一種翻轉床熱固載體熱解析裝置的製作方法

2023-06-08 07:11:01 1

專利名稱：一種翻轉床熱固載體熱解析裝置的製作方法
技術領域：
本發明屬於固體有機物熱解技術領域，涉及一種固體有機物翻轉床熱固載體熱解析裝置 。特別涉及到將有機燃料包括油田含油汙泥、含油礦物、城市汙泥、煤、生物質、普通廢棄 物、工業有機廢物、廢塑料、廢橡膠、垃圾衍生燃料等固體可燃物進行熱化學轉化的體熱解 裝置。
背景技術：
固體有機物種類繁多，產量巨大，儲量豐富，對其進行能源回收具有重要意義。固體有 機物的熱化學處理方法主要包括乾燥、焚燒、熱解和氣化三大類。熱解方法是固體廢棄物資 源化利用的重要途徑之一。其原理是在無氧或缺氧的條件下，通過熱化學的方法將固體有機 物轉化為可燃氣體、高值焦油和高熱值焦炭的過程。是固體廢棄物能源化利用技術之一。
目前固體廢物熱解析的爐型主要有固定床、流化床、鼓泡床、迴轉窯等類型，這些爐型 的熱解析反應器在固體有機物熱解析過程中各具優點，也存在很多問題，其主要表現為固 定床雖然具有操作簡單等特點，但物料在熱解過程中的傳熱與傳質特性較差，熱解反應效率 較低，熱解可燃氣體產量小、熱值低，焦油產量大，反應不完全，其工業化應用難度大等； 流化床與鼓泡床具有物料與床砂接觸充分，傳熱性能好等特點，但由於其在運行過程中需要 以氣體為介質吹動床料形成流化態，以空氣為流化氣體不能達到熱解析的目的，而以氮氣等 惰性氣體作為流化氣源又存在費用高昂等問題，工業上難以實現；迴轉窯具有傳熱與翻動性 好的特點，但由於迴轉窯的建造及設備運行過程比較複雜，對反應器的系統性、密封性要求 高，建造成本較高。

發明內容
本發明要解決的技術問題目的是提供一種具有良好傳熱傳質性能的翻轉床熱固載體熱解 析裝置，可以廣泛應用於固體有機物熱解析熱化學轉化過程。 本發明所採用的技術方案如下。
翻轉床熱固載體熱解析裝置主要由調速電機、加熱元件、保溫層、不鏽鋼轉動軸、翻轉 床反應爐和葉片組成。不鏽鋼轉動軸內置於翻轉床反應爐中心位置，不鏽鋼轉動軸一端與調 速電機相連接；翻轉床反應爐內的不鏽鋼轉動軸上焊接單個或多個翻轉葉片；翻轉床反應爐 出口處一側安裝一個高度為翻轉床反應爐內徑2/3的半圓形擋板，不鏽鋼轉動軸從擋板中穿 過，不鏽鋼轉動軸與翻轉床反應爐之間密封；兩個熱電偶分別固定於翻轉床反應爐中心位置和出料管上方位置，與溫度控制器連接，用以檢測爐內溫度和出口處溫度；整個反應裝置用 支架支撐。
不鏽鋼轉動軸上安裝的翻轉葉片形狀有兩種 一種是梯形外觀的實體葉片，另一種是葉 片頂部距不鏽鋼轉動軸軸面高度一致，但葉片切線方向與軸心方向形成小於5°的夾角，能夠 將反應物料向出口方向推動。
不鏽鋼轉動軸和葉片的構造有兩種 一種是不鏽鋼轉動軸是實心軸，葉片是實心鋼板安 裝在不鏽鋼轉動軸上；另一種是不鏽鋼轉動軸為空心軸，葉片為空心鋼板，不鏽鋼轉動軸與 葉片間的空隙相互聯通，整個空腔除進出口處外保持密封狀態。不鏽鋼轉動軸和葉片外包裹 耐高溫陶瓷或其他耐火保溫材料，從不鏽鋼轉動軸的一端輸入冷卻介質(氣體或者液體)， 冷卻介質經過不鏽鋼轉動軸和葉片後從不鏽鋼轉動軸另一端出口處排出，對不鏽鋼轉動軸和 葉片進行冷卻保護，防止溫度過高造成不鏽鋼轉動軸和葉片的損壞。冷卻介質經過不鏽鋼轉 動軸內腔和葉片後從不鏽鋼轉動軸另一端出口處排出。
