本實用新型涉及熱解反應(yīng)器，具體涉及一種蓄熱式熱解反應(yīng)器。
背景技術(shù)：
：將含碳燃料(煤、油頁巖、生物質(zhì)等)熱解是現(xiàn)代煤化工產(chǎn)業(yè)的主要趨勢。然而，一些干餾爐只能用來熱解塊狀油頁巖和煤，小粒徑物料無法利用，資源利用率低，粉狀物料因無法利用而大量堆積；以氣體為熱載體的爐型，因冷凝回收系統(tǒng)龐大，熱解氣熱值低，焦油收率低等問題，難以進(jìn)一步推廣示范；以固體為熱載體的爐型，則存在原料和熱載體均勻混合，分離等問題，而限制了其進(jìn)一步發(fā)展。技術(shù)實現(xiàn)要素：為解決上述問題，本實用新型提供了一種粉狀含碳燃料熱解用的蓄熱式熱解反應(yīng)器。本實用新型提供的一種蓄熱式熱解反應(yīng)器，包括反應(yīng)器本體、輻射管和多個擋板；所述輻射管為多個，水平同方向間隔排布在所述反應(yīng)器本體內(nèi)的不同高度，相鄰高度層的所述輻射管錯列布置；所述擋板為多個，所述擋板傾斜設(shè)置于兩層輻射管之間。進(jìn)一步地，所述擋板包括第一擋板，所述第一擋板的豎直截面與豎直方向之間的夾角α1為30°-45°。進(jìn)一步地，上下相鄰兩層所述第一擋板錯列布置。進(jìn)一步地，所述擋板包括第二擋板，所述第二擋板的一端與所述反應(yīng)器本體內(nèi)側(cè)壁相連，并形成夾角α2。進(jìn)一步地，所述夾角α2為15°-60°。進(jìn)一步地，所述擋板與上下相鄰兩層輻射管之間的垂直距離相等。進(jìn)一步地，所述擋板的長度為所述輻射管直徑的1-2倍。進(jìn)一步地，所述輻射管的上側(cè)安裝有頂蓋。進(jìn)一步地，所述頂蓋的頂角α3為60°-90°。進(jìn)一步地，所述頂蓋的垂直截面的寬度為所述輻射管直徑的1.1-1.5倍。本實用新型提供的蓄熱式熱解反應(yīng)器能有效的熱解粉狀含碳燃料。本實用新型提供的蓄熱式熱解反應(yīng)器采用了蓄熱式無熱載體輻射管加熱技術(shù)，無需氣、固熱載體，提高了熱解氣的熱值，該反應(yīng)器結(jié)構(gòu)簡單、占地面積小，易于工業(yè)化。其次，反應(yīng)器內(nèi)設(shè)置了擋板，擋板能增加含碳燃料在熱解反應(yīng)器內(nèi)停留的時間。因此，添加擋板后，反應(yīng)器的高度可降低。若不改變反應(yīng)器本體的高度，添加擋板后，可將輻射管的垂直間距加大，從而可減少反應(yīng)器內(nèi)輻射管的數(shù)量。而且，擋板還可以起到打散物料的作用，提高含碳燃料的熱解效果。此外，輻射管上方安裝有頂蓋，頂蓋能有效地起到保護(hù)輻射管不受受到物料沖刷，延長輻射管的使用壽命。附圖說明圖1為實施例中一種蓄熱式熱解反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為圖1中A區(qū)的局部放大圖。圖中：1、進(jìn)料料斗；2、螺旋進(jìn)料器；3、螺旋出料器；41、反應(yīng)器本體；42、輻射管；431、第一擋板；432、第二擋板；44、燃料氣進(jìn)口；45、空氣入口；46、煙氣出口；47、油氣出口；48、頂蓋。具體實施方式以下結(jié)合附圖和實施例，對本實用新型的具體實施方式進(jìn)行更加詳細(xì)的說明，以便能夠更好地理解本實用新型的方案及其各個方面的優(yōu)點(diǎn)。然而，以下描述的具體實施方式和實施例僅是說明的目的，而不是對本實用新型的限制。需要說明的是，本實用新型中的“輻射管”指得是蓄熱式無熱載體輻射管。其次，術(shù)語“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本實用新型，而不是要求本實用新型必須以特定的方位構(gòu)造和操作，因此，不能理解為對本實用新型的限制。此外，本實用新型中的術(shù)語“第一”或“第二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性或隱含指明所指示的技術(shù)特征的數(shù)量，由此，限定有“第一”或“第二”特征可以明示或隱含地包括一個或者更多個該特征。