專利名稱：一種翻轉(zhuǎn)床熱固載體熱解析裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于固體有機(jī)物熱解技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種固體有機(jī)物翻轉(zhuǎn)床熱固載體熱解析裝置 。特別涉及到將有機(jī)燃料包括油田含油污泥、含油礦物、城市污泥、煤、生物質(zhì)、普通廢棄 物、工業(yè)有機(jī)廢物、廢塑料、廢橡膠、垃圾衍生燃料等固體可燃物進(jìn)行熱化學(xué)轉(zhuǎn)化的體熱解 裝置。
背景技術(shù)：
固體有機(jī)物種類繁多，產(chǎn)量巨大，儲(chǔ)量豐富，對(duì)其進(jìn)行能源回收具有重要意義。固體有 機(jī)物的熱化學(xué)處理方法主要包括干燥、焚燒、熱解和氣化三大類。熱解方法是固體廢棄物資 源化利用的重要途徑之一。其原理是在無氧或缺氧的條件下，通過熱化學(xué)的方法將固體有機(jī) 物轉(zhuǎn)化為可燃?xì)怏w、高值焦油和高熱值焦炭的過程。是固體廢棄物能源化利用技術(shù)之一。
目前固體廢物熱解析的爐型主要有固定床、流化床、鼓泡床、回轉(zhuǎn)窯等類型，這些爐型 的熱解析反應(yīng)器在固體有機(jī)物熱解析過程中各具優(yōu)點(diǎn)，也存在很多問題，其主要表現(xiàn)為固 定床雖然具有操作簡單等特點(diǎn)，但物料在熱解過程中的傳熱與傳質(zhì)特性較差，熱解反應(yīng)效率 較低，熱解可燃?xì)怏w產(chǎn)量小、熱值低，焦油產(chǎn)量大，反應(yīng)不完全，其工業(yè)化應(yīng)用難度大等； 流化床與鼓泡床具有物料與床砂接觸充分，傳熱性能好等特點(diǎn)，但由于其在運(yùn)行過程中需要 以氣體為介質(zhì)吹動(dòng)床料形成流化態(tài)，以空氣為流化氣體不能達(dá)到熱解析的目的，而以氮?dú)獾?惰性氣體作為流化氣源又存在費(fèi)用高昂等問題，工業(yè)上難以實(shí)現(xiàn)；回轉(zhuǎn)窯具有傳熱與翻動(dòng)性 好的特點(diǎn)，但由于回轉(zhuǎn)窯的建造及設(shè)備運(yùn)行過程比較復(fù)雜，對(duì)反應(yīng)器的系統(tǒng)性、密封性要求 高，建造成本較高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題目的是提供一種具有良好傳熱傳質(zhì)性能的翻轉(zhuǎn)床熱固載體熱解 析裝置，可以廣泛應(yīng)用于固體有機(jī)物熱解析熱化學(xué)轉(zhuǎn)化過程。 本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下。
翻轉(zhuǎn)床熱固載體熱解析裝置主要由調(diào)速電機(jī)、加熱元件、保溫層、不銹鋼轉(zhuǎn)動(dòng)軸、翻轉(zhuǎn) 床反應(yīng)爐和葉片組成。不銹鋼轉(zhuǎn)動(dòng)軸內(nèi)置于翻轉(zhuǎn)床反應(yīng)爐中心位置，不銹鋼轉(zhuǎn)動(dòng)軸一端與調(diào) 速電機(jī)相連接；翻轉(zhuǎn)床反應(yīng)爐內(nèi)的不銹鋼轉(zhuǎn)動(dòng)軸上焊接單個(gè)或多個(gè)翻轉(zhuǎn)葉片；翻轉(zhuǎn)床反應(yīng)爐 出口處一側(cè)安裝一個(gè)高度為翻轉(zhuǎn)床反應(yīng)爐內(nèi)徑2/3的半圓形擋板，不銹鋼轉(zhuǎn)動(dòng)軸從擋板中穿 過，不銹鋼轉(zhuǎn)動(dòng)軸與翻轉(zhuǎn)床反應(yīng)爐之間密封；兩個(gè)熱電偶分別固定于翻轉(zhuǎn)床反應(yīng)爐中心位置和出料管上方位置，與溫度控制器連接，用以檢測爐內(nèi)溫度和出口處溫度；整個(gè)反應(yīng)裝置用 支架支撐。
