本發(fā)明屬于煤化工領(lǐng)域,具體地,涉及一種熱解器。
背景技術(shù):
目前的低階煤熱解處理過程中,通常采用的是氣體熱載體或是固體熱載體作為加熱熱源。但這在工程中會存在一系列技術(shù)問題,例如氣體熱載體工藝中由于熱源氣體量大導(dǎo)致的管道管徑過于龐大、管道制備、閥門選型、高溫設(shè)備選型等工程難題,固體熱載體工藝中高溫固體熱載體的篩分、熱載體水平及垂直輸送、熱載體再加熱、熱載體與煤混合等過程中的高溫防爆設(shè)備的選型難題,整個過程中的系統(tǒng)安全性、氣密性難題,以及整個過程中的高故障率和高能耗損失等問題,還有低階煤內(nèi)部自由水和結(jié)合水蒸發(fā)后導(dǎo)致的多孔結(jié)構(gòu)在管道內(nèi)下落過程出現(xiàn)的粉碎現(xiàn)象等。
技術(shù)實現(xiàn)要素:
為克服現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷或不足,本發(fā)明提供了一種全新的固體熱載體熱解器,其結(jié)構(gòu)新穎、緊湊、占地空間小,工藝集成度高,能夠集熱解、出料、固體熱載體加熱及其循環(huán)等功能于一身。
為實現(xiàn)上述目的,本發(fā)明提供了一種固體熱載體熱解器,包括頂蓋、床體和驅(qū)動所述床體自旋轉(zhuǎn)的回轉(zhuǎn)機構(gòu),所述床體的頂面形成有圓環(huán)形的熱解槽,所述頂蓋從上方封蓋所述熱解槽,所述頂蓋中與所述熱解槽對應(yīng)的封蓋圓環(huán)區(qū)沿周向依次間隔設(shè)置有與該熱解槽連通的進(jìn)料口、熱解氣出口和出料點,在所述封蓋圓環(huán)區(qū)中,所述出料點與進(jìn)料口之間的一側(cè)扇環(huán)區(qū)為熱解區(qū),另一側(cè)扇環(huán)區(qū)為連接有加熱裝置的再加熱區(qū);
其中,隨著所述床體的旋轉(zhuǎn),在所述熱解槽經(jīng)過所述再加熱區(qū)的過程中,所述熱解槽中的固體熱載體由所述加熱裝置再加熱,加熱后的所述固體熱載體進(jìn)入所述熱解區(qū)中與所述進(jìn)料口通入的熱解原料混合并熱解,熱解氣從所述熱解氣出口排出,熱解后的固體物料的一部分作為熱解成品通過所述出料點排出,另一部分作為所述固體熱載體循環(huán)返流回所述再加熱區(qū)。
優(yōu)選地,所述加熱裝置包括在所述再加熱區(qū)內(nèi)與所述熱解槽連通的密封旁通管道,所述密封旁通管道的一端密封連接于所述出料點,另一端密封連接至所述進(jìn)料口;
其中,所述密封旁通管道內(nèi)設(shè)有連續(xù)輸料機構(gòu),旋轉(zhuǎn)的所述熱解槽經(jīng)過所述再加熱區(qū)時,所述熱解槽內(nèi)的熱解后的固體物料能夠在所述出料點經(jīng)由所述連續(xù)輸料機構(gòu)在所述密封旁通管道內(nèi)轉(zhuǎn)運,并在該密封旁通管道內(nèi)再加熱后作為所述固體熱載體返料回所述進(jìn)料口。
優(yōu)選地,所述密封旁通管道包括與所述出料點相連的輸料管和與所述進(jìn)料口相連的返料管,所述輸料管和返料管均包括傾斜布置的傾斜管段和豎直布置的下料管段,所述連續(xù)輸料機構(gòu)包括分別沿所述輸料管的傾斜管段和所述返料管的傾斜管段布置的輸料帶和返料帶;
其中,在所述出料點處,所述熱解槽內(nèi)的熱解后的固體物料通過所述輸料帶從所述輸料管的傾斜管段的底端輸送至頂端,并經(jīng)由所述輸料管的下料管段落入所述返料管的傾斜管段的底端,所述返料帶將所述固體物料輸送至所述返料管的傾斜管段的頂端并經(jīng)由所述返料管的下料管段落入所述進(jìn)料口。
優(yōu)選地,兩個所述下料管段內(nèi)均設(shè)有旋轉(zhuǎn)閥門,所述旋轉(zhuǎn)閥門能夠通過閥門轉(zhuǎn)速控制以調(diào)節(jié)該旋轉(zhuǎn)閥門上方的料層厚度并實現(xiàn)料封。
優(yōu)選地,所述輸料管的下料管段還連接有輸出熱解成品的成品輸出管,該成品輸出管與所述下料管段的連接口位于所述下料管段內(nèi)的所述旋轉(zhuǎn)閥門的上方。
優(yōu)選地,所述返料管的傾斜管段內(nèi)設(shè)有加熱介質(zhì)噴頭,該加熱介質(zhì)噴頭位于所述返料帶上方以對該返料帶輸送的固體物料再加熱,所述返料管的頂端還設(shè)有加熱介質(zhì)出口。
