CN104031657A - 一种新型旋转干馏炉 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种新型旋转干馏炉，包括中温烟气发生装置、炉膛（2）、布料板（3）、中温烟气加热区（4）、烟气隔板（10）、上动密封圈（13）、下动密封圈（12）、中温烟气进入管道（8）、中温烟气入口（A）、低温烟气排出管道（14）、低温烟气出口（B）、物料入口、驱动轮（7）、引风机，中温烟气发生装置可为蓄热式中温烟气发生装置。本发明提供新型旋转的干馏炉具有使物料受热均匀、投资成本低、热效率高、干馏效果好、设备操作简单、运行安全可靠等优点。

Description

一种新型旋转干馏炉

技术领域

本发明涉及干馏领域，提供了一种新型旋转干馏炉。

背景技术

干馏技术是将物料在隔绝空气条件下加热、分解，生成焦炭（或半焦）、焦油、溶液、干馏气等产物的过程。干馏技术已被普遍用于常规资源利用和开发、垃圾处理以及新能源尤其是生物能源的开发。干馏的方法和类型很多，按加热方式分有外热式、内热式和内外热结合式；按物料的形态分有块物料、型物料与粉物料三种；按供热介质不同又有气体热载体和固体热载体二种；按物料的运动状态又分为固定床、移动床、流化床、气流床和旋转干馏炉等。

中国专利201110200854.0公开了一种利用蓄热式旋转床热解物料的方法。采用该方法，需将物料破碎为10mm～100mm的颗粒。破碎后的物料，通过布料装置布入旋转床，在蓄热式辐射管的作用下隔绝空气加热到400℃～700℃，热解生成固体产物和油气混合物，整个过程耗时30～120分钟。固体产物经冷却，送入成品料仓。油气混合物经油气分离后得到产品焦油和干馏气。但该方法具有如下缺点：

蓄热式旋转床采用加热热解方法，此方法中的蓄热式旋转床中的辐射管绕旋转床一周，布置在炉膛顶部或是底部，通过辐射加热方式热解物料，传热效果差，中下层物料难热解，布料厚度受到限制，从而降低单台炉的处理能力。为提高其处理能力，需增加辐射管的数量或是提高辐射管温度。单台炉至少需要设置十多根辐射管，多则上百根。辐射管产生的热量向四周传热，而物料位于辐射管下侧或是上侧，只能获得部分辐射热。另一方面，每一根辐射管都需要一个独立的控制系统，控制系统较为复杂，运行过程中增加了设备故障概率。又因辐射管布置于炉膛内部，在运行过程中一旦辐射管出现破裂异常，辐射管中的混合燃气与炉膛干馏气接触后，存在安全隐患。为提高旋转床处理能力，该技术中的旋转床增设了多台高温油气循环风机，以增强热传导和热对流，加快热解速率，但增加高温油气循环风机后，在物料热解过程中，部分高温油气及粉尘粘附在高温风机管道和风机叶片上，长时间运行后，容易导致管道堵塞并影响风机叶片的平衡性，严重时需定期清理，由此增加了工作量并减少设备年运行时间。同时，因循环风机的运行，加强气流的扰动，固体微小粒子随油气进入后段油气冷却系统，增加了后段油气中的含尘量。并且，高温油气循环风机投资费用高、现场使用效果不佳。此外，在辐射加热过程中，因辐射管离物料有一定距离，通常在500mm-1200mm之间，使热传导速率明显降低，料层间的温度梯度明显增大，热解均一性差。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术存在的缺陷，提供一种使物料受热均匀、投资成本低、热效率高、干馏效果好、设备操作简单、运行安全可靠的热解干馏物料的旋转干馏炉、适用于该旋转干馏炉中温烟气发生装置及采用迷宫式设计的烟气加热区。采用本发明还能减小炉内体积，缩短热解过程中产生的油气在炉内停留时间，提高油品质。采用本发明取代传统旋转干馏炉后，可取消高温风机，热解后油气中含固体微粒大大降低，得到的油气品质好，所得热解气中的微粒子含量不高于20mg/Nm³，从而直接降低燃烧后烟气中固体污染物排放量。

