热解装置转让专利
申请号 : CN201410400675.5
文献号 : CN104164249B
文献日 : 2016-03-30
发明人 : 吴道洪 , 吴小飞 , 肖磊
申请人 : 北京神雾环境能源科技集团股份有限公司
摘要 :
权利要求 :
1.一种热解装置,其特征在于,包括:
热解炉,所述热解炉包括炉体、两个布料板和加热辐射管,所述炉体上设有油气出口,所述两个布料板在上下方向上间隔开地设在所述炉体内,每个所述布料板上设有在厚度方向上贯穿的多个通孔,所述加热辐射管设在所述炉体内且所述加热辐射管位于所述两个布料板之间;
冷却器组件,所述冷却器组件与所述油气出口相连以对从所述油气出口排出的油气混合物进行冷却以对所述油气混合物进行油气分离;
气体储罐,所述气体储罐与所述冷却器组件相连以接收分离出的并经过冷却的热解气;
所述布料板形成为蜿蜒延伸的板件;
所述布料板的纵截面形成为锯齿状,所述布料板的齿形角为30-60°;
所述两个布料板相对所述加热辐射管对称布置。
2.根据权利要求1所述的热解装置,其特征在于,所述冷却器组件与所述气体储罐相连的管道上设有具有数显功能的热式流量计以计量气体累计流量。
3.根据权利要求1所述的热解装置,其特征在于,所述油气出口为多个,且多个油气出口分别设在所述炉体的顶部和侧壁中的至少一个上。
4.根据权利要求1所述的热解装置,其特征在于,所述加热辐射管与至少一个所述布料板之间设有所述油气出口。
5.根据权利要求3或4所述的热解装置,其特征在于,所述炉体的顶壁和侧壁上均设有所述油气出口,所述位于侧壁上的油气出口打开并且所述位于顶壁上的油气出口关闭,以提高产油率,或者所述位于顶壁上的油气出口打开并且所述位于侧壁上的油气出口关闭,以提高产气率。
6.根据权利要求1所述的热解装置,其特征在于,所述冷却器组件包括:
多个冷却器,每个所述冷却器具有冷却腔,所述冷却器的侧壁内具有用于盛放冷却液的空腔,所述多个冷却器的所述空腔彼此连通以形成一条流通通道,每个所述冷却器具有气体出口;
冷却液循环泵,所述冷却液循环泵与所述流通通道的两端相连;
多个油气管道,所述多个油气管道分别一一对应地伸入到多个冷却腔内,在热解气的流动方向上,位于最上游的所述冷却器中的所述油气管道与所述油气出口相连,位于最下游的所述冷却器的所述气体出口与所述气体储罐相连,其中相邻的两个所述冷却器中位于下游的所述冷却器中的所述油气管道与位于上游的所述冷却器的所述气体出口相连;
引风机,所述引风机串联在位于最下游的所述冷却器的所述气体出口和所述气体储罐之间以将热解气导引到所述气体储罐内。
7.根据权利要求6所述的热解装置,其特征在于,所述冷却器组件还包括公用管道,所述公用管道的两端分别与位于最上游的所述冷却器的所述气体出口和所述引风机相连,所述多个冷却器中除去最上游的冷却器之外的其他冷却器中的所述油气管道均与所述公用管道相连,位于最下游的所述冷却器的所述气体出口与所述公用管道相连,所述公用管道与每个所述油气管道的连接处的上游或下游处串联有第一控制阀;相连的所述气体出口和所述油气管道之间、最下游的所述冷却器的所述气体出口和所述公用管道之间均串联有第二控制阀。
说明书 :
热解装置
技术领域
背景技术
可减轻废物中硫、氮、重金属等有害成分对环境的二次污染,工艺上无需昂贵的洗气装置。
的问题。同时相关技术中还有采用回转窑或旋转床等装置实现物料的连续热解。这些热解
装置对物料粒度要求严格,而且存在处理能力低、物料受热不均、物料二次裂解严重、油气
出口管道易堵塞、操作难度高、设备使用寿命短等缺点。而且热解产物品质不高,且存在安
全隐患。
发明内容
述炉体内,每个所述布料板上设有在厚度方向上贯穿的多个通孔,所述加热辐射管设在所
述炉体内且所述加热辐射管位于所述两个布料板之间;冷却器组件,所述冷却器组件与所
述油气出口相连以对从所述油气出口排出的油气混合物进行冷却以对所述油气混合物进
行油气分离;气体储罐,所述气体储罐与所述冷却器组件相连以接收分离出的并经过冷却
的热解气。
焦,同时由于提高了热传导,有效增加单次处理量,可以充分利用加热辐射管的辐射热,提
高了热解装置的热效率。又由于布料板上设有通孔,从而便于油气混合物的释放,整个热解
过程得以加快进行,且使得产生的油气混合物中的固态产物少,避免了油气出口堵塞。
所述位于顶壁上的油气出口打开并且所述位于侧壁上的油气出口关闭,以提高产气率。
