本發(fā)明涉及熱解領域，具體涉及一種氣體熱載體干燥與熱解耦合系統(tǒng)及方法。

背景技術：

在熱解領域或其他固體物料反應的領域中，傳統(tǒng)地，為實現(xiàn)氣體在反應器中分布的問題，通常采用將氣體由下至上自行穿透固料層實現(xiàn)氣體分布，但是，實現(xiàn)氣體在固體物料中分布的過程中，經(jīng)常會出現(xiàn)溝流現(xiàn)象，使得固體物料無法與氣體充分均勻接觸，并且極易出現(xiàn)反應死區(qū)，使得固體物料反應不徹底，造成原料的浪費；若進行二次反應，則降低效率，浪費資源。熱解完成后，人們直接將氣體熱載體從熱解反應器中排出，使得氣體熱載體的溫度白白浪費。

此外，傳統(tǒng)工藝中，采用氣體由下至上自行分布的方式，難以控制氣體量，氣體分布不均。氣體分布為平面式，通常會出現(xiàn)下部固料已開始與氣體反應，甚至完成了與氣體的反應，而上部的固料還未開始反應，造成上下反應的時間差，大大增加了反應時間，而且，下部固料反應時間過長，甚至容易發(fā)生其他不必要的副反應。

技術實現(xiàn)要素：

為解決上述問題，本發(fā)明提供一種氣體熱載體干燥與熱解耦合系統(tǒng)及方法。

本發(fā)明所提供的一種氣體熱載體干燥與熱解耦合系統(tǒng)，包括氣體熱載體熱解反應器以及氣體熱載體干燥器，其中，

所述氣體熱載體熱解反應器，包括進料口、出料口、入氣口、排氣口，及氣體熱載體分布器；其中，

所述氣體熱載體分布器包括：進氣管道、主管道以及支管道；所述進氣管道與所述入氣口相通；所述主管道內設置有密封圓盤，所述密封圓盤將所述主管道分為上部和下部，所述主管道的下部與所述進氣管道相通，所述主管道的上部側壁上與所述密封圓盤上均設置有孔；所述支管道包括支管道氣體進口與支管道氣體出口，所述支管道嵌套在所述主管道的上部，所述支管道氣體進口通過所述密封圓盤上的孔與所述主管道的下部相通，所述支管道氣體出口與所述主管道的上部側壁上的孔相通；

所述氣體熱載體干燥器設置有干燥器物料出口與干燥器物料入口，所述干燥器物料出口與所述熱解反應器的進料口相連，所述氣體熱載體干燥器設有干燥器進氣口與干燥器出氣口。

優(yōu)選地，所述氣體熱載體分布器中，所述主管道上部的側壁從上到下均勻設置4排孔，所述4排孔關于所述主管道的軸線呈十字交叉狀；和/或所述密封圓盤上的孔的排列呈十字交叉狀。

具體地，所述氣體熱載體分布器中，所述密封圓盤上的孔的數(shù)量與所述支管道的數(shù)量相同，所述主管道的上部側壁上的孔的數(shù)量與所述支管道的數(shù)量相同。

具體地，所述氣體熱載體分布器中，所述密封圓盤上的孔的直徑與所述支管道氣體進口的直徑相同，所述主管道的上部側壁上的孔的直徑均與所述支管道氣體出口的直徑相同。

更具體地，所述氣體熱載體分布器中，所述主管道的下部為總氣室，其設置為圓錐形，所述主管道上部為圓管；和/或所述主管道上部的直徑與所述熱解反應器的直徑比為1:10；和/或所述支管道的直徑與所述主管道上部的直徑比為1:10。

優(yōu)選地，所述氣體熱載體干燥器內設置有另一氣體熱載體分布器，所述另一氣體熱載體分布器的進氣管道與所述干燥器進氣口相通。

優(yōu)選地，所述干燥器物料出口與所述熱解反應器的進料口通過導料管相連，優(yōu)選的，所述導料管上設置有卸料閥；和/或所述氣體熱載體干燥器的干燥器進氣口與所述熱解反應器的排氣口連通。

本發(fā)明還提供一種利用上述系統(tǒng)進行物料熱解的方法，其包括以下步驟：

(1)濕物料干燥：將第一氣體熱載體和濕物料分別經(jīng)干燥器進氣口和干燥器物料入口，通入氣體熱載體干燥器中，對所述濕物料進行干燥，得到干物料；

(2)干物料熱解：經(jīng)由所述氣體熱載體干燥器的干燥器物料出口，與氣體熱載體熱解反應器的進料口，將所述干物料通入所述氣體熱載體熱解反應器中；

從所述氣體熱載體熱解反應器的入氣口，將第二氣體熱載體，通入所述氣體熱載體熱解反應器中的氣體熱載體分布器，所述第二氣體熱載體經(jīng)由支管道在所述氣體熱載體熱解反應器中均勻分布，使所述干物料熱解；

