CN209383706U - 蓄热式釜式反应器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种蓄热式釜式反应器，包括：反应釜，反应釜的侧面上部形成有反应原料进口、底部形成有热解固体出口且顶部形成有热解油气出口，反应釜内设有搅拌器；至少一个蓄热式燃烧装置，蓄热式燃烧装置包括蓄热式燃烧本体、两个蓄热体、两个燃烧器、切换阀、空气通道和烟气通道，切换阀包括第一阀口至第四阀口，第一阀口与空气通道相连，第二阀口与两个蓄热室中的其中一个相连，第三阀口与烟气通道相连，第四阀口与两个蓄热室中的另一个相连，当第一阀口和第三阀口中的其中一个与第二阀口连通时第一阀口和第三阀口中的另一个与第四阀口连通。根据本实用新型的蓄热式釜式反应器，提高了反应原料之间的热传导性能，提高了热解产品的产率和品质。

Description

蓄热式釜式反应器

技术领域

本实用新型涉及热解技术领域，尤其是涉及一种蓄热式釜式反应器。

背景技术

随着社会的进步和人民生活水平的提高，塑料制品已经在我们的生活中扮演了不可或缺的角色。据不完全统计，2017年1-2月，我国塑料制品产量为1155.1万吨，同比增长11.6％。塑料制品产量的增加也使得废旧塑料的处理成为目前人们关注的重点。

相对于塑料造粒工艺，废旧塑料的绝氧热解可最大程度上实现废旧塑料的减量化、资源化和无害化处理。然而，由于塑料制品导热性能差，因此在其大规模处理过程中很难实现原料的充分和均匀热解，使得热解产物产率较低，且品质较差。

实用新型内容

本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型的一个目的在于提出一种蓄热式釜式反应器，所述蓄热式釜式反应器的热解产物的产率高。

根据本实用新型实施例的蓄热式釜式反应器，包括：反应釜，所述反应釜的侧面上部形成有反应原料进口，所述反应釜的底部形成有热解固体出口且顶部形成有热解油气出口，所述反应釜内设有搅拌器；至少一个蓄热式燃烧装置，所述蓄热式燃烧装置包括蓄热式燃烧本体、两个蓄热体、两个燃烧器、切换阀、空气通道和烟气通道，所述蓄热式燃烧本体套设在所述反应釜外且与所述反应釜之间限定出炉膛，所述蓄热式燃烧本体上设有与所述炉膛连通的两个蓄热室，每个所述蓄热室内设有蓄热体，两个所述燃烧器分别设在两个所述蓄热室与所述蓄热式燃烧本体之间，所述切换阀包括第一阀口至第四阀口，所述第一阀口与所述空气通道相连，第二阀口与两个所述蓄热室中的其中一个相连，第三阀口与所述烟气通道相连，所述第四阀口与两个所述蓄热室中的另一个相连，当所述第一阀口和所述第三阀口中的其中一个与所述第二阀口连通时所述第一阀口和所述第三阀口中的另一个与所述第四阀口连通。

根据本实用新型实施例的蓄热式釜式反应器，通过在反应釜内设置搅拌器，并在反应釜的外侧设置蓄热式燃烧装置，通过搅拌器的搅拌作用和蓄热室燃烧装置的加热作用，反应釜内的反应原料在热解过程中可以充分混合，提高了反应原料之间的热传导性能，从而提高了热解产品的产率和品质，且减小了反应釜的能耗，进而减少了能量损失。

根据本实用新型的一些实施例，所述搅拌器伸入所述反应釜内的底部。

根据本实用新型的一些实施例，所述反应釜的底部为从所述反应釜的侧壁向所述反应釜的中央向下倾斜延伸的弧面，其中所述热解固体出口位于所述反应釜底部的最低位置处。

根据本实用新型的一些实施例，所述反应釜的顶部设有间隔设置的多个所述热解油气出口，多个所述热解油气出口与油气收集器相连，所述油气收集器的远离多个所述热解油气出口的一侧设有引风机。

