外熱立式翻轉熱解爐的製作方法
2023-10-27 16:03:57 2
外熱立式翻轉熱解爐的製作方法
【專利摘要】本發明公開了一種外熱立式翻轉熱解爐，屬於熱解設備領域。該熱解爐包括：爐體，其內豎直設有若干乾餾室與若干燃燒室，乾餾室與燃燒室間隔設置，乾餾室與燃燒室互不連通；每個乾餾室內均設有豎向波折形的燃料下降通道；進料裝置，設置在爐體上端，與爐體內的若干乾餾室的上端開口連通；乾餾氣收集管，設置在爐體上，分別與爐體內的若干乾餾室連通；燃氣供應管，設置在爐體上，分別與爐體內的若干燃燒室連通；冷卻槽，設置在爐體底部；螺旋出料器，設置在冷卻槽內，與爐體內的乾餾室的下端開口連通。該熱解爐結構簡單，效率高，可以有效對粒度小於30mm的小粒徑固體化石燃料進行熱解。
【專利說明】外熱立式翻轉熱解爐
【技術領域】
[0001]本發明涉及固體化石燃料的熱解設備領域，特別是涉及一種熱解固體化石燃料的外熱立式翻轉熱解爐。
【背景技術】
[0002]目前，用熱解的方法生產潔淨或改質的燃料，既可減少直接燃燒固體化石燃料造成的環境汙染，又能充分利用固體化石燃料中所含的高經濟價值的化合物，具有保護環境、節能和合理利用固體化石資源的廣泛意義。
[0003]而根據熱解工藝的不同，採用的熱解爐有內熱式直立爐和外熱式直立爐，其中的外熱式直立爐工藝是二十世紀五十年代在英國、德國廣泛使用的生產城市煤氣和半焦的方法，主要工藝有伍德(W-D)炭化爐、考伯斯(Koppers)爐和我國內蒙伊東集團外熱立式爐等。外熱式直立爐的主要工作原理是:乾餾室用耐火磚砌築的直立狹長形結構，煤從上部煤鬥經適當構築進入到被加熱的乾餾室內連續地直通下降，煤在下移過程中被熱火道所加熱並逐漸熱解，煤下移的速度是以煤開始被熱解和達到乾餾室底部變為焦炭時間來控制的，熱解過程中煤逐漸釋放的荒煤氣等副產品上升到乾餾室頂部被導出。
[0004]現有的外熱式直立爐至少存在以下缺點:由於乾餾室為直立狹長形結構，被加熱的固體物料在乾餾室內連續地直通下降，若固體原料粒度小於10_，則存在固體物料密實填充乾餾室內空間，熱解過程中物料易粘連，而沒有或少有空隙，進而導致熱解過程中化石燃料逐漸釋放的熱解氣等副產品不易上升到乾餾室頂部被導出，因此現有的外熱式直立爐並不能對粒度小於10_的小粒徑固體化石燃料進行有效熱解。
【發明內容】
[0005]本發明要解決的技術問題是提供一種外熱立式翻轉熱解爐，其原料適用範圍廣，固體不粘結物料均可使用，並能方便控制小粒徑原料熱解過程中產生的粉塵，從而解決外熱式熱解爐不能有效熱解粒度小於10_的小粒徑固體化石燃料的問題。
[0006]為解決上述技術問題，本發明提供一種外熱立式翻轉熱解爐，包括:
[0007]爐體，其內豎直設有若干乾餾室與若干燃燒室，所述乾餾室與所述燃燒室間隔設置，所述乾餾室與所述燃燒室互不連通；所述每個乾餾室內均設有豎向波折形的燃料下降通道；
[0008]進料裝置，設置在所述爐體上端，與所述爐體內的若干乾餾室的上端開口連通；
[0009]乾餾氣收集管，設置在所述爐體上，分別與所述爐體內的若干乾餾室連通；
[0010]燃氣供應管，設置在所述爐體上，分別與所述爐體內的若干燃燒室連通；
[0011]冷卻槽，設置在所述爐體底部；
[0012]螺旋出料器，設置在所述冷卻槽內，與所述爐體內的乾餾室的下端開口連通。
