本實(shí)用新型屬于含碳物質(zhì)的熱解處理
技術(shù)領(lǐng)域：
，具體涉及一種主要針對(duì)低階煤、生物質(zhì)、油頁(yè)巖、廢舊輪胎、污泥等含碳物質(zhì)的新型蓄熱式熱解反應(yīng)器，用于提取焦油、可燃?xì)夂桶虢巩a(chǎn)品。
背景技術(shù)：
：我國(guó)擁有豐富的含碳的低品位能源和廢棄物資源，主要包括低階煤、生物質(zhì)、油頁(yè)巖、廢舊輪胎、污泥等，這些物質(zhì)很多沒有得到充分有效的利用。熱解的定義是指無氧的環(huán)境下，有機(jī)含碳物質(zhì)在高溫下的分解反應(yīng)，可以生成油氣產(chǎn)品，是對(duì)含碳物質(zhì)的一種有效處理方法，能為我國(guó)能源需求提供有力的補(bǔ)充。目前的熱解反應(yīng)器主要包括內(nèi)熱式、外熱式及混合加熱式，根據(jù)熱載體分類可以分為氣體熱載體、固體熱載體及無熱載體反應(yīng)器。內(nèi)熱式熱解反應(yīng)器由于要采取氣體或固體熱載體進(jìn)行加熱，涉及的工藝流程長(zhǎng)，設(shè)備復(fù)雜，所以系統(tǒng)的連續(xù)和穩(wěn)定性差；而外熱式熱解反應(yīng)器采取外壁傳熱，雖然工藝簡(jiǎn)單，但存在效率低，規(guī)模小缺點(diǎn)。另外單一的熱解反應(yīng)器要不只能處理粉狀原料，要不只能處理塊狀原料，原料適用范圍小。因此，如何設(shè)計(jì)一種結(jié)構(gòu)和工藝流程簡(jiǎn)單、控溫準(zhǔn)確且原料粒徑利用范圍廣的熱解反應(yīng)器成為本領(lǐng)域亟需解決的問題。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本實(shí)用新型針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，設(shè)計(jì)并開發(fā)出一種新型的蓄熱式熱解反應(yīng)器，利用蓄熱式輻射管作為加熱源，采取外熱內(nèi)熱結(jié)合布置方式，使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、調(diào)溫方便，有利于實(shí)現(xiàn)熱解目標(biāo)產(chǎn)物的調(diào)整，并采取模塊化組合方式設(shè)計(jì)，處理規(guī)模可以大型化，提高系統(tǒng)熱效率。為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案為：本實(shí)用新型提供了一種蓄熱式熱解反應(yīng)器。根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例，該反應(yīng)器包括：熱解室、雙蓄熱式輻射管系統(tǒng)、進(jìn)料口、出料口和熱解氣出氣系統(tǒng)，其中：所述雙蓄熱式輻射管系統(tǒng)包括：輻射管、蓄熱體、燃?xì)鉄?、空氣管線、煙氣管線、燃?xì)夤芫€和換向閥；所述熱解氣出氣系統(tǒng)包括：設(shè)置在所述熱解室側(cè)壁上的、位于相鄰兩層輻射管之間的多個(gè)熱解氣出口、將多個(gè)所述熱解氣出口連接的管路以及位于所述熱解反應(yīng)器下部的熱解氣導(dǎo)出口，所述管路的下端與所述熱解氣導(dǎo)出口連接；其中：所述輻射管沿所述蓄熱式熱解反應(yīng)器的高度方向多層布置在所述熱解室內(nèi)部，每層具有多根沿水平方向布置的所述輻射管，所述輻射管的兩端分別與所述熱解室的側(cè)壁固定連接；所述蓄熱體左右對(duì)稱的設(shè)置在所述蓄熱式熱解反應(yīng)器的外壁上，所述蓄熱體中心設(shè)有所述燃?xì)鉄欤糜谑雇ㄈ氲娜細(xì)夂涂諝馊紵?，產(chǎn)生煙氣；所述蓄熱式熱解反應(yīng)器外壁與所述熱解室的側(cè)壁之間形成密閉通道，所述密閉通道與所述輻射管連通，用于將所述燃?xì)鉄烊紵a(chǎn)生的煙氣通入所述輻射管中，并使煙氣通過所述熱解室側(cè)壁直接加熱所述熱解室；所述空氣管線、煙氣管線與所述換向閥連接，所述換向閥和所述燃?xì)夤芫€分別與所述燃?xì)鉄爝B接。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的熱解反應(yīng)器，利用蓄熱式輻射管作為加熱源，采取外熱內(nèi)熱結(jié)合布置方式，使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和熱解工藝簡(jiǎn)單，提高了系統(tǒng)可靠性，同時(shí)，多層布置的輻射管，調(diào)溫方便、控溫準(zhǔn)確，有利于實(shí)現(xiàn)熱解目標(biāo)產(chǎn)物的調(diào)整，并采取模塊化組合方式設(shè)計(jì)，處理規(guī)?？