热解系统的制作方法

本发明涉及新型燃烧装置领域，尤其是涉及一种热解系统。

背景技术：

随着居民生活水平的提高，有机固体废物例如生活垃圾的无害化、资源化、减量化已经受到国家和人民的高度关注。每年我国城市生活垃圾的清运量高达5亿吨，生活垃圾焚烧是比较流行的垃圾处理方式，但由于在其焚烧过程中会产生二噁英等有毒有害的物质，限制对生活垃圾使用焚烧的处理方式。而有机固体废物例如生活垃圾在高温热解后会产生可燃气、热解油和固体炭三种物质，其中，可燃气经过燃烧后，其烟气的洁净程度与天然气燃烧产生的烟气的洁净程度相当；固体炭经过气化后可以同煤气一样做燃料进行燃烧。因此将有机固体废物例如生活垃圾进行热解是有效的处理方式。然而，由于有机固体废物例如生活垃圾本身的含氧量较高，其热解产生的热解油的提质加工难度大、耗费高，而且，如果热解油处理不当可以威胁到周边环境。

由于热解油的成分主要是大分子烃类等有机分子，这些物质在长时间高温条件下可以裂解为小分子烃类、CO(一氧化碳)、CO₂(二氧化碳)和H₂(氢气)等多种小分子气体和焦炭，因此，热解油可以进行热解处理以解决其提质加工难度大、耗费高的问题，从而保护了环境。

相关技术中，热解油的热裂解程度较弱，导致热解油的产量较高，从而使得热解油的后处理困难，可能威胁到周边环境。

技术实现要素：

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系统，这种热解系统减少了热解油的产量，进而方便了热解油的后处理，且保护了周边环境。

根据本发明的热解系统，包括：炉体，所述炉体上形成有至少一个热解气出口，所述炉体内适于放置物料；辐射管，所述辐射管设在所述炉体上，所述辐射管包括管体和设在所述管体的外周壁上的至少一个翅片，所述翅片位于所述炉体内。

根据本发明的热解系统，通过在辐射管的外周壁上设置至少一个翅片，且翅片位于炉体内，由此增大了辐射管与物料热解产生的热解油气的接触面积，增强了热解油气的热裂解程度，从而减少了热解油的产量，增加了小分子气体的产量，进而方便了热解油的后处理，且保护了周边环境。

另外，根据本发明的热解系统还可具有如下附加技术特征：

根据本发明的一个实施例，所述管体的第一端设有第一蓄热体，所述管体的所述第一端具有第一燃气进口和第一空气进口，所述管体的第二端设有第二蓄热体，所述管体的所述第二端具有第二燃气进口和第二空气进口。

根据本发明的一个实施例，所述第一燃气进口和所述第二燃气进口之间设有第一换向组件，所述第一换向组件包括第一接口至第三接口，所述第一接口与所述第一燃气进口相连，第二接口与所述第二燃气进口相连，所述第三接口为燃气入口，所述第一接口和所述第二接口可切换地与所述第三接口导通，所述第一空气进口和所述第二空气进口之间设有第二换向组件，所述第二换向组件包括第四接口至第六接口，所述第四接口与所述第一空气进口相连，第五接口与所述第二空气进口相连，所述第六接口为空气入口，所述第四接口和所述第五接口可切换地与所述第六接口导通，当所述第一接口与所述第三接口导通时所述第四接口与所述第六接口导通，当所述第二接口与所述第三接口导通时所述第五接口与所述第六接口导通。

根据本发明的一个实施例，所述第一换向组件和所述第二换向组件中的至少一个上具有第七接口，所述第七接口与外部大气相通。

根据本发明的一个实施例，所述第一换向组件为三通阀，所述第二换向组件为四通阀。

根据本发明的一个实施例，所述管体的所述第一端和所述第二端伸出所述炉体外，所述第一蓄热体和所述第二蓄热体位于所述炉体外。

根据本发明的一个实施例，所述辐射管水平设置。

根据本发明的一个实施例，所述翅片为多个，多个所述翅片沿所述管体的长度方向间隔设置。

根据本发明的一个实施例，所述翅片的形状为圆形、椭圆形、长圆形、多边形或沿所述管体的长度方向延伸的螺旋形。

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

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：

图1是根据本发明实施例的热解系统的第一工艺流程示意图；

图2是根据本发明实施例的热解系统的第二工艺流程示意图。

附图标记：

100：热解系统；101：物料；

1：炉体；10a：热解气出口；

2：辐射管；21：管体；22：翅片；

211：第一蓄热体；211a：第一燃气进口；211b：第一空气进口；

212：第二蓄热体；212a：第二燃气进口；212b：第二空气进口；

3：第一换向组件；31：第一接口；32：第二接口；33：第三接口；

4：第二换向组件；41：第四接口；42：第五接口；43：第六接口；44：第七接口。

具体实施方式

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。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、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。此外，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。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。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