優(yōu)選地,所述返料管的傾斜管段內(nèi)設(shè)有鼓風(fēng)口,該鼓風(fēng)口位于所述返料帶下方以助燃該返料帶輸送的固體物料,所述返料管的頂端還設(shè)有加熱介質(zhì)出口。
優(yōu)選地,所述輸料管的傾斜管段內(nèi)還設(shè)有出料鏟,該出料鏟傾斜向下地沿切向伸入所述熱解槽中并反向于所述床體的旋轉(zhuǎn)方向,所述熱解槽中的熱解后的固體物料經(jīng)過所述出料鏟抵達(dá)所述輸料帶的底端;其中,所述出料鏟伸入所述熱解槽中的深度能夠調(diào)節(jié)。
優(yōu)選地,所述出料點包括沿所述床體的旋轉(zhuǎn)方向依次間隔布置的第一出料點和第二出料點,所述第一出料點連接有出料裝置,所述第二出料點連接有所述密封旁通管道。
優(yōu)選地,所述出料裝置包括出料管和出料鏟,所述出料管在所述出料點密封連接于所述頂蓋并連通所述熱解槽,設(shè)置在所述出料管內(nèi)的所述出料鏟傾斜向下地沿切向伸入所述熱解槽中并反向于所述床體的旋轉(zhuǎn)方向,在所述床體旋轉(zhuǎn)時,所述熱解槽中位于所述出料鏟上方的熱解后的固體物料作為所述熱解成品通過所述出料鏟沿所述出料管流出。
優(yōu)選地,所述出料鏟伸入所述熱解槽中的深度能夠調(diào)節(jié)。
優(yōu)選地,所述出料裝置還包括設(shè)置在所述出料管內(nèi)的傳送帶,所述出料鏟上的所述熱解成品通過所述傳送帶輸出。
優(yōu)選地,所述出料管包括連接管段和輸出管段,所述連接管段傾斜向下地連接至所述頂蓋,所述傳送帶和出料鏟設(shè)置在所述連接管段內(nèi),所述輸出管段從所述連接管段的頂端向下伸出。
優(yōu)選地,所述輸出管段的出口端以及與所述進(jìn)料口連接的進(jìn)料管中均設(shè)有旋轉(zhuǎn)閥門,所述旋轉(zhuǎn)閥門能夠通過轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)以在該旋轉(zhuǎn)閥門的上方堆積有防止所述熱解氣外逸的物料層。
優(yōu)選地,所述床體的頂面還形成有位于所述熱解槽的徑向兩側(cè)的內(nèi)水封槽和外水封槽,所述封蓋圓環(huán)區(qū)的內(nèi)環(huán)和外環(huán)分別向下延伸出內(nèi)環(huán)壁和外環(huán)壁,所述頂蓋從上方封蓋所述熱解槽時,所述內(nèi)環(huán)壁和外環(huán)壁分別對應(yīng)地插入所述內(nèi)水封槽和外水封槽中以形成水密封。
優(yōu)選地,所述頂蓋設(shè)有通向所述內(nèi)水封槽的內(nèi)槽進(jìn)水管和通向所述外水封槽的外槽進(jìn)水管,所述內(nèi)水封槽和外水封槽均設(shè)有溢水口。
優(yōu)選地,所述內(nèi)水封槽和外水封槽的槽深均深于所述熱解槽的槽深。
優(yōu)選地,所述封蓋圓環(huán)區(qū)還間隔設(shè)置有翻料機構(gòu)和平料板,沿所述床體的旋轉(zhuǎn)方向,所述翻料機構(gòu)和平料板位于所述進(jìn)料口的下游側(cè)。
優(yōu)選地,所述封蓋圓環(huán)區(qū)的面向所述熱解槽的底壁面形成為拱形弧面。
優(yōu)選地,所述封蓋圓環(huán)區(qū)的底壁面和所述熱解槽的底壁面均形成有用于熱膨脹的波紋結(jié)構(gòu)。
優(yōu)選地,所述回轉(zhuǎn)機構(gòu)包括回轉(zhuǎn)支承裝置和回轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置,所述回轉(zhuǎn)支承裝置包括能夠自旋轉(zhuǎn)的中心轉(zhuǎn)柱和沿該中心轉(zhuǎn)柱的周向布置的多個斜支撐桿,該斜支撐桿的底端抵接所述中心轉(zhuǎn)柱的外周部,頂端斜向上支撐所述床體;
其中,所述中心轉(zhuǎn)柱的外周部還設(shè)有固定齒圈,所述回轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置包括由電機驅(qū)動旋轉(zhuǎn)的主動齒輪,該主動齒輪與所述固定齒圈嚙合以推動所述中心轉(zhuǎn)柱帶動所述床體旋轉(zhuǎn)。