根据本实用新型的一些实施例，所述蓄热式燃烧装置包括沿所述反应釜的周向均匀设置的多个，多个所述蓄热式燃烧装置共用同一个所述蓄热式燃烧本体，所述蓄热式燃烧本体内设有隔板以将相邻两个所述蓄热式燃烧装置的燃烧室隔开。

根据本实用新型的一些实施例，所述隔板为耐火材料件或陶瓷材料件。

根据本实用新型的一些实施例，所述搅拌器为螺旋搅拌桨。

根据本实用新型的一些实施例，所述搅拌器为推进式螺旋搅拌桨。

根据本实用新型的一些实施例，所述反应原料进口处设有螺旋进料器，所述螺旋进料器的自由端的上方设有料斗。

根据本实用新型的一些实施例，所述燃烧器包括一个或多个燃烧喷嘴。

本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本实用新型实施例的蓄热式釜式反应器的示意图。

附图标记：

100：蓄热式釜式反应器；

1：反应釜；11：螺旋进料器；12：料斗；

13：旋转出料阀；14：热解油气出口；

141：油气收集器；15：引风机；

16：搅拌器；

21：蓄热式燃烧装置本体；

211：炉膛；22：蓄热体；23：燃烧器；

24：切换阀；25：空气通道；26：烟气通道。

具体实施方式

下面参考图1描述根据本实用新型实施例的蓄热式釜式反应器100。

如图1所示，根据本实用新型实施例的蓄热式釜式反应器100，包括反应釜1和至少一个蓄热式燃烧装置。

具体而言，参照图1，反应釜1的侧面上部形成有反应原料进口，反应原料例如废旧塑料等适于通过反应原料进口进入到反应釜1内。反应釜1的底部形成有热解固体出口，且反应釜1的顶部形成有热解油气出口14，反应原料例如废旧塑料等在反应釜1内热解后得到热解固体和热解油气，热解固体适于通过底部的热解固体出口排出，热解油气适于通过顶部的热解油气出口14排出。反应釜1内设有搅拌器16，搅拌器16用于在热解过程中对反应釜1内的反应原料例如废旧塑料等进行搅拌，以使反应釜1内的反应原料例如废旧塑料等充分混合。

例如，可以将粉碎至一定粒径(例如，小于15cm)的反应原料例如废旧塑料等从反应原料进口加入反应釜1中，发生绝氧热解反应。热解过程中，搅拌器16在电机的作用下发生旋转，使得反应釜1中废旧塑料充分混合，并在蓄热式燃烧装置的高温烟气的加热作用下，升温、熔化，随着温度的不断提升，废旧塑料在反应釜1中熔化为浆态，搅拌器16同时也起着导出热解油气的作用，且反应原料之间的热传导性能也明显提高。热解反应产生的高温油气通过热解油气出口14。热解产生的热解固体例如热解炭通过热解固体出口排出。

蓄热式燃烧装置包括蓄热式燃烧本体1、两个蓄热体22、两个燃烧器23、切换阀24、空气通道25和烟气通道26，蓄热式燃烧本体1套设在反应釜1外，且蓄热式燃烧本体1与反应釜1之间限定出炉膛211，蓄热式燃烧本体1上设有与炉膛211连通的两个蓄热室，每个蓄热室内设有蓄热体22，两个燃烧器23分别设在两个蓄热室与蓄热式燃烧本体1之间。由此，通过在反应釜1的外周侧布置蓄热室燃烧本体，进入到炉膛211内的热烟气可以在反应釜1的外周侧均匀流动，从而将反应釜1均匀加热，进而可以实现反应釜1内反应原料的均匀热解。

切换阀24包括第一阀口、第二阀口、第三阀口和第四阀口，切换阀24的第一阀口与空气通道25相连，第二阀口与两个蓄热室中的其中一个相连，第三阀口与烟气通道26相连，第四阀口与两个蓄热室中的另一个相连。当第一阀口和第三阀口中的其中一个与第二阀口连通时，第一阀口和第三阀口中的另一个与第四阀口连通。也就是说，当第一阀口与第二阀口连通时，第三阀口与第四阀口连通；当第一阀口与第三阀口连通时，第二阀口与第四阀口连通。