为解决上述技术问题，本发明采用中温烟气发生装置，从布料板底部通入中温烟气进行加热的方式，取代原辐射管加热方式。将备好的物料均匀布料在布料板上，升温加热，物料在密闭空间内被逐渐热解。旋转干馏炉的温度控制在500℃-750℃，压力为0-10kpa（表压）。热解原料在旋转干馏炉中的停留时间控制在2h以内。在布料板底部加热区内部中温烟气的加热下，下层物料受热升温，先达到热解温度，逐渐热解产生中温油气。同时，在物料之间通过传热、导热和中温油气向外释放热量的双重作用下，中上层物料快速升温。随着旋转干馏炉的运转，物料不断热解产生大量的油气，在油气管道后段引风机的作用下，油气从干馏炉中被引出，进入冷却系统中。

中温烟气发生装置产生的中温烟气通过中温烟气进入管道，经中温烟气入口进入布料板底部加热区中，与物料换热后产生的低温烟气经低温烟气出口，通过低温烟气排出管道进入中温烟气发生装置。中温烟气入口与低温烟气出口之间用烟气隔板隔开，使进出加热区的烟气完全隔离。通过采用上下动密封圈可使中温烟气入口和低温烟气出口随布料板一起活动，而与中温烟气入口和低温烟气出口相连的中温烟气进入管道和低温烟气排出管道固定不动。中温烟气进入管道和低温烟气排出管道以及中温烟气发生装置内侧均采用保温材料，使中温烟气与外界及干馏炉膛完全隔绝，并减少热量损失。布料板和炉膛之间采用内外水封，使整个炉膛与大气隔绝。采用此加热方式后，中温烟气相对物料为静态供热，物料受热均匀，热解速率比辐射加热速率提高10%以上，大大降低热解时间。

作为本发明的一种改进，布料板底部可分隔成两个或两个以上加热区，每一个加热区均布上适量的隔板，使得布料板均匀受热。隔板可采用直板，也可采用弯板，以烟气在加热区流动时阻力最小为最佳。布料板可以采用不锈钢板或耐高温、导热性能好的其他材质。布料板可以选用钢板或波纹板。这些均能相应解决本发明欲解决的技术问题。

烟气加热区也可采用迷宫式设计，使得布料板均匀受热。

烟气管道中心旋转轴定义为上下动密封圈之间的烟气管道，中温烟气可从烟气管道中心旋转轴一端进入旋转干馏炉，低温烟气从烟气管道中心旋转轴的另一端离开旋转干馏炉，通过四通换向阀能够以一定频率控制中温烟气进入与低温烟气排出之间的换向，保证整个布料板上物料受热均匀。

此外，本发明采用的中温烟气发生装置，可为蓄热式中温烟气发生装置，中温烟气进入与低温烟气排出可随蓄热式中温烟气发生装置的烟气换向而换向。

采用本发明还能减小炉内体积，缩短热解过程中产生的油气在炉内停留时间，提高油品质。采用本发明取代传统旋转干馏炉后，可取消高温风机，热解后油气中含固体微粒大大降低，得到的油气品质好，所得热解气中的微粒子含量不高于20mg/Nm³，从而直接降低燃烧后烟气中固体污染物排放量。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步说明：

图1是旋转干馏炉剖面图。

其中：1、炉顶；2、炉膛；3、布料板；4、中温烟气加热区；5、隔热层；6、密封槽；7、驱动轮；8、中温烟气管道；9、保温层；10、烟气隔板；11、支撑横梁；12、下动密封圈；13、上动密封圈；14、低温烟气管道；A/B、中温烟气入口/低温烟气出口

图2是以布料板底部加热区分为四个加热区为例时，中温烟气在加热区的流向斜视图

其中：1、布料板加热一区中温烟气入口；2、布料板加热一区低温烟气出口；3、布料板加热三区低温烟气出口；4、布料板内侧；5、布料板加热四区低温烟气出口；6、布料板加热二区中温烟气入口；7、布料板加热三区低温烟气出口；8、烟气管道；9、布料板加热三区烟中温气入口；10、布料板外侧；11、布料板加热二区低温烟气出口；

