热解装置的制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种热解装置，包括：热解炉、冷却器组件和气体储罐，热解炉包括炉体、两个布料板和加热辐射管，炉体上设有油气出口，两个布料板在上下方向上间隔开地设在所述炉体内，每个布料板上设有在厚度方向上贯穿的多个通孔，加热辐射管设在炉体内且加热辐射管位于两个布料板之间。冷却器组件与油气出口相连。气体储罐与冷却器组件相连以接收热解气。根据本发明实施例的热解装置，加快了物料的升温且使得物料受热均匀，无结焦，有效增加单次处理量，可以充分利用加热辐射管的辐射热，提高了热解装置的热效率。从而便于油气混合物的释放，且使得产生的油气混合物中的固态产物少，避免了油气出口堵塞。
【专利说明】
热解装置
技术领域
[0001]本发明涉及热解领域，尤其是涉及一种热解装置。
【背景技术】
[0002]热解技术是将有机物在无氧或缺氧的状态下加热至500?1000°C，使固体废物中的有机物转化为以燃气、燃料油和热解炭为主的贮存性能源。由于是缺氧分解和还原气氛，可减轻废物中硫、氮、重金属等有害成分对环境的二次污染，工艺上无需昂贵的洗气装置。
[0003]相关技术中公开的低温干馏炉中采用在干馏炉炉外四周设置电加热棒的方式进行加热，这种加热方式使得靠近壁炉处物料升温快，炉中心物料升温慢，存在物料加热不均的问题。同时相关技术中还有采用回转窑或旋转床等装置实现物料的连续热解。这些热解装置对物料粒度要求严格，而且存在处理能力低、物料受热不均、物料二次裂解严重、油气出口管道易堵塞、操作难度高、设备使用寿命短等缺点。而且热解产物品质不高，且存在安全隐患。
【发明内容】
[0004]本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种热解装置，加快了物料的升温且使得物料受热均匀。
[0005]根据本发明实施例的热解装置，包括:热解炉，所述热解炉包括炉体、两个布料板和加热辐射管，所述炉体上设有油气出口，所述两个布料板在上下方向上间隔开地设在所述炉体内，每个所述布料板上设有在厚度方向上贯穿的多个通孔，所述加热辐射管设在所述炉体内且所述加热辐射管位于所述两个布料板之间；冷却器组件，所述冷却器组件与所述油气出口相连以对从所述油气出口排出的油气混合物进行冷却以对所述油气混合物进行油气分离;气体储罐，所述气体储罐与所述冷却器组件相连以接收分离出的并经过冷却的热解气。
[0006]根据本发明实施例的热解装置，盛放在布料板上的物料不仅可以吸收布料板的热量且可直接吸收加热辐射管产生的辐射热，加快了物料的升温且使得物料受热均匀，无结焦，同时由于提高了热传导，有效增加单次处理量，可以充分利用加热辐射管的辐射热，提高了热解装置的热效率。又由于布料板上设有通孔，从而便于油气混合物的释放，整个热解过程得以加快进行，且使得产生的油气混合物中的固态产物少，避免了油气出口堵塞。
[0007]另外，根据本发明上述实施例的热解装置还可以具有如下附加的技术特征:
[0008]在本发明的一些实施例中，所述布料板形成为蜿蜒延伸的板件。
[0009]可选地，所述布料板的纵截面形成为锯齿状，所述布料板的齿形角优选为30-60°。
[0010]优选地，所述两个布料板相对所述加热辐射管对称布置。
[0011]在本发明的一些实施例中，所述冷却器组件与所述气体储罐相连的管道上设有具有数显功能的热式流量计以计量气体累计流量。
[0012]根据本发明的优选实施例，所述油气出口为多个，且所述多个油气出口分别设在所述炉体的顶部和侧壁中的至少一个上。
[0013]在本发明的具体实施例中，所述加热辐射管与至少一个所述布料板之间设有所述油气出口。
[0014]在本发明的进一步实施例中，所述炉体的顶壁和侧壁上均设有所述油气出口，所述位于侧壁上的油气出口打开并且所述位于顶壁上的油气出口关闭，以提高产油率，或者所述位于顶壁上的油气出口打开并且所述位于侧壁上的油气出口关闭，以提高产气率。
[0015]根据本发明的一些实施例，所述冷却器组件包括:多个冷却器，每个所述冷却器具有冷却腔，所述冷却器的侧壁内具有用于盛放冷却液的空腔，所述多个冷却器的所述空腔彼此连通以形成一条流通通道，每个所述冷却器具有气体出口 ；冷却液循环栗，所述冷却液循环栗与所述流通通道的两端相连;多个油气管道，所述多个油气管道分别一一对应地伸入到所述多个冷却腔内，在热解气的流动方向上，位于最上游的所述冷却器中的所述油气管道与所述油气出口相连，位于最下游的所述冷却器的所述气体出口与所述气体储罐相连，其中相邻的两个所述冷却器中位于下游的所述冷却器中的所述油气管道与位于上游的所述冷却器的所述气体出口相连；引风机，所述引风机串联在位于最下游的所述冷却器的所述气体出口和所述气体储罐之间以将热解气导引到所述气体储罐内。
