本發(fā)明涉及熱解反應器，具體涉及一種快速熱解反應器。
背景技術(shù)：
：將含碳燃料(煤、油頁巖、生物質(zhì)等)熱解是現(xiàn)代煤化工產(chǎn)業(yè)的主要趨勢。熱解的主要爐型有撫順爐、三江方爐、大連理工的固體熱載體干餾爐、愛沙利亞的Galoter爐和澳大利亞的ATP爐等等。一些干餾爐只能用來熱解塊狀油頁巖和煤，小粒徑物料無法利用，資源利用率低，粉狀物料因無法利用而大量堆積；以氣體為熱載體的爐型，因冷凝回收系統(tǒng)龐大，熱解氣熱值低，生物油收率低等問題，難以進一步推廣示范；以固體為熱載體的爐型，則存在原料和熱載體均勻混合，分離等問題，而限制了其進一步發(fā)展。技術(shù)實現(xiàn)要素：為解決上述問題，本發(fā)明提供了一種粉狀含碳燃料熱解用的快速熱解反應器。本發(fā)明提供的一種快速熱解反應器，所述快速熱解反應器包括反應器本體、輻射管和擋板；所述輻射管為多個，水平同方向間隔排布在所述反應器本體內(nèi)的不同高度，相鄰高度層的所述輻射管錯列布置；所述擋板為多個，所述擋板設(shè)置在對應的輻射管的上方，所述擋板的豎直投影覆蓋對應的輻射管。進一步地，所述輻射管包括第一輻射管和第二輻射管，所述擋板包括第一擋板和第二擋板；所述第一輻射管位于所述第二輻射管的上一層，所述第一輻射管與所述第二輻射管位于相鄰列上；所述第一擋板與所述第二輻射管相切，并以角度α1從該相切線向上延伸至所述第一輻射管的底端；所述第二擋板開口向下，并且有一個頂角α2；所述第一輻射管上方設(shè)置有所述第二擋板，所述第一輻射管與所述第二擋板相連。進一步地，所述角度α1為60°-82.5°。進一步地，所述頂角α2為60°-90°。進一步地，所述第二擋板垂直截面的寬度為所述第一輻射管的直徑的1.1-1.5倍。進一步地，所述輻射管包括第三輻射管，所述擋板包括第三擋板；所述第三輻射管毗鄰于所述反應器本體；所述第三擋板與所述第三輻射管相切，并以角度α3從相切線向上延伸至所述反應器本體的內(nèi)側(cè)壁。進一步地，所述角度α3為60°-80°。進一步地，所述輻射管還包括第四輻射管，所述擋板還包括第四擋板；所述第四擋板開口向下，并且有一個頂角α4；所述第四輻射管上方設(shè)置有所述第四擋板，所述第四輻射管與所述第四擋板相連。進一步地，所述頂角α4為60°-90°。進一步地，所述第四擋板垂直截面的寬度為所述第四輻射管的直徑的1.1-1.5倍。本發(fā)明提供的快速熱解反應器能有效的熱解粉狀含碳燃料。本發(fā)明提供的快速熱解反應器采用了蓄熱式無熱載體輻射管加熱技術(shù)，無需氣、固熱載體，提高了熱解氣的熱值，該反應器結(jié)構(gòu)簡單、占地面積小，易于工業(yè)化。其次，反應器內(nèi)設(shè)置了擋板，擋板能增加含碳燃料在熱解反應器內(nèi)停留的時間。因此，添加擋板后，反應器的高度可降低。若不改變反應器本體的高度，添加擋板后，可將輻射管的垂直間距加大，從而可減少反應器內(nèi)輻射管的數(shù)量。而且，擋板還能有效地起到保護輻射管不受受到物料沖刷，延長輻射管的使用壽命。此外，擋板還可以起到打散物料的作用，提高含碳燃料的熱解效果。附圖說明圖1為實施例中一種快速熱解反應器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為圖1中A區(qū)的局部放大圖。圖中：1、進料料斗；2、螺旋進料器；3、螺旋出料器；41、反應器本體；421、第一輻射管；422、第二輻射管；423、第三輻射管；424、第四輻射管；431、第一擋板；432、第二擋板；433、第三擋板；434、第四擋板；44、燃料氣進口；45、空氣入口；46、煙氣出口；47、油氣出口。具體實施方式以下結(jié)合附圖和實施例，對本發(fā)明的具體實施方式進行更加詳細的說明，以便能夠更好地理解本發(fā)明的方案及其各個方面的優(yōu)點。然而，以下描述的具體實施方式和實施例僅是說明的目的，而不是對本發(fā)明的限制。