下面参考图1和图2描述根据本发明实施例的热解系统100。

如图1和图2所示，根据本发明实施例的热解系统100，包括炉体1和辐射管2。

炉体1上形成有至少一个热解气出口10a，炉体1内适于放置物料101，辐射管2设在炉体1上，辐射管2包括管体21和设在管体21的外周壁上的至少一个翅片22，翅片22位于炉体1内。

例如，如图1和图2所示，炉体1内限定出容纳腔，热解气出口10a可以形成在炉体1的顶部，且热解气出口10a与上述容纳腔连通，物料101例如生活垃圾等有机固体废物可以放置在上述容纳腔的底部。辐射管2可以穿设在炉体1上，且辐射管2可以设在物料101例如生活垃圾等有机固体废物的上方，辐射管2的管体21外周壁上的翅片22均位于上述容纳腔内。

具体地，热解系统100对物料101例如生活垃圾等有机固体废物进行热解时，炉体1内产生有热解油，由于辐射管2长时间保持高温，使得炉体1内长时间保持在高温的状态，热解油变成热解油气(气态的热解油)，热解油气上升并与辐射管2充分接触，大部分热解油气被热裂解为小分子气体(例如，小分子烃类、CO、CO₂和H₂等)和焦炭，上述小分子气体和小部分热解油气从上述至少一个热解气出口10a排出，焦炭则留在炉体1内。在上述过程中，由于辐射管2的外周壁间隔设置有翅片22，进一步增加了辐射管2与热解油气的接触面积，增强了热解油气的热裂解程度，提高了热解油气的热裂解速率，从而减少了热解油的产量，增加了小分子气体的产量，进而方便了热解油的后处理，且保护了周边环境。

根据本发明实施例的热解系统100，通过在辐射管2的外周壁上设置至少一个翅片22，且翅片22位于炉体1内，由此增大了辐射管2与物料101热解产生的热解油气的接触面积，增强了热解油气的热裂解程度，从而减少了热解油的产量，增加了小分子气体的产量，进而方便了热解油的后处理，且保护了周边环境。

在本发明的一个实施例中，管体21的第一端设有第一蓄热体211，管体21的第一端具有第一燃气进口211a和第一空气进口211b，管体21的第二端设有第二蓄热体212，管体21的第二端具有第二燃气进口212a和第二空气进口212b。例如，如图1和图2所示，第一蓄热体211设在管体21的左端，且第一燃气进口211a和第一空气进口211b位于管体21的左端。第二蓄热体212设在管体21的右端，且第二燃气进口212a和第二空气进口212b位于管体21的右端。由此，第一蓄热体211和第二蓄热体212内交替流经混合气(燃气和空气的混合气)和混合气燃烧产生的烟气，高温的烟气可以将其热量传递给第一蓄热体211或第二蓄热体212，从而在热解系统100从其中一个工艺流程状态切换至另一个工艺流程状态时，混合气可以吸收第一蓄热体211或第二蓄热体212的热量，并将吸收的热量传导至辐射管2，进而传递给热解油气，由此，可以通过第一蓄热体211和第二蓄热体212进行高温烟气的物理热的回收，从而达到节约能源的目的。

在本发明的一个可选实施例中，第一燃气进口211a和第二燃气进口212a之间设有第一换向组件3，第一换向组件3包括第一接口31、第二接口32和第三接口33，第一接口31与第一燃气进口211a相连，第二接口32与第二燃气进口212a相连，第三接口33为燃气入口，第一接口31和第二接口32可切换地与第三接口33导通。第一空气进口211b和第二空气进口212b之间设有第二换向组件4，第二换向组件4包括第四接口41、第五接口42和第六接口43，第四接口41与第一空气进口211b相连，第五接口42与第二空气进口212b相连，第六接口43为空气入口，第四接口41和第五接口42可切换地与第六接口43导通。当第一接口31与第三接口33导通时第四接口41与第六接口43导通，当第二接口32与第三接口33导通时第五接口42与第六接口43导通。

