CN215924871U - 一种循环热解促进焦油转化为合成气的设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种循环热解促进焦油转化为合成气的设备，包括进料斗（10）、循环热解组件（20）、废料收集装置（30）、“L”形导气管（40）、“T”形三通管（50）、鼓风电机（60）及油气分离组件（70）；循环热解组件（20）包括热解炉本体（21）、驱动电机（22）、旋转轴（23）、螺旋叶片（24）及加热芯体（25）。该设备以热解和催化区域共热方式，采用高保温性材料，在保证热解蒸汽流循环的同时降低额外加热气化蒸汽所产生的能量；从而有效解决了有机固体废物热解过程中的焦油，促进热解的处理效率、提高物料的利用率，解决了炉内结渣、团聚等问题，促进有机固体废物多元化利用、高质量产能。

Description

一种循环热解促进焦油转化为合成气的设备

技术领域

本实用新型涉及有机固体废弃物热解技术领域，具体涉及一种循环热解促进焦油转化为合成气的设备。

背景技术

目前，有机固体废物的污染控制与资源化利用已成为全世界高度重视的生态问题之一，是促进经济、环境与生态安全可持续发展的重要举措之一。现有技术中，通常以各种有机固体废物为资源，利用热解气化技术生产清洁的、可再生的合成气能源，从而有效缓解能源需求与环境保护之间的矛盾，符合循环经济和可持续发展战略，尤其对于推动城镇现代化循环生态经济的发展具有重要的现实意义。然而，传统的热解设备存在热解气化技术成本高、合成气热值低、焦油处理难、气化效率低、炉内结渣和团聚等问题，因此现有对热解气化的主要研究方向为提高合成气热值或特定可燃气体含量、降低燃气焦油含量、提高气化效率、提升原料适应性等。

现有技术中，通过添加催化剂（如白云石、Ni基及贵金属催化剂等）可促进焦油转化为合成气，从而提高合成气热值或特定的可燃气含量；也可以利用如两段式气化、气流床气化和等离子体气化等新型气化技术所制成的设备提高气化效率以及合成气热值；但是，催化剂失活快且采用的物料成本高，采用新型气化设备的设备投资成本高、能耗大、以及操作技术瓶颈等，均导致它们难以批量生产、难以规模化推广，严重制约有机固体废物热解气化的发展。

实用新型内容

针对以上现有技术存在的问题，本实用新型的目的在于提供一种循环热解促进焦油转化为合成气的设备，该设备有效解决了有机固体废物在热解应用中焦油难以处理的问题；同时，该设备不使用催化剂即能达到提高热解效率的目的，有效避免热解过程中催化剂中毒的问题；该设备成本低、能耗小，物料利用率高，且能有效避免环境污染。

本实用新型的目的通过以下技术方案实现：

一种循环热解促进焦油转化为合成气的设备，其特征在于：包括进料斗、循环热解组件、废料收集装置、“L”形导气管、“T”形三通管、鼓风电机以及油气分离组件；所述循环热解组件包括热解炉本体、驱动电机、旋转轴、螺旋叶片以及加热芯体，所述热解炉本体内设置热解腔，所述驱动电机固定设置在所述热解炉本体一端外侧且所述驱动电机输出端固定连接一旋转轴，所述旋转轴远离所述驱动电机的一端贯穿所述热解炉本体一侧侧壁且与所述热解炉本体另一侧内壁转动连接，所述旋转轴位于所述热解腔的外壁固定套接一螺旋叶片且所述热解腔中段外壁设置加热芯体；所述进料斗固定设置在所述热解炉本体靠近所述驱动电机一侧的上端且与所述热解腔连通，所述废料收集装置设置在所述热解炉本体远离所述驱动电机一侧的下端且与所述热解腔连通；所述“L”形导气管一端与所述热解炉本体远离所述驱动电机一侧的上端固定连接且与所述热解腔连通、另一端与所述“T”形三通管竖管一端连通，所述“T”形三通管横管一端与所述热解炉本体上端固定连接且与所述热解腔连通、另一端固定设置一鼓风电机，且所述“T”形三通管位于所述进料斗与所述加热芯体之间；所述“L”形导气管横管远离所述“T”形三通管的一端上部设置油气分离组件。