需要說明的是，本發(fā)明中的“輻射管”指得是蓄熱式無熱載體輻射管。其次，術(shù)語“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明，而不是要求本發(fā)明必須以特定的方位構(gòu)造和操作，因此，不能理解為對本發(fā)明的限制。此外，本發(fā)明中的術(shù)語“第一”、“第二”、“第三”或“第四”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性或隱含指明所指示的技術(shù)特征的數(shù)量，由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”或“第四”的特征可以明示或隱含地包括一個或者更多個該特征。本發(fā)明提供了一種快速熱解反應器(本發(fā)明中也簡稱為“反應器”)。參考圖1，根據(jù)本發(fā)明的實施例對該快速熱解反應器進行解釋說明，該反應器包括：反應器本體41、輻射管、擋板、燃料氣進口44、空氣入口45、煙氣出口46、油氣出口47、進料口和出料口。輻射管為多個，水平同方向間隔排布在反應器本體41的不同高度，相鄰高度層的輻射管錯列布置。擋板為多個，擋板設(shè)置在對應的輻射管的上方，擋板的豎直投影覆蓋對應的輻射管。反應器本體41上設(shè)有進料口、出料口、燃料氣進口44、空氣入口45、煙氣出口46和油氣出口47。本發(fā)明提供的快速熱解反應器采用了蓄熱式無熱載體輻射管加熱技術(shù)，無需氣、固熱載體，提高了熱解氣的熱值，該反應器結(jié)構(gòu)簡單、占地面積小，易于工業(yè)化。參考圖2，根據(jù)本發(fā)明的實施例，輻射管包括第一輻射管421、第二輻射管422、第三輻射管423和第四輻射管424，擋板包括第一擋板431、第二擋板432、第三擋板433和第四擋板434。為了闡述方便，將圖2中所顯示的三層輻射管分別記為第一層輻射管、第二層輻射管和第三層輻射管。從圖中可見，第一層輻射管包括兩個第四輻射管424和一個第一輻射管421，第二層輻射管包括兩個第二輻射管422，第三層輻射管包括兩個第三輻射管423和一個第一輻射管421。根據(jù)本發(fā)明的實施例，除了第三輻射管一定是毗鄰于反應器本體41的輻射管外，其余的輻射管和擋板的具體位置、形狀并不需要特別限定。擋板的材質(zhì)也并不需要特別限定，優(yōu)選為金屬，金屬的熱傳導性好，采用金屬擋板能提高含碳燃料熱解的效果。根據(jù)本發(fā)明的實施例，每層輻射管的種類也并不需要特別限定，輻射管可只有第一輻射管421、第二輻射管422，此時對應的擋板為第一擋板431、第二擋板432。輻射管也可只有第三輻射管423，此時對應的擋板為第三擋板433。在這兩種基礎(chǔ)上，輻射管還可增加第四輻射管424，對應的擋板為第四擋板434。當然，這四種輻射管和這四種擋板都有是最佳的選擇。參考圖2，第一擋板431與第二輻射管422相切，并以角度α1從該相切線向上延伸至第一輻射管421的底端。第二擋板432開口向下，并且有一個頂角α2；第二擋板422位于第一輻射管421的上方，并與第一輻射管421相連；第二擋板422垂直截面的寬度為d1。第三擋板433與第三輻射管423相切，并以角度α3從該相切線向上延伸至反應器本體41的內(nèi)側(cè)壁。第四擋板434開口向下，并且有一個頂角α4；第四擋板434位于第四輻射管424上方，并與第四輻射管424相連；第四擋板434垂直截面的寬度為d2。含碳燃料從進料口進入后，開始下落，碰到擋板后，被彈起，然后再下落；含碳燃料每碰到一次擋板，即被彈到一定高度，其下落速度被減緩，因此，增加了含碳燃料在熱解反應器內(nèi)的停留時間。而且，擋板還起到對含碳燃料的引流作用，增加了含碳燃料在反應器本體內(nèi)移動的距離，這也能增加含碳燃料在熱解反應器內(nèi)的停留時間。因此，添加擋板后，反應器的高度可降低。若不改變反應器本體的高度，添加擋板后，可將輻射管的垂直間距加大，從而可減少反應器內(nèi)輻射管的數(shù)量。