本發(fā)明涉及高溫空氣燃燒技術領域，尤其涉及一種熱解反應爐及其熱解方法。

背景技術：

相關技術的熱解反應爐的系統(tǒng)能耗高，并且熱解反應爐內的物料熱解后的固態(tài)產(chǎn)物自身顯熱高，而相關技術的熱解工藝及熱解反應爐極大地浪費了固態(tài)產(chǎn)物的顯熱，從而造成了能量的損失。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明旨在至少解決現(xiàn)有技術中存在的技術問題之一。為此，本發(fā)明提出一種熱解反應爐，可降低系統(tǒng)的能耗，提高熱解焦油的產(chǎn)率。同時結構簡單，能夠在一定程度上減小占地面積，易于工業(yè)化。

本發(fā)明還提出了一種上述熱解反應爐的熱解方法。

根據(jù)本發(fā)明實施例的熱解反應爐，包括：熱解爐體，所述熱解爐體的上部設有第一進料口，所述熱解爐體的下端設有中間出料口；加熱管，所述加熱管伸入到所述熱解爐體內以對所述熱解爐體內的物料提供熱解熱量；螺旋輸送攪拌器，所述螺旋輸送攪拌器包括殼體和攪拌軸，所述殼體設在所述熱解爐體的底部，所述殼體在長度方向上的兩端設有第二進料口和終出料口，所述殼體的頂壁設有與所述中間出料口連通的中間進料口，所述中間進料口位于所述第二進料口和所述終出料口之間，所述攪拌軸可轉動地伸入到所述殼體內以將從所述中間進料口和所述第二進料口排入到所述殼體內的物料輸送至所述終出料口。

根據(jù)本發(fā)明實施例的熱解反應爐，通過設置螺旋輸送攪拌器，從而能夠充分地利用熱解爐體內物料熱解后產(chǎn)生的高溫的固態(tài)產(chǎn)物自身的顯熱，有效地降低系統(tǒng)的能耗，提高熱解焦油的產(chǎn)率。同時結構簡單，能夠在一定程度上減小占地面積，易于工業(yè)化。

根據(jù)本發(fā)明的一些實施例所述攪拌軸包括軸體和多個螺旋葉片，每個所述螺旋葉片設在所述軸體上，所述多個螺旋葉片沿所述軸體的軸向間隔設在所述軸體上。由此可知，攪拌軸的結構簡單，同時有利于保證攪拌軸的轉動對從熱解爐體和第二進料口排入到殼體內的物料的混合效果，使從第二進料口排入到殼體內的物料充分地利用從熱解爐體內排入到殼體內的高溫的固態(tài)產(chǎn)物釋放的自身顯熱，進而提高熱解反應爐的熱解焦油的產(chǎn)率。

進一步地，所述攪拌軸還包括多個攪拌桿，所述多個攪拌桿設在所述軸體上，在所述軸體的長度方向上，所述多個攪拌桿設在所述軸體的中部，所述多個螺旋葉片分布在所述多個攪拌桿的兩側。從而可以提高熱解反應爐的熱解焦油的產(chǎn)率，保證螺旋輸送攪拌器工作的連續(xù)性和可靠性。

具體地，所述軸體的鄰近所述第二進料口的一側的設置所述螺旋葉片的部分的長度為所述軸體的總長度的1/5-1/4。從而，可以保證螺旋輸送攪拌器對從第二進料口進入到殼體內的物料輸送至設有多個攪拌桿的軸體的中部的速度，進而保證殼體內物料的熱解效率，提高熱解反應爐的熱解焦油的產(chǎn)率。

具體地，所述軸體的鄰近所述終出料口的一側的設置所述螺旋葉片的部分的長度為所述軸體的總長度的5/12-11/20。從而，可以保證螺旋輸送攪拌器對殼體內熱解后的固態(tài)產(chǎn)物和釋放自身顯熱的固態(tài)產(chǎn)物輸送至終出料口的速度，進而為新進入到殼體內的物料和高溫固態(tài)產(chǎn)物的混合提供有效的空間，提高熱解反應爐的熱解焦油的產(chǎn)率，同時有利于保證螺旋輸送攪拌器工作的可靠性和工作效率。

