CN115851294B - 一种含尘热解油气出口防堵自清洁装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种含尘热解油气出口防堵自清洁装置，包括：热解室、自清洁双螺旋***和热解油气快速冷却段；热解室的上方设有热解气出口管道；自清洁双螺旋***包括一端与热解气出口管道侧壁连通固定的8字形套管、设置在8字形套管中的无轴双螺旋、与8字形套管另一端密封固定的驱动机构；无轴双螺旋的固定端与驱动机构连接，自由端延伸至热解气出口管道内；无轴双螺旋包括两根部分啮合的无轴螺旋，两根无轴螺旋上分别设有相互匹配的自激振拨片；两根无轴螺旋在转动过程中使两个自激振拨片碰撞产生高频振动，使粘附在无轴螺旋上的焦块脱落。利用本发明，可以避免因热解气出口到冷凝器进口连接管堵塞而停炉，能够提高热解设备连续运行时间。
Description
技术领域
本发明涉及有机废弃物无害化、资源化利用技术领域，具体地说，涉及一种含尘热解油气出口防堵自清洁装置。
背景技术
无氧热解是有机废弃物资源化利用的一种重要途径，是在惰性气氛下将有机废弃物热解为冷凝油，不凝气和固态粉末，现有的热解装置以回转窑，螺旋式移动床等为主。
如公开号为CN105972602A的中国专利文献公开了一种固体有机废弃物的处理装置，包括热解气化炉、燃气净化***和烟气净化***，热解气化炉为双层回转窑。公开号为CN107238081A的中国专利文献公开了一种有机固废无氧热解装置，包括第一热解器、第一热解器排渣器、第一动静密封装置、沉降塔、进料器、第二动静密封装置、第二热解器、排灰板、排灰器、第三动静密封装置、排灰设备、催化剂添加装置。
现有的热解装置都存在高温热解油气携带粉尘在连接热解油气出口和冷凝器入口管道内沉积结焦，堵塞管道的问题，造成出气不畅，影响设备的长时间稳定运行。
由于热解装置热解气出口到冷凝器进口连接管必然存在，现有方案中避免连接管堵塞的方式有：1.连接管的直径增大，延长堵塞时间，等到影响热解气流通时停炉拆开疏通；2.减短连接管，在连接管出口设置沉淀罐，然后再到冷凝器；3.在连接管内设置往复式疏通杆，定期进行疏通。方案1尽管延长了堵塞时间，但是停炉冷却时间长，炉内气体置换后才能拆开疏通，检修成本高，且会造成不可预期停炉；方案2设置的沉淀罐内沉积的焦油较难清理，且焦油的处理成本高；方案3中疏通杆上会结焦，密封困难，且往复运动一方面易造成炉内压力波动，影响设备稳定运行，另一方面管壁上结焦脱落时易成块，降低热解固体的品质。
发明内容
本发明提供了一种含尘热解油气出口防堵自清洁装置，可以避免因热解气出口到冷凝器进口连接管堵塞而停炉，能够提高热解设备连续运行时间。
一种含尘热解油气出口防堵自清洁装置，包括：热解室、自清洁双螺旋***和热解油气快速冷却段；
所述的热解室用于将有机颗粒物热分解为气态热解油气和固态粉末；所述热解室的上方设有带热解油气出口压力测点的热解气出口管道，所述热解气出口管道的顶部设有检修口；
所述的自清洁双螺旋***包括一端与热解气出口管道侧壁连通固定的8字形套管、设置在8字形套管中的无轴双螺旋、与8字形套管另一端密封固定的驱动机构；所述无轴双螺旋的固定端与驱动机构连接，自由端延伸至热解气出口管道内；所述无轴双螺旋包括两根部分啮合的无轴螺旋，两根无轴螺旋上分别设有相互匹配的自激振拨片；两根无轴螺旋在转动过程中使两个自激振拨片碰撞产生高频振动，使粘附在无轴螺旋上的焦块脱落；