其次，擋板還能有效地起到保護輻射管不受受到物料沖刷，延長輻射管的使用壽命。此外，擋板還可以起到打散物料的作用，提高含碳燃料的熱解效果。根據(jù)本發(fā)明的實施例，α1的角度并不需要特別限定，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，α1的角度優(yōu)選為60°-82.5°。α1的角度主要影響第一輻射管421和第二輻射管422之間的間距及含碳燃料在第一擋板431上的停留時間。α1太大，第一輻射管421和第二輻射管422之間的間距很大，一定的空間內(nèi)的熱量少；此外，含碳燃料也容易堆積到第一擋板431上。α1太小，含碳燃料在第一擋板431的停留時間短，熱解效果不好。根據(jù)本發(fā)明的實施例，α2的角度并不需要特別限定，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，α2的角度優(yōu)選為60°-90°。α2的角度主要影響含碳燃料在第二擋板432上停留的時間。α2太大，含碳燃料容易堆積到第二擋板432上；α2太小，含碳燃料在第二擋板432上的停留時間短，熱解效果不好。根據(jù)本發(fā)明的實施例，第二擋板432垂直截面的寬度d1并不需要特別限定，只要大于第一輻射管421的直徑即可。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，d1的長度最佳為第一輻射管421的直徑的1.1-1.5倍，過長會影響輻射管熱量的有效利用，過短對分散物料的作用不大。根據(jù)本發(fā)明的實施例，α3的角度并不需要特別限定，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，α3的角度優(yōu)選為60°-80°。α3的角度主要影響第三輻射管423與反應器本體41之間的距離及含碳燃料在第三擋板433上停留的時間。α3太大，第三輻射管423與反應器本體41之間的距離很大，一定的空間內(nèi)的熱量少；此外，含碳燃料也容易堆積到第三擋板433上。α3太小，含碳燃料在第三擋板433上的停留時間短，熱解效果不好。根據(jù)本發(fā)明的實施例，α4的角度并不需要特別限定，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，α4的角度優(yōu)選為60°-90°。α4的角度主要影響含碳燃料在第四擋板434上停留的時間。α4太大，含碳燃料容易堆積到第四擋板434上；α2太小，含碳燃料在第四擋板434上的停留時間短，熱解效果不好。根據(jù)本發(fā)明的實施例，第四擋板434垂直截面的寬度d2并不需要特別限定，只要大于第四輻射管424的直徑即可。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，d2的長度最佳為第四輻射管424的直徑的1.1-1.5倍，過長會影響輻射管熱量的有效利用，過短對分散物料的作用不大。參考圖1，根據(jù)本發(fā)明的實施例，反應器的進料口和螺旋進料器2的一端相連，螺旋進料器2的另一端與進料料斗1相連；反應器的出料口與螺旋出料器3相連。進料料斗1和螺旋進料器2用于將粉狀含碳燃料送入反應器中，螺旋出料器3用于將含碳燃料熱解后產(chǎn)生的固體產(chǎn)物運送至下一工段。進料料斗1、螺旋進料器2和螺旋出料器3并不是必要裝置，可視現(xiàn)場情況和具體的工藝決定是否要添加。根據(jù)本發(fā)明的實施例，輻射管的直徑及形狀并不需要限定，公稱直徑為200-300mm的圓形管是最佳選擇。根據(jù)本發(fā)明的實施例，左右相鄰的兩輻射管的水平間距也不需要限定，其最佳間距為200-400mm。根據(jù)本發(fā)明的實施例，上下相鄰的兩輻射管的豎直間距也不需要限定，其最佳間距為500-1200mm。根據(jù)本發(fā)明的實施例，反應器本體41的最佳高度為5-20m、最佳寬度(其內(nèi)壁的寬度)為2-6m、最佳長度(其內(nèi)壁的長度)為5-15m，反應器本體41中輻射管的最佳層數(shù)為10-25層。燃料氣進口44和空氣入口45分別與輻射管相連。下面參考具體實施例，對本發(fā)明進行說明。下述實施例中所取工藝條件數(shù)值均為示例性的，其可取數(shù)值范圍如前述