[0013]本發明的有益效果為:通過在每個乾餾室內均設置豎向波折形的燃料下降通道，使得被熱解的固體化石燃料以波折的方式(相當於每下降一段後下降的方向翻轉改變)下降，並在燃料下降通道的折彎處會形成空隙，這樣當固體化石燃料粒徑較小時，不會因在乾餾室內直通下降堆積，不會在熱解時粘結，不影響熱解後煤氣等副產品的上升收集，也不影響煙氣的排放。該熱解爐結構簡單，效率高，可以有效對粒度小於IOmm的小粒徑固體化石燃料進行熱解。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0014]為了更清楚地說明本發明實施例的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對於本領域的普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他附圖。[0015]圖1為本發明實施例提供的熱解爐的外部結構示意圖；
[0016]圖2為本發明實施例提供的熱解爐的側面結構示意圖；
[0017]圖3為本發明實施例提供的熱解爐的爐體的俯剖示意圖；
[0018]圖4為本發明實施例提供的熱解爐的爐體的側剖示意圖；
[0019]圖5為本發明實施例提供的熱解爐的爐體內的結構示意圖；
[0020]圖6為本發明實施例提供的熱解爐的爐體內的乾餾室的結構示意圖；
[0021]圖7為本發明實施例提供的熱解爐的從爐頂垂直剖面所得燃燒室煙道示意圖。
【具體實施方式】
[0022]下面對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明的保護範圍。
[0023]圖1、2所示為本發明實施例提供的一種外熱立式翻轉熱解爐，用於對固體化石燃料進行熱解，特別適用於對粒度小於IOmm的小粒徑固體化石燃料進行熱解，該熱解爐包括:
[0024]爐體1，其內豎直設有若干乾餾室6與若干燃燒室7，乾餾室6與燃燒室7間隔設置(參見圖3)，乾餾室6與燃燒室7互不連通；每個乾餾室6內均設有豎向波折形的燃料下降通道32;
[0025]進料裝置9，設置在爐體I上端，與爐體I內的若干乾餾室6的上端開口連通；
[0026]乾餾氣收集管4，設置在爐體I上，分別與爐體I內的若干乾餾室6連通；
[0027]燃氣供應管5，設置在爐體I上，分別與爐體I內的若干燃燒室7連通；
[0028]冷卻槽10，設置在爐體I底部；
[0029]螺旋出料器8，設置在冷卻槽10內，與爐體I內的乾餾室6的下端開口連通。
[0030]上述熱解爐中，通過在每個乾餾室內均設有豎向波折形的燃料下降通道，避免了熱解小粒徑固體化石燃料時，燃料直通下降造成的堆積，不僅避免了在熱解時造成燃料粘結，也會在燃料下降通道折彎處形成空隙，方便熱解出的煤氣的上升收集。解決了現有外熱式熱解爐不能有效熱解小粒徑固體化石燃料的問題。
[0031]如圖2所示，上述熱解爐中，每個乾餾室內均設有豎向波折形的燃料下降通道由以下結構形成:[0032]若干斜板3，從上至下分層設置在乾餾室內相對的兩個內壁上；
[0033]每個斜板3與該斜板所在內壁之間均設置支撐用的支撐件31 ；
[0034]若干斜板3中，處於奇數層的斜板上端固定在乾餾室內的一側內壁上，處於偶數層的斜板固定在一側內壁的對面內壁上；
