熱解發生裝置及其熱解方法與流程

2024-03-07 08:22:15

本發明涉及高溫空氣燃燒技術領域，尤其涉及一種熱解發生裝置及其熱解方法。

背景技術：

相關技術的熱解發生裝置的系統能耗高，並且熱解發生裝置內的物料熱解後的固態產物自身顯熱高，而相關技術的熱解方法及熱解發生裝置極大地浪費了固態產物的顯熱，從而造成了能量的損失。

技術實現要素：

本發明旨在至少解決現有技術中存在的技術問題之一。為此，本發明提出一種熱解發生裝置，可降低系統的能耗，提高熱解焦油的產率。同時結構簡單，能夠在一定程度上減小佔地面積，易於工業化。

本發明還提出一種上述熱解發生裝置的熱解方法。

根據本發明實施例的熱解發生裝置，具有第一進料口和第二進料口，包括：熱解爐體，所述第一進料口設在所述熱解爐體上；加熱管，所述加熱管伸入到所述熱解爐體內以對所述熱解爐體內的物料提供熱解熱量；混合部件，所述混合部件包括混合爐體和多個擋板，所述混合爐體設在所述熱解爐體的下方且與所述熱解爐體連通，所述混合爐體設有出料口，所述多個擋板設在所述混合爐體的內周壁上，每個所述擋板的自由端朝向所述混合爐體的中心軸線且向下傾斜延伸，至少兩個所述擋板的自由端朝向彼此延伸且在豎直方向上錯位設置，所述第二進料口設在所述熱解爐體或者所述混合爐體上，所述第二進料口位於最上方的所述擋板和所述加熱管之間。

根據本發明實施例的熱解發生裝置，通過設置混合部件，從而能夠充分地利用熱解爐體內物料熱解後產生的高溫的固態產物自身的顯熱，有效地降低系統的能耗，提高熱解焦油的產率。同時結構簡單，能夠在一定程度上減小佔地面積，易於工業化。

根據本發明的一些實施例，所述混合爐體內設有兩組擋板組，每組所述擋板組包括至少兩個在豎直方向上間隔設置的擋板，所述兩組擋板組的擋板的自由端朝向彼此延伸，所述兩組擋板組的所述擋板的自由端在豎直方向上交錯設置。由此可知，兩組擋板組的結構設置能夠保證從熱解爐體排入到混合爐體內的高溫的固態產物和從第二進料口排入到混合爐體內的物料在兩組擋板組上流動的時間，增強高溫的固態產物與物料的混合效果，進而有利於提高熱解發生裝置的熱解焦油的產率。

具體地，自由端錯位設置的兩個所述擋板的錯位距離與所述擋板的長度的比值為1/10-1/5。由此，能夠保證從熱解爐體排入到混合爐體內的高溫的固態產物和從第二進料口排入到混合爐體內的物料混合效果，使從第二進料口排入到混合爐體內的物料熱解充分，進而在一定程度上保證熱解發生裝置的混合爐體內的熱解焦油的產率。

根據本發明的一些實施例，自由端錯位設置的兩個擋板的長度不同。從而有利於從熱解爐體排入到混合爐體內的高溫的固態產物和從第二進料口排入到混合爐體內的物料在擋板上反覆接觸、均勻混合，進而使從第二進料口進入到混合爐體內的物料更加充分地吸收從熱解爐體排入到混合爐體內的高溫的固態產物釋放的自身顯熱以進行熱解，提高混合爐體內的熱解焦油的產率。

進一步地，自由端錯位設置的兩個擋板的長度比為1.2-1.5。由此，能夠保證從第二進料口進入到混合爐體內的物料充分地吸收從熱解爐體排入到混合爐體內的高溫的固態產物釋放的自身顯熱，進而保證熱解發生裝置的熱解焦油的產率。

具體地，每個所述擋板與所述混合爐體的側壁之間夾角為30°-75°。由此，能夠在一定程度上控制每個擋板上從熱解爐體排入的高溫的固態產物和從第二進料口排入到混合爐體內的物料向出料口運動的速度，使混合爐體內的物料熱解地更加充分，進而保證熱解發生裝置的熱解焦油的產率。

具體地，所述熱解爐體和所述混合爐體之間的長度比為2:3-5:4。由此，能夠保證物料在熱解爐體內自上而下停留5s-10s以熱解地更加充分，進而提高熱解發生裝置的熱解焦油的效率，同時在一定程度上降低系統的能耗。

