物料连续热解气化装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种物料连续热解气化装置，包括螺旋进料器、微波反应腔、微波发生器、一级旋转圆盘、二级旋转圆盘、中空旋转轴、筛板、沉降室、储渣罐和螺旋排渣器；螺旋进料器位于微波反应腔上部；微波反应腔外部设置微波发生器；微波反应腔内部设有一级旋转圆盘和二级旋转圆盘，两级旋转圆盘通过中空旋转轴固定；微波反应腔底部为圆环状，由向下倾斜的筛板构成，筛板下方连接沉降室，沉降室设置气体产品出口；微波反应腔底部的非筛板部分与下方储渣罐相通，储渣罐内有搅拌器，并与螺旋排渣器相通。该装置裂解速度快、气化效率高，得到气体产品品质高，能够满足合成液体燃料的要求，具有良好应用前景。

Material continuous pyrolysis gasification device

The invention discloses a material continuous pyrolysis gasification device, including screw feeder, microwave reactor, a microwave generator, a rotating disc, two rotating disc, a hollow rotating shaft, a sieve plate, a sedimentation chamber, a slag storage tank and spiral slag discharging device; a screw feeder is positioned on the upper part of microwave reactor; microwave reaction chamber is arranged outside the microwave generator; internal microwave reactor with a rotating disc and two rotating disc, two rotating disc through the hollow rotary shaft fixed; microwave reactor bottom circular plate is composed of a downward sloping plate, connected to the lower part of the deposition chamber, sedimentation chamber gas exports; microwave reactor bottom part and non sieve plate below the residue storage tanks, storage tank with agitator slag, and is communicated with the spiral slag discharging device. The utility model has the advantages of fast cracking speed, high gasification efficiency and high quality of the gas product, and can meet the requirements of synthetic liquid fuel, and has a good application prospect.

【技术实现步骤摘要】
物料连续热解气化装置
本专利技术涉及一种物料连续热解气化装置。
技术介绍
