干燥区中的蓄热式辐射管温度控制在300-400℃。

(5) 物料热解：将热解区中的蓄热式辐射管的温度控制在700-1100℃；当物料随布料板在炉底驱动轮的作用下运动至该区域时，物料继续受热发生热解反应生成高温油气。

(6) 产物收集：固体产物在螺旋出料机的作用下，沿圆环形的布料板径向向炉外侧出料，经过后段的喷雾熄焦冷却后，储存在料仓中；所得的液体产物储存在油罐中，直接外销或可进一步深加工；所得的气体产物一部分作热源供物料热解使用，另一部分可以外供，也可以作为化工合成用原料气。

实施例1：旋转床热解炉，中径8m，炉膛宽度2m，炉膛高度1m，布料板宽度1.8m；其中，进料区、干燥区、热解区和出料区所对应的圆心角度分别为30°、115°、185°和30°；炉膛内设置有U形蓄热式辐射管，其管径为184mm，其中上层蓄热式辐射管19根，底层蓄热式辐射管19根，两层蓄热式辐射管中心线的夹角为0°，即两层蓄热式辐射管为平行排布；同一层的每两根蓄热式辐射管之间夹角为15°；其中，底层蓄热式辐射管距离物料高度为300mm，上层蓄热式辐射管距离底层蓄热式辐射管高度为300mm。运行时，将干燥区蓄热式辐射管温度控制在400℃，热解区蓄热式辐射管温度控制在700℃。待热解物料为长焰煤，在热解炉中布料厚度为60mm，热解时间为2h。

实施例2：旋转床热解炉，中径45m，炉膛宽度7.4m，炉膛高度1.55m，布料板宽度1.8m；其中，进料区、干燥区、热解区和出料区所对应的圆心角度分别为15°、110°、220°和15°；炉膛内设置有U形蓄热式辐射管，其管径为245mm，其中，上层蓄热式辐射管82根（炉膛内炉壁设置有31根，外炉壁设置51根），底层蓄热式辐射管82根（炉膛内炉壁设置有31根，外炉壁设置51根），两层蓄热式辐射管中心线的夹角为9°，即两层蓄热式辐射管为交错排布；而在同一层上，内炉壁处相邻的每两根蓄热式辐射管之间夹角为9.5°，外炉壁处相邻的每两根蓄热式辐射管之间夹角为5.5°。其中，底层蓄热式辐射管距离物料高度为600mm，上层蓄热式辐射管距离底层蓄热式辐射管高度为700mm。运行时，将干燥区蓄热式辐射管温度控制在750℃，热解区蓄热式辐射管温度控制在1050℃。待热解物料为电石型球，在热解炉中布料厚度为60mm，热解时间为1h。

发明人发现，根据本实用新型所述的热解炉，采用单面双层以上的蓄热式辐射管作为加热装置，可以增强炉内蓄热式辐射管的供热强度，更有利于物料的热解，同时也弥补了单面辐射“加热效率低”的缺陷；另外，在单面双层以上的蓄热式辐射管的布置方式下，个别蓄热式辐射管的损坏不会对炉膛内的温度场造成太大的影响，比起单面单层蓄热式辐射管的布置方式，本实用新型更适宜处理蓄热式辐射管损坏的突发状况；同时本实用新型通过对蓄热式辐射管的燃料和助燃空气量进行调节，实现了对热解炉的分区精准控温；并且，本实用新型具有热解品质高、使用物料范围广、粒径要求低、热解效率高，并且操作安全可控的特点。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”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和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、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。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、 或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型，同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。

Claims (10)

1.一种旋转床热解炉，其特征在于，包括：布料板、炉膛和两层以上的蓄热式辐射管，其中，

所述布料板设置于所述炉膛内，随所述热解炉的炉底一起转动；

所述炉膛沿圆周方向分为：依次相连的进料区、干燥区、热解区和出料区；

所述两层以上的蓄热式辐射管设置于所述炉膛内，位于所述布料板的上方，且交错布置，使得相邻两层蓄热式辐射管中对应错位的蓄热式辐射管的中心线呈有夹角；每层所述蓄热式辐射管包括：多根蓄热式辐射管，其与所述炉膛的内壁相连，且相邻两根蓄热式辐射管之间具有夹角。

2.根据权利要求1所述的热解炉，其特征在于，所述布料板通过中心轴与所述炉底相连，用于承载物料。

3.根据权利要求1所述的热解炉，其特征在于，每层所述多根蓄热式辐射管沿所述热解炉的圆周方向均布。

4.根据权利要求1所述的热解炉，其特征在于，所述相邻两层蓄热式辐射管中对应错位的蓄热式辐射管的中心线呈有夹角的角度为0-15°。

5.根据权利要求1所述的热解炉，其特征在于，所述炉膛为环形；所述进料区的圆心角度为5-30°、干燥区的圆心角度为100-130°、热解区的圆心角度为100-250°、出料区的圆心角度为5-30°。

6.根据权利要求3所述的热解炉，其特征在于，每根蓄热式辐射管的长度为2-4m，所述相邻两根蓄热式辐射管之间具有夹角为5-15°。

7.根据权利要求1所述的热解炉，其特征在于，所述两层以上的蓄热式辐射管沿所述热解炉的高度方向分为底层蓄热式辐射管和位于其上方的至少一层的上层蓄热式辐射管。

8.根据权利要求7所述的热解炉，其特征在于，所述蓄热式辐射管分为两层，其中，所述底层蓄热式辐射管距离物料的高度为300-600mm，所述上层蓄热式辐射管位于所述底层蓄热式辐射管和热解炉的炉顶之间，且距离下层蓄热式辐射管高度为300-700mm。

9.根据权利要求6所述的热解炉，其特征在于，在每根蓄热式辐射管上分别设有燃料进气管、助燃空气进气管和排烟管，通过调节燃料和助燃空气量，实现对热解炉的分区控温。

10.根据权利要求9所述的热解炉，其特征在于，所述蓄热式辐射管为一字形、U形或W形，管径为150-300mm。