[0035]各斜板下端均為向乾餾室內斜下方傾斜的自由端，與對面內壁保持間隔，以及與該斜板下方的斜板保持間隔；
[0036]上下相鄰的兩個斜板的下端指向相反的方向；
[0037]乾餾室6內從上至下各斜板的板面與各斜板下端距對面內壁的間隔以及各斜板下端距下方斜板的間隔連通成豎向波折形的燃料下降通道32。
[0038]上述這種結構構成的燃料下降通道，各斜板後方處為空隙，方便熱解後的煤氣上升收集。
[0039]上述熱解爐中，爐體I由結構相同的若干熱解單元爐11從上至下分層設置連接而成(如圖1所示)；各熱解單元爐連接處可採用耐高溫密封材料密封，保證形成的整體乾餾室與整體燃燒室的密封性；
[0040]其中，每個熱解單元爐內均設有若干乾餾室與若干燃燒室，乾餾室與燃燒室間隔設置，乾餾室與燃燒室互不連通，熱解單元爐的結構可參見圖3至圖5 ;
[0041 ] 每個熱解單元爐內均設有斜板及支撐在該斜板與其所在內壁之間的支撐件，各斜板下端均為向乾餾室內斜下方傾斜的自由端，與對面內壁保持間隔；
[0042]上下相鄰兩個熱解單元爐內的斜板設置朝向相反；
[0043]若干熱解單元爐11連接後形成的若干個整體乾餾室和若干個整體的燃燒室，每個整體的乾餾室內從上至下各熱解單元爐內的斜板的板面與各斜板下端距對面內壁的間隔以及各斜板下端距下方斜板的間隔連通成豎向波折形的燃料下降通道。
[0044]上述這種方式構成的爐體，在爐體的高度較高時，分成多個熱解單元爐更方便建設。
[0045]上述熱解爐還包括:隔牆2，橫向設置在爐體I內，連接在爐體I內的前壁與後壁之間，將爐體I內的若干乾餾室與若干燃燒室分隔為兩部分。這樣在爐體尺寸較大時，通過設置隔牆2可確保爐體整體的穩固性。
[0046]上述熱解爐中，乾餾氣收集管4為兩組，分設在爐體I的兩側；
[0047]每組乾餾氣收集管均由主管和從上至下間隔連接在主管上的若干分支管構成，各分支管41分別連接在乾餾室內豎向波折形的燃料下降通道的折彎處。
[0048]上述熱解爐中，燃氣供應管5為兩組，分設在爐體I的兩側；
[0049]每組燃氣供應管5均由主氣管和從上至下間隔連接在主氣管上的若干分支氣管構成，各分支氣管51分別與燃燒室7內連通。
[0050]上述熱解爐中，爐體I為長方體結構，爐體的外壁為保溫層10。優選的保溫層10為三層結構，其中，內層為耐火磚層101，中間層為石棉層102，外層為粘土磚層103。
[0051]上述熱解爐中，進料裝置9由梯形漏鬥料倉及設置在梯形漏鬥料倉下部的星形給料器構成，星形給料器的下料口與爐體的乾餾室的上端開口匹配連通。
[0052]上述熱解爐中，燃燒室內部設有若干個點火口，每個點火口的上、下沿均設置隔板，各隔板與燃燒室內壁形成高溫煙氣排煙的折返上升通道；其中，每個點火口上沿隔板近端貼緊該點火口所在的側壁，上沿隔板遠端與遠端側壁保持200mm距離；每個點火口下沿隔板與該點火口近端側壁保持200mm距離，下沿隔板遠端與遠端側壁緊貼；各隔板在燃燒室內形成排煙的折返上升通道(如圖7所示，其中，5為燃氣供應管；10為爐壁；511為點火口 ；71為上沿的隔板；72為下沿的隔板；73為排煙的折返上升通道)。
[0053]下面結合附圖和具體實施例對本發明的熱解爐作進一步說明。