具體地，所述軸體設置的所述攪拌桿的部分的長度為所述軸體的總長度的1/4-1/3。由此，可以保證從第二進料口進入到殼體內的物料和從熱解爐體內排入到殼體內的高溫的固態(tài)產(chǎn)物的混合效果，使殼體內的物料熱解的更加充分，進而提高熱解反應爐的熱解焦油的產(chǎn)率。

可選地，相鄰的兩個所述攪拌桿之間的距離為30mm-200mm。由此，不但可以保證殼體內從第二進料口進入到殼體內的物料和從熱解爐體內排入到殼體內的高溫的固態(tài)產(chǎn)物的混合效果，而且還能夠為殼體內物料熱解后產(chǎn)生的油氣的排出提供有效的空間，在一定程度上避免焦油發(fā)生二次裂解，進而提高熱解反應爐的熱解焦油的產(chǎn)率。

根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，所述熱解爐體的長度和所述殼體的長度的比值為10:9-4:3。由此，能夠保證物料在熱解爐體內自上而下停留5s-10s以熱解地更加充分，進而提高熱解反應爐的熱解焦油的產(chǎn)率，同時在一定程度上降低系統(tǒng)的能耗。

可選地，所述殼體的內周壁上設有保溫材料件。從而有利于避免從熱解爐體排入到殼體內的高溫的固態(tài)產(chǎn)物釋放的自身顯熱從殼體的內周壁向外散出，進而提高了殼體的保溫效果，能夠在一定程度上提高殼體內物料的熱解焦油的產(chǎn)率。

根據(jù)本發(fā)明實施例的熱解反應爐的熱解方法，所述熱解反應爐為根據(jù)本發(fā)明上述實施例的熱解反應爐，所述熱解方法包括如下步驟：

s1：將物料通過所述第一進料口輸送至所述熱解爐體內，所述加熱管工作以對所述熱解爐體內的物料提供熱解熱量；

s2：在預定時間后，開啟所述螺旋輸送攪拌器使得所述攪拌軸轉動，將物料通過所述第二進料口輸送至所述殼體內，熱解后的物料從所述終出料口排出。

根據(jù)本發(fā)明實施例的熱解反應爐的熱解方法，能夠充分地利用熱解爐體內物料熱解后產(chǎn)生的高溫的固態(tài)產(chǎn)物自身的顯熱，有效地降低熱解反應爐的系統(tǒng)的能耗，提高熱解焦油的產(chǎn)率。

本發(fā)明的附加方面和優(yōu)點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發(fā)明的實踐了解到。

附圖說明

本發(fā)明的上述和/或附加的方面和優(yōu)點從結合下面附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中：

圖1是根據(jù)本發(fā)明實施例的熱解反應爐的示意圖。

附圖標記：

熱解反應爐100；

第一進料口1；第二進料口2；熱解爐體3；加熱管4；螺旋輸送攪拌器5；殼體51；攪拌軸52；軸體521；螺旋葉片522；攪拌桿523；電機53；中間出料口6；終出料口8；燃氣進口9；空氣進口10；煙氣出口11；油氣出口12；螺旋進料機13。

具體實施方式

下面詳細描述本發(fā)明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對本發(fā)明的限制。

在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術語“長度”、“上”、“下”、“頂”、“底”“內”、“外”、“軸向”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明的限制。此外，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隱含地包括一個或者更多個該特征。在本發(fā)明的描述中，除非另有說明，“多個”的含義是兩個或兩個以上。