可選地，所述混合爐體的內壁上設有保溫材料件。從而有利於避免從熱解爐體排入到混合爐體內的高溫的固態產物的熱量從混合爐體的內周壁向外散出，進而提高了混合爐體的保溫效果，能夠在一定程度上提高混合爐體內物料的熱解焦油的效率。

根據本發明的一些實施例，所述熱解發生裝置還包括振動裝置，所述振動裝置與每個所述擋板相連以驅動每個所述擋板振動。從而可知，每個擋板在振動裝置的驅動下可發生高頻振動，使得每個擋板上的從熱解爐體排入到混合爐體內的高溫的固態產物和從第二進料口排入到混合爐體內的物料在擋板的振動作用下能夠混合地更加均勻，進而提高熱解發生裝置的熱解焦油的產率。同時高頻振動的擋板還能夠有效地避免混合爐體內的固態產物和物料由於內摩擦、帶電和成分偏析等原因在擋板上堆積而堵塞混合爐體，進而在一定程度上提高熱解發生裝置的可靠性。

根據本發明實施例的熱解發生裝置的熱解方法，所述熱解發生裝置為根據本發明上述實施例的熱解發生裝置，所述熱解方法包括如下步驟：

s1：通過所述第一進料口將物料輸送至所述熱解爐體內，控制所述加熱管工作以對所述熱解爐體內的物料提供熱解熱量；

s2：在預定時間後通過所述第二進料口將物料輸送至所述混合爐體內。

根據本發明實施例的熱解發生裝置的熱解方法，能夠充分地利用熱解爐體內物料熱解後產生的高溫的固態產物自身的顯熱，有效地降低系統的能耗，提高熱解焦油的產率。

本發明的附加方面和優點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發明的實踐了解到。

附圖說明

本發明的上述和/或附加的方面和優點從結合下面附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中：

圖1是根據本發明實施例的熱解發生裝置的示意圖。

附圖標記：

熱解發生裝置100；

第一進料口1；第二進料口2；熱解爐體3；加熱管4；混合部件5；混合爐體51；

擋板組52；擋板521；出料口6；螺旋進料機7；螺旋輸送機8；燃氣進口9；

空氣進口10；煙氣出口11；油氣出口12。

具體實施方式

下面詳細描述本發明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，僅用於解釋本發明，而不能理解為對本發明的限制。

在本發明的描述中，需要理解的是，術語「中心」、「長度」、「上」、「下」、「豎直」、「內」、「外」、「軸向」等指示的方位或位置關係為基於附圖所示的方位或位置關係，僅是為了便於描述本發明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發明的限制。此外，限定有「第一」、「第二」的特徵可以明示或者隱含地包括一個或者更多個該特徵。在本發明的描述中，除非另有說明，「多個」的含義是兩個或兩個以上。

在本發明的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規定和限定，術語「安裝」、「相連」、「連接」應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接，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，可以是兩個元件內部的連通。對於本領域的普通技術人員而言，可以具體情況理解上述術語在本發明中的具體含義。

下面參考圖1描述根據本發明實施例的熱解發生裝置100。

如圖1所示，根據本發明實施例的熱解發生裝置100具有第一進料口1和第二進料口2，熱解發生裝置100包括：熱解爐體3、加熱管4和混合部件5。

具體而言，第一進料口1設在熱解爐體3上，加熱管4伸入到熱解爐體3內以對熱解爐體3內的物料提供熱解熱量。由此可知，物料通過第一進料口1進入到熱解爐體3內後，熱解爐體3內的加熱管4為物料提供熱量以使物料在熱解爐體3內進行充分的熱解，物料熱解後形成油氣和高溫的固態產物。可以理解的是，熱解爐體3上設有油氣出口12以將物料熱解後產生的油氣快速導出，從而可以避免焦油發生二次裂解，提高熱解焦油的產率。而高溫的固態產物留在熱解爐體3內。