传统加热方式通过辐射、对流以及传导由表及里进行加热，为了避免温度梯度过大，加热速度往往不能太快，也不能对物料的各组分进行选择性加热。由于微波可以直接穿透进入物料内部，与传统加热方式相比，微波加热可以实现物料内外均衡加热，具有升温速率快、能量利用效率高的优点，而且微波可对物料中介电特性不同的组分进行选择性加热。因此微波加热的特殊性使其热解产物与传统气化技术相比具有更大优势，是一种很有前景的物料加热方式。以间歇式固定床为代表的微波技术虽然实现了物料的微波热解气化等一系列过程，却解决不了微波加热过程的连续化以及放大问题，而连续化的微波加热技术则是实现微波大规模应用的必由之路。目前微波热解气化的连续化方法主要包括回转窑、钢带窑、螺旋通道窑、圆盘旋转窑等。其中，回转窑存在窑体密封和气体携带灰尘量大的问题，钢带窑在高温下会发生钢带微波介电改变引起形变导致安全隐患，螺旋通道窑物料填充度较低影响加热效率，而且上述几种方法存在的共性问题是难以在维度上同时放大，这对于处理生物质、煤炭等面广量大的物料显然是不适用的。圆盘旋转窑是利用物料在托盘上圆周运动时进行加热，理论上圆盘每旋转一周，即完成一次裂解过程，同时可根据物料性质调整转速来控制热解气化过程，其最大特点是避免通过延长某一维度来保证物料充分热解的问题，在一定范围内实现了反应器多维度的同时放大，有利于微波反应器的规模化和工业化。CN201310263370.X公开了一种圆盘式微波连续裂解装置及其用于裂解废旧橡胶的方法，采用圆盘式裂解腔体，并通过非金属密封板分成上下腔体，其中微波发生器在腔体的上部，固体产物导出输送在下部，这种布局不仅实现了裂解过程的连续性，而且提高了废旧轮胎微波裂解效率，所得产物的比率大约为可燃气体40%、液体油10%、炭黑50%。但该方法将微波发生器设置在反应腔上部存在热解挥发分污染微波引导装置以及微波透波材料窗台，进而导致微波能量此处聚集损坏微波元件。CN201180072503.4提出从反应腔下部引入微波，产生的热解挥发分能够从反应腔上部被抽出，避免了微波发生器污染的问题，同时在旋转圆盘上方形成较佳的微波能量区域，有利于微波辅助式快闪热解裂解。但该方法中微波源的布置仅限于反应腔的下部，空间位置有限，若要实现快闪热解裂解，需要配备大功率磁控管以增加微波场强度，这会大幅度增加成本。
技术实现思路
针对现有技术不足，本专利技术提供了一种物料连续热解气化装置，该装置裂解速度快、气化效率高，得到气体产品品质高，能够满足合成液体燃料的要求，具有良好应用前景。本专利技术的物料连续微波热解气化装置，包括螺旋进料器、微波反应腔、微波发生器、一级旋转圆盘、二级旋转圆盘、中空旋转轴、筛板、沉降室、储渣罐和螺旋排渣器；螺旋进料器位于微波反应腔上部；微波反应腔外部设置微波发生器；微波反应腔内部设有一级旋转圆盘和二级旋转圆盘，两级旋转圆盘通过中空旋转轴固定；在中空旋转轴上部连有一级推进挡板，中空旋转轴底端与水蒸气回用管相连；二级旋转圆盘上部设有金属衬管，金属衬管连有二级推进挡板；微波反应腔底部为圆环状，由向下倾斜的筛板构成，筛板（圆环环形部分）下方连接沉降室，沉降室设置气体产品出口；微波反应腔底部的非筛板部分（圆环状的小圆部分）与下方储渣罐相通，储渣罐内有搅拌器，并与螺旋排渣器相通。本专利技术中，微波热解反应腔外部侧面分布一定数量的微波石英窗口，每个窗口对应一个微波发生器，单个微波发生器的功率为500~2000W，根据反应器的容积等情况设置具体的窗口数量，一般设置4~50个，保证反应器内的功率密度在1×105~10×105W/m3。本专利技术中，微波热解气化装置采用立式移动床反应器，根据设置旋转圆盘划分不同的反应区间，一级旋转圆盘上部（包括一级旋转圆盘）为热解区域，温度300~600℃；一级旋转圆盘和二级旋转圆盘之间（包括二级旋转圆盘）为气化重整区域，温度600~800℃。每个区的温度由所对应的微波发生器控制，为了避免因温度控制导致的生物质受热不均甚至存在夹生的问题，本专利技术中所有微波控温机构皆采用连续功率调节以保证物料全时吸收微波而加热。