梢源笮突?，提高系統(tǒng)熱效率。此外，熱解反應(yīng)器的原料粒徑利用范圍廣，既能處理粉狀原料，也能處理塊狀原料。根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例，所述蓄熱式熱解反應(yīng)器為立式爐結(jié)構(gòu)。根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例，所述蓄熱體沿所述蓄熱式熱解反應(yīng)器的高度方向多層布置，每層包括左右對(duì)稱的位于所述輻射管兩端的兩個(gè)蓄熱體。根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例，所述換向閥通過空氣/煙氣管線與燃?xì)鉄爝B接，所述燃?xì)夤芫€一端連接到所述燃?xì)鉄?。根?jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例，所述蓄熱體為陶瓷蜂窩體材料，每層的蓄熱體為4-8層的輻射管提供作為加熱源的所述煙氣。根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例，所述換向閥根據(jù)所述蓄熱體溫度變化設(shè)置換向時(shí)間間隔，以使所述雙蓄熱式輻射管系統(tǒng)的兩側(cè)交替進(jìn)行燃燒-排煙氣。根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例，所述時(shí)間間隔為20-150秒。根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例，燃?xì)夂涂諝庠谒鋈細(xì)鉄熘腥紵?，產(chǎn)生600-1000℃的高溫?zé)煔?；所述煙氣?jīng)所述輻射管后，溫度下降至500-700℃。根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例，經(jīng)過所述輻射管后的所述煙氣，將所述蓄熱體加熱到500-650℃，并且所述煙氣的溫度被降至200℃以下排出。根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例，所述反應(yīng)器處理的原料為：0-6mm的粉狀原料或8-100mm的塊狀原料。本實(shí)用新型的有益效果在于：1）利用蓄熱式輻射管作為加熱源，采取外熱內(nèi)熱結(jié)合布置方式，使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和熱解工藝簡(jiǎn)單，提高了系統(tǒng)可靠性。2）多層布置的輻射管，調(diào)溫方便、控溫準(zhǔn)確，有利于實(shí)現(xiàn)熱解目標(biāo)產(chǎn)物的調(diào)整。3）單蓄熱體帶多個(gè)輻射管，進(jìn)一步簡(jiǎn)化了工藝。4）并采取模塊化組合方式設(shè)計(jì)，處理規(guī)?？梢源笮突岣呦到y(tǒng)熱效率。5）原料粒徑利用范圍廣，既能處理粉狀原料，也能處理塊狀原料。附圖說明圖1為本實(shí)用新型蓄熱式熱解反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)圖。圖2為本實(shí)用新型蓄熱式熱解反應(yīng)器的工作示意圖。其中，1、熱解室；2、雙蓄熱式輻射管系統(tǒng)；3、熱解氣出氣系統(tǒng)；310、熱解氣出口；320、熱解氣導(dǎo)出口；410、進(jìn)料口；420、出料口；5、輻射管；6、蓄熱體；7、燃?xì)鉄欤?、換向閥；910、空氣管線；920、煙氣管線；930、燃?xì)夤芫€；10、密閉通道。具體實(shí)施方式為了使本領(lǐng)域技術(shù)人員更好地理解本實(shí)用新型的技術(shù)方案，下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。下面描述的實(shí)施例是示例性的，僅用于解釋本實(shí)用新型，而不能理解為對(duì)本實(shí)用新型的限制。實(shí)施例中未注明具體技術(shù)或條件的，按照本領(lǐng)域內(nèi)的文獻(xiàn)所描述的技術(shù)或條件或者按照產(chǎn)品說明書進(jìn)行。