混合部件5包括混合爐體51和多個擋板521，混合爐體51設在熱解爐體3的下方且與熱解爐體3連通，混合爐體51設有出料口6，多個擋板521設在混合爐體51的內周壁上，每個擋板521的自由端朝向混合爐體51的中心軸線且向下傾斜延伸，至少兩個擋板521的自由端朝向彼此延伸且在豎直方向上錯位設置，第二進料口2設在熱解爐體3或者混合爐體51上，並且第二進料口2位於最上方的擋板521和加熱管4之間。由此可知，擋板521相對於混合爐體51的結構設置能夠承接並混合從熱解爐體3和第二進料口2排入到混合爐體51內的物料。

熱解爐體3內的物料熱解後產生的高溫的固態產物沿著熱解爐體3排入到混合爐體51內後與從第二進料口2進入到混合爐體51內的物料被混合爐體51上的多個擋板521承接並沿著擋板521向下運動，在運動的過程中高溫的固態產物和從第二進料口2排入到混合爐體51內的物料在傾斜的擋板521的作用下混合，使得從第二進料口2進入到混合爐體51內的物料吸收從熱解爐體3排入到混合爐體51內的高溫的固態產物釋放的自身顯熱而進行熱解，熱解後形成的固態產物及釋放自身顯熱後的固態產物落入到混合爐體51上的出料口6並從出料口6排出熱解發生裝置100。從而可知，熱解發生裝置100的混合爐體51內無外加熱源，充分地利用熱解爐體3內物料熱解後產生的高溫的固態產物自身的顯熱，從而有效地降低了系統的能耗，提高了熱解焦油的產率。同時，熱解發生裝置100的結構簡單，能夠在一定程度上減小佔地面積，易於工業化。

根據本發明實施例的熱解發生裝置100，通過設置混合部件5，從而能夠充分地利用熱解爐體3內物料熱解後產生的高溫的固態產物自身的顯熱，有效地降低系統的能耗，提高熱解焦油的產率。同時結構簡單，能夠在一定程度上減小佔地面積，易於工業化。

可選地，加熱管4為蓄熱式輻射管。從而使加熱管4的熱效率高、運行穩定、可靠性高。可以理解的是，當加熱管4為蓄熱式輻射管時，熱解爐體3上還設有燃氣進口9、空氣進口10和煙氣出口11，從而可以保證蓄熱式輻射管內的熱效率和可靠性，進而保證加熱管4為熱解爐體3內的物料提供充分的熱量以熱解。其中蓄熱式輻射管的管壁的溫度通過燃氣調節閥(圖未示出)控制。

根據本發明的一些實施例，混合爐體51內設有兩組擋板組52，每組擋板組52包括至少兩個在豎直方向上間隔設置的擋板521，兩組擋板組52的擋板521的自由端朝向彼此延伸，兩組擋板組52的擋板521的自由端在豎直方向上交錯設置。由此可知，兩組擋板組52的結構設置能夠保證從熱解爐體3排入到混合爐體51內的高溫的固態產物和從第二進料口2排入到混合爐體51內的物料在兩組擋板組52上流動的時間，增強高溫的固態產物與物料的混合效果，進而有利於提高熱解發生裝置100的熱解焦油的產率。

可選地，當每組擋板組52的相鄰的兩個擋板521之間的間隔為100mm-500mm時，能夠為混合爐體51內物料熱解後產生的油氣的排出提供了有效的空間，進而提高熱解發生裝置100的熱解焦油的產率。

具體地，當自由端錯位設置的兩個擋板521的錯位距離與擋板521的長度的比值為1/10-1/5時，能夠保證從熱解爐體3排入到混合爐體51內的高溫的固態產物和從第二進料口2排入到混合爐體51內的物料混合效果，使從第二進料口2排入到混合爐體51內的物料熱解充分，進而在一定程度上保證熱解發生裝置100的混合爐體51內的熱解焦油的產率。

根據本發明的一些實施例，自由端錯位設置的兩個擋板521的長度不同。從而有利於從熱解爐體3排入到混合爐體51內的高溫的固態產物和從第二進料口2排入到混合爐體51內的物料在擋板521上反覆接觸、均勻混合，進而使從第二進料口2進入到混合爐體51內的物料更加充分地吸收從熱解爐體3排入到混合爐體51內的高溫的固態產物釋放的自身顯熱以進行熱解，提高混合爐體51內的熱解焦油的產率。

進一步地，當自由端錯位設置的兩個擋板521的長度比為1.2-1.5時，能夠保證從第二進料口2進入到混合爐體51內的物料充分地吸收從熱解爐體3排入到混合爐體51內的高溫的固態產物釋放的自身顯熱，進而保證熱解發生裝置100的熱解焦油的產率。

