一种双热式甲烷窑的连接结构及甲烷窑的制作方法

1.本发明涉及合成甲烷的设备技术领域，具体涉及一种双热式甲烷窑的连接结构及甲烷窑。


背景技术：

2.国内外至今没有将生物质中的c与h2合成ch4的方法及其装置，即没有天然气可再生技术，主要原因是内加热难以使窑内达到所需温度。
3.烷烃气体温度＞800℃时，光量子装置发出的频率百万亿次/s光量子，会激发cmhn裂解为c原子与h2，c原子第二层的2s轨道内的2个电子由基态变成激发态，其中1个电子跃迁到c原子第二层的2pz空轨道，使c原子第二层4条轨道由原来2s轨道内2个电子，2px、2py轨道内各1各电子，2pz轨道内无电子，变成这4条轨道每条轨道内1个电子，而且这4条轨道进行杂化，每条轨道1/4的2s成分，3/4的2p成分，使轨道能级由原来2s轨道能级小，2p轨道能级大，变成4条轨道能级相同，从而轨道角度均为109.28
°
，很稳定，并且每条轨道吸收1个h与c合成ch4。
4.专利zl 201820073479.5公开了双热式无催化合成甲烷气化炉。其内加热方法是：向氧化区送入适量氧气燃烧产生内热效应。这样温度能提高，但cmhn与o发生反应，生成co、co2。而co和co2是分子，其中的c无法经光量子激发生成sp3杂化轨道而无法与h合成ch4。
5.现有技术向窑内输入氧气生成co2放热维持运行温度，但是这样的温度不足以＞800℃，即使有频率百万亿次/s光量子激发，也难以使cmhn裂解为c原子与h2合成ch4。若为了提高温度送入过多氧气，则cmhn与o反应生成过多co2，烷烃就被烧掉了。如果将高温烟气与烷烃气体混合来提高温度，则烷烃气体就变成了废气。
6.采用高温烟气管内加热可使cmhn＞800℃，现有技术不能用高温烟气管内加热，是因为没有合适的连接结构来让烷烃气体与高温烟气独立流通，并防止泄漏。
7.有鉴于此，特提出本发明。