图3是烟气在加热区的流向俯视图

其中：1、布料板内侧；2、布料板外侧；3、低温烟气出口；4、挡板；5、隔板；6、烟气流向；7、中温烟气入口；8、烟气管道

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的具体实施方式做进一步说明：

由图1至图3所示的本发明较佳的具体实施方式可知，物料进入干馏炉前，需进行预处理，

该预处理包括以下一项或多项：

a)原料破碎：将上述原料根据热解的要求进行破碎，破碎至粒径小于100mm。

b)原料烘干：将已经破碎好的原料根据热解要求进行烘干，烘干温度为30℃-220℃。

物料预处理后，通过旋转干馏炉上部进料口加入布料板入口仓，在布料挡板作用下，物料均匀布料在布料板上，料层厚度小于400mm。整个运行过程中，炉顶炉壁固定不动，物料随布料板在炉底驱动轮的作用下，一起做圆周运动，物料相对布料板静止不动。烟气加热板上表面直接作为布料板为物料提供热量，下板采用绝热保温材料，有效防止热损失。布料板采用不锈钢板。

在整个系统正式投运以前，要通入一定量的氮气，将整个系统内部置换2-3次，排掉系统内空气，然后关上系统的放气阀，确保整个系统的气密性良好。在整个热解过程中，系统处于隔氧条件下进行。

将备好的物料均匀布料在布料板上，升温加热，物料在密闭空间内被逐渐热解。旋转干馏炉的温度控制在500℃-750℃，压力为0-10kpa（表压）。热解原料在旋转干馏炉中的停留时间控制在2h以内。在布料板底部加热区内部中温烟气的加热下，下层物料受热升温，先达到热解温度，逐渐热解产生中温油气。同时，在物料之间通过传热、导热和中温油气向外释放的双重作用下，中上层物料快速升温。根据物料升温的情况，随着旋转干馏炉的运转，物料不断热解产生大量的油气，在油气管道后段引风机的作用下，油气从干馏炉中被引出，进入冷却系统中。

当中温烟气发生装置产生的中温烟气进入中温烟气进入管道8后，通过中温烟气入口A进入布料板底部加热区4中。如图2所示，布料板底部加热区被分为四个隔离区域，每个区域均有一个中温烟气入口和一个低温烟气出口。如长时间运行，靠近中温烟气入口处的布料板温度会偏高，靠近低温烟气出口处的布料板温度会偏低，导致整个布料板受热不均匀。因此，通过中温烟气进入与低温烟气排出随中温烟气发生装置的烟气换向而换向后，中温烟气入口换向成低温烟气出口，此时温度偏高的布料板的温度会回落，同时低温烟气出口换向成中温烟气入口，温度偏低的布料板的温度会升高，保证了整个布料板受热均匀，布料板上物料热解效果最佳。如图1所示，中温烟气经过中温烟气进入管道从中温烟气入口A进入加热区4中，与物料换热的低温烟气经过低温烟气出口B进入低温烟气排出管道14并排入中温烟气发生装置。图1中的中温烟气入口A与低温烟气出口B之间采用上下中温烟气隔板10隔开，使进出加热区的烟气完全隔离。通过采用上下动密封圈可使中温烟气入口A与低温烟气出口B随布料板一起活动，而与中温烟气入口A和低温烟气出口B管道相连的中温烟气进入管道8和低温烟气排出管道14固定不动。中温烟气进入管道8与低温烟气排出管道14及中温烟气发生装置内侧采用保温材料。布料板底部每一个加热区均布上适量的挡板，使得布料板均匀受热。布料板和炉膛之间采用内外水封，使整个炉膛与大气隔绝。

图3表示烟气在旋转干馏炉流向的俯视图，为了简化现将烟气在旋转干馏炉流向分为两区进行描述。烟气从中温烟气进入管道8进入旋转干馏炉，在炉底依照6所示烟气流向通过旋转干馏炉形成低温烟气，再从低温烟气排出管道14排出旋转干馏炉，中温烟气进入管道8与低温烟气排出管道14通过隔板10隔开。中温烟气进入旋转干馏炉的温度控制在200℃︿1000℃，烟气离开旋转干馏炉的温度控制在120℃︿500℃。其中整个加热区采用垂直隔板将其隔开，隔板既能使烟气按一定的方向流动，又能起到支撑炉底板的作用。旋转干馏炉加热区与物料热解区完全隔离，使得烟气与热解气隔绝。

