一种用于固体热载体加热的热解反应器制造技术

本实用新型专利技术涉及固体废弃物热解技术领域，具体公开了一种用于固体热载体加热的热解反应器，采用固体热载体供热方式，卧式单壳体和中心轴结构，相较于夹套式气体热载体热解反应器，结构简单、可靠性高，可实现大规模固体物料热解能力。本实用新型专利技术热解反应器采用连续螺旋和单片桨叶式作为助热解叶片，叶片重叠、交错布置，实现了固体热载体与热解物料的均匀混合，保证同时段热解程度均匀性，同时具备输送、混合、破碎，防缠绕和堵塞的自清洁功能。

【技术实现步骤摘要】
一种用于固体热载体加热的热解反应器
本技术属于固体废弃物热解
，具体涉及一种用于固体热载体加热的热解反应器。
技术介绍
热解技术采用无氧热解原理，将固体物料由低能量密度的物质转化为高能量密度的油、气和热解炭，其以减量化、资源化、能源化的技术优势，成为极具发展潜力的一种新型固体废弃物处理技术，在垃圾、生物质等领域得到广泛应用。热解反应器作为热解装置中核心设备，根据不同热解工艺，结构型式各有不同，主要有固定床反应器、流化床反应器、回转窑或绞龙等。目前，国内较多采用回转窑结构，其采用夹套结构，利用气体热载体方式对热解反应过程供热，能保证物料热解停留时间，但内部热解物料混合效果相对差，热解不均匀，易造成内壳内壁底部积碳。另外，回转窑高温密封问题一直无法很好解决。基于此，出现利用螺旋绞龙型式的热解反应器，此结构能满足热解停留时间要求，一定程度减弱热解不均匀性，降低局部物料滞留现象，利用螺旋推力使热解物料顺利排出。但国内已有技术中，多利用气体热载体供热方式，采用夹套结构，造成结构设计复杂，设备制造成本高；对组分复杂物料，在避免缠绕、搭桥问题上没有很好解决，且中心轴端高温密封问题也很难解决。申请号CN104531227A中公开的一种生物质双轴螺旋热解装置，采用夹套结构，利用气体热载体供热方式，将烟气作为热解热源通入夹套，机壳中心设置两个螺旋绞龙用于物料混合与输送。气体热载体供热方式与固体热载体相比，传热效率相对低；结构采用双层夹套式，内、外层壳体与高温(700～1000℃)介质直接接触，造成高温选材难度大，设备造价高，性价比低；同时，设备壳体、中心轴等接触介质不同，温度不同，造成各部件线膨胀量不一致，结构设计复杂，且国内现有密封技术无法满足如此高温度下轴端密封要求。此外，采用的双轴结构主要用于物料混合与输送，间断式螺旋基于克服轴径向膨胀设计，不具备防止局部结焦、防缠绕、自清洁能力。申请号CN107033932A中公开的一种用于处理城市废弃物的多功能连续双轴流化床裂解炉，此炉体利用热辐射原理，也采用夹套结构。炉内设置了双轴结构，但结构设计中主要发挥单轴输送功能，搅拌功能采用单轴螺旋叶片上开齿实现，不具备双轴间物料相互混合、破碎和搅拌功能。基于上述，针对成分较为复杂的固体废弃物，例如生活垃圾，在热解过程中，易出现缠绕、搭桥、局部结焦引起的堵塞等问题，至今没有研发出一种传热效率高、结构简单、具有大规模处理量、绝氧密封性好、防堵塞、可靠性高的利于工程应用的热解反应器。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种用于固体热载体加热的热解反应器，实现大规模处理固体物料。本技术的技术方案如下：一种用于固体热载体加热的热解反应器，包括反应器壳体、中心轴、助热解叶片、动密封装置、水冷装置、传动装置、支撑装置；所述的反应器壳体的顶盖设置为“卧式阶梯”形式，前段低、后段高，使得反应器壳体的后段腔体容积根据热解气相产物体积量逐级增大，具备自除尘功能；在所述反应器壳体的内部设有中心轴，所述的中心轴并排设置且互相平行，为中空结构；所述中心轴的两端均伸出反应器壳体，分别连接两侧动密封装置后，一端与水冷装置相连，另一端承接传动装置；所述的动密封装置采用机械密封和通隔离气的组合密封结构，分别与反应器壳体的两侧端面相