本實用新型涉及熱解反應(yīng)器，具體涉及一種移動床熱解反應(yīng)器。
背景技術(shù)：
：現(xiàn)代煤化工為實現(xiàn)低階煤等含碳燃料的高效清潔轉(zhuǎn)化利用，已開發(fā)出多種綜合煤化工技術(shù)，熱解-燃燒解耦、熱解-化學(xué)品解耦、熱解-氣化解耦等，但真正實現(xiàn)工業(yè)化的卻不多，從中試向工業(yè)化放大的過程中遇到了各式技術(shù)難題。其中尤以熱解反應(yīng)器設(shè)計、后續(xù)凈化處理工藝尤為突出。一些干餾爐只能用來熱解塊狀油頁巖和煤，小粒徑物料無法利用，資源利用率低，粉狀物料因無法利用而大量堆積；以氣體為熱載體的爐型，因冷凝回收系統(tǒng)龐大，熱解氣熱值低，焦油收率低等問題，難以進一步推廣示范；以固體為熱載體的爐型，則存在原料和熱載體均勻混合，分離等問題，而限制了其進一步發(fā)展。技術(shù)實現(xiàn)要素：為解決上述問題，本實用新型提供了一種粉狀含碳燃料熱解用的移動床熱解反應(yīng)器。本實用新型提供的一種快速熱解反應(yīng)器，所述移動床熱解反應(yīng)器包括反應(yīng)器本體、輻射管和多個金屬擋板組件；所述輻射管為多個，水平同方向間隔排布在所述反應(yīng)器本體內(nèi)的不同高度，相鄰高度層的所述輻射管錯列布置；所述金屬擋板組件為多個，所述金屬擋板組件包括水平擋板和斜板，所述金屬擋板組件位于對應(yīng)的輻射管上方，所述金屬擋板組件的豎向投影覆蓋對應(yīng)的輻射管。進一步地，所述水平擋板與其下方最近的輻射管中心的垂直距離為該輻射管直徑的1-1.5倍。進一步地，所述輻射管包括第一輻射管、第二輻射管、第三輻射管，所述金屬擋板組件包括第一金屬擋板組件和第二金屬擋板組件，所述水平擋板包括第一水平擋板，所述斜板包括第一斜板和第二斜板；所述第一金屬擋板組件由一個所述第一水平擋板和兩個所述第一斜板連接而成，所述第一水平擋板位于所述第一斜板的下方，所述第一金屬擋板組件是等腰三角形；所述第一金屬擋板組件的頂端與所述第一輻射管的底端相連；所述第二輻射管和所述第三輻射管位于同一水平面上，且被所述第一金屬擋板組件的豎向投影覆蓋；所述第二金屬擋板組件包括兩個所述第二斜板，所述第二金屬擋板組件開口向下；兩個所述第二斜板的一端相連，并形成所述第二金屬擋板組件的頂角α1；所述第一輻射管上方設(shè)置有所述第二金屬擋板組件，所述第一輻射管與所述第二金屬擋板組件相連，且被所述第二金屬擋板組件的豎向投影覆蓋。進一步地，所述第一金屬擋板組件的頂角α2為15°-60°。進一步地，所述頂角α1為60°-90°，所述第二金屬擋板組件的豎直截面的寬度為所述第一輻射管直徑的1.1-1.5倍。進一步地，所述輻射管包括還第四輻射管，所述金屬擋板組件還包括成對出現(xiàn)的第三金屬擋板組件，所述水平擋板還包括第二水平擋板，所述斜板還包括第三斜板；所述第三金屬擋板組件由一個所述第二水平擋板和一個所述第三斜板連接而成，所述第二水平擋板在所述第三斜板的下方；所述第二水平擋板的一端和所述第三斜板的一端分別與所述反應(yīng)器本體的內(nèi)側(cè)壁相連，所述第二水平擋板的另一端和所述第三斜板的另一端相連并形成夾角α3；所述第四輻射管被所述第三金屬擋板組件的豎向投影覆蓋。進一步地，所述夾角α3的角度范圍為40°-70°。進一步地，所述第二水平擋板的水平長度為所述反應(yīng)器本體的寬度的1/3-1/2。進一步地，所述輻射管還包括第五輻射管，所述金屬擋板組件還包括第四金屬擋板組件，所述斜板包括第四斜板；所述第四金屬擋板組件包括兩個所述第四斜板，所述第四金屬擋板組件開口向下；兩個所述第四斜板的一端相連，并形成所述第四金屬擋板組件的頂角α4；所述第五輻射管與所述第四金屬擋板組件相連，且被所述第四金屬擋板組件的豎向投影覆蓋。進一步地，所述頂角α4為60°-90°，所述第四金屬擋板組件的豎直截面的寬度為所述第五輻射管直徑的1.1-1.5倍。本實用新型提供的移動床熱解反應(yīng)器能有效的熱解粉狀含碳燃料。本實用新型提供的移動床熱解反應(yīng)器采用了蓄熱式無熱載體輻射管加熱技術(shù)，無需氣、固熱載體，提高了熱解氣的熱值，該反應(yīng)器結(jié)構(gòu)簡單、占地面積小，易于工業(yè)化。