所述的热解油气快速冷却段与8字形套管远离热解室一端的下壁面连通固定；热解油气快速冷却段的内部设有用于测试8字形套管内气流阻力的热解油气冷却室压力测点，热解油气快速冷却段的底部设有热解油气冷却后排出口。
本发明通过双螺旋耦合自激振拨片，利用无轴双螺旋部分啮合摩擦和自激振拨片碰撞产生高频振动促使结焦脱落，实现连接管的自清洁疏通，辅助以热解油气快速冷却，避开结焦温度窗口，从而提高热解设备连续运行时间。
为了使粘附在螺旋片上的焦块脱落，优选的，所述自激振拨片的材质为弹簧钢，两个自激振拨片在发生碰撞时重合度2～3mm，产生高频振动的频率100～150Hz。每转一圈，两个无轴螺旋上的自激振拨片碰撞产生高频振动，使粘附在无轴螺旋上的焦块脱落。
为了使两根无轴螺旋产生更明显的高频振动。优选地，每根无轴螺旋的长度为1.5m～2m，无轴螺旋采用方钢卷制，方钢截面边长15mm～25mm，具有一定的形变量，同时减轻自身重量，避免端部下垂。所述的自激振拨片设置在无轴螺旋上靠近自由端1/3的位置。
为了实现双螺旋***的自清洁，两根无轴螺旋上的螺旋片啮合深度与螺旋片的宽度一致，相邻两个螺旋片的轴向距离为10mm～15mm；两根无轴螺旋的转速3r/min～5r/min。
为了降低冷凝油的含固量，优选的，所述的8字形套管的内径及无轴双螺旋的尺寸与热解气出口管道的热解油气量相匹配，使8字形套管内热解油气流速为0.5m/s～0.8m/s，用于使热解油气中的固体粉末沉积，在双螺旋的反推下返回热解室，以降低进入冷却段的热解油气含尘量。
为了避免热解油气在8字形套管内冷凝，优选的，自清洁双螺旋***中8字形套管外设有保温层，进一步优选的采用烟气夹套保温。
所述的驱动机构包括机架以及固定在机架上的驱动电机、齿轮组和轴承座；所述机架通过密封组件与8字形套管的一端密封固定；
所述的齿轮组包括主动齿轮和从动齿轮，与驱动电机连接的主动旋转轴依次穿过轴承座、主动齿轮及密封组件后与其中一根无轴螺旋固定；所述的从动齿轮上固定有从动旋转轴，从动旋转轴的一端穿过密封组件后与无轴双螺旋中的另一根无轴螺旋固定，从动旋转轴的另一端与另一个轴承座固定。
优选的，所述的密封组件包括密封基座以及设置在密封基座内依次叠加布置的石墨圈填料密封、石墨铜套支撑、氟胶密封圈和密封压盖，所述密封基座的侧壁上设有连通石墨铜套支撑的注油孔；所述的密封基座通过螺栓固定在机架的底板上，所述机架的底板通过螺栓与8字形套管固定。
由于热解油气出口温度400℃～450℃，先用耐高温石墨圈填料密封，同时隔绝热解油气中的颗粒，然后用石墨铜套支撑，待温度降低到150℃以下用耐温的氟胶圈密封，实现了旋转轴的高温密封。在密封基座上设计注油孔，注高温润滑脂，提高石墨铜套的寿命。
由于自清洁双螺旋***采用的是无轴螺旋，为了提高旋转轴的稳定性，优选的，自清洁双螺旋***中主动旋转轴和从动旋转轴的支撑由轴承座中的调心轴承和密封组件中的石墨铜套两部分组成。
所述的热解油气快速冷却段包括冷却室，所述的冷却室上设有两个倾斜向下的喷嘴安装口，每个喷嘴安装口上设有朝向冷却室的喷嘴组，所述喷嘴组的尾部设有冷却介质接口，中部设有通径球阀。
为了避开结焦的温度窗口，优选的，热解油气快速冷却段中喷淋的冷却介质为冷凝的热解油或汽化潜热大的水，使热解油气快速冷却。进一步为了促进热解油气的冷却，喷嘴对侧布置，防止出现油气走廊，使热解油气与冷却介质充分换热。
