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热解反应器

阅读：1024发布：2020-05-27

IPRDB可以提供热解反应器专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开了热解反应器和利用该热解反应器处理垃圾的方法。热解反应器包括：热解油气出口；蓄热式辐射管，所述蓄热式辐射管沿所述热解反应器的高度方向多层布置，每层具有多根在水平方向上彼此平行的蓄热式辐射管；油气导出管道，所述油气导出管道沿所述热解反应器的高度方向多层布置，每层具有多根在水平方向上彼此平行的油气导出管道，所述油气导出管道的表面上设置有通孔；以及集气管，所述集气管与所述油气导出管道和所述热解油气出口相连通。该热解反应器可有效抑制油气的二次反应，提高焦油产率，并且采用了蓄热式无热载体辐射管加热技术，无需气、固热载体，提高了热解气的热值，同时热解反应器兼顾了设备少，易操作，故障率低等优点。，下面是热解反应器专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种热解反应器，其特征在于，包括：

热解油气出口；

蓄热式辐射管，所述蓄热式辐射管沿所述热解反应器的高度方向多层布置，每层具有多根在水平方向上彼此平行的蓄热式辐射管；

油气导出管道，所述油气导出管道沿所述热解反应器的高度方向多层布置，每层具有多根在水平方向上彼此平行的油气导出管道，所述油气导出管道的表面上设置有通孔；以及集气管，所述集气管与所述油气导出管道和所述热解油气出口相连通，其中，所述蓄热式辐射管是由蓄热式蜂窝体和辐射管构成的，

所述集气管包括集气支管和集气总管，所述集气总管通过多个所述集气支管与多层所述油气导出管道相连。

2.根据权利要求1所述的热解反应器，其特征在于，所述蓄热式辐射管的两侧管壁上分别设置有挡板，所述挡板位于所述油气导出管道的上方，且覆盖所述油气导出管道的全部竖向投影。

3.根据权利要求2所述的热解反应器，其特征在于，所述挡板从所述蓄热式辐射管的管壁的竖直切面的相切线为起点，呈一定角度向下延伸至所述油气导出管道的竖直切面，所述角度为40-90度，且不含90度。

4.根据权利要求1所述的热解反应器，其特征在于，所述油气导出管道与邻近的所述蓄热式辐射管之间的管壁距离为所述油气导出管道管径d的1/2-3倍。

5.根据权利要求1所述的热解反应器，其特征在于，所述油气导出管道与所述蓄热式辐射管平行布置，且所述蓄热式辐射管的左右两侧对称设置有两根油气导出管道。

6.根据权利要求1所述的热解反应器，其特征在于，同一层的油气导出管道连接至同一个热解油气出口。

说明书全文

热解反应器

技术领域

[0001] 本发明涉及热解反应器。

背景技术

[0002] 随着我国现代化进程的加速，城市生活垃圾已经成为制约绿色城市快速发展的一个重要因素。目前，世界各国城市垃圾处理方式主要包括卫生填埋、焚烧、堆肥、热解以及垃圾综合处理等。而我国相关的垃圾分类、垃圾综合利用技术滞后，目前垃圾的主要处理方式为卫生填埋为主，焚烧、堆肥等方式为辅。并且，随着科技进步和环保意识的增强，“焚烧法”和“填埋法”给环境带来的破坏作用及威胁人类的身体健康已越来越被人们认识到。一种新型的技术以替代“焚烧法”和“填埋法”，以减少温室气体排放和消除二噁英污染问题，正被迫切需要

[0003] 垃圾热解处理技术是指将垃圾在的无氧或缺氧的状态下加热，使之分解。在热解过程中，其中间产物趋向于两极化变化：一种是从大分子裂解为小分子的裂解过程、另一种是小分子聚合为大分子的缩聚过程。随着热解温度的升高，垃圾热解主要经历干燥(室温～
200℃)、干馏(～500℃)和气体生成(～1200℃)三个阶段。在低温干燥阶段，垃圾中所含的外水和毛细结构吸附的水分首先被加热蒸发，其次物质中的结构水受热分解。随着水分的
蒸发和热解干馏温度的升高，垃圾热解进入干馏阶段。干馏阶段只要发生内部水和CO2的析出、脱氧、脱硫等反应。随着温度的继续升高，干馏阶段产生的小分子物质发生二次裂解，垃圾热解进入气体生成阶段，生成二次裂解产物。二次反应主要有裂解、脱氢、缩聚、氢化反应、桥键反应、水碳反应等。二次裂解反应主要产物包括：H2、CH4、CO等。