彼此连通以形成一条流通通道,每个所述冷却器具有气体出口;冷却液循环泵,所述冷却
液循环泵与所述流通通道的两端相连;多个油气管道,所述多个油气管道分别一一对应地
伸入到所述多个冷却腔内,在热解气的流动方向上,位于最上游的所述冷却器中的所述油
气管道与所述油气出口相连,位于最下游的所述冷却器的所述气体出口与所述气体储罐相
连,其中相邻的两个所述冷却器中位于下游的所述冷却器中的所述油气管道与位于上游的
所述冷却器的所述气体出口相连;引风机,所述引风机串联在位于最下游的所述冷却器的
所述气体出口和所述气体储罐之间以将热解气导引到所述气体储罐内。
中除去最上游的冷却器之外的其他冷却器中的所述油气管道均与所述公用管道相连,位于
最下游的所述冷却器的所述气体出口与所述公用管道相连,所述公用管道与每个所述油气
管道的连接处的上游或下游处串联有第一控制阀;相连的所述气体出口和所述油气管道之
间、最下游的所述冷却器的所述气体出口和所述公用管道之间均串联有第二控制阀。
附图说明
具体实施方式
图描述的实施例是示例性的,旨在用于解释本发明,而不能理解为对本发明的限制。
特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。
者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中,“多个”的含义是两个或两个以
上,除非另有明确具体的限定。
接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内
部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情
况理解上述术语在本发明中的具体含义。
10上设有油气出口101,两个布料板11在上下方向上间隔开地设在炉体10内,每个布料板
11上设有在厚度方向上贯穿的多个通孔111,待热解的物料放置在布料板11上。其中,两
个布料板11上可均铺设待热解的物料,两个布料板11中也可仅其中一个上铺设物料,物料
的铺设位置由热解装置100的实际应用情况决定,这里不作具体限定。
低,适用范围广。在本发明的一些示例中,物料的粒径为5mm-80mm,物料的料层厚度为
50-400mm。此时,为避免物料从布料板11上的通孔111处漏出,通孔111的孔径应小于物
料的粒径。
的方式不作具体限定,例如催化剂可为油状催化剂,油状催化剂可涂抹于布料板11的下表
面,又例如,当催化剂为气态催化剂时,气态催化剂可从布料板11的下方通向布料板11。
合物和固定产物,油气混合物里包括油、水和热解气。其中,物料分解后的油气混合物可从
通孔111流出并通过油气出口101排出,从而便于油气混合物的分离和收集。由于油气混
合物可从布料板11上自动分离出,使得分离出的油气混合物中固体杂质较少,从而避免了
油气出口101堵塞。同时,布料板11上留下的固态产物可直接收集,从而避免破坏固态产
物的物理特性。
对两个布料板11上的物料均匀加热。其中,由于两个布料板11在上下方向上间隔分布,加
热辐射管12设在两个布料板11之间,从而可充分利用加热辐射管12所释放的辐射热,可
以有效增加热解装置100的单次处理量。
可通过通孔111直接吸收辐射热,从而使得物料的受热效果良好,且受热均匀,进而避免布
料板11上局部温度过高的现象。由此,可有效避免物料的二次裂解、结焦现象,从而使得物
料热解生成的气态产物热值高、油产率高、油品质好。
炉1排出的油气混合物,油气混合物在冷却器组件2中进行冷却,油气混合物中的油和水冷
却后与热解气分离开,从而实现油气混合物中的油气分离以得到热解气,同时热解气也经
过了冷却。气体储罐3与冷却器组件2相连以接收分离出的并经过冷却的热解气。
快速升温,布料板11上的热量传导到物料上,同时物料通过布料板11上的通孔111可以直
接吸收加热辐射管12的辐射热,加快了物料的升温,物料在高温下进行热解以生成油气混
合物和固态产物。
中进行储存。
射管12设在炉体10内且位于两个布料板11之间,从而盛放在布料板11上的物料不仅可以
吸收布料板11的热量且可直接吸收加热辐射管12产生的辐射热,加快了物料的升温且使
得物料受热均匀,无结焦,同时由于提高了热传导,有效增加单次处理量,可以充分利用加
热辐射管12的辐射热,提高了热解装置100的热效率。又由于布料板11上设有通孔111,