反应釜1加热采用蓄热式燃烧技术，具体地，蓄热式燃烧装置的工作过程为：例如，当第一阀口与第二阀口连通且第三阀口与第四阀口连通时，在炉膛211内加热反应釜1后出来的烟气流经两个蓄热室中的其中一个的过程中，其会与该蓄热室中的蓄热体22换热，从而将热量储存到该蓄热体22中，换热后的烟气通过切换阀24从烟气通道26排出；同时，冷空气从空气通道25经切换阀24流到两个蓄热室中的另一个并与该蓄热室中的蓄热体22换热，预热后的空气可以与该侧的燃烧器23中的燃油或燃气接触，燃烧产生高温烟气，高温烟气进入到蓄热式燃烧本体1与反应釜1之间的炉膛211内，为反应釜1提供能量。

之后，切换阀24换向，此时第一阀口与第三阀口连通且第二阀口与第四阀口连通，冷空气从空气通道25经切换阀24流到两个蓄热室中的上述其中一个并与该蓄热室中的蓄热体22换热，预热后的空气可以与该侧的燃烧器23中的燃油或燃气接触，燃烧产生高温烟气，高温烟气进入到蓄热式燃烧本体1与反应釜1之间的炉膛211内，为反应釜1提供能量；同时，在炉膛211内加热反应釜1后出来的烟气流经两个蓄热室中的所述另一个的过程中，其会与该蓄热室中的蓄热体22换热，从而将热量储存到该蓄热体22中，换热后的烟气通过切换阀24从烟气通道26排出。由此，通过切换阀24的不断切换工作，冷空气不断从两侧交替进入，同时燃烧的烟气能量不断交替存储在两侧的蓄热体22中，实现烟气能量的回收和二次利用。

根据本实用新型实施例的蓄热式釜式反应器100，通过在反应釜1内设置搅拌器16，并在反应釜1的外侧设置蓄热式燃烧装置，通过搅拌器16的搅拌作用和蓄热室燃烧装置的加热作用，反应釜1内的反应原料在热解过程中可以充分混合，提高了反应原料之间的热传导性能，从而提高了热解产品的产率和品质，且减小了反应釜1的能耗，进而减少了能量损失。

而且，通过使用蓄热式燃烧装置将燃烧后产生的烟气能量回收并二次利用，降低了蓄热式釜式反应器100的热损失，彻底解决了传统的釜式反应器能耗较大，能量损失严重的问题。

根据本实用新型的一些实施例，如图1所示，搅拌器16伸入反应釜1内的底部。由此，可以进一步将反应釜1内的反应原料搅拌均匀，同时也进一步便于反应原料热量的充分传递，可以进一步明显提高反应原料之间的热传导性能，且搅拌器16可以进一步更好地导出热解油气。

进一步地，参照图1，反应釜1的底部为从反应釜1的侧壁向反应釜1的中央向下倾斜延伸的弧面，其中热解固体出口位于反应釜1底部的最低位置处。由此，便于热解固体例如热解炭从反应釜1底部的热解固体出口排出。

可选地，反应釜1的顶部设有间隔设置的多个热解油气出口14，多个热解油气出口14与油气收集器141相连，油气收集器141的远离多个热解油气出口14的一侧设有引风机15。在引风机15的作用下，热解反应产生的热解油气可以通过反应釜1顶部的多个热解油气出口14溢出进入油气收集器141，然后通过引风机15引出。由此，通过设置多个热解油气出口14，可以将热解油气更迅速地导出到反应釜1外，避免热解油气重新溶到反应原料中。

根据本实用新型的一些实施例，蓄热式燃烧装置包括沿反应釜1的周向均匀设置的多个，多个蓄热式燃烧装置共用同一个蓄热式燃烧本体1，蓄热式燃烧本体1内设有隔板以将相邻两个蓄热式燃烧装置的燃烧室隔开。由此，通过设置周向均匀设置的多个蓄热式燃烧装置，可以使反应釜1受热更加均匀，且可以提高反应原料的热解效率。而且，通过设置隔板，可以将相邻的两个蓄热式燃烧装置分隔成为各自独立的燃烧室。