下面參考圖1描述根據(jù)本發(fā)明實施例的熱解反應爐100。

如圖1所示，根據(jù)本發(fā)明實施例的熱解反應爐100包括：熱解爐體3、加熱管4和螺旋輸送攪拌器5。

具體而言，熱解爐體3的上部設有第一進料口1，熱解爐體3的下端設有中間出料口6。加熱管4伸入到熱解爐體3內以對熱解爐體3內的物料提供熱解熱量。由此可知，物料通過第一進料口1進入到熱解爐體3內后，熱解爐體3內的加熱管4為物料提供熱量以使物料在熱解爐體3內進行充分的熱解，物料熱解后形成油氣和高溫的固態(tài)產(chǎn)物?？梢岳斫獾氖?，熱解爐體3上設有油氣出口12以將物料熱解后產(chǎn)生的油氣快速導出，從而可以避免焦油發(fā)生二次裂解，提高熱解焦油的產(chǎn)率。而高溫的固態(tài)產(chǎn)物沿著中間出料口6從熱解爐體3內排出。

螺旋輸送攪拌器5包括殼體51和攪拌軸52，殼體51設在熱解爐體3的底部，殼體51在長度方向上的兩端設有第二進料口2和終出料口8，殼體51的頂壁設有與中間出料口6連通的中間進料口，中間進料口位于第二進料口2和終出料口8之間，攪拌軸52可轉動地伸入到殼體51內以將從中間進料口和第二進料口2排入到殼體51內的物料輸送至終出料口8。

由此可知，熱解爐體3內的物料熱解后產(chǎn)生的高溫的固態(tài)產(chǎn)物沿著連通的中間出料口6和中間進料口而排入到螺旋輸送攪拌器5的殼體51內，然后高溫的固態(tài)產(chǎn)物與從第二進料口2進入到殼體51內的物料在攪拌軸52的攪拌下混合并朝向終出料口8運動，從而在運動過程中，高溫的固態(tài)產(chǎn)物釋放自身顯熱以為從第二進料口2進入到殼體51內的物料提供熱量，使得從第二進料口2進入到殼體51內的物料在殼體51內吸收熱量并進行熱解，熱解后形成的固態(tài)產(chǎn)物及釋放自身顯熱后的固態(tài)產(chǎn)物被攪拌軸52輸送至終出料口8，最終排出熱解反應爐100。從而可知，熱解反應爐100的殼體51內無外加熱源，充分地利用熱解爐體3內物料熱解后產(chǎn)生的高溫的固態(tài)產(chǎn)物自身的顯熱，從而有效地降低了系統(tǒng)的能耗，提高了熱解焦油的產(chǎn)率。同時，熱解反應爐100的結構簡單，能夠在一定程度上減小占地面積，易于工業(yè)化。

根據(jù)本發(fā)明實施例的熱解反應爐100，通過設置螺旋輸送攪拌器5，從而能夠充分地利用熱解爐體3內物料熱解后產(chǎn)生的高溫的固態(tài)產(chǎn)物自身的顯熱，有效地降低系統(tǒng)的能耗，提高熱解焦油的產(chǎn)率。同時結構簡單，能夠在一定程度上減小占地面積，易于工業(yè)化。

可選地，螺旋輸送攪拌器5還包括電機53，電機53位于殼體51的外側，電機53與攪拌軸52配合以驅動攪拌軸52轉動。由此可知，通過調節(jié)電機53的轉動速度即可控制螺旋輸送攪拌器5對殼體51內的物料的攪拌效果和輸送速度。當電機53的轉動速度在50r/min-60r/min時，能夠保證攪拌軸52對從熱解爐體3和第二進料口2排入到殼體51內的物料的混合效果，使殼體51內的物料熱解充分。同時可保證螺旋輸送攪拌器5輸送物料的速度，進而保證螺旋輸送攪拌器5工作的可靠性。優(yōu)選地，電機53的轉動速度為52.5r/min-56.8r/min。