物料干馏后，固体干馏产物在出料螺旋的作用下，沿圆环形布料板径向向外侧出料，半焦或是炭黑产物经过后段的喷雾熄焦冷却并收集。

所得的液体产物储存在油罐中，直接外销或是通过做进一步深加工。所得的气体产物一部分作为热源供物料热解使用，另一部分可以外供，也可以作为化工合成用原料气。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。例如：布料板底部可分隔成两个或两个以上加热区，每一个加热区均布上适量的隔板，使得布料板均匀受热。隔板可采用直板，也可采用弯板，以烟气在加热区流动时阻力最小为最佳。布料板可以采用不锈钢板或耐高温、导热性能好的其他材质。布料板可以选用钢板或波纹板。烟气加热区也可采用迷宫式设计，使得布料板均匀受热。烟气管道中心旋转轴定义为上下动密封圈之间的烟气管道，中温烟气可从烟气管道中心旋转轴一端进入旋转干馏炉，低温烟气从烟气管道中心旋转轴的另一端离开旋转干馏炉，通过四通换向阀能够以一定频率控制中温烟气进入与低温烟气排出之间的换向，保证整个布料板上物料受热均匀。这些也均能不同程度解决本发明欲解决的技术问题。

Claims (4)

1.一种新型旋转干馏炉，包括中温烟气发生装置、炉膛（2）、布料板（3）、中温烟气加热区（4）、烟气隔板（10）、上动密封圈（13）、下动密封圈（12）、中温烟气进入管道（8）、中温烟气入口（A）、低温烟气排出管道（14）、低温烟气出口（B）、物料入口、驱动轮（7）、引风机、四通换向阀，其中，所述布料板（3）为耐高温且导热性能好的功能材料，中温烟气直接通入所述布料板（3）内部，经预处理的物料通过物料入口均匀布料在所述布料板（3）上，并随所述布料板（3）在炉底所述驱动轮（7）的作用下，一起做圆周运动，所述经预处理的物料相对所述布料板（3）静止不动，所述新型旋转干馏炉的温度控制在500-750℃，表压为0-10kpa，所述经预处理的物料在旋转干馏炉中的隔氧热解时间不超过两小时，所述中温烟气发生装置产生的中温烟气通过所述中温烟气进入管道（8），经所述中温烟气入口（A）进入所述中温烟气加热区（4）中，与所述经预处理的物料换热后产生的低温烟气经所述低温烟气出口（B），通过所述低温烟气排出管道（14）排入所述中温烟气发生装置，所述中温烟气入口（A）与所述低温烟气出口（B）之间用所述烟气隔板（10）隔开，使进出所述加热区（4）的烟气完全隔离，通过采用可活动的所述上动密封圈（13）及所述下动密封圈（12）使所述中温烟气入口（A）与所述低温烟气出口（B）随所述布料板（3）一起活动，而与所述中温烟气入口（A）和所述低温烟气出口（B）相连的所述中温烟气进入管道（8）和所述低温烟气排出管道（14）固定不动，通过所述四通换向阀能够以一定频率来控制中温烟气进入与低温烟气排出之间的换向，所述中温烟气进入管道（8）和所述低温烟气排出管道（14）以及所述中温烟气发生装置内侧均采用保温材料，使中温烟气与外界及所述新型旋转干馏炉膛完全隔绝，所述布料板（3）和所述新型旋转干馏炉炉膛之间采用内外水封，使所述新型旋转干馏炉整个炉膛与大气隔绝，所述经预处理的物料热解产生的大量油气，在油气管道后段引风机的作用下被引出。

2.根据权利要求1所述的新型旋转干馏炉，其特征为：所述中温烟气发生装置为蓄热式中温烟气发生装置，中温烟气进入与低温烟气排出可随蓄热式中温烟气发生装置的烟气换向而换向。

3.根据权利要求1至2任一项所述的新型旋转干馏炉，其特征为：所述中温烟气加热区（4）采用迷宫式设计，使所述布料板（3）均匀受热。

4.根据权利要求1至2任一项所述的新型旋转干馏炉，其特征为：所述布料板（3）底部分隔成两个或两个以上加热区，每一个加热区均布上多个直或弯的隔板，使所述布料板（3）均匀受热。