CN103230770B - 生物氧化与高温热解反应釜及其进出料控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开的生物氧化与高温热解反应釜，包括釜体；釜体包括保温层、釜壁，保温层处于釜壁外部；釜壁向内腔伸入形成多个搅拌棱，釜壁和搅拌棱内设有导热管；釜壁向釜体内腔伸入形成多个搅拌棱增加了导热管或过热水蒸汽通过的空腔与釜体内腔内层生物质接触面积，使釜体内生物质的受热面积增大，热能利用效率提高，同时倾斜设置的搅拌棱还可以对生物质进行搅拌，使釜体内的生物质受热均匀；釜体通过动力装置驱动正、反转，达到一个物料交换口正转向添加生物质，釜体反转时通过物料交换口把加工后物料向外输出，减少了釜体密封设备的使用，降低了技术成本。本发明还公开了该反应釜的进出料控制方法，釜体正转时进料，釜体反转出料。

Description

生物氧化与高温热解反应釜及其进出料控制方法

【技术领域】

本发明用于固态生物质垃圾资源的处理设备，尤其涉及生物氧化与高温热解反应釜及其进出料控制方法。

【背景技术】

随着城镇化的发展，城市生活垃圾越来越多，目前城市生活垃圾的处理方式有三种：一是通过焚烧炉焚烧处理，二是通过填埋处理，三是私自焚烧处理；私自焚烧的部分垃圾，造成极大的环境污染，填埋处理的垃圾不但不易分解，而且对土地资源造成极大的浪费和污染；通过焚烧炉焚烧处理也存在着诸多问题，如垃圾水分多，焚烧温度低，极大的增加了有害气体的产生，带来二次污染，且投资巨大、资源利用率低，建设周期长，运行维修费用高，难以维持运行，同时焚烧产生的烟尘和余灰的排放使人们的生活和居住环境日益恶化，严重影响了人们的健康，对生态、社会和经济造成极为不利的影响。此外，对有机垃圾、有机废渣等资源没有充分加以利用，不仅造成资源浪费，而且使其成为主要的有机污染源，除了造成严重的大气和水污染外，还排放大量的温室气体，加剧了全球的温室效应。

因此，如何对城市生活垃圾中的生物质进行预处理，再进行二次能源利用，是目前城市生活垃圾处理面临的普遍问题。近几年兴起利用城市生活垃圾中的生物质炼油及造气发电均需要一个装置，就是裂解炉(或称反应釜)，现有技术中的裂解炉分为立式炉和卧式炉两种，但是在生产使用过程中，发现已有的立式或卧式炉的缺点如下：由于城市生活垃圾中含有不可估计的缠绕物(诸如铁丝、钢丝等)，当采用立式反应釜裂解物料时，其搅拌轴容易被物料中的缠绕物缠绕，导致反应釜中途停机清障；当采用卧式反应釜时，虽然可以避免物料缠绕物的问题，当然它是节省了被裂解物料的分选工序，但是由于卧式反应釜是无搅拌装置，仅仅依靠釜体旋转，利用釜壁带动液体流动，因此会导致传热不均，液体流区小，还可能产生液体流动静止区，不管是立式炉的搅拌转速或卧式炉釜体转速通常很低，流体的移动仅能扩展至很短的距离而不足以克服流体的黏性力，导致釜体高温结焦或低温结焦现象，造成釜体变形，缩短了反应釜的安全使用期，并浪费大量能源。

这就造成，目前现有的卧式反应釜只适用于流态化物质与其他形态反应物的反应，如液-液型、液-固型、气-液-固型等；对于固态的生物质垃圾(含水率较低)，现有的反应釜不能满足其要求，存在诸多问题，如：进料出料困难，受热不均，受热面积不够，热利用率不高，消耗热量高。

【发明内容】

本发明提供一种结构简单、受热均匀、热利用效率高的生物氧化与高温热解反应釜及其进出料控制方法。

为了实现上述发明目的，采用的技术方案是：

生物氧化与高温热解反应釜，包括釜体；釜体包括保温层、釜壁，保温层处于釜壁外部；釜壁向内腔伸入形成多个搅拌棱，搅拌棱高度为釜体半径的1/4至1/2，釜壁和搅拌棱内设有导热管。