其次，反應(yīng)器內(nèi)設(shè)置了金屬擋板組件，金屬擋板組件能增加含碳燃料在熱解反應(yīng)器內(nèi)停留的時間。因此，添加金屬擋板組件后，反應(yīng)器的高度可降低。若不改變反應(yīng)器本體的高度，添加金屬擋板組件后，可將輻射管的垂直間距加大，從而可減少反應(yīng)器內(nèi)輻射管的數(shù)量。而且，金屬擋板組件還能有效地起到保護輻射管不受受到物料沖刷，延長輻射管的使用壽命。此外，金屬擋板組件還可以起到打散物料的作用，提高含碳燃料的熱解效果。附圖說明圖1為實施例中一種移動床熱解反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為圖1中A區(qū)的局部放大圖。圖中：1、進料料斗；2、螺旋進料器；3、螺旋出料器；41、反應(yīng)器本體；421、第一輻射管；422、第二輻射管；423、第三輻射管；424、第四輻射管；425、第五輻射管；4311、第一水平擋板；4312、第一斜板；4321、第二斜板；4331、第二水平擋板；4332、第三斜板；4341、第四斜板；44、燃料氣進口；45、空氣入口；46、煙氣出口；47、油氣出口。具體實施方式以下結(jié)合附圖和實施例，對本實用新型的具體實施方式進行更加詳細(xì)的說明，以便能夠更好地理解本實用新型的方案及其各個方面的優(yōu)點。然而，以下描述的具體實施方式和實施例僅是說明的目的，而不是對本實用新型的限制。需要說明的是，本實用新型中的“水平擋板”指得是水平放置的金屬擋板，“斜板”指得是傾斜放置的金屬擋板，“輻射管”指得是蓄熱式無熱載體輻射管。其次，術(shù)語“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本實用新型，而不是要求本實用新型必須以特定的方位構(gòu)造和操作，因此，不能理解為對本實用新型的限制。此外，本實用新型中的術(shù)語“第一”、“第二”、“第三”、“第四”或“第五”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性或隱含指明所指示的技術(shù)特征的數(shù)量，由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”、“第四”或“第五”的特征可以明示或隱含地包括一個或者更多個該特征。本實用新型提供了一種移動床熱解反應(yīng)器(本實用新型中也簡稱為“反應(yīng)器”)。參見圖1，根據(jù)本實用新型的實施例對該移動床熱解反應(yīng)器進行解釋說明，該反應(yīng)器包括：反應(yīng)器本體41、輻射管、金屬擋板組件、燃料氣進口44、空氣入口45、煙氣出口46、油氣出口47、進料口和出料口。輻射管為多個，水平同方向間隔排布在反應(yīng)器本體41的不同高度，相鄰高度層的輻射管錯列布置。金屬擋板組件為多個，金屬擋板組件包括水平擋板和斜板金屬擋板組件位于對應(yīng)的輻射管上方，金屬擋板組件的豎向投影覆蓋對應(yīng)的輻射管。反應(yīng)器本體41上設(shè)有進料口、出料口、燃料氣進口44、空氣入口45、煙氣出口46和油氣出口47。本實用新型提供的移動床熱解反應(yīng)器采用了蓄熱式無熱載體輻射管加熱技術(shù)，無需氣、固熱載體，提高了熱解氣的熱值，該反應(yīng)器結(jié)構(gòu)簡單、占地面積小，易于工業(yè)化。參見圖2，根據(jù)本實用新型的實施例，輻射管包括第一輻射管421、第二輻射管422、第三輻射管423、第四輻射管424和第五輻射管425，擋板包括第一金屬擋板組件、第二金屬擋板組件、第三金屬擋板組件和第四金屬擋板組件。第一金屬擋板組件由一個第一水平擋板4311和兩個第一斜板4312連接而成，第二金屬擋板組件包括兩個第二斜板4321，第三金屬擋板組件由一個第二水平擋板4331和一個第三斜板4332連接而成，第四金屬擋板組件包括兩個第四斜板4341。根據(jù)本實用新型的實施例，第二金屬擋板組件和第四金屬擋板組件可只有兩個第四斜板4341組成，也可再添加其他擋板，如圖2所示。