作进一步优化，所述循环热解促进焦油转化为合成气的设备还包括控制箱，所述控制箱与所述驱动电机、鼓风电机以及加热芯体电性连接。

作进一步优化，所述驱动电机通过电机支座固定设置在所述热解炉本体一端的外侧；所述驱动电机通过联轴器与所述旋转轴固定连接。

作进一步优化，所述旋转轴外壁与所述热解炉本体靠近所述驱动电机一侧侧壁通过密封轴承转动连接，且所述旋转轴与所述热解炉本体远离所述驱动电机的一侧内壁通过转动轴承连接。

优选的，所述螺旋叶片外径略小于所述热解腔直径且所述螺旋叶片下端与所述热解腔下腔壁接触。

作进一步优化，所述进料斗为两段式进料斗，由第一进料斗与第二进料斗组成且所述第一进料斗设置在所述第二进料斗上端、所述第二进料斗下端与所述热解炉本体连接；所述第一进料斗下端、所述第二进料斗下端分别设置一电磁阀，用于控制进料斗之间、进料斗与热解腔之间通断；所述第一进料斗下端直径小于所述第二进料斗下端直径；通过两端式进料斗保证物料用量的精确性、避免进料斗堵塞以及维持热解腔体内的压力（当进料时，上阀门打开，物料进入到第二进料斗，然后关闭第上阀门，再开第二进料斗下阀门进样，进样完关闭第二阀门，从而避免进料时热蒸汽从进料口喷出，影响热解腔内压力）。

作进一步优化，所述废料收集装置为两端式收集装置，由第一收集装置与第二收集装置组成且所述第二收集装置设置在所述第一收集装置下端、所述第一收集装置与所述热解炉本体连接；所述第一收集装置上端、所述第二收集装置上端分别设置一电磁阀，用于控制收集装置之间、收集装置与热解腔之间通断；所述第一收集装置上端直径大于所述第二收集装置上端直径；通过两端式收集装置确保废料能快速、有效排除热解腔的同时，保证了热解腔体内的压力，避免废料排除时因高压而导致的热解气泄漏（原理与进料时相同）。

作进一步优化，所述“L”形导气管横管为倾斜管，且向所述“T”形三通管一侧倾斜（即L”形导气管横管与“T”形三通管连接处为最低点）。

作进一步优化，所述油气分离组件包括第一油气分离装置、恒压阀、第二油气分离装置、单向阀、轻质燃油收集瓶以及集气瓶；所述第一油气分离装置下端与所述“L”形导气管横管连通、上端通过设置有恒压阀的导气管与所述第二油气分离装置连接；所述第二油气分离装置一端连接轻质燃油收集瓶、另一端通过设置有单向阀的导气管与所述集气瓶连接。

本实用新型具有如下技术效果：

本申请设备通过进料斗、循环热解组件、废料收集装置、“L”形导气管、“T”形三通管、鼓风电机以及油气分离组件的配合，有效实现有机固体废物热解过程中焦油的循环利用，解决了有机固体废物在热解过程中焦油难处理的问题，实现焦油向高质量的轻质燃油和清洁的可燃气转化的目的，从而确保焦油零产出；同时，该设备在热解过程中通过循环热整体充当保护气体和气化剂，不需要外源保护气体或气化剂输入，有效节约能源以及成本、提高各物料的利用率；并且，该设置通过有机固体废物的衍生生物炭作为催化剂，促进焦油的二次裂解与催化重整，避免热解过程中需要额外添加催化剂、增加生产成本的问题，也避免额外添加催化剂导致催化剂失活或催化剂中毒的问题，保证生产效率、降低生产成本、确保无污染。