本专利技术中，微波反应腔设有两级旋转圆盘，其中一级旋转圆盘为无底面部分的圆锥结构，圆锥底面直径为微波反应腔内径的1/2~4/5，圆锥的母线与水平方向的夹角为10~45°；二级旋转圆盘为无上下底面部分的倒立圆台结构，圆台的下底面（二级旋转圆盘向上的一侧）直径为微波反应腔内径的9/10~99/100，圆台的上底面的直径为微波反应腔内径的1/5~1/2，圆台的母线与水平方向的夹角为10~45°。一级和二级旋转圆盘通过圆盘底部金属支撑固定于中空旋转轴，金属支撑通过螺栓与旋转圆盘连接固定。本专利技术所述的两级旋转圆盘结构可以根据现有加工技术进行加工制作，可以一次成型，也可以按照如下结构进行制作。其中，所述的一级旋转圆盘的结构如下：由圆盘（图3）和金属支撑（图4）两部分构成，圆盘由四块同种材质同种尺寸的扇形环盘围绕相同的圆心角组成，每块尺寸的圆心角为90°，一级圆盘的最小同心圆内径等于或略大于中空旋转轴外径；圆盘的材质为无机杂化材料，选自二氧化硅、碳化硅、氮化硅、氧化铝、四氧化三铁、氧化锆、氧化镁中的一种或几种组合；金属支撑由若干金属同心圆环4-1、4-2、4-3、…通过焊接方式构成的圆锥“外斜面”和四组板材（每组包括一对呈对映关系的板材，如4a’和4a”、4b’和4b’’、4c’和4c’’、4d’和4d’’）焊接之上构成的“筋”组成（图4），其中最小的金属同心圆环4-1直接焊接于中空旋转轴6进行固定，“外斜面”与水平方向的夹角为10~45°，所述的四组板材中，4a’和4a”、4b’和4b’’垂直焊接于“外斜面”（图5），4c’和4c’’、4d’和4d’’平铺焊接于“外斜面”（图6），两组垂直或平铺于“外斜面”的板材间夹角为90°，每组垂直和每组平铺于“外斜面”的板材间夹角为45°。四组板材4a’和4a”、4b’和4b’’、4c’和4c’’、4d’和4d’’外端分别连接圆心向内的弧形金属挡片4-1a’和4-1a’’、4-1b’和4-1b’’、4-1c’和4-1c’’、4-1d’和4-1d’’（图5和图6），金属挡片配有螺栓可用于圆盘的固定。所述的二级旋转圆盘的结构如下：二级旋转圆盘由圆盘和金属支撑组成，圆盘由四块同种材质同种尺寸的扇形环盘围绕相同的圆心角组成，每块尺寸的圆心角为90°，二级圆盘的最小同心圆内径为微波反应腔内径的1/5~1/2；圆盘的材质为无机杂化材料，选自二氧化硅、碳化硅、氮化硅、氧化铝、四氧化三铁、氧化锆、氧化镁中的一种或几种组合；二级旋转圆盘的金属支撑由若干金属同心圆环5-1、5-2、5-3、…通过焊接方式构成的倒立圆台“内斜面”和四组板材（每组包括一对呈对映关系的板材）焊接之上构成的“筋”组成（图8），其中最小的金属同心圆环5-1通过金属焊条与中空旋转轴6连接固定，“内斜面”与水平方向的夹角为10~45°，所述的四组板材中，5a’和5a”、5b’和5b’’垂直于“内斜面”（图9），5c’和5c’’、5d’和5d’’平铺于“内斜面”（图10），两组垂直或平铺于“内斜面”的板材间夹本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种物料连续微波热解气化装置，其特征在于：包括螺旋进料器、微波反应腔、微波发生器、一级旋转圆盘、二级旋转圆盘、中空旋转轴、筛板、沉降室、储渣罐和螺旋排渣器；螺旋进料器位于微波反应腔上部；微波反应腔外部设置微波发生器；微波反应腔内部设有一级旋转圆盘和二级旋转圆盘，两级旋转圆盘通过中空旋转轴固定；在中空旋转轴上部连有一级推进挡板，中空旋转轴底端与水蒸气回用管相连；二级旋转圆盘上部设有金属衬管，金属衬管连有二级推进挡板；微波反应腔底部为圆环状，由向下倾斜的筛板构成，筛板下方连接沉降室，沉降室设置气体产品出口；微波反应腔底部的非筛板部分与下方储渣罐相通，储渣罐内有搅拌器，并与螺旋排渣器相通。

【技术特征摘要】