為了闡述方便，將圖2中所顯示的三層輻射管分別記為第一層輻射管、第二層輻射管和第三層輻射管。從圖中可見，第一層輻射管包括兩個第五輻射管425和一個第一輻射管421，第二層輻射管包括一個第二輻射管422和一個第三輻射管423，第三層輻射管包括兩個第四輻射管424和一個第一輻射管421。根據(jù)本實用新型的實施例，除了第四輻射管424一定是毗鄰于反應(yīng)器本體41的輻射管外，其余的輻射管和金屬擋板組件的具體位置、形狀并不需要特別限定。擋板組件的材質(zhì)為金屬是原因是金屬的熱傳導(dǎo)性好，能提高含碳燃料熱解的效果。根據(jù)本實用新型的實施例，每層輻射管的種類也并不需要特別限定，輻射管可只有第一輻射管421、第二輻射管422和第三輻射管423，此時對應(yīng)的金屬擋板組件為第一金屬擋板組件和第二金屬擋板組件。輻射管也可只有成對出現(xiàn)的第四輻射管424，此時對應(yīng)的金屬擋板組件為第三金屬擋板組件。在這兩種基礎(chǔ)上，輻射管還可增加第五輻射管425，對應(yīng)的金屬擋板組件為第四金屬擋板組件。當(dāng)然，這四種輻射管和這四種金屬擋板組件都有是最佳的選擇。參見圖2，第一金屬擋板組件的頂端與第一輻射管421的底端相連；第二輻射管422和第三輻射管423位于同一水平面上，且被第一金屬擋板組件的豎向投影覆蓋。第二金屬擋板組件開口向下，兩個第二斜板4321的一端相連，并形成第二金屬擋板組件的頂角α1；第一輻射管421的上方設(shè)置有第二金屬擋板組件，第一輻射管421與第二金屬擋板組件相連，且被第二金屬擋板組件的豎向投影覆蓋。第四輻射管424被第三金屬擋板組件的豎向投影覆蓋；第二水平擋板4331的一端和第三斜板4332的一端分別與反應(yīng)器本體41的內(nèi)側(cè)壁相連，第二水平擋板4331的另一端和第三斜板4332的另一端相連并形成第三金屬擋板組件的夾角α3。第四金屬擋板組件開口向下，兩個第四斜板4341的一端相連，并形成第四金屬擋板組件的頂角α4；第五輻射管425的上方設(shè)置有第四金屬擋板組件，第五輻射管425與第四金屬擋板組件相連，且被第四金屬擋板組件的豎向投影覆蓋。含碳燃料從進料口進入后，開始下落，碰到擋板后，被彈起，然后再下落；含碳燃料每碰到一次斜板，即被彈到一定高度，其下落速度被減緩，因此，增加了含碳燃料在熱解反應(yīng)器內(nèi)的停留時間。而且，斜板還起到對含碳燃料的引流作用，增加了含碳燃料在反應(yīng)器本體內(nèi)移動的距離，這也能增加含碳燃料在熱解反應(yīng)器內(nèi)的停留時間。因此，添加金屬擋板組件后，反應(yīng)器的高度可降低。若不改變反應(yīng)器本體的高度，添加金屬擋板組件后，可將輻射管的垂直間距加大，從而可減少反應(yīng)器內(nèi)輻射管的數(shù)量。其次，斜板還能有效地起到保護輻射管不受受到物料沖刷，延長輻射管的使用壽命。此外，斜板還可以起到打散物料的作用，提高含碳燃料的熱解效果。參見圖2，在第一金屬擋板組件和第三金屬擋板組件中，水平擋板都位于其對應(yīng)的斜板的下方，水平擋板的作用是支撐斜板。根據(jù)本實用新型的實施例，α1的角度并不需要特別限定，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，α1的角度優(yōu)選為60°-90°。α1的角度主要影響含碳燃料在第二斜板4321上停留的時間。α1太大，含碳燃料容易堆積到第二斜板4321上；α1太小，含碳燃料在第二斜板4321上的停留時間短，熱解效果不好。根據(jù)本實用新型的實施例，第二金屬擋板組件的豎直截面的寬度d1并不需要特別限定，只要大于第一輻射管421的直徑即可。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，d1的長度最佳為第一輻射管421的直徑的1.1-1.5倍，過長會影響輻射管熱量的有效利用，過短對分散物料的作用不大。根據(jù)本實用新型的實施例，第一金屬擋板組件的頂角α2的角度并不需要特別限定，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，α2的角度優(yōu)選為15°-60°。