[0054]本發明熱解爐主要針對固體不粘結物料進行熱解，其熱解原理為:熱解物料通過爐體上部密閉進料裝置進入熱解爐，物料與熱解爐壁及內部斜板直接接觸，在自身重力作用下下行，下行過程中以熱輻射、直接接觸的方式吸收燃燒室煤氣燃燒的高溫熱煙氣傳給爐壁的熱量，逐漸升高到設定的溫度，經過乾燥、充分熱解產生氣體和固體熟料。氣體穿透厚度適宜的物料層進入斜板下三角氣室，當氣室內氣體聚集到一定程度，氣體壓力將大於與之連接的立式集氣管氣體壓力，在高壓作用下通過氣室孔導管進入立式集氣管道，通過管道輸送到下一工段；下行的固體物料經過充分熱解後成為熟料進入螺旋出料器，與螺旋出料器外壁的冷卻水進行間接熱交換漸漸降溫，繼續前行到圓筒冷卻器與外壁的冷卻水熱交換降溫，當熟料溫度達到燃點以下後出料，完成熱解過程。
[0055]如圖1至5所示，本發明熱解爐的結構如下:
[0056]該熱解爐由熱解單元爐11組成，每個熱解單元爐11結構相同，熱解單元爐排列方式為雙排並列放置。熱解單元爐外圍有保溫層，保溫層10由內到外依次為耐火磚層101、石棉層102、粘土磚層10 3 (外形如圖1所示，內部結構如圖3、4、5所示)。
[0057]耐火磚層101與熱解單元爐砌築時採用鑲嵌結構，耐火磚層101與熱解單元爐連接處用耐火材料密封，保證乾餾室和燃燒室與外部環境隔絕。在耐火磚層和外圍粘土磚層之間有100_厚的空腔，空腔內填充石棉,石棉對爐體起保溫作用(如圖3、4、5所示)。
[0058]每個熱解單元爐11由進料裝置9、乾餾室6、燃燒室7和固體物料降溫出料裝置(即)組成。進料裝置9置於爐體頂部，由梯形漏鬥料倉及星形給料器組成，下料口與乾餾室上部尺寸配匹連接(如圖1、2所示)。
[0059]乾餾室全部由耐高溫單元筒體組成，乾餾室耐高溫單元筒體外圍尺寸為1500mmX400mmX 500mm,壁厚40mm,幹懼室單兀筒體上部加有鑲嵌卡槽(如圖6),卡槽壁厚40mm,卡槽子扣沿與筒體一體化鑄成，卡槽深度40mm，子扣沿高度60mm ;筒體內部沿內側壁1500mm長度方向有一塊供固體物料滑動下移的斜板，斜板上沿與筒體長側壁成一定角度連接，斜板下沿與乾餾室的筒體另一長側壁下沿水平方向有60mm間隔，斜板背面與熱解爐長側壁均勻分布2塊筋板並與斜板背面和長側壁相連，目的是增加斜板承受力和提高傳熱效率；在乾餾室的筒體短側面上，斜板與側壁形成的三角區域頂角處開有直徑40mm、大小一致的圓孔，該圓孔起導出氣體的作用；在圓孔外壁有一根連接管(即乾餾氣收集管4的分支管)，連接管一端與圓孔相連，一端與爐體立式集氣管道相連，目的是將各氣室的氣體導出引入乾餾氣收集管4的主管進行匯總。乾餾室沿高度方向建造。每個耐高溫筒體下沿與另一筒體子扣上沿卡槽相連，內部斜板方向相反，筒體上下依次交錯拼裝，砌築到一定高度來滿足生產工藝要求(如圖2所示)。
[0060]燃燒室由各個燃燒室單元構成，每個燃燒室單元結構為:一根燃氣導管(即燃氣供應管5的分支氣管)一端與立式燃氣供應管5相連，一端與點火口相連，燃燒室內部點火口上下沿均設置隔板與燃燒室內壁形成高溫煙氣運行通道，點火口上沿隔板近端緊貼點火口側壁，上沿隔板遠端與遠端側壁保持200mm距離，點火口下沿隔板與點火口近端側壁保持200mm距離，下沿隔板遠端與遠端側壁緊貼，點火口燃燒的高溫煙氣在燃燒室單元內部沿通道折返上升，燃燒室單元的高度是2個乾餾室筒體的高度。燃燒室單元沿高度方向建造，高溫煙氣在內部隔板形成的排煙用折返上升通道作用下，以S形逐步上升，以爐體頂部排煙道排出(如圖4、5所示)。