根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)方面，本實(shí)用新型提供了一種蓄熱式熱解反應(yīng)器，圖1為該蓄熱式熱解反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)圖，如圖1所示，熱解反應(yīng)器包括熱解室1、雙蓄熱式輻射管系統(tǒng)2、進(jìn)料口410、出料口420和熱解氣出氣系統(tǒng)3，其中：所述雙蓄熱式輻射管系統(tǒng)2包括：輻射管5、蓄熱體6、燃?xì)鉄?、空氣管線910、煙氣管線920、燃?xì)夤芫€930和換向閥8；所述熱解氣出氣系統(tǒng)3包括：設(shè)置在所述熱解室側(cè)壁上的、位于相鄰兩層輻射管之間的多個(gè)熱解氣出口310、將多個(gè)所述熱解氣出口連接的管路以及位于所述熱解反應(yīng)器下部的熱解氣導(dǎo)出口320，所述管路的下端與所述熱解氣導(dǎo)出口連接。由此，高效、便捷地將熱解室產(chǎn)生的熱解氣進(jìn)行傳輸和收集。下面進(jìn)一步描述，本實(shí)用新型中雙蓄熱式輻射管系統(tǒng)的具體結(jié)構(gòu)。根據(jù)本實(shí)用新型的具體實(shí)施例，如圖1所示，輻射管5沿所述蓄熱式熱解反應(yīng)器的高度方向多層布置在所述熱解室1內(nèi)部，每層具有多根沿水平方向布置的所述輻射管，所述輻射管的兩端分別與所述熱解室的側(cè)壁固定連接。由此，利用蓄熱式輻射管作為加熱源，輻射管溫度均勻，排煙溫度低，能量利用率高，使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和熱解工藝簡(jiǎn)單，并且，多層布置的輻射管，調(diào)溫方便、控溫準(zhǔn)確，能夠?qū)崿F(xiàn)理想的熱解溫度控制和靈活調(diào)整，有利于實(shí)現(xiàn)熱解目標(biāo)產(chǎn)物的調(diào)整。根據(jù)本實(shí)用新型的具體實(shí)施例，所述蓄熱體左右對(duì)稱的設(shè)置在所述蓄熱式熱解反應(yīng)器的外壁上，所述蓄熱體中心設(shè)有所述燃?xì)鉄?，用于使通入的燃?xì)夂涂諝馊紵a(chǎn)生煙氣。所述蓄熱式熱解反應(yīng)器外壁與所述熱解室的側(cè)壁之間形成密閉通道10，所述密閉通道與所述輻射管連通，用于將所述燃?xì)鉄烊紵a(chǎn)生的煙氣通入所述輻射管中，并使煙氣通過所述熱解室側(cè)壁直接加熱所述熱解室。由此，實(shí)現(xiàn)了外熱和內(nèi)熱結(jié)合的高效率的布置方式來加熱熱解室，提高了蓄熱式熱解反應(yīng)器的效率及可靠性。根據(jù)本實(shí)用新型的具體實(shí)施例，所述空氣管線、煙氣管線與所述換向閥連接，所述換向閥和所述燃?xì)夤芫€分別與所述燃?xì)鉄爝B接。進(jìn)一步的，所述換向閥通過空氣/煙氣管線與燃?xì)鉄爝B接，所述燃?xì)夤芫€一端連接到所述燃?xì)鉄?。由此，為燃?xì)鉄斓娜紵峁┝巳細(xì)夂涂諝?，并?jīng)煙氣通道進(jìn)行排氣。本實(shí)用新型中的空氣管線和煙氣管線并不特殊限定，當(dāng)雙向交替燃燒時(shí)，可以根據(jù)工作模式調(diào)整使用，來對(duì)應(yīng)的傳輸空氣或煙氣。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的熱解反應(yīng)器，利用蓄熱式輻射管作為加熱源，采取外熱內(nèi)熱結(jié)合布置方式，使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和熱解工藝簡(jiǎn)單，提高了系統(tǒng)可靠性，同時(shí)，多層布置的輻射管，調(diào)溫方便、控溫準(zhǔn)確，有利于實(shí)現(xiàn)熱解目標(biāo)產(chǎn)物的調(diào)整，并采取模塊化組合方式設(shè)計(jì)，處理規(guī)模可以大型化，提高系統(tǒng)熱效率。此外，熱解反應(yīng)器的原料粒徑利用范圍廣，既能處理粉狀原料，也能處理塊狀原料。根據(jù)本實(shí)用新型的具體實(shí)施例，適用于該熱解反應(yīng)器的爐型不受特別限制，在本實(shí)用新型的一些優(yōu)選實(shí)施例中，蓄熱式熱解反應(yīng)器為立式爐結(jié)構(gòu)。利用原料自重力從上往下落下來，邊熱解邊把熱解氣導(dǎo)出。根據(jù)本實(shí)用新型的具體實(shí)施例，適用于該熱解反應(yīng)器的熱解料的具體種類和粒徑不受特別限制，根據(jù)本實(shí)用新型的一些優(yōu)選實(shí)施例，熱解料為低階煤、生物質(zhì)、油頁(yè)巖、廢舊輪胎、污泥等，熱解料可以為塊狀熱解料也可以為小顆粒熱解料，在本實(shí)用新型的一些優(yōu)選實(shí)施例中，該反應(yīng)器采用的熱解料為粒徑0-6mm的粉狀原料或8-100mm的塊狀原料。