生物氧化与高温热解反应釜，包括釜体；釜体包括保温层、釜壁，保温层处于釜壁外部；釜壁向内腔伸入形成多个搅拌棱，搅拌棱高度为釜体半径的1/4至1/2，釜壁的内侧上设有导热管。

生物氧化与高温热解反应釜，包括釜体；釜体包括保温层、釜壁，保温层处于釜壁外部；釜壁向内腔伸入形成多个搅拌棱，搅拌棱高度为釜体半径的1/4至1/2，釜壁和搅拌棱内设有一体的用于过热水蒸汽流动的空腔。

如上所述的生物氧化与高温热解反应釜，所述搅拌棱与釜体旋转轴轴向的夹角α取值范围为20～30°，在釜体垂直于旋转轴轴向的截面上所述搅拌棱与釜体径向方向上的夹角β取值范围为5～15°。

如上所述的生物氧化与高温热解反应釜，所述釜体为卧式倾斜放置的桶状旋转体，在釜体前锥盖中心上设有物料交换口，物料交换口设有向釜体内加料的加料装置，加料装置上设有与物料交换口衔接的加料斗和卸料斗；所述釜体前、后端设有支撑其转动的前、后支架座；釜体下侧设有驱动釜体转动的动力装置。

如上所述的生物氧化与高温热解反应釜，所述釜壁沿周向分割为多个加热区间，每个加热区间内导热管串联后形成的轴向盘管与釜体后端设置的旋转接头分别连通，每个加热区间内的导热管通过旋转接头与设置的输入软管相连通，每个加热区间内的导热管还通过旋转接头与设置的输出软管相连通；在釜体后侧设有向导热管供给导热油的热源部，热源部的输出端连接有分油器，热源部的输入端连接有集油器，所有输入软管与分油器并联连通，所有输出软管与集油器并联连通，所述热源部、分油器、输入软管、旋转接头、导热管、输出软管和集油器构成一个封闭的热循环回路。

如上所述的生物氧化与高温热解反应釜，所述釜壁和搅拌棱内的空腔连通一个旋转接头，该旋转接头与输入软管相连通，在釜体后侧设有通过输入软管向釜壁和搅拌棱内的空腔供给过热水蒸汽的热源部，在釜体上还设有与釜壁和搅拌棱内的空腔连通便于空腔内冷凝水排出的疏水阀。

如上所述的生物氧化与高温热解反应釜，所述动力装置包括电磁调速电机和减速箱，电磁调速电机与减速箱之间通过皮带轮连接，减速箱的输出轴上安装有小齿轮，对应的釜体壁周向上设有与小齿轮配合的大齿轮。

生物氧化与高温热解反应釜的进出料控制方法，包括：进料时，动力装置驱动釜体正转，物料通过物料交换口进入釜体，经正向旋转的搅拌棱带动物料进入釜体内腔反应；出料时，动力装置驱动釜体反转，反向旋转的搅拌棱带动物料从釜体的物料交换口排出。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

1、通过加料装置向釜体内生物质添加微生物催化剂，利用微生物发酵自发产生的热量，使釜体内发酵物质温度上升至90℃左右，消耗有毒有害物质，降低热消耗量；

2、釜壁向釜体内腔伸入形成多个搅拌棱，增加了导热管或过热水蒸汽通过的空腔与釜体内腔内层物料接触面积，使釜体内物料的受热面积增大，热能利用效率提高，同时倾斜设置的搅拌棱还可以对物料进行搅拌，使釜体内的物料受热均匀；

3、釜体前锥盖中心上设有物料交换口，通过动力装置驱动釜体转动，釜体正转时通过物料交换口向釜体内添加物料，釜体反转时通过物料交换口把加工后物料向外输出，减少了釜体密封设备的使用，降低了技术成本。