可选地，隔板为耐火材料件或陶瓷材料件。由此，可以更好地将相邻的两个蓄热式燃烧装置隔开。进一步地，当隔板为耐火材料件时，隔板可以为高温耐火材料件。

可选地，如图1所示，搅拌器16为螺旋搅拌桨。进一步地，搅拌器16为推进式螺旋搅拌桨。由于根据本实用新型实施例的蓄热式釜式反应器100为连续反应装置，采用推进式螺旋搅拌桨可以更好地促进新进入的固体反应原料与反应釜1内的浆态物料的充分混合，同时，也便于浆态物料热量的充分传递。

根据本实用新型的一些实施例，参照图1，反应原料进口处设有螺旋进料器11，螺旋进料器11的自由端(例如，图1中的右端)的上方设有料斗12。由此，通过设置料斗12，方便了反应原料的投放，通过设置螺旋进料器11，反应原料可以连续且均匀地进入到反应釜1内，从而可以进一步保证反应原料在反应釜1内热解过程中混合均匀。

可选地，燃烧器23包括一个或多个燃烧喷嘴。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上。由此，燃烧充分，可以进一步减少能量损失，且可以有效保证反应原料在反应釜1内的热解效果。

可选地，反应釜1内的反应温度为300℃～700℃(包括端点值)。例如，当反应釜1内的反应温度低于300℃时，此时反应釜1内的温度较低，可能无法使反应原料例如废旧塑料等发生很好地热解；当反应釜1内的反应温度高于700℃时，虽然能提升反应原料例如废旧塑料等的热解效果，但过高的温度可能造成能源消耗过大，增加了成本。也就是说，通过设置使反应釜1内的反应温度介于300℃～700℃之间，在保证反应原料例如废旧塑料等的热解效果的同时，可以很好地减小能耗，降低成本。

可选地，如图1所示，热解固体出口处设有旋转出料阀13。由此，得到的热解固体例如热解炭可以根据实际需求间断地排出反应釜1。

可选地，切换阀24的换向周期为30s～120s(包括端点值)。由此，可以更好且更均匀地加热反应釜1。

根据本实用新型的一些实施例，当排烟温度高于120℃时，切换阀24换向。由此，燃烧后产生的烟气热量可以被充分回收并二次利用，而且，通过设置排烟温度作为切换阀24换向的条件，可以实现自动控制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”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。

可选地，蓄热体22可以采用陶瓷等蓄热材料制成，其形式可以采用蜂窝体等。可以理解的是，蓄热体22的具体材料及形式可以根据实际要求具体设置，以更好地满足实际应用。

可选地，燃烧器23中的燃烧用的燃油和气体可以使用高热值燃油和燃气，同样也可以使用低热值燃油和燃气。

采用根据本实用新型实施例的蓄热式釜式反应器100对废旧塑料进行无氧热解的工艺流程如下：

粉碎至一定粒径(例如，小于15cm)的废旧塑料从料斗12加入，通过螺旋进料器11进入到反应釜1中，发生绝氧热解反应。反应釜1中装有搅拌桨，搅拌桨在电机的作用下发生推进式旋转，使得反应釜1中的物料充分混合，在炉膛211高温烟气的加热作用下升温、熔化，随着温度的不断提升，废旧塑料在反应釜1中熔化为浆态，反应釜1内的反应温度可以为300～700℃，因该蓄热式釜式反应器100为连续反应装置，采用推进式搅拌桨可以更好地促进新进入的固体原料与浆态物料的充分混合，同时，也便于浆态物料热量的充分传递，搅拌器16同时也起着导出油气的作用，原料之间热传导性能明显提高。热解反应产生的高温油气通过热解油气出口14溢出进入油气收集器141后被引风机15引出蓄热式釜式反应器100外进入下游进行净化、冷却。热解产生的热解炭通过底部的热解固体出口经旋转出料阀13排出。

