一种旋转炉盘和热解反应器

技术领域

本发明涉及一种对含纤维素物料的处理装置，特别是涉及一种旋转炉盘和热解反应器。

背景技术

生物质热解是指生物质在没有氧化剂(空气、氧气、水蒸气等)存在或只提供有限氧的条件下，加热到250～700℃，通过热化学反应将生物质大分子物质(木质素、纤维素和半纤维素)分解成较小分子的燃料物质(固态炭、可燃气、生物油)的热化学转化技术方法。从化学反应的角度对其进行分析，生物质在热解过程中发生了复杂的热化学反应，包括分子键断裂、异构化和小分子聚合等反应。(赵廷林，王鹏，邓大军等.生物质热解研究现状与展望[J].新能源产业，2007，5：54-60)。

生物质热解的产物是可燃的热解气和固态的生物质炭，都是可供能源应用的产品。燃气除了作为供热的燃料外，还可以进一步重整作为发电和合成绿色液体燃料的原料；生物质炭除作燃料外也有很多的附加值，还用作金属冶炼、食品和轻工业的燃料，电炉冶炼的还原剂，金属精制时用作覆盖剂保护金属不被氧化。在化学工业上常作二硫化碳和活性炭等的原料。由于中国政府禁止使用木材烧制木炭，现在生物炭市场广阔。

中国专利CN201210590914.9，公开了一种立式热解反应器。包括反应器壳体、进料装置、反应器顶部的生物质燃气出口、反应器底部的出灰装置、反应器内部的炉箅；进料装置位于反应器的底部，进料装置的出料口位于反应器内底部中心。采用分层旋转的炉盘，然而此炉盘层间旋转控制在制造时复杂，使用时旋转拨料效果欠佳，另外在反应器运行时容易产生板结、架桥现象，具体原因如下，生物质燃料的灰熔点较低，所以积灰容易附着在炉膛、过热器的管壁上，如果燃料水分过大，燃烧中产生的水汽就会软化钾(因为灰分的主要成分为钾)，钾在受热后久而久之造成结焦，进而出现板结或架桥现象。

为此申请人提出过一种热解反应器，具体参见中国专利CN201420472570.6，其公开了一种立式热解反应器旋转炉盘,包括圆锥形盘体，贯穿盘体进料空腔,盘体底部的炉盘转动装置，所述盘体表面固定焊接有多条锯齿状拨料齿条。采用在旋转炉盘上设置拨料齿条的方式拨料，然而此拨料齿条的设计对于物料板结、架桥的缓解效果有限，因为拨料齿条仅是通过拨动作用来避免结焦的产生，而且其作用的范围有限。

发明内容

本发明的一个目的是克服现有技术中反应器内部的板结、架桥的缓解效果有限的问题，提供一种旋转炉盘，可以很好地解决反应器内部板结、架桥的问题。

本发明的另一个目的是克服现有立式热解反应器拨料效果不佳，提供一种拨料效果明显提升的热解反应器。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

本发明的一方面，提供一种旋转炉盘,包括：盘体，所述盘体被配置为可转动安装，所述的盘体的拨料面上设置有拨料件；至少一个搅料件，所述搅料件被配置为固定安装，所述盘体相对于所述搅料件自由转动。

进一步地，所述的搅料件具有流道，且其内部通过有冷却介质。

优选地，所述的搅料件被配置为沿着所述盘体的拨料面延伸，所述的搅料件延伸方向与所述拨料件的旋转方向形成夹角。

优选地，所述的盘体可转动地配置在贯穿盘体的送料轴上。

本发明的另一方面，提供一种热解反应器，包括：上述的旋转炉盘；固定座，所述固定座被配置为固定安装，所述盘体相对于所述固定座自由转动，所述固定座上固定安装所述搅料件。

优选地，所述固定座内形成至少一个流体通道，所述流体通道的第一端与所述搅料件的流道连通，所述流体通道的第二端连接冷却系统。

优选地，所述的盘体可转动地配置在贯穿盘体的送料轴上，所述送料轴的出料端与所述固定座相对固定。

优选地，所述送料轴的进料端的外周套接转轴套，所述转轴套相对所述送料轴自由转动，所述转轴套的第一端面与所述盘体固定连接，所述转动套上设有转齿。

进一步地，所述的一种热解反应器,还包括机架，所述送料轴固定到所述机架上，所述送料轴的进料端连通于竖向螺旋送料器的出口，所述竖向螺旋送料器的进口连通于水平螺旋送料器的出口，所述水平螺旋送料器的进口设有料斗。