[0016]在本发明的进一步实施例中，所述冷却器组件还包括公用管道，所述公用管道的两端分别与位于最上游的所述冷却器的所述气体出口和所述引风机相连，所述多个冷却器中除去最上游的冷却器之外的其他冷却器中的所述油气管道均与所述公用管道相连，位于最下游的所述冷却器的所述气体出口与所述公用管道相连，所述公用管道与每个所述油气管道的连接处的上游或下游处串联有第一控制阀；相连的所述气体出口和所述油气管道之间、最下游的所述冷却器的所述气体出口和所述公用管道之间均串联有第二控制阀。
【附图说明】
[0017]图1为根据本发明实施例的热解装置的示意图；
[0018]图2为根据本发明一个具体实施例的热解装置的示意图；
[0019]图3为根据本发明实施例的热解装置中的布料板的主视图；
[0020]图4为根据本发明实施例的热解装置中的布料板的左视图；
[0021]图5为根据本发明实施例的热解装置中的布料板的俯视图。
【具体实施方式】
[0022]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，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
[0023]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”、“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。
[0024]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，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
[0025]在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体;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或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0026]下面参考图1-图5详细描述根据本发明实施例的热解装置100，其中该热解装置100可以对轮胎、垃圾等物质进行热解以得到热解油、热解气等物质。
[0027]如图1、图2和图5所示，根据本发明实施例的热解装置100，包括:热解炉1、冷却器组件2和气体储罐3，其中，热解炉I包括炉体10、两个布料板11和加热辐射管12，炉体10上设有油气出口 1I，两个布料板11在上下方向上间隔开地设在炉体1内，每个布料板11上设有在厚度方向上贯穿的多个通孔111，待热解的物料放置在布料板11上。其中，两个布料板11上可均铺设待热解的物料，两个布料板11中也可仅其中一个上铺设物料，物料的铺设位置由热解装置100的实际应用情况决定，这里不作具体限定。
[0028]需要说明的是，为方便物料受热分解，铺设于布料板11上的物料需破碎至颗粒状。由于物料铺设在布料板11上，从而使得热解装置100装料容易，且物料的处理要求低，适用范围广。在本发明的一些示例中，物料的粒径为5mm-80mm，物料的料层厚度为50-400mm。此时，为避免物料从布料板11上的通孔111处漏出，通孔111的孔径应小于物料的粒径。
[0029]进一步地，为加快物料的热解速度，提高热解装置100的热效率，布料板11上还可加入催化剂，而且布料板11的设置也方便了催化剂的装入。这里，催化剂的类型及放入的方式不作具体限定，例如催化剂可为油状催化剂，油状催化剂可涂抹于布料板11的下表面，又例如，当催化剂为气态催化剂时，气态催化剂可从布料板11的下方通向布料板11。
[0030]加热辐射管12设在炉体10内且加热辐射管12位于两个布料板11之间，加热辐射管12对盛放在至少一个布料板11上的物料提供热解能量。物料受热后可分解出油气混合物和固定产物，油气混合物里包括油、水和热解气。其中，物料分解后的油气混合物可从通孔111流出并通过油气出口 101排出，从而便于油气混合物的分离和收集。由于油气混合物可从布料板11上自动分离出，使得分离出的油气混合物中固体杂质较少，从而避免了油气出口 101堵塞。同时，布料板11上留下的固态产物可直接收集，从而避免破坏固态产物的物理特性。
[0031]具体地，两个布料板11相对加热辐射管12对称布置，使得加热辐射管12与两个布料板11之间的距离大体相等，从而当两个布料板11上均铺设物料时，加热辐射管12可对两个布料板11上的物料均匀加热。其中，由于两个布料板11在上下方向上间隔分布，加热辐射管12设在两个布料板11之间，从而可充分利用加热辐射管12所释放的辐射热，可以有效增加热解装置100的单次处理量。