反应釜1加热采用蓄热式燃烧技术，蓄热式燃烧装置的主要流程如下：

炉膛211出来的烟气从蓄热体22排出，其热量储存到该侧蓄热体22中，控制排烟温度在120℃以下，当排烟温度高于此温度时，切换阀24切换，烟气从另一侧蓄热体22排出，同时，冷空气进入该侧蓄热体22预热后与燃油或燃气接触、燃烧产生高温烟气，高温烟气进入炉膛211，为反应釜1提供能量。切换阀24换向周期通常设定为30～120s。通过切换阀24的不断工作，冷空气不断从两侧交替进入，同时燃烧烟气能量不断交替存储在两侧蓄热体22中，实现了烟气能量的回收和二次利用。

根据本实用新型实施例的蓄热式釜式反应器100，本实用新型充分利用蓄热体22，回收利用了燃烧后烟气所携带的能量，设备投资少，操作简单，彻底解决了传统的釜式反应器能耗大，能量损失严重的问题。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“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一定指的是相同的实施例或示例。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种蓄热式釜式反应器，其特征在于，包括：

反应釜，所述反应釜的侧面上部形成有反应原料进口，所述反应釜的底部形成有热解固体出口且顶部形成有热解油气出口，所述反应釜内设有搅拌器；

至少一个蓄热式燃烧装置，所述蓄热式燃烧装置包括蓄热式燃烧本体、两个蓄热体、两个燃烧器、切换阀、空气通道和烟气通道，所述蓄热式燃烧本体套设在所述反应釜外且与所述反应釜之间限定出炉膛，所述蓄热式燃烧本体上设有与所述炉膛连通的两个蓄热室，每个所述蓄热室内设有蓄热体，两个所述燃烧器分别设在两个所述蓄热室与所述蓄热式燃烧本体之间，所述切换阀包括第一阀口至第四阀口，所述第一阀口与所述空气通道相连，第二阀口与两个所述蓄热室中的其中一个相连，第三阀口与所述烟气通道相连，所述第四阀口与两个所述蓄热室中的另一个相连，当所述第一阀口和所述第三阀口中的其中一个与所述第二阀口连通时所述第一阀口和所述第三阀口中的另一个与所述第四阀口连通。

2.根据权利要求1所述的蓄热式釜式反应器，其特征在于，所述搅拌器伸入所述反应釜内的底部。

3.根据权利要求1所述的蓄热式釜式反应器，其特征在于，所述反应釜的底部为从所述反应釜的侧壁向所述反应釜的中央向下倾斜延伸的弧面，其中所述热解固体出口位于所述反应釜底部的最低位置处。

4.根据权利要求1所述的蓄热式釜式反应器，其特征在于，所述反应釜的顶部设有间隔设置的多个所述热解油气出口，多个所述热解油气出口与油气收集器相连，所述油气收集器的远离多个所述热解油气出口的一侧设有引风机。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的蓄热式釜式反应器，其特征在于，所述蓄热式燃烧装置包括沿所述反应釜的周向均匀设置的多个，多个所述蓄热式燃烧装置共用同一个所述蓄热式燃烧本体，所述蓄热式燃烧本体内设有隔板以将相邻两个所述蓄热式燃烧装置的燃烧室隔开。

6.根据权利要求5所述的蓄热式釜式反应器，其特征在于，所述隔板为耐火材料件或陶瓷材料件。

7.根据权利要求1所述的蓄热式釜式反应器，其特征在于，所述搅拌器为螺旋搅拌桨。

8.根据权利要求1所述的蓄热式釜式反应器，其特征在于，所述搅拌器为推进式螺旋搅拌桨。

9.根据权利要求1所述的蓄热式釜式反应器，其特征在于，所述反应原料进口处设有螺旋进料器，所述螺旋进料器的自由端的上方设有料斗。

10.根据权利要求1所述的蓄热式釜式反应器，其特征在于，所述燃烧器包括一个或多个燃烧喷嘴。