[0004] 由于我国垃圾分类措施不完善，致使垃圾本身成分异常复杂，常含有厨余物、塑料、废旧电池、电路板等等。同时发现垃圾热解产生的焦油成分亦异常复杂，成分分析发现焦油中含有上百种中物质，包括各种有机酸、酚类、酮类、醛类、PAHs等，其中氯元素和重金属元素普遍偏高，含水量大约20％，热值约13～18MJ/Kg，同时因硫化物含量高而导致恶臭，综合利用难度大。诸多因素致使我国垃圾热解、垃圾综合利用技术很难取得重大突破。

发明内容

[0005] 本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种热解反应器，该热解反应器可有效抑制油气的二次反应，提高焦油产率，并且采用了蓄热式无热载体辐射管加热技术，无需气、固热载体，提高了热解气的热值，同时热解反应器兼顾了设备少，易操作，故障率低等优点。

[0006] 根据本发明的一个方面，本发明提供了一种热解反应器。根据本发明的实施例，热解反应器包括：热解油气出口；蓄热式辐射管，所述蓄热式辐射管沿所述热解反应器的高度方向多层布置，每层具有多根在水平方向上彼此平行的蓄热式辐射管；油气导出管道，所述油气导出管道沿所述热解反应器的高度方向多层布置，每层具有多根在水平方向上彼此平行的油气导出管道，所述油气导出管道的表面上设置有通孔；以及集气管，所述集气管与所述油气导出管道和所述热解油气出口相连通。

[0007] 根据本发明实施例的热解反应器，油气导出管道和集气管可将产生的热解油气快速导出热解反应器，从而降低热解油气的停留时间，抑制热解油气的二次反应，并且采用了蓄热式无热载体辐射管加热技术，无需气、固热载体，提高了热解气的热值，同时热解反应器兼顾了设备少，易操作，故障率低等优点。

[0008] 在本发明的一个实施方案中，所述热解反应器具有反应器本体，所述反应本体具有进料口、出料口和热解油气出口，所述反应器本体内限定出反应空间。

[0009] 在本发明的一个实施方案中，所述蓄热式辐射管的两侧管壁上分别设置有挡板，所述挡板位于所述油气导出管道的上方，且覆盖所述油气导出管道的全部竖向投影。

[0010] 在本发明的一个实施方案中，所述挡板从所述蓄热式辐射管的管壁的竖直切面的相切线为起点，呈一定角度向下延伸至所述油气导出管道的竖直切面，所述角度为40-90
度，且不含90度。

[0011] 在本发明的一个实施方案中，所述油气导出管道与邻近的所述蓄热式辐射管之间的管壁距离为所述油气导出管道管径d的1/2-3倍。

[0012] 在本发明的一个实施方案中，所述油气导出管道与所述蓄热式辐射管平行布置，且所述蓄热式辐射管的左右两侧对称设置有两根油气导出管道。

[0013] 在本发明的一个实施方案中，同一层的油气导出管连接至同一个热解油气出口。

[0014] 在本发明的一个实施方案中，所述蓄热式辐射管是由蓄热式蜂窝体和辐射管构成的。

[0015] 根据本发明实施例的热解反应器，至少具有下列优点之一：

[0016] 1)利用热解反应器进行热解，热解产生的热解气热值高，无气体热载体稀释，后续的热解气冷凝冷量少，净化和除尘等设备管道体积小。

[0017] 2)蓄热式辐射管采用蓄热式蜂窝体，将进燃烧室的燃料和空气预热，降低了排烟温度，热效率高。

[0018] 3)热解反应器可模块化组合，适合不同垃圾处理量，易于工业化推广。

[0019] 4)采用间壁换热工艺，对垃圾的组分变动不敏感。

[0020] 5)该热解反应器仅需垃圾进行简单的前处理。

[0021] 本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

[0022] 本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

[0023] 图1显示了根据本发明一个实施例的热解反应器的结构示意图；

[0024] 图2显示了根据本发明一个实施例的热解反应器中蓄热式辐射管、挡板和油气导出管的结构示意图；

[0025] 图3显示了根据本发明一个实施例的热解反应器的结构示意图。

具体实施方式

[0026] 下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附
图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

