CN218642679U - 非等温加热桨叶推进裂解炉 - Google Patents

Abstract

非等温加热桨叶推进裂解炉，包括水平固定安装在底座上的筒状炉体和炉体内部的桨叶推进器，炉体两端各有密封端盖，炉体前端设置进料口、后端设置出渣口、上部设置多个出气口；炉体外壁盘旋多条加热带，每条加热带各有一个烟气进口和出口，所述桨叶推进器包括空心轴筒与外壁上的桨叶，空心轴筒前后部各安装在两端密封端盖的轴承内，空心轴筒由传动装置驱动。本申请通过在固定炉体外壁上分段加热，满足了物料在热裂解过程中对热量和温度的需求，增加了传导传热、湍流传热，传热量大，热效率高，生产能力大。桨叶推进器保证裂解气顺利排出，避免螺旋推进器阻气问题，并及时清理内壁结焦积碳；产油率高、质量好，炭渣质量好。

Description

非等温加热桨叶推进裂解炉

技术领域

本发明涉及一种非等温加热桨叶推进裂解炉，属于有机废弃物热裂解领域，用于有机废弃物裂解、炭化或干燥。

技术背景

有机废弃物主要包括废弃橡胶（废轮胎）、废弃塑料等生活有机废弃物；工业油泥、油田落地油等工业有机废弃物。这些有机废弃物填埋处理，难以降解，占用土地；焚烧处理，没有资源化利用，还会产生二噁英造成二次污染。热裂解（即无氧加热）方法能够梯级利用，产生炭渣、燃油和燃气，其中炭渣可以深加工成炭黑循环利用，也可作为燃料使用避免二次污染，燃油、燃气可以加工成燃料，作为补充能源或再生能源，从而可以变废为宝，实现有机废弃物资源化、减量化、无害化、能源化利用。

目前，有机废弃物裂解炉有三种形式：第一代是卧式转炉体、外套筒加热裂解炉，炉体直径2~3米、长5~6米。这种设备旋转炉体与固定的加热箱体之间采用小口径动静密封，人工和机械装卸物料，间歇操作；或者螺旋进料和炉体反转机械出渣，半连续操作。特点是物料厚度大、热阻大、内壁容易结焦、传热效果差、热解时间长、生产能力低，产油率高、质量好，间歇装卸物料能耗高、污染严重、不安全，所以被国家发改委列为限制类设备。

第二代是卧式旋转长炉体、外套筒加热裂解炉，炉体内壁的螺旋片推进物料，炉体直径1~2米、长15~30米。这种设备长炉体外套筒等温加热，加热面积小于等于πDL，中间旋转的长炉体与前端和后端固定不动的密封舱必须大口径动静密封相连，以便进料和出渣，因此实现了连续操作。实践表明：这种设备旋转长炉体前、后密封舱大口径动静密封寿命短，难以长时间稳定运行；物料在炉体内沿着螺旋片自然滚动，内壁容易结焦或积碳严重影响热量传递，生产能力随时间衰减；外套筒平均加热，物料在炉体内填充率低，析出的油汽在炉体内停留时间长，二次热解产油率低，炭渣质量没保障；油气和炭渣共用一个末端出口，油气冷凝与炭渣混合会造成出渣口堵塞；热烟气在炉体与箱体套筒之间对流和辐射加热，流经路径短，停留时间小于2秒，热量不能有释放，生产能力低，排烟温度高，热效率低于50%。所以这种设备结构存在缺欠，难以大面积推广应用。

第三代是固定长炉体外套筒加热、内部螺旋推进裂解炉，炉体直径0.8~1.8米、长20~40米。这种设备物料在固定的炉体一端上部进入，在另一端下部排出，上部有多个热解气出口，物料由螺旋推进。优点是能够避免第二代设备的缺点，问题是这种设备固定长炉体外套筒等温加热，加热面积小于等于πDL，内螺旋与炉体内壁之间通道长，裂解气停留时间长、有二次裂解，产油率低；内部螺旋因高温强度降低，会出现摩擦炉体内壁“扫堂”现象，难以长时间稳定运行；同样热烟气在炉体与箱体套筒之间对流和辐射加热，流经路径短，停留时间小于2秒，热量不能有效释放，生产能力低，排烟温度高，热效率低于50%。虽然又开发出多级叠落式串联炉体裂解炉，但是因物料在多级折返处易堵塞而影响长时间稳定运行，得不到进一步推广应用。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种非等温加热桨叶推进裂解炉，以克服现有技术的不足。