【附图说明】

图1是本发明实施例一的主视结构示意图；

图2是本发明实施例一的侧视结构示意图；

图3是本发明实施例一的俯视结构示意图；

图4是本发明实施例一釜体的剖视结构示意图；

图5是本发明实施例一釜体的截面结构示意图；

图6是本发明实施例二釜体的截面结构示意图；

图7是本发明实施例三的主视结构示意图；

图8是本发明实施例三的侧视结构示意图；

图9是本发明实施例三釜体的截面结构示意图。

【具体实施方式】

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

实施例一

生物氧化与高温热解反应釜，如图1至图5所示，所述釜体1包括保温层1a和釜壁1b，保温层1a处于釜体1的外壁，釜壁1b位于釜体1的内侧并向釜体内腔伸入形成多个均匀设置用于增加与釜体内腔内层物料接触面积及便于搅拌生物质的搅拌棱6，搅拌棱6呈多段错落分布，搅拌棱6高度为釜体半径的1/3，所有搅拌棱6的设置方向一致且与釜体旋转轴的轴向呈一定夹角排布，其中，搅拌棱6与釜体1旋转轴轴向的夹角α取值范围为20～30°，在釜体1垂直于旋转轴轴向的截面上所述搅拌棱6与釜体1径向方向上的夹角β取值范围为5～15°。

继续如图1至图5所示，釜体1前后设有支撑其转动的前、后支架座(2、3)，前支架座2上设有两个滚轮20，对应的釜体1壁上设有与所有滚轮20配合的滚道21，釜体1下侧设有驱动釜体转动的动力装置4；釜体1为卧式倾斜放置的桶状旋转体，在釜体1前锥盖中心上设有一个便于向釜体1内添加生物质和加工后物料输出的物料交换口5，釜体1正转时通过物料交换口5向釜体1内添加物料，釜体1反转时釜体1通过物料交换口5把加工后物料向外输出。

继续如图1至图5所示，在釜壁1b及搅拌棱6内沿釜体1轴向均匀排布有多根用于对釜体内腔的生物质进行加热的导热管7，所述釜体1内的釜壁1b沿周向分割为多个加热区间，每个加热区间内导热管7串联后形成的轴向盘管与釜体1后端设置的旋转接头8分别连通，每个加热区间内的导热管7还设有通过旋转接头8分别与导热介质输入的输入软管9相连通，每个加热区间内的导热管7还设有通过旋转接头8分别与导热介质输出的输出软管10相连通；在釜体1后侧设有向导热管7供给高温导热介质的热源部(图中未示)，热源部的导热介质为导热油，热源部的输出端连接有分油器11，热源部的输入端连接有集油器12，所有输入软管9与分油器11并联连通，所有输出软管10与集油器12并联连通，所述热源部、分油器11、输入软管10、旋转接头8、导热管7、输出软管10和集油器12构成一个封闭对釜体内生物质加热的热循环回路。

继续如图1至图5所示，动力装置4包括电磁调速电机40和减速箱41，电磁调速电机40与减速箱41之间通过皮带轮42连接，减速箱41的输出轴上安装有小齿轮43，对应的釜体壁周向上设有与小齿轮41配合的大齿轮44。其中，在釜体1上还设有压力表13；釜体1的物料交换口5处还设有向釜体内腔添加生物质或微生物的加料装置14。

使用时，通过动力装置4驱动釜体1正转，加料装置14的加料斗140通过物料交换口5加入固态的生物质垃圾，然后加料装置通过物料交换口5再添加微生物，密封后发酵7～8h，利用微生物发酵自发产生的热量，使釜体内发酵物质温度上升至80-90℃；然后，通过动力装置4启动釜体1继续转动，同时，热源部内高温导热油通过分油器11、输入软管9及旋转接头8，进入釜体1中釜壁1b及搅拌棱6内的导热管7内，对釜体内的生物质加热，经过1～2h的反应，使釜体内的生物质垃圾热解生成固废环保燃料；然后，釜体1内腔减压后，通过动力装置4驱动釜体1反转卸料，从加料装置14上的卸料斗141排出，即可得到固废环保的燃料。