[0027] 在本发明的描述中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明而不是要求本发明必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

[0028] 需要说明的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。进一步地，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

[0029] 根据本发明的一个方面，本发明提供了一种热解反应器。参考图1，根据本发明的实施例对该热解反应器进行解释说明，该热解反应器包括：热解油气出口110、蓄热式辐射管200、油气导出管道300和集气管400，其中，蓄热式辐射管200(在本文中也简称为“辐射管”)沿热解反应器的高度方向多层布置，每层具有多根在水平方向上彼此平行的蓄热式辐射管200；油气导出管道300沿热解反应器的高度方向多层布置，每层具有多根在水平方向
上彼此平行的油气导出管道，油气导出管道的表面上设置有通孔；集气管400与油气导出管道300和热解油气出口110相连通。

[0030] 参考图1，在本发明的一些实施例中，该热解反应器也可以由以下形式提供，该热解反应器包括：

[0031] 反应器本体100，所述反应器本体具有进料口、出料口和热解油气出口，所述反应器本体内限定出反应空间；

[0032] 多层蓄热式辐射管200，所述多层蓄热式辐射管在所述热解反应区中沿所述反应器本体高度方向间隔分布，每层所述蓄热式辐射管包括多个沿水平方向间隔分布的蓄热式
辐射管，并且所述多层蓄热式辐射管中的至少一个所述蓄热式辐射管的底部设置有至少一
个热解油气出口；

[0033] 油气导出管道300，所述油气导出管道沿所述热解反应器的高度方向多层布置，每层具有多根在水平方向上彼此平行的油气导出管道，每根所述油气导出管道与所述热解油
气出口连通；

[0034] 集气管400，所述集气管与所述油气导出管道相连。

[0035] 由此，根据本发明实施例的热解反应器可有效抑制油气的二次反应，提高焦油产率，并且采用了蓄热式无热载体辐射管加热技术，无需气、固热载体，提高了热解气的热值，同时热解反应器兼顾了设备少，易操作，故障率低等优点。

[0036] 此外，利用该热解反应器对垃圾进行热解，垃圾热解温度低，热解效率高，并且可以实现二噁英零排放。

[0037] 此外，该热解反应器可模块化组合，适合不同垃圾处理量，易于工业化应用。

[0038] 根据本发明的具体实施例，反应器本体100进一步包括空气入口120、燃气入口130和烟气出口140。

[0039] 根据本发明的具体实施例，每层辐射管包括多个平行并且均匀分布的辐射管且每个辐射管与相邻上下两层辐射管中的每一个辐射管平行并且沿反应器本体高度方向错开
分布。由此，可以显著提高物料的热解效率，进而提高热解油产率。

[0040] 根据本发明的具体实施例，油气导出管道300沿热解反应器的高度方向多层布置，每层具有多根在水平方向上彼此平行的油气导出管道，油气导出管道的表面上设置有通
孔；油气导出管道300与集气管400连通，集气管40与油气出口12相连通。由此，通过在辐射管下端布置油气导出管道30减少焦油在炉膛内的停留时间，避免焦油的二次裂解，提高焦
油产率。根据本发明的具体实施例，油气导出管道300与辐射管200平行布置，且辐射管200的左右两侧对称设置有两根油气导出管道300。由此，通过在辐射管的两侧布置油气导出管道30减少了焦油在炉膛内的停留时间，避免焦油的二次裂解，提高焦油产率。

[0041] 根据本发明的实施例，油气导出管300左右对称设置在每个蓄热式辐射管200的下方。由此，便于油气导出，减少了焦油在炉膛内的停留时间，避免焦油的二次裂解，提高焦油产率。

