热解发生装置及其热解方法与流程

本发明涉及高温空气燃烧技术领域，尤其涉及一种热解发生装置及其热解方法。

背景技术：

相关技术的热解发生装置的系统能耗高，并且热解发生装置内的物料热解后的固态产物自身显热高，而相关技术的热解方法及热解发生装置极大地浪费了固态产物的显热，从而造成了能量的损失。

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，本发明提出一种热解发生装置，可降低系统的能耗，提高热解焦油的产率。同时结构简单，能够在一定程度上减小占地面积，易于工业化。

本发明还提出一种上述热解发生装置的热解方法。

根据本发明实施例的热解发生装置，具有第一进料口和第二进料口，包括：热解炉体，所述第一进料口设在所述热解炉体上；加热管，所述加热管伸入到所述热解炉体内以对所述热解炉体内的物料提供热解热量；混合部件，所述混合部件包括混合炉体和多个挡板，所述混合炉体设在所述热解炉体的下方且与所述热解炉体连通，所述混合炉体设有出料口，所述多个挡板设在所述混合炉体的内周壁上，每个所述挡板的自由端朝向所述混合炉体的中心轴线且向下倾斜延伸，至少两个所述挡板的自由端朝向彼此延伸且在竖直方向上错位设置，所述第二进料口设在所述热解炉体或者所述混合炉体上，所述第二进料口位于最上方的所述挡板和所述加热管之间。

根据本发明实施例的热解发生装置，通过设置混合部件，从而能够充分地利用热解炉体内物料热解后产生的高温的固态产物自身的显热，有效地降低系统的能耗，提高热解焦油的产率。同时结构简单，能够在一定程度上减小占地面积，易于工业化。

根据本发明的一些实施例，所述混合炉体内设有两组挡板组，每组所述挡板组包括至少两个在竖直方向上间隔设置的挡板，所述两组挡板组的挡板的自由端朝向彼此延伸，所述两组挡板组的所述挡板的自由端在竖直方向上交错设置。由此可知，两组挡板组的结构设置能够保证从热解炉体排入到混合炉体内的高温的固态产物和从第二进料口排入到混合炉体内的物料在两组挡板组上流动的时间，增强高温的固态产物与物料的混合效果，进而有利于提高热解发生装置的热解焦油的产率。

具体地，自由端错位设置的两个所述挡板的错位距离与所述挡板的长度的比值为1/10-1/5。由此，能够保证从热解炉体排入到混合炉体内的高温的固态产物和从第二进料口排入到混合炉体内的物料混合效果，使从第二进料口排入到混合炉体内的物料热解充分，进而在一定程度上保证热解发生装置的混合炉体内的热解焦油的产率。

根据本发明的一些实施例，自由端错位设置的两个挡板的长度不同。从而有利于从热解炉体排入到混合炉体内的高温的固态产物和从第二进料口排入到混合炉体内的物料在挡板上反复接触、均匀混合，进而使从第二进料口进入到混合炉体内的物料更加充分地吸收从热解炉体排入到混合炉体内的高温的固态产物释放的自身显热以进行热解，提高混合炉体内的热解焦油的产率。

进一步地，自由端错位设置的两个挡板的长度比为1.2-1.5。由此，能够保证从第二进料口进入到混合炉体内的物料充分地吸收从热解炉体排入到混合炉体内的高温的固态产物释放的自身显热，进而保证热解发生装置的热解焦油的产率。

具体地，每个所述挡板与所述混合炉体的侧壁之间夹角为30°-75°。由此，能够在一定程度上控制每个挡板上从热解炉体排入的高温的固态产物和从第二进料口排入到混合炉体内的物料向出料口运动的速度，使混合炉体内的物料热解地更加充分，进而保证热解发生装置的热解焦油的产率。

具体地，所述热解炉体和所述混合炉体之间的长度比为2:3-5:4。由此，能够保证物料在热解炉体内自上而下停留5s-10s以热解地更加充分，进而提高热解发生装置的热解焦油的效率，同时在一定程度上降低系统的能耗。

可选地，所述混合炉体的内壁上设有保温材料件。从而有利于避免从热解炉体排入到混合炉体内的高温的固态产物的热量从混合炉体的内周壁向外散出，进而提高了混合炉体的保温效果，能够在一定程度上提高混合炉体内物料的热解焦油的效率。