[0032]由于加热辐射管12在热解炉I内以辐射加热的形式对布料板11进行加热，使得物料既可吸收布料板11的传导热，也可直接吸收辐射热，其中，加热辐射管12上方的物料可通过通孔111直接吸收辐射热，从而使得物料的受热效果良好，且受热均匀，进而避免布料板11上局部温度过高的现象。由此，可有效避免物料的二次裂解、结焦现象，从而使得物料热解生成的气态产物热值高、油产率高、油品质好。
[0033]冷却器组件2与油气出口 101相连以对从油气出口 101排出的油气混合物进行冷却以对油气混合物进行油气分离，换言之，冷却器组件2与油气出口 101相连以接收从热解炉I排出的油气混合物，油气混合物在冷却器组件2中进行冷却，油气混合物中的油和水冷却后与热解气分离开，从而实现油气混合物中的油气分离以得到热解气，同时热解气也经过了冷却。气体储罐3与冷却器组件2相连以接收分离出的并经过冷却的热解气。
[0034]需要对物料例如轮胎和垃圾进行热解以得到热解气和固态产物时，首先将待热解的物料放置在热解炉I内的布料板11上，加热辐射管12工作以向四周辐射热，布料板11快速升温，布料板11上的热量传导到物料上，同时物料通过布料板11上的通孔111可以直接吸收加热辐射管12的辐射热，加快了物料的升温，物料在高温下进行热解以生成油气混合物和固态产物。
[0035]油气混合物通过油气出口 101进入到冷却器组件2中进行冷却，经过冷却分离出来的油水沉积在冷却器组件2中，分离出来的热解气从冷却器组件2中排入到气体储罐3中进行储存。
[0036]根据本发明实施例的热解装置100，通过设有两个布料板11和一个加热辐射管12，每个布料板11上设有通孔111，两个布料板11在上下间隔开地设在炉体10内，加热辐射管12设在炉体10内且位于两个布料板11之间，从而盛放在布料板11上的物料不仅可以吸收布料板11的热量且可直接吸收加热辐射管12产生的辐射热，加快了物料的升温且使得物料受热均匀，无结焦，同时由于提高了热传导，有效增加单次处理量，可以充分利用加热辐射管12的辐射热，提高了热解装置100的热效率。又由于布料板11上设有通孔111，从而便于油气混合物的释放，整个热解过程得以加快进行，且使得产生的油气混合物中的固态产物少，避免了油气出口 101堵塞。在本发明的一些具体示例中，根据本发明实施例的热解装置100的热效率达到90%以上，并且热利用率比同类设备提高10%以上。
[0037]下面参考图1、图3-图5详细描述根据本发明具体实施例的热解装置100及其工作过程。
[0038]如图1所示，根据本发明实施例的热解装置100包括:氮气储罐5、热解炉1、冷却器组件2、气体储罐3和热式流量计4。其中，氮气储罐5中储存有保护气体氮气。氮气储罐5与热解炉I相连以向炉体1内充入保护气体氨气。
[0039]热解炉I包括炉体10、两个布料板11和加热辐射管12，炉体10上的油气出口101为多个，其中炉体10的顶部和侧壁上均设有油气出口 101，但可以理解的是，油气出口 101的设置位置不限于此，例如如图2所示，油气出口 101也可以只设置在炉体10的侧壁上。换言之，油气出口 101的位置可以根据实际情况进行设置，例如油气出口 101可以为多个，且多个油气出口 101分别设在炉体10的顶部和侧壁中的至少一个上。或者加热辐射管12与至少一个布料板11之间设有油气出口 101。其中需要说明的是，加热辐射管12与至少一个布料板11设有油气出口 101，指的是可以是在加热辐射管12与任一布料板11之间设有油气出口 101，也可以是加热辐射管12与每个布料板11之间均设有油气出口 101。
[0040]通过在炉体10的顶部和侧壁上分别设有油气出口101，每个油气出口 101可以单独打开或关闭，由此在热解装置100的工作过程中，可以开单个油气出口 101，也可以同时开启多个油气出口 101。具体地，当热解炉I对物料例如轮胎热解的过程中，为了产油多，可以使得位于炉体10的侧壁上的油气出口 101打开并且位于炉体10的顶壁上的油气出口 101关闭，以提高产油率。为了产气多，可以使得位于炉体10的顶壁上的油气出口 101打开并且位于炉体10的侧壁上的油气出口 101关闭，以提高产气率。从而通过开启不同位置的油气出口 101，通过油气流动位置的改变，可满足不同物料热解要求，即可实现高的油产量，也可实现高的气产量，增加了热解炉I的使用功能。
[0041]还可以根据物料的不同选择打开不同位置的油气出口101，例如当物料为废旧轮胎时，轮胎热解油附加价值高，为了达到物料多产油(使油气混合物中的油含量高)的目的，此时炉体10的位于炉体10的侧壁上的油气出口 101打开。而当物料为垃圾时，垃圾热解气更好利用，为了达到物料多产气(使油气混合物中的油含量低)的目的，此时炉体10的位于顶壁上的油气出口 101打开。也就是说，油气出口 101的打开数量及位置应根据物料的油产量及气产量决定。