[0042] 根据本发明的实施例，油气导出管300与热解油气出口110的连接方式不受特别的限制，根据本发明的具体实施例，同一层的油气导出管300连接至同一个热解油气出口110。
根据本发明的一些具体实施例，相邻两层或更多层的油气导出管300连接至同一个热解油
气出口110。由此，可以将油气汇集，简化工艺并提高焦油产率，同时可以便于油气导出。

[0043] 参考图2，根据本发明的实施例，蓄热式辐射管200的两侧管壁上分别设置有挡板800，该挡板800位于油气导出管道300的上方，且覆盖油气导出管道300的全部竖向投影。换句话说，每根蓄热式辐射管200上设置有挡板800，油气导出管300设置在蓄热式辐射管200
的附近，使得挡板800覆盖油气导出管300的上表面，并且挡板800从与蓄热式辐射管200接
触的点延伸至油气导出管300的外侧竖直边缘。发明人发现，通过在每根油气快速导出管道的上方设置挡板，不仅防止物料下降过程中摩擦延油气导出管，进而延长油气导出管的寿
命；而且挡板还起到对物料的引流作用，防止物料卡在辐射管与油气导出管道之间，造成物料堵塞；此外，挡板还避免焦油扩散，进而提高导出焦油的效率，提高焦油产率。

[0044] 根据本发明的具体实施例，油气导出管300位于蓄热式辐射管200水平直径以下空间并位于蓄热式辐射管200两侧，挡板800与油气导出管300相切。由此，挡板的引流作用更佳，可以更好避免焦油扩散，油气导出管的寿命更长，焦油产率更高。根据本发明的具体实施例，如图2所示，挡板800从辐射管800的管壁的竖直切面A(A1)的相切线为起点，呈一定角度α向下延伸至油气导出管道300的竖直切面B(B1)，角度α为40-90度，不含90度。由此，使得挡板的最短长度是能够遮挡油气导出管道。

[0045] 根据本发明的具体实施例，油气导出管道300与邻近的辐射管200的管壁之间距离为油气导出管道300管径d的1/2-3倍。由此，可以将立刻导出产生的焦油，避免焦油裂解，提高焦油产率。

[0046] 根据本发明的实施例，集气管400包括：集气支管410和集气总管420，其中，集气总管420通过多个集气支管410与多层油气导出管道300相连。由此，热解产生的热解油气经集气管和集气总管导出，从而降低热解油气在热解炉内的停留时间，有效抑制油气的二次反应，提高焦油产率。

[0047] 根据本发明的实施例，所述蓄热式辐射管是由蓄热式蜂窝体和辐射管构成的。由此，利用蓄热式蜂窝体将进燃烧室的燃料和空气预热，降低了排烟温度，热效率高。

[0048] 图3示出了本发明一个实施例的热解反应器，如图3所示，该热解反应器进一步包括：螺旋出料器700，该螺旋出料器700与出料口相连。由此，在出料的同时，对物料进行破碎处理，便于后续应用。

[0049] 根据本发明的实施例，该热解反应器进一步包括：进料料斗500和螺旋进料器600，其中，进料料斗500具有下出料口；螺旋进料器600具有物料入口和物料出口，物料入口与下出料口相连，物料出口与进料口相连，用于将储存在进料料斗500中的物料通过进料器600进入反应空间内。

[0050] 下面参考具体实施例，对本发明进行说明，需要说明的是，这些实施例仅仅是说明性的，而不能理解为对本发明的限制。

[0051] 实施例1：

[0052] 某城市生活垃圾成分分析如表1所示，垃圾含水量为43％，利用热解反应器对该生活进行处理，其中，热解反应器的结构示意图如图3所示，具体过程如下：

[0053] 表1

[0054]

[0055] 表2

[0056]