连，并分别与中心轴的两端位置对应；所述的水冷装置能够通过向中心轴内部通入冷却水使中心轴降温，避免中心轴长期在高温工况下工作；所述的传动装置通过调整中心轴的转速和转向，根据热解效果实时控制固体废弃物与固体热载体进入反应器壳体内的流动速度、停留时间；在所述中心轴位于反应器壳体内部的部分上、沿轴向分为输送区和混合搅拌区，输送区与混合搅拌区设置助热解叶片；助热解叶片根据各区功能要求，采用连续螺旋或单片桨叶结构；所述的助热解叶片沿轴向重叠、交错布置，用于输送、混合、破碎、搅拌，并具备自清洁功能；在所述反应器壳体的顶盖低段设有相邻的固体热载体进料口和固体废弃物进料口，且固体热载体进料口在固体废弃物进料口之前，起缩短固体热载体和固体废弃物下料路程及防止固体废弃物在反应器初始段堵料的作用；在所述反应器壳体的顶盖高段设有热解气出口；在所述反应器壳体的底板尾端设置残碳出口，用于排出热解产物；在所述反应器壳体的外部设有支撑装置，支撑装置采用鞍式支座或钢结构支撑形式，设置固定端和滑动端，可吸收反应器壳体整体热膨胀量。所述的助热解叶片螺距小于3D，D为助热解叶片的旋转直径，安装倾角小于90°，安装倾角控制物料停留时间，保证热解要求。所述助热解叶片的重叠宽度<0.5D。所述的中心轴能够同时相向或相对转动。所述的中心轴上自带可插件或焊接凸台，凸台上焊接助热解叶片，以保证助热解叶片在线更换或维修时，中心轴同轴度不变。还包括除尘装置，所述的除尘装置设于反应器壳体的末级，用于降低热解气出口的含尘量。所述的传动装置采用链轮结构，实现多轴同时传动。在所述助热解叶片的顶端设有防磨结构，以增强助热解叶片的耐磨性。在所述反应器壳体的内壁涂有蓄热耐磨耐高温涂料，以保持热解区稳定的温度场。在所述中心轴的外表面涂设有耐磨耐高温涂料，防止中心轴局部低温，导致固体废弃物在热解环境中产生大量焦油引起堵塞。本技术的有益效果在于：(1)本技术热解反应器采用固体热载体供热方式，卧式单壳体+中心轴结构，相较于夹套式气体热载体热解反应器，结构简单、可靠性高、可实现大规模固体物料热解能力，生活垃圾处理量≥350吨/天。(2)本技术热解反应器采用连续螺旋和单片桨叶式作为助热解叶片，叶片重叠、交错布置，实现了固体热载体与热解物料的均匀混合，保证同时段热解程度均匀性；同时，具备输送、混合、破碎，防缠绕和堵塞的自清洁功能。(3)本技术热解反应器中心轴两端采用机械密封+通隔离气的组合密封型式，解决了长轴(≥9m)、大轴径(≥500mm)，高温(≥850℃)、中心轴径向大摆动(径向跳动≥2mm)所引起的设备密封失效问题。此结构已通过中试试验验证，实现设备内含氧量<0.1％。(4)本技术热解反应器传动装置利用链轮结构，突破现有双轴局限，实现多轴同时运转，并实现根据热解效果实时控制热解停留时间的目的。(5)本技术热解反应器中心轴结构满足高温低材料选型，采用外表面敷设耐磨耐高温涂料，内部通冷却水结构，实现在与高温物料直接接触的同时，可避免轴上局部低温引起的结焦，进而避免结焦引起的堵塞、磨损；并降低中心轴选材等级，提高设备性价比。(6)本技术热解反应器采用“卧式阶梯”结构，遵循热解进程中热解产物气、油和碳产量配比设计；并具备自除尘功能，简化后续热解气除尘配置，实现反应器多功能目的。附图说明图1为本技术热解反应器示意图；图2为中心轴布置及转向示意图。图3为中心轴上凸台示意图。图中：1.