α2的角度主要影響含碳燃料在第一斜板4312上的停留時間。α2太大，含碳燃料也容易堆積到第一斜板4312上；α1太小，含碳燃料在第一斜板4312上的停留時間短，熱解效果不好。根據(jù)本實用新型的實施例，第一水平擋板4311距第二輻射管422或第三輻射管423的中心的垂直距離e1并不需要特別限定，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，e1最佳為第二輻射管422或第三輻射管423的直徑的1-1.5倍。根據(jù)本實用新型的實施例，α3的角度并不需要特別限定，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，α3的角度優(yōu)選為40°-70°。α3的角度主要影響含碳燃料在第三斜板4332上停留的時間。α3太大，含碳燃料也容易堆積到第三斜板4332；α3太小，含碳燃料在第三斜板4332上的停留時間短，熱解效果不好。根據(jù)本實用新型的實施例，第二水平擋板4331的水平長度f并不需要特別限定，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，第二水平擋板4331的水平長度f的最佳長度為反應(yīng)器本體41的寬度(其內(nèi)壁的寬度)的1/3-1/2。參見圖1，第三金屬擋板組件可設(shè)置在某層輻射管的上方或下方，其具體位置并不需要限定，可以按實際需求進行設(shè)置，其最佳位置為兩層輻射管之間。根據(jù)本實用新型的實施例，當(dāng)?shù)谌饘贀醢褰M件位于第四輻射管424上方時，第二水平擋板4331距第四輻射管424的中心的垂直距離e2并不需要特別限定，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，e2最佳為第四輻射管424的直徑的1-1.5倍。根據(jù)本實用新型的實施例，α4的角度并不需要特別限定，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，α4的角度優(yōu)選為60°-90°。α4的角度主要影響含碳燃料在第四斜板4341上停留的時間。α4太大，含碳燃料容易堆積到第四斜板4341上；α2太小，含碳燃料在第四斜板4341上的停留時間短，熱解效果不好。根據(jù)本實用新型的實施例，第四金屬擋板組件的豎直截面的寬度d2并不需要特別限定，只要大于第五輻射管425的直徑即可。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，d2的長度最佳為第五輻射管425的直徑的1.1-1.5倍，過長會影響輻射管熱量的有效利用，過短對分散物料的作用不大。參見圖1，根據(jù)本實用新型的實施例，反應(yīng)器的進料口和螺旋進料器2的一端相連，螺旋進料器2的另一端與進料料斗1相連；反應(yīng)器的出料口與螺旋出料器3相連。進料料斗1和螺旋進料器2用于將粉狀含碳燃料送入反應(yīng)器中，螺旋出料器3用于將含碳燃料熱解后產(chǎn)生的固體產(chǎn)物運送至下一工段。進料料斗1、螺旋進料器2和螺旋出料器3并不是必要裝置，可視現(xiàn)場情況和具體的工藝決定是否要添加。根據(jù)本實用新型的實施例，輻射管的直徑及形狀并不需要限定，公稱直徑為200-300mm的圓形管是最佳選擇。根據(jù)本實用新型的實施例，左右相鄰的兩輻射管的水平間距也不需要限定，其最佳間距為200-400mm。根據(jù)本實用新型的實施例，上下相鄰的兩輻射管的豎直間距也不需要限定，其最佳間距為500-1200mm。根據(jù)本實用新型的實施例，反應(yīng)器本體41的最佳高度為5-20m、最佳寬度(其內(nèi)壁的寬度)為2-6m、最佳長度(其內(nèi)壁的長度)為5-15m，反應(yīng)器本體41中輻射管的最佳層數(shù)為10-25層。燃料氣進口44和空氣入口45分別與輻射管相連。下面參見具體實施例，對本實用新型進行說明。下述實施例中所取工藝條件數(shù)值均為示例性的，其可取數(shù)值范圍如前述