不銹鋼轉(zhuǎn)動(dòng)軸上安裝的翻轉(zhuǎn)葉片形狀有兩種 一種是梯形外觀的實(shí)體葉片，另一種是葉 片頂部距不銹鋼轉(zhuǎn)動(dòng)軸軸面高度一致，但葉片切線方向與軸心方向形成小于5°的夾角，能夠 將反應(yīng)物料向出口方向推動(dòng)。
不銹鋼轉(zhuǎn)動(dòng)軸和葉片的構(gòu)造有兩種 一種是不銹鋼轉(zhuǎn)動(dòng)軸是實(shí)心軸，葉片是實(shí)心鋼板安 裝在不銹鋼轉(zhuǎn)動(dòng)軸上；另一種是不銹鋼轉(zhuǎn)動(dòng)軸為空心軸，葉片為空心鋼板，不銹鋼轉(zhuǎn)動(dòng)軸與 葉片間的空隙相互聯(lián)通，整個(gè)空腔除進(jìn)出口處外保持密封狀態(tài)。不銹鋼轉(zhuǎn)動(dòng)軸和葉片外包裹 耐高溫陶瓷或其他耐火保溫材料，從不銹鋼轉(zhuǎn)動(dòng)軸的一端輸入冷卻介質(zhì)(氣體或者液體)， 冷卻介質(zhì)經(jīng)過不銹鋼轉(zhuǎn)動(dòng)軸和葉片后從不銹鋼轉(zhuǎn)動(dòng)軸另一端出口處排出，對(duì)不銹鋼轉(zhuǎn)動(dòng)軸和 葉片進(jìn)行冷卻保護(hù)，防止溫度過高造成不銹鋼轉(zhuǎn)動(dòng)軸和葉片的損壞。冷卻介質(zhì)經(jīng)過不銹鋼轉(zhuǎn) 動(dòng)軸內(nèi)腔和葉片后從不銹鋼轉(zhuǎn)動(dòng)軸另一端出口處排出。
在翻轉(zhuǎn)床熱固載體熱解析裝置的出口方向的半圓形擋板一側(cè)為固體顆粒物床料，另一側(cè) 為反應(yīng)殘?jiān)筒糠止腆w顆粒物床料出口 ，阻止顆粒物床料流失或過多流失。
該裝置的翻轉(zhuǎn)床反應(yīng)爐外壁面可以安裝加熱元件，在加熱元件外層用保溫棉纏繞，形成 保溫層；如果不采用加熱元件，該裝置的熱量來源方式是通過熱態(tài)的顆粒物床料帶入反應(yīng)器 ;對(duì)顆粒物床料的加熱方式多種多樣，如上游反應(yīng)裝置運(yùn)行過程中對(duì)固體顆粒物的加熱(如 流化床、鼓泡床、回轉(zhuǎn)窯等)、通過其他方法專門加熱固體顆粒物或通過對(duì)反轉(zhuǎn)床外層壁面 加熱等等，都可以達(dá)到對(duì)固體顆粒物預(yù)熱的效果。
在裝置內(nèi)部的翻轉(zhuǎn)床反應(yīng)爐中，以顆粒物床料作為熱固載體介質(zhì)，固體有機(jī)物從進(jìn)料口 連續(xù)或間歇式進(jìn)入反應(yīng)爐內(nèi)進(jìn)行反應(yīng)。由于顆粒物床料本身特有的蓄熱性，在經(jīng)過加熱元件 加熱后，顆粒物床料可維持在一個(gè)穩(wěn)定的高溫區(qū)，固體有機(jī)物經(jīng)過進(jìn)料口進(jìn)入，在葉片的攪 動(dòng)作用下，固體有機(jī)物與高溫顆粒物床料充分混合，發(fā)生熱解反應(yīng)，產(chǎn)生成分為H2、 C0、 C02、 CH4、 C2-C3以及多碳的大分子氣態(tài)物質(zhì)，這些氣態(tài)物質(zhì)通過出氣口管排出反應(yīng)器，經(jīng)過 冷凝、分離后形成焦油和可燃?xì)怏w。熱解反應(yīng)形成的焦炭類物質(zhì)在葉片的攪拌作用下，從擋 板上方溢出，逐漸經(jīng)出料管排出系統(tǒng)。在熱解反應(yīng)過程中，顆粒物床料的溫度穩(wěn)定控制在 400-75(TC之間，通過調(diào)整電機(jī)的轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)對(duì)固體廢物不同工況條件下的熱解析。
本發(fā)明的效果和益處是翻轉(zhuǎn)床熱固載體熱解析裝置具有結(jié)構(gòu)簡單、布局緊湊、操作簡 單、安全高效以及蓄熱性好，物料混合均勻，反應(yīng)效率高等優(yōu)點(diǎn)。通過翻轉(zhuǎn)葉片對(duì)固體顆粒 物床料和固體有機(jī)物混合物的攪動(dòng)，達(dá)到并解決了在固定式爐型條件下固體有機(jī)物與床料的均勻傳熱傳質(zhì)，大大降低了翻轉(zhuǎn)及回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)條件下，反應(yīng)器的設(shè)計(jì)運(yùn)行難度。


