本实用新型属于化工中的有机原料的热解反应器，具体涉及一种高温三段式余热回收热解反应器。
背景技术：
各种有机原料如煤炭、生物质、油页岩等蕴藏大量的油气资源，可以通过隔绝空气热解的方法得到大量的、宝贵的油气资源，对于补充我国的能源需求具有重大意义。目前热解反应器开发的工艺主要有国外的Tscoal工艺、流化床工艺及国内的DG法和旋转窑反应器等，从系统流程中来看，都存在工艺流程复杂，热利用效率低等问题，造成热解系统运行的可靠性差，并且成本很高。
技术实现要素：
本实用新型针对现有技术的不足，提出了一种高温三段式余热回收热解反应器，其结构简单，且利用上段高温热解区产生的热解高温半焦作为中段中低温热解区的热载体，实现了对含碳有机物的分段热解利用，并对高温半焦的余热进行充分回收，从而降低热解工艺中的能耗，并且实现工艺的简化。
为解决上述技术问题，本实用新型采取的技术方案为：
本实用新型提出了一种高温三段式余热回收热解反应器，包括：炉体、加热装置、收料装置、布料锥和换热装置，所述炉体的内腔沿高度方向依次分为上段高温热解区、中段中低温热解区和下段余热回收区，其中，在所述上段高温热解区设有所述收料装置和多层所述加热装置，其中，所述收料装置设置于多层所述加热装置的下方，用于收集热解产生的高温半焦；在所述中段中低温热解区设有多层错位布置的所述布料锥，每层所述布料锥均为多个；在所述下段余热回收区设有所述换热装置，所述换热装置的出口与所述加热装置的空气入口相连，将换热后的冷却介质作为燃料返送入所述加热装置。
进一步的，所述收料装置为锥形料斗，其底部设有混料出口，侧部设有贯穿所述炉体的第二进料口，常温物料通过所述第二进料口进入所述锥形料斗与所述高温半焦混合，下落至所述布料锥上进行充分混合接触热解，得到混合半焦。
进一步的，所述加热装置的层数为10-30层，每层所述加热装置包括多个加热装置。
进一步的，所述加热装置为蓄热式辐射管，其还包括：贯穿所述炉体的燃气入口和废烟气出口，在所述加热装置中产生1000℃以上的烟气。
进一步的，所述布料锥的层数为8-20层，每相邻两层的间距为100-400mm，每层中相邻两个布料锥的间距为50-300mm。
进一步的，所述布料锥的为棱长为50-200mm的正三棱锥。
进一步的，所述炉体包括：第一进料口、上段热解气出口、下段热解气出口和冷焦出料口，其中，所述第一进料口设置于所述炉体的顶部，所述上段热解气出口设置于所述炉体的侧部且位于所述上段高温热解区的下侧，所述下段热解气出口设置于所述炉体的侧部且位于所述中段中低温热解区的下侧，所述冷焦出料口设置于所述炉体的底部。
进一步的，还包括：外置连接管，其设置于所述炉体外，且所述外置连接管的两端分别与所述加热装置的空气入口和所述换热装置的出口相连。
进一步的，所述冷却介质为冷空气，所述冷空气换热后升温至300-400℃通过所述外置连接管进入所述上段高温热解区的加热装置中与燃气燃烧，所述混合半焦经过换热后温度降至60℃后通过皮带机外排。
进一步的，所述上段高温热解区、中段中低温热解区和下段余热回收区的竖直长度比例为3:2:1-5:3:1。
本实用新型的有益效果至少包括：
1）本实用新型所述的高温三段式余热回收热解反应器结构简单，采取三段式热解反应，得到不同的产物，实现对物料的最大程度利用；
2）本实用新型利用上段高温热解区产生的热解高温半焦作为中段中低温热解区的热载体，实现了对含碳有机物的分段热解利用，并对高温半焦的余热进行充分回收，实现能量的充分利用，从而降低热解工艺中的能耗，并且实现工艺的简化。
附图说明
图1为本实用新型结构示意图。
其中，炉体1、第一进料口101、上段热解气出口102、下段热解气出口103、冷焦出料口104、加热装置2、空气入口201、燃气入口202、废烟气出口203、收料装置3、混料出口301、第二进料口302、布料锥4、换热装置5、换热装置的入口501、换热装置的出口502、外置连接管6、上段高温热解区7、中段中低温热解区8、下段余热回收区9。
具体实施方式
为了使本领域技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面将结合具体实施例对本实用新型作进一步的详细说明。下面描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。实施例中未注明具体技术或条件的，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。
根据本实用新型的实施例，图1为本实用新型结构示意图，参照图1所示，本实用新型所述高温三段式余热回收热解反应器包括：炉体、加热装置、收料装置、布料锥、换热装置和外置连接管。
根据本实用新型的实施例，参照图1所示，本实用新型所述炉体的内腔沿高度方向依次分为上段高温热解区、中段中低温热解区和下段余热回收区，其中，所述上段高温热解区、中段中低温热解区和下段余热回收区的竖直长度比例为3:2:1-5:3:1。