该设备能够进行批量化、规模化生产，生产处理效率高、成本低、能耗低，符合现代工业化、经济话生产以及环境友好型生产的需求。

附图说明

图1为本实用新型实施例中循环热解促进焦油转化为合成气的设备的结构示意图。

其中，10、进料斗；11、第一进料斗；12、第二进料斗；20、循环热解组件；21、热解炉本体；210、热解腔；22、驱动电机；221、电机支座；222、联轴器；23、旋转轴；231、密封轴承；232、转动轴承；24、螺旋叶片；25、加热芯体；30、废料收集装置；31、第一收集装置；32、第二收集装置；40、“L”形导气管；50、“T”形三通管；60、鼓风电机；70、油气分离组件；701、导气管；71、第一油气分离装置；72、恒压阀；720、压力表；73、第二油气分离装置；74、单向阀；75、轻质燃油收集瓶；76、集气瓶；80、控制箱；90、电磁阀。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，一种循环热解促进焦油转化为合成气的设备，其特征在于：包括进料斗10、循环热解组件20、废料收集装置30、“L”形导气管40、“T”形三通管50、鼓风电机60以及油气分离组件70；循环热解组件20包括热解炉本体21、驱动电机22、旋转轴23、螺旋叶片24以及加热芯体25，热解炉本体21内设置热解腔210，驱动电机22通过电机支座221固定设置在热解炉本体21一端外侧且驱动电机22输出端通过联轴器222固定连接一旋转轴23，旋转轴23远离驱动电机22的一端贯穿热解炉本体21一侧侧壁且与热解炉本体21另一侧内壁通过转动轴承232转动连接，旋转轴23外壁与热解炉本体21靠近驱动电机22一侧侧壁通过密封轴承231转动连接；旋转轴23位于热解腔210的外壁固定套接一螺旋叶片24且热解腔210中段外壁设置加热芯体25；进料斗10固定设置在热解炉本体21靠近驱动电机22一侧的上端且与热解腔210连通，废料收集装置30设置在热解炉本体21远离驱动电机22一侧的下端且与热解腔210连通；“L”形导气管40一端与热解炉本体21远离驱动电机22一侧的上端固定连接且与热解腔210连通、另一端与“T”形三通管50竖管一端连通，“T”形三通管50横管一端与热解炉本体21上端固定连接且与热解腔210连通、另一端固定设置一鼓风电机60，且“T”形三通管50位于进料斗10与加热芯体25之间（如图1所示）；“L”形导气管40横管远离“T”形三通管50的一端上部设置油气分离组件70。

循环热解促进焦油转化为合成气的设备还包括控制箱80，控制箱80与驱动电机22、鼓风电机60以及加热芯体25电性连接。

螺旋叶片24外径略小于热解腔210直径且螺旋叶片21下端与热解腔210下腔壁接触。

进料斗10为两段式进料斗，由第一进料斗11与第二进料斗12组成且第一进料斗11设置在第二进料斗12上端、第二进料斗12下端与热解炉本体21连接；第一进料斗11下端、第二进料斗12下端分别设置一电磁阀90（如图1所示），用于控制进料斗之间、进料斗与热解腔210之间通断；第一进料斗11下端直径小于第二进料斗12下端直径；通过两端式进料斗保证物料用量的精确性、同时避免进料斗堵塞以及维持热解腔210体内的压力。废料收集装置30为两端式收集装置，由第一收集装置31与第二收集装置32组成且第二收集装置32设置在第一收集装置31下端、第一收集装置31与热解炉本体21连接；第一收集装置31上端、第二收集装置32上端分别设置一电磁阀90，用于控制收集装置之间、收集装置与热解腔210之间通断；第一收集装置31上端直径大于第二收集装置32上端直径；通过两端式收集装置确保废料能快速、有效排除热解腔210，避免废料不及时排除而堆积、堵塞热解腔210出料口的同时，保证了热解腔体210内的压力，避免废料排除时因高压而导致的热解气泄漏。

“L”形导气管40横管为倾斜管，且向“T”形三通管50一侧倾斜（即L”形导气管40横管与“T”形三通管50连接处为最低点，如图1所示）。

油气分离组件70包括第一油气分离装置71、恒压阀72、第二油气分离装置73、单向阀74、轻质燃油收集瓶75以及集气瓶76；第一油气分离装置71下端与“L”形导气管40横管连通、上端通过设置有恒压阀72的导气管701与第二油气分离装置73连接；第二油气分离装置73一端连接轻质燃油收集瓶75、另一端通过设置有单向阀74的导气管701与集气瓶76连接。