本實用新型提供了一種蓄熱式熱解反應(yīng)器(本實用新型中也簡稱為“反應(yīng)器”)。參考圖1，根據(jù)本實用新型的實施例對該蓄熱式熱解反應(yīng)器進(jìn)行解釋說明，該反應(yīng)器包括：反應(yīng)器本體41、輻射管42、擋板、燃料氣進(jìn)口44、空氣入口45、煙氣出口46、油氣出口47、頂蓋48、進(jìn)料口和出料口。輻射管42為多個，水平同方向間隔排布在反應(yīng)器本體41的不同高度，相鄰高度層的輻射管錯列布置。擋板為多個，擋板傾斜設(shè)置于兩層輻射管之間。反應(yīng)器本體41上設(shè)有進(jìn)料口、出料口、燃料氣進(jìn)口44、空氣入口45、煙氣出口46和油氣出口47。輻射管42的上方安裝有頂蓋48。本實用新型提供的蓄熱式熱解反應(yīng)器采用了蓄熱式無熱載體輻射管加熱技術(shù)，無需氣、固熱載體，提高了熱解氣的熱值，該反應(yīng)器結(jié)構(gòu)簡單、占地面積小，易于工業(yè)化。參考圖2，根據(jù)本實用新型的實施例，擋板包括第一擋板431和第二擋板432。第一擋板431的豎直截面與豎直方向之間的夾角為α1。第二擋板432的一端與反應(yīng)器本體41的內(nèi)側(cè)壁相連，并形成夾角α2。參考圖2，根據(jù)本實用新型的實施例，輻射管的上側(cè)可以安裝頂蓋48。頂蓋48能有效地起到保護(hù)輻射管不受受到物料沖刷，延長輻射管的使用壽命。頂蓋48的形狀并不需要限定，其形狀優(yōu)選為開口向下且具有一個頂角，這樣設(shè)置可避免含碳燃料滯留在頂蓋上，也可以對含碳燃料起到引流作用。為了闡述方便，將圖2中所顯示的兩層輻射管分別記為第一層輻射管和第二層輻射管。發(fā)明人通過數(shù)值模擬分析得出含碳燃料從入口進(jìn)入爐內(nèi)中，從上到下經(jīng)過輻射管后會被分散，分散的物料如果不經(jīng)過減速或改變方向則大部分會從第一層的兩根輻射管中間的空隙落下，既減少的壁面?zhèn)鳠嵝逝c縮短了物料在反應(yīng)器內(nèi)的停留時間，如果想增加物料在爐內(nèi)的熱解時間則必然要加高反應(yīng)器的高度，增加占地面積及投資，效益降低。通過模擬發(fā)現(xiàn)，第一層輻射管與第二層輻射管之間的擋板加入能有效地的改善對經(jīng)過第一層輻射管的物料分布，使其充分打散，最大面積的讓含碳燃料參與爐內(nèi)傳熱。含碳燃料從進(jìn)料口進(jìn)入后，開始下落，碰到擋板和頂蓋后，被彈起，然后再下落；含碳燃料每碰到一次擋板和頂蓋，即被彈到一定高度，其下落速度被減緩，因此，增加了含碳燃料在熱解反應(yīng)器內(nèi)的停留時間。而且，擋板和頂蓋還起到對含碳燃料的引流作用，增加了含碳燃料在反應(yīng)器本體內(nèi)移動的距離，這也能增加含碳燃料在熱解反應(yīng)器內(nèi)的停留時間。因此，添加擋板和頂蓋后，反應(yīng)器的高度可降低。若不改變反應(yīng)器本體的高度，添加擋板和頂蓋后，可將輻射管的垂直間距加大，從而可減少反應(yīng)器內(nèi)輻射管的數(shù)量。此外，擋板還可以起到打散物料的作用，提高含碳燃料的熱解效果。根據(jù)本實用新型的實施例，擋板和頂蓋48的材質(zhì)也并不需要特別限定，優(yōu)選為金屬，金屬的熱傳導(dǎo)性好，能提高含碳燃料熱解的效果。根據(jù)本實用新型的實施例，擋板的具體位置、形狀并不需要特別限定。擋板可以只有第一擋板431，也可以只有第二擋板432。當(dāng)然，兩個都有是最佳的。同一層的第一擋板431可以都往左側(cè)傾斜，也可以都往左側(cè)傾斜，優(yōu)選地，兩個第一擋板431的一端相連，另一端一個向左傾斜、一個向右傾斜，配套使用。為了更好的起到引流的作用，上下相鄰兩層的第一擋板431最好錯列布置。擋板可以根據(jù)需要設(shè)置在某層輻射管的上方或下方，擋板的最佳位置為兩層輻射管的正中間，即與上下兩層輻射管之間的垂直距離相等。如圖1所示，擋板最好設(shè)置在反應(yīng)器本體的中下部，最上層擋板位于反應(yīng)器本體高度的1/2-2/3處。