根据本实用新型的实施例，参照图1所示，本实用新型所述炉体包括：第一进料口、上段热解气出口、下段热解气出口和冷焦出料口，其中，所述第一进料口设置于所述炉体的顶部，所述上段热解气出口设置于所述炉体的侧部且位于所述上段高温热解区的下侧，所述下段热解气出口设置于所述炉体的侧部且位于所述中段中低温热解区的下侧，所述冷焦出料口设置于所述炉体的底部。
根据本实用新型的实施例，参照图1所示，本实用新型多层所述加热装置设置于所述上段高温热解区，每层所述加热装置包括多个加热装置，优选的，本实用新型所述加热装置的层数为10-30层。
根据本实用新型的一些实施例，本实用新型所述加热装置为蓄热式辐射管，参照图1所示，包括：空气入口、贯穿所述炉体的燃气入口和废烟气出口，经所述空气入口和燃气入口向所述蓄热式辐射管分别通入空气和燃气燃烧，产生1000℃以上的烟气，通过所述蓄热式辐射管对所述上段高温热解区内的物料进行间接加热。
根据本实用新型的实施例，参照图1所示，本实用新型所述收料装置设置于所述上段高温热解区且位于所述蓄热式辐射管的下方，所述收料装置优选为锥形料斗，其底部设有混料出口，侧部设有贯穿所述炉体的第二进料口，物料经所述炉体的第一进料口送入所述上段高温热解区进行热解，产生的高温半焦落入所述锥形料斗中，再通过所述第二进料口向所述锥形料斗中送入常温物料与所述高温半焦混合，通过自身重力下落至所述布料锥上进行充分混合接触并传热进行热解，得到混合半焦。
根据本实用新型的实施例，参照图1所示，本实用新型多层所述布料锥错位设置于所述中段中低温热解区，每层所述布料锥均为多个。
根据本实用新型的一些实施例，所述布料锥的层数为8-20层，每相邻两层的间距为100-400mm，每层中相邻两个布料锥的间距为50-300mm；所述布料锥的为棱长为50-200mm的正三棱锥，材质为陶瓷或耐热钢。
根据本实用新型的实施例，参照图1所示，本实用新型所述换热装置设置于所述下段余热回收区，所述换热装置的出口通过所述外置连接管与所述加热装置的空气入口相连；根据本实用新型的一些实施例，本实用新型所述换热装置优选为换热管，所述冷却介质为冷空气。
根据本实用新型的实施例，参照图1所示，本实用新型所述外置连接管设置于所述炉体外，且所述外置连接管的两端分别与所述加热装置的空气入口和所述换热装置的出口相连，所述冷空气换热后升温至300-400℃通过所述外置连接管进入所述上段高温热解区的加热装置中与燃气燃烧，所述混合半焦经过换热后温度降至60℃后通过皮带机外排。
根据本实用新型的一些实施例，本实用新型所述高温三段式余热回收热解反应器的工作原理为：经所述第一进料口将物料送入所述上段高温热解区，通过蓄热式辐射管间接加热，热解温度控制为800-1100℃，物料在所述上段高温热解区通过自身重力下落，并发生热解反应，物料中的有机物大部分释放出来产生温度为600-800℃的热解气，从所述上段热解气出口排出，热解产生温度为600-850℃的高温半焦，通过所述锥形料斗进行汇集，此时，通过所述第二进料口再向所述锥形料斗通入常温物料与所述高温半焦混合，通过自身重力下落至所述中段中低温热解区，通过所述布料锥，所述高温半焦与所述常温物料充分混合接触并传热进行热解，热解温度为450-600℃，得到混合半焦和热解气，热解气从所述下段热解气出口排出，所述混合半焦下落至所述下段余热回收区，通过所述换热管进行换热，对混合半焦进一步进行余热回收，更具体的，经所述换热管的入口通入冷空气进行换热，所述冷空气换热后升温至300-400℃通过所述外置连接管进入所述上段高温热解区的加热装置中与燃气燃烧，充分利用热量，节约上段高温热解区燃气的消耗，所述混合半焦经过换热后温度降至60℃后经冷焦出料口通过皮带机外排。
根据本实用新型的一些实施例，本实用新型采取上段高温热解区热解可以对原料中的挥发分得到最大程度的提取，并通过高温裂解，原料中产生的油蒸汽裂解为燃气，可以产生大量优质燃料气或原料气，而通过中段中低温热解区热解可以得到油产率非常高温的热解产物，实现对原料和热量的充分利用，并利用下段余热回收区对混合半焦的热量充分回收，将下段余热回收区的混热后的热空气，通过所述外置连接管进入所述上段高温热解区的加热装置中与燃气燃烧，充分利用热量，节约上段高温热解区燃气的消耗，从而提高能量利用效率，降低生产成本。
发明人发现，根据本实用新型所述的高温三段式余热回收热解反应器结构简单，采取三段式热解反应，得到不同的产物，实现对物料的最大程度利用；同时，本实用新型利用上段高温热解区产生的热解高温半焦作为中段中低温热解区的热载体，实现了对含碳有机物的分段热解利用，并对高温半焦的余热进行充分回收，实现能量的充分利用，从而降低热解工艺中的能耗，并且实现工艺的简化。
在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。
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实用新型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。
尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型，同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。