从而便于油气混合物的释放,整个热解过程得以加快进行,且使得产生的油气混合物中的
固态产物少,避免了油气出口101堵塞。在本发明的一些具体示例中,根据本发明实施例的
热解装置100的热效率达到90%以上,并且热利用率比同类设备提高10%以上。
罐5与热解炉1相连以向炉体10内充入保护气体氨气。
的设置位置不限于此,例如如图2所示,油气出口101也可以只设置在炉体10的侧壁上。换
言之,油气出口101的位置可以根据实际情况进行设置,例如油气出口101可以为多个,且
多个油气出口101分别设在炉体10的顶部和侧壁中的至少一个上。或者加热辐射管12与
至少一个布料板11之间设有油气出口101。其中需要说明的是,加热辐射管12与至少一个
布料板11设有油气出口101,指的是可以是在加热辐射管12与任一布料板11之间设有油
气出口101,也可以是加热辐射管12与每个布料板11之间均设有油气出口101。
开启多个油气出口101。具体地,当热解炉1对物料例如轮胎热解的过程中,为了产油多,
可以使得位于炉体10的侧壁上的油气出口101打开并且位于炉体10的顶壁上的油气出口
101关闭,以提高产油率。为了产气多,可以使得位于炉体10的顶壁上的油气出口101打开
并且位于炉体10的侧壁上的油气出口101关闭,以提高产气率。从而通过开启不同位置的
油气出口101,通过油气流动位置的改变,可满足不同物料热解要求,即可实现高的油产量,
也可实现高的气产量,增加了热解炉1的使用功能。
的,此时炉体10的位于炉体10的侧壁上的油气出口101打开。而当物料为垃圾时,垃圾热
解气更好利用,为了达到物料多产气(使油气混合物中的油含量低)的目的,此时炉体10
的位于顶壁上的油气出口101打开。也就是说,油气出口101的打开数量及位置应根据物
料的油产量及气产量决定。
物料热解的过程中,为了提高产气率,可以仅打开位于加热辐射管12上方的油气出口101,
为了提高产油率,可以仅打开位于加热辐射管12下方的油气出口101。
平行于布料板11的延伸方向。换言之,布料板11的形状为翅片状的板件。从而增加了布
料板11的换热表面积,提高布料板11与物料之间的换热效率,使得物料升温快,受热均匀,
从而进一步降低物料热解过程中二次裂解、结焦的产生,同时使得布料板11的结构简单,
加工容易。
的三角形单齿构成,布料板11的纵截面也可看成是由多个齿尖向下的三角形单齿构成。为
方便描述,在以下的说明中均将单齿的尖部的夹角称为齿形角θ。优选地,布料板11的齿
形角θ为30-60°。
网孔。从而通过在布料板11设有多个通孔111,可在保证通孔111的孔径较小的前提下,使
得物料热解的油气混合物从布料板11上分离容易。且加热辐射管12上方的物料可获得更
多的辐射热,使得加热辐射管12辐射出的热量可尽量被物料吸收,从而提高热解装置100
的热利用率。这里,多个通孔111呈多行多列且均匀分布,可便于布料板11的加工。
快而稳定,从而便于温度的自动控制。
是低热值的燃料,如劣质煤制气等,加热辐射管12的燃料还可以是物料热解产生的油气混
合物中的不凝气,由此,可提高能源的利用率。
却液的空腔202,也就是说,每个冷却器20的冷却腔201和空腔202通过冷却器20的侧壁
间隔开。四个冷却器20的空腔202彼此连通以形成一条流通通道,每个冷却器20具有气
体出口203,值得理解的是,气体出口203与冷却腔201连通。可选地,冷却器20为不锈钢
件,易于冷却器20加工成型,且可以提高冷却器20的使用寿命。在本发明的一些示例中,
冷却器20采用两个直径不同的直管套设在一起以限定出冷却腔201和空腔202,当然可以
理解的是,冷却器20还可以采用两个直径不同的波纹管套设在一起以限定出冷却腔201和
空腔202。
溶液均可以用作冷却液。需要进行说明的是,冷却器20和油气管道22的数量不限于此,冷
却器20和油气管道22还可以分别为两个、三个或四个以上,这里不做具体限定,只要保证
冷却器20与油气管道22的数量相同且一一对应配合即可。
的气体出口203与气体储罐3相连,其中相邻的两个冷却器20中位于下游的冷却器20中
的油气管道22与位于上游的冷却器20的气体出口203相连。引风机23串联在位于最下
游的冷却器20的气体出口203和气体储罐3之间以将热解气导引到气体储罐3内。