非等温加热桨叶推进裂解炉，其特征在于包括水平固定安装在底座上的筒状炉体，和同轴安装在炉体内部的、用于旋转搅拌和推动物料前进的桨叶推进器；

所述炉体的前后两端用法兰各连接一个密封端盖，且前后密封端盖中央各安装一个轴承；

炉体前端上部设置一个进料口，炉体后端下部设置一个出渣口，在炉体上部设置多个出气口；炉体分为多个区段，每个区段的外表面沿轴向依次盘旋多条加热带，每条加热带各有一个烟气进口和烟气出口，且采用进口在后、出口在前的逆向加热方式；几条加热带的组合，就形成了不同温度的加热区域，以保证物料热裂解对不同加热温度的要求；

所述桨叶推进器包括一个空心轴筒，该空心轴筒外壁上沿轴向安装多个桨叶；

空心轴筒前部安装在前端密封端盖的轴承内，空心轴筒后部安装在后端密封端盖的轴承内；所述空心轴筒由传动装置驱动。

所述空心轴筒分为多段，在每一段中连续交错安装桨叶，在段与段之间的位置上各设置一个调位装置，所述调位装置包括调节杆、轴瓦和吊架，其中轴瓦呈圆弧状，并贴在空心轴筒底部，所述轴瓦与所述调节杆连接，所述吊架通过调节杆托住轴瓦。空心轴筒与轴瓦凹形表面之间为滑动摩擦，当桨叶推进器受热下弯时，就可以调整轴瓦上下高度来防止带桨叶的空心轴筒受热下弯，防止出现“刮壁”现象。所述调节杆可采用螺纹杆的形式。

在两个密封端盖内侧、空心轴筒的外侧各设置一个内进式密封筒，内进式密封筒增加了环缝长度，增加了密封填料量，提高了保证气密性和耐久性。同时，空心轴筒的直径远远小于回转窑式裂解炉体直径的密封，因而避免了大口径动静密封的世界难题，保证长期安全稳定运行。

所述前后密封端盖所安装的轴承分别为推力轴承和滑动轴承。

所述炉体为单段式炉体，或由多段组成的组合式炉体。

所述前端的密封端盖外侧设有轴承支座，所述推力轴承安装在轴承支座内。

所述传动装置位于前部密封端盖的外侧，所述传动装置由电动机和减速机组成，电动机驱动减速机带动桨叶推进器转动搅拌和推动物料，以降低热阻、均匀加热。

炉体上部设置进料口，下部设置出渣口密封简单，避免了回转窑式裂解炉复杂的前、后密封舱。在炉体上部设置多个出气口有利于裂解气及时排出，缩短了裂解油气停留时间，产油率高质量好；并实现了出气口与出渣口的彻底分离，可以避免因重油冷凝出现出渣口堵塞问题。

本申请的技术方案符合以下原则：热裂解是把大分子或高分子聚合物裂解分解成中分子的燃油和小分子的燃气的无氧吸热分解反应，因此开发的有机废弃物裂解裂解炉必须满足裂解过程密闭隔绝空气、非等温加热、降低热阻、满足热量供应、裂解气停留时间短、炭渣挥发分含量低等项要求。本申请的非等温加热桨叶推进裂解炉通过在炉体外壁上设置可控的加热烟气通道，按照热裂解过程对吸热和温度的需求把烟气通道分成多个加热区域进行非等温加热，增加传导、强制对流和辐射传热量，提高传热速率，来提高生产能力，提高产油率，降低炭渣挥发分含量低。在固定炉体内安装桨叶推进器，防止内壁结焦积碳降低热阻，保证裂解气顺利排出，减少裂解气停留时间和二次裂解，提高产油率。在桨叶推进器轴上设置调位装置，解决高温状态下出现“扫堂”现象。设置内进式密封筒，提高气密性和耐久性，避免大口径动静密封问题，保证安全稳定运行。

因此，本申请具有以下优点：本申请非等温加热桨叶推进裂解炉通过在固定炉体外壁上分段加热，满足了物料在热裂解过程中对热量和温度的需求，增加了传导传热、湍流传热，传热量大，热效率高，生产能力大。桨叶推进器保证裂解气顺利排出，避免螺旋推进器阻气问题，并及时清理内壁结焦积碳。设置调位装置，避免出现“刮壁”现象。设置内进式密封筒，提高了密封性和耐久性，避免了大口径密封难题，保证了长期安全稳定运行。在固定炉体上设置进出料口，便于物料密封。在固定炉体上通过出气口和出渣口分离设置，有利于裂解气及时排出，产油率高、质量好；避免了热解油冷凝油渣混凝出现堵塞现象，炭渣质量好。

附图说明

图1本实用新型总体结构示意图。

图2是图1的局部放大图。

图3本实用新型炉体结构示意图。

图4是图3的A-A剖视图。

图5是图3的B-B剖视图。

图6本实用新型桨叶推进器结构示意图。

图7是图6的A-A剖视图。

其中，1炉体，2桨叶推进器，3底座，4密封端盖，5进料口，6出渣口，7出气口，8加热带，9加热气体进口，10加热气体出口，11空心轴筒，12桨叶，13推力轴承，14滑动轴承，15传动装置，16立板，17盖板，18调位装置，19内进式密封筒。