優(yōu)選地,所述回轉(zhuǎn)機構(gòu)包括回轉(zhuǎn)支承裝置和回轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置,所述回轉(zhuǎn)支承裝置包括底座,該底座上設(shè)有圓環(huán)軌道,所述床體的底部設(shè)有車輪,該車輪行走于所述圓環(huán)軌道上;
其中,所述床體的底部還設(shè)有底部齒圈,所述回轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置包括由電機驅(qū)動旋轉(zhuǎn)的電機齒輪,該電機齒輪與所述底部齒圈嚙合以推動所述床體旋轉(zhuǎn)。
在本發(fā)明的固體熱載體熱解器中,采用了具有熱解槽的全新結(jié)構(gòu)形式的熱解床,熱解槽中不僅形成熱解區(qū),還具有再加熱區(qū),對煤料進(jìn)行熱解的同時還重加熱固體熱載體并實現(xiàn)循環(huán),這樣隨著床體旋轉(zhuǎn),熱解器集煤的熱解、出料、固體熱載體加熱及循環(huán)于一體,整體結(jié)構(gòu)緊湊、熱解器高度小。固體熱載體僅在熱解槽內(nèi)流動,無須導(dǎo)出外部,免除了現(xiàn)有的用于固體熱載體的篩分、密封輸送、再加熱及混合等設(shè)備,減少故障點、節(jié)約能耗,在熱解槽內(nèi)的環(huán)形水平流動還減少固態(tài)顆粒的粉化,降低除塵負(fù)荷。
本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點將在隨后的具體實施方式部分予以詳細(xì)說明。
附圖說明
附圖是用來提供對本發(fā)明的進(jìn)一步理解,并且構(gòu)成說明書的一部分,與下面的具體實施方式一起用于解釋本發(fā)明,但并不構(gòu)成對本發(fā)明的限制。在附圖中:
圖1為根據(jù)本發(fā)明的第一種優(yōu)選實施方式的固體熱載體熱解器的立體裝配圖;
圖2為圖1所示的固體熱載體熱解器在組裝后的俯視圖;
圖3為圖2中的A-A剖視圖;
圖4為圖2中的E-E剖視圖;
圖5為圖1所示的固體熱載體熱解器在組裝后的主視圖;
圖6為圖5中的B-B剖視圖;
圖7為圖5中的F-F剖視圖;
圖8為圖7中的C-C剖視圖;
圖9圖示了有別于圖1所示的另一結(jié)構(gòu)形式的回轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu);
圖10為根據(jù)本發(fā)明的第二種優(yōu)選實施方式的固體熱載體熱解器在俯視視角下的結(jié)構(gòu)示意圖;
圖11為圖10所示的固體熱載體熱解器的主視圖;
圖12~圖15分別為圖10中沿B’-B’線、C’-C’線、D’-D’線、E’-E’線的剖視圖;
圖16為圖11中的F’-F’剖視圖;
圖17為根據(jù)本發(fā)明的第三種優(yōu)選實施方式的固體熱載體熱解器在俯視視角下的結(jié)構(gòu)示意圖;以及
圖18為圖17中的G’-G’剖視圖。
附圖標(biāo)記說明
1 頂蓋 2 床體
3 固定齒圈 4 斜支撐桿
5 進(jìn)料口 6 熱解氣出口
7 加熱氣管 8 出料管
9 內(nèi)水封槽 10 外水封槽
11 旋轉(zhuǎn)閥門 12 輸料管
13 返料管 14 成品輸出管
15 翻料機構(gòu) 16 平料板
17 圓環(huán)軌道 18 車輪
19 底部齒圈 19’ 電機齒輪
20 加熱介質(zhì)噴頭 21 加熱介質(zhì)出口
81 傳送帶 82 出料鏟
121 輸料帶 131 返料帶
D1 熱解區(qū) D2 再加熱區(qū)
W 旋轉(zhuǎn)方向
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式進(jìn)行詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解的是,此處所描述的具體實施方式僅用于說明和解釋本發(fā)明,并不用于限制本發(fā)明。
在本發(fā)明中,在未作相反說明的情況下,使用的方位詞如“上、下、頂、底”通常是針對附圖所示的方向而言的或者是針對豎直、垂直或重力方向上而言的各部件相互位置關(guān)系描述用詞。方位詞如“內(nèi)、外”通常指的是相對于腔體中心而言的腔室內(nèi)外。上述方位詞是為了便于理解本發(fā)明而定義的,因而不構(gòu)成對本發(fā)明保護范圍的限制。