[0042]当炉体10的侧壁上设有多个油气出口101且每个布料板11与加热辐射管12之间均设有油气出口 1I时，则当只有位于加热辐射管12下方的布料板11上放置有物料时，在物料热解的过程中，为了提高产气率，可以仅打开位于加热辐射管12上方的油气出口 101，为了提高产油率，可以仅打开位于加热辐射管12下方的油气出口 101。
[0043]如图3所示，布料板11形成为蜿蜒延伸的板件，也就是说，布料板11的纵截面形成为波形。这里，布料板11的纵截面指的是布料板11在竖直方向上的截面，而且该纵截面平行于布料板11的延伸方向。换言之，布料板11的形状为翅片状的板件。从而增加了布料板11的换热表面积，提高布料板11与物料之间的换热效率，使得物料升温快，受热均匀，从而进一步降低物料热解过程中二次裂解、结焦的产生，同时使得布料板11的结构简单，加工容易。
[0044]具体地，如图3所示，布料板11的纵截面形成为锯齿状，也就是说，布料板11的纵截面是由多个三角形的单齿相连而成。这里，布料板11的纵截面可看成是由多个齿尖向上的三角形单齿构成，布料板11的纵截面也可看成是由多个齿尖向下的三角形单齿构成。为方便描述，在以下的说明中均将单齿的尖部的夹角称为齿形角Θ。优选地，布料板11的齿形角Θ为30-60。ο
[0045]如图4所示，每个布料板11上的多个通孔111呈多行多列且均匀分布，也就是说，布料板11形成为带有网孔的板件，上述呈多排多列的多个通孔111即构成布料板11上的网孔。从而通过在布料板11设有多个通孔111，可在保证通孔111的孔径较小的前提下，使得物料热解的油气混合物从布料板11上分离容易。且加热辐射管12上方的物料可获得更多的辐射热，使得加热辐射管12辐射出的热量可尽量被物料吸收，从而提高热解装置100的热利用率。这里，多个通孔111呈多行多列且均匀分布，可便于布料板11的加工。
[0046]如图1所示，加热辐射管12和两个布料板11均水平布置，且加热辐射管12与布料板11的距离相等，由此，加热辐射管12可对两个布料板11上的物料均匀辐射加热。
[0047]其中，加热辐射管12的类型多样，例如，加热辐射管12可为电加热辐射管，由此，可使得加热辐射管12的加热效率高，升温、降温速率快，而且电加热辐射管12的温度调节快而稳定，从而便于温度的自动控制。
[0048]又例如，加热辐射管12为燃气辐射管，加热辐射管12的燃料类型也不作具体限定，其中，加热辐射管12的燃料可以是普通燃料，如瓦斯气等，加热辐射管12的燃料也可以是低热值的燃料，如劣质煤制气等，加热辐射管12的燃料还可以是物料热解产生的油气混合物中的不凝气，由此，可提高能源的利用率。
[0049]如图1所示，冷却器组件2包括:四个冷却器20、冷却液循环栗21、四个油气管道22和引风机23，其中，每个冷却器20具有冷却腔201，冷却器20的侧壁内具有用于盛放冷却液的空腔202，也就是说，每个冷却器20的冷却腔201和空腔202通过冷却器20的侧壁间隔开。四个冷却器20的空腔202彼此连通以形成一条流通通道，每个冷却器20具有气体出口 203，值得理解的是，气体出口 203与冷却腔201连通。可选地，冷却器20为不锈钢件，易于冷却器20加工成型，且可以提高冷却器20的使用寿命。在本发明的一些示例中，冷却器20采用两个直径不同的直管套设在一起以限定出冷却腔201和空腔202，当然可以理解的是，冷却器20还可以采用两个直径不同的波纹管套设在一起以限定出冷却腔201和空腔202。
[0050]冷却液循环栗21与流通通道的两端相连，冷却液循环栗21工作以使得冷却液在流通通道内循环流动，其中冷却液可以采用氨水、酒精溶液和水等，任何能满足冷却效果的溶液均可以用作冷却液。需要进行说明的是，冷却器20和油气管道22的数量不限于此，冷却器20和油气管道22还可以分别为两个、三个或四个以上，这里不做具体限定，只要保证冷却器20与油气管道22的数量相同且一一对应配合即可。
[0051]需要进行说明的是，冷却液循环栗21可对冷却液进行制冷，并调整冷却液的温度，同时冷却液循环栗21与流通通道相连的管道上设有用于调节冷却液流量的调节阀7。
[0052]四个油气管道22分别——对应地伸入到四个冷却腔201内，在热解气的流动方向上，位于最上游的冷却器20中的油气管道22与油气出口 101相连，位于最下游的冷却器20的气体出口 203与气体储罐3相连，其中相邻的两个冷却器20中位于下游的冷却器20中的油气管道22与位于上游的冷却器20的气体出口 203相连。引风机23串联在位于最下游的冷却器20的气体出口 203和气体储罐3之间以将热解气导引到气体储罐3内。