根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，攪拌軸52包括軸體521和多個螺旋葉片522，每個螺旋葉片522設在軸體521上，多個螺旋葉片522沿軸體521的軸向間隔設在軸體521上。由此可知，攪拌軸52的結構簡單，同時有利于保證攪拌軸52的轉動對從熱解爐體3和第二進料口2排入到殼體51內的物料的混合效果，使從第二進料口2排入到殼體51內的物料充分地利用從熱解爐體3排入到殼體51內的高溫的固態(tài)產(chǎn)物釋放的自身顯熱，進而提高熱解反應爐100的熱解焦油的產(chǎn)率。

進一步地，攪拌軸52還包括多個攪拌桿523，多個攪拌桿523設在軸體521上，在軸體521的長度方向上，多個攪拌桿523設在軸體521的中部，多個螺旋葉片522分布在多個攪拌桿523的兩側。由此可知，物料通過第二進料口2進入到殼體51內后首先在軸體521和鄰近第二進料口2的一側的多個螺旋葉片522的轉動作用下被輸送至設有多個攪拌桿523的軸體521的中部，此時從第二進料口2進入到殼體51內的物料和從熱解爐體3排入到殼體51內的高溫的固態(tài)產(chǎn)物在多個攪拌桿523的攪拌作用下能夠充分的混合，從而使從第二進料口2進入到殼體51內的物料充分地吸收從熱解爐體3排入到殼體51內的高溫的固態(tài)產(chǎn)物釋放的自身顯熱以進行熱解，進而可以提高熱解反應爐100的熱解焦油的產(chǎn)率。

同時可知，攪拌桿523在軸體521的帶動下不但對殼體51內的物料和固態(tài)產(chǎn)物具有攪拌的作用，而且還具有輸送的作用。從而使熱解后形成的固態(tài)產(chǎn)物及釋放自身顯熱后的固態(tài)產(chǎn)物朝向終出料口8運動，然后固態(tài)產(chǎn)物在軸體521和鄰近終出料口8的一側的多個螺旋葉片522的轉動作用下被輸送至終出料口8，最終排出熱解反應爐100。進而能夠為螺旋輸送攪拌器5內的從第二進料口2新進入的物料和從熱解爐體3新排入到殼體51內的物料提供有效的混合空間，保證了螺旋輸送攪拌器5工作的連續(xù)性和可靠性。

具體地，當軸體521的鄰近第二進料口2的一側的設置螺旋葉片522的部分的長度為軸體521的總長度的1/5-1/4時，可以保證螺旋輸送攪拌器5對從第二進料口2進入到殼體51內的物料輸送至設有多個攪拌桿523的軸體521的中部的速度，進而保證殼體51內物料的熱解效率，提高熱解反應爐100的熱解焦油的產(chǎn)率。

具體地，當軸體521的鄰近終出料口8的一側的設置螺旋葉片522的部分的長度為軸體521的總長度的5/12-11/20時，可以保證螺旋輸送攪拌器5對殼體51內熱解后的固態(tài)產(chǎn)物和釋放自身顯熱的固態(tài)產(chǎn)物輸送至終出料口8的速度，進而為新進入到殼體51內的物料和高溫固態(tài)產(chǎn)物的混合提供有效的空間，提高熱解反應爐100的熱解焦油的產(chǎn)率，同時有利于保證螺旋輸送攪拌器5工作的可靠性和工作效率。

具體地，當軸體521設置的攪拌桿523的部分的長度為軸體521的總長度的1/4-1/3時，可以保證從第二進料口2進入到殼體51內的物料和從熱解爐體3內排入到殼體51內的高溫的固態(tài)產(chǎn)物的混合效果，使殼體51內的物料熱解的更加充分，進而提高熱解反應爐100的熱解焦油的產(chǎn)率。

可選地，當相鄰的兩個攪拌桿523之間的距離為30mm-200mm時，不但可以保證殼體51內從第二進料口2進入到殼體51內的物料和從熱解爐體3內排入到殼體51內的高溫的固態(tài)產(chǎn)物的混合效果，而且還能夠為殼體51內物料熱解后產(chǎn)生的油氣的排出提供有效的空間，在一定程度上避免焦油發(fā)生二次裂解，進而提高熱解反應爐100的熱解焦油的產(chǎn)率。進一步地，相鄰的兩個攪拌桿523之間的距離為100.2mm-183.3mm。