如圖1、圖5所示,本發(fā)明提供了一種全新結(jié)構(gòu)的固體熱載體熱解器,其包括頂蓋1、床體2和驅(qū)動床體2自旋轉(zhuǎn)的回轉(zhuǎn)機構(gòu),床體2的頂面形成有圓環(huán)形的熱解槽(即圖1、圖3中介于內(nèi)水封槽9與外水封槽10之間的中間環(huán)槽),頂蓋1從上方封蓋熱解槽,頂蓋1中與熱解槽對應(yīng)的封蓋圓環(huán)區(qū)沿周向依次間隔設(shè)置有與該熱解槽連通的進(jìn)料口5、熱解氣出口6和出料點。頂蓋1相對固定設(shè)置,床體2相對頂蓋1旋轉(zhuǎn),從而在頂蓋1的封蓋圓環(huán)區(qū)中,如圖2或圖6所示,進(jìn)料口5與連接有出料管8的出料點之間的一側(cè)扇環(huán)區(qū)形成為熱解區(qū)D1,另一側(cè)扇環(huán)區(qū)形成為設(shè)有加熱裝置的再加熱區(qū)D2;
其中,隨著床體2的旋轉(zhuǎn),在熱解槽經(jīng)過再加熱區(qū)D2的過程中,熱解槽中的固體熱載體由加熱裝置再加熱,加熱后的固體熱載體進(jìn)入熱解區(qū)D1中與進(jìn)料口5通入的熱解原料混合并熱解,熱解氣從熱解氣出口6排出,可通過熱解氣收集裝置進(jìn)行收集,熱解后的固體物料(例如煤熱解后形成的半焦)的一部分作為熱解成品通過出料點排出,另一部分作為固體熱載體循環(huán)返流回再加熱區(qū)D2。
具體地,以粒度范圍為6~25mm的煤為例,其經(jīng)過干燥后作為熱解原料由進(jìn)料口5落入床體2的熱解槽中,與熱解槽內(nèi)的被重新加熱好的固體熱載體(即熱解后的半焦)接觸傳熱。床體2沿旋轉(zhuǎn)方向W繼續(xù)旋轉(zhuǎn)至熱解區(qū)D1,煤受熱產(chǎn)生熱解反應(yīng),產(chǎn)生的熱解氣從熱解氣出口6排出,熱解后產(chǎn)生的半焦的一部分跟隨床體2的旋轉(zhuǎn)而循環(huán)返回至再加熱區(qū)D2進(jìn)行重新加熱,另一部分則作為成品通過出料點輸出。
區(qū)別于具有外殼及圓盤形的旋轉(zhuǎn)料床的熱解器,其熱解原料與固體熱載體混合后再投入旋轉(zhuǎn)料床中進(jìn)行混合熱解,本發(fā)明的全新設(shè)計的熱解器具有密封的熱解槽,熱解器從整體上分上下兩部,頂蓋固定、床體旋轉(zhuǎn),熱解槽中的熱解原料跟隨床體旋轉(zhuǎn),集煤的熱解、出料、固體熱載體加熱、循環(huán)于一體,整體結(jié)構(gòu)緊湊、熱解器總高度小。在傳統(tǒng)熱解器中,將固體熱載體在熱解器外加熱并與熱解原料混合后投入熱解器內(nèi),本發(fā)明的固體熱載體始終保留在床體2內(nèi)進(jìn)行重加熱、更新循環(huán),從而避免了現(xiàn)有的用于固體熱載體的篩分、密封輸送、再加熱及混合等設(shè)備等,減少了故障點、節(jié)約能耗,環(huán)形水平流動還減少固態(tài)顆粒的粉化,降低除塵負(fù)荷。
特別地,如圖1、2所示,在根據(jù)本發(fā)明的第一種優(yōu)選實施方式中,加熱裝置為通入加熱氣體的加熱氣管7,該加熱氣管7呈盤管狀布置在熱解槽的上方或伸入熱解槽中,從而對旋轉(zhuǎn)通過再加熱區(qū)D2的固體熱載體進(jìn)行加熱。加熱氣管7呈盤管狀穿插、密封固定于熱解器頂蓋1的封蓋圓環(huán)區(qū),盤管內(nèi)的高溫氣體通過熱輻射將固體熱載體進(jìn)行重新加熱。盤管進(jìn)入熱解器頂蓋1后,其結(jié)構(gòu)可以在熱解槽內(nèi)的固體熱載體的上方,也可埋入固體熱載體的內(nèi)部。
由于床體2旋轉(zhuǎn)一周需要完成熱解和再加熱,因而床體2的尺寸通常較大,旋轉(zhuǎn)速度較慢。但本發(fā)明的熱解器的徑向尺寸及高度皆可調(diào),可按照具體需求如熱解物料、熱解條件、熱解時間等進(jìn)行優(yōu)化和調(diào)整。在本實施方式中,采用熱氣管7對固體熱載體加熱,進(jìn)而通過固體熱載體對熱解原料進(jìn)行加熱熱解,這種熱轉(zhuǎn)換方式,相較于對熱解原料的直接輻射加熱方式,可有效避免熱解原料的二次熱解及碳化,即熱解氣中的熱解油在穿過熱半焦時容易再度被加熱,從而氣化,導(dǎo)致熱解反應(yīng)的產(chǎn)油率下降。