[0053]冷却液循环栗21工作以使得冷却液在每个冷却器20的空腔202中流动。从热解炉I的油气出口 101排出的油气混合物通过油气管道22排入到位于最上游的冷却器20的冷却腔201中，冷却腔201中的油气混合物与空腔202中的冷却液进行热交换以对冷却腔201中的油气混合物进行冷却以进行油气分离，分离出来的热解气在引风机23的作用下流向气体储罐
3。当油气混合物在最上游的冷却器20中未完全分离时，可以进入到下一个冷却器20中进行油气分离，每个冷却器20都是通过空腔202中的冷却液对冷却腔201中的热解气或油气混合物进行冷却降温，即每个冷却器20采用间冷的冷却方式。
[0054]冷却器20中分离出来的油水积存在冷却腔201的底部，当油气管道22的底部出口被油水封住时，在引风机23中的作用下，热解气在冷却腔201的油水中以鼓泡的方式从油水中排出并流向气体出口 203，此时热解气与油水之间直接接触以达到直接冷却效果，即可以实现直冷的冷却效果。由此，为了实现对热解气直接冷却的目的，每个油气管道22可以伸入到每个冷却器20的冷却腔201的底部，以保证油气管道22的底部出口可被油气混合物或油水封住。
[0055]根据本发明实施例的冷却器组件2，通过设有多个冷却器20、油气管道22、冷却液循环栗21和引风机23，且冷却器20的侧壁内具有用于盛放冷却液的空腔202，从而使得空腔202内的冷却液与冷却腔201中的热解气、油水和油气混合物间隔开，避免了因冷却液直接冷却而导致所得到的油水混合产物需要进一步的油水分离，保证了不会影响油的品质，简化了工艺，也避免了处理油水分离后产生大量污水，降低运行成本。同时通过采取间冷和直冷相结合的冷却方式，使得冷却器组件2的冷却效果好。
[0056]冷却器组件2还包括公用管道24，公用管道24的两端分别与位于最上游的冷却器20的气体出口 203和引风机23相连，多个冷却器20中除去最上游的冷却器20之外的其他冷却器20中的油气管道22均与公用管路相连，也就是说，最上游的冷却器20中的油气管道22不与公用管道24相连，多个冷却器20中的其余冷却器20中的油气管道22与公用管道24相连。
[0057]位于最下游的冷却器20的气体出口203与公用管道24相连，公用管道24与每个油气管道22的连接处的上游或下游处串联有第一控制阀25。相连的气体出口 203和油气管道22之间、最下游的冷却器20的气体出口 203和公用管道24之间均串联有第二控制阀26。从而通过设有第一控制阀25和第二控制阀26，通过控制第一控制阀25和第二控制阀26的打开或关闭，可以根据需要选择冷却器20的数量。
[0058]如图1所示，四个冷却器20分别为第一冷却器20a、第二冷却器20b、第三冷却器20c和第四冷却器20d，第一冷却器20a为位于最上游的冷却器20，第四冷却器20d为位于最下游的冷却器20，第一至第四冷却器20a-20d中的空腔202彼此连通，第一冷却器20a中的油气管道22与热解炉I的多个油气出口 101均相连，第二冷却器20b中的油气管道22通过第一控制阀25与公用管道24相连，第三冷却器20c中的油气管道22通过第二控制阀26与第二冷却器20b的气体出口 203相连，第四冷却器20d中的油气管道22通过第二控制阀26与第三冷却器20c的气体出口 203相连，第四冷却器20d的气体出口 203通过第二控制阀26与公用管道24相连。
[0059]第一冷却器20a的气体出口203与公用管道24的一端相连，公用管道24的另一端与弓丨风机23相连。第二冷却器20b中的油气管道22与公用管道24相连，第三冷却器20c中的油气管道22与公用管道24相连，第四冷却器20d中的油气管道22与公用管道24相连，第二冷却器20b中的油气管道22与公用管道24的连接处的下游串联有第一控制阀25，第三冷却器20c中的油气管道22与公用管道24的连接处的上游串联有第一控制阀25，第四冷却器20d中的油气管道22与公用管道24的连接处的上游串联有第一控制阀25，同时公用管道24与第一冷却器20a的气体出口 203之间也串联有第一控制阀25。
[0060]其中每个第一控制阀25和每个第二控制阀26的打开或关闭，根据实际需要使用的冷却器20的数量进行具体限定，例如当需要使用四个冷却器20时，第二冷却器20b与公用管道24之间的第一控制阀25处于打开状态，其余第一控制阀25处于关闭状态，每个第二控制阀26处于打开状态以使得四个冷却器20的冷却腔201彼此连通。当只需要使用一个冷却器20时，第二冷却器20b与公用管道24之间的第一控制阀25处于关闭状态，其余第一控制阀25处于打开状态，每个第二控制阀26处于关闭状态。当需要使用第一冷却器20a和第二冷却器20b时，则第二冷却器20b与公用管道24之间的第一控制阀25打开、第三冷却器20c与第二冷却器20b之间的第二控制阀26打开、第四冷却器20d与第三冷却器20c之间的第二控制阀26关闭，与第三冷却器20c中的油气管道22相对应的第一控制阀25关闭，与第四冷却器20d中的油气管道22相对应的第一控制阀25打开，如此类推，以根据需要打开相应的第一控制阀25和第二控制阀26。