在对自清洁双螺旋***的运行进行控制的过程中，根据热解油气出口压力测点和热解油气冷却室压力测点的压力差判断自清洁双螺旋***的气流阻力，控制无轴双螺旋的启停或转速快慢。具体的，压力差设计值为100Pa～150Pa，如果压力差大于300Pa，说明自清洁双螺旋***内沉积粉末，提高无轴双螺旋的旋转速度至5r/min。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明利用无轴双螺旋部分啮合摩擦和自激振拨片碰撞产生高频振动促使结焦脱落，能够有效防止热解气出口到冷凝器进口连接管的堵塞，提高热解设备连续运行时间。
附图说明
图1为本发明实施例中一种含尘热解油气出口防堵自清洁装置的结构示意图；
图2为本发明实施例中一种含尘热解油气出口防堵自清洁装置的俯视图；
图3为本发明实施例中一种含尘热解油气出口防堵自清洁装置的侧视图；
图4为本发明实施例中一种含尘热解油气出口防堵自清洁装置的密封组件结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细描述，需要指出的是，以下所述实施例旨在便于对本发明的理解，而对其不起任何限定作用。
如图1所示，一种含尘热解油气出口防堵自清洁装置，包括热解室1、热解油气出口管道2、热解油气出口压力测点3、检修口4、自清洁双螺旋***5、热解油气快速冷却段6、热解油气冷却室压力测点7、热解油气冷却后排出口8。
其中，热解室1用于将有机颗粒物热分解为气态热解油气和固态粉末；热解油气出口管道2设置在热解室1的上方，用于排出热解油气；热解油气出口压力测点3设置在热解油气出口管道2内，用于监测热解室1的压力。
热解油气出口管道2的上端设有检修口4，检修口4具体采用法兰口，检修时打开，用于检修清洁热解油气出口。
自清洁双螺旋***5，包括一端与热解气出口管道2的侧壁连通固定的8字形套管508、设置在8字形套管508中的无轴双螺旋506、与8字形套管508另一端密封固定的驱动机构。无轴双螺旋506的固定端与驱动机构连接，自由端延伸至热解气出口管道2内。
如图2所示，无轴双螺旋506包括两根部分啮合的无轴螺旋，一根为主动螺旋5061，一根为从动螺旋5062，两根无轴螺旋上分别设有相互匹配的自激振拨片507；两根无轴螺旋在转动过程中使两个自激振拨片507碰撞产生高频振动，使粘附在无轴螺旋上的焦块脱落。
驱动机构包括机架503以及固定在机架503上的驱动电机501、齿轮组504和轴承座502；机架503通过密封组件505与8字形套管508的一端密封固定。
齿轮组504包括主动齿轮5041和从动齿轮5042，驱动电机501的输出轴依次穿过轴承座502、主动齿轮5041及密封组件505后与主动螺旋5061固定；从动齿轮5042上固定有从动轴，从动轴穿过密封组件505后与从动螺旋5062固定。
如图4所示，密封组件505包括密封基座5055以及设置在密封基座5055内依次叠加布置的石墨圈填料密封5051、石墨铜套支撑5052、氟胶密封圈5053和密封压盖5054，密封基座5055的侧壁上设有连通石墨铜套支撑5052的注油孔5056。密封基座5055通过螺栓固定在机架503的底板上，机架503的底板通过螺栓与8字形套管508固定。
由于热解油气温度高，先用耐高温的石墨圈填料密封5051，同时隔绝热解油气中的颗粒，然后用石墨铜套支撑5052，待温度降低到150℃以下用耐温的氟胶圈密封5053，实现了旋转轴的高温密封。在密封基座5055上设计注油孔5056，注高温润滑脂，提高石墨铜套的寿命。