工作原理：

首先，采用连续进样的方式且通过两段式进料斗将有机固体废物通入热解腔210内，通过两端式进料斗的电磁阀90的交错开闭避免连续进料过程中有机固体废物堵塞进料通道（即第一进料斗11通过管口对大颗粒有机固体废物进行筛选） ；然后，启动驱动电机22、驱动电机22带动旋转轴23转动，从而带动螺旋叶片24转动、进而将进料斗10一侧的有机固体废物向废料收集装置一侧运输。

当有机固体废物经过加热芯体25区域时，有机固体废物进行热解，有机固体废物形成生物炭、同时产生热解蒸汽（合成气、水蒸汽、轻质燃油、重质焦油等），热解蒸汽一部分在热解腔内循环、另一部分通过“L”形导气管40流向油气分离组件70，第一油气分离装置71将重质焦油、水与轻质燃油以及永久性气体（如H₂、CO、CH₄等）分离，轻质燃油与永久性气体通过恒压阀72的导通（通过设定恒压阀72的压力、同时通过压力表720监测，当循环热解组件20、“L”形导气管40与“T”形三通管50内的整体压力达到设定的压力时，恒压阀72导通开始泄压排气、并维持该压力）流向第二油气分离装置73进行分离，分离后的轻质燃油被轻质燃油收集瓶75、永久性气体被集气瓶76收集；重质焦油与水在循环高温蒸汽流作用下被气化、同时与循环高温蒸汽流一同向“T”形三通管50流动，在“T”形三通管50处经鼓风电机60作用重新流向热解腔210；回流的重质焦油在热解腔210内利用被热解后形成的生物炭作为催化剂、催化裂解成轻质燃油与永久性气体、回流的水在热解腔210内与沉积的碳形成水煤气反应，降低热解腔210内的结焦率同时促进H₂、CO的产生；最后，回流的重质焦油与水形成的轻质燃油、永久性气体等与新产生的热解蒸汽再次流向“L”形导气管40进行分离、回流、再催化裂解，不断循环。

经热解催化重整、水煤气反应后的生物炭通过废料收集装置30的两段式开闭进行收集，两端式收集装置能有效将大颗粒生物炭与小颗粒生物炭进行分离收集、避免收集管道堵塞；同时，收集的生物炭（重金属浸出性低、比表面积大、有机多孔等特性）被视为环境友好性材料，可作为土壤改良剂、吸附剂以及催化剂等。

本申请设备以热解和催化区域共热方式，采用高保温性材料，在保证热解蒸汽流循环的同时降低额外加热气化蒸汽所产生的能量；焦油在无外源投加催化剂以及高压增热的情况下被转化为高质量的轻质燃油和清洁可燃气；同时，热解过程中产生的循环水蒸气与生物炭、沉积碳反复接触，促进水煤气反应，增加清洁可燃气产率的同时，避免炉内出现结渣、团聚等问题。并且，热解产生的生物炭一方面作为催化剂、促进焦油的二次裂解与催化重整，另一方面生产出环境友好型的多功能材料，促进有机固体废物的二次利用。该设备在节能、绿色、低成本的前提下，促进有机固体废物多元化利用，处理有机固体废物效率高、效果好。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“同轴”、“底部”、“一端”、“顶部”、“中部”、“另一端”、“上”、“一侧”、“顶部”、“内”、“前部”、“中央”、“两端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量，由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”、“第四”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置”、“连接”、“固定”、“旋接”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种循环热解促进焦油转化为合成气的设备，其特征在于：包括进料斗（10）、循环热解组件（20）、废料收集装置（30）、“L”形导气管（40）、“T”形三通管（50）、鼓风电机（60）以及油气分离组件（70）；所述循环热解组件（20）包括热解炉本体（21）、驱动电机（22）、旋转轴（23）、螺旋叶片（24）以及加热芯体（25），所述热解炉本体（21）内设置热解腔（210），所述驱动电机（22）固定设置在所述热解炉本体（21）一端外侧且所述驱动电机（22）输出端固定连接一旋转轴（23），所述旋转轴（23）远离所述驱动电机（22）的一端贯穿所述热解炉本体（21）一侧侧壁且与所述热解炉本体（21）另一侧内壁转动连接，所述旋转轴（23）位于所述热解腔（210）的外壁固定套接一螺旋叶片（24）且所述热解腔（210）中段外壁设置加热芯体（25）；所述进料斗（10）固定设置在所述热解炉本体（21）靠近所述驱动电机（22）一侧的上端且与所述热解腔（210）连通，所述废料收集装置（30）设置在所述热解炉本体（21）远离所述驱动电机（22）一侧的下端且与所述热解腔（210）连通；所述“L”形导气管（40）一端与所述热解炉本体（21）远离所述驱动电机（22）一侧的上端固定连接且与所述热解腔（210）连通、另一端与所述“T”形三通管（50）竖管一端连通，所述“T”形三通管（50）横管一端与所述热解炉本体（21）上端固定连接且与所述热解腔（210）连通、另一端固定设置一鼓风电机（60），且所述“T”形三通管（50）位于所述进料斗（10）与所述加热芯体（25）之间；所述“L”形导气管（40）横管远离所述“T”形三通管（50）的一端上部设置油气分离组件（70）。

