一种内外筒双循环的高效热解装置及方法

申请号 CN202310661141.7 申请日 2023-06-02 公开(公告)号 CN116554908A 公开(公告)日 2023-08-08
申请人 山东祥桓环境科技有限公司; 山东大学; 发明人 朱振坤; 马春元; 曹荣莉; 李明远; 宋德升; 张广海; 张立强; 王涛; 张鑫; 潘峰;
摘要 本 发明 公开了一种内外筒双循环的高效 热解 装置及方法,所述装置包括热解外筒体和干燥内筒体,所述干燥内筒体设置在热解外筒体内且同轴设置,所述干燥内筒体的内壁上设置螺旋片,所述热解外筒体的内壁上设置推进螺旋片,所述热解外筒体和干燥内筒体的一端设置双循环收集返回装置,另一端设置筛网结构;本发明设置有干燥内筒体和热解外筒体,可以在装置内即可实现物料的循环混合,无需在装置外额外设置其他的返回器具,返回的物料和球形催化体本身具有一定的 温度 ,同时在返回过程中还能通过烟气进一步加热,能够有效对返回的物料和球形催化体内的余热进行 回收利用 ,提高了有机废弃物的热解效率。
权利要求

1.一种内外筒双循环的高效热解装置,其特征在于,包括热解外筒体和干燥内筒体,所述干燥内筒体设置在热解外筒体内且同轴设置,所述干燥内筒体的内壁上设置螺旋片,用于推动待热解的物料在筒体内翻转前进,所述热解外筒体的内壁上设置推进螺旋片,用于将热解后的部分物料和球形催化体返回筒体前端,所述热解外筒体和干燥内筒体的一端设置双循环收集返回装置,用于热解后的部分物料和球形催化体从热解外筒体送至干燥内筒体,另一端设置筛网结构,用于分离已热解物料中的部分物料和球形催化体。
2.如权利要求1所述的内外筒双循环的高效热解装置,其特征在于,所述干燥内筒体的直径小于热解外筒体的直径,且所述干燥内筒体通过多个固定支撑架安装在热解外筒体的内壁上。
3.如权利要求2所述的内外筒双循环的高效热解装置,其特征在于,所述干燥内筒体内的螺旋片与热解外筒体内的螺旋推进片的螺旋方向相反。
4.如权利要求1所述的内外筒双循环的高效热解装置,其特征在于,所述双循环收集返回装置包括外筒和内筒,所述内筒设置在外筒内,所述外筒与热解外筒体对接,所述内筒与干燥内筒体对接。
5.如权利要求4所述的内外筒双循环的高效热解装置,其特征在于,所述内筒的外壁面上设置收料蜗壳和推料螺旋片,所述收料蜗壳与内筒内部连通,所述内筒的内壁上设置返料螺旋片。
6.如权利要求1所述的内外筒双循环的高效热解装置,其特征在于,所述筛网结构包括锥形筛网板,所述锥形筛网板直径大的一端对接干燥内筒体,所述锥形筛网板的内壁上设置变径螺旋片。
7.如权利要求1所述的内外筒双循环的高效热解装置,其特征在于,所述热解外筒体设置在外保温壳体内,所述外保温壳体内通入高温烟气对热解筒体进行加热,所述外保温壳体的长度小于热解外筒体的长度,热解外筒体的两端通过热解油气动态密封装置分别与热解前端盖和热解后端盖进行密封连接。
8.如权利要求7所述的内外筒双循环的高效热解装置,其特征在于,所述热解油气动态密封装置包括密封外筒和密封内筒,所述密封外筒和密封内筒之间设置波纹缓冲板,密封内筒与热解外筒体之间采用氮气进行动态密封。
9.如权利要求1所述的内外筒双循环的高效热解装置,其特征在于,所述外解热筒体上设置外驱动齿轮,外驱动齿轮通过动传动组件驱动旋转,进而带动外解热筒体进行旋转。
10.一种内外筒双循环的高效热解方法,采用权利要求1‑9任一项所述的高效热解装置来实现,其特征在于,包括:
加热后的球形催化体和待热解物料混合后进入干燥内筒体内,在高温热烟气和球形催化体的作用下,有机废弃物进行热解反应,混合物料经过筛网结构将球形催化体和部分热解产物送至热解外筒体,热解外筒体将球形催化体和部分热解产物送至双循环收集返回装置处,在双循环收集返回装置的作用下将球形催化体和部分热解产物送至干燥内筒体内,再次参与热解反应,直至所有的有机废弃物被完全热解。