處理粒徑0-6mm范圍的粉狀原料時(shí)，利用原料自重力從上往下落下來，邊熱解邊把熱解氣導(dǎo)出，處理粒徑8-100mm范圍的塊狀原料時(shí)，利用出料系統(tǒng)（未示出）的出料速度控制原料下行速度，而熱解氣從原料間隙中出來，沿著輻射管的間隙導(dǎo)入到熱解氣出口中。由此，原料粒徑利用范圍廣，使得資源利用率高，解決大量堆積污染環(huán)境的問題。根據(jù)本實(shí)用新型的具體實(shí)施例，適用于該熱解反應(yīng)器的蓄熱體的材質(zhì)和設(shè)置方式不受特別限制，在本實(shí)用新型的一些優(yōu)選實(shí)施例中，所述蓄熱體沿所述蓄熱式熱解反應(yīng)器的高度方向多層布置，每層包括左右對(duì)稱的位于所述輻射管兩端的兩個(gè)蓄熱體，其中，每層的蓄熱體為4-8層的輻射管提供作為加熱源的所述煙氣。由此，單蓄熱體帶多個(gè)輻射管，進(jìn)一步簡(jiǎn)化了結(jié)構(gòu)和工藝。在本實(shí)用新型的一些優(yōu)選實(shí)施例中，蓄熱體為陶瓷蜂窩體材料，具有單位體積表面大，熱穩(wěn)定好、耐腐蝕等優(yōu)點(diǎn)。根據(jù)本實(shí)用新型的具體實(shí)施例，換向閥的換向方式不受特別限制，在本實(shí)用新型的一些優(yōu)選實(shí)施例中，換向閥根據(jù)所述蓄熱體溫度變化設(shè)置換向時(shí)間間隔，以使所述雙蓄熱式輻射管系統(tǒng)的兩側(cè)交替進(jìn)行燃燒-排煙氣，優(yōu)選的，所述時(shí)間間隔為20-150秒。根據(jù)本實(shí)用新型的具體實(shí)施例，燃?xì)夂涂諝庠谒鋈細(xì)鉄熘腥紵a(chǎn)生600-1000℃的高溫?zé)煔?；所述煙氣?jīng)所述輻射管后，溫度下降至500-700℃。經(jīng)過所述輻射管后的所述煙氣，將所述蓄熱體加熱到500-650℃，并且所述煙氣的溫度被降至200℃以下排出。圖2是本實(shí)用新型蓄熱式熱解反應(yīng)器的工作示意圖，下面結(jié)合圖2介紹本實(shí)用新型熱解反應(yīng)器的工作方式。如圖2所示，原料通過進(jìn)料系統(tǒng)（未示出）進(jìn)入熱解反應(yīng)器的上部，在物料在下行過程中，經(jīng)過輻射管加熱，在隔絕空氣的氛圍發(fā)生熱解反應(yīng)，產(chǎn)生熱解氣和熱半焦，熱解氣匯集后從熱解反應(yīng)器下方側(cè)部的熱解氣導(dǎo)出口導(dǎo)出，而熱半焦從爐底排出。燃?xì)夂涂諝庠谧筮厽熘腥紵a(chǎn)生600-1000℃高溫?zé)煔?，煙氣?jīng)4-8個(gè)輻射管進(jìn)入熱解反應(yīng)中作為加熱源提供熱解反應(yīng)需要的能量，煙氣溫度下降至500-700攝氏度后，經(jīng)過右邊蓄熱體把煙氣溫度降至200℃以下后排出，而右邊蓄熱體被加熱到500-650℃；換向閥根據(jù)蓄熱體溫度變化設(shè)置了換向時(shí)間間隔，一般為20-150s，當(dāng)換向閥換向后，左邊蓄熱式的燒嘴停止供燃?xì)猓疫厽扉_始供燃?xì)馊紵?，空氣?jīng)原先煙氣管線進(jìn)入右邊蓄熱體，經(jīng)蓄熱式加熱，常溫空氣加熱至500-650℃后，與燃?xì)饣旌显谟疫厽熘腥紵a(chǎn)生高溫?zé)煔馔ㄟ^輻射管進(jìn)入熱解反應(yīng)器中，進(jìn)行熱解反應(yīng)。在熱解過程中，循環(huán)重復(fù)上述過程，直至反應(yīng)結(jié)束。實(shí)施例一：利用蓄熱式熱解反應(yīng)系統(tǒng)對(duì)澳大利亞褐煤進(jìn)行處理，其褐煤分析數(shù)據(jù)、工藝操作參數(shù)和物料平衡見表1-表3，褐煤的粒徑范圍為0-6mm。采取三層蓄熱體布置，每層蓄熱體布置4層輻射管，從表3得出的焦油產(chǎn)率高達(dá)12.3%，是葛金法得到的焦油產(chǎn)率110%，熱解氣產(chǎn)率為16.7%。表1：澳大利亞褐煤分析數(shù)據(jù)表2：工藝操作參數(shù)序號(hào)參數(shù)名稱參數(shù)值序號(hào)參數(shù)名稱參數(shù)值1一層輻射管壁溫650℃6一層輻射管排煙溫度180℃2二層輻射管壁溫600℃7二層輻射管壁溫160℃3三層輻射管壁溫550℃8三層輻射管壁溫140℃4換向閥設(shè)置時(shí)間60s表3：物料平衡表實(shí)施案例2：把褐煤的粒徑改為6-100mm，改變輻射管壁溫及換向閥停留時(shí)間，得到的焦油產(chǎn)率為8.6%，熱解氣產(chǎn)率為19.4%，通過熱解溫度的提高，熱解油的產(chǎn)率下降了，但熱解氣的產(chǎn)率比案例1提高了。