附圖是翻轉(zhuǎn)床熱固載體熱解析裝置示意圖。
圖中l(wèi)調(diào)速電機(jī)；2出氣口管；3熱電偶；4擋板；5溫度控制器；6葉片；7進(jìn)料口 ； 8反 應(yīng)爐；9保溫層外壁面；IO轉(zhuǎn)動(dòng)軸；ll出料管；12法蘭；13加熱元件；14保溫層；15支架。
具體實(shí)施例方式
以下結(jié)合技術(shù)方案和附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的具體實(shí)施例。
本發(fā)明的翻轉(zhuǎn)床熱固載體熱解析裝置由電機(jī)l、加熱層，保溫層14、反應(yīng)爐8、葉片6組 成。不銹鋼轉(zhuǎn)動(dòng)軸10內(nèi)置于翻轉(zhuǎn)床反應(yīng)爐8中心位置，轉(zhuǎn)動(dòng)軸10—端與調(diào)速電機(jī)1相連接，反 應(yīng)爐8內(nèi)的轉(zhuǎn)動(dòng)軸10上焊接兩個(gè)或多個(gè)葉片6，反應(yīng)爐8出口處一側(cè)安裝一個(gè)高度為反應(yīng)器內(nèi) 徑2/3的半圓形擋板4，轉(zhuǎn)動(dòng)軸10從擋板4中穿過；轉(zhuǎn)動(dòng)軸10與反應(yīng)爐8之間密封；反應(yīng)物料從 進(jìn)料口7進(jìn)入爐內(nèi)進(jìn)行反應(yīng)；反應(yīng)爐8外壁面安裝加熱元件13，兩個(gè)熱電偶3分別固定于反應(yīng) 爐8中心位置處和出料管11上方位置，用以檢測爐內(nèi)溫度和出口處溫度，熱電偶與溫度控制 器5連接；在加熱元件外層用保溫棉纏繞，形成保溫層14。整個(gè)反應(yīng)裝置用支架15支撐。反 應(yīng)生成的可燃?xì)怏w通過出氣口管2排出系統(tǒng)，反應(yīng)生成的焦炭和反應(yīng)過程中部分的固體顆粒 物從擋板4上方溢出，經(jīng)出料管排出。
根據(jù)溫度控制儀顯示的熱解析反應(yīng)溫度，調(diào)節(jié)進(jìn)料量和電機(jī)轉(zhuǎn)速，保持翻轉(zhuǎn)爐內(nèi)固體顆 粒物溫度穩(wěn)定于在400-80(TC范圍之間的某一溫度。反應(yīng)爐內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)軸和葉片采用耐高溫不銹 鋼材料，可耐受最高80(TC的高溫。整個(gè)反應(yīng)爐應(yīng)具有良好的保溫性能，防止熱量損失造成 反應(yīng)溫度下降。
權(quán)利要求
1.一種翻轉(zhuǎn)床熱固載體熱解析裝置，其特征在于該裝置包括調(diào)速電機(jī)(1)、加熱元件(13)，保溫層(14)、不銹鋼轉(zhuǎn)動(dòng)軸(10)、翻轉(zhuǎn)床反應(yīng)爐(8)和葉片(6)組成；不銹鋼轉(zhuǎn)動(dòng)軸(10)內(nèi)置于翻轉(zhuǎn)床反應(yīng)爐(8)中心位置，不銹鋼轉(zhuǎn)動(dòng)軸(10)一端與調(diào)速電機(jī)(1)相連接；翻轉(zhuǎn)床反應(yīng)爐(8)內(nèi)的不銹鋼轉(zhuǎn)動(dòng)軸(10)上焊接單個(gè)或多個(gè)翻轉(zhuǎn)葉片(6)，翻轉(zhuǎn)床反應(yīng)爐(8)出口處一側(cè)安裝一個(gè)高度為翻轉(zhuǎn)床反應(yīng)爐(8)內(nèi)徑2/3的半圓形擋板(4)，不銹鋼轉(zhuǎn)動(dòng)軸(10)從擋板(4)中穿過，不銹鋼轉(zhuǎn)動(dòng)軸(10)與翻轉(zhuǎn)床反應(yīng)爐(8)之間密封；兩個(gè)熱電偶(3)分別固定于翻轉(zhuǎn)床反應(yīng)爐(8)中心位置和出料管上方位置，與溫度控制器(5)連接；整個(gè)反應(yīng)裝置用支架(15)支撐；在翻轉(zhuǎn)床熱固載體熱解析裝置的出口方向的半圓形擋板(4)一側(cè)為固體顆粒物床料，另一側(cè)為反應(yīng)殘?jiān)筒糠止腆w顆粒物床料出口。