说明书全文

一种内外筒双循环的高效热解装置及方法

技术领域

[0001] 本发明涉及有机固废无害化处理技术领域,具体涉及一种内外筒双循环的高效热解装置及方法。

背景技术

[0002] 目前,热裂解废轮胎、废塑料、油泥、有机玻璃、污泥等固体废弃物的设备基本上就是一种圆筒体空腔转炉结构,物料从一端进入反应后从另一端排出,炉头和炉尾固定不动地环绕滚筒的两端转动密封连接,与滚筒的两端做动静密封,滚筒通过外部驱动装置进行连续地单一方向的旋转。由于现有的回转炉均为外筒旋转,能耗消耗较高;同时,采用热加热时,热风通常从筒体的一段进入,另一端逸出,因此只能靠控制进口端温度为筒体提供热量,导致进口端温度过高或出口端温度过低。
[0003] 虽然现有的一些热解装置在物料中加入硬进行摩擦,但该类物质运行到尾部后无法再返回到进料端与物料再次混合运行;也有一些热解装置将摩擦内硬块排出后在反应釜外部用其它器具返到前部在进入反应釜,再与物料混合运行;显然这种结构复杂,增加成本,而且浪费能耗。另外,单纯依靠反应釜本身给物料传热,未能充分利用反应釜内部拥有的热能,导致热解效率也有限。