表4：工藝操作參數(shù)序號(hào)參數(shù)名稱參數(shù)值序號(hào)參數(shù)名稱參數(shù)值1一層輻射管壁溫700℃6一層輻射管排煙溫度190℃2二層輻射管壁溫660℃7二層輻射管壁溫170℃3三層輻射管壁溫600℃8三層輻射管壁溫150℃4換向閥設(shè)置時(shí)間80s表5：物料平衡表由此，本實(shí)用新型新型的蓄熱式熱解反應(yīng)器，利用蓄熱式輻射管作為加熱源，采取外熱內(nèi)熱結(jié)合布置方式，使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、調(diào)溫方便，有利于實(shí)現(xiàn)熱解目標(biāo)產(chǎn)物的調(diào)整，并采取模塊化組合方式設(shè)計(jì)，處理規(guī)?？梢源笮突岣呦到y(tǒng)熱效率。在本實(shí)用新型的描述中，需要理解的是，術(shù)語(yǔ)“第一”、“第二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對(duì)重要性或者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”的特征可以明示或者隱含地包括一個(gè)或者更多個(gè)該特征。在本實(shí)用新型中，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語(yǔ)“安裝”、“相連”、“連接”、“固定”等術(shù)語(yǔ)應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或成一體；可以是機(jī)械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個(gè)元件內(nèi)部的連通或兩個(gè)元件的相互作用關(guān)系。對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以根據(jù)具體情況理解上述術(shù)語(yǔ)在本實(shí)用新型中的具體含義。在本實(shí)用新型中，除非另有明確的規(guī)定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接觸，或第一和第二特征通過中間媒介間接接觸。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或僅僅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或僅僅表示第一特征水平高度小于第二特征。在本說明書的描述中，參考術(shù)語(yǔ)“一個(gè)實(shí)施例”、“一些實(shí)施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結(jié)合該實(shí)施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)包含于本實(shí)用新型的至少一個(gè)實(shí)施例或示例中。在本說明書中，對(duì)上述術(shù)語(yǔ)的示意性表述不必針對(duì)的是相同的實(shí)施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)可以在任一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例或示例中以合適的方式結(jié)合。此外，在不相互矛盾的情況下，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以將本說明書中描述的不同實(shí)施例或示例以及不同實(shí)施例或示例的特征進(jìn)行結(jié)合和組合。盡管上面已經(jīng)示出和描述了本實(shí)用新型的實(shí)施例，可以理解的是，上述實(shí)施例是示例性的，不能理解為對(duì)本實(shí)用新型的限制，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本實(shí)用新型的范圍內(nèi)可以對(duì)上述實(shí)施例進(jìn)行變化、修改、替換和變型，同時(shí)，對(duì)于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本申請(qǐng)的思想，在具體實(shí)施方式及應(yīng)用范圍上均會(huì)有改變之處。當(dāng)前第1頁(yè)1 2 3