如圖1及圖2所示，可將兩個第一擋板431組成開口向下的擋板組件，該擋板組件優(yōu)選設(shè)置在兩個輻射管之間的空隙的上方，其最佳位置為兩個輻射管之間的空隙的正上方，即擋板組件與該兩個輻射管之間的水平距離相等，能保證停留在擋板上的含碳燃料受熱均勻。根據(jù)本實用新型的實施例，擋板的長度并不需要特別限定，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，擋板的長度優(yōu)選為輻射管42的直徑的1-2倍。擋板的長度主要影響含碳燃料在擋板上的停留時間及含碳燃料在反應(yīng)器內(nèi)的移動的軌跡。擋板的長度越長，含碳燃料在擋板上的停留時間越長，但含碳燃料無法均勻的分散到下層輻射管；擋板的長度越短，含碳燃料在擋板上的停留時間越少。根據(jù)本實用新型的實施例，α1的角度并不需要特別限定，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，α1的角度優(yōu)選為30°-45°。α1的角度主要影響含碳燃料在第一擋板431上的停留時間。α1太大，含碳燃料也容易堆積到第一擋板431上；α1太小，含碳燃料在第一擋板431的停留時間短，熱解效果不好。根據(jù)本實用新型的實施例，α2的角度并不需要特別限定，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，α2的角度優(yōu)選為15°-60°。α2的角度主要影響含碳燃料在第二擋板432上停留的時間。α2太大，含碳燃料容易堆積到第二擋板432上；α2太小，含碳燃料在第二擋板432上的停留時間短，熱解效果不好。根據(jù)本實用新型的實施例，α3的角度并不需要特別限定，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，α3的角度優(yōu)選為60°-90°。α3的角度主要影響含碳燃料在頂蓋48上停留的時間。α4太大，含碳燃料容易堆積到頂蓋48上；α2太小，含碳燃料在頂蓋48上的停留時間短，熱解效果不好。根據(jù)本實用新型的實施例，頂蓋48的垂直截面的寬度d并不需要特別限定，只要大于輻射管42的直徑即可。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，d的長度最佳為輻射管42的直徑的1.1-1.5倍，過長會影響輻射管熱量的有效利用，過短對分散物料的作用不大。參考圖1，根據(jù)本實用新型的實施例，反應(yīng)器的進(jìn)料口和螺旋進(jìn)料器2的一端相連，螺旋進(jìn)料器2的另一端與進(jìn)料料斗1相連；反應(yīng)器的出料口與螺旋出料器3相連。進(jìn)料料斗1和螺旋進(jìn)料器2用于將粉狀含碳燃料送入反應(yīng)器中，螺旋出料器3用于將含碳燃料熱解后產(chǎn)生的固體產(chǎn)物運(yùn)送至下一工段。進(jìn)料料斗1、螺旋進(jìn)料器2和螺旋出料器3并不是必要裝置，可視現(xiàn)場情況和具體的工藝決定是否要添加。根據(jù)本實用新型的實施例，輻射管42的直徑及形狀并不需要限定，公稱直徑為200-300mm的圓形管是最佳選擇。根據(jù)本實用新型的實施例，左右相鄰的兩輻射管的水平間距也不需要限定，其最佳間距為200-400mm。根據(jù)本實用新型的實施例，上下相鄰的兩輻射管的豎直間距也不需要限定，其最佳間距為500-1200mm。根據(jù)本實用新型的實施例，反應(yīng)器本體41的最佳高度為5-20m、最佳寬度(其內(nèi)壁的寬度)為2-6m、最佳長度(其內(nèi)壁的長度)為5-15m，反應(yīng)器本體41中輻射管42的最佳層數(shù)為10-25層。燃料氣進(jìn)口44和空氣入口45分別與輻射管相連。下面參考具體實施例，對本實用新型進(jìn)行說明。下述實施例中所取工藝條件數(shù)值均為示例性的，其可取數(shù)值范圍如前述