根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，當熱解爐體3的長度和殼體51的長度的比值為10:9-4:3時，能夠保證物料在熱解爐體3內自上而下停留5s-10s以熱解地更加充分，進而提高熱解反應爐100的熱解焦油的產(chǎn)率，同時在一定程度上降低系統(tǒng)的能耗。

根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，熱解反應爐100還包括螺旋進料機13，螺旋進料機13設在第一進料口1處。由此可知，外界物料通過螺旋進料機13輸送至第一進料口1，從而便于物料的進料。

可選地，殼體51的內周壁上設有保溫材料件。從而有利于避免從熱解爐體3排入到殼體51內的高溫的固態(tài)產(chǎn)物釋放的自身顯熱從殼體51的內周壁向外散出，進而提高了殼體51的保溫效果，能夠在一定程度上提高殼體51內物料的熱解焦油的產(chǎn)率。

可選地，加熱管4為蓄熱式輻射管。從而使加熱管4的熱效率高、運行穩(wěn)定、可靠性高?？梢岳斫獾氖?，當加熱管4為蓄熱式輻射管時，熱解爐體3上還設有燃氣進口9、空氣進口10和煙氣出口11，從而可以保證蓄熱式輻射管內的熱效率和可靠性，進而保證加熱管4為熱解爐體3內的物料提供充分的熱量以熱解。其中蓄熱式輻射管的管壁的溫度通過燃氣調節(jié)閥(圖未示出)控制。

可選地，油氣出口12為多個，多個油氣出口12在熱解爐體3和殼體51上間隔分布。從而能夠提高油氣出口12導出油氣的效率，更加有效地避免焦油發(fā)生二次裂解，提高熱解反應爐100的熱解焦油的產(chǎn)率。優(yōu)選地，多個油氣出口12外接油氣管道(圖未示出)，多個油氣管道將油氣導向同一個油氣總出口(圖未示出)。從而使熱解反應爐100的結構簡單，工作效率高。

根據(jù)本發(fā)明實施例的熱解反應爐100的熱解方法，熱解反應爐100為根據(jù)本發(fā)明上述實施例的熱解反應爐100，熱解方法包括如下步驟：

s1：將物料通過第一進料口1輸送至熱解爐體3內，加熱管4工作以對熱解爐體3內的物料提供熱解熱量。從而使從第一進料口1進入到熱解爐體3內的物料能夠在熱解爐體3內進行充分的熱解，最終形成油氣和高溫的固態(tài)產(chǎn)物。

s2：在預定時間后，開啟螺旋輸送攪拌器5使得攪拌軸52轉動，將物料通過第二進料口2輸送至殼體51內，熱解后的物料從終出料口8排出。從而使從第二進料口2進入到殼體51內的物料和從熱解爐體3排入到殼體51內的高溫的固態(tài)產(chǎn)物在攪拌軸52的轉動作用下充分的混合，高溫的固態(tài)產(chǎn)物釋放自身顯熱，從第二進料口2進入到殼體51內的物料吸收熱量并熱解。熱解后形成的固態(tài)產(chǎn)物及釋放自身顯熱后的固態(tài)產(chǎn)物在攪拌軸52的轉動作用下被輸送至終出料口8，最終排出熱解反應爐100。

根據(jù)本發(fā)明實施例的熱解反應爐100的熱解方法，能夠充分地利用熱解爐體3內物料熱解后產(chǎn)生的高溫的固態(tài)產(chǎn)物自身的顯熱，有效地降低熱解反應爐100的系統(tǒng)的能耗，提高熱解焦油的產(chǎn)率。

下面參考圖1對根據(jù)本發(fā)明一個具體實施例的熱解反應爐100的結構進行詳細說明。但是需要說明的是，下述的說明僅具有示例性，普通技術人員在閱讀了本發(fā)明的下述技術方案之后，顯然可以對其中的技術方案或者部分技術特征進行組合或者替換、修改，這也落入本發(fā)明所要求的保護范圍之內。