发明内容

[0004] 针对现有技术存在的问题,本发明提供一种内外筒双循环的高效热解装置及方法,能够实现球形催化体和热解产物的循环利用,能够有效提高装置的热解效率。
[0005] 本发明的技术方案如下:
[0006] 在本发明的第一方面,提供了一种内外筒双循环的高效热解装置,包括热解外筒体和干燥内筒体,所述干燥内筒体设置在热解外筒体内且同轴设置,所述干燥内筒体的内壁上设置螺旋片,用于推动待热解的物料在筒体内翻转前进,所述热解外筒体的内壁上设置推进螺旋片,用于将热解后的部分物料和球形催化体返回筒体前端,所述热解外筒体和干燥内筒体的一端设置双循环收集返回装置,用于热解后的部分物料和球形催化体从热解外筒体送至干燥内筒体,另一端设置筛网结构,用于分离已热解物料中的部分物料和球形催化体。
[0007] 在本发明的一些实施方式中,所述干燥内筒体的直径小于热解外筒体的直径,且所述干燥内筒体通过多个固定支撑架安装在热解外筒体的内壁上。
[0008] 在本发明的一些实施方式中,所述干燥内筒体内的螺旋片与热解外筒体内的螺旋推进片的螺旋方向相反。
[0009] 在本发明的一些实施方式中,所述双循环收集返回装置包括外筒和内筒,所述内筒设置在外筒内,所述外筒与热解外筒体对接,所述内筒与干燥内筒体对接。
[0010] 在本发明的一些实施方式中,所述内筒的外壁面上设置收料蜗壳和推料螺旋片,所述收料蜗壳与内筒内部连通,所述内筒的内壁上设置返料螺旋片。
[0011] 在本发明的一些实施方式中,所述筛网结构包括锥形筛网板,所述锥形筛网板直径大的一端对接干燥内筒体,所述锥形筛网板的内壁上设置变径螺旋片。
[0012] 在本发明的一些实施方式中,所述热解外筒体设置在外保温壳体内,所述外保温壳体内通入高温烟气对热解筒体进行加热,所述外保温壳体的长度小于热解外筒体的长度,热解外筒体的两端通过热解油气动态密封装置分别与热解前端盖和热解后端盖进行密封连接。
[0013] 在本发明的一些实施方式中,所述热解油气动态密封装置包括密封外筒和密封内筒,所述密封外筒和密封内筒之间设置波纹缓冲板,密封内筒与热解外筒体之间采用氮气进行动态密封。
[0014] 在本发明的一些实施方式中,所述外解热筒体上设置外驱动齿轮,外驱动齿轮通过动传动组件驱动旋转,进而带动外解热筒体进行旋转。
[0015] 在本发明的第二方面,提供了一种内外筒双循环的高效热解方法,包括:
[0016] 加热后的球形催化体和待热解物料混合后进入干燥内筒体内,在高温热烟气和球形催化体的作用下,有机废弃物进行热解反应,混合物料经过筛网结构将球形催化体和部分热解产物送至热解外筒体,热解外筒体将球形催化体和部分热解产物送至双循环收集返回装置处,在双循环收集返回装置的作用下将球形催化体和部分热解产物送至干燥内筒体内,再次参与热解反应,直至所有的有机废弃物被完全热解。
[0017] 本发明一个或多个技术方案具有以下有益效果:
[0018] (1)本发明提供的内外筒双循环的高效热解装置,设置有干燥内筒体和热解外筒体,干燥内筒体作为有机废弃物的热解通道,热解外筒体作为球形催化体和部分热解产物的返回通道,可以在装置内即可实现物料的循环混合,无需在装置外额外设置其他的返回器具,返回的物料和球形催化体本身具有一定的温度,同时在返回过程中还能通过烟气进一步加热,能够有效对返回的物料和球形催化体内的余热进行回收利用,提高了有机废弃物的热解效率。
[0019] (2)本发明提供的内外筒双循环的高效热解装置,一方面利用烟气对有机废弃物进行间接加热,另一方面利用返回的球形催化体和部分热解产物对有机废弃物进行直接接触加热,球形催化体还能对物料在热解过程中进行研磨,使有机废弃物在热解过程中受热均匀,防止了结焦现象的发生。
[0020] (3)本发明提供的内外筒双循环的高效热解装置,设置有筛分结构和双循环收集返回装置,筛分结构能够将球形催化体和部分热解产物从热解产物中分离,并在双循环收集返回装置的作用下,将其送入干燥内筒体中继续参与热解反应,整体装置结构简单,容易实现。
[0021] (4)本发明提供的内外筒双循环的高效热解装置,设置有热解油气动态密封装置,能够有效实现热解外筒体与热解前端盖和热解后端盖的密封连接,避免烟气发生泄漏
[0022] (5)本发明提供的内外筒双循环的高效热解方法,将高温的热解产物和球形催化体返回到装置的前端,继续参与热解反应,有效提高了有机废弃物物的热解效率,同时,球形催化体采用高温陶瓷球,在热解过程中,能够有效与待热解物料进行碰撞研磨导热,使物料在热解过程中升温速度快、受热均匀,避免传统热解装置结焦问题。附图说明
[0023] 图1是本发明的内外筒双循环的高效热解装置及方法的主视剖视图;
[0024] 图2是本发明的热解外筒体的轴测剖视图;
[0025] 图3是本发明的干燥内筒体的轴侧剖视图;
[0026] 图4是本发明的双循环收集返回装置的轴测剖视图;
[0027] 图5是本发明的筛网结构的轴侧视图;
[0028] 图6是本发明的热解油气动态密封装置的主视剖视图;
[0029] 图7是图1中的A‑A方向的剖视结构示意图;
[0030] 图8是图1中的B‑B方向的剖视结构示意图;
[0031] 图9是图1中的C‑C方向的剖视结构示意图;
[0032] 图10是图1中的D‑D方向的剖视结构示意图。
[0033] 图中:1、热解前端盖;2、热解油气动态密封装置;2.1、连接法兰;2.2、密封外筒;2.3、波纹缓冲板;2.4、密封内筒;2.5、密封压盖;2.6、内隔环板;2.7、盘根密封圈;2.8、双头连接螺栓组;2.9、螺栓组;2.21、氮气进口;2.41、氮气入口;2.61、氮气封口;3、双循环收集返回装置;3.1、外筒;3.2、出料筛板;3.3、推料螺旋片;3.4、筛板;3.5、进料筒;3.6、返料螺旋片;3.7、内筒;3.8、连接固定板;3.9、收料蜗壳;4、烟气动态密封;5、热解外筒体;5.1、热解筒体;5.2、轴向加强板;5.3、环向加强板;5.4、推进螺旋片;5.5、前端支撑环板;5.6、连接环板;5.7、后端支撑环板;5.8、前端滚圈;5.9、后端滚圈;5.10、驱动齿轮;6、干燥内筒体;
6.1、干燥筒体;6.2、轴向筋板;6.3、环向筋板;6.4、螺旋片;6.5、固定支撑架;6.6、前端连接板;6.7、后端对接板;7、筛网结构;7.1、锥形筛网板;7.2、变径螺旋片;7.3、对接板;7.4、支撑连接板;8、热解后端盖;9、支撑滑动组件;10、外保温壳体;10.1、保温壳体;10.2、外保温层;10.3、支撑架;10.4、检修排尘口;11、固定支撑架;12、球形催化体;13、动力传动组件;
14、支撑固定组件。