在本實施方式中,具體地,加熱氣管7中可通入900~1000℃的熱煙氣,半焦被加熱氣管7的熱輻射加熱至700~750℃后與進(jìn)料口5進(jìn)入的干燥煤進(jìn)行混合,干燥煤被再加熱后的半焦逐步加熱至550~600℃,從而發(fā)生熱解反應(yīng),產(chǎn)生半焦、熱解氣(油)。
在圖1中,固體熱載體熱解器的出料點連接有出料裝置。在一種優(yōu)選結(jié)構(gòu)形式中,該出料裝置包括圖4所示的出料管8和出料鏟82,出料管8在出料點密封連接于頂蓋1并連通熱解槽,防止熱解氣從出料管8逸出,設(shè)置在出料管8內(nèi)的出料鏟82傾斜向下地沿切向伸入熱解槽中,且出料鏟82反向于床體2的旋轉(zhuǎn)方向W伸向熱解槽,使得在床體2旋轉(zhuǎn)時,熱解槽中位于出料鏟82上方的熱解后的固體物料被旋轉(zhuǎn)的床體2推動沿出料鏟82表面堆積、移動,從而作為熱解成品通過出料鏟82沿出料管8流出,位于出料鏟82下方的熱解后的固體物料作為固體熱載體循環(huán)返流回再加熱區(qū)D2。
其中,出料鏟82包括連接管段和輸出管段,連接管段略微傾斜向下地連接至頂蓋1,傳送帶81和出料鏟82設(shè)置在連接管段內(nèi),連接管段的傾斜角度等可根據(jù)其上的物料堆積角度、床體2旋轉(zhuǎn)速度等進(jìn)行設(shè)定。優(yōu)選地,還可通過設(shè)置控制機構(gòu),以實現(xiàn)出料鏟82伸入熱解槽中的深度也能夠調(diào)節(jié),從而出料的熱解成品在熱解槽中的床層高度可調(diào),可控制系統(tǒng)熱負(fù)荷。
在圖4中,該出料裝置還包括設(shè)置在連接管段內(nèi)的傳送帶81,出料鏟82上的熱解成品通過傳送帶81輸出。從而不僅借助于旋轉(zhuǎn)床體2對熱解成品的推動,更通過可靠的履帶驅(qū)動爬升,從出料管8的連接管段的底端攀升至頂端,由于出料管8的輸出管段從連接管段的頂端向下伸出,熱解成品最后落料至豎直的輸出管段內(nèi)。
為防止熱解氣溢出,出料管8的豎直的輸出管段的出口端以及與進(jìn)料口5連接的進(jìn)料管(參見圖11)中均設(shè)有旋轉(zhuǎn)閥門11,旋轉(zhuǎn)閥門11(例如星型閥)能夠通過其自身的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)以在該旋轉(zhuǎn)閥門11的上方堆積有一定厚度的物料層,從而形成料封,實現(xiàn)氣密性保護,防止串氣、熱解氣外逸。旋轉(zhuǎn)閥門11也使得物料的流出速度可控。
除了在物料進(jìn)出口的氣密性保護外,頂蓋1與床體2之間的氣密性設(shè)計至關(guān)重要。在本實施方式中采用了水封方式,如圖3和圖8所示,床體2的頂面形成有位于熱解槽的徑向兩側(cè)的內(nèi)水封槽9和外水封槽10,頂蓋1的封蓋圓環(huán)區(qū)的內(nèi)環(huán)和外環(huán)分別向下延伸出內(nèi)環(huán)壁(即內(nèi)水刀)和外環(huán)壁(即外水刀),頂蓋1從上方封蓋熱解槽時,內(nèi)環(huán)壁和外環(huán)壁分別對應(yīng)地插入內(nèi)水封槽9和外水封槽10中以形成水密封。
在通過內(nèi)槽進(jìn)水管和外槽進(jìn)水管分別向內(nèi)水封槽9和外水封槽10通水時,由于床體2旋轉(zhuǎn),兩種進(jìn)水管可分別設(shè)置在相對固定的頂蓋1的內(nèi)周緣和外周緣上,從而向下懸垂至內(nèi)水封槽9和外水封槽10中。為保持水封液位及水的更新,內(nèi)水封槽9的內(nèi)側(cè)邊緣和外水封槽10的外側(cè)邊緣均可設(shè)有溢水口。床體2的底部可設(shè)有集水槽以收集從溢水口溢出的水。
另外,由于內(nèi)水封槽9和外水封槽10之間的熱解槽中的溫度高,達(dá)到幾百度的熱解溫度,內(nèi)水封槽9和外水封槽10中的水的功能僅為密封,而不宜對熱解槽進(jìn)行冷卻。因此,在一種可行的措施中,將內(nèi)水封槽9和外水封槽10的槽深設(shè)計為遠(yuǎn)深于熱解槽的槽深,使得二者之間的傳熱性很差,從而通過槽深差的設(shè)計來實現(xiàn)隔冷。當(dāng)然,也可通過對熱解槽的外壁施加隔熱材料或?qū)峤獠鄣耐獗谠O(shè)計為具有中間隔熱層的中空夾壁等諸多方式,進(jìn)一步實現(xiàn)內(nèi)水封槽9、外水封槽10與熱解槽之間的隔熱效果。