优选地，所述的一种热解反应器,，还包括壳体，所述壳体内置所述固定座和盘体，所述固定座与所述壳体固定连接，所述盘体相对所述壳体自由转动，所述盘体和壳体之间形成物料通道，所述盘体的底部与壳体之间形成出灰口，所述壳体的下部还设有出灰装置，所述物料通道通过出灰口连通于出灰装置。

本申请旋转炉盘和热解反应器的有益效果：

1、本申请旋转炉盘和热解反应器中旋转炉盘的盘体可转动，盘体的拨料面上有拨料件，同时，本发明中的搅料件被配置为固定安装。反应器运行时，拨料件与搅料件同时作用于物料和积灰，使得反应器内部很难形成架桥现象；

2、众所周知，在灰熔点一定的情况下，反应器内温度水平及其分布就成为是否发生结焦的重要因素，温度增高，结焦程度将按指数规律增长，而本申请的搅料件具有流道，且其内部通过有冷却介质，冷却介质与反应器内部的物料、气体进行换热可以有效降低反应器内部的温度，从而有效控制反应器内部的结焦程度，进而有效避免板结的形成。

附图说明

图1是本发明一种旋转炉盘的整体结构示意图；

图2是本发明一种热解反应器的整体结构示意图。

其中：1-盘体，11-拨料件，12-拨料面，13-转轴套，131-转齿；2-搅料件；3-送料轴，31-进料端，32-出料端，33-法兰盘；4-固定座；5-机架；6-壳体,61-生物质燃气出口；7-出灰装置；8-水平螺旋送料器，81-料斗；9-竖向螺旋送料器。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

具体实施例：

图1示出了本实施例一种旋转炉盘的整体结构示意图，本实施例的旋转炉盘包括盘体1，盘体1被配置为可转动安装，盘体1的拨料面12上设置有拨料件11。本实施例的旋转炉盘还包括至少一个搅料件2，本实施例中优选为三个，三个搅料件2被配置为固定安装且呈均匀分布，盘体1可相对于搅料件2自由转动。

本领域技术人员应当知道，由于生物质燃料的灰熔点较低，所以积灰容易附着在炉膛、过热器的管壁上，如果燃料水分过大，燃烧中产生的水汽就会软化钾(因为灰分的主要成分为钾)，钾在受热后久而久之造成结焦，结焦积聚之后会形成板结、架桥等现象，而本实施例的搅料件2被配置为固定安装，盘体1及其上的拨料件11可相对于搅料件2转动，这样积灰在拨料件11和搅料件2的双重作用下很难形成架桥现象。

进一步地，本实施例的搅料件2具有流道，且其内部通过有冷却介质。

众所周知，在灰熔点一定的情况下，炉内温度水平及其分布就成为是否发生结焦的重要因素。经验表明：锅炉的结焦多在烟道及反应器表面，液态或软灰颗粒受惯性作用而向受热面运动过程中，由于灰颗粒运动速度快，受到的冷却效果差，熔融的灰颗粒很容易粘附，使渣层迅速积聚长大。温度对炉内结焦具有非常重要的影响，研究表明，温度增高，结焦程度将按指数规律增长。结焦不仅影响锅炉受热面换热，而且焦块和积灰堵塞烟气通道，增加烟气流速，形成烟气走廊，加剧受热面磨损，影响生产的正常进行。而本申请的搅料件具有流道，且其内部通过有冷却介质，冷却介质与反应器内部的物料、气体进行换热可以有效降低反应器内部的温度，从而有效控制反应器内部的结焦程度，进而有效避免板结的形成。

优选地，搅料件2被配置为沿着所述盘体1的拨料面12平行延伸，搅料件2延伸方向与拨料件11的旋转方向形成夹角，优选地，搅料件2延伸方向与拨料件11的旋转方向形成90度夹角，这样更有利于防止发生架桥现象。