[0057] 1、进场垃圾预处理，经进场后的垃圾中含有的大粒径渣土、玻璃和金属等不易热解或者不能热解的物质先行剔除；

[0058] 2、将剔除不易热解物后的垃圾直接送至垃圾堆积场压缩脱水后送至热解反应器；

[0059] 3、控制进入辐射管的燃气和空气配比及量，控制热解炉的温度，保证热解室内温度为680℃左右；

[0060] 4、控制热解反应器底部出料螺旋转速，使得垃圾平均停留时间～1.5h，后经底部出料螺旋排出热解炉；

[0061] 5、将垃圾热解炭、四川芙蓉煤、石灰石以比例36.76:52.33:10.91的比例混合制粉，制得的混合料平均粒径～300μm，其中，四川芙蓉煤的成分分析如表2所示；

[0062] 6、将混合料送入热解反应器气化，气化剂采用垃圾渗滤液和部分空气，气化熔融炉温度1300℃；

[0063] 7、在热解反应器内，垃圾炭、煤与气化剂发生气化反应，生产气化气和液态玻璃体灰渣，液态灰渣经回收贵金属后建筑用砂；

[0064] 8、热解反应器热解产生的热解油气经油气分离后，得高品质热解焦油，～75％的热解气进入热解反应器燃烧为热解提供燃料，～25％的热解气和气化气经混合和初步净化
后进燃气轮机燃烧发电。

[0065] 灰渣分析：急冷熔渣中的二噁英含量未1.3ng-TEQ/kg，Pb浸出毒性值为0.2013mg/L，Cr浸出毒性值为0.387mg/L，Cd浸出毒性值为0.147mg/L，其余未检出，符合关于危险废物浸出毒性鉴别标准。

[0066] 实施例2：

[0067] 某城市生活垃圾成分分析如表3所示，垃圾含水量为51％，利用热解反应器对该生活进行处理，其中，热解反应器的结构示意图如图3所示，具体过程如下：

[0068] 表3

[0069]

[0070] 表4

[0071]

[0072] 1、进场垃圾预处理，经进场后的垃圾中含有的大粒径渣土、玻璃和金属等不易热解或者不能热解的物质先行剔除；

[0073] 2、将剔除不易热解物后的垃圾直接送至垃圾堆积场压缩脱水后送至热解反应器；

[0074] 3、控制进入辐射管的燃气和空气配比及量，控制热解炉的温度，保证热解反应器的热解室内温度为700℃左右；

[0075] 4、控制热解反应器底部出料螺旋转速，使得垃圾平均停留时间～1h，后经底部出料螺旋排出热解反应器；

[0076] 5、将热解炭、山西阳泉无烟煤、石灰石以比例47.3:42.1:10.6的比例混合制粉，制得的混合料平均粒径～400um，其中，山西阳泉无烟煤的成分分析如表4所示；

[0077] 6、将混合料送入热解反应器气化，气化剂采用垃圾渗滤液和部分空气，气化熔融炉温度1420℃；

[0078] 7、在热解反应器内，垃圾炭和煤发生气化反应，生产气化气和液体灰渣，液态灰渣经回收贵金属后建筑用砂；

[0079] 8、热解反应器热解产生的热解油气经油气分离后，得高品质热解焦油，～80％的热解气进入热解反应器燃烧为热解提供燃料，～20％的热解气和气化气经混合和初步净化
后进燃气轮机燃烧发电。

[0080] 灰渣分析：急冷熔渣中的二噁英含量未1.1ng-TEQ/kg，Pb浸出毒性值为0.2375mg/L，Cr浸出毒性值为0.409mg/L，Cd浸出毒性值为0.185mg/L，Hg浸出毒性值为0.024mg/L，其余未检出，符合关于危险废物浸出毒性鉴别标准。

[0081] 在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特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一定指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何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

[0082] 尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

标题	发布/更新时间	阅读量
热解系统-专利编号CN106635076A	2020-05-13	469
热解器-专利编号CN103242873B	2020-05-11	639
热解器-专利编号CN103242873A	2020-05-12	633
热解工艺-专利编号CN100448822C	2020-05-13	24
热解装置-专利编号CN106753457A	2020-05-11	267
热解装置-专利编号CN111076176A	2020-05-11	961
热解系统-专利编号CN110145746A	2020-05-12	190
热解装置-专利编号CN106085473A	2020-05-13	632
热解装置-专利编号CN104164249B	2020-05-11	729
热解装置-专利编号CN104164249A	2020-05-12	887

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