如圖7中,封蓋圓環(huán)區(qū)還間隔設(shè)置有翻料機構(gòu)15和平料板16,沿床體2的旋轉(zhuǎn)方向W,翻料機構(gòu)15和平料板16位于進(jìn)料口5的下游側(cè)。在進(jìn)料口5處,重新加熱的固體熱載體與熱解原料堆積,跟隨床體2的旋轉(zhuǎn),被平料板16抹平以保持一定的料位高度,而后通過圖8所示的伸入熱解槽內(nèi)的翻料機構(gòu)15進(jìn)行深度翻攪,增強傳熱效果,最后還可通過平料板16平整床層。翻料機構(gòu)15和平料板16等為熱解器中較為常見的部件,應(yīng)用于熱解槽中時,僅形狀尺寸改變即可,其結(jié)構(gòu)、類型等可常規(guī)選擇,在此不再一一細(xì)述。
另外,封蓋圓環(huán)區(qū)的面向熱解槽的底壁面可以是圖3所示的平面形狀,但優(yōu)選地,如圖8所示,封蓋圓環(huán)區(qū)的面向熱解槽的底壁面優(yōu)選為拱形弧面。這樣,熱解槽中的高溫?zé)崃肯蛏陷椛渲猎摰妆诿鏁r,大部分熱輻射將反射回?zé)峤獠壑?,使得床體料層受熱均勻,加熱、保溫性能更好,熱解效率更高。而且,考慮到熱解高溫對部件的熱脹冷縮效果,封蓋圓環(huán)區(qū)的底壁面和熱解槽的底壁面等高溫區(qū)均可形成有用于熱膨脹的波紋結(jié)構(gòu)(圖中未示出),從而在高溫環(huán)境下也不容易產(chǎn)生結(jié)構(gòu)破壞。
為獲得對床體2的穩(wěn)定可靠的可旋轉(zhuǎn)支撐,圖1所示的回轉(zhuǎn)機構(gòu)包括回轉(zhuǎn)支承裝置和回轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置,回轉(zhuǎn)支承裝置包括能夠自旋轉(zhuǎn)的中心轉(zhuǎn)柱和沿該中心轉(zhuǎn)柱的周向布置的多個斜支撐桿4,該斜支撐桿4的底端抵接中心轉(zhuǎn)柱的外周部,頂端斜向上支撐床體2;其中,中心轉(zhuǎn)柱的外周部還設(shè)有固定齒圈3,回轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置包括由電機驅(qū)動旋轉(zhuǎn)的主動齒輪,如圖5所示,該主動齒輪與固定齒圈3嚙合以推動中心轉(zhuǎn)柱帶動床體2旋轉(zhuǎn)。這樣,回轉(zhuǎn)支承裝置與床體2形成一體式回轉(zhuǎn)支撐結(jié)構(gòu),整體結(jié)構(gòu)簡單且穩(wěn)定性高。
在圖1中,電機需要驅(qū)動床體2、中心轉(zhuǎn)柱、斜支撐桿4等一體轉(zhuǎn)動,考慮到床體2的直徑達(dá)幾十米,重量極大,因而對電機的驅(qū)動力要求高。為此,在圖9中則提供了可選擇的另一種回轉(zhuǎn)機構(gòu),該回轉(zhuǎn)機構(gòu)包括回轉(zhuǎn)支承裝置和回轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置,回轉(zhuǎn)支承裝置包括固定的底座,該底座上設(shè)有圓環(huán)軌道17,床體2的底部設(shè)有車輪18,該車輪18行走于圓環(huán)軌道17上;其中,床體2的底部還設(shè)有底部齒圈19,回轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置包括由電機驅(qū)動旋轉(zhuǎn)的電機齒輪19’,該主動齒輪19’與底部齒圈19嚙合以推動床體2旋轉(zhuǎn)。在此結(jié)構(gòu)中,電機的負(fù)荷大大減輕,僅需推動床體2轉(zhuǎn)動即可。當(dāng)然,此處僅為例舉,本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠想到任何其它結(jié)構(gòu)形式的回轉(zhuǎn)機構(gòu)均可嘗試應(yīng)用于此。
