CN107033925B - 多线螺旋抄板式生物质回转热解反应器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种多线螺旋抄板式生物质回转热解反应器，包括筒体，所述筒体内设有若干条螺旋设置的螺旋抄板，所述螺旋抄板为分段式结构。本发明作为一种轻简化的农林废弃物处理设备，应用于广大农村地区，整个设备要求经济实用，在经济整体相对落后的农村地区，有推广应用价值，该设备整体结构简单、维修方便，安全耐用、使用成本、使用成本低等，且能适应设备高温条件下的作业环境。

Description

多线螺旋抄板式生物质回转热解反应器

技术领域

本发明涉及生物质热解炉领域，尤其涉及一种回转热解炉设备，具体是指一种多线螺旋抄板式生物质回转热解反应器。

背景技术

众所周知，生物质热解炉是解决目前不可再生能源如煤炭逐渐减少的一个途径之一，通过检索相关文件发现：

中国专利公开了专利号为201310259591.X，名称为一种回转窑窑体及其回转窑的发明专利，该专利中所述窑体设置预定倾斜角，靠近进料端高，靠近出料端底；所述回转窑窑体的内壁设置若干从其内壁向内凸起的若干内圈。本发明中，窑体存在一定地倾斜度，窑体在转动过程中，其内物料在被加热的同时被向前传输；另外，在回转窑窑体的内壁增加若干从其内壁向内凸起的若干内圈，以增加物料在回转窑内停留的时间，从而提高加热效果。

中国专利公开了专利号为201410292555.8，名称为一种螺旋回转窑的发明专利，该专利是用螺旋加热管围成回转窑的窑体骨架，并根据需要为其加装内衬、保温层和外护板。在上述用螺旋加热管围成的回转窑的窑体骨架两端设有轴心管，其轴心与用螺旋加热管围成的回转窑的窑体骨架轴心重合。

中国专利公开了专利号为200810236185.0，名称为一种新型的双筒回转窑，该专利中记载了包括筒体、给料部分、排料部分和传动部分，其中给料部分包括下料管，所述的筒体包括内筒和外筒，外筒的一端安装有端板，内筒一端在外筒内，由内筒支撑管支撑，内筒与外筒不相连；内筒的另一端由托辊支撑，支撑点在一个平面上。其中内筒有大头和小头，形成0、1-0、2％的坡度。本发明设计的内外双筒的结构，可以加长物料在窑体内行程，使之充分进行热交换。在内外筒的内侧均设置了特定形状的扬料板，同时在外筒内设置有导向装置，以及下料管内安装有向下倾斜隔板，使需要加工的湿物料可以很顺畅地通过下料管、外筒，转向内筒，与高温热气流逆向充分交换，实现用少量的能源达到干燥、脱水的目的。

目前常见的回转热解设备一般采用倾斜安装的方式，内设抄料板传送物料，与干燥设备类似。

通过上述检索发现，目前的设备均存在一些弊端，如原料适应性差，设备结构复杂、维修不便，安全性能差，寿命短，成本高，高温运行不稳定的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对现有技术所存在的不足之处，提供一种多线螺旋抄板式生物质回转热解反应器，该反应器作为一种轻简化的农林废弃物处理设备，应用于广大农村地区，整个设备要求经济实用，在经济整体相对落后的农村地区，有推广应用价值，该设备整体结构简单、维修方便，安全耐用、使用成本、使用成本低等，且能适应设备高温条件下的作业环境。

本发明的技术解决方案是，提供如下一种多线螺旋抄板式生物质回转热解反应器，包括筒体，所述筒体内设有若干条螺旋设置的螺旋抄板，所述螺旋抄板为分段式结构。

作为优选，所述螺旋抄板的螺旋角为30-60°设置。

作为优选，每段螺旋抄板的长度与相邻两个螺旋抄板之间的间距相同。

作为优选，相邻两个螺旋抄板之间的间距相同。

采用本技术方案的有益效果：

1）回转反应器输料装置采用多线螺旋抄板机构，且各螺旋叶片沿螺旋线安装，可有效提高物料输送的平稳性与可靠性，连续生产试验表明，该装置对粉碎的农作物秸秆、花生壳、稻壳等有广泛的适应性，不搭桥、不堵料，通过螺旋叶片的推送与适度抄翻，提高了物料受热炭化的均匀性及系统换热效率，与不使用多线螺旋输料的同类产品相比，系统节能2%~3%。

2）设备采用间壁式外源加热，可提高生物质和热解气品质，同时系统采用多室旋流梯级换热系统有利于系统换热。

3）多线螺旋输送机构为分段螺旋抄板，对设备受热膨胀具有较强的适应性，同时，抄板存在有效提高了物料与转筒的接触面积，有利于系统热效率的提高。

附图说明

图1为多线螺旋抄板式输送机构的结构示意图。

图2为筒体展开后的结构示意图。

图3为多线螺旋抄板式生物质回转热解反应器的结构示意图。

图中所示：1、筒体，2、抄板，3、加热腔室，4、隔板，5、热气体出口，6、肋片，7、燃烧器，8、出气口，9、电动机，10、支撑架，11、安全防爆装置，12、粉尘沉降出炭装置，13、热解气出口，14、保温层。

具体实施方式

为便于说明，下面结合附图1-3，对发明的多线螺旋抄板式生物质回转热解反应器做详细说明。

如图中所示，一种多线螺旋抄板式生物质回转热解反应器，包括多线螺旋抄板式输送机构，该机构包括一个圆形回转筒，称之为筒体1，所述筒体1内设有螺旋方式布置的螺旋抄板2，所述螺旋抄板2为分段式结构，可以更好的适应热膨胀。