根据本发明的一些实施例，所述热解发生装置还包括振动装置，所述振动装置与每个所述挡板相连以驱动每个所述挡板振动。从而可知，每个挡板在振动装置的驱动下可发生高频振动，使得每个挡板上的从热解炉体排入到混合炉体内的高温的固态产物和从第二进料口排入到混合炉体内的物料在挡板的振动作用下能够混合地更加均匀，进而提高热解发生装置的热解焦油的产率。同时高频振动的挡板还能够有效地避免混合炉体内的固态产物和物料由于内摩擦、带电和成分偏析等原因在挡板上堆积而堵塞混合炉体，进而在一定程度上提高热解发生装置的可靠性。

根据本发明实施例的热解发生装置的热解方法，所述热解发生装置为根据本发明上述实施例的热解发生装置，所述热解方法包括如下步骤：

s1：通过所述第一进料口将物料输送至所述热解炉体内，控制所述加热管工作以对所述热解炉体内的物料提供热解热量；

s2：在预定时间后通过所述第二进料口将物料输送至所述混合炉体内。

根据本发明实施例的热解发生装置的热解方法，能够充分地利用热解炉体内物料热解后产生的高温的固态产物自身的显热，有效地降低系统的能耗，提高热解焦油的产率。

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发生装置的示意图。

附图标记：

热解发生装置100；

第一进料口1；第二进料口2；热解炉体3；加热管4；混合部件5；混合炉体51；

挡板组52；挡板521；出料口6；螺旋进料机7；螺旋输送机8；燃气进口9；

空气进口10；烟气出口11；油气出口12。

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”、“长度”、“上”、“下”、“竖直”、“内”、“外”、“轴向”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，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。

下面参考图1描述根据本发明实施例的热解发生装置100。

如图1所示，根据本发明实施例的热解发生装置100具有第一进料口1和第二进料口2，热解发生装置100包括：热解炉体3、加热管4和混合部件5。

具体而言，第一进料口1设在热解炉体3上，加热管4伸入到热解炉体3内以对热解炉体3内的物料提供热解热量。由此可知，物料通过第一进料口1进入到热解炉体3内后，热解炉体3内的加热管4为物料提供热量以使物料在热解炉体3内进行充分的热解，物料热解后形成油气和高温的固态产物。可以理解的是，热解炉体3上设有油气出口12以将物料热解后产生的油气快速导出，从而可以避免焦油发生二次裂解，提高热解焦油的产率。而高温的固态产物留在热解炉体3内。

混合部件5包括混合炉体51和多个挡板521，混合炉体51设在热解炉体3的下方且与热解炉体3连通，混合炉体51设有出料口6，多个挡板521设在混合炉体51的内周壁上，每个挡板521的自由端朝向混合炉体51的中心轴线且向下倾斜延伸，至少两个挡板521的自由端朝向彼此延伸且在竖直方向上错位设置，第二进料口2设在热解炉体3或者混合炉体51上，并且第二进料口2位于最上方的挡板521和加热管4之间。由此可知，挡板521相对于混合炉体51的结构设置能够承接并混合从热解炉体3和第二进料口2排入到混合炉体51内的物料。

热解炉体3内的物料热解后产生的高温的固态产物沿着热解炉体3排入到混合炉体51内后与从第二进料口2进入到混合炉体51内的物料被混合炉体51上的多个挡板521承接并沿着挡板521向下运动，在运动的过程中高温的固态产物和从第二进料口2排入到混合炉体51内的物料在倾斜的挡板521的作用下混合，使得从第二进料口2进入到混合炉体51内的物料吸收从热解炉体3排入到混合炉体51内的高温的固态产物释放的自身显热而进行热解，热解后形成的固态产物及释放自身显热后的固态产物落入到混合炉体51上的出料口6并从出料口6排出热解发生装置100。从而可知，热解发生装置100的混合炉体51内无外加热源，充分地利用热解炉体3内物料热解后产生的高温的固态产物自身的显热，从而有效地降低了系统的能耗，提高了热解焦油的产率。同时，热解发生装置100的结构简单，能够在一定程度上减小占地面积，易于工业化。

根据本发明实施例的热解发生装置100，通过设置混合部件5，从而能够充分地利用热解炉体3内物料热解后产生的高温的固态产物自身的显热，有效地降低系统的能耗，提高热解焦油的产率。同时结构简单，能够在一定程度上减小占地面积，易于工业化。

可选地，加热管4为蓄热式辐射管。从而使加热管4的热效率高、运行稳定、可靠性高。可以理解的是，当加热管4为蓄热式辐射管时，热解炉体3上还设有燃气进口9、空气进口10和烟气出口11，从而可以保证蓄热式辐射管内的热效率和可靠性，进而保证加热管4为热解炉体3内的物料提供充分的热量以热解。其中蓄热式辐射管的管壁的温度通过燃气调节阀(图未示出)控制。