例如，如图1和图2所示，第一换向组件3设在第一燃气进口211a和第二燃气进口212a之间，且第一换向组件3的第一接口31与第一燃气进口211a相连，第一换向组件3的第二接口32与第二燃气进口212a相连。第二换向组件4设在第一空气进口211b和第二空气进口212b之间，且第二换向组件4的第四接口41与第一空气进口211b相连，第二换向组件4的第五接口42与第二空气进口212b相连。

由此，通过切换第一换向组件3，使得第二接口32和第三接口33导通，此时第一接口31和第三接口33隔断(即不导通)，使得热解系统100处于图1中所示的第一工艺流程状态，燃气从第一换向组件3的第三接口33进入，并从第一换向组件3的第二接口32流出，从第二接口32流出的燃气经第二燃气进口212a从管体21的右端流入管体21内；与此同时，切换第二换向组件4，使得第五接口42和第六接口43导通，此时第四接口41和第六接口43隔断(即不导通)，空气从第二换向组件4的第六接口43进入，并从第二换向组件4的第五接口42流出，从第五接口42流出的空气经第二空气进口212b从管体21的右端流入管体21内，并与上述从管体21的右端流入管体21内的燃气进行预混。预混后的混合气经过第二蓄热体212后进入由管体21限定出的燃烧室燃烧，并放出大量的燃烧热。燃烧热传导至管体21和其上的所有翅片22，管体21、翅片22分别与热解油气充分接触，使热解油发生热裂解，热解油热裂解产生的小分子气体从至少一个热解气出口10a排出，而焦炭则留在炉体1内，燃气和空气混合燃烧后产生的烟气可以经过第一蓄热体211流出辐射管2，该烟气的余热可以与第一蓄热体211进行热交换，以加热第一蓄热体211，由此，可以对后续流经第一蓄热体211的空气和燃气进行预热。

再次切换第一换向组件3，实现第一接口31和第三接口33导通，此时第二接口32和第三接口33隔断(即不导通)，使得热解系统100处于图2中所示的第二工艺流程状态，燃气从第一换向组件3的第三接口33进入，并从第一换向组件3的第一接口31流出，从第一接口31流出的燃气经第一燃气进口211a从管体21的左端流入管体21内；与此同时，切换第二换向组件4，使得第四接口41和第六接口43导通，此时第五接口42和第六接口43隔断(即不导通)，空气从第二换向组件4的第六接口43进入，并从第二换向组件4的第四接口41流出，从第四接口41流出的空气经第一空气进口211b从管体21的左端流入管体21内，并与上述从管体21的左端流入管体21内的燃气进行预混。预混后的混合气经过第一蓄热体211后进入上述燃烧室燃烧，并放出大量的燃烧热。燃烧热传导至管体21和其上的所有翅片22，管体21、翅片22分别与热解油气充分接触，使热解油发生热裂解，热解油热裂解产生的小分子气体从至少一个热解气出口10a排出，而焦炭则留在炉体1内，燃气和空气混合燃烧后产生的烟气可以经过第二蓄热体212流出辐射管2，该烟气的余热可以与第二蓄热体212进行热交换，以加热第二蓄热体212，由此，可以对后续流经第二蓄热体212的空气和燃气进行预热。

由此，第一换向组件3和第二换向组件4简化了热解系统100的管路连接，降低了热解系统100的成本，而且不论第一换向组件3和第二换向组件4切换使得热解系统100处于哪种工艺流程状态，或者两种工艺流程状态交替切换，均可以使辐射管2长时间保持在高温状态，从而保证了物料101例如生活垃圾等有机固体废物的热解的持续进行，进而保证了热解油气的热裂解的持续进行。

可以理解的是，通过调节辐射管2的温度，调节热解油气的热裂解程度，进而可以调节热解油气热裂解产生的小分子气体的产量，使小分子气体的产量更加具有选择性，以更好地满足实际应用。例如，可以通过调节燃气的流量来调节燃气燃烧放出的燃烧热，从而达到调节辐射管2的温度的目的。