[0061 ]冷却器组件2还包括液体储罐27，每个冷却器20的底部排液口通过连接管道28与液体储罐27相连，且每个连接管道28上串联有第三控制阀29，当第三控制阀29打开时，相应的冷却器20内储存的油水混合产物通过连接管道28流入到液体储罐27内进行储存。从而通过设有第三控制阀29，可以调整流入到液体储罐27内的油气混合产物的流量，保证储存在冷却腔20内的油气混合产物可以封住油气管道22的底部。
[0062]冷却器组件2与气体储罐3相连的管道上设有具有数显功能的热式流量计4以计量气体累计流量。如图1所示，热式流量计4设在引风机23与气体储罐3之间连接的管道上，热式流量计4直接显示气体累计流量，从而获得数据精确，避免用差减法获得数据而造成误差。需要进行说明的是，热式流量计4的工作原理等均为现有技术，这里就不详细描述。
[0063]冷却器组件2与气体储罐3相连的管道上设有气体取样口(图未示出)，用于取样检测瞬时气体成分。气体储罐3上设有气体采样口(图未示出)，用于取样检测混合气气体成分。
[0064]如图1所示，热解装置100还包括温度检测装置6和控制器(图未示出)，温度检测装置6连接至布料板11以检测物料的温度，控制器分别与温度检测装置6和加热辐射管12连接，以根据温度检测装置6的检测结果控制加热辐射管12的加热温度。从而实现热解装置100的温度的自动化控制。
[0065]其中，控制器可为计算机，由此，热解装置100的热解温度可实现远程控制，从而使得热解装置100操作安全、便捷，操作人员少，且能够实时监控整个过程炉温和物料温度变化趋势。
[0066]具体地，温度检测装置6为数字温度传感器，且控制器采用PID调节的方式控制加热辐射管12的温度，从而使得热解装置100的温度控制操作简洁，控制精确度高。
[0067]可选地，数字温度传感器的温度检测元件为热电偶，热电偶设在热解炉I上并延伸至布料板U。由此，数字温度传感器安装容易、更换方便、测量精度高、测量范围大、使用寿命长。如图1所示，热电偶为两个，其中一个热电偶的一端延伸至布料板11的上方，且与布料板11平行、间隔设置，其中另一个热电偶的一端伸入至布料板11上，并与布料板11相接触。
[0068]进一步地，热解装置100还包括压力变送器(图未示出)，压力变送器与炉膛相连以检测炉膛内的气压。在本发明的一个具体示例中，控制器连接在压力变送器和氮气储罐5之间，控制器根据压力变送器检测出的炉体10内的气压值，来控制氮气储罐5向炉体10内输送保护气，以使炉体10在物料热解过程中保持所需的气压状态。
[0069]具体地，在使用根据本发明实施例的热解装置100对物料进行热解时，具体包括如下步骤:
[0070](I)原料的前处理:将煤、废旧轮胎、生物质等经过预处理后得到能作为热解的原料。
[0071 ] (2)上述预处理包括以下一项或多项:
[0072]a)原料破碎:将上述原料根据热解的要求进行破碎，破碎至粒径为5mm-80mm。
[0073]b)原料烘干:将已经破碎好的原料根据热解要求进行烘干，烘干温度为30°C-220-C。
[0074](2)装入物料:将上述物料均匀布料在布料板11上，料层厚度为50-400mm。根据具体要求可以仅布料在位于上方的布料板11上或位于下方的布料板11上，或同时布料在两个布料板11上。依照热解要求，可在布料板11波形翅片下侧放入催化剂。
[0075](3)置换及气密性检测:在确保整个热解装置100中的阀门开启时，向炉体1内通入一定量氮气，氮气由氮气储罐5提供，将整个系统内部置换2-3次，排掉系统内空气，关上放气阀，确保整个系统的气密性良好。
[0076](4)物料热解:开启中低温热解炉辐射管电加热系统即开启加热辐射管12，加热辐射管12向四周辐射热，上下层布料板11快速升温，热量通过布料板11上的波形翅片，快速传导到物料上，加快物料的升温，并且由于布料板11上带有通孔111，有利于传热和物料热解时产生油气的释放，整个热解过程得以快速进行。加热辐射管12的热效率达到90 %以上，且热利用率比同类设备提高10%以上。
[0077]加热辐射管12水平均匀布置于热解炉I的炉体10中部，形成对上下物料均匀辐射加热。整个加热辐射管12通过计算机远程控制，采用数字温度传感器，PID调节，操作简洁，控制精确度高，实时监控整个过程炉温和物料温度变化趋势。中低温热解炉I是实现物料热解的主体设备，它包括上下布料板11、位于两布料板11中间的加热辐射管12、油气出口 101以及温度检测装置6、压力变送器等。中低温热解炉I为物料热解提供反应的空间和环境，其上下布料板11均为夹角30°-60°的带有翅片状的网状波形料板。炉门采用轴转动方式，易于放取物料和布料板U。炉体10四周和炉门的内壁采用耐高温保温材料以形成第一保温层，炉门或炉体10的炉口处还可以设置耐高温保温砖以形成第二保温层，第二保温层可以单独拆卸和安装，从而可降低炉门自身保温层厚度，增加使用寿命。