反应器壳本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于固体热载体加热的热解反应器，其特征在于：包括反应器壳体(1)、中心轴(7)、助热解叶片(8)、动密封装置(9)、水冷装置(10)、传动装置(11)、支撑装置(12)；/n所述的反应器壳体(1)的顶盖设置为“卧式阶梯”形式，前段低、后段高，使得反应器壳体(1)的后段腔体容积根据热解气相产物体积量逐级增大，具备自除尘功能；/n在所述反应器壳体(1)的内部设有中心轴(7)，所述的中心轴(7)并排设置且互相平行，为中空结构；/n所述中心轴(7)的两端均伸出反应器壳体(1)，分别连接两侧动密封装置(9)后，一端与水冷装置(10)相连，另一端承接传动装置(11)；/n所述的动密封装置(9)采用机械密封和通隔离气的组合密封结构，分别与反应器壳体(1)的两侧端面相连，并分别与中心轴(7)的两端位置对应；/n所述的水冷装置(10)能够通过向中心轴(7)内部通入冷却水使中心轴(7)降温，避免中心轴(7)长期在高温工况下工作；/n所述的传动装置(11)通过调整中心轴(7)的转速和转向，根据热解效果实时控制固体废弃物与固体热载体进入反应器壳体(1)内的流动速度、停留时间；/n在所述中心轴(7)位于反应器壳体(1)内部的部分上、沿轴向分为输送区和混合搅拌区，输送区与混合搅拌区设置助热解叶片(8)；助热解叶片(8)根据各区功能要求，采用连续螺旋或单片桨叶结构；/n所述的助热解叶片(8)沿轴向重叠、交错布置，用于输送、混合、破碎、搅拌，并具备自清洁功能；/n在所述反应器壳体(1)的顶盖低段设有相邻的固体热载体进料口(3)和固体废弃物进料口(2)，且固体热载体进料口(3)在固体废弃物进料口(2)之前，起缩短固体热载体和固体废弃物下料路程及防止固体废弃物在反应器初始段堵料的作用；/n在所述反应器壳体(1)的顶盖高段设有热解气出口(4)；在所述反应器壳体(1)的底板尾端设置残碳出口(6)，用于排出热解产物；/n在所述反应器壳体(1)的外部设有支撑装置(12)，支撑装置采用鞍式支座或钢结构支撑形式，设置固定端和滑动端，可吸收反应器壳体(1)整体热膨胀量。/n...

【技术特征摘要】
1.一种用于固体热载体加热的热解反应器，其特征在于：包括反应器壳体(1)、中心轴(7)、助热解叶片(8)、动密封装置(9)、水冷装置(10)、传动装置(11)、支撑装置(12)；
所述的反应器壳体(1)的顶盖设置为“卧式阶梯”形式，前段低、后段高，使得反应器壳体(1)的后段腔体容积根据热解气相产物体积量逐级增大，具备自除尘功能；
在所述反应器壳体(1)的内部设有中心轴(7)，所述的中心轴(7)并排设置且互相平行，为中空结构；
所述中心轴(7)的两端均伸出反应器壳体(1)，分别连接两侧动密封装置(9)后，一端与水冷装置(10)相连，另一端承接传动装置(11)；
所述的动密封装置(9)采用机械密封和通隔离气的组合密封结构，分别与反应器壳体(1)的两侧端面相连，并分别与中心轴(7)的两端位置对应；
所述的水冷装置(10)能够通过向中心轴(7)内部通入冷却水使中心轴(7)降温，避免中心轴(7)长期在高温工况下工作；
所述的传动装置(11)通过调整中心轴(7)的转速和转向，根据热解效果实时控制固体废弃物与固体热载体进入反应器壳体(1)内的流动速度、停留时间；
在所述中心轴(7)位于反应器壳体(1)内部的部分上、沿轴向分为输送区和混合搅拌区，输送区与混合搅拌区设置助热解叶片(8)；助热解叶片(8)根据各区功能要求，采用连续螺旋或单片桨叶结构；
所述的助热解叶片(8)沿轴向重叠、交错布置，用于输送、混合、破碎、搅拌，并具备自清洁功能；
在所述反应器壳体(1)的顶盖低段设有相邻的固体热载体进料口(3)和固体废弃物进料口(2)，且固体热载体进料口(3)在固体废弃物进料口(2)之前，起缩短固体热载体和固体废弃物下料路程及防止固体废弃物在反应器初始段堵料的作用；
在所述反应器壳体(1)的顶盖高段设有热解气出口(4)；在所述反应器壳体(1)的底板尾端设置残碳出口(6)，用于排出热解产物；
在所述反应器壳体(1)的外部设有支撑装置(12)，支撑装置...

【专利技术属性】
技术研发人员：张彦军，宋小飞，许杰，赵帆，丁建亮，
申请(专利权)人：北京航天石化技术装备工程有限公司，
类型：新型
国别省市：北京;11