在本发明的一个可选实施例中，第一换向组件3和第二换向组件4中的至少一个上具有第七接口44，第七接口44与外部大气相通。例如，如图1和图2所示，第二换向组件4具有第七接口44，进一步地，第七接口44可以通过烟囱或其他烟气净化装置与外部大气相通。由此，燃气与空气混合燃烧后产生的烟气在达到排放标准后可以排至外部大气，方便了烟气的后处理，且实现了零污染，达到了保护环境的效果。当然，第七接口44也可以设在第一换向组件3上，并通过烟囱或其他烟气净化装置与外部大气相通。

可选地，第一换向组件3为三通阀，第二换向组件4为四通阀，但不限于此。由此，第一换向组件3和第二换向组件4结构简单，操作方便。

可选地，第一换向组件3和第二换向组件4的换向间隔时间为t，t满足：50s≤t≤80s。其中，第一换向组件3和第二换向组件4可以均与控制器(图未示出)相连，以实现第一换向组件3和第二换向组件4的联动控制，也就是说，控制器可以控制第一换向组件3和第二换向组件4同时切换，使得热解系统100处于第一工艺流程状态或第二工艺流程状态，且切换的间隔时间t满足：50s≤t≤80s，由此，第一蓄热体211或第二蓄热体212在间隔时间t内，已回收了足够的高温烟气的物理热，从而实现了高温烟气的物理热的最大化的回收。

在本发明的一个可选实施例中，从燃气入口通入的燃气可以为低热值燃气，例如焦炉煤气、转炉煤气等。由于低热值燃气直接燃烧比较困难，通常被视为“废气”被排放，既污染环境，又浪费能源。本发明中将低热值燃气作为燃气与空气混合，混合气穿过第一蓄热体211或第二蓄热体212，在辐射管2的第一蓄热体211和第二蓄热体212之间的部分管段内通过点火装置(图未示出)点燃进行燃烧，以放出燃烧热，从而解决了低热值燃气直接燃烧困难的问题，而且提高了资源的利用率，同时实现了零污染，保护了环境。

在本发明的一个可选实施例中，管体21的第一端和第二端伸出炉体1外，第一蓄热体211和第二蓄热体212位于炉体1外。例如，如图1和图2所示，炉体1上形成有贯穿炉体1壁厚的两个通孔，管体21的左端和右端分别穿过上述两个通孔并均伸出炉体1外，管体21的设有翅片22的部分位于炉体1内，第一蓄热体211设在管体21的左端，且第一蓄热体211位于炉体1外，第二蓄热体212设在管体21的右端，且第二蓄热体212位于炉体1外。由此，避免了由于第一蓄热体211和第二蓄热体212位于炉体1内而吸收炉体1内的热量，从而无法回收混合气燃烧产生的高温烟气的热量，进而保证了高温烟气的物理热的回收。

优选地，如图1和图2所示，辐射管2水平设置。辐射管2的轴线沿左右方向延伸，由此，可以大致保证辐射管2与热解油气之间的均匀受热，且辐射管2在重力的作用下没有相对于炉体1向左或向右的运动趋势，辐射管2与炉体1之间没有摩擦力(包括静摩擦力)，从而使得炉体1和辐射管2的受力较好，保证了炉体1和辐射管2之间的连接可靠，延长了热解系统100的使用寿命。

在本发明的一个可选实施例中，如图1和图2所示，翅片22可以为多个，多个翅片22沿管体21的长度方向间隔设置。由此，保证了多个翅片22可以与热解油气充分接触，保证了热解油气的热裂解程度。多个翅片22优选沿管体21的长度方向均匀间隔设置，由此，辐射管2左右对称，可以均匀加热热解油气，同时保证了辐射管2的美观。此时，多个翅片22可以一体成型或分开单独成型。

在本发明的一些可选实施例中，翅片22的外周的形状为圆形、椭圆形、长圆形、多边形或沿管体21的长度方向延伸的螺旋形等。当翅片22为一个时，翅片22可以沿管体21的长度方向螺旋延伸，且翅片22的外周的形状为圆形、椭圆形、长圆形或多边形等。当翅片22为多个时，翅片22的外周的形状同样可以为圆形、椭圆形、长圆形、多边形或沿管体21的长度方向延伸的螺旋形等。而且，翅片22的纵截面的形状可选为三角形(如图1和图2所示)或矩形等。可以理解的是，翅片22的具体个数、外周的形状和其纵截面的形状可以根据实际要求具体设置，以更好地满足实际应用。

根据本发明实施例的热解系统100的其他构成以及操作对于本领域普通技术人员而言都是已知的，这里不再详细描述。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“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。

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。