[0078]随着两个布料板11中间的加热辐射管12加热的作用下，原料在炉体10的密闭空间内被逐渐加热，在200?900°C的温度下、30?240分钟，生成气体产物、液体产物和固体产物。整个热解过程中，炉体10内气体压力控制在-200pa——100pa之间。所产生的气态物质经由油气出口 1I被快速引出炉体1。上述油气出口 1I数量为2-6个，分别布置于炉顶、炉侧壁和炉底。
[0079](5)气体产物冷却:油气产物在引风机23作用下，经由炉顶、炉侧壁或炉底(根据具体要求选择油气出口 101)路线引出至冷却器组件2进行冷却，在确保热解油被全部冷凝的前提下，通过调节第一控制阀25和第二控制阀26控制热解气需经过冷却器20的个数。控制管道上的第一控制阀25和第二控制阀26，热解气可以经过I个冷却器20、2个冷却器20、3个冷却器20、4个冷却器20或是依次经过多个冷却器20进行冷却。4个或多个相同冷却器20内部采用间冷和直冷相结合的冷却方式。
[0080]冷却器20的空腔202采用冷却液循环冷却，冷却液通过低温冷却液循环栗21制冷后进行循环。冷却液走空腔202与冷却腔201内部热解气完全隔开。含有热解气的油气混合物通过油气管道22进入冷却器20中，热解产生的油水在冷却器20中被冷却下来后，存积在冷却器20底部，并快速将油气管道22底部出气口封住，因热解炉I内物料在热解过程中，不断有热解气产生，炉内压力升高，从而高于冷却器组件2的压力，在后端引风机23的作用下，此时热解气在冷却器20中以鼓泡方式通过油水，使得冷却器20达到直接冷却效果。
[0081 ]并且，在热解炉I热解结束降温时，油气管道22底部液封可有效地防止气体倒吸。当热解气气速快，温度高，难以冷却时，可以通过调节低温冷却液循环栗21阀门和冷却液温度加快冷却效果。采用此冷却器20，既可以达到直冷效果又可以达到间冷的冷却效果，并且不会影响油的品质，同时易拆卸清洗。
[0082](6)气体输送存储:热解气经冷却器20将其油冷却后，经过引风机23输送到气体储罐3，在引风机23和气体储罐3之间连接的管道上设有具有数显功能的热式流量计4，计量气体累计流量，并在其管道上设有气体取样口，用于取样检测瞬时气体成分。气体储罐3上设有气体采样口，用于取样检测混合气气体成分。
[0083](7)热解产物的收集和后处理:从布料板11得到的固体产物在中低温热解炉I内通过自然冷却和充氮气冷却并收集，油水从冷却器20下端排液口收集到液体储罐27中，热解气通过计量和取样分析后，可以作为燃料和化工原料。
[0084]中低温热解装置100中所有的管道均采用外保温措施，减少油气在管道上冷却而堵塞管道。整个热解过程和油气冷却及输送过程均在密闭空间进行，通过氮气保护保持热解是在无氧的气氛下进行。
[0085]根据本发明实施例的热解装置100具有如下有益效果:
[0086](I)本发明中低温热解炉I采用炉内辐射加热，物料受热均匀、无结焦、设备使用寿命长。热解炉I采用上下层布料方式，上下布料板11均采用夹角为30°-60°波形翅片结构，并且在布料板11上增加网孔，提高热传导，有效增加单次处理量，充分利用电加热所释放的辐射热，使装置的热效率达到90%以上，并且热利用率比同类设备提高10%以上。根据物料热解需要，可在布料板11波形翅片下表面一侧放入催化剂，也可以通入反应气，促进物料快速热解。
[0087](2)油气出口 101设置在炉顶、炉侧壁和炉底，可以开单个油气出口 101，也可以同时开启多个油气出口 101，通过油气流动位置的改变，可满足不同物料热解要求，解决了单台炉子的多功能作用。为了产油多，热解产生的油气混合物可从加热辐射管12下面的油气出口 101引出；而为了产气多，油气混合物可从加热辐射管12上面的油气出口 101引出。
[0088](3)油冷却器20采用间冷和直冷相结合的冷却方式，4个油冷却器20的空腔202采用冷却液循环冷却，冷却液通过低温冷却液循环栗21进行循环，冷却效果好，计量精确，并且不会影响油的品质，同时易拆卸清洗;并且在此过程中，避免因用水作为冷却介质直接冷却导致所得到的油水混合产物需要进一步的油水分离，从而简化了工艺，也避免了处理油水分离后产生的大量污水，降低运行费用。
[0089](4)气体采用数显功能的热式流量计4进行计量，获得数据精确，避免用差减法获得数据而造成的误差。
[0090](5)采用计算机远程控制，操作安全、便捷，需要的操作人员少，控制精度高。
[0091](6)本发明中低温热解装置100结构简单，各个系统易拆卸和组装，对于易损部件容易维修和更换。