實用新型內(nèi)容中所示。下述實施例所用的檢測方法均為本行業(yè)常規(guī)的檢測方法。實施例用本實用新型提供的移動床熱解反應(yīng)器對琿春褐煤進行熱解，該琿春褐煤的成分分析如表1所示，所用的移動床熱解反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。其中，α1為70°，α2為40°，α3為60°，α4為70°，d1為330mm，d2為330mm，e1為300mm，e2為300mm，f為2m，輻射管均為是公稱直徑為300mm的圓形管，左右相鄰的兩輻射管的水平間距為400mm，上下相鄰的兩輻射管的豎直間距為1200mm。反應(yīng)器本體41的高度為20m、內(nèi)壁的寬度為6m、內(nèi)壁的長度為15m，有25層輻射管?，q春褐煤熱解的具體過程如下：將琿春褐煤送入進料料斗1中，經(jīng)螺旋進料器2進入反應(yīng)器中。每根輻射管單獨控溫，反應(yīng)器自上而下設(shè)有三個區(qū)：干燥脫水區(qū)、熱解反應(yīng)區(qū)和半焦生成區(qū)。往輻射管中分別通入燃料氣和空氣，將干燥脫水區(qū)的溫度控制在700℃、熱解反應(yīng)區(qū)的溫度在控制600℃，半焦成熟區(qū)的溫度控制在550℃?，q春褐煤自上而下依次通過干燥脫水區(qū)、熱解反應(yīng)區(qū)和半焦生成區(qū)，完成熱解過程。熱解產(chǎn)生的熱解氣和焦油從油氣出口47中排出反應(yīng)器本體41外并被進一步處理，產(chǎn)生的半焦通過螺旋出料器3送入下一個工序。熱解還會產(chǎn)生煙氣，煙氣從煙氣出口46中排出反應(yīng)器本體1外，煙氣與空氣換熱后會降溫至200℃左右。將降溫后的煙氣用于干燥進入反應(yīng)器的琿春褐煤。表2為反應(yīng)器內(nèi)各區(qū)溫度分布，表3為熱解產(chǎn)物的產(chǎn)量。表1琿春褐煤的成分分析Mad/％Vad/％Aad/％Fcad/％8.2937.2114.8239.68表2反應(yīng)器各區(qū)溫度分布序號反應(yīng)區(qū)反應(yīng)器內(nèi)溫度分布/℃1干燥脫水區(qū)7002熱解反應(yīng)區(qū)6003半焦生成區(qū)550表3熱解產(chǎn)物產(chǎn)量序號反應(yīng)物產(chǎn)物分析比例值/％1熱解氣14.692熱解水10.793焦油12.374半焦62.15從表3可知，本實用新型提供的移動床熱解反應(yīng)器能有效的熱解粉狀含碳燃料。上述實施例中，干燥脫水區(qū)的溫度設(shè)置得比較高，這樣有利于速脫去入爐的含碳燃料所含的水分，而且還能減少干燥脫水區(qū)的所占用的空間。此外，將降溫后的煙氣用于干燥進入反應(yīng)器的含碳燃料，這樣能進一步提高反應(yīng)器效率和燃燒效率。綜上可知，本實用新型提供的移動床熱解反應(yīng)器采用了蓄熱式無熱載體輻射管加熱技術(shù)，無需氣、固熱載體，提高了熱解氣的熱值，該反應(yīng)器結(jié)構(gòu)簡單、占地面積小，易于工業(yè)化。其次，反應(yīng)器內(nèi)設(shè)置了金屬擋板組件，金屬擋板組件能增加含碳燃料在熱解反應(yīng)器內(nèi)停留的時間。因此，添加金屬擋板組件后，反應(yīng)器的高度可降低。若不改變反應(yīng)器本體的高度，添加金屬擋板組件后，可將輻射管的垂直間距加大，從而可減少反應(yīng)器內(nèi)輻射管的數(shù)量。而且，金屬擋板組件還能有效地起到保護輻射管不受受到物料沖刷，延長輻射管的使用壽命。此外，金屬擋板組件還可以起到打散物料的作用，提高含碳燃料的熱解效果。需要說明的是，以上參照附圖所描述的各個實施例僅用以說明本實用新型而非限制本實用新型的范圍，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，在不脫離本實用新型的精神和范圍的前提下對本實用新型進行的修改或者等同替換，均應(yīng)涵蓋在本實用新型的范圍之內(nèi)。此外，除非特別說明，那么任何實施例的全部或一部分可結(jié)合任何其它實施例的全部或一部分來使用。當(dāng)前第1頁1 2 3