(3)排料：將固體熱解產(chǎn)物從所述氣體熱載體熱解反應器中的出料口導出，將冷卻后的氣體熱載體從所述氣體熱載體熱解反應器的排氣口排出。

優(yōu)選地，將所述干燥器進氣口與所述氣體熱載體熱解反應器的排氣口連通，所述第一氣體熱載體為由所述氣體熱載體熱解反應器排出的氣體。

更優(yōu)選地，將所述第一氣體熱載體經(jīng)所述干燥器進氣口，通入設置于所述氣體熱載體干燥器中的另一氣體熱載體分布器的進氣管道，所述第一氣體熱載體在所述氣體熱載體干燥器中均勻分布，對所述濕物料進行干燥。

本發(fā)明可以保證氣體在反應器中均勻而又充分的穿透料層，可以消除溝流現(xiàn)象的發(fā)生，從而保證反應器內不形成反應死區(qū)，保證物料與氣體完全發(fā)生反應，進而縮短反應時間；實現(xiàn)了氣體分布由平面式向立體式的轉變；同時，無論氣體作為熱載體還是作為反應氣，上層物料都可以直接與新鮮氣體直接接觸，加快傳熱速率或者反應速率。此外，利用熱解后的氣體熱載體進行原料的干燥，實現(xiàn)熱量的再次利用，節(jié)省資源。

附圖說明

圖1是本發(fā)明所述的氣體熱載體熱解反應器的結構示意圖。

圖2是圖1氣體熱載體熱解反應器中的氣體熱載體分布器的結構示意圖。

圖3是圖2氣體熱載體分布器中密封圓盤的俯視圖。

圖4是本發(fā)明所述的氣體熱載體干燥與熱解耦合系統(tǒng)的結構示意圖。

具體實施方式

以下結合附圖和實施例，對本發(fā)明的具體實施方式進行更加詳細的說明，以便能夠更好地理解本發(fā)明的方案及其各個方面的優(yōu)點。然而，以下描述的具體實施方式和實施例僅是說明的目的，而不是對本發(fā)明的限制。

本發(fā)明中，優(yōu)選的，熱解反應器為圓柱體形，術語“熱解反應器的直徑”是指圓柱體形熱解反應器橫切面的直徑；優(yōu)選的，主管道為變徑管，其被密封圓盤分為上部和下部，其中上部為等徑圓管，下部為圓錐形管，術語“主管道上部的直徑”是指主管道上部的圓管的直徑；還優(yōu)選的，支管道為等徑管道，術語“支管道的直徑”為所述等徑管道的直徑。

如圖1所示，本發(fā)明所提供的氣體熱載體熱解反應器11，包括進料口110、出料口130、入氣口120及排氣口140，進料口110與出料口130均可設置閥門，以調整進料和出料速度，所述熱解反應器1內設置有氣體熱載體分布器2。

如圖1-3所示，所述氣體熱載體分布器2包括進氣管道250、主管道210以及支管道220；所述進氣管道250與所述入氣口120相通；所述主管道210內設置有密封圓盤230，所述密封圓盤230將所述主管道210分為上、下兩部分，其中，上部分為等徑圓管，下部分為圓錐形管。所述主管道210的下部與所述進氣管道250相通，所述主管道210的側壁上與所述密封圓盤230上均設置有孔；所述支管道220包括支管道220氣體進口與支管道220氣體出口，所述支管道220嵌套在所述主管道210的上部，所述支管道220氣體進口通過所述密封圓盤230上的孔與所述進氣管道250相通，所述支管道220氣體出口與所述主管道210的側壁上的孔相通。

具體地，所述主管道210的側壁從上到下均勻設置4排孔，所述4排孔關于所述主管道210的軸線呈十字交叉狀，也就是說，這4排孔每一排的連線均與主管道210上部的軸線相平行，四條線將主管道210上部的側壁均分；如圖3所示，所述密封圓盤230上的孔呈十字交叉狀。根據(jù)需要亦可增加開孔排數(shù)，通過加開數(shù)排開孔實現(xiàn)氣體360度均勻分布。

更具體地，所述密封圓盤230上的孔的數(shù)量與所述支管道220的數(shù)量相同，所述主管道210上部側壁上的孔數(shù)量與所述支管道220的數(shù)量相同。所述密封圓盤230上的孔的直徑與所述支管道220氣體進口的直徑相同，所述主管道210上部側壁上的孔的直徑均與所述支管道220氣體出口的直徑相同。

優(yōu)選的，支管道為等徑管道，主管道210上部側壁上的孔的直徑和密封圓盤230上孔的直徑，均與支管直徑相同，每個開孔與一個支管道220連接，支管道220與支管道220之間彼此獨立；物料處在熱解反應器1的外殼與所述氣體熱載體分布器2之間的空隙中，氣體熱載體分布器2與反應器1是固定不動的，氣體熱載體分布器2被固體物料包圍。

優(yōu)選地，如圖1和2所示，所述主管道210的下部為總氣室240，其設置為圓錐形。所述主管道210上部的直徑與所述熱解反應器1直徑比為1:10；所述支管道220的直徑與所述主管道210上部的直徑比為1:10。