根据本申请的一个实施例，盘体1可转动地配置在贯穿盘体1的送料轴3上。这样的设计使得物料都能在盘体上经历反应过程，避免物料未经反应就直接脱出。

图2示出了本实施例一种热解反应器的整体结构示意图，本实施例的热解反应器包括上述的旋转炉盘和固定座4，固定座4被配置为固定安装，具体地，固定座4套接在送料轴3上并形成过盈配合，当然也可以直接与送料轴3一体成型，因此盘体1可相对于固定座4自由转动，进一步地，固定座4上固定安装搅料件2，例如可以螺接或焊接，对此不做限制。优选地，搅料件2为三个且均匀分布。

在本实施例中固定座4内形成一个流体通道，流体通道的第一端分别与三个搅料件2的流道连通，流体通道的第二端连接冷却系统，通过冷却系统导入冷却水对反应器内部进行降温，从而有效减少结焦的形成。

需要说明的是，三个搅料件2远离固定座4的一端可以为悬空，冷却水可以直接从该端流出，对积灰的出口进行冲刷，可以有效防止积灰出口的物料的结焦和板结，防止通道受堵，当然三个搅料件2远离固定座4的一端也可以连通于冷却系统，从而形成循环的冷却水系统，同样也能够对反应器内部进行降温。

另外，本领域技术人员应当知道，冷却介质还可以采用其他物质，不限于水冷。

根据本发明的一个实施例，本实施例的热解反应器还包括机架5，机架5用于承载安装旋转炉盘。

在本实施例中，旋转炉盘是借助送料轴3和转轴套13可转动地安装在机架5上，具体地，送料轴3靠近固定座4的一端形成为出料端32，另外一端形成为进料端31，送料轴3固定到机架5上，例如借助固定板固定在机架5上，固定板可以焊接或螺接在机架5上，固定板和送料轴3也可以采用焊接或螺接的方式进行固定。进一步地，进料端31的外周套接转轴套13，所述转轴套13相对送料轴3自由转动，转轴套13的一个端面与盘体1固定连接，包括但不限于螺接和焊接，从而盘体1可相对于机架5相对转动。

为了能够更好地承载和限位盘体1的旋转运动，机架5上还设置有三组辊组，盘体1承载于三组辊组的上方，优选地，每组辊组的辊都形成有限位凸缘与盘体1的底部配合，以限定盘体1的运动轨迹。

本实施例的盘体1可以通过驱动电机驱动以旋转，具体地，盘体1固定连接的转动套5上设有转齿131，机架5上设有驱动电机，驱动电机的输出轴上设有与转齿131配合的驱动齿轮，从而驱动电机通过转轴套13驱动盘体1旋转，通过控制驱动电机的转速可以精确控制盘体1的转速，从而精确控制物料的厚度。

根据本发明的一个实施例，本实施例的热解反应器还包括壳体6，壳体6内置固定座4和盘体1，固定座4与壳体1固定连接，盘体1相对壳体6自由转动，盘体1和壳体6之间形成物料通道，盘体1的底部与壳体6之间形成出灰口，进一步地，壳体6的下部还设有出灰装置7，物料通道通过出灰口连通于出灰装置7。

根据本发明的一个实施例，壳体6的顶部开设有生物质燃气出口61。

根据本发明的一个实施例，送料轴3的进料端31连通于竖向螺旋送料器9的出口，具体地，送料轴3的进料端31端面设有法兰盘33，送料轴3通过法兰盘33与竖向螺旋送料器9连接，竖向螺旋送料器9的进口连通于水平螺旋送料器8的出口，连接方式包括但不限于法兰连接，水平螺旋送料器8的进口设有料斗81。

上述热解反应器的工作原理如下：

反应器运行过程中，先由料斗81进料，本实施例中的生物质原料优选为10cm以下的秸秆，原料通过水平螺旋送料器8输送给竖向螺旋送料器9，然后由竖向螺旋送料器9输送给送料轴3，进一步地，原料由送料轴3的出料端32送出并落至盘体1上并进行生物质热解，在热解过程中盘体1根据设定的速度进行旋转，热解产生的积灰依次通过物料通道、出灰口进入出灰装置7，在热解过程中，拨料件11与搅料件2同时作用于物料和积灰，使得积灰很难在反应器内部形成架桥现象，同时本申请的搅料件2具有流道，且其内部通过有冷却介质，冷却介质与反应器内部的物料、气体进行换热可以有效降低反应器内部的温度，从而有效控制反应器内部的结焦程度，进而有效避免板结的形成。

应当理解，以上所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。由本发明的精神所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。