根据本发明的一些实施例，混合炉体51内设有两组挡板组52，每组挡板组52包括至少两个在竖直方向上间隔设置的挡板521，两组挡板组52的挡板521的自由端朝向彼此延伸，两组挡板组52的挡板521的自由端在竖直方向上交错设置。由此可知，两组挡板组52的结构设置能够保证从热解炉体3排入到混合炉体51内的高温的固态产物和从第二进料口2排入到混合炉体51内的物料在两组挡板组52上流动的时间，增强高温的固态产物与物料的混合效果，进而有利于提高热解发生装置100的热解焦油的产率。

可选地，当每组挡板组52的相邻的两个挡板521之间的间隔为100mm-500mm时，能够为混合炉体51内物料热解后产生的油气的排出提供了有效的空间，进而提高热解发生装置100的热解焦油的产率。

具体地，当自由端错位设置的两个挡板521的错位距离与挡板521的长度的比值为1/10-1/5时，能够保证从热解炉体3排入到混合炉体51内的高温的固态产物和从第二进料口2排入到混合炉体51内的物料混合效果，使从第二进料口2排入到混合炉体51内的物料热解充分，进而在一定程度上保证热解发生装置100的混合炉体51内的热解焦油的产率。

根据本发明的一些实施例，自由端错位设置的两个挡板521的长度不同。从而有利于从热解炉体3排入到混合炉体51内的高温的固态产物和从第二进料口2排入到混合炉体51内的物料在挡板521上反复接触、均匀混合，进而使从第二进料口2进入到混合炉体51内的物料更加充分地吸收从热解炉体3排入到混合炉体51内的高温的固态产物释放的自身显热以进行热解，提高混合炉体51内的热解焦油的产率。

进一步地，当自由端错位设置的两个挡板521的长度比为1.2-1.5时，能够保证从第二进料口2进入到混合炉体51内的物料充分地吸收从热解炉体3排入到混合炉体51内的高温的固态产物释放的自身显热，进而保证热解发生装置100的热解焦油的产率。

具体地，当每个挡板521与混合炉体51的侧壁之间夹角为30°-75°时，能够在一定程度上控制每个挡板521上从热解炉体3排入的高温的固态产物和从第二进料口2排入到混合炉体51内的物料向出料口6运动的速度，使混合炉体51内的物料热解地更加充分，进而保证热解发生装置100的热解焦油的产率。

具体地，热解炉体3和混合炉体51之间的长度比为2:3-5:4。由此，能够保证物料在热解炉体3内自上而下停留5s-10s以热解地更加充分，进而提高热解发生装置100的热解焦油的产率，同时在一定程度上降低系统的能耗。

可选地，混合炉体51的内壁上设有保温材料件。从而有利于避免从热解炉体3排入到混合炉体51内的高温的固态产物的热量从混合炉体51的内周壁向外散出，进而提高了混合炉体51的保温效果，能够在一定程度上提高混合炉体51内物料的热解焦油的效率。

可选地，所述挡板521为不锈钢板。从而能够保证挡板521的耐高温和耐腐蚀性能，提高热解发生装置100的可靠性。

根据本发明的一些实施例，热解发生装置100还包括振动装置(图未示出)，振动装置与每个挡板521相连以驱动每个挡板521振动。从而可知，每个挡板521在振动装置的驱动下可发生高频振动，使得每个挡板521上的从热解炉体3排入到混合炉体51内的高温的固态产物和从第二进料口2排入到混合炉体51内的物料在挡板521的振动作用下能够混合地更加均匀，进而提高热解发生装置100的热解焦油的产率。同时高频振动的挡板521还能够有效地避免混合炉体51内的固态产物和物料由于内摩擦、带电和成分偏析等原因在挡板521上堆积而堵塞混合炉体51，进而在一定程度上提高热解发生装置100的可靠性。

具体地，振动装置包括多个振动杆(图未示出)和电机(图未示出)，多个振动杆分别与电机相连，多个振动杆与多个挡板521一一对应设置，每个挡板521安装在相应的振动杆上，振动装置通过每个振动杆的轴向运动把振动力传递给相应的挡板521以驱动每个挡板521振动。

可选地，热解发生装置100还包括两个螺旋进料机7，两个螺旋进料机7分别设在第一进料口1和第二进料口2处。由此可知，外界物料通过两个螺旋进料机7输送至第一进料口1和第二进料口2，从而便于物料的进料。

可选地，热解发生装置100还可以包括螺旋输送机8，螺旋输送机8设在出料口6处。从而可以将出料口6处的固态产物输送至热解发生装置100的外部，在一定程度上避免固态产物在出料口6堆积而堵塞出料口6。