在圖1所示的第一種實施方式中,在再加熱區(qū)D2中通過設(shè)置盤管狀的加熱氣管7以對熱解槽中的固體熱載體(即半焦)進(jìn)行重新加熱。在圖10、圖17分別所示的第二、三種優(yōu)選實施方式中,固體熱載體不再在熱解槽內(nèi)直接獲得再加熱,而是將固體熱載體密閉導(dǎo)出后再獲得再加熱,以可大大提高加熱效率,從而也相應(yīng)提高熱解器的熱解處理效率。
其中,在再加熱區(qū)D2內(nèi)與熱解槽連通有密封旁通管道,如圖17和圖10所示,密封旁通管道的一端密封連接于出料點,另一端密封連接至進(jìn)料口5。密封旁通管道內(nèi)設(shè)有連續(xù)輸料機構(gòu),旋轉(zhuǎn)的熱解槽經(jīng)過再加熱區(qū)D2時,熱解槽內(nèi)的熱解后的固體物料能夠在出料點經(jīng)由連續(xù)輸料機構(gòu)在密封旁通管道內(nèi)轉(zhuǎn)運,并在該密封旁通管道內(nèi)再加熱后作為固體熱載體返料回進(jìn)料口5。固體熱載體的外引出的加熱方式,即密封旁通管道內(nèi)的加熱方式,相對地可壓縮熱解槽對應(yīng)的再加熱區(qū)D2的扇區(qū)圓角,即增大熱解區(qū)D1所占的熱解槽的面積比例,而外部加熱方式,例如明火加熱,可提高固體熱載體的加熱速度,從而相對于相同尺寸大小的熱解器而言,大大增加了處理能力,同時也簡化了熱解器上的設(shè)備結(jié)構(gòu)。
在圖10和圖17中,密封旁通管道包括與出料點相連的輸料管12和與進(jìn)料口5(或其毗鄰區(qū))相連的返料管13。如圖12和圖15所示,輸料管12和返料管13均包括傾斜布置的傾斜管段和豎直布置的下料管段,內(nèi)部布置的連續(xù)輸料機構(gòu)包括分別沿輸料管12的傾斜管段和返料管13的傾斜管段布置的輸料帶121和返料帶131,優(yōu)選為耐高溫的輸送鏈條。在圖12中,在出料點處,熱解槽內(nèi)的熱解后的固體物料通過輸料帶121從輸料管12的傾斜管段的底端輸送至頂端,并經(jīng)由輸料管12的下料管段的旋轉(zhuǎn)閥門11落入圖15所示的返料管13的傾斜管段的底端,返料帶131將固體物料輸送至返料管13的傾斜管段的頂端并經(jīng)由返料管13的下料管段的旋轉(zhuǎn)閥門11落入進(jìn)料口5或其毗鄰區(qū)。
這樣,就完成了將熱解槽內(nèi)的固體熱載體導(dǎo)出并返料的一個密閉性輸送過程。在此密閉性輸送過程中,兩個下料管段內(nèi)均設(shè)有旋轉(zhuǎn)閥門11,旋轉(zhuǎn)閥門11能夠通過轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)以在該旋轉(zhuǎn)閥門11的上方堆積有防止氣體外逸的物料層,該物料層也防止串氣。
在密閉性輸送過程中,固體熱載體的再加熱方式也有諸多形式。在圖12中,返料管13的傾斜管段內(nèi)設(shè)有加熱介質(zhì)噴頭20,該加熱介質(zhì)噴頭20位于返料帶131上方以對該返料帶131輸送的固體物料進(jìn)行再加熱,返料管13的頂端還設(shè)有加熱介質(zhì)出口21。加熱介質(zhì)噴頭20可對固體熱載體進(jìn)行明火加熱。
由于固體熱載體的自身溫度也較高,在另一種加熱方式中,返料管13的傾斜管段內(nèi)可設(shè)有鼓風(fēng)口,該鼓風(fēng)口位于返料帶131下方以通入空氣等助燃經(jīng)由該返料帶131輸送的固體物料。固體熱載體燃燒加熱后產(chǎn)生的氣體可通過返料管13的頂端設(shè)置的加熱介質(zhì)出口21向外排出,燃燒后的灰渣可通過返料帶131底端連通的排灰閥向外排出。
明火加熱的外部加熱方式的熱傳導(dǎo)效率更高,其不僅有熱輻射,同時有對流換熱,且更容易操作與控制。但如果將明火加熱裝置設(shè)置在熱解器內(nèi)部,明火產(chǎn)生燃燒廢氣二氧化碳(CO2)及配風(fēng)空氣中含有的氮氣(N2)會污染熱解的氣體產(chǎn)品,降低熱解氣的濃度,同時也會導(dǎo)致熱解器內(nèi)部壓力變高,使設(shè)備的密封難度增大。