1.一种物料连续微波热解气化装置，其特征在于：包括螺旋进料器、微波反应腔、微波发生器、一级旋转圆盘、二级旋转圆盘、中空旋转轴、筛板、沉降室、储渣罐和螺旋排渣器；螺旋进料器位于微波反应腔上部；微波反应腔外部设置微波发生器；微波反应腔内部设有一级旋转圆盘和二级旋转圆盘，两级旋转圆盘通过中空旋转轴固定；在中空旋转轴上部连有一级推进挡板，中空旋转轴底端与水蒸气回用管相连；二级旋转圆盘上部设有金属衬管，金属衬管连有二级推进挡板；微波反应腔底部为圆环状，由向下倾斜的筛板构成，筛板下方连接沉降室，沉降室设置气体产品出口；微波反应腔底部的非筛板部分与下方储渣罐相通，储渣罐内有搅拌器，并与螺旋排渣器相通。2.按照权利要求1所述的装置，其特征在于：微波热解反应腔外部侧面分布4~50个的微波石英窗口，每个窗口对应一个微波发生器，单个微波发生器的功率为500~2000W，保证反应器内的功率密度在1×105~10×105W/m3。3.按照权利要求1所述的装置，其特征在于：微波反应腔设有两级旋转圆盘，其中一级旋转圆盘为无底面部分的圆锥结构，圆锥底面直径为微波反应腔内径的1/2~4/5，圆锥的母线与水平方向的夹角为10~45°；二级旋转圆盘为无上下底面部分的倒立圆台结构，圆台的下底面直径为微波反应腔内径的9/10~99/100，圆台的上底面的直径为微波反应腔内径的1/5~1/2，圆台的母线与水平方向的夹角为10~45°；一级和二级旋转圆盘通过圆盘底部金属支撑固定于中空旋转轴，金属支撑通过螺栓与旋转圆盘连接固定。4.按照权利要求1所述的装置，其特征在于：所述的一级旋转圆盘的结构如下：由圆盘和金属支撑两部分构成，圆盘由四块同种材质同种尺寸的扇形环盘围绕相同的圆心角组成，每块尺寸的圆心角为90°，一级圆盘的最小同心圆内径等于或略大于中空旋转轴外径；圆盘的材质为无机杂化材料，选自二氧化硅、碳化硅、氮化硅、氧化铝、四氧化三铁、氧化锆、氧化镁中的一种或几种组合；金属支撑由若干金属同心圆环（4-1、4-2、4-3、…）通过焊接方式构成的圆锥“外斜面”和四组板材焊接之上构成的“筋”组成，其中四组板材为（4a’）和（4a”）、（4b’）和（4b’’）、（4c’）和（4c’’）、（4d’）和（4d’’），其中最小的金属同心圆环（4-1）直接焊接于中空旋转轴（6）进行固定，“外斜面”与水平方向的夹角为10~45°，所述的四组板材中，（4a’）和（4a”）、（4b’）和（4b’’）垂直焊接于“外斜面”，（4c’）和（4c’’）、（4d’）和（4d’’）平铺焊接于“外斜面”，两组垂直或平铺于“外斜面”的板材间夹角为90°，每组垂直和每组平铺于“外斜面”的板材间夹角为45°。5.四组板材（4a’）和（4a”）、（4b’）和（4b’’）、（4c’）和（4c’’）、（4d’）和（4d’’）外端分别连接圆心向内的弧形金属挡片（4-1a’）和（4-1a’’）、（4-1b’）和（4-1b’’）、（4-1c’）和（4-1c’’）、(4-1d’)和(4-1d’’)，通过两组垂直于“外斜面”板材、两组平铺于“外斜面”板材和弧形金属挡片来连接和固定圆盘与金属支撑。6.按照权利要求1所述的装置，其特征在于：所述的二级旋转圆盘的结构如下：二级旋转圆盘由圆盘和金属支撑组成，圆盘由四块同种材质同种尺寸的扇形环盘围绕相同的圆心角组成，每块尺寸的圆心角为90°，二级圆盘的最小同心圆内径为微波反应腔内径的1/5~1/2；圆盘的材质为无机杂化材料，选自二氧化硅、碳化硅、氮化硅、氧化铝、四氧化三铁、氧化锆、氧化镁中的一种或几种组合；金属支撑由若干金属同心圆环（5-1、5-2、5-3、…）通过焊接方式构成的倒立圆台“内斜面”和四组板材焊接之上构成的“筋”组成，其中四组板材为（5a’）和（5a”）、（5b’）和（5b’’）、（5c’）和（5c’’）、（5d’）和（5d’’）其中最小的金属同心圆环...

【专利技术属性】
技术研发人员：王鑫，张彪，张庆军，蔡海乐，张长安，刘继华，乔凯，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司大连石油化工研究院，中国石油化工股份有限公司，
类型：发明
国别省市：辽宁,21