如图1和图3所示，热解油气快速冷却段6包括冷却室601，冷却室601上设有两个倾斜向下的喷嘴安装口602，每个喷嘴安装口602上设有朝向冷却室的喷嘴组603，喷嘴组603的尾部设有冷却介质接口605，中部设有通径球阀604。
冷却室601的上端与8字形套管508上远离热解室1一端的下壁面连通固定；冷却室601的内壁面设有用于测试8字形套管内气流阻力的热解油气冷却室压力测点7，冷却室601的底部设有热解油气冷却后排出口8。热解油气冷却后排出口8用于收集排出冷凝的油气和喷淋的冷却介质。
本发明实施例中，为了实现双螺旋***的自清洁，自清洁双螺旋***中无轴双螺旋部分啮合，分为主动螺旋5061和从动螺旋5062，通过齿轮组中主动齿轮5041和从动齿轮5042传动，两个螺旋转向相反，能够相互摩擦防止结焦堵塞，转速3r/min。无轴双螺旋啮合深度与螺旋片宽度一致，两个无轴螺旋片轴向距离15mm。
为了使粘附在螺旋片上的焦块脱落，自清洁双螺旋***中自激振拨片507的材质为弹簧钢，每转一圈，两个无轴螺旋上的自激振拨片碰撞产生高频振动，使粘附在无轴螺旋上的焦块脱落。自激振拨片碰撞时重合度2mm，以防止卡涩，产生高频振动的频率100～150Hz。
为了达到更好的振动脱焦效果，本实施例中，每根无轴螺旋的长度为1.5m，无轴螺旋采用方钢卷制，方钢截面边长15mm，具有一定的形变量，同时减轻自身重量，避免端部下垂。自激振拨片设置在无轴螺旋上靠近自由端1/3的位置。
为了降低冷凝油的含固量，自清洁双螺旋***中8字形套管508内热解油气流速0.5m/s，促使热解油气中的固体粉末沉积，在双螺旋的反推下进入热解室1，以降低进入冷却段的热解油气含尘量。
为了避免热解油气在8字形套管8内冷凝，自清洁双螺旋***中8字形套管8外做保温，保温材料为气凝胶，保温厚度200mm。
由于自清洁双螺旋***采用的是无轴螺旋，为了提高旋转轴的稳定性，自清洁双螺旋***中主动旋转轴和从动旋转轴的支撑由轴承座中的调心轴承和密封组件中的石墨铜套两部分组成。
为了避开结焦的温度窗口，热解油气快速冷却段中喷淋的冷却介质为冷凝的热解油，使热解油气快速冷却。进一步为了促进热解油气的冷却，喷嘴对侧布置，防止出现油气走廊，使热解油气与冷却介质充分换热。
为了判断自清洁双螺旋***的运行情况，根据热解油气出口压力测点3和热解油气冷却室压力测点7的压力差判断自清洁双螺旋***的气流阻力，控制旋转轴的启停或转速。具体的，压力差设计值为100Pa～150Pa，如果压力差大于300Pa，说明自清洁双螺旋***内沉积粉末，提高无轴双螺旋的旋转速度至5r/min。
以上所述的实施例对本发明的技术方案和有益效果进行了详细说明，应理解的是以上所述仅为本发明的具体实施例，并不用于限制本发明，凡在本发明的原则范围内所做的任何修改、补充和等同替换，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种含尘热解油气出口防堵自清洁装置，其特征在于，包括：热解室、自清洁双螺旋***和热解油气快速冷却段；
所述的热解室用于将有机颗粒物热分解为气态热解油气和固态粉末；所述热解室的上方设有带热解油气出口压力测点的热解气出口管道，所述热解气出口管道的顶部设有检修口；