冷却腔201中,冷却腔201中的油气混合物与空腔202中的冷却液进行热交换以对冷却腔
201中的油气混合物进行冷却以进行油气分离,分离出来的热解气在引风机23的作用下流
向气体储罐3。当油气混合物在最上游的冷却器20中未完全分离时,可以进入到下一个冷
却器20中进行油气分离,每个冷却器20都是通过空腔202中的冷却液对冷却腔201中的
热解气或油气混合物进行冷却降温,即每个冷却器20采用间冷的冷却方式。
油水中排出并流向气体出口203,此时热解气与油水之间直接接触以达到直接冷却效果,即
可以实现直冷的冷却效果。由此,为了实现对热解气直接冷却的目的,每个油气管道22可
以伸入到每个冷却器20的冷却腔201的底部,以保证油气管道22的底部出口可被油气混
合物或油水封住。
腔202内的冷却液与冷却腔201中的热解气、油水和油气混合物间隔开,避免了因冷却液直
接冷却而导致所得到的油水混合产物需要进一步的油水分离,保证了不会影响油的品质,
简化了工艺,也避免了处理油水分离后产生大量污水,降低运行成本。同时通过采取间冷和
直冷相结合的冷却方式,使得冷却器组件2的冷却效果好。
其他冷却器20中的油气管道22均与公用管路相连,也就是说,最上游的冷却器20中的油
气管道22不与公用管道24相连,多个冷却器20中的其余冷却器20中的油气管道22与公
用管道24相连。
管道22之间、最下游的冷却器20的气体出口203和公用管道24之间均串联有第二控制阀
26。从而通过设有第一控制阀25和第二控制阀26,通过控制第一控制阀25和第二控制阀
26的打开或关闭,可以根据需要选择冷却器20的数量。
最下游的冷却器20,第一至第四冷却器20a-20d中的空腔202彼此连通,第一冷却器20a中
的油气管道22与热解炉1的多个油气出口101均相连,第二冷却器20b中的油气管道22
通过第一控制阀25与公用管道24相连,第三冷却器20c中的油气管道22通过第二控制阀
26与第二冷却器20b的气体出口203相连,第四冷却器20d中的油气管道22通过第二控制
阀26与第三冷却器20c的气体出口203相连,第四冷却器20d的气体出口203通过第二控
制阀26与公用管道24相连。
中的油气管道22与公用管道24相连,第四冷却器20d中的油气管道22与公用管道24相
连,第二冷却器20b中的油气管道22与公用管道24的连接处的下游串联有第一控制阀25,
第三冷却器20c中的油气管道22与公用管道24的连接处的上游串联有第一控制阀25,第
四冷却器20d中的油气管道22与公用管道24的连接处的上游串联有第一控制阀25,同时
公用管道24与第一冷却器20a的气体出口203之间也串联有第一控制阀25。
用管道24之间的第一控制阀25处于打开状态,其余第一控制阀25处于关闭状态,每个第
二控制阀26处于打开状态以使得四个冷却器20的冷却腔201彼此连通。当只需要使用一
个冷却器20时,第二冷却器20b与公用管道24之间的第一控制阀25处于关闭状态,其余
第一控制阀25处于打开状态,每个第二控制阀26处于关闭状态。当需要使用第一冷却器
20a和第二冷却器20b时,则第二冷却器20b与公用管道24之间的第一控制阀25打开、第
三冷却器20c与第二冷却器20b之间的第二控制阀26打开、第四冷却器20d与第三冷却器
20c之间的第二控制阀26关闭,与第三冷却器20c中的油气管道22相对应的第一控制阀
25关闭,与第四冷却器20d中的油气管道22相对应的第一控制阀25打开,如此类推,以根
据需要打开相应的第一控制阀25和第二控制阀26。
相应的冷却器20内储存的油水混合产物通过连接管道28流入到液体储罐27内进行储存。
从而通过设有第三控制阀29,可以调整流入到液体储罐27内的油气混合产物的流量,保证
储存在冷却腔20内的油气混合产物可以封住油气管道22的底部。
上,热式流量计4直接显示气体累计流量,从而获得数据精确,避免用差减法获得数据而造
成误差。需要进行说明的是,热式流量计4的工作原理等均为现有技术,这里就不详细描
述。
成分。
12连接,以根据温度检测装置6的检测结果控制加热辐射管12的加热温度。从而实现热解
装置100的温度的自动化控制。
变化趋势。
寿命长。如图1所示,热电偶为两个,其中一个热电偶的一端延伸至布料板11的上方,且与
布料板11平行、间隔设置,其中另一个热电偶的一端伸入至布料板11上,并与布料板11相