所述的螺旋抄板2为多组，每组都位于各自的螺旋线上，圆形回转筒展开后，每条螺旋线上的螺旋抄板2位于同一条直线上，所述螺旋抄板2的倾斜角度为30-60°角设置，每段螺旋抄板2的长度与相邻两个螺旋抄板2之间的间距相同，相邻两个螺旋抄板2之间的间距相同。

多线螺旋抄板式输送机构的物料输送能力与螺旋板螺距、回转反应室内径、螺旋板高度和物料填充系数等均有关系。

螺旋板输送物料运动分析示意图（如图1）所示，物料前进速度为：

式中，V_Z为物料轴向运动速度，m/s；Va为物料绝对运动速度，m/s；ɑ为螺旋角，rad；ȹ为物料与螺旋板的摩擦角，rad。

式中，S为螺距，mm；D为回转反应器内径，mm。

式中，Vn为螺旋法线方向速度，m/s。

式中，Ve为物料牵连运行速度，m/s。

式中，ɷ为回转反应器转动角速度，rad/s；r为螺旋抄板回转半径，mm。n为回转反应转速，r/min。

由式（1）~（5）可知，物料轴向输送速度为：

物料能够向前输送的条件：

由式（6）知，物料输送速度最大，即设备输送能力最强时，应满足：

由于螺旋抄板具有一定的高度，在径向方向上不同位置其回转半径不同，在整个输料截面上，物料沿轴向的平均运动速度为：

式中，VZA为物料的平均轴向输送速度，m/s；r1为螺旋抄板顶部回转半径，mm；r2为螺旋抄板底部回转半径，mm。

因此，设备原料处理能力和在反应室的平均滞留时间可表述为：

式中，Q为物料的处理能力，kg/h；D为回转反应器内径，m；Ψ为物料填充系数；ɤ为物料堆积密度，kg/m3。

注：ɑ为螺旋角，Ve为牵连速度，Vr为相对速度，Va为绝对速度，Vn为螺旋切线速度，Vz为物料水平移动速度，φ为摩擦角，ɷ为回转筒转速。

螺旋线数可以为任意条，螺旋板大小及间距可调，实施例中采用了4线螺旋，回转筒直径为40CM，螺旋板的尺寸与间距尺寸相等。

回转连续式热解设备主要由多线螺旋板输送机构、多室旋流梯级换热系统、粉尘沉降出炭装置12、热解气出口13和保温层14等组成。

多线螺旋板输送机构安装在加热腔室3，采用四线螺旋抄板主动输送物料，使物料整体向前推送过程中适度抄翻，提高物料输送的稳定性与有序性，可兼顾系统换热效率与炭化均匀性；多室旋流梯级换热系统将加热室分成四个腔，热烟气从各腔底部流过，受热气流自行上升与强制下沉组合影响，形成旋转流动过程，增强反应室换热效果。安全防爆装置采用U形水封或防爆阀门，用于因系统异常进入大量空气后出现局部爆燃或爆炸时的紧急泄压。

所述加热腔室3通过隔板4分为不少于两个的加热腔室，相邻两个加热腔底部设有连通两个加热腔的热气体出口5，所述加热腔室3内设有若干个环形设置的肋片6；所述肋片6的尺寸相同或不同，相邻两个肋片6的尺寸不同；所述肋片6呈环形设置在多线螺旋抄板式输送机构周边，并跟随筒体一起转动，第一个加热腔室3内设有燃烧器7，最后一个加热腔室3上设有出气口8；所述多线螺旋抄板式输送机构贯穿整个加热腔室，并且两端延伸至加热腔室以外，多线螺旋抄板式输送机构的一端还设有支撑架10，所述支撑架上设有传动机构，所述传动机构为电动机9，以及连接电动机9与多线螺旋抄板式输送机构之间的齿轮、链轮或皮带中的一种；所述多线螺旋抄板式输送机构的一端还设有安全防爆装置11，所述安全防爆装置11为蛇形管，所述蛇形管内设有常态用于密封的水封。

在上述实施例中，对本发明的最佳实施方式做了描述，很显然，在本发明的发明构思下，仍可做出很多变化，在此，应该说明，在本发明的发明构思下所做出的任何改变都将落入本发明的保护范围内。

Claims (3)

1.一种多线螺旋抄板式生物质回转热解反应器，其特征是：包括多线螺旋抄板式输送机构，所述多线螺旋抄板式输送机构包括筒体，所述筒体内设有若干条螺旋设置的螺旋抄板，所述螺旋抄板为分段式结构；

所述螺旋抄板的螺旋角为30-60°设置；

多线螺旋板输送机构安装在加热腔室中，采用四线螺旋抄板主动输送物料；

所述加热腔室通过隔板分为不少于两个的加热腔室，相邻两个加热腔底部设有连通两个加热腔的热气体出口，所述加热腔室内设有若干个环形设置的肋片；所述肋片的尺寸相同或不同，相邻两个肋片的尺寸不同；

所述肋片呈环形设置在多线螺旋抄板式输送机构周边，并跟随筒体一起转动，第一个加热腔室内设有燃烧器，最后一个加热腔室上设有出气口；

所述多线螺旋抄板式输送机构贯穿整个加热腔室，并且两端延伸至加热腔室以外。

2. 根据权利要求1所述的多线螺旋抄板式生物质回转热解反应器，其特征是：每段螺旋 抄板的长度与相邻两个螺旋抄板之间的间距相同。

3.根据权利要求1所述的多线螺旋抄板式生物质回转热解反应器，其特征是：相邻两个螺旋抄板之间的间距相同。