技术实现要素：

8.采用高温烟气管内加热可使cmhn＞800℃，但是甲烷窑内烷烃气体是co、h2和ch4，有毒、易燃、易爆，且高温烟气700-900℃，为了安全，输入和排出烷烃气体和高温烟气的连接处，必须零泄漏，本发明提出的双热式甲烷窑中，设置了零泄漏装置使甲烷窑内设置高温烟气管成为现实，从而使窑内cmhn气体被高温烟气管加热至＞800℃，在光量子激发下cmhn裂解为c原子与h2合成ch4。
9.本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
10.在本公开的一方面，公开了一种双热式甲烷窑的连接结构，包括：
11.烷烃管道，所述烷烃管道外部设有高温烟气入口；
12.所述高温烟气入口端部设有零泄漏装置；
13.所述高温烟气入口与所述零泄漏装置之间设有软连接机构；
14.所述高温烟气入口、所述零泄漏装置、所述软连接机构在所述烷烃管道的外部连接到位后与所述烷烃管道之间形成高温烟气通道；
15.其中，所述零泄漏装置包括转动部和非转动部；
16.所述转动部连接于所述烷烃管道的端部并跟随所述烷烃管道一起转动，所述非转动部与所述软连接机构相连接。
17.进一步地，所述非转动部包括连接部和调节部；
18.所述连接部套设于所述转动部外部，并在配合处设有滚珠；
19.所述连接部和所述调节部适配连接；
20.所述连接部和所述调节部对接端设有耐高温密封层。
21.进一步地，所述软连接机构包括第一软连接部、第二软连接部；
22.所述第一软连接部、所述第二软连接部对接的一端为叠套连接且外部设有柔性层；
23.所述柔性层外部设有软复合层；
24.所述软复合层通过连接件与所述第一软连接部、所述第二软连接部进行连接。
25.进一步地，所述连接件与所述第一软连接部、所述第二软连接部的连接处设有阻导热板。
26.进一步地，所述非转动部的外部设有柔性支架；
27.所述柔性支架包括工字钢支架、和固定短接；
28.所述非转动部设于所述固定短接中部；
29.所述固定短接设有呈圆形阵列分布的避震器。
30.进一步地，所述工字钢支架设有滑动卡槽；
31.所述滑动卡槽沿所述烷烃管道的轴向设置。
32.进一步地，所述高温烟气通道的一端设有烟气管封板，另一端设有集气箱；
33.所述集气箱设有多个的烟气管。
34.进一步地，所述柔性层为高温棉。
35.进一步地，所述调节部的一端插入所述耐高温密封所在区域，另一端设有密封调整法兰；
36.所述调节部与所述连接部通过所述密封调整法兰连接。
37.在本公开的另一方面，公开了一种甲烷窑，包括所述连接结构。
38.本发明的有益效果为：
39.本发明通过设置特殊的连接结构，让烷烃气体与高温烟气独立流通，并通过设置零泄漏装置，使得采用高温烟气管内加热使cmhn＞800℃成为可行的方案，并通过设置软连接机构，让烷烃管道以及零泄漏装置的转动部在进行转动时，整体能够消除甲烷窑筒体的不同心度，保证整体的稳定和安全。
附图说明
40.图1为本发明的双热式甲烷窑结构图；
41.图2为零泄漏装置结构图；
42.图3为软连接机构结构图；
43.图4为柔性支架结构图。
44.1、烷烃管道；2、高温烟气入口；3、零泄漏装置；4、软连接机构；5、高温烟气通道；6、柔性支架；7、烟气管封板；8、集气箱；31、转动部；32、非转动部；33、滚珠；34、耐高温密封层；35、密封调整法兰；41、第一软连接部；42、第二软连接部；43、柔性层；44、软复合层；45、连接件；46、阻导热板；61、工字钢支架；62、固定短接；63、避震器；64、滑动卡槽；81、烟气管；321、连接部；322、调节部。
具体实施方式
45.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
46.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。
47.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
48.如图1-4所示，在本公开的一方面，公开了一种双热式甲烷窑的连接结构，包括：
49.烷烃管道1，烷烃管道1外部设有高温烟气入口2；
50.高温烟气入口2端部设有零泄漏装置3；
51.高温烟气入口2与零泄漏装置3之间设有软连接机构4；
52.高温烟气入口2、零泄漏装置3、软连接机构4在烷烃管道1的外部连接到位后与烷烃管道1之间形成高温烟气通道5；
53.其中，零泄漏装置3包括转动部31和非转动部32；
54.转动部31连接于烷烃管道1的端部并跟随烷烃管道1一起转动，非转动部32与软连接机构4相连接。
55.具体而言，干馏窑产生的烷烃气体(热解气)从甲烷窑窑头，经零泄漏装置3进入甲烷窑筒体(下称筒体)的延申装置-烷烃管道而进入筒体内。筒体直径3m左右，长10m-35m，由电动机带动减速器经筒体上的齿轮，驱动支撑装置上的筒体连续回转，此处为甲烷窑端部部分，在图中未示出。筒体被外置加热炉360
°
包裹着，加热炉内设置多台燃烧机，燃烧天然气或合成气产生高温，热量通过筒体壁以及焊接于筒体内壁的散热片，传给筒体内的烷烃气体。
56.筒体因直径大，筒体壁温度难以使筒体中心的烷烃气体＞800℃。本发明在筒体内设置高温烟气通道5，高温烟气的热量经该高温烟气通道5的壁传递，使烷烃气体温度＞800
℃。
57.本方案中，通过将零泄漏装置3设置成由2个厚厚的钢制圆筒叠套成2层的转动部31和非转动部32，转动部31与烷烃管道1相连接，并跟随转动，非转动部32与其他部位连接，在本实施例中与软连接机构4进行连接，通过设置软连接机构4，让烷烃管道1以及零泄漏装置3的转动部31在进行转动时，整体能够消除甲烷窑筒体的不同心度，保证整体的稳定和安全。需要说明的是，转动部31和非转动部32中部为中空状，方便流通气体。
58.在一些实施例中，非转动部32包括连接部321和调节部322；
59.连接部321套设于转动部31外部，并在配合处设有滚珠33；
60.连接部321和调节部322适配连接；