具體地，當每個擋板521與混合爐體51的側壁之間夾角為30°-75°時，能夠在一定程度上控制每個擋板521上從熱解爐體3排入的高溫的固態產物和從第二進料口2排入到混合爐體51內的物料向出料口6運動的速度，使混合爐體51內的物料熱解地更加充分，進而保證熱解發生裝置100的熱解焦油的產率。

具體地，熱解爐體3和混合爐體51之間的長度比為2:3-5:4。由此，能夠保證物料在熱解爐體3內自上而下停留5s-10s以熱解地更加充分，進而提高熱解發生裝置100的熱解焦油的產率，同時在一定程度上降低系統的能耗。

可選地，混合爐體51的內壁上設有保溫材料件。從而有利於避免從熱解爐體3排入到混合爐體51內的高溫的固態產物的熱量從混合爐體51的內周壁向外散出，進而提高了混合爐體51的保溫效果，能夠在一定程度上提高混合爐體51內物料的熱解焦油的效率。

可選地，所述擋板521為不鏽鋼板。從而能夠保證擋板521的耐高溫和耐腐蝕性能，提高熱解發生裝置100的可靠性。

根據本發明的一些實施例，熱解發生裝置100還包括振動裝置(圖未示出)，振動裝置與每個擋板521相連以驅動每個擋板521振動。從而可知，每個擋板521在振動裝置的驅動下可發生高頻振動，使得每個擋板521上的從熱解爐體3排入到混合爐體51內的高溫的固態產物和從第二進料口2排入到混合爐體51內的物料在擋板521的振動作用下能夠混合地更加均勻，進而提高熱解發生裝置100的熱解焦油的產率。同時高頻振動的擋板521還能夠有效地避免混合爐體51內的固態產物和物料由於內摩擦、帶電和成分偏析等原因在擋板521上堆積而堵塞混合爐體51，進而在一定程度上提高熱解發生裝置100的可靠性。

具體地，振動裝置包括多個振動杆(圖未示出)和電機(圖未示出)，多個振動杆分別與電機相連，多個振動杆與多個擋板521一一對應設置，每個擋板521安裝在相應的振動杆上，振動裝置通過每個振動杆的軸向運動把振動力傳遞給相應的擋板521以驅動每個擋板521振動。

可選地，熱解發生裝置100還包括兩個螺旋進料機7，兩個螺旋進料機7分別設在第一進料口1和第二進料口2處。由此可知，外界物料通過兩個螺旋進料機7輸送至第一進料口1和第二進料口2，從而便於物料的進料。

可選地，熱解發生裝置100還可以包括螺旋輸送機8，螺旋輸送機8設在出料口6處。從而可以將出料口6處的固態產物輸送至熱解發生裝置100的外部，在一定程度上避免固態產物在出料口6堆積而堵塞出料口6。

可選地，油氣出口12為多個，多個油氣出口12在熱解爐體3和混合爐體51的側壁上間隔分布。從而能夠提高油氣出口12導出油氣的效率，更加有效地避免焦油發生二次裂解，提高熱解焦油的產率。優選地，多個油氣出口12外接油氣管道(圖未示出)，多個油氣管道將油氣導向同一個油氣總出口(圖未示出)。從而使熱解發生裝置100的結構簡單，工作效率高。

根據本發明實施例的熱解發生裝置100的熱解方法，熱解發生裝置100為根據本發明上述實施例的熱解發生裝置100，熱解方法包括如下步驟：

s1：通過第一進料口1將物料輸送至熱解爐體3內，控制加熱管4工作以對熱解爐體3內的物料提供熱解熱量。從而使從第一進料口1進入到熱解爐體3內的物料能夠在熱解爐體3內進行充分的熱解，最終形成油氣和高溫的固態產物。

s2：在預定時間後通過第二進料口2將物料輸送至混合爐體51內。從而，從熱解爐體3排入到混合爐體51內的高溫的固態產物和從第二進料口2排入到混合爐體51內的物料在傾斜的擋板521上向下運動並混合，使得第二進料口2進入到混合爐體51內的物料吸收從熱解爐體3排入到混合爐體51內的高溫的固態產物釋放的自身顯熱而進行熱解。熱解後形成的固態產物及釋放自身顯熱後的固態產物從混合爐體51上的出料口6排出熱解發生裝置100。