可选地，油气出口12为多个，多个油气出口12在热解炉体3和混合炉体51的侧壁上间隔分布。从而能够提高油气出口12导出油气的效率，更加有效地避免焦油发生二次裂解，提高热解焦油的产率。优选地，多个油气出口12外接油气管道(图未示出)，多个油气管道将油气导向同一个油气总出口(图未示出)。从而使热解发生装置100的结构简单，工作效率高。

根据本发明实施例的热解发生装置100的热解方法，热解发生装置100为根据本发明上述实施例的热解发生装置100，热解方法包括如下步骤：

s1：通过第一进料口1将物料输送至热解炉体3内，控制加热管4工作以对热解炉体3内的物料提供热解热量。从而使从第一进料口1进入到热解炉体3内的物料能够在热解炉体3内进行充分的热解，最终形成油气和高温的固态产物。

s2：在预定时间后通过第二进料口2将物料输送至混合炉体51内。从而，从热解炉体3排入到混合炉体51内的高温的固态产物和从第二进料口2排入到混合炉体51内的物料在倾斜的挡板521上向下运动并混合，使得第二进料口2进入到混合炉体51内的物料吸收从热解炉体3排入到混合炉体51内的高温的固态产物释放的自身显热而进行热解。热解后形成的固态产物及释放自身显热后的固态产物从混合炉体51上的出料口6排出热解发生装置100。

根据本发明实施例的热解发生装置100的热解方法，能够充分地利用热解炉体3内物料热解后产生的高温的固态产物自身的显热，有效地降低系统的能耗，提高热解焦油的产率。

下面参考图1对根据本发明一个具体实施例的热解发生装置100的结构进行详细说明。但是需要说明的是，下述的说明仅具有示例性，普通技术人员在阅读了本发明的下述技术方案之后，显然可以对其中的技术方案或者部分技术特征进行组合或者替换、修改，这也落入本发明所要求的保护范围之内。

如图1所示，根据本发明实施例的热解发生装置100具有第一进料口1、第二进料口2、出料口6、燃气进口9、空气进口10、烟气出口11和油气出口12。热解发生装置100还包括：热解炉体3、加热管4、混合部件5、螺旋进料机7、螺旋输送机8和振动装置。

具体而言，第一进料口1和第二进料口2均设在热解炉体3上。螺旋进料机7为两个且分别设在第一进料口1和第二进料口2处。螺旋输送机8为一个且设在出料口6处。加热管4伸入到热解炉体3内以对热解炉体3内的物料提供热解热量。加热管4为蓄热式辐射管，加热管4的管壁的温度通过燃气调节阀控制在900℃-1000℃。

混合部件5包括混合炉体51和两组挡板组52。

混合炉体51设在热解炉体3的下方且与热解炉体3连通，混合炉体51设有出料口6，混合炉体51的内壁上设有保温材料件。热解炉体3和混合炉体51之间的长度比为2:3，两组挡板组52设在混合炉体51的内周壁上，每组挡板组52包括两个在竖直方向上间隔设置的挡板521，挡板521为不锈钢板。第二进料口2位于最上方的挡板521和加热管4之间。

两组挡板组52的挡板521的自由端朝向彼此延伸，两组挡板组52的挡板521的自由端在竖直方向上交错设置。自由端错位设置的两个挡板521的长度的比值为1.3，自由端错位设置的两个挡板521的错位距离与挡板521的长度的比值为1/5。每个挡板521的自由端朝向混合炉体51的中心轴线且向下倾斜延伸，每个挡板521与混合炉体51的侧壁之间夹角为60°。

振动装置包括四个振动杆和电机，四个振动杆分别与电机相连，四个振动杆与四个挡板521一一对应设置，每个挡板521安装在相应的振动杆上，振动装置通过每个振动杆的轴向运动把振动力传递给相应的挡板521以驱动每个挡板521振动。

利用本发明实施例的热解发生装置100对大雁褐煤(煤质分析如表1)和新疆徐矿长焰煤(煤质分析如表2)进行热解，其中从第一进料口1进入到热解炉体3内的物料为大雁褐煤，从第二进料口2排入到混合炉体51内的物料为新疆徐矿长焰煤，热解后得到的热解焦油的产率分布如表3所示。

表1：大雁褐煤煤质分析

表2：新疆徐矿长焰煤煤质分析

表3：大雁褐煤和徐矿长焰煤热解产率分布

从表3可以看出，在热解发生装置100的热解炉体3内使大雁褐煤热解，在混合炉体51内使新疆徐矿长焰煤热解，热解产物焦油产率高达9.1％，是铝甑含油率的96.8％，系统能耗降低了10-20％。

根据本发明实施例的热解发生装置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。