61.连接部321和调节部322对接端设有耐高温密封层34。
62.采用以上技术方案，通过设置滚珠33能够让转动部31和非转动部32的转动更加顺滑，连接部321和调节部322对接端设有耐高温密封层34，能够加强端部的密封性，通过对调节部322与连接部321之间的锁紧调节，使得耐高温密封层34能充分充填在连接端，保证密封效果。
63.需要说明的是，零泄漏装置3不限制于设置在高温烟气入口2的2组，根据甲烷窑的需求，还可设置在甲烷窑的其他部位，如图1所示，在甲烷窑的靠近端部的位置还设有一组的零泄漏装置3，可以灵活运用零泄漏装置3的转动部31和非转动部32的配合，连接在需要的位置。
64.在一些实施例中，调节部322的一端插入耐高温密封层34所在区域，另一端设有密封调整法兰35；
65.调节部322与连接部321通过密封调整法兰35连接。
66.采用以上技术方案，通过对密封调整法兰35的锁紧程度的调节能够调节耐高温密封层34的压紧程度，使得耐高温密封层34能充分充填在连接端，保证密封效果。
67.在一些实施例中，软连接机构4包括第一软连接部41、第二软连接部42；
68.第一软连接部41、第二软连接部42对接的一端为叠套连接且外部设有柔性层43；
69.柔性层43外部设有软复合层44；
70.软复合层44通过连接件45与第一软连接部41、第二软连接部42进行连接。
71.在一些实施例中，柔性层43为高温棉。
72.采用以上技术方案，软连接机构4由2个钢板圆筒叠套，内外2层圆筒套装，适应甲烷窑筒体热胀冷缩，软复合层44可以为软织物，软织物可耐高温＞600℃，从而阻挡热量散发。柔性层43为厚厚的耐高温材料制成，阻挡热量散发，且可吸收不同心度，第一软连接部41、第二软连接部42分别与零泄漏装置3的非转动部32和固定设施相连接，如此，甲烷窑筒体不同心度即使达到20mm，软织物固定端也纹丝不动，不同心度被完全吸收。如果无软连接机构4，要么零泄漏装置3的非转动部32一端被筒体360
°“
跳舞”挑起毁坏，要么非转动部32很牢固则筒体被强制变形，疲劳断裂。有了软连接机构4，零泄漏装置3可保安全。
73.在一些实施例中，连接件45与第一软连接部41、第二软连接部42的连接处设有阻导热板46。
74.采用以上技术方案，通过设置阻导热板46，可进一步防止连接处的的热量散失。
75.在一些实施例中，非转动部32的外部设有柔性支架6；
76.柔性支架6包括工字钢支架61、和固定短接62；
77.非转动部32设于固定短接62中部；
78.固定短接62设有呈圆形阵列分布的避震器63。
79.采用以上技术方案，工字钢支架61为基础支架，对整体做支撑，固定短接62与甲烷窑筒体的对应部位进行支撑连接，在本实施例中与非转动部32进行支撑连接，通过避震器63，能消除甲烷窑筒体启动的震动，减轻对零泄漏装置3的损害。可选的，避震器63可为弹簧式的避震器。
80.在一些实施例中，工字钢支架61设有滑动卡槽64；
81.滑动卡槽64沿烷烃管道1的轴向设置。
82.采用以上技术方案，通过设置滑动卡槽64能够随甲烷窑筒体热胀冷缩而轴向滑动。柔性支架6的中心是空的，供管道穿过走烷烃气体/高温烟气。通过柔性支架6，以提升筒体连接的固定设施在筒体热膨胀下的稳定性。
83.在一些实施例中，高温烟气通道5的一端设有烟气管封板7，另一端设有集气箱8。
84.采用以上技术方案，高温烟气从高温烟气入口2进入到高温烟气通道5，一端的烟气管封板7能够让高温烟气进入高温烟气通道5后流向另一端的集气箱8。
85.在一些实施例中，集气箱8设有多个的烟气管81。
86.采用以上技术方案，高温烟气在进入集气箱8的烟气管81后，经过多根烟气管81把热能传递给窑内烷烃气体后，经窑尾集气箱排出，烟气管81能加强独立流通的效果。可选的，烟气管81可设置为4-16根。需要注意的是，烟气管81与烷烃管道1内的气体独立流通不受干扰。
87.在本公开的另一方面，公开了一种甲烷窑，包括上述的连接结构。
88.上述技术方案实施后使“天然气可再生”产业化。人类现有认知：天然气不可再生。农林秸秆等生物质可再生，其合成ch4就是天然气可再生(天然气ch4含量96-99.6％，ch4就是天然气)。频率百万亿次/s光量子已经有了，它能使生物质人工合成ch4，但是需要cmhn被加热到＞800℃。唯一高温烟气管内加热可使cmhn＞800℃，但是若没有适当的连接方法及其装置，就无法采用高温烟气管加热。本发明使高温烟气管内加热得以使用发挥效应，使“天然气可再生”走向产业化。
89.现有技术处置垃圾等有机废弃物会产生二恶英。本发明使cmhn裂解为单c与h2，理论上不可能产生二恶英，因为2个苯环由o原子连接，苯环上的h被cl替代后成为二恶英。苯环由6个c组成，本发明使c5-c19(包括6个c的苯环)裂解为c原子与h2，苯环不再存在。无苯环不可能有二恶英，因为苯环是二恶英前体物，无前体物就不会产生二恶英。
90.无焚烧废气，无烟囱。热解法获得的热解气，燃烧后的尾气叫焚烧废气，因为热解气含c5-c19，燃烧后有不明有害物，例如二恶英，烟气治理达标后，必须从烟囱排空，24小时连续监控。
91.本发明将热解气进一步裂解为单c原子与h2合成ch4，不在存在c5-c19，其燃烧尾气只是co2和水蒸气，无不明有害物，尾气排放执行gb31570-2016标准，该国家标准明确，该类尾气叫加热炉烟气(不属于焚烧废气)，经排气筒排空(无须烟囱)，例如，内燃机发电的尾气就是。
92.使制氢成本比现有技术降低约90％。本发明使c5-c19裂解为c与h2合成ch4，不再有
焦油(c5-c19冷却至＜36℃为液态，俗称焦油)，实现了c的完全能源化(炉渣为半焦出售)，使产出的可燃气除回用于加热炉以维持运行温度和燃气发电自用外，还有能源产品输出，其中输出的氢，成本约7.6元/kg氢，而现有制氢技术，制氢成本约76元/1kg氢，例如中石化用天然气为原料大规模制氢，制氢成本76元/kg。
93.应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。