根據本發明實施例的熱解發生裝置100的熱解方法，能夠充分地利用熱解爐體3內物料熱解後產生的高溫的固態產物自身的顯熱，有效地降低系統的能耗，提高熱解焦油的產率。

下面參考圖1對根據本發明一個具體實施例的熱解發生裝置100的結構進行詳細說明。但是需要說明的是，下述的說明僅具有示例性，普通技術人員在閱讀了本發明的下述技術方案之後，顯然可以對其中的技術方案或者部分技術特徵進行組合或者替換、修改，這也落入本發明所要求的保護範圍之內。

如圖1所示，根據本發明實施例的熱解發生裝置100具有第一進料口1、第二進料口2、出料口6、燃氣進口9、空氣進口10、煙氣出口11和油氣出口12。熱解發生裝置100還包括：熱解爐體3、加熱管4、混合部件5、螺旋進料機7、螺旋輸送機8和振動裝置。

具體而言，第一進料口1和第二進料口2均設在熱解爐體3上。螺旋進料機7為兩個且分別設在第一進料口1和第二進料口2處。螺旋輸送機8為一個且設在出料口6處。加熱管4伸入到熱解爐體3內以對熱解爐體3內的物料提供熱解熱量。加熱管4為蓄熱式輻射管，加熱管4的管壁的溫度通過燃氣調節閥控制在900℃-1000℃。

混合部件5包括混合爐體51和兩組擋板組52。

混合爐體51設在熱解爐體3的下方且與熱解爐體3連通，混合爐體51設有出料口6，混合爐體51的內壁上設有保溫材料件。熱解爐體3和混合爐體51之間的長度比為2:3，兩組擋板組52設在混合爐體51的內周壁上，每組擋板組52包括兩個在豎直方向上間隔設置的擋板521，擋板521為不鏽鋼板。第二進料口2位於最上方的擋板521和加熱管4之間。

兩組擋板組52的擋板521的自由端朝向彼此延伸，兩組擋板組52的擋板521的自由端在豎直方向上交錯設置。自由端錯位設置的兩個擋板521的長度的比值為1.3，自由端錯位設置的兩個擋板521的錯位距離與擋板521的長度的比值為1/5。每個擋板521的自由端朝向混合爐體51的中心軸線且向下傾斜延伸，每個擋板521與混合爐體51的側壁之間夾角為60°。

振動裝置包括四個振動杆和電機，四個振動杆分別與電機相連，四個振動杆與四個擋板521一一對應設置，每個擋板521安裝在相應的振動杆上，振動裝置通過每個振動杆的軸向運動把振動力傳遞給相應的擋板521以驅動每個擋板521振動。

利用本發明實施例的熱解發生裝置100對大雁褐煤(煤質分析如表1)和新疆徐礦長焰煤(煤質分析如表2)進行熱解，其中從第一進料口1進入到熱解爐體3內的物料為大雁褐煤，從第二進料口2排入到混合爐體51內的物料為新疆徐礦長焰煤，熱解後得到的熱解焦油的產率分布如表3所示。

表1：大雁褐煤煤質分析

表2：新疆徐礦長焰煤煤質分析

表3：大雁褐煤和徐礦長焰煤熱解產率分布

從表3可以看出，在熱解發生裝置100的熱解爐體3內使大雁褐煤熱解，在混合爐體51內使新疆徐礦長焰煤熱解，熱解產物焦油產率高達9.1％，是鋁甑含油率的96.8％，系統能耗降低了10-20％。

根據本發明實施例的熱解發生裝置100的其他構成以及操作對於本領域普通技術人員而言都是已知的，這裡不再詳細描述。

在本說明書的描述中，參考術語「一個實施例」、「一些實施例」、「示意性實施例」、「示例」、「具體示例」、或「一些示例」等的描述意指結合該實施例或示例描述的具體特徵、結構、材料或者特點包含於本發明的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術語的示意性表述不一定指的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特徵、結構、材料或者特點可以在任何的一個或多個實施例或示例中以合適的方式結合。

儘管已經示出和描述了本發明的實施例，本領域的普通技術人員可以理解：在不脫離本發明的原理和宗旨的情況下可以對這些實施例進行多種變化、修改、替換和變型，本發明的範圍由權利要求及其等同物限定。