所述的自清洁双螺旋***包括一端与热解气出口管道侧壁连通固定的8字形套管、设置在8字形套管中的无轴双螺旋、与8字形套管另一端密封固定的驱动机构；所述无轴双螺旋的固定端与驱动机构连接，自由端延伸至热解气出口管道内；所述无轴双螺旋包括两根部分啮合的无轴螺旋，两根无轴螺旋上分别设有相互匹配的自激振拨片；两根无轴螺旋在转动过程中使两个自激振拨片碰撞产生高频振动，使粘附在无轴螺旋上的焦块脱落；
所述的热解油气快速冷却段与8字形套管远离热解室一端的下壁面连通固定；热解油气快速冷却段的内部设有用于测试8字形套管内气流阻力的热解油气冷却室压力测点，热解油气快速冷却段的底部设有热解油气冷却后排出口。
2.根据权利要求1所述的含尘热解油气出口防堵自清洁装置，其特征在于，所述自激振拨片的材质为弹簧钢，两个自激振拨片在发生碰撞时重合度2～3mm，产生高频振动的频率100～150Hz。
3.根据权利要求1所述的含尘热解油气出口防堵自清洁装置，其特征在于，每根无轴螺旋的长度为1.5m～2m，无轴螺旋采用方钢卷制，方钢截面边长15mm～25mm，具有一定的形变量；所述的自激振拨片设置在无轴螺旋上靠近自由端1/3的位置。
4.根据权利要求1所述的含尘热解油气出口防堵自清洁装置，其特征在于，两根无轴螺旋上的螺旋片啮合深度与螺旋片的宽度一致，相邻两个螺旋片的轴向距离为10mm～15mm；两根无轴螺旋的转速3r/min～5r/min。
5.根据权利要求1所述的含尘热解油气出口防堵自清洁装置，其特征在于，所述的8字形套管的内径及无轴双螺旋的尺寸与热解气出口管道的热解油气量相匹配，使8字形套管内热解油气流速为0.5m/s～0.8m/s，用于使热解油气中的固体粉末沉积，在双螺旋的反推下返回热解室，以降低进入冷却段的热解油气含尘量。
6.根据权利要求1所述的含尘热解油气出口防堵自清洁装置，其特征在于，所述的驱动机构包括机架以及固定在机架上的驱动电机、齿轮组和轴承座；所述机架通过密封组件与8字形套管的一端密封固定；
所述的齿轮组包括主动齿轮和从动齿轮，与驱动电机连接的主动旋转轴依次穿过轴承座、主动齿轮及密封组件后与其中一根无轴螺旋固定；所述的从动齿轮上固定有从动旋转轴，从动旋转轴的一端穿过密封组件后与无轴双螺旋中的另一根无轴螺旋固定，从动旋转轴的另一端与另一个轴承座固定。
7.根据权利要求6所述的含尘热解油气出口防堵自清洁装置，其特征在于，所述的密封组件包括密封基座以及设置在密封基座内依次叠加布置的石墨圈填料密封、石墨铜套支撑、氟胶密封圈和密封压盖，所述密封基座的侧壁上设有连通石墨铜套支撑的注油孔；
所述的密封基座通过螺栓固定在机架的底板上，所述机架的底板通过螺栓与8字形套管固定。
8.根据权利要求1所述的含尘热解油气出口防堵自清洁装置，其特征在于，所述的热解油气快速冷却段包括冷却室，所述的冷却室上设有两个倾斜向下的喷嘴安装口，每个喷嘴安装口上设有朝向冷却室的喷嘴组，所述喷嘴组的尾部设有冷却介质接口，中部设有通径球阀。
9.根据权利要求1所述的含尘热解油气出口防堵自清洁装置，其特征在于，所述的8字形套管外设置有保温层。
10.根据权利要求1所述的含尘热解油气出口防堵自清洁装置，其特征在于，根据热解油气出口压力测点和热解油气冷却室压力测点的压力差判断自清洁双螺旋***的气流阻力，控制无轴双螺旋的启停或转速快慢；具体的，压力差设计值为100Pa～150Pa，如果压力差大于300Pa，说明自清洁双螺旋***内沉积粉末，提高无轴双螺旋的旋转速度至5r/min。
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