[0061]乾餾室底部與固體物料降溫排料裝置相連，降溫排料裝置由螺旋出料器和金屬圓筒形熱交換器組成，螺旋出料器與乾餾室下部密封閉連接，出料器端部出料口與圓筒形熱交換器形成一定角度(315° )密閉連接，圓筒形熱交換器出料埠向下傾斜，物料在重力作用下可自由排出。除螺旋出料器頂端電機和金屬圓筒交換器出料口外，其他固體物料降溫排料裝置全部置於冷卻水中，實現物料幹法降溫過程。
[0062]本發明的有益效果如下: [0063](I)原料適應性強:所有小於30_的固體無粘結粉狀物料，均可在該熱解爐內實現熱解過程，克服了現有立式爐無法熱解小粒徑固體原料的技術瓶頸，其原料適用範圍廣，固體不粘結物料均可使用。
[0064](2)熱效率高:該熱解爐在相鄰乾餾室之間設置一個共用燃燒室，乾餾室採用耐高溫熱傳導快的材質，燃燒室高溫煙氣與乾餾室外壁直接接觸傳熱，乾餾室內物料在下移過程中可與耐高溫材質受熱面直接接觸，實現快速熱傳導，熱效率高；且通過乾餾室內交錯設置的下料斜板，解決原料加熱不均勻的問題；以及通過特殊結構的燃燒室可以解決小粒徑原料熱解過程中的粉塵產生及控制的問題；採用外熱式加熱，提高熱解氣純度並降低了後續淨化系統的負荷。
[0065](3)設備壽命長、運行穩定:爐體內部採用耐高溫、耐磨損、耐氧化、抗壓強度高的特種材質製造，設備使用壽命長、維修周期長，爐體附屬的配套裝備簡單，自動化程度高，可實現長期穩定生產運行；且採用密閉式水循環冷卻幹熄焦，可節約用水並有效控制半焦質量。
[0066](4)產品品質高、油氣產品收率大:該熱解爐採用外熱式分段調溫方式乾餾，每個熱解單元室外都有熱解燃燒室，可隨意調節燃氣量及風量，達到熱解爐內溫度穩定可控，熱解產生的油氣含塵量小，產氣量大，氣體熱值高，固體物料質量穩定，所有產品均適宜下遊深加工。
[0067](5)熱解過程低能耗:利用該熱解爐進行熱解時，整個熱解工藝過程充分利用了物料重力，主要結構均利用重力作用設計，物料在熱解過程中耗水耗電量少。
[0068]以上所述，僅為本發明較佳的【具體實施方式】，但本發明的保護範圍並不局限於此，任何熟悉本【技術領域】的技術人員在本發明披露的技術範圍內，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本發明的保護範圍之內。因此，本發明的保護範圍應該以權利要求書的保護範圍為準。
【權利要求】
1.一種外熱立式翻轉熱解爐，其特徵在於，包括: 爐體，其內豎直設有若干乾餾室與若干燃燒室，所述乾餾室與所述燃燒室間隔設置，所述乾餾室與所述燃燒室互不連通；所述每個乾餾室內均設有豎向波折形的燃料下降通道；進料裝置，設置在所述爐體上端，與所述爐體內的若干乾餾室的上端開口連通； 乾餾氣收集管，設置在所述爐體上，分別與所述爐體內的若干乾餾室連通； 燃氣供應管，設置在所述爐體上，分別與所述爐體內的若干燃燒室連通； 冷卻槽，設置在所述爐體底部； 螺旋出料器，設置在所述冷卻槽內，與所述爐體內的乾餾室的下端開口連通。