具体实施方式

如图1-7所示，非等温加热桨叶推进裂解炉，其特征在于包括水平固定安装在底座3上的筒状炉体1，和同轴安装在炉体1内部的、用于旋转搅拌和推动物料前进的桨叶推进器2；

所述炉体1的前后两端用法兰各连接一个密封端盖4，且前后密封端盖4中央各安装一个轴承13；

炉体1前端上部设置一个进料口5，炉体1后端下部设置一个出渣口6，在炉体1上部设置多个出气口7；

炉体1分为多个区段，每个区段的外表面沿轴向依次盘旋多条加热带8，每条加热带8各有一个烟气进口9和烟气出口10，且采用进口在后、出口在前的逆向加热方式；几条加热带8的组合，就形成了不同温度的加热区域，以保证物料热裂解对不同加热温度的要求；

所述桨叶推进器2包括一个空心轴筒11，该空心轴筒11外壁上沿轴向安装多个桨叶12；

空心轴筒11前部安装在前端密封端盖4的轴承内，空心轴筒11后部安装在后端密封端盖4的轴承内；所述空心轴筒11由传动装置15驱动。

如图3-5所示，炉体1每一段的加热带8前后相靠，构成该段炉体外壁的各条烟气通道，每条加热带8盘旋安装在炉体1外壁上，每圈加热带8都类似于倒扣的“槽钢”盘旋焊接在炉体的外壁上。所述加热带8由三块钢板合围而成，三块钢板分别是两块立板16、一块盖板17。所述立板16类似于“槽钢”的两块侧板，所述两块立板16下缘盘旋焊接在炉体外壁上；在两块立板16上缘扣焊上一块盖板17，因此两块立板16和一块盖板17与炉体的外壁之间形成了一条烟气通道，其截面与“槽钢”截面相仿。每条烟气通道即加热带8各有一个烟气进口9和烟气出口10，多个前后相靠的加热带8，就形成了一个该段炉体的加热区域。

如图1-4所示，在每个加热区域中的加热带8都有自己的烟气进口9和烟气出口10，通过控制同一个加热区域中每个加热带烟气进口和出口的温度，就能形成不同加热区域的温度，满足物料在裂解过程中不同阶段对吸收热量和温度需求，通过把固定炉体1分成预热干燥、熔融裂解、炭化成熟三个加热区域，满足了物料热裂解的需求，能够提高产油率和保证炭渣挥发分含量。由于两块立板16盘旋焊接在炉体外壁上，增加了直接传导热量；通过这种方式烟气在通道中流速能够增加，既提高了传导热量，增强了对流传热系数；又增加了烟气加热时间，热量充分释放，降低了烟气的出口温度，提高了热效率。

如图1、6、7所示，空心轴筒11位于两个密封端盖4之间，沿着空心轴筒11外壁上分段交错焊接着桨叶12，每个桨叶12的形状类似于轮船螺旋桨的桨叶，每个桨叶12与空心轴筒11的径面呈一定倾斜角度，度数根据需要自行设置，在桨叶12的每个叶片后面都焊接一块三角形的加强筋板。空心轴筒11的前端为固定端、后端为自由端，以保证桨叶推进器2能够冷热沿着轴向自由伸缩。交错的桨叶12既能搅拌和推进物料，清理内壁结焦积碳，降低热阻；也能使析出的裂解气在炉体内流动顺畅，减少裂解气停留时间和二次裂解，提高产油率和质量，避免了内螺旋裂解炉的阻气问题。

如图1、3、5所示，所述空心轴筒11分为多个区段，在每个区段中连续交错安装桨叶12，在段与段之间的位置上各设置一个调位装置18，所述调位装置18包括调节杆、轴瓦和吊架，其中轴瓦呈圆弧状，并贴在空心轴筒11底部，所述轴瓦与所述调节杆连接，所述吊架通过调节杆托住轴瓦。空心轴筒11与轴瓦凹形表面之间为滑动摩擦，当桨叶推进器2受热下弯时，就可以调整轴瓦上下高度来防止带桨叶的空心轴筒11受热下弯，防止出现“刮壁”现象。所述调节杆可采用螺纹杆的形式。

如图1-2所示，在两个密封端盖4内侧、空心轴筒11的外侧各设置一个内进式密封筒19，内进式密封筒19增加了环缝长度，增加了密封填料量，提高了保证气密性和耐久性。同时，空心轴筒11的直径远远小于回转窑式裂解炉体直径的密封，因而避免了大口径动静密封的世界难题，保证长期安全稳定运行。