利用上述熱解反應器1進行物料熱解，包括以下步驟：

將物料從所述進料口110通入所述熱解反應器1，該過程可通過閥門調節(jié)進料速度。

從所述入氣口120將氣體熱載體通入所述熱解反應器1中的氣體熱載體分布器2，經(jīng)由所述支管道220均勻分布在所述熱解反應器1中，物料熱解。該發(fā)明可以保證氣體熱載體在反應器中均勻而又充分的與物料接觸，保證反應器內不形成傳熱死區(qū)，保證物料快速與氣體熱載體進行熱量傳遞，進而縮短反應時間；另外該發(fā)明可以保證整個物料層溫度均一同步，溫差幾乎為零，避免了緩慢的固體物料之間的熱傳導，物料升溫的熱量主要是通過固體物料與氣體熱載體之間的對流傳熱，傳熱速率快，可以明顯縮短相同處理量物料的反應時間，提高了反應器的熱效率。

最后，將固體熱解產(chǎn)物從所述出料口130導出，將氣體從所述排氣口140排出，該過程可通過閥門調節(jié)出料速度。

如圖4所示，本發(fā)明提供的氣體熱載體干燥與熱解耦合系統(tǒng)，包括上述氣體熱載體熱解反應器1以及氣體熱載體干燥器3。所述氣體熱載體干燥器3設置有干燥器物料出口320與干燥器進氣口310以及干燥器出氣口330，所述干燥器物料出口320與所述熱解反應器1的進料口110相連，所述干燥器進氣口310與所述熱解反應器1的排氣口140相連。

所述氣體熱載體干燥器3內設置有另一氣體熱載體分布器2’，所述氣體熱載體分布器2’的進氣管道250與所述干燥器進氣口310相通。

特別地，所述干燥器物料出口320與所述熱解反應器1的進料口110通過導料管相連，所述導料管上設置有卸料閥；和/或所述干燥器進氣口310與所述熱解反應器的排氣口140通過導氣管相連。

利用上述耦合系統(tǒng)進行物料熱解，包括以下步驟：

(1)濕物料干燥：將第一氣體熱載體和濕物料分別經(jīng)干燥器進氣口310和干燥器物料入口(未示出)，通入氣體熱載體干燥器3中，對所述濕物料進行干燥，得到干物料；

(2)干物料熱解：經(jīng)由所述氣體熱載體干燥器3的干燥器物料出口320，與氣體熱載體熱解反應器1的進料口110，將所述干物料通入所述氣體熱載體熱解反應器1中；

從所述氣體熱載體熱解反應器1的入氣口120，將第二氣體熱載體，通入所述氣體熱載體熱解反應器1中的氣體熱載體分布器2，所述第二氣體熱載體經(jīng)由支管道220在所述氣體熱載體熱解反應器2中均勻分布，使所述干物料熱解；

(3)排料：將固體熱解產(chǎn)物從所述氣體熱載體熱解反應器1中的出料口130導出，將冷卻后的氣體熱載體從所述氣體熱載體熱解反應器1的排氣口140排出。

優(yōu)選地，將所述干燥器進氣口310與所述氣體熱載體熱解反應器1的排氣口140連通，所述第一氣體熱載體為由所述氣體熱載體熱解反應器排出的氣體。

更優(yōu)選地，將所述第一氣體熱載體經(jīng)所述干燥器進氣口310，通入設置于所述氣體熱載體干燥器3中的另一氣體熱載體分布器2’的進氣管道，所述第一氣體熱載體在所述氣體熱載體干燥器中均勻分布，對所述濕物料進行干燥。通過所述氣體熱載體干燥器3中的氣體熱載體分布器2’將氣體熱載體均勻地分布在所述氣體熱載體干燥器3中，并對所述氣體熱載體干燥器3中的濕物料進行干燥，借此可實現(xiàn)熱量的循環(huán)利用，節(jié)省能源，并且氣體熱載體分布器2’可實現(xiàn)氣體熱載體的均勻分布，從而更好地完成濕物料的干燥。

特別地，該方法還包括以下步驟：

通過所述導料管上的卸料閥調整物料進入所述熱解反應器1的速度。

本發(fā)明可以使物料均一同步上升，與傳統(tǒng)的氣體熱載體技術相比，物料層之間溫差很小，熱量傳遞主要依靠熱載體與固體物料之間的對流傳熱，傳熱速率快，物料升溫快，可縮短反應時間，提高物料處理量，提高反應器的熱效率。

需要說明的是，以上參照附圖所描述的各個實施例僅用以說明本發(fā)明而非限制本發(fā)明的范圍，本領域的普通技術人員應當理解，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的前提下對本發(fā)明進行的修改或者等同替換，均應涵蓋在本發(fā)明的范圍之內。此外，除上下文另有所指外，以單數(shù)形式出現(xiàn)的詞包括復數(shù)形式，反之亦然。另外，除非特別說明，那么任何實施例的全部或一部分可結合任何其它實施例的全部或一部分來使用。