实施例二

与实施例一不同之处在于导热管的设置，如图6所示，釜体1的釜壁1b向釜体1内腔伸入形成多个均匀设置用于增加与釜体内腔内层生物质接触面积及便于搅拌生物质的搅拌棱6，釜壁1b及搅拌棱6外侧沿釜体1轴向均匀排布有多根直接与釜体1内腔的生物质接触加热的导热管7，且釜体1内的导热管7沿周向分割为多个加热区间，每个加热区间内导热管7串联后形成的轴向盘管与釜体1后端设置的旋转接头8分别连通，与实施例一中的图6所示结构相比，实施例二使导热管7工作时与釜体1内的生物质直接接触，加热效果更好，其他结构布置与实施例一相同，在此不做过多赘述。

实施例三

与实施例一不同之处在于，如图7至图9所示，釜壁1b和搅拌棱6内设有一体的用于过热水蒸汽流动的空腔X，釜壁1b和搅拌棱6内的空腔X连通一个旋转接头8a，该旋转接头Y与输入软管10a相连通，在釜体后侧设有通过输入软管10a向釜壁1b和搅拌棱6内的空腔X供给过热水蒸汽的热源部，该实施例中热源部(图中未示)的导热介质为过热蒸汽，在釜体上还设有与釜壁1b和搅拌棱6内的空腔X连通便于空腔内冷凝水排出的疏水阀15。

以上所述实施例只是为本发明的较佳实施例，并非以此限制本发明的实施范围；凡依本发明之形状、构造及原理所作的等效变化，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，均应涵盖于本发明的保护范围内。

Claims (5)

1.生物氧化与高温热解反应釜，包括釜体；釜体包括保温层、釜壁，保温层处于釜壁外部；其在特征于：釜壁向内腔伸入形成多个搅拌棱，搅拌棱高度为釜体半径的1/4至1/2，釜壁和搅拌棱内设有导热管；

所述釜壁沿周向分割为多个加热区间，每个加热区间内导热管串联后形成的轴向盘管与釜体后端设置的旋转接头分别连通，每个加热区间内的导热管通过旋转接头与设置的输入软管相连通，每个加热区间内的导热管还通过旋转接头与设置的输出软管相连通；

在釜体后侧设有向导热管供给导热油的热源部，热源部的输出端连接有分油器，热源部的输入端连接有集油器，所有输入软管与分油器并联连通，所有输出软管与集油器并联连通，所述热源部、分油器、输入软管、旋转接头、导热管、输出软管和集油器构成一个封闭的热循环回路。

2.生物氧化与高温热解反应釜，包括釜体；釜体包括保温层、釜壁，保温层处于釜壁外部；其在特征于：釜壁向内腔伸入形成多个搅拌棱，搅拌棱高度为釜体半径的1/4至1/2，釜壁的内侧上设有导热管；

所述釜壁沿周向分割为多个加热区间，每个加热区间内导热管串联后形成的轴向盘管与釜体后端设置的旋转接头分别连通，每个加热区间内的导热管通过旋转接头与设置的输入软管相连通，每个加热区间内的导热管还通过旋转接头与设置的输出软管相连通；

在釜体后侧设有向导热管供给导热油的热源部，热源部的输出端连接有分油器，热源部的输入端连接有集油器，所有输入软管与分油器并联连通，所有输出软管与集油器并联连通，所述热源部、分油器、输入软管、旋转接头、导热管、输出软管和集油器构成一个封闭的热循环回路。

3.根据权利要求1或2所述的生物氧化与高温热解反应釜，其特征在于：

所述搅拌棱与釜体旋转轴轴向的夹角α取值范围为20～30°，在釜体垂直于旋转轴轴向的截面上所述搅拌棱与釜体径向方向上的夹角β取值范围为5～15°。

4.根据权利要求1或2所述的生物氧化与高温热解反应釜，其在特征于：

所述釜体为卧式倾斜放置的桶状旋转体，在釜体前锥盖中心上设有物料交换口，物料交换口设有向釜体内加料的加料装置，加料装置上设有与物料交换口衔接的加料斗和卸料斗；

所述釜体前、后端设有支撑其转动的前、后支架座；釜体下侧设有驱动釜体转动的动力装置。

5.根据权利要求4所述的生物氧化与高温热解反应釜，其特征在于，所述动力装置包括电磁调速电机和减速箱，电磁调速电机与减速箱之间通过皮带轮连接，减速箱的输出轴上安装有小齿轮，对应的釜体壁周向上设有与小齿轮配合的大齿轮。