2.如權(quán)利要求l所述的一種翻轉(zhuǎn)床熱固載體熱解析裝置，其特征還在 于葉片(6)的形狀是梯形外觀或葉片(6)的形狀是葉片頂部距軸面高度一致，但葉片切 線方向與軸心方向形成小于5o的夾角。
3.如權(quán)利要求l所述的一種翻轉(zhuǎn)床熱固載體熱解析裝置，其特征還在 于不銹鋼轉(zhuǎn)動(dòng)軸(10)和葉片(6)構(gòu)造有兩種 一種是不銹鋼轉(zhuǎn)動(dòng)軸(10)是實(shí)心軸， 葉片(6)是實(shí)心鋼板安裝在不銹鋼轉(zhuǎn)動(dòng)軸(10)上；另一種是不銹鋼轉(zhuǎn)動(dòng)軸(10)為空心 軸，葉片(6)為空心鋼板，不銹鋼轉(zhuǎn)動(dòng)軸(10)與葉片(6)間的空隙相互聯(lián)通，整個(gè)空腔 除進(jìn)出口處外保持密封狀態(tài)；不銹鋼轉(zhuǎn)動(dòng)軸(10)和葉片(6)外包裹耐高溫陶瓷或其他耐 火保溫材料，從不銹鋼轉(zhuǎn)動(dòng)軸(10)的一端輸入冷卻介質(zhì)，冷卻介質(zhì)經(jīng)過不銹鋼轉(zhuǎn)動(dòng)軸( 10)和葉片(6)后從不銹鋼轉(zhuǎn)動(dòng)軸(10)另一端出口處排出。
4.如權(quán)利要求1至3任一所述的一種翻轉(zhuǎn)床熱固載體熱解析裝置，其 特征還在于該裝置的翻轉(zhuǎn)床反應(yīng)爐外壁面安裝加熱元件，在加熱元件外層用保溫棉纏繞， 形成保溫層。
5 如權(quán)利要求1至3任一所述的一種翻轉(zhuǎn)床熱固載體熱解析裝置，其 特征還在于不采用加熱元件，該裝置的熱量來源方式是通過熱態(tài)的顆粒物床料帶入反應(yīng)器
全文摘要
本發(fā)明公開了一種翻轉(zhuǎn)床熱固載體熱解析裝置。其特征是該裝置主要由調(diào)速電機(jī)、加熱元件，保溫層、反應(yīng)爐和葉片組成。不銹鋼轉(zhuǎn)動(dòng)軸內(nèi)置于翻轉(zhuǎn)床反應(yīng)爐中心位置，轉(zhuǎn)動(dòng)軸一端與調(diào)速電機(jī)相連接；反應(yīng)爐內(nèi)的轉(zhuǎn)動(dòng)軸上焊接兩個(gè)或多個(gè)葉片，反應(yīng)爐出口處一側(cè)安裝一個(gè)高度為反應(yīng)爐內(nèi)徑2/3的半圓形擋板，轉(zhuǎn)動(dòng)軸從擋板中穿過，轉(zhuǎn)動(dòng)軸與反應(yīng)爐之間密封。電機(jī)帶動(dòng)葉片轉(zhuǎn)動(dòng)，將從進(jìn)料口進(jìn)入反應(yīng)器中的固體有機(jī)物與填裝在反應(yīng)器中的固體顆粒物床料攪動(dòng)混合，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)有固體有機(jī)物的熱解反應(yīng)。本發(fā)明的效果和益處是達(dá)到并解決了固體有機(jī)物與固體顆粒物床料的均勻傳熱傳質(zhì)，大大降低了翻轉(zhuǎn)及回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)條件下反應(yīng)器的設(shè)計(jì)運(yùn)行難度。
文檔編號(hào)C10B49/00GK101597504SQ20091030436
公開日2009年12月9日 申請(qǐng)日期2009年7月15日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月15日
發(fā)明者李愛民, 毛燎原, 馬蒸釗, 高寧博 申請(qǐng)人:大連理工大學(xué)