發(fā)明內(nèi)容中所示。下述實施例所用的檢測方法均為本行業(yè)常規(guī)的檢測方法。實施例用本發(fā)明提供的快速熱解反應器對秸稈進行熱解，該秸稈的成分分析如表1所示，所用的快速熱解反應器的結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。其中，α1為70°，α2為80°，α3為70°，α4為80°，d1為330mm，d2為330mm，輻射管均為是公稱直徑為300mm的圓形管，左右相鄰的兩輻射管的水平間距為400mm，上下相鄰的兩輻射管的豎直間距為1200mm。反應器本體41的高度為20m、內(nèi)壁的寬度為6m、內(nèi)壁的長度為15m，有25層輻射管。秸稈熱解的具體過程如下：將秸稈送入進料料斗1中，經(jīng)螺旋進料器2進入反應器中。每根輻射管單獨控溫，反應器自上而下設(shè)有三個區(qū)：干燥脫水區(qū)、熱解反應區(qū)和半焦生成區(qū)。往輻射管中分別通入燃料氣和空氣，將干燥脫水區(qū)的溫度控制在700℃、熱解反應區(qū)的溫度在控制600℃，半焦成熟區(qū)的溫度控制在550℃。秸稈自上而下依次通過干燥脫水區(qū)、熱解反應區(qū)和半焦生成區(qū)，完成熱解過程。熱解產(chǎn)生的熱解氣和生物油從油氣出口47中排出反應器本體41外并被進一步處理，產(chǎn)生的半焦通過螺旋出料器3送入下一個工序。熱解還會產(chǎn)生煙氣，煙氣從煙氣出口46中排出反應器本體1外，煙氣與空氣換熱后會降溫至200℃左右。將降溫后的煙氣用于干燥進入反應器的秸稈。表2為反應器內(nèi)各區(qū)溫度分布及熱解產(chǎn)物的產(chǎn)量。表1秸稈的成分分析Mad/％Vad/％Aad/％Fcad/％5.675.61.217.6表2反應器內(nèi)各區(qū)溫度分布及熱解產(chǎn)物的產(chǎn)量從表2可知，本發(fā)明提供的快速熱解反應器能有效的熱解粉狀含碳燃料。上述實施例中，干燥脫水區(qū)的溫度設(shè)置得比較高，這樣有利于速脫去入爐的含碳燃料所含的水分，而且還能減少干燥脫水區(qū)的所占用的空間。此外，將降溫后的煙氣用于干燥進入反應器的含碳燃料，這樣能進一步提高反應器效率和燃燒效率。綜上可知，本發(fā)明提供的快速熱解反應器采用了蓄熱式無熱載體輻射管加熱技術(shù)，無需氣、固熱載體，提高了熱解氣的熱值，該反應器結(jié)構(gòu)簡單、占地面積小，易于工業(yè)化。其次，反應器本體上添加了擋板，擋板能增加含碳燃料在熱解反應器內(nèi)停留的時間。因此，添加擋板后，反應器的高度可降低。若不改變反應器本體的高度，添加擋板后，可將輻射管的垂直間距加大，從而可減少反應器內(nèi)輻射管的數(shù)量。而且，擋板還能有效地起到保護輻射管不受受到物料沖刷，延長輻射管的使用壽命。此外，擋板還可以起到打散物料的作用，提高含碳燃料的熱解效果。需要說明的是，以上參照附圖所描述的各個實施例僅用以說明本發(fā)明而非限制本發(fā)明的范圍，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應當理解，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的前提下對本發(fā)明進行的修改或者等同替換，均應涵蓋在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。此外，除非特別說明，那么任何實施例的全部或一部分可結(jié)合任何其它實施例的全部或一部分來使用。當前第1頁1 2 3