[0092](7)可以有效提高物料热解的气体产率，降低气体中含油量，又可以提高油收率，改善热解油的品质，降低热解油中杂质含量，同时也改善了炭黑的品质，因此很大程度上提高了物料热解效果及方案的灵活性。
[0093](8)本发明装置易放大，能提供单次热解或规模化生产时的进料量。
[0094]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“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，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”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
[0095]在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“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必须针对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一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
[0096]尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
【主权项】
1.一种热解装置，其特征在于，包括: 热解炉，所述热解炉包括炉体、两个布料板和加热辐射管，所述炉体上设有油气出口，所述两个布料板在上下方向上间隔开地设在所述炉体内，每个所述布料板上设有在厚度方向上贯穿的多个通孔，所述加热辐射管设在所述炉体内且所述加热辐射管位于所述两个布料板之间； 冷却器组件，所述冷却器组件与所述油气出口相连以对从所述油气出口排出的油气混合物进行冷却以对所述油气混合物进行油气分离； 气体储罐，所述气体储罐与所述冷却器组件相连以接收分离出的并经过冷却的热解Ho2.根据权利要求1所述的热解装置，其特征在于，所述布料板形成为蜿蜒延伸的板件。3.根据权利要求2所述的热解装置，其特征在于，所述布料板的纵截面形成为锯齿状，所述布料板的齿形角优选为30-60°。4.根据权利要求1所述的热解装置，其特征在于，所述两个布料板相对所述加热辐射管对称布置。5.根据权利要求1所述的热解装置，其特征在于，所述冷却器组件与所述气体储罐相连的管道上设有具有数显功能的热式流量计以计量气体累计流量。6.根据权利要求1所述的热解装置，其特征在于，所述油气出口为多个，且所述多个油气出口分别设在所述炉体的顶部和侧壁中的至少一个上。7.根据权利要求1所述的热解装置，其特征在于，所述加热辐射管与至少一个所述布料板之间设有所述油气出口。8.根据权利要求6或7所述的热解炉，其特征在于，所述炉体的顶壁和侧壁上均设有所述油气出口，所述位于侧壁上的油气出口打开并且所述位于顶壁上的油气出口关闭，以提高产油率，或者所述位于顶壁上的油气出口打开并且所述位于侧壁上的油气出口关闭，以提高产气率。9.根据权利要求1所述的热解装置，其特征在于，所述冷却器组件包括: 多个冷却器，每个所述冷却器具有冷却腔，所述冷却器的侧壁内具有用于盛放冷却液的空腔，所述多个冷却器的所述空腔彼此连通以形成一条流通通道，每个所述冷却器具有气体出口； 冷却液循环栗，所述冷却液循环栗与所述流通通道的两端相连； 多个油气管道，所述多个油气管道分别一一对应地伸入到所述多个冷却腔内，在热解气的流动方向上，位于最上游的所述冷却器中的所述油气管道与所述油气出口相连，位于最下游的所述冷却器的所述气体出口与所述气体储罐相连，其中相邻的两个所述冷却器中位于下游的所述冷却器中的所述油气管道与位于上游的所述冷却器的所述气体出口相连； 引风机，所述引风机串联在位于最下游的所述冷却器的所述气体出口和所述气体储罐之间以将热解气导弓I到所述气体储罐内。10.根据权利要求8所述的热解装置，其特征在于，所述冷却器组件还包括公用管道，所述公用管道的两端分别与位于最上游的所述冷却器的所述气体出口和所述引风机相连，所述多个冷却器中除去最上游的冷却器之外的其他冷却器中的所述油气管道均与所述公用管道相连，位于最下游的所述冷却器的所述气体出口与所述公用管道相连，所述公用管道与每个所述油气管道的连接处的上游或下游处串联有第一控制阀；相连的所述气体出口和所述油气管道之间、最下游的所述冷却器的所述气体出口和所述公用管道之间均串联有第二控制阀。
【文档编号】C10B47/02GK106085473SQ201610707287
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年8月23日
【发明人】郭继安
【申请人】郭继安