接触。
5之间,控制器根据压力变送器检测出的炉体10内的气压值,来控制氮气储罐5向炉体10
内输送保护气,以使炉体10在物料热解过程中保持所需的气压状态。
两个布料板11上。依照热解要求,可在布料板11波形翅片下侧放入催化剂。
上放气阀,确保整个系统的气密性良好。
速传导到物料上,加快物料的升温,并且由于布料板11上带有通孔111,有利于传热和物料
热解时产生油气的释放,整个热解过程得以快速进行。加热辐射管12的热效率达到90%以
上,且热利用率比同类设备提高10%以上。
洁,控制精确度高,实时监控整个过程炉温和物料温度变化趋势。中低温热解炉1是实现物
料热解的主体设备,它包括上下布料板11、位于两布料板11中间的加热辐射管12、油气出
口101以及温度检测装置6、压力变送器等。中低温热解炉1为物料热解提供反应的空间和
环境,其上下布料板11均为夹角30°-60°的带有翅片状的网状波形料板。炉门采用轴转
动方式,易于放取物料和布料板11。炉体10四周和炉门的内壁采用耐高温保温材料以形成
第一保温层,炉门或炉体10的炉口处还可以设置耐高温保温砖以形成第二保温层,第二保
温层可以单独拆卸和安装,从而可降低炉门自身保温层厚度,增加使用寿命。
产物。整个热解过程中,炉体10内气体压力控制在-200pa——1000pa之间。所产生的气
态物质经由油气出口101被快速引出炉体10。上述油气出口101数量为2-6个,分别布置
于炉顶、炉侧壁和炉底。
的前提下,通过调节第一控制阀25和第二控制阀26控制热解气需经过冷却器20的个数。
控制管道上的第一控制阀25和第二控制阀26,热解气可以经过1个冷却器20、2个冷却器
20、3个冷却器20、4个冷却器20或是依次经过多个冷却器20进行冷却。4个或多个相同
冷却器20内部采用间冷和直冷相结合的冷却方式。
混合物通过油气管道22进入冷却器20中,热解产生的油水在冷却器20中被冷却下来后,
存积在冷却器20底部,并快速将油气管道22底部出气口封住,因热解炉1内物料在热解过
程中,不断有热解气产生,炉内压力升高,从而高于冷却器组件2的压力,在后端引风机23
的作用下,此时热解气在冷却器20中以鼓泡方式通过油水,使得冷却器20达到直接冷却效
果。
温度加快冷却效果。采用此冷却器20,既可以达到直冷效果又可以达到间冷的冷却效果,并
且不会影响油的品质,同时易拆卸清洗。
量气体累计流量,并在其管道上设有气体取样口,用于取样检测瞬时气体成分。气体储罐3
上设有气体采样口,用于取样检测混合气气体成分。
解气通过计量和取样分析后,可以作为燃料和化工原料。
解是在无氧的气氛下进行。
结构,并且在布料板11上增加网孔,提高热传导,有效增加单次处理量,充分利用电加热所
释放的辐射热,使装置的热效率达到90%以上,并且热利用率比同类设备提高10%以上。
根据物料热解需要,可在布料板11波形翅片下表面一侧放入催化剂,也可以通入反应气,
促进物料快速热解。
台炉子的多功能作用。为了产油多,热解产生的油气混合物可从加热辐射管12下面的油气
出口101引出;而为了产气多,油气混合物可从加热辐射管12上面的油气出口101引出。
并且不会影响油的品质,同时易拆卸清洗;并且在此过程中,避免因用水作为冷却介质直接
冷却导致所得到的油水混合产物需要进一步的油水分离,从而简化了工艺,也避免了处理
油水分离后产生的大量污水,降低运行费用。
高了物料热解效果及方案的灵活性。
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,或仅仅表示
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,或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不
必须针对的是相同的实施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任
一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外,在不相互矛盾的情况下,本领域的技
术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结
合和组合。
实施例进行变化、修改、替换和变型。