具体实施方式

[0034] 下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
[0035] 实施例1
[0036] 本发明的一种典型的实施方式中,提出一种内外筒双循环的高效热解装置,包括热解外筒体5和干燥内筒体6,所述干燥内筒体6设置在热解外筒体5内且同轴设置,干燥内筒体6作为待热解物料的热解通道,热解外筒体5作为热解后的部分物料和球形催化体的返回通道,实现将热解后的部分物料和球形催化体返送至干燥内筒体6内,再次参与热解反应。
[0037] 如图1和图2所示,热解外筒体5包括热解筒体5.1,由于热解筒体直接和高温烟气接触,因此在热解筒体5.1的外壁面上设置了多个轴向加强板5.2和多个环向加强板5.3,可以提高热解筒体的强度,热解筒体5.1的内部设置有推进螺旋片5.4,在推进螺旋片的作用下将热解筒体的物料向前推进,热解筒体的前端设置前端支撑环板5.5,前端支撑环板外设置前端滚圈5.8,前端端滚圈外设置驱动齿轮5.10,如图9所示,驱动齿轮5.10与动力传动组组件13中的齿轮进行啮合,实现驱动热解外筒体旋转;热解筒体的后端设置后端支撑环板5.7,后端支撑环板5.7外设置后端滚圈5.9,如图7所示,前端滚圈5.8通过支撑固定组件14进行支撑,如图8所示,后端滚圈5.9通过支撑滑动组件9进行支撑,实现了对整个热解外筒体5的支撑。
[0038] 如图1和图3所示,干燥内筒体6包括干燥筒体6.1,干燥筒体6.1的外壁面上同样设置多个轴向筋板6.2和多个环向筋板6.3提高筒体的强度,干燥筒体的内壁上设置螺旋片6.4,所述干燥内筒体内的螺旋片与热解外筒体内的螺旋推进片的螺旋方向相反,用于将热解后的部分物料和球形催化体返回筒体前端,所述干燥内筒体的直径小于热解外筒体的直径,且所述干燥筒体6.1通过多个固定支撑架6.5安装在热解外筒体的内壁上,干燥筒体6.1的前端设置前端连接板6.6,干燥筒体6.1的后端设置后端对接板6.7,通过前端连接板6.6和后端对接板6.7与其他部件进行对接。
[0039] 热解外筒体5和干燥内筒体6的前端设置双循环收集返回装置3,用于热解后的部分物料和球形催化体从热解外筒体送至干燥内筒体,另后端设置筛网结构,用于分离已热解物料中的部分物料和球形催化体。
[0040] 如图1和图4所示,双循环收集返回装置3,所述双循环收集返回装置3包括外筒3.1和内筒3.7,所述内筒3.7设置在外筒3.7内,所述外筒3.1与热解外筒体5对接,所述内筒3.7与干燥内筒体6对接,所述内筒3.1的外壁面上设置收料蜗壳3.9和推料螺旋片3.3,所述收料蜗壳3.9与内筒3.1内部连通,所述内筒3.1的内壁上设置返料螺旋片3.6,所述返料螺旋片连接内同的内壁和进料筒3.5的外壁,所述进料筒与螺旋进料装置相连实现向装置内进料功能,内筒的外壁面上还设置连接固定板3.8,连接固定板3.8用于和干燥内筒体6上的前端连接板6.6进行对接。双循环收集返回装置3还包括出料筛板3.2和筛板3.4,出料筛板3.2与外筒3.1焊接在一起,出料筛板3.2开有若个孔用于排出热解气以及一部分热解炭粉,筛板3.4焊接与两个推料螺旋片3.3之间,筛板3.4上有若干个孔,用于炭粉与球形催化体12的分离,实现球形催化体12能够顺利的落到收料蜗壳3.9内,进而实现球形催化体12在热解外筒体5和干燥内筒体6两个之间动态循环。双循环收集返回装置的原理为,在热解外筒体内的推进螺旋片的作用下,返回的物料进入外筒和内筒之间,在推料螺旋片的作用下,返回的物料进入收料蜗壳内,接着进入内筒内,在返料螺旋片3.6的作用下,返回的物料和进料筒内的物料一起进入干燥内筒体。