所述前后密封端盖4所安装的轴承分别为推力轴承13和滑动轴承14。

所述炉体1为单段式炉体，或由多段组成的组合式炉体。

所述密封端盖4外侧设有轴承支座，所述推力轴承13安装在轴承支座内。

所述传动装置15位于前部密封端盖4的外侧，所述传动装置15由电动机和减速机组成，电动机驱动减速机带动桨叶推进器2转动搅拌和推动物料，以降低热阻、均匀加热。

工作时，如图1所示，非等温加热桨叶推进裂解炉用热600~800℃的烟气加热固定炉体，分别把预热干燥段温度加热到250~300℃，把熔融裂解段温度加热到400~450℃，把炭化成熟段温度加热到480~530℃，根据物料在热裂解过程中对热量和温度的不同需求，实现分区加热。开启传动装置带动桨叶推进器，把桨叶推进器转速调整到10转/分左右。通过密封阀在进料口加入胶粒或胶块，胶粒或胶块依次经过预热干燥段预热干燥，经过熔融裂解段热解成油汽，经过炭化成熟段进一步降低其中的挥发分含量。热解析出的油汽通过炉体上部出气口及时排出，在外部冷凝冷却分离出热解油和热解气，进一步处理生产出燃油和燃气使用，由于热解出来的油汽在桨叶推进器顺利流动，在多个出气口及时排出避免二次热解，热解油产油率高、质量好，经济效益高；热解剩余的炭渣经过炭化成熟段高温加热析出多余的挥发分后，通过桨叶推进器推进到炉体端部出料口，由于进一步受到高温作用，炭渣中的挥发分含量控制在3~5%，适于进一步深加工成工业炭黑；同时通过桨叶推进器刮壁作用，避免固定炉体内壁结焦积碳形成热阻。在固定炉体上通过出气口与出渣口分离，避免油渣混凝出现堵塞问题，炭渣质量好。通过设置调位装置，避免出现“刮壁”现象。通过设置内进式密封筒，提高了裂解炉的密闭和耐久性，避免了大口径密封难题，保证了长期安全稳定运行。

Claims (7)

1.非等温加热桨叶推进裂解炉，其特征在于包括水平固定安装在底座（3）上的筒状炉体（1），和同轴安装在炉体（1）内部的、用于旋转搅拌和推动物料前进的桨叶推进器（2）；

所述炉体（1）的前后两端用法兰各连接一个密封端盖（4），且前后密封端盖（4）中央各安装一个轴承；炉体（1）前端上部设置一个进料口（5），炉体（1）后端下部设置一个出渣口（6），在炉体（1）上部设置多个出气口（7）；炉体（1）沿轴向分为多个区段，每个区段的外表面沿轴向依次盘旋多条加热带（8），每条加热带（8）带各有一个烟气进口（9）和烟气出口（10），且采用进口在后、出口在前的逆向加热方式；

所述桨叶推进器（2）包括一个空心轴筒（11），该空心轴筒（11）外壁上沿轴向安装多个桨叶（12）；

空心轴筒（11）前部安装在前端密封端盖（4）的轴承内，空心轴筒（11）后部安装在后端密封端盖（4）的轴承内；所述空心轴筒（11）由传动装置（15）驱动。

2.如权利要求1所述的非等温加热桨叶推进裂解炉，其特征在于所述空心轴筒（11）分为多段，在每一段中连续交错安装桨叶（12），在段与段之间的位置上各设置一个调位装置（18），所述调位装置（18）包括调节杆、轴瓦和吊架，其中轴瓦呈圆弧状，并贴在空心轴筒（11）底部，所述轴瓦与所述调节杆连接，所述吊架通过调节杆托住轴瓦。

3.如权利要求1所述的非等温加热桨叶推进裂解炉，其特征在于在两个密封端盖（4）内侧、空心轴筒（11）的外侧各设置一个内进式密封筒（19）。

4.如权利要求1所述的非等温加热桨叶推进裂解炉，其特征在于所述前后密封端盖（4）所安装的轴承分别为推力轴承（13）和滑动轴承（14）。

5.如权利要求1所述的非等温加热桨叶推进裂解炉，其特征在于所述炉体（1）为单段式炉体，或由多段组成的组合式炉体。

6.如权利要求4所述的非等温加热桨叶推进裂解炉，其特征在于所述前端的密封端盖（4）外侧设有轴承支座，所述推力轴承（13）安装在轴承支座内。

7.如权利要求1所述的非等温加热桨叶推进裂解炉，其特征在于所述传动装置（15）位于前部密封端盖（4）的外侧，所述传动装置（15）由电动机和减速机组成，电动机驱动减速机带动桨叶推进器（2）转动搅拌和推动物料。

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