在翻轉床熱固載體熱解析裝置的出口方向的半圓形擋板一側為固體顆粒物床料，另一側 為反應殘渣和部分固體顆粒物床料出口 ，阻止顆粒物床料流失或過多流失。
該裝置的翻轉床反應爐外壁面可以安裝加熱元件，在加熱元件外層用保溫棉纏繞，形成 保溫層；如果不採用加熱元件，該裝置的熱量來源方式是通過熱態的顆粒物床料帶入反應器 ;對顆粒物床料的加熱方式多種多樣，如上遊反應裝置運行過程中對固體顆粒物的加熱(如 流化床、鼓泡床、迴轉窯等)、通過其他方法專門加熱固體顆粒物或通過對反轉床外層壁面 加熱等等，都可以達到對固體顆粒物預熱的效果。
在裝置內部的翻轉床反應爐中，以顆粒物床料作為熱固載體介質，固體有機物從進料口 連續或間歇式進入反應爐內進行反應。由於顆粒物床料本身特有的蓄熱性，在經過加熱元件 加熱後，顆粒物床料可維持在一個穩定的高溫區，固體有機物經過進料口進入，在葉片的攪 動作用下，固體有機物與高溫顆粒物床料充分混合，發生熱解反應，產生成分為H2、 C0、 C02、 CH4、 C2-C3以及多碳的大分子氣態物質，這些氣態物質通過出氣口管排出反應器，經過 冷凝、分離後形成焦油和可燃氣體。熱解反應形成的焦炭類物質在葉片的攪拌作用下，從擋 板上方溢出，逐漸經出料管排出系統。在熱解反應過程中，顆粒物床料的溫度穩定控制在 400-75(TC之間，通過調整電機的轉速，實現對固體廢物不同工況條件下的熱解析。
本發明的效果和益處是翻轉床熱固載體熱解析裝置具有結構簡單、布局緊湊、操作簡 單、安全高效以及蓄熱性好，物料混合均勻，反應效率高等優點。通過翻轉葉片對固體顆粒 物床料和固體有機物混合物的攪動，達到並解決了在固定式爐型條件下固體有機物與床料的均勻傳熱傳質，大大降低了翻轉及迴轉運動條件下，反應器的設計運行難度。


附圖是翻轉床熱固載體熱解析裝置示意圖。
圖中l調速電機；2出氣口管；3熱電偶；4擋板；5溫度控制器；6葉片；7進料口 ； 8反 應爐；9保溫層外壁面；IO轉動軸；ll出料管；12法蘭；13加熱元件；14保溫層；15支架。
具體實施例方式
以下結合技術方案和附圖詳細說明本發明的具體實施例。
本發明的翻轉床熱固載體熱解析裝置由電機l、加熱層，保溫層14、反應爐8、葉片6組 成。不鏽鋼轉動軸10內置於翻轉床反應爐8中心位置，轉動軸10—端與調速電機1相連接，反 應爐8內的轉動軸10上焊接兩個或多個葉片6，反應爐8出口處一側安裝一個高度為反應器內 徑2/3的半圓形擋板4，轉動軸10從擋板4中穿過；轉動軸10與反應爐8之間密封；反應物料從 進料口7進入爐內進行反應；反應爐8外壁面安裝加熱元件13，兩個熱電偶3分別固定於反應 爐8中心位置處和出料管11上方位置，用以檢測爐內溫度和出口處溫度，熱電偶與溫度控制 器5連接；在加熱元件外層用保溫棉纏繞，形成保溫層14。整個反應裝置用支架15支撐。反 應生成的可燃氣體通過出氣口管2排出系統，反應生成的焦炭和反應過程中部分的固體顆粒 物從擋板4上方溢出，經出料管排出。
根據溫度控制儀顯示的熱解析反應溫度，調節進料量和電機轉速，保持翻轉爐內固體顆 粒物溫度穩定於在400-80(TC範圍之間的某一溫度。反應爐內轉動軸和葉片採用耐高溫不鏽 鋼材料，可耐受最高80(TC的高溫。整個反應爐應具有良好的保溫性能，防止熱量損失造成 反應溫度下降。