[0041] 如图1和图5所示,所述筛网结构7包括锥形筛网板7.1,所述锥形筛网板7.1直径较大的一端对接干燥内筒体6的后端对接板6.7,所述锥形筛网板7.1的内壁上设置变径螺旋片7.2,锥形筛网板7.1较小的一端设置支撑连接板7.4,用于实现对锥形筛网板的支撑,热解后的物料和物料内的球形催化体,在锥形筛网板的作用下,将部分热解后的物料和球形催化体分离出,掉落至热解外筒体内,剩余的热解后的物料则从出料口排出。
[0042] 如图1所示,热解外筒体5设置在外保温壳体10内,外保温壳体10包括保温壳体10.1,保温壳体10.1外设置外保温层10.2,外保温壳体10通过支撑架10.3进行支撑,外保温壳体10上还设置检修排尘口10.4,所述外保温壳体内通入高温烟气对热解筒体进行加热,通过检修排尘口可以将外保温壳体内产生的烟尘排出,所述外保温壳体10的长度小于热解外筒体5的长度,热解外筒体5的两端通过热解油气动态密封装置2分别与热解前端盖1和热解后端盖8进行密封连接。
[0043] 如图1和图6所示,所述热解油气动态密封装置包括密封外筒2.2和密封内筒2.4,所述密封外筒2.2和密封内筒2.4之间设置波纹缓冲板2.3,密封内筒2.4与热解外筒体5之间采用氮气进行动态密封,具体的,密封内筒2.4和密封压盖2.5通过双头连接螺栓组2.8进行连接,密封外筒2.2通过螺栓组2.9及法兰与热解前端盖固定,密封内筒2.4内设置多个盘根密封圈2.7和两个内隔环板2.6,密封外筒2.2上设置氮气进口2.21,密封内筒2.4上设置氮气入口2.41,两个内隔环板形成氮气封口2.61,通过向氮气进口内充入氮气,实现氮气动态密封。
[0044] 本实施例提供的内外筒双循环的高效热解装置的工作原理如下:
[0045] 在螺旋进料装置的作用下,将待热解物料和球形催化体经过送料筒送入干燥内筒体内,高温烟气进入热解外筒体和外保温壳体之间对热解外筒体及干燥内筒体进行加热,同时,热解外筒体及干燥内筒体处于旋转的状态,在干燥内筒体内的螺旋片的作用下,待热解物料被球形催化体不断地研磨,并一起从干燥内筒体的前端推进至干燥内筒体的后端,在筛网结构的作用下,分离出球形催化体和部分已热解产物,在热解外筒体内的推进螺旋片的作用下,将球形催化体和部分已热解产物送至双循环收集返回装置处,在双循环收集返回装置的作用下将球形催化体和部分热解产物送至干燥内筒体内,再次参与热解反应,直至所有的有机废弃物被完全热解。
[0046] 实施例2
[0047] 本发明的一种典型的实施方式中,提出一种内外筒双循环的高效热解方法,包括:
[0048] 加热后的球形催化体和待热解物料混合后进入干燥内筒体内,在高温热烟气和球形催化体的作用下,有机废弃物进行热解反应,混合物料经过筛网结构将球形催化体和部分热解产物送至热解外筒体,热解外筒体将球形催化体和部分热解产物送至双循环收集返回装置处,在双循环收集返回装置的作用下将球形催化体和部分热解产物送至干燥内筒体内,再次参与热解反应,直至所有的有机废弃物被完全热解。
[0049] 以上所述的实施例对本发明的技术方案进行了详细说明,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、补充或类似方式替代等,均应包含在本发明的保护范围之内。
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