如圖1所示，根據(jù)本發(fā)明實施例的熱解反應爐100具有第一進料口1、第二進料口2、終出料口8、燃氣進口9、空氣進口10、煙氣出口11和油氣出口12。熱解反應爐100還包括：熱解爐體3、加熱管4、螺旋輸送攪拌器5和螺旋進料機13。

第一進料口1設在熱解爐體3的上部，熱解爐體3的下端設有中間出料口6。螺旋進料機13設在第一進料口1處。加熱管4伸入到熱解爐體3內以對熱解爐體3內的物料提供熱解熱量。加熱管4為蓄熱式輻射管，加熱管4的管壁的溫度通過燃氣調節(jié)閥控制在900℃-1000℃的范圍內。

螺旋輸送攪拌器5包括殼體51、攪拌軸52和電機53。

殼體51設在熱解爐體3的底部，熱解爐體3的長度和殼體51的長度之間的比值為5:4。殼體51在長度方向上的兩端設有第二進料口2和終出料口8，殼體51的頂壁設有與中間出料口6連通的中間進料口，中間進料口位于第二進料口2和終出料口8之間，殼體51的內周壁上設有保溫材料件。

電機53位于殼體51的外側，電機53與攪拌軸52配合以驅動攪拌軸52轉動，并且電機53的轉動速度為55r/min。攪拌軸52伸入到殼體51內以將從中間進料口和第二進料口2排入到殼體51內的物料輸送至終出料口8。

攪拌軸52包括：軸體521、多個螺旋葉片522、多個攪拌桿523。

在軸體521的長度方向上，多個攪拌桿523設在軸體521的中部，多個螺旋葉片522分布在多個攪拌桿523的兩側且相鄰的兩個螺旋葉片522間隔設置，同時相鄰的兩個攪拌桿之間的距離為30mm-200mm。軸體521的鄰近第二進料口2的一側的設置螺旋葉片522的部分的長度為軸體521的總長度的1/4，軸體521的鄰近終出料口8的一側的設置螺旋葉片522的部分的長度為軸體521的總長度的11/20，軸體521設置的攪拌桿523的部分的長度為軸體521的總長度的1/3。

利用本發(fā)明實施例的熱解反應爐100對印尼褐煤(煤質分析如表1)和溫佳梁長焰煤(煤質分析如表2)進行熱解，其中從第一進料口1進入到熱解爐體3內的物料為印尼褐煤，從第二進料口2排入到螺旋輸送攪拌器5的殼體51內的物料為溫佳梁長焰煤，熱解后得到的熱解焦油的產(chǎn)率分布如表3所示。

表1：印尼褐煤煤質分析

表2：溫佳梁長焰煤煤質分析

表3：印尼褐煤和溫佳梁長焰煤熱解產(chǎn)率分布

從表3可以看出，在熱解反應爐100的熱解爐體3內使印尼褐煤熱解，在螺旋輸送攪拌器5的殼體51內使溫家梁長焰煤熱解，熱解產(chǎn)物焦油產(chǎn)率高達8.3％，是鋁甑含油率的97.0％，系統(tǒng)能耗降低了15-30％。

根據(jù)本發(fā)明實施例的熱解反應爐100的其他構成以及操作對于本領域普通技術人員而言都是已知的，這里不再詳細描述。

在本說明書的描述中，參考術語“一個實施例”、“一些實施例”、“示意性實施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結合該實施例或示例描述的具體特征、結構、材料或者特點包含于本發(fā)明的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術語的示意性表述不一定指的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特征、結構、材料或者特點可以在任何的一個或多個實施例或示例中以合適的方式結合。

盡管已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實施例，本領域的普通技術人員可以理解：在不脫離本發(fā)明的原理和宗旨的情況下可以對這些實施例進行多種變化、修改、替換和變型，本發(fā)明的范圍由權利要求及其等同物限定。