權利要求
1.一種翻轉床熱固載體熱解析裝置，其特徵在於該裝置包括調速電機(1)、加熱元件(13)，保溫層(14)、不鏽鋼轉動軸(10)、翻轉床反應爐(8)和葉片(6)組成；不鏽鋼轉動軸(10)內置於翻轉床反應爐(8)中心位置，不鏽鋼轉動軸(10)一端與調速電機(1)相連接；翻轉床反應爐(8)內的不鏽鋼轉動軸(10)上焊接單個或多個翻轉葉片(6)，翻轉床反應爐(8)出口處一側安裝一個高度為翻轉床反應爐(8)內徑2/3的半圓形擋板(4)，不鏽鋼轉動軸(10)從擋板(4)中穿過，不鏽鋼轉動軸(10)與翻轉床反應爐(8)之間密封；兩個熱電偶(3)分別固定於翻轉床反應爐(8)中心位置和出料管上方位置，與溫度控制器(5)連接；整個反應裝置用支架(15)支撐；在翻轉床熱固載體熱解析裝置的出口方向的半圓形擋板(4)一側為固體顆粒物床料，另一側為反應殘渣和部分固體顆粒物床料出口。
2.如權利要求l所述的一種翻轉床熱固載體熱解析裝置，其特徵還在 於葉片(6)的形狀是梯形外觀或葉片(6)的形狀是葉片頂部距軸面高度一致，但葉片切 線方向與軸心方向形成小於5o的夾角。
3.如權利要求l所述的一種翻轉床熱固載體熱解析裝置，其特徵還在 於不鏽鋼轉動軸(10)和葉片(6)構造有兩種 一種是不鏽鋼轉動軸(10)是實心軸， 葉片(6)是實心鋼板安裝在不鏽鋼轉動軸(10)上；另一種是不鏽鋼轉動軸(10)為空心 軸，葉片(6)為空心鋼板，不鏽鋼轉動軸(10)與葉片(6)間的空隙相互聯通，整個空腔 除進出口處外保持密封狀態；不鏽鋼轉動軸(10)和葉片(6)外包裹耐高溫陶瓷或其他耐 火保溫材料，從不鏽鋼轉動軸(10)的一端輸入冷卻介質，冷卻介質經過不鏽鋼轉動軸( 10)和葉片(6)後從不鏽鋼轉動軸(10)另一端出口處排出。
4.如權利要求1至3任一所述的一種翻轉床熱固載體熱解析裝置，其 特徵還在於該裝置的翻轉床反應爐外壁面安裝加熱元件，在加熱元件外層用保溫棉纏繞， 形成保溫層。
5 如權利要求1至3任一所述的一種翻轉床熱固載體熱解析裝置，其 特徵還在於不採用加熱元件，該裝置的熱量來源方式是通過熱態的顆粒物床料帶入反應器
全文摘要
本發明公開了一種翻轉床熱固載體熱解析裝置。其特徵是該裝置主要由調速電機、加熱元件，保溫層、反應爐和葉片組成。不鏽鋼轉動軸內置於翻轉床反應爐中心位置，轉動軸一端與調速電機相連接；反應爐內的轉動軸上焊接兩個或多個葉片，反應爐出口處一側安裝一個高度為反應爐內徑2/3的半圓形擋板，轉動軸從擋板中穿過，轉動軸與反應爐之間密封。電機帶動葉片轉動，將從進料口進入反應器中的固體有機物與填裝在反應器中的固體顆粒物床料攪動混合，從而實現對有固體有機物的熱解反應。本發明的效果和益處是達到並解決了固體有機物與固體顆粒物床料的均勻傳熱傳質，大大降低了翻轉及迴轉運動條件下反應器的設計運行難度。
文檔編號C10B49/00GK101597504SQ20091030436
公開日2009年12月9日 申請日期2009年7月15日 優先權日2009年7月15日
發明者李愛民, 毛燎原, 馬蒸釗, 高寧博 申請人:大連理工大學