2.根据权利要求1所述的一种循环热解促进焦油转化为合成气的设备，其特征在于：所述循环热解促进焦油转化为合成气的设备还包括控制箱（80），所述控制箱（80）与所述驱动电机（22）、鼓风电机（60）以及加热芯体（25）电性连接。

3.根据权利要求1所述的一种循环热解促进焦油转化为合成气的设备，其特征在于：所述驱动电机（22）通过电机支座（221）固定设置在所述热解炉本体（21）一端的外侧；所述驱动电机（22）通过联轴器（222）与所述旋转轴（23）固定连接。

4.根据权利要求1所述的一种循环热解促进焦油转化为合成气的设备，其特征在于：所述旋转轴（23）外壁与所述热解炉本体（21）靠近所述驱动电机（22）一侧侧壁通过密封轴承（231）转动连接，且所述旋转轴（23）与所述热解炉本体（21）远离所述驱动电机（22）的一侧内壁通过转动轴承（232）连接。

5.根据权利要求1所述的一种循环热解促进焦油转化为合成气的设备，其特征在于：所述进料斗（10）为两段式进料斗，由第一进料斗（11）与第二进料斗（12）组成且所述第一进料斗（11）设置在所述第二进料斗（12）上端、所述第二进料斗（12）下端与所述热解炉本体（21）连接；所述第一进料斗（11）下端、所述第二进料斗（12）下端分别设置一电磁阀（90）；所述第一进料斗（11）下端直径小于所述第二进料斗（12）下端直径。

6.根据权利要求1所述的一种循环热解促进焦油转化为合成气的设备，其特征在于：所述废料收集装置（30）为两端式收集装置，由第一收集装置（31）与第二收集装置（32）组成且所述第二收集装置（32）设置在所述第一收集装置（31）下端、所述第一收集装置（31）与所述热解炉本体（21）连接；所述第一收集装置（31）上端、所述第二收集装置（32）上端分别设置一电磁阀（90）；所述第一收集装置（31）上端直径大于所述第二收集装置（32）上端直径。

7.根据权利要求1所述的一种循环热解促进焦油转化为合成气的设备，其特征在于：所述油气分离组件（70）包括第一油气分离装置（71）、恒压阀（72）、第二油气分离装置（73）、单向阀（74）、轻质燃油收集瓶（75）以及集气瓶（76）；所述第一油气分离装置（71）下端与所述“L”形导气管（40）横管连通、上端通过设置有恒压阀（72）的导气管（701）与所述第二油气分离装置（73）连接；所述第二油气分离装置（73）一端连接轻质燃油收集瓶（75）、另一端通过设置有单向阀（74）的导气管（701）与所述集气瓶（76）连接。

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