2.根據權利要求1所述的外熱立式翻轉熱解爐，其特徵在於，所述每個乾餾室內均設有豎向波折形的燃料下降通道由以下結構形成: 若干斜板，從上至下分層設置在所述乾餾室內相對的兩個內壁上； 所述每個斜板與該斜板所在內壁之間均設置支撐用的支撐件； 所述若干斜板中，處於奇數層的斜板上端固定在所述乾餾室內的一側內壁上，處於偶數層的斜板固定在所述一側內壁的對面內壁上； 各斜板下端均為向所 述乾餾室內斜下方傾斜的自由端，與所述對面內壁保持間隔，以及與該斜板下方的斜板保持間隔； 上下相鄰的兩個斜板的下端指向相反的方向； 所述乾餾室內從上至下各斜板的板面與各斜板下端距對面內壁的間隔以及各斜板下端距下方斜板的間隔連通成豎向波折形的燃料下降通道。
3.根據權利要求1所述的外熱立式翻轉熱解爐，其特徵在於，所述爐體由結構相同的若干熱解單元爐從上至下分層設置連接而成； 其中，每個熱解單元爐內均設有若干乾餾室與若干燃燒室，所述乾餾室與所述燃燒室間隔設置，所述乾餾室與所述燃燒室互不連通； 所述每個熱解單元爐內均設有斜板及支撐在該斜板與其所在內壁之間的支撐件，各斜板下端均為向所述乾餾室內斜下方傾斜的自由端，與對面內壁保持間隔； 上下相鄰兩個熱解單元爐內的斜板設置朝向相反； 所述若干熱解單元爐連接後形成若干個整體的乾餾室和若干個整體的燃燒室，所述每個整體的乾餾室內從上至下各熱解單元爐內的斜板的板面與各斜板下端距對面內壁的間隔以及各斜板下端距下方斜板的間隔連通成豎向波折形的燃料下降通道。
4.根據權利要求1、2或3所述的外熱立式翻轉熱解爐，其特徵在於，還包括:隔牆橫向設置在所述爐體內，連接在所述爐體內的前壁與後壁之間，將所述爐體內的若干乾餾室與若干燃燒室分隔為兩部分。
5.根據權利要求1、2或3所述的外熱立式翻轉熱解爐，其特徵在於，所述乾餾氣收集管為兩組，分設在所述爐體的兩側； 所述每組乾餾氣收集管均由主管和從上至下間隔連接在所述主管上的若干分支管構成，各分支管分別連接在所述乾餾室內豎向波折形的燃料下降通道的折彎處。
6.根據權利要求1、2或3所述的外熱立式翻轉熱解爐，其特徵在於，所述燃氣供應管為兩組，分設在所述爐體的兩側； 所述每組燃氣供應管均由主氣管和從上至下間隔連接在所述主氣管上的若干分支氣管構成，各分支氣管分別與所述燃燒室內連通。
7.根據權利要求1、2或3所述的外熱立式翻轉熱解爐，其特徵在於，所述爐體為長方體結構，爐體的外壁為保溫層。
8.根據權利要求7所述的外熱立式翻轉熱解爐，其特徵在於，所述保溫層為三層結構，其中，外層為耐火磚層，中間層為石棉層，內層為粘土磚層。
9.根據權利要求8所述的外熱立式翻轉熱解爐，其特徵在於，所述進料裝置由梯形漏鬥料倉及設置在所述梯形漏鬥料倉下部的星形給料器構成，所述星形給料器的下料口與所述爐體的乾餾室的上端開口匹配連通。
10.根據權利要求1、2或3所述的外熱立式翻轉熱解爐，其特徵在於，所述燃燒室內部設有若干個點火口，所述每個點火口的上、下沿均設置隔板，各隔板與所述燃燒室內壁形成高溫煙氣排出的折返上升通道；其中，所述每個點火口上沿隔板的近端貼緊該點火口所在側壁，所述上沿隔板遠端與遠端側壁保持200mm距離；所述每個點火口下沿隔板與該點火口所在近端側壁保持200mm距離，所述下沿隔板遠端與遠端側壁貼緊；各隔板在所述燃燒室內形成排煙的折返上升 通道。
【文檔編號】C10B53/04GK103937521SQ201410190452
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2014年5月7日 優先權日:2014年5月7日
【發明者】趙新大, 裴賢豐 申請人:趙新大, 裴賢豐