實用新型內(nèi)容中所示。下述實施例所用的檢測方法均為本行業(yè)常規(guī)的檢測方法。實施例用本實用新型提供的快速熱解反應(yīng)器對印尼褐煤進(jìn)行熱解，該印尼褐煤的成分分析如表1所示，所用的快速熱解反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。其中，α1為35°，α2為40°，α3為70°，d為330mm，擋板的長度均為450mm，輻射管42均為是公稱直徑為300mm的圓形管，左右相鄰的兩輻射管的水平間距為400mm，上下相鄰的兩輻射管的豎直間距為1200mm。反應(yīng)器本體41的高度為20m、內(nèi)壁的寬度為6m、內(nèi)壁的長度為15m，有25層輻射管。印尼褐煤熱解的具體過程如下：將印尼褐煤送入進(jìn)料料斗1中，經(jīng)螺旋進(jìn)料器2進(jìn)入反應(yīng)器中。每根輻射管單獨(dú)控溫，反應(yīng)器自上而下設(shè)有三個區(qū)：干燥脫水區(qū)、熱解反應(yīng)區(qū)和半焦生成區(qū)。往輻射管42中分別通入燃料氣和空氣，將干燥脫水區(qū)的溫度控制在700℃、熱解反應(yīng)區(qū)的溫度在控制600℃，半焦成熟區(qū)的溫度控制在550℃?，q春褐煤自上而下依次通過干燥脫水區(qū)、熱解反應(yīng)區(qū)和半焦生成區(qū)，完成熱解過程。熱解產(chǎn)生的熱解氣和焦油從油氣出口47中排出反應(yīng)器本體41外并被進(jìn)一步處理，產(chǎn)生的半焦通過螺旋出料器3送入下一個工序。熱解還會產(chǎn)生煙氣，煙氣從煙氣出口46中排出反應(yīng)器本體1外，煙氣與空氣換熱后會降溫至200℃左右。將降溫后的煙氣用于干燥進(jìn)入反應(yīng)器的印尼褐煤。表2為反應(yīng)器內(nèi)各區(qū)溫度分布，表3為熱解產(chǎn)物的產(chǎn)量。表1印尼褐煤的成分分析Mad/％Vad/％Aad/％Fcad/％7.6736.398.0647.88表2反應(yīng)器各區(qū)溫度分布反應(yīng)區(qū)反應(yīng)區(qū)溫度/℃干燥脫水區(qū)700熱解反應(yīng)區(qū)600半焦生成區(qū)550表3熱解產(chǎn)物產(chǎn)量熱解產(chǎn)物比例/％熱解氣14.08熱解水10.1焦油15.85半焦59.97從表3可知，本實用新型提供的蓄熱式熱解反應(yīng)器能有效的熱解粉狀含碳燃料。上述實施例中，干燥脫水區(qū)的溫度設(shè)置得比較高，這樣有利于速脫去入爐的含碳燃料所含的水分，而且還能減少干燥脫水區(qū)的所占用的空間。此外，將降溫后的煙氣用于干燥進(jìn)入反應(yīng)器的含碳燃料，這樣能進(jìn)一步提高反應(yīng)器效率和燃燒效率。綜上可知，本實用新型提供的蓄熱式熱解反應(yīng)器采用了蓄熱式無熱載體輻射管加熱技術(shù)，無需氣、固熱載體，提高了熱解氣的熱值，該反應(yīng)器結(jié)構(gòu)簡單、占地面積小，易于工業(yè)化。其次，反應(yīng)器內(nèi)設(shè)置了擋板，擋板能增加含碳燃料在熱解反應(yīng)器內(nèi)停留的時間。因此，添加擋板后，反應(yīng)器的高度可降低。若不改變反應(yīng)器本體的高度，添加擋板后，可將輻射管的垂直間距加大，從而可減少反應(yīng)器內(nèi)輻射管的數(shù)量。而且，擋板還可以起到打散物料的作用，提高含碳燃料的熱解效果。此外，輻射管上方安裝有頂蓋，頂蓋能有效地起到保護(hù)輻射管不受受到物料沖刷，延長輻射管的使用壽命。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實用新型而非限制本實用新型的范圍，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，在不脫離本實用新型的精神和范圍的前提下對本實用新型進(jìn)行的修改或者等同替換，均應(yīng)涵蓋在本實用新型的范圍之內(nèi)。此外，除非特別說明，那么任何實施例的全部或一部分可結(jié)合任何其它實施例的全部或一部分來使用。當(dāng)前第1頁1 2 3