與圖4所示的出料裝置類似,輸料管12的傾斜管段內(nèi)也設(shè)有出料鏟82,該出料鏟82傾斜向下地沿切向伸入熱解槽中并反向于床體2的旋轉(zhuǎn)方向W,熱解槽中的熱解后的固體物料經(jīng)過出料鏟82抵達(dá)輸料帶121的底端;其中,出料鏟82伸入熱解槽中的深度優(yōu)選為能夠調(diào)節(jié)。在圖10所示的實施方式中,出料鏟82伸入熱解槽的底部以將全部的固體熱載體移出。同樣地,圖14圖示了圖10中的出料管8,其與圖4類似,在此不再細(xì)述。類似的,參見圖11和圖16,在熱解槽的加熱區(qū)D1也同樣設(shè)置在翻料機構(gòu)15和平料板16;參見圖10至圖13,也同樣采用具有固定齒圈3、中心轉(zhuǎn)軸的回轉(zhuǎn)機構(gòu)對床體2進(jìn)行可靠支撐和回轉(zhuǎn)驅(qū)動。
在圖10的第二種實施方式中,具有兩個出料點,即出料點包括沿床體2的旋轉(zhuǎn)方向W依次間隔布置的第一出料點和第二出料點,第一出料點連接出料裝置,即出料管8,第二出料點連接密封旁通管道。在圖10中,熱解產(chǎn)品從出料管8單獨出料,剩下的作為熱解物料作為固體熱載體全部移出進(jìn)行再加熱。
在圖17所示的第三種優(yōu)選實施方式中,則僅有單一的出料點,該出料點連接密封旁通管道。此時,熱解成品可通過密封旁通管道轉(zhuǎn)出,即密封旁通管道兼具物料輸送、再加熱和出料的多個功能。如圖18所示,輸料管12的豎直的下料管段還連接有輸出熱解成品的成品輸出管14,該成品輸出管14與下料管段的連接口位于下料管段內(nèi)的旋轉(zhuǎn)閥門11的上方,即下料管段的中間段。此時,通過控制旋轉(zhuǎn)閥門11的轉(zhuǎn)速,可控制相返料管13的底端排出的固體熱載體(即循環(huán)半焦)的流量,也相應(yīng)控制下料管段中旋轉(zhuǎn)閥門11上方的物料堆積高度,堆積的物料高度超出成品輸出管14與下料管段的連接口時,堆積物料將落入成品輸出管14內(nèi),通過其內(nèi)設(shè)置的旋轉(zhuǎn)閥門11向外輸出至下游的熄焦裝置。
綜上,本發(fā)明的熱解器內(nèi)的物料為水平循環(huán)傳送,將煤熱解、熱半焦出料、固體熱載體再加熱、半焦熱載體循環(huán)集于一體,結(jié)構(gòu)緊湊,具有好的密封性,與其他固體熱載體熱解工藝相比,本發(fā)明減去了高溫固體熱載體的篩分、高溫固體熱載體的水平及垂直輸送、高溫固體熱載體的再加熱的全部裝置設(shè)備,有效減少了全系統(tǒng)的裝置裝備數(shù)量,從而大量減少了故障點數(shù)量,同時避免了熱載體的篩分、輸送、再加熱過程的密封性難題,并減少了各環(huán)節(jié)的能耗損失,故其具有高安全性、高密封性、低能耗損失、低故障率等特點。
此外,熱解器的床層采用水平轉(zhuǎn)動形式,設(shè)備數(shù)量得以減少,避免了固體物料重力流動過程,減少了輸送過程中半焦的粉化,相應(yīng)地減小了熱解氣除塵系統(tǒng)的負(fù)荷。同時本發(fā)明熱解器采用水平轉(zhuǎn)動床體式,降低了整個熱解器裝置的高度,減少工程造價的同時也減少了設(shè)備施工安裝及檢維修難度。另外,煤熱解時間由床體轉(zhuǎn)速調(diào)控,操作簡單。熱解器使用的出料裝置中,可實現(xiàn)半焦出料床層的高度可調(diào),即可調(diào)節(jié)通往再加熱區(qū)的床層厚度,控制熱解過程的熱負(fù)荷。
以上結(jié)合附圖詳細(xì)描述了本發(fā)明的優(yōu)選實施方式,但是,本發(fā)明并不限于上述實施方式中的具體細(xì)節(jié),在本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思范圍內(nèi),可以對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行多種簡單變型、拓展,例如圖10中的密封旁通管道也可旁接圖18中所示的成品輸出管14,即不限于僅通過出料管8輸出熱解成品等等,這些簡單變型、拓展均屬于本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠輕易想到的或常規(guī)置換,因而屬于本發(fā)明的保護范圍。
另外需要說明的是,在上述具體實施方式中所描述的各個具體技術(shù)特征,在不矛盾的情況下,可以通過任何合適的方式進(jìn)行組合。為了避免不必要的重復(fù),本發(fā)明對各種可能的組合方式不再另行說明。
此外,本發(fā)明的各種不同的實施方式之間也可以進(jìn)行任意組合,只要其不違背本發(fā)明的思想,其同樣應(yīng)當(dāng)視為本發(fā)明所公開的內(nèi)容。